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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Becherhalter, und insbesondere einen Fahrzeug-Becherhalter, welcher derart konfiguriert ist, dass er eine Überhitzung verhindert und daher die Hand eines Fahrers oder Beifahrers vor einer übermäßig hohen Temperatur des Becherhalters schützt.
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Es gibt Fahrzeug-Becherhalter, welche die Funktionen des Heizens und Kühlens haben. Wenn der Becherhalter zum Heizen arbeitet, wird die Oberfläche eines in dem Becherhalter aufgenommenen Bechers erhitzt und sehr heiß. Wenn die Temperatur des Becherhalters nicht gesteuert werden kann, wird der Becherhalter überhitzt, was zu dem Problem führt, dass die Hand einer Bedienperson leicht verbrannt werden kann und der Inhalt des Bechers infolge der erhöhten Temperatur expandieren und aus dem Becher austreten kann.
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Herkömmliche Maßnahmen zur Lösung des Problems umfassen das Anbringen eines Temperatursensors an den Becherhalter und das Montieren einer Logikschaltung, welche die Temperatur des Becherhalters steuert. Jedoch beinhaltet diese Lösung nicht nur Kostenprobleme, wie eine Erhöhung des Arbeitsaufwandes beim Herstellungsprozess und eine Erhöhung der Kosten für die Rohmaterialien, sondern auch Haltbarkeits- und Zuverlässigkeitsprobleme, wie das Risiko einer Fehlfunktion des Temperatursensors.
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Mit der Erfindung wird ein Fahrzeug-Becherhalter geschaffen, der anstelle der Verwendung eines komplexen Temperatursensors mit einem Bimetall ausgestattet ist, welches das Kühlen oder Heizen eines Becherhalters mechanisch steuert und die Struktur des Becherhalters vereinfacht, so dass das Risiko einer Fehlfunktion des Temperatursensors entfällt, was zu einer Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit des Fahrzeug-Becherhalters führt, während die vereinfachte Struktur des Fahrzeug-Becherhalters den Arbeitsaufwand beim Herstellungsprozess reduziert.
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Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung weist ein Fahrzeug-Becherhalter eine Halteeinheit, die einen Becher aufnimmt und Wärme mit dem Becher austauscht, ein Thermoelement, das mit einer Außenfläche der Halteeinheit derart in Kontakt steht, dass die Halteeinheit gekühlt oder erhitzt wird, und ein Bimetall auf, das benachbart zu der Halteeinheit angeordnet ist und mit den Enden einer Schaltung des Thermoelements verbunden ist.
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Ein zweites Paneel des Thermoelements kann mit einer Wärmeabführrippe versehen sein, und das Bimetall kann an der Wärmeabführrippe angebracht sein. Ein Abschnitt eines ersten Paneels oder eines zweiten Paneels des Thermoelements kann sich außerhalb des Thermoelements erstrecken, und das Bimetall kann an dem erstreckten Abschnitt des ersten Paneels oder des zweiten Paneels angebracht sein.
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Das Bimetall kann an einer Außenfläche der Halteeinheit angebracht sein.
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Ein Abschnitt eines ersten Paneels oder des zweiten Paneels des Thermoelements kann sich außerhalb des Thermoelements erstrecken, und der erstreckte Abschnitt des ersten oder des zweiten Paneels kann derart gebogen sein, dass er in einem Raum zwischen der Halteeinheit und der Wärmeabführrippe liegen kann, und das Bimetall kann an dem erstreckten Abschnitt des ersten oder des zweiten Paneels des Thermoelements angebracht sein.
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Das Bimetall kann derart wirken, dass es Strom zu dem Thermoelement zuführt oder unterbricht, wenn eine Temperatur der Halteeinheit außerhalb eines gewünschten vorbestimmten Temperaturbereichs liegt.
