DE102012112837A1

DE102012112837A1 - Fahrzeugheizung und Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugheizung

Info

Publication number: DE102012112837A1
Application number: DE102012112837.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Luppold; Alexander Dauth; Klaus Lehmann
Original assignee: BorgWarner Beru Systems GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: CN103884092B; CN103884092A; US20140178054A1; DE102012112837B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Fahrzeugheizung mit wenigstens einem Rohr (1), in dem wenigstens ein Heizelement angeordnet ist, und wenigstens einem Wärmeabgabepaneel (3), das an dem Rohr (1) befestigt ist und Durchströmöffnungen für einen zu erwärmenden Luftstrom aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wärmeabgabepaneel (3) ein Bauteil ist, das in einer Nut (2) des Rohres (1) sitzt, die in Längsrichtung des Rohres (1) verläuft. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugheizung, wobei wenigstens ein Heizelement in einem Rohr (1) angeordnet und wenigstens ein Wärmeabgabepaneel (3) in eine Nut (2) an einer Außenseite des Rohres (1) eingeschoben wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugheizung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie sie aus der DE 10 2009 013 927 A1 bekannt ist.
Die bekannte Fahrzeugheizung wird aus einem Strangpressprofil hergestellt, das mehrere von Wärmeabgabepaneelen verbundene Rohre aufweist, in denen keramische Heizelemente angeordnet sind. In den Wärmeabgabepaneelen des Strangpressprofils sind Durchströmöffnungen für einen zu erwärmenden Luftstrom ausgeschnitten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie sich Fahrzeugheizungen kostengünstiger herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugheizung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei einer erfindungsgemäßen Fahrzeugheizung sind an einem Heizrohr ein oder mehrere Wärmeabgabepaneele befestigt. Jedes Wärmeabgabepaneel ist dabei ein einstückiges Bauteil, das in einer Nut des Rohres sitzt, die in Längsrichtung des Rohres verläuft, und mehrere, vorzugsweise wenigstens 10, Durchströmöffnungen für einen zu erwärmenden Luftstrom aufweist. Erfindungsgemäß werden Fahrzeugheizungen also hergestellt, indem Wärmeabgabepaneele und Rohre separat gefertigt und dann aneinander befestigt werden, indem ein Wärmeabgabepaneel in eine Nut geschoben wird, die außen an den Rohren in deren Längsrichtung verläuft. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der Rohre und der Wärmeabgabepaneele einer Fahrzeugheizung problemlos variiert werden kann, um eine Fahrzeugheizung passend zu gegebenen Anforderungen herzustellen. Dieselben Teile können somit für unterschiedliche Fahrzeugheizungen gemäß den Anforderungen verschiedener Automobilhersteller verwendet werden. Werkzeugkosten zur Herstellung dieser Teile können deshalb auf wesentlich größere Stückzahlen umgelegt werden, so dass sich die Stückkosten für erfindungsgemäße Fahrzeugheizungen senken lassen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Nut hinterschnitten ist und das Wärmeabgabepaneel in den Hinterschnitt der Nut eingreift. Vorteilhaft kann so ein Formschluss zwischen Rohr und Wärmeabgabepaneel erreicht werden, dass das Wärmeabgabepaneel nur in Längsrichtung der Nut beweglich ist, aber nicht senkrecht zur Längsrichtung des Rohres von diesem abgenommen werden kann. Zum Anbringen eines Wärmeabgabepaneels wird dieses also in Längsrichtung des Rohres in die Nut eingeschoben. Alternativ oder zusätzlich kann das Wärmeabgabepaneel aber auch klemmend oder stoffschlüssig in der Nut gehalten werden.
Die hinterschnittene Nut kann mit einem darin sitzenden Wärmeabgabepaneel beispielsweise eine Schwalbenschwanzverbindung bilden. Eine einfachere Möglichkeit mit geringerem Fertigungsaufwand ist eine im Querschnitt L-förmige Nut. Ein dazupassendes Wärmeabgabepaneel kann kostengünstig als ein Lochblech hergestellt werden, das einen Längsrand hat, der durch Abknicken aufgestellt ist.
Um den Wärmekontakt zwischen einem Rohr und dem Heizelement oder den in ihm enthaltenen Heizelementen zu verbessern, kann das Rohr nach dem Einbringen des oder Heizelemente verpresst werden. Die Rohre einer erfindungsgemäßen Fahrzeugheizung können vorteilhaft vor dem Anbringen der Wärmeabgabepaneele verpresst werden. Zum einen lassen sich die Rohre ohne Wärmeabgabepaneele leichter handhaben, zum anderen kann die Orientierung der Heizelemente in den Rohren einer erfindungsgemäßen Fahrzeugheizung frei gewählt werden. Insbesondere können deshalb bei einer erfindungsgemäßen Fahrzeugheizung plattenförmige Heiz elemente verwendet werden, deren Plattenebene dem Wärmeabgabepaneel zugewandt ist, also die Plattenebene jedes Heizelements quer, bevorzugt senkrecht, zur Ebene eines an dem Rohr befestigten Wärmeabgabepaneels orientiert ist. Von dem Heizelement erzeugte Wärme kann dann besonderes effizient über das Wärmeabgabepaneel abgeführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rohr zwei sich gegenüberliegende Schmalseiten und zwei sich gegenüberliegenden Breitseiten aufweist, wobei das Wärmeabgabepaneel an einer der Breitseiten befestigt ist. Beispielsweise kann das Rohr einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Indem die Wärmeabgabepaneele an den Breitseiten der Rohre befestigt sind, kann die Wärmeabgabe an den zu erwärmenden Luftstrom verbessert werden. Dies liegt daran, dass die von dem Luftstrom angeströmte Fläche der Fahrzeugheizung zu einem kleineren Anteil von dem Rohr oder den Rohren und zu einem größeren Teil von den Durchströmöffnungen aufweisenden Wärmeabgabepaneelen gebildet wird. Der Strömungswiderstand der Fahrzeugheizung kann deshalb vorteilhaft reduziert werden, wenn Wärmeabgabepaneelen an Breitseiten der Rohre befestigt werden.
