JP2019129112A - ヒータユニット及びステアリングホイール - Google Patents

Abstract

【課題】使用者がステアリング操作の際に違和感を覚えることのないヒータユニットとステアリングホイールを提供すること。【解決手段】高分子発泡体からなる基材１１と、基材上に配設されるコード状ヒータ１とからなり、基材におけるコード状ヒータが配設される箇所の厚さが、コード状ヒータの形状に沿うように薄くなっており、それによって概ね平坦な形状となっており、基材におけるコード状ヒータが配設されていない非配設部での見かけ密度が、１２０〜３２０ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、ヒータユニットの厚さが、コード状ヒータの外径を超え、コード状ヒータの外径の４倍未満であるヒータユニット。ヒータユニットと、ホイール芯材と、被覆材とからなり、ホイール芯材と記被覆材の間にヒータユニットが設置されるステアリングホイール。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車、船舶などに使用されるステアリングホイールと、そのホイール部を暖めるために使用されるヒータユニットに係り、特に、使用者がステアリング操作の際に違和感を覚えることのないものに関する。

従来より、寒冷時に運転手の手を温めるために、ステアリングホイールのホイール部にヒータユニットを装着することが提案されている。図９に示すように、ステアリングホイール７１は、ホイール部７２、スポーク部７３、ボス部７４からなり、ホイール部７２は、金属芯がウレタン樹脂等で覆われてなるホイール芯材７７と合成樹脂、繊維製品、皮革などからなる被覆材７８とから形成される。ヒータユニット３１は、このホイール芯材７７と被覆材７８の間に設置され、スポーク部７３及びボス部７４を通されたリード線（図示しない）に接続されて給電される。

ステアリングホイールに設置されるヒータユニットとしては、例えば、特許文献１、２に示すような、基材上に所定のパターン形状でコード状ヒータを配設したものが知られている。ここで、基材としては、各種の発泡樹脂シート、発泡ゴムシート、ゴムシート、不織布、織布などが開示されている。また、関連する技術として、例えば、特許文献３〜５等が挙げられる。

特許４２０２０７１号公報：クラベ 特開２０１１−２２９７９５公報：クラベ 特開２０１４−２０９４４４公報：クラベ 国際公開ＷＯ２０１４／１０４０００公報：豊田合成、クラベ 特開２０１４−１４３１７５公報：クラベ

例えば、上記特許文献４，５に記載されたヒータユニットは、基材におけるコード状ヒータが配設される箇所の厚さが、コード状ヒータの形状に沿うように薄くなっており、それによって平坦な形状となっている。このようなヒータユニットであれば、ステアリングホイールに組み込んだ際も、通常はコード状ヒータによる凹凸が現れず、使用者がステアリング操作の際に違和感を覚えることはない。しかしながら、昨今では、ヒータユニットをステアリングホイールに組み込む際に、ヒータユニットのシワを防止するため、ヒータユニットを強く引き伸ばしながら組み込むことが行われている。また、ヒータユニットの加熱効率を向上させるため、コード状ヒータを配設した面をステアリングホイールの被覆材側にすることも求められている。更には、被覆材側に予めヒータユニットを貼付した後に被覆材とともにホイール芯材に組付けたり、ホイール芯材に予めヒータユニットを貼付した後に被覆材を被せたりするなど、様々な製造方法によりヒータユニットをステアリングホイールに組み込むことがある。このようなヒータユニットの組み付け方法の違いによっても、凹凸の現れ方は変わってくるものであり、どのような方法をとった場合でも、コード状ヒータによる凹凸が現れず、使用者がステアリング操作の際に違和感を覚えることはないものが求められている。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、使用者がステアリング操作の際に違和感を覚えることのないステアリングホイールと、それに使用されるヒータユニットを提供することにある。

上記目的を達成するべく、本発明によるヒータユニットは、高分子発泡体からなる基材と、該基材上に配設されるコード状ヒータとからなるヒータユニットであって、上記基材における上記コード状ヒータが配設される箇所の厚さが、該コード状ヒータの形状に沿うように薄くなっており、それによって概ね平坦な形状となっており、上記基材における上記コード状ヒータが配設されていない非配設部での見かけ密度が、１２０〜３２０ｋｇ／ｍ^３の範囲内であり、上記ヒータユニットの厚さが、上記コード状ヒータの外径を超え、上記コード状ヒータの外径の４倍未満であることを特徴とするものである。
また、上記基材における上記コード状ヒータが配設されていない非配設部での硬さが、ＡＳＫＥＲ Ｃ １０〜４５であることが考えられる。
また、本発明によるステアリングホイールは、上記ヒータユニットと、ホイール芯材と、被覆材とからなり、上記ホイール芯材と上記被覆材の間に上記ヒータユニットが設置されるものである。

本発明によれば、ヒータユニットがコード状ヒータによる凹凸が現れず平坦な形状となっており、且つ、ヒータユニットの基材の密度が特定の範囲内であるため、種々の方法によってヒータユニットをステアリングホイールに組み付けたとしても、コード状ヒータによる凹凸が現れず、使用者がステアリング操作の際に違和感を覚えることはない。

