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Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Für einen Fahrzeuginsassen, insbesondere für den Fahrer ist eine angenehme Temperierung oder Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums von zunehmender Bedeutung. Gerade für lange Fahrten gewährleistet diese einen hohen Komfortzugewinn und wirkt sich auch positiv auf Konzentration, Aufmerksamkeit und damit auf eine sichere Fahrweise aus. Es wurde festgestellt, dass insbesondere die Hände beziehungsweise, die Handflächen eines Menschen als sensibles Tastorgan einen großen Einfluss auf das Komfortempfinden des Menschen haben. Eine angenehme Temperierung und Feuchtekonditionierung sind dabei die wesentlichen Einflussgrößen, wobei insbesondere das Lenkrad eines Fahrzeugs herauszuheben ist, da dessen Oberfläche in nahezu ständigem Kontakt mit den Handinnenflächen eines Fahrers steht.
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Abgesehen von vielfältigen Möglichkeiten zur Temperierung eines Lenkrades, beispielsweise mittels einer Lenkradheizung, oder kühlenden Peltierelementen sind aus dem Stand der Technik auch unterschiedliche Ausführungen zur Belüftung der Fahrerhände über den Lenkradkranz bekannt. So zeigt beispielsweise die
EP 0 989 045 A1 ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, bei welchem der Lenkradkranz einen Hohlraum zur Festlegung eines Luft aus der Umgebung des Lenkradkranzes ansaugenden und in den Hohlraum leitenden Lüftermoduls aufweist. Hierzu ist am Lenkradkranz ein Rohrstutzen ausgebildet, der vom Lenkradkranz radial nach innen abragt. Teile des Lüftermoduls, insbesondere der Lüfter selbst sind außerhalb des Lenkradkranzes im Rohrstutzen angeordnet. Der Lüfter saugt außerhalb des Lenkrades befindliche Luft an und bläst diese über mehrere Belüftungsöffnungen in den Griffbereichen des Lenkrades aus dem Lenkrad aus, so dass die aufliegenden Hände eines Fahrers an dieser Stelle angeblasen werden.
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Ein Lenkrad mit einer an zentraler Stelle des Lenkrades angeordneten Luftfördereinrichtung zeigt die
DE 10 2012 019 765 A1 . Zur Belüftung sind unterschiedliche Betriebsweisen vorgesehen, nämlich ein Saug-, ein Blas- oder einer kombinierter Arbeitsmodus. Beispielsweise wird im Blasbetrieb Luft von der Luftfördereinrichtung, die etwa in im Bereich der Lenkradmitte angeordnet ist, über Einspeiseeinrichtungen weiter über die Lenkradspeichen in den Griff geblasen und verlässt diesen durch Lüftungsöffnungen. In einem Saugbetrieb kann dies auch umgekehrt vonstattengehen. Entsprechende Luftkanäle sind sowohl im Lenkradkranz, als auch in allen Lenkradspeichen vorgesehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lenkrad mit einer Luftfördereinrichtung zu schaffen, das mittels eines einfachen Aufbaues eine als angenehm empfundene Luftkonditionierung des Lenkradkranzes für die Handauflagen eines Fahrzeuglenkers am Lenkradkranz ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßes Lenkrad für ein Kraftfahrzeug weist einen Lenkradkranz, zumindest eine Lenkradspeiche, eine Belüftungseinrichtung mit zumindest einer Luftfördereinrichtung und zumindest einem ersten und einem zweiten im Lenkradkranz ausgebildeten Luftkanal auf.
