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Die Erfindung betrifft ein Heizelement für ein Oberflächenbauteil zur Ausbildung einer Innenoberfläche in einem Kraftfahrzeug, sowie ein mit einem entsprechenden Heizelement ausgeführtes Oberflächenbauteil.
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Es ist bekannt, die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen zu beheizen. Hierzu können beispielsweise Heizeinrichtungen verwendet werden, die erwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum hineinblasen. Diese Heizeinrichtungen weisen jedoch häufig den Nachteil auf, dass sie die gesamte Fahrgastzelle beheizen und daher einen relativ hohen Energieeintrag erfordern. Darüber hinaus sind Sitzheizungen bekannt, die gezielt den Sitz eines Insassen beheizen, beispielsweise mittels innerhalb des Sitzes angeordneten, metallischen Heizelementen. Zum einen ist die Integration entsprechender Heizelemente in den Sitz und insbesondere die Abschirmung der Heizelemente gegenüber weiteren Komponenten des Sitzes aufwendig. Zum anderen hat sich auch im Zusammenhang mit den angesprochenen Sitzheizungen herausgestellt, dass diese einen vergleichsweise hohen Energieeintrag erfordern.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll die Grundlage dafür geschaffen werden verschiedenste Arten von Oberflächenbauteilen in Kraftfahrzeugen zur Ausbildung einer beheizbaren Innenoberfläche in einem Kraftfahrzeug zu verwenden. Dafür sollen ein geeignetes Heizelement sowie ein mit einem solchen Heizelement ausgeführtes Oberflächenbauteil angegeben werden. Das Heizelement und das Oberflächenbauteil tragen jeweils zumindest dazu bei, einen Aufenthaltsbereich eines Insassen in dem Kraftfahrzeug möglichst effizient zu erwärmen. Darüber hinaus sollen das Oberflächenbauteil sowie das Kraftfahrzeug insbesondere kostengünstig herstellbar sein.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Schutzansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Schutzansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Hier beschrieben werden soll ein Heizelement für ein Oberflächenbauteil zur Ausbildung einer Innenoberfläche in einem Kraftfahrzeug aufweisend mindestens eine Folie aus einem elektrisch leitfähigen Polymermaterial mit einer flächig ausgebildeten elektrischen Leitfähigkeit sowie mindestens zwei elektrische Leiter , die zumindest abschnittsweise voneinander beabstandet und parallel elektrisch leitend an dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial derart fixiert sind, so dass eine Beaufschlagung des elektrisch leitfähigen Polymermaterials mit elektrischer Leistung über die mindestens zwei Leiter erfolgen kann.
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Das Heizelement ist ein Bauteil, welches zur Bereitstellung einer Heizleistung in ein Heizsystem eingebunden werden kann. Das Heizelement hat bevorzugt mindestens zwei, oder auch mehrere elektrische Anschlüsse mit welchen das Heizelement mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden kann, so dass ein elektrischer Strom durch das Heizelement fließt. Das Heizelement ist dazu eingerichtet, dass elektrischer Strom, welcher durch das Heizelement fließt in Wärme umgewandelt wird.
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Besonders bevorzugt ist das hier beschriebene Heizelement dazu geeignet in Oberflächenbauteilen in Kraftfahrzeugen eingesetzt zu werden.
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Bei dem Oberflächenbauteil handelt es sich insbesondere um eine Innenverkleidung für ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise eine Armaturenbrettverkleidung, eine Türverkleidung, eine Sitzverkleidung, eine Fußbodenverkleidung und/oder eine Karosserieinnenverkleidung. Bei der Karosserieinnenverkleidung kann es sich beispielsweise um eine Dachinnenverkleidung (sog. Himmel), eine Hutablage und/oder eine Kofferraumabdeckung handeln. In solchen Oberflächenbauteilen dient das Heizelement dazu eine Beheizbarkeit zu gewährleisten.
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Das Heizelement dient insbesondere dazu eine Beheizbarkeit an der Sichtoberfläche des Innenraumbauteils zu gewährleisten. Die Sichtoberfläche weist in der Regel hin zu einem Fahrzeuginnenraum und/oder hin zu einem Aufenthaltsbereich für einen Insassen. Darüber hinaus kann die Sichtoberfläche einen Fahrzeuginnenraum zumindest teilweise begrenzen.
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Zusätzlich zu der Sichtoberfläche weist die Wand eine der Sichtoberfläche gegenüberliegende abgewandte Oberfläche auf. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass diese Oberfläche, die hier auch kurz als „abgewandte Oberfläche“ bezeichnet wird, zu der Sichtoberfläche gegenüberliegend angeordnet und der Sichtoberfläche abgewandt ausgerichtet ist.
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Das Kraftfahrzeug kann von jeder beliebigen Art sein. Besonders bevorzugt wird das Heizelement in Kraftfahrzeugen eingesetzt, die zumindest zweitweise oder sogar ausschließlich mit elektrischer Energie angetrieben werden. In solchen Kraftfahrzeugen ist normalerweise keine (oder nur wenig) Abwärme (Wärme die als Nebenprodukt im Betrieb des Antriebssystems des Kraftfahrzeuges auftritt) verfügbar. Aus diesem Grund sind das beschriebene Heizelement sowie mit dem beschriebenen Heizelement ausgeführte Oberflächenbauteile besonders vorteilhaft einsetzbar.
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Das Heizelement weist bevorzugt mindestens eine Folie aus einem elektrisch leitfähigen Polymermaterial auf. Die Folie ist bevorzugt das bestimmende Strukturelement des Heizelements. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die mechanischen Eigenschaften des Heizelements maßgeblich durch die mechanischen Eigenschaften der Folie aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial bestimmt sind, zumindest für den Fall, dass das Heizelement (noch) nicht auf einem Trägermaterial aufgebracht ist.
Zu den mechanischen Eigenschaften, die hier gemeint sind zählen insbesondere:
- - elastische Verformbarkeit;
- - plastische Verformbarkeit;
- - Elastizitätsmodul.
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Diese mechanischen Eigenschaften sind bevorzugt entlang des Heizelements im Wesentlichen isotrop oder auch richtungsunabhängig ausgebildet. Das bedeutet insbesondere, dass in jeder Richtung des Heizelements die elastische Verformbarkeit, die plastische Verformbarkeit und das Elastizitätsmodul einheitlich sind.
