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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-Heizelementes gegen gegenüberliegende Innenflächen der Aufnahmetasche angelegt hält.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei den zuvor beschriebenen Lösungen werden die PTC-Elemente und die beidseitig daran anliegenden Kontaktbleche üblicherweise unter Zwischenlage zumindest einer Isolierschicht zwischen den Leiterbahnen und einander gegenüberliegenden Innenfläche der Aufnahmetasche mit einem Keilelement in dieser verspannt. Dieses Keilelement trägt bei einer sich zu ihrem unteren geschlossenen Ende hin verjüngenden Aufnahmetasche 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.
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Das Keilelement soll trotz der fertigungstechnisch bedingten, nach unten konisch zulaufenden Querschnittsgestalt der Aufnahmetasche eine gute Wärmeübertragung zwischen den beiden, einander gegenüberliegenden Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes und den 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 der Isolierlage gegen die gegenüberliegende Innenfläche der Aufnahmetasche angelegt.
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So wird für eine gute Wärmeauskopplung gesorgt. Allerdings besteht das Problem, dass die Aufnahmetasche aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht immer der ausgelegten Form entspricht.
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Die PTC-Elemente unterliegen fertigungsbedingt erheblichen dimensionalen Schwankungen. Auch ist nicht immer sichergestellt, dass die Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes vollkommen gerade und plan verlaufen.
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Die vorliegende Erfindung will eine diese Probleme ganz oder teilweise behebende Lösung anbieten.
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Sie schlägt hierzu eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.
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Die erfindungsgemäße elektrische Heizvorrichtung hat ein Druckelement mit zumindest einem in Richtung auf die Innenfläche und oder in Richtung auf das PTC-Element hervorragenden bombierten Flächensegment. In einer Querschnittsansicht der Aufnahmetasche erstreckt sich das bombierte Flächensegment im Wesentlichen parallel zu der Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes. Der Wärmeweg von dem PTC-Element bis zu der Außenseite der Heizrippe erfolgt dementsprechend durch das bombierte Flächensegment. Die Wärme tritt üblicherweise durch die bombierte Oberfläche des bombierten Flächensegmentes in das Druckelement ein und an der dazu gegenüberliegenden Seite des Druckelementes aus. Dabei kann das Druckelement unmittelbar an der Innenfläche der Aufnahmetasche anliegen und an der gegenüberliegenden Seite zu dem PTC-Element hin an der zuvor bereits erwähnten Isolierlage anliegen, um einen unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen der Leiterbahn und der üblicherweise aus einem Metall gebildeten Heizrippe zu verhindern.
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Das Druckelement nach der vorliegenden Erfindung ist üblicherweise auch keilförmig ausgebildet. In Höhenrichtung der Aufnahmetasche hat dementsprechend das zu dem unteren, üblicherweise geschlossenen Ende hin ausgerichtete Ende des Druckelementes eine geringere Breite als das gegenüberliegende, zu der Anschlusskammer hin weisende Ende des Druckelementes. Auch das Druckelement nach der vorliegenden Erfindung ist danach bevorzugt ein keilförmiges Druckelement. Gegenüber dem Stand der Technik hat das Druckelement aber keine planen Flächen, mit denen das Druckelement einerseits gegen die Innenfläche der Aufnahmetasche und andererseits unmittelbar gegen den Schichtaufbau anliegt.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass auch bei der Verwendung einer idealisiert keilförmigen Aufnahmetasche mit leicht divergierenden, indes planar ausgeformten Innenflächen ein bombiertes Flächensegment, welches die von dem PTC-Element erzeugte Wärme an die Innenfläche der Aufnahmetasche abgibt, für eine bessere Wärmeauskopplung sorgt als die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. Darüber hinaus bewirkt das bombierte Flächensegment eine erhöhte Verriegelungsfunktion des Druckelementes, so dass dieses auch bei einer keilförmigen Ausgestaltung nicht aufgrund von Vibrationen des Kraftfahrzeuges oder anderen Einflüssen so leicht aus der Aufnahmetasche herausgedrängt wird, wie dies im Stand der Technik zu befürchten ist.
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Die Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes wird dabei üblicherweise durch die Hauptseitenfläche desselben gebildet. Diese Hauptseitenfläche ist üblicherweise zumindest um den Faktor 3 größer als Stirnseitenflächen, die die Wärmeauskopplungsflächen miteinander verbinden und üblicherweise die Umfangsfläche des regelmäßig quaderförmig ausgeformten PTC-Elementes ausformen.
