特許 5975008 ステアリングホイール用のヒータエレメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5975008

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】ステアリングホイール用のヒータエレメント

(51)【国際特許分類】

   B62D 1/06 20060101AFI20160809BHJP

【ＦＩ】

   B62D1/06

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-200918(P2013-200918)

(22)【出願日】2013年9月27日

(65)【公開番号】特開2015-67017(P2015-67017A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2015年9月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(72)【発明者】

【氏名】森田 文平

【審査官】 神田 泰貴

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０６０１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２６０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１０６０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２１８４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７１５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００３０１８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第６０９３９０８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１１４３８９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ １／００ − １／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非導電性の基材と、前記基材上に重ね合わされた熱伝導シートと、前記基材及び前記熱伝導シートの間に配設されて通電により発熱する電熱線が設けられたステアリングホイール用のヒータエレメントであって、
ヒータエレメントをステアリングホイールの芯金に貼付けられた際に上記基材の端部と他の端部との間に隙間が設けられており、前記隙間を覆うように熱伝導シートが基材の端部より延長した延長部を設けたことを特徴とするステアリングホイール用のヒータエレメント。

【請求項2】

前記ヒータエレメントは、前記熱伝導シートにおいて切欠き部を有している請求項１に記載のステアリングホイール用のヒータエレメント。

【請求項3】

前記ヒータエレメントは、前記基材上に重ね合わされた前記熱伝導シートとは反対側の面に粘着層を有しており、前記粘着層において前記ステアリングホイールの芯金に貼付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリングホイール用のヒータエレメント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステアリングホイールに設けられるヒータエレメントに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されたヒータエレメントは、電熱線と、電熱線の外側に設けられた内側外皮と、内側外皮の外側に設けられた外側外皮と、外側外皮に溶着されたアルミニウム製の熱伝導シート（均熱箔）とを備えている。こうしたヒータエレメントでは、導電体である電熱線と熱伝導シートとの間の電気的絶縁性が、内側外皮や外側外皮といった絶縁層によって確保されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実公昭６３−１１０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ヒータエレメントをステアリングホイールの芯金に貼付ける際、ヒータエレメントの片側の一端が反対の端部に乗り上げてしまうとウレタン成形後に段差ができてしまいステアリングホイールの外観に不良が生じる可能性がある。
また、上記問題を回避するために芯金にヒータエレメントを貼付けるときの端部と端部の隙を大きくするとヒータエレメントで暖める範囲が狭くなり、乗員に不快感を与えることになる。

【0005】

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、乗員に不快感を与えることのない車載用のヒータエレメントを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非導電性の基材と、前記基材上に重ね合わされた熱伝導シートと、前記基材及び前記熱伝導シートの間に配設されて通電により発熱する電熱線が設けられたステアリングホイール用のヒータエレメントであって、
ヒータエレメントをステアリングホイールの芯金に貼付けた際に上記基材の端部と他の端部との間に隙間が設けられており、前記隙間を覆うように熱伝導シートが基材の端部より延長した延長部を設けたことを要旨とする。

【0007】

同構成では、ヒータエレメントをステアリングホイールの芯金に貼付けた際に前記基材の端部と他の端部との間に隙間が設けられており、基材同士が重なることがなくウレタン成形後に段差ができるということがなくなる。
また、熱伝導シートに基材の端部より延長させた延長部を設けることでヒータエレメントを芯金に貼付けたときにできる基材の端部と端部の間の隙間を延長部が覆うことができ、乗員がステアリングホイールを握った際の温暖範囲を広くとることができる。

【0008】

このように同構成によれば、ウレタン成形後の不良がなくなるとともに乗員がステアリングホイールを握った際に温暖範囲が広くなるため快適と感じさせることができるようになる。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載用のヒータエレメントにおいて、前記熱伝導シートにおいて切欠き部を有していることを要旨とする。

【0010】

上記の構成によれば、リム部芯金が環状をなし三次元曲面を有しているのに対し、ヒータエレメントが平面状をなしている。そのため、リム部芯金にヒータエレメントを貼付ける際、ヒータエレメントに貼付けに関与しない余剰部分が生じ、皺が入るおそれがある。この点、ヒータエレメントが断熱シート及び熱伝導シートにおいて切欠き部を有している請求項２に記載の発明では、この切欠き部が、上記余剰部分の発生を吸収する。そのため、ヒータエレメントに皺が入りにくい。
また、熱伝導シートに切欠き部を設けることでヒータエレメントをステアリングホイールの芯金に貼付ける作業が容易になる。

