专利名称：加热式把手及其形成方法
技术领域：
本发明总体上涉及加热式把手，更特别地，本发明涉及使用在机动车辆内的加热式转向把手(例如方向盘)。
背景技术：
多年来，工业界致力于设计使用在运输车辆或其他领域的改进把手；并且特别地，致力于设计使用在机动车辆内的方向盘。例如，美国专利6,172,342、6,093,908专注于改进机动车辆方向盘的设计。为了继续创新，本发明提出一种可加热的把手，其可适合于各种各样的运输车辆或其他用途，但是其被发现更加适用作为机动车辆的可加热方向盘。
发明内容
根据本发明，公开了一种把手，其可以被用来驾驶机动车辆。典型地，把手包括加热器，并且优选地，该加热器被至少部分地安置于芯体和把手的覆层之间。加热器通常包括衬垫、隔离体和导线中的一个或多个，导线至少部分地被安置于衬垫和隔离体之间。在优选的实施方式中，芯体为相对刚性的且被至少部分地覆盖合成材料覆层，并且芯具有体基本上圆形构造。可选地，芯体被设计成包括一个或多个应力聚集器或释放器，其用来控制在平稳至极端加载条件下的变形。同样，在优选的实施方式中，覆层由可握持的合成材料如皮革、木材、金属、碳纤维或者它们的组合物制成，并且基本上完全覆盖芯体。优选地，衬垫被设为发泡或非发泡塑料层，并且进一步优选地，其含有至少一种弹性体。优选地，隔离体被设为织物或非织物层，该层基本上与衬垫共同延展。优选地，导体至少部分地位于衬垫和隔离体之间。
阅读以下详细说明、权利要求以及附图之后，将会对本发明的特征和发明内容更加清楚。
如下图1是机动车辆内部部分的透视图，其具有依照本发明的示范性的方向盘把手；图2是图1示范性的方向盘把手的分解透视图；图3是依照本发明的示范性的加热器的正视图；图4是图3沿线4-4方向的示范性加热器的分解剖视图；图5是图3沿线4-4方向的示范性加热器的剖视装配图；具体实施方式
本发明立足提出一种改进的方向盘把手。预计该把手可以不受限制地被用在多种运输工具中，包括巴士、船艇、火车、拖拉机、摩托车、飞机、自行车或类似物。同样可以设想，该加热式把手可以被用在多种其他的环境中，像建筑物内、户外或类似环境。例如，加热式把手可以被构造成某些制成品如滑雪杖、扶车、手工工具或类似物的把手。同样例如，加热式把手可以被构造成楼梯扶手、门把手或类似物。然而，已经发现，当该把手被构造成机动车辆的方向盘时特别有效。
根据本发明的一项内容，把手包括改进的加热器，其用来加热把手。改进的加热器、把手或二者具有一个或多个在结构、强度、性能、装配或类似方面上的多种优点。作为一个实施例，形成加热器的材料，使得加热器能够容易地被装配作为把手的部分。作为另一个实施例，根据本发明，更加有效的方法被用来形成加热器。通过以下的说明，将更加清楚本发明的其他优点。
参照图1和2，图示出一种把手，更特别地，一种根据本发明的一个方面的方向盘把手10。方向盘把手10以优选的结构被图示出来(也就是作为机动车辆的方向盘)。然而，需要明白的是根据本发明的把手可以被形成多种结构。
典型地，把手10包括芯体12、外侧覆层14和加热器16，优选地，尽管非必须的，加热器16被大致放置于芯体12和覆层14之间。通常，加热器16由至少一个导热体组成，并且可能包括额外的部件，比如将加热器贴于芯体的部件、用于提供出衬垫的部件、隔离体、它们的组合物或者类似物。
参看图3～5，根据本发明优选的示范加热器16被图示出来。该加热器16包括导体24、衬垫26以及隔离体30。在所图示的示范实施方式中，导体24、衬垫26以及隔离体30被各自图示为层的形式，并被层合在一起。在优选的实施方式中，导体24基本上被完全放置于隔离体30和衬垫26之间。然而，在另一个实施方式中，导体24部分地或者完全地在隔离体30和衬垫26的二者或其一的外侧。
