JPS61163838A - ステアリングホイ−ル芯材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車等の車両に使用するステアリングホイー
ル芯材に係シ、さらに詳しくは繊維強化樹脂（ＦＲＰ）
の連続繊維により形成したステアリングホイール芯材に
関するものである。

（従来の技術） 最近、自動車等の車両のステアリングホイールは、軽量
化を図る友め、ポリウレタン樹脂やポリプロピレン樹脂
等の合成樹脂素材により形成されることが多い。しかし
ながら、これらの樹脂素材のみでは強度が不足するので
、補強材（芯材）として金属材料を併用して成形するよ
うにしている。そのため、例えば鉄パイプ、鉄棒等の金
属材料によりステアリングホイールの総重量が増加して
軽量効果を損い、ま九振動特性においても良好ではなか
った。

これに対して、ガラス繊維、炭素繊維などの連続し皮繊
維束に合成樹脂例えばポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
等を含浸させたものを所定の型に巻きつけ積層して硬化
させたものを芯材としてステアリングホイールを製造す
ることが試られ、種々の製法が提案されている。

従来、ステアリングホイール芯材の製法の一例としては
、第５図に示すようなものがある。

すなわち、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹
脂をガラス繊維、炭素繊維等の連続した長繊維に含浸さ
せてステアリングホイール形状に巻回して芯材１ｔ−形
成するものである。この巻−の方法としては、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
る溝部を形成した巻取治具（図示せず）に合成樹脂含浸
の長繊維Ｆを連続供給してリング部２を形成し、しかる
後に前記リング部２の中心軸上に配設さｆｌ：次ボス金
具３方向に長繊維Ｆを折曲供給してビンａａ、４１間及
びピア５ａ、Ｓａ間を経由させてスポーク部６ａを形成
している。

次にスポーク部６ａよりボス金具３外周を巻回させて再
びピン５ａ、５２間及びピン４ａ、４Ｃ間を経てリング
部２を巻回し、前述と別異のビｙ　４　ｂ、　　４　ｂ
間尺０ヒン５　ｂ、　　５　ｂｌ’ｉ［ｉ経テスポーク
部６ｂを形成しボス金具３の外周を巻回し、再びリング
部２ｔ−巻回すようにしている。

前記のようにしてピン４Ｇ、４Ｃ及びピン５ｃ。

５Ｃによりスポーク部６Ｃを形成し、この供給動作を繰
り返すことによってステアリングホイール芯材１を形成
する。この後で、スポーク部６０両端、すなわちリング
部２及びボス部３との接合部分近傍を金環７，７によっ
て締め付けるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のような従来のステアリングホイー
ル芯材の製造方法では以下のような問題点を有してい友
。

まず、樹脂を含浸させたガラス繊維、炭素繊維等の連続
長繊維束を積層して形成した構造体は、繊維の長さ方向
に対しては著しく強い機械的強度を示すが、繊維の長さ
方向に対し直交する方向の力に対しては構造体を構成す
る繊維同志が剥離することがらり、ステアリングホイー
ル芯材を上記繊維強化樹脂により積層形成した上記実施
例においても同様の問題を有している。

すなわち、繊維の長さ方向、例えばリング部２０円周方
向やスポーク部６ｇ、６ｂ、６ｃの半径方向等に対する
圧縮力或いは引張力については著しい強度性を示すが、
繊維の長さ方向と直交する方向、例えばリング部２に対
する中心軸方向やスポーク部６ａ、　６ｂ、　６ｃを折
曲する方向への外力の作用については芯材１を形成する
各繊維の結合が解れて繊維がばらばらとなり、積層繊維
としての強度性を示すことなく折曲されてしまう。従っ
て、スポーク部６とリング部２及びボス部５との屈曲部
分、つま夛各ピン４ａ、　４ｂ。

