(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム表面に、電気伝導性加熱要素が塗布されるステアリングホイールにおいて、
前記加熱要素は、
両端部が、それぞれ＋電源印加端子と、−電源印加端子とを直列に連結する第１単位ライン；前記第１単位ラインと離隔され、両端部が、それぞれ＋電源印加端子と、−電源印加端子とを直列に連結する第２単位ライン；及び前記第１単位ライン及び第２単位ラインを連結する連結ライン；を含む単位加熱要素が並列に複数個配置され、
前記第１単位ラインと前記第２単位ラインは、互いに平行な状態で離隔されており、前記リムの曲率半径と同じ曲率半径を有し、
前記連結ラインは、複数本設けられ、前記第１単位ライン及び第２単位ラインを斜線方向に連結する第１サブ連結ラインと、前記第１サブ連結ラインと交差し、前記第１単位ライン及び第２単位ラインを斜線方向に連結する第２サブ連結ラインと、からなることを特徴とする加熱要素を有するステアリングホイール。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリングホイールと、
前記加熱要素に印加される電源を制御し、前記加熱要素の抵抗を感知するマイコンと、を含むが、
前記加熱要素の抵抗が、前記加熱要素の損傷によって、所定の範囲を超えると前記マイコンによって感知される場合、前記マイコンは、前記加熱要素に印加される電源を遮断したり、あるいは運転者に警告信号を発信したりすることを特徴とする加熱要素を有するステアリングホイールのフェイルセーフ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冬期に暖かい手触りで把持することができるように、リム（rim）の全体表面に塗布される加熱要素に、一部短絡がある場合にも、リムの発熱性能が低下せず、加熱要素の損傷によって、加熱要素の抵抗が所定値以上に増大する場合、過熱を防止させる加熱要素を有するステアリングホイール、及びそれを利用したフェイルセーフ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車操向装置の一要素であるステアリングホイール（steering wheel）のリムは、運転者が常に把持して操作するものであり、外観の高級化、把持の便利性及び機能的要素の採択など、多角度に研究・開発がなされている。
【０００３】
特に、冬期運転の初期には、ステアリングホイール・リムの温度が体温よりも低温状態であるので、運転者が正しく把持するのに不都合があり、安全運転に妨害要素として作用している。
【０００４】
それにより、ステアリングホイール・リムの温度を体温よりも高い温度に加熱するための多様な装置が開発されている。
【０００５】
このように、ステアリングホイール・リムを加熱させる技術の一例について述べれば、韓国実用新案出願番号第１９８９−００２０５９９号、韓国特許出願番号第１９９２−００００９４５号、韓国実用新案出願番号第１９９６−１６９５８号に記述されたステアリングホイール・リムの構造（図１）でのように、ステアリングホイールのリム５部分に、熱線３を埋め込むのである。
【０００６】
熱線３の埋め込み方式としては、図２に図示されているように、コア１の外側に絶縁被覆材２を被覆させ、熱線３を絶縁被覆材２の外周面に接着させた後、合成樹脂材のような仕上げ部材部材で仕上げるのである。
【０００７】
しかし、図３に図示されているように、皮１０１のような高級な装飾要素を採用するステアリングホイール１００の場合には、加熱要素である熱線の採択に困難が伴う。
【０００８】
また、図４に図示されているように、ステアリングホイールをさらに高級化する場合、一部区間を発泡ウレタン（第１成形物）１０２にし、天然皮１０１の覆い包みで仕上げ、残りの区間を、ＡＢＳまたは硬質ウレタン（第２成形物）１０３などで硬質化させ、該部分を、水圧転写などで、木目、ヘアライン、大理石紋のような多様な柄１０６を被せ、高級化している実情である。
【０００９】
一方、図５に図示されているように、リムに熱線を埋め立てる代わりに、ステアリングホイールの表面に、加熱要素である導電性塗料をスプレー方式で塗布し、それを乾燥させて加熱要素を作る方式が採択されているが、その場合、処理溝１０５部分で、スプレー塗膜１２０による問題点が生じる。
【００１０】
すなわち、処理溝１０５のコーナー部分で、表面張力による導電性塗料の群がり現象によって、塗膜が厚くなったり（Ａ）、あるいは静電気現象によって、コーナー部分において導電性塗料の厚さが薄くなったり（Ｂ）するような現象が発生するが、それは、処理溝１０５部分において、電気の流れが円滑ではなくなり、皮の覆い包み作業のような後工程において、導電性塗料が剥げ落ちるような問題点を引き起こす。
【００１１】
