DE102014212544A1 - heater - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizung (40) zur Temperierung eines Vorratstanks für einen Betriebsstoff und/oder Hilfsstoff (92) eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem elektrisch beheizbaren plattenförmigen Heizwiderstand (48, 58), wobei eine erste Seite (46) des mindestens einen plattenförmigen Heizwiderstands (48, 58) zur elektrischen Kontaktierung sowie zur Wärmeeinleitung an einer Kontaktfläche (50) des Wärmeleitkörpers (42) anliegt und eine vom Wärmeleitkörper (42) wegweisende zweite Seite (52) des mindestens einen plattenförmigen Heizwiderstands (48, 58) mit einer ersten potenzialseitigen Stromschiene (54) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der mindestens eine plattenförmige Heizwiderstand (48, 58) und die erste potenzialseitige Stromschiene (54) zumindest bereichsweise mit einer isolierenden Innenumspritzung (60) zur Schaffung eines Heizmoduls (62) versehen sind und der Wärmeleitkörper (42) sowie das mit diesem verbundene Heizmodul (62) zumindest bereichsweise von einer Außenumspritzung (90) umgeben sind. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Federelement (64, 66, 130) von mindestens zwei integral am Wärmeleitkörper (42) ausgebildeten Halterippen (72, 74, 76, 100) gehalten und stützt sich zumindest bereichsweise an der Innenumspritzung (60) ab, wobei das mindestens eine Federelement (64, 66, 130) zumindest bereichsweise in die Außenumspritzung (90) eingebettet ist. Infolge der zumindest bereichsweise in die Außenumspritzung (90) eingebetteten Federelemente (64, 66, 130) ist eine robuste und dauerhaft zuverlässige elektrische Kontaktierung der Heizwiderstände (48, 58) mit beiden Stromschienen (54, 56) sowie eine optimale thermische Ankopplung der Heizwiderstände (48, 58) an den Wärmeleitkörper (42) gegeben.The invention relates to a heater (40) for controlling the temperature of a storage tank for a fuel and / or excipient (92) of an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine having at least one electrically heatable plate-shaped heating resistor (48, 58), wherein a first side (46) of at least a plate-shaped heating resistor (48, 58) for electrical contact and for heat input to a contact surface (50) of the Wärmeleitkörpers (42) and a from the heat conducting body (42) pioneering second side (52) of the at least one plate-shaped heating resistor (48, 58) a first potential-side busbar (54) is electrically conductively connected, wherein the at least one plate-shaped heating resistor (48, 58) and the first potential-side busbar (54) at least partially with an insulating Innenumspritzung (60) to provide a heating module (62) are provided and the Wärmeleitkörper (42) and the verb with this verb Undene heating module (62) are at least partially surrounded by a Außenumspritzung (90). According to the invention, at least one spring element (64, 66, 130) is held by at least two holding ribs (72, 74, 76, 100) integrally formed on the heat conducting body (42) and is supported on the inner encapsulation (60) at least in regions, wherein the at least one Spring element (64, 66, 130) at least partially embedded in the outer extrusion (90). As a result of the at least partially embedded in the outer extrusion (90) spring elements (64, 66, 130) is a robust and durable reliable electrical contacting of the heating resistors (48, 58) with two busbars (54, 56) and an optimal thermal coupling of the heating resistors ( 48, 58) to the heat conducting body (42).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizung zur Temperierung eines Vorratstanks für einen Betriebsstoff und/oder Hilfsstoff eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem elektrisch beheizbaren plattenförmigen Heizwiderstand, wobei eine erste Seite des Heizwiderstands zur elektrischen Kontaktierung sowie zur Wärmeeinleitung an einer Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers anliegt und eine vom Wärmeleitkörper wegweisende zweite Seite des Heizwiderstands mit einer potenzialseitigen Stromschiene elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Heizwiderstand und die potenzialseitige Stromschiene zumindest bereichsweise mit einer isolierenden Innenumspritzung zur Schaffung eines Heizmoduls versehen sind und der Wärmeleitkörper sowie das mit diesem verbundene Heizmodul zumindest bereichsweise von einer Außenumspritzung umgeben sind.The invention relates to a heater for controlling the temperature of a storage tank for a fuel and / or excipient of an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine having at least one electrically heatable plate-shaped heating resistor, wherein a first side of the heating resistor for electrical contacting and for heat input rests against a contact surface of the heat conducting body and a The heating resistor and the potential-side busbar are at least partially provided with an insulating Innenumspritzung to create a heating module and the heat-conducting body and the heating module connected thereto at least partially surrounded by an external extrusion are.
