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Die Erfindung betrifft eine Heizung eines Systems zur Nachbehandlung von Abgasen, und genauer gesagt eine kunststoffumspritzte Heizung insbesondere für einen Reduktionsmitteltank eines Selective Catalytic Reduction(SCR)-Systems einer Brennkraftmaschine, mit einem Wärmeleitkörper und zumindest einer elektrischen Heizeinrichtung.
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Stand der Technik
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Bei Kraftfahrzeugen, deren Brennkraftmaschine mit einem Dieselkraftstoff betrieben werden, ist es zur Reduzierung von Stickoxiden (NOx) in den Abgasen notwendig, Systeme vorzusehen, die bei Bedarf ein flüssiges Reduktionsmittel, wie zum Beispiel eine Harnstoff-Wasser-Lösung, in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine stromaufwärts vor einem SCR-Katalysator einspritzen kann, um die im Abgas enthaltenen NOx-Verbindungen durch Thermo- und Hydrolyse in die unschädlichen Endprodukte Wasser und Stickstoff umzuwandeln. Damit werden insbesondere strenge Umweltauflagen erfüllt, die an Kraftfahrzeugen heutzutage gestellt werden.
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Die Harnstoff-Wasser-Lösung wird dabei in der Regel in einem mit Reduktionsmittel gefüllten Tank in dem Kraftfahrzeug aufbewahrt, und zu deren Förderung in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine ist üblicherweise ein Förder- und Dosiersystem vorgesehen, das neben dem Reduktionsmitteltank eine Fördereinheit, eine Druckleitung, die Dosiereinrichtung, die erforderliche Sensorik sowie eine elektronische Steuereinheit umfasst. Die Harnstoff-Wasser-Lösung, so zum Beispiel AdBlue
®, das aus einer Lösung von 32,5% Harnstoff in Wasser besteht und das bei bekannten DENOX-Systemen Verwendung findet, gefriert jedoch bei Temperaturen unterhalb von –11°C. Um das Einfrieren des Reduktionsmittels zu verhindern beziehungsweise um die Harnstoff-Wasser-Lösung bei Wiederinbetriebnahme des Kraftfahrzeugs wieder aufzutauen, sind elektrische Widerstandsheizungen aus dem Stand der Technik bekannt, die mindestens teilweise in den Reduktionsmitteltank ragen, siehe beispielsweise die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2011 084 962 A1 . Wie es
8 entnommen werden kann, umfasst eine derartige elektrische Widerstandsheizung
9 üblicherweise einen Wärmeleitkörper
91 aus Aluminiumdruckguss, der Taschen enthält, in denen Positive Temperature Coefficient(PTC)-Elemente als elektrische Heizeinrichtungen aufgenommen sind, und der mit einer Kunststoffschicht
92 umspritzt ist, so zum Beispiel mit High Density Polypropylen HDPE. Die Kunststoffschicht
92 dient dabei dazu, die umspritzten Bestandteile gegen das umgebende Fluid, das heißt gegen das AdBlue
® zu schützen, um eine Korrosion und/oder elektrischen Kurzschluss durch das Reduktionsmittel zu verhindern, wobei der Wärmeleitkörper erst mit Kunststoff flüssigkeitsdicht umspritzt wird, nachdem die elektrischen Zuleitungen anbracht sind.
