EP2019268A2

EP2019268A2 - Elektrischer Zuheizer

Info

Publication number: EP2019268A2
Application number: EP08000980A
Authority: EP
Inventors: Franz Bohlender; Michael Niederer
Original assignee: Catem GmbH and Co KG; Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: ES2382138T3; EP2017549A1; JP2009035247A; CN101349476B; CN101349475B; US20090020619A1; JP4856127B2; JP2009051494A; EP2019268B1; KR20090009130A; KR100970043B1; EP2017549B1; CN101349475A; KR20090009131A; US20090026189A1; EP2017545A1; EP2017545B1; US8680435B2; KR101028509B1; CN101349476A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Zuheizer zur Lufterwärmung, insbesondere einen Zuheizer für ein Kraftfahrzeug, mit einem Schichtaufbau (10,12) umfassend ein wärmeerzeugendes Element (10) mit wenigstens einem PTC-Heizelement (30) und beidseitig an dem PTC-Heizelement (30) anliegenden Leiterbahnen (34;36) zur Bestromung des PTC-Heizelementes (5) und wenigstens ein mit dem wärmeerzeugenden Element (10) wärmeleitend verbundenes wärmeabgebendes Element (12), und mit einem den Schichtaufbau (10,12) aufnehmenden Gehäuse (2) sowie Kontaktzungen (14) zum Anschluss des Zuheizers an eine Stromquelle. Zur Verbesserung des Zuheizers im Hinblick auf einen möglichst guten und einfachen Anschluss an eine Stromquelle über ein Steckerelement und im Hinblick auf eine wirtschaftliche Herstellung des Zuheizers wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Kontaktzungen (14) durch gestanzte Blechstücke (112) auszubilden, die elektrisch mit ausgewählten Leiterbahnen (34) verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Zuheizer mit den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 1.
Ein derartiger Zuheizer ist beispielsweise aus der EP 0 350 528 oder der EP 1 564 503 bekannt. Im allgemeinen werden die Leiterbahnen zur Bestromung der PTC-Heizelemente durch Blechbänder gebildet, von denen ausgewählte Blechbänder seitlich aus dem Gehäuse herausgeführt sind, welches üblicherweise als flacher, im wesentlichen mit der Dicke des Schichtaufbaus vorgesehener Rahmen ausgeformt ist. Diese über den umlaufenden Rand des Rahmens seitlich hinausgeführten Blechbänder bilden dort Kontaktzungen zum Anschluss des elektrischen Zuheizers an die Stromversorgung aus. Dieser Anschluss kann auch unter Zwischenlage eines auf die Kontaktzungen aufgesteckten Steuer- bzw. Regelungselementes erfolgen.
Bei den gattungsgemäßen elektrischen Zuheizern, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug zur Fahrgastinnenraumbeheizung, kommen relativ hohe Ströme zur Anwendung, die darin begründet liegen, dass wärmemäßige Leistungen von zwischen 2.000 und 3.000 Watt von dem elektrischen Zuheizer abgegeben werden müssen und das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges üblicherweise mit 12 Volt betrieben wird. So muss die zur Kontaktierung des Steckerelementes dienende Oberfläche der Kontaktzunge eine gute Übertragung von elektrischem Strom gewährleisten. Aus wirtschaftlichen Gründen sollen aber die Leiterbahnen von einem Endlosband abgeschnitten und vorzugsweise ohne weitere Bearbeitung in das Gehäuse eingesetzt werden, und zwar unabhängig davon, ob die entsprechenden Leiterbahnen an der Außenseite Kontaktzungen ausbilden oder innerhalb des Gehäuses enden.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen elektrischen Zuheizer bereitzustellen, der den oben angegebenen, teilweise widerstreitenden Anforderungen an eine wirtschaftliche Herstellung einerseits und eine gute und zuverlässige Steckverbindung an den elektrischen Zuheizer andererseits gerecht wird.
Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein elektrischer Zuheizer mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Der erfindungsgemäße elektrische Zuheizer unterscheidet sich dadurch von dem gattungsbildenden Stand der Technik, dass die Kontaktzungen durch gestanzte Blechstücke gebildet sind, die elektrisch mit ausgewählten Leiterbahnen verbunden sind. Mit anderen Worten enden das im Stand der Technik zuvor seitlich zur Ausbildung von Kontaktzungen über das Gehäuse direkt hinausgeführte Blechband vorzugsweise innerhalb des Gehäuses, wohingegen die das Gehäuse überragenden Kontaktzungen von einem separaten Bauteil, nämlich jeweils einem gestanzten Blechstück gebildet werden, welches mit den Leiterbahnen in der Regel innerhalb des Gehäuses elektrisch verbunden ist. Dabei können unterschiedliche Materialstärken für die Leiterbahnen einerseits und das gestanzte Blechstück andererseits gewählt werden, um ein möglichst einfaches Anstecken eines Gegensteckers an die Kontaktzungen zu ermöglichen, ohne allzu dicke Blechbänder oder dergleichen als Leiterbahnen für die Bestromung der PTC-Heizelemente verwenden zu müssen.
Das gestanzte Blechstück und die ausgewählte Leiterbahn können grundsätzlich nach verschiedenen Techniken miteinander verbunden werden. So ist es möglich, beide Bauteile mittels Schweißen oder Löten zu verbinden. Auch ist eine Klebeverbindung denkbar.
