DE3935054A1 - Widerstandseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Widerstandseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art und vorzugsweise eine Widerstandseinrichtung, wie sie als Gebläsevorwiderstand für die Lüftungs- oder Klima­ anlagengebläse von Kraftfahrzeugen benutzt wird.

DE 32 16 474 A1 beschreibt eine Widerstandseinrichtung, die in den Lüftungskanal eines Kraftfahrzeugs eingebaut wird und Vorwiderstände aufweist, mit denen die Dreh­ zahl des Lüftermotors verändert werden kann. Die Vor­ widerstände sind Widerstandswicklungen, die um einen Trägerkörper aus Keramikmaterial herumgewickelt sind. Da die Widerstandseinrichtung unterschiedliche Be­ triebstemperaturen annehmen kann und sich eine Draht­ wicklung bei thermischer Ausdehnung von dem Träger­ körper abheben würde, sind die Drahtwicklungen in einer isolierenden Beschichtungsmasse, die im fließfähigen Zustand aufgebracht und dann erhärtet wird, einge­ bettet. Außerdem sind an dem Trägerkörper Bohrungen und seitlich offene Kanäle vorhanden, um die Anschlußele­ mente der Widerstandseinrichtung zu fixieren. Die Her­ stellung einer solchen Widerstandseinrichtung ist sehr aufwendig, weil die Anschlußelemente separat herge­ stellt und montiert werden müssen und weil außerdem im Widerstandskörper noch spezielle Trag- und Hilfsvor­ richtungen anzubringen sind.

Die bekannte Widerstandseinrichtung weist außerdem eine in einer Ausnehmung des Trägerkörpers oder außerhalb des Trägerkörpers untergebrachte Thermosicherung auf, die bei Ansteigen der Umgebungstemperatur einen Strom­ kreis unterbricht und den angeschlossenen Verbraucher außer Betrieb setzt. Die Unterbringung der Thermo­ sicherung im Inneren des Trägerkörpers ist nachteilig, weil die Thermosicherung dann manchmal wegen der ther­ mischen Trägheit des Trägerkörpers zu spät anspricht, andererseits aber auch manchmal erst dann anspricht, wenn der Stromverbraucher bereits ausgeschaltet wurde. Bei der Anbringung der Thermosicherung außerhalb des Trägerkörpers ist eine relativ aufwendige Verbindungs­ technik erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wider­ standseinrichtung der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und bei der insbesondere die Montage vereinfacht ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Widerstandseinrichtung ist der Widerstandsdraht nicht um den Trägerkörper herum­ gewickelt, sondern er besteht aus einem wellenförmigen Strang, der längslaufend in einem Kanal des Träger­ körpers untergebracht ist. Der wellenförmige Strang kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß man den Widerstandsdraht zwischen zwei miteinander kämmenden Zahnrädern hindurchführt, die den Widerstandsdraht zu einer mäanderförmigen Struktur verformen. Auf diese Weise kann in einem relativ kurzen Trägerkörper ein relativ langer Widerstandsdraht untergebracht werden. Der wellenförmige Drahtstrang braucht nicht selbst­ tragend zu sein, weil er in dem Kanal des Trägerkörpers abgestützt wird. Dieser Kanal hat vorzugsweise runden Querschnitt und er erstreckt sich über die gesamte Länge des Widerstandskörpers. In dem Kanal, der im übrigen leer ist und mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, wird der Strang aus Widerstandsmate­ rial untergebracht, wobei der Kanal von Luft durch­ strömt wird, so daß eine Kühlung des Widerstandsdrahtes erfolgt. In den vorgefertigten Trägerkörper, der in der Regel aus Keramikmaterial besteht, werden lediglich die Stränge aus gewelltem Widerstandsdraht eingesetzt. Weitergehende Montagemaßnahmen sind nicht erforderlich. Insbesondere braucht kein Vergießen und keine Umhüllung vorgesehen zu werden.

Die erfindungsgemäße Widerstandseinrichtung eignet sich insbesondere als Vorwiderstand (mit oder ohne Abgriffe) für elektrische Verbraucher, wie z. B. Lüftermotore in Kraftfahrzeugen.

Der Drahtwiderstand besteht vorzugsweise aus Bandmate­ rial. Ein solches Band- oder Streifenmaterial aus flachem Widerstandsdraht läßt sich in einfacher Weise verarbeiten und ein daraus hergestellter Strang hat eine relativ hohe Formsteifigkeit und Festigkeit. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Anschlußenden von Bandmaterial sich relativ leicht elektrisch und mechanisch verbinden lassen, indem sie mit dem An­ schlußelement des Verbindungspartners verschweißt werden. Auch das Verkrimpen oder Herstellen von Quetschverbindungen ist bei Flachmaterial einfacher und vor allen Dingen mit höherer Kontaktsicherheit durchzu­ führen als bei Rundmaterial.

