複合成型品の製法ならびにステアリングホイールおよびその製法
【課題】ステアリングホイールを、分割体を一体化する方法で製造する際に、接着剤を用いずに分割体を強固に一体化できるようにする。
【解決手段】表面材３とその内面上に設けられた樹脂層４と該樹脂層の内側に設けられた補強リブ５を有する分割体６を複数個組み合わせた状態で、前記複数個の分割体６の樹脂層４を溶着一体化して外殻部を形成した後、該外殻部内に芯金１を配した状態で、該外殻部と芯金１との間に樹脂を充填して中芯を形成する。分割体６どうしの接合端面において、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が突出しており、これらを溶着一体化した後にも表面材３の端面どうしが間隙を有して対向している。
【解決手段】表面材３とその内面上に設けられた樹脂層４と該樹脂層の内側に設けられた補強リブ５を有する分割体６を複数個組み合わせた状態で、前記複数個の分割体６の樹脂層４を溶着一体化して外殻部を形成した後、該外殻部内に芯金１を配した状態で、該外殻部と芯金１との間に樹脂を充填して中芯を形成する。分割体６どうしの接合端面において、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が突出しており、これらを溶着一体化した後にも表面材３の端面どうしが間隙を有して対向している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばステアリングホイールなど、表面材の内側に樹脂層を有する複合成型品の製法、ならびに該方法を用いてステアリングホイールを製造する方法および該方法で得られるステアリングホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面層が木質材料からなり、その内側に樹脂製の芯材を有する木目柄のステアリングホイールの製法として、例えば図９に示すような方法が提案されている。この方法は、ステアリングホイールの芯金５４以外の部分を２分割した断面略Ｕ字状の分割体５３，５３を、芯金５４を挟んで突き合わせ接合し、分割体５３，５３どうし、および分割体５３と芯金５４とを接着剤によって接着する方法である。分割体５３は、木質材料からなる表面材５１と、表面材５１の内面上に形成された樹脂製芯材５２とからなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この方法は分割体５３，５３を一体化するのに接着剤を用いるために、次のような不都合があった。すなわち、製造されたステアリングホイールにあっては、分割体５３，５３どうしの接着面に沿って、クラックが発生し易いという問題があった。例えば環境温度の変化により樹脂製芯材５２が膨張すると、図１０に示すように分割体５３，５３の接合面に応力が集中し、この接合面への応力が大きくなると、図１１に示すように、ステアリングホイール表面の塗膜に、接合面に沿って割れ（クラック）５５が生じる。また、分割体５３，５３どうしの接合面には、ある程度大きい接着強度が要求され、このような接着強度を満たすために接着後にアニール工程が必要となるなど、接着工程が多くなり接着に要する時間も長くなる。また接着治具も必要となる。さらに、接着剤を用いるので、接着工程後には、ステアリングホイール表面にはみ出した接着剤ばりを除去するための工程が必要である。
【０００４】
本発明は、このように分割体を一体化する方法で、例えばステアリングホイールなど、表面材の内側に樹脂層を有する複合成型品を製造する際に、接着剤を用いずに分割体を一体化できるようにした方法、およびこの方法で得られる複合成型品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブとを有する分割体を、複数個組み合わせて複合成型品を製造する方法であって、前記複数個の分割体を仮合わせする工程と、前記仮合わせした前記複数個の分割体の樹脂層を、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、溶着一体化する工程を有することを特徴とする複合成型品の製法を提供する。
【０００６】
本発明の複合成型品およびその製法は、ステアリングホイールに好ましく適用できる。すなわち、本発明は、芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールを製造する方法であって、表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強用リブとを有する分割体を複数個組み合わせて一体化して外殻部を形成する工程と、該外殻部内に芯金を配した状態で、該外殻部と芯金との間に樹脂を充填して中芯を形成する工程を有し、前記外殻部を形成する工程は、前記複数個の分割体を仮合わせする工程と、仮合わせした前記複数個の分割体の樹脂層を、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、溶着一体化する工程を有することを特徴とするステアリングホイールの製法を提供する。
【０００７】
また本発明は、芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールであって、
前記外殻部は、表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブを有する分割体を、複数個仮合わせし、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、前記複数個の分割体の樹脂層を互いに溶着一体化してなることを特徴とするステアリングホイールを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面材とその内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブを有する分割体を複数個仮合わせして、前記複数個の分割体の樹脂層を溶着一体化する方法で複合成型品を製造することにより、接着剤を用いずに分割体を一体化することができる。したがって、溶着工程だけで十分な接合強度が得られるので、接着剤を用いた場合に必要となるアニール工程が不要となるほか、接着剤ばりを除去する工程も不要となるので、工程数が削減され、製造に要する時間が短縮される。また得られた複合成型品は強度に優れている。本発明の方法は、ステアリングホイールの製造に好ましく適用することができ、芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールを効率良く製造することができる。そして、本発明の方法により得られるステアリングホイールは、外殻部が、表面材とその内面上に設けられた樹脂層と該樹脂層の内側に設けられた補強リブを有する複数の分割体を組み合わせて形成されており、該複数の分割体の樹脂層が互いに溶着一体化されているので、強度に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を詳しく説明する。図１ないし図５は本発明の第１の実施形態を示したもので、図１はステアリングホイールの平面図、図２は図１中のII−II線に沿う断面図、図３ないし図５は製造工程の説明図である。図中符号１は芯金、２は外殻部、７は中芯をそれぞれ示す。本実施形態のステアリングホイールは、図１に示すように、表側（または裏側）から平面視したときに、リム部のうち左右のグリップ部付近が皮巻き部１０１で形成されており、左右の皮巻き部１０１の間の上部１０２および下部１０３が、図２に示すような断面構造を有している。すなわち、本実施形態のステアリングホイールの上部１０２および下部１０３は、芯金１の周上に樹脂製の中芯７が設けられており、中芯７の周上には、表面材３の内面上に樹脂層４および補強リブ５が順次積層された外殻部２が設けられた構造を有している。
【００１０】
芯金１は、例えば鉄などの金属製の棒からなるリム部と、金属製棒又は金属板からなるスポーク部とを溶接して形成されている。以下、図においてスポーク部を省略することもある。芯金１のリム部はパイプ状でもよく、各種の断面形状とすることができる。また芯金１は、アルミニウムやマグネシウム等の軽金属をダイキャスト成形したものでもよく、この場合はリム部とスポーク部とを一括的に成形することができる。
【００１１】
