WO2001028842A1 - Vorrichtung zur temperierung eines bauteils - Google Patents

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WO2001028842A1
WO2001028842A1 PCT/DE2000/003774 DE0003774W WO0128842A1 WO 2001028842 A1 WO2001028842 A1 WO 2001028842A1 DE 0003774 W DE0003774 W DE 0003774W WO 0128842 A1 WO0128842 A1 WO 0128842A1
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WO
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heat exchanger
heat
steering wheel
temperature
temperature control
Prior art date
Application number
PCT/DE2000/003774
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael GERMUTH-LÖFFLER
Jürgen Bender
Martin Paul
Original Assignee
Takata-Petri Ag
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00292HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for steering wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04Hand wheels
    • B62D1/06Rims, e.g. with heating means; Rim covers
    • B62D1/065Steering wheels with heating and ventilating means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307Component temperature regulation using a liquid flow

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • thermoelectric converters thermoelectric converters
  • the heat generation or heat absorption sections of which generate or absorb heat in accordance with the current direction applied are known, in the steering wheel rim of which thermoelectric converters are arranged, the heat generation or heat absorption sections of which generate or absorb heat in accordance with the current direction applied.
  • thermoelectric converters It is disadvantageous that the assembly of the many thermoelectric converters and the supply lines necessary for this is complex.
  • the present invention has for its object to provide a device for tempering a component, in which the device can be easily integrated into the component and with which a quick tempering is possible.
  • the use of a heat exchanger device through which a heat transfer fluid can flow eliminates the need to lay electrical cables. This enables rational production of corresponding components, in particular steering wheels.
  • the heat exchanger device is advantageously thermally coupled to a heat source and / or cold source. Depending on the temperature control task required, a heat source or a cold source can be used if the component only needs to be heated or cooled. If the component is to be heated or cooled at different times, a combination of these sources is advantageously used.
  • the heat exchanger device is particularly thermally coupled to at least one Peltier element as a heat / cold source.
  • Peltier elements enable both heating and cooling of a medium, so that particularly high flexibility in use is achieved.
  • the heat exchanger device is thermally coupled to at least one heating resistor.
  • the heat exchanger fluid can be heated quickly.
  • the heat exchanger device is thermally coupled to at least one fan.
  • the fan enables energy from the heat exchanger device to be exchanged with the surroundings in a particularly simple manner.
  • An advantageous embodiment has a pump for conveying the heat transfer fluid in the heat transfer device.
  • the generation of forced convection in the heat exchanger device improves the heat transfer.
  • the heat exchanger device can be thermally coupled to a thermal vessel for storing at least one heat storage medium of a predeterminable temperature.
  • a thermal vessel is understood here to mean a means in which at least one reservoir of a heat storage medium of a predeterminable temperature is present.
  • This heat storage medium can consist, for example, of a certain amount of heat transfer fluid or also of a preheated body which can exchange heat with the heat transfer fluid.
  • the provision of the preheated medium ensures that the heat transfer fluid can be brought quickly to a required temperature.
  • a heat and / or cold source can also be made smaller as a result, since the heat outputs to be applied are smaller.
  • the heat exchanger device is therefore advantageously thermally coupled to the thermal vessel for accelerated temperature control for a predeterminable time.
  • the temperature of at least one heat storage medium of the thermal vessel is particularly advantageously achieved by the active heat / cold source.
  • the thermal vessel can thus be “charged” thermally by an already existing component of the device, so that separate components are not required for this.
  • thermo vessel It is particularly advantageous if means for switching the temperature control of the heat exchanger device to the temperature control of at least one heat storage medium are provided in the thermal vessel.
  • at least one Peltier element, a fan, a heat coupler, a thermal vessel and / or a pump are arranged in a compact heat exchanger unit. The arrangement of at least two components in a compact heat exchanger unit makes it easy to install.
  • the device according to the invention also advantageously has a central unit with measuring, control and regulating means for setting a predeterminable temperature in the heat exchanger fluid and / or heat storage medium.
