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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Heizelements für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Heizelemente werden für Sitzheizungen, Lenkradheizungen, aber auch für Verkleidungsteile, in einem Fahrzeug eingesetzt. In ihrem Grundaufbau weisen sie ein geschäumtes Trägermaterial auf, in das mindestens ein Heizleiter eingebettet ist, der eine elektrische Isolierung aufweist und der gerade, vorzugsweise wellen- oder mäanderförmig verläuft. Die Enden des Heizleiters sind aus dem Trägermaterial herausgeführt und bilden Anschlüsse für eine elektrische Verbindung oder sind mit Anschlussleitern als elektrische Zuleitung verbunden.
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Diese Heizelemente werden üblicherweise aus zwei Schaumlagen hergestellt, zwischen denen der Heizleiter eingebettet ist. Um den Heizleiter entsprechend einem geforderten Verlegemuster zu fixieren, wird dieser zuvor an einem Trägermaterial oder in sonstiger Weise zumindest an einer der beiden Schaumlagen befestigt.
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Die
WO 2006/015 588 A1 beschreibt ein Bauteil mit einem Hartschaumkörper und einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement. Ein Flachleitersatz weist eine Isolatorfolie auf, auf der neben verschiedenen elektronischen Bauteilen auch eine Heizeinrichtung angeordnet ist. Folglich ist die Heizeinrichtung in einem festen Muster auf der Isolatorfolie fixiert, so dass durch die Isolatorfolie ein mäanderförmiger Verlauf der Heizeinrichtung festgelegt ist. Dieser Flachleitersatz bzw. die Heizeinrichtung mit der Isolatorfolie ist in einem Hartschaumkörper eingeschäumt. Weiterhin befinden sich bei diesem Sitz Anschlussteile (als zwei Kabelschwänze bezeichnet) am Ende des Sitzes, so dass sie frei zugänglich sind. Außerdem ist ein Stecker gezeigt, der zum Anschluss des Flachleitersatzes am Bordnetz des Fahrzeugs dient. Auch hier liegen die Stifte des Anschlusses frei.
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Die
DE 10 2014 005 190 A1 ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils mit einer Sichtseite und einem flächigen Heizelement gerichtet. Das Heizelement wird in einem Formhohlraum eines Formwerkzeugs eingelegt und mit einem Schaummaterial umschäumt.
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Die
DE 37 25 408 A1 bezieht sich auf eine beheizbare Auflage für einen Fahrzeugsitz, bei der ein elektrischer Heizleiter in eine Schaumauflage eingebettet ist. Die Auflage kann aus einem zweiteiligen Schaumstoffkörper bestehen, in den der Heizleiter eingelegt und/oder formschlüssig gehalten ist, wobei die beiden Schaumstoff-Hälften miteinander verklebt sind. Der Heizleiter kann auch in einen Schaumstoff eingeschäumt sein.
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Die
DE101 52 719 C1 beschreibt ein Verfahren zum Einschäumen von Kabeln, insbesondere zum Umschäumen eines mit Kabeln bestückten Lenkradskeletts. Das Formwerkzeug besitzt einen Hohlraum, in den die Enden der elektrischen Kabel und ein daran befestigter Stecker, die beispielsweise dem Anschluss einer Lenkradheizung dienen, eingelegt werden, so dass beim Umschäumen des Lenkradskeletts das Anschlusskabel mit dem Stecker nicht mit Schaumstoff in Berührung gelangt.
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Die
DE 10 2014 006 623 A1 beschreibt eine Heizeinrichtung mit einer dieser zugeordneten Temperaturerfassung zum Beheizen von Flächen im Innenraum eines Fahrzeugs. Der Heizleiter ist auf einem Trägermaterial mäanderförmig verlaufend verlegt und ist an seinen Anschlussenden über eine Leiterplatte kontaktiert, an der wiederum Anschlussleiter zur Stromversorgung des Heizleiters verbunden sind.
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Die
DE 11 2014 003 822 T5 betrifft eine Folienheizung, die spiralförmig verlaufende Widerstandsheizbahnen aufweist, die auf einer elektrisch isolierenden Schicht angeordnet ist.
