JP5441655B2

JP5441655B2 - ステアリングホイール用ヒータ装置

Info

Publication number: JP5441655B2
Application number: JP2009280933A
Authority: JP
Inventors: 雅嗣斎藤
Original assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Current assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: JP2011121477A

Description

本発明は、例えば、自動車、船舶などに使用されるステアリングホイールのホイール部を暖めるために使用されるヒータ装置に係り、特に、コード状ヒータの断線を防止でき、昇温特性に優れ、均一な加熱が可能なものに関する。

従来より、寒冷時に運転手の手を温めるために、ステアリングホイールのホイール部にヒータ装置を装着することが提案されている。図３に示すように、ステアリングホイール７１は、ホイール部７２、スポーク部７３、ボス部７４からなり、ホイール部７２はホイール芯材７７と合成樹脂、繊維製品、皮革などからなる被覆材７８とから形成される。ヒータ装置３１は、このホイール芯材７７と被覆材７８の間に設置され、スポーク部７３及びボス部７４を通されたリード線（図示しない）に接続されて給電される。

ステアリングホイールに設置されるヒータ装置としては、例えば、特許文献１〜３のような、簡易的なコード状ヒータパターンのものが知られているが、昇温特性の向上と均一な加熱が求められてきたため、より細かいコード状ヒータパターンが要求されてきている。このようなものとして、例えば、特許文献４，５が挙げられる。

特開昭６１−２１８４７５号公報：豊田合成ほか特開２００３−３１７９０５公報：松下電器産業特許第４１５０４７７号公報：日本プラスト特開２００７−２８４０３３公報：松下電器産業特開２００７−２９０６８５公報：松下電器産業

ここで、特許文献４，５によるヒータ装置は、図８に示すように、ホイール部の円周方向に沿って折り返しが繰り返されたパターン形状となっている（図８において左右方向がホイール部の円周方向となる）。通常のステアリングホイールは、図３にも示すとおり、円環状の形状をしているため、ヒータ装置を装着すると、ホイール部の外周部に該当する部分は伸ばされ、内周部に該当する部分は縮められることになる。これにより、外周部に該当する部分でコード状ヒータの引張りによる断線や、内周部に該当する部分でコード状ヒータの折れによる断線が起こる可能性がある。

また、ヒータ装置の設置に当たっては、従来より、ホイール芯材にヒータ装置を貼り付ける方法が取られていたが、昨今では作業性の向上のため、被覆材に予めヒータ装置を貼り付けておき、被覆材とともにヒータ装置をホイール芯材に設置するという方法が取られてきている。特に、被覆材とともにヒータ装置をホイール芯材に設置する方法の場合、シワを無くすため、被覆材及びヒータ装置はホイール芯材に対して小さめの形状とし、ホイール部の外周部から内周部に向けて強く引張りながら装着することになる。上記特許文献４，５のようなコード状ヒータのパターン形状であると、この引張りによってコード状ヒータの間隔が広がってしまうことになるため、加熱に分布が生じてしまい、均一な加熱がなされないことになってしまう。

本発明は、このような従来技術の欠点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、コード状ヒータの断線を防止でき、昇温特性に優れ、均一な加熱が可能なステアリングホイール用のヒータ装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく、本発明の請求項１によるヒータ装置は、基材１０と、該基材１０上に配設されるコード状ヒータ１とからなり、ステアリングホイールのホイール部に設置されるヒータ装置であって、上記コード状ヒータ１は、屈曲を繰り返しながら第１方向Ｄ１に延在している第１ヒータ部１１と、屈曲を繰り返しながら上記第１方向Ｄ１に延在し、上記第１ヒータ部１１と異なる位置において上記第１方向Ｄ１と垂直な第２方向Ｄ２において上記第１ヒータ部１１と配列されている第２ヒータ部１２と、を有し、上記第１方向Ｄ１はホイール部の円周方向であり、上記第１ヒータ部１１は、上記第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔと上記第２ヒータ部１２から離れる方向の凸部１１Ｌとが上記第１方向Ｄ１における位置をずらしながら交互に繋がることで形成されており、上記第２ヒータ部１２は、上記第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔと上記第１ヒータ部１１から離れる方向の凸部１２Ｌとが上記第１方向Ｄ１における位置をずらしながら交互に繋がることで形成されており、上記第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔの少なくとも一部は、上記第２の方向Ｄ２における上記第１ヒータ部１１と上記第２ヒータ部１２との間の中央位置Ｃを越えており、上記第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔの少なくとも一部は、上記第１の方向Ｄ１における上記第１ヒータ部１１と上記第２ヒータ部１１との間の中央位置を越えていることを特徴とするものである。
また、請求項２記載のヒータ装置は、上記中央位置Ｃを越える上記第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔと上記第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔとは、上記第１の方向Ｄ１において交互に配列されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、昇温特性に優れた細かいコード状ヒータのパターン形状でありながら、ヒータ装置の装着時における引張りや折れによるコード状ヒータの断線を防止でき、且つ、コード状ヒータ間隔が部分的に広がることなく、均一な加熱が可能となる。

