一种发热方向盘套的制作方法

本实用新型涉及汽车配件技术领域，具体涉及一种发热方向盘套。

背景技术：

在寒冷的冬天，汽车刚启动时，发动机水温上升慢，不能使车内温度迅速上升，冰冷的方向盘会影响驾驶舒适度，这一点对于短距离开车影响更为明显。在这段时间内，驾驶员的手基本是冰冷的，气温更低的东北地区，驾驶员的手都是僵硬的，不利于行车安全。

中国专利cn202368631u公开了一种可发热方向盘，包括盘体，所述盘体是由一圆环体及若干连接于圆环体内缘的连接片组成，在所述的圆环体外缘套设一盘套，连接片上设有温控装置，所述的盘套为外层与内层之间设有发热体的结构，该发热体是由远红外布上面采用缝纫方式均布电阻丝使其构成以具有两电极的电阻回路，所述的两电极通过导线与温控装置和电源相连接而构成一电器回路。

上述专利虽然能够解决方向盘温度低的问题，但是发热方向盘制造复杂，成本高，使用寿命短，更换不方便。使用发热方向盘套则更为简单，发热方向盘套具有通用性，成本是发热方向盘的五分之一。

中国专利cn107284511a公开了一种具有加热功能的方向盘套，由温度感应器1、加热线圈2、供电电池3构成，温度感应器1置于方向盘套4外部，当感应出车内温度过低时可自动启动加热功能，加热线圈2安装于方向盘套1内，启动器与温度感应器1相互连接，此结构保证方向盘套4整体均匀发热。

中国专利cn103847784a公开了一种调温汽车方向盘套，包括有横截面为弧形的套体，套体壁从外侧至内侧依次包括表皮层、外间层、中间层、底层，所述外间层内部嵌入测温传感器与其相连接的温度探头以及布置在整个层面的热电制冷片，中间层内部嵌入发热电阻丝，发热电阻丝和热电制冷片分别有接线柱，通过镶嵌在方向盘套外部的usb接口及连接线束引出套体，连接到智能温度控制器上。

上述专利均使用传统电阻丝加热，传统电阻丝长期快速升温容易导致电阻丝损坏，该方向盘套升温、降温较慢，使用寿命短，且存在如何给加热丝供电的问题，如果使用可充电电池供电，电热丝耗电较快，为了保证加热功能的使用，需要经常充电。如果使用外接电源，将电源线连接至车辆usb供电口或者点烟器，外接电源线将会影响转向，存在安全隐患。

技术实现要素：

为解决现有发热方向盘套存在的升温、降温较慢，使用寿命短，且不方便向加热丝供电的技术问题，本实用新型提供一种发热方向盘套，发热层采用碳纳米材料薄膜制成，利用碳纳米材料薄膜轻薄、柔软，电热转换效率高(电热转换效率＞99％)的特性，该方向盘套包裹在原有方向盘上尺寸接近原有方向盘，无异物感；由于电热转换效率高、能耗低，可以使用现有方向盘内部游丝电源供电。

本实用新型采用技术方案是：

一种发热方向盘套，包括圆环形套体，套体的横截面呈内侧开口的c形结构，c形结构自外向内依次设置有护套层、防水层、发热层及隔热层；所述发热层包括发热膜及电极，电极电连接于所述发热膜并引导其发热，所述发热膜由碳纳米材料制成，发热膜厚度在10～100微米之间。

进一步地，所述碳纳米材料为碳纳米管、石墨烯或碳纳米管-石墨烯复合材料。

进一步地，碳纳米管发热膜由浮动催化化学气相沉积法直接制得或由碳纳米管粉体制得。

进一步地，石墨烯发热膜由石墨烯粉体制得或化学气相沉积法制得。

进一步地，碳纳米管-石墨烯发热膜由石墨烯粉体与碳纳米管粉体混合制得。

进一步地，所述电极中连接温度控制器、温度传感器及电源开关，温度控制器、温度传感器均设于发热层上，电源开关设于护套层的外表面。

进一步地，所述电极经方向盘背部缝隙进入方向盘内部与方向盘内部的游丝电源连接。

进一步地，所述护套层由多孔皮质材料制成。

进一步地，所述防水层由tpu防水布、ptfe防水布、pu防水布、pvc防水布或pa防水布制成。

进一步地，所述隔热层由厚度为0.5～5mm的隔热橡胶垫或者隔热橡胶棉制成。

本实用新型的有益效果：本实用新型的碳纳米材料薄膜发热方向盘套具有结构简单、使用方便、安全可靠、加热快且均匀的特点。该方向盘内部使用的碳纳米材料薄膜轻薄、柔软的特性，使得该方向盘套使用时手感舒适，无异物感。由于碳纳米材料薄膜电热转换效率高，因此使用游丝电源供电即可满足发热需求。避免了安装外置电源盒、使用电源线连接usb供电口或者点烟器供电带来的不便和安全隐患。最内侧的隔热层隔断了热量向方向盘表面的传输，不但可以提升保温效果，还避免了对方向盘表面造成热损伤。靠外侧的防水布料可以防止汗液进入发热元件，造成内部短路。

附图说明

图1是本实用新型提供的发热方向盘套的安装结构示意图。

图2是图1沿a-a方向的剖视结构示意图。

图3是本实用新型提供的发热方向盘套的发热电路的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

参阅图1～图3，本实用新型提供一种发热方向盘套，包括圆环形套体100，套体的横截面呈内侧开口的c形结构，c形结构自外向内依次设置有护套层10、防水层20、发热层30及隔热层40；所述发热层包括发热膜31及电极32，电极32连接于所述发热膜31并引导其发热，所述发热膜31由碳纳米材料制成，发热膜厚度在10～100微米之间。

