CN104203717B - 用于方向盘的骨架及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，方向盘可包括：塑料顶部骨架部分，该塑料顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，该顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸；以及塑料底部骨架部分，该塑料底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，该底部轮辐部分径向地向内延伸到毂。顶部骨架部分可用多个卡扣机构附接至底部骨架部分，其中，每个卡扣机构均包括与开孔接合的卡扣配合突出部。骨架可构造成附接至车辆转向柱。

Description

用于方向盘的骨架及其制造方法

背景

本公开总体上涉及方向盘，并且尤其涉及一种用于方向盘的骨架和制造该骨架的方法。

方向盘通常包括金属骨架，该金属骨架形成方向盘的轮辐及轮缘。该金属骨架进而被适合的覆盖材料(比如木材或者弹性材料)封装。然而，金属骨架的缺点包括重量很重和质量惯性矩很大。

因此，期望替换金属骨架。美国专利第7,597,028号公开了一种整体成型的复合方向盘。虽然做出了这些进展，但还需要重量轻且强度高的方向盘组件(特别是用于汽车方向盘的骨架)。

发明内容

在各个实施例中公开了骨架和方向盘，以及制造骨架和方向盘的方法。

在一个实施例中，方向盘可包括：塑料顶部骨架部分，该塑料顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，该顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸；以及塑料底部骨架部分，该塑料底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，该底部轮辐部分径向地向内延伸到毂。顶部骨架部分可用多个卡扣机构附接至底部骨架部分，其中，每个卡扣机构均包括与开孔接合的卡扣配合突出部。该骨架可构造成附接至车辆转向柱。

在一个实施例中，制造骨架的方法包括：使塑料顶部骨架部分注射成型，该塑料顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，该顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸；使塑料底部骨架部分注射成型，该塑料底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，该底部轮辐部分从底部轮缘部分径向地向内延伸到毂；以及用多个卡扣机构将顶部轮缘部分与底部轮缘部分组装到一起，其中，每个卡扣机构均包括与开孔接合的卡扣配合突出部。该骨架构造成通过该毂而附接至车辆转向柱。

下文更具体地描述这些特征和其他的非限制性特征。

附图说明

下文是附图的简要说明，该附图为了示出本文所公开的示例性实施例的目的而不是为了对其进行限制的目的而呈现。

图1是骨架的一个实施例的前立体图。

图2A是图1中的骨架的底部轮缘部分的一部分的立体图。

图2B是图1中的顶部轮缘部分的一部分与底部轮缘部分的一部分处于未组装但彼此对准状态的立体图。

图2C是图2B中处于组装形式的立体图。

图3是包括使用粘合剂将顶部轮缘部分与底部轮缘部分连接到一起的一个实施例的示意图。

图4是包括机械紧固机构的示例性轮缘的一部分的立体图，该机械紧固机构包括凸台和钻孔组合。

图5是骨架的一个实施例的前示意图，该骨架包括位于轮缘周围的机械紧固件以用于将顶部轮缘部分固定至底部轮缘部分。

图6A是示出了处于未组装但在凹槽处彼此对准状态的底部轮缘部分和顶部轮缘部分的一部分的骨架的另一个实施例的立体图。

图6B是图6A中处于组装形式的立体图。

图7A是包括使用金属丝以熔化并将顶部骨架部分熔合至底部骨架部分的另一个骨架实施例的一部分的示意图。

图7B是图7A中的骨架的前示意图，包括位于骨架周围的感应线圈加热器。

图8是使用金属插入件的底部骨架部分和顶部骨架部分的组装的示意图。

图9是方向盘的一个实施例的部分切开的前立体图。

图10是在实例1中提到的12点钟弯曲测试的示意图。

图11是在实例1中提到的力(千牛顿(kN))对位移(毫米(mm))的曲线图。

图12是在实例2中提到的施加的力(牛顿(N))对位移(毫米)的曲线图。

具体实施方式

已经确定的是，用于骨架设计的两件式热塑性结构可提供比一件式热塑性结构更高的强度系数。然而，如果振动焊接被用于使例如骨架的两个半部连接，则这可给制造过程增加额外的步骤，从而增加制造时间和成本。随着时间的推移获得有效的焊接强度也是一个挑战。

已经确定的是，使用包括连接机构的骨架结构(其中，骨架的部分卡扣配合到一起)可解决上述问题。骨架的半部包括配合的卡扣机构，该卡扣机构理想地以交替的方式定向(例如，其中，该机构可从外侧到内侧交替，使得内侧上的卡扣机构不邻近外侧上的卡扣机构)，并且其中，每个骨架半部可包括卡扣突出部(多个卡扣突出部)和/或用于接收卡扣突出部的开孔(多个开孔)。例如，骨架的一个部分上(比如骨架的一个半部上)的多个卡扣配合突出部可与各自的开孔(多个开孔)配合以接收位于另一个部分上(比如骨架的另一个半部上)的卡扣配合突出部。这个连接机构可通过提供反作用卡扣/锁定机构(该反作用卡扣/锁定机构在结合时将两个部分锁定到一起)而消除对于振动焊接的需要。这种反作用卡扣配合突出部可提供随着时间推移有效的强度和一次性扣入式连接。

