DE202016106374U1

DE202016106374U1 - Flächiges Heizelement insbesondere für ein Verkleidungsbauteil sowie ein derartiges Verkleidungsbauteil

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Publication number: DE202016106374U1
Application number: DE202016106374.4U
Authority: DE
Original assignee: BADER HANS JUERGEN; SMP Deutschland GmbH
Current assignee: BADER HANS JUERGEN; SMP Deutschland GmbH
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2018-02-26
Anticipated expiration: 2026-11-16

Abstract

Flächiges Heizelement insbesondere für ein Verkleidungsbauteil (28) eines Transportmittels, umfassend – eine elektrisch leitfähige Schicht (12) mit einer Längsachse (AL), einer Länge (L) und einer sich innerhalb eines Breitenverringerungsabschnitts (20) verringernden Breite (B) und/ oder einer sich innerhalb eines Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößernde Breite (B), – eine auf die elektrisch leitfähige Schicht (12) aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht (12) verlaufende erste Elektrode (14) mit einer ersten Querschnittsfläche (A1), und – eine auf die elektrisch leitfähige Schicht (12) aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht (12) verlaufende zweite Elektrode (16) mit einer zweiten Querschnittsfläche (A2), wobei – die erste und die zweite Elektrode (14, 16) zumindest entlang der Längsachse (AL) in einem Abstand (d) zueinander verlaufen, der sich zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts (20) verringert, und – sich die erste Querschnittsfläche (A1) und/oder die zweite Querschnittsfläche (A2) zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts (20) verringern, und/oder – die erste und die zweite Elektrode (14, 16) zumindest entlang der Längsachse (AL) in einem Abstand (d) zueinander verlaufen, der sich zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößert, und – sich die erste Querschnittsfläche (A1) und/oder die zweite Querschnittsfläche (A2) zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flächiges Heizelement insbesondere für ein Verkleidungsbauteil. Weiterhin betrifft die Erfindung ein derartiges Verkleidungsbauteil.
Ein Hauptanwendungsgebiet für Verkleidungsbauteile sind Transportmittel, beispielsweise ein Fahrzeug, ein Zug, ein Schiff oder ein Flugzeug, wobei die Verwendung von Verkleidungsbauteilen in Innenräumen von Fahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Andere Anwendungsgebiete können Sitzmöbel und andere Gegenstände sein, bei denen eine Temperierung wünschenswert ist. Wenn im Folgenden von einem Fahrzeug die Rede ist, sollen jedoch die anderen zuvor genannten Transportmittel und anderen Anwendungsgebiete nicht ausgeschlossen sein.
Die eingangs erwähnten Verkleidungsbauteile dienen insbesondere dazu, Strukturelemente des Fahrzeugs, beispielsweise die Türstrukturelemente oder Strukturelemente im Bereich der Instrumententafeln im Innenraum des Fahrzeugs zu verdecken und somit dem Innenraum des Fahrzeugs ein angenehmes Erscheinungsbild zu geben. Zusätzlich dienen solche Verkleidungsbauteile dazu, Komfortkomponenten mitzugestalten. Beispielsweise werden solche Verkleidungsbauteile dazu eingesetzt, Behälter abzudecken. Zusätzlich können in solche Verkleidungsbauteile Bedienelemente wie Schalter integriert werden.
Dabei soll dem Innenraum eines Fahrzeugs neben einem angenehmen Erscheinungsbild oftmals auch eine angenehme Haptik für den Fahrzeug-Insassen vermittelt werden, so dass ein Fahrer oder Fahrgast, der solche Verkleidungsbauteile berührt, den Kontakt mit ihnen als angenehm empfindet. Ein wesentliches Kriterium ist die Temperatur des Verkleidungsbauteils. Je nach Umgebungstemperatur wird die Haptik durch ein entsprechend temperiertes Verkleidungsbauteils verbessert. Neben der verbesserten Haptik können die temperierten Verkleidungsbauteile zumindest subsidiär zur Temperierung des gesamten Innenraums eingesetzt werden. Aber auch im Außenraum eines Fahrzeugs kann es wünschenswert ein, ein Verkleidungsbauteil zu temperieren, beispielsweise, um Temperatureinflüsse auf Sensoren, die in den Verkleidungsbauteilen angeordnet sind, zu verringern.
Die Temperierung des Innenraums erfolgt üblicherweise mittels Klimaanlagen, welche die entsprechend temperierte Luft über Luftdüsen in den Innenraum einbläst. Im Zuge der zunehmenden Fahrzeugelektrifizierung gewinnen alternative Heizsysteme an Bedeutung, da es bei batteriebetriebenen Fahrzeugen kaum noch Abwärme gibt, die sich für die Temperierung insbesondere des Innenraums nutzen ließe.
