JP2006151313A - ステアリングホイール及びステアリングホイールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の強度を達成しつつ軽量化を図ることが可能な、加飾部を備えたステアリングホイールを提供する。
【解決手段】 略円環状のリム部２１１を有するステアリングホイール本体部２１０は、樹脂部２１１ａ、２１１ｂと芯金部２１１ｄとをリム部の周方向に連結して構成されている。樹脂部２１１ａ、２１１ｂは、ポリプロピレン樹脂のペレットに炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で配合された樹脂材料を溶融して射出成形することにより、表面から中心まで一体に形成されている。これにより、従来はマグネシウム合金により形成されていた樹脂部の芯金層に相当する部位が、より比重の小さい樹脂材料で置き換えられ、ステアリングホイールの軽量化が達成される。
【選択図】 図１

Description

本発明はステアリングホイールに係り、特に、表面に加飾が施されたステアリングホイールに関する。

従来から、車両のステアリングホイールで表面に木目調、皮革調などの加飾が行われたものを製造するには、最初に金属やダイカスト材によりステアリングホイールの芯金部を製造する工程を行い、次に、この芯金部を射出成形金型にインサートして芯金部の外周部にＡＢＳ樹脂などの成形層からなる加飾部を形成する工程を行い、その後、この樹脂成形層からなる加飾部の表面を加飾する工程を行って製造されている。

例えば、従来例のステアリングホイールに用いられるステアリングホイール芯金１１０は、図７に示すように、外周に設けられた略円環状のリム部１１１に、点線で示す２箇所の樹脂加飾部１１１ａ、１１１ｂが設けられている。図８は図７のＣ−Ｃ断面図であるが、この図に示すように、樹脂加飾部１１１ａは、予め形成された芯金層１１１ｄの外周に、後工程で別材料からなる樹脂加飾層１１１ｃが形成されている。また、樹脂加飾部１１１ｂも樹脂加飾部１１１ａと同様に構成されている。

また、ステアリングホイールの芯金は、軽量化が要望されるため、鋼管よりも軽量なダイカスト材が用いられている。特に、マグネシウム合金のダイカスト材は比重が約１．７程度と軽量であり広く採用されている。このようなダイカスト材により製造された芯金は、鋼材と同等の強度を得るために、その断面形状がＵ字形となるように成形されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２１０２９２号公報

しかし、ステアリングホイール芯金にはさらなる軽量化が要求されており、マグネシウム合金よりもさらに比重が小さく、かつ、必要な強度が得られる素材が望まれていた。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ステアリングホイールの材料として、炭素繊維を配合した熱可塑性樹脂を用いることにより、所望の強度を維持しつつ軽量化を図ることが可能なステアリングホイール及び該ステアリングホイールの製造方法を提供することにある。

前記課題は、請求項１に係るステアリングホイールによれば、芯金部と、該芯金部に連結された樹脂部と、を備えたステアリングホイールであって、前記樹脂部は、ポリプロピレン樹脂に炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で添加された樹脂材料により形成されてなることにより解決される。
このように、ポリプロピレン樹脂に炭素繊維を５〜３０質量％の範囲で配合した樹脂材料により形成することにより、成形品の強度を増大させることができるので、樹脂成形品であっても、ステアリングホイールに要求される強度を得ることができる。また、上記樹脂材料による樹脂成形品の比重は、従来、ステアリングホイールの芯金を軽量化するために用いられていたマグネシウムダイカスト材よりも小さい。従って、このような樹脂材料で、従来では芯金層と樹脂加飾層により形成されていた樹脂部を形成することにより、ステアリングホイールの強度を確保しつつ、さらなるステアリングホイールの軽量化を図ることができる。
また、上記樹脂材料による樹脂成形品は導電性を有しているので、ステアリングホイールの一部を電気回路の一部として利用することができる。従って、電気回路の構成を簡易化することができる。

また、請求項２に記載のように、本発明のステアリングホイールは、前記芯金部に取り付けられた加飾材を備えて構成されていてもよい。このように、芯金部に種々の加飾材を取り付けることにより、所望の加飾を行うことができる。
また、請求項３に記載のように、前記樹脂部は、表面の少なくとも一部に加飾が施されていてもよい。このように、本発明のステアリングホイールは、樹脂部において、さらに加飾層を形成しなくても表面に加飾を行うことができる。