本発明の実施の形態を示す図で、ヒータ装置の構成を示す平面図である。本発明の実施の形態を示す図で、図１における要部を拡大して示す平面図である。本発明の実施の形態を示す図で、ヒータ装置をステアリングホイール内に埋め込んだ様子を一部切り欠いて部示す斜視図である。本発明の実施の形態を示す図で、コード状ヒータの構成をその一部を切り欠いて示す側面図である。本発明の実施の形態を示す図で、ホットプレス式ヒータ製造装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態を示す図で、コード状ヒータを所定のパターン形状に配設する様子を示す一部斜視図である。本発明の実施の形態による温度分布を示すサーモビュアー画像であり、（Ａ）は通電前、（Ｂ）は通電１分後を示す。本発明の比較の形態を示す図で、ヒータ装置の構成を示す平面図である。本発明の比較の形態を示す図で、ヒータ装置の構成を示す平面図である。本発明の比較の形態を示す図で、図９の要部を拡大して示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
まず、本実施の形態におけるコード状ヒータ１の構成から説明する。本実施の形態におけるコード状ヒータ１は図４に示すような構成になっている。まず、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束からなるヒータ芯３の外周に、素線径０．０８ｍｍの錫銅合金線からなる導体素線５ａを７本引き揃え、ピッチ１ｍｍで螺旋状に巻装して発熱線７を構成する。なお、導体素線５ａには、ポリウレタンからなる絶縁被膜５ｂが厚さ約０．００５ｍｍで被覆されている。この外周に、熱融着部９としての難燃剤が配合されたポリエチレン樹脂が０．２５ｍｍの厚さで押出・被覆されている。コード状ヒータ１はこのような構成になっていて、その仕上外径は０．９ｍｍである。

次に、上記構成をなすコード状ヒータ１を接着・固定する基材１０の構成について説明する。本実施例における基材１０は、見かけ密度５０ｋｇ／ｍ^３、（ＪＩＳＫ７２２２準拠）、硬さ１１．７７（ＪＩＳＫ６４００−２準拠）の発泡ウレタン樹脂からなる。

次に、上記コード状ヒータ１を基材１０上に所定のパターン形状で配設して接着・固定する構成について説明する。図５はコード状ヒータ１を基材１０上に接着・固定させるためのホットプレス式ヒータ製造装置１３の構成を示す図である。まず、ホットプレス治具１５があり、このホットプレス治具１５上には複数個の係り止め機構１７が設けられている。上記係り止め機構１７は、図６に示すように、ピン１９を備えていて、このピン１９はホットプレス冶具１５に穿孔された孔２１内に下方より差し込まれている。このピン１９の上部には係り止め部材２３が軸方向に移動可能に取り付けられていて、コイルスプリング２５によって常時上方に付勢されている。そして、図６中仮想線で示すように、これら複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３にコード状ヒータ１を引っ掛けながら所定のパターン形状にて配設することになる。