Um die oben genannten Randbedingungen erfüllen zu können, weisen die Verkleidungsbauteile flächige Heizelemente mit Heizdrähten oder Elektroden auf, welche das Bauteil durchlaufen. Verkleidungsbauteile mit Heizelementen, die Heizdrähte aufweisen, sind in der DE 203 19 024 U1 , in der DE 20 2013 005 9231 , der DE 10 2012 015 375 A1 und der DE 101 59 814 B4 offenbart.
Bei der Verwendung von Elektroden durchlaufen eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode das Verkleidungsbauteil. Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode bildet sich ein elektrischer Widerstand aus, der bei einer gegebenen Spannung die Stromstärke bestimmt, die zwischen den beiden Elektroden anliegt. Die Stromstärke wiederum bestimmt die Heizleistung, die zwischen den beiden Elektroden bereitgestellt wird.
Bei Verkleidungsbauteilen, welche eine unregelmäßige Geometrie und insbesondere sich verändernde Breite aufweisen, muss der Verlauf der beiden Elektroden an die Geometrie des Verkleidungsbauteils angepasst werden, was dazu führt, dass sich der Abstand zwischen den beiden Elektroden zueinander und/oder der Abstand der beiden Elektroden zu den Rändern des Verkleidungsbauteils ändert. Mit einem sich ändernden Abstand zwischen den beiden Elektroden ändert sich aber auch der sich zwischen den beiden Elektroden ausbildende Widerstand, so dass sich die Stromstärke und damit die Heizleistung mit dem sich ändernden Abstand ändern. Hieraus folgt, dass das betreffende Verkleidungsbauteil unterschiedlich erwärmt wird.
Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, ein flächiges Heizelement anzugeben, mit welchem ein Verkleidungsbauteil mit unregelmäßiger Geometrie im Vergleich zu herkömmlichen Heizelementen mit Elektroden gleichmäßiger erwärmt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 8 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein flächiges Heizelement insbesondere für ein Verkleidungsbauteil eines Transportmittels, umfassend eine elektrisch leitfähige Schicht mit einer Längsachse, einer Länge und einer sich innerhalb eines Breitenverringerungsabschnitts verringernden Breite, eine auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht verlaufende erste Elektrode mit einer ersten Querschnittsfläche, und eine auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht verlaufende zweite Elektrode mit einer zweiten Querschnittsfläche, wobei die erste und die zweite Elektrode zumindest entlang der Längsachse in einem Abstand zueinander verlaufen, der sich zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts verringert, und sich die erste Querschnittsfläche und/oder die zweite Querschnittsfläche zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts verringern.
Alternativ oder kumulativ vergrößert sich die Breite innerhalb eines Breitenvergrößerungsabschnitts und vergrößert sich der Abstand der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode zumindest innerhalb eines Breitenverringerungsabschnitts, wobei sich die erste Querschnittsfläche und/oder die zweite Querschnittsfläche zumindest innerhalb eines Breitenverringerungsabschnitts vergrößern. Die oben angegebenen Effekte bezüglich der Heizleistung treten hier entsprechend auf.
Bei der elektrisch leitfähigen Schicht kann es sich um eine flächige Heizfolie handeln, auf welcher die Elektroden aufgebracht sind oder innerhalb welcher die Elektroden verlaufen.
Im Folgenden soll die Länge die Erstreckung des Verkleidungsbauteils entlang der Längsachse und die Breite die Erstreckung senkrecht hierzu beschreiben. Typischerweise verlaufen die beiden Elektroden entlang der Längsachse in den Randbereichen der Verkleidungsbauteile oder fallen mit den Rändern der Verkleidungsbauteile zusammen. Wenn die elektrisch leitfähige Schicht eine sich im Breitenverringerungsabschnitt verringernde Breite aufweist, hat dies zur Folge, dass sich der Abstand zwischen den beiden Elektroden ebenfalls verringern muss. Der zwischen den beiden Elektroden anliegende elektrische Widerstand innerhalb der elektrisch leitfähigen Schicht verringert sich mit dem sich verringernden Abstand. Folglich steigen die Stromstärke und die Heizleistung.
Vorschlagsgemäß verringern sich die erste Querschnittsfläche der ersten Elektrode und/oder die zweite Querschnittsfläche der zweiten Elektrode zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts und/oder vergrößern sich die erste Querschnittsfläche der ersten Elektrode und/oder die zweite Querschnittsfläche der zweiten Elektrode zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts. Dies hat zur Folge, dass sich im Breitenverringerungsabschnitt der Widerstand innerhalb der Elektrode erhöht, was wiederum dazu führt, dass bei konstanter Spannung die Stromstärke sinkt. Aufgrund der verringerten Stromstärke sinkt auch die Heizleistung. Für den Breitenvergrößerungsabschnitt gilt der umgekehrte Fall. Infolge dieser Ausgestaltung werden die abstandsabhängige Unterschiede in der Erwärmung des Verkleidungsbauteils zumindest teilweise kompensiert und eine Vergleichmäßigung der Erwärmung des Verkleidungsbauteils bewirkt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein flächiges Heizelement insbesondere für ein Verkleidungsbauteil eines Transportmittels, umfassend eine elektrisch leitfähige Schicht mit einer Längsachse, einer Länge und einer sich innerhalb eines Breitenverringerungsabschnitts verringernden Breite, eine auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht verlaufende erste Elektrode mit einer ersten Querschnittsfläche, und eine auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht verlaufende zweite Elektrode mit einer zweiten Querschnittsfläche, wobei die erste und die zweite Elektrode zumindest entlang der Längsachse in einem Abstand zueinander verlaufen, der sich zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts verringert, und die elektrisch leitfähige Schicht eine Dicke aufweist, welche sich zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts verringert.
