CN101670847A - 汽车方向盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车方向盘(10)，其具有轮毂区(12)、至少部分围绕该轮毂区(12)配置的方向盘轮圈(14)和至少一个连接方向盘轮圈(14)与轮毂区(12)的轮辐(16)，其中轮毂区(12)、至少一个轮辐(16)和方向盘轮圈(14)基本上分别地由高强度塑料构成，并且方向盘轮圈(14)沿方向盘(10)圆周方向上至少分段地设计为自承重的空心型材结构。有选择地或附加地将方向盘轮圈(14)沿方向盘(10)的圆周方向至少分段地设计为由高强度塑料构成的自承重的空心型材结构并且至少部分地用特别是较软塑料构成的方向盘包覆(18)挤压包封。

Description

汽车方向盘
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的方向盘，其具有轮毂区、至少局部围绕该轮毂区设置的方向盘轮圈和至少一个用于连接所述方向盘轮圈和轮毂区的轮辐。
背景技术
传统的方向盘由作为框架的金属支架制成。接着，用聚氨酯泡沫包裹该金属支架，把手区域可以额外地配设有由木材、皮等制成的、利于握持的包封。
这种技术在长时间里证明是可靠的，但在制造过程方面具有严重的缺陷。特别是由于较长的发泡时间，该发泡过程需要多个起泡工具，这尤其是对于大批量生产是耗费的，并且成本昂贵。此外，在发泡过程中会释放污染环境的化学物质。这些物质例如在制造聚氨酯泡沫时作为发泡剂是必需的。这种传统方向盘的另一缺点是，由于金属支架的原因这种方向盘具有相对大的重量。
除了对方向盘一般的要求，例如足够的刚度和驾驶员操作的舒适度以外，现代汽车的方向盘通常还应当满足其它要求。现在的标准是，将安全气囊集成在方向盘中并且还将其它技术应用(例如操作和显示元件)设置在方向盘上。因此，方向盘的构造已经以多种多样的方式被改变。
例如DE 19653798C1记载了这样一种汽车方向盘，其具有集成的安全气囊，为了简化安装及提高集成应用方面的灵活性，该方向盘设计为基本上三段式的方向盘结构。作为所有待安装的构件的支架的金属构架与所有固定在其上的构件一起由塑料制成的上壳部分和下壳部分三明治形式地包裹。以此方式可提供制成的方向盘，在总装时只需将这种方向盘插装并固定到转向柱上。
DE3038820A1中建议了一种足够形状稳定、重量更轻的方向盘。在这种公知的方向盘中，方向盘轮圈由弹性的空心体构成，该空心体用高压气体充填并且覆盖一种强化的塑料。
在DE 298 02 474U1中公开了另一种具有减轻重量的方向盘。具有轮毂区、轮辐和方向盘轮圈的完整方向盘在这种情况下由上壳体和下壳体构成，它们两者由高强度塑料制成并且相互固定连接。因为这两个塑料壳体不形成自承重的结构，故为了获得所需的形状稳定性，至少下壳体用一体成形的肋加强，所述肋伸入两个壳体之间的内部空间。然而，这些加强肋使得方向盘的制造更加复杂并且也增大了方向盘的重量。
此外，为了设置附加的应用件还公知有这样一种汽车方向盘，其具有一个或多个用于承接这些应用件的空腔。
例如DE 198 38 452C1记载了一种具有方向盘轮圈的方向盘，该方向盘轮圈至少部分配设有至少一个空腔，该空腔通过通气口朝方向盘轮圈的把手区域敞开，以及在该空腔中装有用于抽吸空气的通风模块，因此，可以用简单的方法对方向盘轮圈进行调温。在此，该方向盘轮圈构造成自承重的中空体，该中空体例如由两个彼此连接的半壳体构成，其中，形式为金属板的下半壳体与方向盘的支撑架相连接，并且所述上半壳体设计为塑料注塑件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是创建一种汽车方向盘，它具有小的重量、易于制造、并且避免上述环境负荷方面的缺点。
