EP1253032B1 - Elektrische Heizeinrichtung mit in einem Rahmen gehaltenen Heizblock - Google Patents
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- EP1253032B1 EP1253032B1 EP02006425A EP02006425A EP1253032B1 EP 1253032 B1 EP1253032 B1 EP 1253032B1 EP 02006425 A EP02006425 A EP 02006425A EP 02006425 A EP02006425 A EP 02006425A EP 1253032 B1 EP1253032 B1 EP 1253032B1
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Definitions
- the invention relates to an electric heater with a heating block, which includes a plurality of parallel electrical heating elements and intermediate heat conducting ribs, and a frame in which the heating block is held and having two block-clamping trained longitudinal leg and two perpendicularly arranged transverse leg.
- Such electrical heaters are used for example in heating systems of motor vehicles for heating a vehicle interior.
- heating elements often strip-shaped PTC heating coils are used, which are constructed of two sheets and between these held in openings of a sealing profile PTC elements.
- the frame consists of two circumferential, parallel to the Schublockebene opposite frame parts made of thermoplastic material, wherein the longitudinal legs are formed block Verspannend that they easily in the relaxed, unassembled state from the central region to its two end curved outside. In the assembled state brace the longitudinal leg due to their elasticity, the heating block between them.
- the frame consists of two frame parts, which result by dividing the transverse limbs along a plane perpendicular to the Schublockebene and the transverse limbs dividing plane.
- the block bracing is done by connecting the frame parts by means of spring clips or spring-loaded screws.
- the transverse legs of the block-holding frame are split longitudinally at least at their ends, and the longitudinal legs are provided at their corresponding ends with at least one wedge-like area and held clamped with the respective wedge surfaces between the end portions of the transverse legs.
- the wedge surfaces are realized in that the longitudinal legs are formed as a profile with trapezoidal or triangular cross-section.
- the transverse frame members embrace the ends of the longitudinal and against each other spring-loaded frame members form-locking and securing them in the transverse direction outwards. This allows a simple and largely automatable pre-assembly of the frame. However, a more extensive attachment appears desirable.
- the object of the invention is to provide an electric heater of the generic type, which can be assembled particularly advantageously and largely automated as needed.
- the invention solves this problem by providing an electric heater with the features of claim 1.
- the subclaims relate to advantageous developments.
- the transverse legs are provided at their ends with Um chargedsabêten with which they the corresponding longitudinal leg ends in the transverse direction to the outside.
- Um drawnsabêten
- the two longitudinal legs can be applied to the heating block and then introduced on one side between the two enclosing portions of a transverse leg. Subsequently, the other transverse leg can be placed under end workedem, block Verspannend compression of the longitudinal leg.
- the structure is self-holding pre-assembled, since the longitudinal leg compress the heating block and thereby stabilize the structure and the longitudinal leg ends are simultaneously secured against yielding by the Um chargedsabroughe the transverse leg.
- all necessary fasteners can be made without the pre-assembled body by hand or must be mechanically held together.
- the invention is characterized in that the attachment points for connecting at least a part of the frame legs with each other and / or for connecting at least a part of the electric heating elements with one or more of the compassionschenkein from a common and vertical to the Schublockebene mounting direction can be produced. Accordingly, all fasteners in a common, perpendicular to the Schublockebene mounting direction. By this measure, the production of the required (for the long life) attachments can be done automatically with very little effort.
- At least one of the two transverse legs is designed as a ring part. This can be pushed laterally on the held together structure of heating block and longitudinal leg, wherein the annular sections in the longitudinal leg at the same time act as the Um chargedsabitese, which therefore do not need to be specially trained.
- the ring shape allows optimal power distribution and a low component weight.
- the attachment points are realized by self-tapping screws or laser welding. These compounds are very tolerant to production, as they are after the pre-assembly of the invention to the desired. Points can be made without having to pay attention to a precise mutual positioning of the parts to be joined. At the same time effect These types of fastening ensure a secure mechanical and electrical connection.
- a transverse limb and the heating element connection ends to be contacted with it are designed such that these heating element connection ends can be fastened to a corresponding contacting surface of the transverse limb in the said common installation direction, in which all other fixings are made.
- the electric heater shown is particularly suitable as additional heating in a motor vehicle to heat leading into the vehicle interior air, as long as or as far as a heating and cooling circuit of a combustion engine usually used in the motor vehicle used as a drive heat is not sufficient.