Der zwischen den beiden Elektroden wirkende Widerstand wird nicht nur vom Abstand der Elektroden, sondern auch von der Dicke der elektrisch leitfähigen Schicht bestimmt, welche der Strom von der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode oder umgekehrt durchfließen muss. Je dicker die elektrisch leitfähige Schicht, desto größer ihre Oberfläche, was zu einer Verringerung des innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht zwischen den beiden Elektroden wirkenden Widerstands führt. Nimmt der Abstand zwischen den Elektroden ab, so verringert sich bei einer gleichbleibenden Dicke der elektrisch leitfähige Schicht der zwischen den beiden Elektroden wirkende Widerstand, wie zuvor bereits erläutert, was zu einer erhöhten Heizleistung führt. Vorschlagsgemäß soll die Dicke der elektrisch leitfähigen Schicht mit abnehmendem Abstand verringert werden, was zu einer Erhöhung des zwischen den beiden Elektroden in der elektrisch leitfähige Schicht wirkenden Widerstands führt. Folglich sinkt die Heizleistung, was zu einer Vergleichmäßigung der Erwärmung des Verkleidungsbauteils führt.
Alternativ oder kumulativ kann sich die Breite innerhalb eines Breitenvergrößerungsabschnitts vergrößern und sich der Abstand der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts vergrößern, wobei die elektrisch leitfähige Schicht eine Dicke aufweist, welche sich zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts vergrößert. Die oben angegebenen Effekte bezüglich der Heizleistung treten hier entsprechend auf. Zusammengefasst würde sich die Heizleistung mit sich vergrößerndem Abstand der beiden Elektroden verringern, was durch eine Erhöhung der Dicke zumindest teilweise kompensiert wird. Folglich werden das Heizelement und das Verkleidungsbauteil gleichmäßiger erwärmt.
Die elektrisch leitfähige Schicht weist Dicken auf, die üblicherweise im Bereich von 20 bis 50 µm liegen, weshalb die elektrisch leitfähigen Schichten gewöhnlich nicht selbsttragend sind.
In einer weiteren Ausgestaltung verringert sich die Dicke der elektrisch leitfähigen Schicht innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts. Ferner verringern sich die erste Querschnittsfläche und/oder die zweite Querschnittsfläche zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts. Darüber hinaus können sich die Dicke der elektrisch leitfähigen Schicht innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts vergrößern und sich die erste Querschnittsfläche und/oder die zweite Querschnittsfläche zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts vergrößern, wodurch eine Vergleichmäßigung der Erwärmung des flächigen Heizelements bewirkt wird.
Bei einer weitergebildeten Ausführungsform können die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgedruckt oder aufgesprüht oder mittels eines Dispensers auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht sein. Diese Herstellungsverfahren ermöglichen die einfache und kostengünstige Bereitstellung der beiden Elektroden. Insbesondere lassen sich komplexere Verläufe der Elektroden ohne großen Aufwand darstellen. Beispielsweise können die Elektroden gebogen sein, um dem Verlauf des Verkleidungsbauteils folgen zu können. Es ist daher ohne weiteres möglich, auch komplexere Verkleidungsbauteile unter Nutzung der oben erläuterten Effekte gleichmäßig zu erwärmen. Das Aufdrucken der Elektroden lässt sich besonders einfach unter Verwendung des Siebdruckverfahrens realisieren. Die Verwendung des Siebdruckverfahrens bietet die Möglichkeit, die Elektroden besonders dünn auszuführen, wobei sich Elektroden mit einer Schichtdicke von 25 µm realisieren lassen. Hierdurch lassen sich Abzeichnungen im Verkleidungsbauteil vermeiden.
Bei einer weiteren Ausführungsform können die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode aus einer Silber- oder Carbonleitpaste oder aus einem sonstigen elektrisch leitenden Material bestehen. Insbesondere die Silber- oder Carbonleitpasten eignen sich besonders gut für die oben genannten Herstellungsverfahren, so dass das flächige Heizelement und folglich das Verkleidungsbauteil günstig hergestellt und gleichmäßig beheizt werden können.
