DE10203574A1

DE10203574A1 - Heizvorrichtung für ein Personenfahrzeug

Info

Publication number: DE10203574A1
Application number: DE10203574A
Authority: DE
Inventors: Frank Erbacher
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH; Webasto Thermosysteme International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-08-07

Abstract

Die Heizvorrichtung ist insbesondere als Zusatzheizeinrichtung zu einer konventionellen Klimaanlage vorgesehen und mit einem beheizbaren Flächenelement zum sichtbaren Anbringen in einem Fahrgastraum (14) des Personenfahrzeugs gestaltet. Um ein Fahrzeug mit einer solchen Heizvorrichtung zu schaffen, bei dem mit geringen Kosten ein angenehm empfundenes Raumklima vorhanden und zugleich der Fahrgastraum hinsichtlich gestalterischer Aspekte gefällig gestaltet ist, wird als Flächenelement eine beheizbare Sichtfläche (36) verwendet, die im Fahrgastraum (14) als Designelement dient.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für ein Personenfahrzeug, insbesondere eine Zusatzheizeinrichtung zu einer konventionellen Klimaanlage, mit einem beheizbaren Flächenelement zum sichtbaren Anbringen in einem Fahrgastraum des Personenfahrzeugs bzw. einem Passagierinnenraum. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Heizvorrichtung.

Heizvorrichtungen der genannten Art werden in der Regel in einem Fahrzeugraum des Personenfahrzeugs angeordnet, um dort einem Fahrzeuginsassen, wie beispielsweise einem LKW- oder Omnibus-Fahrer ein angenehmes Raumklima zu schaffen. Auch bei Flugzeugen werden solche Heizvorrichtungen verwendet. Aus dem Bereich der Baumaschinen ist es bekannt, Zusatzheizeinrichtungen zu verwenden, um den dortigen Arbeitsplatz des Baumaschinenführers klimatisch optimal zu gestalten. Bei diesen bekannten Anordnungen ist es stets das Ziel, dass eine am Arbeitsplatz des Fahrzeugführers auftretende örtliche Fehltemperierung möglichst ausgeschlossen oder behoben ist. Erforderliche Zusatzkosten und gestalterische Aspekte dieser Heizvorrichtungen spielen in der Regel eine untergeordnete Rolle.

Aus DE 44 40 433 A1 ist ein elektrisches Heizelement bekannt, dass in die Wand und/oder Decke eines Raumes integrierbar ist und als Strahlungsheizungselement wirkt. Neben der Beheizung von Wohnräumen ist das Heizelement auch für die Beheizung von Fahrerhäusern von Kraftfahrzeugen, Führerständen von Lokomotiven von Eisenbahnen, selbstfahrenden Arbeitsmaschinen und anderen Arbeitsmaschinen, wie Krane und dergleichen geeignet. Das Heizelement ist als beschichtetes Widerstandsheizelement auf einer Trägerplatte aufgebracht. Die Trägerplatte besteht aus Naturstein oder aus emailliertem Blech. Zum Zweck der guten Integration in den zu beheizenden Raum wird die Trägerplatte hinsichtlich ihrer Abmessungen und hinsichtlich ihres Dekors in der Regel bereits vorhandenen Verkleidungselementen angepasst, so dass sie möglichst unauffällig im Raum untergebracht werden kann.

Aus DE 41 22 462 C2 ist ein Kraftfahrzeug mit einem im Inneren eines Fahrzeugraumes angeordneten und auf die Frontscheibe gerichteten elektrisch betriebenen Infrarotstrahler bekannt. Der Infrarotstrahler ist in die an der Frontscheibe des Fahrzeugs vorgesehene Konsole integriert und hinter einer geeigneten Abdeckung, die beispielsweise von einem Metallgitter gebildet wird, angeordnet. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass das den Infrarotstrahler aufnehmende Gehäuse ein gesondertes Teil ist, welches an der Oberseite der Konsole montiert ist.

Aus DE 198 08 571 A1 ist es bekannt einen Infrarotstrahler, der Strahlung im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich emittiert, in einem Fahrgastraum gezielt mit einem Luftstrom zu versorgen, der den Infrarotstrahler kühlt. Der Infrarotstrahler ist am Randbereich des Dachhimmels angebracht, kann aber auch im Dachhimmel selbst, in den A-, B- oder C-Säulen sowie im Fußraum, in den Dachholmen oder auch im Innenspiegelbereich angeordnet sein. Ferner ist es auch möglich, mehrere Luftauslassleitungen von mehreren Infrarotstrahlern an einer gemeinsamen Luftausströmöffnung anzuschließen. Der Infrarotstrahler ist grundsätzlich mit einem Gehäuse versehen, das zum Führen des Luftstroms an seiner dem Fahrgastraum zugewandten Seite geschlossen und dort lichtundurchlässig ist.

