[发明专利]方向盘支架

说明书

技术领域

本发明总地涉及方向盘和方向盘支架，并具体地涉及一种带有重量轻、成本低的改进的方向盘支架的方向盘。

背景技术

方向盘组件是一种相当复杂的、要求特别的稳定性和功能性的结构。方向盘的位于下方的主要机械结构通常被称作骨架芯部(skeleton core)或支架。

所述方向盘骨架或支架具有如下主要组件：环形轮缘，多个轮辐和一个中心轮毂。中心轮毂具有装到车辆转向轴上的开口。

多年来，已经提出了各种用于制造支架的方法。一些方法包括用轻质的合金，如镁或铝合金来浇铸方向盘。这些支架可以被制造得耐用并且通常质量较轻。主要的缺点为该结构材料成本较高。大多数情况下，支架包封于塑料合成材料内，并且上面可覆盖有另一种材料，如皮革。

现有技术中，为降低成本一些方向盘(通常为手轮)由钢板金属预制件制成。在US 1,411,239中，两个冲压金属板接合以形成间隔开的、带有用于接纳轮辐的插孔的中心区域；在组装时，整个或大部分结构被包封于赛璐珞中，其为一种当时常用的塑料材料。

后来在1993年美国专利1,915,769授权，其中，制成一件式金属板的方向盘，并且该方向盘具有连续的轮缘、轮毂以及连接轮缘和轮毂的轮辐。轮缘和轮辐都是管状的。该方向盘是轻质结构并且据说其坚固，构造简单，且制造成本低。

再后来，US6,622,590公开了一种由两个相对的壳体制成的、用于方向盘的芯杆(core bar)。每个壳体都有凸台部分和相互面对、但不联接的第一半壳和第二半壳。这些半壳形成了轮缘和轮辐部分的上半部和下半部，且半壳之间限定出轮辐中空部分。

由于包含了轮缘，现有技术装置在形成方向盘时需要使用较大板材。这从本质上使得在压制出所需形状之前冲压板材时近乎50％的板材完全被丢弃。其次，这些设计在附连位置明显具有缺陷，其从结构上有效地削弱了方向盘，从而产生频率问题，扭转弱化和弯曲刚度不足。

尽管如此，使用低成本钢材的理念作为目前使用的更高成本合金的替代方式仍然十分有吸引力。

本发明的方向盘支架实现的这些和其它目标益处在下文中皆有描述。

发明内容

方向盘支架包括中心轮毂，轮缘和轮辐组件(或依据需要从中心区域延伸的各个轮辐)。轮辐组件从轮缘的第一位置向内延伸到中心轮毂，并向外延伸到轮缘的通常与第一位置相对的第二位置。轮辐组件是两件式焊接结构，该结构具有焊接在一起以形成中空的管状结构的上轮辐构件和下轮辐构件，优选地在从横截面看时其呈大致矩形形状。在另一个实施例中，上下轮辐构件或下轮辐构件之一在中央轮毂和轮缘之间部分地延伸。

在一个实施例中，轮辐组件具有沿上轮辐构件和下轮辐构件的前缘和后缘延伸的、面对的焊接凸缘。上轮辐构件的焊接凸缘与下轮辐构件的焊接凸缘对准并且与其焊接。轮辐组件的中空的管状结构具有在焊接好的凸缘的前端和后端之间延伸的高度尺寸和U形形状以控制支架刚度，其中凸缘之间测量的高度与宽度之比可以改变，以控制轮辐组件或特定的轮辐构件的扭转刚度，同时控制轮辐组件或特定的轮辐构件的弯曲刚度。轮辐组件具有在第一位置和与之相对的第二位置处刚性地固定到轮缘的远端。轮辐组件可以在轮缘所在的并诸如通过焊接或其它方式刚性连结的每个远端处弯曲。轮辐组件具有位于轮辐组件中心区域内的中心轮毂孔，该中心轮毂孔延伸通过上轮辐构件和下轮辐构件。中心轮毂延伸通过该轮毂孔。中心轮毂具有多个焊接凸缘，从而在其顶部形成花瓣状结构，每个焊接凸缘被焊接到轮辐组件的部分上。本发明的中心轮毂与现有技术中目前使用的那些在功能上等同。在本发明中，轮毂由金属板组成，但是中心轮毂可以由锻造的或机加工的坯件制成。在一种型式中，中空的中心轮毂具有平行的圆柱形侧壁，其内表面上具有花键以便于与转向柱的端部匹配。在另一个实施例中，中心轮毂侧壁的下部分向外渐缩，以便于与另一类型的转向柱设计匹配。在该第二实施例中，通常不使用花键。

在一个优选实施例中，轮辐组件形成为中空的管状结构，其具有箱状的矩形横截面，其中上轮辐构件是成形为大致U形横截面的冲压金属板，该U形横截面具有向外延伸形成一组相对的凸缘的侧壁。U形横截面具有在侧壁之间延伸的顶部。下轮辐构件是冲压板材，最简单的形式是具有较薄、平坦的横截面形状，但是下板可以包括各种的凹槽和脊部，以使下轮辐构件的刚度更大或更小。