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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Heizergehäuse, das zumindest eine PTC-Heizeinrichtung in sich aufnimmt und eine Anlagefläche für einen mit einem Anschlusskabel verbundenen Kabelschuh ausbildet. Von dieser Anlagefläche ragt ein außen an dem Heizergehäuse freiliegender Anschlussbolzen ab, der einen in einer Anschlusslasche des Kabelschuhs ausgebildeten Durchlass durchsetzt.
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Solch ein Anschlussbolzen an einem Heizergehäuse einer elektrischen Heizvorrichtung dient insbesondere dem Anschluss eines Massekabels. Speziell bei elektrischen Heizvorrichtung in einem Kraftfahrzeug, die insbesondere mit der vorliegenden Erfindung weitergebildet werden soll, besteht die Notwendigkeit einer sicheren und dauerhaften Befestigung des entsprechenden Anschlusskabels an dem Heizergehäuse. Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
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Die folgende Erfindung will eine elektrische Heizvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug angeben, bei welcher die Verbindung zwischen dem Anschlusskabel und dem Heizergehäuse in verbesserter Weise ausgebildet ist.
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Hierzu schlägt die vorliegende Erfindung eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Diese elektrische Heizvorrichtung hat in an sich bekannter Weise ein Heizergehäuse, das eine Anlagefläche für einen Kabelschuh ausbildet. Der Kabelschuh wird üblicherweise durch einen stanz-biegebearbeitetes Blechteil gebildet, welches die zuvor bereits erwähnte Anschlusslasche und üblicherweise einteilig daran eine Crimpöffnung ausformt, in welcher das abisolierte Ende des Anschlusskabels aufgenommen und elektrisch mit dem Kabelschuh kontaktiert ist. Die Anschlusslasche hat einen Durchlass. Dieser Durchlass kann eine in sich geschlossene Bohrung oder eine U-förmige, zur Seite hin offene Ausnehmung sein. Der Durchlass ist zur Aufnahme des zuvor bereits erwähnten Anschlussbolzens angepasst ausgebildet und wird bei der erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung von diesem durchsetzt.
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Der Anschlussbolzens typischerweise mit einem Gewinde versehen, um nach dem Vormontieren von Anschlussbolzen und Durchlass die Verbindung zwischen beiden zu sichern, indem von dem freien Ende des Anschlussbolzens eine Mutter gegen den Kabelschuh geschraubt wird. Im Hinblick auf eine verbesserte Befestigung bildet das Gehäuse zumindest einen Vorsprung aus, der die Anlagefläche überragt und mit der Anschlusslasche zu verdrehsicheren Halterung des Kabelschuhs an dem Heizergehäuse zusammenwirkt. Dieser Vorsprung kann eine in der Anschlusslasche vorgesehene Öffnung oder Bohrung durchsetzen. Bevorzugt wirkt der Vorsprung zumindest mit einem Teilumfang des Kabelschuhs zusammen.
