专利名称：整体成型的复合方向盘的利记博彩app
整体成型的复合方向盘
背景技术：
本发明一般性地涉及用于机动车辆的方向盘，且更具体地，涉及包括 可变形热塑性材料的整体成型的复合方向盘。
已知的方向盘包括形成方向盘的辐条、方向盘辋(rim)和轮毂(hub)的金 属铠装(armature)。该铠装通常制造为单件或成形为和紧固件焊接或结合在 一起的独立部件。铠装用合适的包覆材料如木材、弹性材料(例如聚氨酯材 料)或材料组合进行封装。
已知的金属铠装的缺点在于它们较沉的重量和它们的高质量矩惯性。 另外，使用聚氨酯材料会产生工作地点的环境问题和工人的安全问题。此 外，由于需要提高汽车的燃料经济性，减重是汽车设计的一个重要方面。 如此需要克服已知的金属铠装重量较沉的问题。
发明简述
在一个方面，提供了具有转向管柱的机动车辆的复合方向盘。该复合 方向盘包括方向盘辋、中心毂、和连接方向盘辋和中心毂的多根辐条。方 向盘辋、中心毂和多根辐条由可变形热塑性材料形成。所述复合方向盘还 包括嵌入中心毂的连接件(attachement member)。该连接件按尺寸加工(sized) 从而与转向管柱连接。
在另一方面，提供形成具有转向管柱的机动车辆的复合方向盘的方法。 该方法包括提供连接件，该连接件按尺寸加工从而与转向管柱连接；将 连接件定位在模具中；和将可变形热塑性材料引入模具形成方向盘辋，形 成所述连接件嵌入其中的中心毂，以及形成连接方向盘辋和中心毂的多根 辐条。
图1是根据本发明的实施方案的复合方向盘的透视示意图。
图2是图1所示的包括减震器的复合方向盘的透视展开示意图(perspective exploded schematic illustration)。
图3是图2所示的复合方向盘的一部分的剖面示意图。
发明详述
复合方向盘由可变形热塑性材料形成，在以下详细描述的一种实施方 案中，该可变形热塑性材料重叠模塑(overmold)在金属或塑料方向盘辋部件 周围。在另一实施方案中，复合方向盘不包括方向盘辋部件。复合方向盘 包括位于方向盘的辐条中的减震器。方向盘辋和中心毂中的金属或塑料嵌 入物(insert)，使得方向盘在碰撞事件中经受得住乘员的沖击载重和吸收能量 发生永久变形，以及防止方向盘"反弹(rebound)"回至乘员。
参考附图，图1是复合方向盘10的示例性实施方案的透视示意图。图 2是包括减震器12的复合方向盘IO的透视示意图，以及图3是复合方向盘 10的一部分的剖面示意图。参见图1-3,复合方向盘10包括方向盘辋14、 中心毂16、和连接方向盘辋14和中心毂16的多根辐条18(示出4根)。方 向盘辋14由用可变形热塑性材料22重叠模塑的金属或塑料方向盘辋部件 20形成。在示例性实施方案中，方向盘辋部件20为具有圆形横截面的金属 或塑料连杆(rod)。在另一实施方案中，方向盘辋部件20是中空的管状元件。 另外，在可替代的实施方案中，方向盘辋部件20具有长方形或多边形横截 面形状。可以使用任意合适的金属来形成方向盘辋部件20，包括但不限于， 钢、铝和镁。此外，可以使用任意合适的塑料材料来形成方向盘辋部件20， 例如，有机硅改性的聚碳酸酯、尼龙、聚酯、聚苯醚、聚丙烯，和聚氨酯。 特别是，方向盘辋部件20可以是实心或中空的聚合物材料。可以通过采用 水辅助、气体辅助、滚塑，或在聚合物材料中获得空心部分得到空心核 (hollow core)的其他方法。另外，可以使材料起泡，从而引入细小的气泡， 分散在整个方向盘辋部件20的材料核心中。可以通过各种方法来实现起泡， 该方法包括但不限于，放热发泡剂，在加工熔体相时引入液氮或氮气，或 其他类似方法。在可替代的实施方案中，方向盘辋14由热塑性材料22形 成，而不存在方向盘辋部件20。