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Die ältere, jedoch nicht vorveröffentlichte,
DE 10 2017 005 358 A1 beschreibt ein Heizelement für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug. Die elektrische Verbindung des jeweiligen Anschlussleiters der Zuleitung des Heizelements mit dem jeweiligen Ende des mindestens einen Heizleiters ist durch mindestens eine Verbindungshülse gebildet und umschlossen und die Verbindungshülse ist innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet. Zur Herstellung eines Heizelements wird ein Formwerkzeug bereitgestellt, in dessen Kavität mindestens ein Heizleiter entsprechend eines vorgegebenen Verlegemusters eingelegt wird. Das jeweilige Ende des Heizleiters und das diesem Ende zugeordnete Ende des Anschlussleiters werden in einer unter Wärme schrumpfbaren und ein Lötmittel enthaltenden Verbindungshülse innerhalb des Formwerkzeugs angeordnet. Ein lokaler Bereich des Formwerkzeugs, der der Verbindungshülse zugeordnet ist, wird aufgeheizt, wodurch das Lötmittel, das sich in der Verbindungshülse befindet, verflüssigt wird und so die elektrische Verbindung zwischen Heizleiter und Zuleitung hergestellt wird. Hierbei sind das jeweilige Ende des Heizleiters und das hierzu zugeordnete Ende der Zuleitung entweder mit Abstand zueinander oder zueinander überlappend derart positioniert, dass das in der Verbindungshülse befindliche Lötmittel ausreichend ist, um die Enden miteinander zu verlöten. Gleichzeitig wird durch die Wärmeeinwirkung die Verbindungshülse auf die Verbindungsstelle zwischen Ende des abisolierten Heizleiters und Ende der abisolierten Zuleitung, und somit auch auf die Verbindungsstelle, aufgeschrumpft.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Heizelements, das für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug geeignet ist, anzugeben, das einen einfachen Aufbau, insbesondere in Bezug auf den Anschluss des mit einer Isolierung versehenen Heizelements aufweist und somit einfach herzustellen ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das Heizelement, das für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug geeignet ist, besitzt ein geschäumtes Trägermaterial, in das mindestens ein Heizleiter eingebettet ist, der eine elektrische Isolierung aufweist.
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Unter benutzberührbare Flächen fallen unter anderem Innenverkleidungsteile, Sitzflächen, Fahrzeuglenkrad, Handschuhfachklappe, Schaltknauf oder Wählhebel.
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Ein wesentliches Merkmal des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Heizelements ist, dass das mindestens eine Verbindungsteil, das die elektrische Verbindung der Enden des mindestens einen Heizleiters mit elektrischen Zuleitungen bzw. Anschlussleitungen bildet, innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet ist, wodurch das Verbindungsteil durch das Trägermaterial elektrisch isolierend umschäumt ist. Als ein weiteres wesentliches Merkmal wird das Verbindungsteil zumindest teilweise mit dem jeweiligen Ende des Heizleiters aufgrund eines aufgebrachten Drucks und/oder einer aufgebrachten Wärme, wodurch die elektrische Isolierung im Bereich des Verbindungsteils zumindest teilweise zerstört wird, verbunden. Dadurch wird ein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Ende des mindestens einen Heizleiters und dem elektrischen Anschlussleiter erreicht, obwohl der mindestens eine Heizleiter auch an seinem Ende mit der Isolierung versehen ist.
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Die elektrische Verbindung zwischen dem mit Isolierung versehenen mindestens einen Heizleiter und dem Anschlussleiter erfolgt somit durch einen mechanischen und/oder wärmeerzeugenden Vorgang, bei dem die Isolierung des mindestens einen Heizleiters an dessen Ende, das der Verbindungsstelle mit dem Anschlussleiter zugeordnet ist, zumindest teilweise zerstört wird. Dieser die Isolierung im Bereich der Verbindungsstelle zumindest teilweise zerstörende Vorgang basiert auf der Aufbringung von Druck und/oder Wärme.