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Das Gehäuse kann aus Kunststoff oder Metall ausgebildet sein. Im Falle eines Kunststoffgehäuses kann dasselbe mit einer EMV-Abschirmung versehen sein, mit der der Anschlussbolzens elektrisch kontaktiert ist. Sofern das Gehäuse aus Metall, beispielsweise druckgegossenem Aluminium besteht, ist der Anschlussbolzens üblicherweise unmittelbar in das Gehäuse eingeschraubt. Der Anschlussbolzen hat hierzu an seinem freien Ende üblicherweise Funktionsflächen, die mit einem Werkzeug zum Einschrauben des Anschlussbolzens verdrehfest zusammenwirken.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wirken der zumindest eine Vorsprung und die Anschlusslasche so zusammen und sind so ausgeformt, dass der Kabelschuh lediglich in einer vorbestimmten Ausrichtung auf die Anlagefläche aufgelegt werden kann. Die elektrische Heizvorrichtung hat dementsprechend eine Poke-Yoke-Funktion für die richtige Montage der Anschlusslasche an dem Gehäuse und gegenüber dem Anschlussbolzen. So kann beispielsweise der Durchlass außermittig zu der Anlagefläche und/oder der Grundfläche des Kabelschuhs vorgesehen sein, während der oder die Vorsprünge eine weitere Positionierung des Kabelschuhs vorgeben.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer elektrischen Heizvorrichtung;
- 2 eine perspektivische Draufsicht auf einen Ausschnitt des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels vor dem Verbinden eines Kabelschuhs;
- 3 die Darstellung nach 2 nach dem Aufsetzen des Kabelschuhs;
- 4 eine perspektivische Draufsicht des Ausführungsbeispiels mit einem Ausführungsbeispiel eines anderen Kabelschuhs und
- 5 eine Draufsicht auf eine Variante einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung vor dem Aufsetzen des Kabelschuhs.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung 100 mit einem mehrteiligen Gehäuse, das ein aus Kunststoff ausgebildetes Gehäuseunterteil 102 und ein mittels Druckguss einteilig aus Metall ausgebildetes Gehäuseoberteil 104 umfasst.
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Das Gehäuseunterteil 102 ist wannenförmig ausgebildet und umschließt eine Heizkammer 106, zu der von einem Boden 106 abragende Ein- und Auslassstutzen 110 vorgesehen sind. Diese Ein- und Auslassstutzen 110 sind einteilig mit dem Gehäuseunterteil 102 mittels Spritzgießen ausgeformt.
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Die Ein- und Auslassstutzen 110 überragen den Boden 108. Sie gehen rechtwinklig von einer durch den Boden 106 gebildeten ebenen Fläche ab.
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Zwischen dem Gehäuseoberteil
104 und dem Gehäuseunterteil
102 ist in der Figur eine Vielzahl von PTC-Heizeinrichtungen
112 dargestellt, die innerhalb der PTC-Heizeinrichtungen
112 vorgesehene PTC-Elemente aufweisen, die über Leiterbahnen elektrisch leidend kontaktiert sind. Die Leiterbahnen werden über Kontaktzungen
114 elektrisch angeschlossen. Die PTC-Heizeinrichtungen
112 sind steckkontaktiert in dazu vorgesehenen Aufnahmen
116 einer Trennwand
117 des Gehäuseoberteils
104 gehalten. Details dieser Ausgestaltung sind in der auf die Anmelderin zurückgehenden
EP 3 334 242 A1 beschrieben.
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Zwischen dem Gehäuseunterteil 102 und dem Gehäuseoberteil 104 sind weitere Elemente der Heizvorrichtung 100 dargestellt. Mit Bezugszeichen 118 ist ein Hochvolt-Steckelement gekennzeichnet, das mit dem Gehäuseunterteil 104 verschraubt wird und bis in eine Anschlusskammer 120 des Gehäuseoberteils 104 hineinragende Kontaktelemente aufweist. Diese Kontaktelemente sind mit einer mit Bezugszeichen 122 gekennzeichneten Leiterplatte elektrisch verbunden, die in dem wannenförmigen Gehäuseoberteil 104 aufgenommen werden kann. Mit Bezugszeichen 124 ist eine Dichtung gekennzeichnet, die das Gehäuseunterteil 102 gegenüber dem Gehäuseoberteil 104 und damit die Heizkammer 106 abdichtet.
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Ein mit elastischen Vorsprüngen versehenes Halteelement 126 hat die einzelnen PTC-Heizeinrichtungen 112 jeweils einzeln aufnehmende Heizungseinrichtungsaufnahmen 128, die mit der Außenumfangsfläche der einzelnen PTC-Heizeinrichtungen 112 verkrallen. Im montierten Zustand ist das Halteelement 126 auch form- und/oder kraftschlüssig mit dem Gehäuseunterteil 104 verbunden.