Vorzugsweise sind das Blechstück und die Leiterbahn, die besonders bevorzugt in Form eines Blechbandes gebildet wird, parallel zueinander vorgesehen und haben einen sich überdeckenden Längenabschnitt, an dem das gestanzte Blechstück parallel zu der zugeordneten Leiterbahn liegt und an dieser anliegt. Der überdeckende Längenabschnitt sollte dabei so gewählt werden, dass eine sichere Kontaktierung der aneinanderliegenden Bauteile erreicht wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Blechstück wenigstens einen, vorzugsweise mehrere Vorsprünge auf, die besonders bevorzugt mittels Stanzen an dem Blechstück ausgebildet sind. Entsprechende Vorsprünge können auch alternativ ausschließlich an dem die Leiterbahn bildenden Blechband vorgesehen sein. Ebenso gut können entsprechende Vorsprünge sowohl an dem Blechband als auch dem Blechstück vorgesehen sein. Die Vorsprünge dienen der spezifischen elektrischen Kontaktierung der beiden Bauteile in dem überdeckenden Längenbereich. Allein über diese Vorsprünge soll eine elektrische Kontaktierung zwischen Blechband und Kontaktzunge erfolgen. Dadurch wird gewährleistet, dass die Stromeinleitung von der Kontaktzunge in die Leiterbahn in definierter Weise erfolgt.
Im Hinblick auf eine möglichst kostengünstige Fertigung wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Leiterbahn mit der Kontaktzunge über ein Federelement zu verbinden. Das Federelement stellt eine kraftschlüssige Verbindung der beiden Bauteile her, vorzugsweise, sofern diese sich überdeckende Längenabschnitte aufweisen, durch Anpressen der beiden Bauteile gegeneinander. Dabei kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung das Federelement auch genutzt werden, um das Blechstück an dem Gehäuse zu halten. Diese Halterung kann unmittelbar durch Zusammenwirken des Federelementes mit dem Gehäuse bzw. Gehäuseteilen erfolgen. Das Federelement kann beispielsweise das Blechstück unter Zwischenlage von entsprechenden Wandungen des Gehäuses klemmen und somit gegenüber dem Gehäuse festlegen. Alternativ kann das Federelement auch in einer spezifisch zur Aufnahme des Federelemetes ausgebildeten Gehäuses vorgesehen sein, die im Folgenden als Federaufnahme bezeichnet wird und welche derart ausgebildet ist, dass diese das Federelement mit wenig Spiel hält. Die Federaufnahme bildet dementsprechend Anschläge aus, gegen welche die Feder bei einer eventuellen Relativbewegung der in das Gehäuse eingesetzten Kontaktzunge anstößt, um diese Relativbewegung zu begrenzen.
Zur Vereinfachung der Montage des elektrischen Zuheizers umfasst das Gehäuse ein Gehäuseunterteil, welches im wesentlichen schalenförmig ausgebildet ist und den Schichtaufbau zumindest teilweise umfänglich fasst, so dass der Schichtaufbau in vorgegebener Weise durch Einlegen in das Gehäuseunterteil positioniert werden kann. Des Weiteren ist das Gehäuseunterteil so ausgebildet, dass dieses in Zusammenwirken mit den Konturen des Federelementes in der Einbaulage desselben eine Beweglichkeit in Längsrichtung der Lagen des Schichtaufbaus im wesentlichen verhindert. Durch Zusammenwirken von Gehäuseunterteil und Federelement ist dementsprechend die Lage des Federelementes in Längsrichtung der Leiterbahnen im wesentlichen vorgegeben. Insbesondere wird die vorerwähnte Federaufnahme durch das Gehäuseunterteil ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Federelement in Form einer Federklammer ausgeformt, deren einander gegenüberliegende Federschenkel in der Einbaulage des Federelementes zwischen sich die Leiterbahn und das Blechstück klemmen. Vorzugsweise ist zu jeder Kontaktzunge je eine entsprechende Federklammer vorgesehen, deren Federkraft alleine das gegeneinander Anliegen von Leiterbahn und Blechstück bewirken.
Zur Fixierung der die Leiterbahn und das Blechstück klemmenden Federklammer wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass beiderseits des Blechstücks und/oder der Leiterbahn Vorsprünge ausgebildet sind und dass wenigstens einer der Federschenkel zwischen zwei Vorsprüngen an dem Blechstück oder der Leiterbahn anliegt. Die Vorsprünge, die vorzugsweise in einander gegenüberliegenden parallelen Reihen vorgesehen sein können, bilden dementsprechend Erhebungen zwischen sich eine Anlagefläche des Federschenkels an dem Blechstück bzw. der Leiterbahn aus und verhindern, dass die Federklammer in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur Längserstreckung der Leiterbahn abrutschen kann. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Federklammer vorzugsweise einander gegenüberliegende konvex gekrümmte Vorsprünge ausbildet, welche an dem Blechstück bzw. an der Leiterbahn anliegen und mit gewissem Abstand die an dem Blechstück und/oder der Leiterbahn vorgesehenen Vorsprünge passieren. Mit anderen Worten sollten die Federschenkel mit ihren konvex gekrümmten Vorsprüngen sicher zwischen den einander gegenüberliegenden, vorzugsweise mittels Stanzen ausgeformten Vorsprüngen an dem Blechstück bzw. der Leiterbahn anliegen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, welche eine einfache Vormontage sämtlicher Einzelteile des elektrischen Zuheizers ermöglicht, bildet das Gehäuseunterteil die Federaufnahme aus, und zwar in solcher Weise, dass sich diese in Einlegerichtung der Elemente des Schichtaufbaus öffnet. Innerhalb der Federaufnahme befindet sich ferner bei dieser bevorzugten Ausgestaltung der überdeckende Längenabschnitt. Vorzugsweise ist dieser überdeckende Längenabschnitt im wesentlichen auf die Erstreckung der Federaufnahme beschränkt.