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Das Verbindungsteil ist innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet und ist daher vollständig umschäumt. Dadurch sind das Verbindungsteil und die Verbindung zwischen dem mindestens einen Heizleiter und dem Anschlussleiter sicher innerhalb des Schaummaterials gehalten und durch das Schaummaterial isoliert und geschützt.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Herstellung eines Heizelements für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug mindestens ein Heizleiter in ein geschäumtes Trägermaterial eingebettet. Die Anschlussleiter, die eine elektrische Zuleitung bilden, werden mit den Enden des mindestens einen Heizleiters, der eine elektrische Isolierung aufweist, elektrisch über mindestens ein Verbindungsteil verbunden. Das mindestens eine Verbindungsteil wird innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet und so durch das Trägermaterial elektrisch isolierend umschäumt. Das Verbindungsteil wird zumindest teilweise mit dem jeweiligen Ende des mindestens einen Heizleiters durch einen darauf aufgebrachten Druck und/oder eine darauf aufgebrachte Wärme verbunden, wodurch die elektrische Isolierung im Bereich des Verbindungsteils zumindest teilweise zerstört wird und in elektrisch leitendem Kontakt mit dem Verbindungsteil gebracht wird. Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass zur Herstellung des Heizelements ein elektrisch isolierter Heizleiter verwendet werden kann und es nicht notwendig ist, die Enden dieses elektrisch isolierten Heizleiters abzuisolieren, um den elektrischen Kontakt mit den Anschlüssen herzustellen, was üblicherweise einen arbeitsintensiven Arbeitsvorgang darstellt. Dadurch kann das gesamte Verfahren automatisiert und kontinuierlich, ohne eine Unterbrechung durch einen weiteren Eingriff zum Abisolieren der Enden des mindestens einen Heizleiters, durchgeführt werden.
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Zur Herstellung eines Heizelements, wie es vorstehend beschrieben ist, wird ein Formwerkzeug bereitgestellt. In die Kavität des Formwerkzeugs wird der mindestens eine Heizleiter entsprechend eines vorgegebenen Verlegemusters, gerade, vorzugweise wellen- oder mäanderförmig verlaufend, eingelegt. Der mindestens eine Heizleiter kann entsprechend dem Verlegemuster in der Kavität befestigt, gehalten und/oder fixiert werden. Das jeweilige Ende des mindestens einen Heizleiters und das diesem Ende zugeordnete Ende des Anschlussleiters werden innerhalb des Formwerkzeugs angeordnet und über ein Verbindungsteil fixiert.
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Dann wird die Kavität mit einem einen Schaum bildenden Material gefüllt, das unter Wärme oder auch durch ein Reaktionsmittel aufschäumt, so dass die Kavität des Formwerkzeugs ausgeschäumt wird. Hierdurch werden sowohl der mindestens eine Heizleiter, das Verbindungsteil als auch die damit verbundenen Anschlussleiter umschäumt. Anschließend kann das Heizelement aus dem Formwerkzeug entnommen werden. Bevorzugt wird ein Zwei-Komponenten-Schaummaterial verwendet.
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Vorzugsweise wird der mindestens eine Heizleiter in der Kavität des Formwerkzeugs um und/oder über/auf Stifte geführt, die dann zu Hohlräumen oder Durchgangslöchern in dem geschäumten Trägermaterial des Heizelements, wenn das Heizelement aus dem Formwerkzeug entnommen ist, führen. Die Größe, die Art, die Form dieser Hohlräume oder Durchgangslöcher kann durch eine entsprechende Formgebung und Länge der Stifte beeinflusst werden, unabhängig der Funktion der Stifte als Führungselemente, um den mindestens einen Heizleiter in der Kavität vor dem Injizier- bzw. Füll- oder dem Schäumungs- bzw. Spritzvorgang zu verlegen und/oder zu fixieren. Eine Verlegung des mindestens einen Heizleiters, oder auch von mehreren Heizleitern, kann automatisiert erfolgen.
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Die Stifte halten folglich den mindestens einen Heizleiter in einer Position, so dass er sich nach dem Ausschäumen der Kavität in einer Ebene befindet, die sicherstellt, dass er auf beiden Seiten in das Schaummaterial eingeschäumt ist und von dem Schaummaterial umgeben ist. Es ist auch vorgesehen, dass, falls erforderlich, auch die Anschlussleiter, die zu dem Verbindungsteil führen, durch solche Stifte in einer vorgegebenen Position gehalten werden. Der Abstand zwischen dem mindestens einen Heizleiter und der Oberseite des geschäumten Trägermaterials bzw. der Abstand zwischen dem mindestens einen Heizleiter und der Unterseite des geschäumten Trägermaterials kann variieren.