本発明によるヒータユニットの構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態１によるヒータユニットの要部を拡大して模式的に示す断面図である。 本発明で使用されるホットプレス式ヒータ製造装置の構成を示す図である。 本発明のヒータユニットにおいて、コード状ヒータを所定のパターン形状に配設する様子を示す一部斜視図である。 本発明で使用されるコード状ヒータの一例を示す一部切欠側面図である。 本発明で使用されるコード状ヒータの一例を示す一部切欠側面図である。 本発明で使用されるコード状ヒータの一例を示す一部切欠側面図である。 本発明で使用されるコード状ヒータの一例を示す一部切欠側面図である。 本発明によるヒータユニットをステアリングホイール内に埋め込んだ様子を示す一部切欠斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。これらの実施の形態は、本発明のヒータユニットを車両用ステアリングヒータに適用することを想定した例を示すものである。

まず、図１，図２を参照して実施の形態１を説明する。この実施の形態１におけるコード状ヒータ１の構成から説明する。実施の形態１におけるコード状ヒータ１は図５に示すような構成になっている。まず、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束からなる芯線３があり、該芯線３の外周には、素線径０．０８ｍｍの硬質錫入り銅合金線からなる５本の導体素線５ａを引き揃えて構成されたものがピッチ約１．０ｍｍで螺旋状に巻装されている。導体素線５ａには、アルキドシリコーンワニス（アルキド：シリコーン＝５０：５０）を塗布し乾燥して形成したシリコーンを含有する絶縁被膜５ｂが、厚さ約５μｍで形成されている。このように構成されたコード状ヒータ１の外径は、０．３８ｍｍとなっている。また、コード状ヒータ１の外周には、融点１６３℃のポリエステル樹脂が０．１３ｍｍの厚さで押出被覆されて熱融着部９が形成されている。熱融着部まで含めたコード状ヒータ１の仕上がり外径は、０．６４ｍｍである。又、屈曲性や引張強度を考慮した場合には上記芯線３は有効であるが、芯線３を使用せず、複数本の導体素線を引き揃えるか或いは撚り合わせたものとすることも考えられる。

次に、上記構成をなすコード状ヒータ１を接着・固定する基材１１の構成について説明する。実施の形態１における基材１１は、見かけ密度４０ｋｇ／ｍ^３、（ＪＩＳ Ｋ７２２２準拠）、硬さ２２０Ｎ（ＪＩＳ Ｋ６４００準拠）、厚さ８ｍｍの発泡ポリウレタン樹脂からなる。このような基材１１は、型抜き等の公知の手法により所望の形状とされる。

次に、上記コード状ヒータ１を基材１１の間に所定のパターン形状で配設して接着・固定する構成について説明する。図３はコード状ヒータ１が配設された基材を加熱加圧するためのホットプレス式ヒータ製造装置１３の構成を示す図である。まず、ホットプレス治具１５があり、このホットプレス治具１５上には複数個の係り止め機構１７が設けられている。上記係り止め機構１７は、図４に示すように、ピン１９を備えていて、このピン１９はホットプレス冶具１５に穿孔された孔２１内に下方より差し込まれている。このピン１９の上部には先端が針となった係り止め部材２３が軸方向に移動可能に取り付けられていて、コイルスプリング２５によって常時上方に付勢されている。そして、図４中仮想線で示すように、これら複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３にコード状ヒータ１を引っ掛けながら、コード状ヒータ１を所定のパターン形状にて配設することになる。

図３に戻って、上記複数個の係り止め機構１７の上方にはプレス熱板２７が昇降可能に配置されている。すなわち、コード状ヒータ１を複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３に引っ掛けながら所定のパターン形状にて配設し、その上に基材１１を置く。その状態で上記プレス熱板２７を降下させてコード状ヒータ１及び基材１１に、加熱加圧を施すものである。尚、プレス熱板２７の降下による加熱加圧時には複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３はコイルスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動するものである。プレス熱板２７の降下にあたっては、少なくとも、基材１１の圧縮量がコード状ヒータ１の外径よりも大きくなるように設計することが好ましい。それによって、基材１１が圧縮されるとともに、コード状ヒータ１の外周の熱融着部９が融着してコード状ヒータ１及び基材１１が接着・固定されることになる。

上記作業を行うことにより、図１及び図２に示すようなヒータユニット３１を得ることができる。なお、図２は図１の要部を拡大して示す断面図である。基材１１は、プレス熱板２７によって圧縮されることになるため、コード状ヒータ１が配設される箇所については、より強く加圧されることになる。これにより、基材１１におけるコード状ヒータ１が配設される箇所は、コード状ヒータ１の形状に沿うような形状で、他の箇所よりも高密度化され且つ薄くなる。これにより、ヒータユニット３１のコード状ヒータ１が配設される面は、コード状ヒータ１が配設される箇所においても凹凸がなく、平坦な形状となる。また、このようにして得られたヒータユニット３１は、基材１１が圧縮され高密度になっているため、機械的強度を向上させることができる。