【0011】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ヒータエレメントは、前記基材上に重ね合わされた前記熱伝導シートとは反対側の面に粘着層を有しており、前記粘着層において前記ステアリングホイールの芯金に貼付けられていることを要旨とする。

【0012】

記の構成によれば、ヒータエレメントがリム部芯金の外形形状に沿って撓ませられて、粘着層がリム部芯金に付着すると、同ヒータエレメントはリム部芯金に貼付けられた状態となる。この粘着層はヒータエレメントの一部として予め設けられたものであるため、ヒータエレメントの貼付け時に、リム部芯金や断熱シートに粘着層を設けなくてもすむ。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明にかかる車載用のヒータエレメントの一実施形態について、これが適用されるステアリングホイールの側面図。

【図2】図１のステアリングホイールのＣ矢視図。

【図3】図２における３−３線に沿ったリム部の断面構造を拡大して示す断面図。

【図4】同実施形態におけるヒータエレメントの部分断面図（図５の４−４線に沿った部分断面図）。

【図5】同実施形態におけるヒータエレメントの平面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、この発明にかかる車載用のヒータエレメントを具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、車両の運転席よりも前方（図１の左方）には、回転軸線Ｌ１を中心として回転するステアリングシャフト（操舵軸）１１が、運転席側（図１の右側）ほど高くなるように傾斜した状態で配設されている。ステアリングシャフト１１の後端部には、ステアリングホイール１２が一体回転可能に取付けられている。

【0015】

図３は、図２の３−３線に沿ったリム部１３の断面構造、すなわち、リム部１３の右側部分の断面構造を示している。なお、リム部１３の左側部分の断面構造は、上記左側部分の断面構造と同様
である。そのため、この左側部分の断面構造については説明を省略する。

【0016】

ステアリングホイール１２は、リム部（ハンドル部、リング部と呼ばれることもある）１３、パッド部１４及びスポーク部１６（図２参照）を備えている。リム部１３は、運転者によって把持されて回転操作（操舵）される部分であり、上記回転軸線Ｌ１を中心とした略円環状をなしている（図２参照）。

【0017】

パッド部１４は、リム部１３によって囲まれた空間に配置されている。パッド部１４の前側部分はロアカバー１５によって構成されている（図１参照）。スポーク部１６は、リム部１３及びパッド部１４間に複数本（ここでは３本）設けられている。

【0018】

なお、回転操作（操舵）されるリム部１３における周方向の位置を特定するために、本実施形態では、車両が直進しているときの状態（中立状態）を基準に、「上」、「下」、「左」、「右」を規定するものとする。

【0019】

ステアリングホイール１２の上記リム部１３、スポーク部１６及びパッド部１４の各内部には、鉄、アルミニウム、マグネシウム、又はこれらの合金等によって形成された芯金が配設されている。この芯金のうち、リム部１３内に位置するものはリム部１３の骨格部分をなすものであって、運転者側から見て略円環状をなしており、リム部芯金２０と呼ばれる。

【0020】

リム部芯金２０は、リム部１３の表面から内方へ離れた箇所に配置されている。図３に示すように、リム部芯金２０は、上記回転軸線Ｌ１を中心とする円環状の外環状部２１と、回転軸線Ｌ１を中心とする内環状部２２と、回転軸線Ｌ１を中心とする円環状をなし、かつ上記外環状部２１及び内環状部２２をそれらの後部で繋ぐ連結環状部２３とを備えている。そして、外環状部２１、内環状部２２及び連結環状部２３によって囲まれた空間は、リム部芯金２０の前面において開口する溝部２４となっている。この溝部２４は、リム部１３の略全周にわたって設けられている。こうした溝部２４を有する構造を採ることで、リム部芯金２０は略Ｕ字形の断面形状を有している。

【0021】

連結環状部２３は、後方へ膨らむように湾曲する曲面部２５を有している。外環状部２１は、前方へ膨らむように湾曲する曲面部２６を前端に有している。外環状部２１において、上記両曲面部２５，２６によって挟まれた箇所には、２つの平面部２７が形成されている。内環状部２２は、前方へ膨らむように湾曲する曲面部２８を前端に有している。内環状部２２において、上記両曲面部２５，２８によって挟まれた箇所には、２つの平面部２９が形成されている。さらに、溝部２４の内壁面は、相対向する一対の平面部３１を有している。

【0022】

先の図２に破線で示すように、リム部１３の周方向について、多くの運転者が握る箇所である左右両側部にはヒータエレメント４０が組込まれている。より詳細には、ヒータエレメント４０は、リム部芯金２０を覆うように貼付けられている。

