DE102019211569A1

DE102019211569A1 - Elektrische Heizvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102019211569A1
Application number: DE102019211569.1A
Authority: DE
Inventors: Patrick Kachelhoffer; Kurt Walz
Original assignee: Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2039-08-02
Also published as: DE102019211569B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Gehäuse (100) mit einer Trennwand (112), die eine Anschlusskammer (114) von einer Heizkammer (106) zur Abgabe von Wärme trennt und von der zumindest eine als Heizrippe (110) in die Heizkammer (106) hineinragende, sich zu ihrem unteren, geschlossenen Ende (36) hin verjüngende Aufnahmetasche (24) abragt, in der ein PTC-Heizelement (10) mit zumindest einem PTC-Element (18) und zur Bestromung des PTC-Elementes (18) mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundenen Leiterbahnen (20), die in der Anschlusskammer (114) elektrisch angeschlossen sind, und ein Druckelement (2) aufgenommen ist, das Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes (18) gegen gegenüberliegende Innenflächen (26) der Aufnahmetasche (24) angelegt hält. Zur Verringerung einer mechanischen Beanspruchung des PTC-Elementes (18) bzw. einer gegebenenfalls ergänzend in der Aufnahmetasche (24) vorgesehenen Isolierlage (22) bei gleichzeitiger Sicherung des PTC-Heizelementes (10) in der Aufnahmetasche (24) wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, zumindest einen form- und/oder kraftschlüssig auf das Druckelement wirkenden Steg (5; 62) vorzusehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Gehäuse mit einer Trennwand, die eine Anschlusskammer von einer Heizkammer zur Abgabe von Wärme unterteilt. Von der Trennwand ragt zumindest eine als Heizrippe in die Heizkammer hineinragende Aufnahmetasche ab. In dieser Tasche ist ein PTC-Heizelement vorgesehen. Des Weiteren ist in der Tasche ein Druckelement aufgenommen, das Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes gegen gegenüberliegende Innenflächen der Aufnahmetasche angelegt hält.
Das PTC-Heizelement hat zumindest ein PTC-Element und an diesem elektrisch leitend anliegende Leiterbahnen. Die Leiterbahnen sind mit dem PTC-Element elektrisch leitend verbunden. Diese Verbindung kann eine form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung sein.
Die zuvor erwähnten allgemeinen Merkmale der elektrischen Heizvorrichtung gelten für den Stand der Technik gemäß EP 1 872 986 A1 . Sie gelten auch für die Verwirklichung der Erfindung.
Die auf die Anmelderin zurückgehenden früheren Vorschläge EP 2 637 474 A1 bzw. EP 2 337 425 A1 offenbaren jeweils PTC-Heizelemente, die in eine zuvor erwähnte Aufnahmetasche eingebracht sind.
Dabei offenbart die EP 2 337 425 A1 eine Lösung, bei welcher eine an einer Hauptseitenfläche des PTC-Elementes anliegende Leiterbahn als Blechstück mit aus der Ebene des Blechstücks herausgebogenen Kontaktvorsprüngen versehen ist. Die Kontaktvorsprünge dienen lediglich einer verbesserten elektrischen Kontaktierung des PTC-Elementes.
Bei den zuvor beschriebenen vorbekannten Lösungen verjüngt sich die Aufnahmetasche zu ihrem unteren geschlossenen Ende hin. Dementsprechend ist die Einbringöffnung, die sich zu der Anschlusskammer öffnet, breiter als das untere geschlossene Ende der Aufnahmetasche. Die PTC-Elemente und die beidseitig daran anliegenden Kontaktbleche werden üblicherweise unter Zwischenlage zumindest einer Isolierschicht zwischen den Leiterbahnen und einander gegenüberliegenden Innenfläche der Aufnahmetasche mit einem keilförmigen Druckelementes in dieser verspannt. Dieses Keilelement trägt dafür Sorge, dass die Lagen des Schichtaufbaus geklemmt gegeneinander angelegt sind. Bei diesen Lagen handelt es sich zumindest um die PTC-Elemente und die sich rechtwinklig zu der Kraftwirkungsrichtung des Keilelementes erstreckenden Leiterbahnen, üblicherweise Kontaktbleche, sowie zumindest eine Isolierlage.
Das Keilelement soll trotz der fertigungstechnisch bedingten, nach unten konisch zulaufenden Querschnittsgestalt der Aufnahmetasche eine gute Wärmeübertragung bevorzugt zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes und der diesen jeweils zugeordneten Innenflächen der Aufnahmetasche unter Zwischenlage des Druckelementes ermöglichen. Durch den dort aufgebauten Druck wird auch die gegenüberliegende Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes unmittelbar oder unter Zwischenlage einer Isolierschicht gegen die gegenüberliegende Innenfläche der Aufnahmetasche angelegt.
So wird für eine gute Wärmeauskopplung gesorgt. Allerdings besteht das Problem, dass die Aufnahmetasche aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht immer der ausgelegten Form entspricht.
Die PTC-Elemente unterliegen fertigungsbedingt erheblichen dimensionalen Schwankungen. Auch ist nicht immer sichergestellt, dass die Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes vollkommen gerade und plan verlaufen.
Das Einpressen eines Keils als Druckelement kann zu Spannungsspitzen führen, durch welche das PTC-Element bzw. eine keramische Isolierschicht innerhalb der Aufnahmetasche brechen kann. Abhängig von den Toleranzen kann das in dem Stand der Technik als Druckelement verwendete Keilelement in dem konkreten Anwendungsfall nicht dick genug sein, sodass es im Grunde wirkungslos an dem unteren Ende der Aufnahmetasche aufsitzt. Ist hingegen der vor dem Einbringen des Keilelementes verbleibende Freiraum zu klein, so ergibt sich in Höhenrichtung der Aufnahmetasche, d. h. zwischen dem unteren Ende und der Einbringöffnung eine nur unzureichende Überdeckung der Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes. Infolgedessen erwärmt sich das PTC-Element zu stark und verhindert eine weitere Aufnahme von Leistungsstrom. Mithin ist der Wirkungsgrad des PTC-Elementes schlecht.
Die vorliegende Erfindung will eine diese Probleme ganz oder teilweise behebende Lösung anbieten.
Sie schlägt hierzu eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.
Die erfindungsgemäße elektrische Heizvorrichtung hat zumindest einen form- und/oder kraftschlüssig auf das Druckelement wirkenden Steg zur Sicherung des Druckelementes in der Aufnahmetasche. Der Steg ist demnach ein die Lage des Druckelementes in der Aufnahmetasche sicherndes Mittel. Der Steg bewirkt diese Lagesicherung durch form-und/oder kraftschlüssiges Zusammenwirken unmittelbar oder mittelbar mit dem Druckelement. Im Einbauzustand überbrückt der Steg in der Regel einen Zwischenraum oder Spalt und hält diesen teilweise frei. Dieser Zwischenraum oder Spalt erstreckt sich zwischen dem äußeren, in der Regel dem freien Ende des Stegs, und seinem befestigungsseitigen Ende.
