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Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung betreffen ein Lenkrad mit Beheizung und ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkrads mit Beheizung. Insbesondere betreffen verschiedene Ausführungsformen ein Lenkrad mit Beheizung, welches eine wärmereflektierende Schicht zwischen einer Heizschicht und einem inneren Lenkradkern aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind Lenkräder mit Beheizung bekannt, bei denen zum Beispiel eine elektrische Heizschicht bestehend aus elektrisch leitenden Drähten um einen Lenkradkern angeordnet werden. Durch einen Stromfluss durch die elektrischen Leiter der elektrischen Heizschicht kann erreicht werden, dass sich diese erwärmen und dadurch die Beheizung des Lenkrads resultiert.
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Jedoch können solche Lenkräder mit Beheizung den Effekt aufweisen, dass ein Aufwärmvorgang des Lenkrads, d. h. der Zeitraum, der zum Erreichen einer vorgegebenen Zieltemperatur benötigt wird, vergleichsweise lange ist, d. h. das Lenkrad erwärmt sich typischerweise langsam. Dies kann für den Benutzer des Lenkrads mit Beheizung nachteilige Effekte mit sich bringen.
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Darüber hinaus können vorbekannte Lenkräder mit elektrischer Beheizung häufig den nachteiligen Effekt aufweisen, dass eine elektrische Leistungsaufnahme der elektrischen Heizschicht vergleichsweise groß ist, d. h. dass zum Beispiel ein besonders großer Stromfluss durch die elektrischen Leiter benötigt wird, um eine bestimmte vorgegebene Zieltemperatur zu erreichen und/oder zu halten. Dies kann insbesondere in Anwendungen, bei denen nur ein vergleichsweise begrenztes Energiereservoir zur Verfügung steht, etwa bei Elektroautos, nachteilig sein.
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Im Stand der Technik sind diesbezüglich Lenkräder mit Beheizung bekannt, zum Beispiel aus
DE 39 06 576 C1 , welche eine Wärmedämmung bzw. Isolationsschicht, die um den Lenkradkern angeordnet ist, umfassen. Jedoch können solche Lösungen den Fluss von Wärmeenergie in Richtung des Lenkradkerns nicht vollständig bzw. nur teilweise unterdrücken, so dass die eingangs genannten nachteiligen Effekte zumindest teilweise auch bei solchen Lenkrädern mit Beheizung und Wärmedämmung vorhanden sind.
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Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Lenkräder mit Beheizung. Insbesondere besteht ein Bedarf für Techniken, welche eine bessere Wärmeisolierung des Lenkradkerns ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.
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Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Lenkrad mit Beheizung. Das Lenkrad umfasst einen inneren Lenkradkern und eine Heizschicht für die Beheizung des Lenkrads. Das Lenkrad umfasst weiterhin eine wärmereflektierende Schicht, die zwischen der Heizschicht und dem Lenkradkern angeordnet ist.
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In dem Lenkrad mit Beheizung (z. B. elektrischer Beheizung) kann es insbesondere erstrebenswert sein, eine Außenseite des Lenkrads zu erwärmen. Die Außenseite kann typischerweise in Kontakt mit Händen eines Benutzers sein, sodass insbesondere dort die Aufwärmung erstrebenswert sein kann. Zum Beispiel kann die Heizschicht elektrisch oder chemisch betrieben werden.
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Die wärmereflektierende Schicht kann den Lenkradkern ganz oder teilweise umgeben bzw. umhüllen. Dadurch kann der Effekt einer verbesserten Wärmeisolierung des Lenkradkerns erzielt werden. Durch die verbesserte Wärmeisolierung kann zum Beispiel der Effekt eines verkürzten Aufwärmvorgangs, d. h. einer verkürzten Zeit bis zum Erreichen einer vorgegebenen Zieltemperatur des Lenkrads (schnelles Erwärmen), erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Effekt einer geringeren Energieaufnahme der Heizschicht, z. B. bei gleichen Temperatur-Kennlinien, erreicht werden. Zum Beispiel kann nach Erreichen der vorgegebenen Zieltemperatur des Lenkrads eine Leistungsaufnahme der Heizschicht zum Halten dieser Zieltemperatur vergleichsweise geringer sein – insbesondere zu dem Fall des Lenkrads ohne die wärmereflektierende Schicht.
