(19) |
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(11) |
EP 1 921 896 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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10.12.2014 Patentblatt 2014/50 |
(22) |
Anmeldetag: 25.10.2006 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Wärmeerzeugendes Element für eine elektrische Heizvorrichtung und Verfahren zur Herstellung
derselben
Heat producing element for electrical heating device and its method of manufacturing
Elément produisant de la chaleur pour dispositif chauffant électrique et son procédé
de fabrication
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE ES FR GB IT |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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14.05.2008 Patentblatt 2008/20 |
(60) |
Teilanmeldung: |
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07018627.5 / 1931176 |
(73) |
Patentinhaber: Eberspächer catem GmbH & Co. KG |
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76863 Herxheim bei Landau (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Niederer, Michael
76889 Kapellen-Drusweiler (DE)
- Bohlender, Franz
76870 Kandel (DE)
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(74) |
Vertreter: Grünecker, Kinkeldey,
Stockmair & Schwanhäusser |
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Leopoldstrasse 4 80802 München 80802 München (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A- 3 208 802
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US-B2- 6 901 213
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein wärmeerzeugendes Element mit wenigstens einem
PTC-Heizelement, beidseitig flächig daran anliegenden Leiterbahnen und einem Rahmen,
welcher wenigstens eine Rahmenöffnung zur Aufnahme des wenigstens einen PTC-Heizelementes
ausbildet.
[0002] Ein derartiges wärmeerzeugendes Element ist als Teil eines Zuheizers für ein Kraftfahrzeug
beispielsweise aus der
EP 0 350 528 bekannt. Weitere wärmeerzeugende Elemente sind beispielsweise aus der
DE 32 08 802,
DE 30 46 995 oder
DE 28 04 749 bekannt.
[0003] Grundsätzlich besteht bei derartigen gattungsbildenden wärmeerzeugenden Elementen
das Problem, dass durch gute mechanische Kontaktierung zwischen der Leiterbahn und
dem PTC-Element ein geringer Übergangswiderstand bereitgestellt werden soll, so dass
eine Bestromung des wärmeerzeugenden Elementes ohne substantielle Erwärmung an der
Phasengrenze zu dem PTC-Element möglich ist. Dieses Erfordernis wird insbesondere
relevant, wenn das wärmeerzeugende Element mit hohen Betriebsspannungen von etwa 500
Volt oder mehr bestromt werden soll.
[0004] Bei gattungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtungen wird die Leiterbahn, welche üblicherweise
durch eine elektrisch leitende Blechbahn gebildet wird, durch eine das wärmeerzeugende
Element umgebende Hülse gekapselt, welche die Leiterbahn mit gewissem Druck gegen
das wenigstens eine PTC-Element anlegt (so
DE 32 08 802). Bei diesem Stand der Technik wird das PTC-Element mit den beiderseitig anliegenden
Leiterbahnen mit einer metallischen Hülse umgeben, die innenseitig mit Silikonkautschuk
beschichtet ist, so dass die leitenden Blechbahnen isolierend in der Hülse gehalten
sind. Diese Anordnung allein reicht nicht zum Aufbau eines hinreichenden Anpressdrucks
zum Andrücken der Leiterbahnen gegen das PTC-Element. Dementsprechend ist der gesamte
Schichtaufbau von einer Pressplatte umgeben. So ist das vorbekannte wärmeerzeugende
Element relativ träge, d. h. von dem PTC-Element erzeugte Wärme wird relativ schlecht
nach außen abgeleitet. Das vorbekannte wärmeerzeugende Element hat dementsprechend
einen schlechten thermischen Wirkungsgrad und reagiert relativ langsam auf sich ändernde
thermische Bedingungen.
[0005] Zur Wärmeabfuhr ist es beispielsweise aus der
EP 0 350 528 bekannt, beiderseits des wärmeerzeugenden Elementes durch mäandrierend gebogene Blechbahnen
gebildete Radiatorelemente anzulegen. Diese werden unter Federvorspannung gegen das
wärmeerzeugende Element angelegt. Da die Leiterbahn zwischen dem Radiatorelement und
dem wenigstens einen PTC-Element frei beweglich vorgesehen ist, wird die Leiterbahn
über die Federkraft gegen das PTC-Element angelegt. Bei diesem Aufbau besteht jedoch
das Problem, dass insbesondere bei einem Betrieb des wärmeerzeugenden Elementes mit
hohen Spannungen über das Radiatorelement und/oder den Rahmen wandernde Kriechströme
nicht vermieden werden können. Darüber hinaus liegen die stromführenden Teile an der
Außenseite des wärmeerzeugenden Elementes frei, was auch aus Gründen der Sicherheit
bedenklich ist.
[0006] Den vorerwähnten Nachteil bezüglich einer schlechten Wärmeleitung hat auch die aus
der
DE 28 04 749 bekannte Heizpatrone, bei welcher drei gattungsgemäße wärmeerzeugende Elemente in
einem Winkel von 120° versetzt um eine Zylinderachse angeordnet sind. Zwischen den
einzelnen wärmeerzeugenden Elementen befinden sich zylindrische Kreissegmentstücke
aus einem elektrischen Isoliermaterial, in welchen jeweils ein Strömungskanal für
ein durch die Heizpatrone zu erwärmendes Fluid ausgespart sind. Ein solcher Aufbau
ist insbesondere bei der konvektiven Abfuhr der durch das PTC-Element erzeugten Wärme
durch Luft unzureichend. Wärme kann hierbei nicht in dem erforderlichen Maß von dem
PTC-Element abgeführt werden.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein wärmeerzeugendes Element
anzugeben, bei welchem eine gute Kontaktierung zwischen der Leiterbahn und dem wenigstens
einen PTC-Element sichergestellt werden kann. Mit der vorliegenden Erfindung soll
ferner eine vorzugsweise das erfindungsgemäße wärmeerzeugende Element umfassende elektrische
Heizvorrichtung angegeben werden, in welcher die wärmeerzeugenden Elemente lagegenau
positioniert sind. Auch soll die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer entsprechenden elektrischen Heizvorrichtung angeben.
[0008] Zur Lösung des Problems hinsichtlich des wärmeerzeugenden Elementes schlägt die vorliegende
Erfindung vor, ein wärmeerzeugendes Element mit wenigstens einem PTC-Element, beidseitig
flächig daran anliegenden Leiterbahnen und einem Rahmen, welcher wenigstens eine Rahmenöffnung
zur Aufnahme des wenigstens einen PTC-Elementes ausbildet, die dieses umgibt, dadurch
weiterzubilden, dass der Rahmen als Teil eines Gehäuses ausgebildet ist, welches mit
wenigstens einer der Leiterbahnen und sowie einem Keilelement eine bauliche Einheit
bildet, wobei das Keilelement eine sich parallel zu der Leiterbahn erstreckende erste
Keilfläche und eine an der Außenseite des Gehäuses freiliegende, schräg zu der ersten
Keilfläche ausgerichtete zweite Keilfläche umfasst.
[0009] Mit der vorliegenden Erfindung wird ein wärmeerzeugendes Element vorgeschlagen, dessen
Gehäuse zusammen mit einem Keilelement eine bauliche Einheit bildet. Das Gehäuse umfasst
den Rahmen, welcher das wenigstens eine PTC-Heizelement umfänglich umgibt, so dass
das Gehäuse zum einen eine lagegenaue Positionierung des wenigstens einen PTC-Heizelementes
in dem wärmeerzeugenden Element erlaubt. Darüber hinaus hält das Gehäuse das Keilelement
als Teil einer baulichen Einheit, was bedeutet, dass das Keilelement in gewisser Weise
innerhalb des Gehäuses fixiert ist. Dies schließt nicht aus, dass das Gehäuse eine
Öffnung aufweist, durch welche das Keilelement entnommen werden kann. Gleichwohl aber
ist die Bewegung des Keilelementes in verschiedenen Bewegungsrichtungen lediglich
innerhalb betimmten Grenzen möglich. Das Keilelement dient der Verspannung des wärmeerzeugenden
Elementes zwischen zwei die Wärme durch Leitung abführenden Flächen, beispielsweise
Flächen von Radiatorelementen, die von zu erwärmender Luft angeströmt werden. Aufgrund
des Gehäuses kann das wärmeerzeugende Element zunächst mit dem darin aufgenommenen
Keilelement in eine Montageposition gebracht werden, in welcher das Keilelement das
wärmeerzeugende Element zwischen zwei wärmeabgebenen Flächen zu verspannen hat. Hierbei
kann das Gehäuse ein weiteres Gehäuseteil umfassen, welches beispielsweise eine Leiterbahn
hat, die auf der dem Keilelement abgewandten Rückseite des bzw. der PTC-Elemente an
diesen anliegen. Das weitere Gehäuseelement ist dabei vorzugsweise als Teil der baulichen
Einheit vorgesehen, d. h. gegenüber dem das Keilelement aufweisenden Gehäuseteil jedenfalls
nur in vorbestimmten Grenzen beweglich.
[0010] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die bauliche Einheit das wenigstens eine
PTC-Heizelement sowie die beiden Leiterbahnen. Wie bereits erwähnt kann das Gehäuse
aus wenigstens zwei relativ zueinander beweglichen Gehäuseteilen bestehen, die nicht
notwendigerweise im Rahmen der baulichen Einheit fest miteinander verbunden sind.
