JP2008037202A - ステアリングホイール用ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】給電用の電極の位置をステアリングホイールの形状に拘らず自由に設定できるようにする。
【解決手段】複数の絶縁されたヒータ素線１１が経編みされ、ループを綴る方向である経編み方向Ｖの両端部１２Ａ、１２Ｂに隔置された状態で電極１３Ａ、１３Ｂが設けられた網目状発熱体１２と、網目状発熱体１２を経編み方向Ｖと直交する方向Ｈで電気的に２つに分離する絶縁線１１’からなる絶縁部１０とを備え、絶縁部１０で電気的に２つに分離された網目状発熱体１２ａ、１２ｂの網目状発熱体１２ａは経編み方向Ｖで分離され、この２つの網目状発熱体１２ａａ、１２ａｂの各分離端にはそれぞれ給電用の電極１４Ａ、１４Ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ステアリングホイールの全周を覆って暖めるステアリングホイール用ヒータに係り、特に給電用の電極の位置を自由に決めることができるステアリングホイール用ヒータに関する。

自動車のステアリングホイール用ヒータ（自動車の進行方向を変えるためのステアリングホイールに使用されるヒータ）が寒冷地の快適装備として普及してきている。このヒータを備えたステアリングホイールの多くは、表皮が革巻きのタイプが主流である。具体的には図６に示すように、リング状に形成された芯材（図示せず）と、芯材の周囲を合成樹脂で覆うリング部６１と、リング部６１の略中心位置に配置されるボス部６２と、リング部６１の内径側からボス部６２に向かって延びてリング部６１とボス部６２とを結合するスポーク部６３と、リング部６１の周囲を覆う面状発熱体５０（図７参照）と、面状発熱体５０が覆われたリング部６１の周囲を皮革で覆う表皮部６４とからなり、ステアリングホイール全周を暖めることができる。なお、ステアリングホイール６０のリング部６１の周囲を覆うために面状発熱体５０が使用されているのは、リング部６１に密着させた際に、伸縮性や柔軟性と共に型崩れしないようにするためである。

このような面状発熱体５０として、例えば図７（Ａ）に示すような網状ヒータが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この網状ヒータ５０は、複数のヒータ素線５１が網目状に編まれている網目状発熱体５２の一方向の両端部５２ａ、５２ｂに隔てられた状態で給電用の電極５３、５４が設けられている。網目状発熱体５２はループを経（たて）方向に連続且つ平面的に綴るトリコット編みで形成されている。したがって、この網状ヒータ５０は図７（Ｂ）に示すように、電気的にはそれぞれ独立した複数のヒータ素線５１が並列に並べられ両端部５２ａ、５２ｂを電極５３、５４で接続したものである。ヒータ素線５１はそれぞれ絶縁されているので、機械的な絡み合いを解けば単純な並列回路である。また、このヒータ素線５１には、自動車用の電源として使用される１２ボルトの電圧値で適切な発熱が得られ且つ経時的に抵抗値が変化しないように、抵抗の安定した合金線が使用されている。

また、ステアリングホイールにヒータを配置する場合には、給電用の電極の位置とリード線の引き出し位置が重要である。具体的には図６に示すように、給電用の電極５３、５４をそれぞれ、運転手が手の触れる確率の低いステアリングホイール６０の位置、例えばステアリングホイール６０の回転位置が自動車の進行方向が直進の場合における下部６０ａに配置する。そして、給電用の電極５３、５４に固定されているリード線５５、５６を、できるだけ目立たないようにするために、ステアリングホイール６０の下部６０ａからリング部６１の周囲を覆っている表皮部６４の内側に沿ってスポーク部６３に配線し、このスポーク部６３からボス部６２に配線して電源端子（図示せず）に接続している。