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Im Falle einer keilförmigen Ausgestaltung des Druckelementes können die im Wesentlichen parallel zu den Innenflächen der Aufnahmetasche ausgeformten Hauptseitenflächen des Druckelementes einen Winkel von zwischen 3° und 6° einschließen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können gegenüberliegende Seiten des Druckelementes, d.h. die zuvor erwähnten Hauptseitenflächen des Druckelementes jeweils ein bombiertes Flächensegment aufweisen. Das bombierte Flächensegment kann sich über die gesamte oder nahezu gesamte Hauptseitenfläche des Druckelementes erstrecken.
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Es hat sich indes als vorteilhaft erwiesen, sowohl ein bombiertes Flächensegment als auch ein planares Flächensegment in Höhenrichtung der Aufnahmetasche hintereinander vorzusehen, wobei das planare Flächensegment tiefer in der Aufnahmetasche angeordnet ist als das bombierte Flächensegment. Das bombierte Flächensegment nimmt dabei üblicherweise mehr als 50% der flächenmäßigen Erstreckung der jeweiligen Hauptseitenfläche des Druckelementes ein. Üblicherweise nimmt das bombierte Flächensegment zwischen fünf Sechstel und vier Neuntel der Erstreckung des Druckelementes in Höhenrichtung der Aufnahmetasche ein. Im Hinblick auf eine gute Verklemmung des geschichteten Aufbaus in der Aufnahmetasche und einen guten Wärmeaustrag, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das bombierte Flächensegment über eine Höhe von etwa zwei Drittel der gesamten Höhenerstreckung des Druckelementes vorzusehen. Der verbleibende Höhenanteil wird durch das planare Flächensegment eingenommen.
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Bevorzugt ist das Druckelement in einer Querschnittsansicht symmetrisch ausgebildet. Entsprechendes gilt bevorzugt für die Ausgestaltung der Innenfläche der Aufnahmetasche. Auch hier ergibt sich die Symmetrie in der Querschnittsansicht der Aufnahmetasche.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat auch die Innenfläche der Aufnahmetasche einen bombierten Verlauf. Das Druckelement weist ein konvexes Flächensegment als bombiertes Flächensegment auf, welches eine gedachte planare Fläche außenseitig des Druckelementes überragt. Die Bombierung der Innenfläche ist üblicherweise konvex, zumindest aber als in Richtung auf das Druckelement vorspringender Vorsprung ausgeformt. Dabei können einzelne Flächensegmente des Vorsprungs einen geradlinigen Oberflächenverlauf aufweisen. So kann die Innenfläche zumindest dort, wo das Druckelement an der Innenfläche anliegt, nach Art einer Rampe ausgeformt sein. Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass auch bei einer solchen Kombination von zwei vorspringenden Flächenbereichen die Wärmeauskopplung aus dem PTC-Element verbessert werden kann.
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Im Hinblick auf den gewünschten guten Wärmeaustrag und die sichere Verklemmung des Schichtaufbaus in der Aufnahmetasche hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das bombierte Flächensegment mit einem Radius von zwischen 500 und 1.000 mm auszubilden. Das Druckelement sitzt im montierten Zustand bevorzugt auf dem Boden der Aufnahmetasche auf. Das obere Ende des Druckelementes kann einen Abstand von zwischen 0 und 4 mm zu der Oberfläche der Trennwand haben, die den Boden der Anschlusskammer ausformt.
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Bei einer konvexen Ausformung kann der Radius der Bombierung der Innenfläche zwischen 500 mm und 1000 mm betragen.
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Das Druckelement liegt üblicherweise unter Zwischenlage einer Leiterbahn an dem PTC-Element an.
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Das Druckelement kann indes auch sowohl die Verspannung der Lagen des Schichtaufbaus bewirken, als auch Leiterbahn des Schichtaufbaus sein und damit unmittelbar gegen die Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes anliegen. Bei dieser Ausgestaltung formt das Druckelement eine der Leiterbahnen aus. Das Druckelement und die Leiterbahnen sind durch ein einziges Element verwirklicht. Ein solches Druckelement kann beispielsweise bei einem Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung mit der normalen Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeuges von 12 V das PTC-Element unmittelbar leitend mit der Innenfläche der Aufnahmetasche verbinden, welche auf Masse liegen kann und elektrisch leitend mit einem Masseanschluss verbunden ist, der durch die elektrische Heizvorrichtung bereitgestellt wird. Auf eine Isolierlage, die den Stromweg von dem Gehäuse und damit der Aufnahmetasche trennt, kann bei Spannungen bis zu 25 VAC oder bis zu 60 VDC verzichtet werden.