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Um den Effekt der Wärmeisolierung zu erreichen, kann die wärmereflektierende Schicht einen Fluss von Wärmeenergie in Richtung des Lenkradkerns reduzieren – insbesondere im Vergleich zu dem Fall des Lenkrads ohne die wärmereflektierende Schicht. Es ist sogar möglich, dass die wärmereflektierende Schicht den Fluss von Wärmeenergie zielgerichtet lenkt, z. B. weg von dem Lenkradkern hin zu der Außenseite des Lenkrads.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Fluss von Wärmeenergie typischerweise einen Anteil aus Wärmeleitung (auch Wärmediffusion oder Konduktion genannt, z. B. durch einen Festkörper) aufweisen kann, als auch einen Anteil aus Wärmestrahlung (z. B. vermittelt über elektromagnetische Strahlung im infraroten Spektralbereich, etwa durch Luft oder Vakuum etc.). Während eine Wärmedämmung insbesondere ausgelegt sein kann, den ersten Anteil, d. h. die Wärmeleitung, zu reduzieren, kann eine wärmereflektierende Schicht typischerweise insbesondere den zweiten Anteil, nämlich die Wärmestrahlung reduzieren. Die Stärke der Reduktion der Wärmestrahlung kann z. B. mittels eines Wärme-Reflektionskoeffizienten quantifiziert werden.
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Z. B. kann die wärmereflektierende Schicht einen Wärme-Reflektionskoeffizient für Wärmestrahlung von größer als 50% aufweisen, vorzugsweise von größer als 80%, besonders vorzugsweise von größer als 90%.
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Hierzu kann die wärmereflektierende Schicht eine Kunststofffolie oder ein Fließ umfassen, wobei die Kunststofffolie oder das Fließ auf einer der Heizschicht zugewendeten Seite eine metallische Beschichtung aufweisen.
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Z. B. können solche metallischen Beschichtungen einen hohen Wärme-Reflektionskoeffizient aufweisen. Typischerweise können solche metallischen Schichten nämlich als Spiegel (Reflektor) für Wärmestrahlung funktionieren.
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Es ist z. B. möglich, dass die Herstellung der wärmereflektierenden Schicht einen Schritt der Beschichtung der Kunststofffolie oder des Fließ mit der metallischen Beschichtung umfasst.
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Es ist möglich, dass die metallische Beschichtung Materialien umfasst, die aus folgender Gruppe ausgewählt sind: Aluminium, metallische Lackierung, poliertes Metall.
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Es wäre möglich, dass die metallische Beschichtung zwei oder mehr Materialien umfasst, welche abwechselnd mehrschichtig angeordnet sind. Dies kann bedeuten, dass die metallische Beschichtung aus mehreren Materialien besteht. Zum Beispiel können zwei Materialien abwechselnd in einer Richtung senkrecht zur Schichtoberfläche angeordnet sein. Dies kann z. B. eine gitterartige Anordnung ergeben.
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Die wärmereflektierende Schicht kann eine radiale Abmessung aufweisen, welche kleiner als 2 mm ist, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm, besonders vorzugsweise kleiner als 0,2 mm, was einen kompakten Aufbau ermöglicht.
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Zum Beispiel kann die radiale Abmessung in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche des Lenkradkerns gemessen sein. Mit anderen Worten kann die radiale Abmessung entlang einer Richtung gemessen sein, die hin zu dem Lenkradkern bzw. von dem Lenkradkern weg orientiert ist.
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Zum Beispiel kann die radiale Abmessung der wärmereflektierenden Schicht korrelieren mit dem Wärme-Reflektionskoeffizienten. So ist es zum Beispiel möglich, dass für eine größere (kleinere) radiale Abmessung der wärmereflektierenden Schicht größere (kleinere) Wärme-Reflektionskoeffizienten erreicht werden. Typischerweise kann der in dem Lenkrad zur Verfügung stehende Bauraum begrenzt sein, da nur eine maximale radiale Abmessung des gesamten Lenkrads erstrebenswert sein kann. Deshalb kann es notwendig sein, die radiale Abmessung der wärmereflektierenden Schicht hinsichtlich des benötigten Bauraums einerseits, als auch hinsichtlich des erhaltenen Wärme-Reflektionskoeffizienten andererseits anzupassen. Jedoch kann es möglich sein, bereits mit vergleichsweise dünnen (etwa im Sub-Millimeter-Bereich) wärmereflektierenden Schichten einen vergleichsweise großen Wärme-Reflektionskoeffizienten (etwa im Bereich von 90%) zu erhalten.