  • the heat exchanger unit and / or the central unit is advantageously arranged in a central assembly module of a steering wheel in order to achieve a particularly compact design. It is also advantageous to install the heat exchanger unit and / or the central unit with an operating unit in the steering wheel.
  • At least one temperature sensor which is coupled to the central unit, is advantageously arranged on or in the steering wheel rim.
  • the temperature of the steering wheel rim is the size that is immediately felt by a user, so that this temperature is of particular importance for the function of the device according to the invention.
  • the temperature sensor is advantageously arranged on or in the thermal vessel and / or on the central heat exchanger, since a central measurement of the temperature is possible in a simple manner here.
  • the heat / cold source, the heat exchanger unit and / or the central unit for the energy supply can be coupled to at least one solar module.
  • the use of solar modules provides an economical source of auxiliary energy, which enables flexible operation.
  • the device according to the invention advantageously has a time switching device for time-controlled operation.
  • a time switching device for time-controlled operation.
  • the device according to the invention is advantageously coupled to a sunlight sensor, which e.g. measures the light intensity. Since such sunlight sensors can already be installed in connection with other vehicle units (e.g. for controlling the driving lights) and these sunlight sensors can do without, or only with very little, auxiliary energy, the temperature control can be carried out in a very energy-saving manner.
  • the heat exchanger device is particularly advantageously designed as a central tube for the heat transfer fluid in a skeleton of the steering wheel, which enables simple manufacture. It is also advantageous if the heat exchanger device has a jacket tube for the heat transfer fluid in the steering wheel rim.
  • the heat exchanger device has at least one tube and / or a hose for the heat transfer fluid along the circumference of a steering wheel rim or the heat exchanger device runs in at least partial areas of a storage before the steering wheel, the steering wheel rim and / or the steering wheel. This enables particularly efficient heating of the steering wheel.
  • a temperature control device Since steering wheels of motor vehicles are regularly exposed to large temperature fluctuations, it is advantageous to equip a steering wheel with a temperature control device according to the invention. Since a steering wheel that is too hot or too cold affects comfort and safety, the appropriate temperature control is of particular importance.
  • the present invention can be used for all components that can be touched, such as e.g. Shift knobs, handles, buttons, cranks, handles, handbrake handles, belt buckles, seats, seat backs and headrests, control sticks, shift levers, gear shift sticks or switches.
  • Shift knobs handles, buttons, cranks, handles, handbrake handles, belt buckles, seats, seat backs and headrests, control sticks, shift levers, gear shift sticks or switches.
  • Fig. 1 is a front view of a steering wheel
  • Fig. La is a side view of the steering wheel
  • Fig. 2 is a sectional view taken along A-A in Fig. 1;
  • Fig. 3 is a sectional view taken along A-A in Fig. 1 in another embodiment of the steering wheel;
  • FIG. 4 shows a schematic view of a first embodiment of the device according to the invention for tempering a component
  • 5 shows a schematic view of a second embodiment of the device according to the invention for tempering the component
  • FIG. 6 shows a circuit diagram for a device according to the invention for tempering the component
  • FIG. 7 is a front view of a steering wheel with an integrated device for temperature control
  • FIG. 7a shows a side view of the steering wheel with an integrated device for temperature control
  • Fig. 8 is a sectional view through the steering wheel along A '-A' in Fig. 7 with a heat exchanger device with tubes for a heat transfer fluid along the steering wheel rim;
  • FIG. 9 shows a sectional view through the steering wheel along A ′ -A ′ in FIG. 7 with a heat exchanger device with a jacket tube for a heat transfer fluid;
  • tempering is understood to mean cooling or heating to a predeterminable temperature.
  • the goal in any case is to avoid components that are too hot or too cold.
  • 1 and la show a steering wheel with the typical areas of the steering wheel rim 1 (also called the grip area), steering wheel spokes 2, steering wheel body 3 and airbag unit 4.
  • Such a steering wheel is used, for example, in all types of motor vehicles.
  • FIG. 2 shows the typical internal structure of a steering wheel.
  • the steering wheel itself is formed from a skeleton 5 in the core. This is surrounded by a casing 6 and a cover 7 (e.g. made of leather).
