專利名稱：一種方向盤及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種用于車輛的方向盤，更具體來講，涉及一種在外形和手感上都和天然木材相象的方向盤，以及制作這種方向盤的方法。
在車輛的駕駛過程中，車輛方向盤由駕駛員進行抓持，從而，作為基本要求，方向盤不但在外形上要有令人滿意的美學效果，而且要有舒適的觸摸感。舒適的觸摸感意味著方向盤不能表現出太平滑感、粗糙感和膠粘感。同樣，這也意味著方向盤不能是易滑溜的、過熱或過涼的感覺。通常的木制方向盤能充分地滿足這些舒適觸摸感的要求。但遺憾的是，由于天然木材的固有特性，木制方向盤會由于環境溫度的波動、直射太陽光的輻射、環境濕度變化等類似的條件而發生扭曲變形，導致木制方向盤的剝落、開裂或類似的損壞。同時，由于目前條件下天然木材緊缺，木制方向盤也不適于大批量生產。
考慮到上述這些情況，最近在市場上出現了一種木制方向盤的替代產品，這種方向盤具有和天然木材相象的手感。這種替代方向盤一般是這樣制造的用合適的合成樹脂材料注塑形成一個方向盤的盤圈部分，并在盤圈部分上形成木質外觀。這樣的木質外觀是這樣形成的或者應用在這樣形成的盤圈部分上產生木質手感的工藝，或者用先前加入了木粉的合成樹脂材料注塑成型而構成盤圈部分的工藝。后者的工藝使方向盤不但具有木質手感，而且由于噴射塑模成型過程中在盤圈部分形成了流線花紋，使方向盤具有木質外觀。
但是，前者工藝的缺陷在于在上述的塑模成型過程之后要對盤圈部分進行涂貼工藝雖然能使得方向盤具有非常相象于天然木材的外觀，但不能使方向盤具有滿意的木質手感。同樣，后者用添加木粉材料的合成樹脂材料來注塑成型的工藝雖然使方向盤具有改進的木質感覺，但不能使方向盤表現出滿意的木質效果。具體來講，在后者的工藝中，由于木粉中殘留的水氣泡沫，在注塑過程中形成的流線花紋過于明顯。同時，在后者的工藝中，還由于高速剪切在木粉中產生了大量的熱而使木粉褪色。在注塑過程中，形成的流線花紋基本上是由從一些澆口注入的合成樹脂材料在鑄腔內自由流動而后相互溶合現象所產生的曲線流線花紋。換句話說。曲線流線花紋是由從澆口進入的合成樹脂材料的延流和材料在該處的旋流造成的。如果合成樹脂材料的這一延流和旋流能使曲線流線花紋很好地形成，則方向盤外觀對珍貴木材的模仿程度將是很高的，這些珍貴木材具有非常漂亮的紋理圖案，例如環狀的紋理圖案、葡萄狀紋理圖案以及其它的如在光葉櫸樹、桑樹、樟樹、棗樹等類似樹種所特有的紋理。但遺憾的是，目前應用的工藝技術不能使方向盤具有象高級木材的外觀。
本發明考慮了前述現有技術的缺陷，作為發明者研究的結果，發展了一種方向盤以及制造這種方向盤的方法，這種方向盤的木質外觀和手感基本等同于天然木材。在本發明的方向盤中，基本等同或完全相同于天然木材的木質外觀并不是指具有珍貴木材美麗的木紋圖案外觀，這些紋理例如是環狀木紋理、葡萄狀紋理或其它類似的紋理圖案，而是指普通的例如直紋理或交叉紋理的木料紋理。在本發明中，這樣的木材紋理是在盤圈部分形成同時在其圓周方向上確定了流線花紋。因而這樣產生的流線花紋具有由一薄層木切板形成的效果。
相應地，本發明的目的是提供一種方向盤，該方向盤可給人以這樣的效果即沿方向盤圓周方向上連續設置了木質紋理，使得方向盤無論在外觀上還是在手感上都基本等同于天然木材。
本發明的另一個目的是提供一種用于制造方向盤的方法，這種方法可實現大批量可靠和便宜的生產，并使得所制作的方向盤具有沿圓周方向連續設置了木質紋理的效果，使得方向盤無論在外觀上還是在手感上都基本等同于天然木材。
根據本發明的一個方面，提供了一種方向盤。該方向盤包括一個具有一個圈芯部件的盤圈部分。盤圈部分是由其中添加了木粉的熱塑性合成樹脂材料制得的盤圈元件組成的，使得所形成的盤圈部分上具有流線花紋。每個盤圈元件都是從直棒狀的結構整形為弓狀結構的，以適應于圈芯部件的曲率并能安裝在圈芯部件上，從而使直線狀的流線花紋被轉化為環狀流線花紋。
本發明這樣的結構就使得方向盤表現出這樣的效果在方向盤上形成了沿方向盤圓周方向延伸的木材紋理，這樣則無論在外觀上還是手感上都具有了基本等同原木的木質感。
在本發明的最佳實施例中，在熱塑性合成樹脂材料中添加了染色顏料，從而使得環狀流線花紋中的圖案紋路被所添加的染色顏料加重而成為清晰的木紋理。這樣，本發明實施例中的方向盤有很強的視覺效果由于在其上具有木紋理圖案，看起來就象由薄木切板制成一樣。
