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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkrad mit einer Aktivbelüftungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkrads mit Aktivbelüftungseinrichtung.
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Lenkräder sind bekannt, insbesondere Lenkräder für Kraftfahrzeuge. Insbesondere bei hohen bzw. niedrigen Umgebungstemperaturen oder intensiver Sonneneinstrahlung kann sich ein Innenraum eines Kraftfahrzeugs derart aufheizen bzw. abkühlen, dass die Bedienoberflächen des Lenkrades des Kraftfahrzeugs eine hohe bzw. niedrige Temperatur aufweisen. Diese Temperatur kann vom Fahrer des Kraftfahrzeugs als störend und/oder schmerzhaft empfunden werden.
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Es wurden deshalb bereits Lenkräder vorgeschlagen, in welchen eine Luftzirkulation zur Kühlung der Bedienoberflächen des Lenkrades stattfindet. Häufig sind solche Lenkräder an das vorhandene Belüftungssystem des Kraftfahrzeuges angebunden. Auch wurden bereits Lenkräder mit integriertem Ventilator vorgeschlagen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein verbessertes Lenkrad mit Aktivbelüftungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bereitzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Lenkrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Anspruch 12 stellt ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Lenkrad unter Schutz. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkrads gemäß Anspruch 13 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Lenkrad mit einer Aktivbelüftungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine Lüfteranordnung mit wenigstens einem, insbesondere einem, zwei oder drei, Lüftern auf, mittels welcher Umgebungsluft durch wenigstens eine, insbesondere eine, zwei, drei oder eine Vielzahl von, Lufteinlassöffnungen des Lenkrads ansaugbar ist. Ein solches Lenkrad weist auch wenigstens einen, insbesondere einen, zwei, drei oder eine Mehrzahl von, Luftkanälen, zum Führen von Luft zu wenigstens einer, insbesondere einer Vielzahl von, Luftauslassöffnungen des Lenkrads, auf. Wenigstens einer, insbesondere mehrere oder alle, dieser Luftkanäle sind als Hohlraum in einem oder zwei oder mehreren Schaumelementen des Lenkrads ausgebildet.
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Diese Luftkanäle sind dabei insbesondere durch diesen Hohlraum in dem Schaumelement definiert und weisen insbesondere kein separates Bauteil zur Abgrenzung des Luftkanals gegenüber dem Schaumelement, anderen Bauteilen des Lenkrads und/oder der Umgebung auf.
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Dadurch kann insbesondere vorteilhafterweise die Fertigung des Lenkrades deutlich vereinfacht, vergünstigt und/oder beschleunigt werden. Ebenso kann vorteilhafterweise die Funktionssicherheit einer Belüftung des Lenkrades verbessert werden. Auch kann vorteilhafterweise eine Gewichtseinsparung erreicht werden.
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Diese Luftkanäle können auch teilweise durch diesen Hohlraum in dem Schaumelement definiert sein und teilweise durch Innenflächen eines äußeren Begrenzungselements des Lenkrads und/oder durch Außenflächen eines Elements einer Trägerstruktur definiert sein.
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Unter einem Hohlraum in einem Schaumelement des Lenkrads ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein makroskopischer Hohlraum zu verstehen, welche nicht auf der porösen Beschaffenheit des Schaums basiert, aus welchem das Schaumelement ausgebildet ist.
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Insbesondere, um Anpassungen zur Integration einer Aktivbelüftung an Bauteilen des Lenkrads vorteilhafterweise möglichst weitgehend auf Schaumelemente des Lenkrads zu beschränken, weist gemäß einer Ausführung der Erfindung das Lenkrad wenigstens eine Trägerstruktur auf, wobei Luft innerhalb des Lenkrad in wenigstens einem Luftkanal außerhalb dieser Trägerstruktur geführt wird.
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Dadurch kann insbesondere vorteilhafter Weise eine größere Dimensionierung der Trägerstruktur zur Aufnahme einer Luftführung vermieden werden.
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Im Sinne der Erfindung sind unter einer Trägerstruktur des Lenkrads insbesondere Elemente zur, insbesondere starr ausgebildeten, Anbindung des Lenkrads an die Lenksäule, mit diesen verbundene Lenkradspeichenstrukturen sowie mit den Lenkradspeichenstrukturen verbundene Lenkradkranzstrukturen zu verstehen. Solche Elemente einer Trägerstruktur sind insbesondere aus metallischen Werkstoffen wie, Aluminium und/oder Stahl ausgebildet.