Zur Positionierung der ausgewählten Leiterbahn bzw. des Blechstücks vor der fertigen Montage sämtlicher Bauteile des elektrischen Zuheizers, insbesondere vor dem Anbringen der Federklammer ist es zu bevorzugen, die Federaufnahmen mit sich in Längsrichtung der Lagen des Schichtaufbaus öffnenden Schlitzen zu versehen, die zur Aufnahme des Blechstücks und/oder der Leiterbahn passend ausgeformt sind. Die Schlitze sind dabei vorzugsweise so dimensioniert, dass die Leiterbahn, insbesondere aber das Blechstück parallel zu den Ebenen des Schichtaufbaus ausgerichtet ist. Dementsprechend kann eine in Einschieberichtung über die Leiterbahn und das Blechstück geschobene Federklammer beide Teile sicher greifen und unter Vorspannung gegeneinander anlegen. Die Federklammer hat hiefür an ihrem vorderen Bereich vorzugsweise eine leicht trichterförmig ausgeformte und durch die beiden Federschenkel gebildete Einbringöffnung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die maximale Eindringtiefe des Blechstücks in das Gehäuse durch die Ausgestaltung wenigstens einer der Schlitze begrenzt. Vorzugsweise der zwischen der Federaufnahme und dem Schichtaufbau vorgesehene Schlitz bildet hierbei einen Anschlag für das Blechstück aus, der ein tieferes Eindringen desselben in Richtung auf den Schichtaufbau verhindert, so dass auch bei einer Stoßbeanspruchung der Kontaktzungen diese nicht bis in das Gehäuse verschoben werden und dort einen Kurzschluss verursachen können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bildet das Blechstück an seinem, das Gehäuse überragenden Ende einen Aufsteckabschnitt aus. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass er Funktionsflächen aufweist, die an Kontaktflächen eines an die Kontaktzungen anzusteckenden Steckelementes speziell angepasst sind. Die entsprechende Funktionsfläche unterscheidet sich insbesondere von der Ausgestaltung und speziell der Abmessung des Blechstücks im Bereich des überdeckenden Längenabschnitts.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Blechstück mittels Formschluss in Längsrichtung der Lagen des Schichtaufbaus an dem Gehäuse gehalten. Hierzu wird an einer Seitenfläche des Blechstücks vorzugsweise eine sich öffnende Nut vorgesehen, und zwar zwischen dem Aufsteckabschnitt und dem überdeckenden Längenabschnitt des Blechstücks. In diese Nut greift ein durch das Gehäuse ausgebildeter Vorsprung ein, der das Blechstück mit wenig oder so gut wie gar keinem Spiel hält.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung endet der überdeckende Längenabschnitt der Leiterbahn vorzugsweise vor der Nut, d. h., die Leiterbahn überragt die Nut nicht nach außen. Sofern gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der in die Nut eingreifende Vorsprung Teil eines Randes ist, welcher in Umfangsrichtung das Gehäuse umläuft, d. h., der Vorsprung im wesentlichen an der Außenfläche des Gehäuses vorgesehen ist, wird sichergestellt, dass die Leiterbahn vollständig innerhalb des Gehäuses aufgenommen ist und allein das Blechstück das Gehäuse überragt.
Da das Gehäuseoberteil üblicherweise nach Art eines Deckels auf dem Gehäuseunterteil aufliegt, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung auch mit Rücksicht auf eine Fixierung der Federklammer in der Federaufnahme vorgeschlagen, einen die beiden Federschenkel der Federklammer verbindenden Steg in etwa höhengleich mit dem freien Ende der durch das Gehäuseunterteil ausgebildeten Federaufnahme anzuordnen. Dadurch wird verhindert, dass die Federklammer aus der Federaufnahme hinausgedrängt wird. Die Federklammer stößt bei einer solchen Herausdrängbewegung unmittelbar gegen das Gehäuseoberteil, welches die Federklammer in Position hält.
Zur leichteren Montage der Federklammern und auch im Hinblick auf eine eindeutige Zuordnung von Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Federaufnahmen zu mehreren Kontaktzungen so auszubilden, dass diese einen Rand des Gehäuseunterteils überragen. Bei diesem Rand handelt es sich um einen Rand, der üblicherweise parallel zu der von der Luft durchströmten Ober- bzw. Unterseite des Gehäuses liegt und an dem das deckelförmige Gehäuseoberteil bei geschlossenem Deckel anliegt. Mit anderen Worten wird besagter Rand außenseitig durch den in Umfangrichtung des Gehäuses umlaufenden Rand des Gehäuses begrenzt. Der in Umfangsrichtung umlaufende Rand des Gehäuses erstreckt sich im wesentlichen rechtwinklig zu dem Rand, der von den Federaufnahmen überragt wird. Bei dieser Ausgestaltung springen also die Federaufnahmen in Richtung auf das Gehäuseoberteil vor.