辐条18和中心毂16是由热塑性材料22形成的，并和方向盘辋14一 起成型为单件。特别是，将金属方向盘辋部件20放置在模具中并将热塑性 材料22引入模具中，由此热塑性材料22形成辐条18，中心毂16，以及重叠模塑金属方向盘辋部件20以形成方向盘辋14,其中金属方向盘辋部件 20嵌入热塑性材料22中。可以使用任意合适的成型方法，例如注塑。合 适的热塑性材料22在碰撞事件时是可变形的并吸收能量。特别是，合适的 热塑性材料具有以下性质在低载荷下发生弹性变形，而在高载荷下发生 塑性变形。低载荷的特征如在方向盘的常规操作中遇到的那些，而高载荷 的特4正如Federal Motor Vehicle Safety Standard 203定义下的严重的滥用或 碰撞事件。另外，在根据ASTM D-638的拉伸测试测量时，热塑性材一牛22 的失效应力等级(stress to failure rating)为20 % 。合适的热塑性材料22的实 例包括但不限于，有机硅改性的聚碳酸酯、尼龙、聚酯、聚苯醚、聚丙烯， 及其混合物，及其泡沫材料。在示例性实施方案中，使用General Electric Company出售的商标为Lexan EXL的有机硅改性的聚碳酸酯。
各辐条18包括从中心穀16延伸通过方向盘辋14的空腔24。空腔24 包括靠近中心毂16的进口 (access opening)26。空腔24按尺寸加工从而容纳 减震器12,该减震器包括中心连杆28,和所述中心连杆28滑动连接的重 物(weight)(质量块(mass))30，第一弹簧32和第二弹簧34。第一弹簧32和第 二弹簧34位于重物30的对面。减震器12还包括和中心连杆28的第一端 38连接的第一端盖36,该端盖按尺寸加工从而关闭空腔24的开口 26。第 二端盖40和中心连杆28的第二端42连接并锚固第二弹簧34, /人而防止第 二弹簧移动超过中心连杆28的第二端42。中心连杆28的第二端42位于内 壁中的孔44内，该内壁限定靠近方向盘辋14的空腔24。
将平坦的或成形的金属板50成型成中心毂18。金属;f反50包括平面部 分(flat portion) 52和从平面部分52延伸并到达中心毂18的中心连接部分 54。连接部分54包括从中延伸通过的连接孑L(attachmentbore)56,该连接孔 按尺寸加工和成形以容纳机动车辆的转向管柱(未示出)，从而使复合方向盘 10和转向管柱相连。平面部分52还包括多个安全气嚢连接件开口 58,其 按尺寸加工，用于将安全气嚢元件60和辐条16之间的中心毂18相连。金 属板50在碰撞事件使用安全气嚢时充当安全气嚢元件60的反作用板 (reaction plate)。在一种实施方案中，平面部分52和连接部分54成形为单 件。在另一实施方案中，连接部分54为独立件，通过任意合适的方法和平 面部分52相连，例如，通过焊接，旋转熔焊、型锻(swaging)、冷镦等方法。 在可替代的实施方案中，复合方向盘包括不含平面部分的附着套筒(attachment sleeve)。附着套筒嵌入热塑性材料中，并按尺寸加工和成形，从 而容纳机动车辆的转向管柱。金属板50可以由任意合适的金属(例如钢、铝 和4美)形成。
尽管根据各种具体的实施方案描述了本发明，但本领域技术人员将会 认识到，可以用权利要求书的精神和范围内的变化形式实施本发明。
权利要求
1.机动车辆的复合方向盘，该机动车辆具有转向管柱，所述复合方向盘包括方向盘辋；中心毂；连接所述方向盘辋和所述中心毂的多根辐条，所述方向盘辋、所述中心毂、和所述多根辐条由可变形热塑性材料形成；以及嵌入所述中心毂的连接件，所述连接件按尺寸加工从而与转向管柱连接。
2. 权利要求l的复合方向盘，其中所述可变形热塑性材料是泡沫热塑 性材料。
3. 权利要求l的复合方向盘，其中所述方向盘辋包括方向盘辋部件， 所述可变形热塑性材料重叠模塑在所述方向盘辋部件周围。
4. 权利要求3的复合方向盘，其中所述方向盘辋部件包括金属材料或 塑料材料，所述金属材料包括钢、铝和镁中的至少一种，所述塑料材料包 括有机硅改性的聚碳酸酯、尼龙、聚酯、聚苯醚、聚丙烯，和聚氨酯中的 至少一种。
