JP5077204B2 - ステアリングホイール - Google Patents

Description

本発明は、硬質樹脂からなる骨格部の外面が軟質樹脂層により被覆されてなるリム部を備えたステアリングホイールに関する。

ステアリングホイールとしては、例えば、その内部に、リム部の骨格部分をなす芯体が設けられ、その芯体の外面が被覆体により被覆されてなるリム部を備えたものがある。そして、従来、このようなステアリングホイールの一種として、リム部の芯体が硬質樹脂からなるとともに中空状に形成され、その芯体の外面が軟質樹脂層によって被覆されているステアリングホイールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
米国特許第４２８０３７２号明細書

ところが、特許文献１に記載のステアリングホイールでは、芯体に対する軟質樹脂層の接合強度が低く、リム部が把持操作されるうちに軟質樹脂層が芯体から剥離することがある。この場合に、このステアリングホイールのリム部において、芯体の軸心と直交する芯体の断面形状は非円形状（三角形状）であるため、軟質樹脂層は芯体の外面に引っ掛かって相対回転し難い。しかし、芯体の軸心と直交する芯体の断面形状が円形状であると、軟質樹脂層が芯体から剥離した状態でリム部が把持されると軟質樹脂層は芯体の外面に引っ掛かることなく相対回転してしまい、リム部としての役目を果たせなくなることがある。そのため、従来のステアリングホイールにおいては、リム部の耐久性について改善の余地があった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされてものであり、その目的は、リム部の骨格部の外面に対して軟質樹脂層が剥離することを抑制するとともに、仮に、軟質樹脂層が骨格部の外面から剥離しても軟質樹脂層が骨格部に対して相対回転することを抑制してリム部の耐久性を向上させることのできるステアリングホイールを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、硬質樹脂からなる骨格部の外面が、軟質樹脂層によって被覆されてなるリム部を備えたステアリングホイールにおいて、前記骨格部は、一対の分割部が溶着接合されることで構成され、前記骨格部の外面には、前記一対の分割部の溶着部と近接する部位に、前記軟質樹脂層と凹凸の関係によって係合する係合部が設けられており、前記係合部は、前記骨格部の軸心側に凹む凹部であり、前記凹部には前記軟質樹脂層の一部が没入して係合されることを要旨とする。

この発明では、軟質樹脂層が係合部と係合することで軟質樹脂層は骨格部に対して相対回転し難くなる。したがって、リム部が把持操作されて軟質樹脂層を骨格部に対して相対回転させようとする力が加えられても、軟質樹脂層が骨格部から剥離することを抑制でき、また、仮に、軟質樹脂層が骨格部から剥離したとしても軟質樹脂層が骨格部に対して相対回転することを抑制できるため、リム部の耐久性を向上させることができる。

また、係合部は溶着部と近接する部位に存在しているため、一対の分割部を溶着接合させる際に分割部同士を突き合せるための圧力が加えられる箇所に凹凸を設けなくともよい。したがって、骨格部の外面に係合部が設けられていても、支障なく一対の分割部同士をつき合わせて接合することができ、一対の分割部同士の接合強度が低下することを回避できる。

この発明では、凹部に軟質樹脂層の一部が没入することで軟質樹脂層が凹部に係合する構成である。そのため、係合部が存在することに起因して、係合部における軟質樹脂層の厚みが係合部からずれた部分における骨格部の外面から軟質樹脂層の表面までの厚みよりも薄くなるという事態が生じることを回避できる。したがって、係合部の影響を受けて軟質樹脂層の厚みが薄くなった分を補うために骨格部の外面から軟質樹脂層の表面までの厚みを厚くする必要はなくなるため（係合部における軟質樹脂層の厚みに合わせて他の部位の軟質樹脂層の厚みを厚くする必要がないため）、軟質樹脂層全体の厚みが厚くなることを抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記軟質樹脂層は、ウレタンの反応成形によって形成されていることを要旨とする。
この発明では、熱可塑性樹脂を射出成形することで軟質樹脂層を形成する場合に比べて、軟質樹脂層を成形する際に成形材料が有する熱を低く抑えることができるため、骨格部に対する熱の影響を少なく抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記骨格部は、中空状に形成されてなることを要旨とする。
この発明では、リム部の軽量化を図ることができる。