Der Steg kann in der Aufnahmetasche und/oder in der Anschlusskammer vorgesehen sein. Bei einem in der Anschlusskammer vorgesehenen Steg handelt es sich insbesondere um einen Haltesteg, der mit einem Ende einer Lage innerhalb der Aufnahmetasche zusammenwirkt. Eine solche Lage kann das Druckelement und/oder das PTC-Element und/oder zumindest eine der Leiterbahnen und/oder ein zumindest eine dieser Lagen aufnehmendes Heizergehäuse sein. Eine solche Lage kann auch durch eine Isolierlage gebildet werden, die in der Aufnahmetasche aufgenommen ist und zwischen zumindest einer Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes und der zugehörigen Innenfläche der Aufnahmetasche vorgesehen ist, um eine elektrische Kontaktierung dieser Innenfläche mit der entsprechenden Wärmeauskopplungsfläche zu vermeiden. Der Haltesteg kann beispielsweise mit einem Abdeckelement verbunden sein, welches als Deckel die Anschlusskammer abdeckt und diese üblicherweise gegenüber der Umgebung abdichtet. Der Haltesteg kann aus einem gummielastischen Material bestehen oder zumindest einen aus einem solchen gummielastischen Material gebildeten Bereich aufweisen. Ein solches gummielastisches Material kann beispielsweise ein Elastomer sein. Der Haltesteg kann säulenartig die Anschlusskammer durchragen und mit seinem freien Ende gegen das freie Ende zumindest einer der Lagen bzw. das Heizergehäuse anliegen. Auch kann das freie Ende des Haltesteges ein freies Ende der Lage ganz oder teilweise umgreifen. So kann der Haltesteg auch genutzt werden, um beispielsweise eine elektrische Verbindung zwischen einem Anschlusskabel und einer der Leiterbahnen zu sichern. Der Haltesteg kann beispielsweise Elemente einer Steckverbindung und/oder eine Crimpverbindung zum elektrischen Anschluss des PCT-Heizelementes an ein Kabel umgreifen oder gegen dieses/diese anliegen. Eine elastische Verformung des Haltestückes kann etwaige Setzbeträge auch im Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung nachführen, sofern der Haltesteg unter elastischer Vorspannung mit dem Funktionselement zusammenwirkt.
Eine alternative Ausgestaltung eines in Form eines form bzw. kraftschlüssig wirkenden Steges ist durch einen Verformungsvorsprung gebildet, der unter elastischer Verformung in der Aufnahmetasche gehalten ist. Der entsprechende Verformungsvorsprung überbrückt auch bei dieser Ausgestaltung einen Spalt zwischen der Innenfläche der Aufnahmetasche und der zugehörigen Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes. Dieser Spalt kann unmittelbar benachbart zu der Innenfläche in der Aufnahmetasche freigedrückt und von dem Verformungsvorsprung durchsetzt sein. Der Steg liegt bevorzugt gegen die Innenfläche der Aufnahmetasche an. Der Spalt kann sich aber auch zwischen einer gegen die Innenfläche anliegenden Isolierlage und dem Kontaktblech erstrecken.
Der Verformungsvorsprung ist im Einbauzustand elastisch verformt. Die Verformbarkeit des Verformungsvorsprungs ist bevorzugt so gewählt, dass dieser lokale Spannungsspitzen durch elastische Verformung abfangen und diese speichern kann, die durch eine unebene Anlagefläche innerhalb der Aufnahmetasche, beispielsweise einer unebenen Innenfläche hervorgerufen bzw. begründet sind. Üblicherweise sind mehrere Verformungsvorsprünge flächig über die Wärmeauskopplungsfläche verteilt angeordnet. Dadurch wird zum einen eine flächige elastische Vorspannkraft bewirkt, durch die die einzelnen Kontaktflächen zwischen den in der Aufnahmetasche aufgenommenen Lagen gegeneinander angelegt werden. So halten die Verformungsvorsprünge die durch das Druckelement bewirkte Klemmung aufrecht und speichern die Klemmkraft nach Art von Federsegmenten elastisch. Die flächige Verteilung der Verformungsvorsprünge bringt diese elastische Vorspannkraft flächig auf die Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes auf, sodass für eine gute und dauerhafte Wärmeauskopplung Sorge getragen wird.
Die Stege und insbesondere die Verformungsvorsprünge sind in der Regel diskret ausgebildet. So sind individuelle Stege mit Abstand zueinander vorgesehen, die bevorzugt flächig über die Wärmeauskopplungsfläche verteilt angeordnet sind. Die diskrete Anordnung der Verformungsvorsprünge erlaubt eine lokale Verformung jedes einzelnen der Verformungsvorsprünge abhängig von der Kontur und Unebenheit der zugeordneten Innenfläche der Tasche. So werden Spannungsspitzen bestmöglich lokal abgefangen. So wird wirkungsvoll beispielsweise ein Brechen einer in der Aufnahmetasche aufgenommenen keramischen Isolierschicht vermieden.
Die Verformungsvorsprünge drücken einen Spalt frei, der zwischen 0,1 und 4 Millimeter breit sein kann. Dieser Spalt kann durch ein die Verformungsvorsprünge in sich aufnehmendes wärmeleitfähiges Material ausgefüllt werden, um eine bestmögliche Wärmeübertragung von der Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes auf die zugeordnete Innenfläche der Aufnahmetasche zu gewährleisten.
Im Hinblick auf eine einfache Vorspannung des Verformungsvorsprungs beim Einbringen des Druckelementes in die Aufnahmetasche ist es zu bevorzugen, den Verformungsvorsprung als in Richtung auf die Einlassöffnung der Aufnahmetasche schräg zu der aus Wärmeauskopplungsfläche und auf die Anschlusskammer geneigten Steg auszuformen. Diese Ausgestaltung erleichtert das Einbringen der Verformungsvorsprünge, da jeder Verformungsvorsprung bei Berührung mit der Innenfläche beim Einbringen in die Aufnahmetasche um sein befestigungsseitiges Ende verschwenkt, sodass das freie Ende elastisch gegen die Innenfläche der Aufnahmetasche angelegt wird.
