专利名称：带有电加热装置的方向盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有电加热装置的方向盘，尤其是根据独立权利要求前序部分的用于机动车的可电加热的方向盘。
具有装入的加热装置的方向盘是公知的。出于舒适和/或安全的原因可设置这种用电工作的加热装置。通常为了加热方向盘，将发热体安装在一个方向盘覆盖层的下面或组合在方向盘的塑料泡沫层中。一个方向盘轮圈例如可被发热体缠绕或被导电的织物软管包封。并且将一个绞合线直地或曲折地施加在方向盘的圆周上也是可能的及也是公知的。
通常的方向盘具有一个圆形或稍微椭圆形的方向盘轮圈，它的横截面通常由一个金属芯体、一个包围着该芯体的塑料或泡沫材料及一个外包封的覆盖层组成。在廉价的方向盘上可能没有覆盖层。为了使方向盘能很快感到温热，发热体必需设置在表面附近。否则将首先使方向盘轮圈的金属芯体不必要地被加热及由此引起相对高的能量损耗。另一方面，该发热体不应透过方向盘覆盖层被感觉到。
视机动车型号及制造商而定，方向盘及其方向盘轮圈在其厚度及其直径上尺寸完全不同。因此为它们相应设置的加热元件的批量生产是相对昂贵的。
由DE 33 39 500 A1公知了一种带装入的加热装置的方向盘。该公知方向盘具有一个手把环，它被导热的平面材料缠绕，该材料当它被供给电流时将产生热。此外还设置有一个导热的平面材料，它在方向盘实际的加热装置的附近并沿着该加热装置延伸，以便在与驾驶时最佳手把持位置相应的预定方向盘区域中在短时间内达到均匀的温度分布。
此外，由US 46 31 976 A公知了一种带两部分加热装置的方向盘，加热装置的每部分包括位于其上的可电加热的导体条。这些加热装置总是设置在优选的方向盘手把持位置中。每个设置在载体薄膜上的导体条具有沿载体薄膜纵向延伸方向延伸的闭合形或曲折形的轮廓。
本发明的目的在于提供一种带通用加热装置的方向盘，它易于安装及适合不同的方向盘尺寸。
本发明的该目的将通过独立权利要求的主题来实现。本发明有利的进一步构型的特征由从属权利要求得到。
根据独立权利要求，该方向盘设有一个垫层、一个至少部分覆盖该垫层的手把面及一个加热元件，该加热元件设置在垫层与手把面之间。加热元件具有一个沿该加热元件纵向延伸方向呈曲折形轮廓的导电层。根据本发明提出该加热元件由一个连续区段切成一定长度。此外提出，导电层在其各顶部区段上比其连接区段加宽。
这种加热元件可毫无问题地由一个连续区段切成一定长度，以适合不同的方向盘尺寸及施加在方向盘上。因此得到一种通用的可加热的方向盘，它可用简单的方式来制造，而不需要对不同的方向盘使用多种不同尺寸的加热元件。该加热元件可对任何位置裁剪任何长度。
通过导电层在其各顶部区段上比其直的或呈小幅弧形的连接区段加宽，可以避免在顶部区段内侧的所谓电流汇点(Stromsenken)并由此形成具有增高的温度、被称为所谓“热点”的区域。
最好导电层是具有曲折形轮廓的加热元件的整体的组成部分，由此可很简单地将成一体的加热元件安装在方向盘上。加热元件曲折形轮廓可选择地包括波状轮廓、矩形、锯齿形或三角形轮廓。
最好以曲折形轮廓延伸的导电层或加热元件的顶部区段各具有一个内和/或外倒圆半径，这使得加热元件机械上更稳定及有助于方向盘中热量更好及更均匀的分布。
视以曲折形延伸的加热元件的轮廓而定，设置在加热元件的纵向延伸方向一侧上的各顶部区段的包络线可相重叠，其中顶部区段本身不接触。选择地，这些包络线也可彼此隔开。因此，视加热元件的轮廓而定，形成了对明显不同的方向盘轮圈厚度的适配性。
视所需的实施形式而定，加热元件可绕整个方向盘的圆周延伸或例如使方向盘的下圆周区段被空留着。最好方向盘的至少两个手把持位置各置设有一个加热元件，其中上方向盘区段或连续地被加热或具有空缺。以此方式，可使很少把持的区域被空留着，这可减小能量损耗。
根据本发明的一个实施形式，该加热元件具有至少两个彼此连接的层，其中导电层被施加在一个绝缘载体层上。绝缘载体层最好由塑料、尤其由聚氨酯类泡沫组成。因为由金属或纤维复合材料作的方向盘轮圈通常由聚氨酯类泡沫层包围，当该绝缘载体层由相同材料制造时可获得极佳的材料适配。界面上相同的材料有助于均匀的热膨胀及可避免相对移动或出现脱开的危险。