外殻部２は、２つの分割体６，６を組み合わせて構成されている。分割体６の形状は、複数個を組み合わせてステアリングホイールの外殻部２を形成できるものであればよく、本実施形態ではステアリングホイールの外殻部２を芯金１の中心を通る面で表側と裏側とに２分割した断面略半円形に形成されている。各分割体６は表面材３の内面上に樹脂層４および補強リブ５を順次積層一体化して構成されている。最終製品のステアリングホイールにおいて、２つの分割体６，６の樹脂層４は互いに溶着一体化されており、表面材３の端面どうしが僅かな隙間を介して対向している。
【００１２】
表面材３の材料は特に限定されないが、例えば木質化粧板、皮革、合成樹脂フィルム等が用いられる。表面材３の厚さは材質によって異なるが、例えば０．４５〜０．８５ｍｍの化粧単板が用いられる。樹脂層４の材料としては、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂等が用いられ、特にＰＰＳが好ましい。樹脂層４の厚さは、薄すぎると後述の溶着工程における分割体の接合が不十分となり、厚すぎると芯金１と外殻部２とのクリアランスが小さくなり、中芯７材料の注入量が不十分となるので、例えば２．８〜３．２ｍｍ程度とされる。また本実施形態では、樹脂層４の内側に補強リブ５が設けられている。補強リブ５は、後述の振動溶着工程における分割体６の変形を防止できるものであればよく、その形状、大きさ、形成位置等は特に限定されない。補強リブ５は、分割体６の長さ方向に間隔をおいて設けてもよく、あるいは分割体６の長さ方向に沿って連続して形成してもよい。補強リブ５は樹脂層４と同じ材料で、樹脂層４と一体に形成することが好ましい。
【００１３】
中芯７は合成樹脂材料からなり、芯金１と外殻部２との間を埋めるように形成されている。中芯７の材料としては、例えば、発泡ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂などが用いられ、特に発泡ウレタン樹脂が好ましい。また、ステアリングホイールの革巻き部１０１は、芯金１の周上に、革巻きの下地を形成し、その上に革巻きが施されている。革巻きの下地を形成する材料は特に限定されないが、例えば発泡ウレタン、エラストマー、発泡エポキシ等が好適である。
【００１４】
以下、本実施形態のステアリングホイールの製法を図３ないし図５を参照しながら説明する。図３は本実施形態の方法に好適に用いられる振動溶着装置の例を示したもので、（ａ）は要部の斜視図、（ｂ）は一部断面視した平面図である。この図３は、ステアリングホイールの左右の皮巻き部１０１の間の上部１０２の外殻部２を形成する工程を示している。図４は、図３の振動溶着装置に分割体６をセットする工程を説明するための断面図である。図５は外殻部２内に樹脂を充填する工程の説明図である。
【００１５】
本実施形態のステアリングホイールを製造するには、まず分割体６を作製する。具体的には、表面材３を熱圧プレス、真空プレスなど、材料に適した方法で予備成形した後、これを型内に配し、その内側に樹脂を、インジェクション成形、発泡成形、トランスファー成形、あるいは圧縮成形することによって樹脂層４および補強リブ５を一体的に形成することが好ましい。このとき、分割体６どうしが互いに突き合わされる端面（以下、接合端面ということもある）において、樹脂層４の端面に接合相手の分割体６の樹脂層４と互いに係合する形状の係合部を設ける。本実施形態では、一方の分割体６の樹脂層４の端面には分割体６の長さ方向に沿う凸条４ａが形成されており、他方の分割体６の樹脂層４の端面には前記凸条４ａと係合する凹溝４ｂが形成されている。また分割体６，６の係合部（凸条４ａ、凹溝４ｂ）を係合させて仮合わせしたときに、表面材３，３の接合端面が互いに接触せず、得ようとするステアリングホイールにおける表面材３，３間の間隙よりも若干大きい間隙が形成されるようにするために、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が突出するように形成する。
【００１６】
次に、図３に例示する振動溶着装置２０を用いて、ステアリングホイールの表側となる分割体６と裏側となる分割体６の樹脂層４を溶着により一体化して外殻部２を形成する。図３の振動溶着装置２０の溶着治具１０は、上下に分割可能で、内部に分割体６を保持するキャビティを備えている。溶着治具１０の上側パーツ１１は振動手段（図示略）に固定され、溶着治具１０の下側パーツ１２は固定台１３に固定される。振動溶着装置２０の振動手段は、両サイド（リニア方式）、もしくは３方向（オービタル方式）に配置された電磁石を備えており、電磁石の相互同期をとることにより溶着治具１０の上側パーツ１１に、上側パーツ１１の中央におけるステアリングホイールの直径方向に垂直な方向（図中矢印方向）の振動を与えるように構成されている。また固定台１３は上下に微動可能であり、下側パーツ１２を上側パーツ１１に押し付ける方向に所定の加圧力を加えることができるように構成されている。溶着治具１０の上側パーツ１１および下側パーツ１２には、図４に示すように、分割体６の外面形状と同様の内面形状を有するキャビティが設けられており、キャビティ内に分割体６を収容して、上側パーツ１１および下側パーツ１２を振動溶着装置２０に固定した状態で、分割体６の樹脂層４の係合部（凸条４ａ、凹溝４ｂ）が係合して、分割体６，６が仮合わせされるように構成されている。また、固定台１３上には、芯金１を着脱可能に固定する芯金固定治具１４が設けられている。この芯金固定治具１４に芯金１を固定させると、上側パーツ１１および下側パーツ１２を振動溶着装置２０に固定した状態で、これらのパーツ１１，１２の間に芯金１が宙に浮いた状態で保持されるように構成されている。
【００１７】
このような振動溶着装置２０を用いて、ステアリングホイールの表側となる分割体６と裏側となる分割体６を一体化するには、図４に示すように、溶着治具１０の上側パーツ１１内、および下側パーツ１２内に、ステアリングホイールの表側となる分割体６および裏側となる分割体６をそれぞれセットした後、上側パーツ１１および下側パーツ１２を振動溶着装置２０に固定し、分割体６，６を仮合わせさせる。このとき、予め皮巻きの下地（図示せず）を形成した芯金１を芯金固定治具１４に固定しておき、分割体６，６の間に芯金１を保持する。次いで、振動溶着治具２０の振動手段により、上側パーツ１１に前記の振動方向（図中矢印方向）の振動を与えつつ、固定台１３を上昇させて下側パーツ１２を上側パーツ１１に押し付ける方向に加圧する。これにより仮合わせされている分割体６，６の接合端面に摩擦が生じ、この摩擦熱によって樹脂層４の係合部４ａ、４ｂ付近が溶着一体化する。分割体６，６の溶着一体化は、ステアリングホイールの上部１０２となる部分、および下部１０３となる部分それぞれについて行う。
【００１８】
このような振動溶着法において、単位時間当たりの摩擦発熱量Ｑ１は、Ｑ１＝２ａｆμｐ（２ａ；振幅、ｆ；振動数、μ；摩擦係数、ｐ；加圧力）で表され、単位面積当たりの発熱量Ｑ２は、Ｑ２＝Ｑ１・ｔ／Ｓ＝２ａｆμｐｔ／Ｓ（ｔ；摩擦時間、Ｓ：接触面積）で表される。本実施形態において与えられる溶着条件は、振動の周波数が１００〜２４０Ｈｚ、振幅が０．５〜５ｍｍ、圧力が０．５〜５ＭＰａ、発振時間１〜２０秒程度が好ましく、この範囲で適切な溶着状態が得られるように設定される。ここで、本実施形態における適切な溶着状態とは分割体６，６の接合端面において樹脂層４が互いに溶融一体化しており、かつ表面材３どうしは互いに接触しておらず、表面材３の端面どうしが僅かな隙間を介して対向している状態である。本実施形態においては、分割体６の接合端面が、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が突出している形状となっているので、分割体６，６を仮合わせした状態で表面材３の端面どうしの間には間隙ができる。そして、振動溶着時には分割体６，６を互いに押し付け合う方向に加圧するので、溶融または軟化した樹脂層４が加圧力により変形して表面材３間の間隙が徐々に減少する。したがって、溶着条件を調整して、表面材３の端面どうしが接触する前に振動溶着を止めるようにする。なお、分割体６には補強リブ５が設けられているので、振動が加えられたときに、分割体６どうしの摩擦力によって分割体６に変形が生じるのが防止され、樹脂層４の係合部４ａ、４ｂに効率良く加圧力が加えられる。
【００１９】
