EP1337129B1 - Elektrisches Heizelement für Sitzheizungen und Lenkradheizungen - Google Patents

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EP1337129B1 EP03001077A EP03001077A EP1337129B1 EP 1337129 B1 EP1337129 B1 EP 1337129B1 EP 03001077 A EP03001077 A EP 03001077A EP 03001077 A EP03001077 A EP 03001077A EP 1337129 B1 EP1337129 B1 EP 1337129B1
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seat
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core
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Jochen Michelmann
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    • H05B2203/029—Heaters specially adapted for seat warmers

Definitions

  • the invention relates to a heating element for a seat.
  • tin-plated or silver-plated copper conductors are used for heating seats, especially in passenger cars.
  • these heating conductors exhibit corrosion phenomena which are induced by moisture and the influence of salts. Due to these corrosion phenomena, heat conductor-damaging cross-sectional reductions occur, resulting in local overheating and, finally, breakage of the heat conductor, resulting in a shortened life of the heat conductor.
  • the coating with silver or tin or other metals so far increase the friction of the individual filaments of the heat conductor that the heating conductor bend due to its increased stiffness and thus can be severely damaged.
  • a cladding wire having a sheath of platinum enveloping a core of an alloy of 1 to 5% by weight of tungsten, balance palladium is disclosed.
  • This jacket wire is preferably used as a lead wire for resistance thermometer with a measuring resistor made of platinum.
  • DE 31 25 980 A1 discloses a wire-shaped semi-finished product for an electrical conductor wire having a certain maximum diameter, which consists essentially of platinum at least in the region of its free surface, wherein the surface is covered with a gold layer, wherein the core of the conductor wire may consist of nickel.
  • the disadvantage here is, inter alia, the use of difficult to process materials and their high price.
  • the electric heating element according to the invention comprises at least one stranded wire with at least one core-sheath wire, wherein the sheath of a steel and the core of copper or a copper alloy or the sheath of copper or a copper alloy and the core consists of a steel, wherein is advantageous if the steel is a carbon steel, as has proven in practice.
  • a strand consists of at least one strand of strand, which in turn consists of at least one wire, but advantageously at least two wires.
  • the strand can be used as a heating conductor and / or as a contact conductor (for contacting the heating conductors, in particular in knitted fabrics, see: DE 41 36 425 and DE 100 14 819 ) and / or as a supply of temperature sensors (sensors, such as PCT and NTC elements) act.
  • a heating conductor and / or as a contact conductor for contacting the heating conductors, in particular in knitted fabrics, see: DE 41 36 425 and DE 100 14 819
  • sensors such as PCT and NTC elements
  • the copper alloy contains copper and nickel and / or the steel is a stainless steel according to DIN 4401. Surprisingly, this type of steel has been found to have a particularly long service life of many thousands of hours.
  • the copper alloy consists of 90-10% copper by weight and 10-90% nickel by weight. Core and shell have cross-sectional areas in the ratio 1: 3 to 3: 1. Core and shell have at least approximately equal cross-sectional areas.
  • the wire diameter is 0.01 - 0.5 mm. In order to provide a high corrosion protection against external influences, the wire has an external electrical insulation.
  • the strand contains at least one left and at least one right-handed strand strand in order to minimize the tendency to torsion and to be able to lay the strand according to the requirements without axial Aufwikkeln can. This is especially true for multiple strand strands, if the number of left and right-rotating strand strands is the same.
  • the strands used according to the invention usually have 1 strand strand to about 100 strand strands, wherein the strand strands usually have 1 wire to about 100 wires.
  • the strand is fastened in and / or to a carrier material, in particular to a foam body and / or a knitted fabric, in particular by partial or short weft (in terms of textile effect).
  • a carrier material in particular to a foam body and / or a knitted fabric, in particular by partial or short weft (in terms of textile effect).
  • Another essential aspect of the invention is the use of a stranded wire for the electrical connection of divided by a Abspanngraben a seat electrical heating elements of seat parts. At least one such strand acts in this case as a bridge strand (ie a highly flexible strand between the two seat parts, which acts as a kind of "bridge"), which are usually soldered to the individual heating elements of the seat parts in an electrically connecting manner.
  • a bridge strand ie a highly flexible strand between the two seat parts, which acts as a kind of "bridge”
  • the term “trench” is to be understood as the area of a padded seat on which an outer seat cover is pulled “inwards” and fastened with an inner support frame. The result is a kind of “digging”, which in turn is surrounded by two adjacent padding beads. The unclamping of the seat cover is used primarily to avoid any occurring distortions of the seat cover for non-profiled seat surface.
  • the term “Abspanngraben” thus means the usual in the field of upholstery of seats term with its corresponding semantic content.