Schließlich wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Oberseite des Schichtbaus in etwa höhengleich mit dem freien Ende der Federaufnahmen enden zu lassen, wodurch die Montage vereinfacht und der Materialaufwand zur Erstellung des Gehäuses in einem vertretbaren Rahmen gehalten wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der elektrischen Heizvorrichtung;
Fig. 2: eine Seitenansicht auf ein Gehäuseunterteil mit darin eingebautem Heizblock des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3: einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung gemäß Figur 2;
Fig. 4: eine perspektivische Seitenansicht des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiels;
Fig. 5: eine perspektivische Seitenansicht des Gehäuseoberteils der elektrischen Heizvorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 6: eine perspektivische Explosionsdarstellung eines wärmeerzeugenden Elementes der elektrischen Heizvorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 7: eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII gemäß der Darstellung in Fig. 6 eines montierten wärmeerzeugenden Elementes;
Fig. 8: eine perspektivische Stirnseitenansicht eines wärmeerzeugenden Elementes mit daran angeschlossener Kontaktzunge;
Fig. 9: eine perspektivische Stirnseitenansicht des noch offenen Gehäuses in etwa entsprechend Fig. 3;
Fig. 10: das in Fig. 8 dargestellte Federelement;
Fig. 11: ein Ausführungsbeispiel eines die Kontaktzunge bildenden Blechstücks in einer perspektivischen Draufsicht und
Fig. 12: das in Fig. 11 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Blechstücks in der stirnseitigen Ansicht.

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der elektrischen Heizvorrichtung mit einem Gehäuse 2, bestehend aus einem Gehäuseunterteil 4 und einem Gehäuseoberteil 6. Beide Gehäuseteile, 4 und 6 sind formschlüssig miteinander verbunden und nehmen sich in einen Heizblock auf, der aus mehreren in parallelen Lagen zueinander angeordneten wärmeerzeugenden Elementen 10 und wärmeabgebenden Elementen 12 besteht. Die wärmeabgebenden Elemente 12 sind als Wellrippenelemente aus mäandrierend gebogenen Blechstreifen gebildet.
An einer Stirnseite des Gehäuses 2 wird dieses von fünf in Querrichtung übereinander angeordneten Kontaktzungen 14 überragt. Die Kontaktzungen treten durch an dem Gehäuse 2 ausgesparte Schlitze 15 hindurch, die jeweils für sich eine Kontaktzunge 14 aufnehmen und überwiegend durch das Gehäuseunterteil 4 gebildet sind, jedoch an einer Stirnseite durch das Gehäuseoberteil 6 komplettiert sind.
Das Gehäuse 2 weist zwei gegenüberliegende Rahmenöffnungen auf, von denen in Fig. 1 lediglich die durch das Gehäuseoberteil 6 gebildete Rahmenöffnung 16 zu sehen ist. Die von dem Gehäuseunterteil 4 gebildete Rahmenöffnung ist in Fig. 4 zu erkennen und mit Bezugszeichen 18 gekennzeichnet. Die Rahmenöffnungen 16, 18 sind jeweils mit Streben 20 durchsetzt, die sich rechtwinklig zu den Lagen des Heizblocks 8 erstrecken und die einander gegenüberliegenden Längsholme von Gehäuseunterteil 4 und Gehäuseoberteil 8 miteinander verbinden.
Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Heizblocks 8 und dessen Aufnahme insbesondere in dem Gehäuseunterteil 4 und zeigt das Gehäuseunterteil 4 in einer Draufsicht bei weggenommenem Gehäuseoberteil. Die wärmeabgebenden Elemente 12 sind lediglich unvollständig an den jeweiligen stirnseitigen Enden des Gehäuseunterteils 4 dargestellt. Dementsprechend gibt die Darstellung in Fig. 2 auch einen Blick auf die von dem Gehäuseunterteil 4 gebildete Rahmenöffnung 18 frei.
Wie zu erkennen, weist das gezeigte Ausführungsbeispiel vier wärmeerzeugende Elemente 10 auf, die jeweils stirnseitig isolierend und mit gewisser Beweglichkeit quer zu den Lagen des Schichtaufbaus (Heizblocks 8) in dem Gehäuseunterteil 4 aufgenommen sind. Das Gehäuseunterteil 4 weist hierzu Passelementaufnahmen 22 auf, die sich einer Aufnahme 24, die im wesentlichen durch das Gehäuseunterteil 4 gebildet ist und den Heizblock 8 aufnimmt, öffnen. An jeder Stirnseite des Gehäuseunterteils 4 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei unterschiedliche Arten von Passelementaufnahmen 22a, 22b vorgesehen (vgl. auch Fig. 3). Korrespondierend zu der Geometrie der Passelementaufnahmen 22 haben die wärmeerzeugenden Elemente 10 an ihren stirnseitigen Enden Passelemente 26a, 26b, die jeweils nur in die entsprechend korrespondierenden Passelementaufnahme 22a bzw. 22b passen. Vorliegend sind die korrespondierenden Passelementaufnahmen 22 so auf die korrespondierend hierzu vorgesehenen Passelemente 26 abgestimmt, dass die wärmeerzeugenden Elemente 10 um einige Zehntel Millimeter quer zur Längserstreckung der Lagen des Heizblocks 8 in dem Gehäuse 2 beweglich sind. Die äußeren Passelemente 26a sind als Hammerkopf ausgebildet und greifen in entsprechend ausgebildete Passelementaufnahmen 22a ein. Diese sind in Längsrichtung des wärmeerzeugenden Elementes 10 wesentlich kürzer als die zweiten, mittig vorgesehenen Passelementaufnahmen 22a. Die diesen länglichen Passelementaufnahmen 22b zugeordneten Passelemente 26b sind stabförmig und weniger breit als die hammerkopfartigen Passelemente 26a. Aufgrund dieser speziellen Ausgestaltung passen die mittleren wärmeerzeugenden Elemente 10 nicht in die äußeren Positionen für wärmeerzeugende Elemente 10 des Heizblocks. In entsprechender Weise lassen sich die äußeren wärmeerzeugenden Elemente nicht in der Mitte des Heizblocks anordnen, d.h. in das Gehäuse 2 einsetzen.
