JPS621532A - 繊維強化樹脂製ステアリングホイ−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、特に樹脂含浸の連続長繊維を巻取り形成した
繊維強化樹脂製ステアリングホイール芯材の製造方法に
関するものである。

（従来の技術） 近年、自動車等の車両やモーターポート等の小型船舶に
主に取付けられるステアリングホイールは、軽量化９強
度化を図るために、繊維強化樹脂（以下、Ｆ　ＲＰ−ｆ
ｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｐｌａｓｔｉｃｓ　
−という）を巻回して積層形成した芯材を、皮革。

レザー等の表層材により表面処理したものが実用化され
ている。前記ＦＲＰ製の芯材は、ガラス繊維、炭素繊維
等の連続長繊維に、例えばポリエステル樹脂、エポキシ
樹脂等の合成樹脂を含浸させて、所定の巻取型に巻取っ
て積層形成し、合成樹脂を硬化させたものである。

従来、上記ＦＲＰ製スナステアリングホイール芯材造方
法の一例としては、第６図乃至第８図にに示すものがあ
る。

材ｌは合成樹脂を含浸した連続長ｍ維を第７図。

第８図に示す巻取型１０に巻取り積層して、リング部２
．ボス部３．スポーク部４を形成するもので、巻取形成
後に、スポーク部４の分岐部分の繊維束が解れるのを防
止するために、金環５，５によりスポーク部４の両端を
締付けている。

上記巻取型ｌＯは、第７図、第８図に概観を示すように
、主軸１１に固定された円板状の巻取治具１２の一面の
外周側にリング状の補助治具１３を接合固定したもので
、この巻取型１０の外周面には断面略Ｕ字状のリング部
巻取溝１０ａが形成されている。

前記補助治具１３はリング部２よりスポーク部４を分岐
させるための切欠溝１０ｂにより分割されており、夫々
弧状部１３ａ、１３ｂ、１３ｃとなっている。前記主軸
１１の先端は段部を介して小径部１１ａとなっており、
この小径部１１ａにはＦＲＰと一体となって芯材　１の
ボス部３となるボス金具１４が取付けられ、このボス金
具１４の外周面近傍にはスポーク部４とボス部３との分
岐部分を規制するためのガイドビン１５が夫々対になっ
て前記巻取治具１２のボス金具１４側平面に植設されて
いる。なお、第８図ではこのガイドビン１５・・・は省
略されている。

上記構成を有する巻取型ｌＯを用いて、樹脂含浸連続長
繊維Ｆを積層してステアリングホイール芯材　１を巻回
し形成する方法の一例を説明する。まず、第７図に示す
ように、上記長繊維Ｆを矢印Ａのように供給すると同時
に、主軸１１を駆動して巻取型ｌＯを矢印Ｂ方向に回転
する。このとき、最初に、断面略Ｕ字状の巻取溝ｔＯａ
に長繊維Ｆを巻取って芯材１のリング部２を積層形成し
、次に、切欠溝１０ｂより長ｍ維Ｆの巻取方向を主軸小
径部１１ａに取付けたボス金具１４側に変更し、ガイド
ビン１５．１５間よりボス金具１４の外周面で巻取るこ
とにより、スポーク部４．ボス部３が順次積層形成され
ていく。

以上の動作を繰返し、芯材１の夫々リング部２、ボス部
３．スポーク部４として充分な太さを有する繊維束にな
ったところで、スポーク部４の両端側に金環５．５を夫
々取付けた後、含浸合成樹脂として例えばエポキシ樹脂
を用いた場合には、加熱炉によって１００℃で２時間の
樹脂硬化雰囲気を維持してエポキシ樹脂を硬化させ、ス
テアリングホイール芯材を得るようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した従来のＦＲＰ製スデステアリン
グホイール芯材造方法によれば、以下のような問題点が
あった。

