JPH0230910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明はリング部に加熱部材を有するステア
リングホイールに関するものである。

（従来の技術） 従来、自動車、モーターボート等のステアリン
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外
気温の低い冬期において長時間駐車したときにか
なりの低温に達し、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、リング部に電熱線等の発熱体を組み込
んだステアリングホイールも幾つか提案されてい
る。しかし、それらのステアリングホイールで
も、発熱体の電流や電圧を制御して発熱温度を一
定に保持するための温度制御部の構成については
ほとんど考慮されておらず、特に本発明に対応す
る従来技術は見受けられない。

（発明が解決しようとする問題点） ここに、温度制御部を構成するに当つてパワー
トランジスタ、サイリスタ等の電力制御素子を使
用することが考えられるが、その場合、電力制御
素子の放熱にどう対処するかが問題となる。すな
わち、放熱用ヒートシンクを設けると、同ヒート
シンクがステアリングホイール内において大きな
スペースを占めるため、温度制御部をステアリン
グホイール内に収めにくくなつたり、ステアリン
グホイール（例えば、パツド部）の寸法形状が限
定されたり、最近考えられているように定速走行
装置がヘツドライト等の他の機器のスイツチ等を
ステアリングホイールに設けることが不能となつ
たりするという問題が生じる。本発明はかかる問
題点を解決しようとするものである。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するために、リング
部の少なくとも把持部分に加熱部材が配設されて
いるステアリングホイールにおいて、前記加熱部
材の温度制御を行う温度制御部をステアリングホ
イールのボス部に配設し、前記温度制御部の電力
制御素子を、該電力制御素子の温度上昇時の放熱
のために、ボス、ボスプレート、芯金等の金属部
材に接触させて配設したという手段を採用した。

（作用） 本発明のステアリングホイールにおいて、加熱
部材によつてリング部の少なくとも把持部分が加
熱され、運転者に温感を与える。また、加熱部材
の温度制御部の電力制御素子において発生する熱
は、ボス、ボスプレート、芯金等の金属部材に伝
導されて放熱される。すなわち、別に放熱用ヒー
トシンクを設ける必要がなく、温度制御部がコン
パクトになる。

（実施例） 次に、本発明を具体化した一実施例を、第１〜
８図に従つて説明する。

ステアリングホイールは図示しないステアリン
グシヤフトに連結される金属部材としての金属製
のボス１ａ及びボスプレート１ｂからなるボス部
１と、ボス部１の前方に取着されたパツド部２３
と、ボス部１から斜め下方へ延びる２本のスポー
ク部２と、スポーク部２の先端に支持されたリン
グ部３とより構成されている。

リング部３の中心部には同じく金属部材として
の鋼製の芯金４が配設されており、その芯金４は
スポーク部２の内部を通つてボス部１に溶接され
ている。芯金４の周囲にはポリウレタン等の合成
樹脂よりなる被覆部５が射出成形によつて設けら
れており、第３，４図に示すように同被覆部５の
外形はリング部３においてほぼ円形又は楕円形で
あり、スポーク部２及びボス部１において隅丸四
角形である。

リング部３において、ステアリングホイールが
ニユートラル位置にあるときに運転者が通常把持
する把持部分３ａは、リング部３のほぼ真横を中
心とする部分であり、時計の針の方向で表わすと
10時10分から８時20分の範囲内の任意の部分であ
る。この左右両側の把持部分３ａにおいて、被覆
部５の外周面にはその断面全周にネオプレンラバ
ーフオームのシートよりなる断熱材６が巻き付け
られている。同断熱材６は柔軟かつ摩擦係数が高
いので被覆部５に対して滑らないように密着し、
熱伝導を遮断するようになつている。