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Insbesondere, um vorteilhafterweise die Fertigung des Lenkrads zu erleichtern, wird gemäß einer Ausführung der Erfindung ein Querschnitt dieses Hohlraums in einem ersten Umfangsbereich von dem Schaumelement und in einem zweiten Umfangsbereich von einer Trägerstruktur des Lenkrads oder von einem äußeren Begrenzungselement des Lenkrads begrenzt.
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Dadurch kann insbesondere eine einfachere Gestaltung der Form für den Schaumvorgang bei der Herstellung des Lenkrades erreicht werden.
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Um insbesondere vorteilhafterweise eine Gewichtsreduktion des Lenkrades zu erreichen und/oder einen unerwünschten Wärmeübergang von metallischen Elementen der Trägerstruktur auf die geführte Luft zu minimieren, ist gemäß einer Ausführung der Erfindung wenigstens ein, insbesondere alle, als makroskopischer Hohlraum ausgebildete Luftkanäle räumlich zumindest abschnittsweise, insbesondere auf der gesamten Erstreckung, von einer Trägerstruktur des Lenkrads beabstandet.
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Im Sinne dieser Ausführung ist bei einer derart beabstandeten Ausbildung insbesondere Schaum zwischen dem Luftkanal und der Trägerstruktur angeordnet.
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Insbesondere, um vorteilhafterweise die Luftführung innerhalb des Lenkrads zu verbessern, weist gemäß einer Ausführung der Erfindung wenigstens einer dieser Luftkanäle bezogen auf einen Querschnitt durch einen Lenkradkranz des Lenkrads einen im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf.
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Luftkanäle mit einem im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt können insbesondere an den Umfangsbereichen des Lenkradkranzes angeordnet sein, an welchen der Lenkradkranz mit einer Speiche des Lenkrades verbunden ist. Bei einer solchen Anordnung können sich dann insbesondere von diesem Luftkanal ausgehend weitere Luftkanäle zum Einen entlang dieser Speiche und zum Anderen in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes erstrecken.
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Insbesondere, um vorteilhafterweise einen einfachen Aufbau des Lenkrades zu ermöglichen, weist gemäß einer Ausführung der Erfindung das Lenkrad ein Schaumelement auf, welches die Trägerstruktur des Lenkrads im Wesentlichen umgebend angeordnet ist, wobei die Luftkanäle des Lenkrads in diesem Schaumelement angeordnet sind.
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Vorliegend kann ein Luftkanal insbesondere dann als in dem Schaumelement angeordnet angesehen werden, wenn er durch einen im Schaumelement verlaufenden makroskopischen Hohlraum definiert wird, welcher ausschließlich luftauslassöffnungsseitig und lufteinlassöffnungsseitig an die Oberfläche des Schaumelements tritt; aber insbesondere auch dann, wenn der makroskopische Hohlraum auf einem Abschnitt oder auf der Gesamtheit seiner Längserstreckung an einer Oberfläche des Schaumelements angeordnet ist.
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Insbesondere, um das Gewicht des Lenkrads zu minimieren, weist gemäß einer Ausführung der Erfindung das Schaumelement eine Ausnehmung auf, wobei ein Lüfter der Lüfteranordnung in dieser Ausnehmung angeordnet ist.
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Im Sinne dieser Ausführung kann jeweils ein Lüfter dezentral in zwei oder drei Ausnehmungen angeordnet sein.
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Zusätzlich oder alternativ kann ein Lüfter, insbesondere in einer solchen Ausnehmung, zentral und/oder in einer Nabe des Lenkrads angeordnet sein.
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Wenn ausschließlich ein Lüfter in der Nabe des Lenkrads angeordnet ist, kann insbesondere vorteilhafterweise das Massenträgheitsmoment des Lenkrades bezüglich der Drehung des Lenkrades minimiert werden.
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Insbesondere, um vorteilhafterweise einen Luftstrom zu den Händen eines Benutzers des Lenkrades sicherzustellen, ist gemäß einer Ausführung der Erfindung Luft von diesem Lüfter durch wenigstens einen, insbesondere alle, Luftkanäle zu wenigstens einer, insbesondere einer Vielzahl von, in einem Lenkradkranz des Lenkrads angeordneten Luftauslassöffnungen führbar.
