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Die
Erfindung betrifft einen Gewirkeabschnitt mit einem elektrisch nicht
leitenden Grundgelege und einer Vielzahl von eingewirkten elektrischen
Leitern, die in Wirkrichtung verlaufen und zur Verbindung mit einer
elektrischen Spannungsquelle in einer Parallelschaltung jeweils
an zwei in einem Abstand angeordnete und quer zur Wirkrichtung verlaufende
Anschlussabschnitte elektrisch angeschlossen sind. Der Gewirkeabschnitt
ist bevorzugt zur Verwendung als Heizeinlage vorgesehen, wobei sich
die elektrischen Leiter bei einer Spannungsbeaufschlagung aufgrund
des spezifischen Widerstandes erwärmen.
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Derartige
Heizeinlagen können
beispielsweise für
Autositze, Matratzen, Heizdecken oder dergleichen vorgesehen sein.
Insbesondere kann das Grundgelege als Abstandsgewirke mit zwei flächigen Gewirkelagen
und dazwischen angeordneten Abstandsfäden ausgebildet sein. Im Rahmen
einer solchen Ausgestaltung weist der Gewirkeabschnitt zusätzlich zu
der Heizfunktion aufgrund der von den Abstandsfäden gebildeten Zwischenschicht
elastische Eigenschaften auf, so dass der Gewirkeabschnitt auch
zur elastischen Abstützung
und Abpolsterung eingesetzt werden kann. Die offene Struktur der
Abstandsfäden
ermöglicht
zusätzlich
eine Luftzirkulation, wodurch sowohl eine passive Klimatisierung durch
Konvektion als auch eine aktive Klimatisierung durch die Kombination
mit einem Gebläse
ermöglicht werden.
Im Hinblick auf die bevorzugte Verwendung als Heizeinlage kann durch
die von den Abstandsfäden
gebildete Zwischenschicht auch eine gewisse Isolation erreicht werden,
wodurch ein übermäßiger Wärmeverlust
durch den Gewirkeabschnitt hindurch vermieden und damit eine schnelle
Erwärmung
erreicht werden können.
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Ein
Gewirkeabschnitt mit den eingangs beschriebenen Merkmalen und einem
als Abstandsgewirke ausgeführten
Grundgelege ist aus der Druckschrift
DE 42 39 068 C2 bekannt. Die einzelnen Leiter sind
in einer Parallelschaltung an ihrem einen Ende mit einem Masseleiter
und an ihrem anderen Ende mit einem Anschlussleiter verbunden. Trotz
seiner vorteilhaften Gebrauchseigenschaften ist der bekannte Gewirkeabschnitt
noch verbesserungsbedürftig.
So ist die Anordnung der separat zuzuführenden Masse- und Anschlussleiter
aufwendig. Von Nachteil ist auch, dass die für eine Kontaktierung vorgesehenen
Enden des Masseleiters einerseits und des Anschlussleiters andererseits
in einem erheblichen Abstand zueinander angeordnet sind und so eine
direkte Kontaktierung erschwert wird. Insbesondere ist die in der
DE 42 39 068 C2 vorgeschlagene
Verbindung des Masseleiters mit der elektrischen Fahrzeugmasse häufig nicht
ohne weiteres möglich,
da im Bereich der gegenüber
dem Fahrzeugaufbau verstellbaren Fahrzeugsitze masseführende Teile
nicht ohne weiteres zugänglich
sind.
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Aus
der Druckschrift
DE
10 2006 038 612 A1 ist des Weiteren ein Abstandsgewirke
mit eingewirkten Leiterfäden
bekannt. Die nicht isolierten Leiterfäden erstrecken sich über zumindest
eine der Gewirkelagen, wobei sich unmittelbar benachbarte Leiterfäden berühren. Durch
die beschriebene Ausgestaltung wird eine flächige, leitende Struktur gebildet,
die durch zwei seitliche, eingewirkte Anschlussleiter kontaktierbar
ist. Da sämtliche
Leiterfäden
eine gemeinsame elektrisch leitende Struktur mit einer Vielzahl von
Kontaktstellen bilden, kann es in der Praxis unter Umständen zu
einer lokal ungleichmäßigen oder auch
unzureichenden Erwärmung
kommen. Nachteilig ist des Weiteren, dass auch hier die elektrischen Anschlüsse zur
Kontaktierung des Gewirkeabschnittes gegenüberliegend angeordnet sind.