在本实施例中，电极32中有连接温度控制器33、温度传感器34及电源开关35，温度控制器33、温度传感器34均设于发热层上，电源开关35设于护套层的外表面，电极32经方向盘200背部缝隙进入方向盘内部与方向盘内部的游丝电源连接。发热膜31、电极32、温度控制器33、温度传感器34及电源开关35构成发热电路。

电源开关35为带三种颜色的led按钮开关，对应低、中、高三个不同温度，低温设定为40℃，中温为50℃，高温为60℃。

温度控制器33、温度传感器34及电源开关35均为现有技术，在本实施中，温度控制器33、温度传感器34分别选用ne555、ds18b20u型号，电源开关35为定制的带有三种不同颜色背光的薄膜开关。

温度传感器34用于检测发热膜的温度，温度控制器33用于接收温度传感器34的检测结果，并将检测结果与温度控制器33内预设温度比较，在发热薄膜温度低于或超过目标温度时，调节发热薄膜温度，保证方向盘套温度趋于恒定。

发热电路通过方向盘内部游丝电源供电，供电方便。

通过电源开关35可以选择低、中、高不同的工作温度，以适应司机的不同需要。

电源开关33、温度控制器34、温度传感器35以及发热薄膜使用了柔性导线连接。柔性导线耐弯折，并且柔软，能够减轻方向盘套在使用过程中内部存在异物感。柔性导线，包括内层及外层，内层为柔性导电材料，外层为柔性绝缘材料。柔性导电状材料可以为金属丝、漆包线、碳纤维或银线，柔性绝缘材料可以为绝缘布料、硅胶、tpfe、pvc或晴纶。

利用超声波焊接机或者激光点焊机将柔性导线与碳纳米材料制备而成的薄膜焊接到一起，保证了导线与薄膜直接紧密牢固的结合在一起，减小了连接处的发热。

参阅图1，本实用新型的发热方向盘套使用时，通过c形开口将发热方向盘套100套装在方向盘上，将电极32经方向盘背部缝隙进入方向盘内部与方向盘内部的游丝电源连接，通过电源开关35选择低、中、高不同的工作温度。

下面通过具体的实施例对本实用新型的发热方向盘套的制作方法进行阐述。

首先需要说明的是：

本实用新型使用的浮动催化化学气相沉积法制备碳纳米管薄膜为现有技术，例如使用本申请的实用新型人2019.06.27日申请的cn110316720a硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜及其制备方法中公布的方法。

碳纳米管粉体及石墨烯粉体制备薄膜的方法为现有技术，碳纳米管粉体可以由电弧法、cvd法或者溶剂热法制备，石墨烯粉体可以是氧化还原法、cvd法、液相/固相剥离法、电弧放电法和超临界流体剥离法制备。薄膜的成膜方式可以为浇筑成型烘干法、刮膜烘干法、相转化法、喷涂法等。

使用化学气相沉积法制备石墨烯薄膜的方法为现有技术，例如采用advancedmaterials(先进材料)中公布的名称为synthesisofgraphenefilmsoncopperfoilsbychemicalvapordeposition论文中的方法制得。

以下实施例中所用碳纳米管粉体、石墨烯粉体等原料及化学药剂均为市场采购。

实施例1

护套层由头层翻毛牛皮制成，防水层由tpu防水布制成，发热膜由碳纳米管薄膜制成，隔热层由厚度为0.5mm的隔热橡胶垫制成。

发热方向盘套的制作包括以下步骤：

s1：利用浮动催化化学气相沉积法制备出的厚度为40～60微米的碳纳米管薄膜；

s2：将碳纳米管薄膜、温度传感器、温度控制器、电源开关使用电极连接，组成发热电路；

s3：按通用方向盘表面展开尺寸分别裁剪各层材料，将各层材料依次按照护套层、防水层、发热层、的顺序依次堆叠，为了增加强度各层之间可通过粘结剂粘连在一起；

s4：将粘结在一起的各层材料弯折成c形并环绕成开口朝内的环形体，环形体两端通过粘结剂粘结成圆环，形成方向盘套，并将电极的末端从发热层中引出用于连接方向盘电源。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于，护套层由头层牛皮制成，防水层由ptfe防水布制成，发热膜由石墨烯薄膜制成，隔热层由厚度为2mm的隔热橡胶垫制成。

石墨烯薄膜通过石墨烯粉体制备而成，将石墨烯粉体在聚乙烯吡咯烷酮(k30)的帮助下分散在水中，加入羧甲基纤维素后形成均一的浆料，涂布、制备成厚度为70～90微米的石墨烯薄膜。

实施例3

本实施例与实施例2基本相同，不同之处仅在于，石墨烯发热膜的制备方法不同。该实施例利用化学气相沉积法在铜基底上沉积厚度为50～70微米的石墨烯薄膜。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于，护套层由头层翻毛牛皮制成，防水层由pu防水布制成，发热膜由碳纳米管-石墨烯薄膜制成，隔热层由厚度为2mm的隔热橡胶棉制成。

碳纳米管-石墨烯薄膜由石墨烯粉体和碳纳米管粉体制备而成，将石墨烯粉体与碳纳米管粉体按照1：9的比例混合，将混合物在表面活性剂的帮助下分散在水中，加入粘合剂后形成均一的浆料，涂布、制备成厚度为30～50微米的碳纳米管-石墨烯薄膜。

实施例5

本实施例与实施例2基本相同，不同之处仅在于，护套层由透气亚麻布料制成，防水层由pvc防水布防水布制成，隔热层由厚度为0.5mm的隔热橡胶棉制成。

实施例6

本实施例与实施例3基本相同，不同之处仅在于，护套层由长绒翻毛布料制成，防水层由pa防水布防水布制成，隔热层由厚度为1.5mm的隔热橡胶垫制成。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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