４ｃ及びピン５ａ、　５ｂ、　５ｃの配設個所における
ステアリングホイール芯材１の強度が低下するという問
題点があり友。

ま次、連続長繊維束で芯材１を形成し友後にスポーク部
６の両端、すなわちリング部２、ボス部３側近傍を金環
７，７により締め付けるようにしているが、金属製の補
強材を取付けることはステアリングホイールの製品の重
量を増加させるばかりでなく、取付工程の増加により作
業性全阻害するという問題点もめった。

本発明の目的は、繊維強化樹脂の繊維直交方向の強度性
の低さ等に鑑み、ステアリングホイール芯材の折曲部分
に急角度をもたせずに形成して曲げ方向の強度を保障す
ると共に、補強材を必要としないので後工程を省略する
ことのできるステアリングホイール芯材の製造方法を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成する友めの本発明に係るステアリングホ
イール芯材の製造方法の特徴は、樹脂を含浸させた連続
繊維を巻回してリング部を形成した後、該リング部側か
ら円筒状のボス用芯部材外周の接線方向に前記連続繊維
を供給してスポーク部を形成し、しかる後に前記ボス用
芯部材の外周を巻回してボス部を形成し、再び前記ボス
用芯部材外周の接線方向よシリング部側へ前記連続繊維
を供給してスポーク部を形成し、前記各部への繊維の供
給を繰返し行なうことによりリング部、スポーク部、ボ
ス部を連続繊維により一体的に形成し九ことにある。

（作　用） 上記のような工程を経てステアリングホイール芯材を製
造するようにしたので、スポーク部はボス部の接線方向
に形成されることになる。

つまシ、リング部を形成する工程からスポーク部を形成
する工程へ繊維の供給方向を変更する際にはピン、スペ
ーサ等の補助部材を必要としても、スポーク部を形成す
る工程からボス部を形成する工程へ移行する際には前記
補助部材を使用しなくても各部を急角度で折曲すること
なく形成できる。また、ボス部からスポーク部へ繊維を
供給する際にも、ボス部外周から接線方向にスポーク部
を形成することができる。

ボス部とスポーク部との分岐部分を上記の如くボス部接
線方向に形成することにより、該分岐部への外力の作用
に対して著しい強度を示すことができる。また、ボス部
とスポーク部との分岐部形成に当っては補強部材を用い
る必要がないので、部品点数の減少又は、作業性の向上
を図ることができる。

（実施例） 以下本発明に係るステアリングホイール芯材の製造方法
について実施例食用いて詳細に説明するＯ 第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示すものであり
、第１図はステアリングホイール芯材の製造方法に使用
する巻取装置を示す背面図、第２図は同じく側面図、第
３図は本実施例により製造されたステアリングホイール
芯材の正面図でおる〇 第１図、第２図において、連続供給される樹脂含浸繊維
Ｆの巻取装置１０はステアリングホイール芯材１１のリ
ング部１２の形状に対応して断面略Ｕ字状の周溝１３ａ
が外周側に形成されたリング状のリング部巻取部材１３
と、該リング部巻取部材が固定されて同時に回転する回
転軸１４と、該回転軸１４の先端に取付けられてボス用
の芯部材となるボス金具１５とにより構成されている。

上記巻取装置１０を用いて本実施例のステアリングホイ
ール芯材１１を形成する工程につい　　　　）て説明す
る。

まず、図示されない供給装置によシ供給された樹脂含浸
の連続繊維Ｆは回転するリング部巻取部材１５の周溝１
５ａによって巻取られて徐々に芯材１１のリング部１２
が形成されていく。

次に上記リング部１２を巻取るリング部巻取部材１３の
ステアリングホイール完成時背面側に形成された切欠部
１３ｂから回転軸１４方向に折曲して供給され、回転軸
１４の先端１４ａに取付けられ次前記ボス用芯材のボス
金具１５の外周に形成され九凹溝１５ａに供給され、該
ボス金具１５の接線方向から凹溝１５ａの周溝の一部に
接して再びリング部巻取部材１３の前記切欠部１３ｂの
対向側の切欠部１３ｃによシ前記巻取部材１３の周溝１
３ａに巻取られる。