Während die wärmeerzeugenden Elementen 10 nicht an jeder beliebigen Stelle im Gehäuse 2 eingesetzt werden können, sind die wärmeabgebenden Wellrippenelemente 12 unspezifisch und als Längenabschnitte eines mäandrierend gebogenen zunächst Blechstreifens als gefertigt und von diesem Endlosmaterial auf Länge geschnitten. Jedes einzelne wärmeabgebende Element 12 kann an beliebiger Position für ein wärmeabgebendes Element innerhalb des Heizblocks 8 eingesetzt werden.
Die Passelemente 26 sind einstückig an einem Positionsrahmen 28 angeformt, der in den Fig. 6 und 7 zu sehen und unter Bezugnahme auf diese Figuren nachfolgend näher erläutert wird. Der Positionsrahmen 28 besteht aus einem isolierenden Material und dient der Positionierung von PTC-Heizelementen 30. Vorliegend ist zu jedem einzelnen PTC-Heizelement 30 eine Aufnahme 32 in dem Positionsrahmen 28 ausgespart, die dieses PTC-Heizelement umfänglich fasst und somit festlegt. Beidseitig an den jeweiligen PTC-Heizelementen 30, die nebeneinander in einer Ebene angeordnet sind, liegen Blechbänder 34, 36 an, welche elektrische Leiterbahnen zur Bestromung der PTC-Heizelemente 30 ausbilden und über welche die von den PTC-Heizelementen erzeugte Wärme an die wärmeabgebenden Elemente 12 mittels Wärmeübertragung geleitet wird. Diese liegen unmittelbar an den Blechbändern 34, 36 an.
Die stirnseitigen Enden der Positionsrahmen 28 sind über einen Passelementsteg 38 über die Lage der Blechbänder 34, 36 hinaus verlängert. Am äußeren Ende der Passelementstege 38 befinden sich die jeweiligen Passelemente 26 des Positionsrahmens 28. Wie die Querschnittsansicht entlang der in Fig. 6 eingezeichneten Linie VII-VII verdeutlicht (vgl. Fig. 7), wird die überwiegende Erstreckung des Positionsrahmens 28 in Breitenrichtung von den jeweiligen Blechbändern 34, 36 eingenommen. In Querschnittsansicht seitlich neben den Blechbändern 34, 36 weist der Positionsrahmen Haltestege 40 auf, die unmittelbar benachbart zu dem seitlichen Rand der Blechbänder 34, 36 vorgesehen sind und die korrespondierenden Blechbänder 34, 36 oberseitig überragen und diese außenseitig übergreifen, vorzugsweise mit den Leiterbahnen 34, 36 in Berührung stehen und an diesen anliegen. Die Haltestege 40 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig im Wege des Spritzgießens zunächst als rechtwinklig zu der Haupterstreckungsrichtung des Positionsrahmens 28 abgehende Vorsprünge ausgebildet. Der Abstand einander gegenüberliegender Vorsprünge ist so gewählt, dass das Blechband 34 bzw. 36 gerade zwischen diese Vorsprünge passt.
Das auf diese Weise mittels Spritzgießen hergestellte einteilige Bauteil wird danach mit den wesentlichen Teilen des wärmeerzeugenden Elementes 10 versehen, d.h. die PTC-Heizelemente 30 werden in die korrespondierenden Aufnahme 32 eingelegt und beidseitig von den Blechbändern 34, 36 umgeben. Danach werden die Vorsprünge plastisch nach innen verformt und so die Leiterbahnen 34, 36 übergreifend ausgebildet.
Das wärmeerzeugende Element 10 ist als vormontiertes Bauteil ausgebildet und kann somit bei der Montage gehandhabt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Leiterbahnen 34, 36 oder gar die in den Positionsrahmen 28 eingelegten PTC-Heizelemente 30 verloren gehen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass üblicherweise die Haltestege lediglich die Blechbänder 34, 36 in dem Positionsrahmen fixieren, diese aber nicht mit einer Anpresskraft gegen die PTC-Heizelemente 30 legen, welche ausreicht, die PTC-Heizelemente 30 sicher beim Betrieb zu bestromen. Dies wird jedenfalls bei der im Rahmen der vorliegenden Erfindung diskutierten Ausgestaltung durch ein Federelement bewirkt, welches in das Gehäuse 2 eingesetzt ist und den gesamten Schichtaufbau bestehend aus wärmerzeugenden Elementen 10 und wärmeabgebenden Elementen 12 unter Vorspannung setzt.
Wie insbesondere den Fig. 3 und 6 zu entnehmen ist, ist ein Blechband, nämlich das in Fig. 6 gezeigte Blechband 34, aus der Ebene des wärmeerzeugenden Elementes 10 herausgebogen. Dementsprechend ergibt sich ein Versatz 42 zwischen der Ebene, in welcher das Blechband 34 in Anlage an den PTC-Heizelementen 30 anliegt, und einem freien Ende 44, welches durch nochmaliges, jedoch gegenläufiges Umbiegen sich parallel zu dem erstgenannten Hauptabschnitt des Blechbandes 34 erstreckt. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, ist dieses freie Ende 44 durch ein Vercrimpungselement 46 mechanisch und elektrisch mit der zugeordneten Kontaktzunge 14 verbunden.