  • Other steering wheels have an internal structure as shown in Fig. 3, in which the skeleton 5 is surrounded by a hard casing 6 (e.g. made of hard foam) and a soft casing 8 (e.g. soft foam).
  • the skeleton 5 in the objects in FIGS. 2 and 3 consists of solid material.
  • the skeleton 5 can also be formed from a tubular steel construction with a hollow profile or from an aluminum or magnesium cast construction.
  • Alternative embodiments can also have a non-round steering wheel shape.
  • FIG 4 shows the structure of a first embodiment of the device according to the invention for tempering a steering wheel.
  • the device is e.g. able to cool a steering wheel to a desired temperature on a summer day or to a desired temperature in winter.
  • the device according to the invention has a heat exchanger device 9, which is designed here as an annular tube.
  • the tube is arranged inside a steering wheel rim 1.
  • the heat exchanger device 9 has a corresponding appropriately adapted shape.
  • the tubes of the heat exchanger device (9) can also have fins or the like to improve the heat transfer.
  • the use of elastic pipes (e.g. plastic hoses) is also possible. Hoses can also be connected to form network-like structures which together form a heat exchanger device.
  • a heat exchanger fluid flows through the heat exchanger device 9.
  • the flow of the heat exchanger fluid through the device is shown by arrows.
  • any fluid that can be used in heat exchangers is suitable as a heat exchanger fluid, e.g. also water or freons.
  • the heat exchanger fluid is supplied to the heat exchanger device 9 by a pump 16 via a feed line 15. It flows through the heat exchanger device 9 and flows back to the pump 16 via a drain line 14.
  • the temperature of the steering wheel rim 1 is adjusted by setting a predeterminable temperature of the heat exchanger fluid.
  • the device has a Peltier element 12, which can carry out a heat exchange with the heat exchanger fluid via a heat coupler 13.
  • a Peltier element 12 is characterized in that, depending on the direction of the current applied, it can emit heat or absorb heat.
  • the Peltier element 12 and the associated heat coupler 13 are arranged on the drain line 14.
  • the Peltier element 12 and the heat coupler 13 can be arranged at any point in the heat exchanger fluid circuit. The choice of location is determined by the respective structural conditions.
  • a heating resistor is coupled to the heat exchanger device 9, the feed line 15 or the drain line 14. This enables the steering wheel to be heated particularly quickly.
  • Peltier elements 12 and / or heat couplers 13 it is also possible to use a plurality of Peltier elements 12 and / or heat couplers 13. This can be necessary to achieve a particularly high heat exchange capacity or it can also be due to structural conditions.
  • the Peltier element 12 has a fan 11 with which heat can be removed. Together, the Peltier element 12, the heat coupler 13 and the fan 11 form an active heat / cold source 10. This active heat / cold source 10 is in a central position together with a part of the drain line 14 and the feed line 15, the pump 16 and other components Mounting module 20 of the steering wheel arranged (see Fig. 7).
  • the device is controlled by a central unit 17, which coordinates all measuring, regulating and control tasks of the device.
  • the central unit 17 detects the temperature of the heat exchanger fluid via a temperature sensor 27 on the feed line 15.
  • a temperature sensor 27 on the feed line 15.
  • the heat exchanger device 9 in the steering wheel rim 1 or the drain line 14 are suitable for this purpose. Temperature sensors can also be arranged directly on the surface of the steering wheel rim 1 or inside the car.
  • the central unit 17 controls the power supply of the Peltier element 12, the pump 16, the fan 11 and other units of the device.
  • a desired temperature of the steering wheel can be specified as the setpoint, which can be a permanently programmed value or a value specified by a user.
  • FIG. 5 A second embodiment of the device according to the invention is shown in FIG. 5. Basically, this embodiment is based on the same structure as in the device shown in FIG. 4; The same components are provided with the same reference numerals, so that reference can be made to the above description.