在本發明的一種最佳實施例中，以這樣的方式在盤圈部分上形成了用于抓持的凹凸部位即流線花紋被變換成環狀的流線花紋，且避免由抓持凹凸部位對這樣形成的環狀流線花紋造成損壞。這樣，本發明實施例中的方向盤有很強的視覺效果在它上面設置了木紋理圖案，而方向盤上的抓持凹凸部位則看起來象是通過對天然木材的切削形成的。
根據本發明的另一方面，提供了一種用于制造方向盤的方法。該方法包括這樣一些步驟對添加了木粉的熱塑性合成樹脂進行模壓，以制備一對直棒狀的盤圈元件；在保持盤圈元件柔軟同時，將直棒狀的盤圈元件彎曲成弓狀以和圈芯部件的曲率相配合；用盤圈元件夾置圈芯部件，從而它們安裝到圈芯部件上。
這樣，該方法允許大批量地制造一種方向盤，這種方向盤給人這樣的效果在方向盤上形成了沿其圓周方向延伸的木材紋理，使得方向盤無論在外觀上還是手感上都具有了基本等同天然木材的木質感。
在根據本發明的一個最佳實施例中，所述的模壓步驟使用了一種具有半環形截面形狀的澆口。該澆口具有一個基本與最后完成的方向盤的的盤圈部分的半截面形狀相一致的弧形部分，其中的半截面形狀是指位于盤圈部分的最外周緣，該澆口還具有一個弦線部分，該部分突出設置了一個圈芯對應部分，該對應部分基本和圈芯部件的半截面結構相一致，這樣就使得盤圈元件以直棒狀的形狀被制造出來。
這樣的結構允許在隨后的步驟中將盤圈元件安裝到圈芯部件上，由此避免了在盤圈元件的整形過程中對圓周或環狀方向上的流線花紋造成扭曲。
在本發明的一個最佳實施例中，在彎曲步驟中使用了一校整模具以及一加壓模具，在校整模具上形成了多個凸起以形成抓持凹凸部位，在該步驟中直棒狀的盤圈元件通過重新加熱而被軟化，并粗略地彎成弓狀，然后被裝入校整模具中，用加壓模具進行模壓。在這一過程中，校整模具和加壓模具相互配合，限定了一個弧形空腔，其長度方向上在兩個相對的端部具有一空余區域，這樣，本發明的方法在有效地避免了對圓周方向上的流線花紋造成扭曲的同時，獲得了對盤圈元件滿意的整形。
在本發明的一個最佳實施例中，其中的一對盤圈元件均包括一個從駕駛員座位方向可見的前側盤圈元件和于此前側盤圈元件相對的背側盤圈元件。組裝步驟是這樣進行的將前側盤圈元件和背側盤圈元件相互粘接在一起的同時，將前側盤圈元件和背側盤圈元件安裝到圈芯部件上。
這樣的結構允許前側盤圈元件和背側盤圈元件間的接縫位于盤圈圓周部分的徑向最外側和最內側，這樣使得接縫基本位于駕駛員視線范圍之外。同樣，這還使得盤圈元件在圈芯元件上的安裝實現了強度的增加。
在本發明的一個最佳實施方式中，一對盤圈元件每個都包括一個內周側盤圈元件和與其相對的一外周側盤圈元件。安裝步驟是這樣進行的將內周側盤圈元件和外周側盤圈元件相互粘接在一起的同時，將內周側盤圈元件和外周側盤圈元件安裝到圈芯部件上。這就使得兩個盤圈元件間的接縫顯露在盤圈部分從駕駛員座位上可見的前側部位，和從駕駛員座位上不可見的盤圈部分背側部位上。這樣，如果希望盤圈部分具有改進的美學特性，則只需將方向盤的前側接縫用一個飾線或類似的部件進行包覆就可以了。
在本發明的一個最佳實施例中，安裝步驟包括步驟將諸如飾線、檀木花紋元件等類似的包覆元件安裝到盤圈元件間的接縫處。這不但有效地隱藏了接縫，還使方向盤具有了裝飾性的效果。同時，它還使盤圈元件間的連接強度提高。
在本發明的一個最佳實施例中，被供輸到模壓步驟的熱塑性合成樹脂是由一種組合物構成的，該種組合物包括其中揉加了木粉的料粒和其中添加了染色顏料以及木粉料粒，其中添加了染色顏料的料粒具有不同于前者料粒的顏色。這就使得大批量制造的方向盤具有這樣的效果，即方向盤具有木質流線花紋圖案，就象是由一薄層木切板制成的那樣。
在本發明的一個最佳實施例中，該方法還包括這樣的步驟對盤圈元件進行涂層處理，在此該涂層置于盤圈元件從駕駛員座位上可見的前側部位上。從而在避免對其背側的木質感損壞的條件下減少了盤圈前側部分的應力。
在本發明的一個最佳實施例中，所述的方法還包括步驟對盤圈元件進行流體壓力轉印處理。其中的轉印被添加到盤圈元件從駕駛座可見的前側部位。同時，流體壓力轉印是這樣方式進行的使得在盤圈元件上形成了厚度遞減的轉印花紋圖案，其中轉印的印色層厚度在向著盤圈元件的背側方向上逐漸減小，由此在盤圈元件上得到逐漸顯現的背景花紋圖案。
