CN108882399B - 制造ptc加热元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造PTC加热元件的方法，该PTC加热元件包括PTC元件(22)和接触板(2a，2b)，所述接触板以导电方式与PTC元件(22)的正面侧表面(34)接触，其中PTC元件在其正面侧表面处可靠地电接触接触表面。为此，本发明提出通过可电绝缘的桥接元件连接接触板(2a，2b)，同时提供用于PTC元件(22)的底座，并且使接触板(2a，2b)变形以用于成形接触凸起(9)，接触凸起(9)与正面侧表面(34)抵接。

Description

制造PTC加热元件的方法

技术领域

本发明涉及一种制造具有PTC元件和用于电接触PTC元件的接触表面的PTC加热元件的方法。

背景技术

在例如分别由EP1253808A1或EP1395098A1已知的PTC加热元件中，电导体轨道通常邻接抵靠PTC元件的相对设置的主侧表面。导体轨道通常由接触板形成，该接触板连接到位置框架，例如密封到位置框架中。

特别是对于电动车辆中的高电压应用，需要使接触板的外侧电绝缘。为此，从前述现有技术中已知在接触板的外侧上施加绝缘层。

PTC元件具有自我调节特性。随着加热的增加，功率消耗减小，因为PTC元件的电阻增加。因此总是期望从PTC元件获得良好的热提取。此外，用于汽车行业的PTC加热元件需要确保具有成本效益的生产。PTC加热元件的构造必须是可扩展的，并且在预定公差范围内可以可靠地批量生产。

发明内容

本发明基于如下问题：确定用于制造PTC加热元件的方法的问题，其中PTC元件在其正面侧表面处可靠地电接触接触表面。

为了解决该问题，本发明提出了具有权利要求1的特征的方法。

在根据本发明的方法中，接触板通过电绝缘桥接元件彼此连接，同时为PTC元件提供底座。不用说，可以使用数个桥接元件来形成数个底座。这些桥接元件通常沿着细长接触板彼此间隔开设置。一个或多个PTC元件可以设置在每个底座中。

在根据本发明的过程中，PTC元件被插入到底座中并且在接触板之间。接触板在这里彼此远离，使得底座的尺寸足够大，从而PTC元件可以插入底座中而不受接触板的影响。只有这时，每个接触板才会变形，以获得抵靠PTC元件的正面侧表面的接触凸起。

接触凸起可以在变形过程中被成形。在用于金属板条带的预处理步骤中，接触凸起可以替代地已经通过冲压成形，但是还没有在朝向PTC元件的方向上变形以与其抵靠。可以设想，接触板设置有细长的狭槽，通过该狭槽，接触凸起在PTC元件的边界层处被自由地切割成条带。在随后的变形过程中，这些薄杆在朝向PTC元件的方向上变形并抵靠PTC元件的正面侧表面，以在PTC元件和相应的接触板之间提供良好的电接触。

在上述实施例中，接触弹簧杆典型地通过先前的冲压操作被在接触板上成形，接触弹簧杆为了其抵靠PTC元件而进行的变形优选通过锥形加宽工具执行，锥形加宽工具例如为销，锥形加宽工具被引入到接触弹簧杆和接触板的其余材料之间的狭槽中，以使接触弹簧杆在朝向PTC元件的方向上变形。通常在工具上设置几个销，以用于以这种方式使接触弹簧杆变形并且同时被引入相应的狭槽中。这以成本有效且可靠的方式实现了接触弹簧杆的变形。例如，可以以力控制的方式降低工具，以确保接触弹簧杆以预定的接触压力靠置在PTC元件的正面侧表面上。当同时使不同接触板的接触弹簧杆变形时，另外确保PTC元件在相对布置的正面侧表面上相同地接触。

为了使接触凸起变形，接触板优选地接纳在抵靠接触板的外表面的工具中。结果，变形所需的力得到支持，使得在接触板的与PTC元件接触的一侧上产生变形，但不在接触板的相反设置的自由外侧上产生变形。此外，因为可能受到监测的用于使接触弹簧凸起变形的力仅在朝向PTC元件的方向上变形，所以接触弹簧杆的变形变得可控。