実施の形態１によって得られたヒータユニット３１の厚さは２．０ｍｍであり、コード状ヒータ１が配設された箇所における基材１１の厚さは１．４ｍｍであり、コード状ヒータ１が配設されていない箇所における基材１１の厚さは２．０ｍｍであった。また、コード状ヒータ１が配設されていない箇所における基材１１の見かけ密度は、１６０ｋｇ／ｍ^３（ＪＩＳ Ｋ７２２２準拠）、硬さＡＳＫＥＲ Ｃ １５（ＪＩＳ Ｋ７３１２準拠）であった。

なお、コード状ヒータ１の外周の熱融着部９は、加熱加圧により変形して流動し、その一部が基材１１及び基材１１´の空隙（気孔）間に侵入していた。また、コード状ヒータ１が配設される箇所において、周囲の厚さと比較しても凹凸がなく、概ね平坦であった。ここで、±１０％程度の範囲内の厚さの変化は概ね平坦であるといえ、実質的にほぼ一定の厚さである。また、使用者が視認的にも感触的にも凹凸を感じない範囲の厚さの変化の程度であるなら概ね平坦ともいえる。

上記のようにして得られたヒータユニット３１について、コード状ヒータ１の両端は、引き出されてリード線３５に接続され、このリード線３５により、コード状ヒータ１、温度制御装置３９、及び、コネクタ（図示しない）が接続されている。温度制御装置はコード状ヒータ１上に配置され、コード状ヒータ１の発熱によってヒータユニットの温度制御を行うこととなる。そして、上記したコネクタを介して図示しない車両の電気系統に接続されることになる。又、上記構成をなすヒータユニット３１は、図９に示すような状態で、ステアリングホイール７１に設置される。このステアリングホイール７１は、ホイール部７２、スポーク部７３及びボス部７４からなり、ヒータユニット３１は、ホイール部７２のホイール芯材７７と被覆材７８の間に設置されることになる。

基材１１には、ヒータユニット３１とステアリングホイールの被覆材７８とを、または、ヒータユニット３１とステアリングホイールのホイール芯材７７とを接着するための接着層（図示しない）が形成される。接着層の形成は、予め離型シート上に接着剤のみからなる接着層を形成し、該接着層を上記離型シートから上記基材１１の表面に転写することが好ましい。これにより、接着剤は基材１１の内部には侵入せず、基材１１の表面のみに接着層が形成されることになる。

ヒータユニット３１をステアリングホイールへ設置する際、以下の製法１〜４何れかによる方法を用いた。
（製法１）
製法１においては、ヒータユニット３１と被覆材７８とを接着し、その際、コード状ヒータ１が配設された面側と被覆材７８とを接着するものとした。その後、ヒータユニット３１が接着された被覆材７８をホイール芯材７７に被覆した。
（製法２）
製法２においては、ヒータユニット３１と被覆材７８とを接着し、その際、コード状ヒータ１が配設されなかった面側と被覆材７８とを接着するものとした。その後、ヒータユニット３１が接着された被覆材７８をホイール芯材７７に被覆した。
（製法３）
製法３においては、ヒータユニット３１とホイール芯材７７とを接着し、その際、コード状ヒータ１が配設された面側とホイール芯材７７とを接着するものとした。その後、ヒータユニット３１が接着されたホイール芯材７７に被覆材７８を被覆した。
（製法４）
製法４においては、ヒータユニット３１とホイール芯材７７とを接着し、その際、コード状ヒータ１が配設されなかった面側とホイール芯材７７とを接着するものとした。その後、ヒータユニット３１が接着されたホイール芯材７７に被覆材７８を被覆した。

（実施の形態２）
上記した実施の形態１において、基材１１の圧縮前の見かけ密度を４０ｋｇ／ｍ^３、厚さ６ｍｍ、圧縮後の見かけ密度を１２０ｋｇ／ｍ^３、厚さ２ｍｍ、圧縮後の硬さＡＳＫＥＲ Ｃ １０として、実施の形態２にかかるヒータユニット３１を作成し、上記製法１〜４によりステアリングホイール７１に設置した。
（実施の形態３）
上記した実施の形態１において、基材１１の圧縮前の見かけ密度を４０ｋｇ／ｍ^３、厚さ１２ｍｍ、圧縮後の見かけ密度を２４０ｋｇ／ｍ^３、厚さ２ｍｍ、圧縮後の硬さＡＳＫＥＲ Ｃ ３１として、実施の形態３にかかるヒータユニット３１を作成し、上記製法１〜４によりステアリングホイール７１に設置した。
（実施の形態４）
上記した実施の形態１において、基材１１の圧縮前の見かけ密度を４０ｋｇ／ｍ^３、厚さ１６ｍｍ、圧縮後の見かけ密度を３２０ｋｇ／ｍ^３、厚さ２ｍｍ、圧縮後の硬さＡＳＫＥＲ Ｃ ４６として、実施の形態４にかかるヒータユニット３１を作成し、上記製法１〜４によりステアリングホイール７１に設置した。
（比較の形態１）
上記した実施の形態１において、基材１１の圧縮前の見かけ密度を４０ｋｇ／ｍ^３、厚さ４ｍｍ、圧縮後の見かけ密度を８０ｋｇ／ｍ^３、厚さ２ｍｍ、圧縮後の硬さＡＳＫＥＲ Ｃ ４として、実施の形態２にかかるヒータユニット３１を作成し、上記製法１〜４によりステアリングホイール７１に設置した。
（比較の形態２）
上記した実施の形態１において、基材１１の圧縮前の見かけ密度を４０ｋｇ／ｍ^３、厚さ１０ｍｍ、圧縮後の見かけ密度を４００ｋｇ／ｍ^３、厚さ１ｍｍ、圧縮後の硬さＡＳＫＥＲ Ｃ ６０として、実施の形態２にかかるヒータユニット３１を作成し、上記製法１〜４によりステアリングホイール７１に設置した。

