KR101031630B1 - 가열요소를 가지는 스티어링휠 - Google Patents

Abstract

림이 전체적으로 균일한 온도로 가열되도록 한 가열요소를 가지는 스티어링휠에 관한 것이다.
가열요소는 전기전도되는 도전성 페이스트로서 림의 표면에 도포되며, 가열요소는 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 작아지도록 형성된다.

Description

가열요소를 가지는 스티어링휠 {A steering wheel having a heating element}

본 발명은 가열요소를 가지는 스티어링휠에 관한 것으로써, 특히 림(rim)의 전체 표면에서 일정한 온도로 가열되도록 하여 운전자가 느끼는 온도편차를 최소화할 수 있도록 한 가열요소를 가지는 스티어링 휠에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 가열요소의 일부분에 흠집이 발생하거나 전기적 단선이 발생하더라도 계속적 발열작동이 이루어지고 또한 가열요소를 채용함에도 불구하고 스티어링휠의 직경의 증가를 최소화할 수 있으며, 가열요소의 표면에 직접 나무무늬 같은 고급스러운 장식무늬가 인쇄된 전사필름을 전사하여 마감할 수 있도록 한 가열요소를 가지는 스티어링휠에 관한 것이다.

자동차 조향장치의 한 요소인 스티어링휠(steering wheel)은 운전자가 항상 파지(把指)하여 조작하는 것으로써, 외관의 고급화, 파지의 편리성 및 기능적요소들의 채택 등 다각도로 연구개발되어지고 있다.

특히, 동절기 운전초기에는 스티어링휠이 체온보다도 저온상태로서 파지하기가 체감적으로 불편하여 안전운전에 방해요소로 작용하고 있다.

이에따라서 스티어링휠을 체온보다도 높은 온도로 가열하기 위한 다양한 장치들이 개발되고 있다.

이와 같이 스티어링휠을 가열시키는 기술들의 개발 추세를 보면, 초기 개발단계에서는 한국실용신안출원번호 제1989-0020599호, 한국특허출원번호 제1992-0000945호, 한국실용신안출원번호 제1996-16958호에 기술된 스티어링휠의 구조(도 1)에서와 같이 스티어링휠의 림(rim;10)부분에 열선(3)을 매설하는 것이다.

열선(3)의 매설방식으로는 도 2에서와 같이, 코어(1)의 외측에 절연피복재(2)를 피복하고 열선(3)을 절연피복재(2)의 외주면에 접착시킨 후 합성수지재와 같은 마감부재(4)로 마감하는 것이다.

다른 매설방식으로는 한국실용신안등록 출원번호 제1996-066213호(도 3)에 나타난 바와 같이, 코어(1)의 외주면에 코일형상의 열선(5)을 권취시킨 후 합성수지재 성형물(6)로 마감하는 것이다.

그러나 도 2에서와 같이 열선(3)을 절연피복재(2)의 외주면에 감싸서 고정시키는 경우, 작업공정에서 얇은 열선(3)들 상호간의 간격이 동일하게 하도록 하는 작업에 상당한 숙련도를 요구하며 실제 작업시 열선 간격의 편차로 인하여 림(10)의 위치마다 온도편차가 발생하게 된다.

또한, 도 3에서와 같이 열선(5)을 코일형으로 권취하는 경우에도 마찬가지로 권취간격의 차이로 온도편차가 발생할 수 있으며, 특히 하나의 열선(5)으로 권취함으로써 작업공정에서 단선되는 경우 열선(5) 전체를 다시 권취하여야 한다.

또한 상기와 같이 열선(3)(5)을 매설하여 사용하는 경우, 매설된 열선(3)(5)으로부터 림(10) 표면으로의 열전달시간이 다소 소요되는 문제점이 있다.

일본특허공개번호 제2007-290685호(도 4)에 기술된 스티어링휠용 면상발열체(14)는 부직포재질의 지지체(16)에 열선(17)이 고정된 것으로써, 실제 제품 사진을 나타낸 도 5 및 스티어링휠에 장착한 상태를 나타낸 도 6에서와 같이 스티어링휠의 림의 외주면에 감싸서 장착하여 사용하는 것이다.

이러한 면상발열체(14)는 지지체(16)가 부직포 재질로 형성됨으로써 운전자가 스티어링휠을 파지할때 쿠션을 제공하여 사용감을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

그러나 상기와 같은 면상발열체(14)를 사용하는 경우에는 부직포 재질의 지지체(16)로 인하여 스티어링휠의 두께(직경)가 두꺼워지게 되며, 또한 면상발열체(14)의 보호 및 장식의 고급화를 위하여 실제 우드(wood; 20)를 결합시키거나 가죽을 감싸서 마감하도록 하게 되는 데, 이는 스티어링휠의 두께를 더욱 증가시키게 한다.

