背景技術(shù)：

許多車輛方向盤具有環(huán)形輪輞、中央輪轂部分以及在輪輞和輪轂部分之間延伸的輪輻。方向盤包括剛性框架，基底(例如pc-abs或聚氨酯)可以覆蓋在框架的邊緣部分(以及可能的其他部分)周圍。圍繞基底布置表層以形成輪輞、輪輻和/或輪轂的外表面。

表層可以包括加長墊，該加長墊具有彼此相對的第一和第二端部以及在彼此相對的第一和第二端部之間延伸的第一和第二加長側(cè)邊緣。表層通過在組裝時施加到基底和/或表層的粘合劑連接到基底，并且表層粘附到基底。此外，表層的側(cè)邊緣之一包裹在另一側(cè)邊緣上并粘附到其上。

皮革和聚氨酯等材料已被用作汽車車輛方向盤的表層。這些材料可以承受汽車車廂內(nèi)預(yù)期的溫度循環(huán)，而不會開裂。原始碳纖維表層也已用于部分汽車中，例如豪華汽車，但是原始碳纖維表層因車廂內(nèi)預(yù)期的典型溫度循環(huán)在邊緣和端部的接縫處容易開裂。因此，原始碳纖維表層對于經(jīng)受典型溫度循環(huán)的車輛并非最佳選擇。

因此，本領(lǐng)域需要改進的表層和組裝表層與方向盤的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)各種實施方式，改進方向盤包括在組裝在方向盤的框架上之前用環(huán)氧樹脂預(yù)浸漬的碳纖維墊。預(yù)浸漬碳纖維墊具有彼此相對且間隔開的第一邊緣和第二邊緣以及內(nèi)表面和外表面。內(nèi)表面包括與第一邊緣相鄰的重疊部分。預(yù)浸漬碳纖維墊布置在框架周圍，使墊子的內(nèi)表面面向框架，重疊部分與鄰近第二邊緣的外表面的一部分重疊，并且在固化期間通過預(yù)浸漬碳纖維墊中的環(huán)氧樹脂直接粘附到外表面，無需單獨的粘合劑。預(yù)浸漬墊在經(jīng)過典型的溫度循環(huán)之后不會開裂。

在某些實施方式中，墊子的內(nèi)表面包括粘合部分。與環(huán)氧樹脂分離的粘合劑布置在粘合部分上，用于連接鄰近框架的粘合部分。例如，粘合劑可具有至少10,000mpa.s的粘度。

在某些實施方式中，基底布置在預(yù)浸漬碳纖維墊的內(nèi)表面和框架之間?；卓梢园ň酆衔锊牧希鏿c-abs或聚氨酯。在這種實施方式中，粘合部分的粘合劑連接墊子與基底。

在某些實施方式中，透明涂層布置在預(yù)浸漬碳纖維墊的外表面上。

在某些實施方式中，重疊部分的寬度約為預(yù)浸漬碳纖維墊寬度的8％至16％。例如，根據(jù)某些實施方式，重疊部分的寬度為約10至約20毫米。

在某些實施方式中，根據(jù)預(yù)浸漬碳纖維墊(即，包括環(huán)氧樹脂的碳纖維墊)的總重量，預(yù)浸漬碳纖維墊包含約25％至約70％重量的環(huán)氧樹脂。此外，在某些實施方式中，根據(jù)預(yù)浸漬碳纖維墊的總重量，預(yù)浸漬碳纖維墊包含約40％至約45％重量的環(huán)氧樹脂。預(yù)浸漬碳纖維墊可具有約300g/m²至約400g/m²的基重。

各種實施方式包括一種至少包裹車輛方向盤一部分的方法，該方法包括：(1)將預(yù)浸漬環(huán)氧樹脂的碳纖維墊至少包裹在方向盤框架的一部分周圍，(2)將墊子內(nèi)表面與墊子第一邊緣相鄰的重疊部分布置在鄰近墊子第二邊緣的外表面的一部分上，直接接觸外表面的一部分；以及(3)熱固化預(yù)浸漬碳纖維墊。在固化期間，環(huán)氧樹脂將重疊部分直接連接到外表面與第二邊緣相鄰的部分。