Bevorzugt hat die Nut, in der ein Wärmeabgabepaneel sitzt, eine Breite, die kleiner als die Dicke des Rohres ist. Wenn die Nut in einer Breitseite des Rohres angeordnet ist, ist die Breite der Nut also kleiner als die Breite der Schmalseite.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jedes Rohr der Fahrzeugheizung mehrere nebeneinander angeordnete Nuten für Wärmeabgabepaneele aufweist. Auf diese Weise können bei Bedarf mehrere Wärmeabgabepaneele in Strömungsrichtung hintereinander an einem Heizrohr befestigt werden, um den Strömungswiderstand und die zur Wärmeabgabe zur Verfügung stehende Oberfläche an gegebene Anforderungen anzupassen. Bevorzugt sind auf einer Seite eines Rohres also nebeneinander mehrere Nuten, die parallel zu einander in Längsrichtung des Rohres verlaufen.
Als Wärmeabgabepaneel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugheizung wird eine Platte verwendet, die mehrere Durchströmöffnungen für einen zu erwärmenden Luftstrom aufweist. Bevorzugt hat das Wärmeabgabepaneel mehrere Durchströmöffnungen, die quer zur Längsrichtung des Rohres nebeneinander angeordnet sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugheizung; und
2 ein Heizrohr der in 1 gezeigten Fahrzeugheizung.
In 1 ist eine elektrische Fahrzeugheizung zum Erwärmen eines Luftstroms dargestellt, die beispielsweise in einer Klimaanlage oder als Zusatzheizung zum Beheizen einer Fahrgastzelle verwendet werden kann. Die Fahrzeugheizung besteht aus mehreren Rohren 1, in denen jeweils ein oder mehrere keramische Heizelemente, beispielsweise PTC-Heizelemente, bevorzugt auf Basis von Bariumtitanat, angeordnet sind. Die Rohre 1 sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet und können beispielsweise durch als Strangpressen hergestellt werden. Die Rohre 1 bestehen aus Metall, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung.
Die Rohre 1 haben an zwei gegenüberliegenden Außenseiten eine oder mehrere Nuten 2, die in Längsrichtung der Rohre 1 verlaufen. In diesen Nuten 2 sitzen Wärmeabgabepaneele 3, die jeweils mehrere Durchströmöffnungen für einen zu erwärmenden Luftstrom aufweisen. Die einzelnen Heizrohre 1 sind auf diese Weise durch zwischen ihnen angeordnete Wärmeabgabepaneele 3 verbunden. Jedes Wärmeabgabepaneel ist ein einstückiges Bauteil, das mehrere Durchströmöffnungen, bevorzugt mindestens Zehn Durchströmöffnungen, aufweist. Als Wärmeabgabepaneele 3 können beispielsweise Lochbleche verwendet werden.
Die Nuten 2 haben eine Tiefe, die kleiner als die Wandstärke der Rohre 1 ist. Mit anderen Worten gesagt, bildet die Rohrwand, in der eine Nut 2 angeordnet ist, einen Grund der Nut 2. Die Rohrwände werden durch die Nuten 2 also nicht durchbrochen.
Die Nuten 2 sind hinterschnitten. Die Wärmeabgabepaneele 3 greifen jeweils in den Hinterschnitt der Nuten 2 ein. Zwischen den Wärmeabgabepaneelen 3 und den Rohren 1 besteht also eine formschlüssige Verbindung. Der Hinterschnitt der Nuten 2 kann beispielsweise so geformt sein, dass die Nut 2 eine Schwalbenschwanzverbindung mit einem in ihr sitzenden Wärmeabgabepaneel 3 bildet.
Die in 1 gezeigte Fahrzeugheizung wird hergestellt, indem ein oder mehrere plattenförmige Heizelemente in ein Rohr 1 eingebracht werden und Wärmeabgabepaneele 3 mit ihren Längskanten in die Nuten 2 an den Außenseiten der Rohre 1 eingeschoben werden.
Das oder die Heizelemente werden in den Rohren 1 von Kontaktblechen 4 kontaktiert, die aus einem Ende der Rohre 1 herausragen. Wenn die Rohre 1 selbst als Massekontakt für die Heizelemente verwendet werden, genügt pro Rohr ein einziges Kontaktblech 4, das von dem Rohr 1 isoliert ist und das Heizelement oder die Heizelemente kontaktiert.
Heizelemente, Kontaktbleche und Isolationsmaterial können beispielsweise als eine Baugruppe mit einem Montagerahmen aus Kunststoff in ein Heizrohr 1 eingeschoben werden. Nach dem Einnbringen der Heizelemente in ein Rohr 1 kann dieses verpresst werden, um die Wärmeankopplung des oder der Heizelemente an das Rohr 1 zu verbessern.
Die Rohre 1 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel näherungsweise rechteckig geformt, haben also zwei sich gegenüberliegende Schmalseiten und zwei sich gegenüberliegende Breitseiten. Die Wärmeabgabepaneele 3 sind dabei an den Breitseiten befestigt. Dementsprechend befinden sich die Nuten 2 in den Breitseiten der Rohre 1. Bevorzugt sind die keramischen Heizelemente plattenförmig und in den Rohren so orientiert, dass deren Plattenebene senkrecht zu den Wärmeabgabepaneelen 3 orientiert ist. Die Plattenebenen der Heizelemente sind also jeweils den Breitseiten der Rohre 1 zugewandt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Rohre 1 jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Nuten, die jeweils ein Wärmeabgabepaneel 3 aufnehmen können. Bei der dargestellten Fahrzeugheizung sind deshalb mehrere Wärmeabgabepaneele 3 in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet, was eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht.
An ihren Seiten weist die Fahrzeugheizung Abschlussleisten 5 auf, die Längskanten von hintereinander angeordneten Wärmeabgabepaneelen bedecken. Die Abschlussleisten können den Wärmeabgabepaneelen 3 befestigt sein, beispielsweise indem die Abschlussleisten 5 ebenso wie die Heizrohre 1 Nuten 2 aufweisen, in denen Längskanten der Wärmeabgabepaneele stecken. Die Abschlussleisten können aber beispielsweise auch von einem Sockel gehalten werden, in dem sie und die Heizrohre stecken, und/oder einem auf die Heizrohre 1 aufgesetzten Aufsatz.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009013927 A1 [0001]