Eine weitergebildete Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrisch leitfähige Schicht eine Trägerfolie umfasst, auf welche eine elektrische Leiterschicht aufgebracht ist. Hierdurch ist es möglich, die elektrisch leitfähige Schicht sehr dünn und biegbar auszugestalten. Weiterhin kann die elektrische Leiterschicht auf die Trägerfolie aufgedruckt werden, beispielsweise im Siebdruckverfahren. Die Dicke der elektrisch leitfähigen Schicht und damit der elektrische Widerstand, der zwischen den beiden Elektroden wirkt, lassen sich insbesondere mit dem Siebdruckverfahren relativ einfach verändern.
Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Verkleidungsbauteil eines Transportmittels, umfassend ein flächiges Heizelement nach einem der vorherigen Ausführungsformen. Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen Verkleidungsbauteil erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für das vorliegende flächige Heizelement erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass gegenüber bekannten Lösungen eine Vergleichmäßigung der Erwärmung des Verkleidungsbauteils unter Nutzung der zuvor erläuterten Effekte mit geringem zusätzlichem Aufwand erreicht werden kann.
In einer fortgebildeten Ausgestaltung umfasst das Verkleidungsbauteil eine Trägerschicht. Wie bereits erwähnt, ist das Verkleidungsbauteil üblicherweise nicht selbsttragend. Das Vorsehen der Trägerschicht ermöglicht es, dem Verkleidungsbauteil die nötige Stabilität zu geben, um es selbsttragend ausführen zu können, so dass es als Verkleidungsbauteil für Seitentüren eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Auch wenn der Begriff „Trägerschicht“ üblicherweise eine dünne Wandstärke suggeriert, steht dies nicht im Gegensatz zu einer stabilitätsverleihenden Wirkung. Die Wandstärke der Trägerschicht wird so gewählt, dass die notwendige Stabilität bereitgestellt wird. Die Trägerschicht kann daher starr ausgeführt werden, wenn dies gewünscht ist. In diesem Fall ist es möglich, dass die Trägerschicht das eigentliche Verkleidungsbauteil darstellt, beispielsweise eine Instrumententafel oder ein Verkleidungsbauteil für Seitentüren.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Verkleidungsbauteil eine Dekorschicht umfassen. Hierdurch kann dem Verkleidungsbauteil eine ansprechende Oberfläche gegeben werden, so dass der Innenraum mit einer angenehmen Optik versehen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Verkleidungsbauteil eine Schaumschicht und/oder ein Abstandsgewirk. Hierdurch kann dem Verkleidungsbauteil eine polsternde Wirkung verliehen werden, so dass das Verkleidungsbauteil beispielsweise als Armlehne ausgebildet werden kann.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1a) eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines flächigen Heizelements,
1b) eine Schnittdarstellung durch das in 1a) dargestellte Heizelement entlang der Schnittebene X-X,
1c) eine Schnittdarstellung durch das in 1a) dargestellte Heizelement entlang der Schnittebene Y-Y,
2) eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines flächigen Heizelements, und
3 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils, welches ein flächiges Heizelement umfasst,
4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils, welches ein flächiges Heizelement umfasst,
5 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils, welches ein flächiges Heizelement umfasst,
6 eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils, welches ein flächiges Heizelement umfasst, und.
7 eine Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils, welches ein flächiges Heizelement umfasst.
1a) zeigt eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines flächigen Heizelements 10 ₁, welche eine elektrisch leitfähige Schicht 12 umfasst. Die elektrisch leitfähige Schicht 12 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine selbst üblicherweise nicht elektrisch leitfähige Trägerfolie 13, auf welche eine elektrische Leiterschicht 15 aufgebracht ist (siehe auch 1b) und 1c)), die elektrisch leitend ist.
Auf die Leiterschicht 15 sind eine erste Elektrode 14 und eine zweite Elektrode 16 aufgebracht. Die elektrische Leiterschicht 15 bedeckt die Trägerfolie 13 nicht vollständig. Die erste und die zweite Elektrode 14, 16 weisen jeweils ein freies Ende 18 auf, in deren Bereich die erste und zweite Elektrode 14, 16 direkt auf der Trägerfolie 13 aufgebracht sind. Dort, wo die erste und die zweite Elektrode 14, 16 direkt auf der Trägerfolie 13 aufgebracht sind, nähern sich die beiden Elektroden 14, 16 an, wozu sie in einem Bogen verlaufen. Es ist auch möglich, dass die beiden Elektroden 14, 16 im Bereich eines der Enden der elektrischen Leiterschicht 15 senkrecht oder nahezu senkrecht zu dieser verlaufen und sich über der elektrischen Leiterschicht 15 annähern. Die Trägerfolie 13 kann in diesem Fall vollständig von der elektrischen Leiterschicht 15 bedeckt sein.
Mit den freien Enden 18 können die erste und die zweite Elektrode 14, 16 an nicht dargestellte elektrische Leitungen angeschlossen und in einen Steuer- oder Regelkreis eines ebenfalls nicht dargestellten Transportmittels wie ein Fahrzeug integriert werden.