Die in Fig. 3 mit Bezugszeichen 10.3 und 10.4 gekennzeichneten oberen wärmeabgebenden Elemente haben einen von dem oberen Blechband 34 nach oben abgehenden Versatz 42.3 und 42.4. Das untere wärmeerzeugende Element 10.1 hat einen nach unten abgehenden Versatz 42.1. Die Blechbänder 34, 36 des mit Bezugszeichen 10.2 gekennzeichneten wärmeerzeugenden Elementes 10 sind beidseitig zur Bildung eines Versatzes 42.20 bzw. 42.21 umbogen und jeweils für sich mit einer Kontaktzunge 14 versehen. Aufgrund dieser Unterschiede besteht die Möglichkeit, ein Vertauschen der Positionen für die wärmeerzeugenden Elemente 10.3 und 10.2 innerhalb des Gehäuses 2 zu vermeiden. Vorliegend erlaubt das Ausführungsbeispiel, dass aufgrund der Gestaltung von Kontaktzungenaufnahmen 48 die beiden mittleren wärmeerzeugenden Elemente 10.2 und 10.3 gegeneinander vertauscht werden können. Eine entsprechende Vertauschbarkeit ist auch gegeben für die beiden äußeren wärmeerzeugenden Elemente 10.1 und 10.4.
Die zuvor bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 erwähnten Schlitze 15 gehen von der Außenseite des Gehäuses 2 ab und münden in den gegenüber den Schlitzen 15 jeweils verbreiterten Federaufnahmen 48. Hinter dieser Federaufnahme 48 wird wiederum ein verengter Schlitz 50 ausgebildet, der ein die Kontaktzunge 14 durch Stanzen geformtes Blechstück 120 sowie das freie Ende 44 des zugeordneten Blechbandes 34 aufnimmt.
Die Fig. 8 verdeutlicht die Verbindung zwischen einem wärmeabgebenden Element 10 mit dem Bleckstück 120. Hierzu ist eine Federklammer 46 vorgesehen, deren einander gegenüberliegenden Federschenkel 47 das Blechstück 120 sowie das freie Ende 44 des Blechbandes 34 zwischen sich klemmen. Hierzu weisen das freie Ende des Blechbandes 34 sowie das Blechstück 120 jeweils einen überdeckenden Längenabschnitt 122 auf, in dem die beiden Elemente 120, 44 parallel zueinander und aneinander anliegen. Dabei sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Stanzen an dem Blechstück 120 Vorsprünge 124 in dem überdeckenden Längenbereich 122 ausgebildet, über welche allein die elektrische Kontaktierung zwischen dem freien Ende 44 und dem Blechstück 120 erfolgt. Der flächige Bereich des Blechstücks 120 in dem überdeckenden Längenabschnitt 122 ist danach mit Abstand zu dem freien Ende 44 des Blechbandes 34 sich parallel hierzu erstreckend vorgesehen.
Wie insbesondere die Figuren 11 und 12 erkennen lassen, hat das Blechstück 120 zwei sich parallel erstreckende Reihen von Vorsprüngen 124. Durch Stanzen sind diese Vorsprünge 124 beidseitig des Blechstücks 120 ausgebildet, so dass das Blechstück in beliebiger Ausrichtung parallel zu dem Blechband 34 an dessen freies Ende 44 angelegt werden kann, ohne dass der gewünschte definierte elektrische Kontakt zwischen den beiden Elementen 34, 120 verloren geht. Zwischen dem überdeckenden Längenabschnitt 122 und einem Aufsteckabschnitt 140, der durch das vordere Ende des Blechstücks 120 gebildet wird, welches das Gehäuse 2 überragt, sind seitlich einander gegenüberliegende Nuten 126 ausgespart.
An dem vorderen Aufsteckabschnitt 140 endet das Blechstück 120 konisch, um das Aufstecken eines nicht gezeigten weiblichen Steckelementes auf die Kontaktzunge 14 zu erleichtern. Wie Fig. 11 verdeutlicht, hat der überdeckende Längenabschnitt 122 eine größere Breite als der Aufsteckabschnitt 140. Diese größere Breite setzt sich zunächst hinter der Nut 126 fort, so dass durch das Blechstück 120 ein definierter Anschlag 142 für das Steckerelement gebildet wird.
Das in Fig. 10 im Detail gezeigte Federelement in Form einer Federklammer 46 hat die zwei bereits erwähnten Federschenkel 47, die über einen Steg 134 miteinander verbunden sind. Die Federschenkel 47 haben gekrümmte Vorsprünge 130, die einander gegenüberliegende konvex gekrümmte Anlageflächen 132 ausformen. Über diese Anlageflächen 132 wirkt die Federklammer 46 mit dem freien Ende 44 des Blechbandes 34 und dem Blechstück 120 in einer Einbaulage zusammen. Zum Erreichen der Einbaulage wird die Federklammer 46 in die in Fig. 8 gezeigte Lage verbracht und in Einbringrichtung des Schichtaufbaus in das in Fig. 9 gezeigte Gehäuseunterteil vorgeschoben. Diese Einbringrichtung erstreckt sich parallel zu den durch die Lagen des Schichtaufbaus vorgegebenen Ebenen. Dabei nimmt zunächst eine Einbringöffnung 144 mit großem Öffnungsquerschnitt die beiden Teile 134, 120 in sich auf. Bei fortschreitender Einbringbewegung gleiten die konvexen Anlageflächen 142 einerseits an dem Blechstück 120 und andererseits an dem freien Ende 44 des Blechbandes 34 unter Aufweitung der Federklammer 46 ab. Die konvexen Anlageflächen passieren schließlich die erste Reihe der Vorsprünge 124 und federn zwischen den beiden Reihen von Vorsprüngen 124 ein. Das Ende dieser Einbringbewegung ist jedenfalls dann erreicht, wenn die Innenfläche des Stegs 134 gegen die Stirnseite des Blechstücks 122 bzw. des Blechbandes 34 stößt.