按照第一方面，按本发明的、用于汽车的方向盘带有轮毂区、至少部分围绕所述轮毂区设置的方向盘轮圈和至少一个连接该方向盘轮圈与所述轮毂区的轮辐。按照本发明设计为，所述轮毂区、所述至少一个轮辐和所述方向盘轮圈分别基本上由高强度塑料形成，并且所述方向盘轮圈沿所述方向盘的周向至少部分地设计为自承重的空心型材。
通过整个的方向盘由高强度塑料材料构成，能明显地减轻方向盘的重量，因为可以放弃例如金属架形式的支撑架。通过将方向盘轮圈至少部分地设计为空心型材，进一步减小所述方向盘的重量以及特别是减小该方向盘的转动惯量。尽管放弃了支架，仍可以通过现代的塑料材料实现与传统方向盘中相类似的良好强度和能量吸收特性。此外，在按本发明构造的方向盘中还省去了高成本且给环境造成负担的发泡过程。
由方向盘轮圈的空心型材构成的空腔可以在需要时被附加地用于其它的应用。
在一种优选的实施形式中，方向盘轮圈至少局部通过由(特别是比方向盘的高强度塑料更软的)塑料材料制成的包覆层挤压包封。由于整个方向盘基本上由塑料构成，所述包覆层可以特别有利的方式借助于双组份注塑工艺在一个工具中制造。
按照第二方面，按本发明的、用于汽车的方向盘带有轮毂区、至少局部围绕所述轮毂区设置的方向盘轮圈和至少一个连接所述方向盘轮圈和所述轮毂区的轮辐。按照本发明设计为，所述方向盘轮圈沿着所述方向盘的周向至少部分地设计为自承重的、由高强度塑料材料构成的空心型材；并且所述方向盘轮圈至少局部地通过由特别是软塑料制成的包覆层挤压包封。
通过将方向盘轮圈设计为由高强度塑料构成的自承重的空心型材，可减小该方向盘的重量以及尤其减小该方向盘的转动惯量。在此，虽然放弃了金属支架，但是通过现代塑料材料仍能实现类似于传统方向盘的良好强度和能量吸收特性。此外，在按本发明构造方向盘中还省去了高成本且对环境造成负担的发泡过程。由于方向盘轮圈由塑料构成，该包覆层就可以特别简单的方式借助于双组份注塑工艺在一个工具中设置。
所述第一和第二方面也可以优选地相互组合。
优选地，所述轮毂区、所述至少一个轮辐和所述方向盘轮圈的至少两个构件、优选是所有三个构件由相同的塑料材料制成。
因此，按本发明的方向盘的另一优选的构造不仅涉及上述第一方面的方向盘，也涉及上述第二方面的方向盘，并且涉及第一和第二方面组合的方向盘。
在按本发明的方向盘的一种实施形式中，方向盘轮圈的空心型材单件地构造，并且与至少一个轮辐一体地成型。
在按本发明的方向盘的一种替代的实施形式中，方向盘轮圈的空心型材由两个或多个壳体部分形成，其中，至少两个壳体部分中的至少一个与至少一个轮辐一体地成型。
在这种变型方案中，方向盘轮圈的空心型材的至少两个壳体部分由具有一定视觉和/或触觉特性的不同材料形成。此外，空心型材的至少两个壳体部分优选是形状配合地、摩擦配合地和/或材料接合地相互连接。两个壳体部分尤其可以相互焊接、粘接和/或卡夹连接。
在本发明的另一构造中，方向盘轮圈可以再配设特别是由皮、织物或类似物制成的包覆层。
在按本发明的、具有上述结构的方向盘中，方向盘由高强度塑料制成的构件优选借助注塑方法制造。然后，可以特别有利的方式借助于双组份注塑工艺用由软塑料制成的方向盘包覆层挤压包封所述方向盘轮圈。