参考附图可更完全地理解本文中公开的部件、工序及装置。这些附图(在本文中也被称为“图(FIG)”)仅是基于证明本公开的方便性和容易性而做出的示意性表示，并且因此，这些附图并非旨在表示该附图中的装置或部件的相对大小及尺寸和/或并非旨在限定或者限制示例性实施例的范围。虽然为了清楚的目的而在下文的描述中使用了特定术语，但这些术语旨在仅表示用于附图中的说明而选择的实施例的特定结构，并且这些术语并非旨在限定或者限制本公开的范围。在附图和下文的描述中，将理解到相同的参考标号表示相同功能的部件。

图1是根据实施例的用于方向盘的骨架8的示意图。骨架8可包括顶部骨架部分6，该顶部骨架部分包括顶部轮缘部分12以及从该顶部轮缘部分12径向地向内延伸的顶部轮辐部分16。底部骨架部分4可包括底部轮缘部分14、底部轮辐部分20以及毂22。底部轮辐部分20可从底部轮缘部分14径向地向内延伸并且底部轮缘部分14可与毂22径向地向外间隔开并围绕该毂。顶部轮缘部分12和底部轮缘部分14可在组装时配合以形成轮缘10，如图2B、图2C、图4、图6A和图6B中所示。

顶部轮辐部分16可与顶部轮缘部分12整体成型。底部轮辐部分20(例如，如在图8中可见)和顶部轮辐部分16设计成在骨架8组装时配合，如图1中所示。因此，虽然图1和图8描述了四个底部轮辐，但可使用更多或更少的底部轮辐。

如图2A、图2B和图2C中所示，底部轮缘部分14可包括开孔(多个开孔)(例如，狭槽)24，该开孔构造成接收顶部轮缘部分12的卡扣配合突出部18。开孔(多个开孔)24/突出部(多个突出部)(例如，柄脚(多个柄脚))18的卡扣设计本身可为各种配合布置，其中，一个轮缘部分上的开孔的尺寸和形状制成为以卡扣的方式接收相对的轮缘部分上的突出部、从而抑制拆开。因此，开孔(多个开孔)和突出部(多个突出部)的几何形状可为各种多边形和/或圆形的形状，该形状包括细长形(例如，矩形、长椭圆形等等)、正方形等等。理想地，突出部(多个突出部)具有唇部88，该唇部可与开孔内的壁接合(例如，物理接触)，和/或唇部88可具有足够的长度以延伸穿过开孔24并与轮缘的侧面(内侧或者外侧，取决于唇部88从哪一侧进入开孔24)接触。

突出部18和开孔24可彼此相对地对准(如图2B和2C中所示)，以在轮缘10组装时连接到一起。因此，基于顶部轮缘部分12和底部轮缘部分14的组装以形成轮缘10(如图2C中所示出的)，在卡扣配合突出部18与开孔24(例如，匹配的打开窗部分)之间可获得正锁定(positive locking)，一旦轮缘10被组装，该正锁定就可避免该轮缘被拆开。

顶部轮缘部分12可包括第一周界边缘28和第二周界边缘30(如图2B中所示)，多个间隔开的卡扣配合突出部18可位于该第一周界边缘和第二周界边缘处。注意到，突出部18能够以任何适合的距离间隔开。例如，当从骨架8的中心测量时，突出部18可彼此间隔大约45度。然而，也可使用其他的间隔。可选地，卡扣机构(例如，包括突出部18和开孔24)可围绕该骨架等间距地定位。

可围绕骨架设置任何数量的卡扣机构例如以实现两个轮缘部分的固定附接。通常，沿着外侧(见图1中的44)定位的卡扣机构可大于或者等于4个，特别地，大于或者等于8个，更特别地，大于或者等于10个，并且又更特别地，大于或者等于12个，而在一些实施例中，可围绕骨架的外侧可定位大于或者等于15个卡扣机构。而且，沿着骨架的内侧(见图1中的48)布置的卡扣机构可大于或者等于4个，特别地，大于或者等于8个，更特别地，大于或者等于10个，并且又更特别地，大于或者等于12个，而在一些实施例中，可围绕骨架的内侧定位大于或者等于15个卡扣机构。可选地，可沿着骨架的外侧和内侧使用不同数量的卡扣机构。卡扣机构可沿着骨架以交错的形式(在内侧和外侧之间交替)定位。可替换地，卡扣机构可全部位于骨架的内侧或者外侧上，例如，骨架上的所有卡扣机构可位于轮缘的相同侧上。