- the heater has a heating block 1, which is composed of a plurality of spaced apart adjacent electrical heating elements in the form of strip-shaped PTC heating coils 2 and introduced between these, heat-conducting corrugated fins 3.
- the rectangular heating block 1 is held in a surrounding frame, which on each opposite block sides two parallel to the heating elements arranged longitudinal legs 4a, 4b and two perpendicular thereto arranged transverse legs 5a, 5b. All four frame legs 4a, 4b, 5a, 5b are preferably made of an aluminum material. At about half the height of the heating block, two adjacent PTC heating coils are spaced apart from one another by a resilient strip 6 by a spring strip 6 having a plurality of oppositely spread spring tongues.
- the spring strip 6 is used to achieve an elastic manufacturing tolerances compensating, backlash-free Walkerblock entries and is just like the corrugated fins made of thermally conductive and electrically conductive material.
- the two longitudinal legs 4a, 4b consist of a C-profile, as for the one profile 4a Fig. 2 visible, with its open side from the heating block 1 outwardly facing.
- the C-shaped longitudinal leg sections 4a, 4b are prefabricated slightly bent from the middle region to the two ends outwards, ie toward their open profile side.
- the material thickness is selected, for example, in the range between 1 mm and 2 mm so that the longitudinal legs 4a, 4b can be pressed during mounting in the direction of a straight course, as a result of which they are able to compress the heating block structure 1 without play and thereby to clamp it.
- transverse leg 5a, 5b is provided, which is suitable to pre-assemble the Wienblockup 1 can then make connections provided on the preassembled structure without this must be held together by hand or mechanically.
- Fig. 1 left transverse leg 5a is as out Fig. 3 seen as a closed ring or bracket part with two stiffening transverse webs 13, 14 is formed.
- This design has the advantage of ease of manufacture, ease of assembly and optimum power distribution with low weight.
- the Um chargedsabête 7a, 8a for embracing the longitudinal legs are formed in this rectangular transverse leg ring of the narrow side portions.
- the other transverse leg 5b is, as from the Fig. 1 and 4 seen, formed by a U-shaped profile, the open side facing away from the Bankblock inconvenience 1 to the outside. At its ends is this U-transverse leg profile 5b on the one hand with a first 90 ° -Abwinklung 7b, 8b provided. These two angled portions 7b, 8b extend in planes lying perpendicular to the longitudinal axis of the profile and form the enclosing sections for externally embracing the corresponding longitudinal leg ends 11, 12. On the other hand, a second 90 ° bend 15, 16 is formed on each end of this transverse leg 5b. These two bends 15, 16 extend in a common plane parallel to the heating block plane and lie in the mounted state against the in Fig. 1 front side of the corresponding longitudinal leg ends. Each of the two angled portions 15, 16 is provided with two attachment openings 17, 18.
- the second transverse leg 5b also serves as a common connection rail for electrically contacting each one sheet of each second PTC heating register of the heating block 1 with a first pole of an associated electrical power supply.
- a U-longitudinal edge 19 of this transverse leg 5b acts as a connecting rail contacting surface, which is parallel to the heating block level at the in Fig. 1 extends front block side.
- Fig. 5 shows one of the to be connected to this connection rail 19 PTC heating coil.
- these PTC heating coils have the above-described conventional structure consisting of two contact plates 20, 21, between which several PTC elements are located side by side in openings of a sealing profile 22, in which the contact plates 20, 21 in lateral longitudinal grooves are guided.
- the PTC heating register 2 can be electrically connected in a desired manner by a control device, not shown, for example arranged block-external control consisting of a drive logic and power electronics, for example, parallel or serial or in a mixed form.
- connection for the busbar 19 can take place via a connecting angle 26, which is integrally formed on the one longitudinal limb 4a and is located on the same block side as the connecting lugs 25, so that all cable connections can be made on a common block side.
- the metallic design of the longitudinal and transverse legs 4a, 4b, 5a, 5b ensures the electrical connection between the connection bracket 26 and the connecting rail 19th
- the described design of the heating block 1 shown with the surrounding and holding frame 4a, 4b, 5a, 5b offers great advantages in terms of a largely automatable assembly. This can be done as follows. First, the heating block 1 is loosely constructed in the usual way by alternately, suitable juxtaposition of corrugated fins 3 and PTC heating coils 2 with the central spring strip 6. The loose block structure is then compressed by two externally pressing on the longitudinal leg 4a, 4b clamping means until the transverse sides 5a, 5b can be easily plugged on the two transverse sides.
