DE102008035097A1

DE102008035097A1 - Beheizbares Lenkrad für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008035097A1
Application number: DE102008035097A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Rick
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2009-12-24
Also published as: DE102008035106A1; DE102008035101A1; US20090314128A1; CN101670847A; DE102008035107A1; DE102008035104A1; DE102008035100A1; DE102008035105A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein beheizbares Lenkrad (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem Lenkradkranz (3) zum Greifen des Lenkrades, wobei eine elektrische Heizeinrichtung (4) in einem Hohlraum (6) angeordnet ist, der im Inneren des Lenkradkranzes (3) ausgebildet worden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein beheizbares Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem Lenkradkranz zum Greifen des Lenkrades, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lenkrades.
Zur Beheizung eines Lenkrades ist es, beispielsweise aus der DE 37 13 450 A1 , bekannt, zwischen einem Lenkradkranz und einer Polsterung oder Dekorschicht Widerstandsdrähte anzuordnen. Nachteilig erfordert dies einen spezifischen Lenkradkranzaufbau, insbesondere die Ummantelung mit der Polsterung bzw. Dekorfolie. Zum anderen besteht bei stärkerem Verschleiß der Polsterung bzw. Dekorfolie die Gefahr, dass die Widerstandsdrähte beschädigt werden oder der Fahrer mit ihnen in Kontakt gerät.
Aus der JP 10 230857 A ist ein Kunststofflenkrad bekannt, bei dem thermoelektrische Wechselelemente im Vollmaterial des Lenkradkranzes eingegossen sind und eine ebenfalls eingegossene, dicht unter der Oberfläche angeordnete ringförmige Wärmeübertragungsplatte kontaktieren. Auch hier ist die Herstellung des Lenkradkranzes, in den die Heizeinrichtung beim Urformen integriert wird, aufwendig. Ein späteres Nachrüsten von Heizeinrichtungen ist ebenso wie der Austausch von defekten Heizeinrichtungen oder von Heizeinrichtungen mit anderer Wärmeleistung nicht möglich.
Aus der DE 198 38 452 C1 ist andererseits ein Lenkrad mit einem Lenkradkranz bekannt, in dessen Innerem ein Hohlraum ausgebildet ist. Ein Lüftermodul führt dem Hohlraum Umgebungsluft zu, welche aus Bohrungen des Lenkradkranzes austritt, um die Luft im Fahrzeuginnenraum umzuwälzen und so den Bereich in der Nähe des Lenkradkranzes zu kühlen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes beheizbares Lenkrad für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, in einem Hohlraum, der zuvor im Inneren eines Lenkradkranzes ausgebildet worden ist, eine elektrische Heizeinrichtung anzuordnen.
Durch die Anordnung im Inneren des Lenkradkranzes ist die elektrische Heizeinrichtung im Vergleich zu Widerstandsdrähten, die zwischen Lenkradkranz und Polsterung bzw. Dekorfolie angeordnet sind, deutlich besser gegen Umwelteinflüsse geschützt, insbesondere gegen mechanischen Verschleiß oder Kontakt mit dem Fahrer. Durch die Anordnung in einem vorab ausgebildeten Hohlraum kann der entsprechende Lenkradkranz einfach vorab hergestellt, beispielsweise urgeformt werden. Vorteilhafterweise kann die elektrische Heizeinrichtung wahlweise in dem Hohlraum angeordnet werden, so dass aus dem gleichen Lenkradkranz je nach Bedarf ein einfaches, unbeheiztes Lenkrad oder ein höherwertiges beheizbares Lenkrad erstellt werden kann. Vorteilhafterweise kann die im Hohlraum angeordnete elektrische Heizeinrichtung, beispielsweise bei Defekt, ausgetauscht oder durch eine andere elektrische Heizeinrichtung ersetzt werden, die beispielsweise eine andere Wärmeleistung abgibt.
Nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Lenkradkranz, in dessen Hohlraum die Heizeinrichtung aufgenommen ist, mehrteilig ausgebildet. Hierzu kann der Lenkradkranz beispielsweise aus zwei oder mehr, vorzugsweise dünnwandigen Schalen zusammengesetzt sein. So kann der mehrteilige Lenkradkranz beispielsweise in einer Umfangsebene in eine oder mehrere vordere bzw. hintere Teilschalen und/oder in einer oder mehreren Radialalebenen in linke und rechte bzw. obere und untere Teilschalen unterteilt sein.