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Die mindestens eine Folie aus einem elektrisch leitfähigen Polymermaterial macht bevorzugt auch den größten Massenanteil des Heizelementes aus, nämlich bevorzugt einen Massenanteil von mindestens 50 Prozent, besonders bevorzugt mindestens 70 Prozent, oder sogar zu mehr als 80 Prozent.
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Der restliche Massenanteil des Heizelements entfällt bevorzugt auf die elektrischen Leiter sowie eventuell auf Mittel zur Verbindung der elektrischen Leiter und der mindestens einen Folie.
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Insbesondere wenn die Folie das bestimmende Strukturelement des Heizelements ist, kann das Heizelement einen sogenannten Folienheizer bzw. eine Heizfolie bilden. Insbesondere kann die Heizfolie einen (vor-)definierten elektrischen Widerstand aufweisen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die Temperatur der Heizfolie bzw. deren Wärmestrahlung weitestgehend exakt über die angelegte Spannung bzw. den durch die Heizfolie geleiteten Strom vorgebbar ist.
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Mit einer flächig ausgebildeten elektrischen Leitfähigkeit ist insbesondere gemeint, dass das elektrisch leitfähige Polymermaterial eine leitfähige Fläche bildet. Hiermit sind insbesondere keine Materialien oder Eigenschaften gemeint in welchen linear (eindimensional) ausgebildete Leiter (wie Drähte) zur Bereitstellung der Leitfähigkeit eingearbeitet sind. Bei solchen Materialien mit eingearbeiteten Leitern existiert normalerweise eine bevorzugte (besonders gute oder hohe) Leitfähigkeit bzw. ein besonders niedriger elektrischer Widerstand in einer Richtung parallel zu dem Verlauf der eingearbeiteten linearen Leiter. Genau dies ist bei der flächig ausgebildeten elektrischen Leitfähigkeit nicht gemeint.
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Gleichwohl können bei dem Heizelement elektrische Leiter oder Leiterbahnen (wie Drähte) insbesondere zusätzlich zu dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial, welches die flächig ausgebildete elektrische Leitfähigkeit ausweist, vorhanden sein, beispielsweise, um einen weitestgehend gleichmäßigen bzw. vergleichmäßigten Stromfluss oder Stromverlauf durch das elektrisch leitfähige Polymermaterial zu begünstigen. Beispielsweise können die mindestens zwei Leiter des Heizelements derart an dem Polymermaterial fixiert sein, dass sie eine möglichst gleichmäßige, insbesondere möglichst vollflächige Beaufschlagung des elektrisch leitfähigen Polymermaterials mit elektrischer Leistung ermöglichen. Bevorzugt erfolgt diese Beaufschlagung auf mindestens 50%, besonders bevorzugt auf mindestens 70% oder sogar auf mindestens 80% der Fläche, die von dem Polymermaterial überspannt wird. Dies kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen, das das elektrisch leitfähigen Polymermaterial weitestgehend gleichmäßig, insbesondere möglichst vollflächig aufgeheizt werden kann.
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Mit einer leitfähigen Fläche bzw. einer flächig ausgebildeten elektrischen Leitfähigkeit ist hier insbesondere gemeint, dass die elektrische Leitfähigkeit gleichmäßig über das Polymermaterial ausgebildet ist. Die leitfähige Fläche verläuft entlang bzw. parallel zu der Oberfläche des Heizelements bzw. des Oberflächenbauteils. Die Leitfähigkeit des Polymermaterials ist in dieser Fläche bevorzugt gleichmäßig ausgebildet und hat besonders bevorzugt keine bevorzugte Richtung. Das bedeutet beispielsweise, dass zwischen zwei Kontaktpunkten an dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial in einem bestimmten Abstand immer der gleiche elektrische Widerstand bzw. die Leitfähigkeit durch das Polymermaterial vorliegt, unabhängig davon, wie eine kürzeste Verbindungslinie/Verbindungsgerade zwischen den beiden Punkten verläuft.
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Bei dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial kann es sich beispielsweise um ein intrinsisch leitfähiges Polymer (bzw. einen intrinsisch leitfähigen Kunststoff) handeln. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass es sich bei dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial, um ein solches handelt, welches selbst elektrisch leitfähig ist. Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass das elektrisch leitfähigen Polymermaterial durch mindestens einen elektrisch leitfähigen Zusatz- bzw. Füllstoff, wie etwa Aluminiumflocken oder Ruß elektrisch leitfähig ist, der in einem (nicht zwingend selbst leitfähigen) Polymer enthalten bzw. eingebettet ist.
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Als Beispiele für hier verwendbare, insbesondere intrinsisch leitfähige Polymere bzw. Kunststoffe können etwa Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT, auch PEDT), Polystyrolsulfonat (PSS), dotiertes Polyethin (auch Polyacetylen, PAC) und Polyanilin (PAni), sowie Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyamid (PA) genannt werden. Ein bevorzugtes Polymer ist Polyethylen (PE).
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Insbesondere um die elektrische Leitfähigkeit des Polymermaterial zu begünstigen kann ein elektrisch leitfähiger Zusatz- bzw. Füllstoff in das Polymermaterial integriert sein. Als elektrisch leitfähiger Zusatz- bzw. Füllstoff können insbesondere elektrisch leitfähige Fasern dienen. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass das elektrisch leitfähige Polymermaterial elektrisch leitfähige Fasern aufweist, die in einer Polymermatrix eingebettet sind.
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Die elektrischen Leiter sind bevorzugt metallisch. Als Materialien für die elektrischen Leiter können insbesondere Aluminium (Aluminiumlegierungen) und/oder Kupfer (Kupferlegierungen) zum Einsatz kommen. Die elektrischen Leiter können als Drähte ausgeführt sein. Die elektrischen Leiter können auch aufgedruckt aufgedampft oder aufgestickt sein oder mit jedem anderen Verfahren auf dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial.
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Die elektrischen Leiter sind bevorzugt in dem Heizelement bzw. an der mindestens einen Folie derart angeordnet, dass diese die mechanischen Eigenschaften der Folie nicht oder nur unwesentlich beeinflussen. Insbesondere behindern die elektrischen Leiter eine plastische oder elastische Verformung der Folie nicht. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die elektrischen Leiter bevorzugt ausschließlich mäanderförmig verlaufen. Bevorzugt existieren keine geraden Abschnitte der elektrischen Leiter, die bei einer (elastischen oder plastischen) Dehnung des Heizelements axial verformt werden müssten.
