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Die
Erfindung betrifft ein Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Aus
der
DE 34 38 266 ist
eine Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Lenkrades bekannt,
in dessen Lenkradkranz thermoelektrische Wandler angeordnet sind,
deren Wärmeerzeugungs-
oder Wärmeabsorptionsabschnitte
entsprechend der angelegten Stromrichtung Wärme erzeugen oder absorbieren.
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Dabei
ist es nachteilig, daß die
Montage der vielen thermoelektrischen Wandler und der dafür notwendigen
Zuleitungen aufwendig ist.
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Die
JP 10-230857 A betrifft ein Lenkrad, durch dessen Kranz ein Wärmetauscherfluid
pumpbar ist. Die Pumpe ist im Zentralbereich des Lenkrades angeordnet.
Das Wärmetauscherfluid
strömt
dabei auch durch einen Wärmetauscher
mit Kühlrippen, wobei
diese mit einem Lüfter
konvektiv gekühlt
werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Temperieren eines Bauteils zu schaffen, bei dem sich die Vorrichtung
auf einfache Weise in das Bauteil integrieren läßt und mit der eine schnelle
Temperierung möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die Verwendung einer Wärmetauschervorrichtung,
die von einem Wärmeübertragungsfluid
durchströmbar
ist, erübrigt
sich die Verlegung von elektrischen Kabeln. Damit läßt sich
eine rationelle Fertigung entsprechender Bauteile, insbesondere
Lenkräder,
erreichen.
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Mit
Vorteil ist die Wärmetauschervorrichtung thermisch
mit einer Wärmequelle
und/oder Kältequelle
gekoppelt. Je nach der erforderlichen Temperieraufgabe kann eine
Wärmequelle
oder eine Kältequelle
eingesetzt werden, wenn das Bauteil nur aufgeheizt oder gekühlt werden
muß. Soll
das Bauteil zu verschiedenen Zeitpunkten geheizt oder gekühlt werden,
so wird vorteilhafterweise eine Kombination dieser Quellen eingesetzt.
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Mit
besonderem Vorteil ist die Wärmetauschervorrichtung
mindestens mit einem Peltierelement als Wärme-/Kältequelle thermisch gekoppelt. Peltierelemente
ermöglichen
sowohl eine Heizung und Kühlung
eines Mediums, so daß eine
besonders hohe Flexibilität
in der Anwendung erreicht wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die Wärmetauschervorrichtung
mindestens mit einem Heizwiderstand thermisch gekoppelt. Durch den
Einsatz eines Heizwiderstands läßt sich
schnell eine Erwärmung
des Wärmetauscherfluids
vornehmen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wärmetauschervorrichtung
mindestens mit einem Lüfter
thermisch gekoppelt. Durch den Lüfter läßt sich
Energie aus der Wärmetauschervorrichtung auf
besonders einfache Weise mit der Umgebung austauschen.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
weist eine Pumpe zur Förderung
des Wärmeübertragungsfluides
in der Wärmeübertragungsvorrichtung
auf. Durch die Erzeugung einer erzwungenen Konvektion in der Wärmetauschervorrichtung
wird der Wärmeübergang
verbessert.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Wärmetauschervorrichung mit
einem Thermogefäß zur Speicherung
mindestens eines Wärmespeichermediums
einer vorbestimmbaren Temperatur thermisch koppelbar. Unter Thermogefäß wird hier
ein Mittel verstanden, in dem mindestens ein Reservoir eines Wärmespeichermediums
einer vorgebbaren Temperatur vorhanden ist. Dieses Wärmespeichermedium
kann z.B. aus einer bestimmten Menge Wärmeübertragungsfluid oder auch aus
einem vortemperierten Körper
bestehen, der mit dem Wärmeübertragungsfluid
Wärme austauschen kann.
In jedem Fall sorgt die Vorhaltung des vortemperierten Mediums dafür, daß das Wärmeübertragungsfluid
schnell auf eine erforderliche Temperatur gebracht werden kann.
Auch kann dadurch eine Wärme-
und/oder Kältequelle
kleiner ausgeführt
werden, da die aufzubringenden Wärmeleistungen
kleiner sind. Mit Vorteil ist die Wärmetauschervorrichtung daher
zur beschleunigten Temperierung für eine vorbestimmbare Zeit
thermisch mit dem Thermogefäß gekoppelt.