特開２００３−１２３９４７号公報

しかしながら、このような網状ヒータ５０は、給電用の電極５３、５４の位置が網目状発熱体５２の両端部５２ａ、５２ｂに限定されるので、リード線５５、５６はステアリングホイール６０のリング部６１に配置されることになる。したがって、革巻きステアリングホイールの質感を損なうと共に、運転者にステアリングホイールにヒータが配置されていると分かるような凹凸が見えてしまう虞があった。このような難点を回避するために、リード線を這わせるためにリング部６１と２本のスポーク部６３、６３に溝を切ったり、埋め込んだりして目立たなくすることもできるが、製造コストを上げる一要因になる。また、この網状ヒータ５０の給電用の電極５３、５４は、リング部６１の断面方向において外径をほぼ覆う構造なので、リング部６１におけるスポーク部６３の位置には配置できない難点があった。

本発明は、このような従来の難点を解決するためになされたもので、給電用の電極の位置をステアリングホイールの形状に拘らず自由に設定できるステアリングホイール用ヒータを提供することを目的とする。

本発明の原理は、絶縁されたヒータ素線で経編みされた網目状発熱体を経編み方向と直交する方向で電気的に２つに分離し、分離された網目状発熱体の何れか一方を経編み方向で分離して、さらに経編み方向で分離した一方の網目状発熱体の２つの分離端を給電用の電極とすることで、給電用の電極の位置を網目状発熱体の経編み方向において自由に設定できるようにすることにある。このような構成においては、電極の位置が変化しても網目状発熱体の抵抗値は常に一定なので、発熱量も一定にすることができる。

本発明の第１の態様は、複数の絶縁されたヒータ素線が経編みされ、ループを綴る方向である経編み方向の両端部に隔置された状態で電極が設けられた網目状発熱体と、網目状発熱体を経編み方向と直交する方向で電気的に２つに分離する絶縁線からなる絶縁部とを備え、絶縁部で電気的に２つに分離された網目状発熱体のうち何れか１つは経編み方向で分離され、この２つの分離端にはそれぞれ給電用の電極が設けられたものである。

本発明のステアリングホイール用ヒータによれば、網目状発熱体の抵抗値を一定に保った状態で、給電用の電極の位置を網目状発熱体の経編み方向において自由に設定できるようになる。したがって、給電用の電極の位置をステアリングホイールの形状に拘らず自由に設定することができるので、リード線の引き出し位置をスポーク部に限定することができる。

以下、本発明のステアリングホイール用ヒータを適用したその好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。

本発明のステアリングホイール用ヒータが使用されるステアリングホイールは例えば図４（Ａ）に示すように、リング状に形成された芯材２と、芯材２を合成樹脂で覆ったリング部３と、リング部３の略中心位置に配置されるボス部４と、リング部３の内径側からボス部４に向かって延びてリング部３とボス部４とを結合するスポーク部５とから構成されている。このステアリングホイール６は自動車用で、ステアリングシャフト（図示せず）にボス部４を組み込むことで前輪を操舵可能になる。本発明のステアリングホイール用ヒータはボス部４の周囲を覆うように配置される。

本発明のステアリングホイール用ヒータ１は例えば図１、図４（Ｂ）に示すように、複数の絶縁されたヒータ素線１１が経編みされ、ループを綴る方向である経編み方向Ｖの両端１２Ａ、１２Ｂに隔置された状態で第１の電極１３Ａ、１３Ｂが設けられた網目状発熱体１２と、網目状発熱体１２を経編み方向Ｖと直交する方向Ｈで電気的に２つに分離する絶縁部１０とを備え、絶縁部１０で分離された２つの網目状発熱体１２ａ、１２ｂのうち、例えば網目状発熱体１２ａは経編み方向Ｖで分離され、この２つの分離端にはそれぞれ給電用の第２の電極１４Ａ、１４Ｂが設けられている。したがって、例えば第２の電極１４Ａから電源が供給されると、電流は第１の網目状発熱体１２ａａ→第１の電極１３Ａ→第２の網目状発熱体１２ｂ→第１の電極１３Ｂ→第３の網目状発熱体１２ａｂ→第２の電極１４Ｂと流れるので、第１の網目状発熱体１２ａａ、第２の網目状発熱体１２ｂ及び第３の網目状発熱体１２ａｂは第２の電極１４Ａ、第１の電極１３Ａ、第１の電極１３Ｂ及び第２の電極１４Ｂで直列接続されたことになる。なお、第１の電極１３Ａ、１３Ｂは網目状発熱体１２の複数のヒータ素線１１すべてを電気的に接続し、第２の電極１４Ａ、１４Ｂは電気的に分離された網目状発熱体１２ａの複数のヒータ素線１１すべてを電気的に接続している。また、第２の電極１４Ａ、１４Ｂはそれぞれリード線１５を介して接続端子１６に接続されている。