  • FIG. 1 - A sketchy plan view of a particular embodiment of the heating element according to the invention.
  • FIG. 1 is a sketch of a plan view of a particular embodiment of the heating element according to the invention shown.
  • the heating element essentially has a multiplicity of mutually parallel mesh threads 2 into which a heating conductor 1 is inserted sinusoidally. In each case three parallel current-supplying contact conductor 3 form a contact strip 4.
  • the heating conductor 1 extends over a section S parallel to a contact conductor 3, then crosses the adjacent contact conductor 3, to finally run parallel to it again; Heating conductor 1 and contact conductor 3 are electrically connected together.
  • Heating conductor 1 and contact conductor 3 consist of several strand strands, which in turn consist of seven core-sheath wires.
  • the wires have a core of a stainless steel according to DIN 4401 and a sheath of copper, wherein the core and sheath cross-sectional area have the same size.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Steering Controls (AREA)
  • Chair Legs, Seat Parts, And Backrests (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Heizelement für einen Sitz.
  • Zum Beheizen von Sitzen insbesondere in Personenkraftwagen werden hauptsächlich verzinnte oder versilberte Kupferleiter eingesetzt. Diese Heizleiter zeigen trotz dieser Beschichtung in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen Korrosionserscheinungen, die durch Feuchtigkeit und Salzeinfluß induziert werden. Aufgrund dieser Korrosionserscheinungen kommt es zu die Heizleiter schädigenden Querschnittsreduzierungen, folglich zu lokalen Überhitzungen und schließlich zu einem Bruch des Heizleiters, was in einer verkürzten Lebensdauer des Heizleiters resultiert. Desweiteren kann die Beschichtung mit Silber oder Zinn oder auch anderen Metallen die Reibung der Einzelfilamente des Heizleiters untereinander so weit erhöhen, daß der Heizleiter aufgrund seiner erhöhten Steifigkeit abknicken und somit stark beschädigt werden kann. Ein weiterer Nachteil einer metallischen Beschichtung der einzelnen Heizleiterfilamente liegt in dem stark unterschiedlichen Redoxpotential der Beschichtungsmetalle gegenüber dem eigentlichen Drahtmaterial. Für den Fall, daß die Beschichtung nicht porenfrei ist und Fehlstellen vorhanden sind, setzt unter Einfluß eines aus Wasser und Salz gebildeten Elektrolyten Korrosion und damit die Auflösung des unedleren Metalls ein, was wiederum eine Beschädigung des Heizleiters darstellt. Schließlich sind die mechanischen Anforderungen in Sitzen an solche Leiter sehr hoch, die in vielen Fällen nicht zufriedenstellend gelöst werden.
  • In DE 38 32 342 C1 wird ein Manteldraht mit einem Mantel aus Platin, der einen Kern aus einer Legierung aus 1 bis 5 Gewichts-% Wolfram, Rest Palladium, einhüllt, offenbart. Dieser Manteldraht wird vorzugsweise als Zuleitungsdraht für Widerstandsthermometer mit einem Meßwiderstand aus Platin verwendet.
  • DE 31 25 980 A1 offenbart ein drahtförmiges Halbzeug für einen elektrischen Leiterdraht mit einem bestimmten maximalen Durchmesser, der wenigstens im Bereich seiner freien Oberfläche im wesentlichen aus Platin besteht, wobei die Oberfläche mit einer Gold-Schicht bedeckt ist, wobei der Kern des Leiterdrahtes aus Nickel bestehen kann.
  • Nachteilig hierbei ist unter anderem der Einsatz von schwer zu verarbeitenden Werkstoffen bzw. deren Hochpreisigkeit.
  • Es ergibt sich somit das Problem, ein elektrisches Heizelement bereitzustellen, das diese Nachteile vermeidet, insbesondere das den hohen mechanischen Beanspruchungen einer elektrischen Sitzheizung in einem Sitz, insbesondere in einem Kfz-Sitz, standhält und gleichzeitig eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit, gepaart mit einer geringen Korrosionsanfälligkeit bei relativ geringen Herstellungskosten aufweist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung nach Anspruch 1 und einen Sitz nach Anspruch 12 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße elektrische Heizelement weist mindestens eine Litze mit mindestens einem Kern-Mantel-Draht auf, wobei der Mantel aus einem Stahl und der Kern aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und der Kern aus einem Stahl besteht, wobei es von Vorteil ist, wenn es sich bei dem Stahl um einen kohlenstoffhaltigen Stahl handelt, da sich dies in der Praxis bewährt hat.
  • Im Erfindungskontext besteht eine Litze aus mindestens einem Litzenstrang, der wiederum aus mindestens einem Draht, vorteilhafterweise jedoch aus mindestens zwei Drähten, besteht.