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Mit
besonderem Vorteil erfolgt die Temperierung mindestens eines Wärmespeichermediums
des Thermogefäßes durch
die aktive Wärme-/Kältequelle.
Somit kann das Thermogefäß durch
eine bereits vorhandene Komponente der Vorrichtung thermisch "aufgeladen" werden, so daß gesonderte
Komponenten dazu nicht erforderlich sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn Mittel zur Umschaltung der Temperierung
der Wärmetauschervorrichtung
auf die Temperierung mindestens eines Wärmespeichermediums im Thermogefäß vorgesehen
sind. Durch die Einführung
zweier Betriebsweisen, nämlich
einer Temperierung des Bauteils und einer Temperierung des Thermogefäßes innerhalb
derselben Vorrichtung wird eine besonders kompakte Bauform der Vorrichtung
erreicht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens ein Peltierelement,
ein Lüfter,
ein Wärmekoppler,
ein Thermogefäß und/oder
eine Pumpe in einer kompakten Wärme tauschereinheit
angeordnet sind. Durch die Anordnung von mindestens zwei Komponenten
in einer kompakten Wärmetauschereinheit
läßt eine
leicht einbaubare Einheit schaffen.
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Ebenfalls
mit Vorteil weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Zentraleinheit
mit Meß-,
Steuer-, und Regelungsmitteln zur Einstellung einer vorbestimmbaren
Temperatur im Wärmetauscherfluid und/oder
Wärmespeichermedium
auf. Durch die Bündelung
der entsprechenden Komponenten ist eine einfache Fertigung möglich.
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Vorteilhafterweise
ist die Wärmetauschereinheit
und/oder die Zentraleinheit in einem zentralen Montagemodul eines
Lenkrades angeordnet, um eine besonderes kompakte Bauform zu erreichen. Auch
ist es vorteilhaft die Wärmetauschereinheit und/oder
die Zentraleinheit mit einer Bedieneinheit in das Lenkrad einzubauen.
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Mit
Vorteil ist mindestens ein Temperatursensor, der mit der Zentraleinheit
gekoppelt ist, am oder im Lenkradkranz angeordnet. Die Temperatur
des Lenkradkranzes ist die Größe, die
von einem Benutzer unmittelbar gefühlt wird, so daß diese
Temperatur für
die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung von
besonderer Bedeutung ist.
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Mit
Vorteil ist der Temperatursensor an oder im Thermogefäß und/oder
am zentralen Wärmetauscher
angeordnet, da hier eine zentrale Messung der Temperatur in einfacher
Weise möglich
ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Wärme-/Kältequelle,
die Wärmetauschereinheit
und/oder die Zentraleinheit für
die Energieversorgung mit mindestens einem Solarmodul koppelbar.
Durch die Verwendung von Solarmodulen steht eine wirtschaftliche
Quelle von Hilfsenergie zur Verfügung,
durch ein flexibler Betrieb ermöglicht wird.
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Vorteilhafterweise
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Zeitschaltvorrichtung für
einen zeitgesteuerten Betrieb auf. Damit kann z.B. ein Nutzer mit
der Temperierung eines Bauteils beginnen, bevor er selbst unmittelbar
am Bauteil anwesend ist.
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Mit
Vorteil ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einem Sonnenlichtsensor gekoppelt, welcher z.B. die Lichtintensität mißt. Da solche
Sonnenlichtsensoren bereits in Zusammenhang mit anderen Fahrzeugaggregaten
eingebaut sein können
(z.B. für die
Steuerung des Fahrlichts) und diese Sonnenlichtsensoren ohne, oder
nur mit sehr geringer, Hilfsenergie auskommen, läßt sich die Regelung der Temperierung
sehr energiesparend vornehmen.
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Mit
besonderem Vorteil ist die Wärmetauschervorrichtung
als ein zentrales Rohr für
das Wärmeübertragungsfluid
in einem Skelett des Lenkrades ausgebildet, was eine einfache Fertigung
ermöglicht. Ebenfalls
ist es vorteilhaft, wenn die Wärmetauschervorrichtung
ein Mantelrohr für
das Wärmeübertragungsfluid
im Lenkradkranz aufweist.
