专利名称：一种自推动车辆的方向控制件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自推动车辆，如摩托车，汽车等，的方向控制件，其上设有把握区，供驾驶员的至少一只手把握进行驾驶，其中把握区具有可弹性变形的几何形状，如果驾驶员的手或手指施加的压力增加，其形状改变和/或其体积减少，把握区内至少设置液压或气动传感器，可根据把握区的形状和/或体积的变化作出反应，其中传感器还连接到至少一个操纵车辆的控制和/或监控件，传感器作出的反应可促动这些监控件。
背景技术：
所提类型的的方向控制机构在本申请人提交申请的欧洲专利EP-1216911A2给出详细介绍。前面的专利申请因此构成了本发明所属技术领域的现状。其目的是提出一种改进的方向控制机构。欧洲专利EP-1216911A2的整个内容因此结合到对本发明申请的介绍中。
欧洲专利EP-1216911A2介绍和显示了一种方向控制件，如汽车方向盘或摩托车的车把，设有几何形状可弹性变形的把握区，其内设置了液压或气动传感器，可对把握区的形状和/或体积的变化作出反应。根据此发明的传感器连接到至少一个控制和/或监测车辆功能的机构，传感器作出的反应可促动安全控制机构。
欧洲专利EP-1216911A2介绍的概念的实施取得了实际经验，即需要对这个概念进行改进，以大大增加车辆驾驶的安全性，因此这样的改进成为本发明的目的。
根据实际经验首先发现，只有气动传感器，最好是液压传感器，具有可靠的功能，因为这样不使用电动微开关来对方向控制件的弹性变形作出反应，获取手施加到方向盘或车把上的压力的模拟信号，如从现有技术已经知道的。与电子开关发射的开/闭型数字信号相比，这样得到的信号显示出极大优越性，可以无需复杂的电子装置，可通过简单但正确的方式重现驾驶员的反应程度，反应程度意味着驾驶员面对意外和突发事件时出现的恐惧或慌乱程度。本发明的目的，如同欧洲专利EP-1216911A2的目的，是提出一种车辆的方向控制件，能够提高车辆的驾驶员以及道路的其他使用者，尤其是行人，的预防性安全和主动性安全，因为其能够明显减少驾驶员的反应时间，相应地缩短制动距离。数米制动距离的差别对于防止碰撞或减少碰撞的作用是非常关键的。这个结论每天都在道路上得到验证。另一方面，已经知道，在意外的危险情况下(行人或动物出人意料地过马路，障碍物突然出现在弯道后，骑脚踏车的人突然左转弯)，驾驶员，根据第一种反应形式，本能地用较大或较小的力和速度握住方向盘或车把，力和速度是惊恐程度的函数。另一种反应形式，这经常在实际交通中发生，不同于如上面所介绍的那样握住方向盘或车把，而是用两个手靠到方向盘的轮缘上，手掌用力压轮缘。在出于任何原因，如车辆前面突然出现障碍物、行人时，进行强力减速的情况下，这是一种本能的和非常快速的反应，目的是保护胸腔区域免于与方向盘冲撞。这种情况下手用很大力施压，强大的力对应于2到3G的加速度，作用到方向盘轮缘的朝着驾驶员的上表面。该力可创造性地被用来促动气动或液压传感器，传感器位于方向盘的轮缘的上部。因此，通过设置气动或液压传感器，能够得到正比于驾驶员危险感受程度的信号，这样的信号相对简单电开关操作的所有传感器有明显的进步，电开关只能给出开/关信号，不能反映表示驾驶员惊恐程度的反应速度或反应力度。
