DE10206336B4 - Elektrisches Heizelement für Sitzheizungen und Lenkradheizungen - Google Patents

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Abstract

Verwendung eines elektrischen Heizelementes für Sitzheizungen und Lenkradheizungen, wobei dieses mindestens eine Litze und/oder mindestens einen Kern-Mantel-Draht als Heizleiter (1) und/oder als Kontaktleiter (3) aufweist, wobei der Mantel aus einem Stahl und der Kern aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und der Kern aus einem Stahl besteht, wobei der Drahtdurchmesser 0,01–0,5 mm beträgt und die Litze in und/oder an einem Trägermaterial befestigt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Heizelementes für Sitzheizungen und Lenkradheizungen, eine Sitzheizung, einen Sitz, ein Lenkrad sowie mehrere Verwendungen.
  • Zum Beheizen von Sitzen insbesondere in Personenkraftwagen werden hauptsächlich verzinnte oder versilberte Kupferleiter eingesetzt. Diese Heizleiter zeigen trotz dieser Beschichtung in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen Korrosionserscheinungen, die durch Feuchtigkeit und Salzeinfluß induziert werden. Aufgrund dieser Korrosionserscheinungen kommt es zu die Heizleiter schädigenden Querschnittsreduzierungen, folglich zu lokalen Überhitzungen und schließlich zu einem Bruch des Heizleiters, was in einer verkürzten Lebensdauer des Heizleiters resultiert. Desweiteren kann die Beschichtung mit Silber oder Zinn oder auch anderen Metallen die Reibung der Einzelfilamente des Heizleiters untereinander so weit erhöhen, daß der Heizleiter aufgrund seiner erhöhten Steifigkeit abknicken und somit stark beschädigt werden kann. Ein weiterer Nachteil einer metallischen Beschichtung der einzelnen Heizleiterfilamente liegt in dem stark unterschiedlichen Redoxpotential der Beschichtungsmetalle gegenüber dem eigentlichen Drahtmaterial. Für den Fall, daß die Beschichtung nicht porenfrei ist und Fehlstellen vorhan den sind, setzt unter Einfluß eines aus Wasser und Salz gebildeten Elektrolyten Korrosion und damit die Auflösung des unedleren Metalls ein, was wiederum eine Beschädigung des Heizleiters darstellt. Schließlich sind die mechanischen Anforderungen in Sitzen an solche Leiter sehr hoch, die in vielen Fällen nicht zufriedenstellend gelöst werden.
  • In DE 38 32 342 C1 wird ein Manteldraht mit einem Mantel aus Platin, der einen Kern aus einer Legierung aus 1 bis 5 Gewichts-% Wolfram, Rest Palladium, einhüllt, offenbart. Dieser Manteldraht wird vorzugsweise als Zuleitungsdraht für Widerstandsthermometer mit einem Meßwiderstand aus Platin verwendet.
  • DE 31 25 980 A1 offenbart ein drahtförmiges Halbzeug für einen eletrischen Leiterdraht mit einem bestimmten maximalen Durchmesser, der wenigstens im Bereich seiner freien Oberfläche im wesentlichen aus Platin besteht, wobei die Oberfläche mit einer Gold-Schicht bedeckt ist, wobei der Kern des Leiterdrahtes aus Nickel bestehen kann.
  • Nachteilig hierbei ist unter anderem der Einsatz von schwer zu verarbeitenden Werkstoffen bzw. deren Hochpreisigkeit.
  • DE 196 38 372 A1 offenbart insbesondere Anschlußkabel zur Verwendung in einem Sensor und zum Zuführen von elektrischem Strom zum Betreiben eines Sensors oder zum Übertragen eines vom Sensor enthaltenen Signals, das aus mehreren miteinander verseilten Hybriddrähten besteht, wobei diese aus rostfreiem Stahl im Zentrum bestehen und Kupfer auf der gesamten Umfangsfläche des rostfreien Stahls angeordnet ist.
  • DE 41 24 684 A1 offenbart insbesondere ein Flächenheizelement für Sitzheizungen, bei dem der Heizleiter aus Stahldrähten und Kupferdrähten bzw. Kupferlit zen besteht.
    •
  • Es ergibt sich somit das Problem, eine Verwendung eines elektrischen Heizelementes bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet, insbesondere das den hohen mechanischen Beanspruchungen einer elektrischen Sitzheizung in einem Sitz, insbesondere in einem Kfz-Sitz, standhält und gleichzeitig eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit, gepaart mit einer geringen Korrosionssanfälligkeit bei relativ geringen Herstellungskosten aufweist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Verwendung nach Anspruch 1, eine Sitzheizung nach Anspruch 12, einen Sitz nach Anspruch 13, ein Lenkrad nach Anspruch 15 sowie durch eine Verwendung nach Anspruch 16 gelöst.
