DE9111356U1 - Beheiztes Lenkrad - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Kraftfahrzeuge werden heute in aller Regel über Warmluft-Heizungen geheizt und auch gekühlt, wobei die Temperatur
der in den Innenraum zugeführten Luft durch die
Kühlflüssigkeit des Kraftfahrzeugmotors erwärmt, bzw. durch eine Klimaanlage gekühlt wird.

Diese Warmluftheizung hat jedoch mehrere Nachteile:

Zum Einen erfolgt eine Erwärmung erst dann, wenn der Motor im wesentlichen Betriebstemperatur erreicht hat. Bei einem Kaltstart im Winter kann die Erwärmung des Fahrzeug-Innenraumes bis zu zehn Minuten auf sich warten lassen.

Abhilfe kann hier durch über Zeitschaltelemente gesteuerte Zusatzheizungen geschaffen werden, was jedoch einen
erheblichen technischen und finanziellen Aufwand bedeutet.

Als subjektiv am kältesten wird bei solchen Kaltstarts vom Fahrer das Lenkrad empfunden, welches auch nach Erreichen
der gewünschten Lufttemperatur im Fahrzeug-Innenraum immer als kälter empfunden wird. Dies hängt zum einen damit
zusammen, daß das Material des Lenkrades einen höheren

Wärmeübergangs-Koeffizienten besitzt als die der Umgebungsluft, und da das Lenkrad und die Umgebunsluft immer eine
Temperatur unter der Körpertemperatur des Menschen
aufweist, wird von den Händen des Fahrers über das Lenkrad mehr Wärme abgeführt als an die umgebende Luft.

So ist es beispielsweise oft zu beobachten, daß Berufskraftfahrer im Winter trotz vorhandener Heizmöglichkeit für den Fahrerraum mit Handschuhen fahren, da eine unangenehm
hohe Aufheizung der Luft bewirkt werden müßte, um auch das Lenkrad angenehm zu temperieren.

Daher ist es sinnvoll, das Lenkrad direkt zu beheizen, und dabei eine höhere Temperatur als die der umgebenden Luft anzustreben.

Im umgekehrten Fall kann auch die Notwendigkeit bestehen, im Sommer bei sehr hohen Temperaturen im Fahrzeug-Innenraum das Lenkrad auf eine niedrigere Temperatur zu kühlen, um zu hohe Temperaturen der meist dunklen Oberfläche des Lenkrades zu vermeiden, die nicht nur unangenehm ist, sondern auch gefährlich werden kann, wenn durch Schwitzen der Handinnenflächen ein Abrutschen der Hände vom Lenkrad zustandekommt.

Je nachdem, ob lediglich eine Heizmöglichkeit oder zusätzlich auch eine Kühlmöglichkeit für das Lenkrad gewünscht werden, ergeben sich mehrere technische Realisierungsmöglichkeiten:

V.

Falls nur ein Beheizen gewünscht wird, kann das Aufheizen mittels elektrischen Stromes bewirkt werden: Da in aller Regel nur ein Beheizen des Ringbereiches des Lenkrades notwendig ist, der von den Händen ergriffen wird, werden wenigstens in diesem Bereich unterhalb der Oberfläche wenigstens ein Draht eingearbeitet, der mit Strom beschickt werden kann und sich dadurch aufheizt, und das ihn umgebende Material des Lenkrades, meist ein Kunststoffmaterial, in der gewünschten Weise erwärmt.

Da der spezifische Widerstand eines hierfür verwendeten Drahtes bekannt ist, kann nach Festlegung der zu überwindenden Temperatur-Differenz die Länge dieses Drahtes berechnet werden, wenn als Speisestrom der Bordstrom des Kraftfahrzeuges, also 12 Volt oder 24 Volt Gleichstrom, verwendet wird, und die Stomstärke ebenfalls bekannt ist. 35

Der Heizdraht erwärmt sich bei Zuschalten der Stromversorgung immer um die gleiche Temperatur-Differenz.