Einige oder alle Teile eines solchen mehrteiligen Lenkradkranzes können unlösbar miteinander verbunden werden, nachdem die elektrische Heizeinrichtung in dem Lenkradkranz angeordnet worden ist. Hierzu können die einzelnen Teile, insbesondere Schalen, beispielsweise miteinander verschweißt und/oder verklebt werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine plastische, i. e. unlösbare Rast- bzw. Clipsverbindung vorgesehen sein, die nur unter plastischer Deformation, insbesondere Zerstörung der ineinander greifenden Elemente der Rast- bzw. Clipsverbindung geöffnet werden kann. Hier durch kann ein besonders dauerhafter Lenkradkranz geschaffen werden, welcher die elektrische Heizeinrichtung gut schützt.
In einer anderen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden einige oder alle Teile des mehrteiligen Lenkradkranzes lösbar miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschraubt und/oder verklemmt. Zusätzlich oder alternativ kann eine elastische, i. e. lösbare Rast- bzw. Clipsverbindung vorgesehen sein, die unter elastischer, i. e. reversibler Deformation der Element der Verbindung gelöst und erneut geschlossen werden kann. Dies erleichtert den Austausch oder das Nachrüsten von elektrischen Heizeinrichtungen.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Hohlraum Öffnungen zur Umgebung, i. e. dem Fahrzeuginnenraum auf. Durch diese kann Luft, die durch die elektrische Heizeinrichtung erwärmt worden ist, aus dem Hohlraum in den Fahrzeuginnenraum austreten und diesen durch Konvektion erwärmen. Zusätzlich oder alternativ kann auch Wärmestrahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung aus solchen Öffnungen leichter austreten. Ein Strahlungs- bzw. Luftaustausch mit der Umgebung ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da bereits der durch die elektrische Heizeinrichtung erwärmte Lenkradkranz als solcher, mit dem der Fahrer in haptischen Kontakt tritt, wenn er das Lenkrad greift, mittels Wärmeleitung Wärme an den Fahrzeuginnenraum abgibt. Daher kann der Hohlraum auch gas- und/oder flüssigdicht ausgebildet sein, um die Heizeinrichtung vor Feuchtigkeit, Staub oder dergleichen zu schützen.
Der Lenkradkranz kann, wenigstens teilweise, aus Kunststoff hergestellt sein. Dies ermöglicht ein besonders leichtes Lenkrad, erhöht die Gestaltungsfreiheit und vereinfacht die Ausbildung des Hohlraumes sowie die Verbindung der Teile eines mehrteiligen Lenkradkranzes. Eine Lenkradnabe und der Lenkradkranz können dabei, gegebenenfalls einschließlich einer dieser beiden Lenkradkranze verbindenden Speichenanordnung mit einer oder mehreren Lenkradspeichen integral ausgebildet sein, wobei bevorzugt wenigstens der den Hohlraum aufweisende Lenkradkranz seinerseits mehrteilig ausgebildet ist. Gleichermaßen kann ein Lenkradkranz aus Kunststoff auch mit einer Lenkradnabe aus anderen Materialien, beispielsweise Holz, Metall oder dergleichen kombiniert sein. Das Lenkradkranz selber kann vollständig aus Kunststoff hergestellt sein. Gleichermaßen ist es auch möglich, verschiedene Teile des hierzu bevorzugt mehrteilig ausgebildeten Lenkradkranzes aus unterschiedlichen Materialien herzustellen.
Vorteilhaft weist der Lenkradkranz über seinem gesamten Umfang oder wenigstens über Bereichen seines Umfangs eine ein- oder mehrlagige Ummantelung auf, die beispielsweise Kunststofffolie, Stoff, Schaumstoff, Leder und/oder Kunstleder umfassen kann. Wenn der Hohlraum Öffnungen zur Umgebung aufweist, ist es bevorzugt, dass diese Öffnungen auch in der Ummantelung vorgesehen sind.