このようにして分割体６，６を溶着一体化して外殻部２を形成した後、図５に示すように、中芯注入治具３０に外殻部２および芯金１を固定した状態で、外殻部２と芯金１との間に樹脂Ｐを充填して中芯７を形成する。図５（ａ）はは平面図であり、（ｂ）は要部を拡大して示した斜視図である。本実施形態の中芯注入治具３０は、基台の上面に、ステアリングホイールの上部１０２の外殻部２、下部１０３の外殻部２、および皮巻き部１０１の芯金１が所定の位置に配された形状の、裏側（または表側）半分の外面形状と同様の内面形状を有する溝（図示略）が彫り込まれており、この溝内に外殻部２と、その内部を貫通している芯金１を配すると、外殻部２内の中心位置に芯金１が配された状態で固定されるようになっている。また基台には、外殻部２および芯金１を溝内に固定した状態で、ステアリングホイールの上部１０２を構成する外殻部２の一方の端部、および下部１０３を構成する外殻部２の一方の端部を密閉する密閉治具３１も設けられている。本実施形態における密閉治具３１は、芯金１を溝内に固定するための押さえも兼ねている。また図中符号３２は芯金１の押さえである。この中芯注入治具３０に、外殻部２および芯金１を固定して、外殻部２の密閉されていない方の端部から、外殻部２と芯金１との間の空間内に、樹脂Ｐを注入した後、硬化させて中芯７を形成する。
【００２０】
このようにして中芯７を形成した後、塗装などの必要に応じた仕上げを施し、また皮巻き部１０１に皮巻きを施して、ステアリングホイールが出来上がる。
【００２１】
振動溶着装置２０の振動手段は、両サイド（リニア方式）、もしくは３方向（オービタル方式）に配置された電磁石を備えており、電磁石の相互同期をとることにより溶着治具１０の上側パーツ１１に、上側パーツ１１の長手方向（図中矢印方向）の振動を与えるように構成されている。また固定台１３は上下に微動可能であり、下側パーツ１２を上側パーツ１１に押し付ける方向に所定の加圧力を加えることができるように構成されている。本実施形態によれば、分割体６，６の接合が表面材３の内面上の樹脂層４の溶着により行われるので、接着剤を用いずに分割体６，６を一体化してステアリングホイールを製造することができる。樹脂層４は融合して一体化されるので、溶着工程だけで十分な接合強度が得られる。したがって接着剤を用いた場合のアニール工程が不要となるほか、接着剤ばりを除去する工程も不要となるので、工程数が削減され、製造に要する時間が短縮される。また得られたステアリングホイールにおいて、分割体６，６が一体化しているので、環境温度変化により中芯７に膨張や収縮が生じても接合部位に曲げモーメントが集中することはなく、分割体６，６の合わせ面におけるクラックの発生が防止される。
【００２２】
図６ないし図８は本発明の第２の実施形態を示したものであり、図６はステアリングホイールを製造する工程の説明図、図７は図６において破線で囲んだ部分を拡大して示した要部拡大図、図８は本実施形態において得られるステアリングホイールの断面図である。本実施形態が前記第１の実施形態と大きく異なる点は、分割体４６の樹脂層４４を溶着させるのに、前記振動溶着法に代えて高周波誘導加熱溶着法を用いる点である。前記第１の実施形態における構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略することがある。本実施形態においてステアリングホイールを製造するには、まず前記第１の実施形態と同様に、予備成形した表面材３の内側に、樹脂をインジェクション成形、発泡成形、トランスファー成形、あるいは圧縮成形することによって樹脂層４４を形成して、分割体４６を作製する。このとき、樹脂層４４の接合端面に接合相手の分割体４６の樹脂層４４と互いに係合する形状の係合部を設ける。係合部の形状は特に限定されないが、分割体４６，４６を仮合わせした状態で、表面材３，３の接合端面間に、得ようとするステアリングホイールにおける表面材３，３間の間隙よりも若干大きい間隙が形成されるようにするとともに、樹脂層４４内部に強磁性体４３を収容するための空隙４５が形成されるようにする。空隙４５は、分割体４６の長さ方向の一端から他端まで連続する溝状に形成する。
【００２３】
次に、樹脂層４４内の空隙４５に強磁性体４３を収容させる。強磁性体４３は、例えば鉄などの強磁性材料からなるもので、分割体４６の樹脂層４４内に、分割体４６の長さ方向に沿って連続的に配することができるものであればよく、形状や性状は限定されない。例えば強磁性材料をワイヤー状またはシート状に成形したものでもよく、あるいは固体でなくてもよくて、例えば強磁性材料の粉末を含む樹脂でもよい。
【００２４】
次に、図６に示すように、ステアリングホイールの表側となる分割体４６と裏側となる分割体４６とを係合させて仮合わせした後、両者の樹脂層４４を溶着により一体化する。本実施形態では、樹脂層４４を溶着するのに、水冷コイルからなる磁場発生装置４１を用いる。この磁場発生装置４１は、コイルに高周波電流を印加すると、図７に矢印で示すように、コイル周辺に磁場を発生させるものである。具体的には、まず、分割体４６，４６を仮合わせするが、このとき、予め皮巻きの下地（図示せず）を形成した芯金１を、芯金固定治具（図示せず）等を用いて分割体６，６の間に保持する。そして分割体４６，４６の接合面の近傍、すなわち樹脂層４４の内部に収容されている強磁性体４３近傍に磁場発生装置４１を配し、分割体４６，４６を互いに押しつけ合う方向に加圧しつつ、磁場発生装置４１に高周波電流を印加する。磁場発生装置４１により発生した磁場によって、強磁性体４３が励起し、渦電流が発生する。そして発生した渦電流により強磁性体４３は発熱し、これによって樹脂層４４の係合部付近が溶融し、この後冷却することによって樹脂層４４が溶着一体化される。
【００２５】
溶着条件は、溶着後の分割体４６，４６の接合面において樹脂層４４が互いに溶融一体化しており、かつ表面材３どうしは互いに接触しておらず、表面材３の端面どうしが僅かな隙間を介して対向している状態となるように設定する。また本実施形態においては、分割体４６，４６を仮合わせした状態で表面材３の端面どうしの間に間隙が生じており、高周波誘導加熱溶着時には分割体４６，４６を互いに押し付け合う方向に加圧するので、溶融または軟化した樹脂層４４の接合端面付近で変形が生じて表面材３間の間隙が徐々に減少する。したがって、溶着条件を調整して、表面材３の端面どうしが接触する前に高周波誘導加熱溶着を止めるようにする。具体的には、高周波誘導加熱溶着時に分割体４６，４６を加圧する圧力は０．１〜１０bar、コイルに印加する高周波電流の周波数は１００kHz〜１５MHz、電流の印加時間は１〜６０秒程度の範囲内で設定するのが好ましい。
【００２６】
このようにして分割体４６，４６を溶着一体化して外殻部４２を形成した後、前記第１の実施形態と同様にして、外殻部４２と芯金１との間に樹脂を充填して中芯７を形成する。そして中芯７を形成した後、塗装などの必要に応じた仕上げを施し、また皮巻き部１０１に皮巻きを施して、ステアリングホイールが出来上がる。本実施形態により得られるステアリングホイールの上部１０２および下部１０３においては、図８に示すように、２つに分割している表面材３の内面上に一体化した樹脂層４４および中芯７が順次形成されており、中心に芯金１が配されている。また表面材３の接合面近傍の樹脂層４４内には強磁性体４３が埋め込まれている。
【００２７】
本実施形態においても、分割体４６，４６の接合が表面材３の内面上の樹脂層４４の溶着により行われるので、接着剤を用いずに分割体４６，４６を一体化してステアリングホイールを製造することができる。したがって、前記第１の実施形態と同様に、工程数が削減され、製造に要する時間が短縮され、クラックの発生が防止されるといった効果が得られる。
【００２８】
さらに、前記実施形態における、振動溶着法または高周波溶着法に代えて超音波溶着法を用いることも可能である。この場合は、超音波装置の治具ホーンに、ステアリングホイールの表側となる分割体６および裏側となる分割体６を突き合わせた状態でセットし、超音波を付加することで共振させ、一方の分割体６が他方の分割体６と衝突することで発熱、溶融して両者が溶着される。
【００２９】