5. 权利要求3的复合方向盘，其中所述方向盘辋部件是实心的或管状 的，且具有圆形、长方形或多边形横截面形状。
6. 权利要求l的复合方向盘，其中所述可变形热塑性材料包括有机硅 改性的聚碳酸酯、尼龙、聚酯、聚苯醚、聚丙烯，及其泡沫热塑性材料中 的至少一种。
7. 权利要求l的复合方向盘，其中所述可变形热塑性材料还包括多根 增强纤维。
8. 权利要求l的复合方向盘，其中所述热塑性材料的失效应力等级为 20 % ,根据ASTM D638测量。
9. 权利要求l的复合方向盘，其中所述辐条的至少一根包括从所述轮 穀至少部分延伸至所述方向盘辋的空腔。
10. 权利要求9的复合方向盘，其进一步包括位于各个所述空腔内的 减震器组件。
11. 权利要求10的复合方向盘，其中所述减震器组件包括 中心连杆；与所述中心连杆滑动连接的重物；位于所述重物和所述连杆的第 一 端之间的所述连杆之上的第 一 弹簧； 位于所述重物和所述连杆的第二端之间的所述连杆之上的第二弹簧； 与所述连杆的所述第一端连接的第一端盖；以及 与所述连杆的所述第二端连接的第二端盖。
12. 权利要求l的复合方向盘，其中所述连接件包括 板部分；从所述板部分的 一 面延伸的连接部分；延伸通过所述连接部分的连接孔，所述连接孔按尺寸加工从而容纳转 向所述管柱。
13. 形成机动车辆的复合方向盘的方法，该机动车辆具有转向管柱， 所述方法包括提供连接件，该连接件按尺寸加工从而与转向管柱连接； 将连接件定位在模具中；和将可变形热塑性材料？ 1入模具形成方向盘辋，形成其中嵌有所述连接 件的中心穀，以及形成连接方向盘辋和中心穀的多根辐条。
14. 权利要求13的方法，其进一步包括提供方向盘辋部件，其中该金属方向盘辋部件是实心的或管状的，且 具有圆形、长方形或多边形横截面形状；将金属方向盘辋部件定位在模具中；以及将可变形热塑性材料引入模具，以在方向盘辋部件周围重叠模塑，从 而形成方向盘辋和形成其中嵌有所述连接件的中心毂，以及形成所述连接 方向盘辋和中心毂的多根辐条。
15. 权利要求13的方法，其中所述可变形热塑性材料包括有机硅改性 的聚碳酸酯、尼龙、聚酯、聚苯醚、聚丙烯，及其泡沫热塑性材料中的至 少一种。
16. 权利要求13的方法，其中可变形热塑性材料还包含多根增强纤维。
17. 权利要求13的方法，其中可变形热塑性材料的失效应力等级为20 % ，才艮据ASTM D638测量。
18. 权利要求13的方法，其中多根辐条的至少一根包括从中心毂至少 部分延伸至方向盘辋的空腔。
19. 权利要求18的方法，其进一步包括将减震器组件定位在各个空腔内。
20. 权利要求19的方法，其中减震器组件包括 中心连杆；与中心连杆滑动连接的重物；位于所述重物和连杆的第 一 端之间的连杆之上的第 一 弹簧； 位于所述重物和连杆的第二端之间的连杆之上的第二弹簧； 与连杆的第一端连接的第一端盖；以及 与连杆的第二端连接的第二端盖。
21. 权利要求10的方法，其中所述连接件包括 板部分；从所述板部分的 一 面延伸的连接部分；延伸通过所述连接部分的连接孔，所述连接孔按尺寸加工从而容纳所 述转向管柱。
全文摘要
提供了用于具有转向管柱的机动车辆的复合方向盘(10)。在示例性实施方案中，复合方向盘(10)包括方向盘辋(14)、中心毂(16)、和连接方向盘辋和中心毂(16)的多根辐条(18)。方向盘辋(14)、中心毂(16)、和多根辐条(18)由可变形热塑性材料形成。该复合方向盘还包括嵌入中心毂的连接件。该连接件按尺寸加工从而与转向管柱连接。
文档编号F16F7/10GK101296834SQ200680040277
公开日2008年10月29日 申请日期2006年8月7日 优先权日2005年8月26日
发明者史蒂文·斯托尔 申请人:通用电气公司