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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, einen Sitz mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 3 und ein Verfahren zur
Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
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Flächige elektrische
Heizelemente sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Hierbei
sind typischerweise eine Mehrzahl von Heizleitern in einen flächigen textilen
Träger
eingearbeitet bzw. auf diesem fixiert. Der Träger kann in dieser halbfertigen
Form weiter verarbeitet werden. Derartige elektrische Heizelemente
eignen sich zum Einbau in Fahrzeugsitzen oder für andere zu beheizende Oberflächen in
Kraftfahrzeugen wie bspw. für
beheizbare Lenkräder.
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Um
auf der verfügbaren
Fläche
eine möglichst
große
Heizleistung zu erhalten, sind die elektrischen Heizleiter meist
in Wellen- bzw. Mäanderform verlegt.
Bei bekannten Heizelementen kann der in Wellenform verlegte Heizleiter
unter Umständen
verrutschen. Um die Heizleiter in definierter Position festzuhalten,
können
diese mittels unterschiedlicher Maßnahmen fixiert werden. Aus
DE 30 40 888 A1 ist ein
elektrischer Heizkörper
bekannt, der einen wellenförmig
verlaufenden Heizdraht aufweist. Der elektrisch isolierte Heizdraht
ist auf einen blattförmigen textilen
Trägerstoff
in Form einer Wellenlinie lose aufgelegt und durch eine in der Wellenachse
verlaufende Naht auf dem Trägerstoff
gehalten.
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DE 31 17 402 beschreibt
einen elektrischen Heizkörper
mit in Form einer Wellenlinie auf einen textilen Trägerstoff
aufgelegten und daran festgehaltenen Heizdrähten. Die Heizdrähte sind
mit mindestens auf einer Seite eine selbstklebende Schicht aufweisenden
Klebestreifen auf dem Trägerstoff
befestigt.
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Weiterhin
ist aus
DE 35 13 909
A1 ein elektrischer Heizkörper mit einem in Form einer
Wellenlinie auf einen blattförmigen
Trägerstoff
aufgelegten und auf diesem festgehaltenen Heizdraht bekannt. Der
Heizdraht ist in eine bandförmige
Textilstruktur eingearbeitet, die mit dem Heizdraht als vorkonfektionierter
Heizleiterstreifen an dem Trägerstoff
befestigt ist.
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Aus
DE 600 00 028 ist ein Heizelement
bekannt, das mit zwei verschiedenen Klebern in einen Sitz eingeklebt
wird. Dieses Verfahren ist aufwendig.
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Aus
DE 28 50 323 ist ein Heizelement
bekannt, bei dem ein Heizleiter zwischen zwei Gitter eingeklebt
wird. Ein solches Heizelement ist ebenfalls umständlich zu fertigen und außerdem wenig dehnbar.
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Aus
DE 693 21 253 ist ein Heizelement
bekannt, das mit einer durch Erhitzen aktivierbaren Kleberschicht
in einem Sitz verklebt wird.
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Aus
DE 41 22 363 ist eine Sitzheizung
bekannt, die mittels Klebestreifen und einer darauf angeordneten
Schutzfolie auf der Rückseite
eines Sitzbezuges angeordnet werden kann.
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Aus
DE 101 53 830 ist eine
Heizeinrichtung bekannt, deren Träger im wesentlichen durch einen temperaturaktivierbaren
Kleber gebildet ist. Nachteilig hieran ist jedoch, daß der Heizwiderstand
am Träger
durch Aktivieren der Trägerschicht
angeklebt ist. Dies kann zu Beschädigungen der Trägerschicht
und Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung führen.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektrisches
Heizelement zur Verfügung
zu stellen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist, einfach
weiter verarbeitbar und sicher im Betrieb ist.
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Dieses
Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs
erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Je
nach Größe des Trägers bzw.
der zu beheizenden Fläche
können
mehrere Heizleiter nebeneinander auf dem Träger aufgebracht sein, die vorzugsweise
jeweils parallel zueinander angeordnet sind. Es können auf
diese Weise auch großflächige Träger hergestellt
werden, die anschließend
je nach Bedarf in die gewünschten
Größen geschnitten
werden können.