Zugrundeliegende Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer eingangs genannten Heizvorrichtung zu schaffen, bei dem ein als angenehm empfundenes Raumklima vorhanden und zugleich der Fahrzeugraum hinsichtlich gestalterischer Aspekte gefällig gestaltet ist. Die Aufgabe soll insbesondere mit möglichst geringen Zusatzkosten erzielt werden.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer eingangs genannten Heizvorrichtung gelöst, bei der als Flächenelement eine Sichtfläche verwendet ist, die im Fahrgastraum als Designelement dient. Ferner ist die Aufgabe mit einem Fahrzeug mit einer solchen Heizvorrichtung gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein bereits im Fahrzeugraum vorhandenes Designelement verwendet, um dessen Sichtfläche zu beheizen und damit das Flächenelement einer Heizvorrichtung auszubilden. Dies führt zunächst hinsichtlich der Gesamtkosten der Heizvorrichtung bzw. des Fahrzeugs dazu, dass die Kosten für das beheizbare Flächenelement selbst verringert werden können.

Die eigentliche Kostenersparnis dürfte aber bei Personenfahrzeugen eintreten, bei denen besonders gestalterische Aspekte des Fahrzeugsraums von großer Bedeutung sind - beispielsweise bei PKW der Oberklasse. Dies beruht auf dem Umstand, dass die erfindungsgemäße Heizvorrichtung für Personenfahrzeuge im Fahrzeugraum vorgesehen werden kann, ohne dass dessen Gesamtgestaltung bzw. Design geändert und an die zu verwendende Heizvorrichtung angepasst werden muss.

Mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung sind die Gestalter der Inneneinrichtung des Fahrzeugsraums, welche in der Regel bei einem Automobilhersteller oder bei einem Designbüro arbeiten, in der Gestaltung der Designelemente der Inneneinrichtung frei und unabhängig von der Gestalt einer vorzusehenden Heizvorrichtung.

Nach Fertigstellung der Gestaltung der Inneneinrichtung können dann die vorgesehenen Designelemente für die erfindungsgemäße Heizvorrichtung genutzt werden. Auf diese Weise kann der Abstimmungsaufwand bei der Gestaltung der Inneneinrichtung eines Personenfahrzeugs erheblich verringert werden.

Außerdem eignet sich die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ausgezeichnet zum Nachrüsten in bestehende Fahrzeuge, bei denen die genannten Designelemente bereits vorhanden sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Regelung der Temperatur der Sichtfläche vorgesehen, mittels der im Betrieb der Heizvorrichtung die maximale Oberflächentemperatur der Sichtfläche auf 20°C bis 50°C, insbesondere auf 30°C bis 40°C begrenzt ist. Mittels dieser Regelung kann im Bedarfsfall sichergestellt sein, dass sich ein Insasse des Personenfahrzeugs beim Berühren der Sichtfläche nicht verletzt.

Für die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich zu herkömmlichen Heizelementen, wie beispielsweise Heizdrähten, mindestens ein elektrischer Schalt- und/oder Regeltransistor vorgesehen sein, dessen Abwärme insbesondere zum Beheizen der Sichtfläche dient. Der Schalt- und/oder Regeltransistor erfüllt somit eine Doppelfunktion, was zu einer weiteren Verringerung der Kosten für die erfindungsgemäße Heizvorrichtung führt.

Besonders vorteilhaft wird für die erfindungsgemäße Heizvorrichtung zumindest ein PTC-Heizelement zum Beheizen der Sichtfläche verwendet, das insbesondere derart gestaltet ist, dass sein selbsttätiges Abregeln der Heizleistung zu einer maximalen Oberflächentemperatur des Flächenelements von 20°C bis 50°C, insbesondere von 30°C bis 40°C führt. PTC-Heizelemente regeln bei Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur durch Ansteigen des Widerstandes ihre Leistung selbsttätig ab. Diese Eigenschaft kann ideal für die erfindungsgemäße Heizvorrichtung genutzt werden, um zu verhindern, dass an der Sichtfläche eine eventuell gefährliche Übertemperatur auftritt.