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In
weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen weist die Wärmetauschervorrichtung
mindestens ein Rohr und/oder einen Schlauch für das Wärmeübertragungsfluid entlang des
Umfanges eines Lenkradkranzes auf oder verläuft die Wärmetauschervorrichtung in mindestens
in Teilbereichen einer Speiche des Lenkrades, des Lenkradkranzes
und/oder des Lenkrades. Dadurch wird eine besonders effiziente Erwärmung des
Lenkrades ermöglicht.
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Da
Lenkräder
von Kraftfahrzeugen regelmäßig großen Temperatursschwankungen
ausgesetzt sind, ist es vorteilhaft ein Lenkrad mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Temperierung auszustatten. Da ein zu heißes oder zu kaltes Lenkrad den
Komfort und die Sicherheit beeinträchtigen, erhält die angemessene
Temperierung eine besondere Bedeutung.
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Die
vorliegende Erfindung ist für
alle Bauteile einsetzbar bei denen eine Berührung erfolgen kann, wie z.B.
Schaltknaufen, Griffen, Tastern, Krubeln, Haltegriffen, Handbremsengriffe,
Gurtschlösser,
Sitzflächen,
Sitzlehnen und Kopfstützen,
Steuerknüppel, Schalthebel,
Gangschaltungsknüppel
oder Schalter.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der
Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines Lenkrades;
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1a eine
Seitenansicht des Lenkrades;
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2 eine
Schnittansicht entlang A-A in 1;
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3 eine
Schnittansicht entlang A-A in 1 in einer
anderen Ausführungsform
des Lenkrades;
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4 eine
schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Temperierung eines Bauteils;
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5 eine
schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Temperierung des Bauteils;
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6 einen
Schaltplan für
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Temperierung des Bauteils;
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7 eine
Vorderansicht eines Lenkrades mit integrierter Vorrichtung zum Temperieren;
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7a eine
Seitenansicht des Lenkrades mit integrierter Vorrichtung zum Temperieren;
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8 eine
Schnittansicht durch das Lenkrad entlang A'-A' in 7 mit
einer Wärmetauschervorrichtung
mit Röhren
für ein
Wärmeübertragungsfluid entlang
des Lenkradkranzes;
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9 eine
Schnittansicht durch das Lenkrad entlang A'-A' in 7 mit
einer Wärmetauschervorrichtung
mit einem Mantelrohr für
ein Wärmeübertragungsfluid;
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Die
vorliegende Erfindung wird in den folgenden Figuren anhand eines
Lenkrades beschrieben. Grundsätzlich
ist es aber auch möglich,
andere Bauteile, wie z.B. Steuerknüppel, Schalthebel, Gangschaltungsknüppel oder
Schalter mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Temperieren auszustatten. Unter Temperieren wird das Abkühlen oder Aufheizen
auf eine vorgebbare Temperatur verstanden. Ziel ist in jedem Fall
die Vermeidung von zu heißen
oder zu kalten Bauteilen.
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In 1 und 1a ist
ein Lenkrad mit den typischen Bereichen Lenkradkranz 1 (auch
Griffbereich genannt), Lenkradspeichen 2, Lenkradkörper 3 und
Airbageinheit 4 dargestellt. Ein solches Lenkrad findet
z.B. in Kraftfahrzeugen aller Art Verwendung.
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In 2 ist
der typische Innenaufbau eines Lenkrades dargestellt. Das Lenkrad
selbst wird im Kern aus einem Skelett 5 gebildet. Dieses
ist von einer Ummantelung 6 und einem Überzug 7 (z.B. aus Leder)
umgeben. Andere Lenkräder
weisen einen Innenaufbau wie in 3 dargestellt
auf, bei denen das Skelett 5 von einer harten Ummantelung 6 (z.B. aus
Hartschaum) und einer weichen Ummantelung 8 (z.B. Weichschaum)
umgeben ist.