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Die Lenkrad zeichnet sich dadurch aus, dass im Betrieb der Luftfördereinrichtung der erste Luftkanal als Saugkanal, über den außerhalb des Lenkrades befindliche Luft in dieses hineingesogen wird und der zweite Luftkanal als Ausblaskanal, über den aus dem Inneren des Lenkrades Luft nach außerhalb des Lenkrades transportiert wird, ausgebildet ist. Mittels dieser Anordnung ist es möglich, dass an zumindest einem Bereich des Lenkradkranzes Luft eingesaugt wird und an zumindest einem zweiten Bereich des Lenkradkranzes Luft ausgeblasen wird. Die Hände eines Fahrzeuglenkers können somit je nach Auflagebereich angeblasen oder abgesaugt werden, wodurch sich das Komfortgefühl des Fahrzeuglenkers verbessern lässt. Insbesondere für den Fall, das der Fahrzeuglenker die Auflageposition seiner Hände am Lenkrad wechselt, ist ein damit gegebenenfalls verbundenen Wechsel der Strömungsrichtung der Luft deutlich spürbar. Ein Gewöhnungseffekt an eine einzige Blasrichtung oder Saugrichtung wird dadurch vermieden und der Effekt der Belüftung der Handflächen stärker wahrgenommen.
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Vorteilhafterweise sind innerhalb des Lenkradkranzes der zumindest eine Saugkanal auf der Ansaugseite der Luftfördereinrichtung und der zumindest eine Ausblaskanal auf der Druckseite der Luftfördereinrichtung ausgebildet. Die Kanäle schließen insbesondere luftdicht unmittelbar an die Ansaug- beziehungsweise Druckseite der Luftfördereinrichtung an. Ausgehend von der Luftfördereinrichtung können sich die jeweiligen Kanäle über nahezu den halben Umfang des Lenkradkranzes erstrecken. Mittels dieser Anordnung lässt sich der Bauraum innerhalb des Lenkradkranzes optimal für die Belüftung desselben nutzen, ohne das weitere Luftkanäle außerhalb des Lenkradkranzes notwendig wären.
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Bevorzugt sind der zumindest eine Saugkanal und der zumindest eine Ausblaskanal an dem von der Luftfördereinrichtung abgewandten Ende mittels eines im wesentlichen luftdichten Trennbereichs voneinander getrennt. Dieser Trennbereich kann beispielsweise als radiale Wand im Inneren des Lenkradkranzes die beiden Luftkanäle voneinander trennen und sorgt so für eine definierte Grenze zwischen Ausblas- und Einsaugbereich am Lenkrad. Selbstverständlich kann auch jeder der Luftkanäle durch eine separat ausgebildete Trennwand an seinem Ende verschlossen sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zumindest eine Luftfördereinrichtung innerhalb, insbesondere vollständig innerhalb des Lenkradkranzes angeordnet. Weitere Luftzuleitungen, beispielsweise über die Speichen oder darüber hinaus den Lenkstock des Lenkrades können entfallen, was die Konstruktion des Lenkvorrichtung vereinfacht.
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Um über den Umfang des Lenkrades eine gleichmäßigere Luftverteilung zu erzielen sind zwei Luftfördereinrichtungen vorgesehen. Selbstverständlich können nach Abwägung der mit mehr als zwei Luftfördereinrichtungen verbundenen Zusatzkosten und dem daraus entstehenden Nutzen auch drei, vier oder mehr Luftfördereinrichtungen vorgesehen sein.
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Insbesondere erweist sich eine, um einen Durchmesser des Lenkrades, spiegelsymmetrische Anordnung von zwei Luftfördereinrichtungen als günstig. Aufgrund der Tatsache, dass die Fortbewegung eines Fahrzeugs, insbesondere auf langen Autobahnfahrten im Wesentlichen in Geradeausfahrt stattfindet, bietet sich als Spiegelungsachse der Durchmesser des Lenkrades in der Fahrzeuglängsebene bei Geradeausfahrt, also ohne Lenkeinschlag an. Für den Fall von mehr als zwei Luftfördereinrichtungen ist eine symmetrische Verteilung entlang des Umfanges des Lenkradkranzes angezeigt, insbesondere um eventuell entstehende Unwuchten im Lenkrad gering zu halten. Selbstverständlich können auch die zugehörigen Saug- und Ausblasluftkanäle in gleicher Weise spiegelsymmetrisch angeordnet sein.