上記のようにして得られた実施の形態１〜３、比較の形態１，２によるヒータユニット３１について、製法１〜４に示す方法で、それぞれ図９に示すようにステアリングホイール７１に設置した。その状態で、実使用に供し、違和感の確認を行った。確認は、１０人の使用者がステアリングホイールを握り、左右１０回ずつ操舵作業を行って、コード状ヒータ１による凹凸を感じるかを聞き取り、違和感を覚えると回答した人数を調査した。

実施の形態１〜４のヒータユニットについては、何れの製法によってステアリングホイールに設置しても、違和感を覚えると回答した使用者は０人だった。しかしながら、比較の形態１，２については、製法によって違和感を覚えると回答した使用者が生じることとなった。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。まず、コード状ヒータ１の構成としては、例えば、上記実施の形態のように、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを複数本撚り合わせ又は引き揃え、これを芯線３上に巻装し、その外周に熱融着部９を形成したもの（図５参照）、芯線３を使用せず、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを複数本撚り合わせたもの（図６参照）、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを複数本引き揃えたもの（図７参照）であっても良い。

又、導体素線５ａには、絶縁被覆５ｂが形成されていないものも考えられる。例えば、全ての導体素線５ａについて絶縁被覆５ｂが形成されていない形態、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａと絶縁被膜５ｂにより被覆されていない導体素線５ａが交互に配置された形態、一部の導体素線５ａのみが絶縁被膜５ｂにより被覆されている又は被覆されてない形態が考えられ、それら以外にも様々な構成のものが想定される。又、芯線３と導体素線５ａを撚り合せることも考えられる。

芯線３としては、例えば、ガラス繊維等の無機繊維や、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維等の有機繊維のモノフィラメント、マルチフィラメント、スパン、或いはそれらの繊維材料、若しくは、それらの繊維材料を構成する有機高分子材料を芯材とし、その周上に熱可塑性の有機高分子材料が被覆された構成を有する繊維などが挙げられる。又、芯線３を熱収縮性及び熱溶融性を有するものとすれば、導体素線５ａが断線してしまった際の異常加熱により芯線が溶融切断されるとともに収縮することで、巻装された導体素線５ａもこの芯線３の動作に追従し、断線した導体素線５ａの端部同士を分離することになる。そのため、断線した導体素線のそれぞれの端部が接したり離れたりすることや点接触のようなわずかな接触面積で接することがなくなり、異常発熱を防止することができる。又、導体素線５ａが絶縁被膜５ｂにより絶縁されている構成であれば、芯線３は絶縁材料にこだわる必要はない。例えば、ステンレス鋼線やチタン合金線等を使用することも可能である。しかし、導体素線５ａが断線したときのことを考慮すると、芯線３は絶縁材料であった方が良い。

導体素線５ａとしては、従来公知のものを使用することができ、例えば、銅線、銅合金線、ニッケル線、鉄線、アルミニウム線、ニッケル−クロム合金線、鉄−クロム合金線、などが挙げられ、銅合金線としては、例えば、錫−銅合金線、銅−ニッケル合金線、銅固溶体と銅銀共晶がファイバー状になった銀入り銅合金線などが挙げられる。このうち、コストと特性のバランスの点から、銅線又は銅合金線を使用することが好ましい。これら銅線又は銅合金線には軟質のものと硬質のものがあるが、耐屈曲性の観点からは、軟質のものよりも硬質のものの方が特に好ましい。尚、硬質銅線はＪＩＳ−Ｃ３１０１（１９９４）、軟質銅線はＪＩＳ−Ｃ３１０２（１９８４）においても定義がなされており、外径０．１０〜０．２６ｍｍでは伸び１５％以上、外径０．２９〜０．７０ｍｍでは伸び２０％以上、外径０．８０〜１．８ｍｍでは伸び２５％以上、外径２．０〜７．０ｍｍでは伸び３０％以上のものが軟質銅線とされる。また、銅線には錫メッキが施されているものも含まれる。錫メッキ硬質銅線はＪＩＳ−Ｃ３１５１（１９９４）、錫メッキ軟質銅線はＪＩＳ−Ｃ３１５２（１９８４）にて定義がなされている。又、導体素線５ａの断面形状についても種々のものが使用でき、通常使用される断面円形のものに限られず、いわゆる平角線と称されるものを使用しても良い。