导体24可由单个连续导电元件或多个导电元件组成。导体24同样可由被划分成多个导电区的单个连续导电元件组成。另外，导体层24的导电元件可以被设置成多种结构，如一个或多个线、片、条、带、它们的组合或类似物。在图示特别的实施方式中，导体24包含单个连续导电元件36，其被划分成三个导体区38(如电路)，并且导电元件36由多股铜线束(如，大约3到大约9股，优选地，大约5到大约7股)相互编织而成。优选地，每股铜线束的直径在大约0.004mm或以下到大约0.02mm或以上之间，更加优选地，其直径在大约0.007mm到大约0.011mm之间，进一步优选地，其直径在大约0.008mm到大约0.009mm之间。
可以设想，导体24可以部分地或完全地由多种不同的导电材料形成，如金属、导电聚合物、具有导电弥散体的聚合物、流体材料、它们的组合或类似物。在优选的实施方式中，导电元件36由铜、镍或它们的组合物形成。例如，导电元件包括重量直到15％或更多的镍，并且优选地，导电元件为合金，其镍的重量在大约0.01％和大约13％之间，更加优选地，重量在大约0.1％和大约11％之间，进一步优选地，重量在大约1％和大约10％之间(例如，大约2％)。同样优选地，导电元件表现出的电阻在大约0.01Ω/m或以下和大约5.0Ω/m或以上之间，更加优选地，在大约0.7Ω/m和大约4.0Ω/m之间，进一步优选地，在大约1.5Ω/m和大约2.5Ω/m之间。
衬垫26可以被设置成各种不同的形状和结构。例如，衬垫26可以是平的、仿形的、圆柱形的、几何构形的、连续的、非连续的、它们的组合或类似物。可选地，衬垫26可只安置在把手10、加热器16或者二者的选定部位上。在所说明的实施方式中，衬垫26被图示为大致上连续的层或者细长带，其大致上具有相同的厚度。
多种不同的材料可以形成衬垫26的部分或整体。示范性材料包括纤维织物、橡胶、海绵、如弹性体和塑性体的聚合物、纺织纤维、凝胶、鳔、它们的组合或类似物。在图示优选的实施方式中，衬垫26被设成经挤出、模制、切割或其他形式而形成的聚合物泡沫层。本领域的技术人员可以认识到，多种的聚合物泡沫可被应用在本发明中。形成衬垫26的特别优选材料的实施例包括由弹性体(如氯丁橡胶)、聚氨酯、聚氯乙烯、多元醇、它们的组合或类似物构成或形成的泡沫材料。在一种特别优选的实施方式中，衬垫26由柔性、可伸长的、压缩聚氨酯泡沫塑料所形成，其购自Foamex International Inc.(地址1000 Colurmbia Avenue，Linwood，PA19061)，且产品号为A300135。
优选地，形成衬垫的材料具有延展特性，使得其在失效(如断裂)前可被变形(也就是被拉长)其自身长度的至少大约10％；更优选大约25％；进一步优选大约50％；非常优选大约75％。另外，形成衬垫的材料一般为绝缘体材料，其热传导系数在大约0.001W/m.K或以下和大约0.500W/m.K或以上之间；更优选在大约0.005W/m.K和大约0.200W/m.K之间；进一步优选在大约0.010W/m.K和大约0.100W/m.K之间。优选地，衬垫的厚度在大约0.5mm或以下和大约3mm或以上之间；更优选在大约1mm和大约2mm之间。
隔离体30可以形成为各种不同的形状、尺寸以及结构。例如，隔离体可以是连续的或间断的，可以具有变化的或大致连续的厚度，或者可以另随所选应用的要求来构造。优选地，对于所说明的加热器16，隔离体30被构造成基本上与衬垫26共同延伸(coextensive)。在图3-5中，隔离体30被设置成层的形式(例如，细长带)，其与衬垫26大致呈镜像。
可以设想，隔离体30可由任何适合衬垫26的可能的材料形成，并且衬垫26和隔离体30可由相同或不同的材料形成。在优选的实施方式中，形成隔离体30的材料为纤维织物、纤维材料、纺织材料、无纺材料、绒、粗纱、它们的组合或类似物。示范性优选的材料包括纱布、长绒织物、毡或类似物。在一种非常优选的实施方式中，隔离体被设置成层的形式，其可弯曲、可伸长或二者都可以。