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Das Druckelement kann sich unter Zwischenlage eines Isolierstreifens als Isolierlage gegen die Innenfläche der Aufnahmetasche anlegen und/oder mit einem elektrischen Kontaktelement versehen sein, welches in der Anschlusskammer der elektrischen Heizvorrichtung freiliegt. In einem solchen Fall wird der Leistungsstrom von der Anschlusskammer über das Druckelement in das PTC-Element ein- bzw. ausgeleitet und ist elektrisch gegenüber der Aufnahmetasche isoliert.
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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.
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Das Druckelement als solches sollte aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet sein. So ist das Druckelement bevorzugt aus Kupfer oder Messing gebildet.
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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 ein Randbereich des Blechstreifens, der keine Federsegmente aufweist, verschieblich geführt ist. Das Heizergehäuse kann ferner die 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 jedes einzelne Federsegment 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.
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Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit im Bereich des Druckelementes wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die durch das Druckelement freigedrückten Freiräume innerhalb der Aufnahmetasche mit einem wärmeleitfähigen Material auszufüllen. Bei diesem wärmeleitfähigen Material handelt es sich bevorzugt um eine gut wärmeleitfähige Masse. Die Wärmeleitfähigkeit sollte zumindest 3 W/(m K) betragen. Die Masse ist in der Regel so beschaffen, dass diese eine gewisse Bewegung des PTC-Heizelementes in der Aufnahmetasche zum Ausgleich von Wärmespannungen erlaubt, die bei den üblichen Temperaturwechseln auftreten. 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 Schicht unter Vorspannung zu setzen. Auch dazu hat das erfindungsgemäße Druckelement 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.
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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.
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Vorzugsweise endet das bombierte Flächensegment des Druckelementes mit Abstand zu einem oberen und/oder unteren Ende des Druckelementes. Zwischen dem bombierten Flächensegment und einem hierzu benachbarten Flächensegment ist eine Mulde vorgesehen. Das benachbarte Flächensegment kann ein planares oder konvexes Flächensegment sein. Die Mulde schließt üblicherweise absatzfrei an das bombierte Flächensegment und das benachbarte Flächensegment an. Die Mulde liegt innerhalb einer Tangente an das bombierte Flächensegment und das benachbarte Flächensegment. Die Mulde kann genutzt werden, um im Rahmen der Fertigung ein Klebstoffreservoir auf die Oberfläche des Druckelementes in der Mulde aufzubringen. Dieses Klebstoffreservoir kann beispielsweise zwischen einem vorderen Flächensegment und dem bombierten Flächensegment angeordnet werden, sodass beim Einschieben des Druckelementes in die Aufnahmetasche der Klebstoff auf dem Druckelement und/oder der Innenfläche verteilt wird.
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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 Stirnseitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung bei teilweise weggenommenem Gehäuse;
- 2 eine Querschnittsansicht einer Heizrippe des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels bei teilweise vereinfachtem Heizergehäuse;
- 3 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung in etwa gemäß 2 vor dem Einbringen des Druckelementes in die Aufnahmetasche;
- 4 eine vergrößerte Seitenansicht des Druckelementes nach 4;
- 5 ein vergrößertes Detail D gemäß 4;
- 6 eine überzeichnete Seitenansicht des Druckelements;
- 7 eine Querschnittsansicht der Aufnahmetasche im Bereich der Innenfläche für eine erste Variante und
- 8 eine Querschnittsansicht der Aufnahmetasche im Bereich der Innenfläche für eine zweite Variante.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung mit einem Gehäuse 2 mit einer Gehäusebasis 4 und einem Gehäusedeckel 6. Die Gehäusebasis 4 umgibt eine Heizkammer 8 auf, die über Anschlüsse, von denen lediglich ein Anschluss 10 gezeigt ist, mit einer Leitung für zu erwärmendes Fluid verbunden ist. Die Heizkammer 8 wird von mehreren sich in Längsrichtung der Gehäusebasis 4 erstreckenden Heizrippen 11 durchsetzt, die in der Querschnittsansicht eine im Wesentlichen U-förmige leicht konisch zulaufende Aufnahmetasche 12 ausbilden und umfänglich gegenüber der Heizkammer 8 geschlossen sind. Diese Aufnahmetaschen 12 haben eine Tiefe, die größer ist als die Erstreckung von PTC-Heizelementen 14 in Längsrichtung der Aufnahmetasche 12.