卡扣配合突出部18可以包括从臂34延伸的唇部32(如图2B中所示)以用于固定到开孔24中。虽然唇部32和臂34在图2B中示出为相对于轮缘10而水平地定向以锁定到开孔24中，但也可使用构造成用开孔24锁定(例如，卡扣)的其他适合地定向、成形及尺寸的卡扣配合突出部18。臂34具有足够的长度以在骨架部分组装到一起期间能够使臂弯曲并且允许唇部32沿着另一个部分运动且允许该唇部扣入开孔24中。臂的长度取决于开孔24的位置并且足以允许扣入和配合接合。唇部的宽度小于或者等于开孔24的宽度以能够使突出部18锁定到开孔2内。如果突出部位于通道26内以使得唇部32将从骨架部分内侧延伸到骨架部分的外侧(即，远离通道26)，则理想地，唇部32从突出部18的基部处(或从该突出部附近)延伸小于或者等于开孔24的深度的距离，这样使得当轮缘部分组装到一起时，唇部32不会延伸得超出开孔的外表面(例如，唇部与外表面平齐)。如果突出部位于通道26的外侧以使得唇部32将从骨架部分的外侧朝向通道26延伸的话，则唇部32可延伸任何期望的距离并且该唇部可选地包括可在通道内与骨架的内侧表面接合的延伸部。

在示出的实施例中，唇部32向外远离通道26突出。可替换地或者此外，突出部18可设计成使得唇部向内朝向通道26延伸。在卡扣机构中的一些或全部包括具有向内延伸唇部的突出部的实施例中，开孔可位于相对的轮缘部分的内壁上，这样使得当突出部与开孔组装时，突出部不会延伸得超出轮缘部分的外壁(例如，突出部与轮缘部分的外壁平齐并且唇部朝向通道26延伸进入开孔中并可选地穿过该开孔)。

可替换地或者此外，卡扣机构(多个卡扣机构)可比如用在轮缘的中心部分内(例如，结合有加强元件46的通道26)。例如，如图2A中所示，元件(多个元件)46可选地还包括开孔24’或卡扣配合突出部18’。这些开孔(多个开孔)24’和突出部(多个突出部)18’将分别与相对的轮缘部分上的突出部(多个突出部)和开孔(多个开孔)接合。

轮缘部分可选地还包括配合插入元件(多个配合插入元件)和/或凹槽(多个凹槽)，例如以进一步增强轮缘部分的对准。例如，顶部轮缘部分12的第一周界边缘28和第二周界边缘30中的每个均可包括插入元件36，该插入元件可沿着周界边缘28、30的长度(例如沿着除了卡扣配合突出部18所在的位置处之外的全部长度)延伸。类似地，底部轮缘部分14可包括第一周界边缘38(内周界边缘)和第二周界边缘40(外周界边缘)。在周界边缘38、40之间可具有凹槽42，该凹槽构造成用于接收插入元件36。凹槽42也可延伸除了狭槽24所在的位置处之外的底部轮缘部分14的全部长度，如图2B中所示。插入元件36和凹槽42可帮助顶部轮缘部分12与底部轮缘部分14的机械连接和锁定(如图2C中所示)，以形成组装的轮缘10。再次理解到，插入元件可位于轮缘部分中的一个上而凹槽相应地位于另一个轮缘部分上。

组装的轮缘10可包括通道26，该通道可为至少部分地中空的并且该通道可包括多个加强元件46。加强元件46可位于顶部轮缘部分和/或底部轮缘部分上，并且该加强元件可与另一个轮缘部分上的加强元件对准或者该加强元件可位于另一个轮缘部分上的加强元件之间。加强元件(例如，肋状件)可包括各种形状及尺寸的元件，并且该加强元件位于轮缘部分12、14中的任一个或两个的内侧上。例如，加强元件46可包括从一侧到另一侧横过该部分(例如横过通道26)延伸的多个间隔开的肋状件和/或其他突出部。

参考图3，轮缘部分可通过将材料布置进入凹槽42中而进一步地固定到一起。例如，粘合剂50(比如粘胶或者另外的结合剂)可放置在凹槽42中以进一步地辅助加强骨架的组装。

类似地，除了粘合剂之外或者可替换地，多个机械紧固件52(比如凸台和螺钉组合、螺钉、销等等)可用于进一步加强骨架8的组装，如图4和图5中所示。例如，图4示出了包括使用机械紧固件52(例如，用于紧固的凸台和钻孔特征)的一个实施例。紧固元件(例如，螺钉、销、铆钉、螺栓等等)将布置成穿过凸台56。在图4中示出的实施例中，钻孔54(通孔)可位于顶部轮缘部分12上，紧固元件可穿过该钻孔而定位到位于底部轮缘部分14上的凸台56中。将认识到，轮缘部分12、14中任一个可包括钻孔54并且因此另一个轮缘部分包括凸台56。

图5示出了一个实施例，其中多个间隔开的机械紧固件52(如上文描述的)围绕整个轮缘10定位以帮助骨架8的组装。在图5中，当从骨架10的中心径向地测量时，紧固件52彼此间隔开近似30度。然而，也可使用紧固件52的其他间隔，并且紧固件52可围绕轮缘10的仅一部分而定位。

