混合型方向盘骨架的制作方法

文档序号:15199016发布日期:2018-08-19 03:16阅读:190来源:国知局

本公开涉及接合方向盘部件的方法,具体涉及接合轮毂、轮缘和轮辐以形成骨架。



背景技术:

车辆使用方向盘和转向柱来引导车辆并使车辆转向。方向盘在骨架处连接到转向柱。骨架是方向盘的主要承载部件。通常,骨架由铸造金属组成。骨架的中央是轮毂,轮毂用于使用紧固件将方向盘与转向柱相互连接。轮辐用于将轮毂与轮缘相互连接,以限定方向盘。基于车辆的品牌和车型,每个方向盘可使用不同数量的轮辐或具有不同直径的不同轮缘。每个不同样式的方向盘通常使用不同的轮毂,以平衡通过转向柱和方向盘传递的噪声、振动和声振粗糙度。



技术实现要素:

一种方向盘骨架包括轮毂、轮辐和轮缘。轮毂具有第一部分和第二部分。第二部分附连到转向柱。轮辐通过摩擦焊接附连到轮毂的第一部分。轮缘摩擦焊接到轮辐,以将轮缘与轮毂的第一部分相互连接,其中,第一部分搅拌摩擦焊接到第二部分,使得轮缘附连到转向柱。

一种车辆包括转向柱和方向盘骨架。方向盘骨架包括轮毂,轮毂具有第一部分和第二部分。第二部分经由紧固件附连到转向柱。骨架还包括摩擦焊接到轮毂的第一部分的轮辐。方向盘骨架还包括摩擦焊接到轮辐的轮缘,以将轮缘与轮毂的第一部分相互连接。轮毂的第一部分旋转摩擦焊接到第二部分,以将方向盘骨架连接到转向柱。

一种将方向盘骨架与转向柱相互连接的方法包括将至少一个轮辐线性摩擦焊接到轮缘。所述方法还包括将至少一个轮辐包括轮缘旋转摩擦焊接到轮毂的第一部分。所述方法还包括将轮毂的第一部分搅拌摩擦焊接到轮毂的第二部分。最后,所述方法包括将轮毂的第二部分紧固到转向柱。

附图说明

图1是具有方向盘和转向柱的车辆的透视图;

图2是方向盘和转向柱的透视图;

图3是方向盘的前视图;

图4是描绘用于将方向盘骨架与转向柱相互连接的步骤的流程图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而,将理解的是,公开的实施例仅为示例,其它实施例可采用各种可替代的形式。附图不一定按比例绘制;可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此,在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制,而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的,可将参照任一附图示出并描述的各种特征与在一个或更多个其它附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而,与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

图1描绘了车辆10的透视图。车辆10包括转向系统12。转向系统12可用于使车辆10转向和引导车辆10。转向系统12包括一组车轮13、车桥16和转向柱18。车桥16将车轮13与转向柱18相互连接。方向盘20附连到转向柱18,以将运动从车辆10的车厢或内部22通过车桥16传递到车轮13。方向盘20允许驾驶员将运动通过转向柱18传递到车轮13并在车辆行驶时提供方向。为了改变方向,车辆10的操作者(未示出)顺时针或逆时针转动方向盘20,使得车轮13转动与方向盘20的运动成比例的角度。减轻方向盘20的整体重量为操作者在转弯时提供了较容易和较轻便的优势。类似地,由于方向盘20通过转向柱18和车桥16与车轮13相互连接,因此噪声、振动和声振粗糙度可通过转向系统12传递到方向盘20。方向盘20上的这种噪声、振动和声振粗糙度可被操作者感受到,从而提供了不舒适的转向体验。

如在下文中将更加详细地描述的,方向盘20通过方向盘骨架24或骨架24附连到转向柱18。可使用紧固件26将方向盘20的方向盘骨架24与转向柱18相互连接。骨架24包括轮毂28、轮辐30和轮缘32。轮毂28被设置为与骨架24的中心33成一直线。轮毂28将方向盘20与转向柱18相互连接。换句话讲,使用紧固件26将轮毂28附连到转向柱18,以将方向盘20固定到转向柱18。通过这种方式,在转向系统12的中心33处使用轮毂28将方向盘20紧固到转向柱18。方向盘20还包括轮缘32。具体来讲,轮缘32沿着方向盘20的外周38延伸。轮辐30将轮缘32固定到轮毂28。根据方向盘20的样式和设计选项,轮辐30还可包括多个轮辐30。