实际实施欧洲专利申请EP-1216911A2的技术方案揭示出第二方面的问题，即方向控制件的整个范围(即，汽车方向盘的整个圆周，或带有车把的车辆的整个车把长度)要用作液压或气动传感器的促动区。换句话，实际使用已经显示出，驾驶员在驾驶车辆时，手会沿方向盘的轮缘的整个表面或沿车把的整个长度移动，如果用两手把握则移动两只手。因此，不可能精确知道驾驶员的一只手或两只手在什么地方接触或把握方向盘。当然存在最常用的区域，如方向盘轮缘的左右两侧或上下区域。但是不可能精确预计紧急或惊慌的情况下，驾驶员在哪个点握住方向盘或车把。为此，欧洲专利EP-1216911A2的方案不能完全达到安全机构应具有的效果，如本文提出的安全机构的效果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述缺点，其中现有技术主要由欧洲专利EP-1216911A2代表，并向市场提出解决方案，在驾驶员惊慌的情况下可确保具有最大的有效性，并与驾驶员的驾驶习惯无关，尤其是与其驾驶时握住方向盘的方式无关。
通过一种方向控制件实现了本发明的目的，其设有把握区，供驾驶员的至少一只手把握进行驾驶，其中把握区具有可弹性变形的几何形状，如果驾驶员的手或手指施加的压力增加，其形状改变和/或其体积减少，把握区内至少设置液压或气动传感器，其可根据把握区的形状和/或体积的变化作出反应，其中传感器还连接到至少一个操纵车辆的控制和/或监控件，传感器的反应可促动监控件，其特征在于，各液压或气动传感器基本在所述方向控制件的整个区域上延伸，该区域可被车辆驾驶员的至少一个手握住，传感器包括弹性材料制成的管，其中充满流体，整体嵌入泡沫塑性材料中。
由于设置至少一个液压或气动传感器，其基本上在方向盘的整个区域延伸，可被车辆驾驶员的至少一个手握住，方向控制件是汽车的方向盘或摩托车的车把，得到了最高的保证，即无论在什么情况下，传感器都能够可靠地促动。为得到这个结果，设置了至少一个传感器，液压或气动传感器，其可将任何点的压力增加传递到一起设置的接收装置，传感器包括弹性材料管，嵌入发泡泡沫塑性材料中。其最终的弹性(材料硬化后的弹性)最好低于形成管的材料弹性。由于具有这样的特性，双手(或只是一只手)施加到完整围绕传感器管(形成方向盘的轮缘或车把的圆柱体)的塑性泡沫材料的压力即刻传递到管，再将压力传递到管中容纳的流体，通过这种方式，使管内的压力增加。通过具有压力计形式的信号接收装置，模拟电测量机构确定压力值，即刻发出的信号可通过不同模式进行处理(启动制动，接通警告灯等)，这样可减少造成驾驶员强力反应的惊慌带来的危险。应当指出，压力计可进行校正，使得只在传感管的压力增加超过预定值时发出信号，以避免系统由于驾驶员疏忽作出不希望的反应。
附属权利要求2到12涉及本发明的优选实施例，这些实施例通过参考下面结合附图进行的介绍进行更详细的说明和讨论。
附图中图1是根据本发明的具有汽车方向盘形式的方向控制件的示意性底视图；图2是沿图1的剖面I-I的方向盘轮缘的截面图；图3是位于本发明的方向控制件内的管状传感器；图4是实现本发明的汽车方向盘内的管状传感器的可选设置；图5是沿汽车的方向盘一部分的截面图，其中管状传感器放置在外部(如图4所示)，管件位于另外的支撑件上；图6是图1到图5所示的本发明的方向控制件的可选变化，其上设置了两个管状传感器，一个位于方向盘的外轮缘部分，另一个位于方向盘的轮缘的上部；图7是图6所示方案的设计细节，显示出两个传感器管汇合到一个压力计；
图8是方向盘的可选设计示例，其中聚亚安酯是硬的，传感器设置在轮缘上铣出的周边槽中。
