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Hintergrund der Erfindung
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Ein Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Diese kann z. B. bei der Beheizung von Sitzoberflächen oder Armauflagen, insbesondere bei Fahrzeugen, eingesetzt werden.
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Stand der Technik
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Flexible Heizelemente z. B. mit quadratischem Textil-Träger sind bekannt (z. B. aus
DE 8115038 ). Zur Beheizung nicht-rechteckiger Konturen ist außerdem bekannt, die Träger zuzuschneiden, um eine Anpassung z. B. an Lenkräder oder andere Oberflächen zu ermöglichen (z. B.
DE 2922620 ). Allerdings entsteht dabei viel Verschnitt. Um dies zu vermeiden, könnte man einen Träger z. B. mittels Stricken oder Wirken zielgenau in der gewünschten Kontur erzeugen und dabei Heizleiter mit einwirken. Allerdings ist dieses Verfahren teuer und die erhaltenen Textilien aufgrund ihrer hohen Elastizität nicht für alle Einsatzfälle geeignet.
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Manche Anwendungen erfordern daher alternative oder verbesserte Möglichkeiten, die insbesondere hinsichtlich ihrer Herstellungskosten und der Möglichkeit der Wahl alternativer Werkstoffe vorteilhaft sind.
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Gegenstand der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird ein technisches Konzept mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.
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Figuren
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Im Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Ausführungen sollen die Erfindung verständlich machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Selbstverständlich lassen sich innerhalb des durch unabhängige Ansprüche definierten Rahmens der Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene Merkmale auch weglassen, abwandeln oder ergänzen. Auch können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen selbstverständlich untereinander kombiniert werden. Entscheidend ist, dass das Konzept der Erfindung im Wesentlichen umgesetzt ist. Wenn ein Merkmal zumindest teilweise zu erfüllen ist, so schließt dies ein, dass dieses Merkmal auch vollständig erfüllt ist oder im Wesentlichen vollständig erfüllt ist. „Im Wesentlichen” bedeutet dabei insbesondere, dass die Umsetzung eine Erzielung des erwünschten Nutzens in erkennbarem Ausmaß erlaubt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein entsprechendes Merkmal zu mindestens 50%, 90%, 95% oder 99% erfüllt ist. Ist eine Mindestmenge angegeben, so kann selbstverständlich auch mehr als diese Mindestmenge verwendet werden. Wenn die Anzahl eines Bauteils mit mindestens einem angegeben ist, so beinhaltet dies insbesondere auch Ausführungsformen mit zwei, drei oder einer sonstigen Vielzahl von Bauteilen. Was für ein Objekt beschrieben ist, kann auch auf den überwiegenden Teil oder die Gesamtheit aller anderen artgleichen Objekte angewandt werden. Sofern nichts anderes angegeben ist, schließen Intervalle ihre Randpunkte mit ein.
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Nachfolgend wird Bezug genommen auf:
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1 Fahrzeug 1 mit Sitz als beheiztem Gegenstand 2 und Heizeinrichtung 31 in teilweisem Längsschnitt
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2 Draufsicht auf eine elektrische Heizeinrichtung 31 von 1
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung ist insbesondere geeignet zum Einsatz in Fahrzeugen. Dies bezeichnet insbesondere alle Land-, Wasser- oder Luft-Fahrzeuge, wie z. B. ein Flugzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Schiff oder ein Kraftfahrzeug.
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Die Erfindung ist außerdem geeignet zum Einsatz in allen Gegenständen, deren Oberfläche zumindest teilweise auf einem bestimmten Temperatur-Niveau oder in einem gewünschten Temperatur-Intervall gehalten werden sollen. „Beheizter Gegenstand” bezeichnet daher insbesondere alle Bauteile, mit denen ein Benutzer eines Fahrzeuges 1 in einer Fahrgastzelle in Kontakt kommen kann, wie z. B. eine Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, ein Armaturenbrett, eine Armauflage, eine Türverkleidung, eine Sitzauflage, eine Wärmedecke, einen Fahrzeughimmel, ein Polster 5, einen Bezug 6 oder einen Sitz.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens ein Fahrzeug 1 mindestens einen beheizten Gegenstand 2, wie z. B. einen Sitz. Dies erlaubt die Temperierung und Klimatisierung eines Passagiers auch bei längeren Fahrten.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens ein beheizter Gegenstand 2 mindestens ein Polster 5, wie z. B. einen Block aus geschäumtem Polyurethan.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens ein beheizter Gegenstand 2 mindestens einen Bezug 6. Dies bezeichnet jede Art von das Polster bedeckende Oberfläche, wie z. B. einen Leder- oder Textil-Bezug oder eine Außenhaut eines Polsterschaumes.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens eine Temperiereinrichtung 30 mindestens eine Heizeinrichtung 31, wie z. B. ein flächiges, flexibles Heizelement, vorzugsweise zumindest teilweise aus textilem Material.