なお、上記各実施形態では、ステアリングホイールを製造する方法を例に挙げて説明したが、本発明の製法はステアリングホイール以外にも、表面材とその内面上に設けられた樹脂層を有する分割体を複数個組み合わせて形成可能な複合成型品であれば各種形状のものに同様に適用することでき、樹脂層を溶着一体化することによって、接着剤を用いずに分割体を一体化することができる。芯金および／中芯が無い構造の複合成型品にも適用できる。
【実施例】
【００３０】
以下、具体的な実施例を示して本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）図３〜５に示す振動溶着法を用いた製法でステアリングホイールを製造した。まず、次のようにしてステアリングホイールの表側となる分割体６、および裏側となる分割体６を作製した。すなわち、木質の表面材３として厚さ０．６５ｍｍの化粧単板を用意し、熱圧プレスで曲面加工を施して予備成形を行った。次に、予備成形した表面材３を成形用型内に配し、その内側にＰＰＳ樹脂をインジェクション成形して樹脂層４および補強リブ５を一体的に形成して分割体６を得た。樹脂層４の厚さ３．０ｍｍとし、補強リブ５の厚さは１．５ｍｍとした。また、表側となる分割体６の接合端面は、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が０．０５ｍｍ程度突出しており、かつ樹脂層４の端面上に幅１．５ｍｍ、高さ１．０ｍｍの凸条４ａを有する形状とした。一方、裏側となる分割体６の接合端面は、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が０．０５ｍｍ程度突出しており、かつ樹脂層４の端面に幅２．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの凹溝４ｂを有する形状とした。一方、リム部が金属棒からなる芯金１を用意し、皮巻きの下地を形成した。
【００３１】
次いで、ステアリングホイールの表側となる分割体６と裏側となる分割体６を、図３および図４に示すように、振動溶着装置２０の溶着治具１０の上側の振動治具１１内、および下側の加圧治具１２内にそれぞれはめ込みセットした。このとき、芯金１を芯金固定治具１４に固定させて、分割体６，６の間に芯金１を宙に浮かせた状態で保持した。そして、振動溶着治具２０の上側パーツ１１に前記振動方向（図中矢印方向）の振動を与えつつ、固定台１３を上昇させて下側の分割体６を上側の分割体６に押し付ける方向に加圧した。振動溶着の条件は、振動の周波数を２４０Ｈｚ、振幅を１．５ｍｍ、加圧力３００ｋｇｆ、発振時間を５秒とした。このような振動溶着により、樹脂層４の係合部４ａ、４ｂ付近が溶融一体化し、分割体６，６が強固に接合して外殻部２が形成された。得られた外殻部２において、分割体６，６の表面材３の接合端面どうしの間には０．０５ｍｍ程度の間隙が形成されていた。また振動溶着による分割体の変形は認められなかった。続いて、外殻部２および芯金１を、図５に示すように中芯注入治具３０にセットし、外殻部２と芯金１の間に発泡ウレタン樹脂を充填した後、この樹脂を発泡させて中芯７を形成した。この後、塗装などの必要に応じた仕上げを施し、また皮巻き部１０１に皮巻きを施して、ステアリングホイールを得た。
【００３２】
（実施例２）図６〜８に示す高周波誘導加熱溶着法を用いた製法でステアリングホイールを製造した。まず、前記実施例１と同様にして予備成型した木質の表面材３を成形用型内に配し、その内側にＰＰＳ樹脂をインジェクション成形して樹脂層４４を形成して分割体４６を得た。樹脂層４４の厚さは３．０ｍｍとした。また、下側の分割体４６の接合端面は、樹脂層４４が表面材３より０．０５ｍｍ突き出しており、かつ幅１．０ｍｍ、深さ２．０ｍｍの凹溝を有する形状とした。一方、上側の分割体４６の接合端面は、樹脂層４４が表面材３より０．０５ｍｍ突き出しており、幅０．９５ｍｍ、高さ２．０ｍｍの凸条を有する形状とした。
【００３３】
一方、前記実施例１と同様にして芯金１を用意した。次いで、ステアリングホイールの裏側となる分割体４６の空隙部４５内に、強磁性体４３として鉄からなる直径０．８ｍｍのワイヤーを収容させた後、ステアリングホイールの表側となる分割体４６と裏側となる分割体４６を仮合わせさせた。このとき、芯金１を芯金固定治具に固定させて、分割体４６，４６の間に芯金１を宙に浮かせた状態で保持した。そして、分割体４６，４６の接合面の近傍に磁場発生装置４１を配し、分割体４６，４６を互いに押しつけ合う方向に加圧しつつ、磁場発生装置４１に高周波電流を印加した。高周波誘導加熱溶着時に分割体４６，４６を加圧する圧力は４bar、コイルに印加する高周波電流の周波数は８MHz、電流の印加時間は１５秒とした。このような高周波誘導加熱溶着により、樹脂層４４の接合端面付近が溶融一体化し、分割体４６，４６が強固に接合して外殻部４２が形成された。得られた外殻部４２において、分割体４６，４６の表面材３の接合端面どうしの間には０．０５ｍｍ程度の間隙が形成されていた。続いて、前記実施例１と同様にして外殻部４２と芯金１の間に発泡ウレタン樹脂を充填した後、この樹脂を発泡させて中芯７を形成した。この後、塗装などの必要に応じた仕上げを施し、また皮巻き部１０１に皮巻きを施して、ステアリングホイールを得た。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るステアリングホイールの例を示す平面図である。
【図２】図１中、II−II線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係るステアリングホイールの製法の第１の実施形態を示したもので（ａ）は振動溶着装置の斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明に係るステアリングホイールの製法の第１の実施形態における製造工程の説明図である。
【図５】本発明に係るステアリングホイールの製法の第１の実施形態で用いられる中芯注入治具を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部斜視図である。
【図６】本発明に係るステアリングホイールの製法の第２の実施形態における製造工程の説明図である。
【図７】図６において破線で囲んだ部分を拡大して示した要部拡大図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るステアリングホイールの断面図である。
【図９】従来のステアリングホイールの製法を説明するための断面図である。
【図１０】従来法における課題を説明するための断面図である。
【図１１】従来法における課題を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…芯金、２，４２…外殻部、３…表面材、４，４４…樹脂層、６，４６…分割体、７…中芯。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばステアリングホイールなど、表面材の内側に樹脂層を有する複合成型品の製法、ならびに該方法を用いてステアリングホイールを製造する方法および該方法で得られるステアリングホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面層が木質材料からなり、その内側に樹脂製の芯材を有する木目柄のステアリングホイールの製法として、例えば図９に示すような方法が提案されている。この方法は、ステアリングホイールの芯金５４以外の部分を２分割した断面略Ｕ字状の分割体５３，５３を、芯金５４を挟んで突き合わせ接合し、分割体５３，５３どうし、および分割体５３と芯金５４とを接着剤によって接着する方法である。分割体５３は、木質材料からなる表面材５１と、表面材５１の内面上に形成された樹脂製芯材５２とからなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この方法は分割体５３，５３を一体化するのに接着剤を用いるために、次のような不都合があった。すなわち、製造されたステアリングホイールにあっては、分割体５３，５３どうしの接着面に沿って、クラックが発生し易いという問題があった。例えば環境温度の変化により樹脂製芯材５２が膨張すると、図１０に示すように分割体５３，５３の接合面に応力が集中し、この接合面への応力が大きくなると、図１１に示すように、ステアリングホイール表面の塗膜に、接合面に沿って割れ（クラック）５５が生じる。また、分割体５３，５３どうしの接合面には、ある程度大きい接着強度が要求され、このような接着強度を満たすために接着後にアニール工程が必要となるなど、接着工程が多くなり接着に要する時間も長くなる。また接着治具も必要となる。さらに、接着剤を用いるので、接着工程後には、ステアリングホイール表面にはみ出した接着剤ばりを除去するための工程が必要である。
