JPH043789Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は繊維強化樹脂製ステアリングホイール
芯材の製造用治具、特にリング部とスポーク部と
の分岐部分の疲労特性に優れたステアリングホイ
ール芯材の製造用治具に関するものである。

（従来の技術） 近年、自動車等の車両やモータボート等の小型
船舶に主に取付けられるステアリングホイール
は、軽量化、強度化を図るために繊維強化樹脂
（以下FRP−fiber reinforced plastics−という）
を巻回して積層形成した芯材に皮革、レザー等の
表層材により表面処理したものが実用化されてい
る。前記FRPは、ガラス繊維、炭素繊維等の連
続する繊維束に、合成樹脂例えばポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂等を含浸させて、所定の型に巻
きつけて積層し、前記合成樹脂を硬化させたもの
である。

従来、上記FRP製ステアリングホイール芯材
を製造するに当つては、第８図に示すように、ま
ず、ステアリングホイール芯材１のリング部２の
形状に対応する溝部を外周面に形成した略円板状
の巻取治具に、例えばポリエステル樹脂、エポキ
シ樹脂等の合成樹脂を含浸した、例えばガラス繊
維、炭素繊維等の連続する長繊維Ｆを供給し続け
て、リング部２を形成する。次に、前記リング部
２の中心軸上に配設されたボス金具３側に形成さ
れた切欠溝から前記長繊維Ｆをボス金具３方向に
供給し、ピン４ａ，４ａ間及びピン５ａ，５ａ間
を経由させた後、ボス金具３外周を巻回して再び
ピン５ａ，５ａ間及びピン４ａ，４ａ間を経てリ
ング部２に長繊維Ｆを供給してスポーク部６ａを
形成する。さらに、長繊維Ｆによりリング部２か
ら前述と同様にピン４ｂ，４ｂ間及びピン５ｂ，
５ｂ間を経由させてスポーク部６ｂを形成し、ピ
ン４ｃ，４ｃ間及び５ｃ，５ｃ間を経由させてス
ポーク部６ｃを形成し、以上の供給動作を繰り返
すことによりステアリングホイール芯材１を形成
している。この後に、スポーク部６の両端、すな
わちスポーク部６とリング部２及びボス金具３と
の分岐部分近傍の外周を金環７，７によつて締め
付けて分岐部分を補強している。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した従来のFRP製ステア
リングホイール芯材の製造用治具によれば、次の
問題点を有していた。

まず、リング部２の巻回方向からボス金具３方
向へ繊維Ｆを供給する際に、治具のボス金具３側
の側壁の厚み分だけ繊維Ｆの供給経路が迂回させ
られるために、第９図に示すようにスポーク部６
のリング部２からの分岐部分に折曲部分６１が形
成されてしまい、この折曲部分６１が応力繰返し
を受けることによつて積層された繊維が境界面６
２において層間剥離をおこし、繊維束の結束が解
けてしまうという問題点を有していた。

また、上記のような層間剥離現象が高じると、
光の透過性が失なわれて界面で反射するようにな
り、樹脂が白化して前記芯材の美観を損うという
問題点も有していた。

そこで、上記折曲部分６１の層間剥離や白化を
防止するために、金環７７により折曲部分６１を
締付け補強しているが、このようなFRP以外の
補強部材を用いることは、ステアリングホイール
芯材の軽量化を阻害するばかりでなく、作業効率
を悪化させて、FRP採用の目的に相反するもの
であつた。

