DE102006055872B3

DE102006055872B3 - Elektrische Heizung, insbesondere zur Verwendung als Zusatzheizung in Automobilen

Info

Publication number: DE102006055872B3
Application number: DE102006055872A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kochems; Michael Edgar Luppold; Rolf Dr. Merte
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG; Beru AG
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-11-24
Also published as: US8642926B2; US20080135536A1

Abstract

Elektrische Heizung, insbesondere Zusatzheizung in Automobilen, mit folgenden Merkmalen: . Die Heizung hat mehrere nebeneinander angeordnete Heizstäbe (1), . die Heizstäbe (1) sind durch untereinander gleiche Lamellen (4) miteinander verbunden, welche auf die Heizstäbe (1) geschoben sind, . die Heizstäbe (1) haben zu diesem Zweck eine Folge von Langlöchern (3), die sich in Längsrichtung (10) der Lamellen (1) erstrecken, . die Langlöcher (3) haben einander gegenüberliegende Längsränder, welche die Heizstäbe (1) zwischen sich einklemmen; . in jeder Lamelle (4) ist wenigstens ein Teil der Langlöcher (3) um mehr als durch Fertigungstoleranzen bedingt länger als die in der Längsrichtung (10) der Lamellen (4) gemessene Breite der Heizstäbe (1).