這就在避免背側木質感被損壞的同時，減少了盤圈前側部分的應力。同樣，它還使得流線花紋和轉印花紋圖案能相互配合，從而使盤圈元件具有高質量的外觀，看上去象具有珍貴木材的美麗紋理效果。
參照下文結合附圖的詳細描述，本發明上述以及其它的目標和所產生的優點將變的易于理解和便于掌握，在附圖中
圖1A是根據本發明的方向盤的一種實施方式的透視圖；圖1B是沿圖1中的1B-1B線對方向盤所作的局部剖面視圖；圖2A舉例表示根據本發明的用于制造方向盤的方法中的各個步驟的示意圖；圖2B是圖2A中的2B部份的放大的斷面視圖；圖3A是舉例表示根據本發明的制造方向盤的方法中的流體壓力轉印步驟的示意圖；圖3B是表示安裝在一個輸送單元上的盤圈元件的正視圖；圖4A到圖4C分別示意表示了形成厚度遞減的轉印圖案的流體壓力轉印步驟；圖5A和圖5B都表示了已進行過流體壓力轉印制圖的盤圈元件的放大的斷面視圖，由此在上面設置了厚度遞減的轉印花紋；圖6是用于為盤圈部分中的盤圈元件的模壓模具，并表示了在模具上的澆口結構；圖7A是表示根據本發明的方向盤的另一種實施方式的部分剖開側視圖；圖7B是圖7A中的7B部分的分解剖視圖；以及圖7C表示一種類似于圖7B中設置方式的另一種布置的分解剖視圖。
在下文中，將參照附圖對本發明進行描述。下文的描述將首先針對本發明的方向盤，然后再對本發明的制造方法進行描述。在下文的描述中，用于制造方向盤盤圈部分的材料在初始階段將被稱為原料A0，通過模壓工藝由原料A0制得的直棒狀元件將被稱為直盤圈元件A1，通過對直盤圈元件進行彎曲獲得的弧形部件被稱為弧盤圈元件A2。
首先參見圖1A和圖1B，圖中描述了根據本發明的方向盤的一種實施方式。所示實施方式中的方向盤整體用數字標號1表示，其一般包括一個轂心部分2、輪輻部分3和盤圈部分4，其中的轂心部分2作為方向盤1的轉動中心，而輪輻部分3的設置方式則為從轂心部分2徑向伸出，盤圈部分4和每個輪輻部分3的末梢端相連，并形成一環狀。盤圈部分4是由一個拉長的弧形長盤圈元件41(位于圖1A中的上側)、一個短弧狀的短盤圈元件42(位于圖1A中的下側)、以及兩段用于將長盤圈元件41和短盤圈元件42相互連接起來的抓持部件43(位于圖1A中的兩側邊)組成的。盤圈部分4具有一置于其內的圈芯部件44，該部件例如可通過彎曲一金屬棒來形成一環形。長盤圈元件41、短盤圈元件42以及抓持部件43都安裝到圈芯部件44上，由此形成盤圈部分4。在所示的實施例中，輪輻部分3可由金屬制成并直接焊接到圈芯部件44上，從而抓持部分43可通過柔性的氨基甲酸乙脂注塑成型獲得，并覆蓋到圈芯部件44和輪輻部件3上。然后，長盤圈元件41和短盤圈元件42被安裝到已注塑成型了抓持部件43的圈芯部件44上，結果就形成了被稱為方向盤的組合體。作為替代方案，在兩個抓持部分43內每個也可安裝一個弧形的盤圈元件A2。
在所示的實施例中，長盤圈元件41和短盤圈元件42都是由兩個沿其縱向延伸的對半構成的，這樣就使得圈芯部件44可被夾置于二者之間。該兩個對半相互粘接在一起形成了長盤圈元件41和短盤圈元件42。更具體來講，假定長盤圈元件41和短盤圈元件42被安裝在車輛上，從駕駛座可見的長盤圈元件41前側元件用參考標號41a指代，而短盤圈元件42的相應可見部件則用標號42a指代。同樣，長盤圈元件41和短盤圈元件42從駕駛座不可見或駕駛員視野之外的背側元件則分別用參考標號41b和42b指代。舉例來說，長盤圈元件41的前側元件41a和背側元件41b都具有基本為半環形的斷面結構，這一道理同樣適用于短盤圈元件42的前側元件42a和背側元件42b。在盤圈元件的長度方向上，長短盤圈元件41、42的前/背側元件的中央部位都設置有一個圈芯元件固定槽45。這樣，在圖示的實施例中，長盤圈元件41和短盤圈元件42都是由兩個相互連接在一起的前側元件和背側元件構成的。作為替代方案，長短盤圈元件41和42還可以如圖5B中所示那樣進行構造。具體來講，在圖5B中，長短盤圈元件41、42的前側元件41a和42a是這樣形成的在其斷面上有一個近似C形槽的結構，從而圈芯部件44可從前側元件的后面進入到其內部。同時，長短盤圈元件41、42的背側元件41b和42b是這樣形成的其厚度近似等于圈芯部件44的厚度，由此可將圈芯部件44封在固定槽45內。