Von der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung wird zum einen die Innenraumverkleidung selbst erwärmt. Andererseits wird Wärmestrahlung, insbesondere Infrarotstrahlung abgegeben, die bei einem Fahrzeuginsassen als besonders angenehm empfunden wird und den ansonsten auftretenden Wärmeabfluss vom Insassen in Richtung der Außenhaut des Fahrzeugraumes überdeckt. Der zweite Aspekt steht erfindungsgemäß im Vordergrund und kann darüber hinaus verstärkt werden, indem die sichtbare Oberfläche der Sichtfläche mit einer den Emissionskoeffizienten für Infrarotstrahlung erhöhenden Beschichtung versehen ist, insbesondere in Gestalt einer Lackschicht oder einer Eloxalschicht. Durch eine derartige Lack- oder Eloxalschicht kann insbesondere der Emissionskoeffizient der Ferninfrarotstrahlung stark erhöht werden.

Um den genannten Designaspekten gerecht zu werden, kann eine vorgesehene Beschichtung an der Sichtfläche mit einer farbgebenden, für Infrarotstrahlung nahezu transparenten Lackschicht überdeckt werden, so dass das Designelement wieder mit seinem ursprünglich gewünschten Aussehen sichtbar wird.

Alternativ oder zusätzlich kann die sichtbare Oberfläche der Sichtfläche strukturiert ausgebildet sein, womit deren Emissionskoeffizient für Infrarotstrahlung ebenfalls erhöht werden kann.

Die Sichtfläche ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine metallische Fläche, die insbesondere durch Blechumformen oder Strangpressen insbesondere von Aluminiummaterial hergestellt ist. Metallische Sichtflächen werden in letzter Zeit bei Personenfahrzeugen der Oberklasse zunehmend als Designelemente verwendet. Solche Designelemente eignen sich für die Verwendung als Flächenelement einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung besonders gut. Sie weisen einen guten Wärmeleitkoeffizienten und einen guten Emissionskoeffizienten für Infrarotstrahlung auf. Besonders kostengünstig herstellen lassen sich solche metallischen Sichtflächen als Designelement durch Blechumformen.

Bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann eine wärmeerzeugende Einrichtung unmittelbar an der Sichtfläche angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann Wärme von einer entfernt untergebrachten Wärmequelle zugeführt werden. Zum Zuführen von Wärmeenergie kann besonders vorteilhaft mindestens ein Wärmerohr vorgesehen sein. In einem Wärmerohr führt eine verdampfende und kondensierende Flüssigkeit zu einem besonders schnellen Wärmetransport. Mit einem solchen Wärmerohr können die erfindungsgemäßen Sichtflächen besonders schnell und gleichmäßig auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt werden. Dabei kann die Sichtfläche von einem Hohlkörper gebildet sein, der evakuiert ist und selbst als Wärmerohr wirkt. Insbesondere kann zumindest ein Abschnitt der Sichtfläche mittels des Wärmerohres gestaltet sein, wobei das Wärmerohr selbst einen Teil der Sichtfläche bildet. Beispielsweise kann das Wärmerohr im Querschnitt im wesentlichen dreieckig gestaltet sein, wobei eine Seitenfläche als Sichtfläche dient, während an einer weiteren, insbesondere unterseitigen Seitenfläche des Wärmerohres Heizelemente angeordnet sind. An dieser unterseitigen Seitenfläche reichert sich dann aufgrund der Schwerkraft die im Wärmerohr zu verdampfende Flüssigkeit an.

Die Sichtfläche und/oder das mindestens eine zugehörige Wärmerohr kann/können besonders kostengünstig durch Strangpressen hergestellt werden.

Ferner kann es unter Umständen sinnvoll sein, dass ein Berührungsschutz für die Sichtfläche vorgesehen ist, der insbesondere als Designelement gestaltet ist. Der Berührungsschutz ermöglicht es, dass die Oberflächentemperatur der Sichtfläche erhöht ist, womit die abgestrahlte Wärmeleistung ungefähr mit der dritten Potenz der Oberflächentemperatur (gemessen in Kelvin) ansteigt.