附图部件表1方向盘2方向盘的轮缘3轮辐4转向柱端部5支撑结构(框架)6发泡的泡沫材料7皮套管8液压或气动传感器9管10 流体11 密封夹12 压力计和测得模拟电信号的传送装置13 电路14 支撑结构5的垂直突部或臂15 支撑块16 液压或气动传感器17 管18 凹部，槽具体实施方式
图1中，示意地显示了汽车的方向盘1的底视图(即从下部看去)。用于今天普遍使用的汽车的传统方向盘包括轮缘2和多个轮辐3(一般使用两个或三个轮辐)，其可连接轮缘2到转向柱4。方向盘1的特定设置(即轮缘的直径，轮辐的数量，转向柱端部4的特殊形状)在本发明的框架内只有很小的作用，因此在本文中不进行详细讨论。只是应当指出，现代的汽车方向盘一般包括轻金属合金(尤其是镁)制造的支撑结构(框架)，使方向盘具有所要求的强度和不可缺少的安全性。这样的框架5具有如M形的形状(见图2，其显示了方向盘1的轮缘沿图1的剖面I-I的截面)，当然还包括轮辐3和转向柱端部4(未在图中显示)。框架5通常至少一部分，尤其是其轮缘部分，嵌入具有预定弹性的塑性泡沫材料，使得接触舒服并可保证良好的掌握。图2和图4的截面图清楚显示的泡沫塑性材料，用标记6表示，的弹性在本发明的范围内具有很重要的作用，后面将进行介绍。从图4还可看出，塑性泡沫材料6一般被软皮或半革的套管7包围，以进一步改进方向盘的表面性质。皮套在实际应用中没有重要的作用，只是本发明涉及到。
如根据现有技术的方向盘和车把实际上已经知道的，重要的是塑性泡沫材料所用原材料(优选采用发泡聚亚安酯或具有类似聚亚安酯特性的材料)的弹性，应能够在握住方向盘的手施加的压力下局部弹性变形，或压住表面的手指施加的力作用下变形。局部弹性变形在专利中得到利用，以得到希望的安全效果。说到弹性变形，本文定义为，该用语意味着把握区形状的局部变化以及其体积的减少，这两种情况都可在实际应用时采用，取决于轮缘是被握住方向盘的手施压，还是只在局部受压。根据本发明的观点，两种方式是完全等效的，因为可产生相同的效果，如下面所作的解释。
本发明的特征在于，液压或气动传感器8基本上在方向控制件，即方向盘1，的整个区域上延伸，这个区域可被驾驶员(未显示)的至少一只手把握。在图1到图5所示特定方向盘的情况下，把握区基本上在方向盘1的轮缘2上延伸，由于实际上整个轮缘2都可被驾驶员把握或保持。在摩托车(未显示)的车把的情况下，把握区在车把的整个长度上延伸。不管驾驶员在哪个点把握或保持方向控制件，由于液压或气动传感器在把握区的整个区域上延伸，安全系统都能工作。对于这样的设置，利用了管内流体特性即作用于管的任何点的压力可马上传递到整个管。本发明提供的传感器8是弹性材料管9(特别参考图3)，其中充满了流体10，并嵌入泡沫塑性材料6中(见图2和图4)，发泡泡沫材料的最终弹性(“最终弹性”是指发泡泡沫材料的硬化阶段完成后的弹性)等于或小于管9的材料弹性。重申这个限定是因为要求传感器8的管9不会向来自外面的压力施加不必要的抵抗，使得组合的泡沫材料6/管9不会对压力载荷反应迟钝。管9因此不会抵抗压力，而是将压力传递到充满管9的流体10，对作用于包围管9的泡沫材料的变形载荷作出反应，即使很小。
在图1可以看到形成传感器8的管9实际上围绕方向盘1的整个圆周，以下面将介绍的适当方式设置在轮缘内，通过一个轮辐3进入转向柱4，形成了相对轮缘2圆周边成90°的弯曲部分。