So kann auch die Rahmenöffnung teilweise durch Wandungen eines Gehäuseteils und teilweise
durch Wandungen eines anderen Gehäuseteils gebildet sein. Allein aus Montagegesichtspunkten
ist es zweckmäßig, an einem Gehäuseteil eine Rahmenöffnung vorzusehen, die das bzw.
die PTC-Heizelemente während der Montage hinreichend sicher innerhalb des Rahmens
aufnehmen kann. Innerhalb des Gehäuses bzw. einzelner Gehäuseteile können darüber
hinaus der oder die Leiterbahnen beweglich sein, insbesondere in einer Richtung auf
das wenigstens eine PTC-Heizelement hin und von diesem weg, um eine äußere Anpresskraft
möglichst ungehindert über das Keilelement in den Schichtaufbau umfassend das wenigstens
eine PTC-Heizelement und die daran anliegenden Leiterbahnen einzuleiten. Zur Verminderung
der Teilezahl und im Hinblick auf eine einfache Montage wird es allerdings zu bevorzugen
sein, lediglich eine Leiterbahn in Grenzen innerhalb des Gehäuses beweglich und die
andere Leiterbahn gegenüber dem Gehäuse fixiert anzuordnen.
[0011] Die verschiedenen Teile des Schichtaufbaus, d. h. die beiden flächig an dem wenigstens
einen PTC-Element anliegenden Leiterbahnen sowie das bzw. die vorzugsweise in einer
Ebene nebeneinander angeordneten PTC-Elemente werden vorzugsweise von dem Keilelement
gehalten. Dieses ist entweder bereits im vormontierten Zustand, d. h. aufgenommen
in dem Gehäuse, oder aber erst nach Endmontage des wärmeerzeugenden Elementes in einer
Heizvorrichtung gegenüber dem wenigstens einen PTC-Element vorgespannt. Jedenfalls
aber wird das Keilelement vorzugsweise so angeordnet sein, dass dieses die vorerwähnten
Elemente des Schichtaufbaus innerhalb des Gehäuses hält. Die eine Keilfläche des Keilelementes
erstreckt sich parallel zu der Leiterbahn und kann an dieser unmittelbar oder unter
Zwischenlage einer Isolierschicht anliegen, so dass der Schichtaufbau bestehend aus
den beiden Leiterbahnen und dem wenigstens einen PTC-Element sicher unter Vorspannung
gehalten ist, wodurch eine gute elektrischen Kontaktierung zwischen den beiden Leiterbahnen
und dem wenigstens einen dazwischen angeordneten PTC-Heizelement gewährleistet wird.
Die zweite Keilfläche des Keilelementes, die schräg zu der ersten Keilfläche angeordnet
ist, liegt an der Außenseite des Gehäuses frei. Danach eignet sich die zweite Keilfläche
zur unmittelbaren Anlage an ein wärmeabgebendes Element, beispielsweise an ein Radiatorelement,
welches durch einen mäandrierend gebogenen Blechstreifen gebildet ist. Alternativ
kann auch eine Trennwand einer elektrischen Heizvorrichtung unmittelbar an der zweiten
Keilfläche anliegen, die an ihrer anderen Seite von einem zu erwärmenden Fluid durchströmt
wird, beispielsweise Luft oder Wasser.
[0012] Zur Verspannung des Schichtaufbaus in dem Gehäuse und/oder zur Anlage des wärmeerzeugenden
Elementes an umgebende Wandungen innerhalb einer elektrischen Heizvorrichtung ist
es zu bevorzugen, das Gehäuse mit einer Führung auszubilden, in welcher das Keilelement
verschieblich gelagert ist. Die Führung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass beim
Einschieben des Keilelementes die zweite Keilfläche zunehmend gegen eine Gegenfläche
gedrückt wird, welche beispielsweise auch durch das Gehäuse ausgebildet sein kann,
so dass der Keil die auf der anderen Seite anliegende Leiterbahn gegen das wenigstens
eine PTC-Element andrückt. Es können beiderseits des PTC-Elementes Keilelemente vorgesehen
sein. Üblicherweise reicht aber zur hinreichenden Vorspannung der beiderseitigen Leiterbahnen
gegen das wenigstens eine PTC-Element ein Keilelement auf einer Seite des wenigstens
einen PTC-Heizelementes und auf der gegenüberliegenden Seite eine ortsfeste Fixierung
der Leiterbahn gegenüber dem PTC-Heizelement, die vorzugsweise einteilig an dem Gehäuse
gebildet wird, aus.
[0013] Im Hinblick auf eine einfache Herstellung des wärmeerzeugenden Elementes es zu bevorzugen,
die Führung sich im wesentlichen parallel zu der Längsseite des PTC-Heizelementes
erstreckend auszubilden und mit einer Öffnung zu versehen, durch welche das Keilelement
von außen in das Gehäuse eingeschoben werden kann. Dadurch ist es möglich, in das
Gehäuse zum Beispiel zunächst eine Leiterbahn einzulegen, dann das oder die PTC-Elemente
und danach auf der anderen Seite der ersten Leiterbahn eine zweite Leiterbahn. Erst
nachdem der Schichtaufbau in das Gehäuse eingebracht worden ist, kann das Keilelement
von außen in das Gehäuse eingeschoben werden, wodurch der Schichtaufbau zusammen mit
dem Keilelement zu einer vormontierten baulichen Einheit gefügt wird. Als bauliche
Einheit der vorliegenden Erfindung wird auch eine Einheit verstanden, bei welcher
das Keilelement noch lose an dem Gehäuse und/oder entnehmbar in dem Gehäuse angeordnet
ist.
[0014] Die Führung des Keilelementes in dem Gehäuse kann vorzugsweise durch Führungsnuten
erfolgen, die an dem Gehäuse ausgespart sind und in welche Führungsstege eingreifen,
die seitlich an dem Keilelement ausgebildet sind, d. h. an denjenigen Stirnseiten,
die die erste Keilfläche mit der zweiten Keilfläche verbinden.
[0015] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das
Gehäuse in Einschubrichtung des Keilelementes konisch zulaufend ausgebildet. Das Keilelement
und das Gehäuse sind vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass in einer Haltelage,
in welcher das Keilelement den vorerwähnten Schichtaufbau gegen Herausfallen aus dem
Gehäuse sichert, das in das Gehäuse eingeschobene Keilelement mit seiner zweiten Keilfläche
dieses Gehäuse nicht überragt. Mit anderen Worten kann das Keilelement in der Haltelage
die Teile des Schichtaufbaus in dem Gehäuse gegen Herausfallen sichern. Die Außenseite
des Gehäuses auf Seiten des eingeschobenen Keilelementes wird allerdings nicht durch
das Keilelement, sondern durch die Gehäusefläche gebildet, so dass in der Haltelage
das erfindungsgemäße wärmeerzeugende Element lagegenau beispielsweise in einer elektrischen
Heizvorrichtung positioniert werden kann. Denn in der Haltelage werden die in Verlängerung
der Seitenflächen vorgesehenen Außenseiten, d. h. die sich parallel zu den Leiterbahnen
erstreckenden Außenflächen des wärmeerzeugenden Elementes zunächst durch das Gehäuse
gebildet, dessen Dimensionen mit den üblichen Fertigungstoleranzen vorbestimmbar sind.
In einer gegenüber der Haltelage in Einschubrichtung tiefer liegenden Klemmlage des
Keilelementes wird eine der Außenseiten des wärmeerzeugenden Elementes jedoch durch
die zweite Keilfläche gebildet, die das Gehäuse überragt. Mit dieser bevorzugten Ausgestaltung
ist es möglich, das wärmeerzeugende Element zunächst mit vorbestimmten Abmessungen
beispielsweise in eine Tasche oder Ausnehmung einer elektrischen Heizvorrichtung einzuführen
und danach durch tieferes Einschieben des Keilelementes in die Klemmlage das Keilelement
und somit das gesamte wärmeerzeugende Element gegen die wärmeabführende Wandungen
einer elektrischen Heizvorrichtung anzulegen und gegenüber diesen vorzuspannen. Dabei
wird auch der Schichtaufbau gegeneinander verspannt, d. h. die Leiterbahnen werden
unter Vorspannung gegen das dazwischen angeordnete PTC-Heizelement angelegt und dieses
wird gegen die Innenwände der Tasche verspannt.
[0016] Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, das Keilelement so zu dimensionieren,
dass dieses in der Haltelage sich in Einschubrichtung des Keilelementes über wenigstens
zwei Drittel der Länge der zugeordneten Leiterbahn erstreckt. Die Leiterbahn ist üblicherweise
aus einem Blechstreifen gebildet, so dass auch in dem Fall, in dem mehrere PTC-Heizelemente
in einer Ebene nebeneinander vorgesehen sind, der Blechstreifen zusammen mit dem Keilelement
den Schichtaufbau bereits in der Haltelage hinreichend in dem Gehäuse fixiert, d.
h. gegen Herausfallen sichert.
[0017] Im Hinblick auf eine gute Leitung der von dem PTC-Element erzeugten Wärme nach außen
ist es weiterhin zu bevorzugen, das Keilelement derart zu dimensionieren, dass dieses
in der Klemmlage das wenigstens eine in dem Gehäuse vorgesehene PTC-Heizelement im
Wesentlichen vollflächig überdeckt. Dadurch wird sichergestellt, dass die von dem
PTC-Element erzeugte Wärme leitend durch das Keilelement nach außen abgeführt und
von dort durch beispielsweise ein unmittelbar an dem Keilelement anliegendes Radiatorelement
abgeleitet wird, so dass das wärmeerzeugende Element eine geringe thermische Trägheit
und einen hohen thermischen Wirkungsgrad hat.