Die erste Elektrode 14 und die zweite Elektrode 16 können beispielsweise aus einer Silber- oder Carbonleitpaste oder einem sonstigen elektrisch leitenden oder leitfähigen Material bestehen und sind somit elektrisch leitfähig.
Die elektrisch leitfähige Schicht 12 weist eine Länge L auf, welche die Erstreckung der elektrisch leitfähigen Schicht 12 entlang einer Längsachse AL beschreibt. Weiterhin weist die elektrisch leitfähige Schicht 12 eine Breite B auf, welche die Erstreckung der elektrisch leitfähigen Schicht 12 senkrecht zur Längsachse AL beschreibt. Ausgehend von den freien Enden 18 der ersten und der zweiten Elektrode 14, 16 weist die elektrisch leitfähige Schicht 12 bei einer ersten Länge L1 eine erste Breite B1 auf. Ferner weist die elektrisch leitfähige Schicht 12 einen Breitenverringerungsabschnitt 20 auf, in welchem sich die Breite B von der ersten Breite B1 auf eine zweite Breite B2 bei einer zweiten Länge L2 reduziert.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die elektrisch leitfähige Schicht 12 in der Draufsicht zwei rechteckige Abschnitte auf, zwischen denen der trapezförmige Breitenverringerungsabschnitt 20 angeordnet ist. Der Verlauf der elektrisch leitfähigen Schicht 12 ist aber keineswegs hierauf beschränkt. Insbesondere kann die elektrisch leitfähige Schicht 12 ausschließlich den Breitenverringerungsabschnitt 20 umfassen, der anstelle der Trapezform eine beliebige Form aufweisen kann, die zu einer Breitenverringerung bezogen auf die Längsachse AL führt. Die Breitenverringerung muss nicht symmetrisch zur Längsachse AL sein, so dass die Längsachse AL bei einer gegebenen Länge L in einer ersten Distanz zu einer ersten Kante 22 und in einer zweiten Distanz zu einer zweiten Kante 24 der elektrisch leitfähige Schicht 12 angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Distanz nicht gleich sind. Weiterhin müssen die Kanten nicht gerade verlaufen, sondern können gebogen oder gekrümmt sein.
Die erste und die zweite Elektrode 14, 16 verlaufen in einem geringen, gleichbleibenden Abstand zu der ersten Kante 22 bzw. zu der zweiten Kante 24, können aber bündig mit der ersten bzw. zweiten Kante 22, 24 abschließen. Daraus folgt, dass die beiden Elektroden 14, 16 an der ersten Länge L1 einen ersten Abstand d1 zueinander aufweisen, der sich im Breitenverringerungsabschnitt 20 auf den zweiten Abstand d2 an der zweiten Länge L2 verringert.
Aufgrund des geringeren zweiten Abstands d2 liegt bei der zweiten Länge L2 ein geringerer elektrischer Widerstand zwischen den beiden Elektroden 14, 16 an als bei der ersten Länge L1, was zur Folge hat, dass an der zweiten Länge L2 eine höhere Stromstärke zwischen den beiden Elektroden 14, 16 vorhanden ist, was zu einer erhöhten Heizleistung führt, so dass die elektrisch leitfähige Schicht 12 an der zweiten Länge L2 stärker erwärmt wird als bei der ersten Länge L1.
Um die Erwärmung der elektrisch leitfähige Schicht 12 zu vergleichmäßigen, weisen die erste Elektrode 14 an der ersten Länge L1 die erste Querschnittsfläche A1 (L1) und die zweite Elektrode die zweite Querschnittsfläche A2 (L1) auf. An der zweiten Länge L2 weisen die erste Elektrode 14 die erste Querschnittsfläche A1 (L2) und die zweite Elektrode die zweite Querschnittsfläche A2 (L2) auf. Der Flächeninhalt der ersten Querschnittsfläche A1 (L2) an der zweiten Länge L2 ist geringer als der Flächeninhalt der ersten Querschnittsfläche A1 (L1) an der ersten Länge L1. Entsprechendes gilt für die zweite Querschnittsfläche A2.
Die Form der Querschnittsflächen A1, A2 kann dabei beliebig gewählt werden und beispielsweise kreis- oder rechteckförmig sein. Entsprechend ändern sich der Durchmesser bzw. die Höhe und/oder die Breite, um die Flächeninhalte der Querschnittsflächen A1, A2 anzupassen.
Dadurch, dass die erste und die Querschnittsfläche A1, A2 an der zweiten Länge L2 geringer sind als an der ersten Länge L1, ist der Widerstand innerhalb der Elektroden 14, 16 an der zweiten Länge L2 höher als an der ersten Länge L1. Hierdurch stellt sich an der zweiten Länge L2 eine geringere Stromstärke ein, wodurch sich die Heizleistung reduziert. Die oben beschriebene erhöhte Heizleistung, die sich aufgrund des geringeren zweiten Abstand d2 an der zweiten Länge L2 verglichen mit der ersten Länge L1 ergibt, wird hierdurch zumindest teilweise kompensiert, was zu einer Vergleichmäßigung der Erwärmung der elektrisch leitfähige Schicht 12 führt.