Stand der TechnikState of the art
Bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, insbesondere mit Dieselmotoren, müssen aufgrund der sich stetig verschärfenden, gesetzlichen Abgasgrenzwerte unter anderem Luftschadstoffe, wie zum Beispiel Stickoxide (NOx), immer stärker reduziert werden. Ein weit verbreitetes Abgasnachbehandlungssystem, das hierbei zum Einsatz kommt, ist das so genannte "SCR"-System ("Selective Catalytic Reduction"-System). Hierbei wird während des Betriebs des Verbrennungsmotors ein flüssiges Reduktionsmittel mithilfe eines Fördermoduls aus einem Vorratstank zu einer Düse im Bereich eines in den rohrförmigen Abgasstrang integrierten Katalysators gepumpt. Als Reduktionsmittel findet in der Regel eine ca. 32,5 %-ige Harnstoff-Wasserlösung mit dem Handelsnamen AdBlue® Verwendung. Dieselmotoren erreichen heutzutage um bis zu 96% geringere NOx-Rohemissionen als ein typischer Dieselmotor aus dem Jahr 1990. Die wässrige Harnstofflösung gefriert jedoch ab einer Umgebungstemperatur von –11 °C oder weniger. Um auch unterhalb von –11 °C die Dosierfähigkeit des Systems sicherzustellen, müssen an verschiedenen Stellen des SCR-Systems und insbesondere innerhalb des Vorratstanks elektrische Heizungen integriert werden.In motor vehicles with internal combustion engines, in particular with diesel engines, air pollutants, such as, for example, nitrogen oxides (NO x), have to be reduced more and more, on account of the constantly tightening statutory exhaust gas limit values. A widely used exhaust aftertreatment system that is used here is the so-called "SCR" system ("Selective Catalytic Reduction" system). In this case, during operation of the internal combustion engine, a liquid reducing agent is pumped by means of a delivery module from a storage tank to a nozzle in the region of a catalyst integrated in the tubular exhaust gas line. As a reducing agent is usually an approximately 32.5% urea-water solution with the trade name AdBlue ® use. Today, diesel engines achieve up to 96% lower NOx emissions than a typical 1990 diesel engine. However, the aqueous urea solution freezes from an ambient temperature of -11 ° C or less. In order to ensure the dosing capability of the system even below -11 ° C, electrical heaters must be integrated at different points in the SCR system, and in particular within the storage tank.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Heizung zur Temperierung eines Vorratstanks für AdBlue® umfasst unter anderem einen einstückigen Wärmeverteilkörper aus druckgegossenem Aluminium mit mehreren fingerförmigen Fortsätzen zur Oberflächenvergrößerung, mindestens einen PTC-Widerstand als Heizelement, mindestens eine keramische Isolierplatte sowie eine potenzialseitige und eine masseseitige Stromschiene zur Energieversorgung. Der mindestens eine PTC-Widerstand, die beiden Stromschienen sowie die Isolierplatte sind zumindest bereichsweise von einer Vorumspritzung aus einem geeigneten Kunststoff umgeben. Der Wärmeverteilkörper weist mindestens eine Tasche auf, in die jeweils ein mit der Vorumspritzung versehene potenzialseitigen Stromschiene einschließlich eines Abschnitts der PTC-Widerstand sowie eine Isolierplatte aufgenommen sind. Die mechanische Lagesicherung der Komponenten innerhalb einer Tasche erfolgt durch Verpressen und/oder Verstemmen, wobei zugleich ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen der potenzialseitigen Stromschiene und dem PTC-Widerstand als auch eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen diesem und dem Wärmeverteilkörper geschaffen wird. Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit ist die gesamte Anordnung bestehend aus dem Wärmeverteilkörper, den Stromschienen, dem PTC-Widerstand mit der Isolierplatte einschließlich der Vorumspritzung zumindest bereichsweise von einer Außenumspritzung eingehüllt, die wiederum mit einem Kunststoff gebildet ist. Von Nachteil ist unter anderem, dass bereits beim Verpressen der Komponenten zum Teil Risse an den Isolierplatten und den PTC-Widerständen entstehen können, wodurch eine Verschlechterung der Heizleistung auftreten kann. Im Betrieb der Heizung können infolge derartiger produktionsbedingter Vorschädigungen bereits vorhandene Risse fortschreiten und/oder neue Risse entstehen, was zusammen mit einem Nachlassen der mechanischen Spannkraft zur Spaltbildung im Pressverbund führt, wodurch die einzelnen Bruchstücke den elektrischen Kontakt verlieren können. Die elektrische Kontaktierung kann z.B. durch thermische Ausdehnung oder mechanische Erschütterungen an einzelnen PTC-Widerstand-Bruchstücken verloren gehen. Zusätzlich gibt es über Lebensdauer einer Erhöhung des elektrischen Übergangswiderstands sowie einer Zunahme der Korrosionsneigung innerhalb der Heizung. Hierdurch ist die Gefahr einer abnehmenden Heizleistung und/oder eines Totalausfalls gegeben.One known from the prior art heater for controlling the temperature of a storage tank for AdBlue ® includes, among other things, a one-piece heat distribution