[0018] Insbesondere für Anwendungen mit hohen Spannungen ist es zu bevorzugen, zwischen
dem Keilelement und der diesem benachbarten Leiterbahn eine an der Leiterbahn anliegende
Isolierschicht vorzusehen. Diese kann beispielsweise durch einen Kunststoffstreifen
oder eine Keramikschicht gebildet sein. Vorzugsweise bei der Anordnung einer Keramikschicht
benachbart zu der Leiterbahn sollte zwischen der Keramikschicht und dem Keilelement
ferner ein Gleitblech vorgesehen sein, welches vorzugsweise ortsfest in dem Gehäuse
gehalten ist und an welchem das Keilelement beim Einschieben in das Gehäuse abgleitet.
Hierdurch wird eine Festkörperreibung zwischen dem Keilelement und der relativ rauen
und spröden Keramikschicht vermieden. Diese Weiterbildung verhindert auch, dass die
zum Eindrücken des Keilelementes in das Gehäuse, beispielsweise bei der Endmontage
des wärmeerzeugenden Elementes in einer Heizvorrichtung, benötigte Presskraft erheblich
von den Reibungsverhältnissen beeinflusst wird, wie dies bei einem unmittelbaren Vorbeigleiten
von Keilelement und keramischer Isolierschicht zu befürchten ist.
[0019] Das vorerwähnte Gleitblech kann im Übrigen gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung zur Kompensation von Fertigungstoleranzen in Schichtrichtung
des durch die Leiterbahnen und das wenigstens eine dazwischen vorgesehene PTC-Heizelement
gebildeten Schichtaufbaus mit unterschiedlicher Dicke vorgesehen sein. Die Notwendigkeit
eines solchen Ausgleichs von Fertigungstoleranzen ist beispielsweise denkbar, wenn
eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen, die durch identisch dimensionierte PTC-Elemente,
Leiterbahnen und Keilelemente sowie Gehäuse ausgebildet sind, in eine Tasche nebeneinander
eingeschoben werden sollen, die gewissen Fertigungstoleranzen unterliegt. Im Übrigen
haben auch die keramischen PTC-Heizelemente einer Charge fertigungsbedingte Toleranzen,
die durch ein Blech mit hierauf angepasster Stärke ausgeglichen werden können. So
ist es denkbar, PTC-Elemente einer Charge hinsichtlich ihrer Stärke zu klassifizieren
und PTC-Elemente gleicher Stärke in einem Gehäuse anzuordnen, die durch Auswahl von
PTC-Heizelementen unterschiedlicher Stärke für verschiedene wärmeerzeugende Elemente
begründeten maßlichen Abweichungen jedoch durch Bleche unterschiedlicher Dicke auszugleichen.
[0020] Während das Keilelement unmittelbar oder unter Zwischenlage einer weiteren Schicht,
beispielsweise einer Isolierschicht an der einseitig an dem PTC-Element anliegenden
Leiterbahn anliegt, kann vorzugsweise die an der gegenüberliegenden Seite vorgesehene
Leiterbahn vorzugsweise zusammen mit einer daran anliegenden Isolierschicht durch
Umspritzen mit dem Gehäuse verbunden sein. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen,
die PTC-Elemente in das einseitig bereits geschlossene Gehäuse einfach einzulegen,
welches auf der anderen Seite dann nach Auflegen der Leiterbahn auf die Außenseite
der PTC-Heizelemente mit dem Keilelement verschlossen wird.
[0021] Die vorstehend bereits erwähnte, vorzugsweise durch eine Keramikplatte gebildete
Isolierschicht wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
genutzt, um die Leiterbahn dichtend in dem Rahmen aufzunehmen. Hierzu liegt die Isolierschicht
dichtend an dem Gehäuse an, beispielsweise über eine zwischen der Isolierschicht und
dem Gehäuse vorgesehene Dichtung, die beispielsweise durch einen Klebestreifen gebildet
sein kann, welcher die Isolierschicht an dem Gehäuse fixiert. Hierdurch wird verhindert,
dass Feuchtigkeit zu dem in dem Gehäuse aufgenommenen Schichtaufbau gelangt, welche
Kriechströme fördert. Soweit nachstehend auf die isolierende bzw. dichtende Aufnahme
der Leiterbahn innerhalb des Gehäuses abgestellt wird, geschieht dies insbesondere
im Hinblick auf eine bevorzugte Ausgestaltung, bei welcher die Leiterbahn durch ein
längliches Leiterelement, beispielsweise einen länglichen Blechstreifen gebildet wird.
Zwischen gegenüberliegenden Blechstreifen sind in einer Ebene mehrere PTC-Heizelemente
nebeneinander angeordnet. Es kommt bei dieser bevorzugten Ausgestaltung insbesondere
auf die umfängliche dichtende bzw. isolierende Aufnahme des wenigstens einen PTC-Elementes
gegenüber der Isolierschicht an. Die PTC-Heizelemente können beispielsweise gegenüber
der Isolierschicht fixiert und mit Abstand zu den Wandungen der Rahmenöffnungen vorgesehen
sein, so dass Kriechströme nicht über den Rahmen abfließen können. In gleicher Weise
kann die Rahmenöffnung innenseitig mit einem hochisolierenden Material, beispielsweise
einem Silikon ausgeschlagen sein, um eine direkte Kontaktierung der elektrisch leitenden
Elemente des Schichtaufbaus mit dem elektrisch minderwertigen Material des Rahmens
zu vermeiden. Der Rahmen ist hierbei vorzugsweise als Spritzgießteil aus einem relativ
kostengünstigen, nicht hochisolierenden Kunststoff, beispielsweise Polyamid hergestellt.
[0022] Zur weiteren fertigungstechnischen Vereinfachung und im Hinblick auf eine vorbestimmte
Energiedichte beim Einbau mehrerer wärmeerzeugender Elemente in einer Tasche einer
elektrischen Heizvorrichtung wird vorgeschlagen, an einer oberen Stirnseite des Gehäuses
eine zu der Führung führende Einschieböffnung für das Keilelement vorzusehen. An der
Oberseite sind ferner zu den Leiterbahnen führende Kontaktzungen vorgesehen, welche
an dem Gehäuse ausgesparte Kontaktzungenöffnungen durchsetzen. Die obere Stirnseite
dient danach dem elektrischen Anschluss des wärmeerzeugenden Elementes wie auch dem
Einschieben des Keilelementes. Die obere Stirnseite des Gehäuses liegt bei einem Einbau
des wärmeerzeugenden Elementes in eine Tasche einer elektrischen Heizvorrichtung üblicherweise
oberseitig frei, so dass das einzelne wärmeerzeugende Element an dieser Oberseite
elektrisch angeschlossen werden kann.
[0023] Die vorerwähnte Tasche hat üblicherweise eine vielfache Länge des wärmeerzeugenden
Elementes. Im Hinblick auf eine optimale Ausnutzung und Erwärmung der Tasche über
ihre gesamte Länge wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass das Gehäuse an dieser oberen
Stirnseite sich quer zu den Kontaktzungen erstreckende Abstandselemente mit Abstandsflächen
ausbildet. Diese Abstandsflächen erstrecken sich in Längsrichtung der Kontaktzungen
und sind dem wenigstens einen PTC-Element in Längsrichtung vor- bzw. nachgelagert.
[0024] Die Abstandsflächen sind korrespondierend zueinander angeordnet, so dass benachbarte,
in ein- und dieselbe Tasche eingeschobene wärmeerzeugende Elemente mit ihren vorderen
bzw. hinteren Abstandsflächen in vorbestimmter Weise aneinander stoßen, um so den
gewünschten Abstand benachbarter wärmeerzeugender Elemente sicher vorzugeben.
[0025] Im Hinblick auf eine lagegenaue Positionierung des wärmeerzeugenden Elementes in
der Tasche wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
vorgeschlagen, dass das Gehäuse an seiner oberen Stirnseite beiderseits des wenigstens
einen PTC-Elementes jeweils einen sich quer zu den Kontaktzungen und sich in Dickenrichtung
des wenigstens einen PTC-Elementes erstreckenden Anschlag ausbildet. Über diesen Anschlag
wird die maximale Eindringtiefe des wärmeerzeugenden Elementes in die Tasche vorgegeben.
Diese Eindringtiefe ist erreicht, wenn der Anschlag gegen die obere Kante der Tasche
anschlägt.
[0026] Die vorerwähnten Abstandsflächen sowie die Anschläge sind vorzugsweise als Teil eines
umlaufenden Kranzes ausgebildet, welcher vorzugsweise flächenbündig mit der Oberseite
des Gehäuses endet und das Gehäuse oberseitig umgibt.
[0027] Zur fertigungsmäßigen Vereinfachung des wärmeerzeugenden Elementes umfasst das Gehäuse
ein Gehäuseschalenelement und ein Gehäuseschalengegenelement, welches ebenfalls als
Schale ausgebildet sein kann. Auch bei dieser Betrachtung kommt es insbesondere auf
die umfängliche Umhüllung des wenigstens einen PTC-Elementes bei einem länglichen
Schichtaufbau mit mehreren hintereinander angeordneten PTC-Elementen zwischen Blechstreifen
an. Die beiden Gehäuseelemente sind mittels Umspritzen mit einer Leiterbahn bzw. gegebenenfalls
mit einer außenseitig diese umgebenden Isolierschicht verbunden. Die Isolierschicht
bzw. die Leiterbahn werden danach als Einlegeteil in eine Spritzgießform zur Herstellung
der Gehäuseschalenelemente eingelegt. Eines der Gehäuseelemente, d. h. entweder die
Gehäuseschale oder das Gehäuseschalengegenelement, bildet die Führung für das Keilelement
aus.