附图说明
本发明的其它优选的扩展方案可从各从属权利要求和下面对优选实施形式的说明中得到。为此，在附图中局部示意示出：
图1a是按本发明的方向盘的俯视图；
图1b是按本发明的第一种实施形式在图1a中剖切线X-X处放大的分解截面图；
图1c是按本发明的第一种实施形式在图1a中剖切线X-X处放大的截面视图；
图2是按本发明的方向盘的第二种实施形式相应于图1c的截面视图；
图3是按本发明的方向盘的第三种实施形式相应于图1c的截面视图；和
图4是按本发明的方向盘的第四种实施形式相应于图1c的截面视图。
具体实施方式
图1在子图1a中示意示出了按本发明的、用于汽车的方向盘10的俯视图，其大致与驾驶员在方向盘上的视角相应。方向盘10包括基本位于中央的轮毂区12，该轮毂区固定在汽车的转向柱上，以及围绕该轮毂区设置的方向盘轮圈14。在图1所示的实施形式中，该方向盘轮圈14完整地围绕中央轮毂区12延伸。但本发明并不局限于这种实施形式。方向盘轮圈14同样可以仅部分围绕中央轮毂区12延伸(例如经过约220°至约270°的角区域)。即使在图1中示例示出了具有基本上呈圆形的方向盘轮圈14的方向盘10，本发明也并非局限于此。方向盘轮圈例如也可以采用例如椭圆形、多边形和类似的形状。
在图1所示的实施形式中，方向盘轮圈14总共包含八个分段15，这些分段均匀地分布在方向盘10的周向上。但本发明并不局限于这种实施形式；方向盘轮圈14原则上可以具有任意数目的分段15，方向盘轮圈尤其也可以只由一个分段15构成，该分段延伸经过整个方向盘轮圈14。此外，方向盘轮圈14的各个分段15并非必须全部都具有相同的形状和大小。
在图1a中，方向盘轮圈14通过三个轮辐16与中央轮毂区12连接。这三个轮辐16从中央轮毂区12基本上沿径向朝外延伸(参见子图1a)并且在朝驾驶员的方向倾斜向上延伸(见分图1b和1c)。但是本发明并不局限于这种实施形式，该方向盘轮圈14也可以只通过一个、两个或多于三个的轮辐16与轮毂区12连接。还有轮辐16的形状，尺寸和定向也并不局限于图1所示的实施形式。
虽然在子图1a中未示出，但优选也可以在方向盘10的轮毂区12中集成或在那容纳安全气囊或安全气囊模块。
轮毂区12、方向盘轮圈14和方向盘的轮辐16由高强度的塑料材料制成，优选借助注塑分别通过相同的塑料制成。适宜的高强度塑料例如是一种聚碳酸酯基的塑料，特别是一种改良的聚碳酸酯。用这种塑料即可实现类似于传统的、具有金属支架的方向盘结构中的强度特性和能量吸收特性。
如在子图1b和1c中所示，方向盘轮圈14由下壳体部分14a和上壳体部分14b构成并因此构造为空心型材。这两个壳体部分14a和14b摩擦配合地、形状配合地和/或材料接合地相互连接，优选持久地相互连接。适宜的连接技术例如是焊接，粘接，卡夹，卷边连接，卡扣连接及类似方式。
在图1a和1b所示的实施形式中，该下半壳体部分14a优选与轮辐16之一一体地构造。但是，也可以选择采用恰当的连接技术连接两件式的结构。同样地，轮毂区12和轮辐16也可以相互构造成一体。通过这种方式提供了具有很少单个构件的方向盘10，因此，该方向盘10易于制造并可以轻易地安装在汽车中。
方向盘轮圈14可以按选择进行在方向盘10的整个圆周上设计这种空心型材或者只是部分部段具有这种空心型材。例如，仅将方向盘轮圈14的单个分段15或所有分段15设计成具有子图1b和1c中所示的结构。