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Der Abstand zwischen den mindestens zwei elektrischen Leitern beträgt bevorzugt zwischen 2 mm [Millimeter] und 5 mm.
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Die zwei elektrischen Leiter können jeweils mit einem oder mehrere elektrischen Kontaktarmen gebildet sein, die sich jeweils zumindest teilweise entlang der Fläche des Polymermaterials erstrecken. Insbesondere sind die Kontaktarme dazu angeordnet die elektrische Leistung flächig über zumindest einen Teil des Polymermaterials zu verteilen. Die zwei elektrischen Leiter können beispielsweise mit zwei (einander unmittelbar) gegenüberliegenden Kontaktarmen gebildet sein, die mit verschiedenen Polen einer Spannungsquelle verbindbar sind, sodass ein Stromfluss durch das Polymermaterial von einem Kontaktarm zu dem gegenüberliegenden Kontaktarm ermöglicht werden kann. Die Kontaktarme (bzw. die elektrischen Leiter) können zusammen mit dem Polymermaterial einen Heizkreis bilden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Abstand der (einander unmittelbar) gegenüberliegenden Kontaktarme zueinander (lokal) um maximal 10 % von einem mittleren Abstand abweicht. Dies ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn eine möglichst gleichmäßige Erwärmung erzielt werden soll. Alternativ oder kumulativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Abstand einander (unmittelbar) gegenüberliegender Kontaktarme (desselben Heizkreises) zueinander lokal (gezielt) um mehr als 10 % von einem mittleren Abstand abweicht. Dies ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn gezielt Teilbereiche eingestellt werden sollen, in denen eine schnellere Erwärmung erzielt werden soll als in anderen Teilbereichen.
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Bevorzugt existiert ein flächiger Kontakt zwischen den elektrischen Leitern und dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial. Besonders bevorzugt existieren im Bereich des Kontakts Oberflächenbindungen zwischen dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial und den elektrischen Leitern. Diese Bindungen können zum Beispiel durch thermische Prozesse, bevorzugt laminieren oder aufschmelzen, erzeugt werden. Hierfür kann es zusätzlich von Vorteil sein, wenn der elektrische Leiter als Litze ausgeführt ist und sich das elektrisch leitfähige Polymermaterial im Prozess somit an die Litzenform anpassen kann. Ein weiterer Vorteil für die Bindung des elektrisch leitfähigen Polymermaterials an dem Leiter ist eine möglichst raue Oberfläche, um die Kontaktfläche auf gegebener Fläche möglichst groß zu gestalten.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die mindestens eine Folie eine Dicke zwischen 100 µm [Mikrometer] und 2.000 µm aufweist
Die Dicke der Folien ist bevorzugt so gewählt, dass eine gute Verformbarkeit des Heizelements gewährleistet ist. Gleichzeitig ist die Dicke so gewählt, dass eine gleichmäßige Ausbreitung des elektrischen Stroms in dem Polymermaterial aus welchem die Folie ausgebildet ist, erfolgt, wenn das Heizelement mit einem elektrischen Strom beaufschlagt ist. Insbesondere ist die mindestens eine Folie so dick, dass ein ungenutzer Feldbereich eines elektrischen Feldes zwischen den zwei elektrischen Leitern möglichst klein ist, während die Folie gleichzeitig so dünn ist, dass ein ungenutzer Folienbereich ebenfalls möglichst klein ist. Ein ungenutzer Folienbereich ist ein Bereich in dem bei einer Beaufschlagung der mindestens zwei elektrischen Leiter mit Spannung kein elektrisches Feld in dem Polymermaterial der Folie existiert. Ein ungenutzer Feldbereich ist ein (gedachter) Bereich seitlich der Folie, in welchem zwar ein elektrisches Feld existiert, wenn eine Spannung an den mindestens zwei elektrischen Leitern anliegt, wobei in diesem Bereich allerdings dann kein Polymermaterial mehr vorliegt. Einen möglichst kleinen ungenutzen Feldbereich und einen möglichst kleinen ungenutzten Folienbereich gleichzeitig bereitzustellen, ist ein Zielkonflikt, der durch eine an den Abstand der mindestens zwei elektrischen Leiter angepasste Dicke der Folien bzw. des Polymermaterials gelöst werden kann.
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Außerdem vorteilhaft ist, dass das elektrisch leitfähige Polymetermaterial PTC-Eigenschaften aufweist und eine Schalttemperatur in einem Bereich zwischen 40°C und 150°C aufweist.
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Besonders bevorzugt liegt die Schalttemperatur in einem Bereich zwischen 40°C und 70 °C, also im unteren der hier benannten Bereiche. Durch eine derart niedrige Schalttemperatur kann eine gleichmäßige Erwärmung des Heizelementes in einem homogenen Temperaturbereich realisiert werden ohne das zu große Mengen an elektrischer Energie zum Betrieb des Heizelementes benötigt werden. Gleichzeitig können thermische Spots (lokal eng begrenzte Bereiche mit sehr hohen Temperaturen) erfolgreich vermieden werden. Solche thermischen Spots sind insbesondere problematisch, wenn das Heizelement zum Beheizen des Innenraums eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird.
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Auch vorteilhaft ist, wenn die mindestens zwei elektrischen Leiter auf einer Trägerfolie aufgebracht sind, welche mit der Folie verbunden ist.
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Eine Trägerfolie dient insbesondere während der Herstellung des beschriebenen Heizelementes dazu die elektrischen Leiter in einer definierten Position zueinander zu halten. Ein bevorzugter Herstellungsprozess zur Herstellung des Heizelementes umfasst die Bereitstellung der elektrischen Leiter mit dem Trägermaterial und die anschließende Aufbringung der mindestens einen Folie aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial.
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Die Trägerfolie besteht in bevorzugten Ausführungsvarianten zumindest zu einem wesentlichen Anteil (beispielsweise mehr als 50 Prozent oder sogar mehr als 80 Prozent) aus PE (Polyethylen).