在某些實施方式中，所述方法還包括在固化之前和固化期間在墊子周圍包裹支撐材料以在固化期間支撐墊子。此外，在進一步的實施方式中，該方法還包括在固化之后去除支撐材料。支撐材料可以包括塑料包裝。

在某些實施方式中，該方法還包括在內(nèi)表面的粘合部分與布置在框架和預(yù)浸漬碳纖維墊的內(nèi)表面之間的基底之間施加與環(huán)氧樹脂分開的粘合劑，并將粘合部分包裹在基底周圍。粘合部分與重疊部分分離。施加粘合劑可以包括將粘合劑施加到內(nèi)表面的粘合部分和/或基底。

附圖說明

附圖中的部件不一定相互之間調(diào)整，并且在多個視圖中相同的附圖標記表示相應(yīng)的部件。

圖1示出了根據(jù)一個實施方式的方向盤前視圖。

圖2a和圖2b示出了在方向盤的一部分周圍安裝之前的預(yù)浸漬碳纖維墊的透視圖。

圖3示出了通過a-a線獲得的圖1中的方向盤橫截面圖。

圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)方向盤的橫截面圖。

圖5示出了根據(jù)某些實施方式的示出至少包裹方向盤的一部分的方法的流程圖。

具體實施方式

各種實施方式包括改進的方向盤及其制造方法。改進的方向盤包括用環(huán)氧樹脂預(yù)浸漬的碳纖維墊，所述環(huán)氧樹脂至少包裹鄰近方向盤框架的一部分。術(shù)語“碳纖維墊”和“預(yù)浸漬碳纖維墊”可互換使用，并且是指用熱固性樹脂預(yù)浸漬的墊子。這種預(yù)浸漬碳纖維墊通常可以商品名tc203tes125獲得并由prosystems制造。重疊的墊子邊緣通過熱固化墊子直接經(jīng)由環(huán)氧樹脂連接在一起。預(yù)浸漬碳纖維墊在經(jīng)受熱循環(huán)測試時不會開裂，這是對包括使用單獨的粘合劑連接原始碳纖維墊與框架的現(xiàn)有技術(shù)方向盤的改進。

圖1示出了根據(jù)一個實施方式的示例性方向盤。如圖所示，方向盤10包括包裹在預(yù)浸漬碳纖維墊14中的至少一個部分12。預(yù)浸漬碳纖維墊14還可以覆蓋方向盤10的其他部分，例如覆蓋方向盤10輪輻部分的部分13。

圖2a和2b示出了在安裝到方向盤10上之前的預(yù)浸漬碳纖維墊14。墊子14包括彼此相對并間隔開的第一邊緣15和第二邊緣16以及內(nèi)表面17和外表面18。內(nèi)表面17包括與第一邊緣15相鄰的重疊部分19和在重疊部分19與第二邊緣16之間的粘合部分27。外表面18包括與第二邊緣16相鄰的重疊部分21。

如圖3所示，方向盤10包括布置在框架20周圍的基底25，預(yù)浸漬碳纖維墊14包裹在基底25周圍。預(yù)浸漬碳纖維墊14布置在框架20周圍，使墊子14的內(nèi)表面17面向框架20。內(nèi)表面17的重疊部分19與外表面18的重疊部分21重疊，并且在熱固化之后通過碳纖維墊14中的環(huán)氧樹脂直接粘附到外表面18，而不在重疊部分19、21之間使用單獨的粘合劑。

在熱固化期間，預(yù)浸漬碳纖維墊14可以經(jīng)受升高的溫度和視需要升高的壓力，使環(huán)氧樹脂經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，將重疊部分19粘附到重疊部分21。預(yù)浸漬碳纖維墊可以轉(zhuǎn)變成高度耐用、耐溫、堅硬和輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料。預(yù)浸漬碳纖維墊14可以在高壓釜、烘箱、真空袋或其他加熱裝置中熱固化。在一個實施方式中，預(yù)浸漬碳纖維墊14可在烘箱中熱固化。例如，預(yù)浸漬碳纖維墊14可在烘箱中在至少約100℃的溫度下烘烤至少2小時。在固化期間，預(yù)浸漬碳纖維墊可以包裹在支撐件中，例如塑料包裝。

