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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Flächenheizelement zum Beheizen von Kraftfahrzeugsitzen, welches mindestens ein erstes und mindestens ein zweites, jeweils durch ein elektrisches Heizelement gebildetes, Heizfeld und ein Temperaturerfassungselement aufweist.
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Elektrische Flächenheizelemente zum Beheizen von Kraftfahrzeugsitzen sind seit vielen Jahren bekannt und gehören heute zu der Standardausstattung eines Fahrzeugs. Derartige Flächenheizelemente weisen ein Grundmaterial mit einem Heizfeld auf, wobei das Heizfeld in der Regel zwei Kontaktleiter umfasst, zwischen denen die Heizleiter verlaufen. Heizleiter und Kontaktleiter können auf dem Grundmaterial aufgebracht und/oder in das Grundmaterial integriert werden.
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Die
EP 0 541 047 A2 beschreibt ein Flächenheizelement für Sitzheizungen im Kraftfahrzeugbereich, dessen Heizdrähte in ein textiles Grundmaterial eingebettet sind. Hierbei verlaufen die Heizleiter als Schussfaden sinusförmig über die Maschenfäden des gewirkten Grundmaterials und sind an gegenüber liegenden Seiten des Grundmaterials mit Kontaktleitern verbunden. Auch diese Kontaktleiter sind in die Maschenstruktur des Grundmaterials eingebettet.
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Ein Flächenheizelement, das mit dem vorstehend beschriebenen Heizelement vergleichbar ist, ist in der
EP 0 548 574 A2 angegeben. Bei diesem Flächenheizelement verlaufen die Heizleiter als Schussfaden sinusförmig über Maschenfäden eines gewirkten Grundmaterials und sind zumindest an den Maxima der Amplituden in die Maschen des textilen Grundmaterials eingebunden. Die Stromzuführungsleiter sind als Kontaktleiste an den sich gegenüberliegenden Rapportkanten rechtwinklig zur Sinusachse angeordnet und jeder Heizleiter ist mit jedem Kontaktleiter elektrisch leitend verbunden. Es ist vorgesehen, als Heizleiter ein Filament aus Kohlefasern, das im Teilschuss oder Kurzschuss in das Grundmaterial eingewirkt ist, zu verwenden. Auch die Kontaktleiter können aus Kohlefaser-Material bestehen.
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Ein Flächenheizelement, das zum Beispiel für Sitzheizungen im PKW-Bereich eingesetzt werden soll, ist in der
DE 41 24 684 A1 angegeben. Dieses Flächenheizelement besteht aus im Wesentlichen parallel angeordneten Heizdrähten, die an ihren Enden und/oder Umlenkstellen mit Stromzuführungsleitern verbunden sind. Jeder Stromzuführungsleiter ist als flexible Kontaktierungsleiste mit mehreren Einzelleitern ausgebildet, die mit den Heizdrähten elektrisch parallel geschaltet sind. Jeder Heizdraht kann aus mehreren feinen Stahldrähten oder Filamenten bestehen. Die Kontaktierungsleiste kann aus einem Kupferdrahtgewebe oder -geflecht aufgebaut sein.
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Die
DE 3725814 A1 beschreibt eine Sitzbeheizung zum integrierten Einbau in Fahrzeugsitze, die aus mehreren flächigen, elektrisch miteinander verbundenen, schmiegsamen Heizkörpern besteht, die abschnittsweise der Formgebung eines Sitzes angepasst sind.
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Von diesem Stand der Technik ausgehend wird erfindungsgemäß ein technisches Konzept mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße elektrische Flächenheizelement ist ohne Performanceeinbußen in einen Bezug einnähbar. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Flächenelements ist in Anspruch 2 angegeben. Der Erfindungsgegenstand eignet sich insbesondere für eine Verwendung in allen gepolsterten Gegenständen, insbesondere Fahrzeugsitzen, Sitzauflagen oder Verkleidungselementen von Fahrzeuginnenräumen.