Hierbei ist darauf zu achten, dass die parallelen Heizleiter einen
ausreichend großen
Abstand zueinander haben, damit beim Zerschneiden des Trägers nicht
die Hilfsfäden
benachbarter Heizleiter oder gar diese selbst beschädigt werden.
Die Heizleiter sind vorzugsweise in geradlinigen Verlegelinien auf
dem Träger
aufgebracht und weisen jeweils entlang dieser Verlegelinien einen
mäanderförmigen Verlauf
auf. Der mäanderförmige Verlauf
ermöglicht einerseits
eine ausreichende Flexibilität
der Heizleiter bei Verformungen oder Dehnungen des Trägers und
kann zudem bei gegebener Fläche
des Trägers die
Heizleistung des Heizelements verbessern.
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Als
Heizleiter eignen sich insbesondere einzelne Carbonfäden bzw.
miteinander verflochtene Carbonfäden.
Da diese mechanisch relativ empfindlich sind, bietet die erfindungsgemäße Fixierung
mittels des Hilfsfadens Vorteile hinsichtlich der Lebensdauer und
der Funktionssicherheit solcher Heizelemente. Die relativ dünnen Carbonfäden ermöglichen die
Realisierung von sehr flachen und damit sehr universell einsetzbaren
Heizelementen.
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Elektrische
Anschlüsse
zur Energieversorgung des Heizelements können an gegenüber liegenden
Längskanten
des Trägers
vorgesehen sein. Ggf. können
die elektrischen Anschlüsse
auch an einer Längskante
bzw. an einer Schmalseite vorgesehen sein.
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Das
erfindungsgemäße elektrische
Heizelement eignet sich insbesondere zur Verwendung bei einem beheizbaren
Lenkrad und/oder zur Einarbeitung in Sitze. Das Heizelement kann
auf einem Bezug und/oder einem Polsterkern aufgebracht oder in diese
eingeschäumt
sein. Der Träger
des Heizelements kann insbesondere mit dem Bezug und/oder dem Polsterkern
verklebt sein.
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Als
Trägermaterial
eignet sich wahlweise ein Textilstoff oder auch ein sog. Nonwoven,
d. h. ein Vliesmaterial.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1 eine
Variante eines erfindungsgemäßen elektrischen
Heizelements,
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In 1 ist
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen elektrischen
Heizelements 10 dargestellt. Es weist einen flächigen Träger auf,
auf dem mehrere elektrische Heizleiter 14 in Wellen- bzw.
Mäanderform
fixiert sind.
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Der
Träger 12 kann
insbesondere aus einem textilen Stoff oder auch aus einem Vlies
o. dgl. bestehen. Der Träger 12 wird
vorzugsweise durch ein Textil oder eine Folie gebildet, die an wenigstens
einer ihrer Oberflächen
zumindest teilweise mit einem klebefähigen Material versehen ist.
Das Textil kann beispielsweise ein Gewebe, Gewirke oder Vlies aus
einem synthetischen oder natürlichen
Fasermaterial sein. Der Kleber ist vorzugsweise ein thermisch aktivierbares
Material, beispielsweise Polyamid oder Copolyamid. Sein Schmelzpunkt
liegt vorzugsweise bei etwa 120 bis 140°C. Eine andere Alternative ist,
daß der
Träger 12 im
wesentlichen vollständig
aus dem thermisch aktivierbaren Material gebildet ist.
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Der
relativ dünne
und flächige
Träger 12 ermöglicht eine
sehr flexible Verlegung des elektrischen Heizelements 10,
das bspw. für
ein elektrisch beheizba res Lenkrad oder für einen Fahrzeugsitz eingesetzt
werden kann. Die Heizleiter 14 können aus metallischem Draht-
oder Folienmaterial bestehen. Vorzugsweise werden als Heizleiter 14 jedoch Carbonfäden eingesetzt,
die relativ dünn
sind und gute elektrische Eigenschaften aufweisen.
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Die
in geschwungenen Verlegelinien auf dem Träger 12 aufgebrachten
Heizleiter 14 sind mittels der auf dem Träger 12 aufgenähten – hier nicht elektrisch
leitenden – Hilfsfäden 16 am
Träger
fixiert. Zu diesem Zweck dringt jeder Hilfsfaden 16 an
einer Vielzahl von Befestigungspunkten 20 in den Träger 12 ein
und bildet eine Vielzahl von Schlingen 18, in denen jeweils
der Heizleiter 14 in seiner verlegten Form fixiert und
gehalten ist. Die Hilfsfäden 16 dringen
an keiner Stelle in den Heizleiter 14 ein, sondern halten
diesen mit geringfügigem
Spiel an der Oberfläche
des Trägers.