但し、芯線３に導体素線５ａを巻装する場合は、上記した導体素線５ａの材料の中でも、巻付けたときのスプリングバックする量が小さいものが好ましい。例えば、銅固溶体と銅銀共晶がファイバー状になった銀入り銅合金線などは、抗張力性に優れ引張強度や屈曲強度には優れるものの、巻付けたときスプリングバックし易い。そのため、芯線３に巻装する際に、導体素線５ａの浮きや、過度の巻付けテンションによる導体素線５ａの破断が生じ易く、又加工後には撚り癖が生じ易いため好ましくない。特に、導体素線５ａに絶縁被膜５ｂが被覆される形態とした場合は、この絶縁被膜５ｂによる復元力も加わることになる。そのため、導体素線５ａの復元率が小さいものを選定し、絶縁被膜５ｂによる復元力をカバーすることが重要となる。

導体素線５ａに被覆される絶縁被膜５ｂとしては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステルナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーンなどが挙げられるが、これらの中でもシリコーンを含有したものが好ましい。シリコーンは、シロキサン結合による主骨格を持つ人工高分子化合物の総称であり、シリコーン樹脂やシリコーンゴム（シリコーンエラストマー）などの形態をとるものである。置換基としてメチル基とフェニル基の量を適宜調整したものや、エーテル基、フルオロアルキル基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基等の他の置換基を適宜導入したものも考えられる。また、例えば、ポリエステル樹脂とシリコーン樹脂を混合した所謂アルキドシリコーン、アクリルポリマーとジメチルポリシロキサンのグラフト共重合体である所謂アクリルシリコーンのような、シリコーンと他の高分子材料の混合物や、ポリシロキサンと他のポリマー成分の共重合体を使用することも考えられる。絶縁被膜５ｂに含有されるシリコーンの量は、種々特定の観点から特定の範囲内とすることが好ましい。尚、シリコーンと他のポリマー成分の共重合体を使用する場合は、共重合体におけるシリコーン分のみの重量をシリコーンの量として算出する。シリコーンの量が少なすぎると、スパーク時の熱による他の成分の熱分解によって、絶縁被膜５ｂが脱離してしまう可能性がある。また、外観にも悪影響を及ぼす可能性がある。この観点から、シリコーン含有量は、重量比で、２０％以上とすることが好ましく、更には４０％以上とすることが考えられる。また、シリコーンの量が多すぎると、濡れ性が低くなって導体素線５ａへの塗布が困難となってしまい、外観に問題が生じる可能性がある。また、それによって、絶縁被膜５ｂの絶縁性が充分なものでなくなってしまう可能性がある。この観点から、シリコーン含有量は、重量比で、９０％以下とすることが好ましく、更には８０％以下とすることが考えられる。また、導体素線５ａと絶縁被膜５ｂの密着性を向上させるために、予め導体素線５ａにプライマーを塗布しておくことも考えられる。

これらのようなシリコーンを含有した絶縁被膜５ｂは耐熱性に優れるとともに不燃性で化学的に安定したものであり、スパークの際の高熱に受けた場合でも酸化ケイ素被膜を形成し、絶縁を保持することができる。更には、スパークの際の高熱によってシロキサンガスを発生させ、このシロキサンガスが導体素線の端面で酸化ケイ素被膜を析出させ絶縁するため、その後のスパークを防止することができる。これらのようなシリコーンは、例えば、溶剤や水のような溶媒又は分散媒に溶解又は分散した状態で導体素線５ａに塗布し乾燥する方法、導体素線５ａの外周に押出成形等の成形手段によって形成する方法などにより、導体素線５ａに被覆され、絶縁被膜５ｂとされる。シリコーンの押出成形は比較的定温ですることができるが、溶剤や水等で溶解または分散したシリコーンを塗布する場合は、乾燥を短時間で済ますために比較的高温環境に晒されることになる。上記のように、銅線又は銅合金線の導体素線５ａは、熱履歴によって硬質か軟質かが変わることになるため、この点も考慮した絶縁被膜５ｂの形成方法を選択する必要がある。また、絶縁被膜５ｂの形成に当たっては、押出成形よりも、塗布の方が絶縁被膜５ｂの厚さを薄くすることができる。これにより、コード状ヒータとして細径化を図ることができる。

また、絶縁被膜５ｂの厚さは、導体素線５ａの直径の３〜３０％であることが好ましい。３％未満であると、十分な耐電圧特性が得られず、導体素線５ａを個別に被覆する意味がなくなる可能性がある。また、３０％を超えると、接続端子を圧着する際に絶縁被膜５ｂの除去が困難となるとともに、コード状ヒータが無駄に太くなってしまうことになる。