  • this embodiment also has a thermal vessel 19 which serves as a heat or cold reservoir. At least one heat storage medium with a suitable high heat capacity is stored in the thermal vessel 19. Water is used here as the heat storage medium. Depending on the measured steering wheel temperature, the water as a heat storage medium in the thermal vessel 19 is kept at a temperature which is required for rapid temperature control. If water is also used as the heat storage medium, as here, the heat storage medium water can be mixed with it without any problems.
  • the thermal vessel 19 is insulated against heat exchange with the surroundings.
  • the task of the thermal vessel 19 is to enable particularly rapid heating and cooling of the heat exchanger fluid in the start-up phase by using a heat or cold reservoir. A particularly fast temperature control of the steering wheel can thus be achieved.
  • This start-up phase is described below using the example of cooling, with heating taking place entirely analogously.
  • the flow of the heat exchanger fluid is guided over the thermal vessel 19. This is done by opening valves in the inlet line 15 and the outlet line 14
  • a large circuit is opened so that the heat exchanger fluid in the heat exchanger device 9, in the drain line 14 and the inlet line 15 with the pre-cooled heat storage medium the thermal vessel 19 is circulated by the pump 16.
  • the valves 23, 24, 25, 26, which are only shown schematically in FIG. 5, also serve to close a first secondary circuit 21 and a second secondary circuit 22 from this large circuit.
  • the steering wheel temperature can be brought quickly to the desired temperature.
  • the third valve 25 and the fourth valve 26 are closed, so that the thermal vessel 19 is removed from the circuit of the heat exchanger fluid.
  • the heat exchanger fluid thus flows via the second secondary circuit 22, the pump 16, the inlet line 15, the heat exchanger device 9 and the outlet line 14.
  • the temperature control is now carried out only by the active heat / cold source 10.
  • the device switches to a charging circuit, by means of which the heat storage medium in the thermal vessel 19 is brought back to a desired temperature.
  • the third valve 25 and the fourth valve 26 are opened.
  • the first valve 23 and the second valve 24 are closed, so that the heat exchanger device 9 is removed from the circuit of the heat exchanger fluid.
  • the water circulates as a heat exchanger fluid over the first secondary circuit 21, a part of the drain line 14, the thermal vessel 19, a part of the feed line 15 and the pump 16.
  • the active heat / cold source 10 brings the heat exchanger fluid to the temperature that the Heat exchanger medium should have in the thermal vessel 19.
  • This charging circuit can e.g. while driving, controlled by the central unit 17, be active alternately with the temperature of the steering wheel if no strong temperature increases are to be expected on the steering wheel. It is also possible to heat the heat storage medium in the thermal vessel 19 when the vehicle is at a standstill.
  • valves 23, 24, 25, 26 can thus be used to select different operating modes for the device according to the invention or to switch between them.
  • a solar module 29 can be used for charging (see FIGS. 6 and 7). It is also possible to use on-board energy of the vehicle and, if appropriate, an existing air conditioning system for temperature control of the thermal vessel 19.
  • the thermal vessel 19 was used to mix water as a heat storage medium of a certain temperature with the heat exchanger fluid water.
  • the thermal vessel 19 is designed as a heat exchanger, so that the heat or cold reservoirs are separate from the heat exchanger fluid.
  • a heat and a cold reservoir can be kept available at the same time, the central unit 17 directing the heat exchanger fluid past one of the reservoirs depending on the desired temperature. This means that you can quickly switch between a heating cycle and a cooling cycle. This also means that different heat exchange media can be used to find the best solution for the respective temperature control task. Since the heat exchanger fluid does not come into direct contact with the heat storage medium in the thermal vessel 19 in this embodiment, it can be coupled to an air conditioning system in a simple manner, for example.
  • FIG. 6 shows a schematic circuit diagram of the central unit 17 of the device according to the invention.
  • the central unit 17 has various connections for the energy supply. The energy is required once for the operation of the central unit 17 itself, but also for the operation of the pump 16, the Peltier element 12, the valves 23, 24, 25, 26 and the fan 11.
  • the energy supply can thus take place via the vehicle's own energy supply 31.
  • This can be the battery when the vehicle is at a standstill; the alternator while driving.
  • a steering wheel solar module 29 can also serve to provide the necessary energy.