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Damit der mindestens eine Heizleiter beim Verlegen in einer bestimmten Position in Bezug auf die Länge der Stifte gehalten wird sind an den Stiften Einkerbungen oder Auflagen/Absätze/Ebenen vorgesehen, in die sich der mindestens eine Heizleiter einlegt oder auflegt und gegen ein Verrutschen gesichert ist.
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Bei der Herstellung des Heizelements kann in die Kavität des Formwerkzeugs ein Temperaturerfassungselement, vorzugsweise ein NTC-Fühler (Negative Temperature Coefficient - Heißleiter), eingesetzt und umschäumt werden. Auch dessen Enden können mit Anschlussleitern über eine oder mehrere entsprechende Verbindungsteile, beispielsweise Crimp(s), wie sie vorstehend in Bezug auf den mindestens einen Heizleiter beschrieben sind, verbunden werden, wobei auch dieser/diese Crimp(s) in das Schaummaterial beim Ausschäumen der Kavität eingebettet werden.
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In der Kavität kann ein geschlossen- oder auch ein offenporiger Schaum gebildet werden, wobei ein offenporiger Schaum bevorzugt ist. Der Schaum bzw. das Schaummaterial wird bevorzugt drucklos in das Formwerkzeug injiziert, um die Position des mindestens einen Heizleiters nicht zu beeinflussen.
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Um das Heizelement an einer zu beheizenden Fläche zu verbinden, ist eine bevorzugte Maßnahme diejenige, in das Formwerkzeug Befestigungsmittel einzulegen, die einer Oberfläche des Heizelements zugeordnet sind und sich beim Ausschäumen der Kavität mit dem Schaummaterial verbinden. Nach Herausnahme des Heizelements aus dem Formwerkzeug befinden sich dann diese Befestigungsmittel auf der Oberfläche des Trägermaterials aus Schaum. Die Befestigungsmittel können ein Klebeband oder ein Teil eines Klettbands, vorzugsweise ein Flauschband, sein.
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Es können in das Formwerkzeug Befestigungsmittel eingelegt werden, die einer Oberfläche des Heizelements zugeordnet sind und sich beim Ausschäumen der Kavität mit dem Schaummaterial verbinden. Über diese Befestigungsmittel kann dann das Heizelement an oder in einer benutzerberührbaren Fläche in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Sitz oder Lenkradkranz, oder dergleichen, befestigt werden.
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Um das Heizelement in seiner Haptik zu stabilisieren, ist eine mögliche Maßnahme diejenige, innerhalb des Formwerkzeugs Stabilisatoren einzulegen, die sich beim Ausschäumen der Kavität mit dem Schaummaterial verbinden. Nach Herausnahme des Heizelements aus dem Formwerkzeug befinden sich dann die Stabilisatoren innerhalb des Trägermaterials aus Schaum. Die Stabilisatoren können beispielsweise aus textilem Material gebildet sein. Mittels der Stabilisatoren sind die Verformbarkeit und die Haptik einstellbar.
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Zur Gestaltung der Oberfläche kann die benutzerberührbare Fläche, wie beispielsweise ein Bezug oder eine Türverkleidung etc., mit in das Formwerkzeug eingelegt werden. Hierdurch sind keine zusätzlichen Befestigungsmittel, wie beispielsweise Klebemittel, notwendig. Die zu beheizende Fläche und das geschäumte Heizelement sind gewissermaßen einstückig ausgeführt.
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Um die Verbindung zwischen Heizleiter, Anschlussleiter und/oder Verbindungsteil mittels Aufbringung von Druck und Wärme vorzunehmen, kann Pressschweißen, Widerstandsschweißen oder Reibschweißen angewandt werden.
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Als Verbindungsteil kann vorzugsweise ein Crimpverbindungsteil eingesetzt werden, das mechanisch verformt werden kann, um das Ende des mindestens einen Heizleiters und/oder das Ende des Anschlussleiters mit diesem Crimpteil zu fixieren, bevor dann zusätzlich Wärme und/oder Druck aufgebracht werden, um dadurch die Isolierung am Ende des mindestens einen Heizleiters zumindest teilweise zu zerstören.