Die elektrische Heizeinrichtung weist bevorzugt einen oder mehrere Heizleiter, i. e. elektrische Leiter mit einem Widerstand auf, der bzw. die bei Stromdurchfluss Wärme entwickeln und an die Umgebung abgeben. Hierzu kann ein Heizleiter als Draht, Blech, Paste, Film oder dergleichen ausgebildet und in dem Hohlraum angeordnet werden. Bevorzugt weisen der bzw. die Heizleiter einen positiven Temperaturkoeffizienten („positive temperature coefficient” PTC) auf. Der elektrische Widerstand eines solchen, auch als Kaltleiter bezeichneten Heizleiters vergrößert sich bei steigender Temperatur. Hierdurch kann auf einfache Weise eine rückstellende Sicherung realisiert werden, da bei fehlerhaft höheren Heizströmen der Stromfluss aufgrund des steigenden Widerstandes absinkt und sich der Heizleiter auf diese Weise weniger stark erwärmt.
Nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der Heizleiter an einem Teil eines mehrteiligen Lenkradkranzes befestigt. Hierzu kann dieses Teil eine entsprechende Aufnahme, beispielsweise einen Sockel, eine Leiste oder dergleichen aufweisen, an der der Heizleiter lösbar oder unlösbar befestigt, beispielsweise verschraubt, verklemmt, eingeclipst und/oder verklebt wird. Solche Sockel Leisten oder dergleichen können ihrerseits lösbar an dem Teil des mehrteiligen Lenkradkranzes befestigt oder unlösbar mit diesem verbunden, insbesondere integral mit diesem ausgebildet, beispielsweise urgeformt sein.
Nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in dem Hohlraum des Lenkradkranzes ein separates Einlegeelement angeordnet, an dem der bzw. die Heizleiter lösbar oder unlösbar befestigt sind, beispielsweise verschraubt, verklemmt, eingeclipst und/oder verklebt. Ein solches Einlegeelement kann ringförmig ausgebildet, der bzw. die Heizleiter spiralförmig um dieses Einlegeelement gewunden sein.
Dies ermöglicht eine Vorabmontage der elektrischen Heizeinrichtung und erleichtert so die Herstellung des Lenkrades.
Das Einlegeelement kann lose in dem Hohlraum angeordnet oder bevorzugt, seinerseits am Lenkradkranz lösbar oder unlösbar befestigt, beispielsweise verschraubt, verklemmt, eingeclipst und/oder verklebt sein.
Bevorzugt ist die Heizeinrichtung regel- bzw. steuerbar. Hierzu kann die Spannung und/oder der Strom, mit dem die elektrische Heizeinrichtung versorgt wird, gesteuert oder geregelt werden. Vorteilhafterweise ist hierzu eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung vorgesehen, die ein Einstellelement zur Auswahl einer gewünschten Beheizung und, vorteilhafterweise, ein Temperaturmesselement aufweist und beispielsweise in einer allgemeinen Temperaturregelung, insbesondere Heiz- oder Klimaanlagensteuerung bzw. -regelung des Fahrzeugs implementiert bzw. mit dieser verbunden sein kann.
Die Heizeinrichtung, insbesondere ein oder mehrere Heizleiter können sich über den gesamten Umfang des Lenkradkranzes erstrecken, um so eine gleichmäßige Temperaturverteilung und -abgabe zu gewährleisten. Gleichermaßen können die Heizleiter auch nur in bestimmten Zonen, beispielsweise den mittleren Bereichen des Lenkradkranzes vorgesehen sein, an denen der Fahrer das Lenkrad üblicherweise in der 3- und 9-Uhrposition greift.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lenkrades wird zunächst der Hohlraum im Inneren des Lenkradkranzes ausgebildet, beispielsweise durch Urformen und/oder spanende Bearbeitung. Anschließend wird die Heizeinrichtung in dem ausgebildeten Hohlraum angeordnet und gegebenenfalls die Teile eines mehrteiligen Lenkradkranzes miteinander verbunden. Als ausgebildeter Hohlraum wird dabei insbesondere auch ein Hohlraum bezeichnet, der sich erst durch das Zusammenfügen mehrerer Teile ergibt, die jeweils Aussparungen aufweisen und zusammen die Heizeinrichtung in ihrem Inneren aufnehmen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
1 ein Lenkrad nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;
2 einen Teilschnitt längs der Linie II-II in 1;
3 ein Lenkrad nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Querschnitt; und
4 einen Teilschnitt längs der Linie IV-IV in 3.