非常优选的隔离体是由聚合材料所形成的长绒织物，其材料如聚酯、聚烯烃(如聚丙烯)、聚酰胺、它们的组合或类似物。另外，优选的材料具有延展特性，使得其在失效(如断裂)前至少可被变形(也就是延展或拉长)其自身长度的大约10％；更优选大约25％；进一步优选大约50％；非常优选大约75％。另外，优选地，形成隔离体的材料的热传导系数在大约0.01W/m·K或以下到大约4.00W/m.K或以上之间；更优选在大约0.1W/m·K到大约2.00W/m.K之间；进一步优选在大约0.5W/m·K到大约1.00W/m.K之间。优选地，隔离体30的热传导系数高于衬垫26的热传导系数。例如，特别优选地，隔离体30的材料为聚酯/聚丙烯/聚酰胺的长绒织物材料，其可购自TWE Vliesstoffwerke Gmblt&Co.(地址德国Hollefeldstrasse 46,48282 Emsdetten)，且部件号为10660或产品号为EA-1111-A。
为了装配加热器16，可以设想，衬垫26、导体24和隔离体30中的两个或多个可以以任何次序或彼此的相对位置进行设置。然而，优选地，导体24以层-线结构被安放在衬垫26与隔离体30之间，其三者以层的形式相互层合。
可以设想，加热器16的装配包括利用一个或多个紧固物(如粘合剂、机械紧固件或类似物)将衬垫26、导体24和隔离体30中的两个或多个连接上。可选地或额外地，衬垫26、导体24和隔离体30为相互间自连接或自粘合的。同样可以设想，衬垫26、导体24和隔离体30可被相互机械地自连接(如编织在一起)，或者通过软化或融化衬垫26、导体24和隔离体30三者之一使得它们相互自粘合。可选地，导体24、衬垫26或隔离体30的表面成分可以被活化，使得这几部分相互作用并粘结在一起。
在优选的实施方式中，衬垫26、隔离体30或它们二者各自具有第一表面44、46以及粘合元件48、50(例如，被供应为层、粉末或其他形式)，其被层合、散布、或以其他方式放置于第一表面44、46中的一个表面上，但优选地，应放置于两个第一表面44、46上。导电元件36按所要求的图案被预排列(例如，通过围绕可缩回的柱将元件形成一定图案)。其后，导电元件36被排列(例如，平放)和/或连接(例如，粘合)于衬垫26、隔离体30的一个或者两个第一表面44、46、粘合元件48、50或它们的组合物上。可选地，导电元件36、粘合元件48、50、衬垫26、隔离体30或者它们的组合物可以被加热和挤压，从而有助于将导电元件36连接于这些元件中的一个或者多个上。可以设想，通过粘合元件48、50和/或附加的紧固物(例如，胶带或类似物)，导电元件可以被连接于衬垫26和隔离体30上。
如图所示，导电元件36的导电区38以锯齿形互相平行延展。同样，根据优选的实施方式，隔离体30被连接(例如，粘合)于衬垫26、导体24或二者上。尽管多种连接方法是可用的，但是优选的方法包括将隔离体30热层合于衬垫26上(例如通过带式层合机)，其中粘合元件48、50(例如，被供应成层、粉末或其他)和导体24位于它们之间。优选的粘合元件为多用途单层粘合薄膜，其可购自Dow Chemical Corporation(地址Midland，MI)，且商品名为Integral899A。
典型地，电气接头(例如，电导线)被用来将本发明的加热器并且特别地将加热器的导体电连接到机动车辆的电源(未示出)上。非常多的电气接头可适合使用在本发明的加热器。