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Im Hinblick auf eine druckverlustfreie Gleichverteilung der Luft innerhalb des Lenkradkranzes erweist sich die Anordnung von zumindest zwei Saugkanälen und zumindest zwei Ausblaskanälen als günstig, bevorzugt für den Fall von zwei Luftfördereinrichtungen. Insbesondere für die oben erwähnte spiegelsymmetrische Anordnung der Luftfördereinrichtungen kann sich jeweils ein Saugkanal und ein Ausblaskanal von dieser Luftfördereinrichtung ausgehend über nahezu ein Viertel des Umfanges des Lenkradkranzes erstrecken, wobei jeweils eine luftseitige Trennung der zwei Ausblaskanäle und der zwei Saugkanäle mittels eines jeweiligen Trennbereichs vorteilhaft ist. Eine gegenseitige Strömungsbeeinflussung der Luftfördereinrichtungen wird so unterbunden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eine, bevorzugt zwei Luftfördereinrichtungen in einer Stellung des Lenkrades für Geradeausfahrt, also ohne Lenkeinschlag im Lenkradkranz in Höhe eines gedachten, von der Horizontalen um maximal 20°, insbesondere weniger als 10° abweichenden Durchmessers des Lenkrades angeordnet. In unterschiedlichen Ländern und Fachkreisen gibt es noch Diskussionen über die optimale Lenkradhaltung hinsichtlich Fahrsicherheit und Komfort. Die Wesentlichen Grundhaltungen entsprechen in Analogie zur üblichen Zifferdarstellung einer Uhr, der sogenannte „20 Minuten vor 4 Uhr“-, „10 Minuten vor zwei Uhr“- oder „15 Minuten vor drei Uhr“-Stellung, wobei dies so zu verstehen ist, dass der Fahrzeuglenker in eben dieser „Uhrenstellung“ seine Hände am Lenkrad hält.
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Durch den Verbau der Luftfördereinrichtung im Lenkrad sind in unmittelbarer Nähe der Luftfördereinrichtung Ausströmöffnungen im Lenkradkranz nicht oder nur schwer umzusetzen. Mit geringem Abstand hierzu lässt sich dies einfacher realisieren. Das heißt, dass die Ausströmöffnungen am Lenkradkranz etwas oberhalb oder unterhalb der gedachten Horizontalen durch die Lenkradmitte Ihren Anfang nehmen. Eine Anordnung entlang der Horizontalen erweist sich somit für die beiden erstgenannten Stellungen als günstig, für die drittgenannte ist eine geringe Abweichung von der Horizontalen nach oben oder insbesondere nach unten bevorzugt. Selbstverständlich kann auch für die „20 Minuten vor 4 Uhr“-Stellung etwas von der Horizontalen nach oben und für die „10 Minuten vor zwei Uhr“-Stellung nach unten abgewichen werden.