Description

Die Erfindung geht von einer elektrischen Heizung mit mehreren nebeneinander angeordneten Heizstäben aus, die durch untereinander gleiche Lamellen miteinander verbunden sind, welche auf die Heizstäbe geschoben sind und diese einklemmen. Eine solche Heizung findet insbesondere als Zusatzheizung in Automobilen Verwendung. Heizungen in Automobilen nutzen in der Regel die Abwärme des Verbrennungsmotors. Durch die fortschreitende Erhöhung des Wirkungsgrades der Verbrennungsmotoren wird deren für die Heizung zur Verfügung stehende Abwärme geringer. Das trifft insbesondere auf die besonders kraftstoffsparend ausgebildeten direkteinspritzenden Dieselmotoren zu. Wegen ihrer geringen Abwärme werden diese Motoren vor allem im Winter nicht so schnell warm, wie es wünschenswert ist, um die Frontscheibe zu entfrosten, um ein Beschlagen der Frontscheibe zu verhindern und um die Fahrgastzelle auf eine angenehme Temperatur aufzuheizen. Aus diesem Grunde ist es aus der DE 199 02 050 A1 bekannt, eine elektrische Zusatzheizung vorzusehen, welche typisch eine Leistung zwischen 250 Watt und 2000 Watt aufweist.
Aus der EP 1 390 219 B1 ist eine elektrische Zusatzheizung bekannt, welche mehrere elektrische Heizstäbe hat, in welchen als Heizwiderstände PTC-Widerstände vorgesehen sind. Auf die Heizstäbe ist eine Anzahl von Lamellen geschoben, durch welche die Heizstäbe untereinander verbunden sind. Die Lamellen haben zu diesem Zweck rechteckige Löcher, deren lichte Weite eng an den Querschnitt der Heizstäbe angepasst ist, so dass die Ränder der Löcher auf den Heizstäben klemmen. Die Lamellen wirken als Wärmetauscher. Die Heizstäbe übertragen die in ihnen erzeugte Wärme auf die Lamellen, welche sie an eine Luftströmung abgeben, von welcher die Zusatzheizung quer durchströmt wird. Das eine Ende der Heizstäbe liegt in einem Gehäuse, in welchem sich eine Steuerschaltung mit Leistungshalbleitern befindet, welche den Heizstrom für die Heizstäbe steuert. In dem Gehäuse oder an dem Gehäuse befindet sich ferner eine Metallplatte, durch welche eine Masseverbindung mit der Außenseite der Heizstäbe hergestellt wird. Die anderen Enden der Heizstäbe stecken in einer Traverse, welche die Zusatzheizung mechanisch stabilisiert und Mittel zum Festlegen der Zusatzheizung im Fahrzeug aufweist.
Aus der DE 203 12 313 U1 ist eine Automobilheizung bekannt, die mehrere nebeneinander angeordnete Heizstäbe aufweist, die durch untereinander gleiche Lamellen miteinander verbunden sind, die auf die Heizstäbe geschoben sind. Die Lamellen haben zu diesem Zweck eine Folge von Langlöchern, die sich quer zur Längsrichtung der Lamellen erstrecken und die Heizstäbe allseitig einklemmen.
Für unterschiedliche Fahrzeuge gibt es unterschiedliche Zusatzheizungen, die sich in der Art und Anordnung der Heizstäbe sowie in der Art der an die Heizstäbe angepassten Lamellen unterscheiden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von elektrischen Zusatzheizungen für unterschiedliche Automobile zu rationalisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Heizung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in jeder Lamelle wenigstens ein Teil der Langlöcher, und zwar sind es in jeder Lamelle die gleichen Langlöcher, um mehr als durch Fertigungstoleranzen bedingt länger sind als die in der Längsrichtung der Lamellen gemessene Breite der Heizstäbe.
Das hat den Vorteil, dass die Heizstäbe in den verlängerten Langlöchern quer verschoben werden können, wodurch sich der gegenseitige Abstand der Heizstäbe verändern lässt. Das macht es möglich, mit ein und derselben Ausführungsform von Lamellen unterschiedliche Zusatzheizungen aufzubauen, die sich im gegenseitigen Abstand ihrer Heizstäbe unterscheiden. Gegenüber dem Stand der Technik kann dadurch die bisher für unterschiedliche elektrische Zusatzheizungen benötigte Anzahl unterschiedlicher Lamellen verringert und dadurch ein Rationalisierungseffekt erzielt werden, der die Fertigung, die Kosten der für die Fertigung benötigten Werkzeuge sowie die Lagerhaltung für die Lamellen verbilligt.
Vorzugsweise sind die verlängerten Langlöcher wenigstens 1,5mal so lang, noch besser wenigstens zweimal so lang wie die Breite der breitesten Heizstäbe, und nicht mehr als viermal so lang wie die Breite der breitesten Heizstäbe. Damit gibt es einen erheblichen Spielraum für den Aufbau elektrischer Zusatzheizungen mit Heizstäben, die sich in ihren Abständen und oder in ihrer Breite unterscheiden.
Mindestens bei Heizungen, welche eine gerade Anzahl von Heizstäben haben, sind vorzugsweise alle Langlöcher erfindungsgemäß verlängert. Bei einer ungeraden Anzahl von Heizstäben kann man davon absehen, das mittlere Langloch zu verlängern, da trotz unterschiedlicher Heizstababstände der mittlere Heizstab in ein und derselben mittleren Lage verbleiben kann.