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Das
Skelett 5 besteht bei den Gegenständen in 2 und 3 aus
Vollmaterial. Alternativ kann das Skelett 5 auch aus einer
Stahlrohrkonstruktion mit Hohlprofil oder aus einer Aluminium- bzw.
Magnesiumgußkonstruktion
gebildet sein. Auch können
alternative Ausführungsformen
eine nicht-runde Lenkradform aufweisen.
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In 4 wird
der Aufbau einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Temperieren eines Lenkrades dargestellt.
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Erfindungsgemäß ist die
Vorrichtung z.B. in der Lage, ein Lenkrad an einem Sommertag auf
eine gewünschte
Temperatur abzukühlen
oder im Winter auf eine gewünschte
Temperatur aufzuheizen.
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Dazu
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Wärmetauschervorrichtung 9 auf,
die hier als ein ringförmiges
Rohr ausgebildet ist. Das Rohr ist im Inneren eines Lenkradkranzes 1 angeordnet. Bei
zu temperierenden Bauteilen anderer Form, weist die Wärmetauschervorrichtung 9 eine
entsprechend angepaßte
Form auf. So bietet sich z.B. bei einem länglichen Gangschaltungshebel
eine Spiralform an, die im Inneren dieses Bauteils angeordnet ist.
Die Rohre der Wärmetauschervorrichtung
(9) können
in alternativen Ausführungsformen
auch Rippen o.ä.
Mittel zur Verbesserung des Wärmeübergangs
aufweisen. Auch ist der Einsatz von elastischen Rohren (z.B. Kunststoffschläuchen) möglich. Dabei
können
Schläuche
auch zu netzartigen Strukturen verbunden werden, die zusammen eine
Wärmetauschervorrichtung
bilden.
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Die
Wärmetauschervorrichtung 9 wird
von einem Wärmetauscherfluid
durchströmt.
Die Strömung
des Wärmetauscherfluides
durch die Vorrichtung ist durch Pfeile dargestellt. Als Wärmetauscherfluid
kommt grundsätzlich
jedes Fluid in Frage, das in Wärmetauschern
Verwendung finden kann, z.B. auch Wasser oder Freone.
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Das
Wärmetauscherfluid
wird der Wärmetauschervorrichtung 9 durch
eine Pumpe 16 über eine
Zuleitung 15 zugeführt.
Es durchströmt
die Wärmetauschervorrichtung 9 und
strömt über eine
Abflußleitung 14 wieder
zur Pumpe 16.
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Die
Temperierung des Lenkradkranzes 1 erfolgt durch die Einstellung
einer vorgebbaren Temperatur des Wärmetauscherfluides.
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Dazu
weist die Vorrichtung ein Peltierelement 12 auf, das über einen
Wärmekoppler 13 einen Wärmeaustausch
mit dem Wärmetauscherfluid
vornehmen kann. Ein Peltierelement 12 zeichnet sich dadurch
aus, das es je nach der angelegten Stromrichtung Wärme abgeben
oder Wärme
absorbieren kann. Das Peltierelement 12 und der zugeordnete Wärmekoppler 13 sind
im vorliegenden Fall an der Abflußleitung 14 angeordnet.
Grundsätzlich
können aber
das Peltierelement 12 und der Wärmekoppler 13 an jeder
Stelle des Wärmetauscherfluidkreislaufes
angeordnet sein. Die Wahl der Stelle bestimmt sich dabei nach den
jeweiligen baulichen Gegebenheiten. In einer hier nicht dargestellten
Alternative wird zusätzlich
zum Peltierelement 12 noch ein Heizwiderstand mit der Wärmetauschervorrichtung 9,
der Zuleitung 15 oder der Abflußleitung 14 gekoppelt. Damit
ist eine besonders schnelle Erwärmung
des Lenkrades möglich.
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Auch
ist es in alternativen Ausführungsformen
möglich,
mehrere Peltierelemente 12 und/oder Wärmekoppler 13 einzusetzen.
Dies kann zur Erzielung einer besonders großen Wärmeaustauschleistung notwendig
oder auch durch bauliche Gegebenheiten bedingt sein.
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Das
Peltierelement 12 weist einen Lüfter 11 auf, mit dem
Wärme abführbar ist.
