DE4108114A1 - Lenkrad mit elektrischer beheizung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad mit elektrischer Behei­ zung gemaß Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Heizleiters für ein Lenkrad gemäß Oberbegriff der Ansprüche 7 und 8.

Ein etwa vergleichbares Lenkrad mit elektrischer Beheizung ist aus der DE 39 06 576 C1 bekannt. In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, den Heizleiter aus einem elektrisch leitenden Federdraht zu bilden und ihm eine etwa kreis- bzw. ellipsenförmige Kontur zu geben, die im wesentlichen dem Querschnitt der Umhüllung mit Schaumstoff für den Lenkrad­ kranz entspricht. Durch den Federcharakter dieses Heizlei­ ters sollte eine Selbststabilisierung erreicht werden, die im wesentlichen keine weitere Stabilisierung des mäander­ förmig und rohrartig gewickelten montagefertigen Heizlei­ ters erforderlich macht.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei dieser Anordnung und Verfahrensweise erhebliche Probleme auftreten. Dies be­ trifft einerseits bereits die elektrischen Parameter des gewünschten Heizleiters, da die Federstahleigenschaften mit einem guten elektrischen Leiter, der zu Heizungszwecken trotzdem relativ wenig Energie verbraucht, nicht vereinbar sind. Zum anderen jedoch ergibt sich beim Einbringen des mäanderförmigen, rohrartigen gewickelten Heizleiters in die Form für das Ausschäumen des Lenkradkranzes eine Spreizung des Abstandes zwischen den Längsschenkeln der einzelnen Mäander des Heizleiters aufgrund des größeren Außendurch­ messers des Lenkradkranzes im Vergleich zu seinem Innen­ durchmesser. Dies ist gerade nicht beabsichtigt, da die Griffbereiche am Lenkrad, in denen eine Erwärmung des Lenk­ rades gewünscht wird, dann einen größeren Wicklungsabstand aufweisen.

Auch wird in der vorgenannten Druckschrift vorgeschlagen, einen Thermofühler direkt in die Schaumstoffumhüllung mit einzubringen. Dies erfordert jedoch weitere Montageschritte bei der Placierung des gewickelten Heizleiters in der Schäumform, was letztlich höhere Kosten verursacht.

Unter Berücksichtigung der Nachteile im Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, ein Lenkrad mit elektrischer Beheizung im Hinblick auf dessen Heizleiter so zu konzipieren, daß die Erwärmung des Lenkrades an bestimmten Griffbereichen wesentlich gezielter herbeigeführt werden kann, wobei der Energieverbrauch des elektrisches Heizleiters und seine Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Lenkraderfordernisse mit berücksichtigt werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Lenkrad nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils und bei einem Verfahren zur Herstel­ lung des entsprechenden Heizleiters durch die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 gelöst.

Ein Kerngedanke der Erfindung ist daher, einen gewöhnli­ chen, mechanisch nicht weiter gefestigten Heizdraht als Heizleiter zu verwenden und die Abstandsfixierung beim mäanderförmig gewickelten Heizleiter etwa in der Mitte sei­ ner Längsschenkel mit Hilfe eines schweißbaren Kunststoff­ bandes, insbesondere eines Nylonbandes, durchzuführen.

Da dieser Bereich des Kunststoffbandes üblicherweise bei einem fertigen, mit dem Heizleiter versehenen Lenkrad am Außenumfang zu liegen kommt, wird dort an den Griffberei­ chen der vorgeplante Abstand der einzelnen Wicklungen bzw. Mäander zueinander erreicht, so daß eine gezielte Lokalisa­ tion von besseren und schwächeren Heizbereichen vorgegeben werden kann. Erforderlich ist hierfür die genaue Placierung der Enden des gewickelten Heizleiters an einer vorgegebenen Stelle, z. B. der unteren, 180-Grad-Stelle.