図５に戻って、上記複数個の係り止め機構１７の上方にはプレス熱板２７が昇降可能に配置されている。すなわち、コード状ヒータ１を複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３に引っ掛けながら所定のパターン形状にて配設し、その上に基材１０を置く。その状態で上記プレス熱板２７を降下させてコード状ヒータ１と基材１０に、例えば、２３０℃／５秒間の加熱・加圧を施すものである。それによって、コード状ヒータ１の熱融着層９が融着することになり、その結果、コード状ヒータ１と基材１０が接着・固定されることになる。尚、上記プレス熱板２７の降下による加熱・加圧時には複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３はコイルスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動するものである。

上記作業を行うことにより、図１及び図２に示すようなステアリングホイール用のヒータ装置を得ることができる。なお、図２は図１の要部を拡大して示す図である。このヒータ装置は、図１の左右方向をステアリングホイールのホイール部の円周方向として設置されることになる。図１において、このホイール部の円周方向を第１方向Ｄ１すると、コード状ヒータ１のヒータパターンは以下のようになる。コード状ヒータは、第１ヒータ部１１と第２ヒータ部１２からなる。この第１ヒータ部１１と第２ヒータ部１２は、図１における上下方向に配列される。第１ヒータ部１１は、屈曲を繰り返しながら第１方向Ｄ１に延在しており、第２ヒータ部１２は、屈曲を繰り返しながら第１方向Ｄ１に延在しており、第１ヒータ部と第２ヒータ部は、図１における右部で接続される。第１ヒータ部１１は、第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔと第２ヒータ部１２から離れる方向の凸部１１Ｌとが第１方向Ｄ１における位置をずらしながら交互に複数繋がることで形成されている。また、第２ヒータ部１２も、第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔと第１ヒータ部１１から離れる方向の凸部１２Ｌとが第１方向Ｄ１における位置をずらしながら交互に複数繋がることで形成されている。そして、第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔの少なくとも一部は、第２の方向Ｄ２における第１ヒータ部１１と第２ヒータ部１２との間の中央位置Ｃを越えており、第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔの少なくとも一部は、第１の方向Ｄ１における第１ヒータ部１１と第２ヒータ部１１との間の中央位置Ｃを越えている。

このような構成により、それぞれの位置でコード状ヒータ間隔を一定にすることができる。また、第２ヒータ部に向かう凸部１１Ｔと第１ヒータ部に向かう凸部１２Ｔとの間隔部（図中、Ｓ１で示す）が入れ違いに存在することになるため、例えば、ヒータ装置を図１における上下方向に引張ったとしても、コード状ヒータが不存在になる箇所が生じることはない。例えば、図８のようなヒータ装置であると、図８の上下方向に引張ると、コード状ヒータの間隔が開いてしまうことがわかる。また、図９及び図１０のようなヒータ装置であると、中央位置Ｃの部分で、第２ヒータ部に向かう凸部１１Ｔと第１ヒータ部に向かう凸部１２Ｔとの間隔部（図中、Ｓ２で示す）が大きく開いてしまい、コード状ヒータが不存在になる箇所が生じてしまうことになる。なお、図１０は図９の要部を拡大して示す図である。また、本発明によれば、ホイール部の外周部に該当する部分（図１におけるヒータ装置の中央部）における伸びや、内周部に該当する部分（図１におけるヒータ装置の上下部）における縮みに対しても、凸部のＲで緩衝され、断線するような力がかかることはない。そのため、昇温特性に優れた細かいコード状ヒータのパターン形状でありながら、ヒータ装置の装着時における引張りや折れによるコード状ヒータの断線を防止でき、且つ、コード状ヒータ間隔が部分的に広がることなく、均一な加熱が可能となる。

特に、図１で示すように、中央位置Ｃを越える第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔと第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔとは、第１の方向Ｄ１において交互に配列されていることが好ましい。これにより、間隔部Ｓ１が第１方向Ｄ１で並んでしまうことなく、第１方向Ｄ１に沿って、第１ヒータ部１１側、第２ヒータ部１２側と、順番に移っていくため、特にコード状ヒータ間隔が広がることを防止できる。