また、処理溝１０５にスプレー方式で塗膜を形成する場合、スプレーによるバブル現象が発生し、電気的通電の不良及び塗膜厚の不均一など不良率が高い。
【００１２】
それ以外にも、多様な部位で、多様な原因によって、熱線回路の全体的または部分的な短絡が発生しうる。加熱要素の一部に部分的な損傷が発生し、損傷が起きていない部分で過電流が流れ、局所的な温度上昇による発火が発生することもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記のような問題点を解決するために創出されたものであり、加熱要素が塗布される形状を改善させることにより、加熱要素の一部に損傷が発生した場合であるとしても、発熱性能の低下を防止し、加熱要素の損傷による過熱を防止し、早期にその損傷を発見し、発火などを防止することができる加熱要素を有するステアリングホイール、及びそれを利用したフェイルセーフ装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するための本発明の一側面による加熱要素を有するステアリングホイールは、リム表面に、電気伝導性加熱要素が塗布されるステアリングホイールにおいて、前記加熱要素は、両端部が、それぞれ＋電源印加端子と、−電源印加端子とを直列に連結する第１単位ライン；前記第１単位ラインと離隔され、両端部が、それぞれ＋電源印加端子と、−電源印加端子とを直列に連結する第２単位ライン；及び前記第１単位ライン及び第２単位ラインを連結する連結ライン；を含む単位加熱要素が並列に複数個配置されることを特徴とする。
【００１５】
また、前記連結ラインは、複数本設けられ、前記第１単位ライン及び第２単位ラインに対して垂直に連結されることが望ましい。
【００１６】
また、前記連結ラインは、複数本設けられ、前記第１単位ライン及び第２単位ラインを斜線方向に連結する第１サブ連結ラインと、前記第１サブ連結ラインと交差し、前記第１単位ライン及び第２単位ラインを斜線方向に連結する第２サブ連結ラインと、からなることが望ましい。
【００１７】
また、前記連結ラインは、円形になり、複数本設けられ、前記第１単位ライン及び第２単位ラインは、前記円形と接触することが望ましい。
【００１８】
一方、前記目的を達成するための本発明の他の側面による加熱要素を有するステアリングホイールのフェイルセーフ装置は、前記加熱要素を有するステアリングホイール；及び前記加熱要素に印加される電源を制御し、前記加熱要素の抵抗を感知するマイコン；を含むが、前記加熱要素の抵抗が、前記加熱要素の損傷によって、所定の範囲を超えると前記マイコンによって感知される場合、前記マイコンは、前記加熱要素に印加される電源を遮断したり、あるいは運転者に警告信号を発信したりすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、加熱要素の並列パターン構成によって、加熱要素の一部損傷が発生した場合でも、発熱性能の低下を防止し、加熱要素の一部における損傷による過熱を防止し、加熱要素の損傷を容易に発見し、車両火災をあらかじめ防止することができるステアリングホイール及びそれを利用したフェイルセーフ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の熱線を有するステアリングホイールを示した概路図である。
【図２】従来の熱線を有するステアリングホイールを示した概路図である。
【図３】熱線選択が困難である従来ステアリングホイールを示した概路図である。
【図４】熱線選択が困難である従来ステアリングホイールを示した概路図である。
【図５】スプレー方式で導電性塗料を塗布する場合の問題点について説明する概路図である。
【図６】ステアリングホイールの加熱要素の配置例示図である。
【図７】ステアリングホイールの他の加熱要素の配置例示図である。
【図８】本願発明と対比されるステアリングホイールの加熱要素形状の例示図である。
【図９】本願発明と対比されるステアリングホイールの加熱要素形状の例示図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるステアリングホイールの加熱要素形状に係わる図面である。
【図１１】図１０を直線的に示した概念図である。
【図１２】図１１の加熱要素の一部損傷による電気の流れを表示した図面である。
【図１３】図１１の加熱要素の一部損傷による電気の流れを表示した図面である。
【図１４】図１１の加熱要素の一部損傷による電気の流れを表示した図面である。
【図１５】本発明の他の実施形態によるステアリングホイールの加熱要素形状に係わる図面である。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態によるステアリングホイールの加熱要素形状に係わる図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
