CN1898992B - 尤其用于喷塑装置的在表面元件和加热元件上附着电气引线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了将附着电气引线(22，24)附着到加热器的加热层(16)的装置和方法。附着材料(50)被热喷涂在电气引线(22，24)的线(32)上，电气引线(22，24)在接触区域(20)上与加热层(16)接触。进一步用层(52)喷涂附着材料(50)和加热层(16)，层52是绝缘层。因此，电气引线(22，24)和加热层(16)之间的热喷涂连接提供更紧密的接触和改进的电气连接。

Description

尤其用于喷塑装置的在表面元件和加热元件上附着电气引线的方法

技术领域

本发明主要涉及将导电体附着到表面元件上的处理。

背景技术

例如从DE 198 10 848 A1中已知这样的处理。该公开文献公布了一种加热元件，此元件被用于机动车辆后视镜的加热。加热元件由导电带组成，导电带通过电弧或等离子喷涂处理而被镀在基表面上。导电带的末端有接触点，连接引线可以被焊接到这些接触点上。但是，合适的焊接连接形成相对较厚，使得至少在接触点区域内，一定空间要求是必要的。此外，这种焊接连接的制造比较昂贵，且普通焊接材料的使用限制了装置中的温度容限。

从DE 195 38 686 A1中已知一种电阻加热器，其中加热层由石墨颗粒和喷涂在基表面上的粘合剂的混合物产生。这样制造的加热层与电流源的连接是通过由金属带或金属箔构成的电极实现的。其缺点是，这种金属带或金属箔必须构造得相对较大，以便使容许的过渡电阻成为可能，因此在接触点区域内需要更多空间。

发明内容

因此，本发明目前的任务在于，以这种方式开发前面所提及的技术，使得空间要求尽可能小且成本低的导电体可以被固定到表面元件。

这个任务首先用前面所提及的技术解决，该技术的处理包含下列步骤：

A.首先，导体的附着区与表面元件至少间接邻近地被放置；

B.然后，用附着材料热喷涂与导体的表面元件至少间接邻近放置的附着区和与附着区直接邻近放置的表面元件区域。

另一个方案由包括下列步骤的处理组成：

A.将接触材料热喷涂在表面元件的区域上，使得接触点被构造出来；

B.通过使用附着材料将导体(24；26)的附着区(33)焊合到接触点上。

用根据本发明的所述第一处理，通过只使用非常少量的材料就实现了导电体在表面元件上的附着，如只在热喷涂时可能的那样。通常，首先用该处理将粉体材料喷涂在表面元件上。由此，在导体的附着区和与之直接邻近放置的表面元件上形成连续、但非常薄的层。该层一方面与表面元件紧密相连，另一方面与导体的附着区紧密相连，从而实现了表面元件上导体的附着。附着的空间要求基本上仅由导电体的附着区的尺寸决定，因此空间要求可以相对较小。

根据热喷涂处理的类型，它还可以导致附着区内其导电体材料和/或表面元件的裸露表面处材料上的熔化。因此产生导电体和表面元件之间更紧密的接触，这实现了表面元件上导电体的可靠附着。

用所述第二处理则需要更高的材料要求，但是机械连接仍然是可受载的并因此寿命很长。通过热喷涂实现的接触点的制造使材料的平均分布成为可能，并防止了对表面元件的损伤。在这里应该明白，此术语并不意味着数学意义上的材料点，而是具有相对很少扩张的材料集合。

本发明的有利改进在从属权利要求中说明。

首先，相对于第二种处理，建议附着区到接触点应该通过超声焊接来完成。在此处，机械振荡被传送到连接部件。通过机械振荡在声波辐射端面的反射，超声焊极(Sonotrode)，驻波形成能量传输到工件，它导致通过内摩擦的焊接。这种处理廉价而且可与敏感材料一起使用。除此之外，可省去对于普通焊接法所必需的附加的附着材料。在所有其它方面中，用超声将附着区直接焊接到表面元件上，因此没有前述的边缘接触点，这也在本发明的上下文中作了说明。

此外，可能发生这样的情况，即表面元件是导电层，优选为加热层或冷却层，而导电体的附着区与导电层相连。根据本发明的这些处理产生间隔，此间隔以小的传输电阻来保护电触点。