各断熱材６の外周面にはその断面全周のうちの
一部（リング部３外周側のほぼ半周部分）のみに
加熱部材としてのヒーター７が配設されている。
同ヒーター７の主要部分は、第５図に示すように
長方形の加熱部８、加熱部８の下端から突出する
延長部９、及び延長部９から側方に延びる引出部
１０を有して互いに接着された２枚のシート１
１，１２と、両シート１１，１２に挟まれて固定
されたヒーター線１３とから構成されている。シ
ート１１，１２の加熱部８は把持部分３ａのほぼ
中央部において、リング部３の前部内側から外側
を回つて後部にかかる箇所に配設されている。延
長部９はスポーク部２まで下方に延び、引出部１
０はスポーク部２の裏側に回り込んでいる。

また、裏側（断熱材６側）のシート１１にはポ
リエステル100％製の繊維が綾織またはニツト織
されるとともに難燃処理を施された伸縮性に富む
布が使用され、表側のシート１２にはポリエステ
ル100％製の繊維からなり難燃処理を施されたよ
り伸縮性の少ない不織布が使用されている。ヒー
ター線１３には合成樹脂被覆付の電熱線が使用さ
れており、同ヒーター線１３は加熱部８において
蛇行状に往復されて、延長部９から引出部１０の
端部へと引出されている。

従つて、第６図に示すように伸縮し易い裏側の
シート１１がヒーター線１３の太さ分だけ凹凸に
伸び、表側のシート１２が凹凸のないほぼ平坦な
状態に保たれるので、リング部３の表面に凹凸が
現れない。なお、裏側のシート１１の凹凸は柔軟
な断熱材６によつて吸収される。

引出部１０において、ヒーター線１３の端部に
はリード線１４が接続されている。この接続部は
相当の厚みとなるためヒーター７の他の部分より
張り出すが、本実施例では前記の通り引出部１０
をスポーク部２の裏側に配設したので、通常のス
テアリング操作時に同接続部が手に触れることは
ない。

ボス部１の下方にはスイツチ１５とヒーター７
の温度制御部（以下、単に制御部という）１６の
大半を収めた小型のケース１６ａとが取着されて
おり、同スイツチ１５又は制御部１６に前記リー
ド線１４が接続されている。両ヒーター７は直列
接続されている。第４図に示すように、リード線
１４はスポーク部２の被覆部５の裏側に設けられ
た凹条５ａの中に組み込まれている。なお、制御
部１６の構成については後で詳述する。

また、正面向かつて左側のヒーター７におい
て、加熱部８のシート１１，１２間におけるヒー
ター線１３の近傍には温度感知素子であるサーミ
スタ１７が挾着され、同サーミスタ１７のリード
線１８も制御部１６に接続されている。

また、正面向かつて右側のヒーター７におい
て、ヒーター線１３の片方の端部には温度ヒユー
ズ１９が直列に接続されており、万が一、ヒータ
ー線１３が加熱しすぎたときに同温度ヒユーズ１
９が溶断して電流が切れるようになつている。

リング部３からスポーク部２の途中にかけて、
被覆部５、断熱材６及びヒーター７の最外周には
本皮、合成皮革等よりなる表皮２１が取着されて
おり、同表皮２１は外観及び手触り感を向上させ
るとともにヒーター７を内部で動かないように締
付けている。

さて、ヒーター線１３の温度を一定に制御する
制御部１６の回路構成を、第８図に従つて詳述す
る。第８図において、破線で囲まれた部分がボス
部１の下方に取着されたケース１６ａの中に収め
られている。従つて、自動車のコラム（図示しな
い）から同ステアリングホイールの制御部１６へ
は、バツテリBATの電源ラインのみが継電され
る。

すなわち、自動車のコラムから制御部１６に対
しては、第２図に示すボス部１裏面のスリツプリ
ング２４を介してバツテリBAT（電圧12〜13.5V）
の正極が接続され、ステアリングシヤフトを介し
てアースが接続されている。バツテリBATの正
極は自動車における種々の電源変動を吸収するた
めサージ電流吸収素子ZNR及びダイオードＤ１
に接続されており、コンデンサＣ１インプツトと
して微小変動のない電源電圧を得ている。