本発明によれば、リム部の骨格部の外面に対して軟質樹脂層が剥離することを抑制するとともに、仮に、軟質樹脂層が骨格部の外面から剥離しても軟質樹脂層が骨格部に対して相対回転することを抑制してリム部の耐久性を向上させることができる。

以下、本発明を具体化した図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、車両の運転席に装備されるステアリングホイール１１は、正面視円形状であるとともに、ステアリングホイール１１の中心部には、操舵輪に連結される操舵軸１２が一体回転可能に連結されている。なお、ここで述べる正面視とは、運転席に着座した運転者がステアリングホイール１１に向かい合うような視点で見た場合のことを意味する。そして、ステアリングホイール１１を構成するリム部（ハンドル部）１３は、操舵軸１２の軸線Ｏを中心とした円環状に形成されるとともに、通常、運転者がステアリングホイール１１を操作するときに把持する部分として構成されている。また、リム部１３の内径側には、複数（本実施形態では４つ）のスポーク部１４を介してボス部１５が連結されている。

ボス部１５は、操舵軸１２が固定される固定部として構成されている。ボス部１５には図示しないエアバックモジュールが取り付けられる座部１６が設けられている。また、ボス部１５には、図示しない電子制御ユニットが配設されている。電子制御ユニットはボス部１５に装着される図示しないパッド部によって覆われている。そして、ボス部１５及びスポーク部１４は、ステアリングホイール１１全体の骨格部分をなす骨格体１７の一部により構成されている。

図２に示すように、骨格体１７は、ステアリングホイール１１の車両への装着状態で、操舵軸１２側に配置されるとともにボス部１５を有する硬質樹脂製の第１分割体１８と、運転者側に配置された硬質樹脂製の第２分割体１９とが、操舵軸１２の軸線Ｏ方向において重なるように配置された状態で溶着接合されることで構成されている。第１分割体１８と第２分割体１９との溶着は、振動溶着によって行われている。第１分割体１８及び第２分割体１９は、それぞれ、所定の硬度、及び金属材料に似たじん性を有するとともに、耐熱性を有する樹脂材料によって構成されている。具体的には、第１分割体１８及び第２分割体１９は、それぞれアクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）によって構成されている。なお、所定の硬度とは、運転者が把持しても変形しない程度の硬さのことである。

図３に示すように、第１分割体１８は、ボス部１５と、ボス部１５を囲むように配置された平面視円環状の分割部としての第１分割リム芯体部（以下、「第１分割芯体」という。）２０と、ボス部１５と第１分割芯体２０とを連結する複数の第１分割スポーク部２１とから構成されている。そして、ボス部１５と、第１分割芯体２０と、第１分割スポーク部２１とは、一体となっている。

第１分割スポーク部２１は、第１分割芯体２０の径方向と直交する断面形状が略コ字状に形成されている。そして、各第１分割スポーク部２１の内部には、互いに直交するように形成された第１リブ２２及び第２リブ２３が設けられている。第１リブ２２は、ボス部１５から第１分割芯体２０に延びる第１分割スポーク部２１の延設方向（ステアリングホイール１１の径方向）と平行に形成されている。また、第２リブ２３は、第１分割スポーク部２１の延設方向に対して直交する方向と平行に形成されている。また、第１分割芯体２０は、径方向断面の形状が、どの部分においても同様の略半円弧状に形成されている。第１分割芯体２０において、径方向断面の端部２４は段状に形成されている。