또한, 상기와 같은 표면이 거칠은 면상발열체(14)의 표면에는 본 출원인의 등록특허 제10-0472399호(자동차용 스티어링휠림의 수압전사방법)의 기술을 적용할 수 없다. 즉, 스티어링휠의 고급스러운 장식을 위한 나무무늬가 인쇄된 전사필름을 표면이 거칠은 면상발열체(14)의 표면에 직접적으로 전사할 수 없고, 도 6에서와 같이 실제 우드(20)를 가공(두개의 반원형 우드를 가공하여 면상발열체의 표면을 감싸도록 접합)하여 적용할 수 밖에 없어 제작시간 및 비용면에서도 불리하다. 이 경우 우드(20)로 인하여 열전도도가 저하되어 면상발열체(14)의 열을 효율적으로 이용할 수 없게 된다.

한국실용신안출원번호 제1989-0020599호 한국특허출원번호 제1992-0000945호 한국실용신안출원번호 제1996-16958호 한국실용신안등록 출원번호 제1996-066213호 일본특허공개번호 제2007-290685호 한국등록특허 제10-0472399호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 림(rim)의 전체 표면에서 일정한 온도로 가열되도록 하여 운전자가 느끼는 온도편차를 최소화할 수 있도록 한 가열요소를 가지는 스티어링 휠을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 가열요소의 일부분에 전기적 단선이 발생되더라도 나머지 다른 부분에서의 가열이 지속적으로 이루어질 수 있도록 한 가열요소를 가지는 스티어링휠을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가열요소의 표면에 장식무늬가 인쇄된 전사필름의 전사를 가능하게 한 가열요소를 가지는 스티어링휠을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 림(rim)에 가열요소가 마련되고, 전원의 공급에 의해서 가열요소가 가열되는 스티어링휠에 있어서,

상기 가열요소는 전기전도되는 도전성 페이스트로서 림의 표면에 도포되며,

상기 각 가열요소가 림의 표면에 전기적으로 직렬로 연결되는 경우 각 가열요소가 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 커지도록 형성되고,

상기 각 가열요소가 림의 표면에 전기적으로 병렬로 연결되는 경우 각 가열요소가 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 작아지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스티어링휠에 있어서, 상기 가열요소는 상기 림의 내경부로부터 외경부로 도포되는 복수의 제1가열라인과, 상기 림의 내경부로부터 외경부로 도포되되 상기 제1가열라인을 가로질러 도포되는 복수의 제2가열라인을 구비하며;

상기 제1가열라인 및 제2가열라인은 상기 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 작아지도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1가열라인과 제2가열라인은 상기 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 도전성 페이스트의 도포두께가 점차 두꺼워지도록 도포된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1가열라인과 제2가열라인은 상기 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 도전성 페이스트의 도포 폭이 점차 넓어지도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 림의 내경부에 상기 제1가열라인과 상기 제2가열라인을 연결하는 제3가열라인이 더 도포되고, 상기 림의 외경부에 상기 제1가열라인과 상기 제2가열라인을 연결하는 제4가열라인이 더 도포된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스티어링 휠은 상기 림의 상면부와 상기 제4가열라인 사이에 상기 제4가열라인과 나란한 제5가열라인이 더 도포된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스티어링 휠은 상기 가열요소의 표면에 장식무늬가 인쇄된 전사필름이 전사되어 장식무늬층이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 스티어링 휠은 상기 가열요소와 장식무늬층 사이에 베이스층이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

첫째, 본 발명 스티어링휠은 가열요소로서 도전성 페이스트를 림의 표면에 소정 패턴으로 형성시키고 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 작아지도록 함으로써, 림의 내경부와 외경부에서의 발열온도가 종래보다 편차를 줄일 수 있게 한다.

둘째, 본 발명 스티어링휠은 가열요소가 복수의 발열라인을 구비함으로써, 일부 발열라인이 단선되더라도 나머지 다른 부분에서의 가열이 지속적으로 이루어질 수 있도록 한다.

세째, 본 발명 스티어링휠은 가열요소로서 도전성 페이스트를 림의 표면에 형성시킴으로써, 손으로 림을 파지할 때 소프트한 감을 얻을 수 있게 하여 사용감을 편리하게 한다.