In 1b) ist die elektrisch leitfähige Schicht 12 entlang der in 1a) definierten Schnittebene X-X an der ersten Länge L1 und in 1c) entlang der in 1a) definierten Schnittebene Y-Y an der zweiten Länge L2 dargestellt. An der ersten Länge L1 weist die elektrisch leitfähige Schicht 12 eine erste Dicke C1 auf, welche größer ist als eine zweite Dicke C2, die an der zweiten Länge L2 vorliegt.
Damit der Strom von der ersten Elektrode 14 zur zweiten Elektrode 16 fließen kann, muss er durch die elektrische Leiterschicht 15 der elektrisch leitfähige Schicht 12 fließen. Unter der Voraussetzung, dass die elektrische Leiterschicht 15 im Wesentlichen eine rechteckige Querschnittsform aufweist, ist ihre die Oberfläche umso größer, je dicker die elektrisch elektrische Leiterschicht 15 ist. An der ersten Länge L1 stellt sich daher ein geringerer Widerstand zwischen den beiden Elektroden 14, 16 ein als an der zweiten Länge L2. Aufgrund des höheren Widerstands an der zweiten Länge L2 liegt dort eine geringere Stromstärke an, wodurch die Heizleistung reduziert wird. Die oben beschriebene erhöhte Heizleistung, die sich aufgrund des geringeren zweiten Abstand d2 an der zweiten Länge L2 verglichen mit der ersten Länge L1 ergibt, wird hierdurch zumindest teilweise kompensiert, was zu einer Vergleichmäßigung der Erwärmung der elektrisch leitfähige Schicht 12 führt.
Im ersten Ausführungsbeispiel 10 ₁ ändern sich sowohl die Dicke C der elektrisch leitfähigen Schicht 12 als auch die erste und die zweite Querschnittsfläche A1, A2 der Elektroden 14, 16. Nicht gezeigt sind Ausführungsbeispiele, bei denen sich entweder nur die Dicke C der elektrisch leitfähigen Schicht 12 oder nur die Querschnittsflächen A1, A2 der Elektroden 14, 16 ändern. Aber auch bei diesen Ausführungsbeispielen wird die Erwärmung der elektrisch leitfähigen Schicht 12 mit der sich ändernden Breite B vergleichmäßigt.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Heizelements 10 ₂ ebenfalls anhand einer Draufsicht dargestellt. Die elektrisch leitfähige Schicht 12 des Heizelements 10 ₂ zweiten Ausführungsbeispiel weist ebenfalls den Breitenverringerungsabschnitt 20 auf, innerhalb welchem sich der Abstand d der Elektroden 14, 16 vom ersten Abstand d1 auf den zweiten Abstand d2 verringert. Weiterhin verringert sich die erste Breite B1 auf die zweite Breite B2 und die erste Querschnittsfläche A1 (L1) an der ersten Länge L1 auf die erste Querschnittsfläche A1 (L2) an der zweiten Länge L2. Selbiges gilt für die zweite Querschnittsfläche A2.
Weiterhin weist die elektrisch leitfähige Schicht 12 des Heizelements 10 ₂ nach dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Breitenvergrößerungsabschnitt 26 auf, in welchem sich die zweite Breite B2 auf eine dritte Breite B3 erhöht. Zudem vergrößert sich der Abstand d der Elektroden 14, 16 vom zweiten Abstand d2 auf den dritten Abstand d3. Die erste Querschnittsfläche A1 (L2) an der zweiten Länge L2 vergrößert sich auf die erste Querschnittfläche A1 (L3) an der dritten Länge L3. Selbiges gilt für die zweite Querschnittsfläche A2.
Es versteht sich, dass weitere Breitenverringerungsabschnitte und Breitenvergrößerungsabschnitte vorgesehen werden können, wobei die Querschnittsflächen und/oder die Dicken C entsprechend angepasst werden. Im zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 weist die elektrisch leitfähige Schicht 12 zwischen dem Breitenverringerungsabschnitt 20 und dem Breitenvergrößerungsabschnitt 26 einen rechteckigen Abschnitt auf, der aber auch weggelassen werden kann.
Es soll an dieser Stelle verdeutlicht werden, dass die Definition, ob die elektrisch leitfähige Schicht 12 einen Breitenverringerungsabschnitt 20 oder einen Breitenvergrößerungsabschnitt 26 aufweist, nur von der Blickrichtung durch die elektrisch leitfähige Schicht 12 entlang der Längsachse AL abhängt. In den 1 und 2 basiert die Definition auf einer Blickrichtung von der ersten Länge L1 zur zweiten Länge L2.
