JP3048111B2 - ステアリングホイールおよびその製造方法 - Google Patents

ステアリングホイールおよびその製造方法

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秀章 廣川
直己 大江
成逸 横田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はステアリングホイールお
よびその製造方法に係り、とくに繊維によって補強され
た合成樹脂成形体から成るステアリングホイールおよび
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の操舵を行なうために、ステアリ
ングシャフトの先端部にステアリングホイールを取付
け、このステアリングホイールを運転手が回転操作する
ことによって操舵を行なうようになっている。
【0003】図10はこのようなステアリングホイール
を構成する芯材を示しており、センターボス1を中心部
に備える炭素鋼やアルミニウム合金等から成る芯材2を
予め製作するとともに、この芯材2の外周部に図11に
示すように合成樹脂、例えばポリウレタン樹脂、ポリプ
ロピレン樹脂、軟質ポリ塩化ビニル樹脂等の合成樹脂を
被覆することによって、回転操作に適したステアリング
ホイールが得られる。このステアリングホイールはセン
ターボス1の中心部に設けられている中心孔4によって
ステアリングシャフトに結合される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】衝突時の衝撃を緩和し
て乗員を保護するために、ステアリングホイールのほぼ
中央部にエアバックシステムを装着することが試みられ
ている。ところがエアバックシステムを装着すると、ス
テアリングホイールにその重量が加わるようになる。
【0005】そこで例えば特開昭59−160666号
公報に開示されているように、アルミニウム合金に代え
て、より軽量なマグネシウム合金を利用した芯材を用い
たステアリングホイールが提案されている。あるいはま
た特開昭60−189420号公報に開示されているよ
うに、芯材を薄くして炭素繊維で補強したステアリング
ホイールや、特開昭59−120568号公報に開示さ
れているように、発泡フォーム等を芯材とし、炭素繊維
で補強したステアリングホイール等が提案されている。
しかしこれらは何れも軽量化の効果が不十分であるばか
りか、製造方法が複雑で、ステアリングホイールのコス
トの増大をもたらし、実用的ではない。
【0006】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、軽量であってしかも十分に負荷に耐え
る強度を有し、製造が容易なステアリングホイールを提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願の主たる発明は、補
強繊維構造体によって補強された合成樹脂製のリムと、
ステアリングシャフトと結合される結合部を有する金属
製のセンターボスと、補強繊維構造体によって補強さ
れ、前記リムと前記センターボスとを連結する合成樹脂
製のスポークと、をそれぞれ具備するステアリングホイ
ールに関するものである。
【0008】またこのようなステアリングホイールを製
造するための発明は、リムの形状の芯材に筒状のリム補
強繊維構造体を被せる工程と、中心部に配されるセンタ
ーボスと前記芯材とを連結するスポーク補強繊維構造体
をスポークを形成する位置に張渡す工程と、前記リム補
強繊維構造体が被覆された芯材と、センターボスと、前
記スポーク補強用繊維構造体とから成る補強構造物(プ
リフォーム)を金型内に配してステアリングホイールを
成形する樹脂を射出する工程と、から成るステアリング
ホイールの製造方法に関するものである。
【0009】このような発明によって、軽量でしかも負
荷に十分に耐える強度を有し、製造が容易で、リムおよ
びスポークがボスと結合された状態で一体成形されたス
テアリングホイールおよびその製造方法を提供するもの
である。
【0010】本願発明においては、基本的にはいわゆる
S−RIM成形法(Structual Reacti
on Injection Molding,構造用反
応射出成形法)によって得られるステアリングホイール
とその製造方法に関するものである。
【0011】ステアリングホイールを構成する成形用樹
脂は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、架橋ポリエステルアミド(CPレジン)
樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ウレタン
樹脂、ポリイソシアヌレート樹脂、RIMナイロン樹
脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ウレタン変性アクリル
樹脂等であってよい。またこのような成形用樹脂を補強
するための補強用ブレードを構成する補強繊維として
は、炭素繊維、グラスファイバ、アラミド繊維、高強力
ポリエチレン繊維、高強力ポリアクリレート繊維等であ
ってよい。このような補強繊維を所定の形態にするため
に、例えば編成された筒体あるいは組紐状の構造体が用
いられる。またスポーク補強用ブレードの場合には、繊
維がほぼ±45°の積層構造を持つとともに、2%以上
の伸度を有するグラスファイバ、アラミド繊維等の繊維
が用いられることが好ましい。
【0012】リムの形状の芯材としては、成形用樹脂の
軟化点または熱変形温度よりも低い融点の低融点合金、
水溶性熱可塑性樹脂、食塩、石こうの成形体等であって
よい。低融点合金から成る芯材は樹脂成形の後から成形
用樹脂の軟化点または熱変形温度以下の温度で溶融して
穴から排出することによって除去される。水溶性熱可塑
性樹脂あるいは食塩、石こうの成形体の場合には、成形
されたリムに穴を穿設して水を流し込むことによって溶
解除去される。
【0013】軽量なブロー成形中空体、発泡ウレタン、
軽量シンタチックフォーム等から成る芯材の場合には、
後から除去することができないために、成形樹脂の内部
であってとくにリムの部分の内側に残存することにな
る。従って発泡ウレタンあるいは軽量シンタチックフォ
ームから成る芯材を用いる場合には、リムが中実にな
る。
【0014】芯材にはその円周方向の一部に切込みを入
れ、この切込みを通して筒状のリム補強用ブレードを好
ましくは2回以上通し、芯材の外周部に2重にリム補強
用ブレードを装着する。そして好ましくは1層目のリム
補強用ブレードと2層目のリム補強用ブレードとの間に
位置するようにスポーク補強用ブレードを挿通し、この
スポーク補強用ブレードによって芯材を中心部に配され
るセンターボスと結合する。スポーク補強用ブレードは
例えば組紐から成り、センターボスの外周部に先端が巻
付けられるとともに、端部がセンターボスの外周部に突
設されているピンに刺し込まれて固定されてよい。そし
てこのような状態で成形用金型内に配し、成形用樹脂を
射出することによって、リム補強用ブレードとスポーク
補強用ブレードとによってリムとスポークとがそれぞれ
補強されたステアリングホイールが得られることにな
る。
【0015】
【実施例】実施例1 以下本発明を図示の実施例によって説明する。図1は本
実施例のステアリングホイールを成形するための芯材1
0を示している。本実施例の芯材10は錫Snとビスマ
スBiの合金であるフライメタル#281(商品名、融
点が138.5℃)によって製作されている。このよう
な芯材10にはその円周方向の所定の位置に切込み11
が形成されている。そして予め炭素繊維の組紐によって
筒状に形成されたリム補強用ブレード12を上記切込み
11を通して芯材10の上に被せるように挿通させる。
この場合にこのブレード12は蛇が自分の尻尾を飲み込
むように2重に芯材10上に被せる。
【0016】次にスポーク補強用ブレード15の取付け
について説明すると、予め炭素繊維の組紐によってリボ
ン状に成形されたスポーク補強用ブレード15を図3お
よび図4に示すように、芯材10の補強用ブレード12
の1周目と2周目との間を通すように芯材10の回りに
巻付けるとともに、このようなスポーク補強用ブレード
15をリム補強用ブレード12の側面の穴から引出して
その先端部を図5に示すセンターボス16の外周部に巻
回する。
【0017】センターボス16は構造用圧延鋼から構成
され、その外周側であって大径部17の外周面に放射状
にピン18が突設されるとともに、中心部にはその内周
面の一部にセレーションが形成されている貫通孔19が
形成されている。このようなセンターボス16の外周面
に巻付けられたスポーク補強用ブレード15はその先端
部がセンターボス16のピン18に刺されるようにな
り、これによって端部が固定される。
【0018】図3はこのようにしてリム補強用ブレード
12が装着された芯材10とセンターボス16とをスポ
ーク補強用ブレード15によって連結した補強構造物
(プリフォーム)を示している。このような補強構造物
(プリフォーム)は図6に示すように、上下一対の金型
23、24内に配される。そしてこの金型23、24を
閉じるとともに、キャビティ25内の空気を引き、キャ