尚、上記ヒータ装置におけるコード状ヒータ１の両端は、基材１０の裏側に引き出されてリード線３５に接続され、このリード線３５により、コード状ヒータ１、温度制御装置３９、及び、コネクタ（図示しない）が接続されている。温度制御装置はコード状ヒータ１上に配置され、コード状ヒータ１の発熱によってヒータ装置の温度制御を行うこととなる。また、温度制御装置３９及びコード状ヒータ１とリード線３５との接続部は、衝撃等からの防御のため、基材の突出部１０ｆで包まれて保護されることになる。そして、上記したコネクタを介して図示しない車両の電気系統に接続されることになる。又、上記構成をなすヒータ装置３１は、図３に示すような状態で、ステアリングホイール７１のホイール芯材７７と被覆材７８の間に設置されることになる。

基材１０のコード状ヒータ１を配設しない側の面には、ヒータ装置３１とステアリングホイールの被覆材７８とを接着するための接着層（図示しない）が形成される。接着層の形成は、予め離型シート上に接着剤のみからなる接着層を形成し、該接着層を上記離型シートから上記基材１０表面に転写することが好ましい。これにより、接着剤は基材１０の内部には侵入せず、基材１０の表面のみに接着層が形成されることになる。ヒータ装置と被覆材７８とを接着する際、コード状ヒータ１を配設した側と被覆材７８とを接着するより、コード状ヒータ１を配設しない側と被覆材７８とを接着する方が好ましい。これは、コード状ヒータ１による凹凸が被覆材７８表面に表れにくくなるためである。

上記のようにして得られたヒータ装置について、断線有無の検査、昇温特性の測定、及び、温度分布の測定を行った。断線有無は、ヒータ装置をステアリングホールに設置した後、導通試験を行って検査した。その結果、断線はなく、通常に通電していることが確認された。昇温特性は、−２０℃から通電を行い、昇温速度を測定した。その結果、昇温速度は１５℃／ｍｉｎであり、充分な昇温特性を有していることが確認された。温度分布は、サーモビュアーによって測定した。図７（Ａ）は通電前、図７（Ｂ）は通電１分後の温度分布を示す。図７に示すように、均一な加熱がなされていることが確認された。

（実施の形態２）
上記実施の形態１において、基材１０のコード状ヒータ１を配設した面にも接着層を形成し、この接着層によって、もう一つの基材１０として、見かけ密度０．１９ｇ／ｃｍ^３（ＳＲＩＳ０１０１準拠）、硬さＣ２５度（ＳＲＩＳ０１０１準拠）の発泡クロロプレンゴムを貼り付けたものを実施の形態２とした。ここで、これら実施の形態１及び実施の形態２によるヒータ装置を被覆材７８に接着した状態で、ステアリングホイールに設置し、ステアリングホイール表面の手触りを確認した。これによると、実施の形態１は、実使用上問題ない程度だが、凹凸を感じ取られたのに対し、実施の形態２は、何ら凹凸を感じることがなく平滑な表面であった。

尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。コード状ヒータ１には、従来公知の如何なるコード状ヒータも使用することができる。例えば、特許第４２０２０７１号公報に記載されているような、ヒータ芯の外周に発熱体素線を引き揃えて構成された発熱体が巻回され、その外周にＦＥＰからなる絶縁体層、必要に応じてポリエチレンからなる熱融着層が形成されたコード状ヒータ、特願２００７−１５８４５２明細書に開示されているような、ヒータ芯３が熱収縮性及び熱溶融性を有するものであるコード状ヒータ、特願２００７−１５８４５３明細書に開示されているような、発熱体が絶縁被膜により被覆された導体素線を引き揃えたものから構成されたコード状ヒータ、特開２００７−１３４３４１公報に開示されているような、発熱体が銅固溶体と銅銀共晶がファイバー状になった銀入り銅合金線の素線であるものから構成されたコード状ヒータなどを使用しても良い。