此外，在所示的實施例中，并不必須要求盤圈部分4如上文所述的那樣是由前側元件和背側元件構成的。它還可如圖7A和圖7B那樣來制造。更具體來講，長盤圈元件41是由兩個對半構成的，即一個內周側元件41c和一個外周側元件41d，短盤圈元件42也是由兩個對半、即一個內圓周側元件42c和一個外圓周側元件42d構成的，在圖7A和7B中這樣的結構中，內圓周元件41c(42c)和外圓周元件41d(42d)間的接縫無論在駕駛座可見的前部位置還是在駕駛員視線外的后部位置都存在。因而，應至少將其上具有檀木花紋或類似紋理的飾線等包覆元件46安裝到前接縫上，以將其遮住。將包覆元件46安裝到接縫處的方法類似地用于上述由前側元件和背側元件來構成盤圈部分4的方法。包覆元件46連接到盤圈部分4上可通過在每個內外周側元件或前/背側元件上設置一個凹進，并將具有近似C型結構的包覆元件46的兩個端頭插入到諸側元件的對應凹進中來完成。這同樣實行了盤圈部分4的強度增加。在圖7A到圖7C中，標號41e、41f、42e和42f指代在盤圈部分4上形成的防滑抓持凹凸部位。
下文將對用于長短盤圈元件41、42的原料A0進行描述，原料A0主要由熱塑性或熱柔性的合成樹脂材料組成，例如AAS(丙烯腈-丙烯酸-苯乙烯)樹脂、AES(丙烯腈-[乙烯-丙烯-二烯烴三聚合物]-苯乙烯)樹脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂或類似的材料。除了合成樹脂材料之外，原料A0還含有添加到樹脂材料中百分之幾十的木粉。舉例來說，原料的組成以AAS樹脂作為主要成分，并有20％的顆粒平均直徑在60m的木粉加入，其中含有例如氧化鈦等無機顏料。
此處所述的木粉并不僅僅包括木料粉末(鋸末材料)，而是一種包括例如氧化鈦、氧化鐵、鎘黃、碳黑等無機顏料的混合木粉材料，以使得木粉可以承受注塑時的高溫。為了這樣的目的，一種由MISAWAHOMES有限公司生產的以“TECHNOMATERIAL”(商標)牌銷售的產品適于此。當這種包含氧化鈦的木粉被糅入到主成分或合成樹脂中時，由于氧化鈦顯白色，原料就表現出介于淡棕色和肉色之間的一種顏色。同樣，由于氧化鐵或無機顏料具有不同于白色的顏色，例如暗棕色或類似的顏色，如將添加了氧化鐵或例如鎘黃、碳黑等無機顏料的木粉加入到合成樹脂材料中就可使原料表現出其它的外觀顏色。
每種合成樹脂及其中加入的木粉的含量隨不同的條件適當地予以改變，這些條件例如注塑條件、所使用的合成樹脂材料或無機顏料和樹脂材料的相容性等類似條件。
下文，將參照圖2A中的制造過程10對具有所述構造的方向盤的制造方法進行描述。工藝10一般包括一個模壓步驟11、一個彎曲步驟13和一個盤圈組裝步驟14。同時，工藝10還包括一個熱軟化步驟12，以作為彎曲步驟13的預處理工序。此外，工藝10可選擇性地包括一個流體壓力轉印步驟以及類似的步驟。
在模壓步驟11中，原料A0在一個本領域熟知的模壓機等類似機械中的一個缸體內被加熱熔融，然后從一個模具澆口或成型模具中擠出，這樣就獲得了具有所需截面形狀的直盤圈元件A1。對模壓機械的原料供料并不是將合成樹脂材料和木粉以確定的混合比直接輸供到模壓機械中，而是將合成樹脂材料和木粉相互糅合成的料粒輸送到模壓機械中。最好是將木粉中加入了氧化鈦形成的“TECHNOMATERLAL”淺色料粒和木粉中加入了有色顏料形成的“TECHNOMATERIAL”棕色料粒以3∶1的混合比加入到模壓機械中。當這樣加入到模壓機械中的料粒在完全均勻一致的混合狀態下被從模壓機械中擠出時，就以直條的形式在直盤圈元件A1上形成了淺色帶和深色帶交替相間的條紋狀花紋。當然，由于木粉是天然材料，從而在樹脂材料中不能作到完全的均勻化，因而料粒在模壓機械的模壓壓力下從模壓機械中擠出時，無論是使用淺色料粒還是使用著色料粒都同樣能在直盤圈元件A1上形成一定程度的直條紋紋理圖案。如此形成的流線花紋形成了例如直紋理圖案或交叉紋理圖案的木紋理圖案。從而使得盤圈元件A1顯現出一種木質感。