Ein weiterer Vorteil von Bandmaterial besteht darin, daß die Kanäle, in denen ein Leiter oder ein Wider­ standselement aus Bandmaterial verlegt ist, unrunden Querschnitt haben können, der im wesentlichen dem­ jenigen des Bandmaterials entspricht. Durch einfaches Verdrillen der aus dem Trägerkörper herausragenden Enden kann das Bandmaterial gegen Hineinziehen in den Trägerkörper gesichert werden. Dabei bedeutet Ver­ drillen, daß eine Drehung des Bandmaterials um etwa 45° oder mehr durchgeführt wird, so daß das herausragende Bandende nicht mehr in den betreffenden Kanal hinein­ gezogen werden kann.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Wider­ standseinrichtung besteht darin, daß die strangförmigen Widerstandselemente lose in Kanälen des Trägerkörpers liegen, in dem sie gegen Herausziehen fixiert sind. Die Montage der Widerstandselemente erfolgt lediglich durch Hineinstecken in die Kanäle, so daß aufwendige Wickel­ prozesse oder nachträgliche Umhüllungen nicht erforder­ lich sind. Die Fixierung der Widerstandsstränge an den Enden erfolgt durch Kontaktierung mit anderen Wider­ standssträngen oder elektrischen Leitern. Damit ist die erforderliche Sicherheit gegen Hineinziehen in den Trägerkörper gewährleistet.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Widerstandseinrichtung,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Widerstandseinrichtung aus Richtung des Pfeiles II von Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Anschluß­ seite der Widerstandseinrichtung aus Richtung des Pfeiles III von Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht des Trägerkörpers, und

Fig. 5 eine Stirnansicht des Trägerkörpers aus Rich­ tung des Pfeiles V von Fig. 4.

Die Widerstandseinrichtung weist einen im wesentlichen rechteckigen Trägerkörper 10 aus Isoliermaterial, z. B. Keramik, auf. Wie aus den Fig. 2 und 5 hervorgeht, hat dieser Trägerkörper 10 zur Vergrößerung seiner Außenfläche längslaufende Rippen 11 zur Verbesserung der Kühlung durch Oberflächenvergrößerung. Die eine Stirnseite 12 des Trägerkörpers 10 bildet die Anschluß­ seite, während die andere Stirnseite 13 die Rückseite bildet.

Der Trägerkörper enthält mehrere längslaufende Kanäle 14,15, die sich von der Stirnseite 12 bis zur Stirn­ seite 13 erstrecken und die als Zylinderbohrungen aus­ gebildet sind, d. h. durchgehend runden Querschnitt haben. In den Kanälen 14 erstreckt sich ein erster Drahtwiderstand 16 und in den Kanälen 15 erstreckt sich ein zweiter Drahtwiderstand 17. Jeweils ein Strang des Drahtwiderstandes 16 verläuft in dem einen Kanal 14, um auf der Rückseite 13 in Form einer Brücke 18 in den anderen Kanal 14 überzuwechseln. In gleicher Weise ver­ läuft der Drahtwiderstand 17 von der Stirnseite 12 durch den zugehörigen Kanal 15 hindurch bis zur Stirn­ seite 13 und von dort über eine Brücke 19 in den anderen Kanal 15 hinein, der aus der Stirnseite 12 wieder herausführt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bestehen die Drahtwider­ stände 16 und 17 aus band- oder streifenförmigem Wider­ standsmaterial, das in den Kanälen 14 und 15 wellen­ förmigen Verlauf hat, z. B. mäanderförmig verformt ist. Im Bereich der Brücken 18 und 19 ist das Bandmaterial unverformt, d. h. gerade. Jeder Drahtwiderstand 16 und 17 besteht also aus einem hinlaufenden Strang, der zugehörigen Brücke und dem zurücklaufenden Strang.

Aus den beiden Kanälen 14 für den ersten Widerstand 16 ragen die Anschlußbereiche 16a und 16b heraus und aus den beiden parallelen Kanälen 15 für den zweiten Draht­ widerstand 17 ragen die beiden Anschlußbereiche 17a und 17b heraus.

Die Anschlußbereiche 16a und 17a sind untereinander verbunden, d. h. sie sind flach aneinandergelegt, wobei diese Anschlußbereiche entsprechend gebogen sind, um ein flaches Aneinanderliegen zu ermöglichen. Ein eben­ falls streifenförmiger Stützstab 20 ist zwischen die Anschlußbereiche gesetzt, um eine zusätzliche Fixierung zu ermöglichen. Die Anschlußbereiche 16a und 17a sind an den Stützstab 20 beispielsweise angeschweißt oder angelötet. Der Stützstab 20 ragt in einen Kanal 22 (Fig. 5) in der Stirnseite 12 hinein. Dieser Kanal 22 hat im wesentlichen die Querschnittsform des Stütz­ stabes 20, der auf diese Weise am Trägerkörper 10 fixiert wird.

Ein weiterer Stützstab 23 ragt in einen Kanal 24 in der Stirnseite 12 hinein. Dieser Stützstab 23 dient zur Befestigung des Anschlußbereichs 17b des zweiten Wider­ standsdrahts 17. Er verhindert, daß der Anschlußbereich 17b sich im Kanal 15 drehen kann.