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Ein Fahrzeug-Becherhalter gemäß der Erfindung arbeitet zuverlässig, da er keine Logikschaltung, sondern einen mechanischen Mechanismus benutzt, um die Temperatur zu steuern. Darüber hinaus kann, da der Fahrzeug-Becherhalter mit einem Thermoelement integriert ist, dieser mit geringen Kosten und reduziertem Arbeitsaufwand hergestellt werden. Ferner kann, da der Fahrzeug-Becherhalter eine einfache Struktur hat, dieser seine Anwendung in einer Vielfalt von Fahrzeugen finden.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen Fahrzeug-Becherhalter gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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2A und 2B perspektivische Ansichten zur Erläuterung der Verbindung zwischen einem Bimetall und einem Thermoelement eines Fahrzeug-Becherhalters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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3 einen Fahrzeug-Becherhalter gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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4 einen Fahrzeug-Becherhalter gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
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5 einen Fahrzeug-Becherhalter gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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Mit Bezug auf 1 weist ein Fahrzeug-Becherhalter gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eine Halteeinheit 100, ein Thermoelement 200 und ein Bimetall 400 auf. Die Halteeinheit 100 nimmt einen Becher darin auf und überträgt Wärme an den Becher. Das Thermoelement 200 steht mit der Außenfläche der Halteeinheit 100 in Kontakt und kühlt oder erhitzt die Halteeinheit 100. Das Bimetall 400 ist in der Nähe oder benachbart zu der Halteeinheit 100 angeordnet und mit den Enden einer Schaltung des Thermoelements 200 verbunden.
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Speziell hat der Fahrzeug-Becherhalter eine Becherform derart, dass er einen Becher darin aufnehmen kann, und ist aus einem metallischen Material hergestellt, das wärmeleitend ist. Der größte Teil der Außenfläche des Becherhalters mit Ausnahme einer Fläche, mit welcher das Thermoelement 200 in Kontakt steht, ist von einer Abdeckung bedeckt. Diese verhindert, dass die Hand eines Fahrers oder Beifahrers verbrannt wird, wenn der Fahrer oder Beifahrer die Halteeinheit 100 hält oder berührt.
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Das Thermoelement 200 ist ein Peltier-Element, welches ein erstes Paneel 210 und ein zweites Paneel 230 aufweist und derart arbeitet, dass in Abhängigkeit von der Richtung eines an das Thermoelement 200 angelegten Stromes das erste Paneel 210 kalt wird und das zweite Paneel 230 heiß wird oder umgekehrt. Auf diese Weise kühlt oder erhitzt das Peltier-Element einen Gegenstand, der mit dem ersten Paneel 210 oder dem zweiten Paneel 230 in Kontakt steht. Zum Zwecke der Erläuterung basieren die erste bis vierte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend beschrieben sind, alle auf der Struktur, bei der das erste Paneel 210 des Thermoelements 200 heiß wird und das zweite Paneel 230 kalt wird, wenn ein Strom zu dem Thermoelement 200 fließt.
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Das zweite Paneel 230 des Thermoelements 200 kann mit einer Wärmeabführrippe 300 zum Abführen von Wärme versehen sein.
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Das Bimetall 400 überträgt oder unterbricht elektrischen Strom entsprechend einer vorbestimmten Temperatur. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Bimetall 400 vorzugsweise mit den Enden des Thermoelements 200 verbunden. Das heißt, das Bimetall ist in der Mitte eines Stromflusspfades zu dem Thermoelement 200 angeordnet. Dementsprechend hängt es von der Aktion oder dem Betrieb des Bimetalls 400 ab, ob ein Strom an das Thermoelement 200 angelegt wird oder nicht.
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Die Verwendung des Bimetalls 400 ermöglicht, dass die Temperatur des Becherhalters innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches gesteuert werden kann, und macht eine Logikschaltung zur Steuerung des Becherhalters entbehrlich, was zu einer vereinfachten Struktur des Fahrzeug-Becherhalters führt. Darüber hinaus gibt es, da kein zusätzlicher Temperatursensor verwendet werden muss, kein Risiko einer Fehlfunktion des zusätzlichen Sensors oder der Logikschaltung, was zu einer Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit führt.