在所示的實施方式中，由直盤圈元件A1隨后構成了長盤圈元件41的前側元件41a和背側元件41b，以及短盤圈元件42的前側元件42a和背側元件42b。直盤圈元件A1在斷面上可被設計成半環形的形狀，其中央部位是一個凹槽。更具體來講，如圖6所示，直盤圈元件A1最好通過設置有一凸出的澆口的成型模具或模具16擠出，使其斷面構造包括一個弧形部分16a和一個弦線部分16b，該弧形部分和切開最終制成的方向盤長盤圈元件41和短盤圈元件42的最厚部位(最外部位)所獲得的前半部分和后半部分的斷面弧形基本一致，弦線部分16b被凸入地設置了圈芯元件的對應部分16c，該對應部分的構造基本和圈芯元件44的斷面結構的一半相一致。當直盤圈元件A1是用帶有澆口的模具16或成型模具擠壓形成時，在隨后的整形步驟中，就減小了對形成木紋理圖案的流線花紋的扭曲或混亂。圖6表示了設置有澆口的模具斷面，這樣的模具用于制造位于駕駛員視線之外的背側元件41b和42b。當然，也可以通過一個模具澆口對這樣的斷面結構進行粗成型，然后再用一個成型模具對斷面結構進行精加工。
在熱軟化步驟12中，在模壓步驟11中這樣制得的、用于制造長盤圈元件41的前側元件41a和背側元件41b、以及短盤圈元件42的前側元件42a和背側元件42b的直盤圈元件A1被放置在例如一個恒溫加熱爐等類似設備中，在此處直盤圈元件A1被加熱到大約100℃到120℃，使得盤圈元件A1被軟化。如果在前的模壓步驟11和隨后的彎曲步驟13是以同樣的處理速度進行時，盤圈元件A1在從模壓步驟11模壓之后仍保持一定的柔軟度，從而它可直接輸送到彎曲步驟13而不需要經過步驟12。但是，考慮到在前的模壓步驟11和隨后的彎曲步驟13間的處理速度差異，以及整個設備的有效工作，最好將從模壓步驟11中擠出的盤圈元件A1在直棒狀態下先進行冷卻固化。然后切出預定均勻的長度，或按照預先確定的尺寸分批挑揀，之后再輸送到彎曲步驟13。在此情況下，曾以直棒形狀固化的盤圈元件A1要經過熱軟化步驟12，以使得盤圈元件A1發生一定程度的軟化，以允許在隨后的步驟中進行整形即可。加熱溫度和加熱時間的設定只要能實現盤圈元件的彎曲就可以了。對盤圈元件的過分加熱會使上述步驟中用結構細致的澆口模具進行加工失去了意義。
在彎曲步驟13中，對保持軟化狀態的盤圈元件A1被進行整形，使得盤圈元件A1被從直棒狀變成和圈芯元件44曲率一致的弧形。在所示的實施例中，在彎曲步驟13，保持軟化狀態的盤圈元件A1先手工粗彎成弧形形狀。然后，盤圈元件A1被固定在一個校整模具18中，并用一加壓模具19對校整模具18進行擠靠，以便形成弧形盤圈元件A2。校整模具18和加壓模具19是這樣進行設計的由模具18和19配合形成一個空腔，該空腔的斷面結構和最終制成的方向盤的長盤圈元件41或后短盤圈元件42的斷面構造相同。從模具18和19中取出弧形盤圈元件A2最好是在其冷卻固化到一定程度后再進行。為此，模具可以設置任何合適的加熱和冷卻裝置。這樣，既考慮了生產效率，又避免了在盤圈元件A2從模具取出的過程中使盤圈元件產生變形。
一般來說，在方向盤的背面形成了一些防滑的抓持凹凸部位，用于方便對方向盤的抓持。在所示的實施例中，形成這樣的抓持凹凸部位A2a可在對盤圈元件進行整體弧形結構整形的同時完成，即在將直盤圈元件A1變換成弧形盤圈元件A2的彎曲步驟13中進行。
在彎曲步驟13中，由于在直盤圈元件A1和弧形盤圈元件A2之間三維幾何體積上的差異，直盤圈元件A1變形成弧形盤圈元件A2的過程將造成材料的流動。同樣，上述防滑凹凸部位A2a的形成造成了盤圈元件斷面結構的變化，這也導致材料的流動。因而，為了保證用于形成例如是直條紋或交叉紋理的木紋理圖案的流線花紋不被材料流動所扭曲擾亂，在所示的實施例中是這樣進行設計的由校整模具18和加壓模具19相配合確定的弧形空腔在其長度方向相對的兩端設置了一空余區域20，由此允許材料流溢到區域20中，同時，在所示的實施例中，在用于模壓弧形盤圈元件A2的校整模具18中設置了用于在盤圈元件A2上形成防滑凹凸部位A2a的凸起18a，該校整模具的結構被設計成這樣的它的斷面形狀和將最終制成的方向盤長盤圈元件41或短盤圈元件42從最厚部位(最外部位)割開成前一半和后一半所獲得的弧形形狀相一致。這樣，只要用校整模具18的凸起18a擠壓盤圈元件就可以形成抓持凹凸部位A2a，從而減小了流線花紋的扭曲。
因而，彎曲步驟13將模壓步驟11中形成的直盤圈元件A1上的直條紋狀流線花紋無扭曲地變形成沿盤圈元件A2的弧形結構延伸的環狀流線花紋，使得盤圈元件A2表現出由木紋理圖案形成的木質外觀。