body of diecast aluminum with multiple finger-shaped extensions for surface enlargement, at least one PTC resistor as a heating element, at least one ceramic insulating plate and a potential-side and a ground-side busbar for energy supply. The at least one PTC resistor, the two busbars and the insulating plate are at least partially surrounded by a pre-extrusion of a suitable plastic. The heat distribution body has at least one pocket, into each of which a potential-side bus bar provided with the pre-injection, including a section of the PTC resistor and an insulating plate, are accommodated. The mechanical position assurance of the components within a bag is done by pressing and / or caulking, at the same time a reliable electrical contact between the potential-side busbar and the PTC resistor and a good heat conducting connection between this and the heat distribution body is created. To increase the corrosion resistance, the entire arrangement consisting of the heat distribution body, the busbars, the PTC resistor with the insulating plate including the pre-injection at least partially enveloped by a Außenumspritzung, which in turn is formed with a plastic. Among other things, it is disadvantageous that cracks may sometimes occur on the insulating panels and the PTC resistors during the compression of the components, as a result of which a deterioration in the heating power may occur. During operation of the heating, cracks already existing as a result of production-related pre-damage may progress and / or new cracks may occur, which together with a loss of mechanical tension leads to the formation of gaps in the press connection, as a result of which the individual fragments may lose electrical contact. The electrical contact can be lost for example by thermal expansion or mechanical shock to individual PTC resistor fragments. In addition, over lifetime there is an increase in electrical contact resistance as well as an increase in corrosion susceptibility within the heater. As a result, the risk of decreasing heating capacity and / or total failure is given.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Heizung zur Temperierung eines Vorratstanks für einen Betriebsstoff und/oder Hilfsstoff eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei der mindestens ein Federelement von mindestens zwei integral am Wärmeleitkörper ausgebildeten Halterippen gehalten ist und sich zumindest bereichsweise an der Innenumspritzung abstützt, wobei das mindestens eine Federelement zumindest bereichsweise in die Außenumspritzung eingebettet ist.According to the invention, a heater for tempering a storage tank for a fuel and / or excipient of an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine is proposed, is held at least one spring element of at least two integrally formed on the heat conducting body retaining ribs and at least partially supported on the Innenumspritzung, wherein the at least one spring element at least partially embedded in the outer extrusion.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Heizung ist eine im Idealfall lebensdauerlange zuverlässige elektrische Kontaktierung des mindestens einen plattenförmigen Heizwiderstands gegeben, die zudem über eine hohe Vibrations- und Korrosionsresistenz verfügt. Zudem entfallen die bislang zur Aufnahme und Befestigung der Heizwiderstände mit den Isolierplatten notwendigen Taschen am Wärmeleitkörper, wodurch sich das zu dessen Herstellung erforderliche Formwerkzeug wegen der nicht mehr erforderlichen sehr dünnen Innenkerne erheblich vereinfacht. Insbesondere die Oberflächengüte der Kontaktflächen des bevorzugt im Wege des Druckgussverfahren hergestellten Wärmeleitkörpers aus Aluminium verbessert sich bedingt durch die fehlenden Taschen durch eine optimalere Kühlung des Formwerkzeugs an der Auflagefläche des PTC-Widerstand, so dass eine bessere elektrische und thermische Anbindung des mindestens einen Heizwiderstands an den Wärmeleitkörper erreichbar ist. Die Gefahr einer Rissinitiierung in den Isolierplatten (falls vorhanden) und/oder besonders in den plattenförmigen (keramischen) Heizwiderständen wie beim Verpressen bzw. beim Verstemmen der konventionellen Taschen ist gleichfalls ausgeschlossen, wodurch weitere Kontaktierungsfehler vermieden werden. Abgesehen hiervon sind bei der Heizung aufgrund der die Stromschienen zumindest einseitig umfassenden Innenumspritzung vorzugsweise keine keramischen Isolierplatten mehr vorzusehen. Eine fertigungstechnisch anspruchsvolle Einkapselung der Feder bzw. deren Abschirmung vor dem Aufbringen der Außenumspritzung im Zuge des Spritzgussprozesses ist aufgrund der speziellen Ausführung/Auslegung des mindestens einen Federelements und der Halterippen nicht mehr erforderlich. Bei der Federauslegung ist zu beachten, dass diese bei Umspritzung nicht durch zu starke plastische Verformung die Vorspannkraft oder Andruckkraft komplett verliert. Der oder die plattenförmigen Heizwiderstände sind aus Sicherheitsgründen bevorzugt