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Oberhalb des Gehäuseoberteils 104 und unterhalb der Leiterplatte 122 ist eine Kontaktierungseinrichtung 130 angeordnet, die sämtliche Kontaktzungen 114 elektrisch anschließt und einzelnen PTC-Heizeinrichtungen 112 zu Heizkreisen gruppiert. Über von der Kontaktierungseinrichtung 130 abragende Kontaktzungen 132 wird eine elektrische Verbindung zwischen der Kontaktierungseinrichtung 130 und der Leiterplatte 122 hergestellt. Mit der Leiterplatte 142 verbunden und von dieser abragend ist mit Bezugszeichen 134 ein Steuersignal-Steckelement gezeigt. Dieses Steuersignal-Steckelement 134 ist gegen die Leiterplatte 122 verschraubt.
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Oberhalb der Leiterplatte 122 ist eine weitere umlaufende Dichtung 136 und ein Steuergehäusedeckel 138 gezeigt, durch welches die Anschlusskammer 120 des Gehäuseoberteils 104 abgedeckt und abgedichtet wird. Der Steuergehäusedeckel 138 ist aus Metall ausgebildet, um zusammen mit dem Gehäuseoberteil 104 elektromagnetische Strahlung abzuschirmen, die durch das Schalten des Leistungsstromes innerhalb des Steuergehäuses 104, 136, 138 entsteht. Zwischen dem Steuergehäusedeckel 138 und der Leiterplatte 122 ist ein Stützgerippe 140 angeordnet, das Kompressionselemente 142 zwischen sich und der Leiterplatte 122 abstützt, um beispielsweise auf der Leiterplatte 122 montierte Leistungstransistoren gegen Kühlflächen anzudrücken, die wärmeleitend mit in die Heizkammer 106 verlängerte Kühldomen verbunden sind. Die Kühlflächen sind wärmeleitend mit den Leistungstransistoren verbunden.
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Verbindungsstangen
144 hintergreifen nach der Montage Verriegelungsvorsprünge
146, die an dem Gehäuseunterteil
102 und dem Gehäuseoberteil
104 vorgesehen sind, um die beiden Teile
102,
104 formschlüssig und unverlierbar miteinander zu verbinden. Details hierzu sind in der
EP 2 796 804 A1 beschrieben.
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Der Steuergehäusedeckel 138 bildet zusammen mit dem Gehäuseoberteil 104 und der Dichtung 136 ein Steuergehäuses 146 aus. Dabei bilden der Steuergehäusedeckel 138 und das Gehäuseoberteil 104 aufgrund ihrer metallischen Werkstoffe eine Abschirmung um die in diesem Steuergehäuses 146 aufgenommene Steuervorrichtung 148, die im wesentlichen durch die Leiterplatte 122 gebildet ist. Von dem Steuergehäuse 146 ragt in Richtung der Steckelemente 118, 134 unterstützen 110 ein Anschlussbolzen 150 ab. Dieser Anschlussbolzen 150 dient dem Anschluss des metallischen Steuergehäuses 146 an eine Massephase und ist mit dem Steuergehäuses 146 verschraubt.
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In 2 ist der in 1 mit Bezugszeichen 150 gekennzeichnete Anschlussbolzen bereits mit dem Gehäuseoberteil 104 verschraubt. Ersichtlich hat der Anschlussbolzen 150 in etwa auf mittlerer Höhe einen Anlageteller 152, der die mit einem Außengewinde versehene Zylinderfläche des Anschlussbolzens 150 erheblich radial überragt und einander gegenüberliegende Ringflächen ausbildet, wobei die in 2 untere Fläche nach dem Verschrauben des Anschlussbolzens 150 gegen das Gehäuseoberteil 104 anliegt. Das Verschrauben erfolgt durch ein Werkzeug, welches mit den an dem freien Ende des Anschlussbolzens 150 gekennzeichneten Funktionsflächen 152 verdrehsicher zusammenwirken.