一般的に、普通の熱線を利用して、電気的回路を構成する方法は、直列に連結する方法と、多数本の熱線が結合された形態である並列に構成する方法とがある。ところで、直列に構成する場合には、熱線中の一部分でも短絡する場合には、全体的に断線され、熱線としての役割が行うことができない。従って、ほとんどの場合には、一部の損傷があっても、全体的に電気を持続的に伝達させ、発熱を可能にする構造である竝列回路を使用している実情である。
【００２２】
ステアリングホイールの発熱は、熱線の電気抵抗によって発生するものであり、車両で使用される電圧及び電流を大きく変えることができないということを考慮するとき、熱線の抵抗値が発熱を決定する重要な要素である。
【００２３】
ところで、本発明で採用される加熱要素は、電気伝導性の導電性インクが、リムの表面に塗布されて構成されたものであり、一般的に使用される熱線とは、その物性値が非常に異なり、強度、耐性、耐磨耗性などが非常に低く、それによって、外部からの衝撃によって容易に短絡してしまう。
【００２４】
導電性インクによって構成される加熱要素の一部に損傷が発生する場合には、損傷が発生していないところに過大な電流が流れて過熱が発生する。そのような過熱は、ポリウレタンなどの石油化学物質によって構成されるリムブの局所的な変形をもたらし、かような変形は、加熱要素の損傷を加速させるのである。
【００２５】
例えば、図１４に図示されているように、特定の部位の加熱要素に、極端な損傷が発生した場合には、過熱またはスパークの発生による発火発生も可能であり、車両の安全運転を大きく脅かすことにもなる。
【００２６】
そのため、加熱要素の一部短絡による発熱機能の低下を防止するために、図６に図示されているように、変形された並列構造を利用して、加熱要素を配し、図７に図示されているように、発熱量、及びステアリングホイールのリム表面の特定位置別温度偏差を減らすために、加熱要素の個数や位置を調整して加熱要素を配した。
【００２７】
しかし、図６及び図７を概念的に簡略に図示した図８に図示されているように、加熱要素の回路において、一部の加熱要素が損傷される場合にも、抵抗の変化が非常に小さく示されるので、車両の電圧変化などを考慮するとき、非常に大きい損傷が発生した場合を除いては、加熱要素の損傷の感知が容易ではない。
【００２８】
かような問題を防止するためには、ステアリングホイールの全体部分に対して、温度を感知する温度センサを付着させたり、あるいは加熱要素の抵抗を感知する装置を装着したりしなければならない。しかし、ステアリングホイールの全範囲に対して、温度感知センサを装着することは、現実的に困難が多く、特定部位の加熱要素の損傷を感知するための抵抗感知センサを装着することも、非現実的であったり、あるいは経済性に非常に乏しかったりする方法である。
【００２９】
マイコンなどを介して、加熱要素の電流と電圧とを測定することにより、加熱要素の抵抗を一定時間間隔で全体的に点検することも可能である。ところで、一般的な車両の運転条件において、電装品にかかる電圧は、１２Ｖであるが、基準や状況により、６Ｖから２４Ｖまで変化し、ステアリングホイールにかかる電圧は、９Ｖから１６Ｖほどの範囲で作動する。一方、ステアリングホイールの許容電流は、１０Ａであるので、抵抗は１ないし２Ωの範囲で変化をする。
【００３０】
そのため、抵抗の変化を容易に感知するためには、図９に図示されているような加熱要素の配列を考慮することができるが、それは、加熱要素の一部損傷によって、発熱性能が急激に低下してしまうので、適用が困難である。
【００３１】
従って、本発明は、前記のような問題点を解決するために、加熱要素２０の一部損傷が発生しても、発熱性能が低下せず、加熱要素２０の損傷が比較的はなはだしく、加熱要素２０の抵抗が急激が増大する場合、それを容易に把握し、発火などの事故を前もって予防することができるステアリングホイール、及びそれを利用したフェイルセーフ装置を提供するものである。
【００３２】
図１０は、本発明の一実施形態による加熱要素の形状に係わって図示したものであり、図１１は、図１０を直線的に広げて図示したものである。
【００３３】
本実施形態による加熱要素を有するステアリングホイールは、リム（rim）表面に、電気伝導性加熱要素が塗布されるステアリングホイールにおいて、前記加熱要素２０は、第１単位ライン１１、第２単位ライン１２、及び連結ライン１３を含む単位加熱要素１０が並列に複数個配置されてなる。
【００３４】
前記第１単位ライン１１は、両端部が、それぞれプラス電源印加端子（以下、「＋電源印加端子」とする）と、マイナス電源印加端子（以下、「−電源印加端子」とする）とを直列に連結する。
【００３５】