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In weiteren Ausführungsvarianten besteht die Trägerfolie zu einem wesentlichen Anteil (beispielsweise mehr als 50 Prozent oder sogar mehr als 80 Prozent) aus einem Polyimid. Ein Polyimid ist ein Kunststoff, der eine Imidgruppe aufweist. Zu den Polyimiden zählen Polysuccinimid (PSI), Polybismaleinimid (PBMI), Polyimidsulfon (PISO) und Polymethacrylimid (PMI).
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Polyimide sind regelmäßig nicht schmelzbar und chemisch sehr beständig (auch gegenüber vielen Lösungsmitteln). Außerdem sind Polyimide hitzebeständig und strahlungsresistent. Durch diese Eigenschaften eigenen sich Polyimide in besonderer Weise für die beschriebene Trägerfolie. Eine Trägerfolie auf Polyimid-Basis kann den Einfluss der Trägerfolie auf die elektrischen und thermischen Eigenschaften des Heizelementes reduzieren.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Trägerfolie eine Mehrzahl von Unterbrechungen aufweist.
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Bevorzugt ist die Fläche der Trägerfolie zu mehr als 50 Prozent, besonders bevorzugt sogar zu mehr als 70 Prozent oder 80 Prozent unterbrochen. In Ausführungsvarianten bewirkt die Trägerfolie eine Behinderung der Umformung und/oder der elektrischen Leitfähigkeit von den elektrischen Leitern in die Folien bzw. in das Polymermaterial. Durch Unterbrechungen können diese Behinderungen reduziert oder minimiert werden.
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Die Unterbrechungen sind besonders bevorzugt so ausgeführt, dass die zuverlässige und genaue Positionierung der mindestens zwei elektrischen Leiter nicht beeinträchtigt wird. Bevorzugt sind die Unterbrechungen so angeordnet, dass Stege aus dem Material der Trägerfolie zwischen den Unterbrechungen zumindest teilweise fachwerkartig verlaufen. Möglich ist beispielsweise ein Muster aus sechseckigen Unterbrechungen, so dass sich ein Wabenförmiges Muster der Stege aus dem Material der Trägerfolie ergibt. Ein solches Muster ist besonders in der Verarbeitung steif und die mindestens zwei elektrischen Leiter können auch bei (relativ) großen Unterbrechungen und (relativ) schmalen Stegen noch sicher positioniert werden.
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Stege zwischen Unterbrechungen aus Polyimid sind besonders verwindungssteif.
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Insbesondere Trägerfolien, die zu einem wesentlichen Anteil aus Polyimiden bestehen, können mit Unterbrechungen versehen sein, ohne dass die mechanischen Eigenschaften der Trägerfolie zu stark negativ beeinflusst werden.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn die mindestens zwei elektrischen Leiter auf der Trägerfolie aufgestickt, aufgenäht, aufgeklebt, laminiert, gewalzt oder im Druckverfahren aufgebracht sind. Dies sind besonders bevorzugte Verfahren zur Fixierung der elektrischen Leiter an der Trägerfolie.
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In bevorzugten Varianten sind die mindestens zwei elektrischen Leiter zumindest teilweise auf einer ersten Seite und/oder zumindest teilweise auf einer zweiten Seite der Trägerfolie aufgestickt, aufgenäht oder mit einem Druckverfahren aufgebracht. Bei diesen Varianten ist bevorzugt auf beiden Seiten der Trägerfolie eine Folie aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial aufgebracht.
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Zum Aufsticken der mindestens zwei elektrischen Leiter ist bevorzugt mindestens ein Hilfsfaden verwendet, welcher den elektrischen Leiter mit der Trägerfolie verbindet. Beim Aufsticken sind die mindestens zwei elektrischen Leiter mit Hilfe des mindestens einen Hilfsfadens an der Trägerfolie befestigt. Der Hilfsfaden durchdringt die Trägerfolie (in regelmäßigen Abständen), um eine Befestigung an der Trägerfolie zu realisieren.
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Beim Aufnähen der mindestens zwei elektrischen Leiter kann es aber auch hilfreich sein, keinen Hilfsfaden zu verwenden. Hier durchdringen die mindestens zwei elektrischen Leiter bevorzugt selbst (in regelmäßigen Abständen), um eine Befestigung an der Trägerfolie zu realisieren.
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Das Aufkleben kann mit einer Vielzahl von lokal begrenzten (insbesondere punkt- oder raupenförmigen) Klebeverbindungen zwischen der Trägerfolie und den elektrischen Leitern realisiert werden. Bei elektrisch nicht leitfähigen Klebeverbindungen kann dieser auch bevorzugt flächig auf der Trägerfolie aufgebracht werden.
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Beim Aufbringen der elektrischen Leiter auf eine Trägerfolie durch walzen, kann es vorteilhaft sein, dies unter gleichmäßigem Druck bei vorzugsweise gleichbleibender Geschwindigkeit durchzuführen. Unter zusätzlichen Temperatureinfluss kann dann auch von einem laminieren gesprochen werden. Vorzugsweise kann ein flächig elektrisch leitfähiger Leiter auf die Trägerfolie aufgebracht werden und im Nachgang die Struktur der mindestens zwei elektrischen Pfade erstellt werden. Dies kann zum Beispiel durch chemische Prozesse wie ätzen oder mechanische Prozesse wir fräsen erfolgen.
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Dies kann mit anderen Worten auch so beschrieben werden, dass ein elektrisch leitfähiges Material für den Leiter zunächst vollflächig auf die Trägerfolie (fest) aufgebracht wird und in einem späteren Schritt wieder Teile des Materials entfernt werden, um die Form und/oder den Verlauf des Leiters zu bestimmen.
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Des Weiteren vorteilhaft ist es, wenn die mindestens zwei elektrischen Leiter auf mindestens einer Folie aufgestickt, aufgenäht, aufgeklebt, laminiert, gewalzt oder im Druckverfahren aufgebracht sind. In solchen Ausführungsvarianten des Heizelementes ist bevorzugt keine Trägerfolie vorgesehen auf welcher die mindestens zwei elektrischen Leiter aufgebracht sind. Mit anderen Wortend sind die elektrischen Leiter in diesem Zusammenhang direkt auf der Folie (fest) aufgebracht.