mit PTC-Heizwiderständen bzw. mit Heizwiderständen mit PTC-Kennlinie aufgebaut ("Positive Temperature Coefficient ").As a result of the inventive design of the heater is an ideal life-long reliable electrical contacting of the at least one plate-shaped heating resistor given, which also has a high resistance to vibration and corrosion. In addition, the previously necessary for receiving and attaching the heating resistors with the insulating plates accounts for the heat-conducting body, which considerably simplifies the mold required for its production because of the no longer required very thin inner cores. In particular, the surface quality of the contact surfaces of the heat conductor made of aluminum preferably produced by way of die casting improved due to the missing pockets by a more optimal cooling of the mold on the bearing surface of the PTC resistor, so that a better electrical and thermal connection of the at least one heating resistor to the Wärmeleitkörper is achievable. The risk of crack initiation in the insulating (if any) and / or especially in the plate-shaped (ceramic) heating resistors as in pressing or caulking the conventional bags is also excluded, thereby avoiding further contacting errors. Apart from this, in the heating due to the busbars at least on one side comprehensive Innenumspritzung preferably no more ceramic insulation provided. A manufacturing technology demanding encapsulation of the spring or its shield before applying the outer extrusion in the course of the injection molding process is no longer necessary due to the special design / interpretation of at least one spring element and the retaining ribs. When designing the spring, it should be noted that it does not lose the preload force or pressing force due to excessive plastic deformation when overmoulded. For safety reasons, the plate-shaped heating resistor or resistors are preferably constructed with PTC heating resistors or with heating resistors with PTC characteristic ("positive temperature coefficient").
Bei einer Fortbildung des erfindungsgemäßen Gedankens ist das mindestens eine Federelement in einem Federauflagebereich der Innenumspritzung des Heizmoduls angeordnet, wobei zwischen dem Federauflagebereich der Innenumspritzung und dem Wärmeleitkörper zumindest bereichsweise die potenzialseitige Stromschiene und der plattenförmige Heizwiderstand angeordnet sind. Hierdurch wirkt die vom Federelement aufgebaute Andruckkraft vorrangig auf die Innenumspritzung ein, in der die potenzialführende Stromschiene zumindest im Bereich des Heizwiderstands sowie der Heizwiderstand selbst zumindest bereichsweise eingebettet sind, und presst demzufolge die potenzialführende Stromschiene zusammen mit dem Heizwiderstand mit einer Andruckkraft bzw. einer Normalkraft gegen den Wärmeleitkörper, so dass eine einwandfreie elektrische Kontaktierung und eine optimale thermische Verbindung zwischen der potenzialführenden Stromschiene, dem Heizwiderstand sowie dem Wärmeleitkörper sichergestellt ist. Die masseseitige Stromschiene ist ihrerseits elektrisch leitend mit dem Wärmeleitkörper verbunden und bildet zusammen mit der potenzialseitigen Stromschiene, dem Heizwiderstand, dem elektrisch leitfähigen Wärmeleitkörper und dem elektrischen Bordnetz eines Kraftfahrzeugs einen geschlossenen Stromkreis zur elektrischen Speisung der Heizung. Die Andruckkraft bzw. die Vorspannkraft verläuft im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen des Federauflagebereichs der Innenumspritzung bzw. der Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers.In a further development of the inventive concept, the at least one spring element is arranged in a Federauflagebereich the Innenumspritzung of the heating module, wherein at least partially the potential-side busbar and the plate-shaped heating resistor are arranged between the Federauflagebereich the Innenumspritzung and the Wärmeleitkörper. As a result, the pressure force built up by the spring element acts primarily on the Innenumspritzung in which the potential-carrying busbar at least in the region of the heating resistor and the heating resistor are at least partially embedded, and consequently presses the potential-carrying busbar together with the heating resistor with a pressing force or a normal force the heat conducting body, so that a perfect electrical contact and an optimal thermal connection between the potential-carrying busbar, the heating resistor and the heat-conducting body is ensured. The ground-side busbar is in turn electrically conductively connected to the heat conducting body and, together with the potential-side busbar, the heating resistor, the electrically conductive heat conducting body and the electrical system of a motor vehicle, a closed circuit for the electrical supply of the heater. The pressing force or the prestressing force runs essentially parallel to the surface normal of the spring contact region of the inner extrusion or the contact surface of the heat conducting body.