Zusammen bilden Peltierelement 12, Wärmekoppler 13 und
der Lüfter 11 eine
aktive Wärme-/Kältequelle 10.
Diese aktive Wärme-/Kältequelle 10 ist
zusammen mit einem Teil der Abflußleitung 14 und der
Zuleitung 15, der Pumpe 16 und anderen Komponenten
in einem zentralen Montagemodul 20 des Lenkrades angeordnet
(siehe 7).
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Gesteuert
wird die Vorrichtung durch eine Zentraleinheit 17, die
sämtliche
Meß-,
Regel und Steueraufgaben der Vorrichtung koordiniert. Die Zentraleinheit 17 erfaßt über einen
Temperatursensor 27 an der Zuleitung 15 die Temperatur
des Wärmetauscherfluides.
Grundsätzlich
ist es auch möglich,
einen oder mehrere Temperatursensoren zur Temperaturmessung des
Wärmetauscherfluides
zu verwenden. Als Stellen bieten sich dafür die Wärmetauschervorrichtung 9 im
Lenkradkranz 1 oder auch die Abflußleitung 14 an. Auch
können
Temperatursensoren direkt an der Oberfläche des Lenkradkranzes 1 oder
im Inneren des Autos angeordnet werden. In Abhängigkeit von der gemessenen
Temperatur oder den gemessenen Temperaturen steuert die Zentraleinheit 17 die
Stromversorgung des Peltierelementes 12, die Pumpe 16,
den Lüfter 11 und
andere Aggregate der Vorrichtung.
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Als
Sollwert ist eine gewünschte
Temperatur des Lenkrades vorgebbar, wobei dies ein fest einprogrammierter
Wert oder ein von einem Benutzer vorgegebener Wert sein kann.
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Der
genauere Aufbau der Zentraleinheit 17 wird in 6 beschrieben.
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Eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in 5 dargestellt. Grundsätzlich liegt dieser Ausführungsform
der gleiche Aufbau zugrunde wie bei der in 4 dargestellten
Vorrichtung; gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen, so daß auf
die obige Beschreibung Bezug genommen werden kann.
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Zusätzlich zu
der aktiven Wärme-/Kältequelle 10 weist
diese Ausführungsform
noch ein Thermogefäß 19 auf,
das als Wärme- bzw. Kältereservoir dient.
Im Thermogefäß 19 ist
mindestens ein Wärmespeichermedium
mit einer geeigneten hohen Wärmekapazität gespeichert.
Als Wärmespeichermedium wird
hier Wasser verwendet. Je nach der gemessenen Lenkradtemperatur
wird das Wasser als Wärmespeichermedium
im Thermogefäß 19 auf
einer Temperatur gehalten, die für
eine schnelle Temperierung erforderlich ist. Wenn wie hier als Wärmespeichermedium
ebenfalls Wasser verwandt wird, so kann das Wärmespeichermedium Wasser problemlos
mit diesem gemischt werden. Gegen einen Wärmeaustausch mit der Umgebung
ist das Thermogefäß 19 isoliert.
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Aufgabe
des Thermogefäßes 19 ist
es, in der Anlaufphase durch den Rückgriff auf ein Wärme- bzw.
Kältereservoir
eine besonders schnelle Aufheizung und Abkühlung des Wärmetauscherfluids zu ermöglichen.
Damit kann eine besonders schnelle Temperierung des Lenkrades erreicht
werden.
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Diese
Anlaufphase wird im folgenden am Beispiel einer Abkühlung beschrieben,
wobei eine Aufheizung völlig
analog erfolgen würde.
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Wenn
das Wärmetauscherfluid
zu Beginn der Anlaufphase noch nicht die gewünschte Temperatur aufweist
und der Einsatz der aktiven Wärme-/Kältequelle 10 noch
nicht sofort die gewünschte Temperatur
erbringen kann, wird die Strömung
des Wärmetauscherfluids über das
Thermogefäß 19 geführt. Dies
geschieht durch die Öffnung
von Ventilen in der Zulaufleitung 15 und der Ablaufleitung 14.