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Bei dieser modifizierten Variante des Heizelementes existiert keine Trägerfolie. Die Folie aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial selbst wirkt hier als Trägerfolie. Für das Befestigungsverfahren zur Befestigung der mindestens zwei elektrischen Leiter an der Folie aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial können die selben Verfahren (Nähen, Sticken, Drucken, Kleben, Laminieren, Walzen) verwendet werden, wie zur Befestigung an einer Trägerfolie. Die diesbezüglichen oben stehenden Ausführungen gelten auch für die Befestigung auf einer Folie aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial.
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Zusätzlich, insbesondere in dem Fall, dass ein verwendeter Kleber selbst elektrisch leitfähig ist, kann auch ein vollflächiges Verkleben der elektrischen Leiter auf der Folie realisiert werden. Hier wird im Nachgang durch zum Beispiel chemische Prozesse wie ätzen oder mechanische Prozesse wie fräsen, die Leitfähige Schicht in Heizbereichen entfernt.
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Bevorzugt ist außerdem, wenn die mindestens zwei elektrischen Leiter zumindest abschnittsweise in Richtung einer Normalenrichtung des Heizelements bzw. der Folie verlaufen. Bevorzugt verlaufen die mindestens zwei elektrischen Leiter entlang einer Bahn, die regelmäßig zwischen verschiedenen parallelen Ebenen entlang der Fläche hin- und her wechselt. Durch diesen Aufbau kann eine tatsächliche Länge der mindestens zwei elektrischen Leiter wesentlich größer sein als eine Länge entlang der Ebene. Bei einer Dehnung des Heizelementes und der Folien kann sich der Verlauf der mindestens zwei elektrischen Leiter in Normalenrichtung ändern, um so die Dehnung in Richtung der Fläche auszugleichen.
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Außerdem bevorzugt ist, wenn das Heizelement mit mindestens zwei Folien aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial gebildet ist, welche aufeinander angeordnet sind, wobei die mindestens zwei elektrischen Leiter zwischen den beiden Folien angeordnet sind.
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Auf diese Art- und Weise kann elektrischer Strom von den mindestens zwei elektrischen Leitern besonders vorteilhaft in das elektrisch leitfähige Polymermaterial übertragen werden. Insbesondere verläuft ein elektrisches Feld, welches bei einer Spannung zwischen den beiden elektrischen Leitern entsteht, dann zu einem besonders großen Anteil durch das elektrisch leitfähige Polymermaterial. Es existiert besonders wenig ungenutzter Folienbereich (Bereiche der Folien durch welche in Folge einer Spannung an den elektrischen Leitern kein elektrischer Strom existiert). Darüber hinaus existiert besonders wenig ungenutzter Feldbereich (Bereiche angrenzend zu den Folien in welchen in Folge einer Spannung an den elektrischen Leitern ein elektrisches Feld existiert, in welchem jedoch kein elektrisch leitfähiges Polymermaterial mehr vorliegt).
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Hier auch beschrieben werden soll ein beheizbares Oberflächenbauteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs aufweisend mindestens ein beschriebenes Heizelement, wobei das Heizelement flächig mit einem Trägermaterial verbunden ist.
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Bevorzugt umfasst das Oberflächenbauteil außer dem beschriebenen Heizelement ein Trägermaterial, welches pressformbar ist und welches Mittels Pressformen in die gewünschte Form des Oberflächenbauteils gebracht wurde. Dieses Trägermaterial umfasst besonders bevorzugt ein Fasermaterial, welches als flaches Ausgangsmaterial vorliegt und mittels Pressformen in die gewünschte Form gebracht wurde, wobei Fasern des Trägermaterials beim Formen auch angeschmolzen werden und anschließend erstarren, damit das Fasermaterial nach dem Pressformen in der gewünschten Form verbleibt.
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Besonders bevorzugt sind das Trägermaterial und das Heizelement in dem Oberflächenbauteil zumindest abschnittsweise miteinander verschmolzen oder verschweißt. Ganz besonders bevorzugt ist die mindestens eine Folie aus dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial und das Trägermaterial zumindest abschnittweise miteinander verschmolzen oder verschweißt. Besonders bevorzugt sind das Heizelement bzw. das Polymermaterial vollflächig mit dem Trägermaterial verschmolzen oder verschweißt.
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Das Oberflächenbauteil hat bevorzugt eine Sichtoberfläche, die (wenn das Oberflächenbauteil im Innenraum eines Kraftfahrzeug verbaut ist) zu dem Innenraum hin ausgerichtet ist. Ausgehend vom Innenraum befindet sich das Trägermaterial bevorzugt hinter dem Heizelement. So ist das Heizelement besonders dicht an dem Innenraum angeordnet und von dem Heizelement erzeugte Wärme gelangt mit möglichst geringen Verlusten in den Innenraum.
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In bevorzugten Ausführungsvarianten des Oberflächenbauteils ist auf der für die Ausrichtung zum Innenraum hin vorgesehenen Seite bevorzugt noch eine Dekorschicht angeordnet. Diese Dekorschicht kann beispielsweise aus Leder oder Kunstleder sein. Die Dekorschicht kann mit dem Heizelement bzw. mit der mindestens einen Folie aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial ebenfalls verschmolzen oder verschweißt sein.
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Die weiter oben erläuterten Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale des beschriebenen Heizelementes sind auf das Oberflächenbauteil anwendbar übertragbar. Dies gilt umgekehrt auch für im Folgenden erläuterte besondere Vorteile und Ausgestaltungsmerkale des Oberflächenbauteils, die auf das Heizelement anwendbar und übertragbar sind.
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Wie weiter oben schon beschrieben handelt es sich bei dem Oberflächenbauteil insbesondere um eine Innenverkleidung für das Kraftfahrzeug, wie beispielsweise eine Armaturenbrettverkleidung, eine Türverkleidung, eine Sitzverkleidung, eine Fußbodenverkleidung und/oder eine Karosserieinnenverkleidung. Bei der Karosserieinnenverkleidung kann es sich beispielsweise um eine Dachinnenverkleidung (sog. Himmel), eine Hutablage und/oder eine Kofferraumabdeckung handeln. Das Oberflächenbauteil hat insbesondere eine Sichtoberfläche, die vom Innenraum des Kraftfahrzeugs aus gesehen sichtbar ist.