前記第２単位ライン１２は、前記第１単位ライン１１と離隔され、両端部が、それぞれ＋電源印加端子と、−電源印加端子とを直列に連結する。
【００３６】
前記連結ライン１３は、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２を連結する。本実施形態によれば、前記連結ライン１３は、複数本設けられる。具体的には、前記連結ライン１３は、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２を斜線方向に連結する第１サブ連結ライン１３１と、前記第１サブ連結ライン１３１と交差し、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２を斜線方向に連結する第２サブ連結ライン１３２とからなる。すなわち、１本の連結ライン１３は、「ｘ」字形によってなり、かような連結ライン１３の複数本が、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２を連結する。
【００３７】
図１１に図示されているように、前記単位加熱要素１０は、＋電源印加端子と−電源印加端子とを直列に連結しており、前記単位加熱要素１０は、複数個が並列に連結されて加熱要素２０を構成する。
【００３８】
さらに具体的には、前記単位加熱要素１０を構成する第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２は、並列に連結され、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２は、連結ライン１３によって連結され、１つの単位加熱要素１０をなす。かような１つの単位加熱要素１０が並列に配置されるのである。
【００３９】
前記構成による加熱要素を有するステアリングホイールの作用及び効果について具体的に説明する。図１２ないし図１４を参照し、発熱性能の変化、加熱要素２０の抵抗変化及び過熱可能性に対して具体的に説明する。
【００４０】
図１２において、点線部で表示された部分は、加熱要素２０に損傷が発生して短絡が起きた部分を意味し、加熱要素２０のラインが黒色で塗りつぶされて表示された部分は、電流が流れる加熱要素２０を示し、図１３及び図１４に図示されているように、加熱要素２０のラインが外郭線だけで薄く表示された部分は、当該加熱要素２０が損傷され、電流が流れない状態であるということを図示している。
【００４１】
図１２を参照すれば、図１２の最上側に配置される単位加熱要素１０の第１単位ライン１１の一ヵ所に短絡があり、第２単位ライン１２の一ヵ所に短絡が発生しており、上側から２番目の単位加熱要素１０には、第２単位ライン１２の一ヵ所で短絡が発生し、上側から３番目の単位加熱要素１０には、第１単位ライン１１の一ヵ所に短絡が発生している。
【００４２】
かような場合、最上側に配置される単位加熱要素１０は、第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２の短絡にもかかわらず、連結ライン１３によって、＋電源印加端子から−電源印加端子に電流が流れる。
【００４３】
また、上側から２番目の単位加熱要素１０、及び３番目の単位加熱要素１０も、連結ライン１３によって、＋電源印加端子から−電源印加端子に電流が流れる。
【００４４】
従って、単位加熱要素１０は、並列に配置される第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２と、それを連結される連結ライン１３とにより、第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２の一部損傷がある場合であるとしても、発熱性能の低下なしに電流を流し、加熱要素２０を発熱させることができる。
【００４５】
すなわち、加熱要素２０の一部が短絡された場合、抵抗の変化も大きく感知されないが、加熱要素２０の回路自体にも、電気的には大きい問題がなく、発熱性能も大差を示さないので、正常範囲で運転が可能である。
【００４６】
図１３は、上側から下に２番目の単位加熱要素１０が全体的に短絡を起こした場合を図示している。かような場合、抵抗変化及び発熱性能の変化が２５％発生するので、異常感知が容易になる。
【００４７】
図１４は、上側から下に２番目及び３番目の単位加熱要素１０が全体的に短絡を起こした場合を図示したものである。かような場合、加熱要素２０の半分に該当する部分に電流が流れなくなるで、残りの部分に電流が集中することにより、抵抗が５０％変化し、発熱機能を遂行する加熱要素２０も、５０％が減ることになる。かような状況では、全体回路に過熱の危険があることになる。
【００４８】