本考案は上記問題点を解決するためになされた
ものであり、ステアリングホイール芯材のリング
部とスポーク部との分岐部分に折曲部分が形成さ
れないような繊維巻取用の治具を提供するように
して、FRPに層間剥離、白化或いは破壊等が生
じないようにすることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本考案に係るFRP
製ステアリングホイール芯材の製造用治具の特徴
は、主軸に取り付けられ、樹脂を含浸した連続長
繊維を巻き取つてステアリングホイール芯材を製
造する治具において、前記芯材のリング部に対応
する断面略半円状の周溝と、前記リング部とスポ
ーク部との分岐部分に対応して前記ステアリング
ホイール芯材の中心部に設けられたボス金具の中
心と前記周溝の曲率半径の中心とを結ぶ方向に指
向する切欠溝を前記周溝に形成した第１治具と、
この第１治具に合わせ、固定され、前記第１治具
の周溝に対応する周溝と、前記切欠溝に対応する
溝を有する第２治具とにより構成したことを特徴
とするものである。

（作用） 上記のように構成したので、主軸に第１治具を
取付け、第１治具に第２治具を合わせ固定して、
前記主軸の先端にボス金具を取付けてから、前記
治具に樹脂含浸の連続長繊維を供給し乍ら主軸の
回転に伴う治具の回転により該長繊維を巻取り積
層してステアリングホイール芯材を形成する。こ
のとき、前記芯材のリング部とスポーク部との分
岐部分に対応する第１治具の周溝にはステアリン
グホイール芯材の中心部に設けられたボス金具の
中心と前記リング部を形成する芯材の中心とを結
ぶ方向に指向する切欠溝を設け、第２治具の周溝
にもこの第１治具の切欠溝に対応する切欠溝を設
けているので、前記芯材の当該分岐部分には折曲
部分が形成されず、リング部の周面よりボス金具
外周に向つて真直にスポーク部が形成されること
になる。

以上のようにしてリング部周面とボス金具外周
との間を直線状態に連結するスポーク部を有する
ステアリングホイール芯材を形成することができ
るので、積層繊維束に折曲部分が形成されず、従
つて層間剥離、白化或いは破壊等を防止して、ス
テアリングホイール芯材の強度化、長寿命化と美
観の維持とを図ることができる。

（実施例） 以下、本考案に係る繊維強化樹脂製ステアリン
グホイール芯材の製造用治具の実施例について、
図面を用いて詳細に説明する。

第１図乃至第７図は本考案の一実施例を説明す
るためのものであり、第１図は治具全体の斜視
図、第２図は同じく第１図−線切断の断面底
面図、第３図は同じく第１図矢印方向からの一
部切欠斜視図、第４図、第５図は同じく治具によ
り樹脂含浸長繊維Ｆを巻取る工程を示す正面図、
側面図、第６図は同じく巻取形成されたステアリ
ングホイール芯材の一部断面側面図、第７図は同
じくステアリングホイール芯材の強度試験を示す
側面図である。

第１図乃至第３図において、製造用治具１０は
図示しない回転駆動機構により回転駆動される主
軸１１に固定される円板状の第１治具１２と、こ
の第１治具１２の一方側端面の外周側にステアリ
ングホイール芯材のリング部形状に対応して周状
でかつ断面略半円状に形成された周溝１２ａに対
応する周溝１３ａを有する第２治具１３とにより
概略構成されている。

前記第１治具１２の周溝１２ａよりステアリン
グホイール芯材のスポーク部に対応する箇所に
は、半径方向に長軸が位置するように半楕円状の
切欠溝１２ｂが形成されている。前記切欠溝１２
ｂに対応して、主軸１１の周囲には樹脂含浸連続
長繊維Ｆのボス部とスポーク部との分岐部分を規
制するためのピン１４ａ，１４ｂ及び１４ｃが
夫々対になつて２本ずつ植設されている。また、
前記主軸１１の先端は段部を介して小径となつた
ボス金具取付部１１ａとなつており、この取付部
１１ａにボス金具１５が取付けられる。