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Die in 8 gezeigte Heizung wird üblicherweise durch Heizelementschweißen an eine Storage Tank Unit (STU) eines Systems zur Nachbehandlung von Abgasen aufgeschweißt. Diese enthält ferner einen auf Ultraschall basierenden Levelsensor, dessen Prinzip auf der Abgabe von Ultraschallwellen und der Ermittlung der Füllstandshöhe in dem Tank durch die reflektierte Ultraschallwelle beruht. Der von einem Trichter 93 der STU zusammen mit einem an der Heizung vorhandenen Wellenleiter 94 ausgebildete Wellenkanal hat dabei die Funktion, die zurückkehrende Ultraschallwelle einzufangen und zum Levelsensor zu leiten. Wie es 9 zu entnehmen ist, sind die PTC-Elemente in Taschen 911 des Wärmeleitkörpers 91 aufgenommen und kontaktieren auf der einen Seite am Wärmeleitkörper 91 aus Aluminium, wohingegen die Kontaktierung auf der anderen Seite über eine Stromschiene 96 und Kontaktplatten einer Kontaktleiste 95 ausgeführt ist. Die Stromschiene 96 verläuft in einem Montagerahmen 98, in dem auch die PTC-Elemente 97 aufgenommen sind, und endet in einer Kontaktgabel 99 zur Gabelkontaktierung mit der STU. Eine elektrische Isolation gegen Kurzschluss erfolgt über eine (nicht gezeigte) Isolationsscheibe, den Montagerahmen 98 sowie die Kunststoffschicht 92 aus HDPE. Für die schützende Funktion der Kunststoffschicht 92, die unter Temperatur- und Medieneinflüssen über die Lebensdauer erzielt wird, ist die Außenkontur der Umspritzung mit der Kunststoffschicht 92 eng toleriert. dies bedeutet, dass alle Kanten genau definierte Radien besitzen müssen und dass die resultierende Geometrie der Widerstandsheizung 9 in Versuchen aufwändig erprobt werden muss.
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Der Erfindung geht folglich das Problem voraus, dass eine Widerstandsheizung für einen Reduktionsmitteltank wie aus dem vorhergehend genannten Stand der Technik bekannt zu aufwendig herzustellen und zu testen ist, und zudem eine bisher noch zu geringe Lebensdauer im Verhältnis zu dem Herstellungsaufwand und den dadurch entstehenden Kosten bietet.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Heizung für ein System zur Nachbehandlung von Abgasen vorgeschlagen, das heißt für ein System zum Aufbewahren und Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs mit selbstzündender Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einem Dieselmotor, wobei die Heizung einen Wärmeleitkörper aufweist, sowie mindestens eine elektrische Heizeinrichtung, die an dem Wärmeleitkörper befestigt ist, und mindestens eine Stromschiene zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Heizeinrichtung. Der Wärmeleitkörper, bevorzugt bestehend aus Aluminium, ist dabei ein stranggegossenes Bauteil, also ein Bauteil, das durch einen Stranggussvorgang hergestellt ist. Das Bauteil für den Wärmeleitkörper mit dem gewünschten Profil wird dabei durch eine Matrize gepresst und in Scheiben geschnitten. Um eine insbesondere an den Kanten der Schnittfläche glatte, d. h. spitzen- und kantenfreie Oberfläche zu erhalten, kann der Wärmeleitkörper hierbei nachbearbeitet werden. Dabei werden die Kanten beispielsweise abgeschmirgelt oder poliert. Im Stranggussverfahren entsteht ein Wärmeleitkörper mit einem über die Höhe im Wesentlichen unveränderten Querschnitt. Ferner hat die Bauteilgruppe bestehend aus dem Wärmeleitkörper, der mindestens einen elektrischen Heizeinrichtung und der mindestens einen Stromschiene, die alle gemeinsam eine Einheit bilden, eine Umspritzung, die aus einem thermoplastischen Elastomer besteht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche möglich.
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Für die Umspritzung eignen sich besonders gut flüssigkeitsbeständige, isolierende und gut Wärme leitende Kunststoffe, wobei eine Vielzahl von Kunststoffarten in Betracht kommt und das Material anhand weiterer Kriterien wie Verfügbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Verschweißbarkeit und Schweißbarkeit ausgewählt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht die Umspritzung aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) auf Olefinbasis mit einer Shore-A-Härte von 75 bis 95, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis mit einer Shore-A-Härte von 93. Ferner zeigt das zur Anwendung kommende TPE vorzugsweise einen Druckverformungsrest von 36% (bei 70°C, 22 hr nach ISO 815) und eine Zugdehnung von 580% (nach ISO 37). Als konkretes Beispiel für ein in Frage kommendes Material kann TPE Santoprene 101-87 verwendet werden, das der Gruppe der thermoplastischen Vulkanisate (TPV) zugeordnet werden kann, das heißt einer Gruppe von Werkstoffen, die gleichzeitig thermoplastische und elastische Kunststoffeigenschaften zeigen.