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Im montierten Zustand überragt der Anlageteller 152 mit seiner in 2 dem Betrachter zugewandten oberen Ringfläche geringfügig eine mit Bezugszeichen 156 gekennzeichnete Anlagefläche, die durch das Gehäuseoberteil 104 ausgebildet ist. Bei dem in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel des Gehäuseoberteils 104 wird diese Anlagefläche 156 von einer domförmigen Erhebung ausgeformt, die erheblich von der Trennwand 117 beanstandet, indes hierzu im wesentlichen parallel verlaufend vorgesehen ist. Dadurch wird eine Ebene leicht oberhalb der Anlagefläche 156 geschaffen, in welcher ein Werkzeug zum Verschrauben einer nicht gezeigten Mutter wirken kann, ohne mit anderen Bauteilen des Ausführungsbeispiels zu kollidieren. Die domförmige Erhebung erleichtert ferner die Zugänglichkeit des Anschlussbolzens 150 für die Montage und vereinfacht dementsprechend dieselbe.
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In 3 ist ein mit Bezugszeichen 160 gekennzeichneter Kabelschuh gezeigt, der aus einem Blechmaterial ausgebildet ist und eine im wesentlichen ebene Anschlusslasche 162 ausformt, in der ein Durchlass 164 vorliegend in Form einer durchgehenden Bohrung ausgespart ist. Von der Anschlusslasche 162 ragt im wesentlichen rechtwinklig dazu eine Crimphülse 166 ab, die einen benachbart zu der Anschlusslasche 162 ausgebildeten ersten Crimpsteg 168, der mit einer Ader eines an seinem Ende abisolierten Kabels 170 geklemmt ist und damit den Kabelschuh 160 elektrisch mit dem Kabel 170 verbindet, und einen zweiten Crimpsteg 172 aufweist, der mit der Ummantelung des Kabels 170 zur Zugentlastung der elektrischen Verbindung zusammen wirkt.
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Die Anschlusslasche 162 hat eine in der Draufsicht in etwa rechteckige Querschnittsform, wobei an einer ersten Ecke die Anschlusslasche 162 rechteckig ausgeschnitten ist und von einem ersten Vorsprung 174 überragt ist, der als Nocke ausgeformt ist und dessen Kontur der Kontur der ausgeschnittenen Anschlusslasche 160 an ihrer ersten Ecke entspricht. Zu diesem in einem ersten Eckbereich 176 der im wesentlichen rechteckigen Anlagefläche 156 ausgebildeten ersten Vorsprung 174 befindet sich ein mit Bezugszeichen 178 gekennzeichneter zweiter Eckbereich der Anlagefläche 156, an dem ein zweiter Vorsprung 180 die Anlagefläche 156 überragt.
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Wie insbesondere der 4 zu entnehmen ist, erstreckt sich dieser zweite Vorsprung 180 über einen Winkelbereich α, der seinen Mittelpunkt im Zentrum des Anschlussbolzens 150 hat, von etwa 210°. Der zweite Vorsprung 180 bildet zwar eine, die Anlagefläche 156 L-förmig umgebende Ecke aus, die mittig abgerundet ist. Aufgrund der exzentrischen Anordnung des Anschlussbolzen 150 ist der Winkel aber größer als 180°. Ersichtlich ist der zweite Vorsprung 180 ausgehend von den beiden Ecken der Anlagefläche 152, die dem ersten Vorsprung 174 benachbart sind, durchgängig ausgebildet. Ein Schenkel des durchgehenden Vorsprungs 180 ist mit einer Einbuchtung 182 versehen, in welcher in der Variante nach 4 ein Verriegelungsvorsprung 184 der Anschlusslasche 162 im Eingriff ist. Auch dadurch ist eine verdrehsichere Halterung des Kabelschuhs 160 gegenüber dem Gehäuseoberteil 104 gegeben.
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Bei der in 5 gezeigten Varianten sind in einem Winkelbereicha von 180° drei Vorsprünge vorgesehen, die die Anlagefläche 152 jeweils überragen. Die mit Bezugszeichen 174 und 180 versehenen ersten und zweiten Vorsprünge sind dabei wie ein mit Bezugszeichen 186 gekennzeichneter dritter Vorsprung als Nocke ausgebildet. Der in den 2 bis 4 dargestellte Kabelschuh 160 kann auch bei dieser Variante mit seiner Anschlussleitung 162 verdrehsicher zwischen den Vorsprüngen 174, 180, 186 gehalten werden.