まず、リング部２の巻回方向からボス部３方向へ長繊維
Ｆを供給する際に、巻取型１０のリング部巻取溝１０ａ
のボス部３側の部分だけ長繊維Ｆの供給経路が迂回させ
られるために、第９図に示すように、スポーク部４のリ
ング部２からの分岐部分が折曲状分岐部分４１となって
しまい、この折曲状分岐部分４１が矢印Ｃ方向からの外
力に応力繰返しを受けることにより、積層された繊維が
境界面４２において層間剥離を起こし、繊維束の結束が
解けてしまうという問題点を有していた。

また、上記のような層間剥離現象が高じると、光の透過
性が失われて境界面４２で反射するようになり、樹脂が
白化して芯材１の外観上の意匠性を損なうという問題点
もあった。

そこで、上記折曲状分岐部分４１の層間剥離や白化を防
止するために、金環５・・・により前記分岐部分４１を
締付は補強しているが、このようなＦＲＰ以外の補強部
材を椙いることは、ステアリングホイール芯材の軽量化
を阻害するばかりでなく、作業効率を悪化させて、ＦＲ
Ｐ採用の目的に相反するものであった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、ステアリングホイール芯材のリング部とスポーク
部との分岐部分に、折曲部分が形成されないに、樹脂含
浸の繊維を芯材の形状に巻取って積層形成した後、樹脂
が軟化した状態にあるうちに、ボス部及びスポーク部を
リング部内を潜らせて反転させ、前記分岐部分の繊維束
の剥離や白化を防止することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 一ト記目的を達成するための本発明に係るＦＲＰ製のス
テアリングホイール芯材の製造方法の特徴は、樹脂含浸
の繊維を巻取型に巻取って、芯材のリング部、スポーク
部、、ボス部を積層形成した後、巻取型の少なくともリ
ング部巻取治具と主軸との固定を解除し、ついでリング
部の積層繊維束に対してスポーク部の積層繊維束を反転
させて。

再び巻取型を固定し、しかる後に樹脂硬化雰囲気中に放
置して樹脂を硬化させたことにある。

（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形
成したので、リング部の積層繊維束とスポーク部の積層
繊維束との分岐部分をリング部の外周より折曲状態でな
く真直に分岐させることができる。

また、繊維を巻取り積層しただけでは、リング部の積層
繊維束のように巻締めることができないスポーク部の積
層Ｉａ維束を、ｍ！１方向に伸ばすことにより巻締める
ことができ、スポーク部の体積含量（Ｖｆ値）をリング
部と同等程度に高めることができる。

以上のようにして、リング部とスポーク部との分岐部分
の境界面より生じる居間剥離を防止することにより、分
岐部分を強化することができる。

また、層間剥離に起因する白化現象も起こらないので、
外観の向上も図ることができる。

（実施例） 以下、本発明に係るＦＲＰ製スデステアリングホイール
芯材造方法の実施例について、図面に従い詳細に説明す
る。

第１図乃至第５図（ａ）　（ｂ）は本発明方法の一実施
例を説明するためのものであり、第１図は巻取型で繊維
を巻取っている状態を示す正面図、第２図は巻取型のリ
ング部巻取治具本体を示す左側面図、第３図は補助治具
を取付けて芯材を積層形成した状態を示す左側面図、第
４図はスポーク部を反転させて再度固定した状態を示す
正面図、第５図（ａ）　（ｂ）は曲げ疲労試験を示す正
面図、部分拡大図である。なお、図中第６図及至第９図
と同一符号を付したものは、同−又は相当する部材を示
している。

各図において、巻取型２０は主軸２１と、この主軸２１
に固定されたリング部巻取治具２２と、このリング部巻
取治具２２に合わせ固定されてリング部巻取溝２０ａを
形成する補助治具２３とにより概略構成されている。前
記巻取治具２２は、第２図に示すように、スポーク部反
転用の溝２０ｂ・・・により分割されて、夫々弧状部２
２ａ　、　２２ｂ　、　２２ｃとなっている。

弧状部２２ａはガイドピン１５・・・を植設した主軸固
定部２２ｄを有しており、この主軸固定部材２２ｄと弧
状部２２ａとは半径方向の固定板２２ｅ・・・により一
体となっている。前記弧状部２２ａ　、　２２ｂ　、　
２２ｃはリング部巻取溝２０ａ形成面の裏面において、
連結板２４・・・及びポルト２５．ナツト２Ｂによりリ
ング状に一体化される。