[0028] Die Gehäuseelemente sind ferner durch Ineinandergreifen in Einschubrichtung des Keilelementes
im Wesentlichen unbeweglich zueinander. Hierzu können an den sich gegenüberliegenden
Flächen der Gehäuseelemente korrespondierende Vorsprünge bzw. Ausnehmungen, beispielsweise
Zapfen mit Zapfenlöchern vorgesehen sein. Diese sind jedoch so dimensioniert, dass
eine Relativbewegung der beiden Gehäuseelemente in einer Richtung im Wesentlichen
rechtwinklig zur Einschubrichtung möglich ist. Beim Verpressen des Schichtaufbaus
in einer Tasche werden damit die Gehäuseelemente mit ihren jeweiligen Leiterbahnen,
gegebenenfalls den darin fixierten Isolierschichten relativ zueinander bewegt, bis
die Leiterbahnen beidseitig hinreichend fest gegen das bzw. die PTC-Element(e) angedrückt
sind. Dies bedingt, dass die beiden Gehäuseelemente so dimensioniert sind, dass vor
dem dichten Anliegen der Leiterbahnen an den PTC-Elementen zwischen einander gegenüberliegenden
äußeren Flächen der Gehäuseelemente noch ein gewisser Spalt bleibt.
[0029] Im Hinblick auf eine vollumfängliche Isolierung der elektrisch leitenden Teile des
Schichtaufbaus wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
vorgeschlagen, dass zwischen den beiden Gehäuseelementen ein kompressibles, die Rahmenöffnung
abdichtendes Dichtmittel vorgesehen ist. Dieses ist derart dimensioniert, dass bei
denkbaren Relativbewegungen zum Anlegen der Leiterbahnen gegen das PTC-Element durch
das kompressible Dichtmittel eine Abdichtung des von den Gehäuseelementen ausgesparten,
den Schichtaufbau aufnehmenden Innenraums erreicht wird. Das kompressible Dichtmittel
kann durch ein Kautschuk gebildet sein. Denkbar ist es auch, das Dichtmittel mit gewissen
Haftungseigenschaften zu versehen, so dass die Gehäuseelemente durch das Dichtmittel
im vorgefertigten Zustand miteinander verklebt sind.
[0030] Insbesondere bei der vorerwähnten bevorzugten Ausgestaltung des wärmeerzeugenden
Elementes sind die Gehäuseelemente als separate Bauteile mittels Spritzgießen hergestellt
und nach Einlegen des wenigstens einen PTC-Elementes in den Rahmen gefügt. Als gefügte
Einheit im Sinne der Erfindung wird bereits das Zusammenschieben der Gehäuseelemente
verstanden, ohne dass es notwendig ist, dass diese fest bzw. unverlierbar miteinander
verbunden sind. Als Fügen kann beispielsweise das Ineinanderschieben von Formschlusselementen
verstanden werden, welche die beiden Gehäuseelemente in Einschubrichtung des Keilelementes
im Wesentlichen unbeweglich zueinander fixieren. Die so gefügten Gehäuseelemente können
beispielsweise nach Einschieben in eine Tasche in einer Heizvorrichtung fixiert aufgenommen
sein. Bei dieser Anwendung ist es nicht erforderlich, die Gehäuseelemente für sich
gegeneinander zu fixieren. Natürlich ist es nicht ausgeschlossen, die beiden Gehäuseelemente
zu fixieren, beispielsweise durch Anschweißen von Zapfen, die an einem der Gehäuseelemente
ausgebildet sind und das andere der Gehäuseelemente durchragen und an der Außenseite
des Gehäuseelementes freiliegt. Durch Verschweißen bzw. Aufspreizen durch Anschmelzen
solcher Zapfen können die beiden Gehäuseelemente unverlierbar, jedoch hinreichend
beweglich zueinander gehalten sein.
[0031] Im Hinblick auf eine einfache Montage des wärmeerzeugenden Elementes wird gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, an einem
der Gehäuseelemente, welches die Führung für das Keilelement umfasst, einen die Rahmenöffnung
zur Aufnahme des wenigstens einen PTC-Elementes umgebenden Gehäusevorsprung auszubilden,
der sich im Wesentlichen in Einführrichtung erstreckende Vorsprungränder hat. Korrespondierend
hierzu ist an dem anderen Gehäuseelement eine Gehäuseausnehmung ausgebildet, welche
den Gehäusevorsprung aufnimmt. Die Gehäuseausnehmung und der Gehäusevorsprung sind
korrespondierend zueinander ausgebildet, derart, dass der Gehäusevorsprung gerade
in die Gehäuseausnehmung passt. Hierdurch werden die beiden Gehäuseelemente quer zur
Einführrichtung gegeneinander fixiert. Zum leichteren Fügen sollten die Ränder leicht
konisch ausgebildet sein, so dass das die Gehäuseausnehmung aufweisende Gehäuseelement
zunächst relativ ungenau gegenüber dem Gehäusevorsprung angeordnet und auf diesen
zugeführt werden kann und bei fortscheitender Zuführbewegung die beiden Gehäuseelemente
durch die schrägen Randflächen zunehmend genauer gegeneinander fixiert werden. Die
Vorsprungränder sollten in Zuführrichtung höher ausgebildet sein als andere Formschlusselemente,
wie beispielsweise Befestigungszapfen an einem Gehäuseelement, welche in Zapfenausnehmungen
an dem anderen Gehäuseelement eingreifen, so dass zunächst eine relativ grobe Positionierung
der beiden Gehäuseelemente durch Gehäuseausnehmung und Gehäusevorsprung erfolgen kann
und erst in einer späteren Phase der Zuführbewegung durch einachsiges Verschieben
die Zapfen mit den entsprechenden Ausnehmungen zur Überdeckung und in Eingriff gebracht
werden müssen.
[0032] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
In dieser zeigen:
- Figur 1
- eine perspektivische Seitenansicht eines ersten teilweise montierten Ausführungsbeispiels
eines wärmeerzeugenden Elementes vor dessen Fertigstellung;
- Figur 2
- eine Ansicht gemäß Figur 1 für einen weiteren, nachgeordneten Fertigungsschritt;
- Figur 3
- eine Ansicht gemäß den Figuren 2 und 3 nach fertiger Montage des Ausführungsbeispiels
des wärmeerzeugenden Elementes;
- Figur 4
- eine Querschnittsansicht des in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiels;
- Figur 5
- eine perspektivische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines wärmeerzeugenden
Elementes;
- Figur 6
- eine perspektivische Draufsicht auf ein erstes Gehäuseelement des in Figur 5 gezeigten
Ausführungsbeispiels;
- Figur 7
- eine perspektivische Draufsicht auf ein zweites Gehäuseelement des in Figur 5 gezeigten
Ausführungsbeispiels, welches komplementär zu dem in Figur 6 gezeigten Element ausgebildet
ist;
- Figur 8
- eine perspektivische Draufsicht der beiden in den Figuren 6 und 7 gezeigten Gehäuseelemente
vor dem Fügen derselben;
- Figur 9
- eine perspektivische Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung,
die unter Verwendung mehrerer wärmeerzeugender Elemente gemäß dem Ausführungsbeispiel
in Figur 5 erstellt worden ist;
- Figur 10
- die in Figur 9 gezeigte perspektivische Darstellung mit teilweise weggenommenem Heizergehäuse;
- Figur 11
- eine Querschnittsansicht durch das in Figur 9 gezeigte Ausführungsbeispiel und
- Figur 12
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht des in Figur 9 gezeigten Ausführungsbeispiels.
[0033] Bei dem in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein
wärmeerzeugendes Element 1 mit einem einteiligem Gehäuse 2, welches in einer Stirnseitenansicht
(vergleiche Figur 4) keilförmig nach unten verjüngend ausgebildet ist. Das Gehäuse
2 bildet einen Rahmen 4 aus, der eine Rahmenöffnung 6 umschließt, in dem vorliegend
vier PTC-Heizelemente 8 aufgenommen werden können, von denen in Figur 3 lediglich
drei PTC-Heizelemenet 8 gezeigt sind. Die vier übereinander in einer Ebene angeordneten
PTC-Heizelemente 8 sind gegenüber der Wandung des Rahmens 4 durch Stifte 10 beabstandet
gehalten, die aus einem hochisolierendem Material gebildet sind, beispielsweise einem
durch Umspritzen mit dem Kunststoff des Gehäuses 2 verbundenen Silikon, welches bessere
isolierende Eigenschaften gegenüber Kriechströmen aufweist als das Kunststoffmaterial
des Gehäuses 2. Die Stifte können auch in ihrer Basis durch Spritzgießen einteilig
mit dem Gehäuse 2 verbunden und mit einer hochisolierenden Hülse aus Keramik oder
einem hochisolierendem Kunststoff überzogen sein.
[0034] Die PTC-Heizelemente 8 liegen an einer Leiterbahn an, welche bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
durch eine mittels Umspritzen einheitlich mit dem Gehäuse 2 verbundene Blechbahn 12
gebildet wird. Die Blechbahn 12 hat einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt
und ist an ihrem oberen Ende zur Ausbildung einer Kontaktzunge 14 durch Stanzen ausgeschnitten.
Die Kontaktzunge 14 durchragt eine Kontaktzungenöffnung 16, welche die Kontaktzunge
14 umfänglich umschließt und beim Umspritzen der Blechbahn 12 durch das die Kontaktzunge
14 umfließende Kunststoffmaterial gebildet wird.