- the transverse limbs 4a, 4b hold the longitudinal limbs 5a, 5b in their block-tightening state, by engaging with their enclosing sections 7a, 8a, 7b, 8b, the longitudinal leg ends 9, 10, 11, 12 hold.
- the block structure 1 is tension-free braced and secured by the four frame legs 4a, 4b, 5a, 5b self-locking against falling apart.
- the block-centered spring strip 6 in this case ensures a uniform distribution of the frame 4a, 4b, 5a, 5b provided compressive force and compensates for manufacturing tolerances.
- all these fasteners 27, 28, 29 are realized by self-tapping screws, which are easily automated e.g. can be attached by a corresponding automatic screwdriver. The latter can be done very easily, if, as mentioned, all screw fasteners are made from one direction and in a common plane, i. at the same height.
- this type of fastening represent an optimal electrical connection as well as a safe, backlash-free mechanical connection, for the release of a higher torque than for screwing is required.
- this type of attachment is completely independent of manufacturing tolerances, since no corresponding mounting holes are to be brought into agreement, but the screw can be introduced in each case, where after the pre-assembly, the associated mounting opening 17, 18, 24 is located.
- As a mounting alternative offers laser welding, which is also tolerant of production and easy to automate and leads to reliable, backlash-free mechanical and electrical connections.
- the Wienblockrahmen inconvenience 1a produced as described can be surrounded with a plastic outer frame, which serves for sealing, insulation and support in the heating system and consists of a temperature-resistant plastic material.
- a plastic outer frame which serves for sealing, insulation and support in the heating system and consists of a temperature-resistant plastic material.
- the outer art frame 30 also has a defined air flow window 31, which ensures that the air flow to be heated only by the range of heated by the PTC heating coils 2 corrugated fins 3 passes and no unwanted bypass air streams occur, for example in the region of the frame legs or a cable harness opening.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizeinrichtung mit einem Heizblock, der mehrere parallel angeordnete elektrische Heizelemente und zwischenliegende Wärmeleitrippen beinhaltet, und einem Rahmen, in welchem der Heizblock gehalten ist und der zwei blockverspannend ausgebildete Längsschenkel und zwei dazu senkrecht angeordnete Querschenkel aufweist. Derartige elektrische Heizeinrichtungen werden beispielsweise in Heizungsanlagen von Kraftfahrzeugen zur Beheizung eines Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Als Heizelemente werden häufig streifenförmige PTC-Heizregister verwendet, die aus zwei Blechen und zwischen diesen in Öffnungen eines Dichtprofils gehaltenen PTC-Elementen aufgebaut sind.
- Bei einer in der
Offenlegungsschrift DE 197 06 199 A1 beschriebenen PTC-Heizeinrichtung dieser Art besteht der Rahmen aus zwei umlaufenden, sich parallel zur Heizblockebene gegenüberliegenden Rahmenteilen aus thermoplastischem Material, wobei die Längsschenkel dadurch blockverspannend ausgebildet sind, dass sie im entspannten, nicht montierten Zustand vom Mittenbereich aus zu ihren beiden Endbereichen leicht nach außen gekrümmt verlaufen. Im montieren Zustand verspannen die Längsschenkel aufgrund ihrer Elastizität den Heizblock zwischen sich. Des weiteren ist eine Alternative beschrieben, bei welcher der Rahmen aus zwei Rahmenteilen besteht, die sich durch Teilen der Querschenkel längs einer zu der Heizblockebene und den Querschenkeln senkrechten Teilungsebene ergeben. In diesem Fall erfolgt die Blockverspannung durch Verbinden der Rahmenteile mittels Federklammern oder federunterstützte Schrauben. - Bei einer in der
EP 0 893 937 A2 offenbaren PTC-Heizeinrichtung ähnlicher Bauart sind die Querschenkel des blockhaltenden Rahmens wenigstens an ihren Enden längsgeteilt, und die Längsschenkel sind an ihren korrespondierenden Enden mit wenigstens einem im Querschnitt keilartigen Bereich versehen und mit den entsprechenden Keilflächen zwischen den Endteilen der Querschenkel eingespannt gehalten. Bevorzugt sind die Keilflächen dadurch realisiert, dass die Längsschenkel als Profil mit trapez- oder dreieckförmigem Querschnitt ausgebildet sind. Bei der Montage wird der Heizblock in den Rahmen eingelegt, wonach die geteilten Querschenkelendbereiche über Verbindungsmittel miteinander verbunden werden und über die Keilflächen eine den Heizblock verspannende Kraft auf die Längsschenkel ausüben. Die Rahmenschenkel sind vorzugsweise als Aluminium-Strangpressprofile ausgebildet. Als Verbindungsmittel dienen Schrauben oder Vernietungen. - Aus der
EP 0 350 528 A1 , die den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, ist eine Heizeinrichtung bekannt, deren querlaufende Rahmenholme die Enden der längslaufenden und gegeneinander federverspannten Rahmenholme formschlüssig umgreifen und diese in Querrichtung nach außen sichernd umfassen. Dies ermöglicht eine einfache und weitgehend automatisierbare Vormontage des Rahmens. Eine weitergehende Befestigung erscheint jedoch wünschenswert. - Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer elektrischen Heizeinrichtung gattungsgemäßer Art, die sich besonders vorteilhaft und bei Bedarf weitestgehend automatisiert zusammenbauen lässt.
- Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer elektrischen Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
- Bei dieser Heizeinrichtung sind die Querschenkel an ihren Enden mit Umfassungsabschnitten versehen, mit denen sie die korrespondierenden Längsschenkelenden in Querrichtung nach außen sichernd umfassen. Diese Maßnahme ermöglicht in Verbindung mit der blockverspannenden Ausbildung der Längsschenkel eine weitestgehend automatisierbare Vormontage des Heizblocks mit dem ihn umgebenden und haltenden Rahmen. Denn dazu können die beiden Längsschenkel an den Heizblock angelegt und dann auf einer Seite zwischen die beiden Umfassungsabschnitte des einen Querschenkels eingebracht werden. Anschließend kann der andere Querschenkel unter endseitigem, blockverspannendem Zusammendrücken der Längsschenkel aufgesetzt werden. Sobald auch er mit seinen beiden Umfassungsabschnitten die korrespondierenden Längsschenkelenden umfasst, ist der Aufbau selbsthaltend vormontiert, da die Längsschenkel den Heizblock zusammendrücken und dadurch dessen Aufbau stabilisieren und die Längsschenkelenden gleichzeitig gegen ein Nachgeben durch die Umfassungsabschnitte der Querschenkel gesichert sind. In diesem selbsthaltend vormontierten Zustand können dann sämtliche erforderlichen Befestigungen hergestellt werden, ohne dass der vormontierte Aufbau von Hand oder maschinell zusammengehalten werden muss.
- Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstellen zum Verbinden wenigstens eines Teils der Rahmenschenkel miteinander und/oder zum Verbinden von wenigstens einem Teil der elektrischen Heizelemente mit einem oder mehreren der Rahmenschenkein aus einer gemeinsamen und zur Heizblockebene senkrechten Montagerichtung herstellbar sind. Demgemäß erfolgen alle Befestigungen in einer gemeinsamen, zur Heizblockebene senkrechten Montagrichtung. Durch diese Maßnahme kann das Herstellen der (für die hohe Lebensdauer erforderlichen) Befestigungen automatisiert mit besonders geringem Aufwand erfolgen.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist mindestens einer der beiden Querschenkel als Ringteil ausgebildet. Dieses kann seitlich auf den zusammengehaltenen Aufbau aus Heizblock und Längsschenkel aufgeschoben werden, wobei die Ringteilabschnitte im Bereich der Längsschenkel gleichzeitig als die Umfassungsabschnitte fungieren, die daher nicht extra ausgebildet werden müssen. Die Ringform ermöglicht eine optimale Kraftverteilung und ein geringes Bauteilgewicht.
- In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 sind die Befestigungsstellen durch selbstschneidende Schrauben oder Laserschweißstellen realisiert. Diese Verbindungen sind sehr fertigungstolerant, da sie nach der erfindungsgemäßen Vormontage an den gewünschten. Stellen hergestellt werden können, ohne dass auf eine genaue gegenseitige Positionierung der zu verbindenden Teile geachtet werden muss. Gleichzeitig bewirken diese Befestigungsarten eine sichere mechanische und elektrische Verbindung.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch 4 sieht vor, dass die Befestigungsstellen in einer gemeinsamen Ebene liegen.