  • Das erfindungsgemäß verwendete – nämlich für Sitzheizungen und Lenkradheizungen – elektrische Heizelement weist mindestens eine Litze und/oder mindestens einen Kern-Mantel-Draht auf, wobei der Mantel aus einem Stahl und der Kern aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und der Kern aus einem Stahl besteht, wobei es von Vorteil ist, wenn es sich bei dem Stahl um einen kohlenstoffhaltigen Stahl handelt, da sich dies in der Praxis bewährt hat. Der Drahtdurchmesser beträgt 0,01–0,5 mm. Die Litze ist in und/oder an einem Trägermaterial insbesondere an einem Schaumkörper und/oder einem Gewirke insbesondere mittels Teil- oder Kurzschuß (im textilwirktechnischen Sinne) befestigt. An dieser Stelle sei erwähnt, daß die Über- und Aufnähbarkeit der Litze (im textilwirktechnischen Sinne) sich als ausgezeichnet herausgestellt hat.
  • Im Erfindungskontext besteht eine Litze aus mindestens einem Litzenstrang, der wiederum aus mindestens zwei Drähten besteht.
  • Durch die spezielle Auswahl der Materialien und den spezifischen mechanischen Aufbau weist der erfindungsgemäße Draht die oben aufgeführten notwendigen Eigenschaften in besonderem Maße auf. Die Litze kann als Heizleiter und/oder als Kontaktleiter (zur Kontaktierung der Heizleiter insbesondere in Gewirken, siehe hierzu: DE 41 36 425 und DE 101 12 405 A1 ) und/oder als Zuleitung von Temperaturfühlern (Sensoren, beispielsweise PTC- und NTC-Elemente) fungieren. Insbesondere bei der Ausgestaltung als Heizleiter, Kontaktleiter und Zuleitung wird eine besonders kostengünstige und sichere Ausführungsform bereitgestellt.
  • Die nachfolgenden Ausführungsformen haben sich in der Praxis als vorteilhaft herausgestellt.
  • Die Kupferlegierung enthält Kupfer und Nickel und/oder bei beim Stahl handelt es sich um einen Edelstahl gemäß DIN 4401. Bei dieser Stahlsorte konnten überraschenderweise besonders hohe Standzeiten von vielen tausenden Stunden erreicht werden.
  • Die Kupferlegierung besteht aus 90–10 Gewichts-% Kupfer und 10–90 Gewichts-% Nickel.
  • Kern und Mantel weisen Querschnittsflächen im Verhältnis 1:3 bis 3:1 auf.
  • Kern und Mantel weisen zumindest annähernd gleich große Querschnittsflächen auf.
  • Um einen hohen Korrosionsschutz vor äußeren Einflüssen bereitzustellen, weist der Draht eine äußere elektrische Isolierung auf.
  • Diese besteht vorteilhafterweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen), FEP (Copolymere aus Tetrafluormethylen und Hexafluorpropylen), MFA (Perfluoroalkoxy-Polymer) oder Polyurethanlack.
  • Die Litze enthält mindestens einen links- und min destens einen rechtsdrehenden Litzenstrang, um die Torsionsneigung möglichst gering zu halten und die Litze entsprechend den Anforderungen ohne axiales Aufwickeln verlegen zu können.
  • Dies gilt insbesondere bei mehreren Litzensträngen, wenn die Anzahl der links- und der rechtsdrehenden Litzenstränge gleich ist.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Litzen weisen üblicherweise 1 Litzenstrang bis ca. 100 Litzenstränge auf, wobei die Litzenstränge üblicherweise 1 Draht bis ca. 100 Drähte aufweisen.
  • Die oben aufgeführten Vorteile gelten in analogem Sinne auch für eine ein erfindungsgemäßes Heizelement enthaltende Sitzheizung, einen Sitz, insbesondere Kfz-Sitz, sowie ein entsprechendes Lenkrad.
  • Ein weiterer Aspekt ist die Verwendung einer Litze gemäß dem erfindungsgemäßen Heizelement zur elektrischen Verbindung von durch einen Abspanngraben eines Sitzes geteilten elektrischen Heizelementen von Sitzteilen. Mindestens eine solche Litze fungiert in diesem Fall als Brückenlitze (also eine hochflexible Litze zwischen den beiden Sitzteilen, die quasi als "Brücke" fungiert), die normalerweise an die einzelnen Heizelemente der Sitzteile elektrisch verbindend gelötet werden.
