CN101376401B

CN101376401B - 转向盘

Info

Publication number: CN101376401B
Application number: CN2007100932928A
Authority: CN
Inventors: 山田修司; 时田孝志; 藤森健志
Original assignee: Nihon Plast Co Ltd
Current assignee: Nihon Plast Co Ltd
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: CN101376401A

Abstract

转向盘，包括：(a)具有轮毂部分、辐条部分和轮圈部分的芯部件，该辐条部分延伸在该轮毂部分和该轮圈部分之间；和(b)至少包覆该芯部件的轮圈部分的聚氨酯部件，该聚氨酯部件具有0.7至0.9的比重和45至60的肖氏A硬度。由该芯部件和该聚氨酯部件的组合定义的转向盘本体具有1.0到2.5kg的重量。该转向盘满足减轻重量和保持转向盘所必需的惯性矩两者。

Description

转向盘

技术领域

本发明涉及重量轻且具有转向盘所必需的惯性矩的转向盘。

背景技术

迄今，作为减小车辆重量以改善燃油消耗等的一部分，需要减小转向盘的重量。考虑到这点，提出了芯部件通过模铸轻质合金例如镁合金而制作的转向盘(参见日本专利申请临时公开10-203376)。此外，提出了用纤维增强塑料(FRP)制作的转向盘芯部件(参见日本专利申请审查公开6-98712)。

另一方面，还要求转向盘具有高惯性矩。

因此，在转向盘被简单地制成轻质的情况下，其惯性矩变得过低。这会使转向盘具有一些问题。例如，在日本专利申请审查公开6-98712中指出具有FRP芯部件的轻质转向盘倾向于具有圆周振动的问题。为了解决这一问题，该专利申请中提出，通过在轮圈部分缠绕高比重纤维(例如，金属线)来提高转向盘轮圈部分的重量。然而，由于需要附加的设备和增加生产步骤，这一提议不可避免地增加了转向盘的生产成本。

此外，传统转向盘(参见附图3和4)的生产方法是在芯部件“b”的轮圈部分用铝带“d”临时固定铁插入块“c”，然后用比重小于0.6的常规的聚氨酯树脂套“e”包覆轮圈部分。该铁插入块“c”用于增加轮圈部分的重量。由于零件和生产步骤的增加，这一方法在生产成本方面也是不利的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供满足减轻重量和保持转向盘所必需的惯性矩两者的转向盘，而且无需附加的设备和无需零件数目的增加。

根据本发明，提供转向盘，其包括：

具有轮毂部分、辐条部分和轮圈部分的芯部件，该辐条部分延伸在该轮毂部分和该轮圈部分之间；和

至少包覆该芯部件的轮圈部分的聚氨酯部件，该聚氨酯部件具有0.7至0.9的比重和45至60的肖氏A硬度，

其中定义为该芯部件和该聚氨酯部件的组合的转向盘本体(steeringwheel proper)具有1.0至2.5kg的重量。

作为认真研究的结果，本发明人已经发现，通过使用(a)轻质材料用于芯部件以使该转向盘本体具有1.0至2.5kg的重量和(b)具有0.7-0.9的特定比重和特定硬度(即，45-60的肖氏A硬度)的该特殊的聚氨酯部件以至少包覆该芯部件的轮圈部分，能够实现上述目的。

根据本发明，提供生产转向盘的方法，包括以下步骤：

(a)提供芯部件，该芯部件具有轮毂部分、辐条部分和轮圈部分，该辐条部分延伸在该轮毂部分和该轮圈部分之间；和

(b)通过将多异氰酸酯组分与包含发泡剂和3-5wt％的交联剂的多元醇组分混合而实施注射成型，该发泡剂的量使得通过将每千克氨基甲酸酯原料混合，由该氨基甲酸酯原料产生0.8-1.5升气体，由此生成聚氨酯部件和同时用该聚氨酯部件至少包覆该芯部件的轮圈部分。