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Vorzugsweise ist mindestens eine Heizeinrichtung 31 zumindest teilweise nahe einer zu beheizenden Oberfläche des zu klimatisierenden Gegenstandes 2 angeordnet, z. B. zwischen einem Polster 5 und einer zu klimatisierenden Oberfläche, vorzugsweise zwischen einem Sitzschaumpolster 5 und einem Sitzbezug, z. B. unterhalb eines Bezuges 6 an einer benutzer-zugewandten Seite eines Sitzes (A-Seite). Dies bewirkt eine gleichmäßige Kontaktflächen-Erwärmung.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens eine Heizeinrichtung 31 mindestens einen ohmschen Heizwiderstand 311. Vorzugsweise ist mindestens ein Heizwiderstand 311 zumindest teilweise an einem Heizwiderstandsträger 312 angeordnet, z. B. partiell oder vollflächig, z. B. durch Aufkleben, Aufnähen mit und ohne Hilfsfaden oder durch Einkaschieren zwischen zwei meist textile Flächenelemente.
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Vorzugsweise weist der Heizwiderstand 311 die Form eines oder mehrerer Stränge auf. Ein „Strang” ist ein Gegenstand, dessen Erstreckung in einer Dimension deutlich größer (z. B. das 10-fache) ist, als in seinen beiden übrigen Dimensionen im Raum. Vorzugsweise ist der Strang biegeelastisch, fest und besitzt in beiden Querschnittsdimensionen ähnlich Abmessungen. Er kann ein Monofil oder ein Multifilament sein.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Heizwiderstand 311 zumindest teilweise aus Metall gefertigt, z. B. als Litze aus Kupfer- und/oder Stahldrähten und/oder als Faden mit Kunststoffkern und Metallbeschichtung.
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Mindestens ein Heizwiderstand 311 ist vorzugsweise über mindestens eine Anschlussleitung 32 an eine Stromquelle angeschlossen.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens eine Heizeinrichtung 31 mindestens einen Heizwiderstandsträger 312. Vorzugsweise ist mindestens ein Heizwiderstandsträger 312 zumindest teilweise ein flächiges Gebilde. Vorzugsweise ist mindestens ein Heizwiderstandsträger 312 zumindest teilweise gebildet aus einem Textil (z. B. Gewirke, Gestrick, Gewebe, Vlies), Polymer-Schaum, biegsamen Thermoplasten, luftdurchlässigem Material, einer einfacher oder geprägten Folie (z. B. aus Polyethylen), dem zu beheizenden Gegenstand 2 und/oder zumindest einem Teil von dessen Oberfläche oder eines Bezuges 6. Ein geeignetes Material hat vorzugsweise eine Dicke von mindestens 0,5 mm.
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Vorzugsweise ist der Heizwiderstandsträger 312 zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Material gebildet. Vorzugsweise liegt der Materialanteil zwischen 5% und 100%, vorzugsweise zwischen 10% und 80%. Dabei sind besonders Polyethylen, Polyamid und Polypropylen.
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Vorzugsweise ist der Heizwiderstandsträger 312 zumindest teilweise aus einem flammhemmenden Material gefertigt.
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Die Grundfläche des Heizwiderstandsträgers 312 weist eine Außenkontur auf, die sich nicht ohne Lücken mit daneben gelegten deckungsgleichen Flächen zusammenfügen lässt. Die Fläche der entstehenden Lücken beträgt insbesondere mehr als 10% der Grundfläche der beteiligten Heizwiderstandsträger 312.