图6A和6B示出了用于轮缘10的另一个构造。如于此所示，底部轮缘部分14的第一周界边缘38和第二周界边缘40可包括具有细长边缘60的轨道58，该细长边缘60可位于比周界边缘38、40的顶部更低的位置。换句话说，代替穿过轮缘边缘的凹槽，周界边缘可具有与另一个轮缘部分上的相对的突出部和凸缘配合的突出部和凸缘。在图6A和6B中示出的实施例中，底部轮缘部分的内表面高于底部轮缘部分的外表面(在底部轮缘部分的外表面处形成凸缘)。配合的轮缘部分包括轨道和延伸部，其中，当被组装时，一个骨架部分的延伸部被另一个轮缘部分的轨道接收，其中，该轨道可为凹槽或凸缘。例如，顶部轮缘部分所具有的外表面比顶部轮缘部分的内表面高出(交迭部分(延伸部)62)(在顶部轮缘部分的内表面处形成凸缘(轨道64))。粘合剂50可放置于其中以用于将轮缘部分12、14固定到一起。根据需要，轨道58可围绕轮缘部分14的整个长度延伸或仅在间隔位置处延伸。

图6B示出了具有这个结构的组装的轮缘10。如从图6B中可见，可在轮缘部分12、14之间实现固定机械连接机构，该固定机械结合机构可通过如在凹槽42中使用粘合剂50而进一步地增强。可选地，轨道64也可位于交迭部分62的外表面上，如图6B中所示。

图7A和7B示出了可替换地或者除了本文描述的其他实施例之外包括使用感应焊接的一个实施例。如图7A中所示，金属丝(例如，镀锌铁(GI)金属丝)66可位于轨道58和/或64(或者凹槽42)中，并且轮缘10可组装到一起。在于使用例如围绕轮缘10定位的感应线圈加热器68加热时，如例如图7B中所示，金属丝66可熔化并将顶部轮缘部分12与底部轮缘部分14熔合到一起。例如，电流可被施加穿过感应线圈、产生热、熔化GI金属丝并且将塑料熔合到一起。可选地，顶部轮缘部分12和底部轮缘部分14可保持在固定装置中，其中，施加电流的同时可施加压力。这些部分熔化结合到一起形成不能拆开的骨架，即，在不损坏一个或者两个部分的情况下，顶部骨架部分不能与底部骨架部分分离。

图8示出了将底部骨架部分4连接至顶部骨架部分6的一个实施例，该实施例可使用前述的连接技术的任何组合，并且该实施例包括使用金属插入件70(例如，钢)。金属插入件70可对骨架8提供进一步的结构支撑。更具体地，金属插入件70可包括钻孔72并且该钻孔定位在毂22的钻孔76的上方并与其对准。图8示出的金属插入件70为具有三角形、正方形或者圆形的形状，然而，将认识到，其他的形状和各种尺寸是可能的。金属插入件70可提供所需要的结构整体性以将骨架8附接至转向柱(未示出)。如图8和图1中所示，毂22也可包括多个突出部74和/或钻孔(开孔)76，该突出部和/或钻孔可辅助从骨架8制造和组装方向盘，包括其他的构件，比如安全气囊、喇叭、电子设备(例如，用于无线电的控制设备、巡航控制设备等等))。

图9描述了包括骨架8的合成方向盘78的一个实例。注意到，骨架8可使用包括注射成型(例如，气体辅助注射成型、水辅助注射成型等等)的制造技术而制造。骨架8可包括塑料，例如热塑性塑料、热固性塑料和包括前述塑料中的至少一个的组合。取决于具体的使用(例如，载客车辆、商业设备(农场设备、建筑设备等等)等等)，比如任何热塑性塑料在撞击事件期间均可变形并吸收能量。特别地，可能的塑料的实例包括期望的应变失效等级(例如对于载客车辆而言，当根据ASTM D-638的拉伸试验测量时塑料具有大于或者等于20％应变失效等级；例如对于建筑车辆而言，当根据ASTM D-638的拉伸试验测量时塑料具有大于或者等于2％应变失效等级)和/或具有低负载下的弹性变形和高负载下的塑性变形，其中，低负载的特征为在方向盘的正常工作期间受到的负载，而高负载的特征为如在联邦机动车安全标准203下限定的严重违规使用或者撞击事件。

可能的塑料的实例包括聚(亚芳基醚)树脂、聚酰亚胺(例如，聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺)、聚砜(例如，聚醚砜、聚芳基醚砜、聚苯醚砜)、尼龙、聚酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯聚合物(ABS)、聚碳酸酯(例如，可从SABIC新塑料公司(SABIC Innovative Plastics)商业地获得的LEXAN*树脂)、聚苯醚树脂、聚苯醚、聚酰胺、聚苯硫醚树脂、聚氯乙烯PVC、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、烯烃(例如，热塑性烯烃(TPO)、低/高密度聚乙烯、聚丙烯)及其泡沫材料，以及包括前述材料中的至少一个的组合，比如聚碳酸酯/ABS混合物、共聚碳酸酯-聚酯、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、丙烯腈-(改性乙烯-聚丙烯二胺)-苯乙烯(AES)、聚苯醚-聚苯乙烯以及可从SABIC新塑料公司(SABIC Innovative Plastics)商业地获得的商标为LEXAN*EXL的硅酮改性聚碳酸酯(例如，LEXAN*EXL 4016H，玻璃纤维增强聚碳酸酯-硅氧烷共聚物))。注意到，根据实施例，骨架8和/或方向盘78可全部是塑料(例如，热塑性塑料、热固性塑料或者包括前述塑料中的至少一个的组合)。在一些实施例中，具有衬套(例如，将方向盘附接至转向柱的区域)的毂22也可包括具有金属插入件的塑料和其他材料(比如金属)的组合。