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Die TPE-Umspritzung der erfindungsgemäßen Heizung kann dabei vorzugsweise eine dünnwandige Umspritzung sein, vorzugsweise mit einer Wandstärke von 0,5mm bis 1,2mm. Im Bereich der mindestens einen elektrischen Heizeinrichtung kann die Umspritzung verstärkt ausgebildet sein, vorzugsweise mit einer Wandstärke von 1,2mm bis 2,5mm. Die Kontur eines Montagerahmens zur Anbringung an den Wärmeverteilkörper und die Kontur der oben aufsitzenden Stromschiene kann in der Außengeometrie der TPE-Umspritzung nachempfunden werden. In der Umspritzung sind vorzugsweise Lippen für das Aufschweißen der Heizung auf die STU ausgebildet, die in gleicher Geometrie mit TPE ausgebildet werden können. Die Heizung kann analog dem Stand der Technik über Heißplattenschweißen mit einer HDPE-Grundplatte der STU durch Heizelementschweißen verbunden werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung kann die mindestens eine elektrische Heizeinrichtung, die vorzugsweise in Form eines PTC-Heizelements vorliegt, durch einen Federclip an dem Wärmeleitkörper befestigt sein, also durch den Federclip an dem Wärmeleitkörper angeclippt oder angeschnallt sein. Der Federclip, der eine federnde Eigenschaft aufweist und vorzugsweise in einer C-Form vorliegt, fixiert dabei die elektrische Heizeinrichtung vorzugsweise zwischen sich und dem Wärmeleitkörper, so dass die elektrische Heizeinrichtung in flächigem Kontakt mit dem Wärmeleitkörper steht, aber auch so, dass zwischen dem Federclip und der elektrischen Heizeinrichtung weitere Bauteile wie zum Beispiel eine Kontaktplatte einer Kontaktleiste (wie aus dem Stand der Technik bekannt) angeordnet sein kann, die gegenüber dem Federclip beispielsweise durch eine Isolationsscheibe oder -platte elektrisch isoliert ist. Der Federclip ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet, dass die resultierende Anpresskraft, die durch den Federclip auf über die Isolationsplatte auf die Heizeinrichtung wirkt, eine gute elektrische Kontaktierung über die Lebensdauer der Heizung ermöglicht Der Federclip besteht dabei vorzugsweise aus Federstahl mit einer Wandstärke von ca. 0,5mm. Um eine bessere Befestigung des Federclips an dem Wärmeleitkörper zu ermöglichen kann der Wärmeleitkörper vorzugsweise zumindest eine Aussparung aufweisen, in die ein Ende des Federclips eingreifen kann. Dadurch kann das eine Ende des Federclips, das vorzugsweise eine entsprechende Eingriffsnase aufweist, in die Aussparung einklicken. Weiter vorzugsweise hat der Wärmeleitkörper Aussparungen für jedes Ende des Federclips, das jeweils zumindest eine Eingriffsnase hat, die auch als Eingriffsvorsprung bezeichnet werden kann. Der Federclip kann für die Abstützung in den Aussparungen an dessen Enden einfach oder mehrfach gebogen sein, um die Eingriffsnasen auszubilden.