  • the arrangement of such a steering wheel solar module 29 on the steering wheel is described in FIG. 7.
  • the energy supply can take place via a central solar module 30 which is arranged at another point in the car, for example the roof or the window.
  • the device according to the invention can also be operated when the ignition is switched off. This is particularly useful for the charging cycle of the thermal vessel 19.
  • the components of the device according to the invention described above are supplied with this energy. It is also possible to supply the thermal vessel 19 with energy directly from the central unit 17 in order to carry out heating or cooling.
  • the above-mentioned components of the device are not only supplied with energy by the central unit 17, but also with control signals for the desired functions. This requires measured values which are supplied to the central unit 17 via temperature sensors 27, 27 '.
  • a temperature sensor 27 ' is arranged on the steering wheel rim 1 and another temperature sensor 27 is arranged on the inlet line 15.
  • the central unit 17 has a microcomputer which has stored operating modes which are carried out as a function of the measured values.
  • the microcomputer has the option of starting the temperature control device in a time-controlled manner, for example in order to carry out a corresponding temperature control of the steering wheel in the morning before the start of the journey. This timer takes into account the current temperatures, so that the temperature control is guaranteed to have the desired value at a fixed point in time. It is also possible to unit 17 with a remote control so that a user can switch on the device before boarding the vehicle.
  • a sunlight sensor is used to regulate the temperature control.
  • a sunlight sensor can be used, e.g. is used in the driving light control in the vehicle anyway.
  • FIG. 7 and 7a show the manner in which components of the device according to the invention are arranged on the steering wheel.
  • the central unit 17 is integrated in the assembly module 20.
  • the assembly module 20 is installed in the lower region of the steering wheel body 3. This ensures good optical coverage to the driver and enables a good connection of the fan 11 (not shown here) to the ambient air.
  • This installation location usually offers enough installation space for this type of installation and there are good options for carrying out this additional function for the steering wheel in a modular manner and possibly also as an external expansion module.
  • the soft covering 8 shows a first embodiment of the heat exchanger device 9.
  • the basic structure of the steering wheel corresponds to that shown in FIGS. 2 and 3.
  • the skeleton 5 is surrounded by the hard casing 6 and the soft casing 8.
  • the soft covering 8 is of a covering, e.g. made of leather, surrounded.
  • Eight tubes 32 are arranged in the soft casing as a heat exchanger device 9. In the cross section shown in FIG. 8, these tubes 32 surround the skeleton 5 concentrically. The tubes extend perpendicular to the imaging plane along the skeleton 5 in the steering wheel rim 1. The heat Exchanger fluid flows through these tubes 32 in order to achieve the best possible temperature control of the steering wheel surface.
  • the tubes 32 have the same cross section. In an alternative embodiment, the tubes 32 can have different diameters in order to obtain a desired temperature gradient on the steering wheel surface. It is also fundamentally possible to make the soft casing 8 and / or the hard casing 6 porous, so that the heat transfer fluid can flow directly through the casing.
  • FIG. 9 A further embodiment is shown in FIG. 9, the same components having the same reference numerals as in FIG. 8.
  • a jacket tube 33 is arranged between the hard jacket 6 and the soft jacket 8, through which heat exchanger fluid flows.
  • the casing tube 33 can also be formed by an intermediate space between the hard casing 6 and the soft casing 8.
  • the heat exchanger device 9 is arranged as a central tube within the skeleton 5.
  • the heat exchanger device 9 is designed as a tubular element that extends radially around the steering wheel rim 1. In principle, it is also possible for the heat exchanger device 9 to extend only over partial areas of the steering wheel rim, in particular at the grip zones. It is also possible that the tube or tubes of the heat exchanger device 9 also extend through the steering wheel spokes 2 in order to achieve a temperature control of the steering wheel that is as uniform as possible.
  • the embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the device according to the invention even in the case of fundamentally different types.

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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteils, insbesondere eines Lenkrads für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mindestens eine Würmetauschervorrichtung (9) aufweist, die von einem Würmeübertragungsfluid durchstrümbar ist. Dadurch wird ermöglicht die Vorrichtung auf einfache Weise in das Bauteil zu integrieren. Auch ist damit eine schnelle Temperierung des Bauteils möglich.