一方、図４に示すように、第２分割体１９は、平面視円環状の分割部としての第２分割リム芯体部（以下、「第２分割芯体」という。）２５と、第２分割芯体２５の内径側から第２分割芯体２５の中心に向って延びる複数の第２分割スポーク部２６とから構成されている。なお、図４では、説明の都合上、第２分割体１９を裏返して図示している。そして、第２分割芯体２５と第２分割スポーク部２６とは一体に成形されている。第２分割スポーク部２６は、第２分割芯体２５の径方向と直交する断面形状が略コ字状に形成されている。そして、第２分割スポーク部２６の内部には、互いに直交するように形成された第３リブ２７及び第４リブ２８が設けられている。第３リブ２７は、第２分割スポーク部２６の延設方向（ステアリングホイール１１の径方向）と略平行に形成されている。第４リブ２８は、第２分割スポーク部２６の延設方向に対して直交する方向と平行に形成されている。また、第２分割芯体２５は、径方向断面の形状が略半円弧状に形成されている。第２分割芯体２５において、径方向断面の端部２９は平坦になっている。

そして、図２に示すように、第１分割体１８と第２分割体１９とが溶着されて骨格体１７となっている状態では、第１分割芯体２０の凹部と第２分割芯体２５の凹部とが向い合わせて状態で接合されることで中空状のリム芯体部３０が構成されている。リム芯体部３０は、正面視において操舵軸１２の軸線Ｏを中心とした円環状に形成されるとともに、ボス部１５及びスポーク部１４と一体に構成されている。そして、図５に示すように、リム芯体部３０は、自身の軸心Ｐと直交する断面形状が閉じた管状となるように形成されている。リム芯体部３０には、第１分割芯体２０の端部２４と第２分割芯体２５の端部２９とにより溶着部３１が構成されている。溶着部３１は、第１分割芯体２０と第２分割芯体２５との合わせ目の部分である。

ここで、リム部１３においては、リム部１３の芯体として機能するリム芯体部３０の外面３０ａ全体がウレタンからなる軟質樹脂層３２によって被覆されている。また、軟質樹脂層３２は反応成形（反応射出成形）により形成されるとともにリム芯体部３０の外面３０ａに接着している。なお、リム芯体部３０の外面３０ａに対する軟質樹脂層３２の接着は、例えば、接着剤によって行われている。リム部１３は、リム芯体部３０の軸心Ｐと直交する断面形状が略円形状になっている。また、リム部１３の内部に存在するリム芯体部３０は、自身の軸心Ｐと直交する断面形状が略真円形状になっている。そして、リム芯体部３０には、その外面３０ａにおいて、溶着部３１と近接する部位に、リム芯体部３０の軸心Ｐ側に凹む凹部３３が形成されている。なお、リム芯体部３０の厚みＳ１は、凹部３３が設けられている箇所以外は、一定であり、軟質樹脂層３２のうちリム芯体部３０の外面３０ａから軟質樹脂層３２の表面までの厚みＳ３と同じ厚みとなっている。

そして、凹部３３は、リム芯体部３０の内径側、及びリム芯体部３０の外径側の両方に設けられている。凹部３３は溶着部３１から連続するように構成されるとともに、リム芯体部３０の内径側及び外径側において溶着部３１に沿って一周するように延びている。凹部３３は、リム芯体部３０の軸心Ｐと直交する断面形状が矩形状に形成されている。そして、凹部３３には、軟質樹脂層３２の一部が没入しており、凹部３３は、軟質樹脂層３２がリム芯体部３０の軸心Ｐを中心として回転することを規制するように軟質樹脂層３２と凹凸の関係によって係合している。凹部３３の深さＴ１はリム芯体部３０の厚みＳ１の２分の１に形成されている。より具体的には、リム芯体部３０の厚みＳ１は、２ｍｍに設定され、リム芯体部３０の軸心Ｐと直交する断面において、凹部３３の深さＴ１が１ｍｍ、凹部３３の幅Ｔ２は１ｍｍに設定されている。また、凹部３３と係合する部分（凹部３３と対応する部分）の軟質樹脂層３２の厚みＳ２は、その他の部分（凹部３３からずれている部分）における軟質樹脂層３２の厚みＳ３に比べて厚くなっている。

