JPH0134182B2

JPH0134182B2 -

Info

Publication number: JPH0134182B2
Application number: JP58197894A
Authority: JP
Inventors: Kazuji Noda; Moryuki Komatsu; Hiroshi Mitsunaga
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-10-21
Filing date: 1983-10-21
Publication date: 1989-07-18
Also published as: DE3438266C2; JPS6088679A; US4640340A; DE3438266A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、乗物のステアリングホイールの少な
くとも把持部を加熱又は冷却できるようにしたス
テアリングホイールに関する。

従来、乗物のステアリングホイールのリング部
は、弾性を与えたり、皮で覆つたりして、運転者
の手の接触感覚を向上させるための改善がなされ
ている。しかし、そのリング部の把持部の温度調
節を行ない、運転者の手の温感を改良したステア
リングホイールは存在していない。このため従来
のステアリングホイールは次のような欠点を有し
ている。例えば、自動車のステアリングホイール
は、自動車を夏期、炎天下に長時間駐車すると、
かなりの高温に達する。このため、長時間、駐車
の後、運転を再開する時、ステアリングホイール
のリング部を把持することが出来ず、しばらく何
らかの手段で冷却しなければならない場合があつ
た。又冬期において、長時間駐車した自動車のス
テアリングホイールは、かなりの低温に達する。
このため低温下に長時間駐車した車を運転する場
合、運転初期にリング部が冷たく感じられるとい
う欠点があつた。

そこで本発明は上記の欠点を改良するために成
されたものであり、ステアリングホイールのリン
グ部に加熱及び冷却手段を内蔵させ、すみやかに
リング部表面を所定の温度にすることにより、運
転者の手の温感を向上させることを目的とする。

即ち、本発明は乗物の舵取り操作を行うための
ステアリングホイールであつて、そのリング部の
少なくとも把持部に、電流の向きによつて、過逆的に発熱及び吸熱す
る発吸熱接点部を有した熱電変換素子を内蔵させ
たステアリングホイールに関する。

ここでリング部とは、ステアリングシヤフトに
回転力を伝えるために、運転者が直接把持するス
テアリングホイールの周辺部分である。運転者は
リング部を把持して運転操作を行うが、通常直線
走行時において、把持する部分は、ほぼ一様に決
定されている。即ち、把持部は、ステアリングホ
イールの横軸より、やや下側にあつて、逆八の字
をなし、手の平が接触する部分は、リング部の外
側外周である。従つて本発明では、車の直線走行
時において、少なくとも、最も把持される可能性
のある上記把持部に熱電変換素子を内蔵している
ことを特徴としている。

この熱電変換素子は、ペンチエ効果を利用した
ものである。即ち、電流を熱電変換素子に流すこ
とにより、熱電変換素子を形成する異種物体の接
合部において発熱又は吸熱作用があることを利用
した素子である。この１つの熱電変換素子は一般
に発熱接点部と吸熱接点部を有している。上記に
おいては、この熱電変換素子の発熱及び吸熱作用
がある異種物体の接合部を発吸熱接点部と定義し
ている。この熱電変換素子には、公知の金属、半
導体の対からなる熱電材料、たとえば、ZnSb、
PbTe、ｐ―Bi₂Te₃、ｎ―Bi₂Te₃、Bi₂（TeSe）₃
を用いることができる。

本発明で使用される熱電変換素子とは、素子単
体のみならず素子単体をいくつか集積した熱電変
換モジユールをも意味する。

本発明に使用されるステアリングホイールの材
質は、特に限定されない。即ち、木材、合成樹脂
等で構成できる。前記の熱電変換素子は、前述し
たリング部の把持部に、その一方の発吸熱接点部
が露出するように離散的に設け、この発吸熱接点
部の上面に電気絶縁処理を施し、それが直接運転
者の手の平に接触し得るようにしてもよい。熱電
変換素子は、大容量大面積のものを把持部に沿つ
た形状に作成して設けても良く、複数の個々の熱
電変換素子又は、これらをモジユール化した複数
のデイバイスを把持部に沿つて連続的又は離散的
に配設してもよい。