导电层优选地也通过热喷涂来镀成，然后可以按区域从起先未表现预期形式的层上去除。DE 101 62 276 A1中公开了一种合适的处理，其内容也明确地被公开作为本文的一部分。

在对此的进一步改进中，建议被热喷涂和/或焊接的附着和/或接触材料相对于导电层表现出更高的、优选至少为5倍，或甚至更大、至少为10倍的导电率。这样就避免了，如果导体上的导电层有电流，则在导电体与导电层的接触区中，这导致局部温度增加，而这会损坏导电层和/或附着材料。于是，特别地，如果导电层充当加热层，则可通过这种措施来保持导电体到加热层的附着区的温度相对较低，这延长了所造装置的寿命。在其所述第二处理中，接触材料和附着材料可以是相同的。

改进的执行形成这样的计划，即，表面元件——即导电层优选是加热层，并且在步骤A之前，优选通过热喷涂在导电层上镀绝缘层，并且导体为热元件。通过绝缘避免了导电层和热元件之间的短路。由于通过热喷涂实现热元件的附着，所以高的热利用(直到600摄氏度)成为可能。由于绝缘层的存在，温度采集显示出非常好的动态性，其中绝缘层是热元件在导电层上间接但相对而言仍然直接的放置。如果表面元件是加热层，则几乎不存在加热层温度调节的延迟效应。

为了确定附着和/或接触材料只喷涂在实际附着导线的地方，建议在热喷涂附着和/或接触材料之前，将与附着区直接邻近的区域和/或表面元件接触点区域覆盖。如果表面元件是管状元件(tubingelement)，则可以使用双片管夹(two piece pipe clip)，其在彼此卷边上有适当的凹口，其中在卷边上导电体将被设置在表面元件上。

当导电体的附着区被实现为电缆线、接线片、脉端套管(vein endsleeve)、插头或引脚的接头接线片(connector lug)或点焊热元件时，根据本发明的处理尤为合适。

另一优选实施例处理的特征在于，热喷涂处理包括等离子喷涂。借助于等离子喷涂可以达到高温，从而允许高温附着材料的使用。但是，还可以使用其它不同的热喷涂处理。

为了在上述第一处理中保护导电体附着区和喷涂附着材料，建议在步骤b)之后绝缘层至少被热喷涂在附着区和表面元件的直接邻近区域上，其中绝缘层优选地包含陶瓷或塑料。

类似地，对于上述第二处理，建议在步骤b)之前绝缘层被热喷涂在表面元件和接触点上，其中绝缘层优选地包含陶瓷或塑料，同样在步骤b)之前去除至少局部喷涂在接触点上绝缘层上的绝缘层，去除方法优选为磨掉。只要不出现干扰电缆，这将允许绝缘层和保护层的应用。

在另一改进中，同样提及，在步骤b)之后，为接触点和与之紧密连接的附着区提供电绝缘材料，优选以浇铸方式提供。因此，接触点同样被完全隔离和保护。

此外，当然有人建议，至少Al2O3的绝缘层用奥氏镍基合金(austenitic nickel based alloy)、导电体的纯镍附着区、和/或附着材料的铜覆盖表面元件。

本发明还涉及尤其用于塑料喷涂机构的热管元件(hot channelelement)，具有管状基片、喷涂在基片上的加热层、和至少一个导电体。

建议电气引线的附着区至少间接地固定在加热层上，方法是用附着材料热喷涂该附着区和与其直接邻近放置的区域。

可选地，建议其是热喷涂接触点，该接触点比表面元件厚，而且导电体的附着区被焊接到该接触点上。

借助于用于喷塑装置的热管元件，上述那些涉及本发明的具体处理变得特别有效，因为尤其对于喷塑装置，通常只有很小的空间用于喷嘴。由于根据本发明的处理，仅仅需要很少的空间用于在热喷涂加热层上附着导电体。不需要附加的塑料和硅隔离。此外，高温(高达600摄氏度)应用成为可能，且导电体由于热喷涂而紧密粘附在表面元件上，这有利于增加其寿命。

