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Die
Erfindung betrifft eine elektrisch betreibbare Heizvorrichtung als
Fußheizung
zum Einlegen in einen Kraftfahrzeug-Fußraum nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
bekannte beheizbare Fußmatte
(
DE 201 00 146 U1 )
geht aus von einer herkömmlichen Fußmatte für ein Kraftfahrzeug
aus Textil-, Kunststoff- oder Kautschukmaterial, welche mit einer
Heizspirale aufgerüstet
ist und durch Stromzufuhr mittels eines Adapters aus dem Bordnetz
des Kraftfahrzeugs bei Bedarf in der Art einer Widerstandsheizung beheizbar
ist. Zusätzlich
zu der üblichen
Schmutzfängerfunktion
einer solchen Fußmatte
soll somit eine Heizfunktion installiert werden. Der Adapter enthält einen
Stecker und ist über
ein Adapterkabel mit der Heizspirale der Fußmatte verbunden. Der Stecker
kann in eine Bordsteckdose eines Zigarettenanzünders des Kraftfahrzeugs eingesteckt
werden, wodurch die Heizung aktiviert wird.
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Eine
bekannte ähnliche
beheizbare Fußmatte
(
DE 200 07 720 U1 )
weist ebenfalls einen mäanderförmig verlegten
Heizdraht als Heizspirale auf. Der elektrische Anschluss erfolgt
auch hier in einer ersten Alternative mittels eines Steckers über einen Zigarettenanzünder vom
Bordnetz des Kraftfahrzeugs. Für
eine Temperaturregelung der Fußmatte kann
zwischen der Stromquelle und der Fußmatte ein Regelgerät angeordnet
sein. Die elektrische Aktivierung der beheizbaren Fußmatte durch
Einstecken eines Steckers an der Steckdose des Zigarettenanzünders ist
kostengünstig
herstellbar und einfach und bequem handhabbar, hat jedoch einen
gravierenden Nachteil: Eine solche Bordsteckdose steht bei den meisten
Fahrzeugtypen ständig
unter Spannung und kann damit auch bei nicht laufendem Motor benützt werden.
Insbesondere ist diese Bordsteckdose regelmäßig nicht mit dem Zündschloss
gekoppelt und steht somit auch bei abgeschalteter Zündung und
abgezogenen Zündschlüssel unter
Spannung. Bei eingesteckter beheizbarer Fußmatte und Motorstillstand d.
h. ohne Stromversorgung durch den Generator, wird die Fahrzeugbatterie
innerhalb kurzer Zeit völlig entladen,
so dass wesentliche Funktionen des Fahrzeugs ausfallen und dieses
u. a. nicht mehr gestartet werden kann. Die Gefahr, dass das Ausstecken
der Fußmatte
vergessen wird, ist groß und
entsprechend groß ist
die Gefahr einer ungewollten Batterieentladung, was hier bereits
erkannt wurde. Es wird daher in einer zweiten Alternative vorgeschlagen
die Stromversorgung zur Fußmatte
mit dem Schalter des Zündschlosses
zu koppeln und bei abgeschalteter Zündung zu unterbrechen, so dass
die Batterie vor einer ungewollten Entladung geschützt ist.
Dies erfordert aber im Gegensatz zur einfachen Steckverbindung über die
Steckdose des Zigarettenanzünders
eine aufwendige Elektroinstallation im Fahrzeug, die regelmäßig nur
von einer Fachwerkstatt durchgeführt
werden kann. Bei einer solchen Stromversorgung kann somit die beheizbare
Fußmatte nicht
einfach als Zubehör
gekauft und sofort benutzt werden, sondern muss erst kostenintensiv
elektrisch mit dem Bordnetz fest verbunden werden. Durch diese feste
Verbindung kann zudem die Fußmatte
nicht mehr einfach zu Reinigungszwecken aus dem Fahrzeug genommen
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es eine elektrisch betreibbare Heizvorrichtung
als Fußheizung
zum Einlegen in einen Kraftfahrzeugfußraum zu schaffen, die die
vorstehend aufgezeigten Nachteile vermeidet und weitere Funktionen
erfüllen
kann.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 allgemein gelöst. Gemäß Anspruch
1 besteht die Fußheizung
aus einem Basisteil, einem damit verbundenen elektrisch betreibbaren
Flächenheizmittel
und einem mit dem Flächenheizmittel über eine
Steuereinheit verbundenen Anschlusskabel mit einem endseitigen Anschlussstecker
zum Einstecken in eine Bordsteckdose eines Kraftfahrzeugs.
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Die
einfache konstruktive Ausbildung und einfache Handhabung durch die
Möglichkeit
einer Steckverbindung mit dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs wird
auch bei der erfindungsgemäßen Fußheizung
beibehalten.