Besonders vorteilhaft ist ferner eine Steuerung zum An- und Abschalten einer Wärmezufuhr zur Sichtfläche in Abhängigkeit der Besetzung von Sitzplätzen im Fahrgastraum vorgesehen. Die Steuerung kann über Sensoren und gegebenenfalls über ein Bussystem (CAN-Bus) im Fahrzeug erfolgen. Auf diese Weise kann ein Einschalten der Heizvorrichtung entfallen und Energie eingespart werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung an einer Türverkleidung eines Personenfahrzeugs.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine in Fig. 1 dargestellte Türverkleidung 10 ist an einer hinteren Türe 12 am Fahrgastraum 14 eines weiter nicht veranschaulichten Personenfahrzeugs in Gestalt eines PKW angeordnet.
Die Türverkleidung 10 weist ein Grundelement 16 auf, an dem an der zum Fahrgastraum 14 gerichteten Innenseite der Türverkleidung 10 drei sich im wesentlichen waagrecht über die Breite der Türverkleidung 10 erstreckende Felder 18, 20 und 22 ausgebildet sind.
In dem am oberen Rand der Türverkleidung 10 angeordneten Feld 18 ist ein Türöffner 24 und ein Regler 26 angeordnet. Im mittleren Feld 20 befindet sich eine Armauflage 28 und ein daran anschließender Türgriff 30. Das untere Feld 22 ist mit einem Ablagefach 32 versehen.
Im oberen Bereich der Türe 12 ist eine Scheibe 34 gehaltert.
Bei dem dargestellten Personenfahrzeug handelt es sich um einen PKW der Oberklasse, bei dem das Feld 18 als besonderes Designelement mit einer metallischen Sichtfläche 36 in Gestalt eines polierten Edelstahlbleches versehen ist.
Um im Fahrgastraum 14 ein besonders angenehm empfundenes Raumklima zu schaffen, ist zusätzlich zu einer nicht dargestellten Klimaanlage eine Heizvorrichtung vorgesehen, die an der Türverkleidung 10 und zugleich an der Scheibe 34 die nach außen abfließende Wärmeenergie gegenüber einem Fahrzeuginsassen kompensiert.
Diese Heizvorrichtung ist besonders kostengünstig realisiert, indem die bereits an der Türverkleidung 10 vorgesehene metallische Sichtfläche 36 im Feld 18 beheizbar gestaltet ist. Die beheizte Sichtfläche 36 erwärmt die an der Scheibe 34 sich abkühlende und dadurch nach unten absinkende Luft. Ferner wird durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung die Türverkleidung 10 erwärmt, so dass deren Oberflächentemperatur beim Berühren durch einen Insassen als angenehm warm empfunden wird. Darüber hinaus strahlt die Sichtfläche 36 Infrarotstrahlung in Richtung des Fahrgastraums 14 ab, die als tief wirkende Wärmestrahlung von einem Fahrzeuginsassen als besonders angenehm empfunden wird.
Die Heizvorrichtung in Gestalt der beheizbaren Sichtfläche 36 kann wegen der Verwendung des bereits vorhandenen metallischen Designelements besonders kostengünstig hergestellt werden. Das Vorsehen der Heizvorrichtung erfordert keine besondere Abstimmung und Anpassung der Gestaltung des Innenraums 14.
Darüber hinaus kann mit der Heizvorrichtung eine vergleichsweise dünne Türverkleidung 10 gestalten werden, die zum Fahrgastraum 14 hin selbst bei geringen Außentemperaturen eine als angenehm warm empfundene Oberfläche aufweist.
Die Sichtfläche 36 ist mit nicht dargestellten PTC-Heizelementen an ihrer Rückseite beheizt. Diese können über den Regler 26 manuell betätigt werden. Darüber hinaus sind die PTC-Heizelemente an die Regelautomatik einer nicht dargestellten Klimaanlage des Personenfahrzeugs angeschlossen.
Die beheizbare Sichtfläche 36 strahlt auch Wärmeenergie zu der zum Zwischenraum zwischen Türverkleidung 10 und Außenhaut der Türe 12 gerichteten Rückseite der Türverkleidung 10. Der Zwischenraum ist mit einem nicht dargestellten Luftkanal versehen. Dieser erstreckt sich von zwei am unteren Rand der Türe 12 ausgebildeten Einlassöffnungen 38 und 40 bis zu einer schlitzförmigen Auslassöffnung 42, die sich am oberen Rand der Türverkleidung 10 über nahezu die gesamte Breite einer Scheibe 34 der Türe 12 erstreckt.
Beim Beheizen der Sichtfläche 36 entsteht durch die an der Rückseite des Feldes 18 abgegebene Wärme in der Luft des Luftkanals Thermik, aufgrund derer an den Einlassöffnungen 38 und 40 Luft eingesaugt und an der Auslassöffnung 42 ausgeschoben wird. Die Luft wird an der Rückseite der beheizbaren Sichtfläche 36 erwärmt und tritt daher als temperierter, stetig und gleichmäßig strömender Luftstrom am unteren Rand der Scheibe 34 aus. Dieser Luftstrom hält die Scheibe 34 frei von Beschlag. Soweit die Temperatur des Luftstroms nicht ausreicht, um ein Beschlagen der Scheibe 34 zu verhindern, können in der schlitzförmigen Austrittsöffnung 42 zusätzlich Heizelemente beispielsweise in Gestalt von PTC- Heizwaben angeordnet sein.
Das bereits vorhandene Designelement erwärmt als beheizbare Sichtfläche 36 an der Innenseite der Türverkleidung 10 den Fahrgastraum 14. Zusätzlich liefert es wahlweise an seiner Rückseite Wärmeenergie, um die Scheibe 34 in der Türe 12beschlagfrei zu halten. Es ist somit mit nur geringen Mehrkosten eine Heizvorrichtung gebildet, die erheblich zu einem ausgewogenen Raumklima im Fahrgastraum 14 beiträgt und nahezu keine Verlustwärme erzeugt. Bezugszeichenliste 10 Türverkleidung
12 Türe
14 Fahrgastraum
16 Grundelement
18 oberes Feld
20 mittleres Feld
22 unteres Feld
24 Türöffner
26 Regler
28 Armauflage
30 Türgriff
32 Ablagefach
34 Scheibe
36 Designelement als beheizbare Sichtfläche
38 Einlassöffnung
40 Einlassöffnung
42 Auslassöffnung