上記のようにして対向するスポーク部１６ａ。

１６ｂが同時に形成される。

次に、巻取部材１３の周上に略対向して形成された切欠
部１３ｂ、　１３ｃの円周上の中間に形成された切欠溝
１３ｄよりボス金具１５の凹溝１５ａ方向に供給された
連続繊維Ｆはピン１８゜１８にニジ絞）込まれて棒状に
形成されてボス金具１５の凹溝１５ａに巻回されて再び
ピン１８．１８間を通過してリング部巻取部材１３に巻
回される。このようにしてスポーク部１９が形成される
。。

金具１５とをスポーク部１６ｍ、　１６ｂ及び１９によ
シ橋絡して補強する如く形成している。前記スポーク部
１６ａ、　１６ｂは、リング部巻取部材１３の同上で対
向する切欠部１３ｂ、　１３Ｃよりボス金具１５方向へ
連続繊維Ｆを供給しているので、スポーク部１６ａ、１
６ｂとボス金具１５とはボス金具１５の外周の接線上で
接合されて一体的に形成される。従って、ボス部からス
ポーク部への分岐部分が緩やかな曲線状に形成されるの
で、急角度をなして折曲されているのに比較して長さ直
交方向の外力に対して優れた強度を示すこととなる。

以上説明し九−実施例に特有の効果について説明する〇 リング部巻取部材１３の背面側に切欠溝１３ｂ。

１３ｃ及び１３ｄを形成して、この切欠溝１３ｂ。

１５ｃ、１３ｄからリング部１２の中心軸方向に配設し
たボス金具１５方向に連続繊維を折曲して供給するよう
にしたので、リング部からスポーク部への分岐部分の形
状を保持する九めにスペーサ等の補強部材を配設してお
く必要がなく、またビン等の補助部材を装置に備える必
要もなく、製品又は装置の部品点数を少なくしてコスト
の低廉化を図れるという特有の効果を奏する。

ま九、車両装着時において、運転者が最も長時間握持す
る箇所に形成され次２本のスポーク部１６ａ、　１６ｂ
について本発明の方法によりボ、ス金具１５の接線方向
でボス金具１５とスポーク部１６ａ、　１６ｂとを一体
化しており、しかも車両装着時の上方からの外力がスポ
ーク部１６ａ。

１６ｂに加わってもボス金具１５がこれを支持するので
実用上の強度に特に優れているという効果も有している
。

なお、上記の実施例においては、車両装着時に略々水平
方向のスポーク部１６ａ、　１６ｂのみ本発明の製造方
法により製造し、スポーク部１９については従来通シの
方法で製造するものとして説明したが本発明はこれに限
定されず、以下説明するようにしてもよい。

第４図は本発明に係るステアリングホイール芯材の製造
方法の他の実施例を示す完成品の正面図である。同図の
如き完成品を製造するための装置は第１図、第２図に示
すものと略同−のものでよく、次だボス金具１５近傍に
配設するビン１８，１８ｔ−必要としない構成となって
いるＯ 第１図、第２図を用いて本実施例のステアリングホイー
ル２０の製造工程を説明する。まず、図示されない供給
装置より連続繊維Ｐｆ：リング部巻取部材１３に供給し
て一定量の肉厚とな°るまで回転軸１４を回転してリン
グ部１２の粗形を形成する。次に前記リング部巻取部材
１３の背部側に形成され次回欠溝１３ｂ、　１５Ｃ，１
３ｄの任意の１ケ所、例えば切欠溝１３ｂから回転軸１
４の先端に取付は九ボス金具１５の周溝１５ａに連続繊
維Ｆｔ−供給する。この工程により第４図に示すスポー
ク部２４の粗形が形成される。