- In einer Weiterbildung sind gemäß Anspruch 5 ein Querschenkel und die mit ihm zu kontaktierende Heizelement-Anschlussenden so gestaltet, dass diese Heizelement-Anschlussenden an einer entsprechenden Kontaktierungsfläche des Querschenkels in der besagten gemeinsamen Montagerichtung befestigt werden können, in der auch alle anderen Befestigungen hergestellt werden.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Draufsicht auf eine PTC-Heizeinrichtung mit einem Heizblock und einem diesen haltenden Rahmen für eine Kraftfahrzeug-Heizungsanlage,
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die in
Fig. 1 linke Stirnseite der Heizeinrichtung, - Fig. 3
- eine Draufsicht auf einen als Ringteil ausgebildeten Querschenkel des Rahmens von
Fig. 1 , - Fig. 4
- eine Perspektivansicht des anderen Querschenkels des Rahmens von
Fig. 1 , - Fig. 5
- eine Seitenansicht eines der im Heizblock von
Fig. 1 verwendeten PTC-Heizregister und - Fig. 6
- eine Perspektivansicht der mit einem Kunststoff-Außenrahmen komplettierten Heizeinrichtung von
Fig. 1 . - Die gezeigte elektrische Heizeinrichtung eignet sich insbesondere als Zusatzheizung in einem Kraftfahrzeug, um in den Fahrzeuginnenraum zu führende Luft aufzuheizen, solange bzw. soweit von einem Heiz- und Kühlkreislauf eines üblicherweise im Kraftfahrzeug als Antrieb verwendeten Verbrennungsmotors abgegebene Wärme hierzu nicht ausreicht. Wie in
Fig. 1 zu erkennen, weist die Heizeinrichtung einen Heizblock 1 auf, der aus mehreren im Abstand nebeneinander angeordneten elektrischen Heizelementen in Form von streifenförmigen PTC-Heizregistern 2 und zwischen diese eingebrachten, wärmeleitenden Wellrippen 3 zusammengesetzt ist. - Der rechteckförmige Heizblock 1 ist in einem umgebenden Rahmen gehalten, der auf jeweils gegenüberliegenden Blockseiten zwei zu den Heizelementen parallel angeordnete Längsschenkel 4a, 4b und zwei dazu senkrecht angeordnete Querschenkel 5a, 5b beinhaltet. Alle vier Rahmenschenkel 4a, 4b, 5a, 5b bestehen bevorzugt aus einem Aluminiummaterial. Ungefähr auf halber Höhe des Heizblocks sind zwei benachbarte PTC-Heizregister statt durch eine Wellrippe durch einen Federstreifen 6 mit einer Mehrzahl von entgegengesetzt auseinandergespreizten Federzungen voneinander beabstandet. Der Federstreifen 6 dient der Erzielung eines elastisch Fertigungstoleranzen ausgleichenden, spielfreien Heizblockaufbaus und ist ebenso wie die Wellrippen aus wärmeleitendem und elektrisch leitendem Material gefertigt.
- Die beiden Längsschenkel 4a, 4b bestehen aus einem C-Profil, wie für das eine Profil 4a aus
Fig. 2 ersichtlich, wobei ihre offene Seite vom Heizblock 1 aus gesehen nach außen weist. Die C-förmigen Längsschenkelprofile 4a, 4b sind leicht vom Mittenbereich aus zu den beiden Enden nach außen gebogen vorgefertigt, d.h. zu ihrer offenen Profilseite hin. Die Materialdicke ist z.B. im Bereich zwischen 1mm und 2mm so gewählt, dass die Längsschenkel 4a, 4b beim Montieren in Richtung eines geradlinigen Verlaufs gedrückt werden können, wodurch sie in der Lage sind, den Heizblockaufbau 1 spielfrei zusammenzudrücken und dadurch zu verspannen. - Passend zu dieser Längsschenkelgestaltung ist eine spezielle Gestaltung der Querschenkel 5a, 5b vorgesehen, die dazu geeignet ist, den Heizblockaufbau 1 selbsthaltend vormontieren zu können, um dann vorgesehene Verbindungen am vormontierten Aufbau vorzunehmen, ohne dass dieser hierfür von Hand oder mechanisch zusammengehalten werden muss. Dazu weisen die Querschenkel 5a, 5b an ihren beiden Enden, d.h. Stirnseiten, jeweilige Umfassungsabschnitte 7a, 8a bzw. 7b, 8b auf. Diese umfassen im montierten Zustand des Heizblocks, wie in