電源電圧は直列の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によつ
て分圧され、抵抗Ｒ２とＲ３の間に基準電圧Vs
が発生する。また、電源電圧は直列の抵抗Ｒ４、
サーミスタ１７、抵抗Ｒ５によつても分圧され、
サーミスタ１７と抵抗Ｒ５間に制御電圧Vcが発
生する。基準電圧Vs及び制御電圧Vcは夫々抵抗
Ｒ６，Ｒ７を介して比較器Ａに入力される。抵抗
Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７には交流インピーダンスを低下
させて動作を安定化するコンデンサＣ２，Ｃ３，
Ｃ４が接続されている。なお、ダイオードＤ２は
電源変動に対する基準電圧Vsと制御電圧Vcの変
動を同一化するためである。

抵抗Ｒ４にはトランジスタＱ１，Ｑ２がダーリ
ントン接続されており、２段目のトランジスタＱ
２のベースには比較器Ａの出力が接続されてい
る。同ベース及びコレクタには過電流防止のため
の抵抗Ｒ８，Ｒ９が入れられている。また、比較
器Ａの出力には抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ５より
なるCR直列回路が接続されており、その時定数
は30〜60ｍＳに設定されている。従つて、周期の
短い出力変動は吸収され、一定以上の周期で安定
した制御が行われる。

トランジスタＱ２のエミツタ抵抗Ｒ１１には更
にトランジスタＱ３，Ｑ４がダーリントン接続さ
れており、比較器Ａの制御側入力にはトランジス
タＱ３のコレクタから高抵抗値の抵抗Ｒ１２を介
して動作安定化のための帰還が施されている。

第７図に示すように、電力制御素子としてのパ
ワートランジスタＱ４は放熱のためボス部１のボ
スプレート１ｂにマイカ板、シリコングリス（図
示しない）等を介して取着して接触されており、
同パワートランジスタＱ４とボスプレート１ｂは
熱的には結合され、電気的には絶縁されている。
ボスプレート１ｂは大きな表面積を有し、更に芯
金４が溶接によつて熱的にも結合されているの
で、充分の放熱量がある。

バツテリBATの正極には前記ヒーター７のヒ
ーター線１３が直列接続されており、上記トラン
ジスタＱ４のコレクタにはヒーター線１３の他端
が接続されている。

以上のように構成された実施例のステアリング
ホイールを０℃程度の気温にて使用する際の、ヒ
ーター７の制御動作について説明する。

スイツチ１５を投入すると、低温時のサーミス
タ１７の抵抗値は高いことから制御電圧Vcが基
準電圧Vsより低くなり、正極性となつた比較器
ＡはトランジスタＱ２のバイアス電流を増加させ
る。従つて、トランジスタＱ２，Ｑ３のコレクタ
電流が増加して、電力制御素子であるパワートラ
ンジスタＱ４が駆動され、ヒーター線１３に大き
な電流が流れる。この際、パワートランジスタＱ
４は熱損失により相当発熱するが、同パワートラ
ンジスタＱ４と熱的に結合されたボスプレート１
ｂ及び芯金４によつて充分に放熱されるので、熱
暴走しない。

スイツチ投入後約20〜30秒でヒーター線１３自
体は高い箇所で約40℃となり、リング部３表面は
約30℃まで達する。従つて、運転者に直ちに温感
を与えることができる。このように加熱所要時間
を短くできたのは、ヒーター７と被覆部５の間に
設けた断熱材６の断熱作用により、ヒーター７の
熱が表皮２１を介してリング部３表面に効率よく
伝わる一方、被覆部５にはほとんど逃げないため
である。従つて、熱の利用効率が高い。

ヒーター線１３が高い箇所で約55℃程に温度上
昇すると、サーミスタ１７の抵抗値が低くなるた
め制御電圧Vcが基準電圧Vsより高くなり、負極
性となつた比較器ＡはトランジスタＱ２に流して
いたバイアス電流をカツトする。従つて、トラン
ジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４のコレクタ電流がほぼ遮
断され、ヒーター線１３電流はゼロないしは極少
となる。

