Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkeinrichtung mit
Kühleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Gattungsgemäße Lenkeinrichtungen finden besonders in geographisch
heißen Gegenden Anwendung, um die Temperatur einer Lenkeinrichtung auf akzeptablem
Temperaturniveau zu halten.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Lenkräder mit einem Luftstrom einer Klimaanlage anzublasen,
welcher aus einem Armaturenbrett austritt.
Es ist außerdem aus DE 29802
bekannt, Lenkräder mit Pettier-Elementen zu kühlen.
Aus DE 19735834 ist es bekannt,
ein hohles Lenkrad mit Luft zu durchströmen und diese durch Löcher an der Lenkrad-Oberfläche
austreten zu lassen.
Aus WO 01/28842 ist ein Lenkrad bekannt, bei dem ein Fluid in einem
geschlossenen Kreislauf durch das Lenkrad, einen Wärmetauscher und einen Wärmespeicher
gepumpt wird.
Aus DE 19951323 ist ein Lenkrad
bekannt, bei dem im Lenkrad ein Wärmespeichermittel eingebunden ist, welches den
Aggregatszustand wechseln kann.
Kühleinrichtungen für Lenkräder nach dem bekannten Stand der Technik
sind jedoch alle zeitlich in ihrer Wirksamkeit begrenzt, wenig leistungsfähig oder
technisch kaum realisierbar.
Gegenstand der Erfindung
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 ermöglicht die schnelle Abfuhr
großer Wärmemengen aus einer Lenkeinrichtung in einem kontinuierlichen Prozeß.
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 2 gestattet einen benutzernahen
Einbau der Kühleinrichtung ohne andere Funktionen der Lenkeinrichtung zu stören.
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 3 gestattet eine technisch einfache
Wärmeabgabe durch die Kühleinrichtung.
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 4 ermöglicht eine zusätzliche Kühlung.
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 5 ermöglicht eine große Kühlleistung.
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 6 ermöglicht einen Verzicht auf
eine aufwendige Lenkrad-Verkabelung.
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 7 ermöglicht den schnellen Abtransport
von warmer Abluft und/oder die Zufuhr von von einem Pettier-Element gekühlterUmgebungsluft.
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 8 ermöglicht eine schnelle Abfuhr
von Wärme innerhalb eines Querschnittes eines Griffstückes zur Kühleinrichtung hin.
Eine L enkeinrichtung n ach Anspruch 9 gestattet den Betrieb der Kühleinrichtung
bei den gewünschten Temperaturen.
Eine Lenkeinrichtung nach Anspruch 10 beschleunigt das Abkühlen eines
aufgeheizten Lenkrades.
Figuren
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen anhand
von Beispielen erörtert. Diese dienen lediglich der Veranschaulichung. Sie begrenzen
den Umfang der Erfindung nicht.
1 zeigt eine Ausführungsform in Draufsicht
im teilweisen Aufriß
2 zeigt das Lenkrad von 1
im Querschnitt
Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine Lenkeinrichtung
1, hier in Form eines Lenkrades, in Draufsicht. Die Lenkeinrichtung
1 hat ein Griffstück 5, das der Übertragung von Lenkbewegungen
auf ein Fahrzeug dient. Das Griffstück 5 ist in 2
im Querschnitt dargestellt.
Das Griffstück 5 weist einen harten Kern 6 auf,
der im vorliegenden Fall aus einem Metallrohr gebildet ist. Außerdem besitzt es
einen Mantel 8 aus Schaumstoff, welcher den Kern 6 umgibt. Die
äußerste Schicht des Griftstükkes 5 wird von einer Hülle 18 gebildet.
Sie kann Teil des Schaumstoffes des Mantels 8 sein oder separat aufgebracht,
z. B. aus Leder.
Die Lenkeinrichtung 1 weist ein Mittelstück 9 auf,
welches über Speichern 10 mit dem Griffstück 5 verbunden ist.
Dieses Mittelstück 9 dient im vorliegenden Fall zur Verbindung des Griffstückes
5 mit einer (nicht dargestellten) Lenkachse und zur Aufnahme eines (nicht
dargestellten) Airbags.
Die Lenkeinrichtung 1 ist mit einer Heatpipe 4 ausgestattet.
Unter einer „Heatpipe" wird eine Einrichtung zum Transport von Wärmeenergie
verstanden, die nach folgendem Prinzip funktioniert: Eine „Heatpipe"
4 besitzt eine gasdichte Röhre 20. Diese ist üblicherweise aus
einem wärmeleitenden Metall wie Aluminium oder Kupfer gebildet. Sie hat im vorliegenden
Fall einen Außendurchmesser von ca. 1 cm oder weniger.
Im Inneren der Röhre 20 ist ein Fluid 24 eingeschlossen.
In der Röhre 20 herrscht ein bestimmter Druck. Die Art des Fluids
24 und die Höhe des Druckes bestimmen die Verdampfungstemperatur des Fluids
24 in der Röhre 20. Die Verdampfungstemperatur wird so gewählt,
daß sie der maximal an der Lenkeinrichtung 1 akzeptablen Temperatur in
etwa entspricht. Dazu wird vorzugsweise eine Verdampfungstemperatur von ca. 25 –
35 °C gewählt. Das Fluid 24 ist zweckmäßigerweise Wasser. Es können
aber auch andere verdampfbare Stoffe benutzt werden. Der Druck innerhalb der Röhre
20 beträgt bei Wasser ca. 0,04 bar. Die Röhre hat mindestens zwei Funktionsbereiche
7, 11 vorzugsweise Längenabschnitte der Röhre 20.