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Das
Basisteil kann zwar auch hier mattenförmig, insbesondere eine relativ
dünne flexible
Fußmatte
sein. Bevorzugt wird jedoch nach Anspruch 2 das Basisteil als keilförmig angestellte
Fußstütze ausgeführt. Damit
erfüllt
die Fußheizung
eine Doppelfunktion als Heizung und als Fußstütze für eine weitere Erhöhung der
Bequemlichkeit. Zudem hat die Fußstütze im Gegensatz zur Fußmatte vorteilhaft eine
definierte Heizfläche.
Vorteilhaft kann nach Anspruch 3 auf der in der eingelegten Funktionsstellung oberen
Keilfläche
des Basisteils oder in dieser Fläche integriert
das Flächenheizelement
angebracht werden. Die Heizwirkung wird bei geringem Energieverbrauch
weiter erhöht,
wenn nach Anspruch 4 das Basisteil aus einem formstabilen Dämmstoff
als Plattenteil oder Keilblockteil hergestellt ist. Damit erfolgt
eine thermische Dämmung
zum Fahrzeugboden hin und die Heizwirkung tritt vorteilhaft an der
Fußaufstandfläche auf
mit einer günstigen
Wärmeabstrahlung
in den Fußraum.
Eine Fuß matte
hat dagegen eine Wärmedämmung in
der hier falschen Richtung, da beispielsweise eine Veloursoberfläche zum
Fahrzeuginnenraum hin dämmt,
der Gummirücken
dagegen eine geringe Dämmung
aufweist. Daher ist die erfindungsgemäße, vorteilhafte Heizwirkung
bei der eingangs beschriebenen bekannten Aufrüstung herkömmlicher Fußmatten mit Heizspiralen nicht
erzielbar, da nur eine geringe Wärmedämmung zwischen dem
Heizelement und dem Fahrzeugboden vorliegt.
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Das
Heizmittel soll nicht nur punktuelle Heizwirkungen aufweisen, sondern
möglichst
gezielt an der Fußaufstandfläche als
Flächenheizmittel
die Heizwirkung entfalten. Gemäß Anspruch
5 ist dies durch einen mäanderförmig verlegten
Widerstandsdraht und/oder eine Heizmatte aus Metalldrahtgeflecht
und/oder einer Metallfolie als Flächenwiderstand und/oder eine
Schicht aus Widerstandsmaterial zu erreichen. Die vorstehenden unterschiedlichen Heizelementsysteme
können
alternativ oder je nach den Gegebenheiten auch in Kombination verwendet werden.
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Eine
kompakte funktionssichere Verkaufseinheit wird mit den Merkmalen
des Anspruchs 6 erreicht. Dabei ist die Steuereinheit in einer Ausnehmung
des Basisteils integriert, vorzugsweise eingegossen. Die Einheit
aus dem Basisteil, aus der Steuereinheit und aus dem Flächenheizmittel
kann zudem in einem äußeren Überzug,
vorzugsweise in der Art eines dichten Kunststofffolienüberzugs
eingeschlossen sein, aus dem das Anschlusskabel dicht herausgeführt ist.
Alternativ kann die Steuereinheit im Stecker integriert sein. Da
im Fußraum
eines Kraftfahrzeugs eine erhöhte
Belastung der Fußheizung
durch Schmutz und Nässe
auftreten kann ist der vorstehende Nässeschutz zweckmäßig. Durch die
Keilform der Fußstütze befinden
sich die Flächenheizmittel,
beispielsweise Heizdrähte
im Abstand vom Fahrzeugboden und damit vorteilhaft über einer Bodenfeuchtigkeit.
Ein Nässeschutz
kann auch durch eine Kombination nässeunempfindlicher Materialien
erreicht werden. Zudem oder alternativ kann die Einheit für eine angenehme
Optik und Haptik mit Teppichbodenmaterial zumindest auf der oberen Sichtseite überzogen
sein und gegebenenfalls auf der Unterseite eine rutschfeste strukturierte
Fläche beispielsweise
eine strukturierte Gummimaterialauflage aufweisen.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung nach Anspruch 7 weist
die Steuereinheit einen elektronisch arbeitenden im Strompfad liegenden Schwellwertschalter
auf, der auf einen Spannungsschwellwert zwischen der Batteriespannung
(bei nicht laufendem Motor) und der Ladespannung eines an die Batterie
angeschlossenen Generators (bei laufendem Motor), vorzugsweise auf
13 Volt eingestellt ist. Der Schwellwertschalter ist dabei so geschaltet,
dass bei einer eingesteckten Fußheizung und
bei einer detektierten Spannung über
dem Schwellwert der Strompfad zum Flächenheizelement ein oder zweipolig
geschlossen wird und bei einer Spannung unter dem Schwellwert der
Strompfad unterbrochen wird. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die
Fußheizung
ständig,
auch bei nicht laufendem Motor an der Bordsteckdose angesteckt bleiben kann.