Wenngleich elastische Vorspannkräfte zur kraftschlüssigen Sicherung der Lage des Druckelementes in der Aufnahmetasche bereits sehr wirkungsvoll sind, wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Verformungsvorsprung mit einer sich mit der Innenfläche der Aufnahmetasche verkrallenden Spitze auszubilden, die eine formschlüssige Sicherung bewirkt. Diese Spitze verrastet mit der Innenfläche. Sie wirkt wie ein Widerhaken, sodass die in der Aufnahmekammer vorgesehenen Lagen nicht entgegen ihrer Einbringrichtung und aufgrund von Vibrationen des Fahrzeuges aus der Aufnahmetasche herausgedrückt werden bzw. heraus wandern können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Steg an dem Druckelement befestigt, besonders bevorzugt einteilig daran angeformt. Dies bietet die Möglichkeit, den Steg zusammen mit dem Druckelement in die Aufnahmetasche einzubringen, sodass die durch das Druckelement bewirkte Verspannung zeitgleich als elastische Klemmung in dem Steg gespeichert wird. Im Übrigen werden durch das vorherige Verbinden von Steg und Druckelement die bei der Montage der elektrischen Heizvorrichtung zu handhabenden Teile verringert, was die Montage vereinfacht.
Die einteilige Ausbildung des Druckelementes zusammen mit dem zumindest einen Steg erfolgt bevorzugt durch ein Blech, aus welchem die Stege durch Stanzen und Biegen einteilig ausgeformt sind. Die freien Enden der ausgeformten Stege können zur Ausbildung eines Widerhakens um Bogen oder entsprechend geschnitten sein. Das Blech kann als Kontaktblech auch die Leiterbahnen ausbildenden. In diesem Fall ist es Blech üblicherweise mit Anschlussfahnen versehen, die regelmäßig einteilig an dem Blech ausgeformt sind und dem elektrischen Anschluss des PTC-Heizelementes an den Leistungsstrom dient.
Die einteilige Ausbildung des Druckelementes zusammen mit dem zumindest einen Steg erfolgt bevorzugt in einem Strangpressprofil. Dieses Strangpressprofil wird zunächst als Strang ausgebracht und so auf Länge geschnitten, dass das Druckelement die Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes ganz oder zumindest überwiegend abdeckt. Dies bedeutet nicht notwendigerweise, dass das Druckelement unmittelbar an der Wärmeauskopplungsfläche anliegt. Vielmehr kann in an sich bekannter Weise zwischen dem Druckelement und der zugehörigen Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes ein die Wärmeauskopplungsfläche im wesentlichen abdeckende Gleitbleich vorgesehen sein. Dieses Gleitbleich schützt das PTC-Element beim Einbringen des Druckelementes vor Beschädigung. Das Gleitbleich kann unter Zwischenlage der Leiterbahn gegen das PTC-Element angelegt sein. Zwischen dem Gleitbleich und einem die Leiterbahnen bevorzugt ausbildenden Kontaktblech kann ferner eine Isolierlage vorgesehen sein.
Das Kontaktblech formt üblicherweise einteilig Kontaktzungen aus, die in der Anschlusskammer zum elektrischen Anschluss des PTC-Heizelementes freiliegen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist jeweils zumindest ein Steg zwischen jeder der Wärmeauskopplungsflächen und der zugeordneten Innenfläche der Tasche vorgesehen. So werden die in der Tasche vorgesehenen Lagen in Bezug auf das PTC-Element von zwei gegenüberliegenden Seiten elastisch unter Vorspannung gehalten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ein taschenförmiges Druckelement vorgesehen, das das PTC-Element und zumindest eine der Leiterbahnen in sich aufnimmt und an zumindest einer seiner benachbart zu den Wärmeauskopplungsflächen vorgesehenen Außenflächen mit zumindest einem der Stege versehen ist. Üblicherweise ist auf gegenüberliegenden Außenflächen des taschenförmigen Druckelementes jeweils zumindest ein Steg vorgesehen. Besonders zu bevorzugen ist die flächige Verteilung der Stege über beide Außenflächen des taschenförmigen Druckelementes.
Insbesondere bei einer keilförmigen Querschnittsform der Aufnahmetasche ist es zu bevorzugen, das Druckelement selbst keilförmig auszubilden. Ergänzend oder alternativ können flächig verteilte Verformungsvorsprünge so ausgebildet sein, dass die an dem unteren Ende der Aufnahmetasche vorgesehenen Verformungsvorsprünge weniger weit abragen und dementsprechend in einer Richtung quer zu der Wärmeauskopplungsfläche kürzer sind, als die am oberen Ende der Aufnahmetasche vorgesehenen Verformungsvorsprünge. In einer Querschnittsansicht der mit den Lagen gefüllten Aufnahmetasche ergibt sich eine an die freien Enden der Verformungsvorsprünge angenäherte Gerade, die sich schräg zu der zugehörigen Wärmeauskopplungsfläche erstreckt. Diese Gerade kann mit der Wärmeauskopplungsfläche einen Winkel von weniger als 10° einschließen. Der Winkel beträgt üblicherweise zwischen 2° und 8°. So können mit planparallelen Hauptseitenflächen ausgebildete Elemente des PTC-Heizelementes, also zumindest das PTC-Element und die daran anliegenden Leiterbahnen Verwendung finden, da eine Anpassung an die mögliche konische Querschnittsform der Aufnahmetasche durch die individuelle Ausgestaltung der Verformungsvorsprünge erfolgt, die der Kontur und Ausrichtung der Innenfläche folgen und in Höhenrichtung der Tasche bevorzugt in etwa mit gleicher elastischer Kraft vorgespannt anliegend.
Vorzugsweise sind in der Aufnahmetasche zumindest zwei PTC-Elemente vorgesehen, zwischen denen zumindest ein Verformungsvorsprung vorgesehen ist. Diese beiden PTC-Elemente sind im Wesentlichen höhengleich in der Aufnahmetasche vorgesehen und durch den zumindest einen Verformungsvorsprung, üblicherweise durch eine Vielzahl von Verformungsvorsprüngen unter elastischer Vorspannung gegeneinander und auf der gegenüberliegenden Seite gegen die Innenfläche der Aufnahmetasche angelegt. Die Aufnahmetasche kann den Massepol einer Bestromung der beiden PTC-Elemente bilden, wohingegen die mehreren Verformungsvorsprünge zwischen den PTC-Elementen der anderen Polarität zugeordnet und bevorzugt einteilig mit einer Anschlusszunge versehen sind, die in der Anschlusskammer freiliegt.