前記周溝１５ａに供給され友連続繊維Ｆは回転軸１４の
回転に伴ない周溝１５ａに巻取られる。

続いて連続繊維Ｆをリング部巻取部材１３の切欠溝１３
ｄ方向へ供給して再び巻取部材１３の周溝１３ａによシ
巻取られる。この工程によシ第４図に示すスポーク部２
５の粗形が形成される。次に連続繊維Ｆは前記リング部
巻取部材１３の周溝１３ａによシ適宜巻取られ念後、今
度は切欠溝１３ｃから再びボス金具１５の周溝１５ａに
供給され、再び該周溝１５ａに巻取られてから再度リン
グ部巻取部材１５の切欠溝１３ｄに巻取られる。これら
の工程によりスポーク部２６．２７の粗形が形成される
。

以上説明し次製造工程によシ最初に説明した実施例と略
々同一の装置を用いて第４図に示すようなステアリング
ホイール芯材２０が形成される。このステアリングホイ
ール芯材２０は、車両取付時においてはボス金具１５か
ら下方でリング部１２を橋絡するスポーク部がリング部
１３付近では一体であるがボス金具１５方向へかけては
分岐してスポーク部２５．２７となっている。

従って上記実施例に特有の効果は例えばビン等の補助手
段を配設する必要がなく部品点数がさらに減少できると
共に、例えばスポーツタイプの乗用車等のように意匠性
が求められる車両においては優れた外観を有し、さらに
強度的にも一層の向上を図ることができる。

なお、上記２つの実施例はいずれも回転軸及びこの回転
軸に固定されて一体に回転するリング部巻取部材の回転
方向を一方向で説明したが、本発明はこれに限定されず
、上記回転部材は反対方向に回転してもよく、さらに製
造工程の途中で正逆両方向に回転を切換えるようにして
もよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明に係るステアリングホ
イール芯材の製造方法によれば、以下のような効果を奏
する。

樹脂含浸の連続繊維を巻回してリング部を形成し、続い
てこの連続繊維を円筒状のボス用芯部材の外周接線方向
より供給して該ボス用芯部材の外周を巻回し念後、連続
繊維をボス用芯部材の接線方向よりリング部へ供給して
スポーク部及びボス部を形成し、上記動作を繰シ返すこ
とによりステアリングホイール芯材を一体的に製造する
ようにしたので、ボス部からスポーク部への分岐部分が
急角度をなして折曲されることがなく、このため繊維の
長さ方向に直交する方向からの外力に対して弱点を有す
る繊維強化樹脂により製造されたステアリングホイール
芯材の折曲形成部分、特にボス部とスポーク部との強度
を高く維持することができ、車両等に装着して使用して
も強度及び弾性度に優れた安全性の高いステアリングホ
イールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係るステアリングホイール
芯材の製造方法の一実施例を説明するためのもので、第
１図は同製造方法に使用する巻取装置を示す背面図、第
２図は同じく装置の側面図、第３図は完成品の正面図で
ある◇ま友、第４図は本発明の他の実施例を説明するも
のでステアリングホイール芯材の完成品の正面図である
。 さらに、第５図は従来のステアリングホイール芯材の製
造方法の一例を示す斜視図である。 １１．２０・・・ステアリングホイール芯材、１２・・
・リング部、１５・・・ボス金具（ボス用芯部材）、１
６ａ、　１６ｂ、　２４．２５．２６．２７−・−スポ
ーク部、Ｆ・・・樹脂含浸連続繊維。 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社 同　　　豊田紡織株式会社 第１　図 ・・・ヌ爪°−り部 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂を含浸させた連続繊維を巻回してリング部を
   形成した後、該リング部側から円筒状のボス用芯部材外
   周の接線方向に前記連続繊維を供給してスポーク部を形
   成し、しかる後に前記ボス用芯部材外周を巻回してボス
   部を形成し、前記各部への繊維の供給を繰返し行なうこ
   とによりリング部、スポーク部及びボス部を一体的に形
   成したことを特徴とするステアリングホイール芯材の製
   造方法。