網目状発熱体１２は図２に示すように、線径が単一である複数のヒータ素線１１が例えばトリコット編みで形成されている。この網目状発熱体１２のヒータ素線１１は、線径が単一でほぼ銅から成るヒータ裸線にエナメル線用塗料が被覆されている市販のエナメル線を使用することがコストを下げるにはよいが、ヒータ裸線はニッケルが１％以上入った銅合金、またはニクロム線等の腐食に強い合金でもよい。このヒータ素線１１の素材の選択は、網目状発熱体１２の単位面積当たりの発熱量に応じて設定される。

エナメル線用塗料は、ヒータ裸線に塗布焼付けして絶縁皮膜が形成されている。このエナメル線用塗料としては、ポリビニルアセタール、ポリウレタン、ポリアミドイミドあるいはポリイミドなどを主成分にするものが好ましい。ポリビニルアセタールあるいはポリウレタンを主成分にするエナメル線用塗料は、１００〜１５０℃の耐熱性を備え、而も皮膜を剥離することなく半田付けができるので、信頼性が高くなり、また、電極を短時間で構成することができる。また、ポリアミドイミドあるいはポリイミドを主成分にするエナメル線用塗料は、耐熱性が高く耐磨耗性がよいので、トリコット編みがし易くなる。このようなエナメル線用塗料によれば、（１）極めて薄い均一な皮膜で絶縁性を確保することができ、例えば線径０．０７mmの金属導体の場合、JＩＳ３種エナメル線ならば最小皮膜厚さが０．００３mmになるので、ヒータ素線の外径が必要以上に太くならない、（２）編み込み時の厳しい機械的な屈曲に耐えうることができる、（３）必要に応じて耐熱クレードを幅広く選択でき、特殊なものを除き、ＵＬ規格で１０５〜２４０℃から選択できるようになる。

このようなヒータ裸線にエナメル線用塗料が被覆されたヒータ素線１１の線径は０．０２〜０．１２ｍｍ、好ましくは０．０６〜０．０８ｍｍであれば、強度と柔軟性とを両立させることができる。したがって、より細く柔軟性の高いヒータ素線を提供できるようになるので、複数のヒータ素線１１を、ループが経方向に連続するように綴れば、伸縮性、柔軟性に富んだ網目状発熱体１２を提供できる。

第１の電極１３Ａ、１３Ｂ及び第２の電極１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金属箔１７に所定本数のヒータ素線１１の端部を重ねて平面的な薄い状態で半田付けされた電極基層１８と、電極基層１８の表裏両面を覆った状態で接着する絶縁材料１９とで構成されている。

電極基層１８を形成する金属箔１７は、予め定められた幅及び長さの矩形状で、厚さが０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍから成るもので、導電性及び耐腐食性を有する錫、半田あるいは金などの非鉄金属がめっきなどの皮膜処理されているものが好ましい。なお、金属箔自体を導電性及び耐腐食性を有する金、銀、ニッケルなどの非鉄金属にしても、同様の効果を得ることができる。半田付けは、加熱した半田ごてで金属箔１７に重ねられた面状発熱体１２に対して金属箔１７の幅一面に当該金属箔１７の厚さより薄い平面的な状態で行われる。この半田の厚みとしては、５μｍ〜３０μｍが好ましい。このような半田付けができる半田としては、フラックス含有量が多くて高温特性がよく、優れたヌレ性のあるものが好適である。なお、半田は環境保護の観点から、錫−銀−銅系や錫−銀−ビスマス系等の鉛フリー半田が好ましい。