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Alternativ kann bei ansonsten gleicher Anordnung auch Luft von Lufteinlassöffnungen an dem Lenkradkranz hin zu diesem Lüfter führbar sein, um insbesondere vorteilhafterweise einen Strom erhitzter Luft an der Lenkeroberfläche von den Händen des Benutzers wegzuführen.
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Insbesondere, um eine Kühlung besonders stark der Sonneneinstrahlung ausgesetzter Partien des Lenkrades zu verbessern, weist gemäß einer Ausführung der Erfindung ein äußeres Begrenzungselement des Lenkrads eine Mehrzahl von Luftauslassöffnungen auf, welche insbesondere auf der Außenseite des Lenkrads angeordnet sind.
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Vorliegend sind unter der Außenseite des Lenkrades insbesondere die fahrerzugewandte Seite der Lenkradnabe, die gesamte Oberfläche der Lenkradspeichen und/oder die gesamte Oberfläche des Lenkradkranzes zu verstehen.
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Insbesondere um die Insassensicherheit zu verbessern, weisen gemäß einer Ausführung der Erfindung wenigstens eine, insbesondere alle, Lufteinlassöffnungen eine Schutzeinrichtung, insbesondere ein Schutzgitter, auf.
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Vorliegend ist unter einer Schutzeinrichtung insbesondere ein Bauteil zu verstehen, welches ein Eingreifen eines Insassen des Fahrzeuges in einen Luftkanal und/oder einen Lüfter unterbindet. Eine als Schutzgitter ausgebildete Schutzeinrichtung kann insbesondere wenigstens einen metallischen Werkstoff und/oder wenigstens einen Kunststoffwerkstoff aufweisen.
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Insbesondere, um eine Zufuhr warmer Luft zu den Händen des Fahrers zu ermöglichen, weist gemäß einer Ausführung der Erfindung die Schutzeinrichtungen eine Heizeinrichtung, insbesondere wenigstens einen Heizdraht, auf.
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Dadurch kann insbesondere neben dem Lüfterbetrieb ohne Heizung, welcher aufgrund der Luftzirkulation automatisch kühlend wirkt, auch eine Heizfunktion des Lenkrades erreicht werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Kraftfahrzeug ein Lenkrad gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungen der Erfindung auf.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkrads mit einer Aktivbelüftungseinrichtung beansprucht, wobei bei diesem Verfahren:
- – eine Form zum Schäumen eines Schaumelements des Lenkrads erstellt wird, und
- – in dieser Form wenigstens ein Formelement angeordnet wird, welches eine Ausbildung von wenigstens einem als Hohlraum in diesem Schaumelement ausgebildeten Luftkanal zur Führung von Luft in diesem Schaumelement ermöglicht, und
- – ein Schaumelement des Lenkrads mit wenigstens einem dieser Hohlräume urgeformt wird.
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Dadurch kann insbesondere vorteilhafter Weise ein einfach aufgebautes und/oder betriebssicheres Lenkrad zur Verfügung gestellt werden.
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Bei einer Ausführung des Verfahrens wird ein Formelement derart angeordnet, dass der dadurch beim Urformen entstehende Hohlraum wenigstens abschnittsweise entlang einer Begrenzungsfläche des Schaumelements verläuft, sodass ein Querschnitt dieses Abschnitts nur teilumfänglich von Schaummasse begrenzt wird.
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Dadurch kann insbesondere vorteilhafterweise eine kostengünstige Form zum Schäumen des Schaumelements verwendet werden.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 ein geschäumtes Lenkrad mit Luftauslassöffnungen an den Speichen gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Rückansicht;
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2 ein geschäumtes Lenkrad mit Luftauslassöffnungen am Lenkradkranz gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Rückansicht;
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3 ein weiteres geschäumtes Lenkrad mit Luftauslassöffnungen am Lenkradkranz gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer teilweise geschnittenen, unteren Ansicht;
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4 einen Ausschnitt eines geschäumten Lenkrads mit Luftauslassöffnungen am Lenkradkranz gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht durch Lenkradkranz und Speiche; und
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5 einen Ausschnitt eines geschäumten Lenkrads mit an der Trägerstruktur anliegendem Luftkanal gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht durch Lenkradkranz und Speiche.