  • Durch die spezielle Auswahl der Materialien und des spezifisch mechanischen Aufbaus weist der Draht die oben aufgeführten notwendigen Eigenschaften in besonderern Maße auf. Die Litze kann als Heizleiter und/oder als Kontaktleiter (zur Kontaktierung der Heizleiter insbesondere in Gewirken, siehe hierzu: DE 41 36 425 und DE 100 14 819 ) und/oder als Zuleitung von Temperaturfühlern (Sensoren, beispielsweise PCTund NTC-Elemente) fungieren. Insbesondere bei der Ausgestaltung als Heizleiter, Kontaktleiter und Zuleitung wird eine besonderes kostengünstige und sichere Ausführungsform bereitgestellt.
  • Die nachfolgenden Ausführungsformen haben sich in der Praxis als vorteilhaft herausgestellt.
  • Die Kupferlegierung enthält Kupfer und Nickel und/oder bei dem Stahl handelt es sich um einen Edelstahl gemäß DIN 4401. Bei dieser Stahlsorte konnten überraschenderweise besonders hohe Standzeiten von vielen tausenden Stunden erreicht werden.
    Die Kupferlegierung besteht aus 90 - 10 Gewichts-% Kupfer und 10- 90 Gewichts-% Nickel.
    Kern und Mantel weisen Querschnittsflächen im Verhältnis 1: 3 bis 3:1 auf.
    Kern und Mantel weisen zumindest annähernd gleich große Querschnittsflächen auf.
    Der Drahtdurchmesser beträgt 0,01 - 0,5 mm.
    Um einen hohen Korrosionsschutz vor äußeren Einflüssen bereitzustellen, weist der Draht eine äußere elektrische Isolierung auf.
    Diese besteht vorteilhafterweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen), FEP (Copolymere aus Tetrafluormethylen und Hexafluorpropylen), MFA (Perfluoroalkoxy-Polymer) oder Polyurethanlack.
    Die Litze enthält mindestens einen links- und mindestens einen rechtsdrehenden Litzenstrang, um die Torsionsneigung möglichst gering zu halten und die Litze entsprechend den Anforderungen ohne axiales Aufwikkeln verlegen zu können.
    Dies gilt insbesondere bei mehreren Litzensträngen, wenn die Anzahl der links- und der rechtsdrehenden Litzenstränge gleich ist.
    Die erfindungsgemäß verwendeten Litzen weisen üblicherweise 1 Litzenstrang bis ca. 100 Litzenstränge auf, wobei die Litzenstränge üblicherweise 1 Draht bis ca. 100 Drähte aufweisen.
    Die Litze ist in und/oder an einem Trägermaterial insbesondere an einem Schaumkörper und/oder einem Gewirke insbesondere mittels Teil- oder Kurzschuß (im textilwirktechnischen Sinne) befestigt An dieser Stelle sei erwähnt, daß die Über- und Aufnähbarkeit der Litze (im textilwirktechnischen Sinne) sich als ausgezeichnet herausgestellt hat.
  • Die oben aufgeführten Vorteile gelten in analogem Sinne auch für eine ein Heizelement enthaltende Sitzheizung, einen Sitz, insbesondere Kfz-Sitz, sowie ein entsprechendes Lenkrad.
  • Ein weiterer erfindungswesentlicher Aspekt ist die Verwendung einer Litze zur elektrischen Verbindung von durch einen Abspanngraben eines Sitzes geteilten elektrischen Heizelementen von Sitzteilen. Mindestens eine solche Litze fungiert in diesem Fall als Brückenlitze (also eine hochflexible Litze zwischen den beiden Sitzteilen, die quasi als "Brücke" fungiert), die normalerweise an die einzelnen Heizelemente der Sitzteile elektrisch verbindend gelötet werden.
  • Schließlich ist die Verwendung der obigen Litze als Heizleiter und/oder Kontaktleiter und/oder Zuleitung eines Temperaturfühlers in Heizelementen sowie zur Beheizung eines Lenkrades und/oder Sitzes vorgeschlagen da die hierbei an Litzen gestellten hohen Anforderungen an die mechanische und elektrische Güte auch erfüllt werden.
  • Schließlich sei noch auf die sehr vorteilhafte Verwendung der aufgezeigten Litze und des Heizelementes für die 42-Volt-Bordnetztechnik hingewiesen, da sich hierbei über das eigentlich erwartete hinaus überraschenderweise eine besonders hohe Lebensdauer ergibt.
  • Obwohl auf diesem Gebiet schon seit Jahrzehnten gravierende Probleme mit der mechanischen Standfestigkeit bestehen, ist es erst mit der vorliegenden Erfindung gelungen, zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten. Überraschenderweise ist es die Kombination der Materialien und der relativen Anordnung zueinander als Kern-Mantel-Material.