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Es ist möglich, dass das Lenkrad weiterhin eine Isolationsschicht umfasst, welche zwischen der wärmereflektierenden Schicht und der Heizschicht angeordnet ist. Die Isolationsschicht kann eine Wärmekapazität aufweisen, welche größer als eine Wärmekapazität der wärmereflektierenden Schicht ist.
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Die Isolationsschicht kann insbesondere eine Wärmedämmung bereitstellen. Dies kann also bedeuten, dass der Fluss der Wärmeenergie in einer Richtung hin zu dem inneren Lenkradkern durch Unterdrückung der Wärmeleitung verringert wird. Wie obenstehend beschrieben kann die Wärmedämmung mit einem anderen physikalischen Prozess (etwa Wärmeleitung im Festkörper) assoziiert sein als die Wärmereflektion (etwa Wärmestrahlung). Auch deshalb kann es erstrebenswert sein, dass die Isolationsschicht eine vergleichsweise große Wärmekapazität aufweist. Die Isolationsschicht könnte deshalb auch als Wärmedämmung bezeichnet werden. Z. B. kann sich entlang der radialen Abmessung der wärmereflektierenden Schicht eine Temperaturgradient einstellen, wobei an einer der Heizschicht zugewendeten Außenseite der Isolationsschicht eine größere Temperatur vorliegen kann, als an einer dem Lenkradkern zugewendeten Innenseite der Isolationsschicht (Wärmedämmung). In anderen Worten kann die Isolationsschicht auch die Funktion eines Filters für Wärmeleitung aufweisen; Wärmestrahlung kann hingegen durch die Isolationsschicht durchtreten.
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Typischerweise kann die Isolationsschicht zur Wärmedämmung einen Fluss der Wärmeenergie hin zu dem Lenkradkern abschwächen. Jedoch kann typischerweise keine oder nur eine geringe Reflektion bzw. Umkehr des Fluss der Wärmeenergie erreicht werden. Dies kann im Gegensatz zu der wärmereflektierenden Schicht stehen, bei der aufgrund der Reflektion von Wärmestrahlung auch eine sehr signifikante Reflektion bzw. Umkehr des Flusses der Wärmeenergie erreicht werden kann. In anderen Worten: die Isolationsschicht kann zwar den Fluss der Wärmeenergie hin zu dem Zentrum des Lenkrads, d. h. dem Lenkradkern verringern; darüber hinaus kann die wärmereflektierende Schicht diesen Fluss in der Richtung umdrehen. Letztere Eigenschaft der wärmereflektierenden Schicht kann den Effekt einer noch schnelleren Aufwärmung der Außenseite des Lenkrads zu bewirken, d. h. einen kürzeren Aufwärmvorgang gewährleisten.
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Die Isolationsschicht kann ein Material mit Lufteinschlüssen umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Isolationsschicht ein Material aufweisen, welches aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Granulat, Faserwerkstoff, Schaum, Glasfaserwolle, Fließ, Mineralwolle.
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Z. B. kann die Isolationsschicht angrenzend an die wärmereflektierende Schicht angeordnet sein, insbesondere nach außen, d. h. weg vom Lenkradkern, orientiert. Eine solche Wahl des Materials der Isolationsschicht bzw. eine solche Wahl der Anordnung der Isolationsschicht kann den Effekt haben, dass der Fluss der Wärmeenergie innerhalb der Isolationsschicht einen vergleichsweise großen Anteil an Wärmestrahlung aufweist und dieser an der wärmereflektierenden Schicht reflektiert werden kann. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die Isolationsschicht große Lufteinschlüsse aufweist bzw. aus einem Schaum oder Faserwerkstoff bzw. Granulat mit großen Zwischenabständen zwischen einzelnen Materialteilen gefertigt ist. Insbesondere in solchen Bereichen kann Wärmestrahlung vorliegen. Dieser vergleichsweise große Anteil des Flusses der Wärmeenergie, der von Wärmestrahlung getragen wird, kann dann vorteilhafterweise an der wärmereflektierenden Schicht reflektiert werden und hin zu der Außenseite des Lenkrads abstrahlen bzw. gelenkt werden. Dies kann die voranstehend genannten Vorteile der schnelleren Aufwärmung der Außenseite des Lenkrads und/oder der geringeren Aufnahme von z. B. elektrischer Leistung durch die Heizschicht mit sich bringen.