1 zeigt ein Lenkrad 1 nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Querschnitt senkrecht zu einer Lenkradachse in der Draufsicht, 2 einen Teilschnitt dieses Lenkrades 1 längs der Linie II-II in 1.
Wie insbesondere in 2 erkennbar, ist ein Lenkradkranz 3 des Lenkrades 1 zweiteilig aus einer vorderen, dem Fahrer zugewandten Halbschale 3a und einer hinteren, einer Armaturentafel zugewandten Halbschale 3b zusammen gesetzt. Beide Halbschalen sind aus Kunststoff urgeformt und weisen im wesentlichen die Form einer ringförmigen Halbschale auf. Sie sind miteinander verschweißt, so dass sie zusammen einen kreisringförmigen hohlen Lenkradkranz 3 bilden, in dessen Inneren ein Hohlraum 6 ausgebildet ist.
Das Lenkrad 1 weist weiter eine im wesentlichen kreisförmige Lenkradnabe 2 und eine integral mit dieser ausgebildete Speichenanordnung mit drei Lenkradspeichen 5 auf, die wie der Lenkradkranz 3 aus Kunststoff urgeformt sind. Die hintere Halbschale 3b des Lenkradkranzes ist mit den nabenfernen Stirnseiten der Lenkradspeichen 5 verschweißt.
Bei der Herstellung des Lenkrades 1 wird ein ringförmiger Sockel 4b in die hintere Halbschale 3b eingeklebt, auf dem ein ebenfalls kreisringförmiger Heizleiter 4a in Form eines Metalldrahtes aufgeklebt ist. Anschließend wird die hintere Halbschale 3b mit den Lenkradspeichen 5 und der vorderen Halbschale 3a verschweißt, so dass Sockel 4b und Heizleiter 4a in dem durch die Halbschalen 3a, 3b umschlossenen Hohlraum 6 aufgenommen sind.
Elektrische Zuleitungen 4c zu dem Heizleiter 4a, die durch entsprechende Bohrungen in der hinteren Halbschale 3b aus dem Lenkradkranz 3 herausgeführt sind, sind in der hierzu hohl ausgebildeten Lenkradspeiche 5 zur Lenkradnabe 2 geführt, wo sie mit einer nicht dargestellten Energieversorgung und Regelvorrichtung verbunden sind.
Aktiviert der Fahrer an einer nicht dargestellten, mit dieser Regeleinrichtung verbundenen Temperaturregelung des Fahrzeugs, in dem das Lenkrad 1 eingebaut ist, eine Fahrzeuginnenraumheizung, legt die Regeleinrichtung an den Zuleitungen 4c eine der gewünschten Heizleistung entsprechende Spannung an, die einen Stromfluss durch den Heizleiter 4a bewirkt. Hierdurch erwärmt sich dieser und gibt die Wärme, wie in 2 durch Strahlen angedeutet, zunächst in den Hohlraum 6 ab. Dadurch erwärmt sich das Innere des Lenkradkranzes 3, was seine Handhabung angenehmer und sicherer macht. Durch den Lenkradkranz 3 hindurchtretende Wärmestrahlung erwärmt zusätzlich vorteilhaft ebenso wie der durch seinen aufgeheizten Innenraum 6 erwärmte Lenkradkranz 3 selber die unmittelbare Umgebung und trägt so zur gewünschten Beheizung des Fahrzeuginnenraumes, insbesondere in Bereichen bei, in denen der Fahrer dies wahrnimmt.
3, 4 zeigen in 1, 2 entsprechender Darstellung ein Lenkrad 1 nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit der ersten Ausführung übereinstimmende Merkmale sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung verzichtet und nachfolgend nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführung eingegangen wird.
Im Gegensatz zur ersten Ausführung ist der Heizleiter 4a bei der zweiten Ausführung spiralförmig um ein ringförmiges Einlegeelement 7 aus nicht leitendem, wärmebeständigem Kunststoff gewunden. Dieses wird vor dem Verschweißen der beiden Halbschalen 3a, 3b in den hierdurch gebildeten Hohlraum 6 eingelegt und durch (nicht dargestellte) elastische Stützelemente im Lenkradkranz 3 gelagert, wobei die elastischen Stützelemente sich verformen und so das Einlegeelement 7 reibschlüssig im Lenkradkranz 3 verspannen.