Die zuvor beschriebene Montage erfolgt nachdem der Schichtaufbau bestehend aus wärmeerzeugenden Elementen 10 und wärmeabgebenden Elementen 12 in das Gehäuseunterteil 4 eingebracht worden ist (vgl. Fig. 9). Danach liegen die freien Enden ausgewählter Blechbänder 34, die der Kontaktierung des Heizblocks in dem Gehäuse 2 dienen, innerhalb der Federaufnahmen 48 frei. Die freien Enden 44 durchsetzen hierbei den Schlitz 50, enden jedoch vor dem Schlitz 15. In Einbringrichtung des Schichtaufbaus werden nunmehr die Blechstücke 120 in die jeweiligen Schlitze 15 eingebracht, und zwar so, dass ein an dem umlaufenden Rand des Gehäuseunterteils ausgebildeter Vorsprung 128 in die Nut 126 eingreift. Dieser Position ist in Fig. 9 gezeigt. Das so in das Gehäuseunterteil 4 eingebrachte Blechstück 120 erstreckt sich in Längserstreckung, d. h., in Erstreckungsrichtung der Lagen des Schichtaufbaus bis in den hinteren Schlitz 50 und durchsetzt den vorderen Schlitz 15, wie dies der Figur 3 zu entnehmen ist. Danach wird von oben die Federklammer 46 in die Federaufnahme 48 eingeschoben. Wie insbesondere Fig. 3 zu entnehmen ist, ist das Gehäuseunterteil 4 derart ausgebildet, dass die Federklammer 46 mit wenig Spiel in der Federaufnahme 48 fixiert ist.
Wie Fig. 5 zu entnehmen ist, hat das Gehäuseoberteil 6 auf Höhe der Schlitze 15 eine Aussparung 36, die das freie Ende einer Federaufnahme 48 aufnehmen kann. Diese konkrete Ausgestaltung des Gehäuseoberteils 6 ist dem Umstand geschuldet, dass die Federaufnahme 48 einen den Schichtaufbau umgebenden Rand überragt, der bsp. die innere Oberfläche 63 der Längsholme enthält. In Erstreckungsrichtung der Lagen des Schichtaufbaus wird die Aussparung 36 des Gehäuseoberteils 6 durch eine verjüngte Aussparung 138 fortgesetzt, die allerdings nicht bis zu der Rahmenöffnung 16 des Gehäuseoberteils reicht. In diese verjüngte Aussparung 138 passt das aufrechtstehende Blechstück 120 mit seiner Stirnseite. Das geschlossene Ende der verjüngten Aussparung 138 bildet insofern einen Anschlag für das Blechstück 120.
Bei dem zuvor gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die elektrische Kontaktierung zwischen dem Blechstück 120 und dem Blechband 34 allein über die Klemmkraft der Federklammer 46. Diese ist aus einem Federstahl gebildet und bewirkt eine Druckspannung von zwischen 1000 und 1500N/mm² zwischen dem Blechstück 120 und dem Blechband 34. Bei entspannter Federklammer 46 beträgt der kleinste Abstand der konvexen Anlageflächen 132 maximal 40 % der kumulierten Dicke von Blechstück 120 und Blechband 34.
Das Blechstück 120 ist aus einem gut elektrisch leitenden Werkstoff gebildet, bsp. einer Kupfer-Zinn-Legierung. Zumindest der Aufsteckabschnitt 140, vorzugsweise das gesamte Blechstück 120 sind jedenfalls an ihren einander gegenüberliegenden Seitenflächen mit einer Silberbeschichtung versehen, um eine möglichst gute Kontaktierung einerseits zwischen dem Blechstück 120 und dem Blechband 34 und andererseits zwischen der Kontaktzunge 14 und dem daran anzusteckenden Steckerelement zu bewirken.