在這樣彎成的弧形盤圈元件A2被安裝到圈芯元件44上之前，可進行組裝準備步驟。具體來講，例如，當前面的步驟中用于組成長盤圈元件41和短盤圈元件42的弧形盤圈元件A2具有超出規定尺寸的長度時，要進行組裝準備步驟以將其切割成規定的長度。同樣，該步驟還可對盤圈元件的邊緣進行切齊操作或對盤圈元件的弧形表面進行輕微地研磨。此外，還可在盤圈元件的表面上進行涂敷涂層如透明涂層或類似涂敷。表面研磨使得盤圈元件表面上易于形成的剝皮層被除去，從而露出木粉材料，使得最終的產品即方向盤1可表現出木質感。當然，如果在整個方向盤1上進行諸如透明涂層的涂敷時，這種涂敷并不是在組裝準備步驟中進行的。而是在將元件A2安裝到圈芯元件上的盤圈組裝步驟之后進行的。在組裝準備步驟，用于每個長盤圈元件41和短盤圈元件42的盤圈元件A2上的涂層其前側已經被磨光打亮，而背側仍保持木質感。
上面簡要描述的盤圈組裝步驟14將圈芯元件44設置在盤圈元件A2之間，從而將各對被彎成弧形形狀的弧形盤圈元件A2安裝到圈芯元件44上。在所示的實施例中，長盤圈元件41的前側元件41a和背側元件41b通過將一種粘接劑涂到弦線部分16b和圈芯對應部分16c上而相互連接并和圈芯元件44相連。類似地，短盤圈元件42的前側元件42a和背側元件42b也使用粘接劑相互連接并和圈芯元件44相連。前側元件和背側元件被一直夾持著，直到它們之間的粘接連接已經固化。然后部分從元件接縫間突出的固化粘接劑被研磨去，這樣就獲得了最后完成的方向盤1。
在這樣制成的方向盤1中，由盤圈元件A2構成的長盤圈元件41和短盤圈元件42上的流線花紋看起來是沿方向盤的環狀結構延伸的環狀流線花紋，該花紋呈現淺深色帶交替排列的效果。產生由一層安裝到方向盤1上的木切板制成的效果，從而使其具有滿意的木質外觀。
在所示的實施例中，方向盤1的盤圈部分4被分成前半側和后半側，它們都是由盤圈元件A2構成的。這樣的結構使得在前側元件和背側元件間的接縫位于盤圈部分4的圓周最外部位和圓周最內部位，以便使接縫位于駕駛員視線之外。一般來講，這樣的接縫經過一定程度的精細染色，基本上不會被一眼就識別出來。但是，為了隱藏接縫并提供一種特定的裝飾效果，例如飾線、檀木圖案元件等類似的包封元件46可安裝到接縫上。在該實施方式下，圖7C所示的實施例主要是這樣進行設置的在構成用于前側元件和背側元件的盤圈元件上分別形成了多個凹進，C型的包封元件46的兩端頭配合入盤圈元件的相應凹進，就將元件46牢固安裝在接縫上。將包封元件46安裝到盤圈元件A2上可以通過任何合適的手段實現，例如除粘接外的焊接、熱融接、配接或其它的類似連接方法。在盤圈元件4是由內圓周側元件和外圓周側元件構成時，在盤圈元件的接縫間安裝包封元件46是非常有利的。
可根據需要進行流體壓力轉印步驟15類似于透明涂層涂敷步驟，流體壓力轉印步驟15可在方向盤剛剛將長盤圈元件和短盤圈元件安裝到圈芯元件的盤圈部分組裝步驟之后在整個方向盤上進行。作為另一種替代方案，也可在經過彎曲步驟的弧形盤圈元件A2上施行。下文將對在弧形盤圈元件A2上施行的流體壓力轉印步驟進行描述。
流體壓力轉印步驟可通過一個由圖3A中數字標號30指代的流體壓力轉印設備來進行。該流體壓力轉印設備30一般包括一個轉印槽31、一個轉印膜供給單元32以及一個工件輸送單元33。通過轉印膜供給單元32向其中的轉印槽31輸送一個轉印膜F，在該轉印膜上印制有諸如木紋理等類似的適當圖案花紋。被輸送到轉印槽31的轉印膜F在槽31內的流體表面保持漂浮狀態。當轉印膜F被活化從而可以進行復制轉印時，工件輸送單元33啟動，向工件W施加載荷迫使工件W壓靠到轉印膜F，將轉印膜F上的印色花紋圖案轉印到工件W上，這樣就將轉印膜F上的印色花紋圖案復制到了工件W上。在本示例的條件下，工件W是指用于組成前側元件41a和42a的弧形盤圈元件A2，其中的前側元件41a和42a組成了方向盤1的盤圈部分4的前側部分。
在圖3A中，工件W被表示成垂直向下地浸入到轉印池31中，作為替代方案，工件W也可通過一個具有倒三角結構的傳輸帶或一個機械臂傾斜地浸入。同樣，在所示的實施例中，轉印膜F上涂敷了一層活化劑后被輸送到轉印槽31，作為替代方案，所示的實施例也可這樣進行設計先將轉印膜F輸送到轉印槽31中，再在其上涂敷一層溶劑或類似的物質，使得轉印膜F被活化。此外，在所示的實施例中，轉印膜F是連續地輸送到流體在其內流動的轉印槽31中。作為替代方案，單塊的薄片狀轉印膜F也可用手一塊接一塊地輸送到轉印槽31中，然后用手將工件W浸入到流體中，而槽中的流體應保持靜止狀態。此外，工件W是由弧形盤圈元件A2構成的，工件W也可以如圖3B所示的那樣是未經過彎曲步驟13的直盤圈元件A1。