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Durch
die Öffnung
eines ersten Ventils 23, eines zweiten Ventils 24,
eines dritten Ventils 25 und eines vierten Ventils 26 wird
ein großer
Kreislauf geöffnet,
so daß das
Wärmetauscherfluid
in der Wärmetauschervorrichtung 9,
in der Abflußleitung 14 und der
Zulaufleitung 15 mit dem vorgekühltem Wärmespeichermedium aus dem Thermogefäß 19 durch
die Pumpe 16 umgewälzt
wird. Die Ventile 23, 24, 25, 26, die
in 5 nur schematisch dargestellt sind, dienen auch
dazu, einen ersten Nebenkreislauf 21 und einen zweiten
Nebenkreislauf 22 von diesem großem Kreislauf abzuschließen. Durch
den schnellen Einsatz des vorgekühlten
Wärmespeichermediums
aus dem Thermogefäß 19 kann
die Lenkradtemperatur schnell auf die gewünschte Temperatur gebracht werden.
Sobald die aktive Wärme-/Kältequelle 10 die gewünschte Betriebstemperatur
erreicht hat, werden das dritte Ventil 25 und das vierte
Ventil 26 geschlossen, so daß das Thermogefäß 19 aus
dem Kreislauf des Wärmetauscherfluids
genommen ist. Somit strömt
das Wärmetauscherfluid über den
zweiten Nebenkreislauf 22, die Pumpe 16, die Zulaufleitung 15, die
Wärmetauschervorrichtung 9 und
die Ablaufleitung 14. Die Temperierung wird nunmehr nur
durch die aktive Wärme-/Kältequelle 10 vorgenommen.
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Sobald
eine Temperierung des Lenkrades nicht erforderlich ist, schaltet
die Vorrichtung in einen Aufladekreislauf um, durch den das Wärmespeichermedium
im Thermogefäß 19 wieder
auf eine gewünschte
Temperatur gebracht wird. Dazu werden das dritte Ventil 25 und
das vierte Ventil 26 geöffnet. Das
erste Ventil 23 und das zweite Ventil 24 werden geschlossen,
so daß die
Wärmetauschervorrichtung 9 aus
dem Kreislauf des Wärmetauscherfluides
genommen wird. Nunmehr zirkuliert das Wasser als Wärmetauscherfluid über dem
ersten Nebenkreislauf 21, einem Teil der Ablaufleitung 14,
dem Thermogefäß 19,
einem Teil der Zulaufleitung 15 und der Pumpe 16.
Durch die aktive Wärme-/Kältequelle 10 wird das
Wärmetauscherfluid
auf die Temperatur gebracht, die das Wärmetauchermedium im Thermogefäß 19 aufweisen
soll.
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Dieser
Aufladekreislauf kann z.B. während der
Fahrt, durch die Zentraleinheit 17 gesteuert, wechselnd
mit der Temperierung des Lenkrades aktiv sein, wenn keine starken
Temperaturanstiege am Lenkrad zu erwarten sind. Auch ist es möglich, die Temperierung
des Wärmespeichermediums
im Thermogefäß 19 bei
einem Stillstand des Fahrzeuges vorzunehmen.
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Durch
die Ventile 23, 24, 25, 26 können für die erfindungsgemäße Vorrichtung
somit verschiedene Betriebsweisen gewählt werden, bzw. zwischen diesen
umgeschaltet werden.
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Zur
Aufladung kann ein Solarmodul 29 verwendet werden (siehe 6 und 7).
Auch ist es möglich,
Bordenergie des Fahrzeuges und ggf. eine vorhandene Klimaanlage
zur Temperierung des Thermogefäßes 19 zu
verwenden.