Claims

Elektrische Fahrzeugheizung mit wenigstens einem Rohr (1), in dem wenigstens ein Heizelement angeordnet ist, und wenigstens einem Wärmeabgabepaneel (3), das an dem Rohr (1) befestigt ist und mehrere Durchströmöffnungen für einen zu erwärmenden Luftstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabgabepaneel (3) ein Bauteil ist, das in einer Nut (2) des Rohres (1) sitzt, die in Längsrichtung des Rohres (1) verläuft.
Fahrzeugheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (2) hinterschnitten ist.
Fahrzeugheizung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (2) eine Schwalbenschwanzverbindung von Rohr (1) und dem Wärmeabgabepaneel bildet (3).
Fahrzeugheizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabgabepaneel (3) aus Blech ist.
Fahrzeugheizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabgabepaneel (3) mehrere Durchströmöffnungen, die quer zur Längsrichtung des Rohres (1) nebeneinander angeordnet sind.
Fahrzeugheizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabgabepaneel (3) eine längliche Platte ist, die mit einer Längskante in die Nut (3) hineinragt.
Fahrzeugheizung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) mehrere, auf einer Seite des Rohres (1) nebeneinander angeordnete Nuten (2) für Wärmeabgabepaneele (3) aufweist.
Fahrzeugheizung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmeabgabepaneele (3) in Strömungsrichtung hintereinander jeweils in einer Nut (2) des Rohres (1) stecken.
Fahrzeugheizung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer Seite parallel zu dem Rohr (1) eine seitliche Abschlussleiste (5) angeordnet ist, die Längskanten von hintereinander angeordneten Wärmeabgabepaneelen (3) bedeckt.
Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugheizung, wobei wenigstens ein Heizelement in einem Rohr (1) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wärmeabgabepaneel (3) in eine Nut (2), vorzugsweise eine hinterschnittene Nut, an einer Außenseite des Rohres (1) eingeschoben wird.