除了塑料之外，塑料还可包括通常并入这个类型聚合物中的各种添加剂、填充物、增强剂。示例性的添加剂包括抗冲改性剂、填充物、增强剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外(UV)光稳定剂、塑化剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂、着色剂(比如二氧化钛、碳黑和有机染料)、表面效应添加剂、辐射稳定剂、阻燃剂和防滴剂。可使用添加剂的组合，例如热稳定剂、脱模剂和紫外光稳定剂的组合。通常，添加剂以通常已知有效的量使用。取决于合成物的总重量，添加剂的总量(除任何抗冲改性剂、填充物或者增强剂以外)通常是0.01wt％至5wt％。

可能的填充物或增强剂包括例如云母、粘土、长石、石英、石英岩、珍珠岩、硅藻岩、硅土、硅藻土、硅酸铝(莫来石)、合成硅酸钙、熔融石英、烟化硅石、沙子、氮化硼粉末、硼硅酸盐粉末、硫酸钙、碳酸钙(比如白垩、石灰石、大理石和合成的沉淀的碳酸钙)、滑石(包括纤维状的滑石、模块化的滑石、针形滑石、和层状滑石)、硅灰石、中空的或实心的玻璃球、硅酸盐球、煤胞、铝硅酸盐或(阿莫球(armospheres))、高岭土、碳化硅晶须、矾土、碳化硼、铁、镍、或者铜、连续的和中断的碳纤维或玻璃纤维、硫化钼、硫化锌、钛酸钡、钡铁氧体、硫酸钡、重晶石、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、颗粒铝或纤维铝、青铜、锌、铜、或者镍、玻璃片、片状碳化硅、片状二硼化铝、片状铝、钢片、自然填充物(比如木粉、纤维状纤维素、棉花、剑麻、黄麻、淀粉、木质素、花生壳或者稻谷壳)、增强有机纤维状填充物(比如聚(醚酮)、聚酰亚胺、聚苯并恶唑、聚(亚苯硫醚)、聚酯、聚乙烯、聚芳酰胺、芳香族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯和聚(乙烯醇))以及包括前述的填充物或者增强剂中的至少一个的组合。填充物和增强剂的形式可为涂覆有金属材料层以促进导电性的颗粒、球体、席子(编织的或者非编织的)、纤维或者用硅烷处理以改善与聚合物基质树脂的粘着和散布的表面。基于100重量份，基于总合成物的100重量份，所使用的填充物的量为1至200重量份。

此外，塑料可以进一步地与各种添加剂(多个添加剂)组合，该添加剂所具有的附加条件选择为不会显著不利地影响热塑性合成物的期望性质，特别是其机械性质、热性质、流变性质、磁性质、加工性质、光学性质、声学性质和其他相关的和关键性的性质。可使用添加剂的组合。这种添加剂可在用于形成合成物的成分的混合期间在适合的时间时混合。

图9中描述的方向盘78还可包括覆盖物80(例如，皮革覆盖物)、喇叭覆盖物84以及位于骨架8的表面与覆盖物80之间以进一步地增强方向盘78的外观和触感的柔软材料86。柔软材料86可包括例如泡沫(比如聚丙烯(PP)泡沫)。该泡沫可包括上文的塑料中的任一个，其可发泡并且一旦发泡则将保持期望的结构完整性。可能的泡沫的一个实例包括具有添加剂的传导性聚氨基甲酸酯泡沫，以使其具有导热性或使其具有导热性和导电性。该泡沫还可由硅基和/或发泡聚乙烯或者发泡聚苯乙烯形成。

方向盘78还可包括通过钻孔76而嵌入毂22中的附接元件(未示出)，该附接元件的尺寸形成为用于连接到转向柱(未示出)。

现将参考模拟的下文非限制性实例描述各实施例。

实例1

在实例1中，方向盘的性能相对于对比的不具有卡扣配合突出部的振动焊接方向盘的性能而进行测试。更特别地，对比的振动焊接方向盘由相同的材料(即Lexan*EXL4016H)制成。对比的设计包括顶部半部和底部半部，该顶部半部和底部半部在方向盘轮缘的周界处具有焊缝设计以辅助将顶部半部振动焊接并固定至底部半部。

对比地，卡扣配合方向盘包括通过使用以交替的、反作用的方式布置的卡扣配合突出部18而组装到一起的顶部半部和底部半部。在模拟中使用近似25个卡扣位置(例如，狭槽24)，其中，每个卡扣位置在宽度上测量为近似20mm。在这个实例中，仅使用卡扣(例如，卡扣配合突出部18)而不使用粘合剂。

在这两个方向盘上模拟12点弯曲测试。图10描述了所建立的12点弯曲测试。在这个测试中，将200牛顿(N)的力施加在12点区域处并且挠曲应该位于图11中的下规范曲线与上规范曲线之间，如下文描述的。还注意到，12点弯曲测试对于方向盘的设计是有用的，这是因为例如当从车辆操作者的视角度量时，12点处的点代表非最佳强度的点，并且该点通常是方向盘上的最软的位置。