上記切欠溝１２ｂは第２図に示すようにボス金
具１５の中心と周溝１２ａの曲率半径の中心とを
結ぶ方向に指向するように斜めに傾斜している。

前記第２治具１３は、前記切欠溝１２ｂに対応
して溝１３ｂを有しており、この溝１３ｂにより
複数の治具構成部に分離されている。本実施例で
は３本スポークに対応して３つに分離されてお
り、第２治具の略半分を占める構成部１６と、
夫々四分の一を占める構成部１７，１８とに分離
されている。各構成部１６，１７，１８には装着
時に周溝１３ａとなる部分周溝１６ａ，１７ａ，
１８ａが形成されており、夫々の部分周溝１６
ａ，１７ａ，１８ａの端部にはスポーク部に対応
する切欠溝１６ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１７ｂ，１
８ｂ，１８ｂが形成されている。これら切欠溝の
うち夫々対向する切欠溝１６ｂ，１７ｂ及び１７
ｂ，１８ｂ更に１８ｂ，１６ｂは対になつて前記
溝１３ｂ…となつている。

以上のような構成の製造用治具１０を用いて、
樹脂含浸連続長繊維Ｆを巻取つて、ステアリング
ホイール芯材２０を製造する工程を、第４図、第
５図に従い説明する。

まず、第４図に示すように、矢Ａ方向から供給
した前記長繊維Ｆは、矢印Ｂ方向に回転駆動され
る治具１０により巻取られる。このとき周溝１２
ａ，１３ａにより形成される断面略真円状の周状
空間に長繊維Ｆが巻取られ積層されることにより
リング部２１が形成され、切欠溝１２ｂ及び切欠
部１３ｂにより形成される空間よりピン１４ａ，
１４ｂ，１４ｃ間に長繊維Ｆが積層されてスポー
ク部２２…が形成され、ボス金具１５の周溝１５
ａに長繊維Ｆが積層されてボス部２３が形成され
ることになる。このようにして、ステアリングホ
イール芯材２０が連続する長繊維Ｆを巻取積層し
て形成できる。

以上のようにして製造されたステアリングホイ
ール芯材２０のリング部２１とスポーク部２２の
分岐部分は、切欠溝１２ｂ，１３ｂがボス金具１
５の中心と周溝１２ａの曲率半径の中心とを結ぶ
方向に指向するように斜めに傾斜しているので第
６図に示すようにリング部２０の断面外周よりボ
ス部方向へ折曲することなく直線状に分岐してお
り、このため境界面２５はスポーク部２２の軸線
２２ａに対し略直交する方向に形成されることに
なる。

ここで、上記実施例の製造用治具により製造し
たステアリングホイール芯材２０に対して行なつ
た曲げ疲労試験について、第７図を用いて説明す
る。

試験台Ｓ上に載置した本実施例に係る治具１０
により製造したステアリングホイール２０に対
し、矢印Ｃ方向の荷重を加えると、ステアリング
ホイール２０は矢印Ｄ方向に応力を生じる。この
とき、スポーク部２２の分岐部に加わる荷重は、
第６図に示すように境界面２５に対し角度θをな
して作用し、この角度θはステアリングホイール
２０の全体形状から約45度であるので、層間剥離
や白化が生じにくいことになる。

これに対して、第９図に示す従来の一例のよう
に、リング部２とスポーク部６との分岐部分近傍
に折曲部分６１を有するステアリングホイール芯
材１では、リング部２に対して矢印Ｃ方向に加わ
る荷重が、境界面６２に略垂直方向より作用して
おり、一般に材料は最大応力方向と垂直な面で最
も破壊され易いので、この境界面６２でFRPの
層間剥離や白化、或いは破壊が生じ易い。

以上説明した実施例に特有の効果としては、第
１治具１２と第２治具１３とを別体としたので、
長繊維Ｆの巻取に際しては両者を合わせ組立て、
巻取後は治具を分解して製品を取外すことがで
き、特に製品の取出作業の作業性を向上できる。

また、第１治具１２側だけでなく、第２治具１
３側の周溝１３ａのスポーク部対応箇所にも切欠
部１３ｂを形成したので、スポーク部の分岐部分
の接合治具側に括れ等が発生することがなく、分
岐部分の外観と強度を向上できるという特有の効
果もある。

