Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für Teile einer Fahrzeuginnenausstattung. Das Ausstattungsteil kann insbesondere ein Bedienelement wie bspw. ein Lenkrad o. dgl. sein.

Temperierte Lenkräder sind bekannt, bspw. aus DE 37 13 450, aus DE 299 23 759 und aus GB 23 62 203. Aus DE 29 802 ist es bekannt, Lenkräder mit Peltier-Elementen zu kühlen. Aus WO 01/28842 ist ein Lenkrad bekannt, bei dem ein Fluid in einem geschlossenen Kreislauf durch das Lenkrad, einen Wärmetauscher und einen Wärmespeicher gefördert wird.

Derartige Kühleinrichtungen für Lenkräder nach dem bekannten Stand der Technik sind jedoch alle zeitlich in ihrer Wirksamkeit begrenzt, wenig leistungsfähig oder technisch schwer realisierbar.

Daneben sind zahlreiche unterschiedliche Ausführungsformen von elektrisch beheizbaren Lenkrädern für Fahrzeuge bekannt.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Temperiervorrichtung für Teile einer Fahrzeuginnenausstattung zur Verfügung zu stellen, die ein effektives Kühlen und/oder Beheizen des Teils, insbesondere eines Lenkrades o. dgl., ermöglicht.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung für Teile einer Fahrzeuginnenausstattung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 umfasst ein Verdampfungselement, das einen flüssigkeitsführenden Behälter aufweist, wobei der Behälter an seinen Innenwänden zumindest abschnittsweise eine Kapillarstruktur aufweist. Üblicherweise sind derartige Verdampfungselemente bzw. sog. Wärmerohre oder Heatpipes über ihre gesamte Länge mit einer Faserstruktur ausgelegt, um kondensierte Flüssigkeit zu transportieren. Lediglich ein Ende ist blank. Hier wird die Wärme aus der Heatpipe entnommen, da an dieser Stelle der in der Röhre befindliche Dampf kondensiert. Das entstehende Kondensat wird von den Fasern wieder in der gesamten Röhre verteilt. Ein Nachteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass die Wärme nur in eine Richtung transportiert werden kann. Der Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, größere Abschnitt oder ggf. die gesamte Röhre an ihrer Innenseite mit einer Kapillarstruktur zu versehen, die es ermöglicht, sowohl Flüssigkeit zu verteilen als auch Wärme schnell nach außen abzugeben. Für die Kapillarstruktur eignen sich insbesondere Materialien mit hoher Kapillarkraft und gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit.

Die Kapillarstruktur an der Innenseite des Verdampfungselements kann insbesondere metallische Bestandteile aufweisen und weist vorzugsweise eine poröse Struktur auf. Die Kapillarstruktur kann beispielsweise durch Metallschaum, durch ein Sintermetall oder durch eine Drahtstruktur an den Innenwänden gebildet werden. Eine solche Drahtstruktur kann bspw. ein ungeordnetes Drahtgewirr oder auch ein dreidimensionales Drahtgewebe sein. Ebenso möglich sind geeignete Profilierungen der Innenwände, welche die gewünschte Kapillarkraft erzeugen können. Hierbei ist eine gesinterte, poröse Metallstruktur bzw. auch ein Metallschaum am wirksamsten, um das Kondensat in einem Lenkrad oder einem anderen Bedienelement auch gegen die Wirkung der Schwerkraft entlang der Behälterinnenwände transportieren zu können.

Eine geeignete Querschnittsform, beispielsweise eine ovale oder andere nicht kreisförmige Querschnittsstruktur des Behälters kann zu einer Vergrößerung dessen wirksamer Oberfläche führen, so dass eine bessere Wärmeübertragung nach außen hin bzw. von dort möglich ist. Die Behälterquerschnittsform kann beispielsweise oval, rechteckförmig, T-förmig oder Doppel-T-förmig sein.

Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung kann vorsehen, dass der Behälter mit einem Peltier-Element gekoppelt ist. Das Peltier-Element kann wahlweise heizen oder kühlen. Der Strömungskreislauf in der Heatpipe kann durch die oben beschriebene Struktur in beiden Richtungen betrieben werden.

Eine weitere bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass dem Peltier-Element eine thermische Masse zugeordnet ist, welche für eine effektivere Wärmeableitung sorgen kann. Ein Peltier-Element gleicht einen flachen Baustein, an dessen einer Seite Wärme und dessen anderer Seite Kälte abgegeben wird. Wird nun ein Peltier-Element an der Heatpipe angeordnet, so kann die Heatpipe nach Belieben geheizt oder gekühlt werden. Problematisch kann lediglich die an der der Heatpipe gegenüber liegenden Seite des Peltier-Elementes entstehende Abwärme bzw. Kälte sein. Um die Effizienz des Peltier-Elementes zu steigern, ist es zweckmäßig, hier eine thermische Masse, beispielsweise in Form eines Aluminium- oder Kupferblockes vorzusehen. Dieser Aluminiumblock hat beispielsweise Kühlrippen und eine Größe, die in etwa den Peltier-Element entspricht (z. B. ca. 4 cm Grundfläche und ca. 1 cm Höhe). Diese thermische Masse hat den Vorteil, dass der Wärmeübergang an der Grenzoberfläche des Peltier-Elements wesentlich effizienter ist und außerdem die Oberfläche zur Wärmeabgabe bzw. -aufnahme durch die Kühlrippen vergrößert ist. Aluminium eignet sich hierfür, weil es leicht ist. Kupfer wäre jedoch wegen seiner größeren Masse ebenfalls zweckmäßig.

Um die Wirkung des Peltier-Elements zu vergrößern, könnte auch eine Düse, beispielsweise am Armaturenbrett des Fahrzeugs zur Anströmung des Pettier-Elementes bzw. der Kühlrippen vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung, die in einem Lenkrad eines Fahrzeugs eingebaut ist,

2 das Lenkrad entsprechend 1 in einer Querschnittdarstellung,

3 eine alternative Ausgestaltung der Erfindung,

1 zeigt eine Lenkeinrichtung 1, hier in Form eines Lenkrades, in Draufsicht und teilweiser Schnittdarstellung. Die Lenkeinrichtung 1 weist einen Lenkradkranz 5 auf, welcher der Übertragung von Lenkbewegungen auf ein Fahrzeug dient. Der Lenkradkranz 5 ist in 2 im Querschnitt dargestellt. Der Lenkradkranz 5 weist einen harten Kern 6 auf, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Metallrohr gebildet ist. Außerdem besitzt er einen Mantel 8 aus Schaumstoff, welcher den Kern 6 umgibt. Die äußerste Schicht des Lenkradkranzes 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 eine Lenkradnabe 9 auf, welche über Speichen 10 mit dem Lenkradkranz 5 verbunden ist. Diese Lenkradnabe 9 dient im vorliegenden Fall zur Verbindung des Lenkradkranzes 5 mit einer (nicht dargestellten) Lenksäule und zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Luftsacks einer Insassenrückhaltevorrichtung.

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 wir Aluminium oder Kupfer gebildet. Sie hat im vorliegenden Fall einen Außendurchmesser von ca. 1 cm oder weniger. Im Inneren der Röhre 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 bis 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 und 11, die vorzugsweise als Längenabschnitte der Röhre 20 ausgebildet sind.