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Das Oberflächenbauteil bildet bevorzugt eine Wand für eine Innenverkleidung mit einer Wanddicke aus. Diese Wanddicke wird bevorzugt zu einem gewissen Anteil von dem Heizelement ausgefüllt.
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Besonders vorteilhaft ist es für das Oberflächenbauteil, wenn das Heizelement in dem Oberflächenbauteil eine 3D-Form annimmt.
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Mit einer 3D-Form ist hier eine komplexe Oberflächenform gemeint. Die 3D-Form erstreckt sich dreidimensional im Raum. Bevorzugt ist die 3D-Form zumindest abschnittsweise in zwei Richtungen gekrümmt.
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Wie weiter oben schon beschrieben ist das Heizelement verformbar. Besonders bevorzugt ist das Heizelement auch plastisch verformbar, damit es eine 3D-Form des Trägermaterials annehmen kann oder das Heizelement und das Trägermaterial gemeinsam in einem Herstellungsprozess zur Herstellung des Oberflächenbauteils gemeinsam die 3D-Form annehmen. Besonders bevorzugt folgt das Heizelement in dem Oberflächenbauteil Krümmungen, die einen Krümmungsradius von weniger als 10mm [Millimeter] in einer ersten Richtung und von weniger als 60 mm [Millimeter] in einer zweiten Richtung aufweisen, welche senkrecht zur ersten Richtung verläuft.
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Bevorzugt sind die mindestens zwei elektrischen Leiter in oder an dem Heizelement so angeordnet, dass auch bei einer Verformung des Heizelementes in dem Oberflächenbauteil derart, dass die genannten Krümmungsradien in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung auftreten, kein unerwünschter Kontakt der mindestens zwei elektrischen Leiter miteinander auftritt.
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Außerdem vorteilhaft für das Oberflächenbauteil ist es, wenn das Heizelement in mehrere Segmente eingeteilt sein kann, die einzeln oder gemeinsam geregelt werden können.
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Zu diesem Zweck sind bevorzugt mehr als zwei elektrische Leiter vorgesehen. Besonders bevorzugt sind dabei eine Mehrzahl von Paaren von jeweils zwei elektrischen Leitern. Jedes Paar von zwei elektrischen Leitern ist zur Bestromung eines Abschnitts des Heizelementes vorgesehen.
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Denkbar ist jedoch auch, dass mindestens drei elektrische Leiter vorgesehen sind, wobei zwei gleichpolige Leiter mit einem gemeinsamen dritten Leiter zusammenwirken. Dies kann mit anderen Worten insbesondere auch so beschrieben werden, dass ein elektrischer Leiter für mehrere Paare in unterschiedlichen Heizsegmenten identisch ist. Das kann zum einen dazu beitragen den Integrationsaufwand in dem Heizsystem zu reduzieren, zum anderen kann es ermöglichen über die Schaltung/Regelung der Heizungssegmente verschiedene Leistungszustände zu erreichen.
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Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, wenn zwei Leiter, die jeweils ein (Heiz- )Segment definieren und dabei beispielsweise benachbart und/oder beabstandet zueinander angeordnet sind, jeweils mit einem dritten Leiter (zumindest abschnittsweise) überlappen. Der dritte Leiter erstreckt sich in diesem Zusammenhang somit zumindest teilweise durch beide (Heiz-)Segmente. Die Überlappungen können durch Kontaktarme der Leiter gebildet sein, die sich jeweils von im Wesentlichen zueinander parallel verlaufenden Hauptsträngen der Leiter weg (in Richtung zu dem Hauptstrang eines gegenüberliegenden Leiters) erstrecken.
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Darüber hinaus vorteilhaft für das Oberflächenbauteil ist es, wenn das Heizelement eine gerichtete Wärmeabgabe zum Innenraum aufweist, indem zum Beispiel die abgewandte Seite isoliert wird.
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In bevorzugten Ausführungsvarianten ist auf der der Innenseite abgewandten Seite des Oberflächenbauteils ein Isoliermaterial vorgesehen.
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Außerdem vorteilhaft für das Oberflächenbauteil ist es, wenn das Trägermaterial eine Fasermatte bestehend aus Kunstfasern oder Naturfasern ist.
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Mit einem als Fasermatte aus Naturfasern hergestellten Trägermaterial kann ein ökologisch besonders nachhaltig hergestelltes Oberflächenbauteil bereitgestellt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt kann auch ein Verfahren zur Herstellung eines (hier beschriebenen) Heizelements für ein Oberflächenbauteil zur Ausbildung einer Innenoberfläche in einem Kraftfahrzeug angegeben werden, umfassend zumindest folgende Schritte:
- a) Bereitstellen mindestens einer Folie aus einem elektrisch leitfähigen Polymermaterial mit einer flächig ausgebildeten elektrischen Leitfähigkeit,
- b) Bereitstellen mindestens zweier elektrischer Leiter,
- c) Verbinden der mindestens einen Folie mit den mindestens zwei elektrischen Leitern, wobei die mindestens zwei elektrischen Leiter zumindest abschnittsweise voneinander beabstandet und parallel elektrisch leitend an dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial derart fixiert werden können, dass eine Beaufschlagung des elektrisch leitfähigen Polymermaterials mit elektrischer Leistung über die mindestens zwei Leiter erfolgen kann.
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Das Verfahren kann beispielsweise dadurch zu einem Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenbauteils zur Ausbildung einer Innenoberfläche in einem Kraftfahrzeug ergänzt werden, dass sich folgender Schritt d) and die Schritte a) bis c) anschließt:
- d) Gemeinsames Umformen der mindestens einen Folie und der mindestens zwei elektrischen Leiter.
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Gegebenenfalls kann zwischen den Schritten c) und d) auch ein Verbinden des Heizelements mit einem Trägermaterial und/oder einer Dekorschicht erfolgen. In Schritt d) können diese dann besonders bevorzugt gemeinsam mit der Folie und den Leitern in Form gebracht werden.
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Die weiter oben erläuterten Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale des beschriebenen Heizelementes und/oder des beschriebenen Oberflächenbauteils sind auf das hier beschriebene Verfahren anwendbar und übertragbar. Dies gilt umgekehrt auch für die hier erläuterten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkale des Verfahrens, die auf das Heizelement und/oder das Oberflächenbauteil anwendbar und übertragbar sind.