Fig. 1 gezeigt, die korrespondierenden Längsschenkelenden 9, 10, 11, 12. Dadurch sind letztere gegen Wegbewegen in Querrichtung nach außen gesichert, d.h. die Querschenkel 5a, 5b halten die Längsschenkel 4a, 4b in ihrem gespannten Montagezustand, in welchem sie den Heizblock 1 verspannen. - Der eine, in
Fig. 1 linke Querschenkel 5a ist, wie ausFig. 3 ersichtlich, als geschlossenes Ring- bzw. Bügelteil mit zwei versteifenden Querstegen 13, 14 ausgebildet. Diese Gestaltung hat den Vorteil einfacher Herstellbarkeit, einfacher Montierbarkeit und optimaler Kraftverteilung bei geringem Gewicht. Die Umfassungsabschnitte 7a, 8a zum Umfassen der Längsschenkel sind bei diesem rechteckförmigen Querschenkelring von dessen Schmalseitenabschnitten gebildet. - Der andere Querschenkel 5b ist, wie aus den
Fig. 1 und4 ersichtlich, von einem U-förmigen Profil gebildet, dessen offene Seite dem Heizblockaufbau 1 abgewandt nach außen weist. An seinen Enden ist dieses U-Querschenkelprofil 5b zum einen mit je einer ersten 90°-Abwinklung 7b, 8b versehen. Diese beiden Abwinklungen 7b, 8b erstrecken sich in senkrecht zur Profillängsachse liegenden Ebenen und bilden die Umfassungsabschnitte zum äußeren Umfassen der korrespondierenden Längsschenkelenden 11, 12. Zum anderen ist an diesem Querschenkel 5b endseitig je eine zweite 90°-Abwinklung 15, 16 ausgebildet. Diese beiden Abwinklungen 15, 16 erstrecken sich in einer gemeinsamen, zur Heizblockebene parallelen Ebene und liegen im montierten Zustand gegen die inFig. 1 vordere Seite der korrespondierenden Längsschenkelenden an. Jede der beiden Abwinklungen 15, 16 ist mit zwei Befestigungsöffnungen 17, 18 versehen. - Der zweite Querschenkel 5b dient außerdem als gemeinsame Anschlussschiene zum elektrischen Kontaktieren je eines Bleches jedes zweiten PTC-Heizregisters des Heizblocks 1 mit einem ersten Pol einer zugehörigen elektrischen Spannungsversorgung. Dazu fungiert die eine U-Längsflanke 19 dieses Querschenkels 5b als Anschlussschienen-Kontaktierungsfläche, die sich parallel zur Heizblockebene an der in
Fig. 1 vorderen Blockseite erstreckt.Fig. 5 zeigt eines der an diese Anschlussschiene 19 anzuschließenden PTC-Heizregister. Diese PTC-Heizregister besitzen ebenso wie die übrigen PTC-Heizregister den oben erläuterten, herkömmlichen Aufbau aus zwei Kontaktblechen 20, 21, zwischen denen sich mehrere PTC-Elemente nebeneinander in Öffnungen eines Dichtprofils 22 befinden, an dem die Kontaktbleche 20, 21 in seitlichen Längsnuten geführt sind. Bei den an die Sammelschiene 19 anzuschließenden PTC-Heizregister weist, wie inFig. 5 zu erkennen, das eine Kontaktblech 20 am entsprechenden Anschlussende einen Kontaktierungswinkel 23 auf, der durch eine doppelte 90°-Abwinklung zunächst um 90° um die Querachse und dann um 90° um die Hochachse des streifenförmigen PTC-Heizregisters 2 gebildet ist. Dadurch weist der Kontaktierungswinkel 23 endseitig eine Kontaktierungsfläche 23a auf, mit der er im montierten Zustand vonFig. 1 plan auf der Querschenkel-Kontaktierungsfläche 19 aufliegt, wobei die Kontaktierungsfläche 23a des Heizregister-Kontaktierungswinkels 23 mit einer Befestigungsöffnung 24 versehen ist. - Die jeweils anderen, alternierend im Block angeordneten PTC-Heizregister, die nicht mit der Sammelschiene 19 kontaktiert sind, weisen am gegenüberliegenden Ende jeweils eine von einem ihrer beiden Bleche gebildete Kontaktfahne 25 auf, wie aus den
