DE102008003867A1

DE102008003867A1 - Kraftfahrzeugheizung

Info

Publication number: DE102008003867A1
Application number: DE102008003867A
Authority: DE
Inventors: Christian Dörrie; Frank Bartmann; Norbert Ernst
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG; Beru AG
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2008-01-07
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2028-01-08
Also published as: DE102008003867B4; US20080173628A1; DE202007001079U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugheizung mit mehreren Heizelementen, mehreren Potentialanschlüssen (5) zum Anlegen einer Versorgungsspannung an die Heizelemente, und einer Steckverbinderaufnahme (10), in der die Potentialanschlüsse (5) in Form von Kontaktzungen zur Spannungsversorgung der Heizelemente angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Steckverbinderaufnahme (10) ein Massebolzen (6) zum Anschließen der Kraftfahrzeugheizung (1) an Masse angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugheizung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Kraftfahrzeugheizung ist beispielsweise aus der EP 1 432 287 A1 bekannt.
Zur Beheizung des Innenraums von Kraftfahrzeugen werden elektrische Kraftfahrzeugheizungen verwendet. Insbesondere bei sehr kraftstoffeffizienten Dieselmotoren genügt bei Frost die Abwärme des Motors nicht, um den Fahrzeuginnenraum innerhalb kurzer Zeit auf eine angenehme Temperatur aufzuheizen. Aus diesem Grund werden Kraftfahrzeuge mit elektrischen Kraftfahrzeugheizungen ausgerüstet.
Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugheizungen sind die folgenden Anforderungen zu beachten:
Die Heizleistung soll möglichst groß sein, damit der Kraftfahrzeuginnenraum in möglichst kurzer Zeit aufgeheizt werden kann; die Kraftfahrzeugheizung soll einschließlich der nötigen Anschlüsse möglichst klein und kompakt sein; die Fertigung soll möglichst kostengünstig und die Montage der fertigen Kraftfahrzeugheizung in ein Kraftfahrzeug soll mit möglichst geringem Aufwand möglich sein.
Die aus der EP 1 432 287 A1 bekannte Kraftfahrzeugheizung hat eine Steckverbinderaufnahme mit fünf Kontaktzungen als Potential- und Masseanschlüsse (3 Potential- und 2 Masseanschlüsse). Mit einem passenden Steckverbinder kann diese Kraftfahrzeugheizung deshalb schnell und einfach an das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden. Allerdings sind die auf diese Weise geschaffenen Kontakte nur für Gesamtstromstärken bis etwa 100 A geeignet, so dass die Heizleistung dieser Kraftfahrzeugheizung auf etwa 1 kW begrenzt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie die Entwicklungsanforderungen einer möglichst großen Heizleistung, eines kleinen Einbauvolumens; geringen Fertigungskosten und einer einfachen Montage möglichst gut erfüllt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Steckverbinderaufnahme ein Massebolzen zum Anschließen der Kraftfahrzeugheizung an Masse angeordnet ist.
Da die Steckverbinderaufnahme einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung Potentialanschlüsse in Form von Kontaktzungen hat, werden also zum Anschließen der Kraftfahrzeugheizung an Potential und Masse unterschiedliche Prinzipien verwendet. Die mit Kontaktzungen und einem Steckverbinderanschluss verbundenen Vorteile einer schnellen und einfachen Montage können für die Potentialanschlüsse genutzt werden. Indem für den Masseanschluss anstelle von Kontaktzungen ein Massebolzen verwendet wird, können wesentlich höhere Ströme bewältigt werden, so dass sich die Heizleistung steigern leist. Eine vergleichbare Leistungssteigerung ließe sich bei der aus EP 1 432 287 A1 bekannten Kraftfahrzeugheizung nur durch die Verwendung von zusätzlichen Kontaktzungen für weitere Masseanschlüsse und damit ein größeres Einbauvolumen erreichen.
Über den Massebolzen einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung lassen sich wesentlich höhere Ströme als über Kontaktzungen leiten, so dass bei einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung ein einziger Masseanschluss ausreicht und folglich trotz eines kleinen und kompakten Designs wesentlich höhere Stromstärken und damit eine höhere Heizleistung verwirklicht werden können.