Die Trennwand der elektrischen Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann einteilig mit der Aufnahmetasche ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung bietet sich für eine elektrische Heizvorrichtung an, bei welcher ein Gehäuseunterteil eine Zirkulationskammer definiert, in welche die Aufnahmetasche nach Art einer Heizrippe hineinragt und die Ein- und Auslassöffnungen für das Durchströmen eines in der Heizkammer zu erwärmenden Mediums ausbildet, wobei das entsprechende Gehäuseteil mittels Fließpressen oder Aluminiumdruckguss hergestellt ist. Insofern entspricht die bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung der in EP 1 872 986 A1 beschriebenen Ausgestaltung. Entsprechendes gilt für den elektrischen Anschluss der Leiterbahnen in der Anschlusskammer, die auf der der Zirkulationskammer gegenüberliegenden Seite der Trennwand vorgesehen ist und üblicherweise mehrere PTC-Heizelemente über eine Leiterplatte elektrisch anschließt und/oder über eine in der Anschlusskammer vorgesehene Steuerung zu den PTC-Heizelementen eine Ansteuerung einzelner oder sämtlicher PTC-Heizelemente der elektrischen Heizvorrichtung erlaubt. Hierzu haben die Leiterbahnen üblicherweise an ihrem freien, die Aufnahmetasche überragenden Teil Anschlussfahnen, die in der Anschlusskammer freiliegen. Die Leiterbahnen können in an sich bekannter Weise durch Kontaktbleche gebildet sein, die die besagten Anschlussfahnen an ihrem freien Ende ausbilden.
Das Druckelement als solches kann aus einem federsteifen Material ausgebildet sein, wobei ein Material ausgewählt werden sollte, welches auch eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. So ist federhartes Aluminium, Kupfer oder Messing aufgrund verbesserter Wärmleitfähigkeit gegenüber einem Stahlblech zu bevorzugen. Das Druckelement kann im Querschnitt keilförmig ausgebildet und mit einem Blech kombiniert sein, das die Verformungsvorsprünge ausbildet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ein Heizergehäuse aus einem isolierenden Material vorgesehen, welches das PTC-Element und die Leiterbahnen zu einer Einheit fügt und das Druckelement verschieblich führt. Ein solches Heizergehäuse besteht üblicherweise aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Kunststoff oder Keramik. Das Heizergehäuse hat zur Führung des Druckelementes eine Schiebeführung, die sich im Wesentlichen in Höhenrichtung erstreckt. Das Heizergehäuse kann mit einer oder beiden Leiterbahnen verklebt sein. Auch ist es möglich, die Leiterbahnen unter Zwischenlage des oder der PTC-Elemente beim spritzgießtechnischen Herstellen des Heizergehäuses aus Kunststoff zu umspritzen. Dadurch wird eine Einheit gebildet. Die Schiebeführung hat üblicherweise einander gegenüberliegende Führungsschlitze, in denen das Druckelement und/oder ein Randbereich eines Blechs, das die Verformungsvorsprünge ausbildet, verschieblich geführt ist. Das Heizergehäuse kann ferner die gegebenenfalls vorhandene zumindest eine Isolierlage in sich aufnehmen und relativ zu dem Kontaktblech positionieren. Das Heizergehäuse mag ferner ein Gleitblech aufweisen, das zwischen der Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes und dem Druckelement vorgesehen ist, um eine weitere Vergleichmäßigung der Anpresskraft, die durch die einzelnen Federsegmente bewirkt wird, zu erreichen. Bevorzugt kommt die vorliegende Erfindung allerdings ohne ein solches Gleitblech aus, da die Ausgestaltung der Federsegmente und die Stärke des Blechstreifens so gewählt wird, dass die durch jeden einzelnen Verformungsvorsprung bewirkte eher punktuelle Druckbelastung unterkritisch bleibt, sodass eine mechanische Beschädigung des PTC-Elementes und/oder anderer Lagen des Schichtaufbaus, insbesondere der Isolierlage, nicht zu befürchten ist.
Bei dem zuvor erwähnten wärmeleitfähigen Material handelt es sich bevorzugt um eine gut wärmeleitfähige Masse. Die Wärmeleitfähigkeit sollte zumindest 3 W/(m K) betragen. Das Material sollte nach dem Einbringen des PTC-Heizelementes in die Aufnahmetasche erfolgen und nachdem bei relativer Positionierung des PTC-Heizelementes in der Aufnahmetasche das Druckelement relativ zu den Lagen des Schichtaufbaus und zur Verspannung derselben in der Aufnahmetasche in Höhenrichtung verschoben worden ist. Mit anderen Worten wird zunächst das PTC-Heizelement in die Aufnahmetasche eingebracht. Danach wird das Druckelement in die Aufnahmetasche eingebracht bzw. sofern das Druckelement mit dem PTC-Heizelement bereits in die Aufnahmetasche eingebracht worden ist, relativ zu dem Schichtaufbau verschoben, um die Lagen des PTC-Heizelementes unter Vorspannung zu setzen. Auch dazu hat das Druckelement bevorzugt die zuvor beschriebene Keilform, zumindest wenn das Gehäuse mittels Druckguss hergestellt ist. Denn bei diesem Verfahren lässt sich eine keilförmige Aufnahmetausche kaum vermeiden. Die vorliegende Erfindung lässt sich aber auch mit nicht keilförmigen Aufnahmetaschen verwirklichen. Die Federsegmente können jeweils so ausgebildet sein, dass sie mit ihren Anlagepunkten oder -flächen eine ebene Anlagefläche nachbilden oder aber an einer konturierten oder beliebig geneigten gegen Fläche anliegen und deren Kontur über durch die einzelnen Federsegmente gebildeten Anlagepunkte oder -flächen nachzeichnen.