In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens weist die Innenumspritzung in dem Federauflagebereich mindestens eine Vertiefung auf. Infolge dieser mindestens einen Vertiefung ist eine Lagesicherung und Kraftverteilung des Federelements bei der Ausbildung der Außenumspritzung gegeben. Die Lagesicherung der Feder kann auch durch die Abstützung auf seitlichen Halterippen erfolgen. Die optimale Kraftverteilung der Feder kann auch durch eine Erhöhung auf der Innenumspritzung sichergestellt werden, wobei der Federauflagebereich sich grundsätzlich an die Federgeometrie anpassen lässt.In a further advantageous embodiment of the concept underlying the invention, the inner extrusion in the spring contact area at least one depression. As a result of this at least one recess, a position assurance and force distribution of the spring element in the formation of the outer extrusion is given. The position of the spring can also be done by the support on lateral retaining ribs. The optimum force distribution of the spring can also be ensured by an increase on the internal extrusion, wherein the spring contact area can basically be adapted to the spring geometry.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weist jede Halterippe jeweils zwei endseitige axiale Abstützungen für das Federelement auf. Hierdurch sind Lageänderungen des Federelements, insbesondere beim Herstellen der Außenumspritzung, quer zu den Halterippen weitgehend ausgeschlossen, bzw. die maximale Verschiebung entlang der Halterippen wird durch Abstützungen sehr begrenzt.In a further advantageous embodiment of the solution proposed according to the invention, each retaining rib has two end-side axial supports for the spring element. As a result, changes in position of the spring element, in particular during production of the outer extrusion, are largely excluded transversely to the retaining ribs, or the maximum displacement along the retaining ribs is very limited by supports.
Nach Maßgabe einer Fortbildung der Heizung ist das mindestens eine Federelement im Wesentlichen viereckig ausgebildet. Somit korrespondiert die Umfangsgeometrie des Federelementes mit der in der Regel gleichfalls viereckigen Umfangsgeometrie des plattenförmigen bzw. quaderförmigen Heizwiderstands, so dass dieser mit einer über seine Fläche hinweg annähernd gleichmäßig wirkenden Federkraft beaufschlagt und weitgehend frei von inneren mechanischen Spannungsspitzen gegen den Wärmeleitkörper gedrückt wird. Abweichend hiervon kann das Federelement auch eine dreieckige, runde oder eine polygone Umfangsgeometrie aufweisen.In accordance with a further development of the heating, the at least one spring element is formed substantially quadrangular. Thus, the circumferential geometry of the spring element corresponds to the usually square-shaped circumferential geometry of the plate-shaped or parallelepiped heating resistor, so that it is acted upon by an approximately uniformly acting over its surface spring force and pressed largely free of internal mechanical stress peaks against the heat conducting body. Deviating from this, the spring element can also have a triangular, round or a polygonal circumferential geometry.
Bei einer technisch vorteilhaften Weiterbildung ist das mindestens eine Federelement wellenförmig ausgebildet.In a technically advantageous development, the at least one spring element is wave-shaped.
Infolge der gewellten Ausbildung ist eine großflächigere Anlage des Federelements an der Innenumspritzung des plattenförmigen bzw. quaderförmigen Heizwiderstands realisierbar. Darüber hinaus lässt die gewellte Oberflächengeometrie des Federelements eine genauere Einstellung der von diesem ausgehenden und auf den Heizwiderstand einwirkenden Andruckkraft bzw. Vorspannkraft zu. Auch wird dadurch die Montage erleichtert und es lassen sich größere Toleranzen ausgleichen. As a result of the corrugated design, a larger-scale contact of the spring element on the Innenumspritzung of the plate-shaped or parallelepiped heating resistor can be realized. In addition, the wavy surface geometry of the Spring element a more accurate adjustment of the outgoing from this and acting on the heating resistance pressing force or biasing force. This also facilitates the assembly and it can be compensated for larger tolerances.
In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung weist das mindestens eine Federelement mindestens zwei Ausnehmungen auf. Infolge der mindestens zwei bevorzugt runden Ausnehmungen wird die Montage des Federelements, insbesondere unter mechanischer Vorspannung, zwischen den Halterippen mittels eines geeigneten Werkzeugs erleichtert. Weiterhin können die Ausnehmungen auch eine rechteckige, kreisförmige, ovale, elliptische Umfangsgeometrie oder eine mindestens drei Ecken aufweisende Umfangsgeometrie aufweisen. Bei Herstellung der Außenumspritzung dienen die Ausnehmungen auch als Druckausgleich zwischen der inneren und der äußeren Federseite, wodurch eine zu starke Belastung der Feder verhindert oder mindestens vermindert wird.In a further advantageous embodiment, the at least one spring element has at least two recesses. As a result of the at least two preferably round recesses, the assembly of the spring element, in particular under mechanical prestressing, between the holding ribs is facilitated by means of a suitable tool. Furthermore, the recesses may also have a rectangular, circular, oval, elliptical peripheral geometry or at least three corners having peripheral geometry. When making the outer extrusion, the recesses also serve as pressure equalization between the inner and the outer spring side, whereby an excessive load on the spring is prevented or at least reduced.