Zum Anschließen einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung an das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs kann ein Steckverbinder verwendet werden, der neben Aufnahmen für die Kontaktzungen der Potentialanschlüsse zusätzlich eine Buchse zur Kontaktierung des Massebolzens enthält. Eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugheizung bietet jedoch auch den Vorteil, die Kontaktierung der Potentialanschlüsse von der Kontaktierung des Massebolzen zu entkoppeln, indem ein Steckverbinder verwendet wird, der eine durchgehende Öffnung aufweist durch die der Massebolzen hindurch ragt, wenn der Steckverbinder an den Steckverbinderanschluss angeschlossen ist. Der Massebolzen kann dann gesondert an einen Masseanschluss angeschlossen werden. Besonders günstig ist hierfür eine formschlüssige Verbindung; beispielsweise kann der Massebolzen mit einem Außengewinde versehen werden, so dass für den Masseanschluss eine von einer Mutter gehaltene Öse eines Masseanschlusskabels genutzt werden kann.
Die Möglichkeit der Entkopplung der Potentialanschlüsse von dem Masseanschluss bietet für die Montage der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung einen wichtigen Vorteil, da die entsprechenden Prozessschritte unabhängig voneinander vorgenommen werden können. Dies ist insbesondere dann ein großer Vorteil, wenn die Anschlusskabel der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung mit Anschlusskabeln anderer Komponenten des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Klimaanlage, zu einem Kabelbaum zusammengefasst werden sollen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Heizungssystem mit einer Kraftfahrzeugheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und einem Potentialanschlusskabel, das an seinem Ende mit einem Steckverbinder verbunden ist, der zu der Steckverbinderaufnahme der Kraftfahrzeugheizung passt. Bevorzugt ist der Steckverbinder eines derartigen Heizungssystems mit mehreren Potentialanschlusskabeln verbunden, die im Betrieb jeweils einen der Potentialanschlüsse der Kraftfahrzeugheizung kontaktieren.
Die als Kontaktzungen ausgebildeten Potentialanschlüsse sind bevorzugt passend zu dem Steckverbindersystem TYCO AMP MCP (multiple contact point) system (6.3/4.8K).
Der Massebolzen ist bevorzugt in einer Reihe mit den Kontaktzungen angeordnet, da auf diese Weise zum Anschließen der Kraftfahrzeugheizung an das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs besonders platzsparend möglich ist. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass die geometrische Mittelachse des Massebolzens geometrisch exakt fluchtend mit den Kontaktzungen angeordnet ist. Es genügt für ein platzsparendes Design, wenn die geometrische Mittelachse des Massebolzens nicht mehr als 10 mm von einer durch die Mittelpunkte der beiden nächstliegenden Kontaktzungen verlaufenden Gerade entfernt ist. Bevorzugt beträgt der Abstand der geometrischen Mittelachse von dieser Gerade weniger als 8 mm, besonders bevorzugt weniger als 5 mm, insbesondere weniger als 3 mm.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die dabei beschriebenen Merkmale können einzeln und in Kombination zum Gegenstand von Ansprüchen gemacht werden. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung mit angeschlossenem Steckverbinder und Masseanschlusskabel;
2 eine Schnittansicht zur 1;
3 die Kraftfahrzeugheizung ohne Steckverbinder mit Blick in Steckrichtung;
4 die Steckverbinderaufnahme der Kraftfahrzeugheizung in einer Schrägansicht;
5 die Steckverbinderaufnahme in einer weiteren Schrägansicht;
6 eine Ausführungsbeispiel eines zu der dargestellten Steckverbinderaufnahme passenden Steckverbinders;
7 den in 6 dargestellten Steckverbinder mit dem Masseanschluss in einer weiteren Ansicht.
Die in den 1 und 2 dargestellte Kraftfahrzeugheizung 1 hat mehrere, genauer gesagt drei, Heizstäbe 2, in denen jeweils mindestens ein PTC-Heizelement angeordnet ist. Auf die Heizstäbe 2 sind Wärmeabgabekörper 3 aufgesteckt, die im Betrieb Wärme von den Heizstäben 2 aufnehmen und an Umgebungsluft abgeben. Die Wärmeabgabekörper 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Metallbleche ausgeführt, in die Öffnungen zum Durchstecken der Heizstäbe 2 gestanzt sind. Dabei sind aus den Wärmeabgabekörpern 3 Laschen 4 ausgebogen.