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Als mögliche Luftfördereinrichtungen erweisen sich Radial- oder Axialgebläse bzw. -lüfter günstig. Insbesondere im Hinblick auf die optimale Ausnutzung des Bauraums im Lenkradkranz und des im Wesentlichen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt ist die Luftfördereinrichtung bevorzugt als Axiallüfter ausgebildet, wobei die Drehachse des Lüfters bevorzugt tangential zum Lenkradkranz angeordnet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination die Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen und können insbesondere auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Erfindungen sein. Gleiche, ähnliche und/oder zumindest funktional gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen
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1 ein Lenkrad in einer ersten Ausführungsform mit einer Luftfördereinrichtung,
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2 ein Lenkrad in einer zweiten Ausführungsform mit zwei Luftfördereinrichtungen,
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3 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie A-A in 1 und
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4 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie B-B in 1.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lenkrades 1 eines Kraftfahrzeuges in Draufsicht etwa aus der Fahrerposition, wobei das Lenkrad, insbesondere der Lenkradkranz 10, teilweise mittig geschnitten dargestellt ist. Der Lenkradkranz 10 ist über drei Lenkradspeichen 11 mit dem Pralltopf 18 des Lenkrades 1 verbunden. In der gezeigten Position befindet sich das Lenkrad 1 in der neutralen Stellung, das heißt ohne einen Lenkeinschlag, beziehungsweise in der Stellung für Geradeausfahrt. In Lenkradmitte 14 befindet sich der Lenkradstock, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Der Lenkradkranz 10 kann als ein- oder mehrteiliger Schalenaufbau ausgeführt sein, insbesondere aus Metall oder Kunststoff, wobei in seinem Inneren ein Hohlraum gebildet wird. In diesem Hohlraum ist sowohl in der oberen Hälfte des Lenkrades 1 als auch in der unteren Hälfte ein Luftkanal 30 ausgebildet. Vorliegend dient der obere Luftkanal 30 als Ausblaskanal 32 und der untere Luftkanal 30 als Saugkanal 31. Die Luftkanäle 32, 31 können als separate Bauteile, beispielsweise als Kunststoffblasformteile im Hohlraum des Lenkradkranzes eingelegt sein oder aber der Hohlraum des Lenkradkranzes 10 bildet die Luftkanäle integriert aus, wobei dies beispielsweise auch in Form einer Kunststoffbeschichtung im Inneren des Lenkradkranzes 10 ausgeführt sein kann.
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Zur Beförderung der Luft in den Luftkanälen 32, 31 ist etwa auf Höhe der horizontalen Achse 12 des Lenkrades 1 im Lenkradkranz 10 auf der rechten Seite ein Lüfter 20 angeordnet. Vorliegend ist dieser Lüfter 20 als Axialventilator ausgebildet, wobei die Drehachse des Axialventilators in etwa tangential zum Lenkradkranz 10, also in etwa senkrecht zur horizontalen Achse 12 des Lenkrades 1 vorgesehen ist. Die Drehrichtung des Lüfters 20 ist so gewählt, dass die Ansaugseite 21 des Lüfters 20 mit dem Saugkanal 31 und die Druckseite 22 mit dem Ausblaskanal 32 verbunden ist.
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Luft, die vom Lüfter 20 über den Saugkanal 31 angesaugt wird, tritt von außerhalb des Lenkrades aus dem Innenraum des Fahrzeugs über Öffnungen 13 im Lenkradkranz in den Saugkanal 31 ein. Die Öffnungen 13 können sich dabei in radialer Richtung, durchgehend über den gesamten typischen Aufbau eines Lenkrades, wie der der Deckschicht 17, einer Schaumschicht 16, den Schalen- oder Halbschalen des Grundkörpers 15 des Lenkradkranzes 10 und die Wandung des Saugkanals 31 erstrecken. Alternativ können die Öffnungen 13 im Lenkradkranz auch versetzt von Öffnungen im Saugkanal 31 sein, wobei dies insbesondere für einen separat ausgebildeten Saugkanal 31 vorteilhaft mit einem Hohlraum zwischen Saugkanal 31 und Innenfläche des Lenkradkranzes verbunden ist um für eine entsprechende Luftführungsmöglichkeit zu sorgen. In analoger Weise erfolgt der Aufbau des Ausblaskanals 32. Luft, die vom Lüfter 20 aus dem Saugkanal 31 und über Öffnungen 13 im Lenkradkranz eingesaugt wird, gelangt über die Druckseite 22 des Lüfters 20 in den Ausblaskanal 32 und weiter über die Öffnungen 13 auf die Oberfläche des Lenkrades. Sowohl der Saug- 31 als auch der Ausblaskanal 32 sind an dem, dem Lüfter 20 abgewandten Ende mit einer Trennwand 33 verschlossen, so dass die Kanäle 31, 32 in diesem Trennbereich 34 voneinander fluidisch getrennt sind und ein Übertritt von Luft nicht stattfinden kann. Die Öffnungen sind kreisförmig ausgebildet mit einem Durchmesser, der unter zwei, bevorzugt einem Millimeter liegt.