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Bei
dem in 5 beschriebenen Gegenstand wurde das Thermogefäß 19 dazu
verwendet, um Wasser als Wärmespeichermedium
einer bestimmten Temperatur mit dem Wärmetauscherfluid Wasser zu
mischen. In einer anderen Ausführungsform
ist das Thermogefäß 19 als
Wärmetauscher ausgebildet,
so daß die
Wärme-
bzw. Kältereservoirs getrennt
vom Wärmetauscherfluid
vorliegen. So können
z.B. gleichzeitig ein Wärme-
und ein Kältereservoir
vorgehalten werden, wobei die Zentraleinheit 17 das Wärmetauscherfluid
je nach gewünschter
Temperatur einem der Reservoirs vorbeiführt. Dadurch kann sehr schnell
zwischen einem Auf heiz – und
einem Abkühlzyklus
umgeschaltet werden. Auch können
dadurch unterschiedliche Wärmetauschermedien
verwendet werden, um für
die jeweilige Temperierungsaufgabe die beste Lösung zu finden. Da das Wärmetauscherfluid
bei dieser Ausführungsform nicht
in direkten Kontakt mit dem Wärmespeichermedium
im Thermogefäß 19 kommt,
kann z.B. eine Kopplung an eine Klimaanlage in einfacher Weise vorgenommen
werden.
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In 6 ist
ein schematisches Schaltbild der Zentraleinheit 17 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt.
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Die
Zentraleinheit 17 weist verschiedene Anschlüsse für die Energieversorgung
auf. Die Energie wird einmal zum Betrieb der Zentraleinheit 17 selbst benötigt, aber
auch für
den Betrieb der Pumpe 16, des Peltierelements 12,
der Ventile 23, 24, 25, 26 und des
Lüfters 11.
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Dabei
stehen drei verschiedene Energiequellen zur Auswahl, die einzeln
oder in Kombination einsetzbar sind.
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So
kann die Energieversorgung über
die fahrzeugeigene Energieversorgung 31 erfolgen. Dies kann
im Stillstand des Fahrzeugs die Batterie sein; während der Fahrt die Lichtmaschine.
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Auch
kann ein Lenkradsolarmodul 29 dazu dienen, die notwendige
Energie bereitzustellen. Die Anordnung eines solchen Lenkradsolarmoduls 29 am
Lenkrad ist in 7 beschrieben.
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Des
weiteren kann die Energieversorgung über ein zentrales Solarmodul 30 erfolgen,
das an einer anderen Stelle des Autos, z.B. dem Dach oder dem Fenster
angeordnet ist.
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Durch
die solare Energieversorgung und/oder die Batterie kann ein Betrieb
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auch bei abgeschalteter Zündung
erfolgen. Dies ist insbesondere für den Aufladezyklus des Thermogefäßes 19 sinnvoll.
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Grundsätzlich kommt
jede. Energiequelle, die unabhängig
von der Zündung
funktioniert in Frage.
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Mit
dieser Energie werden die oben beschriebenen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
versorgt. Auch ist es möglich,
das Thermogefäß 19 direkt
von der Zentraleinheit 17 mit Energie zu versorgen, um
eine Aufheizung bzw. eine Abkühlung
vorzunehmen. Die genannten Komponenten der Vorrichtung werden aber
durch die Zentraleinheit 17 nicht nur mit Energie versorgt,
sondern auch mit Steuersignalen für die gewünschten Funktionen. Dazu bedarf
es Meßwerten,
die der Zentraleinheit 17 über Temperatursensoren 27, 27' zuge führt werden.
Im vorliegenden Fall ist ein Temperatursensor 27' am Lenkradkranz 1,
ein anderer Temperatursensor 27 an der Zulaufleitung 15 angeordnet.
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Die
Zentraleinheit 17 weist einen Mikrocomputer auf, der Betriebsmodi
gespeichert hat, die in Abhängigkeit
von den gemessenen Werten durchgeführt werden. So weist der Mikrocomputer
insbesondere die Möglichkeit
auf, die Vorrichtung zur Temperierung zeitgesteuert in Gang zu setzen,
um z.B. Morgens vor Fahrtbeginn bereits eine entsprechende Temperierung
des Lenkrades vorzunehmen. Diese Zeitschaltung berücksichtigt
dabei die aktuellen Temperaturen, so daß die Temperierung zu einem
fest Zeitpunkt garantiert den gewünschten Wert aufweist. Auch
ist es möglich
die Zentraleinheit 17 mit einer Fernsteuerung zu koppeln,
so daß ein
Nutzer die Vorrichtung vor dem Besteigen des Fahrzeugs einschalten
kann.