Aus den Heizstäben 2 ragt jeweils ein Potentialanschluss 5 in Form einer Kontaktzunge heraus, über den an die PTC-Heizelemente ein Potential angelegt werden kann. Die Außenseite der Heizstäbe 2 wird bestimmungsgemäß auf Masse gelegt. Hierzu ist ein Massebolzen 6 vorgesehen, der an einem Kontaktblech 7 befestigt ist, beispielsweise durch Vernieten oder Verlöten, das Durchbrüche aufweist, durch die jeweils einer der Heizstäbe 2 hindurchragt und so das Kontaktblech 7 kontaktiert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur zwei Heizstäbe 2 durch Durchbrüche des Kontaktblechs 7 hindurch geschoben. Der dritte Heizstab 2 ist über die Wärmeabgabekörper 3 elektrisch mit den anderen Heizstäben 2 und damit auch mit dem Massebolzen 6 verbunden.
Die Kraftfahrzeugheizung 1 hat eine insbesondere in den 3 bis 5 dargestellte Steckverbinderaufnahme 10, in der die aus den Heizstäben 2 herausragenden Kontaktzungen 5 sowie der Massebolzen 6 in einer Reihe angeordnet sind. Der zylindrische Massebolzen 6 ist dabei zwischen zwei Kontaktzungen 5 angeordnet. Die Steckverbinderaufnahme 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Spritzgussteil, das an seiner Unterseite in 5 dargestellte Öffnungen 11 aufweist, in denen die Heizstäbe 2 stecken. Wie die Schnittansicht von 2 zeigt, verengen sich diese Öffnungen 11, so dass die Steckverbinderaufnahme 10 auf den Heizstäben 2 aufsitzt und die Kontaktzungen 5 aus dem Boden der Steckverbinder aufnahme 10 herausragen. Der Boden der Steckverbinderaufnahme 10 hat ferner einen Durchbruch 12, durch den der Massebolzen 6 hindurchragt.
Die Steckverbinderaufnahme 10 hat einen mechanischen Anschlag mit Befestigungslöchern 15 und weist Seitenwände 13 auf, die einen Innenraum umschließen, in dem die Potentialanschlüsse 5 und der Massebolzen 6 angeordnet sind. Bevorzugt weist mindestens eine dieser Seitenwände 13 eine Rastausnehmung 14 für einen Rastvorsprung, insbesondere einen federnden Rasthaken, eines Steckverbinders auf.
In den 6 und 7 ist ein zu der Steckverbinderaufnahme 10 passender Steckverbinder 20 mit den Potentialleitungen 21, 22, 23 und dem Masseanschlusskabel 24 dargestellt. Insbesondere in 6 ist dabei auch der im vorhergehenden Absatz erwähnte Rasthaken 25 zu erkennen, der bestimmungsgemäß in die Rastausnehmung 14 der Steckverbinderaufnahme 10 eingreift.
Die vorgehend beschriebene Kraftfahrzeugheizung 1 und der dazu passende Steckverbinder 20 mit den an ihn angeschlossenen Potentialanschlusskabeln bilden ein Heizungssystem. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird über den Steckverbinder 20 jede Kontaktzunge 5 an ein Potentialanschlusskabel 21, 22, 23 angeschlossen.
Eine Besonderheit des dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Steckverbinder 20 zwar den Anschluss der Kontaktzungen 5 an Potentialleitungen 21, 22, 23 bewirkt, nicht jedoch den Anschluss des Massebolzens 6 an Masse. Wie insbesondere 2 zeigt, weist der Steckverbinder 20 eine durchgehende Öffnung 26 auf, durch die der Massebolzen 6 hindurchragt, wenn der Steckverbinder 20 in die Steckverbinderaufnahme 10 eingeführt ist. Der Steckverbinder 20 dient bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel also nur zum Anschließen der Potentialanschlüsse 5, nicht jedoch des Massebolzens 6.
Der Massebolzen 6 wird über das Masseanschlusskabel 24, das nicht an elektrische Kontakte des Steckverbinders 20 angeschlossen ist, an Masse angeschlossen. Der Massebolzen 6 weist eine strukturierte Außenkontur für einen Formschluss zur Mas seanbindung auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die strukturierte Außenkontur ein Außengewinde, das mit einer Anschlussmutter 27 (siehe 1 und 7) zusammenwirkt, um eine den Massebolzen 6 umgebende Öse 28 des Masseanschlusskabels 24 zu sichern. Die strukturierte Außenkontur kann beispielsweise auch als Ringnut ausgebildet sein, um einen Formschluss mit einer Anschlussbuchse herzustellen. Eine derartige Anschlussbuchse für das Massekabel kann beispielsweise als ein so genannter Radsok-Kontakt ausgebildet sein.