根据本发明的第一优选实施例，其在图1以及图3中显示，管9的一端使用密封夹11严密密封，另一端连接到压力计，其上设有电模拟测量值发送装置12，可通过适当的电路13发送信号到信号处理单元，通过如随车携带的计算机处理信号。很明显，根据现有技术，还有其他的不同于密封夹的技术方案来密封管9，来连接压力下的管到压力计，提供模拟电信号。所有的方案都属于本发明的范围。
实际经验已经证明优选使用液压传感器8，其包括上面介绍的管9，其中充满液体，最好在-40℃到+100℃的温度范围内具有最小热膨胀。该技术方案的优点是不证自明的。液体基本上是不可压缩的，因此比充满压缩空气的气动传感器反应更快和具有更高的精度。希望在所述温度范围内发生最小热膨胀，因为这样可减少当方向控制件暴露于外部环境条件下可能发生压力变化。如果汽车在出现相当大温度变化的情况下仍必须保持功能正常，如在极地和赤道地区；另外如果压力计12要改动校正成为汽车所处平均温度的函数，要涉及到方向盘。
根据本发明的另一优选实施例，如图2所示，其显示了方向控制件沿图1剖面I-I的截面图，方向控制件可以是汽车的方向盘1(如图1所示)，液压或气动传感器8可沿方向盘1的整个圆周设置(如图1所示)，位于方向盘的下部，距轮缘1表面的距离d的范围为1到6毫米，因此位于镁框架5之下，当受到手或手指的压力时可促动传感器。大部分的驾驶员本能地用手掌从侧面握住方向盘1，除拇指外的手指放置在方向盘轮缘的下部。如果手握紧，手指会压迫轮缘，从下向上向填充的泡沫材料施压，从而设置在该位置的传感器8的管9受到压缩。因此传感器8在这个位置受到特别对待以实现本发明。
根据本发明的另一优选实施例，如图4所示，其显示了类似于图2所示的方向控制件的截面图，方向控制件可以用汽车的方向盘1来代表，液压或气动传感器8可沿方向盘轮缘的整个圆周设置在外侧，距方向盘1表面的距离D的范围为1到6毫米。应当指出，图4的实施例的形式，方向盘的表面覆盖了一薄层13的皮或半革，其一方面可保护发泡塑性泡沫材料6，另一方面可改进驾驶员对方向盘1的把握。因此距离D从覆盖层13的外表面开始测量。
可看出这种形式的实施例的优点在于传感器8位于方向盘1的横向位置，在这个位置，当驾驶员握住方向盘并将其手臂拉回时，传感器很容易发生应变。
在图4中还可以看到，传感器8的弹性管9通过引导件直接位于一个垂直突部或支撑结构5的臂。这是一种具优越性的方案，方便制造方向盘，但在本发明的范围内没有特殊的作用。
另一方面，提出了本发明的方向盘1的具优越性的技术方案，如图2，4，5所示，支撑结构或框架5嵌入整体或部分的发泡塑性泡沫材料6，结构5包括轻金属合金，最好是镁，制成的转向柱端部，轮辐和轮缘(未显示细节，但对应于形成方向盘1的泡沫材料的转向柱端部4，轮辐3和轮缘2)；传感器8的管9位于支撑结构5的至少一点。这个方案显示于图5，其中适当形状的支撑块15(示意性显示于图5)，使用普通的距离夹，设置在支撑结构5上，传感器8的管9位于其上。这个方案证明是适当的，有利于制造方向盘1的泡沫发泡过程，即泡沫材料在较高的压力(如5到6kg/cm2)下置于模具的工艺步骤，这时可能造成管9相对支撑结构5移动。因此支撑块15用于在方向盘的制造步骤期间固定管9的位置，保证管9的正确定位。很明显，图2和图4所显示的两个定位方案可一起应用，如果设置两个具有管9形式的传感器8或只设置一个具有管9形式的传感器8，其沿方向盘1的圆周以图2所示的位置和以图4所示位置交替设置，或者根据所涉及的方向盘的区域从一个位置变化到另一位置后再回来。
根据本发明的优选实施例，其还提供了管9或17，具有范围在2到6毫米的外径，用塑性材料如硅树脂，乙烯基乙二醇二乙酸酯(EVA)或类似材料制造。