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Als Verbindungsteil ist ein Metallteil vorgesehen. Allerdings kann in besonderen Fällen als Verbindungsteil eine Platine mit Anschlussflächen eingesetzt werden. Auch in diesem Fall wird durch einen Druck oder Wärme erzeugenden Vorgang das Ende des mindestens einen Heizleiters an der Anschlussfläche fixiert, um dadurch die Isolierung am Ende des mindestens einen Heizleiters zu entfernen und einen elektrischen Kontakt mit der Anschlussfläche herzustellen.
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Mit dem Verbindungsteil wird das Ende des mindestens einen Heizleiters und das Ende der zugeordneten elektrischen Anschlussleiter überlappend erfasst. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Verbindungsteil eingesetzt werden, bei dem an seinem einen Ende der Heizleiter verbunden wird und an seinem anderen Ende der elektrische Anschlussleiter verbunden wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Arbeitsvorgang ein Heizelement hergestellt, bei dem der mit einer elektrischen Isolierung versehene mindestens eine Heizleiter mit den Anschlussleitern verbunden wird, ohne dass im Bereich der Verbindungsstelle der mindestens eine Heizleiter abisoliert werden müsste. Die Isolierung wird alleine durch die Wärme und/oder den Druck, die beim Verbinden des mindestens einen Heizleiters über das Verbindungsteil mit dem Anschlussleiter ausgeübt werden, entfernt oder zumindest teilweise zerstört. Da das Ende des mindestens einen Heizleiters, das Verbindungsteil und das Ende des Anschlussleiters innerhalb des Trägermaterials positioniert ist, werden dann, wenn das Trägermaterial erzeugt wird, dieser Bereich ebenfalls in dem Trägermaterial eingeschäumt, so dass der Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen Heizleiter und Anschlussleiter ohne weitere Maßnahmen mit einer Isolationsschicht, nämlich dem Trägermaterial, umgeben ist.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Heizelements ist darin zu sehen, dass für die Positionierung und Fixierung des mindestens einen Heizleiters entsprechend einem geforderten Verlegemuster kein Trägermaterial erforderlich ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
die 1 bis 6 den Verfahrensablauf für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Heizelements, wobei
- 1 eine perspektivische Draufsicht auf einen Ausschnitt des unteren Teils eines Formwerkzeugs darstellt,
- 2 eine Ansicht des Formwerkzeugs entsprechend 1 darstellt, mit darin verlegtem Heizleiter, Temperaturerfassungselement und Anschlussdrähten während der Phase der Anbringung von Verbindungsteilen zum Verbinden der Anschlussdrähte mit den Enden des mindestens einen Heizleiters,
- 3 die Phase des Verfahrens darstellt, in der das Verbindungsteil mit dem mindestens einen Heizleiter und den dazu gehörigen Anschlussdrähten mit Druck und/oder Wärme beaufschlagt wird,
- 4 eine Ansicht entsprechend 3 darstellt, nachdem der Verbindungsvorgang entsprechend 3 abgeschlossen ist,
- 5 das Formwerkzeug darstellt, bei dem die Kavität durch ein oberes Teil abgedeckt ist, um die Kavität auszuschäumen, und
- 6 das aus dem Formwerkzeug entnommene Heizelement zeigt, und
- 7a eine weitere Ausführungsvariante eines Verbindungsteils zum Verbinden der Enden des Heizelements mit den Anschlussdrähten, das in dem anhand der 1 bis 3 beschriebenen Formwerkzeug eingesetzt werden kann,
- 7b eine Ansicht entsprechend der 7a, bei der zusätzlich die Anschlussleitungen eines Temperaturerfassungselements gezeigt sind und mit einer zusätzlichen Ausführungsform für die Verbindung des Endes des mindestens einen Heizleiters mit dem Verbindungsteil, und
- 8 eine Ansicht vergleichbar mit derjenigen der 7b mit einer zusätzlichen Ausführungsform für die Verbindung des Endes des mindestens einen Heizleiters mit dem Verbindungsteil.
