JPH09226596A - ステアリングホイールとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】未来的な外観を有し、安全性に優れ、しかも高
い操作性を有するステアリングホイール提供することを
目的とする。 【解決手段】金属製の芯金の少なくともリムの部分に軟
質の高分子材料から成る被覆を施すとともに、この被覆
を覆うようにその上に繊維強化合成樹脂層を形成するよ
うにしたものである。

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と
その製造方法に係り、とくに芯金のリムの部分に軟質の
高分子材料から成る被覆を施した上に、さらに繊維強化
合成樹脂を被覆して成るステアリングホイールとその製
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
ングシャフトの上端部にステアリングホイールを取付け
るようにしている。運転手がステアリングホイールを回
転操作すると操舵機構が作動され、操舵輪の向きが変更
されて操舵が行なわれるようになっている。

【０００３】従来のステアリングホイールは図８に示す
ように、センタボス１に対して放射状に延びるスポーク
２を取付けるとともに、このスポーク２の外周部に円形
のリム３を連結して芯金４となしていた。そしてこのよ
うな芯金４上に図９に示すように、例えば発泡ポリウレ
タン樹脂等の軟質合成樹脂被覆５を施すようにし、これ
によってステアリングホイールを製作するようにしてい
た。

【０００４】このようなステアリングホイールは、芯金
４上に施されている軟質合成樹脂材料５によって回転操
作に適した触感が得られるようになる。そしてこのよう
なステアリングホイールはそのセンタボス１の中心部に
形成されている中心孔によってステアリングシャフトと
結合されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ステアリングホイール
は使用時に外力によって壊れないように十分な強度と剛
性とが要求される。一方で衝突時に運転手に危害を加え
ないように安全性への配慮も必要になる。さらには室内
の美観を保つために、他の内装品と調和する意匠性が求
められる。意匠性を向上するために、被覆樹脂の表面に
シボ模様を転写させたり、人工皮革や本革を樹脂の上に
被覆したり、カラーレザーを使用したりして差別化を行
なうようにしている。あるいはまたクラシックな外観を
付与するために、木の合板を用いたステアリングホイー
ル等も使用されている。

【０００６】これに対して未来的なイメージをもつもの
として、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化合成樹脂）に代表され
るＡＣＭ（先端複合材料）をステアリングホイールのリ
ムの部分に使用することが試みられている。

【０００７】しかしこのようなＡＣＭをステアリングホ
イールに使用すると、ＡＣＭは硬度が高いために、発泡
ポリウレタン樹脂のようなソフトな感触が得られず、操
作性に劣る問題があった。

【０００８】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、ＣＦＲＰ等の繊維強化合成樹脂を使用
し、強化繊維の織目等が見えることで未来的な外観を有
し、しかも安全性に優れ、ソフトな感触を得ることがで
きるようにしたステアリングホイールを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の主たる発明は、ス
テアリングシャフトとの結合部を構成するセンタボス
と、該センタボスから放射状に延びるスポークと、前記
スポークの先端部に連結されている円形のリムとから成
る金属製の芯金と、軟質の高分子材料から成り、前記芯
金のリムの部分を覆うように取付けられる被覆と、前記
リムの被覆を覆うようにその上に設けられる繊維強化合
成樹脂層と、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。

【００１０】前記繊維強化合成樹脂層に用いられる強化
繊維が、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、超高分
子量ポリエチレン繊維、または高強力ポリアリレート繊
維であってよい。

【００１１】強化繊維が織物、編物、または組紐の形で
前記合成樹脂に複合強化され、強化繊維の織目または編
目が外から見えるようになっていてよい。

【００１２】前記繊維強化合成樹脂層の厚さが０．１〜
０．５ｍｍの範囲内にあってよい。

【００１３】このようなステアリングホイールを製造す
るための製造方法に関する発明は、センタボスとスポー
クを介して連結されている芯金の外周側のリムの部分に
軟質の高分子材料から成る被覆を施す工程と、前記リム
の被覆の上に繊維強化プリプレグを積層する工程と、リ
ムに被覆が施されかつ繊維強化プリプレグが積層された
芯金を成形型に入れ、加熱して前記プリプレグを硬化さ
せる工程と、前記プリプレグの硬化によって得られた繊
維強化合成樹脂層の外表面を研磨塗装する工程と、をそ
れぞれ具備す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。