Bei einer geraden Anzahl von Heizstäben können die mittleren Langlöcher, d. h. die Langlöcher für die beiden mittleren Heizstäbe, kürzer sein als die Langlöcher für die äußeren Heizstäbe. Bei einer Heizung mit vier nebeneinander angeordneten Heizstäben ist es günstig, wenn die äußeren Langlöcher, d. h. die Langlöcher für die äußeren Heizstäbe, die doppelte Länge der Langlöcher für die inneren Heizstäbe haben. Das erlaubt es, in so ausgebildete Lamellen Heizstäbe mit deutlich unterschiedlicher Breite in gleichmäßigen Abständen einzufügen.
Die Lamellen sind zweckmäßigerweise eben oder überwiegend eben ausgebildet. In den Langlöchern bilden Zungen wenigstens auf einer Seite des jeweiligen Langloches dessen Längsrand. Die Zungen können sich in der Ebene der Lamellen erstrecken. Vorzugsweise sind die Zungen alle zu derselben Seite aus der Ebene der Lamellen herausgebogen. Das erleichtert das Aufschieben der Lamellen auf die Heizstäbe, welche die Lamellen biegen, so dass die Lamellen infolge eines Rückfederns ihrer Zungen die Heizstäbe in den Langlöchern einklemmen, d. h., mit den Heizstäben eine kraftschlüssige Verbindung eingehen. Eine solche kraftschlüssige Verbin dung ist nicht nur günstig für den Zusammenhalt der Zusatzheizung, sondern auch für den Wärmeübergang von den Heizstäben auf die Lamellen.
Grundsätzlich werden in den Langlöchern nicht mehrere Zungen benötigt, um den Kraftschluss mit den Heizstäben herzustellen. Durch das Vorsehen mehrerer Zungen in Reihe gelingt es jedoch, unabhängig von der Lage des jeweiligen Heizstabes in den Langlöchern eine gleich bleibende Haltekraft zu erzeugen und eine größere Steifigkeit der Lamellen zu erreichen. Besonders günstig ist in diesem Zusammenhang eine Breite der Zunge, die ungefähr der mittleren Breite üblicher Heizstäbe mit PTC-Heizelementen entspricht. Vorzugsweise sind die Heizstäbe im Querschnitt rechteckig ausgebildet.
Die Lamellen können aus einem hinreichend wärmebeständigen Kunststoff bestehen. Vorzugsweise bestehen sie aus Blech. Das hat den Vorteil, dass sie preiswert als Stanz-Biege-Teile hergestellt werden können und eine gute Wärmeübertragung ermöglichen. Außerdem können die Lamellen gleichzeitig dazu dienen, um einen Masseanschluss für die Heizstäbe herzustellen. Zu diesem Zweck kann in die Lamellen ein extra Loch gestanzt werden, in welches bei einer der Lamellen ein metallischer Bolzen eingesetzt werden kann, welcher als Anschlusspol für eine Masseverbindung dient. Alternativ können die Lamellen auch mit einer Anschlussfahne für das Herstellen einer Masseverbindung ausgerüstet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
1 zeigt eine elektrische Zusatzheizung in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt,
2 zeigt in einer Schrägansicht eine Anordnung aus einer Lamelle und drei Heizstäben, und
3 zeigt die Anordnung aus 2 in einer Draufsicht.
Die in 1 dargestellte Zusatzheizung hat drei Heizstäbe 1, in welchen PTC-Heizelemente 2 angeordnet sind. Die Heizstäbe 1 liegen mit ihrem einen Ende im Gehäuse 11 einer Steuerschaltung, welche die Heizstäbe 1 mit Strom versorgt. Zuleitungen 12 zu den PTC-Heizelementen 2 ragen aus den im Gehäuse 11 liegenden Enden der Heizstäbe 1 heraus. Die anderen Enden der Heizstäbe 1 stecken in einer Traverse 8, welche Buchsen 9 zum Aufstecken des Heizers auf eine Halterung hat, welche im Fahrzeug vorgesehen ist. Auf die Heizstäbe 1 sind in regelmäßigen Abständen Lamellen 4 geschoben. Wie die 2 und 3 zeigen, haben die Lamellen 4 zu diesem Zweck drei Langlöcher 3, welche ungefähr viermal so lang sind wie die Breite der Heizstäbe 1 und sich der Länge nach in der Längsrichtung 10 der Lamellen 4 erstrecken. Die Langlöcher 3 haben an ihren Längsrändern jeweils vier Zungen 5, welche einander paarweise gegenüberliegen und aus der Ebene der Lamelle 2 herausgebogen sind. Die einander paarweise gegenüberliegenden Zungen 5 haben einen Abstand voneinander, der kleiner ist als die Dicke der Heizstäbe 1, so dass die Lamellen 2 auf den Heizstäben 1 klemmen. Die Zungen 5 sind durch quer verlaufende Einschnitte 7 voneinander getrennt.
Infolge der gewählten Länge der Langlöcher 5 kann der Abstand der Heizstäbe 1 voneinander gegenüber der dargestellten Anordnung um die Breite der Heizstäbe 1 verlängert oder um die doppelte Breite der Heizstäbe 1 verkürzt werden.
An einer Ecke der Lamelle 2 ist ein zusätzliches Loch 6 vorgesehen, in welches ein Bolzen als Anschlusspol für eine Masseverbindung eingesetzt werden kann.