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Das gezeigte Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung hat vier nebeneinander angeordnete Aufnahmetaschen
12, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Gehäusebasis
4 erstrecken. Die Gehäusebasis
4 ist als Druckgussteil aus Aluminium gebildet. Zu weiteren Details der elektrischen Heizvorrichtung auf die
EP 1 921 896 A1 der Anmelderin verwiesen werden.
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Bei abgenommenen Gehäusedeckel
6 werden in die einzelnen Aufnahmetaschen
12 jeweils nebeneinander mehrere PTC-Heizelementen
14 eingebracht. Details dieser PTC-Heizelemente
14 sind beispielsweise der
EP 2 637 474 A1 der Anmelderin zu entnehmen. Dieser früheren Offenbarung sind auch Details eines in der Zeichnung mit Bezugszeichen
16 gekennzeichneten Druckelementes zu entnehmen.
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Wie gemäß der Offenbarung von
EP 2 637 474 A1 ist das Druckelement
16 auch vorliegend keilförmig ausgebildet. Das Druckelement
16 hat eine besondere Oberflächengestaltung, auf die nachstehend näher eingegangen wird. Wie
4 verdeutlicht, hat das Druckelement
16 auf gegenüberliegenden Hauptseiten jeweils ein bombiertes Flächensegment
18. Dieses Flächensegment
18 wird an dem unteren dünneren Ende des Druckelementes
16 von einem planaren Flächensegment
20 überragt, welches das untere Ende des Druckelementes
16 definiert. An dem gegenüberliegenden Ende des Druckelementes
16 ist ein weiteres planares Flächensegment
22 ausgeformt, welches das dickere Ende des keilförmigen Druckelementes
16 ausbildet. Zwischen dem bombierten Flächensegment
18 und dem benachbarten planaren Flächensegmenten
20,
22 ist jeweils eine Mulde
24 ausgebildet, die insbesondere in
5 verdeutlicht wird. Die Mulde
24 ist dort ausgeformt, wo das konisch ausgebildete planare Flächensegment
20,
22 an den Radius des bombierten Flächensegmentes
18 anschließt. Die jeweiligen Flächensegmente
18,
20,
22 gehen dabei absatzfrei und kontinuierlich ineinander über.
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Eine die tatsächlichen geometrischen Verhältnisse überzeichnende Darstellung der entsprechenden Querschnittsgeometrie des Druckelementes 16 ist 6 zu entnehmen.
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Die Mulde 24 bildet einen Aufnahmebereich für einen Kleber 26 aus, der vor der Montage des Druckelementes 16 innerhalb der Aufnahmetasche 12 in 3 als Klebetropfen zu erkennen ist. In die dort schematisch gezeigte Aufnahmetasche 12 ist bereits das PTC-Heizelement 14 eingebracht. Es umfasst vorliegende ein einziges PTC-Element 28, dessen Hauptseitenflächen jeweils mit einem Kontaktblech 30 belegt sind, die zur Ausbildung von Kontaktzungen 32 über ein Heizergehäuse 34 hinaus verlängert sind, welches das PTC-Element 28 und die Kontaktbleche 30 sowie mit Bezugszeichen 36 gekennzeichnete Isolierlagen zu einer Einheit fügt. Die Isolierlagen 36 befinden sich zwischen einem der Kontaktbleche 30 und einer Innenfläche 38 der Aufnahmetasche 12; vgl. 2.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Isolierlage 36 durch eine Kaptonfolie gebildet, in die das PTC-Element 28 und die daran anliegenden Kontaktbleche 30 eingeschlagen sind.
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Die 7 und 8 zeigen denkbare Ausformungen der Innenfläche 38 der Aufnahmetasche 12. Nach 7 zeigt sich ein rampenförmiger Verlauf, der einen Vorsprung mit einem planaren Flächensegment 40 der Innenfläche 38 ausformt. Bei in der Aufnahmetasche 12 aufgenommenem Druckelement 16 liegt das bombierte Flächensegment 18 des Druckelementes 16 gegen dieses planare Flächensegment 40 an. Die beiden anderen Flächensegmente 20, 22 befinden sich in etwa auf Höhe eines unteren bzw. oberen Flächensegmentes 42, 44 der Innenfläche 38.