前記補助治具２３も溝２０ｂにより分割されて夫々弧状
部２３ａ　、　２３ｂ　、　２３ｃとなッテおり、弧状
部２３ａは巻取治具２２の弧状部２２ａと、弧状部２３
ｂは同じく弧状部２２ｂと、弧状部２３ｃは弧状部２２
ｃと夫々合わせて係止ビン２７により固定している。な
お、上記ポルト２５．ナツト２８によっても巻取治具２
２、補助治具２３は固定されている。

以上の構成を有する巻取型２０を用いてＦＲＰ製スデス
テアリングホイール芯材造する過程について説明する。

まず、第１図に示すように、巻取型２０の主軸２１の先
端の小径部２１ａにボス金具３０を取付け、樹脂含浸の
連続する長繊維を巻取って、リング部２゜ボス部３．ス
ポーク部４から成るステアリングホイール芯材１を積層
形成する。

次に、巻取型２０のリング部巻取治具２２の主軸固定部
２２ｄ及びボス金具３０と主軸２１との固定を解除して
、主軸２１を引き抜くと共に、リング部巻取治具２２ノ
弧状部２２ａ　、　２２ｂ　、　２２ｃを連結、固定し
ている連結板２４を取外して、巻取治具２２の空間２８
よリボ区部３．スポーク部４をリング部２の反対側に反
転させる。このとき、スポーク部４の積層繊維束に含浸
された樹脂は、未だ硬化条件を与えられていないので、
軟質で容易に変形し、反転動作も簡単に行なうことがで
きる。

次に１反転前に取外した連結板２４を、第４図に示すよ
うに、補助治具２３にポルト２５．ナツト２６を用いて
固定し、主軸２１を補助治具２３側から巻取治具２２の
主軸固定部２２ｄの孔を貫通させ、先端の小径部２１ａ
にボス金具３０を固定してから、主軸２！をさらに伸長
させて、繊維を巻取った状態より幾分、ボス金具３０と
巻取治具２２とが離間した状態で再び巻取治具２２と主
軸２１とを固定する。

次いで、上記のような状態の巻取型２０及びステアリン
グホイール芯材１を、樹脂硬化雰囲気（例えば、含浸さ
せた樹脂がエボ午シ樹脂である場合には、１００℃の加
熱炉の中で約２時間）で放置して、樹脂を硬化させ、Ｆ
ＲＰ製ステアリングホイール芯材１が完成する。

ここで、上記実施例に記載したステアリングホイール芯
材１に対して行なった曲げ疲労試験について、第５図（
ａ）　（ｂ）を用いて説明する。

試験台Ｓ上に載置したステアリングホイール芯材ｌに対
し、第５図（ａ）矢印Ｃ方向の荷重を加えると、芯材１
は矢印り方向に応力を生じる。このとき、第５図（ｂ）
に示すように、スポーク部４の分岐部４３に加わる荷重
は、境界面４４に対し角度θをなして作用し、この角度
θはステアリングホイール芯材１の全体形状から約４５
度あるので、芯材Ｉを形成している樹脂に層間剥離や白
化が生じにくいことになる。

これに対して、第９図を用いて説明した従来の一例では
、リング部２とスポーク部へとの折曲状分岐部分４１の
ために、リング部２に対して加わる矢印Ｃ方向の荷重が
°、境界面４２に略直交方向に作用しており、一般に材
料は応力方向と垂直な面で最も破壊され易いので、この
境界面４２でＦＲＰの層間剥離や白化或いは破壊等が生
じ易い。

以上、説明した実施例に特有の効果としては、樹脂含浸
の連続長繊維を巻取ったときの巻取型２０の固定状態に
対し、芯材１を反転させて再び巻取型２０を固定した状
態でのリング部２とボス部３の離間距離を大きくするよ
うにしたので、単に反転させるだけよりもスポーク部４
の積層繊維束を引っ張って巻締めることができ、樹脂の
体積含量（Ｖｆ値）を高めることができる。