【０００４】
本発明は、このように分割体を一体化する方法で、例えばステアリングホイールなど、表面材の内側に樹脂層を有する複合成型品を製造する際に、接着剤を用いずに分割体を一体化できるようにした方法、およびこの方法で得られる複合成型品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブとを有する分割体を、複数個組み合わせて複合成型品を製造する方法であって、前記複数個の分割体を仮合わせする工程と、前記仮合わせした前記複数個の分割体の樹脂層を、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、溶着一体化する工程を有することを特徴とする複合成型品の製法を提供する。
【０００６】
本発明の複合成型品およびその製法は、ステアリングホイールに好ましく適用できる。すなわち、本発明は、芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールを製造する方法であって、表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強用リブとを有する分割体を複数個組み合わせて一体化して外殻部を形成する工程と、該外殻部内に芯金を配した状態で、該外殻部と芯金との間に樹脂を充填して中芯を形成する工程を有し、前記外殻部を形成する工程は、前記複数個の分割体を仮合わせする工程と、仮合わせした前記複数個の分割体の樹脂層を、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、溶着一体化する工程を有することを特徴とするステアリングホイールの製法を提供する。
【０００７】
また本発明は、芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールであって、
前記外殻部は、表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブを有する分割体を、複数個仮合わせし、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、前記複数個の分割体の樹脂層を互いに溶着一体化してなることを特徴とするステアリングホイールを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面材とその内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブを有する分割体を複数個仮合わせして、前記複数個の分割体の樹脂層を溶着一体化する方法で複合成型品を製造することにより、接着剤を用いずに分割体を一体化することができる。したがって、溶着工程だけで十分な接合強度が得られるので、接着剤を用いた場合に必要となるアニール工程が不要となるほか、接着剤ばりを除去する工程も不要となるので、工程数が削減され、製造に要する時間が短縮される。また得られた複合成型品は強度に優れている。本発明の方法は、ステアリングホイールの製造に好ましく適用することができ、芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールを効率良く製造することができる。そして、本発明の方法により得られるステアリングホイールは、外殻部が、表面材とその内面上に設けられた樹脂層と該樹脂層の内側に設けられた補強リブを有する複数の分割体を組み合わせて形成されており、該複数の分割体の樹脂層が互いに溶着一体化されているので、強度に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を詳しく説明する。図１ないし図５は本発明の第１の実施形態を示したもので、図１はステアリングホイールの平面図、図２は図１中のII−II線に沿う断面図、図３ないし図５は製造工程の説明図である。図中符号１は芯金、２は外殻部、７は中芯をそれぞれ示す。本実施形態のステアリングホイールは、図１に示すように、表側（または裏側）から平面視したときに、リム部のうち左右のグリップ部付近が皮巻き部１０１で形成されており、左右の皮巻き部１０１の間の上部１０２および下部１０３が、図２に示すような断面構造を有している。すなわち、本実施形態のステアリングホイールの上部１０２および下部１０３は、芯金１の周上に樹脂製の中芯７が設けられており、中芯７の周上には、表面材３の内面上に樹脂層４および補強リブ５が順次積層された外殻部２が設けられた構造を有している。
【００１０】
芯金１は、例えば鉄などの金属製の棒からなるリム部と、金属製棒又は金属板からなるスポーク部とを溶接して形成されている。以下、図においてスポーク部を省略することもある。芯金１のリム部はパイプ状でもよく、各種の断面形状とすることができる。また芯金１は、アルミニウムやマグネシウム等の軽金属をダイキャスト成形したものでもよく、この場合はリム部とスポーク部とを一括的に成形することができる。
【００１１】
外殻部２は、２つの分割体６，６を組み合わせて構成されている。分割体６の形状は、複数個を組み合わせてステアリングホイールの外殻部２を形成できるものであればよく、本実施形態ではステアリングホイールの外殻部２を芯金１の中心を通る面で表側と裏側とに２分割した断面略半円形に形成されている。各分割体６は表面材３の内面上に樹脂層４および補強リブ５を順次積層一体化して構成されている。最終製品のステアリングホイールにおいて、２つの分割体６，６の樹脂層４は互いに溶着一体化されており、表面材３の端面どうしが僅かな隙間を介して対向している。
【００１２】
表面材３の材料は特に限定されないが、例えば木質化粧板、皮革、合成樹脂フィルム等が用いられる。表面材３の厚さは材質によって異なるが、例えば０．４５〜０．８５ｍｍの化粧単板が用いられる。樹脂層４の材料としては、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂等が用いられ、特にＰＰＳが好ましい。樹脂層４の厚さは、薄すぎると後述の溶着工程における分割体の接合が不十分となり、厚すぎると芯金１と外殻部２とのクリアランスが小さくなり、中芯７材料の注入量が不十分となるので、例えば２．８〜３．２ｍｍ程度とされる。また本実施形態では、樹脂層４の内側に補強リブ５が設けられている。補強リブ５は、後述の振動溶着工程における分割体６の変形を防止できるものであればよく、その形状、大きさ、形成位置等は特に限定されない。補強リブ５は、分割体６の長さ方向に間隔をおいて設けてもよく、あるいは分割体６の長さ方向に沿って連続して形成してもよい。補強リブ５は樹脂層４と同じ材料で、樹脂層４と一体に形成することが好ましい。
【００１３】
中芯７は合成樹脂材料からなり、芯金１と外殻部２との間を埋めるように形成されている。中芯７の材料としては、例えば、発泡ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂などが用いられ、特に発泡ウレタン樹脂が好ましい。また、ステアリングホイールの革巻き部１０１は、芯金１の周上に、革巻きの下地を形成し、その上に革巻きが施されている。革巻きの下地を形成する材料は特に限定されないが、例えば発泡ウレタン、エラストマー、発泡エポキシ等が好適である。
【００１４】
以下、本実施形態のステアリングホイールの製法を図３ないし図５を参照しながら説明する。図３は本実施形態の方法に好適に用いられる振動溶着装置の例を示したもので、（ａ）は要部の斜視図、（ｂ）は一部断面視した平面図である。この図３は、ステアリングホイールの左右の皮巻き部１０１の間の上部１０２の外殻部２を形成する工程を示している。図４は、図３の振動溶着装置に分割体６をセットする工程を説明するための断面図である。図５は外殻部２内に樹脂を充填する工程の説明図である。
【００１５】