Bezugszeichenliste

2: Gehäuse
4: Gehäuseunterteil
6: Gehäuseoberteil
8: Heizblock
10: wärmeerzeugende Element
12: wärmeabgebendes Element
14: Kontaktzunge
15: Schlitz
16: Rahmenöffnung, Gehäuseoberteil
18: Rahmenöffnung, Gehäuseunterteil
20: Strebe/ erste Strebe
22: Passelementaufnahme
24: Aufnahme für den Heizblock
26: Passelement
28: Positionsrahmen
30: PTC-Heizelement
32: Aufnahme für PTC-Heizelement
34: Blechband
36: Blechband
38: Passelementsteg
40: Haltestege
40.1 bis 40.5: Abschnitte der Haltestege
41: Durchgang
42: Versatz
43: Zweite Strebe
44: freies Ende des Blechbandes 34
46: Federklammer
47: Federschenkel
48: Federaufnahme
50: Schlitz
56: Boden
62: Abstandshalter
63: Innere Oberfläche der Längsholme
64: Längsholm
66: Längsholm
68: Zapfenführung
70: Zapfenführung
72: Zapfenführung
74: Fenster
76: Führungszapfen
78: Führungszapfen
80: Führungszapfen
82: Raststeg
84: Kopf
86: Rastfläche
88: Abdeckung
90: Ausbuchtung
92: weiterer Führungszapfen
94: weitere Zapfenführung
L: Längenabschnitt
120: Blechstück
122: überdeckender Längenabschnitt
124: Vorsprünge
126: Nuten
128: Vorsprung
130: konvex gekrümmte Vorsprünge
132: konvexe Anlagefläche
134: Steg
136: Aussparung
138: verjüngte Aussparung
140: Aufsteckabschnitt
142: Anschlag
144: Einbringöffnung

Claims

Elektrischer Zuheizer zur Lufterwärmung, insbesondere Zuheizer für ein Kraftfahrzeug, mit einem Schichtaufbau (10, 12)umfassend ein wärmeerzeugendes Element (10) mit wenigstens einem PTC-Heizelement (30) und beidseitig an dem PTC-Heizelement (5) anliegenden Leiterbahnen (34; 36) zur Bestromung des PTC-Heizelementes (5) und wenigstens ein mit dem wärmeerzeugenden Element (10) wärmeleitend verbundenes wärmeabgebendes Element (12), und mit einem den Schichtaufbau (10, 12) aufnehmenden Gehäuse (2) sowie Kontaktzungen (14) zum Anschluss des Zuheizers an eine Stromquelle,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktzungen (14) durch gestanzte Blechstücke (120) gebildet sind, die elektrisch mit ausgewählten Leiterbahnen (34) verbunden sind.
Elektrischer Zuheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedenfalls die ausgewählten Leiterbahnen (34) durch Blechbänder (34) gebildet sind und dass die gestanzten Blechstücke (120) und die Blechbänder (34) einen sich überdeckenden Längenabschnitt (122) haben, an dem das gestanzte Blechstück (120) an dem zugeordneten Blechband (34) anliegt.
Elektrischer Zuheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem überdeckenden Längenabschnitt (122) wenigstens ein Vorsprung an dem Blechstück (120) und/oder der Leiterbahn (34) vorgesehen ist, über den allein die elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterbahn (34) und der Kontaktzunge (14) erfolgt.
Elektrischer Zuheizer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (34) mit der Kontaktzunge (14) über ein Federelement (46) verbunden ist.
Elektrischer Zuheizer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (46) das Blechstück (120) an dem Gehäuse (2) hält.
Elektrischer Zuheizer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Federaufnahme (48) ausbildet, in der das Federelement (46) mit wenig Spiel gehalten ist.
Elektrischer Zuheizer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein den Schichtaufbau (10, 12) zumindest teilweise umfänglich fassendes Gehäuseunterteil (4) und ein mit dem Gehäuseunterteil (4) verbindbares Gehäuseoberteil (6) umfasst und
dass das Gehäuseunterteil (4) und das Federelement (46) so ausgebildet sind, dass eine Einbaulage des Federelementes (46) in Längsrichtung der Leiterbahnen (34, 36) im Wesentlichen durch Zusammenwirken von Gehäuseunterteil (4) und Federelement (46) vorgegeben ist.
Elektrischer Zuheizer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement in Form einer Federklammer (46) ausgebildet ist, deren einander gegenüberliegende Schenkel (47) in einer Einbaulage zwischen sich die Leiterbahn (34) und das Blechstück (120) klemmen.
Elektrischer Zuheizer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das beiderseits des Blechstücks (120) und/oder der Leiterbahn (34) Vorsprünge (124) ausgeformt sind und dass wenigstens einer der Federschenkel (47) zwischen wenigstens zwei Vorsprüngen an dem Blechstück (120) oder der Leiterbahn (34) anliegt.
Elektrischer Zuheizer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseunterteil (4) die Federaufnahme ausbildet, die sich in Einbringrichtung der Lagen (10, 12) des Schichtaufbaus öffnet und in der sich der überdeckende Längenabschnitt (122) befindet.
Elektrischer Zuheizer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federaufnahmen (48) sich in Längsrichtung der Lagen (10, 12) des Schichtaufbaus öffnende Schlitze (15, 50) aufweisen, die zur Aufnahme des Blechstücks (120) und/oder der Leiterbahn (34) passend ausgeformt sind.
Elektrischer Zuheizer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Eindringtiefe des Blechstücks (120) in das Gehäuse (2) durch die Ausgestaltung wenigstens einer der Schlitze (15, 50) begrenzt ist.
Elektrischer Zuheizer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechstück (120) an seinem, das Gehäuse (2) überragenden Ende einen Aufsteckabschnitt (140) ausbildet, der an Steckerflächen eines Steckelementes speziell angepasste Funktionsflächen (142) aufweist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechstück (120) zwischen einem Aufsteckausschnitt (140) zum Aufstecken des Steckelementes und seinem überdeckenden Längenabschnitt (122) wenigstens eine sich seitlich öffnende Nut (126) aufweist, in die ein durch das Gehäuse (2) ausgebildeter Vorsprung (124, 128) eingreift.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der überdeckende Längenabschnitt (122) der Leiterbahn (34) vor der Nut (126) endet.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (128) als Teil eines in Umfangsrichtung des Gehäuses (20) umlaufenden des Randes ausgebildet ist.
Elektrischer Zuheizer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federaufnahmen (48) zu mehreren Kontaktzungen (14) einen Rand des Gehäuseunterteils (4) überragen, der den in Umfangsrichtung des Gehäuses (2) umlaufenden des Rand des Gehäuses (2) begrenzt.
Elektrischer Zuheizer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des Schichtaufbaus (10, 12) in etwa höhengleich mit den freien Ende der Federaufnahmen (48) endet.