【００１４】このような発明によって、未来的な外観
と、高い安全性と、そして良好な操作性とを兼ね備えた
ステアリングホイールおよびその製造方法が提供され
る。

【００１５】芯金の少なくともリムの部分に被覆される
軟質の高分子材料は、発泡ポリウレタン樹脂、ポリプロ
ピレン樹脂、軟質塩化ビニル樹脂、熱可塑性エラストマ
等が使用されてよい。これらの繊維は、その上に形成さ
れる繊維強化合成樹脂層との接着性を確保することが望
ましく、適当な表面処理が行なわれてよい。表面処理の
容易さの点において、熱硬化性樹脂である発泡ポリウレ
タン樹脂が最も適当である。これらの合成樹脂の被覆に
よって、ステアリングホイールとしての形状と、ソフト
な感触とが与えられる。

【００１６】このような軟質の高分子材料から成る被覆
の上に形成される繊維強化合成樹脂層を構成する樹脂
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、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、架
橋ポリエステルアミド（ＣＰレジン）樹脂であってよ
い。とくに内層を構成する軟質高分子材料の被覆の耐熱
温度以下で硬化させることが必要であるから、硬化剤お
よび促進剤の選択によって、硬化温度を低下させること
が可能なエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂等が好適に使用されてよい。

【００１７】このような成形用樹脂を強化するために用
いられる強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、ア
ラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、高強力ポリ
アリレート繊維等が用いられてよい。使用に当っては、
これらの繊維を単独で、あるいはハイブリットして作製
した織物、編物、組紐等として使用してよい。これらの
形態で使用されるときに強化繊維の織目または編目が成
形後に浮出して見え、ステアリングホイールに未来的な
外観を与えることが可能になる。

【００１８】上記の繊維強化合成樹脂層の厚さは、上述
の如く０．１〜０．５ｍｍの範囲内にあることが好まし
い。この範囲内にある繊維強化合成樹層であれば、衝突
時の衝撃荷重にも、内層のウレタン樹脂等がクッション
材となって破壊することがない。またこの範囲の厚さで
あれば、繊維強化合成樹脂の剛性が低いので、繊維強化
合成樹脂層を通してソフトな感触が伝わり、良好な操作
性を得ることが可能になる。

【００１９】また繊維強化合成樹脂層に用いられる強化
繊維の織物や編物等の繊維配向は、繊維強化プリプレグ
を積層するリム部の断面中心線に対して１０°〜９０°
の範囲内であってよく、より好ましくは３０°〜６０°
範囲内に配向することである。これは例えば炭素繊維織
物をリム部に積層する場合に、リム部の外周と内周とで
は周長が異なるために、炭素繊維織物をシワをつけずに
積層するためには、織物に変形を与える必要があるから
である。

【００２０】一般に炭素繊維それ自体の延びは２％以下
であるために、その変形は繊維の交差角度を変化させる
ことによって達成される。従って±４５°の方向に繊維
が配向するように短冊形に織物のプリプレグをカット
し、これをリム部に繊維の交差角度を変化させることで
変形を与えながら積層することが好ましい。このときに
リム部の外周では繊維の配向角度が４５°より小さくな
り、内周では４５°より大きくなる。

【００２１】積層する繊維強化プリプレグの厚さおよび
枚数によって、成形後の繊維強化合成樹脂層の厚さが決
定されるために、前述のように、０．１〜０．５ｍｍの
厚さになるように、プリプレグの厚さおよび積層枚数を
決定する。また使用される織物等の構成は、成形後の外
観に現われるので、配慮が必要になる。とくに織物の織
目に隙間があって、下地の樹脂が見えると商品性が低下
するために、織目が詰まった織物を使用することが望ま
しい。炭素繊維織物を使用する場合には、下地の樹脂の
色を黒くしておくと、隙間があっても目立たず、好適で
ある。

【００２２】このようにしてリム部の被覆の上にさらに
繊維強化プリプレグを積層したステアリングホイール
は、成形型に入れられ、加熱および加圧することによっ
て、プリプレグ中の樹脂が硬化し、成形される。成形型
は、鉄型、アルミニウム型、あるいは樹脂型が用いられ
てよい。そしてこのような成形型のキャビティ部は、例
えば繊維強化プリプレグを積層する前のリム部断面とほ
ぼ同寸法に作製されてよい。このキャビティ内に繊維強
化プリプレグを積層したリム部を入れて型締めを行なう
と、リム部の被覆を構成する発泡ポリウレタン樹脂等の
軟質高分子材料がクッションの役目を果して繊維強化プ
リプレグが型の内面に押付けられる。このような状態に
おいて、加熱炉等において繊維強化プリプレグの硬化に
必要な熱を加えることにより、ボイドのない表面状態の
良好な成形物が得られる。