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Es ist z. B. möglich, dass die wärmereflektierende Schicht den Lenkradkern teilweise umgibt.
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Es wäre auch möglich, dass zwischen der Heizschicht und der wärmereflektierenden Schicht eine weitere Schicht angeordnet ist, welche selektiv durchlässig für Wärmestrahlung ist. Die weitere Schicht kann z. B. aus einer Kunststofffolie gefertigt sein, welche z. B. durchsichtig sein kann. Es wäre auch möglich, die weitere Schicht aus einer Glasschicht zu fertigen. Die weitere Schicht kann die Wärmeleitung verringern und Wärmestrahlung erhöhen bzw. durchlassen.
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Es ist zum Beispiel möglich, dass die wärmereflektierende Schicht den Lenkradkern an solchen Stellen umgibt, an welchen eine Berührung des Lenkrads durch die Hände des Benutzers häufig vorkommt. Dann kann es erstrebenswert sein, gerade eben an diesen Stellen die wärmereflektierende Schicht anzuordnen, so dass sich diese Stellen vergleichsweise schnell erwärmen. Z. B. kann die wärmereflektierende Schicht nur in bestimmten Winkelbereichen (etwa in Bezug auf einen Mittelpunkt im Lenkradkern und/oder in Bezug auf ein geometrisches Zentrum des Lenkrads definiert) des Lenkrads angeordnet sein. Es wäre auch möglich, dass die wärmereflektierende Schicht nur an einem vorderen Bereich und/oder rückwärtigen Bereich und/oder inneren Bereich und/oder äußeren Bereich des Lenkrads angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkrads mit Beheizung. Das Verfahren umfasst das Anordnen einer wärmereflektierenden Schicht zumindest teilweise um einen Lenkradkern des Lenkrads und das Anordnen einer Heizschicht außerhalb der wärmereflektierenden Schicht.
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Das Verfahren kann zur Herstellung eines Lenkrads mit Beheizung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dienen.
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Für das Verfahren zur Herstellung eines Lenkrads mit Beheizung gemäß dem gegenwärtigen Aspekt können Effekte erzielt werden, die vergleichbar sind mit den Effekten, die für das Lenkrad mit Beheizung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erzielt werden können.
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Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
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1 eine Schnittansicht eines Lenkrads mit elektrischer Beheizung gemäß einem Aspekt der Erfindung ist, wobei das Lenkrad eine wärmereflektierende Schicht umfasst;
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2 Fluss von Wärmeenergie in Form von Wärmestrahlung an der wärmereflektierenden Schicht der 1 illustriert und insbesondere Reflektion und Transmission darstellt;
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3 eine Zeitabhängigkeit einer elektrischen Leistungsaufnahme zum Beheizen eines herkömmlichen Lenkrads gegenüber dem Lenkrad der 1 darstellt;
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4 eine Zeitabhängigkeit der Temperatur an einer Außenseite eines herkömmlichen Lenkrads gegenüber dem Lenkrad der 1 darstellt;
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5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Lenkrads mit elektrischer Beheizung ist; und
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6 eine Gesamt-Ansicht des Lenkrads aus 1 ist, bei der Bereiche indiziert sind, in denen die wärmereflektierende Schicht vorgesehen ist.
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Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren soll nicht limitierend ausgelegt werden. Die Figuren sind rein illustrativ und sollen als schematische Skizzen betrachtet werden. Insbesondere sind die Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
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Die Figuren betreffen beheizte Lenkräder und entsprechende Techniken zur Herstellung und Eigenschaften. Insbesondere nehmen die Figuren Bezug auf Ausführungsformen, welche eine elektrische Beheizung und wärmereflektierende Schicht umfassen, d. h. eine Schicht, welche einen vergleichsweise großen Wärme-Reflektionskoeffizienten für Wärmestrahlung aufweist. Dies kann eine schnelle und energieeffiziente Auf- und Beheizung des Lenkrads bewirken.