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1 zeigt ein geschäumtes Lenkrad 1 mit Luftauslassöffnungen 5 an den Speichen 18 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Rückansicht. Das Lenkrad 1 weist zwei Lufteinlassöffnungen 4 auf, die jeweils mit einem Schutzgitter 20 abgedeckt sind. Die Lufteinlassöffnungen 4 sind jeweils mittels eines Luftkanals 10.1 mit der Ausnehmung 16 im einstückigen Schaumelement 6 des Lenkrads 1 verbunden.
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In der Ausnehmung 16 ist der Lüfter 3 der Lüfteranordnung 2 angeordnet und fest eingebaut. Mittels dieses Lüfters 3 wird Luft aus den Lufteinlassöffnungen 4 durch die Ansaugluftkanäle 10.1 angesaugt. Diese Luft wird durch die Speichenluftkanäle 10.2 weitergeführt zu den Verteilerluftkanälen 10.3, wo sie an die Luftauslassöffnungen 5 geführt wird.
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Alle Luftkanäle 10.1, 10.2 und 10.3 sind als Hohlräume in das einstöckige Schaumelement 6 eingeschäumt. Sie weisen kein separates Begrenzungselement auf; Ihre Wände sind bzw. werden vielmehr durch den sie umgebenden Schaum ausgebildet. Dies gilt auch für die Ausnehmung 16.
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Aus den Luftauslassöffnungen 5 strömt im Betriebszustand des Lüfters 3 Luft aus dem Lenkrad 1 ins Fahrzeuginnere, wo sie die Hände des Fahrzeugnutzers kühlen oder gegebenenfalls auch wärmen kann.
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In allen Figuren verdeutlichen die nicht mit Bezugszeichen versehenen Pfeile insbesondere eine Strömungsrichtung der Luft in das, in dem und aus dem Lenkrad 1.
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2 zeigt ein geschäumtes Lenkrad 1 mit Luftauslassöffnungen 5 am Lenkradkranz 17 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Rückansicht. Von der in 1 beschriebenen Ausführung der Erfindung unterscheidet sich diese Ausführung neben der Beschränkung auf eine Lufteinlassöffnung 4 mit einem Schutzgitter 20 hauptsächlich durch die Anordnung der Luftauslassöffnungen 5 am Lenkradkranz 17.
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Von dem Lüfter 3 wird die Luft über Speichenluftkanäle 10.2, Verteilerluftkanäle 10.3 und Lenkradkranzluftkanäle 10.4 zu einer Vielzahl von Luftauslassöffnungen 5 geführt, welche am Lenkradkranz 17 angeordnet sind.
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Auch in dieser Ausführung sind alle Luftkanäle 10.1, 10.2, 10.3 und 10.4 als Hohlräume in das einstöckige Schaumelement 6 eingeschäumt. Sie weisen kein separates Begrenzungselement auf; ihre Wände sind bzw. werden vielmehr durch den sie umgebenden Schaum ausgebildet.
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In dieser Ausführung weist das Lenkrad 1 eine Vielzahl von Verteilerluftkanälen 10.3 und Luftauslassöffnungen 5 auf, nicht nur die fünf dargestellten Luftkanäle 10.3.
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3 zeigt ein weiteres geschäumtes Lenkrad 1 mit Luftauslassöffnungen 5 am Lenkradkranz 17 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer teilweise geschnittenen, unteren Ansicht. In 3 ist das Lenkrad 1 unterhalb der Strichpunktlinie in einer unteren Draufsicht gezeigt; oberhalb der Strichpunktlinie geschnitten durch eine horizontale Ebene auf Höhe der Verbindung mit den weiteren Lenkelementen des Fahrzeugs. Die Ausführung gemäß 3 zeigt im Wesentlichen die Konfiguration der Luftauslassöffnungen 5 gemäß 2 verbunden mit der Konfiguration der Lufteinlassöffnungen 4 gemäß 1, jeweils schematisch dargestellt.
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In 3 ist der Weg der durch den rotierenden Lüfter 3 angesaugten Luft durch das Schutzgitter 20 der Lufteinlassöffnung 4 und den Ansaugluftkanal 10.1 in die Ausnehmung 16 durch einen Pfeil deutlich aufgezeigt. Nach Durchlaufen des Lüfters 3 wird die Luft in den Speichenluftkanal 10.2 gepresst und gelangt von dort in den Verteilerluftkanal 10.3.