图11是以千牛(kN)为单位测得的力对以毫米(mm)为单位测得的位移的曲线图并且描述了这个测试的结果。如从这里绘制的力位移曲线中可见，卡扣配合方向盘的力-挠曲性能(线F)对于大部分加载情况均落在上规范(线E)与下规范(线H)内。更特别地，如可从图11中观察到的，当与振动焊接设计(线G)比较时，卡扣配合设计提供了更好的结果，虽然两者都在规范之内。此外，进一步的测试已经证明所提出的卡扣配合设计可有助于消除由于可随一些振动焊接方向盘设计而发生的不一致的焊接强度所导致的破裂的风险。

实例2

在实例2中，通过模拟的性能评估在骨架上进行，该骨架与振动焊接样品(骨架C)相比包括具有/不具有粘合剂的反作用卡扣设计。更具体地，骨架A不包括粘合剂而仅包括以交替的方式沿着轮缘的周界以间隔开的方式设置的卡扣配合突出部18，该卡扣配合突出部当组装到一起时彼此反作用。骨架B包括骨架A的特征并且还包括粘合剂结合的附加物。更具体地，该设计包括沿着轮缘的顶部半部周界和底部半部周界的凹槽，该凹槽可容纳粘合剂。粘合剂的类型可例如为环氧树脂粘合剂、丙烯酸树脂粘合剂和/或溶剂基粘合剂。对比的振动焊接骨架C包括用于在振动焊接工序期间用于熔化和连接的焊接区域。考虑两种情况：在情况1中，焊接强度假定为100％，而在情况2中，焊接强度假定为50％。

在这个性能评估中，500牛顿(N)负载施加在图1中所示的位置82处。这个负载通过在给定的方向上在给定的区域上不断地施加压力的块状物而施加，直到施加了最大值500N的负载。当负载施加结束时，记录骨架的位移。

在图12中显示了这个测试的结果，该图是所施加的力(N)对以毫米(mm)为单位测量的位移的曲线图。如从这个图表中可见，骨架A的设计由于完全的机械连接而提供了一致的结合强度并且提供了可与振动焊接部件相比的性能。有利地消除了焊接的不一致性。增加了粘合剂的设计(如在骨架B中)进一步增强了性能并且有助于匹配振动焊接部件的性能。对比的骨架C呈现了假定焊接强度为100％的振动焊接部件而骨架D呈现了假定焊接强度降低至50％的振动焊接部件。可以理解到，从两个曲线交迭的观察结果中明确得知，在模拟中没有完全地获得这个效果。然而，还可以理解到，由于不一致的焊接所导致的焊接强度的这种降低在测试的期间可导致破裂。还注意到，由于例如使用卡扣；粘合剂；机械紧固件；和/或其任何可能的组合的纯机械连接方式，前文中描述的机械连接方法有助于消除与振动焊接关联的不一致焊接的风险。卡扣的数量可根据如由原始设备制造商规定的负载而变化，并且这可通过模拟而确定以达到满足规定负载下的偏移的最佳数量。

根据一个实施例，骨架包括顶部骨架部分，该顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸。骨架还包括底部骨架部分，该底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，底部轮辐部分从底部轮缘部分径向地向内延伸，该底部轮缘部分与毂径向向外间隔开并且围绕该毂。顶部骨架部分和底部骨架部分中之一包括多个卡扣配合突出部，该多个卡扣配合突出部彼此间隔开并且位于轮缘部分的周界边缘上，并且顶部骨架部分和底部骨架部分中的另一个包括多个间隔开的狭槽，该多个间隔开的狭槽构造成接收多个卡扣配合突出部并且产生反向作用卡扣机构，该反向作用卡扣机构在骨架组装时将顶部骨架部分机械地连接至底部骨架部分。骨架还包括塑料材料。

根据另一个实施例，骨架包括顶部骨架部分，该顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，该顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸。骨架还包括底部骨架部分，该底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，该底部轮辐部分从底部轮缘部分径向地向内延伸，该底部轮缘部分与毂径向向外间隔开并且围绕该毂。底部轮缘部分包括第一周界边缘和第二周界边缘，该第一周界边缘和第二周界边缘中的每个均包括具有比第一周界边缘和第二周界边缘更低的细长边缘的凹槽。顶部轮缘部分包括第一周界边缘以及第二周界边缘，该第一周界边缘构造成与底部轮缘部分的第一周界边缘配合，该第二周界边缘构造成与顶部轮缘部分的第二周界边缘配合。骨架还包括塑料材料。

根据又一实施例，制造骨架的方法包括使顶部骨架部分注射成型，该顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，该顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸。该方法还包括使底部骨架部分注射成型，该底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，该底部轮辐部分从底部轮缘部分径向地向内延伸，并且该底部轮缘部分与毂径向向外间隔开并且围绕该毂，其中，该底部轮缘部分具有包括凹槽的周界边缘。该方法还包括在凹槽中插入金属丝并且通过感应焊接加热该金属丝以将顶部骨架部分结合至底部骨架部分。