また、請求項４に記載のように、操舵時に把持されるリム部，該リム部の略中央に配置され操舵軸に連結されるボス部，前記リム部と前記ボス部とを連結するスポーク部，を有し、前記リム部は略円環状に形成されてなり、前記樹脂部と前記芯金部とが周方向に隣接して配設されていてもよい。
このように、本発明のステアリングホイールは、従来用いられているリム部、ボス部、スポーク部から構成され、リム部に樹脂部が配設されている。そして、この樹脂部は、略円環状のリム部の周方向に、芯金部と隣接するように配設されている。すなわち、略円環状のリム部を複数の円弧状の部分に分割し、その一部を上記樹脂材料により形成することができる。

また、前記課題は、請求項５に係るステアリングホイールの製造方法によれば、芯金部と、該芯金部に連結された樹脂部と、を備えたステアリングホイールの製造方法であって、固定型と可動型とからなる金型内に、前記芯金部の端部を挿入し、炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で添加されたポリプロピレン樹脂を溶融した熱可塑性樹脂を注入して、前記樹脂部を成形する工程を行うこと行うことにより解決される。
このような製造方法によれば、従来のように、所定の材料で芯金層を形成する工程と、この芯金を金型にインサートして芯金の表面に樹脂等で加飾層を成形する工程との二工程を行わずに、一工程で、表面に加飾可能な樹脂部を形成することができる。そして、芯金部は従来の芯金材料により形成することができる。

本発明のステアリングホイール及びステアリングホイールの製造方法によれば、以下のような効果を生ずる。
（イ）従来では芯金層と樹脂加飾層により形成されていたステアリングホイールの樹脂部を形成する樹脂材料として、ポリプロピレン樹脂に炭素繊維を５〜３０質量％の範囲で配合した材料を用いるので、ステアリングホイールに要求される強度を確保することができる。また、上記樹脂材料による樹脂成形品の比重は、従来、ステアリングホイールの芯金を軽量化するために用いられていたマグネシウムダイカスト材よりも小さい。従って、このような樹脂材料により、樹脂部において、従来、芯金層とされていた部分を置き換えることにより、ステアリングホイールの強度を確保しつつ、さらなるステアリングホイールの軽量化を図ることができる。
（ロ）上記樹脂材料は導電性を有するので、ステアリングホイールにおいて、その一部を電気回路の一部とすることができる。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すものであり、図１はステアリングホイール本体部の正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図、図４はステアリングホイールＳの正面図である。また、図５、図６は改変例におけるステアリングホイール本体部の正面図、図７は従来例におけるステアリングホイール本体部の正面図、図８は図７におけるＣ−Ｃ断面図である。

本例のステアリングホイールＳは、図１に示すようなステアリングホイール本体部２１０を備えている。このステアリングホイール本体部２１０は、略円環状をなすリム部２１１と、このリム部２１１の中央に位置するボス部２１２と、リム部２１１とボス部２１２とを連結するスポーク部２１３とから構成されている。リム部１１、ボス部１２、スポーク部１３は、それぞれステアリングホイールＳのリム部、ボス部、スポーク部に配設されている。
本例では、車両のステアリングホイールを例にとって示すが、本発明の用途は車両に限定されず、ステアリングホイールを備えた操舵部を有するものであれば適用可能である。例えば、航空機、建設機械、カート等にも利用可能である。

ステアリングホイール本体部２１０は、リム部２１１が、表面に加飾を行う樹脂部と、加飾されない芯金部とを周方向に連結して構成されている。このリム部２１１は、樹脂部のみが熱可塑性樹脂により形成され、芯金部は、従来の芯金用材料であるマグネシウム合金をダイカスト成形して形成されている。
すなわち、リム部２１１には、図１に示すように、ステアリングホイールの上部に周辺よりも断面寸法が大きい樹脂部２１１ａが設けられ、下部には樹脂部２１１ｂが設けられている。この樹脂部２１１ａ及び２１１ｂは、表面から中心まで樹脂材料からなる加飾用ステアリング基材で一体に形成されている。なお、この樹脂部２１１ａ及び２１１ｂが本発明の樹脂部に相当する。