Nachdem die Lagen des Schichtaufbaus durch das Druckelement in der Aufnahmetasche verspannt worden sind, erfolgt das Einfüllen der Masse in die Tasche. Diese Masse füllt bevorzugt sämtliche Freiräume in der Tasche aus, sodass sich eine gute Wärmeübertragung von dem PTC-Element an sämtliche Innenflächen der Tasche, einschließlich der Stirnseiten derselben ergibt. Dabei wird die mechanische Verspannung durch die Federsegmente des Druckelementes aufrechterhalten. Die Masse ist bevorzugt eine dauerelastische Masse, sodass eine gewisse Nachgiebigkeit auch der Masse gegeben ist und die Federsegmente auch im Betrieb gewisse Ausgleichsbewegungen nachführen können, die sich beispielsweise durch Wärmeausdehnung der einzelnen Schichten des Schichtaufbaus ergeben. Als Masse eignet sich z.B. Zwei-Komponenten-Silikon, das zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit mit keramischen Partikeln gefüllt sein kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

1 eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckelementes;
2 eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Heizergehäuses mit dem Druckelement gemäß 1;
3 eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels;
4 eine Draufsicht auf das in den 2 und 3 gezeigte Ausführungsbeispiel;
5 eine perspektivische Stirnseitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung mit teilweise weggenommenem Heizergehäuse;
6 eine Querschnittsansicht des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels;
7 das Detail nach 6 in vergrößerter Darstellung
8 eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Heizergehäuses zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung;
9 eine Draufsicht des in 8 gezeigten Heizergehäuses;
10 eine perspektivische Seitenansicht des in den 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Heizgehäuses nach dem Umformen;
11 eine Querschnittsansicht des Heizergehäuses nach den 8 bis 10 zusammen mit dem darin aufgenommenen PTC-Element und
12 eine Darstellung entsprechend 6 für ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckelementes 2, welches einen mit Bezugszeichen 4 gekennzeichneten Blechstreifen umfasst, aus dem durch Stanzen und Biegen Verformungsvorsprünge 6 ausgeformt sind. Die Verformungsvorsprünge 6 sind durch Freistanzen seitlicher Ränder 7 und Biegen von sich dadurch ergebenden Stegen 8 ausgebildet. Die Stege 8 sind jeweils mit einem ihrer beiden Endseiten noch mit dem Grundmaterial des Blechstreifens 4 verbunden. Durch jeden der Stege 8 wird ein von dem Blechstreifen 4 abragender Verformungsvorsprung 6 mit relativ hoher Federsteifigkeit gebildet.
An die jeweils äußeren Flächenpunkte der einzelnen Verformungsvorsprünge 6 lässt sich eine Gerade anlegen. Die einander gegenüberliegenden und den Blechstreifen 4 miteinander verbindende Gerade , schließt mit der Ebene des Blechstreifens 4 einen Winkel α von weniger als 10° ein (vgl. 1).
Details des PTC-Heizelementes sind den 2 bis 4 zu entnehmen. Das PTC-Heizelement ist dort mit Bezugszeichen 10 gekennzeichnet und hat ein aus Kunststoff gefertigtes Heizergehäuse 12, das rahmenförmig mit einem oberen, den Rahmen in Dickenrichtung überragenden Kranz 14 ausgebildet ist und eine Rahmenöffnung 16 ausbildet, in dem vorliegend übereinander vier PTC-Elemente 18 vorgesehen sind. Wie 3 vermittelt, liegen beidseitig an den PTC-Elementen 18 jeweils Leiterbahnen in Form von Kontaktblechen 20 elektrisch leitend an. Die Kontaktbleche 20 sind beispielsweise durch Verkleben mit dem Heizergehäuse 12 verbunden. Auf der einen Seite (in 3 die rechte) ist das Kontaktblech 20 mit einer Isolierlage 22 belegt. Bei dieser Isolierlage kann es sich um eine Kunststofffolie oder eine Keramikplatte oder eine Kombination aus einer Keramikplatte mit einer Kunststofffolie handeln. Dabei befindet sich die Kunststofffolie üblicherweise an der Außenseite der Keramikplatte, was den Vorteil bietet, dass die Kunststofffolie gewisse Rauigkeiten an einer Innenfläche einer Aufnahmetasche kompensieren und damit Spannungsspitzen aufnehmen kann, die die Keramikschicht beeinträchtigen könnten. Die besagte Aufnahmetasche ist in den 5 und 6 mit Bezugszeichen 24 gekennzeichnet; die Innenfläche in 6 mit Bezugszeichen 26.
Auf der der Isolierlage 22 gegenüberliegenden Seite bildet das dortige Kontaktblech 20 die Außenfläche des Schichtaufbaus. Benachbart zu dieser Außenfläche befindet sich das in 1 bereits beschriebene Druckelement 2. Die 2 und 3 zeigen das Druckelement 2 vor dem Verspannen des Schichtaufbaus in der Aufnahmetasche 24. Das Druckelement 2 befindet sich in einer erhabenen Position. Das obere Ende 28 des Druckelementes 2 befindet sich im Bereich des Kranzes 14. Das mit Bezugszeichen 30 gekennzeichnete untere Ende des Druckelementes 2 befindet sich auf mittlerer Höhe des unteren PTC-Elementes 18.
Die Montage des Heizergehäuses 12 und des Druckelementes 2 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 und 6 erläutert. Diese zeigen ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung mit einer Gehäusebasis 102 und einem Gehäusedeckel 104. Die Gehäusebasis 102 weist eine Zirkulationskammer 106 auf, die über Anschlüsse, von denen lediglich ein Anschluss 108 in 5 gezeigt ist, mit einer Leitung für ein zu erwärmendes flüssiges Fluid verbunden ist. Die elektrische Heizvorrichtung ist insbesondere eine Heizvorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
Die Zirkulationskammer 106 wird von mehreren, sich in Längsrichtung der Gehäusebasis 102 erstreckenden Heizrippen 110 durchsetzt, die in einer Querschnittsansicht einer im Wesentlichen U-förmige Querschnittsform haben und umfänglich gegenüber der Zirkulationskammer 106 geschlossen sind. Diese Heizrippen 110 bilden die zuvor bereits erwähnte Aufnahmetasche 24 aus. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat die elektrische Heizvorrichtung nebeneinander angeordnete Taschen, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Gehäusebasis 102 erstrecken. Die Aufnahmetaschen 24 sind wesentlich länger als die Heizergehäuse 12. In Längsrichtung der Aufnahmetasche 24 passen mehrere Heizergehäuse 12 hintereinander in die Aufnahmetasche 24 (vgl. 5).
Die Gehäusebasis 102 formt eine Trennwand 112 aus, die die Zirkulationskammer 106 von einer Anschlusskammer 114 trennt, in der Anschlusszungen freiliegen, die elektrisch leitend mit den Kontaktblechen 20 verbunden, vorliegend einteilig daran ausgebildet sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach den 5 und 6 sind zu jedem PTC-Heizelement 10 zwei Anschlussfahnen 32 zur Bestromung der PTC-Elemente 18 mit unterschiedlicher Polarität vorgesehen.
Das Ausführungsbeispiel nach den 2 bis 4 lässt sich von der Überlegung leiten, dass der Leistungsstrom zur Bestromung der PTC-Elemente 18 gegen Masse abfällt, die vorliegend durch die Gehäusebasis 102 gebildet sein kann, sodass lediglich eines der Kontaktbleche 20 mit einer Anschlussfahne 32 verbunden sein muss, wohingegen die andere Polarität durch den elektrischen Anschluss der Gehäusebasis 102 an Masse erfolgt. Der Leistungsstrom fließt dementsprechend über die Innenfläche 26 und durch das Druckelement 2.
Beide Anschlussmöglichkeiten sind denkbar.