建议导电体包含加热层电流源的连接元件，且其附着区与加热层电气相连。这样，根据本发明的热管元件实施例达到了很高的效率，这是因为由于热喷涂的原因可以在连接元件和电加热层之间获得小的传输电阻。

此外，导电体可包含热元件，由此在热元件和加热层之间存在绝缘层。但是，热元件与热元件的电加热层之间间接但相对而言直接接触，加热层的温度被很好地获取且具有非常高的动态性，这有利于加热层的理想温度的设置。

此外，热管元件可以包含应力消除元件，且导电体可夹在应力消除元件和表面元件之间。这释放了实际连结点并增加了热管元件的可靠性。

附图说明

下面参照附图更详尽地描述本发明的特别优选实施例。附图示出了：

图1：被构造为塑料喷嘴的热管元件的第一实施方案的简化透视图，其中该热管元件具有通过两条电连接引线和热元件接触的表面加热层；

图2：图1中塑料喷嘴区域，其中连接引线接触加热层；

图3：穿过连接引线的接触点的切口，带有图2中的加热层；

图4：穿过热元件的接触点的切口，带有加热层；

图5：管夹的透视图，此管夹用在图1的塑料喷嘴的制造中；

图6：热管元件的第二种实施方案的局部切割侧视图，此热管元件与两条电连接引线接触；

图7：图6中的热管元件的透视图；

图8：图6中的热管元件的放大俯视图；

图9：沿图8中IX-IX线的局部切割侧视图；和

图10：沿图8中X-X线的局部切割前视图。

具体实施方式

在图1中，第一热管元件整体被标记为10。其中有具有圆柱管部分12和喷嘴部分14的塑料喷嘴。管部分12上是热喷涂的加热层16，其轴向边缘在图1中用点线示出。它的形状是弯曲的，由此，为了简化，加热层16的各个弯曲处17仅在加热层16的轴向中间区域中示出。由于加热层16相对其宽度而言非常薄，所以它也可以被称为表面元件。

通过首先将导电材料热喷涂在绝缘中介薄片层19上，加热层16被镀在管部分12上。由此所产生的材料层仍未展示出所需要的形状和/或结构。此其，通过这样的方式-例如借助于激光-而部分地去除材料层，使得生成呈现弯曲状的导电电阻层。专利申请公开文件DE 101 62 276 A1中描述了可应用的处理，其内容被明确地引用在此。

在所有情况下，在弯曲形加热层16的两端都形成接触区域18和20。如下文详述，在这些区域上附有连接引线22和24，它们充当加热层16的电流源。热元件26间接地固定在加热层上，其中加热层同样将在下文中进一步详述，热元件用于收集加热层16的实际工作温度。

参照图2、图3和图5更详细地描述下连接引线24和电加热层16之间接触的实现。

首先，在连接引线24的末端，去除绝缘30(优选从矿物纤维或玻璃丝)，由此线32被释放。然后，这些线被散开并被带进尽可能大的接触区域20(因此，至少与接触区域20接近的线32的区域形成附着区33)。

可以例如借助于图5所示的管夹34实现连接引线24和邻近线32的调节。这展示了36和38的两半，如果如图5中所画，则不能图解这两半更近的互连。管夹34的内径例如与热管元件10的管部分12的外径大致相同。

在任何情况下，两半36和38都指向空闲纵向边缘40和/或42，该边缘是半圆凹口44和/或46。这样定出它们的尺寸，使得如果管夹34附着在管状部分12上，则圆形凹口正好留下由两个裸露凹口44和46形成的接触区20，但是加热层16的剩余区域47被管夹34覆盖。

图5中指向纵向边缘40和42的右后区域的区域被径向向外地示出。因此，如果管状部分12上管夹34的两半36和38放置在一起，则形成夹紧部分48，在热管元件10的装配过程中，通过该部分固定连接引线24，并因此固定线32的附着区33。

线32的附着区33被放置在接触面20旁边，通过管夹34固定连接引线24，附着材料50被热喷涂到线32的附着区33和与附着区直接邻近放置的接触区20。

附着材料50涉及金属粉末，其经过热喷涂被融化并被喷涂在线32的附着区33和接触区20上。该材料的导电率比加热层材料的导电率更高，优选为大约好10倍。

附着材料50凝固后，附着材料50封闭线32的附着区33。由此，它们经附着与接触区20紧密接触。在热喷涂时，彼此面对的线32的表面和接触区20很容易融化，这保证了线32的附着部分与接触表面20的附加紧固。