方向盘20包括方向盘骨架24通常根据车辆的尺寸、类型或样式而变化。例如,较小的车辆10通常可包括比用于较大的车辆10的方向盘20总体上更小的方向盘20。类似地,较小的车辆10可使用比较大的车辆10更少的轮辐30将轮缘32附连到轮毂28。方向盘20包括骨架24通常限定单一材料,使得在整个方向盘20中方向盘20的材料属性一致。使用单一材料形成方向盘20可能需要在轮缘32上增加静态重量,或者需要通过使用高密度金属来形成方向盘20,以减小通过转向系统12的噪声、振动和声振粗糙度的传递。如在下文中将更加详细地描述的,考虑到设计差异(诸如上面描述的较小的车辆与较大的车辆之间的设计差异)以及在不增加轮缘32的静态重量的情况下减小通过转向系统12的噪声、振动和声振粗糙度,轮毂28可限定有第一部分40和第二部分42。

参照图2,示出了包括方向盘20、骨架24和转向柱18的转向系统12的透视图。如前所述,轮毂28包括第一部分40和第二部分42。轮毂28的第一部分40焊接到轮毂28的第二部分42。轮毂28的第一部分40在轮辐30的第一端44处附连到轮辐30。轮辐30在轮辐30的第二端46处连接到轮缘32。通过这种方式,轮毂28的第一部分40将轮缘32和轮辐30与转向柱18相互连接。类似地,轮毂28的第二部分42将轮毂28的第一部分40(包括轮辐30和轮缘32)与转向柱18相互连接。此外,如上所述,轮毂28在骨架24的中心33处附连到转向柱18。因此,第一部分40和第二部分42对齐并且在骨架24的中心33处将方向盘20固定到转向柱18。这允许轮毂28成为共用轮毂28,从而轮毂28的第一部分40和第二部分42可用在具有不同设计和样式的方向盘20的各种车辆10上。

如上所述,第一部分40和第二部分42可焊接在一起。例如,第一部分40可搅拌摩擦焊接到第二部分42。在至少一个其它实施例中,第一部分40可线性摩擦焊接到第二部分42。在又一个实施例中,第一部分40可旋转摩擦焊接到第二部分42。焊接工艺,例如搅拌摩擦、线性摩擦或旋转摩擦,取决于方向盘20和转向柱18的设计复杂性。然而,将第一部分40焊接到第二部分42允许与用于车辆10的喇叭系统(未示出)共用设计,与方向盘20内的驾驶员安全气囊(未示出)共用附件和接口,并在方向盘20与转向柱18之间采用共用接口,包括与转向柱18共用附件(未示出)。因此,轮毂28顾及不同类型的车辆10之间的变型。允许共用时钟弹簧(未示出)、喇叭系统(未示出)和安全气囊(未示出)有助于降低车辆10的整体工装成本以及用于方向盘20、转向柱18和转向系统12的设计时间。

轮毂28的第一部分40和第二部分42还可由不同材料形成。例如,第一部分40可限定与形成第二部分42的金属合金不同的金属合金。通过这种方式,第一部分40和第二部分42各自限定不同的金属合金。如在下文中将更加详细地描述的,轮缘32可焊接到轮辐30,并且轮辐30可焊接到轮毂28。更具体地,轮毂28的第一部分40可使用相同的焊接工艺(即,搅拌摩擦焊接、线性摩擦焊接或旋转摩擦焊接)接合到轮辐30和轮缘32。此外,用于将轮缘32接合到轮辐30以及将轮辐30焊接到轮毂28的第一部分40的焊接工艺可取决于方向盘20的设计。与第一部分40和第二部分42类似,轮辐30可由与用于形成轮缘32的材料不同的材料形成。类似地,轮辐30、轮缘32以及轮毂28的第一部分40和第二部分42可各自限定不同的金属合金。在至少一个其它实施例中,轮缘32、轮辐30以及轮毂28的第一部分40和第二部分42可全部限定相同的金属合金。

用于轮缘32、轮辐30以及轮毂28的第一部分40和第二部分42的金属合金的类型取决于方向盘20所需的质量惯性矩。例如,轮辐30和轮缘32可由密度大于轮毂28的第一部分40和第二部分42的密度的金属合金形成。同样地,轮辐30和轮缘32可限定的质量大于轮毂28的第一部分40和第二部分42的质量。由限定的密度和质量大于轮毂28的第一部分40和第二部分42的密度和质量的金属合金形成轮辐30和轮缘32使方向盘20的质量惯性矩增大。增大方向盘20的质量惯性矩减少了对增加轮缘32的额外静态质量的需要。消除向轮缘32增加静态质量减轻了方向盘20的整体重量,同时顾及穿过方向盘20的噪声、振动和声振粗糙度。