以上の動作が繰り返されて、ヒーター７の温度
がほぼ一定に断続制御される。

本実施例によれば、パワートランジスタＱ４の
熱損失による熱をボスプレート１ｂ及び芯金４に
よつて充分に放熱することができるので、別に放
熱用ヒートシンクを設ける必要がない。従つて、
制御部１６、特に、電力制御素子であるパワート
ランジスタＱ４の周辺がコンパクトとなり、同制
御部１６のステアリングホイールに対する実装が
容易になる。また、パワートランジスタＱ４の周
辺がパツド部２３等において大きなスペースを占
めることもないので、同パツド部２３の寸法形状
は限定されないし、定速走行装置やヘツドライト
等の他の機器のスイツチ等をパツド部２３等に設
けることも容易になる。

また、ヒーター７の制御部１６がステアリング
ホイールのボス部１（詳しくは、ボス部１下方の
ケース１６ａ内であり、パワートランジスタＱ４
だけはボス部１に取着）に設けられているので、
自動車のコラムから同ステアリングホイールの制
御部１６へは、サーミスタ等の継電をする必要が
なく、バツテリBATの電源ラインのみを継電す
ればよい。従つて、継電が簡単になつて継電の接
点も少なく済み、信頼性の向上やコストダウンに
つながる。

また、本実施例ではリング部３の左右両側の把
持部分３ａにのみ断熱材６及びヒーター７を設
け、更に同断熱材６の外周面においてその断面全
周のうちの一部（リング部３外周側のほぼ半周部
分）のみにヒーター７を配設したため、ステアリ
ングホイールがニユートラル位置にあるときに通
常運転者の手の触れる部分だけが加熱される。従
つて、バツテリの電力を無駄に消費することがな
く、加熱所要時間の短縮にも寄与する。

また、ヒーター７の各シート１１，１２の材質
を変えて、裏側のシート１１がヒーター線１３の
太さ分だけ凹凸に伸び、表側のシート１２が凹凸
のないほぼ平坦な状態に保たれるようにしたの
で、リング部３の表面に凹凸が現れず、手触り感
が低下する心配もない。なお、断熱材６は前記断
熱効果ばかりでなく、その柔軟性によつて裏側の
シート１１の凹凸を吸収するという効果も奏し、
リング部３のソフト感にも寄与する。

さらに、断熱材６を被覆部５外周面の断面全周
に設けたので、断熱材６による段差が発生せず、
手触り感が阻害されない。

また、両ヒーター７を直列に接続したので、い
ずれか一方のヒーター７が切れれば両方とも作動
しなくなり、一方のヒーター７のみが異常に加熱
されることがなくなるとか、温度感知素子である
サーミスタ１７や温度ヒユーズ１９を夫々いずれ
か一方のヒーター７に組み込めば済むという効果
もある。

この発明は前記実施例の構成に限定されるもの
ではなく、例えば次のように具体化することもで
きる。

(1) 制御部１６は発熱量の多い電力制御素子を使
用し、ヒーター７の温度制御ができるものであ
れば、どのような構成でもよい。すなわち、電
力制御素子はパワートランジスタに限らず、サ
イリスタ等のスイツチング素子も含む。

例えば、前記実施例の比較器Ａ及びパワート
ランジスタＱ４による断続的な制御回路に代え
て、サイリスタ等による連続的な制御回路を採
用することができる。また、サーミスタ１７に
代えてサーモスタツト等の各種温度感知素子を
使用することもできる。

(2) 電力制御素子の配設部位は前記ボス部１のボ
スプレート１ｂに限定されず、ボス１ａ、リン
グ部３内若しくはスポーク部２内の芯金４に対
して熱的に結合することもできる。上記いずれ
の配設部位も放熱能力があるからである。