流體壓力轉印的施行方式最好使得轉印的印色層Q的厚度是逐漸減薄的。為此目的，如圖4A到4C表示的那樣，可用力將多個工件W以預先確定的相互間隔浸入到流體中。這就使得轉印膜F在向著盤圈元件A2的斷面弦線方向上厚度逐漸減薄。最后在靠近盤圈元件A2弧線的兩端將轉印膜F切斷，使得轉印圖案花紋厚度漸變地印在盤圈元件A2上，使盤圈元件A2上的背景圖案花紋逐漸地在盤圈元件A2上顯形。在圖3A到3B中，數字標號34指代轉印膜延展元件，其結構基本和工件W相同，并設置在工件W的兩側。
當對一個單個工件W或經過盤圈組裝步驟的整個方向盤進行流體壓力轉印工作時，轉印膜延展元件34例如可為一個屏幕狀的結構，其位于工件W的外周邊之外并距離工件W基本一致的間距。這樣的流體壓力轉印過程可根據發明名稱為“流體壓力轉印方法”的日本專利公開文件117326/1995中公開的工藝進行，該文獻所公開的內容結合于此作為參考。
同時，在所示的實施例中，流體壓力轉印是對用來組成長短盤圈元件41、42的每個前側元件41a和42a進行的。也可對整個經過盤圈組裝步驟14后形成的方向盤進行流體壓力轉印。當然，在這樣的情況下，在長短盤圈元件41、42的每個背側元件41b和42b上進行了流體壓力轉印，而這些元件是很難從駕駛員座位的方向上看到的。當轉印是發生在方向盤的整個外表面上時，在轉印膜F端頭間的接縫應最好位于使接縫在駕駛員視線范圍之外的位置。這樣的流體壓力轉印可根據標題為“制造具有流體壓力轉印圖案的方向盤的方法”的日本專利公開文件329498/1998中公開的工藝進行，該文獻所公開的內容結合于此作為參考。
如圖5A所示的流體壓力轉印步驟15使得轉印圖案只印在長/短盤圈元件41、42的前側元件41a和42a上，當方向盤在車輛上處于安裝狀態時，這些元件從駕駛員座位上是可見的。同樣，在所示的實施例中，步驟15使得轉印圖案厚度漸變地形成，其中轉印印色層Q在向著盤圈部分4的內側和外側方向厚度逐漸減薄，使得背景花紋圖案逐漸地顯形出來。從駕駛員座位上可見的方向盤1前側，作為背景花紋圖案的流線花紋穿透疊置在背景花紋圖案上的轉印花紋可見，從而流線花紋或背景圖案和轉印圖案相互增強配合形成了一種木紋理圖案。這樣形成的木紋理圖案在向著駕駛員視線之外的方向盤背側部分著色逐漸減薄。而方向盤背側部分的木質手感卻沒有任何破壞，使得其手感基本等于天然木材。
在所示的實施例中，轉印花紋圖案的接縫或邊界區域位于盤圈元件4的最外周側和最內周側。但如果組成方向盤1的前側部分的長短盤圈元件41、42的前側元件41a和42a被設計如圖5B中所示的成C型的斷面形狀，或對經過盤圈組裝步驟14制得的整個方向盤進行了流體壓力轉印，則邊界可位于更向背側的部位。
雖然本發明的方法在上述中是參照一個方向盤的實施例進行描述的，但本方法也可用于制造車輛上任何具有平坦形狀的物體，例如一個電動窗開關的蓋板等類似元件。為了獲得這樣一個構件，一個模壓獲得的板件要經過重新加熱、粗彎、模具配合、模壓等類似步驟，這些步驟依次又和上述的執行方式類似。
盡管參照附圖對本發明的最佳實施方式進行了一定程度的具體描述，但根據上述教導還有可能派生出多種顯見的改進或變形。應當清楚地認識到在所附的權利要求書的保護范圍內，本發明可有不同于上文具體描述的實施方式。
權利要求
1.一種方向盤(1)，其包括一具有圈芯部件(44)的盤圈部分(4)；所述盤圈部分(4)由其中添加了木粉熱塑性合成樹脂材料制得的盤圈元件(A2)構成，使得所述盤圈部分(4)上具有流線圖案花紋；每個所述盤圈元件(A2)均由直棒狀結構整形為弓狀結構，以適應于所述圈芯部件(44)的曲率并安裝在圈芯部件(44)上，從而使所述流線圖案花紋被轉化為環狀流線花紋圖案。
2.根據權利要求1所述的方向盤(1)，其特征在于在所述熱塑性合成樹脂材料中添加染色顏料，從而使得在環狀流線花紋中的紋路被所添加的染色顏料加重為清晰的木紋理。
3.根據權利要求2所述的方向盤(1)，其特征在于在所述盤圈元件(4)上以這樣的方式形成了抓持凹凸部位(A2a)使得流線花紋被整形為環狀流線花紋時，避免該抓持凹凸部位(A2a)將環狀流線花紋擾亂。