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Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
- 1a bis 1f: verschiedene Varianten des Aufbaus eines beschriebenen Heizelements,
- 2: eine schematische Darstellung einer gekrümmten Oberfläche eines Oberflächenbauteils,
- 3: eine Gesamtansicht eines beschriebenen Heizelements,
- 4: ein elektrisches Feld in einem bestromten beschriebenen Heizelement,
- 5: einen Querschnitt durch ein beschriebenes Heizelement,
- 6: einen Wandaufbau eines Oberflächenbauteils,
- 7 ein Kraftfahrzeug mit beschriebenen Heizelementen, und
- 8 ein beschriebenes Heizelement mit zwei Segmenten.
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1a zeigt eine erste Ausführungsvariante eines beschriebenen Heizelements 1 zusammen mit einem Trägermaterial 19 auf welchem das Heizelement 1 aufgebracht werden kann, um ein Oberflächenbauteil 2 auszubilden. Das Heizelement 1 weist eine Folie 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 auf. Diese Folie 4 ist auf einer Trägerfolie 8 befestigt, wobei die Trägerfolie 8 zwei elektrische Leiter 6,7 trägt. Die elektrischen Leiter 6,7 sind auf der Trägerfolie 8 aufgedruckt.
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1b zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines beschriebenen Heizelements 1 zusammen mit einem Trägermaterial 19 auf welchem das Heizelement 1 aufgebracht werden kann, um ein Oberflächenbauteil 2 auszubilden. Das Heizelement 1 weist eine Folie 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 auf. Elektrische Kontakte 6,7 sind auf der Trägerfolie 8 aufgestickt.
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1c zeigt eine dritte Ausführungsvariante eines beschriebenen Heizelements 1 zusammen mit einem Trägermaterial 19 auf welchem das Heizelement 1 aufgebracht werden kann, um ein Oberflächenbauteil 2 auszubilden. Das Heizelement 1 weist eine Folie 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 auf. Elektrische Kontakte 6, 7 sind direkt auf der Folie 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 aufgestickt. Es existiert keine Trägerfolie.
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1d zeigt eine vierte Ausführungsvariante eines beschriebenen Heizelements 1 zusammen mit einem Trägermaterial 19 auf welchem das Heizelement 1 aufgebracht werden kann, um ein Oberflächenbauteil 2 auszubilden. Das Heizelement 1 weist zwei Folien 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 auf. die die elektrischen Kontakte 6, 7 beidseitig umschließen. Die elektrischen Kontakte 6, 7 sind auf einer der Folien 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 aufgestickt.
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1e zeigt eine fünfte Ausführungsvariante eines beschriebenen Heizelements 1 zusammen mit einem Trägermaterial 19 auf welchem das Heizelement 1 aufgebracht werden kann, um ein Oberflächenbauteil 2 auszubilden. Das Heizelement 1 weist eine Folie 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 auf. Elektrische Kontakte 6, 7 sind mit einem Kleber 27 direkt auf der Folie 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 aufgeklebt. Es existiert keine Trägerfolie.
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1f zeigt eine sechste Ausführungsvariante eines beschriebenen Heizelements 1 zusammen mit einem Trägermaterial 19 auf welchem das Heizelement 1 aufgebracht werden kann, um ein Oberflächenbauteil 2 auszubilden. Das Heizelement 1 weist zwei Folien 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 auf. die die elektrischen Kontakte 6, 7 beidseitig umschließen. Die elektrischen Kontakte 6, 7 sind auf einer der Folien 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 mit einem Kleber 27 aufgeklebt.
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Der Aufbau eines Heizelements 1 gemäß der 1a bis 1f ist natürlich auch ohne das Trägermaterial 19 möglich, welches lediglich der Veranschaulichung dient, wie das Heizelement 1 zur Herstellung des Oberflächenbauteils 2 beitragen kann.
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2 verdeutlicht eine Krümmung eines Oberflächenbauteils 2. Ein in dem Oberflächenbauteil 2 angeordnetes Heizelement muss dieser Krümmung auch folgen. Dafür muss das Heizelement entsprechend eingerichtet sein. Die Krümmung kann in zwei Richtungen beschrieben werden. Nämlich in einer ersten Richtung 22 und in einer entlang der Oberfläche des Oberflächenbauteils 2 senkrecht dazu angeordneten zweiten Richtung 23. In der ersten Richtung 22 hat das Oberflächenbauteil 2 eine erste Krümmung 24. In der zweiten Richtung 23 hat das Oberflächenbauteil 2 eine zweite Krümmung 25. Die besondere Herausforderung für das Oberflächenbauteil 2 bzw. das darin angeordnete Heizelement besteht darin, dass Krümmungen in zwei Richtungen und nicht nur in einer Richtung vorliegen. Dadurch ist eine komplexe Verformung des Heizelements mit einer intensiven lokalen Dehnung des Heizelementes vorhanden. Das Heizelement ist so eingerichtet, dass trotz dieser Dehnung (keine) lokalen Kontakte zwischen elektrischen Leitern in dem Heizelement auftreten.
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3 zeigt eine Gesamtansicht eines beschriebenen Heizelements 1. Zu erkennen sind die elektrischen Leiter 6, 7 die in einem Muster angeordnet sind und welche einen Abstand 29 zueinander haben. Der elektrische Strom fließt beim Heizen entlang des Abstandes 29 durch die Folie 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5. Die elektrischen Leiter 6, 7 sind über Anschlussskontakte 28 elektrisch kontaktierbar. Mit den Anschlussskontakten 28 kann das Heizelement 1 an eine (nicht dargestellte) Stromversorgung angeschlossen werden.