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Erfindungsgemäß weist das mindestens eine Heizelement des ersten Heizfelds Heizleiter aus Kohlenstofffasern auf, während zumindest das mindestens eine zweite Heizelement metallische Heizleiter aufweist. Das erste Heizfeld ist hierbei größer als das zweite Heizfeld ausgebildet und das Heizelement des ersten Heizfelds ist in Reihe mit dem zweiten Heizfeld verschaltet. Weiterhin befindet sich im Bereich des zweiten Heizfelds ein Temperaturerfassungselement. Bei diesem Aufbau des elektrischen Flächenheizelements ist auch vorgesehen, dass das erste, größere Heizfeld dem Bereich der Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes zugeordnet ist, während das zweite Heizfeld im nach hinten weisenden Bereich der Sitzfläche angeordnet ist, der zu der Rückenlehne hin weist.
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Bei einem Aufbau der Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes, bei dem die Sitzfläche durch einen Quergraben unterteilt ist, der sich quer zur Sitzfläche (quer zur Richtung vorne – hinten) erstreckt und der sich im hinteren Bereich der Sitzfläche etwa dort befindet, wo die Rückenlehne ansetzt, können die beiden Heizleiterarten und somit die beiden Heizfelder des mindestens einen ersten Heizfelds und des mindestens einen zweiten Heizfelds so dimensioniert und positioniert werden, dass das Heizfeld mit den Heizleitern aus Kohlenstofffasern vor dem Quergraben endet. Dadurch führen durch den Quergraben lediglich die Kontaktleisten, die zur Stromzuführung des ersten Heizfeldes dienen, oder aber es durchqueren nur die metallischen Heizleiter des zweiten Heizfelds den Quergraben, um als Stromzuführung für das erste Heizfeld dienen.
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Die mindestens zwei Heizfelder sind in Reihe miteinander verschaltet. Für Heizleiter oder Kontaktleiter, die den Quergraben in einem Polsterkern eines Fahrzeugsitzes durchqueren, ist diese Durchquerung des Quergrabens, im Hinblick auf die Lebensdauerbeständigkeit, für die Leiter ein kritischer Bereich. Dadurch, dass die Heizfelder miteinander in Reihe verschaltet sind, wird erreicht, dass bei einem Leiterbruch, beispielsweise dann, wenn ein Leiter im Bereich des Quergrabens aufgrund von extremen Belastungen bricht, das gesamte Flächeheizelement ausfällt und so verhindert wird, dass es zu Fehlschaltungen und zu einer eventuellen Überhitzung der Heizelemente bis hin zum Brand kommt.
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Von Vorteil ist auch, dass das Temperaturerfassungselement dem zweiten Heizfeld zugeordnet ist, so dass sich das Temperaturerfassungselement im hinteren, verlängerten Bereich der Sitzfläche, in Richtung der Rückenlehne, befindet, so dass das Temperaturerfassungselement keiner direkten Belastung durch eine auf der Sitzfläche sitzenden Person unterliegt.
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Es ist vorgesehen, als Temperaturerfassungselement einen NTC-Widerstand (NTC – Negative Temperature Coefficient) einzusetzen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Flächenheizelements bildet mindestens ein Heizfeld eine Potentialfläche für eine Kapazitätsmessung zur kapazitiven Sitzbelegungserkennung.
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Bevorzugt ist das erste die Heizleiter aus Kohlenstofffasern aufweisende Heizfeld im vorderen Bereich eines Fahrzeugsitzes angeordnet. Im vorderen Bereich eines Fahrzeugsitzes bezieht sich auf den vorderen Bereich in Fahrrichtung des Fahrzeugs gesehen.
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Wie bereits erwähnt sollte das erste Heizfeld einem vorderen Bereich und das zweite Heizfeld hinteren Bereich eines Kraftfahrzeugsitzes, die durch einen Quergraben getrennt sind, der in dem Fahrzeugsitz quer zur Fahrrichtung eines Fahrzeugs verläuft, zugeordnet sein. Der vordere Bereich wird durch das erste Heizfeld, das die Heizleiter aus Kohlenstofffasern aufweist, beheizt, während der hintere Bereich, der das zweite Heizfeld aufweist, durch die metallischen Heizleiter beheizt wird.