Claims

1. Heizvorrichtung für ein Personenfahrzeug, insbesondere Zusatzheizeinrichtung zu einer konventionellen Klimaanlage, mit einem beheizbaren Flächenelement zum sichtbaren Anbringen in einem Fahrgastraum (14) des Personenfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass als Flächenelement eine beheizbare Sichtfläche (36) verwendet ist, die im Fahrgastraum (14) als Designelement dient.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung der Temperatur der Sichtfläche (36) vorgesehen ist, mittels der im Betrieb der Heizvorrichtung die maximale Oberflächentemperatur der Sichtfläche auf 20°C bis 50°C, insbesondere auf 30°C bis 40°C begrenzt ist.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrischer Schalt- und/oder Regeltransistor vorgesehen ist, dessen Abwärme insbesondere zum Beheizen der Sichtfläche (36) dient.

4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein PTC-Heizelement zum Beheizen der Sichtfläche (36) vorgehen ist, das insbesondere derart gestaltet ist, dass sein selbsttätiges Abregeln der Heizleistung zu einer maximalen Oberflächentemperatur des Flächenelements von 20°C bis 50°C, insbesondere von 30°C bis 40°C führt.

5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sichtbare Oberfläche der Sichtfläche (36) mit einer den Emissionskoeffizienten für Infrarotstrahlung erhöhenden Beschichtung versehen ist, insbesondere in Gestalt einer Lackschicht oder einer Eloxalschicht.

6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sichtbare Oberfläche der Sichtfläche (36) mit einer farbgebenden, für Infrarotstrahlung nahezu transparenten Lackschicht versehen ist.

7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sichtbare Oberfläche der Sichtfläche (36) strukturiert ausgebildet ist.

8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtfläche (36) eine metallische Fläche ist, die insbesondere durch Blechumformen hergestellt ist.

9. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmerohr zum Zuführen von Wärmeenergie von einem Heizelement zur Sichtfläche (36) vorgesehen ist.

10. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtfläche (36) und/oder das mindestens eine Wärmerohr durch Strangpressen hergestellt sind.

11. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Berührungsschutz für die Sichtfläche (36) vorgesehen ist, der insbesondere als Designelement gestaltet ist.

12. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung zum An- und Abschalten einer Wärmezufuhr zur Sichtfläche (36) in Abhängigkeit der Besetzung von Sitzplätzen im Fahrgastraum (14) vorgesehen ist.

13. Fahrzeug mit einer Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.