Im Fall einer Ausführungsvariante ist das mindestens eine Federelement bogenförmig ausgebildet. Hierdurch gestaltet sich der Fertigungsprozess des Federelements einfacher.In the case of a variant, the at least one spring element is arc-shaped. As a result, the manufacturing process of the spring element designed easier.
Im Fall einer technisch günstigen Weiterbildung sind die mindestens zwei Halterippen des Wärmeleitkörpers senkrecht zur Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers plastisch stauchbar. Hierdurch lässt sich unter anderem die vom Federelement aufgebrachte Federkraft, die im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen der Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers wirkt, definiert einstellen. So ist eine kraftfreie Montage der Feder möglich und das Design kann sehr einfach ausgeführt werden (z.B. Rechteck). Zudem erlaubt die plastische Umformung der Halterippen durch Stauchen bzw. Verpressen eine dauerhaft zuverlässige, insbesondere eine vibrationsresistente, Lagesicherung der Federelemente am Wärmeleitkörper. Es sind hierbei plastische Verformungswege der Halterippen von jeweils bis zu 1 mm möglich. In the case of a technically favorable development, the at least two holding ribs of the heat conducting body are plastically compressible perpendicular to the contact surface of the heat conducting body. As a result, inter alia, the spring force applied by the spring element, which acts essentially parallel to the surface normal of the contact surface of the heat conduction body, can be set in a defined manner. Thus, a force-free installation of the spring is possible and the design can be carried out very easily (for example, rectangle). In addition, the plastic deformation of the holding ribs by upsetting or pressing allows a permanently reliable, in particular a vibration-resistant, positional securing of the spring elements on the heat conducting body. In this case, plastic deformation paths of the holding ribs of up to 1 mm in each case are possible.
Gegebenenfalls sind in Abhängigkeit von der Materialbeschaffenheit des massiven metallischen Wärmeleitkörpers auch 1 mm überschreitende Verformungswege erreichbar. Darüber hinaus lassen sich etwaige Maßtoleranzen zwischen dem Heizwiderstand, der potenzialführenden Stromschiene, der Außenumspritzung sowie dem Wärmeleitkörper und insbesondere dessen Kontaktfläche und unterschiedliche Materialrauigkeiten leichter ausgleichen.Optionally, depending on the material properties of the solid metallic Wärmeleitkörpers 1 mm exceeding deformation paths can be achieved. In addition, any dimensional tolerances between the heating resistor, the potential-carrying busbar, the outer extrusion and the heat-conducting body and in particular its contact surface and different material roughness can be compensated more easily.
In Fortführung des erfinderischen Gedankens ist mindestens eine masseseitige Stromschiene elektrisch leitend mit dem Wärmeleitkörper verbunden. Hierdurch dient der in der Regel elektrisch gut leitfähige metallische Wärmeleitkörper in platzsparender Doppelfunktionalität zugleich als eine (Masse-)Rückleitung für den über die potenzialseitige Stromschiene aus dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs in den oder die plattenförmigen Heizwiderstände eingespeisten Strom.In continuation of the inventive concept, at least one ground-side busbar is electrically conductively connected to the heat-conducting body. As a result, the generally electrically conductive metallic heat conducting body in space-saving dual functionality at the same time serves as a (ground) return line for the power fed via the potential-side busbar from the electrical system of a motor vehicle in the plate or plate-shaped heating resistors.
In vorteilhafter Weise sind die mindestens zwei durchgehenden Halterippen senkrecht zu der Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers und parallel beabstandet zueinander ausgebildet. Hierdurch kann das Federelement zwischen den Halterippen ggfls. mit einer geeignet hohen mechanischen Vorspannung, die einen unverlierbaren Sitz gewährleistet, eingespannt werden, bevor am Ende des Fertigungsprozesses die Außenumspritzung z. B. im bekannten Spritzgussverfahren aufgebracht wird.Advantageously, the at least two continuous holding ribs are formed perpendicular to the contact surface of the heat conducting body and spaced parallel to each other. As a result, the spring element between the holding ribs ggfls if necessary. be clamped with a suitably high mechanical preload, which ensures a captive seat, before the end of the manufacturing process, the external extrusion z. B. is applied in the known injection molding process.
Im Fall einer Weiterführung des erfinderischen Gedankens verlaufen zwei Längskanten des mindestens einen Federelements hinter zwei aufeinander zu weisenden sowie parallel zur Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers verlaufenden Vorsprüngen der Halterippen. Hierdurch ist eine zuverlässige mechanische Lagesicherung des mindestens einen Federelements gegeben. Die Vorsprünge können sich über eine volle Länge der Halterippen erstrecken oder alternativ nur abschnittsweise ausgebildet sein.In the case of a continuation of the inventive idea run two longitudinal edges of the at least one spring element behind two mutually facing and parallel to the contact surface of the heat conducting body extending projections of the holding ribs. This provides a reliable mechanical position assurance of the at least one spring element. The projections may extend over a full length of the retaining ribs or alternatively may be formed only in sections.