望ましい実施態様項で挙げたように、合成樹脂
性のステアリングホイールにおいては、リング部
の表面を形成している表皮層の裏面に熱電変換素
子の一方の発吸熱接点部を接合して形成しても良
い。表皮層に発吸熱接点部を直接接続することに
より、運転者の手の平に熱を伝達したり、手の平
から熱を吸熱したりすることができる。ここで表
皮層とは、天然皮革又は、合成皮革等をリング部
に接合して形成したもの、さらには、インテグラ
ルスキンウレタンフオームの様に、表面部に形成
される表皮を含み、さらには、一般的に表面層を
も含む。

又、他の望ましい実施態様項で挙げたように、
表皮層の裏面には、運転者の少なくとも把持部に
おいて熱を一様に伝達することができる高熱伝導
性のプレートを配設するのがよい。この高熱伝導
性のプレートは銅、アルミ、鉄等の熱伝導性のよ
いもので形成される。この高熱伝導性のプレート
に熱電変換素子の一方の発吸熱接点部を熱伝導的
に接合して、熱電変換素子による発熱、吸熱作用
をこの高熱伝導性のプレートを介して運転者の手
の平に効率良く伝達することができる。

ここで熱伝導的に接合とは、直接接合するこ
と、熱伝導性のある材料を介して間接的に接続さ
れることをいう。たとえば、セラミツクス等の様
に電気絶縁材料を介して接合することも含まれ
る。熱電変換素子を集積化した熱電変換モジユー
ルを離散的に数個設けたものであつても、その高
熱伝導性のプレートに夫々接合して設ければ、把
持部全体に一様に発吸熱作用を与えることができ
る。

本発明は少なくとも把持部にこのような吸発熱
を行なう手段を設ければよいのであつて、勿論そ
の手段をリング部全体に渡つて設けてもよいのは
当然である。

一般に、ステアリングホイールは、そのリング
部中心部に芯金を有している。従つてこの芯金に
前記熱電変換素子のその他の発吸熱接点部を接合
し、芯金を蓄熱及び／又は伝熱部材として使用す
るのがよい。この芯金への接続は、熱伝導性部材
を介して熱伝導的に間接的接続してもよい。この
芯金が中空管状物体から形成されている場合は、
その内部に所定の温度で気化する液体（例えばフ
レオン、水等）を混入し、その気化熱を利用して
熱容量を増大させることもできる。その他、芯金
内部に、鉄、銅粉等の金属、ポリエチレングリコ
ール、オイル等を封入したり、鉄、銅塊等を芯金
内部に接合しても良い。即ち前記熱電変換素子に
電流を流してリング部の表皮層を冷却した場合
に、表皮層で吸熱された熱は、芯金に放熱され
る。従つて、芯金は、温度上昇を抑制するだけの
熱容量があることが望ましい。

更に望ましくは、該芯金をリング部からステア
リングホイールの中心部であるパツド部分に連続
的、一体的に形成し、この芯金の内部に一定の温
度で気化する液体を入れ、かつ、芯金の内側面を
加工して、該芯金をヒートパイプとして構成する
のがよい。この芯金は通常、よく知られている公
知のヒートパイプの構造に構成すればよい。この
ようにすれば、熱電変換素子で発熱した熱量はヒ
ートパイプによつて、効率良くボス部に伝達され
る。又、このボス部には、外気と接触する放熱フ
インを設け、そのフインにヒートパイプの端部を
接合すれば、把持部の表皮層で吸熱された熱は、
ヒートパイプによつて伝達され、ボス部に設けた
放熱フインから効率良く放熱することができる。
以上のことは、逆に、把持部で発熱された場合に
も、熱流が逆流するだけで同様に説明される。従
つて、熱循環系を効率よく構成することができる
ので、把持部での吸発熱効果が上昇する。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明
する。