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1 ist eine Schnittansicht eines Lenkrads 1 gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. Um den Mittelpunkt 2 des Lenkrads 1 befindet sich der Lenkradkern 10. Der Lenkradkern 10 kann auch als Skelett des Lenkrads 1 bezeichnet werden. Zum Beispiel kann der Lenkradkern 10 aus einem vergleichsweise festen oder steifen Material hergestellt werden, um dem Lenkrad 1 Festigkeit zu verleihen. Bei der Herstellung des Lenkrads 1 können die weiteren, untenstehend beschriebenen Schichten z. B. nach und nach um den Lenkradkern 10 angebracht werden.
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Den Lenkradkern 10 umgibt eine Schaumschicht 11. Die Schaumschicht 11 kann zum Beispiel dazu verwendet werden, um eine Kontur des Lenkrads 1 abzugrenzen bzw. zu definieren. Die Schaumschicht 11 ist eine optionale Schicht.
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Die Schaumschicht 11 wird von der wärmereflektierenden Schicht 12 (in 1 gestrichelt dargestellt) umgeben. In 1 ist die wärmereflektierende Schicht 12 durchgängig um den Lenkradkern 10 bzw. den Mittelpunkt 2 angeordnet, d. h. sie umgibt den Lenkradkern 10 vollständig. Es wäre auch möglich, dass die wärmereflektierende Schicht 12 nur in bestimmten Winkelbereichen in Bezug auf den Mittelpunkt 2 angeordnet ist, also z. B. nur in einem vorderen Bereich (etwa dem Fahrer zugewendet, in 1 z. B. rechtsseitig dargestellt) und/oder einem dem vorderen Bereich gegenüberliegenden hinteren Bereich (in 1 z. B. linksseitig dargestellt) und/oder einem seitlichen Bereich (in 1 z. B. oben oder unten dargestellt) in Bezug auf den Lenkradkern 10 angeordnet ist.
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Die wärmereflektierende Schicht 12 kann zum Beispiel radiale Abmessungen, d. h. radial von dem Mittelpunkt 2 orientiert, von kleiner als 2 mm, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm, besonders vorzugsweise kleiner als 0,2 mm aufweisen. Die wärmereflektierende Schicht 12 kann zum Beispiel aus einer Kunststofffolie oder eine Fließ mit einer metallischen Beschichtung auf der Außenseite, d. h. auf der dem Lenkradkern 10 abgewandten Seite, umfassen. Die metallische Beschichtung kann zum Beispiel Aluminium und/oder eine anderen metallische Lackierung umfassen. Typischerweise können solche Beschichtungen erreichen, dass die wärmereflektierende Schicht einen Wärme-Reflektionskoeffizienten von zum Beispiel größer als 50%, vorzugsweise größer als 80%, besonders vorzugsweise von größer als 90%, aufweist. Der Wärme-Reflektionskoeffizient kann insbesondere die Reflektion von Wärmestrahlung bezeichnen.
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Angrenzend an die wärmereflektierende Schicht 12 nach außen (d. h. in Bezug auf den Lenkradkern 10) angeordnet befindet sich eine Isolationsschicht 13. Die Isolationsschicht 13 kann zum Beispiel eine vergleichsweise große Wärmekapazität aufweisen, insbesondere in Bezug auf die wärmereflektierende Schicht 12. Deshalb kann die Isolationsschicht 13 eine von außen nach innen (d. h. in radialer Richtung hin zu dem Lenkradkern 10) gerichtete Wärmeleitung dämmen. Zum Beispiel kann sich zwischen der Außenseite der Isolationsschicht 13 und der Innenseite der Isolationsschicht 13 (d. h. angrenzend an die wärmereflektierende Schicht 12) ein Temperaturgradient von hohen zu niedrigen Temperaturen aufbauen.
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Typischerweise kann die Isolationsschicht 13 ein Material mit Lufteinschlüssen, also etwa ein Granulat, einen Faserwerkstoff oder einen Schaum umfassen. Deshalb kann innerhalb der Isolationsschicht 13 der Fluss der Wärmeenergie zu einem signifikanten Anteil durch Wärmestrahlung getragen werden (neben Wärmeleitung). Dieser Anteil am Fluss der Wärmeenergie, der durch Wärmestrahlung vermittelt wird, wird zu einem großen Anteil an der wärmereflektierende Schicht 12 reflektiert, die sich in 1 direkt angrenzend an die Isolationsschicht 13 befindet.