上記導体素線５ａを引き揃え又は撚り合せて芯材３上に巻装する際には、撚り合せるよりも、引き揃えた方が好ましい。これは、コード状ヒータの径が細くなるとともに、表面も平滑になるためである。又、引き揃え又は撚り合わせの他に、芯材３上に導体素線５ａを編組することも考えられる。

本発明によるコード状ヒータ１として、導体素線５ａの外周に絶縁被覆７が形成されているものも考えられる（例えば、図８参照）。この絶縁被覆７により、万が一導体素線５ａが断線した場合にも、他の部材への通電が絶縁されるとともに、スパークが発生した場合も高温の発熱を断熱することになる。絶縁被覆７を形成する場合は、押出成形等によって行っても良いし、予めチューブ状に成形した絶縁被覆７を被せても良く、形成の方法には特に限定はない。押出成形によって絶縁被覆７を形成すると、導体素線５ａの位置が固定されるため、位置ズレによる導体素線５ａの摩擦や屈曲を防止できることから、耐屈曲性が向上されるため好ましい。絶縁被覆７を構成する材料としても、コード状ヒータの使用形態や使用環境などによって適宜設計すれば良く、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、芳香族ポリアミド系樹脂、脂肪族ポリアミド系樹脂、塩化ビニル樹脂、変性ノリル樹脂（ポリフェニレンオキサイド樹脂）、ナイロン樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、合成ゴム、フッ素ゴム、エチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等、種々のものが挙げられる。特に、難燃性を有する高分子組成物が好ましく使用される。ここでの難燃性を有する高分子組成物とは、ＪＩＳ−Ｋ７２０１（１９９９年）燃焼性試験における酸素指数が２１以上のものを示す。酸素指数が２６以上のものは特に好ましい。このような難燃性を得るため、上記した絶縁被覆７を構成する材料に適宜難燃材等を配合してもよい。難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水和物、酸化アンチモン、メラミン化合物、リン系化合物、塩素系難燃剤、臭素系難燃剤などが挙げられる。これらの難燃剤には公知の方法で適宜表面処理を施しても良い。

コード状ヒータ１の外周に熱融着部９を形成することにより、加熱加圧によりコード状ヒータ１１を基材１１に熱融着することができる。絶縁被覆７を形成した場合、この絶縁被覆７の外周に熱融着部９が形成される。熱融着部９を構成する材料は、上記の絶縁被覆７を構成する材料と同様のものを使用することができる。これらの中でも、基材との接着性に優れるオレフィン系樹脂が好ましい。オレフィン系樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−不飽和エステル共重合体などが挙げられる。これらの中でも特に、エチレン−不飽和エステル共重合体が好ましい。エチレン−不飽和エステル共重合体は、分子内に酸素を有する分子構造であるため、ポリエチレンのような炭素と水素のみの分子構造をしている樹脂と比較して燃焼熱が小さくなり、その結果、燃焼の抑制につながることとなる。又、元々の接着性が高いため基材との接着性も良好である上、無機粉末等を配合した際の接着性の低下が少ないため、種々の難燃剤を配合するのに好適である。エチレン−不飽和エステル共重合体としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸ブチル共重合体などが挙げられ、これらの単独又は２種以上の混合物であってもよい。ここで「（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の両方を表すものである。これらの内から任意に選択すれば良いが、上記した絶縁被膜５ｂを構成する材料の分解開始温度以下又は融点以下の温度で溶融する材料である方が良い。又、基材１１との接着性に優れる材料として、ポリエステル系熱可塑性エラストマーが挙げられる。ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル−ポリエステル型、ポリエステル−ポリエーテル型のものがあるが、ポリエステル−ポリエーテル型の方が高い接着性を有するため好ましい。尚、コード状ヒータ１と基材１１を熱融着する場合、コード状ヒータ１と基材１１との接着強度は非常に重要なものである。この接着強度が充分でないと、使用していくうちに基材１１からコード状ヒータ１が離脱してしまい、それにより、コード状ヒータ１１には予期せぬ屈曲が加わることになるため、導体素線５ａが断線する可能性が高くなる。導体素線５ａが断線すると、ヒータとしての役を果たさなくなるだけでなく、チャタリングによりスパークに至るおそれもある。

絶縁被覆７を形成する場合、絶縁被覆７の融点は、熱融着部９の融点よりも高いことが求められる。これにより、加熱加圧等により熱融着部９を融着させる際にも、絶縁被覆７の形状が略変形せず、充分な絶縁性能を維持することができる。絶縁被覆７の融点としては、２１５℃〜２５０℃であることが好ましく、熱融着部９の融点としては、１００℃〜１８５℃であることが好ましい。また、導体素線５ａに絶縁被膜５ｂを形成する場合は、絶縁被覆７の融点は、絶縁被膜５ｂの融点よりも低いことが好ましい。