[0035] An der von der Kontaktzunge 14 durchragten oberen Stirnseite 18 des Gehäuses 2 ist
eine weitere Kontaktzungenöffnung 20 ausgespart, die sich zu der Seitenfläche des
Gehäuses 2 hin öffnet und auf welche nachfolgend noch näher eingegangen wird. Zu der
oberen Stirnseite 18 des Gehäuses 2 öffnet sich ferner eine Führung 22 mit Führungsnuten
24 für ein später noch detailliert beschriebenes Keilelement, welches in Figur 1 nicht
dargestellt ist. Eine seitliche Führungsfläche der Führungsnuten 24 wird durch die
Oberfläche des Rahmens 4 gebildet. Die gegenüberliegende Führungsfläche der Führungsnuten
24 wird durch einen diese erste Führungsfläche überragenden und von dem Gehäuse 2
ausgebildeten Führungssteg 26 ausgeformt. Der Führungssteg 26 erstreckt sich im Wesentlichen
über die gesamte Höhe des Gehäuses, d. h. von der oberen Stirnseite 18 bis zu einer
unteren Stirnseite 28. An der unteren Stirnseite 28 befindet sich eine einander gegenüberliegende
Wangen 30 des Gehäuses 2 verbindende Stirnwand 32, welche die Führungsnuten 24 unterseitig
abschließen. Wie die Schnittansicht in Figur 4 verdeutlicht, liegt eine die Rahmenöffnung
6 unterseitig begrenzende untere Wand 34 des Rahmens 4 höher als die Stirnwand 32.
Auch dieser unteren Wand 34 können hochisolierende Stifte vorgelagert sein, die eine
unmittelbare Kontaktierung des unteren PTC-Heizelementes 8 mit der unteren Wand 34
verhindern.
[0036] Zwischen der unteren Wand 34 und dem unteren Ende des Gehäuses 2 bildet der Rahmen
4 eine Anlagefläche 36 für eine in Figur 1 nicht gezeigte Blechbahn aus. An der gegenüberliegenden
Seite kann die Blechbahn 12 durch eine Umspritzung übergriffen und somit fest an dem
Gehäuse 2 gesichert sein.
[0037] Wie die Schnittansicht in Figur 4 erkennen lässt, liegt außenseitig der Blechbahn
12 eine Keramikplatte 38 als Isolierschicht an, welche ebenfalls durch Umspritzen
mit dem Gehäuse 2 verbunden ist.
[0038] Der Rahmen 4 sowie die mit dem Gehäuse 2 verbundenen Elemente Blechbahn 12 und Keramikplatte
38 bilden somit mit der Rahmenöffnung 6 eine einseitig verschlossene Aufnahme für
die PTC-Heizelemente 8 aus. In diese Aufnahme können die PTC-Heizelemente einfach
eingelegt und dort zunächst ortsfest fixiert werden.
[0039] In einem weiteren, in Figur 2 angedeuteten Fertigungsschritt wird dann auf der der
Blechbahn 12 gegenüberliegenden Seite der PTC-Heizelemente 8 eine weitere Blechbahn
40 angelegt, die mit einer Kontaktzunge 42 versehen ist. Die Kontaktzunge wird hierbei
von außen in die weitere Kontaktzungenöffnung 20 eingelegt. Auch diese weitere Blechbahn
40 ist außenseitig von einer Keramikplatte 44 umgeben, die flächig an der weiteren
Blechbahn 40 anliegt und diese außenseitig überragt. Die Keramikplatte kann gegenüber
dem Gehäuse 2 abgedichtet sein, insbesondere über einen hochisolierenden, die weitere
Blechbahn 40 allseits umgebenden Dichtstreifen aus einem hochisolierenden Kunststoff,
vorzugsweise mit Klebeeigenschaften, welcher an der die Rahmenöffnung 6 umgebenden
Fläche des Rahmens 4 anliegt. Dadurch wird verhindert, dass Kriechströme über die
weitere Blechbahn 40 in den Kunststoff des Gehäuses 2 eingeleitet werden. Aus gleichen
Gründen kann die andere Blechbahn 12 so dimensioniert sein, dass diese lediglich die
PTC-Elemente 8 abdeckt, die Halterung der Blechbahn 12 und der Keramikplatte 38 jedoch
allein über das Umspritzen der Keramikplatte 38 erfolgt. Die elektrisch leitenden
Teile des wärmeerzeugenden Elementes, d. h. die beiden Blechbahnen 12, 40 und die
PTC-Heizelemente 8 sind danach jedenfalls innerhalb der Rahmenöffnung hochisolierend
abgestützt. Ein Kriechstrom zwischen den beiden Blechbahnen 12, 40 über das Kunststoffmaterial
des Rahmens 4 muss danach nicht befürchtet werden. Das wärmeerzeugende Element eignet
sich daher insbesondere zum Betrieb mit hohen Spannungen, beispielsweise in einem
Spannungsbereich von zwischen 100 Volt und 400 Volt.
[0040] Im Rahmen der weiteren Montage wird sodann außenseitig gegen die Keramikplatte 44
ein Gleitblech 46 angelegt, dessen Abmessungen in etwa den Abmessungen der Keramikplatte
44 entspricht und welches die Keramikplatte 44 außenseitig abdeckt und stützt.
[0041] Nachdem die weitere Blechbahn 40, die Keramikplatte 44 und das Gleitblech 46 von
der Seite her gegen den Rahmen 4 und in das Gehäuse 2 eingelegt worden sind, wird
von der oberen Stirnseite 18 ein Keilelement 48 in das Gehäuse 2 durch eine an diesem
ausgesparte Einschiebeöffnung 49 eingeschoben. Das Keilelement hat eine erste Keilfläche
50, die hierbei außenseitig gegen das Gleitblech 46 gelegt wird, und eine zweite Keilfläche
52, die schräg zu der ersten Keilfläche 50 ausgebildet ist, und zwar mit einer Neigung,
die im Wesentlichen der konischen Ausgestaltung des Gehäuses 2 in Einführrichtung
des Keilelementes 48 entspricht. Die die beiden Keilflächen 50, 52 verbindende Stirnseiten
des Keilelementes werden von Führungsstegen 54 überragt, die an dem Keilelement 48
ausgebildet sind und in die Führungsnuten 24 passen.
[0042] Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Führungsnuten 24 parallel zu
dem in dem Gehäuse aufgenommenen Schichtaufbau umfassend die PTC-Elemente 8, die beidseitig
daran anliegenden Blechbahnen 12, 40 sowie vorliegend die Keramikplatten 38, 44 sowie
das Gleitblech 46. Beim Einschieben des Keilelementes 48 entlang der Führung 2 in
Richtung auf die untere Stirnseite 28 werden jedenfalls bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
die einzelnen Lagen des Schichtaufbaus nicht mit Druck gegeneinander gelegt. Eine
solche Anordnung ist gleichwohl denkbar. Es sollte hierbei jedoch darauf geachtet
werden, dass bei einer etwaigen Schrägstellung der Führungsnuten 26 relativ zu dem
Schichtaufbau bzw. aufgrund der keilförmigen Ausgestaltung des Keilelementes 48 dieses
möglichst vollflächig und über die gesamte Höhe des Schichtaufbaus an diesem anliegt,
so dass die übereinanderliegenden PTC-Elemente 8 jeweils mit möglichst gleichmäßiger
Anpresskraft gegen die außen daran anliegenden Leiterbahnen 12, 40 gedrückt werden.
[0043] In den Figuren 4 und 5 ist das Keilelement 48 in seiner sogenannten Haltelage gezeigt,
bei welcher das Keilelement 48 den Schichtaufbau in dem Gehäuse 2 gegen Herausfallen
sichert, allerdings mit seiner zweiten Keilfläche 52 das Gehäuse 2 noch nicht außenseitig
überragt. Mit anderen Worten wird in der Haltelage durch das Keilelement 48 das vormontierte
wärmeerzeugende Element zu einer Einheit gefasst. Die einzelnen Bauteile können hierbei
nicht auseinanderfallen bzw. verloren gehen. Das Keilelement 48 erstreckt sich in
seiner Haltelage über ein wenig mehr als drei Viertel der Länge der zugeordneten Leiterbahn
40, die so lagefixiert gehalten ist und die PTC-Elemente 8 in Einschubrichtung übereinander
gestapelt hält. In dieser Haltelage überragt das Keilelement 48 nicht das Gehäuse
2, wird aber beispielsweise aufgrund der Reibkräfte zwischen den Führungsnuten 24
und den Führungsstegen 54 ortsfest in dem Gehäuse 2 geklemmt.
[0044] Das so vormontierte wärmeerzeugende Element 1 hat somit eine durch das Gehäuse 2
im Wesentlichen vorgegebene äußere Kontur, welche lediglich durch die Kontaktzungen
14, 42 überragt wird. Eine hintere, die Wangen 30 begrenzende äußere Seitenfläche
56 des Gehäuses 2 bildet demnach auch die äußere Kontur des wärmeerzeugenden Elementes
1 an der keilelementseitigen Außenfläche.
[0045] Im Bereich der oberen Stirnseite 18 bildet das Gehäuse 2 einen umlaufenden Kranz
58 aus, welcher gegenüber der Kontur des Gehäuses 2 im Bereich der PTC-Heizelemente
8 nach außen vorspringt und den PTC-Elementen 8 in deren Längsrichtung vor- bzw. nachgelagerte
Abstandsflächen 60, 62 ausbildet, welche korrespondierend zueinander ausgeformt sind,
vorliegend als ebene stirnseitige Abstandsflächen. In Querrichtung, d. h. Dickenrichtung
der PTC-Elemente bildet dieser umlaufende Kranz die gehäuseseitige Seitenfläche 56
bzw. die Keramikplatte 38 außenseitig überragende Anschläge 64 aus, deren Funktion
im Folgenden noch näher erläutert werden wird. Die Anschläge 64 erstrecken sich quer
zu den Kontaktzungen 14, 42, d. h. quer zu dem in dem Gehäuse 2 aufgenommenen Schichtaufbau.