根据本发明的优选实施例，接触板在变形之后被二次成型。优选在二次成型之前将绝缘层施加到PTC元件。在施加绝缘层之后，PTC元件典型地在其主侧表面上相应地设置有可以是陶瓷绝缘层的绝缘层。绝缘层例如由氧化铝板形成。绝缘层优选以良好导热的方式胶合到PTC元件上。

当接触板被二次成型时，用塑料材料对绝缘层在边缘处密封。然而，绝缘层的最大面积在那里被暴露，使得在其外侧上进行二次成型的完成后的PTC加热元件基本上由绝缘层的外表面限定，由PTC元件产生的热通过绝缘层的外表面以高热密度散发。

当接触板被二次成型时，一个或多个桥接元件通常也被二次成型。它们可以通过二次成型单独地连接到接触板。然而，接触板也可以插入桥接元件的底座中并因此连接到桥接元件。

接触板的二次成型优选使用弹性塑料材料，例如TPE，弹性体或双联体进行。可以由诸如聚酰胺之类的硬塑料部件形成的桥接元件中的一个可以设置有具有层状密封的密封轴环，以形成作为插入式加热元件的PTC元件，该插入式加热元件可以以密封方式插入分隔壁的插塞元件底座中，所述分隔壁将待加热的流体流经的循环腔与其中用于电连接的PTC加热元件的接触凸耳被暴露的连接腔分隔开。密封接触表面的塑料材料优选选择为对绝缘层的表面具有润湿性。

进一步优选地，接触板在一侧上延伸超过用于形成所述接触凸耳的一个桥接元件。因此用于PTC加热元件的电连接元件以已知的方式由相应的接触板形成。

附图说明

从以下结合附图对实施例的描述中，本发明的进一步细节和优点将变得显而易见。其中，附图显示了在制造PTC加热元件的框架内的不同阶段，其中，

图1示出PTC加热元件的金属板条带的透视侧视图；

图2示出了装配有桥接元件的实施例的金属板条带的透视侧视图；

图3示出了设置在工具中的根据图2的中间产品的透视侧视图；

图4示出了在接触板变形期间根据图3的透视侧视图；

图5示出了在变形结束时根据图3和4的透视顶视图；

图6示出了在施加绝缘层之后的中间产品的透视侧视图；和

图7示出了在对中间产品二次成型之后的透视侧视图。

具体实施方式

图1示出了两个金属板条带2a，2b的透视侧视图，每个金属板条带构造得相同并形成接触凸耳4a，4b。金属板条带2a，2b通过冲压加工。每个金属板条带2a，2b包括两个纵向狭槽6，所述纵向狭槽6形成接触弹簧杆8，所述接触弹簧杆在金属板条带2a，2b上形成为均匀的部段并且每个接触弹簧杆设置有形成凸形接触表面10的接触凸起9。

在根据图2的图示中，金属板条带2a，2b通过上桥接元件12和下桥接元件14彼此连接。桥接元件12,14由塑料材料制成。它们通过二次成型连接到金属板条带2a，2b。在二次成型期间，通过形成在二次成型工具上的销将设置在金属板条带2a，2b上的孔16部分地保持为自由的。只有形成下桥接元件14的塑料材料分别通过分别设置在金属板条带2a或2b的下部区域(图1中右侧)中的孔16，从而在桥接元件14的塑料材料与金属板条带2a，2b之间形成紧密的正配合连接。两个金属板条带2a，2b以预定的方式彼此连接并且通过两个塑料桥接元件12,14间隔开。

桥接元件12,14各自形成间隔件18，该间隔件18突出到在两个金属板条带2a，2b和桥接元件12,14之间形成的底座20中。将要插入到底座20中且在图4中提供的PTC元件22因此相对于桥接元件18,20以预定的方式定位，由此PTC元件22与由金属板条带2a，2b和桥接元件12，14形成的用于PTC元件22的支撑件之间的空隙和蠕变距离是可调和可控的。

在图2中示出的中间产品在图3中示出为被接纳在工具24中。该工具24具有H形状并且形成用于下桥接元件14和上桥接元件12以及接触凸耳4a，4b的U形底座。工具20的这些底座在边缘处包围金属板条带2a，2b。在各底座之间设置H形工具24的中心杆，中心杆形成图3所示的绝缘层的邻接表面，绝缘层目前由氧化铝板26形成。图2中所示的中间产品被放置到该氧化铝板26上，氧化铝板26由工具24支撑。如图6所示，氧化铝板26此后部分覆盖金属板条带2a，2b并与桥接元件12,14间隔开设置。放置在其上的绝缘层28具有与图3中的绝缘层26相同的尺寸。