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Die
Druckschrift
DE 2 229
808 A1 betrifft eine elektrische Widerstandsheizmatte,
die als Gewebe ausgebildet ist. Textile Kett- und Schussfäden bilden ein
Trägergewebe,
in welches Widerstandsdrähte aus
einer Vielzahl durchgehend umlenkungsfrei verlaufender Einzelfäden eingewebt
sind. Zur Kontaktierung der Widerstandsdrähte sind in Schussrichtung verlaufende
Stromanschlussleiter vorgesehen, welche die Widerstandsheizmatte
in Längsrichtung
in hintereinander liegende Heizgitterzonen teilen. Zur Kontaktierung
der Widerstandsdrähte
sind demnach mehrere Stromanschlussleiter zuzuführen und im Webverfahren einzuarbeiten.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Gewirkeabschnitt anzugeben, der leicht herzustellen ist und eine
einfache elektrische Kontaktierung ermöglicht.
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Ausgehend
von einem Gewirkeabschnitt mit den Merkmalen des Oberbegriffes des
Patentanspruches 1 wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Anschlussabschnitte von einem einzigen gemeinsamen, eingewirkten
Anschlussleiterfaden gebildet sind, wobei der Anschlussleiterfaden zwischen
den Anschlussabschnitten entlang einer Längsseite des Gewirkeabschnittes
in das Grundgelege eingewirkt ist und in einem Bereich dieser Längsseite
unterbrochen ist. An der Unterbrechung können die Enden des Anschlussleiterfadens
mit einem Plus- und einem Minus-Pol einer Spannungsquelle verbunden
werden. insbesondere kann an der Unterbrechung des Anschlussleiterfadens
auch ein Stecker mit zwei Anschlusskontakten angeordnet werden,
wodurch die weitere Handhabung des Gewirkeabschnittes erheblich
erleichtert wird.
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Um
eine Kontaktierung des Anschlussleiterfadens zu ermöglichen,
ist dieser gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung an seiner Unterbrechung
aus dem Grundgelege, vorzugsweise seitlich, herausgeführt.
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Die
elektrischen Leiter sind in einem Abstand, vorzugsweise äquidistant,
angeordnet, so dass diese nicht direkt, sondern nur über die
Parallelschaltung mittels der Anschlussabschnitte elektrisch leitend
miteinander verbunden sind. Der Anschlussleiterfaden ist dabei zweckmäßigerweise
derart ausgeführt,
dass sein spezifischer Widerstand gegenüber dem Widerstand der in Wirkrichtung
verlaufenden elektrischen Leiter vernachlässigbar ist. Entsprechend fällt bei
der Verwendung des Gewirkeabschnitts als Heizeinlage an allen elektrischen
Leitern die gleiche Spannung ab, so dass sich bei einer gleichartigen
Ausgestaltung der einzelnen elektrischen Leiter bezogen auf die
Parallelschaltung eine gleichmäßige Stromaufteilung
und entsprechend eine für
jeden Leiter in etwa gleiche Heizleistung ergeben.
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Der
Anschlussleiterfaden ist im Rahmen der Erfindung eingewirkt. Gemäß diesem
Merkmal wird der Anschlussleiterfaden bei dem Wirkprozess mit zu geführt und
in das Gewirke eingearbeitet. Der Anschlussleiterfaden selbst kann
bei einer entsprechenden Steuerung des Wirkprozesses durch eine
Maschenbildung mit dem Grundgelege vermascht sein. In der Regel
ist es jedoch ausreichend und aus fertigungstechnischer Sicht vorzuziehen,
wenn der Anschlussleiterfaden als Stehfaden eingewirkt ist. Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass der Anschlussleiterfaden als Standfaden
durch die von dem Grundgelege und den elektrischen Leitern gebildeten Maschen
gehalten ist.
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Entsprechend
den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen kann das Grundgelege als
Abstandsgewirke mit zwei flächigen
Gewirkelagen und dazwischen angeordneten Abstandsfäden ausgebildet
sein. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung ist zwischen den Gewirkelagen
ein Luftaustausch durch Konvektion oder auch durch ein Gebläse möglich. Der
Gewirkeabschnitt kann deshalb, beispielsweise bei der Verwendung
als Heizeinlage eines Autositzes oder einer Matratze zusätzlich zur
Klimatisierung genutzt werden. Bei einer aktiven Klimatisierung
mittels eines Gebläses
besteht dann die Möglichkeit,
eine Belüftung
in Kombination mit einer Heizung mittels der Leiter oder unabhängig davon vorzusehen,
wobei in dem ersten Fall der Benutzer in besonders vorteilhafter
Weise mit angewärmter
Luft angeblasen wird. Zusätzlich
zeichnet sich ein Abstandsgewirke durch elastische Eigenschaften
aus, die durch die Auswahl und Anordnung der Abstandsfäden bedarfsgerecht
eingestellt werden können.