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Das erfindungsgemäße Heizelement wird unter Verwendung eines Formwerkzeugs hergestellt, das vorzugsweise aus zwei Formteilen besteht, wobei in 1 nur ein Teilbereich des unteren Formteils 1, das einen Hohlraum oder eine Kavität 2 aufweist, dargestellt ist.
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Auf einer Bodenfläche 3 des unteren Formteils 1 ist eine Vielzahl von Stiften 4 vorhanden, die sich mit ihrer Achse senkrecht zu der Bodenfläche 3 des unteren Formteils 1 erstrecken. Die Stifte 4 sind entsprechend einem vorgegebenen Verlauf eines Heizleiters positioniert, so dass der mindestens eine Heizleiter, wenn er um die Stifte herum geführt wird, entsprechend eines Musters, beispielsweise gerade, wellen- oder mäanderförmig, verläuft.
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Wie die 2 zeigt, ist der mindestens eine Heizleiter, der mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist, in mehrere Abschnitte, die jeweils einen Heizleiterkreis bilden, unterteilt. Der mindestens eine Heizleiter 5 ist mit einer nicht näher dargestellten Isolierung versehen. Die jeweiligen einen Enden 6 der Abschnitte und die jeweiligen anderen Enden 6 der Abschnitte sind so zusammengeführt, dass die jeweiligen Enden gemeinsam mit dem abisolierten Ende 7 jeweils eines Anschlussdrahts (Anschlussleiter) 8 verbunden werden können. Die Enden 6 des jeweiligen Heizleiterkreises können miteinander verbunden sein, wenn die einzelnen Heizleiterkreise durch einen beispielsweise endlos verlegten Heizleiter 5 gebildet sind.
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Im Randbereich des unteren Formteils 1 befinden sich in dem gezeigten Formwerkzeug vier Nuten 9. In die beiden äußeren Nuten 9 ist jeweils einer der beiden Anschlussdrähte 8 derart eingelegt, dass sich das abisolierte Ende 7 des Anschlussdrahts 8 innerhalb der Kavität 2 befindet.
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Die Enden 6 des mindestens einen Heizleiters 5, die noch mit der Isolierung versehen sind, und das Ende 7 des jeweiligen Anschlussdrahts 8 sind in ihrer Länge so dimensioniert, dass sie einander überlappen bzw. parallel nebeneinander liegen.
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In die beiden mittleren Nuten 9 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Anschlussleitungen 10 eines Temperaturerfassungselements 11 eingelegt, das zwischen den Heizleitern 5 zur Temperaturerfassung positioniert ist.
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Für eine elektrische Verbindung der einen Enden bzw. der anderen Enden des mindestens einen Heizleiters 5 mit dem jeweiligen Anschlussdraht 8 wird ein Verbindungsteil 12 verwendet. Bei diesem Verbindungsteil 12 handelt es sich um einen Verbinder mit einem im Wesentlichen C- oder U-förmigen Querschnitt. Um dieses Verbindungsteil 12 an der Verbindungsstelle zwischen den Enden 6 des mindestens einen Heizleiters 5 und den Enden 7 des jeweiligen Anschlussdrahts 8 anzubringen, wird es zunächst, beispielsweise aus einem Magazin entnommen, an dem Ende eines oberen Crimpwerkzeugs 13 positioniert, wie dies in 2 gezeigt ist. Das jeweilige, stempelförmige Crimpwerkzeug setzt dann das Verbindungsteil 12 auf die Verbindungsstelle auf. Das obere Crimpwerkzeug 13 wird auf der gegenüberliegenden Seite durch ein Gegenlager 14, das den unteren Teil des Crimpwerkzeugs bildet, unterstützt, das von der Unterseite des unteren Formteils 1 aus einer sich darin befindlichen Öffnung 15 nach oben verfahren werden kann. Anschließend wird das Verbindungsteil 12 durch das Zusammenwirken des oberen Crimpwerkzeugs 13 und des Gegenlagers 14 auf das Ende 7 des Anschlussdrahts 8 und die Enden 6 des mindestens einen Heizleiters 5 aufgepresst, wie dies anhand des in 2 rechten Crimpwerkzeugs gezeigt ist. Während das Ende 7 des Anschlussdrahts 8 bereits abisoliert ist, ist das jeweilige Ende 6 der Heizleiter 5 noch mit seiner Isolierung versehen.