Description

Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteils
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 34 38 266 ist eine Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Lenkrades bekannt, in dessen Lenkradkranz ther- moelektrische Wandler angeordnet sind, deren Wärmeerzeu- gungs- oder Wärmeabsorptionsabschnitte entsprechend der angelegten Stromrichtung Wärme erzeugen oder absorbieren.
Dabei ist es nachteilig, daß die Montage der vielen thermo- elektrischen Wandler und der dafür notwendigen Zuleitungen aufwendig ist.
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.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
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. 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 vorteilhaf erweise eine Kombination dieser Quellen eingesetzt .
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.
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.
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.
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 . 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 .
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.
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. 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.
Ebenfalls mit Vorteil weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Zentraleinheit mit Meß-, Steuer-, und Regelungs- mitteln zur Einstellung einer vorbestimmbaren Temperatur im Wärmetauscherfluid und / oder Wärmespeichermedium auf. Durch die Bündelung der entsprechenden Komponenten ist eine einfache Fertigung möglich.
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.
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 .
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. 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.
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.
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.
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 .
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen weist die Wärmetauschervorrichtung mindestens ein Rohr und / oder einen Schlauch für das Wärmeübertragungsfluid entlang des Umfan- ges eines Lenkradkranzes auf oder verläuft die Wärmetauschervorrichtung in mindestens in Teilbereichen einer Spei- ehe des Lenkrades, des Lenkradkranzes und / oder des Lenkrades. Dadurch wird eine besonders effiziente Erwärmung des Lenkrades ermöglicht .
Da Lenkräder von Kraftfahrzeugen regelmäßig großen Temperaturschwankungen 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.
Die vorliegende Erfindung ist für alle Bauteile einsetzbar bei denen eine Berührung erfolgen kann, wie z.B. Schaltknau- fen, Griffen, Tastern, Krubeln, Haltegriffen, Handbremsengriffe, Gurtschlösser, Sitzflächen, Sitzlehnen und Kopfstützen, Steuerknüppel, Schalthebel, Gangschaltungsknüppel oder Schalter.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Lenkrades;
Fig. la eine Seitenansicht des Lenkrades;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang A-A in Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang A-A in Fig. 1 in einer anderen Ausführungsform des Lenkrades;
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteils; Fig. 5 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Temperierung des Bauteils;
Fig. 6 einen Schaltplan für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Temperierung des Bauteils;
Fig. 7 eine Vorderansicht eines Lenkrades mit integrierter Vorrichtung zum Temperieren;
Fig. 7a eine Seitenansicht des Lenkrades mit integrierter Vorrichtung zum Temperieren;
Fig. 8 eine Schnittansicht durch das Lenkrad entlang A' -A' in Fig. 7 mit einer Wärmetauschervorrichtung mit Röhren für ein Wärmeübertragungsfluid entlang des Lenkradkranzes;
Fig. 9 eine Schnittansicht durch das Lenkrad entlang A' -A' in Fig. 7 mit einer Wärmetauschervorrichtung mit einem Mantelrohr für ein Wärmeübertragungs- fluid;
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. In Fig. 1 und la 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.
In Fig. 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 Fig. 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.
Das Skelett 5 besteht bei den Gegenständen in Fig. 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.
In Fig. 4 wird der Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Temperieren eines Lenkrades dargestellt.
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.
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 entspre- chend 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 Ausführungs- formen auch Rippen o.a. Mittel zur Verbesserung des Wärmeübergangs aufweisen. Auch ist der Einsatz von elastischen Rohren (z.B. Kunststoffschlauchen) möglich. Dabei können Schläuche auch zu netzartigen Strukturen verbunden werden, die zusammen eine Wärmetauschervorrichtung bilden.
Die Wärmetauschervorrichtung 9 wird von einem Wärmetauscher- fluid 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 .
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.
Die Temperierung des Lenkradkranzes 1 erfolgt durch die Einstellung einer vorgebbaren Temperatur des Wärmetauscher- fluides.