导电层例如可具有铜和/或铜合金、尤其一种含锡的铜合金，它具有很好的电性能及很好的导热性能。变换地，导电层也可具有铝和/或铝合金，它也有助于良好的导热性能。无论是铜或青铜合金还是铝均为良好的电导体。
导电层例如可被蒸镀在绝缘载体层上或用电镀方式或通过溅射施加到绝缘载体层上。借助所述方法可实现精确的轮廓及确定的-亦或可变的-层厚度。
根据本发明的另一构型，导电层在其各顶部区段上与直的或呈小幅弧形的连接区段相比更大的导电层金属化结构的材料厚度。这譬如可通过蒸镀或电镀方法的调节来达到。并且导电层的溅射可毫无问题地得到点状或面状交界的增厚部分。
导电层具有多个用于连接供电导线的接触点。这些接触点最好各具有一个加宽形式和/或增大的导电层金属化结构的材料厚度形式的增强部分。
每个加热元件各具有至少两个电接触部分。当在通过裁剪形成所需形状的一个连续加热元件的情况下，有利的是以规则的距离设置接触点，然后在应用情况下可对它们作出最适合的选择。
在每个电接触部分上设置有一个导电的电缆连接部分，借助它可实现对机动车车载电网的导电连接。
根据本发明的一个变换的实施形式，电接触部分可被作成铆接连接、钎焊或粘接连接。铆接通常是作为穿过薄膜的金属部件来实现的，它被称为所谓冲孔接触。也可用焊接连接，其中借助电阻焊或摩擦焊形成与电导线的连接。粘接连接可用简单方式借助导电胶(Leitkleber)来实现。所有所述这些接触连接必需具有机械稳定性方面的最小尺寸，因为加热元件被直接安装在手把层的下面及尤其在较长时间使用后可局部出现相对泡沫材料层或包裹的手把层的轻微位移。
本发明的另一实施形式在于，加热元件在方向盘的外手把面的下面被粘接在轮圈的垫层或泡沫材料层上，然后将外手把面施加并固定到加热元件及泡沫材料层上。变换地或附加地，加热元件可被粘接在施加于方向盘轮圈的垫层或泡沫材料层上的方向盘的外手把面的内侧面上。该外手把面可主要具有人造革或天然皮革或也由与泡沫材料层或垫层的相同材料组成。
根据本发明的一个实施形式，绝缘载体层具有在30与200μm之间的材料厚度，其中该厚度优选在50与80μm之间。这样薄的载体薄膜可毫无问题地适配被它施加的所有表面。
导电层可具有最大为50μm的材料厚度，其中优选材料厚度可为约20μm。一个特别优选的实施形式在于，导电层具有最大为10μm的材料厚度。这样的层厚度用于一个确定的电阻值，该电阻值则用于确定的加热。
加热元件的导电层最好不具有PTC效应，由此加热元件可持续地用全功率工作。PTC效应将在达到一定温度后导致加热电阻值的增高及由此引起电流减小及因而导致功率降低。因此用于导电层的合适材料尤其为具有彼此调定的铜-锡成分的青铜合金。
本发明还涉及根据上述实施形式中一项的加热元件，它尤其适用于机动车的方向盘或类似部件。这种加热元件可从一个连续带区段裁剪出任意长度及可以此方式适配不同的方向盘尺寸-直径及厚度。
其它有利的构型可由从属权利要求中得到。
以下借助实施形式并借助附图来详细描述本发明。附图为
图1一个具有组合的加热元件的机动车方向盘的概要俯视图，及图2相应于图1的、根据本发明的加热元件的概要俯视图。
图1表示一个机动车的方向盘2的概要俯视图。该方向盘2包括一个方向盘轮毂22，一个基本上圆形的方向盘轮圈21通过至少一个方向盘轮辐23固定在该方向盘轮毂上。在图示的实施例中设有四个用于将轮圈21与轮毂22连接的轮辐23。方向盘轮辐23及方向盘轮圈21典型地具有一个由金属或由纤维合成材料作的、形状稳定的芯体(未示出)，它被一个吸收冲击的泡沫材料层24或垫层包裹。该垫层或吸收冲击的泡沫材料层24在简单结构的方向盘2上可作成整体的，其中最外的界面层同时为手把层。手把舒适型则具有由天然皮革作的外手把面27，它设置在垫层或泡沫材料层24上及例如被缝制。
图示的方向盘2具有一个加热元件4的构型的电加热装置，它至少围绕着方向盘轮圈21的一部分延伸。该加热元件4具有一个曲折的或蛇形的分布及以交替的路径尽可能围绕方向盘轮圈21的整个厚度延伸。在图示的实施例中加热元件4从一个左下方的方向盘轮辐23通过典型的左手把持位置25及方向盘的一个上区段向着典型的右手把持位置26并一直延伸到右下方的方向盘轮辐23。方向盘轮圈21的下区段28被空留着及在图中的实施例中不被加热。