【００２３】成形型の内側にシリコンゴム等のゴム型を
併用して用いてもよい。この場合の成形型は、外枠と内
部のゴム型とから構成され、ゴム型の内側のキャビティ
はリム部断面とほぼ同一寸法の形状とされる。この場合
も、繊維強化プリプレグを積層したリム部を型に入れて
型締めを行なうと、発泡ポリウレタン等の軟質高分子材
料の被覆によるクッション効果が働くとともに、加熱に
よってゴム型が膨張するので、より高い圧力がプリプレ
グにかかり、成形型で押すだけでは圧力がかかり難いパ
ーティングラインの近辺も良好な成形品表面が得られ
る。またこのゴム型を作製するときには、均一な圧力が
かかるように、ゴム型の厚みを均一にすることが重要で
ある。

【００２４】このようにして成形された繊維強化合成樹
脂層を研磨塗装することによって、強化繊維の織目また
は編目が浮上った外観をもつステアリングホイールが得
られる。塗料はアクリル、ウレタン、フッ素等のクリア
塗装を基本としてよく、一部にボカシやカラークリア等
を併用することが可能である。塗装は外観を向上させる
とともに、繊維強化合成樹脂層を保護し、耐侯性を与え
る役目をも有するために、塗料の選択には十分な考慮が
払われてよい。

【００２５】

【実施例】以下本発明を図示の実施例によって説明す
る。

【００２６】

【実施例１】図１〜図５を参照して実施例１の説明を行
なう。図１は本実施例に使用されるステアリングホイー
ルを示している。このステアリングホイールは、中心部
にセンタボス１１を有し、しかもセンタボス１１には中
心孔１２が形成されている。そしてセンタボス１１から
放射状に複数本の、例えば３本のスポーク１３が外周側
に延びるとともに、スポーク１３の先端側には円形のリ
ム１４が結合されている。そしてセンタボス１１とスポ
ーク１３とリム１４とによって芯金１５が形成されてい
る。このような芯金１５は例えばアルミニウム合金によ
って鋳造されたものであってよい。

【００２７】このようなアルミニウム合金製の芯金１５
の、少なくともリム１４の上には発泡ポリウレタン樹脂
２０が反応射出成形法（ＲＩＭ）によって被覆成形され
ている。

【００２８】図２はこのようなステアリングホイールの
リム部１４の発泡ポリウレタン樹脂から成る被覆２０の
上に積層される炭素繊維織物プリプレグ（東邦レーヨン
株式会社製、Ｗ−３１０１／Ｑ１９５）を繊維の配列方
向に対して±４５°の方向に短冊状にカットしたプリプ
レグシートを示している。

【００２９】このようなプリプレグシート２１を図３に
示すようにリム１４の発泡ポリウレタン樹脂２０から成
る被覆上に積層する。この場合にリム部１４の外周に対
応する部分は、プリプレグシート２１を引伸ばしながら
貼付け、次いで内周側へ積層していく。

【００３０】積層後のリム部の断面が図４に示されてい
る。このようにしてリム部１４の軟質の被覆２０の全周
にプリプレグシート２１を積層した後に、図５に示す成
形型２４にセットし、型締めを行なう。成形型２４は上
型２５と下型２６とに分離されており、ホットプレスに
セットされている。リム１４の最外周部に炭素繊維織物
から成るプリプレグシート２１を積層したステアリング
ホイールを成形型２４にセットした後に、ホットプレス
を閉じ、加圧加熱することによって炭素繊維織物２１が
硬化成形される。なおこのときの成形条件は９０℃×２
時間である。

【００３１】成形後に成形型２４を開き、成形品を取出
した後に、研磨し、ウレタンクリアで塗装することによ
って、リム部全周に炭素繊維織物の模様が浮出た極めて
良好な外観のステアリングホイールが得られた。またこ
のようなステアリングホイールを使用して衝突試験を実
施したところ、アルミニウム合金から成る芯金１５のリ
ム１４とスポーク１３とが十分な衝撃吸収能力を示すと
ともに、炭素繊維強化樹脂の部分には何等のダメージが
なく、ステアリングホイールとしての機能を十分に満足
していることが確認された。

【００３２】

【実施例２】図６はマグネシウム合金から成る芯金１５
を用いたステアリングホイールを示している。このよう
な芯金１５の少なくともリム１４の上に発泡ポリウレタ
ン樹脂２０を被覆する。そしてこのようなステアリング
ホイールのリム部１４の図６において上下の部分にそれ
ぞれ炭素繊維織物から成るプリプレグ２１を積層した。