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 Wärmetauscherfluid- kreislaufes 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.
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.
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-/Kälte- quelle 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 Fig. 7) .
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. Als Sollwert ist eine gewünschte Temperatur des Lenkrades vorgebbar, wobei dies ein fest einprogrammierter Wert oder ein von einem Benutzer vorgegebener Wert sein kann.
Der genauere Aufbau der Zentraleinheit 17 wird in Fig. 6 beschrieben.
Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Grundsätzlich liegt dieser Ausführungsform der gleiche Aufbau zugrunde wie bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung; gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden kann.
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.
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. Diese Anlaufphase wird im folgenden am Beispiel einer Abkühlung beschrieben, wobei eine Aufheizung völlig analog erfolgen würde .
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 Zulauf- leitung 15 und der Ablaufleitung 14
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 Fig. 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. 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.
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.
Durch die Ventile 23, 24, 25, 26 können für die erfindungsgemäße Vorrichtung somit verschiedene Betriebsweisen gewählt werden, bzw. zwischen diesen umgeschaltet werden.
Zur Aufladung kann ein Solarmodul 29 verwendet werden (siehe Fig. 6 und 7) . Auch ist es möglich, Bordenergie des Fahrzeuges und ggf. eine vorhandene Klimaanlage zur Temperierung des Thermogefäßes 19 zu verwenden.
Bei dem in Fig. 5 beschriebenen Gegenstand wurde das Thermogefäß 19 dazu verwendet, um Wasser als Wärmespeichermedium einer bestimmten Temperatur mit dem Wärmetauscher- fluid 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 Aufheiz - und einem Ab- kühlzyklus umgeschaltet werden. Auch können dadurch unterschiedliche Wärmetauschermedien verwendet werden, um für die jeweilige Temperierungsaufgabe die beste Lösung zu finden. Da das Wärmetauscherfluid bei dieser Ausführungs- form nicht in direkten Kontakt mit dem Wärmespeichermedium im Thermogefäß 19 kommt, kann z.B. eine Kopplung an eine Klimaanlage in einfacher Weise vorgenommen werden.
In Fig. 6 ist ein schematisches Schaltbild der Zentraleinheit 17 der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
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.
Dabei stehen drei verschiedene Energiequellen zur Auswahl, die einzeln oder in Kombination einsetzbar sind.
So kann die Energieversorgung über die fahrzeugeigene Energieversorgung 31 erfolgen. Dies kann im Stillstand des Fahrzeugs die Batterie sein; während der Fahrt die Lichtmaschine .
Auch kann ein Lenkradsolarmodul 29 dazu dienen, die notwendige Energie bereitzustellen. Die Anordnung eines solchen Lenkradsolarmoduls 29 am Lenkrad ist in Fig. 7 beschrieben. 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.
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.
Grundsätzlich kommt jede Energiequelle, die unabhängig von der Zündung funktioniert in Frage .
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' zugeführt werden. Im vorliegenden Fall ist ein Temperatursensor 27' am Lenkradkranz 1, ein anderer Temperatursensor 27 an der Zulaufleitung 15 angeordnet .
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 Zentralein- heit 17 mit einer Fernsteuerung zu koppeln, so daß ein Nutzer die Vorrichtung vor dem Besteigen des Fahrzeugs einschalten kann.
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.
In Fig. 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.
In Fig. 8 ist eine erste Ausführungsform der Wärmetauschervorrichtung 9 dargestellt. Der Grundaufbau des Lenkrades entspricht dabei dem, der in Fig. 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.
In der weichen Ummantelung sind acht Röhren 32 als Wärmetauschervorrichtung 9 angeordnet. Diese Röhren 32 umgeben im dargestellten Querschnitt der Fig. 8 das Skelett 5 konzentrisch. Senkrecht zur Abbildungsebene erstrecken sich die Röhren entlang des Skeletts 5 im Lenkradkranz 1. Das Wärme- tauscherfluid durchströmt diese Röhren 32, um eine möglichst gute Temperierung der Lenkradoberfläche zu erreichen.