在一个实施例中，方向盘可包括：塑料顶部骨架部分，该塑料顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，该顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸；以及塑料底部骨架部分，该塑料底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，该底部轮辐部分径向地向内延伸到毂。顶部骨架部分可用多个卡扣机构附接至底部骨架部分，其中，每个卡扣机构均包括与开孔接合的卡扣配合突出部。骨架可构造成附接至车辆转向柱。

在一个实施例中，制造骨架的方法包括：使塑料顶部骨架部分注射成型，该塑料顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，该顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸；使塑料底部骨架部分注射成型，该塑料底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，该底部轮辐部分从底部轮缘部分径向地向内延伸到毂；以及用多个卡扣机构将顶部轮缘部分与底部轮缘部分组装到一起，其中，每个卡扣机构均包括与开孔接合的卡扣配合突出部。骨架构造成通过毂而附接至车辆转向柱。

在一个实施例中，制造骨架的方法包括：使塑料顶部骨架部分注射成型，该塑料顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，该顶部轮辐部分从顶部轮缘部分径向地向内延伸；使塑料底部骨架部分注射成型，该塑料底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，该底部轮辐部分从底部轮缘部分径向地向内延伸到毂；用顶部轮缘部分与底部轮缘部分之间的金属丝将顶部轮缘部分与底部轮缘部分组装到一起，其中，顶部骨架部分用多个卡扣机构附接至底部骨架部分，其中，每个卡扣机构均包括与开孔接合的卡扣配合突出部；以及加热该金属丝，以将顶部骨架部分结合至底部骨架部分。骨架构造成通过毂而附接至车辆转向柱。

在各个实施例中，(i)卡扣机构以在内侧与外侧之间交替布置的方式而围绕内侧和外侧布置；和/或(ii)卡扣机构包括位于顶部骨架部分和底部骨架部分之一中的开孔、以及位于顶部骨架部分和底部骨架部分中的另一个中的突出部，其中，该突出部包括具有唇部的臂，其中，该唇部构造成当顶部骨架部分与底部骨架部分组装到一起时延伸进入该开孔中；和/或(iii)唇部从臂延伸、穿过该开孔并且进入通道中，该唇部与顶部骨架部分或底部骨架部分的内侧接合；和/或(iv)顶部轮缘部分和底部轮缘部分通过与轨道配合的延伸部而配合；和/或(v)轨道形成凹槽，并且其中，当顶部骨架部分与底部骨架部分组装到一起时延伸部延伸进入凹槽中；和/或(vi)还包括凹槽中的粘合剂，该粘合剂将顶部骨架部分与底部骨架部分粘合地结合到一起；和/或(vii)在轨道与延伸部之间还包括粘合剂，该粘合剂将顶部骨架部分与底部骨架部分粘合地结合到一起；(viii)顶部骨架部分和底部骨架部分中的每个还包括加强元件，其中，当顶部骨架部分与底部骨架部分组装到一起时，加强元件横过骨架内形成的通道而延伸；和/或(ix)在一组加强元件上还包括额外的卡扣机构，其中，当顶部骨架部分与底部骨架部分组装到一起时，加强元件横过形成在骨架内的通道而延伸并且该额外的卡扣机构进一步地将顶部骨架部分与底部骨架部分保持到一起；和/或(x)还包括顶部骨架部分之间的金属丝，该金属丝熔化粘接到底部骨架部分，这样使得在不破坏顶部骨架部分和底部骨架部分中的至少一个的情况下不能拆开骨架；和/或(xi)顶部骨架部分包括热塑性材料并且底部骨架部分由热塑性材料构成；和/或(xii)还包括将底部骨架部分与顶部骨架部分机械地紧固到一起的多个间隔开的紧固件，该紧固件从由螺钉、销以及包括螺钉和销中至少一个的组合构成的组中选择。

本文还包括一种车辆，该车辆包括：方向盘，该方向盘通过方向盘的毂而附接至转向柱，其中，方向盘包括上文的骨架中的任一个。可选地，金属附接构件可将毂附接至转向柱。

本文公开的所有范围均包含端点，并且端点可彼此独立地组合(例如，“高达25wt.％或更具体地5wt.％至20wt.％”包含端点以及“5wt.％至25wt.％”范围内的所有中间值，等等)。“组合”包含掺合物、混合物、合金、反应产物等等。此外，术语“第一”、“第二”等等在本文中不表示任何顺序、数量或者重要性，而是用以区分一个元件和另一个元件。除非在本文中相反地指明或者被上下文清楚地否定，否则术语“一个(a)”、“一个(an)”和“这个(the)”在本文中不表示数量的限制，并且将被解释成覆盖单数和复数两者。如本文所使用的后缀“(s)”旨在包括所修饰的术语的单数和复数两者，从而包括那个术语的一个或多个(例如，薄膜(film(s))包括一个或多个薄膜)。贯穿本说明书，对“一个实施例”、“另一个实施例”、“一实施例”等等的引用意味着与该实施例相联系描述的具体元件(例如，特征、结构和/或特性)包含在本文中描述的至少一个实施例中，并且可在其他的实施例中呈现或不呈现。此外，将理解到，所描述的元件可在不同的实施例中以任何适合的方式组合。