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4 zeigt die Feldlinien 13 eines elektrischen Feldes in einem bestromten beschriebenen Heizelement 1. Zu erkennen sind ein erster elektrischer Leiter 6 und ein zweiter elektrischer Leiter 7, die mit einem Abstand 29 zueinander in dem Heizelement 1 angeordnet sind. Die elektrischen Leiter 6, 7 werden beidseitig von Folien 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial umgeben. Zu erkennen ist, dass die Feldlinien 13 in einem Bereich außerhalb der Folien 4 verlaufen. Dieser Bereich wird als ungenutzter Feldbereich 12 bezeichnet. In diesem Bereich wird ein von den elektrischen Leitern 6, 7 erzeugtes elektrisches Feld nicht dazu genutzt Wärmeenergie zu erzeugen. Darüber hinaus existieren Bereiche der Folien 4, welche nicht von Feldlinien 13 durchdrungen sind. Diese Bereiche werden als ungenutzte Folienbereiche 11 bezeichnet. Hier ist zwar elektrisch leitfähiges Polymermaterial 5 vorhanden, es ist jedoch keine Bestromung möglich, um das elektrisch leitfähige Polymermaterial 5 zum Heizen zu nutzen. Bevorzugt ist, wenn das Verhältnis des Abstandes 29 zu der Dicke der elektrischen Leiter 6, 7 und zu der Dicke der Folien 4 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 5 so gewählt ist, dass eine möglichst vollständige Ausnutzung des elektrisch leitfähigen Polymermaterials 5 bei einem gleichzeitig geringen ungenutzten Feldbereich 12 auftritt.
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5 zeigt einen Querschnitt durch ein beschriebenes Heizelement 1, bei welchem der Verlauf der elektrischen Leiter 6, 7 in einer Normalenrichtung 15 zum Heizelement 1 bzw. zu einer Fläche 14 des Heizelements 1 dargestellt ist. Eigezeichnet sind zwei „gedachte“ parallele Ebenen 16, die parallel zur Fläche 14 des Heizelements sind. Bevorzugt wechseln die elektrischen Leiter 6, 7 (beispielsweise mäanderförmig) zwischen diesen Ebenen. So kann die tatsächliche Länge der elektrischen Leiter 6, 7 sehr viel größer realisiert sein als die Ausdehnung des Heizelements 1 entlang der Fläche 14. Dies ermöglicht es, dass die elektrischen Leiter 6,7 sich bei einer Verformung des Heizelements 1 (beispielsweise entlang einer 3D-Form eines Oberflächenbauteils) anpassen können, ohne das übermäßige Spannungen auf die elektrischen Leiter 6, 7 einwirken und ein Reißen der elektrischen Leiter 6, 7 auftreten kann oder eine Verschiebung der elektrischen Leiter 6, 7, welche in einem schlimmsten Fall einen Kontakt der elektrischen Leiter 6, 7 miteinander bewirken könnte.
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6 zeigt einen Aufbau einer Wand 17 eines Oberflächenbauteils 2 mit einem beschriebenen Heizelement 1 entlang der Wanddicke 18 der Wand 17. Zu erkennen ist, dass das Heizelement 1 auf ein Trägermaterial 19 aufgebracht ist und zwar auf der Seite einer Sichtoberfläche 21 des Oberflächenbauteils 2, die hin zu dem Innenraum eines Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist. Hier auch dargestellt ist eine Dekorschicht 20, die auf der Sichtoberfläche 21 aufgebracht ist sowie ein auf der gegenüberliegenden Seite des Oberflächenbauteils 2 angeordnetes Isoliermaterial 26. Die Dekorschicht 20 kann beispielsweise eine Innenoberfläche 3 in einem Kraftfahrzeug bilden.
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7 zeigt ein Kraftfahrzeug 9 in dem beschriebene Heizelemente 1 in Oberflächenbauteilen 2 eingesetzt sind. Zu erkennen ist, dass die hier jeweils mit einem Pfeil angedeutete Normalenrichtung einer Sichtoberfläche der Oberflächenbauteile 2 zu einem Aufenthaltsbereich 31 für einen Insassen 32 in dem Kraftfahrzeug 9 ausgerichtet ist. Weiterhin ist das Oberflächenbauteil 1 gemäß der Darstellung nach 4 derart ausgerichtet, dass eine zur Sichtoberfläche senkrecht ausgerichtete Normalenrichtung den Aufenthaltsbereich 31 schneidet. Die Oberflächenbauteile 2 mit den Heizelementen 1 sind hier jeweils auf den Rückseiten von Sitzen 30 in dem Kraftfahrzeug 9 angeordnet.
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8 zeigt ein Heizelement 1 mit zwei Segmenten 33, 34, die unabhängig voneinander beheizbar sind. 8 zeigt in diesem Zusammenhang eine mögliche Anordnung mehrerer elektrischen Leiter 6, 7, 10 in zwei Heizsegmenten 33, 34. Beide Heizsegmente 33, 34 teilen sich einen Leiter 10 mit einem Pol 28 (Minuspol). Dies ermöglicht das Einschalten beider Heizsegmente 33, 34 unabhängig voneinander, bei geringerem Anschlussaufwand (z.B. drei Kabel, statt vier Kabel). Alternativ kann zunächst auch Leiter 6 und Leiter 7 zu einem Heizsegment geschaltet werden, welches bei gleicher Versorgungsleistung jedoch größerer Fläche zu einer folglich geringeren Flächenleistung führen würde. Dies kann das Einschaltstromverhalten reduzieren und kann für ein vorwärmen der Heizsysteme sorgen, bevor durch das Umschalten zwei Heizsegmente (Leiter 6 + Leiter 10 und Leiter 7 + Leiter 10) die volle Leistung abgerufen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizelement
- 2
- Oberflächenbauteil
- 3
- Innenoberfläche
- 4
- Folie
- 5
- Polymermaterial
- 6
- erster elektrischer Leiter
- 7
- zweiter elektrischer Leiter
- 8
- Trägerfolie
- 9
- Kraftfahrzeug
- 10
- dritter elektrischer Leiter
- 11
- ungenutzter Folienbereich
- 12
- ungenutzter Feldbereich
- 13
- Feldlinien
- 14
- Fläche
- 15
- Normalenrichtung
- 16
- parallele Ebene
- 17
- Wand
- 18
- Wanddicke
- 19
- Trägermaterial
- 20
- Dekorschicht
- 21
- Sichtoberfläche
- 22
- erste Richtung
- 23
- zweite Richtung
- 24
- erste Krümmung
- 25
- zweite Krümmung
- 26
- Isoliermaterial
- 27
- Kleber
- 28
- Anschlusskontakt
- 29
- Abstand
- 30
- Sitz
- 31
- Aufenthaltsbereich
- 32
- Insasse
- 33
- erstes Heizsegment
- 34
- zweites Heizsegment