Die Verwendung eines normalen Heizleiters, wie eines Cu- Drahtes mit Stabilisierung durch das schweißbare Kunst­ stoffband bringt bereits erhebliche Wicklungsvereinfachun­ gen im Vergleich zu einem bisher verwendeten Federstahl. Die elektrischen Verbrauchswerte liegen wesentlich günsti­ ger. Der zu C-artigen Klammern mit fortlaufender Verbindung gewickelte Heizleiter, der bereits die Kreis- bzw. Ellip­ senform des Querschnittes der Umhüllung des Lenkradkernes bzw. des Innenprofils des Lenkrades hat, kann daher vorge­ fertigt z. B. auf einem rohrartigen Pappkarton angeliefert werden und hiervon leicht in die entsprechende Form zum Ausschäumen des Lenkrades gelegt werden.

Die Verwendung eines normalen Cu-Drahtes und die Lagefixie­ rung durch das Kunststoffband ermöglichen es daher, zur ge­ zielteren Erwärmung bestimmter Stellen des Lenkrades, den Heizleiter auch mit unterschiedlichen Abständen seiner ein­ zelnen Mäander bzw. C-förmigen Längsschenkel zu wickeln, um hierdurch eine engere Wicklung in bestimmten Bereichen zu erreichen. Andererseits können die Längsschenkel des Heiz­ leiters selbst in Querrichtung mit kleineren Rechteck- bzw. Bogenmäandern gewickelt werden, so daß noch mehr Heizfläche in bestimmten Bereichen am Lenkrad verfügbar ist.

Verfahrensmäßig wird der Heizleiter in einer ersten Alter­ native mit Einfach- bzw. Doppelmäander mittels einer Wic­ kelmaschine flächenmäßig so hergestellt, daß an beiden Stirnseiten bzw. längs der Kurzschenkel beispielsweise der Rechteckmäander zwei Zugbänder mit eingelegt werden. Da diese zwei Zugbänder allein den Innenbereich des Heizlei­ ters am Lenkrad fixieren würden, wird nach Ablängung des gewickelten Heizleiters dieser in einer speziellen Form kreisförmig bzw. C-förmig gebogen, wobei der spätere Lenk­ radkranzdurchmesser den Biegeradius vorgibt. In diese Form wurde vorher ein Kunststoffband etwa im mittleren Bereich der C-förmigen Längsschenkel eingelegt, so daß nach einem Aufheizen des Heizleiters auf etwa 80 bis 120 Grad das mittlere Kunststoffband soweit angeschmolzen ist, daß es mindestens die Längsschenkel des gewickelten Heizleiters abstandsfixiert festlegt. Die ursprünglich an den Stirnen­ den vorhandenen zwei Zugbänder können somit entfernt wer­ den, so daß die mechanische Festigkeit des gewickelten Heizleiters allein durch das mittlere Kunststoffband gege­ ben ist. Ein Beibehalten der beiden stirnseitigen Zugbänder würde dazu führen, daß beim Auflegen bzw. Einlegen des ge­ wickelten Heizleiters entsprechend dem Lenkraddurchmesser ein Ausgleich der unterschiedlichen Radien am Innenbereich des Lenkrades, an dem die in Längsrichtung durchgehende Öffnung der einzelnen C-förmigen Klammern zu liegen kommt, nicht möglich wäre.

Entsprechend einer zweiten Alternative kann der Heizleiter auch direkt um einen Rundstab gewickelt werden. Dieser Rundstab würde zweckmäßigerweise rotativ als auch län­ genverschiebbar unter einer Wickelmaschine geführt wer­ den und in seiner Umfangsfläche den entsprechenden Verlauf der Mäander aufweisen. Die Eckpunkte, z. B. bei Recht­ eckmäandern könnten hierbei durch Stifte, die z. B. in den Rundstab versenkbar und ausfahrbar sind, markiert werden. Der Rundstab hat hierbei den Querschnitt der inneren Lenk­ radausschäumung. In diesem Fall könnte das schweißbare Kunststoffband vorher oder nach dem Wickeln des Heizlei­ ters auf den Rundstab aufgebracht werden. Nach kurzem Er­ hitzen des Heizleiters wäre auch dann eine Abstandsfixie­ rung der C-förmigen Längsschenkel gegeben, so daß z. B. nach Einfahren der Stifte mechanisch oder hydraulisch und einer Durchmesserverkleinerung des Wickel-Rundstabes, der rohr­ förmig gewickelte Heizleiter vom Rundstab abgestreift und zu Lieferzwecken z. B. auf ein Kartonrohr oder eine ent­ sprechende Lenkradform aufgebracht werden könnte.