Bei der über
dem Schwellwert liegenden Ladespannung des Generators an der Batterie
wird die Fußheizung
elektrisch aktiviert und bei der unter dem Schwellwert liegenden
Batteriespannung bei abgeschaltetem Motor wird die Fußheizung
selbsttätig und
automatisch ohne ein weiteres Zutun bei eingesteckt bleibendem Stecker
abgeschaltet und deaktiviert. Mit den Merkmalen des Anspruchs 7
wird somit ein automatisch arbeitender Schalter an der Fußheizung
gebildet, der bei laufendem Motor und laufendem Generator sowie
für die
Heizfunktion ausreichender elektrischer Energie einschaltet. Bei
abgeschaltetem Motor wird dagegen die Fußheizung zum Schutz gegen ein
Entladen der Fahrzeugbatterie abgeschaltet. Die Abschaltung erfolgt
dabei im Lastpfad zum Flächenheizmittel.
Vor dem Schalter bleibt aber die elektrische Verbindung zur Elektronik
des Schwellwertschalters aufrechterhalten, der damit eine Standby-Funktion
einnimmt in der vernachlässigbar
wenig elektrische Energie verbraucht wird, so dass die Gefahr einer
kritischen Batterieentladung nicht vorliegt. Wenn bei geschlossenem
Stecker und einem Motorstart die Spannung wieder auf die Ladespannung über den
Schwellwert steigt, erkennt dies die im Standby-Modus arbeitende
Elektronik des Schwellwertschalters und schaltet den Lastpfad zum Flächenheizmittel
wieder durch.
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Gemäß Anspruch
11 soll die Steuereinheit eine Übertemperatursicherung
und/oder eine Temperaturregelung enthalten, die besonders vorteilhaft
mit dem vorstehenden Schwellwertschalter kombiniert werden kann.
Für die Übertemperatursicherung und/oder
Temperaturregelung wird ein Temperaturfühler verwendet, der unmittelbar
die Temperatur des Flächenheizelements
oder eine davon beabstandete Umgebungstemperatur als Istwert-Temperatur
erfassen kann.
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Ein
besonders einfacher Aufbau einer Temperaturregelung oder einer Übertemperatursicherung kann
in Verbindung mit einem Bimetallschalter oder einem PTC-Widerstand
(Widerstand mit positivem Widerstandskoeffizienten) im Lastpfad
erreicht werden, die gleichzeitig als Temperatursensor und Stellelement
arbeiten. Damit wird bei höheren
Temperaturen selbsttätig
entweder eine Abschaltung im Strompfad oder eine Reduzierung des
Stromdurchgangs erreicht mit einer Abregelung der Temperatur. Alternativ
kann auch als Widerstandsmaterial insgesamt ein Material mit positiven
Widerstandskoeffizienten (PTC-Material) verwendet werden. Grundsätzlich können auch
andere insbesondere kompakte Temperaturregelbausteine, wie sie auf
dem Markt angeboten werden, eingesetzt werden.
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Je
nach den Gegebenheiten kann gemäß Anspruch
10 das Flächenheizelement
auch zwei oder mehr Heizkreise aufweisen, die dann für eine Temperaturregelung
unterschiedlich angesteuert werden können.
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Anhand
einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Eine
schematische Teilansicht auf den Beifahrer-Fußraum eines Kraftfahrzeugs
mit eingelegter Fußheizung;
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2 eine
Draufsicht auf eine Fußheizung;
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3 eine
entsprechende perspektivische Seitenansicht; und
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4 eine
schematische Darstellung der Anordnung und des elektrischen Aufbaus
der Fußheizung.
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In 1 ist
eine schematische Teilansicht eines Kraftfahrzeugs 1 in
den Beifahrer-Fußraum 2 gezeigt.
Dort ist eine elektrische betreibbare Heizvorrichtung als Fußheizung 3 auf
dem Boden eingelegt. Die Fußheizung 3 ist über ein
Anschlusskabel 4 mit einem endseitigen Anschlussstecker 5 an
einer Bordsteckdose 6 eines Zigarettenanzünders in
der Mittelkonsole angeschlossen.