Vorteilhafterweise kann ein erfindungsgemäßes Lenkrad auf einfache Weise in einer nicht beheizten Grundversion und einer beheizbaren gehobenen Ausführung aus denselben Halbzeugen hergestellt werden, indem vor dem Zusammenfügen der Kunststoffhalbschalen 3a, 3b wahlweise die Heizeinrichtung 4, die den Heizleiter 4a, die Zuleitungen 4c und gegebenenfalls ein Einlegeelement 7 bzw. Sockel 4c umfasst, zwischen die Halbschalen 3a, 3b eingelegt und so in dem Hohlraum 6 angeordnet wird, der sich beim Zusammenfügen im Inneren des Lenkradkranzes 3 ergibt.

In einer nicht dargestellten Abwandlung der ersten bzw. zweiten Ausführung ist der Lenkradkranz 3 mit einer ein- oder mehrlagigen Polsterung umwickelt. Dies erhöht die Gestaltungsfreiheit, so dass aus denselben Grundbestandteilen, nämlich den Lenkradkranzhalbschalen 3a, 3b, von einfachen Ausführungen ohne Heizungen und ohne bzw. nur mit einfachem Überzug über mittlere Ausführungen ohne Heizungen mit aufwendigerem Überzug bis hin zu gehobenen Ausführungen mit Heizung und mit aufwendigerem Überzug verschiedene Lenkradvarianten sehr flexibel hergestellt und mit geringeren Lagerhaltungskosten werden können. Bezugszeichenliste

1	Lenkrad
2	Lenkradnabe
3	Lenkradkranz
3a, 3b	Lenkradkranzteile
4	Heizeinrichtung
4a	Heizleiter
4b	Sockel
4c	Zuleitung
5	Lenkradspeiche
6	Hohlraum
7	Einlegeelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3713450 A1 [0002]
- JP 10230857 A [0003]
- DE 19838452 C1 [0004]

Claims

Beheizbares Lenkrad (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem Lenkradkranz (3) zum Greifen des Lenkrades; dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Heizeinrichtung (4) in einem Hohlraum (6) angeordnet ist, der im Inneren des Lenkradkranzes (3) ausgebildet worden ist.
Lenkrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradkranz (3), in dessen Hohlraum (6) die Heizeinrichtung (4) aufgenommen ist, mehrteilig ausgebildet ist.
Lenkrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Teile (3a, 3b) des mehrteiligen Lenkradkranzes (3) unlösbar miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, verklebt und/oder plastisch verrastet sind.
Lenkrad (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des mehrteiligen Lenkradkranzes (3) lösbar miteinander verbunden, insbesondere verschraubt, verklemmt und/oder elastisch verrastet sind.
Lenkrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (6) Öffnungen zur Umgebung aufweist.
Lenkrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradkranz (3) aus Kunststoff hergestellt ist.
Lenkrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradkranz (3) wenigstens bereichsweise eine ein- oder mehrlagige Ummantelung, insbesondere aus Kunststofffolie, Stoff, Schaumstoff, Leder und/oder Kunstleder aufweist.
Lenkrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Lenkradnabe (2) zum Verbinden des Lenkrades mit dem Kraftfahrzeug und eine Speichenanordnung mit wenigstens einer Lenkradspeiche (5) aufweist, und dass in dieser Speichenanordnung wenigstens eine Zuleitung (4c) zu der elektrischen Heizeinrichtung (4) angeordnet ist.
Lenkrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (4) wenigstens einen Heizleiter (4a), insbesondere mit positivem Temperaturkoeffizienten, aufweist
Lenkrad (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (4a) an einem Teil (3b) des mehrteiligen Lenkradkranzes (3) befestigt ist.
Lenkrad (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter in einem Einlegeelement (7) befestigt ist, das in dem Hohlraum (6) des Lenkradkranzes (3) angeordnet ist.
Lenkrad (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (4a) spiralförmig um das Einlegeelement (7) gewunden ist.
Lenkrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) regel- oder steuerbar ausgebildet ist.
Lenkrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) sich über einen Teil des Umfangs oder den gesamten Umfang des Lenkradkranzes (3) erstreckt.
Verfahren zur Herstellung eines Lenkrades (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten: Ausbilden des Hohlraumes (6) im Inneren des Lenkradkranzes (3); und Anordnen der elektrischen Heizeinrichtung (4) in dem ausgebildeten Hohlraum (6).