Da bei annähernd allen Lenkrädern nicht nur das Mittelteil aus statischen Erfordernissen aus Metall besteht, sondern auch der Kern des Ringbereiches, ist es möglich, diesen Metallkern des Ringbereiches direkt als Heizelement zu verwenden. Zu diesem Zweck muß wiederum die Dimensionierung dieses Metallkernes in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Stromversorgung so gewählt werden, daß die gewünschte Erwärmung eintritt.

Zu diesem Zweck sollte der Metallkern des Ringbereiches nicht mit den metallischen Teilen des mittleren Bereiches des Lenkrades in Verbindung stehen, um einerseits dort keine unerwünschte Erwärmung stattfinden zu lassen und andererseits die vom Strom durchflossenen Metallteile möglichst gering zu halten, um eine möglichst starke

Erwärmung zu gewährleisten. Selbst der Metallkern des Ringbereiches sollte dabei vorzugsweise nicht einen einstückigen Bereich bilden, sondern in mehrere, gegeneinander elektrisch isolierte Teilbereiche untergliedert sein, von denen jeder separat an die Stromversorgung angeschlossen werden kann und als Heizelement dient. Dies erhöht zudem die Ausfallsicherheit der gesamten Anlage, da bei Heizungsausfall einer Teileinheit die anderen Einheiten noch beheizt sind und damit über die Kunstoffummantelung insgesamt eine Erwärmung des ganzen Ringbereiches bewirken.

Mit elektrischen Mitteln kann jedoch direkt keine Kühlung des Lenkrades bewirkt werden. Zu diesem Zweck sollte das Lenkrad einen - abgesehen von Zu- und Ablauf - geschlossenen, inneren Hohlraum aufweisen, durch welchen eine gekühlte oder erwärmte Flüssigkeit geführt werden kann.

Diese Flüssigkeit muß zum Zweck der Kühlung mit einer vorhandenen Klimaanlage verbunden sein, und zum Zwecke der Erwärmung entweder mit der vorhandenen Fahrzeugheizung, was bei Kaltstarts die unerwünschte Zeitverzögerung mit sich bringt, oder wiederum über eine elektrische Heizwicklung beheizt werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Lenkrad Hohlräume aufweist, durch die Luft geleitet werden kann, die zwar über Schlauchleitungen etc. dem Lenkrad zugeführt wird, jedoch über Ausströmdüsen am Lenkrad dieses verläßt. A

uch diese Luft müßte zum Zwecke der Kühlung mit einer vorhandenen Klimaanlage des Fahrzeuges verbunden werden, und kann auf unterschiedliche Art beheizt werden, nämlich durch elektrische Heizwicklungen mit sofortiger Wirkung und durch Ankoppelung an die vorhandene Heizungsanlage mit Zeitversatz bei Kaltstart des Motors. « 20

Die Mündungskanäle im Lenkrad sollten dabei vorzugsweise gegen die Handflächen des Fahrers gerichtet sein, um hier im Falle der Erwärmung direkt eine beabsichtigte Aufheizung zu bewirken oder im Falle der Kühlung eine angenehme Strömung und geringfügige Massage an den Handinnenflächen.

Einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
30

Figur 1:

Ein Lenkrad im Gesamtdarstellung,

Figur 2:

5 Einen Schnitt durch das Lenkrad gemäß Figur 1 entlang der Linie A-A,

Figur 3:

Ein Lenkrad gemäß anderer Ausführungsform,

Figur 4:

Eine Darstellung ähnlich der Figur 3

Figur 5:

Eine Schnittdarstellung durch das Lenkrad gemäß Figur 3. 10

In Figur 1 ist in der linken Bildhälfte das fertige Lenkrad 1 zu erkennen, bestehend aus dem Mittelteil 11 und dem Ringbereich 2.

In der rechten Hälfte von Figur 1 ist das Lenkrad vor dem endgültigen Umschäumen des Ringbereiches 2 dargestellt, sodaß die Umwicklung eines Teiles des Ringbereiches 2 mit Metalldrähten 3 zu erkennen ist.