第１図は本発明の具体的な一実施例にかかるス
テアリングホイールの部分断面図である。又、第
２図は第１図における―矢視方向断面図であ
る。第３図は本実施例で使用された熱電変換モジ
ユールを構成する熱電変換素子の原理的構成図で
ある。ステアリングホイールは円形状のリング部
２と、それに接合し、ボス部６に連結されるスポ
ーク部４と、図示しないステアリングシヤフトに
連結されるボス部６と、から成りたつている。リ
ング部２の中心部には、円形状に芯金１２が配設
され、その芯金１２はスポーク部４を通つて、ボ
ス部６に伸びている。芯金の周囲には、被覆層８
が成形されている。運転者の手に、最も良く触れ
られる両側の把持部１０には、図示するように熱
電変換素子３を複数集積した熱電変換モジユール
２０が夫々設けられている。この熱電変換素子３
は、ｐ―Bi₂Te₃半導体３４とｎ―Bi₂Te₃半導体
３５を有し、それらの一端部は発吸熱接点部３１
によつて接合され、それらの他端部は、夫々発吸
熱接点部３２，３３を有する。発吸熱接点部３２
と発吸熱接点部３３との間に電流を流すことによ
り、いずれかの一方の接点部が発熱又は吸熱作用
を行う。又電流を逆に流せば、それぞれの接点部
は、発熱作用と吸熱作用を逆転する。熱電変換モ
ジユール２０は、この様な熱電変換素子３を、マ
トリツクス状にたとえば、22個配列し、それらを
発吸熱接点部のパターン形成により直列接続して
形成されている。これらの発吸熱接点部は、セラ
ミツクス基板２１，２２上に形成されており、該
基板は、外部と電気絶縁を保持し、各素子を集積
化する。

リング部を形成する被覆層８は、表皮層８１
と、内部に形成されたインテグラルスキンウレタ
ンフオーム８２とから成る。この表皮層は、合成
皮革を接着して形成した。この表皮層８１の裏面
には、アルミニウムから成るプレート８３が把持
部を半ば覆うように接合されている。このプレー
ト８３は、表皮層８１に一様に熱を伝達する作用
を有する。このプレート８３には熱電変換モジユ
ール２０のそれぞれのセラミツクス基板２１が接
合されている。即ち、各熱電変換素子３の発吸熱
接点部３１は、プレート８３に熱伝導的に接合さ
れている。又熱電変換モジユール２０のそれぞれ
のセラミツク基板２２は、熱伝導部材８４を介し
て芯金１２に接続固定されている。即ち、各熱電
変換素子３の発吸熱接点部３２，３３は、熱伝導
的に、熱伝導部材８４に接続されている。それぞ
れの熱電変換モジユール２０のリード線２６，２
７は、並列又は直列に夫々接続され、芯金１２の
回りに配設されてボス部６へ導かれている。

リード線２６から２７へ電流を流すことにより
熱電変換素子３の発吸熱接点部３１は吸熱接点と
なり、他の発吸熱接点部３２及び３３は発熱接点
となる。このためにプレート８３はこの発吸熱接
点部３１に吸熱され、表皮層８１はプレート８３
に吸熱され、表皮層８１は運転者の手の熱を吸熱
する。このようにしてステアリングホイールのリ
ング部の把持部を吸熱して、一方、発吸熱接点部
３２，３３で発熱した熱は、芯金１２に蓄積さ
れ、又は芯金１２を介して、ボス部６へ伝達さ
れ、ボス部６から放熱される。

又逆にリード線２７からリード線２６側に電流
を流すことにより、発吸熱接点部３１は発熱接点
となり、プレート８３を介し表皮層８１から発熱
され、把持部を加熱することができる。一方、発
吸熱接点部３２，３３は、吸熱接点となり、芯金
１２、又は、芯金１２を介して、ボス部から熱が
供給される。

芯金は、接地側のリード線を兼ねる様に構成し
ても良い。又、リード線は、芯金の中空を通し、
ボス部に導いても良い。

上記の熱電変換モジユール２０の配設は、リン
グ部に配設溝を形成し、ここに熱電変換モジユー
ル２０を配設し、その上にプレート８３を配設
し、さらに、合成皮革で覆つて形成しても良く、
熱電変換モジユール２０及びプレート８３を、リ
ング部のモールド成形と同時に一体成形しても良
い。

ここで、変形例として、上記実施例のステアリ
ングホイールの芯金１２の中空部に、第７図に示
す様に伝熱部材としてのフレオン１００を封入し
て、芯金１２の蓄熱効果を向上させる様にするこ
ともできる。