本发明的另一优选实施例最后在图6，7中显示，其显示出传感器16位于方向盘1的上部，即围绕整个圆周面对驾驶员的一侧。如上面所作介绍，这个方案允许进行非常快速的保护性反应，尤其是在意外的障碍出现在车辆的前面，如行人未观察交通情况穿越道路，驾驶员用两个手用力推方向盘1以便保护自己免于表面上看来不可避免的碰撞。这实际上是第一本能反应。传感器16因此马上反应，促动预定的保护措施。在图16中，显示出两个传感器8，16可共同设置在方向盘的轮缘。第一传感器可位于轮缘外部，第二传感器位于方向盘的上部。这样布置可在一个机构中实现双重反应，从而允许安全得到双重保证。
在图7中，其显示出两个传感器8和16交汇于单管，以便促动单个压力计12。这样设置的优点是很明显的。其中管17位于方向盘的轮缘，距方向盘的表面的距离f为1到6毫米。在另一优选实施例中，选择了液压传感器，填充液体是乙二醇，硅油或类似液体。将液体填充到管9，17中，填充过程最好在真空下进行，使得管9，17中完全没有气泡。但是，这只是所属领域的技术人员都知道的制造问题，不属于本发明的范围。
最后涉及形成方向盘1的外部形状的塑性材料，制造经验显示出，在许多可能采用的材料之中，应用发泡聚亚安酯泡沫材料是较理想的，由于其具有的弹性性能以及容易加工制造，并且具有成本效率。这种材料因此成为首选，但是不排除使用其他泡沫材料，只要其能在压力下或受压下注入模具。
本文目前介绍的都可应用于这样的方向盘，其发泡过程还使得聚亚安酯材料的最后表面带有仿皮效果。应当指出，制造连续覆盖真皮的方向盘(其操作在专业人士之间称为“鞍具制造术”)最好使用更硬的聚亚安酯材料，这造成了要求的将管或传感器插入模具中的泡沫材料的重大困难。
这种情况下，进行方向盘(见图8)的发泡过程最好不预先插入管，而在其后进行铣削加工形成凹槽或槽18，然后将本发明的传感器的管置于其中。为此，最好在方向盘的圆周上的预定位置(上，下，外侧等)加工出槽18，槽具有基本为半圆形的截面，如图8所示，传感器的管17正确安装其中。管17必须从聚亚安酯表面凸出，超过表面大约管径的6到8％。这个方法只是在较硬的聚亚安酯妨碍管产生足够局部弹性变形的情况下应用。
根据本发明的方向控制件的优点，尤其是其以汽车方向盘1的优选方式应用时的优点，可总结如下1)在驾驶员的手接触方向盘的位置工作的危险传感器具有绝对的有效性和可靠性，另外，科学实验已经证明手的反应要快过脚，因此监控驾驶员手的安全系统，如本发明所提供的，证明非常有效。
2)设置传感器8，16，如果压力计12相应校正为只是在驾驶员惊慌即真正紧急的情况下反应，可避免由于驾驶员的笨拙操作造成的不必要和可能出现的系统危险反应。
3)本发明的方向控制件容易制造，成本低，因此可结合到所有类型的车辆，汽车或摩托车，包括商用车，从而提高了道路的安全性。
权利要求
1.一种自推动车辆，如摩托车，汽车等，的方向控制件，其设有把握区，供驾驶员的至少一只手把握进行驾驶，其中所述把握区具有可弹性变形的几何形状，如果驾驶员的手或手指施加的压力增加，其形状改变和/或其体积减少，所述把握区内至少设置液压或气动传感器(8)，其根据把握区的形状和/或体积的变化作出反应，其中所述传感器还连接到至少一个操纵车辆的控制和/或监控件，所述传感器的反应可促动所述监控件，其特征在于，所述各液压或气动传感器(8)基本在所述方向控制件(1)的整个区域上延伸，所述区域可被车辆驾驶员的至少一个手握住，所述传感器包括弹性材料制成的管(9)，其中充满流体，基本上整体嵌入泡沫塑性材料(6)中。