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Von Vorteil ist auch, wenn das erste Heizfeld und das zweite Heizfeld im Bereich des Quergrabens durch metallische Leiter verbunden sind. Bevorzugt werden dann diese metallischen Leiter im Bereich des Quergrabens durch Kontaktleiter des ersten Heizfelds gebildet, die dann ebenfalls aus metallischen Leitern bestehen. Als Alternative ist auch vorgesehen, dass die metallischen Leiter im Bereich des Quergrabens durch Heizleiter des zweiten Heizfelds, das die metallischen Heizleiter aufweist, gebildet sind.
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Das erfindungsgemäße Flächenheizelement ist dazu geeignet, es in einen Bezug einzunähen. Es ist jedoch nicht ausgeschlossenen, dass das erfindungsgemäße Flächenheizelement auch unter einen Bezug mittels Klebemittel, beispielsweise Klebeband, einklebbar ist. Sowohl im eingenähten als auch im eingeklebten Zustand wird das Flächenheizelement mittels weiteren Klebemitteln, Haken, Ringen oder Abspanndrahten mit dem Polsterkern verbunden.
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Selbstverständlich können im Rahmen der durch den unabhängigen Anspruch definierten Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene Merkmale auch weggelassen, abgewandelt oder ergänzt werden.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
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1 ein elektrisches Flächenheizelement gemäß einer erster Ausführungsform der Erfindung,
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2 ein elektrisches Flächenheizelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
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3 eine Ausführungsform, bei der auf einer Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes zwei elektrische Flächenheizelemente gemäß der ersten Ausführungsform, wie sie in 1 dargestellt ist, leicht abgewandelt, nebeneinander, getrennt durch einen Längsgraben, angeordnet sind.
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Wie die 1 und 2 zeigen, umfasst das jeweils dargestellte elektrische Flächenheizelement, das zum Beheizen von Kraftfahrzeugsitzen oder anderen gepolsterten Teilen in Fahrzeugen dient, ein erstes Heizfeld 1 und ein zweites Heizfeld 2, die jeweils durch mindestens ein elektrisches Heizelement 3, 4 gebildet sind.
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Das erste Heizfeld 1 ist beispielsweise, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, einem vorderen Bereich einer Sitzfläche 7 zugeordnet, während das zweite Heizfeld 2 einem hinteren Bereich der Sitzfläche 7 zugeordnet ist. Unter dem vorderen Bereich ist derjenige Bereich beispielsweise einer Sitzfläche zu verstehen, der, in Fahrtrichtung eines Fahrzeugs gesehen, die mit dem Pfeil 8 angegeben ist, vorne liegt, während unter dem hinteren Bereich derjenige Bereich, beispielsweise einer Sitzfläche 7, zu verstehen ist, der entgegen der Fahrtrichtung nach hinten weist, folglich beispielsweise zu einer Rückenlehne eines Sitzes hin, die in unterbrochener Linie 9 angedeutet ist.
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Beide Bereiche der Sitzfläche 7 sind durch einen Quergraben, angedeutet durch die unterbrochene Linie 10, getrennt, wobei dieser Quergraben 10 in der Polsterstruktur in Form einer beispielsweise V-förmigen Vertiefung ausgebildet ist. Am Boden eines solchen Quergrabens 10 wird ein Sitzbezug zusammen mit dem Flächenheizelement verspannt, so dass die Sitzfläche 7 entsprechend strukturiert ist. Gerade ein solcher Quergraben 10, durch den auch Leiter für das Heizelement führen müssen, stellen einen kritischen Bereich dar; eine Folge davon ist, dass die durch den Quergraben 10 führenden Leiter stark beansprucht werden, gerade dann, wenn eine Person mit ihrem Gewicht die Fläche beansprucht.