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Eine doppelt gebogene Ausführung des Federclips wird bevorzugt verwendet, da eine derartige Gestalt die Montage an dem Wärmeleitkörper erleichtert, wie folgt: Der Federclip kann dann von vorne kommend in einem Montageschritt auf den Wärmeleitkörper aufgeschoben werden, so dass sich der Federclip den gesamten Wärmeleitkörper umgreifend auf der hinten liegenden Seite abstützen kann, oder aber wie vorhergehend genannt dessen Enden in die Aussparungen einrasten können. Dabei können die Aussparungen bei einer C-Form des Federclips an zueinander entgegengesetzten Seiten des Wärmeleitkörpers vorgesehen sein, so dass sich die C-Form an drei Seiten des Wärmeleitkörpers klammert. Diese Alternative hat den Vorteil, dass die in den Aussparungen eingerasteten Enden des Federclips bei der Umspritzung sicher umschlossen sind.
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Die elektrische Heizeinrichtung der erfindungsgemäßen Heizung kann ferner an dem Wärmeleitkörper seitlich geführt befestigt sein, so dass die Heizeinrichtung nicht nur durch den Federclip sondern zudem durch den Wärmeleitkörper selbst fixiert ist. Die seitliche Führung der elektrischen Heizeinrichtung, die beispielsweise in einer rechteckigen Gestalt vorliegen kann, kann vorzugsweise dadurch umgesetzt sein, dass an der Seite des Wärmeleitkörpers, an der die Heizeinrichtung anzubringen ist, eine Nut vorgesehen sein kann, in der die elektrische Heizeinrichtung angeordnet ist und dementsprechend durch die Seitenwände der Nut sowie durch den Federclip an Ort und Stelle gehalten wird. Alternativ dazu kann die Seite des Wärmeleitkörpers, an der die Heizeinrichtung anzubringen ist, Vorsprünge aufweisen, beispielsweise in der Form von hervorragenden Stegen, zwischen denen die elektrische Heizeinrichtung angeordnet werden kann und folglich die Heizeinrichtung durch die Vorsprünge sowie durch den Federclip an Ort und Stelle gehalten werden kann. Für jede Heizeinrichtung wird zumindest ein Federclip benötigt, wobei die Federclips bei mehreren Heizeinrichtungen bauteilgleich ausgeführt sein können und, falls erforderlich, eine oder mehrere Aussparungen dem Profil der Heizung entsprechend enthalten können. Die Heizeinrichtung, vorzugsweise in Form eines PTC-Elements, kann weiterhin von einem Montagerahmen aus Polyamid oder einem anderen Kunststoff umschlossen sein, welcher es ermöglicht, einen Zusammenschluss aus PTC-Element, Isolationsscheibe und Federclip als eine Vorbaugruppe zusammenzufassen. Die Stromschiene kann dabei aufgrund des Federclips beziehungsweise der Vielzahl von Federclips bei mehreren Heizeinrichtungen nicht mehr direkt auf der Oberseite der Heizung platziert werden. Zwischen der Stromschiene und dem Wärmeleitkörper können bei der erfindungsgemäßen Heizung Aussparungen vorgesehen sein, in die die Federclips eingeschoben werden. Die elektrische Kontaktierung zwischen Kontaktplatte und Stromschiene erfolgt dabei seitlich, und nicht mehr wie aus dem Stand der Technik bekannt an einer Oberseite.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Heizung kann die Heizung zudem einen Wellenleiter als zusätzliche Komponente aufweisen, der an der Umspritzung befestigt ist, wobei der Wellenleiter vorzugsweise aus HDPE oder PP (Polypropylen) besteht, welcher nachträglich an der TPE-Umspritzung befestigt wird. Beispielsweise kann der Wellenleiter über eine in der Umspritzung ausgebildeten Einrastvorsprung festgeclippt werden. Alternativ dazu kann der Wellenleiter auch durch Anschweißen oder Zwei-Komponenten-Spritzguss an der Umspritzung vorgesehen sein. Ferner kann auch die TPE-Umspritzung in dem betreffenden Bereich beschichtet werden, so dass ein Wellenleiter ausgebildet wird.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird zudem ein System zur Nachbehandlung von Abgasen bereitgestellt, das einen Behälter für das Reduktionsmittel, wie zum Beispiel einen Reduktionsmitteltank, sowie eine wie vorhergehend beschriebene erfindungsgemäße Heizung aufweist, wobei die Heizung zumindest teilweise in den Behälter für das Reduktionsmittel ragt. Dadurch kann ein Erwärmen des Reduktionsmittels in dem Behälter erreicht werden.