在每个下方向盘轮辐23的紧附近设置有加热元件4的顶部区段45上的接触点43(参见图2)，在该接触点上一个电接触部分6分别对加热元件4进行机动车车载电网电能的供给。该电接触部分以一个表示供电导线61的电缆连接部分62的构型来实现及在接触点43上与加热元件4形成导电连接。该导电连接例如可用铆接、钎焊、熔焊或粘接连接的形式来实现。如果在手把持位置25，26之间的轮圈21的上区域也被空留着，则需要两个短的加热元件4，在它们每个的端部上需要两个电接触部分6。
图2表示一个用于安装在方向盘上的加热元件4的概图，在该图示的实施例中，该加热元件在顶部区段45之间各具有彼此平行的连接区段48，这些顶部区段45各具有一个内倒圆半径47及一个外倒圆半径48，它们可改善通过电流及机械稳定性。为了避免所谓的电流汇点，在顶部区段45上的宽度被增大。变换地或附加地，也可使导体条在顶部区段上具有加大的材料厚度。
此外可看到接触点43具有穿孔的形状，它设置来用于连接一个电的供电导线。供电导线例如可借助铆接(所谓冲孔接触)、粘接、钎焊或熔焊连接与加热元件4相连接。
在图示的实施例中，加热元件4包括一个载体层42，它起绝缘的作用及例如由一种聚氨酯类泡沫(PUR泡沫)组成及在其上施加导电层41，该导电层例如由铜和/或铜合金、铝和/或铝合金或合适的青铜合金(具有不同的铜及锡份额)组成。
该加热元件4最好不具有所谓的PTC效应及由此可持续地用全功率工作。
参考标记表2方向盘21轮圈/方向盘轮圈
22轮毂/方向盘轮毂23轮辐/方向盘轮辐24泡沫材料层25手把持位置(左)26手把持位置(右)27(外)手把面28下区段加热元件41导电层42载体层(绝缘载体层)43接触点4445顶部区段46外倒圆半径47内倒圆半径48连接区段电接触区域61供电导线62电缆连接部分
权利要求
1.方向盘，设有一个垫层(24)、一个至少部分覆盖该垫层的手把面(27)及一个加热元件(4)，该加热元件设置在垫层(24)与手把面(27)之间及该加热元件具有一个沿加热元件(4)纵向延伸方向呈曲折形轮廓的导电层(41)，其特征在于该加热元件(4)由一个连续区段切成一定长度；及导电层(41)在其各顶部区段(45)上比其连接区段(48)加宽。
2.根据权利要求1的方向盘，其特征在于该导电层(41)是具有曲折形轮廓的加热元件(4)的整体组成部分。
3.根据权利要求1或2的方向盘，其特征在于该加热元件(4)的曲折形轮廓包括波状轮廓。
4.根据权利要求1的方向盘，其特征在于该加热元件(4)的曲折形轮廓包括矩形、锯齿形或三角形轮廓。
5.根据权利要求1至4中一项的方向盘，其特征在于该以曲折形轮廓延伸的导电层(41)或加热元件(4)的顶部区段(45)各具有一个倒圆半径(46)。
6.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于设置在该加热元件(4)的纵向延伸方向一侧上的各顶部区段(45)的包络线相重叠，其中各顶部区段(45)本身彼此保持隔开。
7.根据权利要求1至5中一项的方向盘，其特征在于设置在该加热元件(4)的纵向延伸方向一侧上的各顶部区段(45)的包络线彼此隔开。
8.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于一个加热元件(4)绕整个方向盘的圆周延伸。
9.根据权利要求1至7中一项的方向盘，其特征在于该加热元件(4)绕方向盘(2)的一个圆周区段延伸，而在优选的手把持位置(25，26)之间的一个下区段(28)被空留着。
10.根据权利要求1至7中一项的方向盘，其特征在于设置有两个加热元件(4)，它们各设置在一个优选手把持位置(25，26)的圆周区段中。
11.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于该加热元件(4)具有至少两个彼此连接的层(41，42)。
12.根据权利要求11的方向盘，其特征在于该导电层(41)被施加在一个绝缘载体层(42)上并与它相连接。
13.根据权利要求11或12的方向盘，其特征在于该绝缘载体层(42)由塑料、尤其由聚氨酯类泡沫组成。
14.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)具有铜和/或一种铜合金，尤其一种含锡的铜合金。