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Hierbei ist die Wärmedämmung von Wärmeleitung, die durch die Isolationsschicht 13 erreicht wird, einerseits gegenüber der Wärmereflektion von Wärmestrahlung, die durch die wärmereflektierende Schicht 12 erreicht wird andererseits abzugrenzen. Beide Schichten 12, 13 können zur Wärmeisolierung des Lenkradkerns 10 beitragen.
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Nach außen angrenzend an die Isolationsschicht 13 ist eine elektrische Heizschicht 14 angeordnet. Zum Beispiel kann die elektrische Heizschicht 14 elektrische Leiter umfassen, welche sich bei Stromfluss erwärmen. Dies kann zur Beheizung des Lenkrads 1 dienen. Also kann die Heizschicht 14 mit einer Strom-Spannungs-Quelle (in 1 nicht gezeigt) verbunden sein. Je nach elektrischer Leistung, die von der Strom-Spannungs-Quelle in die elektrische Heizschicht 14 eingespeist wird, kann eine Erwärmung des Lenkrads 1 schneller oder langsamer (größere oder kleinere Änderung der Temperatur pro Zeitintervall) ablaufen. Gleichzeitig können die wärmeisolierenden Eigenschaften der Isolationsschicht 13 (Wärmedämmung) und der wärmereflektierenden Schicht 12 (Wärmereflektion) eine Geschwindigkeit der Erwärmung des Lenkrads 1 beeinflussen.
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Angrenzend an die elektrische Heizschicht 14 nach außen ist eine Außenumhüllung 15 des Lenkrads 1 angeordnet. Zum Beispiel kann die Außenumhüllung 15 aus Leder oder Stoff gefertigt sein. Die Außenumhüllung 15 bildet eine Außenseite des Lenkrads 1, welche typischerweise in Berührung mit Händen eines Benutzers des Lenkrads 1 steht. Es kann erstrebenswert sein, insbesondere die Außenseite der Außenumhüllung 15 zügig zu erwärmen.
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Die Merkmale der in 1 illustrierten Elemente sind rein illustrativ und nicht beschränkend wiedergegeben. Verschiedenartige Modifikationen an der beispielhaften Ausführungsform, wie sie in 1 dargestellt ist, sind möglich. Zum Beispiel wäre es möglich, dass die wärmereflektierende Schicht 12 den Lenkradkern 10 nur teilweise umgibt, d. h. nur in einem bestimmten Winkelbereich in Bezug auf den Mittelpunkt 2 angeordnet ist. Zum Beispiel kann dies insbesondere in den Winkelbereichen der Fall sein, in denen die Hände des Benutzers typischerweise das Lenkrad 1 berühren. Entsprechendes gilt für die elektrische Heizschicht 14 und/oder die Isolationsschicht 13. Insbesondere können die Schichten 12, 13, 14 in gleichen Bereichen angeordnet sein. Darüber hinaus sind einige der Schichten optionale Schichten bzw. kann das Lenkrad 1 optional weitere Schichten umfassen. Zum Beispiel kann die Schaumschicht 11 optional sein. Es wäre auch möglich, zwischen der Außenumhüllung 15 und der elektrischen Heizschicht 14 eine weitere Schicht bereitzustellen. Außerdem sind die Abmessungen der verschiedenen Schichten und Elemente 10–15 in 1 rein schematisch und illustrativ abgebildet und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu wiedergegeben. Insbesondere kann zum Beispiel die wärmereflektierende Schicht 12 im Vergleich zu den anderen Schichten, insbesondere der Isolationsschicht 13, wesentlich geringere radiale Abmessungen aufweisen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die wärmereflektierende Schicht 11 lediglich aus einer metallisch beschichteten Kunststofffolie oder einem Fließ gefertigt ist und selbst keine Steifigkeit oder Festigkeit für das Lenkrad bereitstellt. Die Schicht 11 kann aber auch Steifigkeit bereitstellen.