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Der Heizwiderstandsträger 312 weist mindestens einen ersten Trägerabschnitt 3121 auf. Dieser ist vorzugsweise aus mindestens einem der für den Heizwiderstandsträger 312 als geeignet beschriebenen Materialien gefertigt.
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Der Trägerabschnitt 3121 verläuft in der Ebene des Heizwiderstandsträgers 312, deckt aber dessen Grundfläche vorzugsweise nur teilweise ab.
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Ist der Trägerabschnitt 3121 mit einem eigenen Heizwiderstand 311 und vorzugsweise eigenen Anschlussleitungen 32 versehen, so kann er einfach vormontiert und weiterverarbeitet werden.
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Vorzugsweise hat der Heizwiderstandsträger 312 mindestens einen zweiten Trägerabschnitt 3122 und eventuell sogar weitere Trägerabschnitte.
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Bezüglich Materialwahl, Anordnung, Größe und Ausstattung gilt für diese das zum ersten Trägerabschnitt 3121 Gesagte entsprechend.
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Ist mindestens ein Trägerabschnitt 3122 zumindest teilweise aus dem gleichen Material gefertigt wie ein weiterer Trägerabschnitt 3121, ermöglicht dies eine einfache Herstellung oder eine einfache, stoffschlüssige Verbindung.
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Ist mindestens ein Trägerabschnitt 3122 zumindest teilweise aus einem Material gefertigt, das sich vom Material mindestens eines weiteren Trägerabschnittes 3121 unterscheidet, lassen sich die Eigenschaften des Heizwiderstandsträgers 312 gezielt an örtlich notwendige Bedingungen anpassen. Vorzugsweise unterscheidet sich mindestens ein Trägerabschnitt 3122 von mindestens einem weiteren Trägerabschnitt 3121 hinsichtlich seiner Farbe, seiner Luftdurchlässigkeit, seiner Dicke, seiner Dichte und/oder seiner Textur. Z. B. kann ein erster Trägerabschnitt 3121 zumindest teilweise aus einem luftdurchlässigen Vlies zur Anordnung an einer belüfteten Oberfläche gebildet sein und mindestens ein weiterer Trägerabschnitt 3122 zumindest teilweise aus einem Polymer-Schaum zur Anordnung an einer nur beheizten Oberfläche.
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Vorzugsweise trägt mindestens ein weiterer Trägerabschnitt 3122 mindestens einen Heizwiderstand 311, vorzugsweise mit einer eigenen Anschlussleitung 32.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Heizwiderstand 311 mehrere Trägerabschnitte 3121, 3122 überstreichend auf dem Heizwiderstandsträger 312 angeordnet ist. Dadurch lassen sich auch größere Heizeinrichtungen materialsparend und einfach zu montieren fertigen.
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Vorzugsweise sind mindestens zwei Trägerabschnitte 3122 so innerhalb einer rechteckigen Fläche anordbar, dass sie einander nicht überlappen. Vorzugsweise ist die dazu benötigte rechteckige Fläche kleiner als eine zur vollständigen Anordnung eines gesamten Heizwiderstandsträgers 311 erforderliche rechteckige Fläche. Dadurch lässt sich Verschnitt des Trägermaterials vermindern.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Trägerabschnitt 3122 so angeordnet, dass er vorzugsweise einen Teil der Grundfläche des Heizwiderstandsträgers 312 abdeckt, der von mindestens einem weiteren Trägerabschnitt 3121 freigelassen ist, also nicht überstrichen wird. Vorzugsweise ist dieser Teil der Grundfläche von allen weiteren Trägerabschnitten 3121 freigelassen.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Trägerabschnitt 3122 ausschließlich in diesem Teil der Grundfläche. Vorzugsweise ist mindestens ein Trägerabschnitt 3121 fluchtend zu mindestens einem weiteren Trägerabschnitt 3122 angeordnet. Darunter wird verstanden, dass die Trägerabschnitte 3121, 3122 zumindest teilweise in derselben Ebene verlaufen, mit mindestens einer ihrer seitlichen Flächen („Stirnflächen”) zueinander weisen und/oder sich allenfalls geringfügig (z. B. maximal 10 mm, besser maximal 5 mm, besser 0,1 mm) überlappen.