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Das Bimetall 400 und das Thermoelement 200 sind separate Teile. Wie in 2A gezeigt, können das Bimetall 400 und da Thermoelement 200 physikalisch voneinander getrennt werden, jedoch über einen Draht 410 elektrisch miteinander verbunden werden. Alternativ kann, wie in 2B gezeigt, das Bimetall 400 an einer Verlängerung des ersten Paneels 210 oder des zweiten Paneels 230 des Thermoelements 200 angeordnet sein. Ferner kann alternativ das Bimetall 400 an irgendeiner Stelle unabhängig von der Position des Thermoelements 200 angeordnet sein.
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Zum Beispiel kann das Bimetall 400 in der in 1 dargestellten Position angeordnet sein. Zu diesem Zweck ist die Außenfläche der Halteeinheit 100 mit einem Kontaktvorsprung 110 versehen, an dem das Thermoelement 200 angebracht werden kann. In diesem Falle kann das Bimetall 400 unabhängig von der Form des Becherhalters einen stabilen Kontakt mit dem Thermoelement 200 bilden. Alternativ ist das erste Paneel 210 des Thermoelements 200 derart konfiguriert, dass es sich außerhalb des Thermoelements 200 erstreckt, während der Kontakt mit dem Kontaktvorsprung 110 beibehalten wird, und das Bimetall 400 ist an dem verlängerten Abschnitt des ersten Paneels 210 des Thermoelements 200 angebracht. Um das Bimetall 400 anzubringen, kann ein Kleber oder ein zusätzliches Stützmittel verwendet werden. Andere Anbringungsverfahren können ebenfalls verwendet werden.
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Da das Bimetall 400 im direkten Kontakt mit dem ersten Paneel 210 des Thermoelements 200 steht, wird, wenn die Temperatur des Thermoelements 200 die vorbestimmte Betriebstemperatur des Bimetalls 400 überschreitet, der Strom unterbrochen, so dass dem Thermoelement 200 kein Strom mehr zugeführt wird. Auf diese Weise ist eine unverzügliche und schnelle Temperatursteuerung möglich.
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Die Betriebstemperatur des Bimetalls 400 variiert in Abhängigkeit von der Position, in welcher das Bimetall 400 installiert ist. Um die Betriebstemperatur des Bimetalls 400 zu bestimmen, wird ein gewünschter Temperaturbereich festgelegt, der ein Temperaturbereich der Halteeinheit 100 ist, und ein Temperaturbereich des Thermoelements 200, zum Beispiel 40 bis 60°C, der dem gewünschten Temperaturbereich der Halteeinheit 100 entspricht, wird durch Experimente erlangt. Das Bimetall 400 ermöglicht den Stromfluss zu dem Thermoelement 200 bei Temperaturen unter der Temperatur des Thermoelements 200, was der unteren Grenze des gewünschten Temperaturbereichs der Halteeinheit 100 entspricht, unterbricht jedoch den Stromfluss zu dem Thermoelement 200 bei Temperaturen über der Temperatur des Thermoelements 200, was der oberen Grenze des gewünschten Temperaturbereichs der Halteeinheit 100 entspricht. Das heißt, wenn die Temperatur der Halteeinheit 100 ansteigt und die obere Grenze des gewünschten Temperaturbereichs der Halteeinheit 100 erreicht, blockiert das Bimetall 400 den Stromfluss zu dem Thermoelement 200, so dass die Halteeinheit 100 heruntergekühlt werden kann. Umgekehrt, wenn die Temperatur der Halteeinheit 100 unter die untere Grenze des gewünschten Temperaturbereichs der Halteeinheit 100 fällt, wirkt das Bimetall 400 derart, dass der Strom zu dem Thermoelement 200 fließen kann, und der Leitungszustand wird beibehalten, bis die Temperatur der Halteeinheit 100 ansteigt und die obere Grenze der gewünschten Temperatur erreicht.