[0046] Die Figuren 5 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines wärmeerzeugenden
Elementes. Gleiche Bauteile sind gegenüber dem zuvor diskutierten Ausführungsbeispiel
mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
[0047] Der wesentliche Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4
und dem nun diskutierten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass das Gehäuse 2 bei
dem hier diskutierten Ausführungsbeispiel als zweiteiliges Gehäuse mit einer Gehäuseschale
66 und einem korrespondierend hierzu schalenförmig ausgebildeten Gehäusegegenelement
68 ausgeformt ist. Beide dieser Gehäuseelemente 66 und 68 sind mittels Spritzgießen
ausgeformt und nehmen durch Umspritzen jeweils die Keramikplatte 38, 44 und die Blechbahn
12, 40 in sich auf. Das in Figur 6 gezeigte Gehäuseschalenelement bildet ferner die
Führung 22 für das Keilelement 48 aus, die aber wie die Führung des ersten Ausführungsbeispiels
ausgebildet ist.
[0048] Das in Figur 6 gezeigte Gehäuseschalenelement 66 hat einen die Rahmenöffnung 6 umgebenden
Gehäusevorsprung 70, welcher eine im Wesentlichen ebene randseitige Anlagefläche 72
des Gehäuseschalenelementes 66 überragt. Der Gehäusevorsprung 70 wird von in Einführrichtung
verlaufende Vorsprungränder 74 begrenzt, die leicht konisch aufeinanderzulaufend ausgebildet
sind.
[0049] Das in Figur 7 gezeigte Gehäusegegenelement 68 weist eine korrespondierend zu dem
Gehäusevorsprung 70 ausgebildete Gehäuseausnehmung 76 auf. Deren außenseitige Anlagefläche
80 hat Zapfenausnehmungen 82, die mit Zapfen 84 des Gehäuseschalenelementes 66 korrespondieren,
welche die Anlagefläche 72 bzw. die Oberseite des Gehäusevorsprungs 70 überragen.
[0050] Bei dem in den Figuren 5 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen
Keramikplatten 38, 44 zusammen mit den Blechbahnen 12, 40 mittels Umspritzen an den
Gehäuseelementen 66, 68 befestigt und einheitlich in diesen aufgenommen. Durch Umspritzen
erfolgt ferner eine außenseitige Abdichtung des Rahmens 4, der bei gefügten Gehäuseelementen
(vergleiche Figur 8) überwiegend durch das Gehäuseschalenelement 66 und zu einem geringen
Teil durch das Gehäusegegenelement 68 geformt wird.
[0051] Zwischen dem Gehäuseschalenelement 66 und dem Gehäusegegenelement 68 kann ein in
der Zeichnung nicht dargestellter Dichtstreifen vorgesehen sein. Dieser kann beispielsweise
die Gehäuseöffnung 6 umgebend zwischen dem Gehäusevorsprung 70 und der entsprechenden
Gegenfläche des Gehäuseschalengegenelementes 68 vorgesehen sein. Die Kompressibilität
des Dichtelementes ist so gewählt, dass auch bei gewissen Fertigungstoleranzen hinsichtlich
der Dicke der PTC-Heizelemente 8 eine sichere Abdichtung der Rahmenöffnung 6 erreicht
wird. Die hierzu erforderliche Relativbeweglichkeit der beiden Gehäuseelemente quer
zur Ebene des Schichtaufbaus wird durch Ineinandergreifen von Zapfen 84 und Zapfenausnehmungen
82 geführt. Die Zapfen 84 können rastend in die Zapfenausnehmungen 82 eingreifen,
so dass die Gehäuseelemente 66, 68 unverlierbar jedoch relativ beweglich zueinander
gehalten sind. Die mit den PTC-Heizelementen 8 bestückten Gehäuseelemente 66, 68 sind
allerdings bereits dann im Sinne der Erfindung zu einem einheitlichen Bauteil gefügt,
wenn die Zapfen ineinander greifen und so eine freie Verschieblichkeit der Gehäuseelemente
66, 68 gegeneinander verhindern.
[0052] Die Figuren 9 bis 11 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung
mit einem Heizergehäuse 100 mit einer Gehäusebasis 102 und einem Gehäusedeckel 104.
Die Gehäusebasis 102 weist eine Zirkulationskammer 106 auf, die über Anschlüsse, von
denen lediglich ein Anschluss 108 gezeigt ist, mit einer Leitung für zu erwärmendes
Fluid verbunden ist. Die Zirkulationskammer 106 wird von mehreren sich in Längsrichtung
der Gehäusebasis 102 erstreckenden Taschen 110 durchsetzt, die in der Querschnittsansicht
eine im Wesentlichen U-förmige Querschnittsform haben und umfänglich gegenüber der
Zirkulationskammer 106 geschlossen sind. Diese Taschen 110 haben eine Tiefe, die größer
ist als die Erstreckung der zuvor erwähnten wärmeabgebenden Elemente in Einführrichtung
des Keilelementes 48. Das gezeigte Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung
hat vier nebeneinander angeordnete Taschen, die sich im Wesentlichen über die gesamte
Länge der Gehäusebasis 102 erstrecken. Die Gehäusebasis 102 ist als Druckgussteil
aus Aluminium gebildet.
[0053] Bei abgenommenen Gehäusedeckel 104 werden in die einzelnen Taschen 110 jeweils nebeneinander
mehrere wärmeerzeugende Elemente 1 eingebracht, und zwar so weit, bis die Anschläge
64 oberseitig gegen den Rand der Tasche 110 anstoßen. Der Seitenabstand benachbarter
wärmeerzeugender Elemente 1 wird durch Aneinanderstoßen der korrespondierenden Abstandsflächen
60, 62 eingehalten. Nach dem Positionieren eines einzelnen wärmeerzeugenden Elementes
1 in der Tasche 110 wird das Keilelement von der Haltelage in Einführrichtung weiter
vorgeschoben. Hierbei schiebt sich die zweite Keilfläche 52 nach außen über die Seitenfläche
56 des Gehäuses 2 und wird in Anlage mit der Aluminiumwandung der Tasche gebracht.
Beim Einschieben des Keilelementes 48 mit vorbestimmter Einschiebekraft wird ein Verpressen
des wärmeerzeugenden Elementes 1 in der Tasche erreicht, so dass einerseits das Keilelement
in guter Wärmeleitung zwischen der Innenseite der Tasche und der obersten Lage des
Schichtaufbaus und andererseits die an der anderen Seite vorhandene äußere Lage des
Schichtaufbaus unmittelbar gegen die andere Außenseite der Tasche anliegt. Bei dieser
Endmontage des Heizelementes wird die Bewegung des Keilelementes 48 über die Führung
22 geführt. Abhängig von den Fertigungstoleranzen, insbesondere der variierenden Dicke
der PTC-Elemente kann das Keilelement 48 hierbei unterschiedlich tief in das Gehäuse
2 eingeschoben werden. Gleichwohl verbleibt das Gehäuse 2 relativ zu der Tasche 110
in seiner durch die Anschläge 64 und die Abstandsflächen 60, 62 vorgegebenen Lage.
Bei dem in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel können Dickentoleranzen
der PTC-Elemente auch durch unterschiedlich dicke Gleitbleche 46 ausgeglichen werden.
Bei dem anderen Ausführungsbeispiel eines wärmeerzeugenden Elementes gemäß den Figuren
5 bis 8 erfolgt der Dickenausgleich durch Relativbewegung der Gehäuseelemente 66,
68 geführt durch das Ineinandergreifen von Zapfen 84 und Zapfenausnehmungen 82.
[0054] Die wärmeerzeugenden Elemente 1 werden beim Einführen in die entsprechenden Taschen
110 zunächst mir ihrer Abstandsfläche 60 bündig gegen eine an dem Heizergehäuse 100
ausgebildeten Anschlag angelegt. Dadurch ist die Lage der jeweils ersten wärmeerzeugenden
Elemente 1 innerhalb der Tasche 110 vorgegeben. Durch Anlage der jeweiligen Abstandsfläche
60, 62 ist auch die Lage der nächstfolgenden wärmeerzeugenden Element 1 in Längsrichtung
der jeweiligen Tasche 110 vorgegeben. Aufgrund der Anschläge 64 ist ferner die Eindringtiefe
der wärmeerzeugenden Elemente 1 in die jeweilige Tasche 110 definiert. Die derart
in vorbestimmter Lage in der Gehäusebasis 102 aufgenommenen wärmeerzeugenden Elemente
1 können durch Auflegen einer Platine mit Steckverbindungen für die jeweiligen Kontaktzungen
14, 42 auf einfache Weise elektrisch kontaktiert werden. Aus Gründen der Klarheit
wurde auf die Darstellung einer solchen Platine in den Figuren 9 und 10 verzichtet.
Man muss sich aber eine solche Platine als Bauteil oberhalb der oberen Stirnseite
18, jedoch unterhalb der Enden der Kontaktzunge 14 bzw. 42 vorstellen. Die Kontaktzungen
14, 42 durchragen die Platine und sind elektrisch mit entsprechenden, an der Platine
verlöteten und der dem wärmeerzeugenden Element 1 zugewandten Seite der Platine angeordneten
Kontaktzungenaufnahmen kontaktiert.