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Da sich die Luftkanäle 31, 32 annähernd über einen Halbbogen des Lenkrades erstrecken und der Lüfter 20 an einem Ende der Kanäle angeordnet ist, kann sich durch Druckverluste eine über den Verlauf der Luftkanäle 31, 32 von der dem Lüfter zugewandten Seite bis zum anderen Ende eine unterschiedliche Ausströmstärke oder Ausströmgeschwindigkeit beziehungsweise für die untere Hälfte des Lenkrades eine unterschiedliche Einsaugstärke oder Einsauggeschwindigkeit an den Öffnungen 13 einstellen. Da beide Hände des Fahrers im Normalfall entweder auf der oberen Hälfte oder auf der unteren Hälfte des Lenkrades 1 aufliegen, könnte demgemäß eine unterschiedliche Ansaug- oder Ausblasstärke von einem Fahrer komfortmindernd wahrgenommen werden. Um dem zu begegnen ist es denkbar, den Querschnittsverlauf der Kanäle 31, 32 so anzupassen, dass Druckverluste entsprechend ausgeglichen werden. So könnte beispielsweise, sowohl der Saug- 31 als auch der Ausblaskanal 32 vom lüfterseitigen Ende bis zum Trennbereich mit einem sich über den Verlauf des Luftkanals 31, 32 vergrößerndem Querschnitt ausgestattet sein.
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Insgesamt ist der Saugkanal 31 um die horizontale Lenkradachse 12 spiegelsysmmetrisch zum Ausblaskanal 32 ausgebildet. Insbesondere können die Luftkanäle 32, 32 identisch ausgeführt sein, so dass ein Vertauschen beim Einbau unerheblich ist und für die Herstellung weniger werkzeugtechnischer Aufwand betrieben werden muss und sich auch logistisch eine Vereinfachung ergibt.
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Wie insbesondere der unterbrochenen Schnittdarstellung in 1 zu entnehmen, ist über den Lenkradkranz eine Vielzahl von Öffnungen 13 verteilt, die für die entsprechende Belüftung der aufliegenden oder sich annähernden Hände sorgen. Die Öffnungen 13 können dabei im wesentlichen gleichverteilt angeordnet sein oder in höherer Anordnungsdichte im Bereich der bevorzugten Handauflagen.
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Eine weiteres Beispiel der Erfindung zeigt 2 in einer zweiten Ausführungsform, deren Merkmale im Weiteren bevorzugt anhand der Unterschiede zur ersten Ausführungsform erläutert werden. Während im ersten Ausführungsbeispiel lediglich ein Lüfter 20 vorgesehen ist, sind im zweiten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen spiegelsymmetrisch um die Mittelachse 19 des Lenkrades, zwei Lüfter 20 vorgesehen, die wiederum entlang der horizontalen Lenkradachse 12 angeordnet sind. Auch die Zahl der Saug- 31 und Ausblaskanäle 32 verdoppelt sich auf jeweils zwei. In 2 sind alle Bauteile, die gleich oder funktional entsprechend den Bauteilen gemäß 1 ausgebildet sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auch in diesem Fall können sämtliche Saug- 31 und Ausblaskanäle baugleich ausgeführt sein. Vorliegend sind im oberen Bereich des Lenkrades 1 zwei Ausblaskanäle 32 und im unteren Bereich zwei Saugkanäle 31 vorgesehen, die jeweils etwa mittig des Lenkradkranzes 10 fluidisch mittels des Trennbereichs 34 voneinander getrennt sind. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel sind durch die kürzeren Luftkanäle und den damit verbundenen geringeren Druckverlusten über die Kanallänge gleichmäßigere Ausströmgeschwindigkeiten oder Ausströmstärken beziehungsweise Ansauggeschwindigkeiten oder Ansaugstärken realsierbar.