Zur Montage wird das PTC-Heizelement 10 in die Aufnahmetasche 24 eingeschoben, bis ein durch den Kranz 14 gebildeter Anschlag 34 gegen die Oberseite der Trennwand 112 stößt. Hierdurch ist das Heizergehäuse 12 und damit das PTC-Heizelement 10 relativ zu dem Gehäuse 100 positioniert. Die Isolierlage 22 befindet danach unmittelbar benachbart zu der korrespondierenden Innenfläche 26. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich zwischen der Innenfläche 26 und dem zugeordneten Kontaktblech 20 das Druckelement 2 in seiner Ausgangslage. Die Lagen des Schichtaufbaus sind jetzt noch nicht unter Vorspannung gegeneinander angelegt.
Nun wird das Druckelement 2 in Richtung auf das untere Ende der Aufnahmetasche gedrängt, welches mit Bezugszeichen 36 gekennzeichnet ist. Bei dieser Relativbewegung des Druckelementes 2 werden die Verformungsvorsprünge 6 elastisch vorgespannt. In gleichem Maße werden die Lagen des Schichtaufbaus gegeneinander und die Isolierlage 22 gegen die zugeordnete Innenfläche 26 der Aufnahmetasche 24 angelegt. Das Einbringen des Druckelementes 2 in dieser Weise kann weggesteuert oder kraftgesteuert erfolgen. Die Kraft ist dabei ein Maß für die Verspannung der Schichten des Schichtaufbaus. Nach Erreichen einer gewissen Vorspannkraft entsprechend einer axialen Druckkraft zum Einbringen des Druckelementes 2 kann die Einbringbewegung des Druckelementes 2 in die Aufnahmetasche 24 ihr Ende finden.
Alternativ oder zusätzlich kann ein unterer Anschlag vorgesehen sein, der den maximalen Einschiebeweg des Druckelementes 2 vorgibt. Ein solcher unterer Anschlag kann beispielsweise durch einen, am unteren Ende des Heizergehäuses 12 ausgebildeten und in den 2 und 3 mit Bezugszeichen 38 gekennzeichneten, Quersteg gebildet sein. Alternativ kann ein solcher Quersteg 38 fehlen, sodass die Einschiebebewegung des Druckelementes 2 durch das untere Ende 36 der Aufnahmetasche 24 definiert ist. Ebenso gut kann der Blechstreifen 4 breiter als eine mit Bezugszeichen 40 gekennzeichnete Schiebeführung für das Druckelement 2, die an dem Heizergehäuse 12 ausgebildet und in 2 zu erkennen ist, vorgesehen sein. Diese oberseitige Verbreiterung bildet einen Anschlag, der mit dem Kranz 14 zusammenwirkt und die maximale Einbringtiefe des Druckelementes 2 vorgibt.
In 6 ist das Druckelement 2 in der rechten Aufnahmetasche 24 nach und in der links daneben vorgesehenen Aufnahmetasche 24 vor dem Einbringen in die Aufnahmetasche 24 zum Verspannen der Elemente des Schichtaufbaus gezeigt. Die Verformungsvorsprünge 6 haben sich infolge des Einbringens elastisch verformt und liegen an der Innenfläche 26 an. Die Lagen des Schichtaufbaus sind gegeneinander angelegt. Der Schichtaufbau ist auf der dem Druckelement 2 gegenüberliegenden Seite flächig gegen die dort vorgesehene Innenfläche 26 angelegt. Das Eindrücken des Druckelementes 2 in die Aufnahmetasche 24 kann durch ein Werkzeug erfolgen, das an einer Stirnseite eine zur Aufnahme des Blechstreifens 4 angepasst ausgesparte Nut aufweist, die den Blechstreifen 4 endseitig greift.
Danach kann eine bevorzugt dauerelastische Kunststoffmasse, der gut wärmeleitend, jedoch elektrisch nichtleitende Füllstoffpartikel zugesetzt sind, beispielsweise Partikel aus Aluminiumoxid, in die Aufnahmetasche 24 eingefüllt werden, um diese vollständig auszufüllen und die darin verbliebene Luft zu verdrängen. So ergibt sich eine gute Wärmeleitung zwischen den Elementen des Schichtaufbaus und sämtlichen, die Aufnahmetasche 24 innenseitig begrenzenden Oberflächen.
Die 7 zeigt ein vergrößertes Detail der 6. Wie dargestellt sind die Verformungsvorsprünge 6 durch Kanten mit einer scharfkantigen Spitze 42 versehen. Dabei wirkt die Spitze 42 wie ein Widerhaken, der eine Bewegung in entgegengesetzte Richtung hemmt. Der Blechstreifen kann mit dem PTC-Heizelement fest verbunden, beispielsweise verklebt sein. Die Verformungsvorsprünge 6 sind in Richtung auf die Einbringöffnung der unterseitig geschlossenen Aufnahmetasche 24 hin geneigt ausgebildet. Beim Einbringen des Blechstreifens 4 werden die Verformungsvorsprünge 6 in Richtung auf das Blechmaterial des Blechstreifens 4 gebogen. Der Blechstreifen 4 kann gegebenenfalls zusammen mit anderen Elementen des PTC-Heizelements 10 in die Aufnahmetasche 24 eingebracht werden, während die Verformungsvorsprünge 6 aufgrund ihrer Neigung in Richtung auf den ebenen Blechstreifen 4 umgebogen werden. Auf diese Weise kann das PTC-Heizelement 10 in die Aufnahmetasche 24 eingebracht werden, während die Verformungsvorsprünge 6 entlang der Innenfläche 26 vorbeikratzen.
In der in 7 gezeigten Einbaulage sind die Spitzen 42 mit der Innenfläche 26 der Aufnahmetasche 24 verkrallt und damit form- bzw. kraftschlüssig verbunden.
Zur besseren Sicherung der Einbaulage des PTC-Heizelements 10 in der Aufnahmetasche 24 kann das PTC-Element 18 mit den Kontaktblechen 20 und den Blechstreifen 4, gegebenenfalls weiteren Lagen innerhalb der Aufnahmetasche 24 wie beispielsweise einer Isolierlage 22 verklebt sein.
In 7 liegt der links eingezeichnete Blechstreifen 4 unmittelbar an der zugeordneten Kontaktfläche an. Die Verformungsvorsprünge 6 sind mit der Innenfläche 26 der Aufnahmetasche 24 verkrallt. Dadurch ergibt sich eine elektrische Kontaktierung zwischen dem metallischen Gehäuse 100 und den Kontaktblechen 20. Mithin ist das PTC-Element 18 auf der in 7 linken Seite an den Massepol angeschlossen, der durch das Gehäuse 100 gebildet wird.