Anstelle eines einzigen Kunststoffbandes kann jeweils beid­ seitig in Längsrichtung des gewickelten Heizleiters ein dünneres, schweißbares Kunststoffband vorgesehen werden, das dann ebenfalls durch einmaliges Aufheizen zu einem Um­ schmelzen der Längsschenkel des Heizleiters führt.

Eine Montagevereinfachung des gewickelten Heizleiters in einer entsprechenden Schäumform und eine Energieeinsparnis beim Aufheizen des Heizleiters läßt sich dadurch erreichen, daß ein Thermosensor vorgesehen wird, der die Lenkradtempe­ ratur oder Innenraumtemperatur des Fahrzeuges erfaßt und in Abhängigkeit von dieser Temperatur die Heizleistung und -dauer mitregelt. Dieser Thermosensor wird zweckmäßigerwei­ se direkt auf der Schaltplatine vorgesehen, die z. B. in der Nabe des Lenkrades angebracht sein kann. Die Steuerung der Heizung erfolgt zweckmäßigerweise über einen Mikroprozessor oder einen programmierbaren EPROM-Schaltkreis, so daß eine flexible Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugtypen oder unterschiedliche Lenkradumfänge möglich ist. Hierdurch kann auch das Einschalten der Heizung bis zum Erreichen einer angenehmen Handtemperatur am Lenkrad gezielter und zeitlich genau geregelt werden.

Die derart durchgeführte Wicklung eines normalen Wider­ standsdrahtes als Heizleiter in x- und y-Richtung mit Ein­ fach- bzw. Doppelmäander und anschließende kreisförmige oder elliptische Vorformung zu C-förmigen Doppelklammern bietet daher sowohl montagemäßig eine einfache, preisgün­ stige Herstellungsmöglichkeit, bei der eine genaue Lage­ fixierung erhalten bleibt. Zudem wird durch das Material und die Ansteuerungscharakteristik der Energieverbrauch gezielt niedrig gehalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger schematischer Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines flächig mäanderförmig gewic­ kelten Heizleiters mit entsprechenden Zugbändern;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem flächig gewickelten Heizleiter mit Doppelmäander quer zu seinen Längsschenkeln;

Fig. 3a-c schematische Darstellungen der Anbringung des mittigen Kunststoffbandes und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes eines Heizleiters mit beispielhafter Darstellung von drei aufeinanderfolgenden C-förmigen Klam­ mern und seinen prinzipiellen elektrischen Anschlüssen.

Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus ei­ nem flächig gewickelten Heizleiter 10 z. B. aus Cu-Draht. Dieser Heizleiter 10 ist mit Rechteck-Mäandern 14 gewic­ kelt. Diese Rechteckmäander 14 weisen zwei Längsschenkel 15 und einen Kurzschenkel 16 auf, dem gegenüberliegend jeweils eine Öffnung 17 bzw. nachfolgend 17′ angeordnet ist. Im Beispiel ist hier bereits ein unterschiedlicher Abstand der einzelnen Längsschenkel 15 der Mäander gezeigt, womit an bestimmten Bereichen des Lenkrades letztlich eine engere Wicklung und damit bessere Heizleistung zur Erwärmung er­ reicht werden kann.

Bei der flächigen Erstellung des Heizleiters 10 mittels ei­ ner Wickelmaschine werden an den Stirnseiten zwei Zugbänder 11 und 12 vorgesehen, die zunächst zur Stabilisierung und zur Führung des gewickelten Heizleiters 10 dienen. Diese Zugbänder 11, 12 wären jedoch bei der Endkontur des Heizlei­ ters entsprechend dem Lenkraddurchmesser störend, da dann gerade am Innenbereich des Lenkrades ein vorgegebener Ab­ stand beibehalten würde, während am Außenbereich der Ab­ stand unklar ist.