【００３３】プリプレグ２１を積層したステアリングホ
イールを図７に示すような成形型２４に入れた。この成
形型２４はその内部にゴムの上型３０とゴムの下型３１
とが組合わされた構造になっている。このような成形型
内にステアリングホイールを入れた後に、ボルト３２と
ナット３３とによって上型２５と下型２６とを結合す
る。このような状態で加熱炉に入れて加熱し、成形を行
なう。なおこのときの成形条件は９０℃×２時間であ
る。

【００３４】成形されたステアリングホイールのリム部
１４の炭素繊維強化合成樹脂層の表面は、成形型２４内
のゴムの上型３０と下型３１の膨張によって、均一に圧
力がかかり、ボイドレスに成形された。

【００３５】このようにして得られたステアリングホイ
ールのリム部１４を研磨塗装し、炭素繊維強化合成樹脂
が被覆されていない部分には革を巻いてステアリングホ
イールとして仕上げた。これによってＣＦＲＰの外観と
革巻きがマッチした商品性の高いものとなった。またこ
のようなステアリングホイールについて、衝突実験を実
施したところ、マグネシウム合金から成る芯金１５のリ
ム１４とスポーク１３の変形によって十分な衝撃吸収能
力を示した。しかもＣＦＲＰの部分には全くダメージが
なかった。これによってステアリングホイールとしての
機能を十分に満足することが確認された。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明は、芯金のリム部を
覆うように取付けられている軟質の高分子材料から成る
被覆の外表面に、繊維強化合成樹脂層を形成するように
したステアリングホイールおよびその製造方法に関する
ものである。従って未来的な外観を有し、しかも十分な
安全性と高い操作性とを有するステアリングホイールを
提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リムの部分に発泡ポリウレタン樹脂の被覆を施
したステアリングホイールの平面図である。

【図２】リムの部分に積層されるプリプレグの外観斜視
図である。

【図３】プリプレグを積層する状態を示す分解斜視図で
ある。

【図４】プリプレグが積層されたリム部の縦断面図であ
る。

【図５】リム部を成形硬化させるための金型を示す縦断
面図である。

【図６】リムの部分に部分的にプリプレグが積層された
ステアリングホイールの平面図である。

【図７】プリプレグを硬化するための成形型を示す縦断
面図である。

【図８】従来のステアリングホイールの芯金の斜視図で
ある。

【図９】軟質合成樹脂被覆が施されたステアリングホイ
ールの平面図である。

【符号の説明】

１１ センタボス １２ 中心孔 １３ スポーク １４ リム １５ 芯金 ２０ 発泡ポリウレタン樹脂 ２１ 炭素繊維織物 ２４ 成形型 ２５ 上型 ２６ 下型 ２７ キャビティ ３０ ゴムの上型 ３１ ゴムの下型 ３２ ボルト ３３ ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングシャフトとの結合部を構成す
   るセンタボスと、該センタボスから放射状に延びるスポ
   ークと、前記スポークの先端部に連結されている円形の
   リムとから成る金属製の芯金と、 軟質の高分子材料から成り、前記芯金のリムの部分を覆
   うように取付けられる被覆と、 前記リムの被覆を覆うようにその上に設けられる繊維強
   化合成樹脂層と、 をそれぞれ具備するステアリングホイール。
2. 【請求項２】前記繊維強化合成樹脂層に用いられる強化
   繊維が、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、超高分
   子量ポリエチレン繊維、または高強力ポリアリレート繊
   維であ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。
3. 【請求項３】強化繊維が織物、編物、または組紐の形で
   前記合成樹脂に複合強化され、強化繊維の織目または編
   目が外から見えるようになってい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。
4. 【請求項４】前記繊維強化合成樹脂層の厚さが０．１〜
   ０．５ｍｍの範囲内にあ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。
5. 【請求項５】センタボスとスポークを介して連結されて
   いる芯金の外周側のリムの部分に軟質の高分子材料から
   成る被覆を施す工程と、 前記リムの被覆の上に繊維強化プリプレグを積層する工
   程と、 リムに被覆が施されかつ繊維強化プリプレグが積層され
   た芯金を成形型に入れ、加熱して前記プリプレグを硬化
   させる工程と、 前記プリプレグの硬化によって得られた繊維強化合成樹
   脂層の外表面を研磨塗装する工程と、 をそれぞれ具備するステアリングホイールの製造方法。