Damit können
sowohl weiche elastische Eigenschaften wie bei einem Schaumstoff
als auch eine hohe Festigkeit erreicht werden, beispielsweise um
das Gewicht eines Benutzers bei dem Einsatz als Sitzeinlage aufzunehmen.
Der vorzugsweise als Stehfaden ausgebildete Anschlussleiterfaden
kann zwischen die Gewirkelagen eingelegt oder in eine der Gewirkelagen
eingewirkt werden.
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Da
die parallel geschalteten elektrischen Leiter gemeinsam an den Anschlussleiterfaden
als Zuleitung angeschlossen sind, muss dieser in der Regel eine größere Leitfähigkeit
aufweisen. So ist im Rahmen der Erfindung üblicherweise nicht vorgesehen, dass
der Anschlussleiterfaden selbst maßgeblich zu einer Erwärmung beiträgt. Um trotz
eines ausreichend großen
Leiterquerschnitts eine leichte Verarbeitbarkeit des Anschlussleiterfadens
zu ermöglichen,
kann dieser aus Drahtlitze bestehen.
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Als
Material für
den Anschlussleiterfaden kommt aufgrund seiner guten Leitfähigkeit
insbesondere Kupfer in Betracht. Zusätzlich können auch die einzelnen elektrischen
Leiter aus Kupfer bestehen. Alternativ sind jedoch auch andere leitfähige, insbesondere
metallische Materialien einsetzbar, die insbesondere im Hinblick
auf die Erzeugung von Wärme einen
größeren spezifischen
Widerstand als Kupfer aufweisen können.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Kontaktierung
zwischen dem Anschlussleiterfaden und den einzelnen elektrischen Leitern.
Ein elektrischer Kontakt kann unter Umständen bereits dadurch erzeugt
werden, dass der Anschlussleiterfaden in das Grundgelege eingewirkt
ist und so an den in Längsrichtung
eingewirkten elektrischen Leitern anliegt. In der Regel wird jedoch
eine zusätzliche
Verbindung vorgesehen sein, um eine zuverlässige Kontaktierung zu gewährleisten
und erhöhte
Kontaktwiderstände
zu vermeiden. Gemäß einer
ersten Alternative ist vorgesehen, dass die Leiter und die Anschlussabschnitte
des Anschlussleiterfadens durch einen leitfähigen Klebstoff miteinander verbunden
sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein die Leiterfäden mit
den Anschlussabschnitten des Anschlussleiterfadens durch einen Stoffschluss leitend
zu verbinden, wobei eine solche stoffschlüssige Verbindung auf unterschiedliche
Art und Weise erzeugt werden kann. Gemäß einer ersten Weiterbildung
weisen die Leiter und/oder der Anschlussleiterfaden eine isolierende
Ummantelung, vorzugsweise aus einem leicht schmelzenden Polymer,
auf. Um eine Kontaktierung zu erreichen, kann dabei beispielsweise
mit einem beheizten Heißsiegelwerkzeug
das als Isolation vorgesehene polymere Material aufgeschmolzen werden,
wodurch bei einer entsprechenden Druckbeaufschlagung das schmelzflüssige polymere
Material verdrängt
und eine direkte elektrische Kontaktierung erreicht wird. Bei einem
Erkalten der aufgeschmolzenen Polymermasse sind die Leiterfäden dann
im kontaktierten Zustand fixiert. Gemäß einer alternativen Weiterbildung
können auch
die metallischen Materialien der Leiter und des Anschlussleiterfadens
miteinander verschmolzen sein, wobei optional ein Überzug aus
einem leicht schmelzbaren metallischen Werkstoff an dem Anschlussleiterfaden
und/oder den Leitern vorgesehen sein kann. So kann beispielsweise
ein Überzug
aus Zinn vorgesehen sein, der bereits bei relativ niedrigen Temperaturen
aufgeschmolzen wird. Unabhängig
von der konkret vorgesehenen Art der Verbindung soll eine thermische
Beschädigung
des Grundgeleges vermieden werden.