在图示的实施方式中，存在电气接头58，其包括多个导线60、连接机动车辆电源的插头62、以及贴片64(例如，胶带贴片)。为了将电接头58同导体24连接，一个或多个开口(未示出)被形成在衬垫26内，使得导电元件36经衬垫26延伸至接头58的导线60。导电元件36通过压接、焊接或其他技术被连接至接头58的导线60，并且导线60通过导电带、介电管(例如，聚合物缩管)或类似物绝缘。优选地，为了降低接头58的局部电阻，导电元件36在接头58处将其一部分沿自身折叠且扭曲，从而避免热量的聚集。同样优选地，开口68被设置在衬垫26内，以使导线60可与导电元件36连接上。有利地，开口68提供出额外的空间，从而在安装加热器时避免接头58错位。一旦被连接上，贴片64被施加或者被粘附于衬垫26、接头58或者二者上，从而有助于将接头5 8固定就位。
可以设想，加热器16的形状可以是各种不同的，这依赖于加热器所被应用到的制品以及其他因素等。对于图示的实施方式，加热器16被应用在方向盘把手10上，加热器16被形成为一层细长带，其沿细长带的长度稍微有曲率。加热器还包括多个突起66，其沿细长带间隔排布。优选地，突起66与方向盘把手10的轮辐72相符合。为了成形加热器16，元件24、26、30以其最终所要求的形状被供给和安装，或者在被安装后通过切削(例如，模具冲切)或以其他方式成形加热器16。
本发明的加热器可同把手或其他加工制品结合成单一组装元件，或者以相互分开的部件的形式结合。另外，加热器可通过不同紧固物连接到制品上，如机械紧固件、胶粘紧固件或类似物。可选地，加热器的一些部分可以物理地或机械地连接到加工制品，或者加工制品可以物理地或机械地连接到加热器。
图2中的加热器16被夹在方向盘把手10的外侧覆层14和芯体12之间，从而将加热器16和把手10结合。尽管可以使用不同的材料如木头、聚合材料或类似物，但是优选地，外侧覆层14由皮革形成，其可被缝制到自身上，从而将覆层14覆盖在于芯体12和加热器16上。在优选的实施方式中，带有剥离纸(未示出)的一层双面胶带80被粘附(例如，层合)至加热器16的隔离体30上，并且胶带80同样被粘附至方向盘把手10的覆层14上，从而有助于将加热器16固定在覆层14上。优选地，胶带80先于加热器的形成之前被施加到加热器16，而非在其形成之后施加。示范的双面胶带可购自Lohmann Technologies Corporation(地址3000Earhart Court，Suite 155，Hebran，KY 41048)，且商品名为Duplotac160。其后，优选地，覆层14和加热器16被一起连接至方向盘把手10的芯体12。
在另一优选的实施方式中，在外表面68上，隔离体30包含粘合剂(例如，粘合层)，从而将加热器16固定在覆层14上。优选地，直到被施加(例如粘附)到覆层14前，粘合剂由剥离纸所覆盖。在上述两个优选的实施方式中，加热器16的隔离体30比衬垫26更靠近覆层14。然而，可以设想，胶带可被施加到隔离体30上，并且隔离体30被附着成比衬垫26更靠近芯体12。
有利地，隔离体30、衬垫26或二者能够有助于阻止导体24在覆层14中偏移。另外，隔离体30、衬垫26或二者(例如，最靠近芯体12的那个)能够有助于阻止热量流失到把手10的芯体12。另外，隔离体30、衬垫26或二者(例如，最靠近覆层14的那个)能够有助于令热量传递至把手10的覆层14。更进一步可以设想，一旦被安装，整个加热器16在受到明显损坏或破坏(例如断裂)之前，至少能够延展(也就是，拉长)自身长度的大约5％，更加优选大约10％，进一步优选大约15％，非常优选大约20％。有利地，当被使用时，导电元件36的锯齿形结构有助于允许加热器在必要时拉长。
同样可以设想，控制元件以及一个或多个温度计被应用于本发明的加热器。优选地，此控制元件与同加热器结合的温度计进行信号通信；并且控制元件根据温度计所感应到的温度控制供给到加热器的电量。在优选的实施方式中，控制元件通过调制脉冲宽度来降低加热器所呈现出的温度波动。当然，这仅仅是可被用来维持或达到所要求的加热器温度输出的众多方法中的一种。