Bezugszeichenliste
[0055]
- 1
- wärmeerzeugendes Element
- 2
- Gehäuse
- 4
- Rahmen
- 6
- Rahmenöffnung
- 8
- PTC-Heizelement
- 10
- Stifte
- 12
- Blechbahn
- 14
- Kontaktzunge
- 16
- Kontaktzungenöffnung
- 18
- obere Stirnseite
- 20
- weitere Kontaktzungenöffnung
- 22
- Führung
- 24
- Führungsnuten
- 26
- Führungssteg
- 28
- untere Stirnseite
- 30
- Wange
- 32
- Stirnwand
- 34
- untere Wand
- 36
- Anlagefläche
- 38
- Keramikplatte
- 40
- weitere Blechbahn
- 42
- weitere Kontaktzunge
- 44
- Keramikplatte
- 46
- Gleitblech
- 48
- Keilelement
- 49
- Einschiebeöffnung
- 50
- erste Keilfläche
- 52
- zweite Keilfläche
- 54
- Führungssteg
- 56
- äußere Seitenfläche
- 58
- Kranz
- 60
- Abstandsfläche
- 62
- Abstandsfläche
- 64
- Anschlag
- 66
- Gehäuseschalenelement
- 68
- Gehäusegegenelement
- 70
- Gehäusevorsprung
- 72
- Anlagefläche
- 74
- Vorsprungrand
- 76
- Gehäuseausnehmung
- 80
- Anlagefläche
- 82
- Zapfenausnehmung
- 84
- Zapfen
- 100
- Heizergehäuse
- 102
- Gehäusebasis
- 104
- Gehäusedeckel
- 106
- Zirkulationskammer
- 108
- Anschluss
- 110
- Tasche
1. Wärmeerzeugendes Element (1) mit wenigstens einem PTC-Heizelement (8), beidseitig
flächig daran anliegenden Leiterbahnen (12, 40) und einem Rahmen (4), welcher wenigstens
eine Rahmenöffnung (6) zur Aufnahme des wenigstens einen PTC-Heizelementes (8) ausbildet,
die dieses umgibt,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rahmen (4) als Teil eines Gehäuses (2) ausgebildet ist, welches mit wenigstens
einer der Leiterbahnen und sowie einem Keilelement (48) eine bauliche Einheit bildet,
wobei das Keilelement (48) eine sich parallel zu der Leiterbahn (12, 40) erstreckende
erste Keilfläche (50) und eine an der Außenseite des Gehäuses (2) freiliegende, schräg
zu der ersten Keilfläche (50) ausgerichtete zweite Keilfläche (52) umfasst.
2. Wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) das wenigstens eine PTC-Heizelement (8) sowie die beiden Leiterbahnen
(12, 40) umfasst.
3. Wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Führung (22) umfasst, in welcher das Keilelement (48) verschieblich
gelagert ist.
4. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (22) sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsseite des PTC-Heizelementes
(8) erstreckt und sich nach außen öffnet, so dass das Keilelement (48) von außen in
das Gehäuse (2) einschiebbar ist.
5. Wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (48) seitliche Führungsstege (54) aufweist, die in an dem Gehäuse
(2) ausgesparten Führungsnuten (24) geführt sind.
6. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) in Einschubrichtung des Keilelementes (48) konisch zulaufend ausgebildet
ist und dass das Keilelement (48) und das Gehäuse (2) so aufeinander abgestimmt sind,
dass in einer Haltelage, in welcher (48) das Keilelement (48) wenigstens eine PTC-Heizelement
(8) gegen Herausfallen aus dem Gehäuse (2) sichert, das in das Gehäuse (2) eingeschobene
Keilelement (48) mit seiner zweiten Keilfläche (52) das Gehäuse (2) nicht überragt
und dass in einer gegenüber der Haltelage in Einschubrichtung tiefer liegenden Klemmlage
das Keilelement (48) mit seiner zweiten Keilfläche (52) das Gehäuse (2) überragt.
7. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (48) in der Haltelage sich in Einschubrichtung des Keilelementes
(48) über wenigstens drei Viertel der Länge der zugeordneten Leiterbahn (40) erstreckt.
8. Wärmeerzeugendes Element nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (48) in der Haltelage das Gehäuse (2) an seiner in Einschubrichtung
hinteren Stirnseite (56) nicht überragt.
9. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Keilelement (48) und der diesem benachbarten Leiterbahn (40) eine an
der Leiterbahn (40) anliegende Isolierschicht (44) vorgesehen sind.
10. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Keilelement (48) und dem wenigstens einem PTC-Heizelement (8) ein Blech
(46) vorgesehen ist, welches zur Kompensation von Fertigungstoleranzen in Richtung
des durch das Keilelement (48), die Leiterbahnen (12, 40) und das wenigstens eine
PTC-Heizelement (8) gebildeten Schichtaufbaus mit unterschiedlicher Dicke vorgesehen
sein kann.
11. Wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (46) zwischen dem Keilelement (48) und der Isolierschicht (44) vorgesehen
ist.
12. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der dem Keilelement (48) gegenüberliegenden Seite vorgesehene Leiterbahn (12)
zusammen mit einer daran anliegenden Isolierschicht (38) durch Umspritzen mit dem
Gehäuse (2) verbunden sind.
13. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leiterbahn (40) durch eine dichtend an dem Gehäuse (2) anliegende
Isolierschicht (44) an dem Gehäuse (2) gesichert ist.
14. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Blech (46) anliegende Isolierschicht (44) durch einen Dichtstreifen gegenüber
dem Gehäuse (2) abgedichtet ist, der die Rahmenöffnung (6) umgibt.
15. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) an einer oberen Stirnseite (18) eine zu der Führung (22) führende
Einschieböffnung (49) für das Keilelement (48) sowie von durch zu den Leiterbahnen
(12, 40) führenden Kontaktzungen (14, 42) durchsetzte Kontaktzungenöffnungen (16,
20) aufweist und dass das Gehäuse (2) an seiner oberen Stirnseite (18) sich quer zu
den Kontaktzungen (14, 42) erstreckende Abstandselemente (58) ausbildet, deren sich
in Längsrichtung der Kontaktzungen (14, 42) erstreckende, dem PTC-Heizelement (8)
in Längsrichtung vor- bzw. nachgelagerten Abstandsflächen (60, 62) korrespondierend
zueinander ausgebildet sind.
16. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) an seiner oberen Stirnseite (18) beiderseits des wenigstens einen
PTC-Heizelementes (8) jeweils wenigstens einen sich zu den Kontaktzungen (14, 42)
und sich in Dickenrichtung des wenigstens einen PTC-Heizelementes (8) erstreckenden
Anschlag (64) ausbildet.
17. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein Gehäuseschalenelement (66) und ein Gehäusegegenelement (69) umfasst,
die jeweils mittels Umspritzen mit einer Leiterbahn (12, 40) sowie gegebenenfalls
einer außenseitig vorgesehenen Isolierschicht (38, 44) verbunden sind und von denen
eines die Führung (22) für das Keilelement (48) ausbildet und dass die Gehäuseelemente
(66, 68) durch Ineinandergreifen in Einschubrichtung des Keilelementes (48) im Wesentlichen
unbeweglich zueinander, in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig hierzu jedoch
aufeinander zu beweglich zu einer baulichen Einheit gefügt sind.
18. Wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen beiden Gehäuseelementen (66, 68) ein kompressibles, die Rahmenöffnung (6)
abdichtendes Dichtmittel vorgesehen ist.
19. Wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseelemente (66, 68) als separate Bauteile mittels Spritzgießen hergestellt
und nach Einlegen des wenigstens einen PTC-Heizelementes (8) in den Rahmen (4) miteinander
verbunden sind.
20. Wärmeerzeugendes Element nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Führung (22) für das Keilelement (48) umfassende Gehäuseelement (66) einen
die Rahmenöffnung (6) umgebenden Gehäusevorsprung (70) mit sich im Wesentlichen in
Einführrichtung erstreckenden Vorsprungrändern (74) und das andere Gehäuseelement
(68) eine den Gehäusevorsprung (70) aufnehmende Gehäuseausnehmung (76) ausbildet.
1. Heat-generating element (1) with at least one PTC heating element (8), strip conductors
(12, 40) lying flat on it on both sides and a frame (4) which forms at least one frame
opening (6) for holding the at least one PTC heating element (8) and which surrounds
this PTC heating element (8),
characterised in that
the frame (4) is formed as a part of a housing (2), which housing (2) forms a structural
unit with at least one of the strip conductors as well as with a wedge element, wherein
the wedge element (48) comprises a first wedge surface (50) that extends parallel
to the strip conductor (12, 40) and a second wedge surface (52), aligned diagonally
to the first wedge surface (50) and exposed on the exterior side of the housing (2).
2. Heat-generating element according to Claim 1, characterised in that the housing (6) comprises the at least one PTC heating element (8) as well as the
two strip conductors (12, 40).
3. Heat-generating element according to Claim 1 or 2, characterised in that the housing (2) comprises a guide (22) in which the wedge element (48) is held in
such a way that it can be slid.
4. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the guide (22) extends essentially parallel to a long side of the PTC heating element
(8) and opens outwards so that the wedge element (48) can be inserted into the housing
(2) from the exterior.
5. Heat-generating element according to Claim 4, characterised in that the wedge element (48) has guide ridges (54) on the side that are guided in guide
grooves (24) cut into the housing (2).
6. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the housing (2) is formed so that it is tapered in the direction in which the wedge
element (48) is inserted and that the wedge element (48) and the housing (2) are coordinated
with each other in such a way that in a holding position, in which the wedge element
(48) secures at least one PTC heating element (8) against falling out of the housing
(2), the wedge element (48) inserted into the housing (2) does not protrude beyond
the housing (2) with its second wedge surface (52) and that in a clamping position
that lies deeper in the insertion direction than the holding position, the wedge element
(48) protrudes beyond the housing (2) with its second wedge surface (52).
7. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that in the holding position, the wedge element (48) extends in the insertion direction
of the wedge element (48) over at least three-quarters of the length of the assigned
strip conductor (40).