前記のように構成されたステアリングホイールは、例えば、以下のように製造される。
まず、射出成形により所定の形状に形成された第１分割体１８及び第２分割体１９を準備する。そして、第１分割体１８を振動溶着装置の所定の位置にセットするとともに、第２分割芯体２５の端部２９が第１分割芯体２０の端部２４に当接するようにして第２分割体１９を振動溶着装置の所定の位置にセットする。この状態では、第１分割芯体２０と第２分割芯体２５とが重ね合わされている。そして、振動溶着装置は、自身の治具を、第２分割芯体２５の外面において端部２９から離間した部分に当接させる。そのうえで、振動溶着装置は、第２分割体１９を第１分割体１８に接近する方向へ押し付けながら、第２分割体１９を第１分割体１８に対してリム芯体部３０の軸心方向に相対変位させて所定の振幅で振動させる。そして、第２分割体１９を第１分割体１８に対して相対変位させることで、第２分割芯体２５の端部２９が第１分割芯体２０の端部２４上を振動すると、この振動による摩擦熱によって第１分割芯体２０の端部２４及び第２分割芯体２５の端部２９が溶融する。その後、第２分割体１９の振動を止めて、第１分割体１８及び第２分割体１９を所定期間保持する。すると、この間に、第１分割体１８及び第２分割体１９それぞれにおいて溶融した樹脂材料が冷却されて硬化し、第１分割体１８及び第２分割体１９が一体化されて、骨格体１７が構成される。

そして、このようにして構成された骨格体１７に対して、反応成形（反応射出成形）により、骨格体１７のリム芯体部３０の外面３０ａを被覆するようにウレタンからなる軟質樹脂層３２を形成する。なお、この軟質樹脂層３２を形成する成形材料が有する熱は、熱可塑性樹脂を射出成形する際に熱可塑性樹脂が有する熱に比べて低いため、軟質樹脂層３２の成形時にリム芯体部３０に及ぼす熱の影響は少ない。その後、この骨格体１７に対してエアバックモジュールや電子制御ユニット等の部品を装着した後、パッド部を装着することでステアリングホイール１１が完成する。

次に、前記のように構成されたステアリングホイール１１の作用について説明する。
運転者が車両を操舵する場合、運転者はリム部１３を把持し、ステアリングホイール１１を回動操作する。このとき、軟質樹脂層３２には、リム芯体部３０に対して相対回転する力が作用するが、凹部３３は軟質樹脂層３２と係合して軟質樹脂層３２がリム芯体部３０の軸心Ｐを中心として回転することを規制しているため、軟質樹脂層３２がリム芯体部３０の外面３０ａから剥離することを抑制する。したがって、運転者がリム部１３を把持して操作するときに、軟質樹脂層３２がリム芯体部３０の外面上を摺動しながらリム芯体部３０の軸心Ｐを中心として空回りしてしまうという事態が起きることを抑制できる。また、仮に軟質樹脂層３２がリム芯体部３０の外面３０ａから剥離しても、凹部３３は軟質樹脂層３２と係合しているため、軟質樹脂層３２の空回りは抑制される。そのため、運転者がリム部１３を把持しにくくなることを抑制でき、リム部１３の耐久性を向上させることができる。

この実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ステアリングホイール１１のリム部１３は、硬質樹脂からなる中空状のリム芯体部３０の外面３０ａが軟質樹脂層３２により被覆されることで構成されている。そして、リム芯体部３０は、第１分割芯体２０と第２分割芯体２５とが互いに溶着接合されることで構成されている。さらに、リム芯体部３０の外面３０ａには、軟質樹脂層３２と係合して軟質樹脂層３２の回転を規制する係合部としての凹部３３が設けられている。したがって、運転者がリム部１３を把持し難くなることを抑制でき、リム部１３の耐久性を向上させることができる。

（２）係合部としての凹部３３は、リム芯体部３０の外面３０ａのうち、溶着部３１と近接する部位に設けられている。したがって、第１分割体１８と第２分割体１９とを溶着接合させる際に、振動溶着装置の治具が当接する第２分割芯体２５の外面には凹凸が存在しないため、支障なく治具を第２分割芯体２５の外面に密着させることができる。そのため、第１分割芯体２０と第２分割芯体２５との接合強度が低下することを回避できる。