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Vorteile der Erfindung
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Kern der vorliegenden Erfindung ist entsprechend eine mit einem TPE umspritzte Heizung für ein System zur Nachbehandlung von Abgasen, die durch die angegebene Konstruktion eine erhöhte Lebensdauer zeigt, indem die Heizung einen strangegossenen Wärmeleitkörper aus Aluminium in Verbindung mit daran befestigten PTC-Heizelementen in einer Umspritzung aus einem Thermoplastischen Elastomer aufweist. Die Befestigung der PTC-Elemente erfolgt vorteilhafterweise über Federclips. Die Heizung gemäß der vorliegenden Erfindung ist damit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Heizungen deutlich kostengünstiger, wobei eine wesentliche Kostenersparnis dadurch erzielt wird, dass anstelle des Aluminium-Druckgusskörpers ein deutlich kostengünstigerer Stranggusskörper als Wärmeleitkörper verwendet wird.
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Die erfindungsgemäße Heizung besitzt ferner durch die Verwendung einer Umspritzung aus TPE vorzugsweise auf Olefinbasis und mit einer Shore-A-Härte im Bereich von 75 bis 95 eine deutlich erhöhte Medienresistenz, insbesondere gegenüber einem Reduktionsmittel aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung. Aufgrund der besonderen Materialeigenschaften des TPE können die inneren Elemente bei der vorliegenden Erfindung zuverlässig über deren Lebensdauer abgedichtet werden. Zudem ist die erfindungsgemäße Heizung im Hinblick auf mechanische und thermische Beanspruchungen deutlich robuster. Damit ist es möglich, eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich verlängerte Lebensdauer zu erzielen. Durch die Verwendung von TPE als Umspritzungsmaterial bei dem stranggegossenen Wärmeleitkörper der vorliegenden Erfindung sind Kanten an der Außengeometrie der erfindungsgemäßen Heizung als unkritisch anzusehen, anders als bei dem Aluminium-Druckgusskörper des Stands der Technik, bei dem alle Kanten verrundet sind. Auch eckige Geometrien der innerhalb der Umspritzung vorgesehenen Elemente sind möglich. Ferner kann die Umspritzung bei der erfindungsgemäßen Heizung eine deutlich reduzierte Wandstärke aufweisen, wodurch es möglich wird, die am PTC entstehende Wärme besser in das umgebende Medium einzuleiten. Die Heizung der vorliegenden Erfindung besitzt folglich einen gegenüber dem Stand der Technik gesteigerten Wirkungsgrad.
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Zudem kann durch das Design der erfindungsgemäßen Heizung gegenüber Reduktionsmitteltankheizungen des Stands der Technik eine erhöhte Heizleistung bereitgestellt werden. Anders als bei Heizungen des Stands der Technik, bei denen PTCs mit höherer Heizleistung aufgrund der eingeschränkten thermischen und mechanischen Belastbarkeit des Umspritzungsmaterials nicht verwendet werden konnten, können bei der Heizung der vorliegenden Erfindung durch die Anwendung von thermisch und mechanisch belastbarerem TPE-Umspritzungsmaterial PTCs mit hoher Heizleistung verwendet werden, ohne dass eine relevante Einschränkung der Lebensdauer zu erwarten ist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Heizung eine sehr robuste Natur gegenüber dem bekannten Stand der Technik auf. Bei diesem ist bei einem Spritzen der bisher verwendeten HDPE-Umspritzung des Wärmeleitkörpers ein hoher Einspritzdruck erforderlich, wobei kleinste Abweichungen bei Radien im Spritzwerkzeug aufwändig validiert werden müssen, damit die HDPE-Umspritzung über deren Lebensdauer keine Risse ausbildet. Bei dem neuen robusten Konzept der erfindungsgemäßen Heizung mit einer TPE-Umspritzung entfallen diese Nachteile vollständig.