Auf der rechten Seite nach 7 befindet sich zwischen dem Blechstreifen 4 und dem Kontaktblech 20 die Isolierlage 22. Das dort vorgesehene Kontaktblech 20 ist mit einer in 7 nicht gezeigten Anschlussfahne versehen, die über die Öffnung der Aufnahmetasche 24 hinausragt und in der Anschlusskammer 114 freiliegt. Demgegenüber beschränkt sich die Erstreckung des Kontaktblechs 20 auf der linken Seite auf den Bereich der Aufnahmetasche 24.
Die 8 zeigt eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Heizergehäuses 44, welches vorliegend als Strangpressprofil aus einem Metall ausgebildet ist und in der Draufsicht nach 9 eine im Grunde rechteckige Grundfläche hat. Von gegenüberliegenden Stirnseiten dieser rechteckigen Grundfläche ragen Sicherungsstege 46 ab, die - wie 8 verdeutlicht - jeweils von der gleichen Oberfläche des Profils abragen. Die Seitenansicht verdeutlicht ferner, dass das Profil einen Bodenabschnitt 48 sowie zwei im Grunde identisch ausgebildete Seitenabschnitte 50 ausformt. Zwischen den jeweiligen Abschnitten 48, 50 sind durch Verminderung der Materialstärke des Profils Filmscharniere 52 ausgeformt.
Jeder der Seitenabschnitte 50 hat eine keilförmige Querschnittsform. Von einer Außenfläche ragen eine Vielzahl von einteilig an dem Profil ausgebildete Verformungsvorsprünge 6 ab. Wie 10 verdeutlicht, sind die Verformungsvorsprünge 6 vorliegend als über die Breite des Strangpressprofiles durchgehende Rippen ausgebildet. Die Verformungsvorsprünge 6 laufen zu ihrem freien mit Bezugszeichen 54 gekennzeichneten Ende spitz zu.
Zur Herstellung des Ausführungsbeispiels wird zunächst das Strangpressprofil nach den 8 und 9 ausgepresst. Danach werden Längenstücke entsprechend der Darstellung nach 9 abgeschnitten. Um die Filmscharniere 52 werden die Seitenabschnitte 50 relativ zu dem Bodenabschnitt 48 gebogen. Hierdurch ergibt sich eine Aufnahme 56 für das PTC-Heizelement, welches in 11 mit dem PTC-Elementen 18 und den an gegenüberliegenden Hauptseitenflächen daran anliegenden Kontaktblechen 20 gezeigt ist. Die Hauptseitenfläche des PTC-Elementes 18 wird durch die größte Seitenfläche dieses PTC-Elementes 18 gebildet. Die Hauptseitenfläche entspricht der Wärmeauskopplungsfläche, die mit Bezugszeichen 58 gekennzeichnet ist. Auch der der Wärmeauskopplungsfläche gegenüberliegenden Seite des Kontaktblechs 20 befindet sich jeweils eine Isolierlage 22. Das PTC-Heizelement 10 gemäß 11 ist dementsprechend elektrisch von dem Heizergehäuse 44 durch die Isolierlagen 22 getrennt. Jedes einzelne Kontaktblech 20 bildet jeweils eine Anschlussfahne 32 zum elektrischen Anschluss des PTC-Heizelementes 10 aus. Ersichtlich überragen die Sicherungsstege 46 das obere PTC-Element 18. Die Sicherungsstege 46 können als Rastelemente ausgebildet sein, die die Seitenabschnitte 50 mit dem PTC-Heizelement 10 im bestückten Zustand des Heizergehäuses 44 gegeneinander sichern. Vielmehr noch aber verhindern die Sicherungsstege 46, dass das PTC-Heizelement 10 aus dem Heizergehäuse 44 nach dem Einbau in die Aufnahmetasche 24 herauswandert.
Zur Montage wird zunächst das Heizergehäuse 44 mit den Isolierlagen 22 und dem PTC-Heizelement 10 bestückt. Dann werden die Sicherungsstege 46 verrastet, wodurch das Heizergehäuse 44 geschlossen wird. Die so vormontierte Einheit wird in die Aufnahmetasche 24 eingebracht. Dabei verformen sich die Verformungsstege 6. Durch ihre spitz zulaufenden Enden 54 verkrallen sich die Verformungsstege 6 in der Einbaulage mit der Innenfläche 26 der Aufnahmetasche 24, sodass da Heizergehäuse 44 zusammen mit dem PTC-Heizelement 10 dauerhaft sicher in der Einbaulage innerhalb der Aufnahmetasche 24 gehalten ist.
Das Heizergehäuse 44 kann bei einer Variante auch mehrteilig ausgebildet sein. Dabei kann beispielsweise ein Strangpressprofil die keilförmige Ausgestaltung vorgeben, die im Wesentlichen der Geometrie der Aufnahmetasche 24 entspricht. Gegen dieses Strangpressprofil kann an der Außenseite ein Blechstreifen 4 angelegt werden, welcher unter Bezugnahme auf die 1-6 beschrieben worden ist. Dabei können Verformungsvorsprünge 6 beidseitig von dem Blechstreifen 4 abragen, um einerseits mit der Innenfläche 26 der Aufnahmetasche und andererseits mit der Außenfläche des Heizergehäuses 44 zusammenzuwirken.
Die 12 zeigt basierend auf der Darstellung nach 6 ein alternatives Ausführungsbeispiel. Gleiche Bauteile sind mit gleichem Bezugszeichen gekennzeichnet.