次に第２実施例について説明する。

第８図は、第２実施例に係るステアリングホイ
ールの構成を示した一部断面図である。前実施例
と同一の構成部分には、同一の番号を付した。本
実施例は、熱伝導経路に特徴がある。ボス部６
は、金属製板状のボスプレート６０を有してい
る。該ボスプレート６０の周辺部には、垂直方向
に多数の金属板から成る放熱フイン６１が形成さ
れている。一方、リング部２、スポーク部４、及
びボス部６には連続体で、閉回路を形成したヒー
トパイプ１２０が配設されている。該ヒートパイ
プ１２０は、ボスプレート６０に溶接されてい
る。又、熱電変換モジユール２０は、リング部２
において、前記ヒートパイプ１２０に熱伝導的に
接合されている。この様に構成することによつ
て、プレート８３で吸熱した熱をヒートパイプ１
２０によつて、放熱フイン６１に導き、効率良く
放熱することができる。又、逆にプレート８３を
加熱する場合には、その熱を放熱フイン６１から
吸熱して、ヒートパイプ１２０を介して、プレー
ト８３に検率良く伝達することができる。従つ
て、熱電変換モジユール２０からの放熱、吸熱効
率が向上する。

次に本ステアリングホイールを駆動するための
制御装置について述べる。第４図は制御装置の１
例である。複数の熱電変換モジユール２０で構成
されたサーモモジユール２００には、車載バツテ
リー４０から、ステアリングホイールのボス部６
の裏面に設けられた摺動接点４１及び、パツド部
に設けられた切り変えスイツチ４２を介して電力
が供給される。切り変えスイツチ４２の切り変え
操作により、電流の向きを逆転させることによつ
て、ステアリングホイールのリング部の把持部を
冷却したり、加熱したりする切り変え制御ができ
る。ここでｒは、電流を制限するための補償抵抗
である。

第５図は制御装置の他の１例である。第４図の
制御装置に対して更にタイマー回路４３を設けて
制御を行うものである。即ち、切り換えスイツチ
４２のｃ接点ｃ１，ｃ２，ｃ３が、いずれか一方
の切り変え接点ａ，ａ１，ａ２，ａ３又はｂ，ｂ
１，ｂ２，ｂ３側にそれぞれ接続された時、タイ
マ信号入力線４３１にバツテリ電圧が印加され、
タイマー回路４３は所定の時間だけ負荷電流線路
４３２をアース側に接続し、モーモモジユール２
００に電流が流れる。このようにして一定の時間
だけ、サーモモジユール２００に電力を供給する
ようにして、一定時間だけ冷却、又は加熱の制御
をするものである。

第６図は他の制御装置の１例である。この装置
は、サーミスタ４３をプレート８３に接続し、プ
レートが所定の温度以上に達した時にのみ、冷却
側への切り変えスイツチの操作により、冷却を行
い、又プレート８３が所定の温度以下の時にの
み、切り変えスイツチ４２の加熱側への操作によ
つて、始めて電流をサーモモジユールに流して加
熱するようにしたものである。コンパレータ５１
の反転入力端子の電圧V₂は、リング部を冷却す
るための上限温度を設定するものである。又、コ
ンパレータ５２の非反転入力端子の電圧V₃は、
リング部を加熱するための下限温度を設定する。
サーミスタ４３は負温度特性を有するものであ
り、従つて信号電圧V₁は、温度の上昇に伴なつ
て高くなる。従つて電圧V₂で定まる温度よりも
プレート８３が高い温度に達した場合には、コン
パレータ５１が高レベルとなる。この時に切り変
えスイツチ４２のｃ接点ｃ１，ｃ２，ｃ３がｂ接
点ｂ１，ｂ２，ｂ３側にそれぞれ接続されるとト
ランジスタ５３は導通状態となり、サーモモジユ
ール２００に電流が供給される。

又、電圧V₂と電圧V₃で定められる温度範囲に
プレート８３の温度が存在する場合には、切り変
えスイツチ４２を作動させてもコンパレータ５
１，５２の出力は共に低レベルにあるため、トラ
ンジスタ５３は導通しないので、サーモモジユー
ル２００には電流は供給されない。