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Die erfindungsgemäße Heizung kann nicht nur als Heizung eines Reduktionsmitteltanks im Bereich der Abgasnachbehandlung eingesetzt werden. Weiterhin kann sie für jegliche Art von Heizungen zur Anwendung kommen, die in anderen aggressiven Medien eingesetzt werden und hohe Anforderungen an deren Lebensdauer haben. Im Allgemeinen kann die erfindungsgemäße Heizung in beliebigen Systemen zum Einsatz kommen, bei denen ein metallischer Wärmeleitkörper mittels einer Umspritzung aus einem Isolationsstoff vor einem Zutritt einer den Körper umgebenden Flüssigkeit geschützt werden muss, die ihrerseits von der Heizung zu erwärmen ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Heizung gemäß einer erster Ausführung der vorliegenden Erfindung ohne Umspritzung;
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2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1;
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines der Federclips aus 1 mit Aussparung;
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4a & b zeigen alternative Querschnittsformen von Federclips einer Heizung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt eine Draufsicht einer Verbindungstelle eines Federclips mit einem Wärmeleitkörperteil gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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6a & b zeigen alternative Ausführungen einer seitlichen Fixierung eines PTC-Elements an einem Wärmeleitkörper einer Heizung der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt eine mögliche Anbringung eines Wellenleiters an die Umspritzung einer Heizung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt eine Heizung mit umspritzter Baugruppe bestehend aus Wärmeleitkörper, PTC-Elementen und Stromschiene gemäß des Standes der Technik, mit einer Detailansicht der Wellenleitergeometrie mit daran angebrachtem Trichter; und
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9 zeigt die in 8 gezeigte Heizung ohne Umspritzung, d.h. die Baugruppe bestehend aus Wärmeleitkörper, PTC-Elementen und Stromschiene, mit einer Detailansicht eines Montagerahmens, in dem die Stromschiene sowie die PTC-Elemente als 00auch eine Kontaktgabel geführt aufgenommen sind.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Heizung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht, noch bevor eine Umspritzung 6 um die Bauteile der Heizung 1 aufgebracht wird. Die Heizung 1 weist einen Wärmeleitkörper 11 mit drei Ästen und davon abgehenden Zweigen auf, wie es auch unter anderem aus dem vorhergehend behandelten Stand der Technik bekannt ist. Der Wärmeleitkörper 11 ist entlang seiner Äste im Wesentlichen eben, d. h. glatt ausgeführt. An dem Haupt-Ast des Wärmeleitkörpers 11 sind mittels Federclips 2, die nach Art einer federnden Klammer an den Wärmeleitkörper 11 angeklammert beziehungsweise angeclippt sind, elektrische Heizeinrichtungen an dem Wärmeleitkörper 11 befestigt, die dazu dienen, Wärme zu erzeugen, die über den Wärmeleitkörper 11 durch dessen Äste und Zweige verteilt wird. Der Federclip 2 besteht vorzugsweise aus Federstahl mit einer Wandstärke von ca. 0,5mm. Die Federclips 2 können dabei eine Aussparung 21 aufweisen, die dazu dient, sich der Form und Ausgestaltung des Wärmeleitkörpers 11 anzupassen und Äste beziehungsweise Zweige von dem Wärmeleitkörper 11 an den Anbringorten der Federclips 2 zuzulassen und damit eine möglichst große Verzweigung des Wärmeleitkörpers 11 zu ermöglichen. Die beiden hier gezeigten Federclips 2 können dabei baugleich sein, um eine einfachere Fertigung zu ermöglichen, auch wenn die Aussparung 21 der verwendeten Federclips 2 nicht an der Stelle eines Astes beziehungsweise Zweiges des Wärmeleitkörpers 11 angeordnet ist.