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Während das vordere erste Heizfeld 1 die Kontaktleiter 6 und die dazwischen verlaufenden Heizleiter 5 aufweist, umfasst das hintere zweite Heizfeld 2 nur einen Heizleiter 5, der halbkreisförmig in Schleifen verlegt ist. Etwa im Zentrum dieser Schleifen und damit etwa im Zentrum des zweiten Heizfelds 2 befindet sich ein Temperaturerfassungselement 11.
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Die Kontaktleiter 6, die auf einem Trägerband 12 aufgebracht, beispielsweise aufgenäht, oder in dieses eingearbeitet, beispielsweise eingewebt oder eingewirkt, sind, sind über den Bereich des durch die Heizleiter 5 gebildeten ersten Heizfelds 1 verlängert, so dass sich diese Kontaktleiter 6 durch den Quergraben 10 hindurch bis zu dem Ende des zweiten Heizfelds 2 erstrecken. An dem einen Ende, das in dem Bereich der Rückenlehne 9 liegt, sind die Kontaktleiter 6 mit einem Stromversorgungsanschluss 13 verbunden. Das gegenüberliegende Ende des anderen Kontaktleiterstranges 6 ist mit dem einen Ende des Heizleiters 5 verbunden; und das andere Ende des Heizleiters 5 ist an dem Stromversorgungsanschluss 13 angeschlossen. Hierdurch ist das elektrische Heizelement 3 des ersten Heizfelds 1 in Reihe mit dem elektrischen Heizelement 4 des zweiten Heizfelds 2 verschaltet.
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Während das mindestens eine elektrische Heizelement 3 des ersten Heizfelds 1 Heizleiter 5 aus Kohlenstofffasern aufweist, ist das mindestens eine Heizelement 4 des zweiten Heizfelds 2 aus einem oder mehreren metallisch(en) Heizleiter(n) gebildet. Anhand der Figur ist ersichtlich, das erste Heizfeld 1 wesentlich größer als das zweite Heizfeld 2 ist. Dies findet seinen Grund darin, dass das Heizelement 4 des zweiten Heizfelds 2 im Wesentlichen die Aufgabe hat, das Temperaturerfassungselement 11 zu beheizen, dessen Temperaturwerte beispielsweise über den Anschluss 13 einer Auswerteeinheit zugeführt werden. Der über das Temperaturerfassungselement 11 erfassten Temperatur kann eine Heiztemperatur des ersten Heizfelds 1 zugeordnet werden, ohne dass sich im Bereich des ersten Heizfelds 1 ein Temperatursensor befindet, da die beiden Heizfelder 1, 2 in Reihe geschaltet sind.
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Da das erste Heizfeld 1 und das zweite Heizfeld 2 in Reihe geschaltet sind, indem sie über die beiden Kontaktleiter 6 entsprechend elektrisch miteinander verbunden sind, führt ein Bruch in den Leitern der Stromversorgung zu einem völligen Ausfall der Heizung, was der Sicherheit dient.
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Um das Flächenheizelement auf einer Unterlage oder an einem Sitzbezug zu fixieren, ist im hinteren Bereich des zweiten Heizfelds 2 eine Klebefläche 14 vorhanden, die durch die schräg schraffierte Fläche angedeutet ist.
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In dem Flächenheizelement ist im Bereich des Quergrabens 10 eine Öffnung 15 vorhanden, die dazu dient, einen Abspannstab zum Abspannen des Flächenheizelements entlang des Quergrabens 10 zu befestigen. Hierzu können mehrere dieser Löcher 15 vorhanden sein.
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Die zweite Ausführungsform des elektrischen Flächenheizelements, wie sie in 2 dargestellt ist, ist in ihrem prinzipiellen Aufbau gleich dem Aufbau der ersten Ausführungsform des elektrischen Flächenheizelements, die vorstehend anhand der 1 beschrieben ist. Daher werden solche Bauteile und Bauelemente der einen Ausführungsform, die mit denselben Bezugszeichen wie diejenigen in der anderen Ausführungsform bezeichnet sind, nicht erneut beschrieben, wenn sie bereits anhand der einen Ausführungsform erläutert wurden. Daher können die Erläuterungen zu einer Ausführungsform entsprechend auf die andere Ausführungsform übertragen werden. Gleiches gilt für das Flächenheizelement, das in 3 dargestellt ist, das im Wesentlichen aus zwei Flächenheizelementen des Flächenheizelements, wie es in der ersten Ausführungsform dargestellt ist, zusammengesetzt ist.