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In 2 sind die wärmereflektierende Schicht 12 und deren Effekte in größerem Detail illustriert, insbesondere in Bezug auf den Fluss von Wärmeenergie, die in 2 durch einfallende Wärmestrahlung 21, transmittierte Wärmestrahlung 22 und reflektierte Wärmestrahlung 23 illustriert ist. Hierbei ist die Größe der für die Illustration der Wärmestrahlung 21, 22, 23 verwendeten Pfeile in 2 indikativ für einen Betrag bzw. Wert der jeweiligen Komponenten der Wärmestrahlung 21, 22, 23. In 2 erfolgt die Beheizung des Lenkrads 1 durch die elektrische Heizschicht 14, welche in Bezug auf die wärmereflektierende Schicht 12 in 2 linksseitig angeordnet ist (in 2 aber nicht gezeigt ist). Die inneren Elemente 10, 11 des Lenkrads 1 befinden sich in 2 rechtsseitig.
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Aus 2 ist ersichtlich, dass die wärmereflektierende Schicht 12 aus einer metallischen Beschichtung 12a und einer Kunststofffolie oder Fließ 12b besteht. Hierbei ist die metallische Beschichtung 12a auf der Außenseite der wärmereflektierende Schicht 12 angeordnet, d. h. auf der Seite, auf der ein großer Fluss der Wärmeenergie in Form der einfallenden Wärmestrahlung 21, von der elektrischen Heizschicht 14 ausgehend, ankommt. Statt einer Schicht 12a könnten auch zwei, drei oder mehr metallische Schichten 12a, z. B. aus zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien verwendet werden (gitterartige Anordnung). Derart können z. B. besonders große Reflektionskoeffizienten für Wärmestrahlung erreicht werden. Ein großer Bruchteil (etwa ca. 99% oder > 90% oder > 50%) dieser einfallenden Wärmestrahlung 21 wird als reflektierte Wärmestrahlung 23 reflektiert, d. h. die Richtung ändert sich. Ein vergleichsweise kleiner Anteil der einfallenden Wärmestrahlung 21 (etwa ca. 1% oder < 10% oder < 50%) tritt durch die wärmereflektierende Schicht 12 als transmittierte Wärmestrahlung 22 hindurch. Das Verhältnis der reflektierten Wärmestrahlung 23 zu der einfallenden Wärmestrahlung 21 kann als der Wärme-Reflektionskoeffizient bezeichnet werden. Die Summe des Wärme-Reflektionskoeffizient und eines Wärme-Transmissionskoeffizientens (der das Verhältnis der Komponenten 22 und 21 beschreibt) ergibt Eins.
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Es sollte verstanden werden, dass, neben den Komponenten der Wärmestrahlung 21, 22, 23, der Fluss der Wärmeenergie auch durch Wärmeleitung (in 2 nicht gezeigt) getragen wird. Der absolute Anteil der Wärmestrahlung und der Wärmeleitung am Fluss der Wärmeenergie kann zum Beispiel durch die geeignete Wahl der Materialeigenschaften der Isolationsschicht 13, zum Beispiel durch Vorhalten von Lufteinschlüssen, bei der Herstellung des Lenkrads 1 gesteuert werden.
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In 3 ist die elektrische Heizleistung 30 über der Zeit, sowohl für ein herkömmliches Lenkrad (gestrichelte Linie), als auch für das Lenkrad 1 der 1 (durchgezogene Linie) dargestellt. Insbesondere ist die elektrische Heizleistung 30 für den Aufwärmvorgang 40 und den statischen Betrieb 41 (bei dem keine signifikante Temperaturänderung mehr stattfindet, d. h. die Änderung der Temperatur pro Zeiteinheit ist ungefähr Null) dargestellt. Wie ersichtlich ist, kann die elektrische Heizleistung, die zum Gewährleisten einer bestimmten Temperatur des Lenkrads 1 mittels der elektrischen Heizschicht 14 notwendig ist, während des statischen Betriebs 41 für das Lenkrad 1 vergleichsweise geringe Wert annehmen. Dies ist der Fall, da die von der wärmereflektierenden Schicht 12 reflektierte Wärmestrahlung 23 bzw. der Wärme-Reflektionskoeffizient einen vergleichsweise großen Anteil annimmt. Dadurch kann der Effekt erzielt werden, dass die durch die elektrische Heizschicht 14 bereitgestellte Heizleistung gezielt zu einer Außenseite des Lenkrads 1 geleitet wird. Deshalb kann die zur Bereitstellung einer bestimmten Temperatur benötigte Heizleistung vergleichsweise geringer sein.