将连接引线24附着到加热层16的接触表面20之后，去除管夹34。然后用绝缘材料层52热喷涂附着材料50和加热层16。这样，覆盖并保护加热层16和其中连接引线24被固定到加热层16的接触区20的区域。这也避免了例如由短路引起的加热层16功能故障。

如最初所提及的，热元件26用于收集加热层16的温度。其附着处理与在加热层16的接触表面20处附着连接引线24的处理相同，此处理在上文中已详细描述。附着区33通过两条元件线的直接连接短段和热元件26的点焊形成。

如图4所示，但是热元件26并未与加热层16直接接触，因为热元件26通过对导电材料的限定来制成，而如果直接接触则将导致与加热层16短路。为了避免这种短路，热元件26仅在绝缘层52制成之后被固定。如果需要，也可以使用非金属材料作为附着材料，只要该材料与绝缘层52(图4中标识号为54)的材料类似。优选使用铁-康铜或镍-铬-镍作为热元件26的材料。

图6到图10中示出热管元件10的第二实施形式。展示出与前面实施例中所述元件和区域同样功能的元件和区域的标识号相同。不再对它们进行详细描述。此外还应注意，为了简化，未详细示出图6到图10中的加热层表示。

通过图6到图10所示热管元件10，两条连接引线22和24被以另一种方式固定于加热层16，而不是用前面的实施例：首先将图中未示出的覆盖元件放置在加热层16上，加热层展示出了两个圆形到椭圆的切口，此切口被安排给两个接触面区域中的加热层16(图6到图10中未详细示出)。

此后，导电接触材料被热喷涂在加热层16的接触区域上，由此两个大约0.5毫米厚的接触点56a和56b被生成。现在，绝缘材料层52被喷涂在加热层16和两个接触点56a和56b上，其仅出于表示的目的在图9中示出。此后，接触点56a和56b的区域和层52又被磨掉。

两条连接引线22和24的附着区33被实现为接线片57a和57b。通过点焊58a和/或58b将它们与接触点56a和/或56b焊接。为此，可以使用普通焊接法，由此可是使用独立附着材料，或者焊接可通过超声焊接实现。两条连接引线22和24被固定环60固定，该固定环在本领域内被设计为环绕热管元件10的外壳。因此，连接引线22到24的适当接线片的33邻近端被固定在固定环和热管元件10之间。在将接线片57a和57b与接触点56a和56b焊接之后，接线片57a和57b及其周围被电绝缘材料62浇铸。

Claims (6)

1.一种用于将电气引线(22，24)附着到表面元件(16)的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.在所述电气引线(22，24)的末端去除绝缘，由此释放线(32)，然后将所述线(32)散开并放置在所述表面元件(16)的尽可能大的接触区(18，20)中，至少与所述接触区接近的线(32)的区域形成附着区(33)；以及

b.将附着材料(50)热喷涂到所述线(32)的所述附着区(33)和与所述附着区(33)直接邻近放置的所述接触区(18，20)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面元件(16)是导电层，所述导电层是加热层或冷却层，且所述附着区(33)与所述导电层相连。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述附着材料(50)所具有的导电率是所述导电层的导电率的5倍到10倍。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面元件是加热层，所述加热层是导电层，并且在步骤a之前，所述加热层被热喷涂以绝缘材料。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热喷涂包含等离子喷涂。

6.一种加热管元件，具有管状基片(12)、被热喷涂在所述基片(12)上的加热层、和至少一条电气引线(22，24)，其特征在于通过用附着材料热喷涂所述电气引线的附着区(33)和与该附着区(33)直接邻近放置的接触区(18，20)，将所述附着区(33)至少间接地固定在加热层上，其中，在所述电气引线(22，24)的末端去除绝缘，由此释放线(32)，然后将所述线(32)散开并放置在表面元件(16)的尽可能大的接触区(18，20)中，至少与所述接触区接近的线(32)的区域形成附着区(33)，其中，所述表面元件是加热层。

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