本実施形態のステアリングホイールを製造するには、まず分割体６を作製する。具体的には、表面材３を熱圧プレス、真空プレスなど、材料に適した方法で予備成形した後、これを型内に配し、その内側に樹脂を、インジェクション成形、発泡成形、トランスファー成形、あるいは圧縮成形することによって樹脂層４および補強リブ５を一体的に形成することが好ましい。このとき、分割体６どうしが互いに突き合わされる端面（以下、接合端面ということもある）において、樹脂層４の端面に接合相手の分割体６の樹脂層４と互いに係合する形状の係合部を設ける。本実施形態では、一方の分割体６の樹脂層４の端面には分割体６の長さ方向に沿う凸条４ａが形成されており、他方の分割体６の樹脂層４の端面には前記凸条４ａと係合する凹溝４ｂが形成されている。また分割体６，６の係合部（凸条４ａ、凹溝４ｂ）を係合させて仮合わせしたときに、表面材３，３の接合端面が互いに接触せず、得ようとするステアリングホイールにおける表面材３，３間の間隙よりも若干大きい間隙が形成されるようにするために、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が突出するように形成する。
【００１６】
次に、図３に例示する振動溶着装置２０を用いて、ステアリングホイールの表側となる分割体６と裏側となる分割体６の樹脂層４を溶着により一体化して外殻部２を形成する。図３の振動溶着装置２０の溶着治具１０は、上下に分割可能で、内部に分割体６を保持するキャビティを備えている。溶着治具１０の上側パーツ１１は振動手段（図示略）に固定され、溶着治具１０の下側パーツ１２は固定台１３に固定される。振動溶着装置２０の振動手段は、両サイド（リニア方式）、もしくは３方向（オービタル方式）に配置された電磁石を備えており、電磁石の相互同期をとることにより溶着治具１０の上側パーツ１１に、上側パーツ１１の中央におけるステアリングホイールの直径方向に垂直な方向（図中矢印方向）の振動を与えるように構成されている。また固定台１３は上下に微動可能であり、下側パーツ１２を上側パーツ１１に押し付ける方向に所定の加圧力を加えることができるように構成されている。溶着治具１０の上側パーツ１１および下側パーツ１２には、図４に示すように、分割体６の外面形状と同様の内面形状を有するキャビティが設けられており、キャビティ内に分割体６を収容して、上側パーツ１１および下側パーツ１２を振動溶着装置２０に固定した状態で、分割体６の樹脂層４の係合部（凸条４ａ、凹溝４ｂ）が係合して、分割体６，６が仮合わせされるように構成されている。また、固定台１３上には、芯金１を着脱可能に固定する芯金固定治具１４が設けられている。この芯金固定治具１４に芯金１を固定させると、上側パーツ１１および下側パーツ１２を振動溶着装置２０に固定した状態で、これらのパーツ１１，１２の間に芯金１が宙に浮いた状態で保持されるように構成されている。
【００１７】
このような振動溶着装置２０を用いて、ステアリングホイールの表側となる分割体６と裏側となる分割体６を一体化するには、図４に示すように、溶着治具１０の上側パーツ１１内、および下側パーツ１２内に、ステアリングホイールの表側となる分割体６および裏側となる分割体６をそれぞれセットした後、上側パーツ１１および下側パーツ１２を振動溶着装置２０に固定し、分割体６，６を仮合わせさせる。このとき、予め皮巻きの下地（図示せず）を形成した芯金１を芯金固定治具１４に固定しておき、分割体６，６の間に芯金１を保持する。次いで、振動溶着治具２０の振動手段により、上側パーツ１１に前記の振動方向（図中矢印方向）の振動を与えつつ、固定台１３を上昇させて下側パーツ１２を上側パーツ１１に押し付ける方向に加圧する。これにより仮合わせされている分割体６，６の接合端面に摩擦が生じ、この摩擦熱によって樹脂層４の係合部４ａ、４ｂ付近が溶着一体化する。分割体６，６の溶着一体化は、ステアリングホイールの上部１０２となる部分、および下部１０３となる部分それぞれについて行う。
【００１８】
このような振動溶着法において、単位時間当たりの摩擦発熱量Ｑ１は、Ｑ１＝２ａｆμｐ（２ａ；振幅、ｆ；振動数、μ；摩擦係数、ｐ；加圧力）で表され、単位面積当たりの発熱量Ｑ２は、Ｑ２＝Ｑ１・ｔ／Ｓ＝２ａｆμｐｔ／Ｓ（ｔ；摩擦時間、Ｓ：接触面積）で表される。本実施形態において与えられる溶着条件は、振動の周波数が１００〜２４０Ｈｚ、振幅が０．５〜５ｍｍ、圧力が０．５〜５ＭＰａ、発振時間１〜２０秒程度が好ましく、この範囲で適切な溶着状態が得られるように設定される。ここで、本実施形態における適切な溶着状態とは分割体６，６の接合端面において樹脂層４が互いに溶融一体化しており、かつ表面材３どうしは互いに接触しておらず、表面材３の端面どうしが僅かな隙間を介して対向している状態である。本実施形態においては、分割体６の接合端面が、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が突出している形状となっているので、分割体６，６を仮合わせした状態で表面材３の端面どうしの間には間隙ができる。そして、振動溶着時には分割体６，６を互いに押し付け合う方向に加圧するので、溶融または軟化した樹脂層４が加圧力により変形して表面材３間の間隙が徐々に減少する。したがって、溶着条件を調整して、表面材３の端面どうしが接触する前に振動溶着を止めるようにする。なお、分割体６には補強リブ５が設けられているので、振動が加えられたときに、分割体６どうしの摩擦力によって分割体６に変形が生じるのが防止され、樹脂層４の係合部４ａ、４ｂに効率良く加圧力が加えられる。
【００１９】
このようにして分割体６，６を溶着一体化して外殻部２を形成した後、図５に示すように、中芯注入治具３０に外殻部２および芯金１を固定した状態で、外殻部２と芯金１との間に樹脂Ｐを充填して中芯７を形成する。図５（ａ）はは平面図であり、（ｂ）は要部を拡大して示した斜視図である。本実施形態の中芯注入治具３０は、基台の上面に、ステアリングホイールの上部１０２の外殻部２、下部１０３の外殻部２、および皮巻き部１０１の芯金１が所定の位置に配された形状の、裏側（または表側）半分の外面形状と同様の内面形状を有する溝（図示略）が彫り込まれており、この溝内に外殻部２と、その内部を貫通している芯金１を配すると、外殻部２内の中心位置に芯金１が配された状態で固定されるようになっている。また基台には、外殻部２および芯金１を溝内に固定した状態で、ステアリングホイールの上部１０２を構成する外殻部２の一方の端部、および下部１０３を構成する外殻部２の一方の端部を密閉する密閉治具３１も設けられている。本実施形態における密閉治具３１は、芯金１を溝内に固定するための押さえも兼ねている。また図中符号３２は芯金１の押さえである。この中芯注入治具３０に、外殻部２および芯金１を固定して、外殻部２の密閉されていない方の端部から、外殻部２と芯金１との間の空間内に、樹脂Ｐを注入した後、硬化させて中芯７を形成する。
【００２０】
このようにして中芯７を形成した後、塗装などの必要に応じた仕上げを施し、また皮巻き部１０１に皮巻きを施して、ステアリングホイールが出来上がる。
【００２１】
振動溶着装置２０の振動手段は、両サイド（リニア方式）、もしくは３方向（オービタル方式）に配置された電磁石を備えており、電磁石の相互同期をとることにより溶着治具１０の上側パーツ１１に、上側パーツ１１の長手方向（図中矢印方向）の振動を与えるように構成されている。また固定台１３は上下に微動可能であり、下側パーツ１２を上側パーツ１１に押し付ける方向に所定の加圧力を加えることができるように構成されている。本実施形態によれば、分割体６，６の接合が表面材３の内面上の樹脂層４の溶着により行われるので、接着剤を用いずに分割体６，６を一体化してステアリングホイールを製造することができる。樹脂層４は融合して一体化されるので、溶着工程だけで十分な接合強度が得られる。したがって接着剤を用いた場合のアニール工程が不要となるほか、接着剤ばりを除去する工程も不要となるので、工程数が削減され、製造に要する時間が短縮される。また得られたステアリングホイールにおいて、分割体６，６が一体化しているので、環境温度変化により中芯７に膨張や収縮が生じても接合部位に曲げモーメントが集中することはなく、分割体６，６の合わせ面におけるクラックの発生が防止される。
【００２２】