在其内表面上，绝缘层26可以设置有导电良好的粘合剂。它可以完全或部分填充强导热颗粒以改善粘合剂的导热率。将PTC元件22放置在如此制备的绝缘层26的表面上(图4)。它现在位于底座20中。

此后，锥形销30接合在纵向狭槽6中。为此目的，纵向狭槽6各自具有理想的圆形延伸部32，圆形延伸部32可以在图1和图2中看到并且构造成适于接纳销30的圆锥形端部。销30整体地保持在相对于工具24可移动的统一的支撑元件(未示出)中。在使销30朝向金属板条带2a，2b的方向下降的框架中，具有其锥形圆锥端部的销30刺入延伸部32中以引起接触弹簧杆8的变形。因为金属板侧2a，2b的外侧在工具24的U形底座内由工具24防止由于由销30施加的变形而向外地移动，因此，接触弹簧杆8被向内塑性地形成。接触表面10最初抵靠PTC元件22的正面侧表面34。这些是PTC元件22的纵向侧上的正面侧表面34。设置在舷侧上的正面侧表面通过间隔件18与桥接元件12,18间隔开，经由正面侧表面建立该电接触。随着插入运动的进行，并且在使接触弹簧杆8抵靠在正面侧表面34上之后，产生接触弹簧杆8的弹性变形，使得在接触弹簧杆8的变形结束时接触表面10在受到一定的弹性预应力的正面侧上抵靠PTC元件22。之后，PTC元件22通过接触表面10电连接到相应的金属板条带2a，2b。PTC元件22也通过这种压配合保持在由金属板条带2a，2b和桥接元件12,14形成的壳体36内(见图5)。在该工艺步骤期间，PTC元件22由工具24支撑，其中绝缘层26布置在由工具24形成的抵接件和PTC元件22之间。因此，PTC元件22在高度方向上的中心处被接纳在弹簧杆8之间。

此后，销30被撤回。从工具24移除壳体36。最后，将另外的绝缘层28放置在PTC元件22上，以形成中间产品，其中PCT元件22的相对设置的主侧表面均被绝缘层26,28中的一个覆盖。该中间产品在图6中示出。

然后将图6中所示的中间产品用普通弹性塑料材料二次成型。该塑料材料还穿过金属板条带2a，2b的与桥接元件14,16的相应孔对准的其余孔16，从而在根据图6的中间产品和塑料框架38之间形成紧密的正配合连接，塑料框架38穿过纵向狭槽。由于纵向狭槽6直接与绝缘层26,28相邻地凹陷，由于塑料框架38的穿过纵向狭槽的塑料材料，绝缘层26,28的可靠密封也会出现。

这种塑料材料可以是TPE，硅树脂，硬质体或弹性体。通过相应的塑料材料良好地润湿绝缘层26,28是特别重要的。塑料材料是二次成型的，而基本上省略了绝缘层26,28的主侧表面。然后，二次成型塑料材料形成塑料框架，塑料框架基本上使绝缘层26,28的主侧表面不受限制并且形成窗口40，绝缘层26,28暴露在窗口40中。然而，绝缘层26,28的周向边缘被塑料框架的材料密封并且相应地出现绝缘层26,28相对于塑料框架38的密封。如图7所示，只有接触凸耳4a，4b突出超过如此制造的产品。桥接元件12,14仅部分地被塑料框架38的弹性材料包围。下桥接元件14突出超过塑料框架38并且形成由桥接元件14的工艺塑料材料制成的支撑件，图7中所示的PTC加热元件42可以经由该支撑件定位在加热器壳体的下侧。在相对侧上，塑料框架38的塑料材料形成具有多个周向密封凸缘46的密封轴环44，密封凸缘46可以作为阳性插塞和密封元件压入分隔壁的阴性底座中，以便以插接连接保持PTC加热元件42并将其密封在其中。插接连接通常设置在分隔壁中，该分隔壁将循环腔与连接腔分离，待加热流体流经循环腔，PTC加热元件42基本上设置在循环腔中，在连接腔中，接触凸耳4a，4b被电连接。为此，连接腔可具有印刷电路板，加热器的各种PTC加热元件通过该印刷电路板被组合在一起以形成加热回路和/或以受控方式用电流激励。控制器也可以设置在连接腔内。