また、熱的に結合しうるものであれば、その
結合方法は何等限定されない。

(3) 加熱部材としては、前記ヒーター７以外にも
種々の構成のものを使用することができる。例
えば、前記シート１１，１２に変えて熱伝導性
の良い金属（Al、Fe、Mg）フイルムを使用し
たり、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミ
ド、フツ化樹脂等の樹脂フイルムを使用した
り、ガラス繊維やカーボン繊維で織られた布を
使用したりしてもよいし、シート１１，１２の
形状をスポーク部２の形状や角度に応じて適宜
変更してもよい。

(4) 断熱材６の材料はネオプレンラバーフオーム
に限定されず、クロロプレンラバー、クロロプ
レンラバーフオーム、ポリエチレンフオーム、
ポリウレタン、ポリウレタンフオーム等の各種
高分子材料又はその発泡体、石綿やグラスウー
ル等の無機質材料、その他の断熱性のよいあら
ゆる材料を使用することができる。特に、高分
子材料の発泡体等の柔軟な材料を使用した場合
には、裏側のシート１１の凹凸をよく吸収し、
リング部３のソフト感にも大きく寄与する。

(5) 断熱材６は被覆部５の外周面の断面全周に設
けなくともよく、少なくともヒーター７の内側
のみに設ければよい。ただし、前記の通り手触
り感においては、断熱材６を被覆部５の断面全
周に設けた方がよい。

(6) 断熱材６及びヒーター７を、把持部分３ａだ
けでなくリング部３の全周に設けることもでき
る。この場合、リング部３のいかなる箇所を把
持しても温感が得られるが、かなりの電力を必
要とする。

発明の効果 以上詳述したように、本発明のステアリングホ
イールは、加熱部材によりリング部の少なくとも
把持部分が加熱できるので、運転者に温感を与え
ることができるばかりでなく、温度制御部の電力
制御素子において発生する熱が、ボス、ボスプレ
ート、芯金等の金属部材によつて放熱され、別に
放熱用ヒートシンクを設けなくてもよいので、温
度制御部がコンパクトになり、ステアリングホイ
ールに対する実装が容易になる。また、ステアリ
ングホイールの寸法形状が限定されにくいとか、
定速走行装置やヘツドライト等の他の機器のスイ
ツチ等をステアリングホイールに設けることも容
易になる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明を具体化したステアリングホイー
ルの一実施例を示し、第１図はその全体の正面
図、第２図は同じく背面図、第３図は第１図のＡ
−Ａ断面指示線におけるリング部の拡大断面図、
第４図は第１図のＢ−Ｂ断面指示線におけるスポ
ーク部の拡大断面図、第５図は第一実施例のヒー
ターを示す正面図、第６図は同ヒーターの要部拡
大断面図、第７図は芯金及びボス部を示す正面
図、第８図はヒーターの温度制御部の回路図であ
る。 １……ボス部、１ａ……ボス、１ｂ……ボスプ
レート、３……リング部、３ａ……把持部分、４
……芯金、７……ヒーター、１６……温度制御
部、Ｑ４……パワートランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リング部３の少なくとも把持部分３ａに加熱
   部材７が配置されているステアリングホイールに
   おいて、 前記加熱部材７の温度制御を行う温度制御部１
   ６をステアリングホイールのボス部１に配設し、
   前記温度制御部１６の電力制御素子Ｑ４を、該電
   力制御素子Ｑ４の温度上昇時の放熱のために、ボ
   ス１ａ、ボスプレート１ｂ、芯金４等の金属部材
   に接触させて配設したことを特徴とするステアリ
   ングホイール。 ２ 温度制御部１６は電力制御素子としてパワー
   トランジスタＱ４を使用し、加熱部材７に流れる
   電流の断続的制御回路を有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のステアリング
   ホイール。 ３ リング部３の少なくとも把持部分３ａにおけ
   る被覆部５の外周に加熱部材７を巻き付け、加熱
   部材７の外周に表皮２１を覆つたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のステアリングホ
   イール。 ４ 加熱部材７はヒーター線１３を２枚のシート
   １１，１２で挾着することにより構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のステア
   リングホイール。