除非另外说明，在此所描述的各种结构的尺寸和几何形状并非意味着对本发明构成限制，并且其他尺寸或几何形状也是可能的。多重结构部件可以被替换成单个集成结构。可选地，单个集成结构可被分开成分开的多个部件。另外，虽然本发明的某个特征可能仅仅借助于图示实施方式之一进行描述；但对任何特定的应用，此特征可与其他实施方式中的一个或多个其他特征相结合。从以上可以认识到，此处的独特结构的制作以及关于它的操作，同样也构成了根据本发明的方法。
前面描述了本发明优选的实施方式。然而，本领域的技术人员可意识到某些修改将包含在本发明所涉及的范围内。因此，权利要求被认为确定了本发明真正的范围和内容。
权利要求
1.一种把手，包括具有基本上刚性部分的芯体；至少部分地覆盖芯体的外侧覆层；至少部分地布置在芯体与外侧覆层之间的加热器，加热器包括i)被构造为一层的衬垫；ii)给构造为一层的隔离体，其基本上与衬垫共同延伸；iii)至少部分地位于衬垫与隔离体之间的导体。
2.如权利要求1所述的把手，其特征在于，加热器包括与把手的轮辐相对应的突起。
3.如权利要求1或2所述的把手，其特征在于，导体是位于衬垫与隔离体之间的层-线结构，并且隔离体由压缩的聚氨酯泡沫材料形成。
4.如权利要求1、2或3所述的把手，其特征在于，导体包括三个不同的区，并且三个区中的至少一个区基本上平行于三个区中的另一个区延伸。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的把手，其特征在于，导体包括大约5到大约7股线束，每股线束的直径在大约0.007mm到大约0.011mm之间，并且线束被编织在一起。
7.如权利要求1到6任一所述的把手，其特征在于，隔离体具有大约0.10W/mK到大约2.0W/mK之间的热传导系数，并且衬垫具有大约0.005W/mK到大约0.2W/mK之间的热传导系数。
8.如权利要求1到7任一所述的把手，其特征在于，衬垫比隔离体更靠近芯体，并且导体的一部分在加热器的接头处被折叠在其自身上且被扭曲。
9.如权利要求1到8任一所述的把手，其特征在于，把手用于运输车辆，并且芯体为刚性部件，其至少部分地被聚合材料覆盖。
10.如权利要求1到9任一所述的把手，其特征在于，外侧覆层基本上完全覆盖芯体，并且加热器基本上完全被布置在芯体与外侧覆层之间。
11.如权利要求1到10任一所述的把手，其特征在于，衬垫为一层具有至少一种弹性体的发泡聚合材料。
12.如权利要求1到11任一所述的把手，其特征在于，隔离体为织物层，并且加热器在受到明显损害前，至少可拉长自身长度的大约15％。
13.如权利要求1到12任一所述的把手，其特征在于，把手为方向盘，并且芯体为大致圆形结构。
14.如权利要求1到13任一所述的把手，其特征在于，隔离体被设置成长绒织物层，并且隔离体通过粘合剂连接至衬垫。
15.如权利要求1到14任所述的把手，其特征在于，导体以锯齿形延伸，以有助于允许加热器拉长。
16.如权利要求1到15任一所述的把手，其特征在于，构成衬垫的材料具有拉长特性，使得其可以在失效前被拉长自身长度的至少大约50％。
17.如权利要求1到16任一所述的把手，其特征在于，构成隔离体的材料具有拉长特性，使得其可以在失效前被拉长自身长度的至少大约50％。
全文摘要
公开了一种加热式把手(例如，方向盘)(10)以及形成该把手(10)的方法。典型地，把手(10)包括芯体(12)、外侧覆层(14)及加热器(16)，优选地，加热器至少部分地被安置在外侧覆层(14)和芯体(12)之间。典型地，加热器(16)包括导体(24)、衬垫(26)以及隔离体(30)中的一个或多个。
文档编号B62D1/06GK1738739SQ200380108687
公开日2006年2月22日 申请日期2003年12月22日 优先权日2003年1月31日
发明者奥格登·哈吉楚基茨, 加布里埃拉·Z·阿尔马希, 科里纳·阿利翁特 申请人:W.E.T.汽车系统股份公司