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In
einer alternativen Ausgestaltung wird ein Sonnenlichtsensor bei
der Regelung der Temperierung verwendet. Durch die Messug der Sonnenlichteinstrahlung
lassen sich Aussagen über
die Temperaturen im Bereich des Lenkrades treffen. Dabei kann z.B.
ein Sonnenlichtsensor verwendet werden, der z.B. bei der Fahrlichtsteuerung
im Fahrzeug ohnehin verwendet wird.
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In 7 und 7a ist
dargestellt, in welcher Weise Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
am Lenkrad angeordnet sind. Dazu ist die Zentraleinheit 17 in
das Montagemodul 20 integriert. Das Montagemodul 20 ist
im unteren Bereich des Lenkradkörpers 3 eingebaut.
Das gewährleistet eine
gute optische Abdeckung zum Fahrer und ermöglicht eine gute Anbindung
des hier nicht dargestellten Lüfters 11 an
die Umgebungsluft. Dieser Einbauort bietet üblicherweise genügend Bauraum
für eine
solche Einbauweise und es bestehen gute Möglichkeiten diese Zusatzfunktion
für das
Lenkrad modular und eventuell auch als externes Erweiterungsmodul
auszuführen.
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In 8 ist
eine erste Ausführungsform
der Wärmetauschervorrichtung 9 dargestellt.
Der Grundaufbau des Lenkrades entspricht dabei dem, der in 2 und 3 dargestellt
ist. Das Skelett 5 ist von der harten Ummantelung 6 und
der weichen Ummantelung 8 umgeben. Die weiche Ummantelung 8 ist von
einem Überzug,
z.B. aus Leder, umgeben.
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In
der weichen Ummantelung sind acht Röhren 32 als Wärmetauschervorrichtung 9 angeordnet. Diese
Röhren 32 umgeben
im dargestellten Querschnitt der 8 das Skelett 5 konzentrisch.
Senkrecht zur Abbildungsebene erstrecken sich die Röhren entlang
des Skeletts 5 im Lenkradkranz 1. Das Wärmetauscherfluid
durchströmt
diese Röhren 32, um
eine möglichst
gute Temperierung der Lenkradoberfläche zu erreichen.
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In
dem Beispiel der 8 weisen die Röhren 32 den
gleichen Querschnitt auf. In einer alternativen Ausgestaltung können die
Röhren 32 unterschiedliche
Durchmesser aufweisen, um einen gewünschten Temperaturgradienten
auf der Lenkradoberfläche
zu erhalten. Auch ist es grundsätzlich
möglich,
die weiche Ummantelung 8 und/oder die harte Ummantelung 6 porös auszubilden,
so daß das
Wärmeübertraungsfluid
direkt durch die Ummantelung strömen kann.
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Eine
weitere Ausgestaltung ist in 9 dargestellt,
wobei gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in 8 aufweisen.
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In
dieser Ausgestaltung ist zwischen der harten Ummantelung 6 und
der weichen Ummantelung 8 ein Mantelrohr 33 angeordnet,
das von Wärmetauscherfluid
durchströmt
wird. Bei geeigneter Materialauswahl kann das Mantelrohr 33 auch
durch einen Zwischenraum zwischen der harten Ummantelung 6 und
der weichen Ummantelung 8 gebildet werden.
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In
einer hier nicht dargestellten Ausführungsform ist die Wärmetauschervorrichtung 9 als
zentrales Rohr innerhalb des Skeletts 5 angeordnet.
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In
einer alternativen Ausgestaltung ist die Wärmetauschervorrichtung 9 als
ein schlauchförmiges
Element ausgebildet, das sich radial um den Lenkradkranz 1 erstreckt.
Dabei ist es grundsätzlich auch
möglich,
daß die
Wärmetauschervorrichtung 9 sich
auch nur über
Teilbereiche des Lenkradkranzes erstreckt, insbesondere an den Griffzonen.
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Es
ist auch möglich,
daß sich
das Rohr oder die Rohre der Wärmetauschervorrichtung 9 auch durch
die Lenkradspeichen 2 erstrecken, um eine möglichst
gleichmäßige Temperierung
des Lenkrades zu erreichen.
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Die
Erfindung beschränkt
sich in ihrer Ausführung
nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auch bei grundsätzlich anders
gearteten Ausführungen
Gebrauch machen.