Die Steckverbinderaufnahme 10 weist ebenso wie der Steckverbinder 20 eine seitliche Aussparung für das Masseanschlusskabel 24 auf. Das Masseanschlusskabel 24 ist durch diese Aussparungen hindurchgeführt und wird zusammen mit den Potentialanschlusskabeln 21, 22, 23 von einer Kabelführung 29 des Steckverbinders 20 gehalten. Die Steckverbinderaufnahme 10 und der dazu passende Steckverbinder 20 weisen jeweils eine seitliche Ausbuchtung 30, 31 auf, die der Aussparung für das Masseanschlusskabel 24 gegenüberliegt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass Platz geschaffen wird, um die Anschlussmutter 27 bequem auf das Außengewinde des Massebolzens 6 aufschrauben zu können.

1: Kraftfahrzeugheizung
2: Heizstäbe
3: Wärmeabgabekörper
4: Laschen
5: Potentialanschluss
6: Massebolzen
7: Kontaktblech
10: Steckverbinderaufnahme
11: Öffnung
12: Durchbruch
13: Seitenwand
14: Rastausnehmung
15: Befestigungsloch
20: Steckverbinder
21: Potentialleitung
22: Potentialleitung
23: Potentialleitung
24: Masseanschlusskabel
25: Rasthaken
26: Durchgehende Öffnung
27: Anschlussmutter
28: Öse
29: Kabelführung
30: Ausbuchtung
31: Ausbuchtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1432287 A1 [0001, 0004, 0007]

Claims

Kraftfahrzeugheizung mit mehreren Heizelementen, mehreren Potentialanschlüssen (5) zum Anlegen einer Versorgungsspannung an die Heizelemente, und einer Steckverbinderaufnahme (10), in der die Potentialanschlüsse (5) in Form von Kontaktzungen zur Spannungsversorgung der Heizelemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steckverbinderaufnahme (10) ein Massebolzen (6) zum Anschließen der Kraftfahrzeugheizung (1) an Masse angeordnet ist.
Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Massebolzen (6) weiter als die Kontaktzungen (5) in Steckrichtung erstreckt.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steckverbinderaufnahme (10) genau ein Massebolzen (6) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steckverbinderaufnahme (10) mindestens zwei, insbesondere mindestens drei Kontaktzungen (5) angeordnet sind.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (6) eine strukturierte Außenkontur für einen Formschluss zur Masseanbindung aufweist.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (6) ein Außengewinde aufweist.
Kraftfahrzeugheizung nach Anspruche 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (6) eine Ringnut aufweist
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderaufnahme (10) einen mechanischen Anschlag mit Befestigungslöchern (15) aufweist.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderaufnahme (10) Seitenwände (13) aufweist, die einen Innenraum umschließen, in dem die Potentialanschlüsse (5) und der Massebolzen (6) angeordnet sind.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderaufnahme (10) eine seitliche Aussparung für ein Masseanschlusskabel (24) aufweist.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderaufnahme (10) in einer der seitlichen Aussparung gegenüberliegenden Seitenwand (13) eine Ausbuchtung (30, 31) aufweist.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderaufnahme (10) einen Boden aufweist, der an seiner Unterseite Öffnungen (11) aufweist, in denen die Heizstäbe (2) stecken.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderaufnahme (10) eine Seitenwand (13) mit einer Rastausnehmung (14) für einen Rastvorsprung (25) eines Steckverbinders (20) aufweist.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (6) zwischen zwei Kontaktzungen (5) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (6) und die Kontaktzungen (5) in einer Reihe angeordnet sind.
Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massebolzen (6) an einem Kontaktblech (7) befestigt ist, das mindestens zwei Durchbrüche (12) aufweist, durch die jeweils einer der Heizstäbe (2) hindurchragt und dabei das Kontaktblech (7) kontaktiert.
Heizungssystem mit einer Kraftfahrzeugheizung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Potentialanschlusskabel (21, 22, 23), das an seinem Ende mit einem Steckverbinder (20) verbunden ist, der zu der Steckverbinderaufnahme (10) der Kraftfahrzeugheizung (1) passt.
Heizungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Potentialanschlusskabel (21, 22, 23) mit dem Steckverbinder (20) verbunden sind.
Heizungssystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (20) eine durchgehende Öffnung (26) aufweist, durch die der Massebolzen (6) hindurchragt, wenn der Steckverbinder (20) an der Steckverbinderaufnahme (10) angeschlossen ist.
Heizungssystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (20) eine Buchse zur Kontaktierung des Massebolzens (6) enthält.
Heizungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (20) eine Kabelführung (29) aufweist.