なお、上述したものは本考案の一実施例を示す
のみであり、本考案の目的、構成、効果を逸脱し
ない限り、如何なる変形、変更も自由である。

例えば、上記実施例では、第１治具１２と第２
治具１３とを夫々別体に形成し、長繊維巻取の際
に組立てるものとして説明したが、本考案はこれ
に限定されず、上記実施例の第１治具と第２治具
とを一体に構成すると共に、製品取出作業に対処
するため、周溝を断面Ｕ字状となるよう構成し、
このＵ字状の周溝よりスポーク部が分岐する箇所
に、長軸を半径方向とする半楕円状の切欠溝を形
成するようにしてもよい。

さらに、すべての第２治具の各構成部を一様に
一体にするのではなく、例えば第２治具の略半分
を占める構成部のみ着脱可能としてもよい。

また、上記実施例では３本スポークのステアリ
ングホイール芯材を例にして説明したが、これに
も限定されず２本又は４本スポークのものであつ
ても同様に実施可能である。

（考案の効果） 以上、詳細に説明したように、本考案に係る
FRP製ステアリングホイール芯材の製造用治具
によれば、次の効果を奏する。

まず、ステアリングホイール芯材のリング部に
対応して設けられた周溝に、ボス金具の中心と周
溝の中心とを結ぶ方向に指向する切欠溝を設けた
ので、スポーク部のリング部に対応して設けられ
た周溝のボス金具側に、スポーク部に対応して長
軸が半径方向の半楕円状の切欠溝を形成したの
で、スポーク部のリング部からの分岐部分に折曲
部分が形成されず、このため、最大主応力に対し
境界面が垂直方向に位置することがなく、分岐部
分に層間剥離が生じるのを防止することができる
と共に、これに伴う樹脂の白化や破壊等も防止で
きる。

また、上記のようにリング部とスポーク部との
分岐部分の層間剥離、白化及び破壊等を防止でき
たので、従来分岐部分に取付けていた補強用部材
等を省略することができ、ステアリングホイール
芯材の軽量化と、前記補強用部材等の取付工程も
省略して作業効率の向上をも図れるという副次的
効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は、本考案の一実施例を説明
するためのもので、第１図は製造用治具の全体を
示す分解斜視図、第２図は同じく第１図−線
切断の断面底面図、第３図は同じく第１図矢印
方向からの一部切欠斜視図、第４図、第５図は同
じく治具によつて長繊維を巻取る工程を示す正面
図、側面図、第６図は同じく巻取形成した芯材の
一部断面側面図、第７図は同じく芯材の強度試験
を示す側面図である。また、第８図、第９図は従
来の方法により製造した芯材を示す斜視図及び一
部断面側面図である。 １０……製造用治具、１１……主軸、１２……
第１治具、１２ａ……周溝、１２ｂ……切欠溝、
１３……第２治具、１３ａ……周溝、１３ｂ……
切欠部（溝）、２０……ステアリングホイール芯
材、２１……リング部、２２……スポーク部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主軸に取り付けられ、樹脂を含浸した連続長繊
   維を巻き取つてステアリングホイール芯材を製造
   する治具において、前記芯材のリング部に対応す
   る断面略半円状の周溝と、前記リング部とスポー
   ク部との分岐部分に対応して前記ステアリングホ
   イール芯材の中心部に設けられたボス金具の中心
   と前記周溝の曲率半径の中心とを結ぶ方向に指向
   する切欠溝を前記周溝に形成した第１治具と、こ
   の第１治具に合わせ、固定され、前記第１治具の
   周溝に対応する周溝と、前記切欠溝に対応する溝
   を有する第２治具とにより構成したことを特徴と
   する繊維強化樹脂製ステアリングホイール芯材の
   製造用治具。