【0023】

以下、本実施形態におけるヒータエレメント４０の構造を説明する。
図４に、ヒータエレメント４０の断面構造を示す。また、図５に、ヒータエレメント４０を展開した状態での平面図を示す。

【0024】

これら図４及び図５に示すように、ヒータエレメント４０は、断熱シート４１、熱伝導シート４３、発熱体４５及び粘着層４７を備えている。

【0025】

図４に示すように、断熱シート４１は、可撓性を有する非導電性の断熱材料によって、厚みが均一（本実施形態では２〜３ｍｍ程度）な板状に形成されている。この断熱材料としては、弾性を有していて柔軟な樹脂材料、例えば、ウレタン、ゴム等が適している。ちなみに、断熱性を高めるうえでは断熱シート４１は発泡体であることが好ましい。そこで本実施形態では、発泡ウレタンによって断熱シート４１が形成されている。なお、この断熱シート４１は、上記基材を構成する。

【0026】

熱伝導シート４３は、発熱体４５から発せられる熱を素早く拡散するためのものであり、上記断熱シート４１よりも厚みが薄く、熱伝導率の高い材料によって形成されている。熱伝導シート４３は、上記断熱シート４１と同様にリム部芯金２０に沿って撓ませられるものであるため、厚みの薄いものであることが好ましい。本実施形態では、熱伝導シート４３が導電性のアルミ箔によって形成されている。この熱伝導シート４３は、上記断熱シート４１上に重ね合わされ、接着等の固定手段によって同断熱シート４１に固定されている。

【0027】

発熱体４５は、断熱シート４１及び熱伝導シート４３の間に配設されて通電により発熱する電熱線４５ａと、この電熱線４５ａ及び熱伝導シート４３の間を電気的に絶縁する絶縁層４５ｂとで構成されている。

【0028】

電熱線４５ａは、通電により発熱するものであればよく、例えば、電気抵抗が大きく、通電により発熱する線材によって形成されている。また、図５に示すように、発熱体４５（電熱線４５ａ）は、ヒータエレメント４０の長手方向（図５の上下方向）に波状をなすように繰り返し曲げられて配置されている。

【0029】

絶縁層４５ｂは、非導電性の樹脂等で形成されており、電熱線４５ａの外周面を被覆している。
粘着層４７は、断熱シート４１の発熱体４５とは反対側の面において、その全面に渡って均一の厚みに形成されている。

【0030】

図５に示すように、ヒータエレメント４０は、展開された状態では長尺状をなしている。このヒータエレメント４０は、相対向した状態で長手方向に延びる一対の対向縁部４８を有している。一対の対向縁部４８のうち、一方の対向縁部４８には延長している延長部４８ａが設けられている。ヒータエレメント４０における断熱シート４１及び熱伝導シート４３には、各対向縁部４８の複数箇所から対向する対向縁部４８側へ向けて延びる切欠き部４９が形成されている。ここでは、各切欠き部４９は、各対向縁部４８から遠ざかるに従い幅狭となるように形成されている。これら切欠き部４９により、ヒータエレメント４０をリム部芯金２０に貼付けた状態において、同ヒータエレメント４０には、皺が入りにくくなる。

【0031】

ここで、リム部芯金２０は図１の矢印Ｃ方向から見た場合に円環状をなしている。また、リム部芯金２０は、外環状部２１、内環状部２２及び連結環状部２３を備えて、断面Ｕ字状をなしている（図３参照）。このように、リム部芯金２０は三次元曲面を有している。これに対し、リム部芯金２０への貼付け前には、ヒータエレメント４０は平面状をなしている（図５参照）。また、ヒータエレメント４０の構成部材のうち、特に、熱伝導シート４３は断熱シート４１よりも伸びにくい。そのため、リム部芯金２０にヒータエレメント４０を貼付ける際、同ヒータエレメント４０の貼付けに関与しない余剰部分が生じ、皺が入るおそれがある。この点、ヒータエレメント４０における断熱シート４１及び熱伝導シート４３の複数箇所に切欠き部４９が設けられている本実施形態では、これらの切欠き部４９が上記余剰部分を吸収する。そのため、リム部芯金２０に貼付けられた状態では、ヒータエレメント４０に皺が入りにくい。

【0032】

リム部芯金２０にヒータエレメント４０を貼付けた後には断熱シートの対向縁部と対向縁部との間に隙間Ｓが生じるように設定されている。この隙間Ｓをあらかじめ設定しておくことでヒータエレメントの対向縁部の一方が他方に乗り上げることがなくなる。また、この隙間Ｓを覆うように熱伝導シート４３の一方の対向縁部４８先端から長手方向に直交する方向に延長部４８ａが設けられている。延長部４８ａはリム部芯金２０にヒータエレメント４０を貼付け後に生じる隙間Ｓを覆うように延長部４８ａが設けられていない対向縁部側に向かって巻きつけることによって隙間Ｓが覆われる。延長部４８ａの長さは隙間Ｓの幅より長いため確実に隙間Ｓを覆うことができヒータエレメントの温暖範囲の減少を防止することができる。