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Zum einfachen Verständnis des inneren Aufbaus der Struktur zeigt 3 einen halbseitigen Schnitt gemäß der Schnittlinie A-A aus 1, wobei zu erkennen ist, dass der Axialventilator 20 vollständig innerhalb des Querschnitts des Lenkradkranzes 10 im Luftkanal 30 angeordnet ist. Der für den Antrieb des Axialventilators zuständige elektrische Lüftermotor 24 ist mit elektrischen Zuleitungen 25 kontaktiert, die der Spannungsversorgung dienen. Die Zuleitungen 25 werden über eine Lenkradspeiche 11 aus dem Inneren des Lenkradkranzes 10 geführt und in geeigneter Weise an eine Spannungsquelle des Fahrzeugs angeschlossen.
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In 4 verdeutlicht ein weiterer Schnitt entlang der Schnittlinie B-B aus 1 die Luftführung zwischen dem Außenbereich des Lenkrades und dem Inneren eines Luftkanals 30, vorliegend des Ausblaskanals 32. Der Ausblaskanal 32 ist als eingelegter Kunststoffkanal im inneren Hohlraum des Grundkörpers 15 des Lenkradkranzes 10 ausgebildet. Der Grundköper 15 ist zusätzlich mit eine Schaumschicht 16 versehen, wobei die Öffnungen 13 sowohl durch die Schaumschicht 16, den Grundkörper 15 und den Luftkanal 32 geführt sind um den Übertritt von Luft von innen nach außen beziehungsweise im Fall des Ansaugkanals von außen nach innen zu ermöglichen. Die Schaumschicht 16 ist mit einer oder zwei Deckschichten 17 versehen, die aus einem luftdurchlässigen Material gebildet sind. Hierzu kommt beispielsweise Leder oder anderweitige Textilien, vorzugsweise mikroperforiert, in Frage.
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Grundsätzlich sind selbstverständlich auch mehr als zwei Lüfter 20 entlang des Umfanges des Lenkrades denkbar, wobei die Ansaug- 31 und Ausblaskanäle 32 entsprechende Anpassungen erfahren. Der Betrieb des oder der in den Ausführungsbeispielen dargelegten Lüfter 20 ist nicht zwingend auf eine Drehrichtung festgelegt. Vorstellbar ist auch ein Wechsel der Lüfterdrehrichtung und damit verbunden der Ansaug- und Ausblasseiteseite. Das heißt, dass auch im oberen Bereich des Lenkrades 1 der oder die Ansaugkanäle 31 und im unteren Bereich der oder die Ausblaskanäle 32 ausgebildet sein können. Eine weitere Möglichkeit besteht auch in einer alternierenden Betriebsweise des Lüfters 20 um einen Gewöhnungseffekt der aufgelegten Hände an die Luftströmung weiter zu reduzieren. Die alternierende Betriebsweise kann dabei in einem zeitlichen Intervallbetrieb, in einem abwechselnden Ein und Ausschalten des Lüftermotors 24 oder in einer alternierenden Drehrichtungsumkehr des Lüfters erfolgen.
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In einem automatischen Lüfterbetrieb können über am Lenkrad angeordnete Temperatur- und/oder Feuchtesensoren die Intervalldauern oder generell ein Lüfterbetrieb aktiviert oder deaktiviert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkrad
- 10
- Lenkradkranz
- 11
- Lenkradspeiche
- 12
- horizontale Lenkradachse
- 13
- Öffnungen
- 14
- Lenkradmitte
- 15
- Grundkörper
- 16
- Schaumschicht
- 17
- Deckschicht
- 18
- Pralltopf
- 19
- Mittelachse
- 20
- Lüfter
- 21
- Ansaugseite
- 22
- Druckseite
- 23
- Drehachse Lüfter
- 24
- Lüftermotor
- 25
- Zuleitung
- 30
- Luftkanal
- 31
- Saugkanal
- 32
- Ausblaskanal
- 33
- Trennwand
- 34
- Trennbereich