図６ないし図８は本発明の第２の実施形態を示したものであり、図６はステアリングホイールを製造する工程の説明図、図７は図６において破線で囲んだ部分を拡大して示した要部拡大図、図８は本実施形態において得られるステアリングホイールの断面図である。本実施形態が前記第１の実施形態と大きく異なる点は、分割体４６の樹脂層４４を溶着させるのに、前記振動溶着法に代えて高周波誘導加熱溶着法を用いる点である。前記第１の実施形態における構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略することがある。本実施形態においてステアリングホイールを製造するには、まず前記第１の実施形態と同様に、予備成形した表面材３の内側に、樹脂をインジェクション成形、発泡成形、トランスファー成形、あるいは圧縮成形することによって樹脂層４４を形成して、分割体４６を作製する。このとき、樹脂層４４の接合端面に接合相手の分割体４６の樹脂層４４と互いに係合する形状の係合部を設ける。係合部の形状は特に限定されないが、分割体４６，４６を仮合わせした状態で、表面材３，３の接合端面間に、得ようとするステアリングホイールにおける表面材３，３間の間隙よりも若干大きい間隙が形成されるようにするとともに、樹脂層４４内部に強磁性体４３を収容するための空隙４５が形成されるようにする。空隙４５は、分割体４６の長さ方向の一端から他端まで連続する溝状に形成する。
【００２３】
次に、樹脂層４４内の空隙４５に強磁性体４３を収容させる。強磁性体４３は、例えば鉄などの強磁性材料からなるもので、分割体４６の樹脂層４４内に、分割体４６の長さ方向に沿って連続的に配することができるものであればよく、形状や性状は限定されない。例えば強磁性材料をワイヤー状またはシート状に成形したものでもよく、あるいは固体でなくてもよくて、例えば強磁性材料の粉末を含む樹脂でもよい。
【００２４】
次に、図６に示すように、ステアリングホイールの表側となる分割体４６と裏側となる分割体４６とを係合させて仮合わせした後、両者の樹脂層４４を溶着により一体化する。本実施形態では、樹脂層４４を溶着するのに、水冷コイルからなる磁場発生装置４１を用いる。この磁場発生装置４１は、コイルに高周波電流を印加すると、図７に矢印で示すように、コイル周辺に磁場を発生させるものである。具体的には、まず、分割体４６，４６を仮合わせするが、このとき、予め皮巻きの下地（図示せず）を形成した芯金１を、芯金固定治具（図示せず）等を用いて分割体６，６の間に保持する。そして分割体４６，４６の接合面の近傍、すなわち樹脂層４４の内部に収容されている強磁性体４３近傍に磁場発生装置４１を配し、分割体４６，４６を互いに押しつけ合う方向に加圧しつつ、磁場発生装置４１に高周波電流を印加する。磁場発生装置４１により発生した磁場によって、強磁性体４３が励起し、渦電流が発生する。そして発生した渦電流により強磁性体４３は発熱し、これによって樹脂層４４の係合部付近が溶融し、この後冷却することによって樹脂層４４が溶着一体化される。
【００２５】
溶着条件は、溶着後の分割体４６，４６の接合面において樹脂層４４が互いに溶融一体化しており、かつ表面材３どうしは互いに接触しておらず、表面材３の端面どうしが僅かな隙間を介して対向している状態となるように設定する。また本実施形態においては、分割体４６，４６を仮合わせした状態で表面材３の端面どうしの間に間隙が生じており、高周波誘導加熱溶着時には分割体４６，４６を互いに押し付け合う方向に加圧するので、溶融または軟化した樹脂層４４の接合端面付近で変形が生じて表面材３間の間隙が徐々に減少する。したがって、溶着条件を調整して、表面材３の端面どうしが接触する前に高周波誘導加熱溶着を止めるようにする。具体的には、高周波誘導加熱溶着時に分割体４６，４６を加圧する圧力は０．１〜１０bar、コイルに印加する高周波電流の周波数は１００kHz〜１５MHz、電流の印加時間は１〜６０秒程度の範囲内で設定するのが好ましい。
【００２６】
このようにして分割体４６，４６を溶着一体化して外殻部４２を形成した後、前記第１の実施形態と同様にして、外殻部４２と芯金１との間に樹脂を充填して中芯７を形成する。そして中芯７を形成した後、塗装などの必要に応じた仕上げを施し、また皮巻き部１０１に皮巻きを施して、ステアリングホイールが出来上がる。本実施形態により得られるステアリングホイールの上部１０２および下部１０３においては、図８に示すように、２つに分割している表面材３の内面上に一体化した樹脂層４４および中芯７が順次形成されており、中心に芯金１が配されている。また表面材３の接合面近傍の樹脂層４４内には強磁性体４３が埋め込まれている。
【００２７】
本実施形態においても、分割体４６，４６の接合が表面材３の内面上の樹脂層４４の溶着により行われるので、接着剤を用いずに分割体４６，４６を一体化してステアリングホイールを製造することができる。したがって、前記第１の実施形態と同様に、工程数が削減され、製造に要する時間が短縮され、クラックの発生が防止されるといった効果が得られる。
【００２８】
さらに、前記実施形態における、振動溶着法または高周波溶着法に代えて超音波溶着法を用いることも可能である。この場合は、超音波装置の治具ホーンに、ステアリングホイールの表側となる分割体６および裏側となる分割体６を突き合わせた状態でセットし、超音波を付加することで共振させ、一方の分割体６が他方の分割体６と衝突することで発熱、溶融して両者が溶着される。
【００２９】
なお、上記各実施形態では、ステアリングホイールを製造する方法を例に挙げて説明したが、本発明の製法はステアリングホイール以外にも、表面材とその内面上に設けられた樹脂層を有する分割体を複数個組み合わせて形成可能な複合成型品であれば各種形状のものに同様に適用することでき、樹脂層を溶着一体化することによって、接着剤を用いずに分割体を一体化することができる。芯金および／中芯が無い構造の複合成型品にも適用できる。
【実施例】
【００３０】
以下、具体的な実施例を示して本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）図３〜５に示す振動溶着法を用いた製法でステアリングホイールを製造した。まず、次のようにしてステアリングホイールの表側となる分割体６、および裏側となる分割体６を作製した。すなわち、木質の表面材３として厚さ０．６５ｍｍの化粧単板を用意し、熱圧プレスで曲面加工を施して予備成形を行った。次に、予備成形した表面材３を成形用型内に配し、その内側にＰＰＳ樹脂をインジェクション成形して樹脂層４および補強リブ５を一体的に形成して分割体６を得た。樹脂層４の厚さ３．０ｍｍとし、補強リブ５の厚さは１．５ｍｍとした。また、表側となる分割体６の接合端面は、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が０．０５ｍｍ程度突出しており、かつ樹脂層４の端面上に幅１．５ｍｍ、高さ１．０ｍｍの凸条４ａを有する形状とした。一方、裏側となる分割体６の接合端面は、表面材３の端面より樹脂層４の端面の方が０．０５ｍｍ程度突出しており、かつ樹脂層４の端面に幅２．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの凹溝４ｂを有する形状とした。一方、リム部が金属棒からなる芯金１を用意し、皮巻きの下地を形成した。
【００３１】
次いで、ステアリングホイールの表側となる分割体６と裏側となる分割体６を、図３および図４に示すように、振動溶着装置２０の溶着治具１０の上側の振動治具１１内、および下側の加圧治具１２内にそれぞれはめ込みセットした。このとき、芯金１を芯金固定治具１４に固定させて、分割体６，６の間に芯金１を宙に浮かせた状態で保持した。そして、振動溶着治具２０の上側パーツ１１に前記振動方向（図中矢印方向）の振動を与えつつ、固定台１３を上昇させて下側の分割体６を上側の分割体６に押し付ける方向に加圧した。振動溶着の条件は、振動の周波数を２４０Ｈｚ、振幅を１．５ｍｍ、加圧力３００ｋｇｆ、発振時間を５秒とした。このような振動溶着により、樹脂層４の係合部４ａ、４ｂ付近が溶融一体化し、分割体６，６が強固に接合して外殻部２が形成された。得られた外殻部２において、分割体６，６の表面材３の接合端面どうしの間には０．０５ｍｍ程度の間隙が形成されていた。また振動溶着による分割体の変形は認められなかった。続いて、外殻部２および芯金１を、図５に示すように中芯注入治具３０にセットし、外殻部２と芯金１の間に発泡ウレタン樹脂を充填した後、この樹脂を発泡させて中芯７を形成した。この後、塗装などの必要に応じた仕上げを施し、また皮巻き部１０１に皮巻きを施して、ステアリングホイールを得た。
【００３２】