Die hier spiralförmig vorgenommene Umwicklung beginnt und endet jeweils im Bereich einer der Streben 12, die den Mittelteil 11 mit dem Ringbereich 2 verbinden, sodaß die durch Pluszeichen und Minuszeichen gekennzeichneten Verbindungen des Metalldrahtes 3 entlang dieser Streben 12 zum Mittelteil 11 geführt werden können, wo wegen der dort untergebrachten Hupe ohnehin elektrische Anschlüsse vorhanden sind.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den gewickelten Teil des Ringbereiches 2 der Figur 1. Der rohrformige, der Stabilität dienende Metallkern 4 der Ringbereiches 2 ist dabei zunächst von einer ersten elastischen Kunstoffschicht 13 umgeben. Auf diese sind die Windungen des Metalldrahtes 3 aufgewickelt, so daß diese keine Berührung mit dem tiefer liegenden Metallkern 4 erhält.

Eine andere Lösung besteht darin, elektrisch isolierten Metalldraht 3 zu verwenden, der dann direkt auf den Metallkern 4 gewickelt werden kann, sodaß anschließend in einem einmaligen Arbeitsgang die die Oberfläche 10 bietende Kunstoffschicht 14 aufgebracht wird. Diese Lösung ist im linken Teil der Darstellung der Figur 2 dargestellt.

Figur 3 zeigt eine Darstellung eines Lenkrades, in der ein sich durch den gesamten Ringbereich erstreckender Hohlraum 15 eingezeichnet ist, der beispielsweise aus dem Innenraum des rohrförmigen Metallkernes 4 besteht.

Abgesehen von einem Zulauf 5 und einem Ablauf 6 ist dieser Hohlraum 15 geschlossen. Zulauf und Ablauf 5 bzw. 6 befinden sich vorzugsweise wieder im Bereich einer Strebe 12 zwischen Mittelteil 11 und Ringbereich 2 und werden über Zuleitungen in oder an der nicht dargestellten Lenksäule, die sich im Zentrum des Lenkrades 1 befindet, gespeist.

Durch den Hohlraum 15 wird auf diese Art und Weise eine Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit gepumpt, die mit der Heizanlage und / oder Klimaanlage des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht und dort aufgeheizt bzw. abgekühlt wird. In der Zuleitung zum Lenkrad befindet sich an beliebiger Stelle des Kraftfahrzeuges eine nicht dargestellte Drosselstelle 7, die in Figur 3 symbolisch dargestellt ist, und die den Mengenfluß durch den Hohlraum 15 regelt.

Figur 4 zeigt eine der Figur 3 ähnliche Darstellung, wobei das noch nicht umschäumte Lenkrad hinsichtlich der

getrennten Teile 16 des Metallkernes 4 des Ringbereiches 2 dargestellt ist. Diese sind untereinander über isolierende Verbindungsteile 17 gekoppelt, sodaß keine elektrische Verbindung der Teile 16 untereinander besteht. 35

Bei entsprechender Dimensionierung der metallischen Teile 16 des Metallkerns 4 kann jeder der Teile 16 direkt als elektrischer, bei Stromdurchfluß sich erwärmender Leiter benützt werden, sodaß jeder der Teile 16 über Anschlüsse, die mit Plus und Minus in der Figur 4 gekennzeichnet sind, mit der Stromversorgung des Kraftfahrzeuges gekoppelt ist.

Dadurch kann das Lenkrad nicht nur in bestimmten Bereichen, sondern auch abgestuft nach der gewünschten Heizwirkung erwärmt werden.

Eine solche abgestufte Erwärmung ist auch bei der Lösung der Figur 1 möglich, wenn nicht nur ein Metalldraht 3, sondern mehrere Metalldrähte 3 parallel gewickelt sind, die jeweils einzeln zugeschaltet werden können.