ビティ25内にエポキシ樹脂を射出して硬化させる。な
おこのとき金型23、24の温度は80℃であり、成形
時間は45分であった。
【0019】これによって図7に示すようなステアリン
グホイール30が成形される。そして樹脂が硬化した後
に金型23、24を開くとともに、脱型し、オイルバス
中で150℃に加温する。この温度はステアリングホイ
ール30を構成するエポキシ樹脂の軟化点または熱変形
温度以下であってしかも芯材10を構成するフライメタ
ルの融点以上の温度であるために、この温度でフライメ
タルから成る芯材10が溶融し、リムの部分に穿設され
た小孔27を通して排出されるようになる。
【0020】従ってこのようなステアリングホイール3
0は図8および図9に示すように、そのリムの部分が中
空になる。また金型23、24の構造によって、このス
テアリングホイール30のスポーク31に一体にエアバ
ック保持部32が形成されることになる。
【0021】本実施例に係るステアリングホイール30
はそのリムの部分が中空であって、従来のアルミニウム
合金やマグネシウム合金を芯材としたものよりも大幅に
軽量であって、通常の寸法のステアリングホイールで4
00〜500gの重量に押えることが可能になる。しか
もこのようなステアリングホイールはとくにリム補強用
ブレード12とスポーク補強用ブレード15とによって
リムの部分とスポークの部分とがそれぞれ補強されてい
るために、衝撃吸収性に優れたステアリングホイールに
なる。またエアバック保持部32がスポーク31に一体
に成形されているために、従来金属ブラケット等をボル
ト止めしていたエアバック保持部そのものを大幅に軽量
化できる。
【0022】またこのようなステアリングホイール30
の中心部にはセンターボス16がスポーク31を介して
結合されている。センターボス16はその外周部にピン
18を有し、このようなピン18がスポーク補強用ブレ
ード15の端部を係止する構造になっているために、大
きな力が加わってもセンターボス16がから回りしたり
脱落したりすることがない。そしてエアバックをエアバ
ック保持部32に装備しても従来品と同等の重量のステ
アリングホイールになる。従ってステアリングホイール
にエアバックシステムを装着しても、このステアリング
ホイールが走行中に振動を発生することがない。
【0023】実施例2 実施例1と同様の方法によってリム補強用ブレード12
を低融点合金から成る芯材10に被せた後に、アラミド
繊維とグラスファイバとを1対1の割合で製作した原料
によりスポーク補強用ブレード15を使用し、補強構造
体(プリフォーム)を用意した。そしてこの補強構造体
を金型23、24の中に配し、これらの金型23、24
を閉じ、キャビティ25内の空気を吸引除去し、この後
にキャビティ25内に架橋ポリエステルアミド樹脂を射
出して硬化させた。なおこのときの金型23、24の温
度は130℃であって、成形時間は10分であった。
【0024】このようにして架橋ポリエステルアミド樹
脂から成るステアリングホイールが成形された。このよ
うなステアリングホイールも上記第1の実施例と同様に
極めて軽量であって、しかもリム補強用ブレード12お
よびスポーク補強用ブレード15によって十分な強度を
有し、衝撃吸収性に優れたものであった。
【0025】
【発明の効果】第1の発明は、補強繊維構造体によって
それぞれ補強された合成樹脂製のリムと同じく合成樹脂
製のスポークとを有するとともに、中心部に金属製のセ
ンターボスを備え、このようなセンターボスがステアリ
ングシャフトに結合されるようにしたステアリングホイ
ールに関するものである。従って補強繊維構造体によっ
て補強された合成樹脂製のステアリングホイールが得ら
れることになり、必要とする強度を有しながらしかも大
幅な軽量化が可能なステアリングホイールが得られるこ
とになる。
【0026】製造方法に係る発明によれば、リムの形状
の芯材に筒状のリム補強用構造体を被せ、スポーク補強
用構造体によって芯材とセンターボスとを結合し、この
ようにして得られた補強構造物を金型内に配して樹脂を
射出することによってステアリングホイールを成形する
ようにしたものである。従っていわゆる構造用反応射出
成形によってステアリングホイールを製造することが可
能になり、効率的なステアリングホイールの製造を可能
とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】芯材の外観斜視図である。
【図2】芯材にリム補強用ブレードを装着する動作を示
す平面図である。
【図3】補強構造物の平面図である。
【図4】スポーク補強用ブレードとリム補強用ブレード