（３）リム芯体部３０の外面に設けられた係合部は、リム芯体部３０の軸心Ｐ側に凹む凹部３３である。そして、凹部３３には、軟質樹脂層３２が没入している。そのため、凹部３３が存在することに起因して、凹部３３と係合する軟質樹脂層３２の部分の厚みＳ２が、リム芯体部３０の外面３０ａから軟質樹脂層３２の表面までの厚みＳ３よりも薄くなるという事態が生じることを回避できる。したがって、凹部３３を設けても、軟質樹脂層３２を厚くする必要がないため、軟質樹脂層３２全体の厚みが厚くなることを抑制できる。

（４）軟質樹脂層３２はウレタンの反応成形により形成されている。したがって、軟質樹脂層３２を成形する際に成形材料が有する熱を低く抑えることができるため、リム芯体部３０に対する熱の影響を抑えることができる。

（５）リム芯体部３０は、中空状に形成されている。したがって、リム部１３の軽量化を図ることができる。
なお、本発明は、次に示す別の実施形態に具体化することができる。

・ 第１分割体１８と第２分割体１９とを溶着接合する際において、第２分割体１９を静止させ、第１分割体１８を振動させることで、第１分割体１８と第２分割体１９とを溶着接合してもよい。また、第１分割体１８と第２分割体１９とが互いに異なる方向に変位するように振動させることで、第１分割体１８と第２分割体１９とを溶着接合させてもよい。

・ リム芯体部３０の構成を変更してもよい。例えば、リム芯体部３０を構成する第１分割芯体２０の内部に、第１分割芯体２０の径方向に平行なリブを複数設けてもよい。また、リム芯体部３０を構成する第２分割芯体２５の内部に、第２分割芯体２５の径方向に平行なリブを複数設けてもよい。

・ 凹部３３を設ける箇所を変更してもよい。例えば、第１分割芯体２０の端部２４を段状に形成して、凹部３３を形成してもよい。また、凹部３３はリム芯体部３０の内径側、及びリム芯体部３０の外径側のどちらか一方だけでもよい。

・ 凹部３３の形状については、軟質樹脂層３２と係合可能な形状であれば、とくに限定しない。例えば、リム芯体部３０の軸心Ｐに直交する凹部３３の断面形状が三角形状となるように変更してもよいし、半円弧状となるように変更してもよい。

・ 軟質樹脂層３２が被覆する領域を変更してもよい。例えば、軟質樹脂層３２がリム芯体部３０を部分的に被覆して、軟質樹脂層３２が、リム芯体部３０の軸心Ｐに沿った方向（ステアリングホイール１１の周方向）において、間隔を空けて存在するように構成してもよい。また、リム芯体部３０の外面３０ａだけでなく、スポーク部１４の外面も軟質樹脂層３２により被覆してもよい。

・ 参考例として、係合部の構成を変更してもよい。凹部３３の代わりに、例えば、図６に示すように、第１分割体１８と第２分割体１９とを溶着する際に形成される凸部（溶着ビード）４０によって係合部を構成してもよい。この場合、第１分割芯体２０の端部２４、及び第２分割芯体２５の端部２９それぞれに十分な溶着しろを確保することで、第１分割芯体２０及び第２分割芯体２５を溶着したときに、溶着部３１から突出する凸部４０が形成される。凸部４０と軟質樹脂層３２とは、凹凸の関係によって係合している。そして、凸部４０と係合する部分（凸部４０と対応する部分）の軟質樹脂層３２の厚みＳ２は、リム芯体部３０の外面３０ａの突出量分だけ、その他の軟質樹脂層３２の部分の厚みＳ３に比べて薄くなっている。したがって、軟質樹脂層３２の厚みＳ３（リム芯体部３０の外面３０ａから軟質樹脂層３２の表面までの厚み）は、軟質樹脂層３２の厚みＳ２の薄くなった分を補うため、通常より、厚く形成されている。そして、この場合、凸部４０は溶着部３１から軟質樹脂層３２側に突出して溶着部３１を覆うため、溶着部３１に軟質樹脂が進入することを抑制できる。したがって、溶着部３１が軟質樹脂の影響を受けて第１分割芯体２０及び第２分割芯体２５の溶着強度が低下してしまうという事態が起きることを回避できる。