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In 4 ist die Temperatur 31 an einer Außenseite des Lenkrads 1 über der Zeit aufgetragen, wiederum für den Aufwärmvorgang 40 und den statischen Betrieb 41. Wie aus 4 ersichtlich, ändert sich im statischen Betrieb 41 die Temperatur 31 nicht mehr signifikant pro Zeiteinheit. Aus 4 ist weiterhin ersichtlich, dass die Aufwärmzeit 42, d. h. die Zeitspanne, die zum Erreichen der Temperatur des statischen Betriebs 41 benötigt wird, für das erfindungsgemäße Lenkrad 1 (durchgezogene Linie) geringer ist als für herkömmliche Lenkräder ohne die wärmereflektierende Schicht 12. Dies kann den vorteilhaften Effekt einer schnellen Aufwärmung der Außenseite des Lenkrads 1 bewirken.
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In 4 ist nicht die Temperatur 31 z. B. im Lenkradkern 10 des Lenkrads 1 dargestellt: z. B. könnte für den Lenkradkern 10 der Aufwärmvorgang 40 länger dauern, d. h. eine Zunahme der Temperatur pro Zeiteinheit für den Lenkradkern 10 geringer sein als für die in 4 dargestellte Außenseite.
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In den 3 und 4 sind die Phasen 40, 41 jeweils in Bezug auf die Kennlinien des herkömmlichen Lenkrads (gestrichelte Linie) indiziert.
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In 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines beheizten Lenkrads, etwa von Lenkrad 1, dargestellt. Das Verfahren beginnt mit dem Schritt S1.
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In Schritt S2 erfolgt das Anordnen einer wärmereflektierenden Schicht, etwa der wärmereflektierenden Schicht 12 der 1, so dass diese zumindest teilweise einen Lenkradkern 10 des Lenkrads 1 umgibt.
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Dann erfolgt in Schritt S3 das Anordnen der elektrischen Heizschicht 14 außerhalb der wärmereflektierenden Schicht 12. Mit anderen Worten: das Anordnen der wärmereflektierenden Schicht 12 erfolgt so, dass diese zwischen der elektrischen Heizschicht 14 und dem Lenkradkern 10 liegt. Zum Beispiel kann das Anordnen der wärmereflektierenden Schicht 12 in Schritt S2 derart erfolgen, dass diese den Lenkradkern 10 lediglich teilweise umgibt. Zum Beispiel kann das Anordnen der wärmereflektierenden Schicht 12 in Schritt S2 an solchen Positionen in Bezug auf den Lenkradkern 10 geschehen, an denen ein Benutzer des Lenkrads 1 das Lenkrad 1 häufig berührt.
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In Schritt S4 endet das Verfahren.
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In 6 ist das Lenkrad 1 im Ganzen gezeigt. Z. B. kann die Schnittansicht der 1 entlang der mit A-A' bezeichneten Linie, die in radialer Richtung in Bezug auf den Mittelpunkt 2 orientiert ist, gezeigt sein. In 6 ist ein Zentrum 3 des Lenkrads 1 gezeigt. Die Bereiche des Lenkrads 1, in denen die wärmereflektierende Schicht 12 bereitgestellt ist, sind in 6 gestrichelt indiziert.
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In Bezug auf das Zentrum 3 des Lenkrads 1 kann es möglich sein, dass die wärmereflektierende Schicht 12 den Lenkradkern 10 (in 6 nicht gezeigt) nur in bestimmten Winkelbereichen gegenüber dem Zentrum 3, etwa links- und rechtsseitig, ganz umhüllt. In anderen Bereichen, etwa oben und unten in Bezug auf das Zentrum 3, kann die wärmereflektierende Schicht 12 nur an einem inneren Bereich (wie in der Ausführungsform der 6) angeordnet sein. Verschiedenste Modifikationen sind diesbezüglich möglich und 6 ist nicht limitierend.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Z. B. sind verschiedenste bauliche Modifikationen an dem Lenkrad 1 möglich, z. B. hinsichtlich Anzahl und/oder Anordnung und/oder Abmessungen und/oder Materialien der verschiedenen Schichten und Elemente 10–15. Es wäre auch möglich, die Verfahrensschritte der 5 in anderer Reihenfolge durchzuführen.
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Während in den Figuren vornehmlich auf eine elektrische Heizschicht Bezug genommen wurde, kann im Allgemeinen eine beliebige Heizschicht, z. B. mittels erwärmten Flüssigkeiten oder chemischen Prozessen, verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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