附图说明

本发明的目的和优点将从下面结合附图的优选实施方案的说明中变得清楚，其中：

图1是表示根据本发明实施方案的转向盘的示意图；

图2是沿图1的II-II线所取的截面图；

图3是表示传统转向盘的示意图；和

图4是沿图3的IV-IV线所取的截面图。

具体实施方式

参照图1和2，以下对根据本发明的实施方案的转向盘作示例性的详细说明。

如图1所示，转向盘包括芯部件“b”，该芯部件“b”具有轮圈部分1、辐条部分2和轮毂部分3。该辐条部分2延伸于该轮圈部分1和该轮毂部分3之间。该转向盘还包括聚氨酯部件“a”，该聚氨酯部件“a”至少包覆该芯部件“b”的轮圈部分1(参见图2)。该聚氨酯部件是具有0.7至0.9的比重和45至60的肖氏A硬度的特殊聚氨酯。

如上所述，该转向盘本体(即该芯部件和该聚氨酯部件的组合)具有1.0至2.5kg的重量，优选为1.5-1.8kg。需要指出的是当讨论该转向盘本体的重量时，安装在轮毂部分3上的安全气囊组件通常被排除在该转向盘本体之外。通过使用适当的轻质芯部件，可以使该转向盘本体具有1.0至2.5kg的重量，即使本发明的聚氨酯部件具有相对高的0.7-0.9的比重。

使用轻于常规铸铁的材料作为该轻质芯部件是可能的。例如，可选自(a)镁、钛、铝等的轻合金的铸造制品、(b)纤维增强塑料、和(c)通过接合压制板部件而制备的压制的芯部件。在这些中，特别优选使用镁合金，它易于铸造并且即使重量轻也具有高强度。

根据本发明，通过使用至少包覆芯部件的轮圈部分的特殊的聚氨酯部件来调节轻质转向盘的惯性矩至适当值是可能的。这是调节转向盘的惯性矩非常有效的方法。因此，本发明中不必提供复杂的措施，例如在轮圈部分固定特殊部件(配重)。此外，本发明的聚氨酯部件能为驾驶员提供柔软的触感，即使其重量重。

如上所述，本发明中使用轻质芯部件以使得该转向盘本体重量更轻。这使得有必要调整或提高转向盘的惯性矩。这一调节可以通过仅使用本发明的特殊的聚氨酯部件而进行。因此，本发明中对转向盘的其他结构并无特别限制，并且可以与传统转向盘的那些结构相同。

因此，可以通过常规的聚氨酯的注射成型来制造本发明的转向盘，不包括对制造聚氨酯部件的方法进行调节以使该聚氨酯部件如下所述具有0.7至0.9的比重和45至60的肖氏A硬度。

通过调节从氨基甲酸酯原料中产生的气体量至每千克氨基甲酸酯原料0.8-1.5升，优选地1.0-1.3升，可以使聚氨酯部件具有0.7至0.9的比重。这一调节可以通过适当地设定氨基甲酸酯原料中的发泡剂的量而进行。如果少于每千克氨基甲酸酯原料0.8升，发泡可能变得不足。这可能造成注射成型过程中的不完全填充。如果大于每千克氨基甲酸酯原料1.5升，聚氨酯部件的比重可能变得过低。

氨基甲酸酯原料可定义为例如(a)多元醇材料或含有多元醇和其他常用添加剂(例如，催化剂、交联剂、泡沫稳定剂、发泡剂、颜料和光稳定剂)的组分与(b)多异氰酸酯材料或含有多异氰酸酯的组分的组合，在生产聚氨酯部件时将它们混合在一起。

通过将用于制备聚氨酯部件的多元醇或多元醇组分中的交联剂的量调节为多元醇或多元醇组分总重量的3-5wt％，优选地4-5wt％，可以使聚氨酯部件具有45至60的肖氏A硬度。当驾驶员紧握这种具有45至60的肖氏A硬度的转向盘时，可以提供驾驶员柔软的触感。

与本发明相反，在转向盘的传统聚氨酯部件的制备过程中，由氨基甲酸酯原料生成的气体可能大约是每千克氨基甲酸酯原料2升，由此提供聚氨酯部件约0.45-0.55的比重。此外，用于制备传统聚氨酯部件的多元醇或多元醇组分中的交联剂的量可能约为6wt％。

以下详细说明本发明转向盘的聚氨酯部件的形成方法。该方法可以通过类似于用于制备传统转向盘的注射成型进行。在该方法中，将芯部件放置在模具中形成的空腔内，然后通过反应注射成型而形成聚氨酯树脂部件以至少包覆芯部件的轮圈部分。