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2 zeigt den Aufbau des Federclips 2 in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A, die in 1 gezeigt ist. Der Federclip 2 weist im Wesentlichen eine C-Form auf, also die Form des Buchstabens C, beziehungsweise eines spiegelverkehrten Buchstabens C wie in 2. Der Federclip 2 ist hier so an dem Wärmeleitkörper 11 angeclippt, dass jeweils ein Ende 22 des Federclips 2, das nach innen gebogen ausgebildet ist, an einer Rückseite 111 des Wärmeleitkörpers 11 anliegt und damit der Federclip 2 den Wärmeleitkörper 11 umgreift. Zwischen der Innenseite des Federclips 2 an der Vorderseite 112 des Wärmeleitkörpers 11 sind in engen flächigen Kontakt von der Vorderseite 112 des Wärmeleitkörpers 11 ausgehend eine elektrische Heizeinrichtung 3 in Form eines PTC-Elements, eine Kontaktplatte als Teil einer Stromschiene 4 zum elektrischen Kontaktieren der Heizeinrichtung 3 und eine Isolierscheibe 5 zum elektrischen Isolieren gegenüber dem Federclip 2 angeordnet. Der Federclip 2 kann dabei an seiner Innenseite, die mit der Isolierscheibe 5 in Kontakt steht, eine Ausbuchtung nach innen aufweisen, um einen Federdruck auf die Anordnung von Heizeinrichtung 3, Stromschiene 4 und Isolierscheibe 5 auszuüben, so dass die durch den Federclip 2 gehaltene Anordnung fest an dem Wärmeleitkörper 11 befestigt ist. Die Gestalt des C-förmigen Federclips 2 kann auch 3 entnommen werden, in der der Federclip 2 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt ist.
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Die den Wärmeleitkörper 11 umgreifenden Enden 22 des Federclips 2 können wie in 2 und 3 gezeigt einen einfachen Knick aufweisen, um den Federclip 2 an dem Wärmeleitkörper 11 abzustützen, so dass die Enden 22 des Federclips 2 in etwa einen rechten Winkel ausbilden, um sich an die rechteckige Querschnittsform des Wärmeleitkörpers 11 anzupassen. Wie in 4a gezeigt können die Enden 22‘ des Federclips 2 alternativ dazu nach innen gebogen sein, also einen Winkel von mehr als 90° aufweisen, um eine verstärkte Abstützung des Federclips 2 an dem Wärmeleitkörper 11 zu ermöglichen. Ferner kann gemäß einer weiteren Alternative der Federclip 2 mehrfach gebogene Enden 22‘‘ haben, wie sie in 4b gezeigt sind, die in Form von sogenannten doppelt gebogenen Nasen vorliegen, um eine einfachere Montage des Federclips 2 an dem Wärmeleitkörper 11 zu ermöglichen.
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5 zeigt eine Draufsicht auf eine Verbindungstelle zwischen dem Federclip 2 und dem Wärmeleitkörper 11 in einer zu der in 1 gezeigten alternativen Ausführung. Dabei weist der Wärmeleitkörper 11 zusätzlich an der Stelle der Anbringung des Federclips 2 eine Vertiefung oder Aussparung 113 auf, in die das Ende 22‘‘ des Federclips 2 eingreifen beziehungsweise einrasten kann. Das Ende 22‘‘ des Federclips 2 ist hier vorzugsweise in Form des in 4b gezeigten Endes 22‘‘ ausgebildet, wodurch die doppelt gebogene Nase als Eingriffsnase zum Eingriff mit der Aussparung 113 Anwendung findet. Bei dieser Ausführung der Verbindung zwischen Wärmeleitkörper 11 und Federclip 2 kann die Aussparung 21 weggelassen werden, da hier die Enden 22‘‘ des Federclips 2 nicht mit der Rückseite 111 des Wärmeleitkörpers 11 in Kontakt treten und dadurch Äste oder Zweige an der Rückseite 111 des Wärmeleitkörpers 11 nicht mit dem Enden 22‘‘ des Federclips 2 interagieren können.