네째, 스티어링휠의 림의 표면에 가열요소로서 도전성 페이스트를 도포하여 형성함으로써 가열요소의 표면에 장식무늬가 인쇄된 박막의 전사필름의 전사를 가능하게 한다. 이로서 또한, 가열요소의 열 손실을 최소화하고 림의 두께(직경)를 종래보다 작게 하여 안정된 파지를 가능하게 한다.

도 1 및 도 2는 종래 가열구조를 가지는 스티어링휠을 나타낸 개략도,
도 3은 종래 다른 스티어링휠을 나타낸 개략도,
도 4는 종래 가열요소로서 면상발열체를 나타낸 개략도,
도 5는 도 4의 면상발열체를 나타낸 사진,
도 6은 도 5의 면상발열체를 스티어링휠에 장착한 상태를 나타낸 사진,
도 7은 본 발명 실시예의 가열요소를 스티어링휠에 적용한 상태를 나타낸 사진,
도 8은 도 7의 요부 발췌 사진,
도 9는 가열요소로서 도전성 페이스트가 도포된 스티어링 휠에 전사필름 및 가죽이 채용된 상태를 나타낸 개략도,
도 10a 내지 도 10d는 가열요소가 도포된 스티어링 휠의 표면에 전사무늬층을 형성시키는 과정을 설명하는 개략도,
도 11 내지 도 14는 가열요소의 다양한 패턴을 나타낸 개략도,
도 15는 복수의 성형물이 연결된 림을 각 성형물 단위로 구획한 도면,
도 16은 도 7에서 격자형태의 가열요소를 전기회로요소로 도식화한 도면,
도 17은 도 15에서 각 A구간, B구간, C구간, D구간, E구간에서의 가열요소들의 전기호로도를 간략하여 나타낸 도면이다.

본 발명 실시예의 스티어링휠은 가열요소를 채용하여서 동절기에 체온 이상으로 가열되도록 하여 체감적으로 따듯한 감으로 운전할 수 있도록 하며, 특히 림의 표면에서 전체적으로 균일한 온도로 가열되도록 함으로써 핸들을 파지할때 느낌이 향상되도록 한다.

또한, 본 발명 실시예의 스티어링휠은 가열요소의 표면에 직접 장식무늬층을 가지는 전사필름의 전사를 가능하게 하고, 나무무늬와 같은 고급스러운 장식무늬층을 채택가능하게 함과 동시에 림(rim)의 파지시 소프트한 감을 얻을 수 있을 수 있도록 한다.

또한, 가열요소의 일부분이 전기적으로 단선되더라도 안정적으로 발열이 가능하도록 한다.

도 7은 본 발명 실시예의 스티어링휠(100)을 나타낸 것으로써 림(130)의 표면에 가열요소(200)가 도포된 상태를 나타내고, 도 9는 도 7과 같이 가열요소(200)가 도포된 림(130)의 일부분에 장식무늬층(410)을 형성하고 나머지 부분에 대하여는 가죽(450)을 결합시킨 상태를 나타낸다.

도 16은 도 7에서 격자형태의 가열요소를 도식화한 것으로써 각 구간이 저항역할을 하며, 도 17은 도 15에서 각 A구간, B구간, C구간, D구간, E구간에서의 가열요소들의 전기회로도를 간략하여 나타낸다. 각 구간 사이는 직렬로 연결되고, 각 구간에서의 가열요소들은 병렬적으로 연결된다.

본 발명 실시예에서는 보스(110), 스포크(spoke;120) 및 림(rim;130)으로 구성되는 스티어링휠(100)에서 운전자들이 주로 파지하여 운전하는 림(130)부분에 가열요소(200)가 도포되도록 한다.

림(130)의 표면에 격자형태의 가열요소가 도포된 도 7과, 도 7의 요부를 확대하여 나타낸 도 8을 참조하면, 상기 가열요소(200)는 전기전도되는 도전성 페이스트로서 상기 림(130)의 표면에 격자형태로 도포된다.

상기 각 가열요소(200)는 림(130)의 표면에 도 16 및 도 17에서와 같이 전기적으로 병렬로 연결되며 각 가열요소가 림(130)의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 작아지도록 형성된다.

이 경우 원주길이가 내경부보다 상대적으로 긴 외경부측으로 갈수록 가열요소의 발열온도가 높아지게 되므로 림이 균일한 온도로 가열되게 된다.

도 11 내지 도 14는 본 발명 실시예에 채용되는 가열요소들의 다양한 패턴을 나타낸다.