In dem Beispiel der Fig. 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 Wärmeübertragungs- fluid direkt durch die Ummantelung strömen kann.
Eine weitere Ausgestaltung ist in Fig. 9 dargestellt, wobei gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 aufweisen.
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.
In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform ist die Wärmetauschervorrichtung 9 als zentrales Rohr innerhalb des Skeletts 5 angeordnet.
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 Wärmetauschervorrich- tung 9 sich auch nur über Teilbereiche des Lenkradkranzes erstreckt, insbesondere an den Griffzonen. 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.
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.

Claims

Ansprüche
Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteils, insbesondere eines Lenkrads für ein Kraftfahrzeug,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Bauteil mindestens eine Wärmetauschervorrichtung (9) aufweist, die von einem Wärmeübertragungs- fluid durchströmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschervorrichtung (9) thermisch mit einer Wärmequelle und / oder Kältequelle gekoppelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschervorrichtung (9) mindestens mit einem Peltierelement (12) als Wär- me-/Kältequelle thermisch gekoppelt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschervorrichtung (9) mit mindestens einem Heizwiderstand thermisch gekoppelt ist.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschervorrichtung (9) mindestens mit einem Lüfter (11) thermisch gekoppelt ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pumpe (16) zur Förderung des Wärmeübertragungsfluides in der Wärmeübertragungsvorrichtung (9) .
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschervorrichtung (9) mit einem Thermogefäß (19) zur Speicherung mindestens eines Wärmespeichermediums einer vorbestimmbaren Temperatur thermisch koppelbar ist .
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschvorrichtung (9) zur beschleunigten Temperierung für eine vorbestimmbare Zeit thermisch mit dem Thermogefäß (19) gekoppelt ist .
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierung mindestens eines Wärmespeichermediums des Thermogefäßes (19) durch die aktive Wärme-/Kältequelle (10) erfolgt.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch Mittel zur Umschaltung der Temperierung der Wärmetauschervorrichtung (9) auf die Temperierung mindestens eines Wärmespeichermediums im Thermogefäß (19) .
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Peltierelement (12) , ein Lüfter (11) , ein Wärmekoppler (13) , ein Thermogefäß (19) und / oder eine Pumpe (16) in einer kompakten Wärmetauschereinheit (40) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zentraleinheit (17) mit Meß-, Steuer-, und Regelungsmitteln zur Einstellung einer vorbestimmbaren Temperatur im Wärmetauscherfluid und / oder Wärmespeichermedium.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinheit (40) und / oder die Zentraleinheit (17) in einem zentralen Montagemodul (20) eines Lenkrades angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinheit (40) und / oder die Zentraleinheit (17) mit einer Bedieneinheit in das Lenkrad eingebaut ist.
15. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Temperatursensor (27'), der mit der Zentraleinheit (17) gekoppelt ist, am oder im Lenkradkranz (1) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Temperatursensor am oder im Thermogefäß (19) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Temperatursensor am zentralen Wärmetauscher (27) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme-/Kältequelle (10) , die Wärmetauschereinheit (40) und / oder die Zentraleinheit (17) für die Energieversorgung mit mindestens einem Solarmodul (29, 30) koppelbar sind.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Zeitschalt - Vorrichtung für einen zeitgesteuerten Betrieb.
20. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Sonnenlichtsensor zur Regelung des Betriebs.
21. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmetauschervorrichtung (9) ein zentrales Rohr in einem Skelett (5) des Lenkrades für das Wärmeübertragungsfluid aufweist.
22. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschervorrichtung (9) ein Mantelrohr (32) in einem Lenkradkranz (1) für das Wärmeübertragungs- fluid aufweist.
23. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmetauschervorrichtung (9) mindestens ein Rohr (32) und / oder einen Schlauch für das Wärmeübertra- gungsfluid entlang des Umfanges eines Lenkradkranzes (1) aufweist.
24. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschervorrichtung (9) mindestens in Teilbereichen einer Speiche (2) , des Lenkradkranzes (1) und / oder des Lenkrades verläuft.
25. Lenkrad mit einer der Vorrichtung zur Temperierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24.
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