Würde man jedoch die Blickrichtung ändern und die Definition ausgehend von der zweiten Länge L2 zur ersten Länge L1 schauend vornehmen, würde die elektrisch leitfähige Schicht 12 des Heizelements 10 ₁ nach dem ersten Ausführungsbeispiel einen Breitenvergrößerungsabschnitt aufweisen. Entsprechendes gilt für das zweite Ausführungsbeispiel. An den oben beschriebenen Effekten ändert sich jedoch nichts.
In 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verkleidungsbauteils 28 ₁, welches ein flächiges Heizelement 10 umfasst. Aus Darstellungsgründen sind die Trägerfolie 13 und die elektrische Leiterschicht 15 der elektrisch leitfähigen Schicht 12 nicht separat dargestellt. Neben dem flächigen Heizelement 10 weist das Verkleidungsbauteil 28 weiterhin eine Dekorschicht 30 auf, welche auf der den Elektroden 14, 16 abgewandten Seite der elektrisch leitfähigen Schicht 12 auf diese aufgebracht ist.
Wie eingangs erwähnt, beträgt die Dicke C der elektrisch leitfähigen Schicht 12 üblicherweise zwischen 20 und 50 µm, so dass sie nicht selbsttragend ist. Auch sind Dekorschichten 30 häufig nicht selbsttragend, so dass das in 3 gezeigte Verkleidungsbauteil 28 beispielsweise dafür geeignet ist, als Überzug von polsternden Schaumstoffbauteilen, beispielsweise von Armlehnen, verwendet zu werden. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Dekorschicht 30 eine Lederschicht oder dergleichen sein.
In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verkleidungsbauteils 28 ₂ dargestellt, bei welchem zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht 12 und der Dekorschicht 30 eine Schaumschicht 32 angeordnet ist, mit welcher die polsternde Wirkung des Verkleidungsbauteils 28 ₂ erhöht werden kann. Anstelle der Schaumschicht kann auch ein Abstandsgewirk 32 eingesetzt werden, welches ebenfalls eine polsternde Wirkung hat. Um dem Verkleidungsbauteil 28 ₂ die gewünschte Stabilität zu verleihen, ist zudem eine Trägerschicht 34 vorgesehen. Das Verkleidungsbauteil 28 ₂ ist daher selbsttragend.
In 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Verkleidungsbauteils 28 ₃ gezeigt, welches ebenfalls die Trägerschicht 34 umfasst. Die elektrisch leitfähige Schicht 12 ist zwischen der Trägerschicht 34 und der Dekorschicht angeordnet. Die Trägerschicht 34 gibt dem Verkleidungsbauteil 28 ₃ die notwendige Stabilität, so dass das Verkleidungsbauteil 28 ₃ auch in diesem Ausführungsbeispiel selbsttragend ausgeführt werden kann.
In 6 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils 28 ₄ dargestellt, bei welchem zwischen der Trägerschicht 34 und der elektrisch leitenden Schicht 12 eine Schaumschicht 32 angeordnet ist. Wie auch das dritte Ausführungsbeispiel kann das erfindungsgemäße Verkleidungsbauteil 28 ₄ gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel selbsttragend ausgeführt werden. Aufgrund der Schaumschicht 32 kann dem Verkleidungsbauteil 28 ₄ eine polsternde Wirkung verliehen werden. Die Trägerschicht 34 kann als Spritzgussträgerteil ausgeführt werden, wobei die Trägerschicht 34 bzw. das Spitzgussträgerteil das Basisteil der Verkleidungsbauteile 28 ₃ und 28 ₄ nach dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel bildet. Die Trägerschicht kann beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium bestehen, auf welche das flächige Heizelement direkt aufgetragen werden kann.
In 7 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils 28 ₅ dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist keine Dekorschicht 30 vorgesehen. Die elektrisch leitende Schicht 12 ist direkt auf der Trägerschicht 34 angeordnet, so dass das Verkleidungsbauteil 28 ₅ ebenfalls selbsttragend ist. In diesem Ausführungsbeispiel lässt sich das Verkleidungsbauteil 28 ₅ besonders kostengünstig herstellen und kann beispielsweise für Instrumententafeln oder Türseitenverkleidungen verwendet werden.
Sofern zweckmäßig, können die hier genannten Schichten auch in einer anderen Reihenfolge angeordnet werden. Zudem kann das Verkleidungsbauteil 28 auch weitere, hier nicht explizit dargestellte Schichten aufweisen. Derartige Schichten können Abstandsgewirke, Kaschierfolien und Formhäute sein.