Durch Verwendung verschiedener Werkstoffe entstehen bei steigenden Temperaturen unterschiedliche thermische Längenausdehnungen und dadurch Spannungen. Diese Spannungen und besonders gestaltungsbedingte Spannungsspitzen können bei Außenumspritzung auf Dauer zur Rissen/Beschädigungen führen, wodurch die Außenumspritzung undicht werden kann und die Schutzfunktion für Innenteile nicht mehr gegeben ist. Um die Spannungen an der Außenumspritzung möglichst gering zu halten, sind außen liegende scharfen Kanten nach Möglichkeit zu vermeiden und alle umspritzte Einzelteile mit möglichst großem Radius zu versehen. Da sich scharfe Kanten und/oder sehr kleine Radien bei der Feder, durch meist geringe Wandstärke und fertigungsbedingt nicht vermeiden lassen, ist die Feder leicht vertieft in die Umgebung eingebaut. Dadurch werden die Spannungen vermieden oder zumindest erheblich reduziert. Auf gleiche Weise können auch andere unvermeidbare scharfe Kanten und kleine Radien (z.B. an einer Stromschiene) entschärft werden und dadurch die Lebensdauer der Heizung und der Außenumspritzung erheblich gesteigert werden.By using different materials, different thermal length expansions and thus stresses arise as temperatures increase. These stresses and particularly design-related stress peaks can lead to cracks / damage in the case of external extrusion in the long term, as a result of which the outer extrusion can become leaky and the protective function for internal parts no longer exists. In order to keep the stresses on the outer extrusion as low as possible, outer sharp edges should be avoided as far as possible and all molded parts should be provided with the largest possible radius. Since sharp edges and / or very small radii in the spring, usually by low wall thickness and production-related can not be avoided, the spring is slightly recessed built into the environment. As a result, the voltages are avoided or at least significantly reduced. Likewise, other unavoidable sharp edges and small radii (e.g., on a bus bar) can be mitigated, thereby significantly increasing the life of the heater and outer overmold.
Nach Maßgabe einer günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Außenumspritzung mit einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere mit einem Hochdruck-Polyethylen, gebildet ist. Hierdurch ist eine hohe Chemikalienresistenz der Heizung gegeben, die zur Temperierung des Betriebsstoffs, wie z. B. einer Harnstoff-Wasserlösung, direkt in einen Vorratstank zu dessen Bevorratung integriert ist und diesem dauerhaft ausgesetzt ist. Darüber hinaus sollte der eingesetzte Kunststoff auch bei tieferen Temperaturen nicht reißen und ein ausreichend hohes Restdehnungsvermögen und eine Spannungsrissbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen aufweisen. Die Innenumspritzung ist ebenfalls bevorzugt mit einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise PPA (= Polyphthalamide), gebildet, der über eine möglichst hohe mechanische Festigkeit verfügen sollte. Darüber hinaus sollte die Plastifizierungstemperatur des für die Innenumspritzung eingesetzten Kunststoffs möglichst höher liegen als die des Kunststoffs, der für die Außenumspritzung der Heizung zum Einsatz kommt, damit die Innen-/Vorumspritzung nicht bei der Außenumspritzung aufgeschmolzen und verschleppt wird, um unerwünschte Lageveränderungen der Heizwiderstände, der Stromschienen sowie der Federelemente bei der Ausbildung der Außenumspritzung mittels bekannter Spritzgussprozesse zu vermeiden. Zusätzlich können die thermoplastischen Kunststoffe der Innen- und/oder der Außenumspritzung mit einer Faserarmierung ausgerüstet sein. Ferner können die Innenumspritzung und/oder die Außenumspritzung auch mit duroplastischen Kunststoffen, ggfls. unter Integration einer Faserarmierung, ausgebildet werden.According to a favorable embodiment, it is provided that the outer extrusion is formed with a thermoplastic, in particular with a high-pressure polyethylene. As a result, a high chemical resistance of the heater is given to the temperature of the operating material, such. As a urea-water solution, directly is integrated into a storage tank for its storage and this is permanently exposed. In addition, the plastic used should not tear even at lower temperatures and have a sufficiently high residual elasticity and stress cracking resistance at low temperatures. The inner extrusion is also preferably formed with a thermoplastic, preferably PPA (= polyphthalamide), which should have the highest possible mechanical strength. In addition, the plasticization temperature of the plastic used for Innenumspritzung should be higher than that of the plastic used for Außenumspritzung the heater so that the inner / Vorumspritzung is not melted during the outer extrusion and dragged to unwanted changes in position of the heating resistors, the busbars and the spring elements in the formation of Außenumspritzung to avoid by means of known injection molding processes. In addition, the thermoplastic plastics of the inner and / or Außenumspritzung be equipped with a fiber reinforcement. Furthermore, the Innenumspritzung and / or Außenumspritzung also with thermosetting plastics, if necessary. under integration of a Faserarmierung be formed.