4.一種用于制造方向盤(1)的方法，該方法包括這樣的步驟對添加了木粉的熱塑性合成樹脂進行模壓，以制備一對直棒狀的盤圈元件(A1)；并在保持盤圈元件(A1)柔軟的條件下，將直棒狀的盤圈元件(A1)彎曲成弓狀以和圈芯元件(44)的曲率相一致；以及在這樣彎曲獲得的盤圈元件(A2)間設置圈芯部件(44)，從而將它們安裝到圈芯部件(44)上。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的模壓步驟使用一具有半環形截面形狀的澆口，該澆口具有一基本與最后完成的方向盤(1)的盤圈部分(4)的半截面形狀相一致的弧形部分(16a)，其中的半截面形狀是指位于盤圈部分的最外周緣，該澆口還具有一弦線部分(16b)，該部分突出設置了一圈芯對應部分(16c)，該對應部分基本和圈芯部件(44)的半截面結構相一致，這樣就使得盤圈元件以直棒狀的形狀被制造出來。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于在所述彎曲步驟中使用一具有多個凸起以形成抓持凹凸部位的校整模具(18)以及一加壓模具(19)；以及在加壓模具中直棒狀的盤圈元件(A1)通過重新加熱被軟化，以粗略地彎成弓狀，然后被裝入校整模具(18)中，用加壓模具(19)進行模壓，在這一過程中，所述校整模具和加壓模具相互配合，限定了一弧形空腔(20)，其在相對的兩個端部在長度方向上具有一空余區域。
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于其中所述一對盤圈元件(A2)均包括一從駕駛員座位方向可見的前側盤圈元件(41a、42a)和與前側盤圈元件相對的背側盤圈元件(41b、42b)；且所述安裝步驟是在將前側盤圈元件和背側盤圈元件(41a、42a、41b、42b)相互粘接在一起的同時，將前側盤圈元件和背側盤圈元件安裝到圈芯部件(44)上。
8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的盤圈元件每個都包括一內周側盤圈元件(41c、42c)和與該內側盤圈元件(41c、42c)相對的一外周側盤圈元件(41d、42d)；且安裝步驟是這樣進行的將內側盤圈元件和外側盤圈元件(41c、42c、41d、42d)相互粘接在一起的同時，將內側盤圈元件和外側盤圈元件安裝到圈芯部件(44)上。
9.根據權利要求4、7或8所述的方法，其特征在于所述安裝步驟包括將一包覆元件(46)安裝到盤圈元件(41c、42c、41d、42d)間的接縫處。
10.根據權利要求4所述的方法，其特征在于被供輸到模壓步驟的熱塑性合成樹脂是由一種組合物構成的，該種組合物包括在其中揉加了木粉的料粒和其中添加了染色顏料以及木粉的料粒，其中添加了染色顏料的料粒具有不同于前者料粒的顏色。
11.根據權利要求4所述的方法，其特征在于還包括對盤圈元件(A2)涂敷涂層步驟，該涂層被涂敷在盤圈元件(A2)從駕駛員座位上可見的前側上。
12.根據權利要求4所述的方法，其特征在于還包括對盤圈元件(A2)進行流體壓力轉印步驟，其中的轉印被添加到盤圈元件(A2)從駕駛座可見的前側部位；而流體壓力轉印是這樣進行的使得轉印花紋圖案在盤圈元件(A2)上的厚度漸變地形成，其中的轉印的印色層Q的厚度在向著盤圈元件(A2)的背側方向上逐漸減小，由此在盤圈元件(A2)上得到逐漸顯現的背景花紋圖案。
全文摘要
一種沿其圓周方向具有木質紋理效果的方向盤(1),其無論在外觀上還是在手感上都基本等同于天然木材,該方向盤(1)包括一具有一圈芯部件(44)的盤圈部分(4);所述盤圈部分(4)由其中添加了木粉熱塑形合成樹脂材料制得的盤圈元件(A2)構成,使得所述盤圈部分(4)上具有流線花紋;每個所述盤圈元件(A2)均由直棒狀結構整形為弓狀結構,以適應于所述圈芯部件(44)的曲率,并安裝在圈芯部件(44)上,從而使所述流線花紋被轉化為環狀流線花紋。
文檔編號B29C41/00GK1270903SQ00106408
公開日2000年10月25日 申請日期2000年2月29日 優先權日1999年4月19日
發明者田邊純, 鈴木孝司 申請人:株式會社丘比克, 三澤家庭株式會社