参照图3,描绘了方向盘20的前视图。如上文所详述,轮毂28的第一部分40和第二部分42可由不同的金属合金形成。类似地,轮辐30和轮缘32也可由不同的金属合金形成。在至少一个实施例中,轮辐30、轮缘32和轮毂28的第一部分40可由与形成轮毂28的第二部分42的金属合金不同的金属合金形成。在至少一个其它实施例中,轮辐30、轮缘32和轮毂28的第二部分42可由与形成轮毂28的第一部分40的金属合金不同的金属合金形成。同样地,轮辐30、轮缘32以及轮毂28的第一部分40和第二部分42可各自限定不同的金属合金。此外,形成轮辐30、轮缘32以及轮毂28的第一部分40和第二部分42的金属合金的选择可由车辆10的特性以及方向盘20的重量和方向盘20的质量惯性矩限定。

例如,轮缘32可由铝形成,轮辐30可由钢形成。在类似的示例中,包括第一部分40和第二部分42的轮毂28可由钢形成,轮缘32和轮辐30可由铝形成。上文描述的焊接工艺,即搅拌摩擦焊接、线性摩擦焊接和旋转摩擦焊接允许接合两种异种金属,诸如钢和铝。如上所述,使用这些焊接工艺形成方向盘20允许基于重量和密度来接合更多选择的金属。在另一示例中,毂28的第一部分40可由铝形成,同时毂28的第二部分42可由钢形成。使用两种不同的金属合金(诸如钢和铝)形成毂28的第一部分40和第二部分42为形成方向盘20及控制方向盘20的质量惯性矩和重量提供了更多的设计选项。

如图3所示,轮毂28的第一部分40可在焊接线50处附连到轮毂28的第二部分42。焊接线50指示将第一部分40连接到第二部分42的位置。优选地,焊接线50可指示用于将轮毂28的第一部分40附连到第二部分42的搅拌摩擦焊接工艺或旋转摩擦焊接工艺。此外,使用不同的焊接工艺将轮辐30附连到轮缘32、将轮辐30附连到轮毂28的第一部分40以及将轮毂28的第一部分40附连到轮毂28的第二部分42为不同的车辆10提供了跨越设计变型的共用性,并且允许轮毂28成为无论车辆类型、尺寸和型号如何都使用的共用轮毂28。

虽然在图3中示出包括轮毂的第一部分40和第二部分42的方向盘20具有大致为圆形的形状,但其还可大致为方形。方向盘20的形状,具体地,轮毂28的第一部分40和第二部分42的形状,可影响用于接合第一部分40和第二部分42的焊接工艺。举例来说,如果第一部分40和第二部分42限定大致圆形的形状,则可使用旋转摩擦焊接来接合第一部分40和第二部分42。同样地,如果第一部分40和第二部分42限定大致矩形的形状,则可使用搅拌摩擦焊接来接合第一部分40和第二部分42。

图4描绘了根据本公开的方法的流程图。虽然用于制造方向盘骨架24并将其与转向柱18相互连接的方法的步骤被顺序地示出,但是这些步骤可同时执行,或者以允许不同的焊接工艺接合两种异种金属的任意顺序执行。此外,如图4所示,所述方法描述了用于形成方向盘20并将方向盘骨架24与转向柱18相互连接的一个实施例。在其它实施例中,可使用如上所述的其它焊接工艺来将轮缘32、轮辐30以及轮毂28的第一部分40和第二部分42接合到转向柱18。在52处,使用线性摩擦焊接来将至少一个轮辐30接合到轮缘32。此外,如上所述,方向盘20可包括多个轮辐30或至少两个轮辐30。方向盘20所使用的轮辐30的数量可取决于车辆的尺寸和设计复杂性。在54处,使用旋转摩擦焊接将轮辐30包括轮缘32接合到轮毂28的第一部分40。在56处,使用搅拌摩擦焊接将轮毂28的第一部分40(包括轮缘32中的轮辐30)接合到轮毂28的第二部分42。

当轮毂28的第一部分40包括轮缘32和轮辐30被接合到轮毂28的第二部分42时,方向盘20被形成并准备用于附连到转向柱18。此外,在至少一个其它实施例中,可使用旋转摩擦焊接来接合轮毂28的第一部分40和第二部分42。一旦包括轮缘32、轮辐30以及轮毂28的第一部分40和第二部分42的方向盘20被形成,方向盘20便在58处沿着中心33紧固到转向柱18。在58处将方向盘20紧固到转向柱18可使用传统紧固件(未示出)来完成。在58处,可使用常用于将方向盘20与转向柱18相互连接的任意紧固方法来将方向盘20紧固到转向柱18。如前所述,方法的步骤仅作为示例示出并且可以以任意顺序执行。

虽然上面描述了示例性实施例,但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语,并且应理解的是,在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述,可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已被描述为提供优点或在一个或更多个期望的特征方面优于其它实施例或现有技术实施方式,但是本领域的普通技术人员应该认识到,根据具体应用和实施方式,一个或更多个特征或特性可被折衷,以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于:成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易装配性等。因此,被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外,并且可被期望用于特定应用。

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