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Dieser Verteilerluftkanal 10.3 ist im Lenkradkranz 17 angeordnet, und als kreisförmiger Hohlraum radial zwischen dem Schaumelement 6 und einem als Griffelement ausgebildeten äußeren Begrenzungselement 8 des Lenkrads angeordnet.
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Das Griffelement 8 weist im Bereich des Verteilerluftkanals 10.3 eine Mehrzahl Luftauslassöffnungen 5 auf, durch welche die Luft aus dem Lenkrad in den Fahrzeuginnenraum ausströmen kann.
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4 zeigt einen Ausschnitt eines geschäumten Lenkrads 1 mit Luftauslassöffnungen 5 am Lenkradkranz gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht durch Lenkradkranz 17 und Speiche 18.
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Das Lenkrad weist als Trägerstruktur 7 einen massiven Ring im Lenkradkranz 17 auf, wohingegen die Speiche 18 ohne Elemente einer Trägerstruktur 7, rein als Teil des Schaumelements 6 ausgeführt ist.
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Innerhalb dieses Teils des Schaumelements 6 ist ein als Hohlraum ausgebildeter Speichenluftkanal 10.2 angeordnet, in welchem Luft vom nicht dargestellten Lüfter zu einem ringförmigen Verteilerluftkanal 10.3 im Lenkradkranz 17 geführt wird. Aus diesem ringförmigen Verteilerluftkanal 10.3 entweicht ein Teil der herangeführten Luft über die Mehrzahl an Luftauslassöffnungen 5 gewollt in die Umgebung.
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Ein anderer Teil der herangeführten Luft wird durch den Lenkradkranzluftkanal 10.4 weiter zu anderen Verteilerluftkanälen geführt. Der Lenkradkranzluftkanal 10.4 ist dabei als an der Oberfläche des Schaumelementes 6 verlaufender, teils offen liegender Hohlraum ausgebildet. Der Lenkradkranzluftkanal 10.4 erstreckt sich in 4 aus der Zeichenebene in das Blatt hinein.
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Der durch das Schaumelement 6 nur in einem ersten Umfangsabschnitt 11 abgrenzte Querschnitt dieses Lenkradkranzluftkanals 10.4 wird in einem zweiten Umfangsabschnitt 12 durch das Griffelement 8 des Lenkradkranzes 17 abgegrenzt, wodurch eine sinnvolle Luftführung ermöglicht wird.
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5 zeigt einen Ausschnitt eines geschäumten Lenkrads 1 mit an der Trägerstruktur 7 anliegendem Speichenluftkanal 10.2 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht durch Lenkradkranz 17 und Speiche 18.
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Das Lenkrad 1 weist in dieser Ausführung als Trägerstruktur 7 zusätzlich zu dem Ring im Lenkradkranz 17 ein damit verbundenes Speichenelement auf. Der Speichenluftkanal 10.2 ist aus dem Schaumelement 6 derart als Hohlraum ausgespart, dass ein Teil des Hohlraumquerschnitts von dem Speichenelement der Trägerstruktur 7 ausgebildet wird.
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Neben diesem Unterschied zu der Ausführung gemäß 4 weist die Ausführung gemäß 5 auch einen anders gestalteten Lenkradkranzluftkanal 10.4 auf. Dieser verläuft nicht an der Oberfläche des Schaumelements 6, sondern ist in seiner Längserstreckung komplett innerhalb des Schaumelements angeordnet. Der Lenkradkranzluftkanal 10.4 erstreckt sich auch in 5 aus der Zeichenebene in das Blatt hinein.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | Lenkrad |
| 2 | Lüfteranordnung |
| 3 | Lüfter |
| 4 | Lufteinlassöffnung |
| 5 | Luftauslassöffnung |
| 6 | Schaumelement |
| 7 | Trägerstruktur |
| 8 | äußeres Begrenzungselement (Griffelement) |
| 10.1 | Ansaugluftkanal |
| 10.2 | Speichenluftkanal |
| 10.3 | Verteilerluftkanal |
| 10.4 | Lenkradkranzluftkanal |
| 11 | erster Umfangsbereich |
| 12 | zweiter Umfangsbereich |
| 15 | Nabe |
| 16 | Ausnehmung |
| 17 | Lenkradkranz |
| 18 | Speiche |
| 20 | Schutzeinrichtung (Schutzgitter) |