密封凸缘46周向地围绕上桥接元件12的塑料材料设置。结果，阴性插塞元件底座内的接触力得到改善。

根据本发明的产品的特征在于，PTC元件22以其相对布置的正面侧表面34可靠地接触。金属板条带2a，2b的接触表面10不仅以压配合的方式与PTC元件22抵靠。相反，弹性变形通过凸形接触表面10和接纳销30的延伸部32之间的横向间隔施加在接触弹簧杆8上，利用该弹性变形在PTC加热元件42内的任何可能的固定和/或热膨胀可以得到补偿。由于塑料框架38仅留下绝缘层26,28没有阻挡，所以具有连接到不同极性的两个载流金属板条带2a，2b和PTC加热元件22的发热单元由塑料框架38沿周向完全密封。

桥接元件12,14也可以与金属板条带2a，2b处于插接连接。桥接元件12,14与金属板条带2a，2b之间的连接例如可以通过焊接或胶合来实现。也可以设想正配合连接。另外，桥接元件12,14可以各自具有多部分设计，其中单个桥接元件的多个部分可以连接在一起，从而包围金属板条带2a，2b。在该连接中的金属板条带2a，2b优选以正配合的方式锁定在一个或多个桥接元件内。

此外，可设想的是，在金属板条带2a，2b的延伸方向上一个接一个地设置多个底座20。为此目的，金属板条带在纵向方向上均设置有数个桥接元件，其中在相邻的桥接元件中的每一个之间设置有底座。

所示的PTC加热元件42适合作为流体加热器中的PTC加热元件。由于塑料框架38，没有被加热的流体到达PTC元件的风险。在这种情况下，密封凸缘46被密封地接纳在分隔壁中，并且突出超过塑料框架38的下桥接元件14可以被接纳在容器中，容器凹陷在循环腔的底部处。结果，正如原则上从申请人的EP2607121B1，EP2440004B1或EP1921896已知的那样，PTC加热元件42可以以预定布置和定向保持在流体加热器内。

附图标记列表

2a,2b 金属板条带

4a,4b 接触凸耳

6 纵向狭槽

8 接触弹簧杆

9 接触凸起

10 接触表面

12 上桥接元件

14 下桥接元件

16 孔

18 间隔件

20 底座

22 PTC元件

24 工具

26 绝缘层

28 绝缘层

30 销

32 延伸部

34 正面侧表面

36 壳体

38 塑料框架

40 窗口

42 PTC加热元件

44 密封轴环

46 密封凸缘

Claims (8)

1.一种用于制造PTC加热元件的方法，所述PTC加热元件包括PTC元件(22)和以导电方式与所述PTC元件(22)的正面侧表面(34)接触的接触板(2a，2b)，在所述方法中，所述接触板(2a，2b)首先通过电绝缘的桥接元件(12，14)被连接，同时为所述PTC元件(22)提供底座(20)，然后将所述PTC元件(22)放置到所述底座(20)中，并且最后所述接触板(2a，2b)被变形以成形接触凸起(9)，所述接触凸起(9)抵靠所述PTC元件(22)的所述正面侧表面(34)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在将所述PTC元件(22)插入所述底座(20)中之前，所述接触板(2a，2b)被提供有接触弹簧杆(8)，并且在插入所述PTC元件(22)之后，所述接触弹簧杆(8)在朝向所述PTC元件(22)的方向上变形。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

当使所述接触凸起(9)变形时，所述接触板(2a，2b)被接纳在工具(24)中，所述工具抵靠所述接触板(2a，2b)的外表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述接触板(2a，2b)在变形之后被二次成型。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

在二次成型之前将绝缘层(26,28)施加到所述PTC元件(22)，并且所述接触板(2a，2b)和所述绝缘层(26,28)在二次成型期间在边缘处由塑料框架(38)包封。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述桥接元件(12,14)通过二次成型连接到所述接触板(2a，2b)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述接触板(2a，2b)在一侧延伸超过所述桥接元件(12,14)中的一个，以形成接触凸耳(4a，4b)。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述工具(24)提供在所述变形期间支撑所述PTC元件(22)的抵接件。

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