電圧V₃で示される温度以下に、プレート８３
の温度が低下すると、コンパレータ５２の出力の
みが高レベルとなる。このため、切り変えスイツ
チ４２のｃ接点ｃ１，ｃ２，ｃ３がａ接点ａ１，
ａ２，ａ３側にそれぞれ接続された時に、トラン
ジスタ５３が導通状態となり、サーモモジユール
には、前述の方向とは逆方向に電流が流れ、プレ
ート８３が加熱される。

又、以上の作動において、冷却、又は加熱され
て、プレート８３の温度が一定の範囲に達する
と、切り変え接点４２をOFF状態に動作させな
くとも、トランジスタ５３の作用により自動的に
電流の供給が停止され、プレート８３の温度は常
に一定の温度範囲に存在するように制御される。

以上、要するに、本発明は乗物のステアリング
ホイールであつて、そのリング部の少なくとも把
持部に電流の向きによつて過逆的に発熱及び吸熱
を制御することのできる熱電変換素子を設けたス
テアリングホイールである。従つて、本発明によ
れば、炎天下に、長時間駐車した時のように、ス
テアリングホイールが加熱され、運転初期におい
てステアリングホイールが熱くて把持できない場
合に、把持部を冷却させることができるので、車
を迅速に始動することができる。又、逆に、冬期
にステアリングホイールのリング部の把持部が過
度に冷却された場合に、これを加熱して運転者の
手が冷るのを防止することができる。又運転動作
中であつてもステアリングホイールの把持部を適
当な温度範囲に制御することによつて、運転者の
手に伝わる温度を適度に保ち、快適な運転を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な実施例にかかるステ
アリングホイールの一部断面構成図である。第２
図は第１図における―矢視方向断面図であ
る。第３図は同実施例で使用された熱電変換モジ
ユールを構成する熱電変換素子の原理的構成図で
ある。第４図は同実施例のステアリングホイール
を駆動するための制御装置の回路図である。第５
図、第６図は、同じく他の制御装置の回路図であ
る。第７図は本発明の第１実施例の変形例に係る
ステアリングホイールの一部断面構成図、第８図
は本発明の第２実施例に係るステアリングホイー
ルの一部断面構成図である。２…リング部、４…スポーク部、６…ボス部、
８…被覆層、１２…芯金、２０…熱電変換モジユ
ール、２１，２２…セラミツク基板、３…熱電変
換素子、３１，３２，３３…発吸熱接点部、６０
…ボスプレート、６１…放熱フイン、８１…表皮
層、８３…プレート、８４…熱伝導部材、１２０
…ヒートパイプ。

Claims

【特許請求の範囲】１乗物の舵取り操作を行うためのステアリング
ホイールであつて、そのリング部の少なくとも把持部に、電流の向きによつて、過逆的に発熱及び吸熱す
る発吸熱接点部を有した熱電変換素子を内蔵させ
たステアリングホイール。２前記熱電変換素子は、その一方の発吸熱接点
部が、前記リング部の表面を形成する表皮層に熱
伝導的に接合されて、前記リング部に内蔵されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のステアリングホイール。３前記リング部は、その少なくとも把持部にお
いて、該リング部の表面を形成する表皮層の裏面
に接合し、該表皮層に熱を一様に伝達する高熱伝
導性のプレートを有し、前記熱電変換素子は、その一方の発吸熱接点部
が前記プレートに熱伝導的に接合されて、前記リング部に内蔵されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のステアリングホイ
ール。４前記ステアリングホイールは、そのリング部
中心部に芯金を有し、前記熱電変換素子の一方の
発吸熱接点部は、熱伝導的に前記芯金に接合され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のステアリングホイール。５前記芯金は、中空金属体から成り、その内部
には、蓄熱及び／又は伝熱部材が充填されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のス
テアリングホイール。６前記芯金は、前記リング部から、ステアリン
グホイールの中心部であるボス部へ一体的に配設
され、該芯金をヒートパイプで構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載のステアリングホ
イール。７前記ステアリングホイールは、前記ボス部に
設けられた外気と接する放熱フインを有し、前記
ヒートパイプの一端は、該放熱フインに接合され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
載のステアリングホイール。