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Als weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Heizung 1 kann eine seitliche Führung zur besseren Fixierung der elektrischen Heizeinrichtung 3 an dem Wärmeleitkörper 11 vorgesehen sein. Wie es in 6a und 6b gezeigt ist, kann eine derartige seitliche Führung entweder dadurch erzielt werden, dass eine Nut 114 in der Vorderseite 112 des Wärmeleitkörpers 11 vorgesehen ist, in der die Heizeinrichtung 3 angeordnet ist und durch den Federclip 2 wie vorhergehend beschrieben mit dem Wärmeleitkörper 11 verbunden ist. Die Innenwände der Nut 114 geben dabei der Heizeinrichtung 3 die gewünschte seitliche Führung. Alternativ dazu, wie es in 6b gezeigt ist, können auch Vorsprünge 115 in der Form von hervorstehenden Stegen an der Vorderseite 112 des Wärmeleitkörpers 11 vorgesehen sein, die die seitliche Führung der Heizeinrichtung 3 an dem Wärmeleitkörper 11 übernehmen, wobei wiederum die Heizeinrichtung 3 durch den Federclip 2 an dem Wärmeleitkörper 11 befestigt ist.
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Der in vorhergehend beschriebenen Figuren dargestellte Wärmeleitkörper 11 mit den durch Federclips 2 daran angebrachten Heizeinrichtungen 3 zusammen mit der eingesetzten Stromschiene 4 und den Isolierscheiben 5 ist ein Montagezwischenprodukt als Baugruppe, welche einer Umspritzmaschine zugeführt wird. Zusätzlich kann die Stromschiene 4 entweder in einem Montagerahmen angeordnet sein oder auch vorumspritzt werden, um die Montage der Heizeinrichtungen 3 mit der Stromschiene 4 und den Isolierscheiben 5 zu erleichtern und um bei der Endumspritzung für genügend Abstand zwischen der Stromschiene 4 und dem Wärmeleitkörper 11 zu sorgen, der für die Trennung der Potentiale unbedingt notwendig. Die durch die Endumspritzung aufgebrachte Umspritzung 6 zeigt ein ähnliches Bild wie die Kunststoffschicht 92, die in 1 dargestellt ist. Die Umspritzung 6 der Heizung 1 der vorliegenden Erfindung besteht jedoch anders als im Stand der Technik bekannt aus einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis mit einer Shore-A-Härte von 75 bis 95, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis mit einer Shore-A-Härte von 93, mit allen damit verbundenen Vorteilen wie vorhergehend beschrieben.
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Um schließlich einen Wellenleiter 7 an der Heizung 1 vorsehen zu können, kann der Wellenleiter 7 als zusätzliche separate Komponente aus HDPE oder PP nachträglich nach dem Endumspritzen an der Umspritzung 6 befestigt werden, beispielsweise über einen oder mehrere in dem Material der Umspritzung 6 ausgebildeten Vorsprungs 61, die in Form eines Clips oder pilzförmigen Ankers vorliegen. Mittels in dem Wellenleiter 7 vorgesehenen Löchern 71 kann der Wellenleiter 7 auf die Vorsprünge 61 aufgerastet werden und der Wellenleiter 7 mit der Umspritzung 6 fest verbunden werden. Alternativ dazu kann der Wellenleiter 7 auch durch Schweißen oder Zwei-Komponenten-Spritzguss an der Umspritzung 6 vorgesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011084962 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 815 [0007]
- ISO 37 [0007]