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Anschließend wird das Crimpwerkzeug von dem Verbindungsteil 12 gelöst. Anstelle des oberen Crimpwerkzeugs 13 und des Gegenlagers 14 werden dann, wie die 3 zeigt, obere und untere Elektroden 16, 17 auf die mit den Enden 6, 7 des mindestens einen Heizleiters 5 und des Anschlussdrahts 8 verbundenen Verbindungsteile 12 aufgesetzt, um auf das jeweilige Verbindungsteil 12 Druck und/oder Wärme aufzubringen, um dadurch eine elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Heizleiter 5 und Anschlussdraht 8 zu erhalten. Durch den aufgebrachten Druck, und insbesondere durch die aufgebrachte Wärme, wird die Isolierung, die sich zuvor noch auf dem Ende 6 des mindestens einen Heizleiters 5 befand, zumindest teilweise zerstört, so dass eine elektrische Verbindung zwischen den Enden 6, 7 erhalten wird. Auf diese Art und Weise entfällt ein arbeitsintensiver Arbeitsvorgang, um das Ende des mindestens einen Heizleiters 5 abzuisolieren.
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Für diesen Vorgang, wie er in 3 gezeigt ist, kann ein Pressschweißen, ein Widerstandsschweißen, ein Reibschweißen oder ein Ultraschallschweißen angewandt werden.
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Nun werden die Elektroden 16, 17 entfernt und die Öffnung 15, die sich in der Bodenfläche 3 des unteren Formteils 1 befindet, wird durch eine Verschlussplatte 18 verschlossen, wie dies in 4 gezeigt ist.
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Anschließend wird das untere Formteil 1 durch ein oberes Formteil 19 abgedeckt, so dass die Kavität 2 verschlossen ist, um dann die Kavität 2 mit einem Schaum zu füllen und auszuschäumen, so dass neben dem mindestens einen Heizleiter 5 auch das Verbindungsteil 12, das die Enden 6, 7 des mindestens einen Heizleiters 5 und der Anschlussdrähte 8 umschließt, umschäumt wird. Das Ausschäummittel kann auch in die Kavität 2 eingebracht werden, bevor das obere Formteil 19 aufgesetzt wird.
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Nach dem Schäumen kann das Heizelement 20, wie es in 6 gezeigt ist, entnommen werden.
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Während anhand der 2 und 3 zunächst ein Crimpwerkzeug 13 eingesetzt wird, um das Verbindungsteil 12 anzubringen, und anschließend über die Elektroden 16, 17 ein Schweißvorgang durchgeführt wird, ist auch vorgesehen, dass das Crimpwerkzeug 13 und das Gegenlager 14 zusätzlich die Funktion der Elektroden 16, 17 übernehmen, indem das Crimpwerkzeuge 13 und das Gegenlager 14, nachdem das Verbindungsteil 12 angebracht ist, die Enden mit dem Verbindungsteil 12 zusätzlich verschweißen und/oder verpressen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die Stifte 4, die dazu dienen, den mindestens einen Heizleiter 5 entsprechend einem bestimmten Muster zu verlegen, auch an einem plattenförmigen, oberen Formteil 19 angebracht werden können, ebenso wie der Verbindungsvorgang mittels dem Verbindungsteil 12 diesem oberen Formteil 19 zugeordnet werden kann.
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Die Stifte 4 können eine Einkerbung 21 oder einen Absatz/Auflage aufweisen, die an zwei der Stifte 4 in 1 angedeutet sind, in die der mindestens eine Heizleiter 5 einliegt/aufliegt, so dass er in einer vorgegebenen Höhe oberhalb der Bodenfläche 3 des unteren Formteils 1 gehalten wird.
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Weiterhin können in das Formwerkzeug (unteres Formteil 1, oberes Formteil 19) Befestigungsmittel eingelegt werden, die nicht näher dargestellt sind, die einer Oberfläche des Heizelements 20 zugeordnet sind und sich beim Ausschäumen der Kavität 2 mit dem Schaummaterial verbinden. Diese Befestigungsmittel werden dazu verwendet, das Heizelement beispielsweise in einem Fahrzeugsitz oder auf einem Lenkradkranz zu befestigen.