Um dies zu vermeiden, wird etwa längs der Mitte der Längs­ schenkel 15 des Heizleiters ein schweißbares Kunststoff­ band 2 aufgebracht. Nach dem Ablängen des Heizleiters 10 entsprechend den Erfordernissen und einmaligem Aufheizen wird ein Einschmelzen bzw. Umschmelzen des Kunststoffbandes 2 mit den Längsschenkeln 15 erreicht, so daß nach dem Erhärten des Kunststoffes eine präzise Lagefixierung des Abstandes am Heizleiter 10 erreicht wird.

Spätestens nach der Formung der Kreis- oder C-Kontur (vgl. Fig. 4) des Heizleiters können dann die äußeren stirnseiti­ gen Zugbänder 11,12 entfernt werden.

Die Fig. 2 zeigt einen rechteckförmigen Mäander 14 eines Heizleiters 10, dessen Längsschenkel 15 quer zu ihrer Er­ streckung kleinere Rechteckmäander 19 aufweisen. Dem Kurz­ schenkel 16 gegenüber liegt wiederum eine Öffnung 17. Im Bereich dieses Doppelmäanders 19 ist im Beispiel nach Fig. 2 das schweißbare Kunststoffband 2 aufgebracht.

Das Kunststoffband 2, das etwa eine Breite von 2 mm haben kann, kann auch beidseitig als dünneres Band 3, 4 in Längsrichtung des Heizleiters 10 aufgebracht werden, wie dies in Fig. 3a gezeigt ist. Eine Kreiskontur des Kunst­ stoffbandes 2 oder eine andere Form ist ebenfalls möglich (Fig. 3b, c). Maßgebend ist hierbei ein leichtes Ver­ schweißen und nachfolgendes Erhärten mit dem Heizleiter 10, wobei die elektrischen Widerstandswerte des Heizleiters un­ beeinträchtigt bleiben müssen.

In Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus einem vorgeformten und auch in z-Richtung C-förmig gebogenen Heizleiters 1 darge­ stellt. Dieser vorgeformte Heizleiter 1 hat fortlaufende zusammenhängende C-förmige Klammern, die auf der Innenseite in Längsrichtung eine Öffnung 21 aufweisen, wodurch sie auch an unterschiedliche Querschnitte des Lenkrades an­ paßbar sind. Nur beispielhaft ist der erste Längsschenkel 15 des Heizleiters 1 mit einem Doppelmäander 19 in Quer­ richtung ausgestattet. Die Längsschenkel 15 des Heizleiters 1 sind mittig, insbesondere auf der am Lenkrad außenliegen­ den Fläche mit einem Kunststoffband 3 verschweißt, das zum Beispiel aus zwei beidseitigen dünnen Kunststoffbändern 2, 4 besteht.

Die schematisch dargestellten Enden 7,8 des Heizleiters 1 werden über einen Stromkreis mit einer Stromversorgungsein­ richtung 5 und einer Schalteinrichtung 6, die eine entspre­ chende Mikroprozessorsteuerung aufweisen kann, miteinander verbunden.

Der Heizleiter 1 und der entsprechende elektrische Anschluß stellen daher sowohl in der Vormontage des Heizleiters eine erhebliche Vereinfachung dar. Die Gesamtanordnung stellt jedoch auch ein gezieltes Beheizen an entsprechenden Griff­ bereichen des Lenkrades sicher, wobei die Ansteuerung und Temperaturerfassung einen unnötigen Energieverbrauch ver­ hindert, da nur solange aufgeheizt wird, solange die Lenk­ radtemperatur z. B. der Innenraumtemperatur nachhängt. Der derart konzipierte Heizleiter bietet daher sowohl kosten­ mäßig wie auch qualitativ erhebliche Vorteile gegenüber bisher bekannten Lenkradheizungen.