【0033】

そして、上記ヒータエレメント４０の貼付けにより、リム部芯金２０の周りに、断熱部として機能する断熱シート４１、発熱体４５、及び熱伝導部として機能する熱伝導シート４３が順に配置される。従って、リム部芯金２０の周りに断熱部を成形によって形成する必要がない。また、上記粘着層４７はヒータエレメント４０の一部として予め設けられたものであるため、ヒータエレメント４０の貼付け時に、別途接着剤を用いる必要がない。

【0034】

さらに、上記ヒータエレメント４０の貼付けられたリム部芯金２０が、インサートとして金型（図示略）内に配置され、この金型内に未硬化のウレタン材料が供給されて成形が行なわれる。この際、金型内は減圧されており、ウレタン材料の多くが、ヒータエレメント４０の周りに供給される。その後ウレタン材料が反応硬化することで、ヒータエレメント４０の周りに被覆部３５が形成される（図３参照）。また、ウレタン材料の一部は、リム部芯金２０の溝部２４内及び隙間Ｓにも充填される（図３参照）。この充填された溝部２４内のウレタン材料が反応硬化することで、充填部５１、５３が形成される。

【0035】

また、上記被覆部３５及び充填部５１を形成する上記樹脂材料は、断熱シート４１と同種であって、断熱シート４１に対し相溶性を有する樹脂材料（この場合、ウレタン）からなる。そのため、充填部５１は、断熱シート４１に付着して一体となった状態となる。表現を変えると、被覆部３５は充填部５１を介して断熱シート４１に付着した状態となる。

【0036】

以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）ヒータエレメントをステアリングホイールの芯金に取り付けた際に前記基材の端部と他の端部との間に隙間ができるようになっている。また、熱伝導シートに基材の端部より延長させた延長部を設けることでヒータエレメントを芯金に巻きつけたときにできる基材の端部と端部の間の隙間を延長部が覆うことができる。そのため基材同士が重なることがなくウレタン成形後に段差ができるということがなくなるとともに乗員がステアリングホイールを握った際の温暖範囲を広くとることができる。

【0037】

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・絶縁層４５ｂは、電熱線４５ａの外周面を被覆するように設けられていた。この他、電熱線４５ａ及び熱伝導シート４３の間を電気的に絶縁するように設けられているのであれば、他の配設態様であってもよい。

【0038】

・熱伝導シート４３は、発熱体４５が発した熱を素早く拡散できるものであればよく、アルミ箔とは異なる材料によって形成されたものが熱伝導シート４３として用いられてもよい。例えば、熱伝導シート４３は、銅箔からなるものであってもよい。

【0039】

・発熱体４５は通電により発熱するものであればよく、上述した電熱線４５ａとは異なるものが発熱部材として用いられてもよい。例えば、絶縁シート上に抵抗体層が形成されたものが発熱体４５とされてもよい。

【0040】

・発熱体４５は、上記実施形態とは異なる態様で、断熱シート４１及び熱伝導シート４３間に配置されてもよい。例えば、発熱体４５は、ヒータエレメント４０の短手方向に波状をなすように繰り返し曲げられて配置されてもよい。

【0041】

・ヒータエレメント４０における粘着層４７を省略してもよい。この場合には、ヒータエレメント４０は、例えば接着剤によってリム部芯金２０に貼付けられてもよい。

【0042】

・切欠き部４９は、上記実施形態とは異なる形状に形成されてもよい。また、切欠き部４９を省略してもよい。
・本発明にかかるヒータエレメントは、上述したステアリングホイール１２に限らず、シフトノブ、座席等の他の車載用部材のヒータエレメントに適用することもできる。

【符号の説明】

【0043】

１１ ： ステアリングシャフト １２ ： ステアリングホイール １３ ： リム部 １４ ： パッド部 １５ ： ロアカバー １６ ： スポーク部 ２０ ： リム部芯金 ４０ ： ヒータエレメント ４１ ： 断熱シート ４３ ： 熱伝導シート ４５ ： 発熱体 ４５ａ： 電熱線 ４５ｂ： 絶縁層 ４７ ： 粘着層 ４８ ： 対向縁部 ４８ａ： 延長部 ４９ ： 切欠き部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】