2.根据权利要求1所述的方向控制件，其特征在于，所述发泡的泡沫塑性材料(6)的最终弹性等于或低于所述管(9)的材料弹性。
3.根据权利要求1所述的方向控制件，其特征在于，所述管(9)的一个端部使用密封夹(11)严密密封，另一个端部连接到压力计和信号发送器(12)，发送模拟电测量值。
4.根据权利要求1所述的方向控制件，其特征在于，所述传感器(8)是液压传感器，包括充满液体的管(9)，液体在-40℃到+100℃的温度范围具有最小热膨胀。
5.根据权利要求1所述的方向控制件，其特征在于，所述方向控制件是汽车方向盘(1)，所述液压或气动传感器(8)设置成在所述方向盘(1)的整个圆周的底部延伸，距所述方向盘(1)表面的距离(d)在1到6毫米的范围。
6.根据权利要求1所述的方向控制件，其特征在于，所述方向控制件是汽车方向盘(1)，所述液压或气动传感器(8)设置成在所述方向盘(1)的整个圆周的外部延伸，距所述方向盘(1)表面的距离(D)在1到6毫米的范围。
7.根据权利要求1所述的方向控制件，其特征在于，所述方向控制件是汽车的方向盘(1)，所述液压或气动传感器(8)设置成在所述方向盘(1)的整个圆周的上部延伸，距所述方向盘(1)表面的距离(f)在1到6毫米的范围。
8.根据权利要求1所述的方向控制件，其特征在于，所述管(9)的外径在2到6毫米的范围，用塑性材料如硅树脂，乙烯基乙二醇二乙酸酯(EVA)或类似材料制成。
9.根据权利要求3所述的方向控制件，其特征在于，所述填充液体是乙二醇，硅油，或类似液体。
10.根据权利要求5到7中任一项所述的方向控制件，其特征在于，汽车方向盘(1)包括支撑结构(5)，嵌入整个或部分泡沫塑性材料件(6)，包括转向柱端部、轮辐和轮缘，用轻金属合金，最好是镁，制造，所述传感器(8，16)的管(9，17)靠到所述支撑结构(5)的至少一点上。
11.根据权利要求1所述的方向控制件，其特征在于，所述泡沫塑性材料(6)是发泡聚亚安酯泡沫材料。
12.根据权利要求1，4，5中任一项所述的方向控制件，其特征在于，所述发泡塑性材料(6)是硬聚亚安酯泡沫材料，其外表面覆盖了皮套管(7)，其中，在聚亚安酯泡沫材料(6)上沿所述方向盘圆周设置了槽(18)，其中设置所述液压或气动传感器(16)，从所述聚亚安酯泡沫材料表面凸出的传感器部分对应于所述传感器(16)的管(17)直径的6到8％。
全文摘要
本发明涉及一种车辆，如汽车或摩托车，的方向控制件，具有方向盘或车把的形式，其上设有把握区，在危险和惊慌的情况下，驾驶员握住方向控制件的手快速有力的作用可使把握区几何形状弹性变形，促动位于把握区内的液压或气动传感器。根据本发明的传感器(8，16)基本在方向控制件(1)的整个区域延伸，该区域可被驾驶员的至少一个手握住。传感器包括弹性材料制成的管(9，17)，其中充满液体，整体嵌入泡沫塑性材料(6)中。本发明的优点是其可看作高效和高可靠性的安全装置，可减少驾驶员错误反应造成的潜在危险，本发明的装置具有经济性。
文档编号B62K11/14GK1727240SQ20051008824
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月29日 优先权日2004年7月29日
发明者R·G·马里奥 申请人:阿芙罗狄蒂代理有限公司