Sämtliche Kanäle erstrecken sich über die gesamte Länge des Trägerkörpers, der als strangförmiges Element aus­ gebildet und z. B. im Strangpreßverfahren hergestellt und auf Länge abgetrennt worden ist. Weitere Kanäle bilden an den Stirnseiten Ausnehmungen 30, um den Trägerkörper an einer Halterung befestigen zu können.

Die Stützstäbe 20 und 23 können mit externen Stroman­ schlüssen verbunden werden, jedoch ist es auch möglich, einen der Anschlußbereiche der Widerstandsdrähte zu verlängern und für den Stromanschluß der Einrichtung zu benutzen. In diesem Fall sind die Stützstäbe 20 und 23 kürzer, während einer der mit ihnen verbundenen An­ schlußbereiche verlängert ist.

Durch den Trägerkörper 10 hindurch erstrecken sich zwei weitere Kanäle 25, die schmal sind und länglichen Quer­ schnitt haben, so daß jeweils ein gerader, streifen­ förmiger Leiter 26 bzw. 27 hindurchgeführt werden kann. An demjenigen Ende, das aus der Stirnseite 13 austritt, sind die Leiter 26 und 27 um etwa 45° verdrillt, so daß ihre Leiterenden nicht in die Kanäle 25 hineingezogen werden können. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, verlaufen die Kanäle 25 unter einem Winkel von etwa 45° zu den Außen­ flächen des Trägerkörpers 10, so daß nach entsprechen­ der Verdrillung die Leiterenden gemäß Fig. 1 parallel zu den Hauptflächen des Trägerkörpers verlaufen. Zwischen die Leiterenden der Leiter 26 und 27 ist die Thermosicherung 28 gesetzt, deren Anschlußdrähte mit den Leiterenden verlötet oder verschweißt sind.

Die Leiter 26 und 27 sind auch an denjenigen Enden, die aus der Stirnseite 12 herausragen, verdrillt und so gegen axiales Bewegen in beiden Richtungen gesichert. Diese Anschlußbereiche 26a und 27a dienen als Kontakt­ elemente für den Anschluß externer Leitungen. Der An­ schlußbereich 27a ist mit dem Anschlußbereich 16b ver­ bunden, der entsprechend verformt ist und sich flach gegen den Anschlußbereich 27a legt. Das Verbinden erfolgt durch Schweißen, Löten oder durch mechanische Quetschverbindung.

Wenn eine externe Spannung zwischen den Anschlußbereich 27a und den Anschlußbereich 17b gelegt wird, sind beide Drahtwiderstände 18 und 19 in Reihe geschaltet. Wenn eine externe Spannung zwischen den Anschlußbereich 27a und die beiden miteinander verbundenen Anschlußbereiche 16a und 17a gelegt wird, ist nur der Drahtwiderstand 18 eingeschaltet. Die beschriebene Widerstandseinrichtung ist als Vorwiderstand für einen zweistufig zu schalten­ den Verbraucher geeignet. Durch die Verformung der Widerstandsdrähte 16 und 17 an den beiden Enden des Trägerkörpers werden die Drahtwiderstände am Träger­ körper unverrückbar fixiert, so daß auch bei Vibra­ tionen keine Verschiebungen eintreten. Die Widerstands­ drähte sind gut belüftet und dennoch gegen Beschädi­ gungen geschützt untergebracht.

Claims (8)

1. Widerstandseinrichtung mit einem Trägerkörper (10), der mindestens einen Drahtwiderstand (16,17) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtwiderstand (16, 17) aus mindestens einem wellenförmigen Strang besteht, der in einem Kanal (14, 15) des Trägerkörpers (10) verlegt ist.

2. Widerstandseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drahtwiderstand (16, 17) in zwei Kanälen (14, 15) verlegt ist und an einem Ende des Trägerkörpers Anschlußbereiche (16a, 16b; 17a, 17b) und am anderen Ende eine ungewellte Brücke (18, 19) aufweist.

3. Widerstandseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtwiderstand (16, 17) in dem offenen Kanal (14, 15) unvergossen liegt und von Luft umgeben ist.

4. Widerstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtwider­ stand (16, 17) aus Bandmaterial besteht.

5. Widerstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (10) zwei Leiter (26, 27) aus Bandmaterial enthält, die an einem Ende des Trägerkörpers durch eine Thermosicherung (28) verbunden sind und in Kanälen (25) verlaufen.

6. Widerstandseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (25) der Leiter (26, 27) unrunden Querschnitt haben und daß jeder Leiter als Verschiebungssicherung an mindestens einem Ende verdrillt ist.

7. Widerstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß­ bereich (16a) eines Drahtwiderstandes (16) mit dem Anschlußbereich (17a) eines anderen Drahtwider­ standes (17) oder eines Leiters (26, 27) flach anliegend verbunden ist.

8. Widerstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Anschlußbereich (17b) mit einem Stützstab (23) verbunden ist, der in einem Loch (24) des Träger­ körpers (10) geführt ist.