此外也可以将方向盘轮圈14由多于两个的壳体部分14a，14b制成，其中，然后优选至少一个所述壳体部分与各轮辐16一体成型。另外，方向盘轮圈14的所述至少两个壳体部分14a，14b并非必须分别覆盖相同的角区域(当有两个壳体部分时该角区域各约180°，当有三个壳体部分时该角区域各约120°等等)，而是也可以具有不同的大小。因此，例如下壳体部分14a可以覆盖约150°至约270°的角区域，而上壳体部分14b例如只覆盖约90°至约210°的角区域。
在需要时，可以在方向盘轮圈14的、由空心型材形成的空腔中将其它的技术应用集成到方向盘中。例如可利用该空腔作为用来调节方向盘轮圈温度的手段，其中，在这种情况下可以在方向盘轮圈的上壳体部分14b中设置附加的通风口。此外，也可以将发光器件集成到方向盘轮圈14中，其中，在这种情况下该上壳体部分14b设计成至少局部透明或者配设有透明的开口。另外，还可以在方向盘轮圈14的空腔中装入操作元件，显示元件或这些元件的组件。
在图1所示的、按本发明的方向盘10的实施形式的一种修改变型中，该方向盘轮圈14的空心型材的上壳体部分14b也可以由另一具有一定视觉和/或触觉特性的材料形成。例如，上边的、朝向驾驶员的壳体部分14b可以包含其它的塑料、木材、金属、石、碳和类似物，以便构造高品质的方向盘并且使它拥有更好的外观和手感。
图2示出了按本发明的方向盘10的第二种实施形式。其中，图2相应于图1c的视图，方向盘10的其余组件与图1所示的第一种实施形式相类似地构造。
第二种实施形式与上面根据图1b和1c所述的第一种实施形式的区别在于，方向盘轮圈14的空心型材不是通过两个或多个壳体部分14a，14b构成，而是单件地构造。该空心方向盘轮圈14或方向盘轮圈14的空心分段可以一有利的方式借助注塑工艺(注射成型)单件地空心注塑。
其余特征及其变型相应于上面第一种实施形式。
现在，参照图3说明按本发明的方向盘10的第三种实施形式。在此，图3相应于图1c的视图，方向盘10的其余组件类似于图1中的第一种实施形式构造。
如图3所示，该方向盘轮圈14配设有包覆层18。该包覆层18由软塑料，特别是比方向盘轮圈的空心型材的高强度塑料更软的塑料制成。借助这个包覆层18可以根据材料的选择改善方向盘轮圈14的外观、握持特性和/或手感(或整体影响)。
在图3的视图中，包覆层18在方向盘轮圈14的整个圆周上延伸。也可以按选择仅局部地用这种包覆层18包裹方向盘轮圈14。
此外，该方向盘轮圈14必要时既可以在设计为空心型材的各部段，也可以在其余部段中配设包覆层18。另外，包覆层18也可以按选择在方向盘10的其它部段，例如轮辐16上延伸。
包覆层18优选被挤压包封到方向盘轮圈14的空心型材14a，14b上。因此，以有利的方式应用双组份注塑技术，其中，可在相同工具中依次制造空心型材14和包覆层18。
该第三种实施形式当然也可以与图2所示的方向盘10的第二种实施形式组合。
现在参照图4详细说明按本发明的方向盘10的第四种实施形式。在此，图4相应于图1c的视图，方向盘10的其余组件与图1所示的第一种实施形式类似地构造。
如在图4中所示，方向盘轮圈14配设有包覆层20。该包覆层20由皮、织物或类似物制成，以便将方向盘10构造得更高级。
在图3的视图中，包覆层18在方向盘轮圈14的整个圆周上延伸。也可以按选择仅用这种包覆层18部分地包裹所述方向盘轮圈14。
可选地，可以额外在方向盘轮圈的空心型材和包覆层20之间还配置衬垫层22，该衬垫层例如由如第三种实施形式中所述的泡沫材料、软塑料或类似物制成，以便改善方向盘10对于驾驶员的手感。