在反应注射成型中，将多元醇材料或组分与多异氰酸酯材料或组分混合。多元醇组分可以具有以下示例性的组成：(a)90-95重量份(例如93重量份)的三官能聚醚多元醇、(b)0.2-0.6重量份(例如0.4重量份)的催化剂、(c)3-5重量份的交联剂、(d)0.2重量份的泡沫稳定剂、(e)0.5重量份的发泡剂、(f)0.8重量份的颜料、和(g)0.2-0.6重量份(例如，0.4重量份)的光稳定剂。多异氰酸酯材料可包括25-45重量份(例如，30重量份)的改性的二苯基甲烷二异氰酸脂(MIDI)。

在本发明的转向盘的轮毂部分连接有安全气囊盖。将安全气囊嵌入轮毂部分的内部空间，用安全气囊盖遮盖。

根据本发明，不必使用200-300g的配重，该配重对获得轻质转向盘的适当惯性矩值是必要的，该轻质转向盘具有镁合金芯部件，该镁合金芯部件包覆有比重约为0.6的聚氨酯树脂。与具有该配重的传统转向盘相比，使用具有更高的0.7至0.9比重的特殊聚氨酯部件的本发明的转向盘，整体可减小约150g的重量。

假定转向盘通过用传统的具有大约0.6的比重的聚氨酯树脂包覆镁合金芯部件而制造，并且在镁合金芯部件上无配重。该转向盘在减轻重量方面是最好的。然而，它在惯性矩方面变得不合适或者过低。因此，有可能造成转向盘故障的发生，例如圆周振动。在使用由铸铁制成的传统芯部件的情况下，不必使用配重。然而，产生的转向盘重量过大。

在本发明中，通过使用镁合金芯部件，转向盘本体的重量可以为1.5至1.8kg。与本发明相反，具有铁和铝制成的芯部件的转向盘本体的重量是2.0至2.2kg，和具有完全由铸铁制成的芯部件的转向盘本体的重量是2.5至3.0kg。

虽然对本发明通过上面的实施方案进行了说明，本发明不限于上面的实施方案。由说明书和附图中公开的本发明概念得到的明显范围也包含在内。因此，本发明仅通过所附的权利要求限定。

基础的日本专利申请2006-197567(2006年7月20日提交)的全部内容，本申请中要求其优先权，在此通过参考而引入。

Claims

1.转向盘，包括：

其中由该芯部件和该聚氨酯部件的组合定义的转向盘本体具有1.0到2.5kg的重量，

其中通过下述方法制备该聚氨酯部件：其中将由氨基甲酸酯原料生成的气体调节为每千克氨基甲酸酯原料0.8-1.5升，该氨基甲酸酯原料定义为多元醇组分和多异氰酸酯组分的组合，生产该聚氨酯部件时将它们混合在一起，并且其中基于该多元醇组分的总重量，该多元醇组分中的交联剂的量为3至5wt％。

2.根据权利要求1所述的转向盘，其中该芯部件由镁合金制成。

3.根据权利要求1所述的转向盘，其中将该气体调节为每千克氨基甲酸酯原料1.0至1.3升。

4.根据权利要求1所述的转向盘，其中该多元醇组分中的交联剂的量为4至5wt％。

5.根据权利要求1所述的转向盘，其中该多元醇组分包含三官能聚醚多元醇。

6.根据权利要求1所述的转向盘，其中该多元醇组分包含催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、颜料和光稳定剂。

7.根据权利要求1所述的转向盘，其中该转向盘本体的重量为1.5至1.8kg。

8.生产转向盘的方法，包括以下步骤：

(a)提供具有轮毂部分、辐条部分和轮圈部分的芯部件，该辐条部分延伸在该轮毂部分和该轮圈部分之间；和

(b)通过注射多异氰酸酯组分和含有多元醇、发泡剂和3-5wt％的交联剂的多元醇组分的混合物来实施注射成型，将氨基甲酸酯原料定义为该多异氰酸酯组分和该多元醇组分的组合，该发泡剂的量使得通过将每千克的氨基甲酸酯原料混合，由该氨基甲酸酯原料产生0.8-1.5升的气体，由此生成聚氨酯部件和同时用该聚氨酯部件至少包覆该芯部件的轮圈部分。

9.根据权利要求8所述的方法，其中该多元醇组分中的多元醇是三官能聚醚多元醇。

10.根据权利要求8所述的方法，其中该多元醇组分还含有催化剂、泡沫稳定剂、颜料和光稳定剂。