15.根据权利要求1至13中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)具有铝和/或一种铝合金。
16.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)被蒸镀在绝缘载体层(42)上。
17.根据权利要求1至15中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)用电镀方式或通过溅射施加到绝缘载体层(42)上。
18.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)在其各顶部区段(45)上与直的或呈小幅弧形的连接区段(28)相比具有更大的导电层(41)金属化结构的材料厚度。
19.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)具有多个用于连接供电导线(61)的接触点(43)。
20.根据权利要求19的方向盘，其特征在于各接触点(43)具有一个加宽形式和/或增大的导电层(41)金属化结构的材料厚度形式的增强部分。
21.根据权利要求19或20的方向盘，其特征在于每个加热元件(4)各具有两个电接触部分(6)。
22.根据权利要求21的方向盘，其特征在于在每个电接触部分(6)上设置有一个导电的电缆连接部分(62)。
23.根据权利要求21或22的方向盘，其特征在于这些电接触部分(6)被作成铆接连接。
24.根据权利要求21或22的方向盘，其特征在于这些电接触部分(6)被作成钎焊或粘接连接。
25.根据权利要求21或22的方向盘，其特征在于这些电接触部分(6)被作成焊接连接。
26.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于该加热元件(4)在方向盘(2)的外手把面(27)的下面被粘接在方向盘轮圈(21)的垫层或泡沫材料层(24)上。
27.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于加热元件(4)被粘接在方向盘(2)的施加于方向盘轮圈(21)的垫层或泡沫材料层(24)上的外手把面(27)的内侧面上。
28.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于该外手把面(27)主要具有人造革或天然皮革。
29.根据权利要求11至28中一项的方向盘，其特征在于该绝缘载体层(42)具有在30与200微米之间的材料厚度。
30.根据权利要求11至28中一项的方向盘，其特征在于该绝缘载体层(42)具有在50与80微米之间的材料厚度。
31.根据权利要求11至30中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)具有最大为50微米的材料厚度。
32.根据权利要求11至30中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)具有最大为20微米的材料厚度。
33.根据权利要求11至30中一项的方向盘，其特征在于该导电层(41)具有最大为10微米的材料厚度。
34.根据以上权利要求中一项的方向盘，其特征在于该加热元件(4)被调整到方向盘轮圈的一个预定直径及预定厚度上。
35.根据权利要求1至34中一项的加热元件，尤其用于机动车的一种可电加热方向盘(2)。
全文摘要
本发明涉及一种方向盘，它设有一个垫层(24)、一个至少部分覆盖该垫层的手把面(27)及一个加热元件(4)，该加热元件设在垫层(24)与手把面(27)之间及它具有一个沿加热元件(4)纵向延伸方向呈曲折形轮廓的导电层(41)。本发明提出该加热元件(4)由一个连续区段切成一定长度；及导电层(41)在其各项部区段(45)上比其连接区段(48)加宽。
文档编号H05B3/34GK1622893SQ03802769
公开日2005年6月1日 申请日期2003年6月6日 优先权日2002年6月28日
发明者米夏埃多·魏斯, 马丁娜·勒廷格, 彼得·内格勒 申请人:W.E.T.汽车系统股份公司