また、絶縁被覆７を構成する材料と、熱融着部９を構成する材料は、同系の高分子材料であることが好ましい。ここで、同系の高分子材料とは、それぞれが、共通の主鎖構造を有している高分子材料、共通の官能基を有している高分子材料、分子量のみ異なる高分子材料、共通のモノマー単位を有している共重合体、共通の高分子材料を配合している混合物、などが該当する。このようなものであれば、絶縁被覆７と熱融着部９の相互が充分に接着するため、コード状ヒータが基材から脱離することを防ぐことができる。

導体素線５ａの外周には、絶縁被覆７と熱融着部９の２層だけでなく、他の層を適宜形成してもよい。又、絶縁被覆７や熱融着部９は、長さ方向に連続して形成することに限定されず、例えば、コード状ヒータ１の長さ方向に沿って直線状やスパイラル線状に形成する、ドット模様に形成する、断続的に形成するなどの態様が考えられる。但し、接着強度の観点から、絶縁被覆７及び熱融着部９は、長さ方向に連続して形成することが好ましい。

また、上記のようにして得られたコード状ヒータ１は、自己径の６倍の曲率半径で９０度ずつの屈曲を行う屈曲性試験において、導体素線が少なくとも１本切れるまでの屈曲回数が２万回以上であることが好ましい。

基材１１についても、発泡ポリウレタン樹脂に限定されるものではなく、例えば、他の材質からなる発泡樹脂シート、発泡ゴムシートなど種々の高分子発泡体が考えられる。特に空隙を有するもので、伸縮性に優れるものが好ましく、表面にコード状ヒータの凹凸が現れないように硬度を調節したものが好ましい。また、硬度を調節するには、発泡率を調整する、気泡の状態を独立気泡または連続気泡にする、目的に応じた硬度の材料を使用するなどの方法がある。材料としては、ポリウレタン樹脂、クロロプレンゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、ネオプレンゴム、ジエン系ゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体など、種々の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどから選択すれば良い。また、複数の基材１１を積層する等して使用することもでき、この場合は、それぞれの基材１１で異なる材料や異なる気孔率等のものを使用しても良い。

基材１１においては、コード状ヒータ１が配設されていない非配設部での見かけ密度が、１２０〜３２０ｋｇ／ｍ^３の範囲内となるように設計される。この見かけ密度は、圧縮前の密度で調整してもよいし、圧縮の度合いによって調整してもよい。非配設部での見かけ密度が、１２０ｋｇ／ｍ^３未満であると、基材が柔らかくなりすぎ、製法によってはコード状ヒータ１の凹凸を感じるようなステアリングホイールとなってしまう。３２０ｋｇ／ｍ^３を超えると、ヒータユニット３１をステアリングホイールに設置する際、基材１１にシワがよってしまうことになる。なお、見かけ密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２により測定することができる。

また、基材１１においては、コード状ヒータ１が配設されていない非配設部での硬さが、ＡＳＫＥＲ Ｃ １０〜４５の範囲内となるように設計されることが好ましい。この硬さは、圧縮前の硬さで調整してもよいし、圧縮の度合いによって調整してもよい。非配設部での硬さが、ＡＳＫＥＲ Ｃ １０未満であると、基材が柔らかくなりすぎ、製法によってはコード状ヒータ１の凹凸を感じるようなステアリングホイールとなってしまう。ＡＳＫＥＲ Ｃ ４５を超えると、ヒータユニット３１をステアリングホイールに設置する際、基材１１にシワがよってしまうことになる。なお、硬さは、ＪＩＳ Ｋ７３１２により測定することができる。

基材１１としては、空隙を有している高分子発泡体が使用されるが、特に、コード状ヒータ１が配設される面（以下、配設面と記すことがある）が、コード状ヒータ１が配設されない面（以下、非配設面と記すことがある）よりも空隙が多くなっているように構成されることが好ましい。空隙が多い状態とは、例えば、発泡樹脂シートや発泡ゴムシートのような多孔体の場合、気孔率が大きい状態のことを示す。例えば、厚さ方向で気孔率が傾斜するように発泡制御した発泡樹脂シート又は発泡ゴムシート、空隙の多さが異なる材料を貼り合わせたもの、などが挙げられる。又、特に基材１１の空隙は連続していることが好ましい。これは、溶融した熱融着部が連続した空隙に浸透していくことで、アンカー効果が増して接着強度が向上するためである。このような空隙が連続している態様としては、連続気孔を有する発泡樹脂シートや発泡ゴムシートなどが考えられる。なお、基材１１として空隙を有するものを使用する場合、コード状ヒータ１の熱融着部９が侵入する範囲まで空隙を有していれば充分であり、例えば、非配設面は空隙を有していないものも考えられる。