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Anhand
der 2 und 3 wird der geometrische Aufbau
der Fußheizung
näher erläutert:
Die
Fußheizung 3 besteht
aus einem Basisteil in der Art einer keilförmig angestellten Fußstütze 7,
wobei die Keilform zudem nach den Seiten hin abgeflacht ist. Das
Basisteil der Fußstütze 7 ist
aus formstabilem Dämmstoff
in der Art eines Keilblockteils hergestellt, wobei an der Oberseite
entsprechend der Fußaufstandfläche ein
Flächenheizelement 9 angebracht
ist (aus der Schemadarstellung in 4 zu entnehmen).
In der fertig montierten Verkaufseinheit, wie in den 2 und 3 dargestellt,
ist das keilförmige Basisteil
mit dem angebrachten Flächenheizelement mit
einem Kunststoffüberzug
und/oder einem Teppichbodenmaterial überzogen und gegebenenfalls mit
einer rutschfest strukturierten unteren Auflageseite ausgerüstet. Weiter
wird die Einheit bevorzugt feuchtigkeitsdicht ausgerüstet, wobei
auch das Anschlusskabel 4 feuchtigkeitsgeschützt angeschlossen
ist. Am Anschlusskabel 4 ist endseitig der genormte Anschlussstecker 5 angebracht,
der in eine entsprechend genormte Bordsteckdose 6 aller
gängiger
Fahrzeugtypen passt. Die Fußheizung 3 ist
somit in einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugen universell
einsetzbar und kann beispielsweise als Zusatzteil auch bei einem
Fahrzeugwechsel im neuen Fahrzeug problemlos weiterverwendet werden.
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In 4 ist
die Fußheizung 3 (ohne
Außenüberzug)
stark schematisiert dargestellt mit einer Teildraufsicht auf das
keilförmige
Basisteil 8 aus Dämmmaterial
und dem auf seiner Oberfläche
angebrachten Flächenheizelement 9,
welches hier beispielhaft als mäanderförmig verlegter
Heizdraht 10 dargestellt ist. Im Basisteil 8 ist
eine Ausnehmung 11 eingeformt, in der eine Steuereinheit 12 aufgenommen
ist.
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Die
Steuereinheit 12 ist über
das Anschlusskabel 4 und den Anschlussstecker 5 mit
der Bordsteckdose 6 elektrisch verbunden. Die Bordsteckdose 6 hat über das
(nicht näher
dargestellte) Bordnetz Verbindung mit den Polen einer Fahrzeugbatterie 13, wobei
diese zudem an einen durch den Fahrzeugmotor betreibbaren Generator 14 angeschlossen
ist.
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Im
Strompfad zum Flächenheizelement 9 ist ein
Schwellwertschalter 15 angeordnet, der eingangsseitig für einen
Standby-Modus ständig
mit den Kabeln der Anschlussleitung 4 verbunden ist und über mechanische
oder elektronische Schaltelemente 16 verfügt, mit
denen der Lastpfad zum Flächenheizelement 9 ein-
und ausgeschaltet werden kann. Der Schwellwertschalter ist auf einen
Wert von 13 Volt eingestellt, über
dem er einschaltet und unter dem er ausschaltet.
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Weiter
ist schematisch ein Temperaturregler 17 mit einem angeschlossenen
Temperaturfühler 18 dargestellt,
welcher im Bereich des Flächenheizelements 9 angeordnet
ist.
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Bei
abgeschaltetem Fahrzeugmotor steht auch der Generator 14 und
erzeugt keinen Ladestrom. Dadurch sinkt die Spannung an der Bordsteckdose 6 unter
13 Volt entsprechend der aktuellen Batteriespannung. Dies detektiert
der Schwellwertschalter 15 und öffnet die Schaltelemente 16.
In dieser Offenstellung des Schaltelementes 16 wird entsprechend
einer Ruhestromschaltung zur Aufrechterhaltung der Offenstellung
keine oder nur minimale Energie ver braucht. Damit ist die Fußheizung 3 zum Schutz
einer ungewollten Entladung der Batterie 13 sicher und
automatisiert ausgeschaltet, obwohl die Steckverbindung zwischen
dem Anschlussstecker 5 und der Bordsteckdose 6 aufrechterhalten
bleibt. Dadurch sind Fehlbedingungen ausgeschlossen.
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Bei
einem Motorstart läuft
auch der Generator 14 an und liefert eine Ladespannung
welche größer als
13 Volt ist. Dies detektiert der Schwellwertschalter 15 und
schaltet die Schaltelemente 16 (gegebenenfalls auch nur
einpolig) in die Geschlossenstellung, wodurch die Fußheizung 3 aktiviert
wird. Dadurch ist auch der Temperaturregler 17 aktiviert, der
in Verbindung mit dem Temperaturfühler 18 als betriebsmäßig schaltende
Regeleinrichtung oder lediglich als abschaltende Übertemperatursicherung für kritisch
hohe Temperaturen ausgelegt sein kann.