Fig. 1 und 2 zu erkennen. Über diese erfolgt ein Anschluss an den anderen Pol der Versorgungsspannung unter Verwendung eines entsprechenden, nicht gezeigten Kabelstrangs. Dabei können die PTC-Heizregister 2 durch eine nicht gezeigte, z.B. blockextern angeordnete Steuervorrichtung bestehend aus einer Ansteuerlogik und einer Leistungselektronik in einer gewünschten Weise elektrisch verschaltet werden, z.B. parallel oder seriell oder in einer Mischform. Der Anschluss für die Sammelschiene 19 kann über einen Anschlusswinkel 26 erfolgen, der an dem einen Längsschenkel 4a angeformt ist und sich auf derselben Blockseite wie die Anschlussfahnen 25 befindet, so dass alle Kabelanschlüsse an einer gemeinsamen Blockseite hergestellt werden können. Die metallische Ausführung der Längs- und Querschenkel 4a, 4b, 5a, 5b gewährleistet die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlusswinkel 26 und der Anschlussschiene 19. - Die beschriebene Gestaltung des gezeigten Heizblocks 1 mit dem ihn umgebenden und haltenden Rahmen 4a, 4b, 5a, 5b bietet große Vorteile bezüglich einer weitgehend automatisierbaren Montage. Diese lässt sich wie folgt durchführen. Zunächst wird in üblicher Weise durch abwechselndes, geeignetes Aneinanderlegen von Wellrippen 3 und PTC-Heizregistern 2 mit dem mittleren Federstreifen 6 der Heizblock 1 lose aufgebaut. Der lose Blockaufbau wird dann von zwei von außen auf die Längsschenkel 4a, 4b drückenden Spannmittel zusammengedrückt, bis auf den beiden Querseiten die Querschenkel 5a, 5b einfach aufgesteckt werden können. Nach Lösen der Spannmittel halten die Querschenkel 4a, 4b die Längsschenkel 5a, 5b in deren blockverspannenden Zustand, indem sie mit ihren Umfassungsabschnitten 7a, 8a, 7b, 8b die Längsschenkelenden 9, 10, 11, 12 festhalten. In diesem Zustand ist folglich der Blockaufbau 1 spielfrei verspannt und durch die vier Rahmenschenkel 4a, 4b, 5a, 5b selbsthaltend gegen Auseinanderfallen gesichert. Der blockmittige Federstreifen 6 sorgt hierbei für eine gleichmäßige Verteilung der vom Rahmen 4a, 4b, 5a, 5b bereitgestellten Druckkraft und gleicht Fertigungstoleranzen aus.
- Danach können die erforderlichen Befestigungen bzw. mechanischen und elektrischen Verbindungen am Blockaufbau hergestellt werden, ohne dass letzterer dazu von Hand oder maschinell zusammengehalten werden muss. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass aufgrund der beschriebenen Block- und Rahmengestaltung alle Befestigungsstellen von einer gemeinsamen Montagerichtung her bedient werden können, und zwar von der in
Fig. 1 vorderen Blockseite her, wobei zudem alle diese Befestigungsstellen praktisch in einer gemeinsamen, zur Blockebene parallelen Ebene liegen. Dies beinhaltet sowohl Befestigungen 27 der Heizregister-Kontaktwinkel 23 an der Anschlussschiene 19 als auch ein jeweiliges Befestigungspaar 28, 29 zum Fixieren der beiden Längsschenkel 4a, 4b am Anschlussschienen-Querschenkel 5b. - Im gezeigten Beispiel sind alle diese Befestigungen 27, 28, 29 durch selbstschneidende Schrauben realisiert, die leicht automatisiert z.B. durch einen entsprechenden automatischen Schrauber angebracht werden können. Letzterer kann dazu sehr einfach geführt werden, wenn wie erwähnt alle Schraubbefestigungen von einer Richtung her erfolgen und in einer gemeinsamen Ebene, d.h. auf gleicher Höhe, liegen.
- Weitere Vorteile dieser Befestigungsart liegen darin, dass sie eine optimale elektrische Verbindung ebenso wie eine sichere, spielfreie mechanische Verbindung darstellen, für deren Lösen ein höheres Drehmoment als zum Einschrauben erforderlich ist. Zudem ist diese Befestigungsart vollkommen unabhängig von Fertigungstoleranzen, da keine korrespondierenden Befestigungsöffnungen in Übereinstimmung zu bringen sind, sondern die Schraube jeweils dort eingebracht werden kann, wo sich nach der Vormontage die zugehörige Befestigungsöffnung 17, 18, 24 befindet. Als Befestigungsalternative bietet sich z.B. Laserschweißen an, was ebenfalls fertigungstolerant und leicht automatisierbar ist und zu zuverlässigen, spielfreien mechanischen und elektrischen Verbindungen führt.
- Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Blockrahmengestaltung sind die Wiederverwertbarkeit, wenn die vier Rahmenschenkel 4a, 4b, 5a, 5b wie beschrieben ausschließlich aus einem Aluminiummaterial gefertigt sind, das durch die Art der Längs- und Querschenkel 4a, 4b, 5a, 5b niedrige Gewicht des Aufbaus und die vergleichsweise geringen Herstellungskosten. Es versteht sich, dass neben der oben beschriebenen Heizeinrichtung weitere erfindungsgemäße Realisierungen möglich sind, beispielsweise eine solche, bei der beide Querschenkel als geschlossenes Ringteil ausgebildet sind. Statt der erwähnten PTC-Heizregister sind je nach Anwendungsfall auch andere herkömmliche elektrische Heizelemente verwendbar und statt der erwähnten Streifenform ist jede andere, für einen Blockaufbau geeignete Form für die elektrischen Heizelemente möglich.
- Wie in
Fig. 6 dargestellt, kann der wie beschrieben hergestellte Heizblockrahmenaufbau 1a mit einem Kunststoffaußenrahmen umgeben werden, der zur Abdichtung, Isolierung und Halterung in der Heizungsanlage dient und aus einem temperaturbeständigen Kunststoffmaterial besteht. Dabei besteht die Möglichkeit, den erwähnten Kabelstrang für den elektrischen Anschluss der PTC-Heizregister 2 in diesen Außenrahmen 30 zu integrieren, d.h. darin aufzunehmen, so dass am Blockrahmenaufbau 1a selbst keine elektrischen Steckeranschlüsse erforderlich sind, was den Platzbedarf gering hält. Der Kunstaußenrahmen 30 weist zudem ein definiertes Luftstromfenster 31 auf, das dafür sorgt, dass der aufzuheizende Luftstrom nur durch den Bereich der von den PTC-Heizregistern 2 aufgeheizten Wellrippen 3 hindurchtritt und keine unerwünschten Bypass-Luftströme z.B. im Bereich der Rahmenschenkel oder einer Kabelstrangöffnung auftreten.
Claims (5)
- Elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit- einem Heizblock (1) mit mehreren parallel angeordneten elektrischen Heizelementen (2) und zwischenliegenden Wärmeleitrippen (3), und- einem Rahmen, in welchem der Heizblock (1) gehalten ist, mit zwei blockverspannend ausgebildeten Längsschenkeln (4a, 4b) und zwei dazu senkrecht angeordneten Querschenkeln (5a, 5b), wobei- die Querschenkel (5a, 5b) an ihren Enden Umfassungsabschnitte (7a, 8a, 7b, 8b) aufweisen, mit denen sie die korrespondierenden Längsschenkelenden (9, 10, 11, 12) in Querrichtung nach außen sichernd umfassen,dadurch gekennzeichnet, dass
Befestigungsstellen zum Verbinden wenigstens eines Teils der Rahmenschenkel (4a, 4b, 5a, 5b) miteinander und/oder zum Verbinden von wenigstens einem Teil der elektrischen Heizelemente (2) mit einem oder mehreren der Rahmenschenkel (4a, 4b, 5a, 5b) aus einer gemeinsamen und zur Heizblockebene senkrechten Montagerichtung herstellbar sind. - Elektrische Heizeinrichtung nach Anspruch 1,
weiter dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens einer der Querschenkel (5a, 5b) als geschlossenes Ringteil ausgebildet ist. - Elektrische Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
weiter dadurch gekennzeichnet, dass
die Befestigungsstellen (27, 28, 29) zum Verbinden wenigstens eines Teils der Rahmenschenkel (4a, 4b, 5a, 5b) miteinander und/oder zum Verbinden von wenigstens einem Teil der elektrischen Heizelemente (2) mit einem oder mehreren der Rahmenschenkel (4a, 4b, 5a, 5b) durch selbstschneidende Schrauben (27, 28, 29) oder Laserschweißstellen realisiert sind. - Elektrische Heizeinrichtung nach Anspruch 1,
weiter dadurch gekennzeichnet, dass
die Befestigungsstellen (27, 28, 29) in einer gemeinsamen Ebene liegen. - Elektrische Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 4,
weiter dadurch gekennzeichnet, dass- wenigstens ein Querschenkel (5b) als ein elektrisch leitender Heizelement-Sammelanschluss mit einer zur Heizblockebene parallelen Kontaktierungsfläche (19) ausgebildet ist, und- die mit dem Sammelanschluss verbundenen Heizelemente an ihren entsprechenden Anschlussenden einen Kontaktierungswinkel (23) mit einer Kontaktierungsfläche (23a) aufweisen, über die sie an der Sammelanschluss-Kontaktierungsfläche (19) befestigt sind.
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