1: Heizstäbe
2: PTC-Heizelemente
3: Langlöcher
4: Lamellen
5: Zungen
6: Zusätzliches Loch
7: Einschnitte
8: Traverse
9: Zapfen
10: Längsrichtung der Lamellen 1 und der Langlöcher 3
11: Gehäuse
12: Zuleitung

Claims

Elektrische Heizung, insbesondere Zusatzheizung in Automobilen, mit mehreren nebeneinander angeordneten Heizstäben (1), die durch untereinander gleiche Lamellen (4) miteinander verbunden sind, welche auf die Heizstäbe (1) geschoben sind, wobei die Lamellen (4) zu diesem Zweck eine Folge von Langlöchern (3) haben, die sich in Längsrichtung (10) der Lamellen (4) erstrecken, wobei die Langlöcher einander gegenüberliegenden Längsränder haben, welche die Heizstäbe (1) zwischen sich einklemmen; und wobei in jeder Lamelle (4) wenigstens ein Teil der Langlöcher (3) um mehr als durch Fertigungstoleranzen bedingt länger ist als die in der Längsrichtung (10) der Lamellen (4) gemessene Breite der Heizstäbe (1).
Heizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die längeren Langlöcher (3) wenigstens 1,5mal so lang sind wie die Breite des breitesten Heizstabes (1).
Elektrische Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die längeren Langlöcher (3) wenigstens zweimal so lang sind wie die Breite des breitesten Heizstabes (1).
Heizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Langlöcher (3) länger sind als die Breite des von ihnen aufgenommenen Heizstabes (1).
Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Lamellen (4) mit einer ungeraden Anzahl von Langlöchern (3) alle Langlöcher (3) mit Ausnahme des mittleren Langloches länger sind als die Breite des von ihnen aufgenommenen Heizstabes (1).
Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer geraden Anzahl von Heizstäben (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Langlöcher (3) für die beiden mittleren Heizstäbe (1) länger sind als die Breite der in sie eingesetzten Heizstäbe (1), aber kürzer sind als die Langlöcher (3) für die äußeren Heizstäbe (1).
Heizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Langlöcher für die äußeren Heizstäbe doppelt so lang sind wie die Langlöcher für die inneren Heizstäbe.
Heizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die längeren Langlöcher (3) nicht mehr als viermal so lang sind wie die Breite des breitesten Heizstabes (1).
Heizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (4) eben oder überwiegend eben ausgebildet sind.
Heizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer Seite der Langlöcher (3) Zungen (5) den Längsrand des jeweiligen Langloches (3) bilden.
Heizung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungen (5) alle zu derselben Seite aus der Ebene der Lamellen (4) herausgebogen sind.
Heizung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Langlöchern (3) mehrere in Längsrichtung (10) der Lamelle (4) aufeinander folgend angeordnete Zungen (5) vorgesehen sind.
Heizung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Zungen (5) annähernd mit der Breite der Heizstäbe (1) übereinstimmt.
Heizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstäbe (1) einen rechteckigen Umriss haben.
Heizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (4) aus Blech bestehen.
Heizung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (4) Stanz-Biege-Teile sind.
Heizung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Lamellen (4) zum Herstellen einer Masseverbindung eingerichtet ist.
Heizung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lamellen (4) dazu eingerichtet sind, eine Masseverbindung herzustellen.
Heizung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (4) ein zusätzliches Loch (6) haben, in welches ein Anschlusspol für eine Masseverbindung eingesetzt werden kann.