  • Unter dem Begriff "Abspanngraben" ist der Bereich eines gepolsterten Sitzes zu verstehen, an dem ein äußerer Sitzbezug "nach innen" gezogen und mit einem inneren Trägerrahmen befestigt wird. Es entsteht quasi ein "Graben", der wiederum von zwei benachbarten Polsterwulsten umgeben ist. Das Abspannen des Sitzbezuges dient in erster Linie dazu, bei nicht-profilierter Sitzoberfläche eventuelle auftretende Verwerfungen des Sitzbezuges zu vermeiden.
  • Unter der Bezeichnung "Abspanngraben" ist somit der auf dem Gebiet der Polsterung von Sitzen übliche Begriff mit seinem entsprechend semantischen Inhalt gemeint.
  • Obwohl auf diesem Gebiet schon seit Jahrzehnten gravierende Probleme mit der mechanischen Standfestigkeit bestehen, ist es erst mit der vorliegenden Erfindung gelungen, zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten. Überraschenderweise ist es die Kombination der Materialien und der relativen Anordnung zueinander als Kern-Mantel-Material.
  • Das nachfolgende Beispiel dient zur näheren Erläuterung der Erfindung.
    •
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine skizzenhafte Draufsicht einer bestimmten Ausführungsform des erfindungsgemäß verwendeten Heizelementes.
  • In 1 ist skizzenhaft eine Draufsicht einer bestimmten Ausführungsform des erfindungsgemäß verwendeten Heizelementes gezeigt.
  • Das Heizelement weist im wesentlichen eine Vielzahl von parallel laufenden Maschenfäden 2 auf, in die ein Heizleiter 1 sinusförmig eingelegt ist. Jeweils drei parallel verlaufende stromzuführende Kontaktleiter 3 bilden eine Kontaktleiste 4. Der Heizleiter 1 verläuft über eine Teilstrecke S parallel zu einem Kontaktleiter 3, kreuzt dann den benachbarten Kontaktleiter 3, um schließlich wieder parallel dazu zu verlaufen; Heizleiter 1 und Kontaktleiter 3 sind elektrisch miteinander verbunden.
  • Heizleiter 1 und Kontaktleiter 3 bestehen aus mehreren Litzensträngen, die wiederum aus jeweils sieben Kern-Mantel-Drähten bestehen. Die Drähte weisen einen Kern aus einem Edelstahl gemäß DIN 4401 und einen Mantel aus Kupfer auf, wobei Kern- und Mantelquerschnittsfläche die gleiche Größe aufweisen.

Claims (16)

  1. Verwendung eines elektrischen Heizelementes für Sitzheizungen und Lenkradheizungen, wobei dieses mindestens eine Litze und/oder mindestens einen Kern-Mantel-Draht als Heizleiter (1) und/oder als Kontaktleiter (3) aufweist, wobei der Mantel aus einem Stahl und der Kern aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und der Kern aus einem Stahl besteht, wobei der Drahtdurchmesser 0,01–0,5 mm beträgt und die Litze in und/oder an einem Trägermaterial befestigt ist.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Stahl um einen kohlenstoffhaltigen Stahl handelt.
  3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung Kupfer und Nickel enthält und/oder es sich bei dem Stahl um einen Edelstahl gemäß DIN 4401 handelt.
  4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung aus 90–10 Gewichts-% und 10–90 Gewichts-% Nickel besteht.
  5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kern und Mantel Querschnitts flächen im Verhältnis 1:3 bis 3:1 aufweisen.
  6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kern und Mantel zumindest annähernd gleich große Querschnittsflächen aufweisen.
  7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht eine äußere elektrische Isolierung aufweist.
  8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung aus PTFE, FEP, MFA oder Polyurethanlack besteht.
  9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Litze mindestens einen links- und mindestens einen rechtsdrehenden Litzenstrang enthält.
  10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der links- und der rechtsdrehenden Litzenstränge gleich ist.
  11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein Schaumstoffkörper und/oder ein Gewirke ist.
  12. Sitzheizung, enthaltend mindestens ein nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufgezeigtes Heizelement.
  13. Sitz, insbesondere Kfz-Sitz, enthaltend mindestens ein nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufgezeigtes Heizelement.
  14. Sitz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dieser durch einen Abspanngraben voneinander getrennte Sitzteile aufweist, die mittels einer gemäß nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufgezeigten Litze elektrisch miteinander verbunden sind.
  15. Lenkrad, enthaltend mindestens ein nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufgezeigtes Heizelement.
  16. Verwendung eines elektrischen Heizelementes für Sitzheizungen und Lenkradheizungen, wobei in parallel verlaufenden Maschenfäden ein Heizleiter sinusförmig eingelegt ist, wobei das Heizelement stromzuführende Kontaktleiter aufweist und mindestens ein Kontakt- und/oder Heizleiter als ein nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufgezeigten Kern-Manteldraht ausgebildet ist.
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