絶縁材料１９は、難燃化処理が施され、且つ伸縮性に富み、柔軟性がある、例えば耐熱性のあるポリエステル系の繊維などの不織布が好ましい。また、絶縁材料１９を電極基層１８に接着するための接着剤としては、難燃性及び耐熱性の観点からシリコン系、難燃アクリル系、熱硬化性ゴム系などが好ましい。また、不織布以外の絶縁材料としては、難燃性ノーメックス粘着テープ、難燃性布粘着テープ、ポリイミドテープ、フッ素樹脂テープなどが好適である。さらに、電極基層１８を防水性の高分子フィルムで密閉してから絶縁材料１９で覆うことで、防水性の高い電極構造とすることができる。

なお、図面には示されていないが、電極が設けられていない網目状発熱体の他方向の両端部に形成されている編目は、それぞれ解けないように耐熱性のある合成繊維の糸によって縁かがりされている。これにより、網目状発熱体１２のループを綴る方向である経方向Ｖへの必要以上の伸縮を防ぐことができるので、当該網目状発熱体１２の型崩れを防ぐことができる。

このステアリングホイール用ヒータ１は図４（Ｃ）に示すように、ステアリングホイール８のリング部３の全周を覆うように配置される。この際、ヒータ１はリング部３に両面テープや接着剤で固定される。そして、リング部３を覆った状態で固定されたヒータ１は皮革で覆われ、この皮革は表皮部７となるので、高級感を高める革巻きステアリングホイールとなる。また、第２の電極１４Ａ、１４Ｂに接続された各リード線１５はリング部３の円周上を這わすことなくスポーク部５に内蔵され、各リード線１５に接続された接続端子１６は電源端子（図示せず）に接続される。

なお、網目状発熱体１２は図１に示すように、複数のヒータ素線１１のうち、当該網目状発熱体１２を電気的に分離する位置の少なくとも１本のヒータ素線１１’（図中、破線）の色を他のヒータ素線１１の色と変えることで絶縁部１０としてもよい。絶縁部１０は絶縁線で構成しなければならないので、ヒータ素線１１’は網目状発熱体１２を電気的に分離するために何れの電極にも接続させないことで絶縁線となる。これにより、網目状発熱体の分割位置を容易に視認できるので、分割電極を固定しやすくなる。即ち、複数のヒータ素線を分離する目安となり、作業上のミスを防止できる。

また、網目状発熱体１２は図１に示すように、複数のヒータ素線１１のうち、当該網目状発熱体１２を電気的に分離する位置の少なくとも１本のヒータ素線１１’（図中、破線）に絶縁材料を使用することで絶縁線からなる絶縁部１０としてもよい。これにより、電圧のかかった線材同士が直接接触しなくなるので、電気的破壊（ショート）の危険性が低くなる。このヒータ素線１１’は絶縁材料なので電極に接続しても通電することはない。なお、絶縁材料の本数は予め定められた抵抗値の誤差範囲内に限定される。この絶縁材料の糸としては、網目状発熱体の使用環境を考慮すると１００℃程度の耐熱性のある繊維、例えばポリエステル、ナイロン、ケブラー、綿糸、麻等が考えられる。

このように構成されたステアリングホイール用ヒータ１は、全長をＬとすると、網目状発熱体１２ａ（１２ａａ、１２ａｂ）、１２ｂが直列接続されているので、この２つの網目状発熱体１２ａ、１２ｂの全長は２Ｌになる。したがって、網目状発熱体１２ａにおいて分離位置を経編み方向Ｖのどこに設けても全長はＬとなるので、２つの網目状発熱体１２ａ、１２ｂの合成抵抗値も分離位置を経編み方向Ｖのどこに設けても同じになる。なお、網目状発熱体１２ａは経編み方向Ｖにおいて分離されるので網目状発熱体１２ｂより全長が若干短くなるが、説明の便宜上同じ長さとみなすこととする。