8. Heat-generating element according to one of the Claims 5 to 7, characterised in that in the holding position, the wedge element (48) does not protrude beyond the housing
(2) at its rear face side (56) in the insertion direction.
9. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that an insulating layer (44), positioned on the strip conductor (40), is provided between
the wedge element (48) and the strip conductor (40) adjacent to this.
10. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that a plate (46) is provided between the wedge element (48) and the at least one PTC
heating element (8), wherein said plate (46) can be provided with various thicknesses
for compensation of manufacturing tolerances in the direction of the layer composition
formed by the wedge element (48), the strip conductors (12, 40) and the at least one
PTC heating element (8).
11. Heat-generating element according to Claim 9 or 10, characterised in that the plate (46) is arranged between the wedge element (48) and the insulating layer
(44).
12. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the strip conductor (12) provided on the side opposite the wedge element (48), together
with an insulating layer (38) lying thereupon, is connected to the housing (2) by
means of extrusion.
13. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the at least one strip conductor (40) is secured to the housing (2) by an insulating
layer (44) that lies on the housing (2) forming a seal.
14. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the insulating layer (44) lying on the plate (46) is sealed with respect to the housing
(2) by a sealing strip that surrounds the frame opening (6).
15. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the housing (2), on its upper face side (18), has an insertion opening (49) that
leads to the guide (22) for the wedge element (48) and contact stud openings (16,
20) penetrated by contact studs (14, 42) leading to the strip conductors (12, 40)
and that the housing (2), on its upper face side (18), forms spacing elements (58)
that extend at right angles to the contact studs (14, 42), wherein said spacing elements
(58) are formed corresponding to spacing surfaces upstream or downstream of the PTC
heating element (8) and extending in the direction of the length of the contact studs
(14, 42).
16. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the housing (2), on its upper face side (18), on both sides of the at least one PTC
heating element (8), forms at least one limit stop (64) that extends to the contact
studs (14, 42) and that extends in the thickness direction of the at least one PTC
heating element (8).
17. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the housing (2) comprises a housing shell element (66) and a housing counter-element
(69), each of which is connected to a strip conductor (12, 40) by means of extrusion
and, where appropriate, to an insulating layer (38, 44) provided on the exterior,
wherein one of these forms the guide (22) for the wedge element (48), and in that the housing elements (66, 68) are joined into a structural unit in such a way that
they do not move with respect to one another by means of being meshed in the insertion
direction of the wedge element (48), but in such a way that they are still movable
with respect to one another in a direction essentially at a right angle to this.
18. Heat-generating element according to Claim 17, characterised in that a compressible sealing material that seals the frame opening (6) is provided between
the two housing elements (66, 68).
19. Heat-generating element according to Claim 17 or 18, characterised in that the housing elements (66, 68) are manufactured as separate components using injection
moulding and then connected to one another after insertion of the at least one PTC
heating element (8) into the frame (4).
20. Heat-generating element according to one of the preceding claims, characterised in that the housing element (66) comprising the guide (22) for the wedge element (48) forms
a housing projection (70) that surrounds the frame opening (6) and that has projection
edges (74) that extend essentially in the insertion direction and in that the other housing element (68) forms a housing recess (76) that holds the housing
projection (70).
1. Elément de production de chaleur (1) comprenant au moins un élément chauffant PTC
(8), à savoir à coefficient de température positif, des pistes conductrices (12, 40)
qui s'y appuient de part et d'autre par contact de surface, et un cadre (4), qui forme
au moins une ouverture de cadre (6) destinée à recevoir ledit au moins un élément
chauffant PTC (8) et entoure ce dernier,
caractérisé
en ce que le cadre (4) est réalisé en tant que partie d'un boitier (2), qui, avec au moins
l'une des pistes conductrices ainsi qu'avec un élément de coin (48), forme une unité
de construction, l'élément de coin (48) comprenant une première surface de coin (50)
s'étendant parallèlement à la piste conductrice (12, 40), et une deuxième surface
de coin (52) dégagée sur le côté extérieur du boitier (2) et orientée de manière inclinée
par rapport à la première surface de coin (50).
2. Elément de production de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boitier (6) englobe ledit au moins un élément chauffant PTC (8) ainsi que les
deux pistes conductrices (12, 40).
3. Elément de production de chaleur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le boitier (2) comprend un guidage (22), dans lequel est monté de manière coulissante,
l'élément de coin (48).
4. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guidage (22) s'étend sensiblement de manière parallèle à un côté longitudinal
de l'élément chauffant PTC (8) et s'ouvre vers l'extérieur, de sorte que l'élément
de coin (48) peut être inséré par coulissement, de l'extérieur dans le boitier (2).
5. Elément de production de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de coin (48) présente des nervures de guidage latérales (54), qui sont
guidées dans des rainures de guidage (24) évidées dans le boitier (2).
6. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boitier (2) est réalisé de façon à se rétrécir de manière conique dans la direction
d'insertion de l'élément de coin (48), et en ce que l'élément de coin (48) et le boitier (2) sont adaptés réciproquement l'un à l'autre
de manière telle, que dans une position de maintien, pour laquelle (48) l'élément
de coin (48) sécurise au moins un élément chauffant PTC (8) à l'encontre de sa chute
hors du boitier (2), l'élément de coin (48) inséré dans le boitier (2) ne dépasse
pas du boitier (2) avec sa deuxième surface de coin (52), et que dans une position
de serrage plus profonde dans la direction d'insertion, par rapport à la position
de maintien, l'élément de coin (48) dépasse du boitier (2) avec sa deuxième surface
de coin (52).
7. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la position de maintien, l'élément de coin (48) s'étend, dans la direction d'insertion
de l'élément de coin (48), sur au moins trois quart de la longueur de la piste conductrice
(40) associée.
8. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que dans la position de maintien, l'élément de coin (48) ne dépasse pas du boitier (2)
au niveau de son côté frontal (56) arrière dans la direction d'insertion.
9. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre l'élément de coin (48) et la piste conductrice (40) voisine de celui-ci, il
est prévu une couche isolante (44) s'appuyant contre la piste conductrice (40).
10. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre l'élément de coin (48) et ledit au moins un élément chauffant PTC (8), il est
prévu une tôle (46), qui peut être prévue, avec une épaisseur différente, pour la
compensation de tolérances de fabrication dans la direction de l'empilement de couches
formé par l'élément de coin (48), les pistes conductrices (12, 40) et ledit au moins
un élément chauffant PTC (8).
11. Elément de production de chaleur selon la revendication 9 ou la revendication 10,
caractérisé en ce que la tôle (46) est prévue entre l'élément de coin (48) et la couche isolante (44).
12. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la piste conductrice (12) prévue sur le côté opposé à celui où se trouve l'élément
de coin (48), est reliée en commun avec une couche isolante (38), qui s'y applique,
au boitier (2), par encastrement au moulage.
13. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une piste conductrice (40) est sécurisée sur le boitier (2) par une
couche isolante (44) s'appuyant de manière étanche contre boitier (2).
14. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche isolante (44) s'appuyant sur la tôle (46), est rendue étanche par rapport
au boitier (2) par un ruban d'étanchéité, qui entoure l'ouverture de cadre (6).
15. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boitier (2) présente sur un côté frontal supérieur (18), une ouverture d'insertion
(49) pour l'élément de coin (48), qui mène au guidage (22), ainsi que des ouvertures
de fiches de contact (16, 20) traversées par des fiches de contact (14, 42) menant
aux pistes conductrices (12, 40), et en ce que le boitier (2), au niveau de son côté frontal supérieur (18), forme des éléments
d'espacement (58) s'étendant transversalement au fiches de contact (14, 42), sur lesquels
sont formées de manière mutuellement correspondante, des surfaces d'espacement (60,
62), qui s'étendent dans la direction longitudinale des fiches de contact (14, 42)
et sont placées en avant de et après l'élément chauffant PTC (8) dans la direction
longitudinale de celui-ci.
16. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au niveau de son côté frontal supérieur (18), le boitier (2) forme de part et d'autre
dudit au moins un élément chauffant PTC (8), respectivement au moins une butée (64)
qui s'étend vers les fiches de contact (14, 42) et dans la direction de l'épaisseur
dudit au moins un élément chauffant PTC (8).
17. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boitier (2) comprend un élément de coque de boitier (66) et un élément conjugué
de boiter (68), qui sont reliés chacun, par encastrement par moulage, à une piste
conductrice (12, 40) ainsi que, le cas échéant, à une couche isolante (38, 44) prévue
extérieurement, et dont l'un des éléments forme le guidage (22) pour l'élément de
coin (48), et en ce que les éléments de boitier (66, 68) sont assemblés en une unité de construction, par
engrènement réciproque, de manière sensiblement immobile dans la direction d'insertion
de l'élément de coin (48), mais en étant toutefois mobiles l'un vers l'autre dans
une direction sensiblement perpendiculaire à la précédente.
18. Elément de production de chaleur selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'entre les deux éléments de boitier (66, 68), il est prévu un moyen d'étanchéité, compressible,
qui assure l'étanchéité autour de l'ouverture de cadre (6).
19. Elément de production de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de boitier (66, 68) sont fabriqués en tant que pièces séparées, par
moulage par injection, et sont assemblés l'un à l'autre, après la mise en place dudit
au moins un élément chauffant PTC (8) dans le cadre (4).
20. Elément de production de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de boitier (66) comprenant le guidage (22) pour l'élément de coin (48),
forme une protubérance de boitier (70), qui entoure l'ouverture de cadre (6) et présente
des bords de protubérance (74) s'étendant sensiblement dans la direction d'insertion,
et l'autre élément de boitier (68) forme un évidement de boitier (76), qui loge la
protubérance de boitier (70).
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