Claims (9)

1. Kranz- oder teilkranzförmiges Lenkrad mit elektri­ scher Beheizung, mit einem Lenkradkern mit einer torusartigen Umhüllung aus Schaumstoff oder härten­ dem Kunststoff, einem im Bereich der Oberfläche der Umhüllung ein­ gebetteten, mit einer Stromversorgungseinrichtung des Fahrzeuges über eine Schalteinrichtung ver­ bindbaren, elektrischen Heizleiter, der mindestens in Form von Rechteck- oder Bogen-Mäandern mit etwa C-förmigen Längsschenkeln und etwa in Umfangsrich­ tung des Lenkrades verlaufenden Kurzschenkeln aus­ gebildet ist, wobei aufeinanderfolgende Mäander entgegengesetzte Öffnungsbereiche aufweisen und mindestens entsprechend dem Außenquerschnitt der torusartigen Umhüllung so geformt sind, daß der Öffnungsbereich der C-förmigen Längsschenkel etwa in einer Linie angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der mäanderförmige Heizleiter (1; 10) aus einem elektrisch gut leitendem Metalldraht, ins­ besondere Cu-Draht besteht, und
daß mindestens ein mittleres, schmales Kunststoff­ band (2) in Längsrichtung längs des Kranzes oder Teilkranzes vorgesehen ist, das den mäanderförmi­ gen Heizleiter (1; 10) in seiner Kontur stabilisiert.

2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschenkel (15) der Mäander (14) selbst quer zu ihrer Längsrichtung, insbesondere an den Griffbereichen des Lenkrades, mäanderförmig (19) (Quer-Mäander) ausgebildet sind.

3. Lenkrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mäander (14) mit unterschiedlichem Abstand gewickelt sind und im Griffbereich des Lenkrades ein kleinerer Abstand in Längsrichtung vorgesehen ist.

4. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffband (2) vor der Verbindung mit dem Heizleiter (1; 10) im Querschnitt etwa quaderförmig, rund oder halbkreisförmig ist und eine Breite von ca. 2 mm aufweist.

5. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Einschalten und die Heizleistung des Heiz­ leiters (1; 10) steuernde Schalteinrichtung (6) mit einer programmierbaren Baugruppe, insbesondere mit einem EPROM- oder einem Microprozessor, ausgestattet ist.

6. Lenkrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (6) so ausgelegt ist, daß die Steuerung des Heizleiters (1; 10) als Funktion der Innenraumtemperatur des Fahrzeuges, insbesondere über einen im Bereich der Nabe des Lenkrades oder in der Schalteinrichtung (6) selbst vorgesehenen Thermo­ sensor erfolgt.

7. Verfahren zur Herstellung eines einfach- oder doppel­ mäanderförmig gewickelten Heizleiters für ein Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß zur flächigen Erstellung der einfach- oder doppel­ mäanderförmigen Windungen des Heizleiters an beiden Stirnseiten der Windungen ein Zugband vorgesehen wird, daß der mäanderförmig gewickelte Heizleiter entspre­ chend der Länge des Kranzes oder des Teilkranzes ab­ gelängt wird,
daß der abgelängte Heizleiter einseitig oder beid­ seitig, insbesondere im mittleren Bereich der C-förmi­ gen Längsschenkel der Windungen mit einem schmalen, thermo- oder duroplastischen Kunststoffband abstands­ fixierend verschweißt wird,
daß anschließend die an den Stirnseiten vorgesehenen Zugbänder entfernt werden, und
daß nachfolgend der abstands-fixierte Heizleiter um einen Rundstab kreis- oder ellipsenförmig formgebogen wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines einfach- oder doppel­ mäanderförmig gewickelten Heizleiters für ein Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizleiter direkt auf einem den Mäanderverlauf aufweisenden Rundstab, der insbesondere rotativ und in Längsrichtung verschiebbar ist, gewickelt wird,
daß vor oder nach dem Wickeln des Heizleiters in Längsrichtung des Rundstabes ein thermo- oder duro­ plastisches schweißbares Kunststoffband etwa im mitt­ leren Bereich der C-förmigen Längsschenkel des Heiz­ leiters aufgebracht wird,
daß die einzelnen Mäander des Heizleiters mit dem Kunststoffband abstands-fixierend verschweißt werden, und daß anschließend der in Längsrichtung des Rund­ stabes vorgeformte Heizleiter vom Rundstab abgestreift und abgelängt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen des Kunststoffbandes mit den Mäandern durch Aufheizen des Heizleiters, insbesondere auf einen Temperaturbereich von etwa 80°C bis 120°C, durchgeführt wird.