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Um
einen direkten metallischen Stoffschluss zwischen dem Anschlussleiterfaden
und den Leitern zu erzeugen, kann auch vorgesehen sein, diese mit einem
im Vergleich zu dem üblichen
Betrieb erhöhten Strom
zu beaufschlagen, wobei dann durch die verstärkte Erwärmung die Kontaktstellen lokal
auf- und nachfolgend miteinander verschmelzen, wobei zur Erleichterung
der stoffschlüssigen
Verbindung eine Kraftbeaufschlagung erfolgen kann.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Gewirkes,
wobei in einem Wirkprozess aus elektrisch nicht leitenden Fäden ein
Grundgelege gebildet wird und wobei dem Wirkprozess elektrische
Leiter zugeführt
werden, die in Wirkrichtung mit einem Abstand zueinander mit dem
Grundgelege verwirkt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zusätzlich ein
Anschlussleiterfaden als Endlosfaden zugeführt wird, der während des
Wirkprozesses wechselweise in Schlaufen quer durch das Grundgelege
und entlang einer Seite des Grundgeleges geführt wird und durch die Bildung der
Maschen des Grundgeleges in dieses eingewirkt wird, wobei die Schlaufen
derart gebildet werden, dass ein erster Schenkel und ein zweiter
Schenkel der Schlaufen jeweils quer über die elektrischen Leiter
verlaufen. Gemäß dem beschriebenen
Verfahren kann auf besonders vorteilhafte Weise eine endlose Materialbahn
gebildet werden, aus der dann die einzelnen zuvor beschriebenen
Gewirkeabschnitte abgetrennt werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
kann damit eine einfache, kostengünstige und vollautomatische
Produktion realisiert werden, während
bei dem aus der Praxis bekannten Verfahren eine aufwendige Zuführung von
Massefäden
einerseits und Anschlussfäden
andererseits erforderlich ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann derart durchgeführt
werden, dass die gebildete Materialbahn bzw. die daraus abtrennbaren
Gewirkeabschnitte die zuvor beschriebenen Merkmale aufweisen. Insbesondere
erfolgt die Trennung der Materialbahn zweckmäßigerweise zwischen den Schenkeln jeder
Schlaufe, so dass jeder abgetrennte Gewirkeabschnitt in Wirkrichtung
gesehen an einer ersten Seite den zweiten Schenkel einer Schlaufe
als Anschlussabschnitt und an der gegenüberliegenden Seite den ersten
Schenkel der darauffolgenden Schlaufe als weiteren Anschlussabschnitt
aufweist.
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Die
Unteransprüche
12 bis 14 betreffen das Herausführen
des Anschlussleiters aus dem Grundgelege zwischen den Schlaufen
bzw. die Kontaktierung der elektrischen Leiter mit den Schenkeln
der Schlaufen durch Klebstoff oder durch eine stoffschlüssige Verbindung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
in dem erfindungsgemäßen Verfahren
gebildete Materialbahn eines Gewirkes,
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2 einen
einzelnen Gewirkeabschnitt,
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3a bis 3c alternative
Kontaktierung zwischen einem Anschlussleiterfaden und einem elektrischen
Leiter.
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1 zeigt
eine Materialbahn eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Gewirkes. Das Gewirke umfasst ein elektrisch nicht leitendes Grundgelege 1,
in welches eine Vielzahl von elektrischen Leitern 2, die
in Wirkrichtung W verlaufen, eingewirkt sind. Aus der Materialbahn
sind einzelne Gewirkeabschnitte 3 abtrennbar, die beispielsweise
als Heizeinlagen von Autositzen, Matratzen, Heizdecken oder dergleichen
eingesetzt werden können.
Bei einem solchen Einsatzzweck dienen die Leiter 2 als
Heizleiter. Um eine gleichmäßige und
flächige
Wärmeentwicklung
zu erreichen, verlaufen die in das Grundgelege 1 eingewirkten
Leiter 2 entsprechend eines vorgegebenen Legebildes in
einer Zickzackform in Wirkrichtung W. Zur Kontaktierung der einzelnen
Leiter 2 ist ein Anschlussleiterfaden 4 vorgesehen,
der während
des Wirkprozesses wechselweise in Schlaufen 5 quer durch
das Grundgelege 1 und entlang einer der Seiten 6a, 6b des
Grundgeleges 1 geführt
ist. Durch die Bildung der Maschen des Grundgeleges 1 ist
der Anschlussleiterfaden 4 in dieses eingewirkt. Die in
einem Abstand zueinander angeordneten Schlaufen 5 werden
derart gebildet, dass ein erster Schenkel 7a und ein zweiter
Schenkel 7b der Schlaufen 5 jeweils quer über die
elektrischen Leiter 2 verlaufen, wobei die Schenkel 7a, 7b durch einen
Bogen 8 verbunden sind.