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An
gegenüber
liegenden Schmalseiten 22 des Trägers 12 sind jeweils
elektrische Anschlüsse 24 zur
Kontaktierung des Heizelements 10 und zu dessen Energieversorgung
vorgesehen. Die in 1 dargestellten drei Heizleiter 14 sind
an ihren Enden jeweils zu den elektrischen Anschlüssen 24 zusammengeführt und
miteinander verbunden, so dass sie als elektrische Widerstände jeweils
parallel geschaltet sind. Gegenüber
der in 1 gezeigten Anordnung der Heizleiter 14 können diese
ggf. noch wesentlich enger nebeneinander angeordnet sein, wobei
sich u. U. sogar die Schlingen 18 benachbarter Heizleiter 14 kreuzen
können.
Von den beiden Längsseiten 26 weisen
die Heizleiter 14 jeweils einen ausreichenden Abstand auf,
so dass sie beim Zuschneiden des Trägers 12 nicht verletzt
oder beschädigt
werden. Zudem kann auf diese Weise verhindert werden, dass beim überlappenden
Verlegen des Heizelements 10 bzw. beim Verlegen auf Stoß überstehende
Heizleiterfäden
zu Kurzschlüssen
führen
können.
Dies betrifft bspw. eine Verlegung des Heizelements 10 auf
Stoß bzw.
mit leichter Überlappung
der Längsseiten 26 auf
einem Lenkrad.
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Die
Schlingen können
entsprechend 1 z. B. ausschließlich an
der Oberfläche
des Trägers 12 angeordnet
sein, auf der sich auch die Heizleiter 14 befinden.
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Ein
erfindungsgemäßes Heizelement
läßt sich
ohne zusätzliche
Hilfsträger
transportieren und weiter verarbeiten. Es wird nach seiner Herstellung dann
an seinen endgültigen
Einbauort verbracht. Beispielsweise wird es auf einem Polsterkern
eines Sitzes angeordnet, das klebefähige Material wird aktiviert
und das Heizelement so am Polsterkern befestigt.
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Eine
andere Variante des Einbaus ist, das Heizelement an einem Bezug
eines Sitzes anzuordnen. Unter Bezug werden hierbei nicht nur die
oberste Stoffschicht eines Sitzes, sondern auch darunter angeordnete
zusätzliche
dünne Schaumstoffschichten
verstanden. In einem nächsten
Schritt wird das klebefähige
Material aktiviert und das Heizelement am Bezug angeklebt. Diese
Verklebung kann ausreichend sein, um das Heizelement zu fixieren.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß in einem weiteren Fertigungsschritt
der Bezug mitsamt dem verklebten Heizelement in eine Schäumform eingelegt
wird und anschließend
der Bezug und das Heizelement bei Ausschäumung des Polsterkerns fest
mit diesem vergossen werden. Dies stellt auf jeden Fall eine sichere Einbindung
des Heizelementes dauerhaft her. Besteht der Träger 12 im wesentlichen
aus einem thermisch aktivierbaren Material, so wird beim Schäumen kein
als Armierung dienendes Textil in den Schaum eingebracht. Dies begünstigt die
Elastizität
des Schaums.
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Die
Aktivierung des Klebers kann beispielsweise durch Einschalten des
Heizelementes vorzugsweise auf eine über seiner normalen Betriebstemperatur
liegenden Temperatur bewirkt werden. Auch durch beim Einschäumen auftretende
Temperaturen kann eine Aktivierung des klebefähigen Materials erfolgen.
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- 10
- Elektrisches
Heizelement
- 12
- Träger
- 14
- Heizleiter
- 16
- Hilfsfaden
- 18
- Schlinge
- 20
- Befestigungspunkt
- 22
- Schmalseite
- 24
- Elektrischer
Anschluß
- 26
- Längsseite
- 32
- Polsterkern
- 36
- Bezug
- 38
- Längsnaht
- 40
- Klebefähiges Material