図１３及び図１４に図示されているように、単位加熱要素１０は、並列になっているので、単位加熱要素１０の全体が損傷されて機能を果たすことができない場合、抵抗及び発熱性能の変化を容易に予測することができる。すなわち、全ての単位加熱要素１０が互いに連結されている場合には、抵抗の変化感知が容易ではないが、単位加熱要素１０間の並列連結によって、抵抗変化を容易に感知することができる。
【００４９】
一方、図１５は、本発明の他の実施形態によるステアリングホイールの加熱要素２０の形状に係わる図面であり、図１６は、本発明のさらに他の実施形態によるステアリングホイールの加熱要素２０の形状に係わる図面である。図１５及び図１６において、図１１の実施形態と同一の機能を遂行する構成については、同一の参照番号を付し、その具体的な説明は省略する。
【００５０】
図１５及び図１６の実施形態が、図１１の実施形態と異なる点は、連結要素の形状にある。図１５を参照すれば、前記連結ライン１３は、複数本設けられ、前記連結ライン１３は、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２に対して垂直に連結される。
【００５１】
一方、図１６を参照すれば、前記連結ライン１３は、円形になり、複数本設けられ、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２は、前記円形と接触する。
【００５２】
図１５及び図１６の実施形態においても、単位加熱要素１０をなす第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２は、＋電源印加端子及び−電源印加端子にそれぞれ直列に連結され、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２の相互間は、互いに並列な連結関係を構成する。前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２は、連結ライン１３によって互いに連結される。かような単位加熱要素１０が並列に連結されることにより、第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２の一部に損傷が発生した場合、発熱性能の低下なしに動作が可能であり、単位加熱要素１０全体の損傷時、抵抗変更を容易に把握することができるという点は、前述のところと同一である。
【００５３】
一方、本発明の他の側面によれば、前述の加熱要素を有するステアリングホイールを利用したフェイルセーフ装置を提供する。
【００５４】
本発明によるフェイルセーフ装置は、前述の加熱要素を有するステアリングホイールと、マイコンとを含む。
【００５５】
前記マイコンは、加熱要素２０に印加される電源を制御し、加熱要素２０の抵抗を感知する。前記マイコンが、前記加熱要素２０の抵抗が、前記加熱要素２０の損傷によって、所定の範囲を超えると感知すれば、前記マイコンは、前記加熱要素２０に印加する電源を遮断したり、あるいは運転者に警告信号を発信したりする。
【００５６】
本発明に使用されるマイコンは、本装置のために別途に具備されるマイコンでもあり、チップの形態によって他のＥＣＵに統合されているものでもある。または、既存のＣＰＵとメモリとを活用しながら、プログラムだけ追加されたものでもある。同時に、そのマイコンは、装着形態も、ステアリングホイールに直接装着されもし、車両の他の部位に離れて位置したりもする。
【００５７】
ステアリングホイールへの電源供給は、ホイールに位置する＋電源印加端子と−電源印加端子とを加熱要素２０によって連結することによってなる。直列に配置される単位加熱要素１０を、＋電源印加端子及び−電源印加端子で多数個を並列に配置するので、前記マイコンによって、単位加熱要素１０の抵抗変化を容易に感知することができる。
【００５８】
その場合にマイコンは、周期的に加熱要素２０の抵抗を継続的に算出し、加熱要素２０の抵抗が一定値を超える場合には、電源を遮断したり、あるいは運転者に警告信号を送ったりするが、マイコンを介して、他の安全措置を取ることも可能である。
【００５９】
原則的には、前記第１単位ライン１１及び第２単位ライン１２を連結する連結ライン１３の形状的制限はなく、多様な形態でもって適用が可能である。
【００６０】
以上のように本発明の実施形態を挙げて詳細に記述したが、当業界の当業者において、かような具体的な技術は、ただ望ましい具現例であるのみ、それによってのみ本発明の範囲が制限されるものではないという点は明白である。従って、本発明の実質的な範囲は、特許請求の範囲と、その等価物とによって定義されるものとするのである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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