상기 가열요소(200)들은 상기 림(130)의 내경부로부터 외경부로 도포되는 복수의 제1가열라인(201)과, 상기 림(130)의 내경부로부터 외경부로 도포되되 상기 제1가열라인(201)을 가로질러 도포되는 복수의 제2가열라인(202)을 구비하며; 상기 제1가열라인(201) 및 제2가열라인(202)은 상기 림(130)의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 작아지도록 형성된다. 즉, 외경부로 갈수록 전기저항값이 작아지도록 됨으로써 원주길이가 긴 외경부로 갈수록 발열온도가 높아지게 되어 내경부와 외경부 사이에서 균일한 온도로 발열되게 된다.

또한, 상기 제1가열라인(201)과 제2가열라인(202)은 상기 림(130)의 내경부로부터 외경부로 갈수록 도전성 페이스트의 도포두께가 점차 두꺼워지도록 도포된다. 이 경우 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 작아지도록 됨으로써 원주길이가 긴 외경부로 갈수록 발열온도가 높아지게 되어 내경부와 외경부 사이에서 균일한 온도로 발열되게 된다.

또한, 상기 제1가열라인(201)과 제2가열라인(201)은 상기 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 도전성 페이스트의 도포 폭이 점차 넓어지도록 형성된다. 이 경우 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 작아지도록 됨으로써 원주길이가 긴 외경부로 갈수록 발열온도가 높아지게 되어 내경부와 외경부 사이에서 균일한 온도로 발열되게 된다.

또한, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 가열요소(200)에는 상기 림(130)의 내경부측에 상기 제1가열라인(201)과 상기 제2가열라인(202)을 연결하는 제3가열라인(203)이 더 도포되고, 상기 림의 외경부에 상기 제1가열라인(201)과 상기 제2가열라인(202)을 연결하는 제4가열라인(204)이 더 도포된다.

상기 가열요소를 림(130)의 상면부와 하면부에 두번에 나누어서 도포하게 되는데, 이때 상기 제1,2가열라인(201)(202)들이 상기 제3,4가열라인(203)(204)에 의해서 원할하게 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.

또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명 스티어링 휠은 상기 림의 상면부와 상기 제4가열라인(204) 사이에 상기 제4가열라인(204)과 나란한 제5가열라인(205)이 더 도포된다. 이 경우 표면적이 넓은 외경부측에서 발열이 내경부보다 상대적으로 더 이루어지게 되므로 전체적으로 균일한 온도로 가열되게 된다.

한편, 스티어링휠(100)의 고급화를 위하여 도 9에서와 같이 림(130)은 나무무늬가 형성된 장식무늬층(410)이 전사되는 부분과 가죽(450)이 감싸지는 부분으로 구분 성형되게 된다. 즉, 도 8 및 도 9에서와 같이, 림(130)은 장식무늬층(410)이 전사되는 제1성형물(131)과 가죽(450)이 감싸지는 제2성형물(132)로 분리 제작되고, 제1 및 제2성형물(131)(132) 사이에 홈부(133)를 형성하여서, 가죽(450)을 제2성형물(132)에 감싼후 가장자리를 홈부(133)에서 마감할 수 있도록 한다.

상기와 같이 제1성형물(131)과 제2성형물(132)사이에 홈부(133)가 형성됨으로써, 림(130)의 제1성형물(131) 외주면에 도포되는 발열라인(201~205)과 제2성형물(132)의 외주면에 도포되는 복수의 발열라인(201~205)을 상호 전기적으로 연결시키기 어려운 점이 있다.

따라서 홈부(133) 부분에서는 연결부(220)(전체적으로 도포되도록)를 형성하여서 각 발열라인들이 상호 연결되도록 구성하였다.

한편, 상기 가열요소(200)의 표면에는 장식무늬가 인쇄된 전사필름이 전사되어 장식무늬층(410)이 형성된다. 도 10c를 참조하면,전사필름(400)은 나무무늬와 같은 무늬가 인쇄된 장식무늬층(410)과 폴리비닐알콜층(PVA;411)으로 이루어지며, 전사공정에서는 수면에 띄워진 전사필름(400)의 상면에 신나와 같은 활성제로 장식무늬층(410)을 활성화시킨후, 림(130)을 수면 아래로 하강시키게 되면 수압에 의해서 장식무늬층(410)이 림(130)의 표면에 전사되게 된다.

이때 복수의 발열라인(210) 사이의 홈으로 인하여 장식무늬의 입체감을 조성할 수 있으며, 또한 운전시 림(130)과의 미끄러움을 방지할 수 있게 한다.