与图3所示的实施形式相似，方向盘轮圈14在必要时既可以在构造为空心型材分段，也可以在其余分段配设包覆层20。此外，包覆层20也可以按选择地在方向盘10的其它部分上延伸。
当然，第四种实施形式也可以和图2中所示的方向盘10的第二种实施形式和/或图3所示的方向盘10的第三种实施形式组合。
附图标记列表
  10   方向盘
  12   轮毂区
  14   方向盘轮圈
  14a   下半壳体部分
  14b   上半壳体部分
  15   14的分段
  16   轮辐
  18   软塑料制成的包覆层
  20   皮料、织物等制成的包覆层
  22   衬垫层

Claims (11)

1.一种用于汽车的方向盘(10)，具有轮毂区(12)、至少局部围绕所述轮毂区(12)设置的方向盘轮圈(14)和至少一个用于连接该方向盘轮圈(14)与所述轮毂区(12)的轮辐(16)，其特征在于，所述轮毂区(12)、所述至少一个轮辐(16)和所述方向盘轮圈(14)分别基本上由高强度塑料材料形成，并且所述方向盘轮圈(14)沿所述方向盘(10)的周向至少部分地设计为自承重的空心型材。
2.按权利要求1所述的方向盘(10)，其特征在于，所述方向盘轮圈(14)至少局部通过由尤其是软的塑料材料制成的包覆层(18)挤压包封。
3.一种用于汽车的方向盘(10)，带有轮毂区(12)、至少局部围绕该轮毂区(12)设置的方向盘轮圈(14)和至少一个用于连接所述方向盘轮圈(14)和所述轮毂区(12)的轮辐(16)，其特征在于，所述方向盘轮圈(14)沿所述方向盘(10)的周向至少部分地设计为自承重的、由高强度塑料材料形成的空心型材；并且所述方向盘轮圈(14)至少局部地通过由尤其是软塑料材料制成的包覆层(18)挤压包封。
4.按权利要求1至3之一所述的方向盘(10)，其特征在于，所述轮毂区(12)、所述至少一个轮辐(16)和所述方向盘轮圈(14)的至少两个构件由相同的塑料材料形成。
5.按权利要求1至4之一所述的方向盘(10)，其特征在于，所述方向盘轮圈(14)的所述空心型材单件地构造并且与至少一个轮辐(16)一体地成型。
6.按权利要求1至4之一所述的方向盘(10)，其特征在于：所述方向盘轮圈(14)的所述空心型材由至少两个壳体部分(14a，14b)构成，其中，所述至少两个壳体部分的至少一个与所述至少一个轮辐(16)一体地成型。
7.按权利要求6所述的方向盘(10)，其特征在于，所述方向盘轮圈(14)的所述空心型材的至少两个壳体部分(14a，14b)由具有一定视觉和/或触觉特性的不同材料形成。
8.按权利要求6或7所述的方向盘(10)，其特征在于，所述方向盘轮圈(14)的空心型材的至少两个壳体部分(14a，14b)形状配合地、摩擦配合地和/或材料接合地相互连接。
9.按权利要求1至8之一所述的方向盘(10)，其特征在于，所述方向盘轮圈(14)还配设有由皮革或织物制成的包覆层(20)。
10.一种用于制造按权利要求1至9之一所述的方向盘的方法，其特征在于，借助注塑制造所述方向盘(10)的、由所述高强度塑料制成的组件。
11.按权利要求10所述的方法，其特征在于，借助双组份注塑方法通过由尤其是软塑料制成的方向盘包覆层(18)实现所述方向盘轮圈(14)的挤压包封。
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