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Die zweite Ausführungsform der 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der 1 dadurch, dass ein Teil der Kontaktleiter 6 auf beiden Seiten des durch die Heizleiter 5 gebildeten ersten Heizfelds 1 wellenförmig über zumindest teilweise geradlinig ausgerichtete Kontaktleiter 6 verläuft. Hierbei verläuft der Heizleiter 5 des zweiten Heizfelds 2 durch den Quergraben 10 und dient auf der einen Seite des ersten Heizfelds 1 als Hinleiter, um das Heizfeld 1 zu speisen, indem eine elektrische Verbindung mit dem Kontaktleiter 6 auf der einen Seite erfolgt und auf der anderen Seite der Kontaktleiter 6 als Rückleiter zu dem zweiten Heizfeld 2 dient. Die beiden Heizfelder 1, 2 sind somit in Reihe miteinander verschaltet.
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Um den Kontaktleiter 6 in dem Bereich, in dem er das erste Heizfeld 1 mit dem zweiten Heizfeld 2 durch den Quergraben 10 hinweg verbindet, zu entlasten, wenn die Sitzfläche belastet wird, verlaufen die Kontaktleiter in diesem Bereich schräg, d. h. quer zur Richtung vorne-hinten bzw. schräg zur Fahrtrichtung. Der Heizleiter 5 des zweiten Heizfelds 2 ist mäanderförmig verlegt und das Temperaturerfassungselement 11 ist wiederum so positioniert, dass es auf drei Seiten von dem Heizleiter 5 umgeben ist.
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Wie bereits vorstehend erwähnt ist, ist bei der Ausführungsform, wie sie in 3 dargestellt ist, eine Sitzfläche mit zwei Flächenheizelementen, wie dasjenige, das in 1 dargestellt ist, belegt. Eine solche Anordnung ist dann von Vorteil, wenn der Fahrzeugsitz durch einen Längsgraben 16, der in der Mitte der Sitzfläche in der Richtung vorne-hinten, d. h. in der Fahrtrichtung 8, verläuft, unterteilt ist. Auch bei einem solchen Längsgraben 16 handelt es sich um eine Vertiefung in der Polsterung des Sitzes, in die hinein der Sitzbezug und das Flächenheizelement abgespannt werden.
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Eine weitere Ausführungsform ist in 3 gezeigt. Die dort dargestellten Teilflächenheizelemente sind durch einen Längsgraben 16 getrennt und entsprechen auf der einen Seite des Längsgrabens 16 den Heizelementen 3 und 4 mit einem Temperaturerfassungselement 11 aus 1 und auf deren gegenüberliegenden Seite dem Heizelement 3, ebenfalls aus 1 entnehmbar. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Teilflächenheizelemente auf der einen Seite des Längsgrabens mit der anderen Seite des Längsgrabens 16 in Reihe miteinander verbunden. Die Verschaltung der Heizfelder, die durch den Längsgraben 16 getrennt sind, ist nur schematisch dargestellt und ist aus schaltungstechnischer Sicht nicht vollständig. Auch können die beiden Teilflächenheizelemente über einen gemeinsamen Anschluss anstelle der beiden dargestellten Anschlüsse 13 mit Strom versorgt werden. Auch sind im Bereich jedes Teilflächenheizelements zwei Öffnungen 15 vorhanden, um den Bezug und das Flächenheizelement in dem Quergraben 10 abzuspannen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0541047 A2 [0003]
- EP 0548574 A2 [0004]
- DE 4124684 A1 [0005]
- DE 3725814 A1 [0006]