粘合劑26布置在基底25和墊子14的內(nèi)表面17的至少一部分上。粘合劑26與浸漬到墊子14中的環(huán)氧樹脂分離。粘合劑26的粘度可以是適當(dāng)?shù)牧?，以防止或減少粘合劑26滲透到其所施加的碳纖維墊14中。換言之，粘合劑26的大部分保留在基底25的表面上以提供粘附力。粘合劑26可以具有至少10,000mpa.s的粘度。例如，粘合劑26可以具有約10,000至約150,000mpa.s的粘度，例如約10,000至約20,000mpa.s?？墒褂玫暮线m的粘合劑26包括聚氨酯型粘合劑。這種聚氨酯型粘合劑通常可以商品名adesivo^tmxp4294獲得并由ravieritalias.p.a.制造。

透明涂層28可布置在墊子14的外表面18附近。透明涂層可以包括一個或多個涂層。在一個實施方式中，底漆可以直接布置在碳纖維墊14的外表面18上，并且透明涂層28可以直接布置在底漆上。在某些情況下，底漆可以為幾乎任何面漆層建立基礎(chǔ)。底漆可以含有透明的聚氨酯型涂料。透明涂層28還可包括布置在底漆上的一個或多個附加涂層。在某些情況下，一個或多個附加涂層可以給透明涂層28帶來厚實感。一個或多個附加涂層可以包含透明的聚氨酯型或聚酯型涂料。另外，涂層可以提供各種類型的處理，包括例如高光、半光或啞光處理。透明涂層和底漆的總厚度可以約為0.5至約1mm。

表面涂層可以布置在透明涂層28的外表面上，例如，在一個或多個附加涂層上。在某些情況下，表面涂層可為方向盤帶來各種表面特性，并且可根據(jù)所需的表面特性在其中使用各種組件。例如，表面涂層可以具有諸如耐光性、uv光切割能力、耐水性、耐化學(xué)性或耐溫性等特性。在某些情況下，表面涂層可包括啞光漆。啞光漆通常包括消光劑，例如硅酸鹽顆粒。啞光漆還可以包含透明的聚氨酯型涂料。表面涂層的厚度可以至少為約50μm至約60μm。

圖4示出了原始碳纖維墊如何安裝在現(xiàn)有技術(shù)方向盤中。特別是，粘合劑被施加到原始碳纖維墊的內(nèi)表面，并且粘合劑被用于連接原始碳纖維墊的重疊部分。但是，如上所述，在方向盤經(jīng)受熱循環(huán)測試之后，重疊接縫處開裂。這里使用的“原始碳纖維”墊是指不包括用于固化墊的熱固性樹脂的碳纖維墊。

熱循環(huán)測試(或溫度循環(huán))是指通過兩個溫度極限通常以相對高的變化率循環(huán)的過程。上述的開裂現(xiàn)象可通過熱循環(huán)誘導(dǎo)。熱循環(huán)測試可以包括100℃的高溫極限和80℃至-30℃的熱循環(huán)，并且可以每個測試部分重復(fù)幾次以證明性能令人滿意。100℃的高溫極限和80℃的熱循環(huán)可以在保持所需溫度的烘箱中進行；-30℃的熱循環(huán)測試可在用液氮保持在-30℃的架空室中進行。熱循環(huán)測試可以為一定數(shù)量的循環(huán)包括每個極限處的一段時間(調(diào)節(jié)時間)，在室之間有過渡時間。該測試可以在各種濕度水平下以及在室溫條件下進行。在某些實施方式中，熱循環(huán)測試可以包括通過80℃至-30℃循環(huán)至少40次或至少45次。在某些實施方式中，測試可包括在100℃的高溫極限下的一段調(diào)節(jié)時間，包括大于500小時至大于950小時?？梢詫λ^察到的缺陷/開裂次數(shù)和類型計數(shù)。