また、図５に示すように、一端に第１の電極１３Ａが設けられた網目状発熱体１２ｂを分離することなく他端に第２の電極１４Ｃを設け、この第２の電極１４Ｃと第１の電極１３Ｂとを給電用の電極としても、網目状発熱体１２ａの全長をＬにすることができる。したがって、２つの網目状発熱体１２ａ、１２ｂの全長は２Ｌになる。この場合、例えば第２の電極１４Ｃから電源が供給されると、電流は第１の網目状発熱体１２ａ→第１の電極１３Ａ→第２の網目状発熱体１２ｂ→第１の電極１３Ｂと流れるので、第１の網目状発熱体１２ａ、第２の網目状発熱体１２ｂは第２の電極１４Ｃ、第１の電極１３Ａ及び第１の電極１３Ｂで直列接続されたことになる。

このように、本発明のステアリングホイール用ヒータにおいては、給電用の２つの電極の位置を自由に設定することができるので、リード線の引き出し位置も自由に設定することができる。したがって、ステアリングホイールのスポーク部は３本又は４本という２種類のタイプが存在し、而もそのスポーク位置はステアリングホイール毎に異なることが多いが、何れのステアリングホイールに適用させる場合においても同一の網目状発熱体を使用し給電用の２つの電極の位置を自由に設定しても、網目状発熱体全体の抵抗値を常に安定させることができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

本発明のステアリングホイール用ヒータにおける好ましい実施の形態例を示す説明図である。 本発明のステアリングホイール用ヒータの構成要素である網目状発熱体がトリコット編みの場合におけるパターン図。 本発明のステアリングホイール用ヒータの構成要素である電極を示す図で、（Ａ）は半田付けの説明図、（Ｂ）は電極の断面図である。 本発明のステアリングホイール用ヒータの適用状態を示す図で、（Ａ）はステアリングホイールの平面図、（Ｂ）はヒータの平面図、（Ｃ）はヒータをステアリングホイールに装着した状態の説明図である。 本発明のステアリングホイール用ヒータにおける好ましい他の実施の形態例を示す説明図である。 従来のステアリングホイール用ヒータをステアリングホイールに装着した状態の説明図である。 経編みされた網状ヒータの図で、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は網状ヒータが並列回路であることを示す説明図である。

符号の説明

１……ステアリングホイール用ヒータ
１１……ヒータ素線
１１’……絶縁線となるヒータ素線
１２……網目状発熱体
１２ａ、１２ｂ……２つに分離された網目状発熱体
１３Ａ、１３Ｂ……第１の電極
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ……第２の電極
１７……金属箔
１８……電極基層
１９……絶縁材料

Claims (5)

1. 複数の絶縁されたヒータ素線が経編みされ、ループを綴る方向である経編み方向の両端部に隔置された状態で電極が設けられた網目状発熱体と、
   前記網目状発熱体を前記経編み方向と直交する方向で電気的に２つに分離する絶縁線からなる絶縁部とを備え、
   前記絶縁部で電気的に２つに分離された網目状発熱体のうち何れか１つは前記経編み方向で分離され、この２つの分離端にはそれぞれ給電用の電極が設けられたことを特徴とするステアリングホイール用ヒータ。
2. 前記網目状発熱体は、前記複数のヒータ素線がループを経方向に連続且つ平面的に綴るトリコット編みで形成されたことを特徴とする請求項１記載のステアリングホイール用ヒータ。
3. 前記絶縁線は、前記ヒータ素線とは色が異なることを特徴とする請求項１または２記載のステアリングホイール用ヒータ。
4. 前記絶縁線は耐熱性繊維であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のステアリングホイール用ヒータ。
5. 前記電極は、矩形状の金属箔に所定本数の前記ヒータ素線の端部を重ねて平面的な薄い状態で半田付けされた電極基層と、前記電極基層の表裏両面を覆った状態で接着する柔軟性がある絶縁材料とで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載のステアリングホイール用ヒータ。
   
   
   
   
   

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