との組合わせ構造を示す縦断面図である。
【図5】センターボスの外観斜視図である。
【図6】金型内においてステアリングホイールを射出す
る状態を示す縦断面図である。
【図7】ステアリングホイールの平面図である。
【図8】ステアリングホイールの要部断面図である。
【図9】ステアリングホイールの別の位置の要部断面図
である。
【図10】従来のステアリングホイールの芯材の外観斜
視図である。
【図11】従来のステアリングホイールの平面図であ
る。
【符号の説明】
10 芯材 11 切込み 12 リム補強用ブレード 15 スポーク補強用ブレード 16 センターボス 17 大径部 18 ピン 19 貫通孔 23 金型(上) 24 金型(下) 25 キャビティ 27 小孔 30 ステアリングホイール 31 スポーク 32 エアバック保持部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣川 秀章 静岡県駿東郡長泉町上土狩字高石234 東邦レーヨン株式会社三島工場内 (72)発明者 大江 直己 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田1番 地 株式会社東海理化電機製作所内 (72)発明者 横田 成逸 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田1番 地 株式会社東海理化電機製作所内 (72)発明者 鈴木 恵三 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田1番 地 株式会社東海理化電機製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−50069(JP,A) 特表 昭62−502602(JP,A) 実開 平3−64157(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29D 31/00 B62D 1/00 - 1/28 B29C 67/14 B29C 39/00 - 39/44 B29C 45/14

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リムの形状の芯材に筒状のリム補強繊維構
    造体を被せる工程と、 中心部に配されるセンターボスと前記芯材とを連結する
    スポーク補強繊維構造体をスポークを形成する位置に張
    渡す工程と、 前記リム補強繊維構造体が被覆された芯材と、センター
    ボスと、前記スポーク補強繊維構造体とから成る補強構
    造物を金型内に配してステアリングホイールを成形する
    樹脂を射出する工程と、 を具備するステアリングホイールの製造方法であって、 前記芯材が低融点合金から成り、樹脂の成形後に前記ス
    テアリングホイールを形成する該樹脂の軟化点または熱
    変形温度以下の温度で溶融させて排出することよって前
    記リム部を中空にすることを特徴とするステアリングホ
    イールの製造方法。
  2. 【請求項2】前記芯材が錫とビスマスの合金であるフラ
    イメタルから成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の製造方法。
  3. 【請求項3】補強繊維構造体によって補強された合成樹
    脂製のリムと、 ステアリングシャフトと結合される結合部を有する金属
    製のセンターボスと、 補強繊維構造体によって補強され、前記リムと前記セン
    ターボスとを連結する合成樹脂製のスポークと、 をそれぞれ具備し、しかも前記リムが中空の筒体から成
    り、請求項1の製造方法によって製造されたことを特徴
    とするステアリングホイール。
  4. 【請求項4】前記リムの補強繊維構造体が補強繊維を筒
    状に編んだリム補強用ブレードから構成される請求項3
    に記載のステアリングホイール。
  5. 【請求項5】前記スポークの補強繊維構造体が補強繊維
    から成る組紐のスポーク補強用ブレードから構成される
    請求項3に記載のステアリングホイール。
  6. 【請求項6】前記スポークにエアバック保持部が一体に
    形成されていることを特徴とする請求項3に記載のステ
    アリングホイール。
  7. 【請求項7】補強繊維構造体を構成する繊維が炭素繊維
    であることを特徴とする請求項3〜5に記載のステアリ
    ングホイール。
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