In Weiterbildung des erfinderischen Gedankens ist vorgesehen, dass der Wärmeleitkörper einstückig mit einem metallischen Werkstoff, insbesondere mit Aluminium oder mit einer Aluminiumlegierung, gebildet ist. Hierdurch ist eine großserientaugliche, maßhaltige und kostengünstige Fertigung des eine in der Regel komplexe dreidimensionale Formgebung aufweisenden Wärmeleitkörpers z. B. im bekannten Druckgussverfahren möglich. Darüber hinaus kann aufgrund der guten thermischen Leitfähigkeit des metallischen Werkstoffs die von den Heizwiderständen freigesetzte Wärme mit einem ausgezeichneten energetischen Wirkungsgrad in den zu temperierenden Betriebs- bzw. Hilfsstoff eingeleitet und gleichmäßig verteilt werden. Darüber hinaus kann an den in der Regel elektrisch gut leitfähigen Wärmeleitkörper die masseführende Stromschiene angeschlossen werden, so dass der Wärmeleitkörper neben seiner Wärmeverteilungsfunktion zugleich die Aufgabe der Stromrückführung des über die potenzialführende Stromschiene den Heizwiderständen zugeführten elektrischen Stroms innehat.In a development of the inventive concept, it is provided that the heat-conducting body is formed in one piece with a metallic material, in particular with aluminum or with an aluminum alloy. As a result, a mass production, dimensionally stable and cost-effective production of a generally complex three-dimensional shape having Wärmeleitkörpers z. B. possible in the known die casting process. In addition, due to the good thermal conductivity of the metallic material, the heat released by the heating resistors can be introduced with an excellent energy efficiency into the operating or auxiliary material to be tempered and distributed uniformly. In addition, the ground-conducting busbar can be connected to the heat conducting body, which is generally highly conductive electrically, so that the heat conducting body, in addition to its heat distribution function, at the same time has the task of carrying out the current return of the electrical current supplied to the heating resistors via the potential-carrying busbar.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:It shows:
Die Darstellung gemäß der
Die Darstellung gemäß der
Ausführungsvariantenvariants
Die perspektivische Darstellung gemäß
Eine erfindungsgemäße Heizung
Die Innenumspritzung
Die
Von Bedeutung ist, dass die vom Federelement
Der Darstellung der
Die
In der
Der Illustration von
Der Wärmeleitkörper
Die
Die
Die Außenumspritzung der Heizung
Das Federelement
Ferner kann durch das Stauchen bzw. das Verpressen der Halterippen
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.
Claims (14)
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017123546A1 (en) | 2017-10-10 | 2019-04-11 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Method for producing a tank heater and tank heater |
DE102017123549A1 (en) | 2017-10-10 | 2019-04-11 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | tank heater |
DE102017220909A1 (en) | 2017-11-23 | 2019-05-23 | Robert Bosch Gmbh | Heating device, method of manufacturing a heating device |
EP3537057A1 (en) | 2018-03-07 | 2019-09-11 | Eichenauer Heizelemente GmbH & Co. KG | Electric heating device |
WO2020020541A1 (en) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | Robert Bosch Gmbh | Heating device |
DE102019109482A1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Heater |
WO2020244942A1 (en) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | Robert Bosch Gmbh | Device for reducing mechanical loads on a functional component |
-
2014
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017123546A1 (en) | 2017-10-10 | 2019-04-11 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Method for producing a tank heater and tank heater |
DE102017123549A1 (en) | 2017-10-10 | 2019-04-11 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | tank heater |
WO2019072800A1 (en) | 2017-10-10 | 2019-04-18 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Tank heater |
WO2019072798A1 (en) | 2017-10-10 | 2019-04-18 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Method for producing a tank heater and tank heater |
DE102017220909A1 (en) | 2017-11-23 | 2019-05-23 | Robert Bosch Gmbh | Heating device, method of manufacturing a heating device |
WO2019101441A1 (en) | 2017-11-23 | 2019-05-31 | Robert Bosch Gmbh | Heating device, method for producing a heating device |
EP3537057A1 (en) | 2018-03-07 | 2019-09-11 | Eichenauer Heizelemente GmbH & Co. KG | Electric heating device |
DE102018105222A1 (en) | 2018-03-07 | 2019-09-12 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Electric heater |
WO2020020541A1 (en) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | Robert Bosch Gmbh | Heating device |
DE102019109482A1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Heater |
WO2020244942A1 (en) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | Robert Bosch Gmbh | Device for reducing mechanical loads on a functional component |
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