一方、リム部２１１のうち樹脂部以外の部位は、マグネシウムダイカスト材により形成されている。そして、ボス部２１２及びスポーク部２１３もまたマグネシウムダイカスト材により形成されている。すなわち、本例では、ボス部２１２と、スポーク部２１３と、リム部２１１から樹脂部２１１ａ及び２１１ｂを除いた部分と、からなる芯金部２１１ｄがマグネシウムダイカスト材により一体に形成されている。なお、この芯金部２１１ｄが本発明の芯金部に相当する。

芯金部２１１ｄには、樹脂部２１１ａ、２１１ｂと接続される端部に、樹脂部２１１ａ、２１１ｂの端部にインサートされるインサート片がそれぞれ形成されている。また、ボス部２１２は、中央に設けられたボス２１２ａと、その周囲のボス支持部２１２ｂとから構成されている。ステアリングホイールＳは、このボス２１２ａにおいて、図示しない操舵軸としてのステアリングシャフトに接続されている。

なお、ステアリングシャフトは車両の操舵装置に用いられる公知の部材であるが、本発明はこのような構成に限定されず、ステアリングホイールＳからの操作入力が伝達可能に構成されていればよい。例えば、ステアリングホイールＳに駆動プーリの回動軸を接続し、操舵力を駆動プーリと伝動ケーブルを介して伝達するように構成してもよい。また、ステアリングホイールＳからの操作入力をステアリングホイールＳに連動して回動される部材の回動検出や、操舵トルク検出によって検出し、この検出信号に基づき操舵制御を行うように構成してもよい。

本例の樹脂部２１１ａ及び２１１ｂは、熱可塑性樹脂を射出成形機により成形することにより、従来では別工程で成形されていた表面の樹脂加飾層と中心部の芯金層とが一体とされ、表面から中心まで一体に形成されている。樹脂部２１１ａ及び２１１ｂに用いられている熱可塑性樹脂を成形した加飾用ステアリング基材は、ＰＰ（ポリプロピレン）からなるペレットに炭素繊維（カーボンファイバー）を５〜３０質量％の範囲で配合した樹脂材料を溶融して射出成形することにより製造される。このように、炭素繊維（カーボンファイバー）を配合することにより、成形品は、ステアリングホイール芯金として必要な強度を得ることができる。また、この熱可塑性樹脂による成形品は、加飾用ステアリング基材として用いることができ、表面に木目模様等を直接加飾することができる。

上記配合割合でＰＰペレットと炭素繊維とを配合して製造した加飾用ステアリング基材は、比重が０．９〜１．１となり、従来からステアリングホイール芯金の軽量化のために用いられているマグネシウムダイカスト材（比重１．７）と比較して少なくとも約３５％比重が小さい。これにより、上記配合割合による加飾用ステアリング基材からなる本例の樹脂部２１１ａ及び２１１ｂは、従来はマグネシウム合金により形成されていた芯金層に相当する部位が、より比重の小さい樹脂材料で置き換られたことになる。従って、本例の樹脂部２１１ａ及び２１１ｂを有するステアリングホイールは、従来品よりも芯金部分の軽量化が図られている。これにより、ステアリングホイールＳ全体としても、さらなる軽量化が達成される。

なお、炭素繊維の配合割合は、用途に応じて決定することができるが、上記配合割合の範囲内とするのが好適である。また、樹脂材料には、必要に応じて安定剤（有機イオウ−スズ系安定剤等）、可塑剤、分散材（ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸類）、劣化防止剤、着色用顔料などを適宜配合してもよい。

ＰＰペレットに炭素繊維を添加した組成からなる樹脂材料は、汎用の射出成形機により射出成形することができる。従って、このような樹脂材料により樹脂部２１１ａ及び２１１ｂを成形する工程は、汎用の射出成形機により行うことができる。また、ＰＰペレットに炭素繊維を添加した組成からなる樹脂材料は、導電性を有する。従って、樹脂部２１１ａ及び２１１ｂは、電気回路の一部として利用することができる。