또한, 도 11a 내지 도 11d에서와 같이, 상기 가열요소(200)와 장식무늬층(410) 사이에는 상기 장식무늬층(410)의 장식무늬와 다른 색상의 베이스층(300)이 더 형성된다. 상기 베이스층(300)은 장식무늬층(410)의 무늬색상과는 다른 색상의 도료가 첨가되어서 장식무늬가 더 돗보일 수 있도록 한다.

또한, 베이스층(300)은 상기 복수의 발열라인(201~205)으로 인하여 형성되는 발열라인 사이의 홈을 메꿈으로써, 장식무늬층(410)이 보다 매끄럽게 전사될 수 있도록 한다.

상기와 같은 실시예의 스티어링휠은 림(130)의 표면에 도포되는 가열요소(200)가 복수의 발열라인을 구비함으로써, 어느 하나의 발열라인에 단선이 발생되더라도 나머지 발열라인에서의 발열이 가능해진다.

또한, 제1성형물(131)과 제2성형물(132)사이에 홈부(133)가 형성되는 림(130)에 있어서 홈부(133) 및 그 주변에 가열요소(200)의 연결부(220)가 형성되도록 함으로써, 제1성형물(131) 외주면에 도포되는 복수의 발열라인과 제2성형물(132)의 외주면에 도포되는 복수의 발열라인을 상호 전기적으로 수월하게 연결시킬 수 있도록 한다.

본 발명 스티어링휠은 가열요소로서 도전성 페이스트를 도포하여 구성하고, 림의 내경부에서 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 작아지도록 형성함으로써 림이 전체적으로 균일한 온도로 발열되어 운전자가 온도편차없이 파지할 수있도록 한다.

자동차의 스티어링휠에 가열요소가 채용되어서 동절기 운전자가 따듯하게 파지할 수 있도록 하여 안전운전에 기여하고, 가열요소의 일부분이 전기적으로 단락되더라도 다른부분에서의 가열이 지속적으로 이루어지게 하며, 또한 나무무늬와 같은 고급장식무늬의 채택에도 불구하고 스티어링휠의 직경을 작게하여 편리성을 높인다.

100...스티어링휠 110...보스
120...스포크 130...림
201~205...발열라인

Claims (8)

1. 림(rim)에 복수의 가열요소가 마련되고, 전원의 공급에 의해서 가열요소가 가열되는 스티어링휠에 있어서,
   상기 각 가열요소는 전기전도되는 도전성 페이스트로서 림의 표면에 도포되며,
   상기 각 가열요소가 림의 표면에 전기적으로 직렬로 연결되는 경우 각 가열요소가 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 커지도록 형성되고,
   상기 각 가열요소가 림의 표면에 전기적으로 병렬로 연결되는 경우 각 가열요소가 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 작아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 가열요소를 가지는 스티어링 휠.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열요소는 상기 림의 내경부로부터 외경부로 도포되는 복수의 제1가열라인과, 상기 림의 내경부로부터 외경부로 도포되되 상기 제1가열라인을 가로질러 도포되는 복수의 제2가열라인을 구비하며;
   상기 제1가열라인 및 제2가열라인은 상기 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 단위면적당 전기저항값이 점차 작아지도록 된 것을 특징으로 하는 가열요소를 가지는 스티어링 휠.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1가열라인과 제2가열라인은 상기 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 도전성 페이스트의 도포두께가 점차 두꺼워지도록 도포된 것을 특징으로 하는 스티어링 휠.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제1가열라인과 제2가열라인은 상기 림의 내경부로부터 외경부로 갈수록 도전성 페이스트의 도포 폭이 점차 넓어지도록 된 것을 특징으로 하는 가열요소를 가지는 스티어링 휠.
5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 림의 내경부에 상기 제1가열라인과 상기 제2가열라인을 연결하는 제3가열라인이 더 도포되고,
   상기 림의 외경부에 상기 제1가열라인과 상기 제2가열라인을 연결하는 제4가열라인이 더 도포된 것을 특징으로 하는 가열요소를 가지는 스티어링 휠.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 림의 상면부와 상기 제4가열라인 사이에 상기 제4가열라인과 나란한 제5가열라인이 더 도포된 것을 특징으로 하는 가열요소를 가지는 스티어링 휠.
7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 상기 가열요소의 표면에 장식무늬가 인쇄된 전사필름이 전사되어 장식무늬층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 가열요소를 가지는 스티어링휠.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 가열요소와 장식무늬층 사이에 베이스층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 가열요소를 가지는 스티어링휠.

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