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 Wand der Röhre 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 aus einem saugfähigen Material gebildet, mit welchem die Innenwand der Röhre schichtartig ausgekleidet ist. Der erste und der zweite Funktionsbereich 7, 11 stehen über ein gemeinsam umschlossenes Gas-Austausch-Volumen 28 miteinander in Verbindung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Röhre 20 an ihren Innenwänden zumindest abschnittsweise eine Kapillarstruktur auf, welche die Transporteinrichtung 26 bildet. Diese Kapillarstruktur muss in der Lage sein, sowohl Flüssigkeit zu verteilen als auch Wärme schnell nach außen abzugeben. Hierzu eignen sich somit insbesondere Materialien mit hoher Kapillarkraft und gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit. Die Transportvorrichtung 26 bzw. die Kapillarstruktur weist vorzugsweise metallische Bestandteile auf bzw. wird aus einer Metallstruktur gebildet. Als metallische Kapillarstruktur kommt insbesondere eine Profilierung des Rohres 20, ein Maschendraht oder eine gesinterte, poröse Metalloberfläche in Frage. Eine gesinterte, poröse Metallstruktur bzw. ein Metallschaum ist in der Lage, das Kondensat im Lenkrad auch gegen die Wirkung der Schwerkraft an der Rohrinnenwand transportieren zu können.

Wird der wärmeaufnehmende Funktionsbereich 11 erwärmt, verdunstet die vom Fluid 24 gebildete Flüssigkeit in der Transporteinrichtung 26, bspw. in der Kapillarstruktur. Der Dampf tritt in das gemeinsame Gas-Austausch-Volumen 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 ein und wird in den wärmeaufnehmenden Funktionsbereich 11 zurücktransportiert.

Im vorliegenden Fall ist die Heatpipe wie folgt in der Lenkeinrichtung 1 angeordnet. Der Lenkradkranz 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 Lenkradkranzes 5 verdeckt.

Es können auch wie hier in 2 dargestellt mehrere Heatpipes 4 angeordneten sein. Diese sind vorteilhafterweise auf gegenüber liegenden Seiten des Lenkradkranzes 5 angeordnet, bezogen auf seinen Querschnittsumfang. Die mehreren Heatpipes 4 können auch segmentweise längs der Lenkeinrichtung 1, bzw. längs des Lenkrad-Umfanges angeordnet sein. Dies vereinfacht den Einbau von vorgekrümmten Röhren 20. Der wärmeabgebende Funktionsbereich 7 ist außerhalb des Lenkradkranzes 5 angeordnet. Er ist über eine der Speichen 10 in die Lenkradnabe 9 geleitet.

Im einfachsten Falle ist der wärmeabgebende Funktionsbereich 7 auf einer vom Fahrer abgewandten Außenseite des Mittelstückes angeordnet und frei von Umgebungsluft umspülbar.

Er kann jedoch auch wie hier dargestellt innerhalb der Lenkradnabe 9 angeordnet sein. Um eine wirksame Kühlung zu gewährleisten, ist ein Peltier-Element 15 am wärmeabgebenden Funktionsbereich 7 angeordnet ist. 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 15 an der Heatpipe 4 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 Peltier-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.

Es sind unterschiedliche Varianten einer Querschnittsform der Röhre 20 möglich. So kann diese bspw. einen oval oder einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, so dass eine bessere Anpassung an gegebene Einbauverhältnisse und/oder eine größere Oberfläche zu. Wärmeübertragung möglich ist. Der Querschnitt der Röhre 20 kann auch T-förmig oder Doppel-T-förmig sein.

Die Ausführungsvariante der 3 verdeutlicht eine Variante der Erfindung, bei der das Peltier-Element 15 über eine zusätzliche thermische Masse 34 verfügt. Diese zusätzliche thermische Masse 34 kann insbesondere ein metallischer Kühlblock bzw. Kühlkörper 36 sein, der beispielsweise eine zusätzliche Oberflächenverrippung aufweisen kann und so für eine bessere Wärmeabfuhr zur Umgebung hin sorgen kann. Als Material für den Kühlkörper 36 kommt insbesondere Aluminium, Kupfer oder ein anderes Metall in Frage, das gute Wärmeleiteigenschaften aufweist.

Der in 3 gezeigte Kühlkörper 36 weist zahlreiche Kühlrippen 38 auf, die vorzugsweise von Luft umspült werden und ggf. zusätzlich mit einer Ventilationseinrichtung gekühlt werden können.