図２に樹脂部２１１ａ、２１１ｂにおけるステアリングホイール本体部２１０の断面構成（図１のＡ−Ａ断面図）を示す。樹脂部２１１ａ、２１１ｂは、この断面図に示すとおり、従来例の芯金層と樹脂加飾層とに相当する部分が、一工程により、同一の材料で一体に成形されている。これに対し、従来例のステアリングホイールでは、従来技術の欄で説明したように、予め最初の工程で図７の実線に示すようなダイカスト材からなる芯金層１１１を形成し、次工程で図７の点線で示す樹脂加飾層１１１ａ、１１１ｂを形成しており、両者が別の素材であって別工程により形成されている。
また、図３に、芯金部２１１ｄにおけるステアリングホイール本体部２１０の断面構成（図１のＢ−Ｂ断面図）を示す。この図に示すように、本例では、芯金部２１１ｄは、断面形状がＵ字形とされている。

次に、本例のステアリングホイールＳの製造方法について説明する。
まず、芯金部２１１ｄをマグネシウムダイカスト材により形成する第１工程を行う。例えば、上記芯金部２１１ｄを一体に形成するための所定のダイカスト成形型にボス１２ａをセットして、溶融マグネシウム合金を圧入し、ダイカスト鋳造を行う。

次に、芯金部２１１ｄを射出成形用金型にインサートして樹脂部２１１ａ、２１１ｂを形成する第２工程を行う。すなわち、ダイカスト成形型から離型した芯金部２１１ｄを射出成形用金型に装着する。このとき、芯金部２１１ｄの端部に形成されたインサート片をキャビティ内に挿入して型締めする。そして、ゲートからキャビティ内に、ＰＰペレットに炭素繊維を５〜３０質量％の範囲で添加した樹脂材料を溶融した溶融樹脂を注入する。そして、溶融樹脂が硬化されたのち、型開きして、成形品を離型させて取り出す。このように、本例では、第１工程及び第２工程を行うことにより、ステアリングホイール本体部２１０を製造することができる。

次に、反応射出成形（ＲＩＭ）により、ステアリングホイール本体部２１０の表面の一部に、例えば発泡ポリウレタン層等の樹脂層を形成する第３工程を行う。本例では、図４に示すように、リム部２１１の表面のうち樹脂部２１１ａ、２１１ｂを除いた部分に、点線で示す発泡ポリウレタン層２１４を形成する。
すなわち、第２工程で成形されたステアリングホイール本体部２１０を、樹脂部２１１ａ、２１１ｂを除いた部分にキャビティが形成されたウレタン成形型にインサートする。そして、ポリオール、イソシアネート等からなるウレタン原料を所定条件下で混合させ、ウレタン成形型に注入する。そして、反応、硬化したのち、型開きして成形品を離型させて取り出す。このようにして、ステアリングホイール本体部２１０の表面のうち所望の部位に、発泡ポリウレタン層２１４を形成することができる。なお、加飾材として、発泡ポリウレタン以外の材料を使用することもできる。

次に、ステアリングホイール本体部２１０の表面のうち、樹脂部２１１ａ、２１１ｂの表面に模様等を施して加飾する第４工程を行う。例えば、樹脂部２１１ａ、２１１ｂの表面に、木目調等を模した模様を、印刷や天然木の貼付け等の周知の方法により付与することができる。
なお、この表面加飾を行う第４工程は、発泡ポリウレタン層等の加飾材を取り付ける第３工程と順序を入れ替えて行うことができる。

次に、発泡ポリウレタン層の表面を、本革、合成皮革、樹脂等からなるカバーで被覆することにより、被覆部を形成する第５工程を行う。すなわち、発泡ポリウレタン層の表面にカバーを巻き付けて縫合したり、木目込み等の周知の方法により被覆部を形成する。このように構成すると、被覆部は、カバーにより外観性が向上されると共に、発泡ポリウレタン層の弾力により良好な触感が得られるので好適である。

以上の第１乃至第５工程により製造されたステアリングホイールＳは、車両のステアリングシャフトに装着され、あるいはステアリングホイールＳからの操作入力を伝達可能な操舵軸等に装着され、続いて、エアバッグ装置やホーンスイッチ等が取り付けられる。