また、基材１１の非配設面には、凹凸が形成されていても考えられる。この凹凸により、よりコード状ヒータ１の凹凸が感じられにくくなる。凹凸は、基材１１全面に形成されている必要はなく、少なくともコード状ヒータが存する位置に対応した部分に形成されていればよい。このコード状ヒータ１が存する位置に対応した部分とは、コード状ヒータ１を非配設面に投影した部分を中心に、コード状ヒータの外径の２倍分だけその両側方に拡幅した部分を示す。勿論、この部分以外に凹凸を形成しても構わない。基材１１に形成される凹凸の形状や寸法等については特に限定はなく、取り付けられる被加熱物や使用状態に応じて適宜設計すればよいが、おおむね、凹部の底部から凸部の頂部までの高さが、基材１１の最大厚さの０．２倍以上、基材１１の最大厚さからコード状ヒータ１の外径を引いた値以下であることが好ましい。また、凸部の平均径が上記基材の最大厚さの０．５倍以上４倍以下であり、基材における凸部の占有面積比が２０％以上６０％以下であることが好ましい。

また、コード状ヒータ１を基材１１に配設する際、加熱加圧による融着によって接着・固定する態様でなく、他の態様によりコード状ヒータ１を基材１１に固定しても良い。例えば、通常の使用よりも高い温度になるよう、コード状ヒータ１に通電して加熱させ、その熱で熱融着部９を溶融させて基材１１と接着・固定する態様、誘導加熱によって導体素線５を加熱させ、その熱で熱融着部９を溶融させて基材１１と接着・固定する態様、温風により熱融着材からなる熱融着部９を溶融させて接着・固定する態様、加熱しながら一対の基材１１で挟持固定する態様などが考えられる。また、基材１１を加熱加圧する際には、プレス熱板２７のみでなくホットプレス治具１５についても加熱しても良い。この際、プレス熱板２７とホットプレス治具１５の温度を異なるものとして、基材１１の圧縮率を変え、即ち気孔率を変化させることも考えられる。また、熱融着部９を用いなくとも、コード状ヒータ１を基材１１に配設することができる。例えば、表面に接着剤等を形成した基材１１及び基材１１´によってコード状ヒータ１を挟持・固定する態様、コード状ヒータ１を基材１１上に縫製によって固定する態様、基材１１側を溶融させてコード状ヒータ１１を融着・固定する態様、コード状ヒータ１の配設箇所に接着剤を塗布等によって形成して、コード状ヒータ１を基材１１上に接着・固定する態様等が考えられる。

また、接着層としては、例えば、高分子アクリル系粘着剤からなりテープ基材を使用しない接着層や、ポリプロピレンフィルムの両面に接着剤を形成してなる接着層など種々のもの使用できる。それ単独でＦＭＶＳＳ Ｎｏ．３０２自動車内装材料の燃焼試験に合格するような難燃性を有するものであれば、ヒータユニットの難燃性が向上し好ましい。また、ヒータユニットの伸縮性を損なわないために、粘着剤のみからなる接着層であることが好ましい。

また、ヒータユニット３１の厚さは、コード状ヒータ１の外径を超え、コード状ヒータ１の外径の４倍未満となるように設計される。ヒータユニット３１の厚さがコード状ヒータ１の外径以下となると、ヒータユニット３１は平坦ではなくなってしまう。また、コード状ヒータ１の外径の４倍以上となると、ステアリングホイールへの設置が困難となり、シワもよりやすくなってしまう。

以上詳述したように本発明によれば、使用者がステアリング操作の際に違和感を覚えることのないようにすることができる。このようなヒータユニットは、例えば、自動車、船舶、各種輸送用車両、各種農耕用車両、各種土木建設用重機などに使用されるステアリングホイールに使用され、そのホイール部を暖めるためのヒータユニットとして好適に使用することができる。また、本発明によるヒータユニットは、コード状ヒータ部分の凹凸がなく平坦なものであることを活かし、ステアリングホイールのみでなく、例えば、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ、ステアリングヒータ、暖房便座、防曇鏡用ヒータ、加熱調理器具、床暖房用ヒータ、被服用ヒータ等に応用することも考えられる。

１ コード状ヒータ
３ 芯材
５ａ 導体素線
５ｂ 絶縁被膜
９ 熱融着部
１１ 基材
３１ ヒータユニット
７１ ステアリングホイール
７７ ホイール芯材
７８ 被覆材

Claims (3)

1. 高分子発泡体からなる基材と、該基材上に配設されるコード状ヒータとからなるヒータユニットであって、
   上記基材における上記コード状ヒータが配設される箇所の厚さが、該コード状ヒータの形状に沿うように薄くなっており、それによって概ね平坦な形状となっており、
   上記基材における上記コード状ヒータが配設されていない非配設部での見かけ密度が、１２０〜３２０ｋｇ／ｍ^３の範囲内であり、上記ヒータユニットの厚さが、上記コード状ヒータの外径を超え、上記コード状ヒータの外径の４倍未満であることを特徴とするヒータユニット。
2. 上記基材における上記コード状ヒータが配設されていない非配設部での硬さが、ＡＳＫＥＲ Ｃ １０〜４５であることを特徴とする請求項１記載のヒータユニット。
3. 請求項１又は請求項２記載のヒータユニットと、ホイール芯材と、被覆材とからなり、上記ホイール芯材と上記被覆材の間に上記ヒータユニットが設置されるステアリングホイール。

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