回到圖3，根據(jù)某些實施方式，框架20可以包括鎂壓鑄框架。鎂壓鑄件可以由純鎂或鎂合金構(gòu)成。但是，框架20可以使用其他合適的材料，包括鋁合金、高剛性合成樹脂或兩者的組合。此外，基底25可以由聚碳酸酯－丙烯腈丁二烯苯乙烯(pc-abs)或其他合適的聚合物形成，例如聚氨酯、聚烯烴，例如聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚砜、聚酰亞胺、聚丁二烯、丁二烯－苯乙烯共聚物、聚酯、鹵化聚合物，例如聚氯乙烯、酚醛樹脂和三聚氰胺樹脂、聚酯樹脂或脲樹脂。

根據(jù)某些實施方式，重疊部分19、21各自的寬度wo可以是碳纖維墊14的寬度wmat的約8％至約16％，其中寬度在與第一邊緣15和第二邊緣16的正交平面內(nèi)測量。例如，當(dāng)從第一邊緣15朝向第二邊緣16的方向測量時，每個重疊部分19的寬度為約10至約20毫米。例如，當(dāng)從第二邊緣16朝向第一邊緣15的方向測量時，每個重疊部分21的寬度為約10至約20毫米。

在某些實施方式中，根據(jù)預(yù)浸漬碳纖維墊14的總重量，預(yù)浸漬碳纖維墊14包括約25％至約70％重量的環(huán)氧樹脂。例如，根據(jù)預(yù)浸漬碳纖維墊14的總重量，預(yù)浸漬碳纖維墊14可以包括約40％至約45％重量的環(huán)氧樹脂。例如，預(yù)浸漬碳纖維墊14可具有約300g/m²至約400g/m²的基重。在一個實施方式中，碳纖維墊14可具有約345g/m²的基重。

圖5示出了展示用于用預(yù)浸漬碳纖維墊(例如上文圖2a至圖3描述的墊14)包裹方向盤10的至少一部分的方法500的流程圖。從步驟501開始，將與環(huán)氧樹脂分離的粘合劑(例如粘合劑26)施加到預(yù)浸漬碳纖維墊14內(nèi)表面17的粘合部分27和/或布置在方向盤10框架20周圍的基底25上。如上文圖2a所示，粘合部分27與墊子14的內(nèi)表面17上的重疊部分19分離。施加粘合劑26可以包括將粘合劑施加到內(nèi)表面17的粘合部分27和/或基底25上。

然后將預(yù)浸漬碳纖維墊14包裹在基底25的至少一部分周圍，如步驟502所示。接下來，在步驟503中，墊子14的內(nèi)表面17與墊子14的第一邊緣15相鄰的重疊部分19布置在外表面18與墊子14的第二邊緣16相鄰的重疊部分21上，直接接觸重疊部分21。在步驟504中，支撐材料包裹在墊子14周圍以在固化期間支撐墊子14。支撐材料可以包括塑料包裹物。然后，在步驟505中，墊子被熱固化。在固化期間，環(huán)氧樹脂將重疊部分19、21直接連接在一起。接下來，在步驟506中，在固化之后去除支撐材料。然后，在步驟507中，在去除支撐材料之后，在碳纖維墊14的外表面18附近施加透明涂層28。此外，該方法還可包括將底漆直接施加到碳纖維墊上，以及將一個或多個附加透明涂層施加到底漆上。一個或多個附加涂層可以包括透明涂層和啞光漆。透明涂層可以用于提供光澤處理，例如可以添加啞光漆以提供啞光處理。底漆和一個或多個附加涂層可以通過噴涂、浸漬或輥涂單獨施加到墊子上。但是，在其他實施方式中，可以施加其他類型的透明涂層，并且施加透明涂層可以包括一個或多個步驟。

本文所示和所述之外的各種裝置和方法修改旨在納入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，雖然僅具體描述了本文公開的某些代表性裝置和方法步驟，但是裝置和方法的其他組合步驟旨在納入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，即使沒有具體描述。因此，本文可以明確提及步驟、元件、組件或組分的組合。但是，步驟、元件、組件和組分的其他組合均已納入，即使沒有明確說明。本文使用的術(shù)語“包含”及其變體與術(shù)語“包括”及其變體同義使用，并且是開放式、非限制性術(shù)語。