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Vorzugsweise weist mindestens ein Trägerabschnitt 3121 mindestens einen Heizwiderstand 311a auf, der sich von mindestens einem auf einem anderen Trägerabschnitt 3122 angeordneten Heizwiderstand 311b in seiner Materialzusammensetzung, seinen Abmessungen und/oder seinem elektrischen Widerstand unterscheidet. Z. B. kann ein Heizwiderstand 311a auf einem ersten Trägerabschnitt 3121 zumindest teilweise aus einem carbonhaltigen Material, einer PTC-Druckpaste und/oder einem leitfähigen oder leitfähig beschichteten Kunststoff gebildet sein. Ein zweiter Heizwiderstand 311b kann z. B. dabei zumindest teilweise aus einer metallhaltigen Litze oder einem anderen, nicht für den ersten Widerstand benutzten Material gebildet sein.
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Zumindest hat der Heizwiderstandsträger 312 mindestens eine Verbindungszone 3123, an der mindestens zwei Trägerabschnitte 3121, 3122 miteinander verbunden sind. Diese Verbindung ist vorzugsweise stoffschlüssig ausgeführt z. B. durch Kleben (z. B. bei Beteiligung mindestens einer Komponente aus Schaum) oder durch Schweißen (z. B. bei thermoplastisch bearbeitbarem Material insbesondere Textilien oder Folie). Es kommt jedoch auch eine Befestigung mittels Klebebändern und Kaschieren in Betracht.
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Nähen ist zwar ebenfalls möglich, wegen der notwendigen Überlappung und Verdickung des Heizwiderstandsträgers 312 an der Verbindungszone 3123 jedoch eher nachrangig.
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Vorzugsweise erstreckt sich eine Verbindungszone 3123 im Wesentlichen linear längs der Stoßkante der beteiligten Trägerabschnitte 3121, 3122. Die Verbindungszone 3123 hat dabei vorzugsweise eine Breite von maximal 15 mm, vorzugsweise maximal 10 mm, vorzugsweise 5 mm, vorzugsweise 1 mm und darunter.
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Vorzugsweise weist die Verbindungszone 3123 quer zu ihrer Verlaufsrichtung eine Zugfestigkeit auf, die mindestens so hoch ist wie die Zugfestigkeit mindestens einer der Trägerabschnitte 3121, 3122, vorzugsweise höher, vorzugsweise höher die beider Trägerabschnitte 3121, 3122. Dies lässt sich z. B. mit einer linearen Ultraschall-Verschweißung von zwei Trägerabschnitten aus thermoplastisch bearbeitbarem Vlies erreichen.
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Zweckmäßigerweise werden in der Verbindungszone zwei Trägerabschnitte 3121, 3122 einander leicht überlappend angeordnet. Dann werden sie mit einem Ultraschall-Schweißgerät so angeschmolzen, dass der überlappende Bereich zumindest teilweise erweicht oder sich verflüssigt. Gleichzeitig oder unmittelbar danach wird der geschmolzene Bereich so zusammen gepresst, dass er nicht mehr die Dicke zweier aufeinander liegender Schichten, sondern wieder dieselbe Dicke wie die übrigen Bereiche der Trägerabschnitte 3121, 3122 aufweist.
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Es kann zweckmäßig sein, mehrere Schweißnähte nebeneinander und vorzugsweise in derselben Verlaufsrichtung anzuordnen. Ihr Abstand zueinander beträgt vorzugsweise nur wenige Millimeter (ca. 0,5–10 mm). Die Verschweißung kann dabei auch zumindest teilweise nicht linear sondern punktuell erfolgen. Es kann auch zweckmäßig sein, mehrere Verbindungsverfahren zu kombinieren, z. B. Schweißen mit Rändeln, Kleben mit Schweißen oder Nähen mit Kaschieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Beheizter Gegenstand
- 5
- Polster
- 6
- Bezug
- 30
- Temperiereinrichtung
- 31
- Heizeinrichtung
- 32
- Anschlussleitung
- 311, a, b
- Heizwiderstand
- 312
- Heizwiderstandsträger
- 3121, 3122
- Trägerabschnitt
- 3123
- Verbindungszone
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 8115038 [0002]
- DE 2922620 [0002]