基材１０についても、発泡ウレタン樹脂に限定されるものではなく、例えば、他の材質からなる発泡樹脂シート、発泡ゴムシート、ゴムシート、不織布、織布なども考えられる。特に伸縮性に優れるものが好ましく、表面にコード状ヒータの凹凸があらわれないように硬度を調節したものが好ましい。このようなものとして、発泡樹脂シートまたは発泡ゴムシートが好ましい。また、硬度を調節するには、発泡率を調整する、気泡の状態を独立気泡または連続気泡にする、目的に応じた硬度の材料を使用するなどの方法がある。材料としては、ウレタン、クロロプレン、シリコーン、ネオプレン、ジエン系ゴム、など、種々の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどから選択すれば良い。また、基材１０は複数用いても良い。上記実施の形態２のように、２枚の基材１０によりコード状ヒータ１を挟みこむ形態としてもよく、複数の基材を層状に積層しても良い。複数の基材１０によりコード状ヒータ１を挟み込む場合、ホイール芯材側に位置する基材よりも、被覆材側に位置する基材のほうが、柔らかいものとすることが好ましい。これにより、表面にコード状ヒータの凹凸が表れにくくなる。また、繊維間や気泡内など基材１０の内部空隙にまで接着剤が侵入しないように接着層を形成すれば、基材１０が硬化して伸縮性を損なうことはなく、風合いが悪化することもないため好ましい。

また、コード状ヒータ１を基材１０に配設する際、加熱加圧による融着によって接着・固定する態様でなく、他の態様によりコード状ヒータ１を基材１０に固定しても良い。例えば、縫製によりコード状ヒータ１を基材１０に固定しても良いし、一対の接着剤付き基材１０で挟持固定することでコード状ヒータ１を基材１０に固定しても良いし、他の態様を用いても良い。

また、接着層としては、例えば、高分子アクリル系粘着剤からなりテープ基材を使用しない接着層や、ポリプロピレンフィルムの両面に接着剤を形成してなる接着層など種々のもの使用できる。それ単独でＦＭＶＳＳＮｏ．３０２自動車内装材料の燃焼試験に合格するような難燃性を有するものであれば、ヒータ装置の難燃性が向上し好ましい。

本発明のヒータ装置によれば、特に、コード状ヒータの断線を防止でき、昇温特性に優れ、均一な加熱が可能とすることができる。このようなヒータ装置は、例えば、自動車、船舶、各種輸送用車両、各種農耕用車両、各種土木建設用重機などに使用されるステアリングホイールのホイール部を暖めるために使用されるヒータ装置として好適に使用することができる。

１コード状ヒータ
１０基材
１１第１ヒータ部
１２第２ヒータ部
３１ヒータ装置
７１ステアリングホイール

Claims

基材１０と、該基材１０上に配設されるコード状ヒータ１とからなり、ステアリングホイールのホイール部に設置されるヒータ装置であって、
上記コード状ヒータ１は、屈曲を繰り返しながら第１方向Ｄ１に延在している第１ヒータ部１１と、屈曲を繰り返しながら上記第１方向Ｄ１に延在し、上記第１ヒータ部１１と異なる位置において上記第１方向Ｄ１と垂直な第２方向Ｄ２において上記第１ヒータ部１１と配列されている第２ヒータ部１２と、を有し、
上記第１方向Ｄ１はホイール部の円周方向であり、
上記第１ヒータ部１１は、上記第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔと上記第２ヒータ部１２から離れる方向の凸部１１Ｌとが上記第１方向Ｄ１における位置をずらしながら交互に繋がることで形成されており、
上記第２ヒータ部１２は、上記第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔと上記第１ヒータ部１１から離れる方向の凸部１２Ｌとが上記第１方向Ｄ１における位置をずらしながら交互に繋がることで形成されており、
上記第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔの少なくとも一部は、上記第２の方向Ｄ２における上記第１ヒータ部１１と上記第２ヒータ部１２との間の中央位置Ｃを越えており、
上記第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔの少なくとも一部は、上記第１の方向Ｄ１における上記第１ヒータ部１１と上記第２ヒータ部１２との間の中央位置Ｃを越えており、
上記中央位置Ｃが、上記ステアリングホイールのホイール部の外周部に該当する部分に位置するよう設置されるヒータ装置３１。
上記中央位置Ｃを越える上記第２ヒータ部１２に向かう凸部１１Ｔと上記第１ヒータ部１１に向かう凸部１２Ｔとは、上記第１の方向Ｄ１において交互に配列されている、請求項１記載のヒータ装置３１。
上記基材１０が、伸縮性に優れるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヒータ装置３１。