Das Ausführungsbeispiel nach 12 zeigt das Gehäuse 100 abgedeckt mit einem ein Abdeckelement der Erfindung ausbildenden Gehäusedeckel 104. Dieser Gehäusedeckel 104 dichtet die Anschlusskammer 114 ab und kann Steckkontakte für das Einbringen des Leistungsstromes und/oder für Steuersignale einer in der Anschlusskammer 114 vorgesehenen Steuerungsvorrichtung aufweisen. Der Gehäusedeckel 104 trägt ein aus Kunststoff hergestelltes Halteelement 60, von dem Haltestege 62 abragen. Die Haltestege 62 sind jeweils einer Anschlussfahne 32 zugeordnet. Auf der Anschlussfahne 32 ist ein weibliches Steckelement aufgesteckt, dass mit Bezugszeichen 64 gekennzeichnet und mit einem Anschlusskabel verbunden ist, dessen Ader mit Bezugszeichen 66 gekennzeichnet ist. Gegen das freie Ende dieses weiblichen Steckelementes 64 liegt der Haltesteg 62 an. Er hat eine U-förmige Aufnahme, die das weibliche Steckelement 64 im Bereich der Ader 66 umgreift. Dadurch wird zu einen die elektrische Steckverbindung zwischen der Anschlussfahne 32 und dem weiblichen Steckelement 64 gesichert. Zum anderen drückt der Haltesteg 62 mittelbar gegen die Anschlussfahne 32, wodurch das Heizergehäuse 12 und damit das PTC-Heizelement 10 in der Aufnahmetasche 24 lagegesichert wird. Die U-förmige Aufnahme kann an ihrem offenen Ende trichterförmig ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

2: Druckelement
4: Blechstreifen
6: Verformungsvorsprung
7: Rand
8: Steg
10: PTC-Heizelement
12: Heizergehäuse
14: Kranz
16: Rahmenöffnung
18: PTC-Element
20: Kontaktblech / Leiterbahnen
22: Isolierlage
24: Aufnahmetasche
26: Innenfläche
28: oberes Ende des Druckelementes 2
30: unteres Ende des Druckelementes 2
32: Anschlussfahne
34: Anschlag
36: unteres Ende der Aufnahmetasche
38: Quersteg
40: Schiebeführung
42: Spitze
44: Heizergehäuse
46: Sicherungssteg
48: Bodenabschnitt
50: Seitenabschnitt
52: Filmscharnier
54: freies Ende
56: Aufnahme
58: Wärmeauskopplungsfläche
60: Halteelement
62: Haltesteg
64: weibl. Steckelement
66: Ader
100: Gehäuse
102: Gehäusebasis
104: Gehäusedeckel
106: Zirkulationskammer / Heizkammer
108: Anschluss
110: Heizrippe
112: Trennwand
114: Anschlusskammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1872986 A1 [0003, 0029]
EP 2637474 A1 [0004]
EP 2337425 A1 [0004, 0005]

Claims

Elektrische Heizvorrichtung umfassend: ein Gehäuse (100) mit einer Trennwand (112), die eine Anschlusskammer (114) von einer Heizkammer (106) zur Abgabe von Wärme unterteilt und von der zumindest eine als Heizrippe (110) in die Heizkammer (106) hineinragende Aufnahmetasche (24) abragt, in der ein PTC-Heizelement (10) mit zumindest einem PTC-Element (18) und zur Bestromung des PTC-Elementes (18) mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundenen Leiterbahnen (20), die in der Anschlusskammer (114) elektrisch angeschlossen sind, und ein Druckelement (2) aufgenommen sind, das Wärmeauskopplungsflächen (58) des PTC-Elementes (18) gegen gegenüberliegende Innenflächen (26) der Aufnahmetasche (24) angelegt hält, gekennzeichnet durch, zumindest einen form- und/oder kraftschlüssig auf das Druckelement (2) wirkenden Steg (8, 62) zur Sicherung des PTC-Heizelement (10) in der Aufnahmetasche (24).
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (62) in der Aufnahmetasche (24) und oder in der Anschlusskammer (114) vorgesehen sind.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, kennzeichnet durch einen in der Anschlusskammer (114) vorgesehenen Steg (62), der mit einem freien Ende des Druckelementes (2) und/oder des PTC-Elementes (18) und/oder der Leiterbahn und/oder einer in der Aufnahmetasche (24) vorgesehenen Isolierlage (22) zusammenwirkt.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Anschlusskammer (114) vorgesehene Steg (62) mit einem die Anschlusskammer (114) abdeckenden Abdeckelement (104) verbunden ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einer der Innenflächen (26) der Aufnahmetasche (24) und der zugeordneten Wärmeauskopplungsfläche (58) des PTC-Elementes (18) zumindest ein Verformungsvorsprung (6) unter Vorspannung gehalten ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsvorsprung (6) unter Vorspannung in der Aufnahmetasche (24) zwischen der Innenfläche (26) der Aufnahmetasche (24) und der zugeordneten Wärmeauskopplungsfläche (58) des PTC-Elementes (18) geklemmt ist und bevorzugt an der Innenfläche (26) anliegt.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsvorsprung (6) in Richtung auf eine Einlassöffnung der Aufnahmetasche (24) schräg zu der Wärmeauskopplungsfläche (58) und in Richtung auf die Anschlusskammer (114) geneigt ausgeformt ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsvorsprung (6) eine sich mit der Innenfläche (26) der Aufnahmetasche (24) verkrallende Spitze aufweist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsvorsprung (6) an dem Druckelement (2) befestigt, bevorzugt einteilig daran ausgeformt ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest ein Verformungsvorsprung (6) zwischen jeder der Wärmeauskopplungsflächen () und den zugeordneten Innenflächen (26) der Aufnahmetasche (24) vorgesehen ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahmetasche (24) zwei PTC-Elemente (18) vorgesehen sind, zwischen denen zumindest ein Verformungsvorsprung (6) vorgesehen ist
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch ein taschenförmiges Druckelement, das das PTC-Element (18) und zumindest eine der Leiterbahnen (20) in sich aufnimmt und an zumindest einer seiner benachbart zu den Wärmeauskopplungsflächen (58) vorgesehenen Außenflächen mit dem zumindest einen Verformungsvorsprung (6) versehen ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsvorsprünge (6) diskret ausgebildet und flächig über die Wärmeauskopplungsflächen (58) verteilt angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung einer elektrische Heizvorrichtung umfassend ein Gehäuse (100) mit einer Trennwand (112), die eine Anschlusskammer (114) von einer Heizkammer (106) zur Abgabe von Wärme trennt und von der zumindest eine als Heizrippe (110) in die Heizkammer (106) hineinragende Aufnahmetasche (24) abragt, in der ein PTC-Heizelement (10) mit zumindest einem PTC-Element (18) und zur Bestromung des PTC-Elementes (18) mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundenen Leiterbahnen (20), die in der Anschlusskammer (114) elektrisch angeschlossen sind, und ein Druckelement (2) aufgenommen ist, das Wärmeauskopplungsflächen (58) des PTC-Elementes (18) wärmeleitend gegen gegenüberliegende Innenflächen (26) der Aufnahmetasche (24) angelegt hält, wobei bei dem Verfahren das PTC-Heizelement (10) in die Aufnahmetasche (24) eingebracht und danach zur wärmeleitenden Anlage der Wärmeauskopplungsflächen (58) des PTC-Elementes (18) an die gegenüberliegenden Innenflächen (26) der Aufnahmetasche (24) ein Druckelement (2) in die Aufnahmetasche (24) eingebracht wird und dabei flächig über die Wärmeauskopplungsflächen (58) verteilt angeordnete Verformungsvorsprünge (6) verformt werden und/oder dass beim Schließen der Anschlusskammer (114) mit einem Gehäusedeckel (104) ein an dem Gehäusedeckel (104) vorgesehener Haltesteg (62) gegen das PTC-Heizelement (10) angelegt wird.