Der erste Funktionsbereich 7 dient der Wärmeabgabe. Der zweite
Funktionsbereich 11 dient der Wärmeaufnahme. Im ersten Funktionsbereich
7 ist eine Kondensationseinrichtung 30 vorgesehen, die zur Kondensation
des Fluids 24 dient. Hierzu dient im einfachsten Fall die kalte Röhrenwand
20 selbst.
Der zweite Funktionsbereich 11 ist mit einer Transporteinrichtung
26 ausgestattet, die dem Transport des kondensierten Fluids 24
vom ersten in den zweiten Funktionsbereich dient. Die Transporteinrichtung
26 wird vorzugsweise gebildet aus einem saugfähigen Material, z. B. einem
Vlies, mit welchem die Röhren-Innenwand schichtartig ausgekleidet ist.
Der erste und der zweite Funktionsbereich 7, 11
stehen über ein gemeinsam umschlossenes Gas-Austausch-Volumen 28 miteinander
in Verbindung.
Wird der wärmeaufnehmende Funktionsbereich 11 erwärmt, verdunstet
die vom Fluid 24 gebildete Flüssigkeit in der Transporteinrichtung, z.
B. dem Vlies. Der Dampf tritt in das gemeinsame Gas-Austausch-Volumen
28 über.
Gelangt der Dampf in den wärmeabgebenden Funktionsbereich
7, kondensiert er bei der Kondensationseinrichtung 30, z. B. der
zumindest vergleichsweise kälteren unverkleideten Röhrenwand 20. Von hier
tritt das kondensierte Fluid 24 in die Transporteinrichtung 26,
z. B. das Vlies, ein und wird in den wärmeaufnehmenden Funktionsbereich
11 zurücktransportiert.
Im vorliegenden Fall ist die Heatpipe wie folgt in der Lenkeinrichtung
1 angeordnet.
Das Griffstück 5 hat in seinem Mantel 8 eine zumindest
teilweise längs der Lenkeinrichtung 1 verlaufende, hier um den Lenkradumfang
umlaufende, Nut 32. In dieser Nut 32 ist der wärmeaufnehmende
Funktionsbereich 11 der Heatpipe 4 eingelassen. Es ist jedoch
auch möglich, die Heatpipe 4 in den Mantel 8 , z. B. bei dessen
Herstellung, einzuschäumen. Die Heatpipe 4 wird vorteilhafterweise von
der Hülle 18 des Griffstückes 5 verdeckt.
Es können auch wie hier in 2 dargestellt
mehrere Heatpipes 4 angeordnet sein. Dies geschieht vorteilhafterweise
auf gegenüberliegenden Seiten des Griffstückes 5, bezogen auf seinen Querschnittsumfang.
Die mehreren Heatpipes 4 können auch segmentweise längs der Lenkeinrichtung
1, beziehungsweise längs des Lenkrad-Umfanges angeordnet sein. Dies vereinfacht
den Einbau von vorgekrümmten Röhren 20.
Der wärmeabgebende Funktionsbereich 7 ist außerhalb des Griffstückes
5 angeordnet. Er ist über eine der Speichen 10 in das Mittelstück
9 geleitet.
Im einfachsten Falle ist der wärmeabgebende Funktionsbereich
7 auf einer vom Fahrer abgewandten Außenseite des Mittelstücks angeordnet
und frei von Umgebungsluft umspülbar.
Er kann jedoch auch wie hier dargestellt innerhalb des Mittelstücks
9 angeordnet sein. Um eine wirksame Kühlung zu gewährleisten, ist ein Peltier-Element
15 am wärmeabgebenden Funktionsbereich 7 angeordnet. Es erzeugt
bei Anlegen einer elektrischen Spannung an seiner der Heatpipe 4 zugewandten
Oberfläche Kälte und an seiner der Heatpipe 4 abgewandten Oberfläche Wärme.
Diese Wärme wird durch zirkulierende Umgebungsluft über Lüftungsschlitze
13 an die Umgebung abgeführt.
Es könnte vorgesehen sein, daß mehrere Peltier-Elemente angeordnet
sind und/oder daß Kühlrippen die wärmeabgebende Oberfläche vergrößern.
Zur Unterstützung der natürlichen Luftzirkulation kann ein Ventilator
17 vorgesehen sein. Dieser ist vorzugsweise am Pettier-Element
15 angeordnet. Er kann jedoch auch am Armaturenbrett befestigt sein, um
elektrische Kabel im Lenkrad zu vermeiden oder zu reduzieren. Je nach Einbaufall
ist ein Axial-, ein Radial- oder ein Diagonal-Lüfter zweckmäßig.
1
- Lenkeinrichtung
3
- Kühleinrichtung
4
- Heatpipe
5
- Griffstück
6
- Kern
7
- Wärmeabgebender Funktionsbereich
8
- Mantel
9
- Mittelstück
10
- Speichen
11
- Wärmeaufnehmender Funktionsbereich
13
- Lüftungsschlitze
15
- Pettier-Element
17
- Ventilator
18
- Hülle
20
- Röhre
24
- Fluid
26
- Transporteinrichtung
28
- Gas-Austausch-Volumen
30
- Kondensationseinrichtung
32
- Nut