・ 軟質樹脂層３２を構成する樹脂材料を変更してもよい。例えば、軟質樹脂層３２を例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン（ＰＰ）、サーモプラスチックエラストマー（ＴＰＥ）等の熱可塑性樹脂から構成してもよい。

・ 軟質樹脂層３２は、リム芯体部３０の外面３０ａに対して接着剤等を介して接着していなくともよく、例えば、軟質樹脂層３２はリム芯体部３０の外面３０ａに密着している状態でリム芯体部３０の外面３０ａを被覆する構成であってもよい。そして、このような構成であっても、軟質樹脂層３２は、リム芯体部３０に設けられた係合部と凹凸の関係によって係合することで、軟質樹脂層３２がリム芯体部３０に対して相対回転することは抑制される。

・ 第１分割体１８を構成する硬質樹脂の材質を変更してもよい。例えば、熱可塑性樹脂である塩化ビニル樹脂によって構成してもよい。
・ 第２分割体１９を構成する硬質樹脂の材質を変更してもよい。例えば、熱可塑性樹脂である塩化ビニル樹脂によって構成してもよい。

・ スポーク部１４を構成する骨格体１７の部分、ボス部１５を構成する骨格体１７の部分、及びリム芯体部３０の形状については、それぞれ目的に応じて適宜変更してもよい。例えば、リム芯体部３０は、その外面３０ａが曲面から構成されていればよく、リム芯体部３０の軸心Ｐと直交するリム芯体部３０の断面形状は、楕円形状でもよいし、卵形状でもよい。すなわち、前述の従来技術のリム芯体のように、断面形状のどこかに直線状の部分を有した多角体の頂角部を丸めたような形状ではなく、該直線状の部分をほとんど有さない形状であって、円形に近い形状がリム芯体部３０としては望ましい。これは、表面層となる軟質樹脂層３２がほぼ均一な厚みを有した場合の断面形状がリム芯体部３０と相似形状となり、運転者が把持し易い形状となるからである。

・ スポーク部１４の数については、とくに限定しない。１本、２本、３本、あるいは５本以上にしてもよい。

本実施形態におけるステアリングホイールの概略斜視図。 骨格体の概略斜視図。 第１分割体の概略斜視図。 第２分割体の概略斜視図。 図１のＡ−Ａ線に沿ったリム部の概略断面図。 参考例におけるリム部の概略断面図。

符号の説明

Ｐ…リム芯体部の軸心、１１…ステアリングホイール、１３…リム部、２０…分割部としての第１分割リム芯体部、２５…分割部としての第２分割リム芯体部、３０…骨格部としてのリム芯体部、３０ａ…外面、３１…溶着部、３２…軟質樹脂層、３３…係合部としての凹部、４０…係合部としての凸部。

Claims (3)

1. 硬質樹脂からなる骨格部の外面が、軟質樹脂層によって被覆されてなるリム部を備えたステアリングホイールにおいて、
   前記骨格部は、一対の分割部が溶着接合されることで構成され、
   前記骨格部の外面には、前記一対の分割部の溶着部と近接する部位に、前記軟質樹脂層と凹凸の関係によって係合する係合部が設けられており、
   前記係合部は、前記骨格部の軸心側に凹む凹部であり、
   前記凹部には前記軟質樹脂層の一部が没入して係合されることを特徴とするステアリングホイール。
2. 前記軟質樹脂層は、ウレタンの反応成形によって形成されている請求項１に記載のステアリングホイール。
3. 前記骨格部は、中空状に形成されてなる請求項１または請求項２に記載のステアリングホイール。

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