（実施例２）図６〜８に示す高周波誘導加熱溶着法を用いた製法でステアリングホイールを製造した。まず、前記実施例１と同様にして予備成型した木質の表面材３を成形用型内に配し、その内側にＰＰＳ樹脂をインジェクション成形して樹脂層４４を形成して分割体４６を得た。樹脂層４４の厚さは３．０ｍｍとした。また、下側の分割体４６の接合端面は、樹脂層４４が表面材３より０．０５ｍｍ突き出しており、かつ幅１．０ｍｍ、深さ２．０ｍｍの凹溝を有する形状とした。一方、上側の分割体４６の接合端面は、樹脂層４４が表面材３より０．０５ｍｍ突き出しており、幅０．９５ｍｍ、高さ２．０ｍｍの凸条を有する形状とした。
【００３３】
一方、前記実施例１と同様にして芯金１を用意した。次いで、ステアリングホイールの裏側となる分割体４６の空隙部４５内に、強磁性体４３として鉄からなる直径０．８ｍｍのワイヤーを収容させた後、ステアリングホイールの表側となる分割体４６と裏側となる分割体４６を仮合わせさせた。このとき、芯金１を芯金固定治具に固定させて、分割体４６，４６の間に芯金１を宙に浮かせた状態で保持した。そして、分割体４６，４６の接合面の近傍に磁場発生装置４１を配し、分割体４６，４６を互いに押しつけ合う方向に加圧しつつ、磁場発生装置４１に高周波電流を印加した。高周波誘導加熱溶着時に分割体４６，４６を加圧する圧力は４bar、コイルに印加する高周波電流の周波数は８MHz、電流の印加時間は１５秒とした。このような高周波誘導加熱溶着により、樹脂層４４の接合端面付近が溶融一体化し、分割体４６，４６が強固に接合して外殻部４２が形成された。得られた外殻部４２において、分割体４６，４６の表面材３の接合端面どうしの間には０．０５ｍｍ程度の間隙が形成されていた。続いて、前記実施例１と同様にして外殻部４２と芯金１の間に発泡ウレタン樹脂を充填した後、この樹脂を発泡させて中芯７を形成した。この後、塗装などの必要に応じた仕上げを施し、また皮巻き部１０１に皮巻きを施して、ステアリングホイールを得た。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るステアリングホイールの例を示す平面図である。
【図２】図１中、II−II線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係るステアリングホイールの製法の第１の実施形態を示したもので（ａ）は振動溶着装置の斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明に係るステアリングホイールの製法の第１の実施形態における製造工程の説明図である。
【図５】本発明に係るステアリングホイールの製法の第１の実施形態で用いられる中芯注入治具を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部斜視図である。
【図６】本発明に係るステアリングホイールの製法の第２の実施形態における製造工程の説明図である。
【図７】図６において破線で囲んだ部分を拡大して示した要部拡大図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るステアリングホイールの断面図である。
【図９】従来のステアリングホイールの製法を説明するための断面図である。
【図１０】従来法における課題を説明するための断面図である。
【図１１】従来法における課題を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…芯金、２，４２…外殻部、３…表面材、４，４４…樹脂層、６，４６…分割体、７…中芯。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブとを有する分割体を、複数個組み合わせて複合成型品を製造する方法であって、
前記複数個の分割体を仮合わせする工程と、
前記仮合わせした前記複数個の分割体の樹脂層を、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、溶着一体化する工程を有することを特徴とする複合成型品の製法。
【請求項２】
芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールを製造する方法であって、
表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強用リブとを有する分割体を複数個組み合わせて一体化して外殻部を形成する工程と、該外殻部内に芯金を配した状態で、該外殻部と芯金との間に樹脂を充填して中芯を形成する工程を有し、
前記外殻部を形成する工程は、前記複数個の分割体を仮合わせする工程と、仮合わせした前記複数個の分割体の樹脂層を、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、溶着一体化する工程を有することを特徴とするステアリングホイールの製法。
【請求項３】
芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールであって、
前記外殻部は、表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブを有する分割体を、複数個仮合わせし、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、前記複数個の分割体の樹脂層を互いに溶着一体化してなることを特徴とするステアリングホイール。
【請求項１】
表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブとを有する分割体を、複数個組み合わせて複合成型品を製造する方法であって、
前記複数個の分割体を仮合わせする工程と、
前記仮合わせした前記複数個の分割体の樹脂層を、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、溶着一体化する工程を有することを特徴とする複合成型品の製法。
【請求項２】
芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールを製造する方法であって、
表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強用リブとを有する分割体を複数個組み合わせて一体化して外殻部を形成する工程と、該外殻部内に芯金を配した状態で、該外殻部と芯金との間に樹脂を充填して中芯を形成する工程を有し、
前記外殻部を形成する工程は、前記複数個の分割体を仮合わせする工程と、仮合わせした前記複数個の分割体の樹脂層を、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、溶着一体化する工程を有することを特徴とするステアリングホイールの製法。
【請求項３】
芯金と、該芯金の少なくとも一部の周上に設けられた中芯と、該中芯の周上に設けられた外殻部を備えたステアリングホイールであって、
前記外殻部は、表面材と、該表面材の内面上に設けられた樹脂層と、該樹脂層の内側に設けられた補強リブを有する分割体を、複数個仮合わせし、該分割体どうしが互いに突き合わされる接合端面において、振動溶着法、超音波溶着法、又は高周波溶着法のいずれかにより、前記複数個の分割体の樹脂層を互いに溶着一体化してなることを特徴とするステアリングホイール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−９０８９０（Ｐ２００７−９０８９０Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３００８０９（Ｐ２００６−３００８０９）
【出願日】平成１８年１１月６日（２００６．１１．６）
【分割の表示】特願２０００−３０４２１７（Ｐ２０００−３０４２１７）の分割
【原出願日】平成１２年１０月３日（２０００．１０．３）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月６日（２００６．１１．６）
【分割の表示】特願２０００−３０４２１７（Ｐ２０００−３０４２１７）の分割
【原出願日】平成１２年１０月３日（２０００．１０．３）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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