  • Unter dem Begriff "Abspanngraben" ist der Bereich eines gepolsterten Sitzes zu verstehen, an dem ein äußerer Sitzbezug "nach innen" gezogen und mit einem inneren Trägerrahmen befestigt wird. Es entsteht quasi ein "Graben", der wiederum von zwei benachbarten Polsterwulsten umgeben ist. Das Abspannen des Sitzbezuges dient in erster Linie dazu, bei nicht-profilierter Sitzoberfläche eventuelle auftretende Verwerfungen des Sitzbezuges zu vermeiden.
    Unter der Bezeichnung "Abspanngraben" ist somit der auf dem Gebiet der Polsterung von Sitzen übliche Begriff mit seinem entsprechend semantischen Inhalt gemeint.
  • Das nachfolgende Beispiel dient zur näheren Erläuterung der Erfindung.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • Figur 1 - eine skizzenhafte Draufsicht einer bestimmten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizelementes.
  • In Figur 1 ist skizzenhaft eine Draufsicht einer bestimmten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizelementes gezeigt.
  • Das Heizelement weist im wesentlichen eine Vielzahl von parallel laufenden Maschenfäden 2 auf, in die ein Heizleiter 1 sinusförmig eingelegt ist. Jeweils drei parallel verlaufende stromzuführende Kontaktleiter 3 bilden eine Kontaktleiste 4. Der Heizleiter 1 verläuft über eine Teilstrecke S parallel zu einem Kontaktleiter 3, kreuzt dann den benachbarten Kontaktleiter 3, um schließlich wieder parallel dazu zu verlaufen; Heizleiter 1 und Kontaktleiter 3 sind elektrisch miteinander verbunden.
  • Heizleiter 1 und Kontaktleiter 3 bestehen aus mehreren Litzensträngen, die wiederum aus jeweils sieben Kern-Mantel-Drähten bestehen. Die Drähte weisen einen Kern aus einem Edelstahl gemäß DIN 4401 und einen Mantel aus Kupfer auf, wobei Kern- und Mantelquerschnittsfläche die gleiche Größe aufweisen.

Claims (12)

  1. Anordnung umfassend elektrische Heizelemente von Sitzteilen, wobei die Heizelemente mit wenigstens einem Heizleiter (1) und/oder Kontaktleiter (3) ausgeführt sind und die Heizelemente voneinander getrennt und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung mit einer Brückenlitze ausgeführt ist, wobei die Brückenlitze sowie der Heizleiter (1) und/oder Kontaktleiter (3) der Heizelemente dadurch gekennzeichnet sind, dass diese mindestens eine Litze mit mindestens einem Kern-Mantel-Draht aufweisen, wobei
    a) der Mantel aus einem Stahl und der Kern aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, oder
    b) der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und der Kern aus einem Stahl besteht.
  2. Anordnung nach Patentanspruch 1, wobei die Brückenlitze der Heizleiter ist.
  3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Brückenlitze der Kontaktleiter ist.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche wobei die Litze des Heizelements an einem Schaumkörper und/oder einem Gewirke, insbesondere mittels Teil- oder Kurzschluss, befestigt und die Brückenlitze hochflexibel ist.
  5. Anordnung nach Patentanspruch 4, wobei die Litze des Heizelements aufgenäht und/oder übernäht ist.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei es sich bei dem Stahl um einen kohlenstoffhaltigen Stahl und/oder es sich bei dem Stahl um einen Edelstahl gemäß DIN 4401 handelt handelt.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Kupferlegierung Kupfer und Nickel enthält, wobei die Kupferlegierung bevorzugt aus 90 - 10 Gewichts-% Kupfer und 10 - 90 Gewichts-% Nickel besteht.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Kern und Mantel Querschnittsflächen im Verhältnis 1: 3 bis 3:1 aufweisen, insbesondere weisen Kern und Mantel zumindest annähernd gleich große Querschnittsflächen auf.
  9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Drahtdurchmesser 0,01 - 0,5 mm beträgt.
  10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Draht eine äußere elektrische Isolierung aufweist, bevorzugt eine Isolierung aus PTFE, FEP, MFA oder Polyurethanlack.
  11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Litze mindestens einen links- und mindestens einen rechtsdrehenden Litzenstrang enthält, wobei die Anzahl der links und der rechtsdrehenden Litzenstränge bevorzugt gleich ist.
  12. Sitz, insbesondere Kfz-Sitz, aufweisend eine Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dieser durch einen Abspanngraben voneinander getrennte Sitzteile aufweist, und durch den Abspanngraben des Sitzes geteilte elektrische Heizelemente von Sitzteilen vorliegen, die mit der Brückenlitze elektrisch miteinander verbunden sind.
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