Bezugszeichenliste

10, 10₁, 10₂: flächiges Heizelement
12: elektrisch leitfähige Schicht
13: Trägerfolie
14: erste Elektrode
15: elektrische Leiterschicht
16: zweite Elektrode
18: freies Ende
20: Breitenverringerungsabschnitt
22: erste Kante
24: zweite Kante
26: Breitenvergrößerungsabschnitt
28: Verkleidungsbauteil
30: Dekorschicht
32: Schaumschicht, Abstandsgewirk
34: Trägerschicht
AL: Längsachse
A1, A2, A3: erste, zweite, dritte Querschnittsfläche
B: Breite
B1, B2, B3: erste, zweite, dritte Breite
C: Dicke
C1: erste Dicke
C2: zweite Dicke
d: Abstand
d1: erster Abstand
d2: zweiter Abstand
d3: dritter Abstand
L: Länge
L1, L2, L3: erste, zweite, dritte Länge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20319024 U1 [0006]
DE 2020130059231 [0006]
DE 102012015375 A1 [0006]
DE 10159814 B4 [0006]

Claims

Flächiges Heizelement insbesondere für ein Verkleidungsbauteil (28) eines Transportmittels, umfassend – eine elektrisch leitfähige Schicht (12) mit einer Längsachse (AL), einer Länge (L) und einer sich innerhalb eines Breitenverringerungsabschnitts (20) verringernden Breite (B) und/ oder einer sich innerhalb eines Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößernde Breite (B), – eine auf die elektrisch leitfähige Schicht (12) aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht (12) verlaufende erste Elektrode (14) mit einer ersten Querschnittsfläche (A1), und – eine auf die elektrisch leitfähige Schicht (12) aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht (12) verlaufende zweite Elektrode (16) mit einer zweiten Querschnittsfläche (A2), wobei – die erste und die zweite Elektrode (14, 16) zumindest entlang der Längsachse (AL) in einem Abstand (d) zueinander verlaufen, der sich zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts (20) verringert, und – sich die erste Querschnittsfläche (A1) und/oder die zweite Querschnittsfläche (A2) zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts (20) verringern, und/oder – die erste und die zweite Elektrode (14, 16) zumindest entlang der Längsachse (AL) in einem Abstand (d) zueinander verlaufen, der sich zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößert, und – sich die erste Querschnittsfläche (A1) und/oder die zweite Querschnittsfläche (A2) zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößern.
Flächiges Heizelement insbesondere für ein Verkleidungsbauteil (28) eines Transportmittels, umfassend – eine elektrisch leitfähige Schicht (12) mit einer Längsachse (AL), einer Länge (L) und einer sich innerhalb eines Breitenverringerungsabschnitts (20) verringernden Breite (B) und/oder einer sich innerhalb eines Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößernden Breite (B), – eine auf die elektrisch leitfähige Schicht (12) aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht (12) verlaufende erste Elektrode (14) mit einer ersten Querschnittsfläche (A1), und – eine auf die elektrisch leitfähige Schicht (12) aufgebrachte oder innerhalb der elektrisch leitfähige Schicht (12) verlaufende zweite Elektrode (16) mit einer zweiten Querschnittsfläche (A2), wobei – die erste und die zweite Elektrode (14, 16) zumindest entlang der Längsachse (AL) in einem Abstand (d) zueinander verlaufen, der sich zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts (20) verringert, und – die elektrisch leitfähige Schicht (12) eine Dicke (C) aufweist, welche sich zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts (20) verringert, und/oder – die erste und die zweite Elektrode (14, 16) zumindest entlang der Längsachse (AL) in einem Abstand (d) zueinander verlaufen, der sich zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößert, und – die elektrisch leitfähige Schicht (12) eine Dicke (C) aufweist, welche sich zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößert.
Flächiges Heizelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dicke (C) der elektrisch leitfähigen Schicht (12) innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts (20) verringert und sich die erste Querschnittsfläche (A1) und/oder die zweite Querschnittsfläche (A2) zumindest innerhalb des Breitenverringerungsabschnitts (20) verringern.
Flächiges Heizelement nach den Ansprüchen 1 und 2 oder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dicke (C) der elektrisch leitfähigen Schicht (12) innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößert und sich die erste Querschnittsfläche (A1) und/oder die zweite Querschnittsfläche (A2) zumindest innerhalb des Breitenvergrößerungsabschnitts (26) vergrößern.
Flächiges Heizelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (14) und/oder die zweite Elektrode (16) auf die elektrisch leitfähige Schicht (12) aufgedruckt oder aufgesprüht oder mittels eines Dispensers auf die elektrisch leitfähige Schicht (12) aufgebracht sind.
Flächiges Heizelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (14) und/oder die zweite Elektrode (16) aus einer Silber- oder Carbonleitpaste oder aus einem sonstigen elektrisch leitenden Material bestehen.
Flächiges Heizelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (12) eine Trägerfolie (13) umfasst, auf welche eine elektrische Leiterschicht (15) aufgebracht ist.
Verkleidungsbauteil (28) insbesondere eines Transportmittels, umfassend ein flächiges Heizelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Verkleidungsbauteil (28) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleidungsbauteil (28) eine Trägerschicht (34) umfasst.
Verkleidungsbauteil (28) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleidungsbauteil (28) eine Dekorschicht (30) umfasst.
Verkleidungsbauteil (28) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleidungsbauteil (28) eine Schaumschicht (32) und/oder ein Abstandsgewirk (32) umfasst.