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Bei der alternativen Ausgestaltung nach 8 ist das dort mit Bezugszeichen 46 gekennzeichnete mittlere Flächensegment konvex und damit bombiert geformt. Es geht von unteren und oberen planaren Flächensegmenten 42, 44 ab.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass selbst bei Anlage von zwei bombierten, d.h. jeweils konvex gestalteten Flächensegmenten 18, 46 auf beiden Seiten des Druckelementes 16 eine verbesserte Wärmeauskopplung gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Lösungen erreicht werden kann. Auch verbessert die Gestaltung ein ungewünschtes Herausdrücken des Druckelementes 16 aus der Aufnahmetasche 12 infolge von Vibrationen. Denn die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kommt insbesondere als elektrische Heizvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Vibrationen in einem Kraftfahrzeug sind eine Herausforderung für mechanische Verbindungen, auch für Pressverbindungen unter Zuhilfenahme eines Druckelementes 16, wie es bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt.
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Die 3 zeigt das Druckelement 16 vor der Montage. Beim Einschieben des Druckelementes 16 in die Aufnahmetasche 12 tritt der Kleber 26 in Wechselwirkung mit der gegenüberliegenden Oberfläche, d.h. mit der Innenfläche 38 bzw. einer durch die Isolierlage 36 ausgebildeten Außenfläche des PTC-Heizelementes 14. Dabei werden die jeweiligen Flächen idealisiert vollständig benetzt. Am Ende der Einbringbewegung des Druckelementes 16 in die Aufnahmetasche 12 ergibt sich dementsprechend eine gute Benetzung mit Kleber zwischen den in der Aufnahmetasche 12 zu verklebenden Bauteilen. Der Kleber kann durch Aufbringen von Temperatur mit höherer Festigkeit und/oder kürzerer Aushärtezeit ausgehärtet werden. Dazu kann das PTC-Heizelement 14 bestromt werden.
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Am Ende der Montage ist das PTC-Heizelement
14 durch das Druckelement
16 verkeilt, sodass die Hauptseitenfächen des PTC-Elements
28 gut wärmeleitend gegen die Innenflächen
38 der Aufnahmetasche
14 anliegen. Die über das Heizergehäuse
34 hinaus verlängerten Kontaktzungen 32 liegen in einer in
1 durch eine Trennwand
48 vor der Heizkammer
8 getrennten Anschlusskammer
50 des Gehäuses
2 frei. In dieser Anschlusskammer
50 werden die Kontaktzungen 32 jedes einzelnen PTC-Heizelementes
14 in der beispielsweise in
EP 1 921 896 A1 beschriebenen Weise elektrisch angeschlossen, um mehrere der PTC-Heizelemente
14 zu einem Heizkreis zu gruppieren und/oder die PTC-Heizelemente
14 einzeln oder in Gruppen einer Steuerung zuzuführen, die üblicherweise ebenfalls in der Anschlusskammer
50 vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Gehäuse
- 4
- Gehäusebasis
- 6
- Gehäusedeckel
- 8
- Heizkammer
- 10
- Anschluss
- 11
- Heizrippe
- 12
- Aufnahmetasche
- 14
- PTC-Heizelement
- 16
- Druckelement
- 18
- bombiertes Flächensegment des Druckelements
- 20
- planares Flächensegment des Druckelements
- 22
- planares Flächensegment des Druckelements
- 24
- Mulde
- 26
- Kleber
- 28
- PTC-Element
- 30
- Kontaktblech
- 34
- Heizergehäuse
- 36
- Isolierlage
- 38
- Innenfläche
- 40
- planares Flächensegment der Innenfläche
- 42
- unteres Flächensegment der Innenfläche
- 44
- oberes Flächensegment der Innenfläche
- 46
- konvexes Innenflächensegment
- 48
- Trennwand
- 50
- Anschlusskammer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1872986 A1 [0003, 0026]
- EP 2637474 A1 [0004, 0035, 0036]
- EP 2337425 A1 [0004, 0005]
- EP 1921896 A1 [0034, 0044]