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Die folgenden Ausführungsformen der Erfindung unterscheiden sich in der Position, in der das Bimetall 400 installiert ist. Mit Bezug auf 3 ist bei einem Fahrzeug-Becherhalter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung das Bimetall 400 an der Wärmeabführrippe 300 angebracht, während es von dem Thermoelement 200 getrennt ist. Alternativ weist, wie in 3 gezeigt, das zweite Paneel 230 des Thermoelements 200 eine Verlängerung auf, die sich außerhalb des Thermoelements 200 von dem zweiten Paneel 230 erstreckt, und das Bimetall 400 ist an der Verlängerung des zweiten Paneels 230 angeordnet. In diesem Fall wirkt das Bimetall 400 entsprechend der Temperatur des zweiten Paneels 230.
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Bei dem Thermoelement 200 müssen das erste Paneel 210 und das zweite Paneel 230 eine vorbestimmte Temperaturdifferenz dazwischen beibehalten. Dementsprechend sollten die Temperaturen des zweiten Paneels 230 oder der Wärmeabführrippe 300, welche dem gewünschten Temperaturbereich der Halteeinheit 100 entsprechen, durch Experimente erlangt werden, und der Betrieb des Bimetalls 400 wird durch die Temperatur des zweiten Paneels 230 des Thermoelements 200 oder der Wärmeabführrippe 300 gesteuert.
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Mit Bezug auf 4 ist bei einem Fahrzeug-Becherhalter gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung das Bimetall 400 an der Außenfläche der Halteeinheit 100 angebracht. In diesem Falle kann das Bimetall 400 an einem anderen Abschnitt der Außenfläche als einem Abschnitt, an dem der Kontaktvorsprung 110 installiert ist, abgebracht sein, und das Bimetall 400 kann entsprechend der Temperatur der Halteeinheit 100 arbeiten. Das Verfahren zur Bestimmung einer Betriebstemperatur des Bimetalls 400 kann dasselbe wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform sein.
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Mit Bezug auf 5 ist bei einem Fahrzeug-Becherhalter gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung das Bimetall 400 in einem Raum zwischen der Halteeinheit 100 und der Wärmeabführrippe 300 installiert.
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In diesem Falle erstreckt sich ein Abschnitt des zweiten Paneels 230 außerhalb des Thermoelements 200, und der verlängerte Abschnitt ist derart gebogen, dass er in einem Raum zwischen der Halteeinheit 100 und der Wärmeabführrippe 300 liegt. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Bimetall 400 vorzugsweise an dem verlängerten Abschnitt des zweiten Paneels 230 des Thermoelements 200 angebracht. Auch in diesem Falle kann das Bimetall 400 vorzugsweise entsprechend der Temperatur des Abschnitts der Halteeinheit 100 arbeiten, an dem das Bimetall 400 angeordnet ist. Das heißt, wenn die Temperatur der Halteeinheit 100 den gewünschten Temperaturbereich überschreitet, wird die Stromzufuhr zu dem Thermoelement 200 unterbrochen.
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Alternativ kann sich ein Abschnitt des ersten Paneels 210 des Thermoelements 200 außerhalb des Thermoelements 200 erstrecken, und das Bimetall 400 kann an dem verlängerten Abschnitt des ersten Paneels 210 installiert sein.
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Die zweite bis vierte Ausführungsform unterscheiden sich in der Position, in welcher das Bimetall 400 installiert ist, sind jedoch gleich in dem Verfahren zum Bestimmen der Betriebstemperatur und der Komponenten des Bimetalls 400.
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Die Fahrzeug-Becherhalter gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen haben zumindest die folgenden Vorteile. Erstens benötigt der Fahrzeug-Becherhalter keine zusätzliche Logikschaltung, um die Temperatur davon zu steuern, und arbeitet mit einem mechanischen Mechanismus. Dementsprechend hat der Fahrzeug-Becherhalter gemäß den Ausführungsformen der Erfindung eine verbesserte Zuverlässigkeit beim Betrieb. Zweitens kann, da der Fahrzeug-Becherhalter mit dem Thermoelement integriert ist, dieser im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeug-Becherhaltern mit geringeren Kosten und geringerem Arbeitsaufwand hergestellt werden. Drittens kann der Fahrzeug-Becherhalter in verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet werden.