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Um
einzelne Gewirkeabschnitte 3 aus der Materialbahn zu bilden,
wird diese zwischen den beiden Schenkeln 7a, 7b jeder
Schlaufe 5 durchtrennt. Die beiden Schenkel 7a, 7b bilden
dabei voneinander beabstandete Anschlussabschnitte der elektrischen Leiter 2,
die in einer Parallelschaltung angeordnet sind. Um die elektrischen
Leiter 2 über
den Anschlussleiterfaden 4 mit einer Spannung beaufschlagen
zu können,
wird der Anschlussleiterfaden 4 in einem Bereich 9 der
Seite 6a durchtrennt, wobei dann an den dort gebildeten
Enden des Anschlussleiterfadens 4 ein Plus- und ein Minus-Pol
einer Spannungsversorgung angeschlossen werden können. Um einen solchen Anschluss
zu erleichtern, kann der Anschlussleiterfaden 4 an der
Seite 6a aus dem Grundgelege 1 herausgeführt sein.
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2 zeigt
einen bereits für
die weitere Verwendung als Heizeinlage konfektionierten Gewirkeabschnitt 3 in
einer perspektivischen Ansicht, wobei an der Unterbrechung des Anschlussleiterfadens 4 ein
Stecker 10 mit zwei Anschlusskontakten angeordnet ist.
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Die 2 zeigt
eine bevorzugte Ausgestaltung, bei der das Grundgelege 1 als
Abstandsgewirke mit zwei flächigen
Gewirkelagen 11a, 11b und dazwischen angeordneten
Abstandsfäden 12 ausgebildet
ist. Zusätzlich
zu der Eignung als Heizeinlage weist der Gewirkeabschnitt 3 im
Rahmen einer solchen Ausgestaltung elastische Eigenschaften auf und
erlaubt so eine Abstützung
und Abpolsterung. Des Weiteren erlaubt die von den Abstandsfäden 12 gebildete
Zwischenschicht einen Luftaustausch, so dass dem Gewirkeabschnitt 3 eine
Mehrfachfunktion zukommt.
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Die
Kontaktierung der Schenkel 7a, 7b als Anschlussabschnitte
des Anschlussleiterfadens 4 kann auf unterschiedliche Art
und Weise erfolgen. Die 3a bis 3c zeigen exemplarisch für einen
der Leiter 2 und den Anschlussleiterfaden 4 verschiedene
mögliche
Kontaktierungen. Gemäß der Ausgestaltung
nach 3a sind die Leiter 2 und
der Anschlussleiterfaden 4 nicht isoliert und liegen aneinander
an. Um eine sichere Kontaktierung zu gewährleisten, ist zusätzlich der
Auftrag eines elektrisch leitfähigen
Klebstoffs 13 vorgesehen. Gemäß der 3b ist
der Leiter 2 mit dem Anschlussleiterfaden 4 dadurch
stoffschlüssig
verbunden, dass die jeweils metallischen Materialien lokal aufgeschmolzen
und miteinander verschmolzen sind. Eine solche lokale Aufschmelzung
kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Anschlussleiterfaden 4 und
die parallel daran angeschlossenen Leiter 2 mit einem erhöhten Strom
beaufschlagt werden, wobei dann durch die Kontaktwiderstände eine
lokale Aufschwärzung
erfolgt.
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Des
Weiteren kann auch vorgesehen sein, dass die Leiter 2 und/oder
der Anschlussleiterfaden 4 eine leitende oder nicht leitende
Ummantelung 14 aufweisen, wobei zur elektrischen Verbindung
lediglich die Ummantelung 14 aufgeschmolzen wird. Eine entsprechende
Ausgestaltung ist in 3c dargstellt. Als
nicht leitfähiges
Material kann beispielsweise ein bei niedrigen Temperaturen aufschmelzendes
Polymer vorgesehen sein, so dass die Ummantelung durch Einwirkung
von Druck und Temperatur ohne eine Zerstörung des Grundgeleges 1 aufgeschmolzen
werden kann, wobei dann die metallischen Kerne gegeneinander gedrückt und
damit kontaktiert werden. Bei einer leitfähigen Ummantelung, beispielsweise
aus Lötzinn,
ergibt sich eine vergleichbare Verbindung, wobei dann die Ummantelung 14 zur
elektrischen Kontaktierung beiträgt.