また、上記実施例に用いた巻取型２０は簡単な構成とな
っているので、ステアリングホイール芯材の製造コスト
の低減を図れる。

なお、上述したものは、本発明の一実施例を示すのみで
あり、本発明の目的、構成、効果を逸脱しない限り、如
何なる変形、変更も自由である。

例えば、上記実施例に用いた巻取型２０では、リング部
巻取治Ａ２２と主軸２１との固定を解除して、主軸２１
を引き抜いてからスポーク部の積層繊維束を反転させ、
逆方向から主軸２１を巻取治具２２の主軸固定部２２ｄ
の孔に貫通させて再び固定するものとして説明したが、
本発明はこれに限定されず、巻取型のリング部巻取治具
の主軸固定部を短円筒部材より形成し、この短円筒部材
をリング状の巻取治具よりスポーク部の反転する幅以上
離間するように、Ｌ字状に折曲されたアームにより連結
すうようにしてもよい、このように構成した巻取型によ
れば、芯材を積層形成した後、連結板を取り外して巻取
型のリング部巻取治具と主軸との固定のみ解除し、ボス
金具と主軸先端とを固定した侭で、主軸を基端側へ移動
するだけで、芯材のスポーク部が反転するので、反転動
作が迅速に行なえ、作業性の向上が図れるという特有の
効果を奏する。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明に係るＦＲＰ製ス
ナステアリングホイール芯材造方法によれば、以下の効
果を奏する。

まず、巻取型によりリング部、スポーク部、ボス部を積
層形成した後、スポーク部をリング部の反対側に反転さ
せてから樹脂を硬化させたので、リング部より分岐する
スポーク部の分岐部分の境界面に層間剥離が生じるのを
防止でき、曲げや捩り等に対する強度の優れたステアリ
ングホイール芯材を提供できる。

また、分岐部分の境界面に生じた層間剥離現象が高じて
樹脂が白化することもないので外観の向上も図れる。

さらに、スポーク部が反転された後で、再びボス部とリ
ング部とを主軸に固定してスポーク部の繊維束を引き延
ばしているので、スポーク部の体積含量（Ｖｆ値）をリ
ング部、ボス部に近い状態にまで高めることができると
いう副次的効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図（ａ）（ｂ）は本発明方法の一実施例
を説明するためのもので、第１図は巻取型で繊維を巻取
っている状態を示す正面図、第２図は巻取型のリング部
巻取治具本体を示す左側面図、第３図は補助治具を取付
けて芯材を積層形成した状態を示す左側面図、第４ｒＩ
４はスポーク部を反転させて再度固定した状態を示す正
面図、第５図（ａ）は曲げ疲労試験を示す正面図、第５
１Ｎ（ｂ）は同じくその部分拡大図である。また、第６
図は従来の一例を示す斜視図、第７図、第８図は同じく
左側面図、正面図、第９図は同じく部分拡大正面図であ
る。 なお、図中、同一符号を付したものは、同−又は相当す
る部材を示している。 ｌ・・・ステアリングホイール芯材、２・・・リング部
、　３・・・ボス部、４・・・スポーク部、２０・・・
巻取型、２１・・・主軸、　２２・・・リング部巻取治
具、２３・・・補助治具、２４・・・連結板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続的に供給される樹脂含浸の長繊維を巻取型に
   巻取って、ステアリングホイール芯材のリング部、スポ
   ーク部、ボス部を積層形成した後、前記巻取型の少なく
   ともリング部巻取治具と主軸との固定を解除し、ついで
   前記リング部の積層繊維束に対して前記スポーク部の積
   層繊維束を反転させて再び巻取型を固定し、しかる後に
   、繊維に含浸された樹脂が硬化する雰囲気中に前記芯材
   を放置して、前記芯材の樹脂を硬化させるようにしたこ
   とを特徴とする繊維強化樹脂製ステアリングホイール芯
   材の製造方法。