虽然已经描述了具体的实施例，但申请人或本领域内的其他技术人员可做出当前没有预见的替换、修改、变化、改进和实质等价物。因此，如提交的以及可能做出修改的所附权利要求旨在包含所有这些替换、修改、变化、改进和实质等价物。

Claims (15)

1.一种方向盘，包括：

塑料顶部骨架部分，所述塑料顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，所述顶部轮辐部分从所述顶部轮缘部分径向地向内延伸；以及

塑料底部骨架部分，所述塑料底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，所述底部轮辐部分径向地向内延伸到所述毂；

其中，所述顶部骨架部分用多个卡扣机构附接至所述底部骨架部分以形成骨架，

其中所述卡扣机构包括延伸穿过所述顶部骨架部分的一侧或所述底部骨架部分的一侧的开孔，并且包括位于所述顶部骨架部分和所述底部骨架部分的另一个中的卡扣配合突出部，其中所述卡扣配合突出部包括带有唇部的臂，所述臂具有足够的长度以在所述顶部骨架部分和所述底部骨架部分组装到一起期间使所述臂弯曲，

其中所述唇部的尺寸适合于在所述顶部骨架部分和所述底部骨架部分组装到一起时延伸穿过所述开孔，并且

其中，骨架构造成附接至车辆转向柱。

2.根据权利要求1所述的方向盘，其中，所述卡扣机构以在内侧与外侧之间交错布置的方式而围绕所述内侧和所述外侧布置。

3.根据权利要求1所述的方向盘，其中，所述唇部从所述臂延伸、穿过所述开孔并且进入通道中，所述唇部接合所述顶部骨架部分或所述底部骨架部分的内侧。

4.根据权利要求1所述的方向盘，其中，所述顶部轮缘部分和所述底部轮缘部分通过与轨道配合的延伸部而配合。

5.根据权利要求4所述的方向盘，其中，所述轨道形成凹槽，并且其中，当所述顶部骨架部分与所述底部骨架部分组装到一起时所述延伸部延伸进入所述凹槽中。

6.根据权利要求5所述的方向盘，所述方向盘还包括位于所述凹槽中的粘合剂，所述粘合剂将所述顶部骨架部分与所述底部骨架部分粘合地结合到一起。

7.根据权利要求4所述的方向盘，所述方向盘还包括位于所述轨道与所述延伸部之间的粘合剂，所述粘合剂将所述顶部骨架部分与所述底部骨架部粘合地结合到一起。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方向盘，其中，所述顶部骨架部分和所述底部骨架部分中的每个均还包括加强元件，其中，当所述顶部骨架部分与所述底部骨架部分被组装到一起时，所述加强元件横过所述骨架内形成的通道延伸。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方向盘，所述方向盘还包括位于一组加强元件上的额外的卡扣机构，其中，当所述顶部骨架部分与所述底部骨架部分组装到一起时，所述加强元件横过所述骨架内形成的通道延伸并且所述额外的卡扣机构进一步地将所述顶部骨架部分与所述底部骨架部分保持在一起。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的方向盘，所述方向盘还包括位于所述顶部骨架部分之间的金属丝，所述金属丝熔化结合至所述底部骨架部分，使得在不破坏所述顶部骨架部分和所述底部骨架部分中的至少一个的情况下不能拆开所述骨架。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的方向盘，其中，所述顶部骨架部分包括热塑性材料并且所述底部骨架部分由热塑性材料构成。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的方向盘，所述方向盘还包括多个间隔开的紧固件，所述紧固件将所述底部骨架部分与所述顶部骨架部分机械地紧固到一起，所述紧固件从由螺钉、销和包括所述螺钉和所述销中至少一个的组合构成的组中选择。

13.一种车辆，包括方向盘，所述方向盘通过所述方向盘的毂而附接至转向柱，其中，所述方向盘包括权利要求1至12中任一项所述的骨架。

14.根据权利要求13所述的车辆，其中，金属附接构件将所述毂附接至所述转向柱。

15.一种制造骨架的方法，所述方法包括：

使塑料顶部骨架部分注射成型，所述塑料顶部骨架部分包括顶部轮缘部分和顶部轮辐部分，所述顶部轮辐部分从所述顶部轮缘部分径向地向内延伸；

使塑料底部骨架部分注射成型，所述塑料底部骨架部分包括毂、底部轮缘部分和底部轮辐部分，所述底部轮辐部分从所述底部轮缘部分径向地向内延伸到所述毂；

用位于所述顶部轮缘部分与所述底部轮缘部分之间的金属丝将所述顶部轮缘部分与所述底部轮缘部分组装到一起，其中，所述顶部骨架部分用多个卡扣机构附接至所述底部骨架部分，其中，每个所述卡扣机构均包括与开孔接合的卡扣配合突出部；以及

加热所述金属丝，以将所述顶部骨架部分结合至所述底部骨架部分从而形成骨架；

其中，所述骨架构造成通过所述毂而附接至车辆转向柱。