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Den Varianten ist gemein, dass die die Anlagefläche 152 überragenden Bereiche der Verdrehsicherung jeweils mit der Außenumfangsfläche der Anschlusslasche 162 zusammenwirken. Der Kabelschuh 160 ist als einfaches Blech mittels Stanz-Biegebearbeitung hergestellt. Nach dem Aufschieben der Anschlusslasche 162 auf den Anschlussbolzen 150 wird von oben eine Mutter auf den Gewindezapfen des Anschlussbolzens 150 aufgeschraubt.
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Die Verdrehsicherung nach den gezeigten Ausführungsbeispielen hält den Kabelschuh 160 bereits im Rahmen der Montage verdrehsicher gegenüber dem Gehäuseoberteil 104 fest. So kann das über die geschraubte Mutter bewirkte Drehmoment den Kabelschuh 160 nicht in seiner Lage verschieben. Es bedarf keiner weiteren Fixierung des Kabelschuhs 160 im Rahmen der Montage. Bis zum endgültigen Festziehen der Mutter bleibt der Kabelschuh 160 in seiner Ausrichtung relativ zu dem Anschlussbolzen 150 formschlüssig gehalten. Da der Anlageteller 152 die Anlagefläche 156 leicht überragt, ergibt sich mit dem Anschrauben der Mutter gegen die Anschlusslasche 162 eine beidseitige sichere elektrische Kontaktierung zwischen dem Kabelschuh 160 und im Anschlussbolzen 150.
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Ersichtlich dient die Verdrehsicherung auch der Halterung des Kabelschuhs 160 beim Abschrauben der Mutter. Die Verdrehsicherung nach den Ausführungsbeispielen wirkt in beiden Drehrichtungen der Mutter. Die Verdrehsicherung ist ferner so ausgestaltet, dass eine Anschlussleitung 162 mit ihrem davon abragenden Crimpstegen 168 bzw. 172 in zwei verschiedenen Ausrichtungen von dem Gehäuseoberteil 104 abfragen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Elektrische Heizvorrichtung
- 102
- Gehäuseunterteil
- 104
- Gehäuseoberteil
- 106
- Heizkammer
- 108
- Boden
- 110
- Ein-und Auslassstutzen
- 112
- PTC-Heizeinrichtungen
- 114
- Kontaktzungen
- 116
- Aufnahmen
- 117
- Trennwand
- 118
- Hochvolt-Steckelement
- 120
- Anschlusskammer
- 122
- Leiterplatte
- 124
- Dichtung
- 126
- Halteelement
- 128
- Heizungseinrichtungsaufnahmen
- 130
- Kontaktierungseinrichtung
- 132
- Kontaktstifte
- 134
- Steuersignal-Steckelement
- 136
- Dichtung
- 138
- Steuergehäusedeckel
- 140
- Stützgerippe
- 142
- Kompressionselemente
- 144
- Verbindungsstangen
- 146
- Steuergehäuse
- 148
- Steuervorrichtung
- 150
- Anschlussbolzen
- 152
- Anlageteller
- 154
- Funktionsfläche
- 156
- Anlagefläche
- 160
- Kabelschuh
- 162
- Anschlusslasche
- 164
- Durchlass
- 166
- Crimphülse
- 168
- erster Crimpsteg
- 170
- Kabel
- 172
- zweiter Crimpsteg
- 174
- erster Vorsprung
- 176
- erster Eckbereich
- 178
- zweiter Eckbereich
- 180
- zweiter Vorsprung
- 182
- Einbuchtung
- 184
- Verriegelungsvorsprung
- 186
- dritter Vorsprung
- a
- Winkelbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3334242 A1 [0012]
- EP 2796804 A1 [0017]