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Die 7a, 7b und 8 zeigen weitere Ausführungsformen von Verbindungsteilen Anschlussdrahts (Anschlussleiter) 12. Bei diesen Ausführungsformen wird das Ende 6 des mindestens einen Heizleiters 5 an dem einen Ende des Verbindungsteils 12 befestigt, während das Ende 7 des 8, der die Zuleitung für das Heizelement bildet, an dem anderen Ende des Verbindungsteils 12 befestigt ist. Hierzu weist das entsprechende Ende des Verbindungsteils 12 einen Crimpverbinder 22 auf, der auf das abisolierte Ende des Anschlussdrahts 8 aufgepresst/aufgecrimpt wird. Das entsprechende andere Ende des Verbindungsteils 12 ist in Form eines Hakens 23 ausgeführt, in den das Ende 6 des mindestens einen Heizleiters 5 eingelegt ist. Die beiden Verbindungsteile 12 sind in einer Haltebrücke 24 gehalten, die an bzw. in dem unteren Formteil 1 des Formwerkzeugs befestigt werden kann. Um das Ende 6 des mindestens einen Heizleiters 5 mit dem Haken 23 zu verbinden, wird das Ende 6 des mindestens einen Heizleiters 5 um den Haken herumgelegt, dann wird der Haken 23, beispielsweise unter Verwendung eines oberen Crimpwerkzeugs 13 und des Gegenlagers 14, wie diese in 2 dargestellt sind, oder unter Verwendung der oberen Elektrode 16 und der unteren Elektrode 17, wie diese in 3 dargestellt sind, zusammengedrückt, und durch den erzeugten Druck und/oder entsprechende Wärme, beispielsweise durch einen Schweißvorgang, wird die Isolierung auf dem Ende 6 des mindestens einen Heizleiters 5 zumindest teilweise zerstört, so dass der elektrische Kontakt hergestellt wird.
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Die Haltebrücke 24 besitzt zwei zusätzliche Nuten 25 zwischen den beiden Verbindungsteilen 12, in denen die Anschlussleitungen 10 eines Temperaturerfassungselements 11, das auch in den 2 bis 4 gezeigt ist, eingelegt und gehalten werden können.
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In der 7b ist als eine weitere Ausführungsform der Haken 23, wie er in der Ausführungsform der 7a gezeigt ist, durch ein nur nach oben abgewinkeltes Hakenteil 26 ersetzt. Bei einem derart ausgebildeten Verbindungsteil 12 wird das Ende 6 des mindestens einen Heizleiters 5 nur verschweißt, um sowohl eine mechanische als auch elektrische Verbindung zu erzielen.
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In der Ausführungsform der 8 ist, gegenüber der Ausführungsform, wie sie in den 7a oder 7b dargestellt ist, der Haken 23 bzw. das Hakenteil 26 durch einen weiteren Crimp-Halter 27 ersetzt, der mit demjenigen vergleichbar ist, der in 2 gezeigt ist. Mit diesem weiteren Crimp-Halter 27 wird das Ende 6 des mindestens einen Heizleiters 5 entsprechend dem Verbindungsvorgang, wie er anhand der 2 bis 4 gezeigt ist, an einem Anschlusssteg 28 als Teil des Verbindungsteils 12 durch einen Crimp-Vorgang verbunden.
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Es ist ersichtlich, dass der Herstellungsprozess des Heizelements 20 voll automatisiert durchgeführt werden kann und bei diesem Prozess gleichzeitig die Anschlussdrähte 8 für das Heizelement 20 und die Anschlussleitungen 10 für das Temperaturerfassungselement 11, falls ein solches verwendet wird, in das geschäumte Trägermaterial des Heizelements 20 integriert werden können. Ein weiterer Vorteil ist derjenige, dass der mindestens eine Heizleiter 5 in beliebigen Verlegemustern in das geschäumte Trägermaterial integriert werden kann, ohne dass dazu ein Träger benötigt wird, um vor dem Schäumen den mindestens einen Heizleiter 5 entsprechend einem Verlegemuster daran zu fixieren.