Eine weitere Ausführungsforra zeigt die Figur 5, die eine Querschnittsdarstellung des Ringbereiches 2 zeigt. Der Hohlraum 15 im Inneren des rohrförmigen Metallkernes 4 ist dabei über einen Zulauf ähnlich dem Zulauf 5 der Figur 3 mit dem Heizsystem des Kraftfahrzeuges verbunden, sodaß erwärmte Heizungsluft in den Hohlraum 15 und damit in den Ringbereich 2 des Lenkrades 1 geleitet wird.

Im Gegensatz zur Ausführungsform der Figur 3 handelt es sich beim Hohlraum 15 jedoch um ein offenes System, das über Mündungskanäle 9, die den Hohlraum 15 mit der Oberfläche 10 des Ringbereiches verbinden, mit der Umgebung Verbindung hat, sodaß dort die zugeführte Warmluft bzw. Kaltluft ausströmt. Die Anzahl der dafür notwendigen Mündungskanäle 9 hängt von deren Durchmesser ab.

Die Mündungskanäle 9 sollten jedoch im Bereich der Auflageflächen für die Hände liegen, um diese direkt mit Luft zu bestreichen, die dann beispielsweise entlang der

Narbung der Oberfläche 10 des Ringbereiches 2 an den Händen des Fahrers entlang strömen kann.

Besonders die rein elektrischen Lösungsmoglichkeiten der Erwärmung des Lenkrades eigenen sich auch für eine Nachrüstung an bestehenden Kraftfahrzeugen, da für die Hupe ohnehin eine elektrische Zuleitung in der Lenksäule ,.vorhanden sein muß, die auch für das Beheizen verwendet werden kann. Damit ist lediglich ein Austausch des vorhandenen gegen ein beheizbares Lenkrad notwendig.

Claims (8)

BEHEIZTES LENKRAD

1. Lenkrad für Kraftfahrzeuge,

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der von den Händen ergriffene Ringbereich (2) des Lenkrades (1) beheizt und/oder gekühlt werden kann.

2. Lenkrad nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung des Ringbereiches durch wenigstens einen isolierten, unterhalb der Oberfläche eingearbeiteten Metalldraht (3) geschieht, der unter Strom gesetzt werden kann und sich dadurch erwärmt.

3. Lenkrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Ringbereich (2) des Lenkrades (1) im Inneren aus einem Metallkern (4) besteht, der am die Stromversorgung des Kraftfahrzeuges angeschlossen werden kann und so dimensioniert ist, daß bei Beaufschlagen mit dem Bordstrom des Kraftfahrzeuges eine Erwärmung des Ringbereiches (2) in der gewünschten Höhe stattfindet.

4. Lenkrad nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß, wenigstens der Ringbereich des Lenkrades in seinem Querschnitt einen Hohlraum aufweist, der über Zu-(5) und Abflüsse (6) mit dem Kühlkreislauf des Kraffahrzeuges verbunden ist und von der Kühlflüssigkeit durchströmt werden kann.

5. Lenkrad nach Anspruch 4

dadurch gekennzeichnet, daß,

im Zulauf eine regelbare Drosselstelle (7) angeordnet ist, durch deren Verstellung die Temperatur des Lenkrades (1) gesteuert werden kann.

6. Lenkrand nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkrad von einer Flüssigkeit durchströmt wird, die durch eine elektrische Heizung erwärmt wird.

7. Lenkrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkrad wenigstens in seinem Ringbereich Hohlräume aufweist, welche über eine Zuführung mit dem Warmluft-Heizsystem des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht, sowie Mündungskanäle in der Oberfläche (10) des Ringsbereiches (2), über welche die zugeführte Warmluft aus dem Lenkrad (1) entweichen kann.

8. Lenkrad nach Anspruch 7, * dadurch.&ngr; gekennzeichnet, daß in dem Zulauf (8) für die Warmluft eine regelbare Drosselstelle (7) angeordnet ist, durch deren Verstellung die Temperatur des Lenkrades (1) gesteuert werden kann.