（改変例）
次に、改変例のステアリングホイール本体部３１０、４１０について説明する。上記各実施例では、ステアリングホイールは略円環状のリム部を備えていたが、本例のステアリングホイールはこのような形状に限定されず、操舵可能な形状であればよい。

例えば、改変例のステアリングホイールは、図５、図６に示すステアリングホイール本体部３１０、４１０を備えている。図５に示すステアリングホイール本体部３１０は、リム部３１１が略矩形状に形成されている。また、図６に示すステアリングホイール本体部４１０は、リム部４１１が略コの字状に形成されており、上向きに配設されている。いずれの構成においても、リム部には、中央のボス部３１２、４１２の左右両側に位置する把持部３１１ｂ、４１１ｂが設けられている。

把持部３１１ｂ、４１１ｂには発泡ポリウレタン層が形成され、表面がカバー材で被覆されている。また、リム部のうち把持部３１１ｂ、４１１ｂを除いた部位が本例では樹脂部３１１ａ、４１１ａとされており、印刷や天然木の貼付け等の周知の方法により、表面に木目調等の加飾を行うことができる。なお、加飾材は発泡ポリウレタンに限定されず、他の公知の合成樹脂材料を用いて形成することができるのは勿論である。

このように、本例のステアリングホイールに用いられるステアリングホイール本体部３１０、４１０は樹脂部を備えており、この樹脂部を、上記実施例と同様に、ＰＰペレットに炭素繊維を５〜３０質量％の範囲で添加した樹脂材料からなる加飾用ステアリング基材により表面から中心まで一体に形成することができる。すなわち、上記実施例と同様の製造方法により製造することができる。これにより、本例のステアリングホイールは、樹脂部の一部が従来よりも比重の小さい材料で置き換えられるので、従来よりも軽量化を図ることができ、かつ、ステアリングホイールに要求される強度を確保することができる。また、ステアリングホイールの一部を電気回路の一部とすることができる。

本例のステアリングホイール本体部３１０，４１０を備えたステアリングホイールは、把持部３１１ｂ、４１１ｂａを把持して回動させることにより、例えばステアリングシャフト等の操舵軸に操作入力を伝達可能とされているので、上記各実施例と同様にステアリングホイールとして機能させることができる。

本実施形態に係るステアリングホイール本体部の正面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 本実施形態に係るステアリングホイールの正面図である。 改変例におけるステアリングホイール本体部の正面図である。 改変例におけるステアリングホイール本体部の正面図である。 従来例におけるステアリングホイール本体部の正面図である。 図７におけるＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１１０，２１０，３１０，４１０ ステアリングホイール本体部
１１１，２１１，３１１，４１１ リム部
２１１ａ，３１１ａ，４１１ａ 樹脂部
１１１ａ，１１１ｂ 樹脂加飾層
１１１ｃ 樹脂加飾層
１１１ｄ 芯金層
２１１ｄ 芯金部
２１２，３１２，４１２ ボス部
２１２ａ ボス
２１２ｂ ボス支持部
２１３ スポーク部
２１４ 発泡ポリウレタン層
３１１ｂ，４１１ｂ 把持部
Ｓ ステアリングホイール

Claims (5)

1. 芯金部と、該芯金部に連結された樹脂部と、を備えたステアリングホイールであって、
   前記樹脂部は、ポリプロピレン樹脂に炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で添加された樹脂材料により形成されてなることを特徴とするステアリングホイール。
2. 前記芯金部に取り付けられた加飾材を備えることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイール。
3. 前記樹脂部は、表面の少なくとも一部に加飾が施されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアリングホイール。
4. 操舵時に把持されるリム部，該リム部の略中央に配置され操舵軸に連結されるボス部，前記リム部と前記ボス部とを連結するスポーク部，を有し、
   前記リム部は略円環状に形成されてなり、前記芯金部と前記樹脂部とが周方向に隣接して配設されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のステアリングホイール。
5. 芯金部と、該芯金部に連結された樹脂部と、を備えたステアリングホイールの製造方法であって、
   固定型と可動型とからなる金型内に、前記芯金部の端部を挿入し、炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で添加されたポリプロピレン樹脂を溶融した熱可塑性樹脂を注入して、前記樹脂部を成形する工程を行うことを特徴とするステアリングホイールの製造方法。

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