电加热电路，加热元件及其制造方法及风挡擦拭器刮片与流程

本发明涉及用于车辆上的风挡擦拭器刮片的电加热电路。

本发明还涉及包括电加热电路的电加热元件，包括加热元件的风挡擦拭器，以及用于制造电加热元件的方法。

背景技术：

以已知的方式，可以加热车辆上的风挡擦拭器刮片，具体地用于其在冬季的除冰，此外，用于利用由用于风挡的外表面除冰的加热设备产生的热，所述风挡要由风挡擦拭器清理。

其中风挡擦拭器刮片结合在内部通道用于风挡洗涤液的分布，风挡擦拭器刮片的加热还可允许在将风挡洗涤液喷洒或喷射在风挡的外表面上之前加热所述风挡洗涤液，从而进一步促进用于风挡的除冰的操作，以及可能地消除使用手动刮擦器(scraper)。

以已知的方式，“平坦刮片”类型的风挡擦拭器刮片包括承载擦拭器刮片的纵向主体，其通常是自然或合成橡胶结构的，其被设计成摩擦要被擦拭的玻璃窗的外表面，所述玻璃窗为例如机动车辆的风挡，用于将水从其移除并且给超过驾驶员视野的所述水平选定路径。

该类型的风挡擦拭器刮片还包括至少一个纵向肋，该纵向肋使在擦拭器刮片上具有一曲率，这导致其施加到玻璃窗的外表面。

风挡擦拭器刮片被承载在风挡擦拭器臂或驱动臂上，其通过电力驱动电动机以往复运动方式被驱动。

用于连接风挡擦拭器刮片到驱动臂的设备可包括连接器，该连接器被集成到纵向主体，以及适配器，该适配器以枢转布置被装配到纵向主体中，并且被固定到所述臂的一个自由端。

以已知的方式，加热设备使用包括至少一个电加热电阻器的电加热电路，所述电加热电阻器在被供给电流时产生散入它在周围环境中的热。

例如，早已经提出了风挡擦拭器刮片的弯曲肋应当配备加热设备，该加热设备被构造为压膜,用于粘附到肋的两个相对平坦表面中的至少一个并且结合电加热电路。

电加热电路例如是导电电线环路，该环路的端部被连接到电源端子。

在“高端”车辆的情况下，风挡擦拭器刮片加热功能的控制和保护通常直接通过车辆的电子器件和电路来执行。

在这种情况下，加热控制功能需要集成在车辆的大体限定的电气架构中，从而产生成本要素。

在“中档”或“预算”车辆的情况下，制造商可能希望排除对车辆架构的任何修改，然后将请求用于将控制和保护功能直接集成到被加热的风挡擦拭器刮片本身中。

还可能希望为现有车辆配备风挡擦拭器刮片加热功能，而车辆已经被设计和销售没有这种功能，因此没有用于控制加热功能的装置。

因此，在受损的操作模式的情况下，例如在通过外部温度或车辆速度传感器提供不正确的信息的情况下，或者在这样的传感器故障的情况下，车辆的其他功能不受影响。

以已知的方式，加热功能通常响应于外部温度低于5℃而跳闸，以便确保风挡擦拭器刮片的完全除冰，包括分布通道的除冰，用于风挡擦拭器刮片到擦拭器臂的连接的设备的完全除冰，或与玻璃窗的外表面接触的擦拭器刮片的设备的完全除冰。

在受损模式中，例如在外部温度或车辆速度传感器故障的情况下，其传递车辆根据其运动的信息，而实际上它是静止的，例如在夏季在周围温度超过30℃时，则存在风挡擦拭器刮片超过5℃的连续加热的风险。这种情况可能导致风挡擦拭器刮片的热点、短路、物理损坏的形成，或者在最坏的情况下，导致初期火灾。

本发明旨在提出一种对于与现有技术相关的固有设计问题的简单、有效和成本有效的解决方案，而不依赖于用于风挡擦拭器刮片的热保护的专用设备。

技术实现要素：

本发明提出一种用于车辆特别是机动车辆上的风挡擦拭器刮片的电加热电路，包括至少一个电阻加热元件，该电阻加热元件连接到所述元件的电源端子，其特征在于，至少一个电阻加热元件是通过覆盖具有正温度系数的电阻油墨形成的ptc电阻加热元件。

首字母缩写ptc代表“正温度系数”，并且表示所选材料的固有特性，在这种情况下是具有正温度系数的“ptc”油墨。

因此，ptc电阻加热元件具有随着温度升高而增加的电阻。

这种类型的ptc电阻加热元件与其电阻基本上恒定的其它加热元件的区别在于，ptc电阻加热元件独立地能够响应温度通过调节经由其电阻传递的加热能力来控制其温度电阻。

在低温下，它的电阻较低，因此它的加热能力较高，特别允许温度快速升高。随着温度升高，ptc电阻加热元件的电阻增加，从而导致它的加热能力的降低。

在短时间内，并且在某些温度下，ptc电阻加热元件的加热能力可以降低到其中它简单地抵消系统中的能量损失从而保持恒定值的点。

因此，在没有采用特定控制装置(例如具有脉冲宽度调制(或pwm电路)的电子电路)的情况下，根据本发明的电加热电路集成到风挡擦拭器刮片的部件之一中允许自我调节加热功能并且执行安全功能，特别是用于防止风挡擦拭器刮片的任何劣化。

根据本发明的设计，其采用通过沉积ptc油墨制造的ptc电阻加热元件，在其紧凑性、易于集成性和易于部署方面是有利的。

根据电加热电路的进一步特征；

-它包括被连接到相同的电源端子的多个ptc电阻加热元件；

-它包括被并联到相同电源端子的多个ptc电阻加热元件；

-它包括用于将每个ptc电阻加热元件连接到电源端子的两个电导体；

-每个连接电导体由导电油墨形成；

-每个连接电导体是导电油墨带；两个导电油墨带被平行布置；每个电阻加热元件是具有正温度系数的电阻油墨块，其被横向地布置以桥接两个导电油墨带；

-加热电路包括：

-包括多个ptc电阻加热元件的部分，形成第一加热和控制电阻器；以及

-形成第二加热电阻器的另一部分，与第一电阻器串联布置。

本发明还提出了一种用于车辆具体地机动车辆上的风挡擦拭器刮片的加热元件，其特征在于，它包括根据本发明的支撑件和至少一个电加热电路，所述电加热电路由所述支撑件承载。

根据加热元件的进一步的特征：

-所述支撑件是一肋，用于风挡擦拭器刮片的刚性化和/或弯曲，以及所述肋的相对侧中的至少一个直接地或间接地承载至少一个ptc电阻加热元件；

-所述肋直接地或间接地在它的两个相对侧的每个上承载至少一个ptc电阻加热元件；

-加热元件结合插入在支撑件和每个ptc电阻加热元件之间的电绝缘层；

-所述支撑件是风挡擦拭器的擦拭器刮片，其被设计成摩擦要被擦拭的玻璃窗；

-所述支撑件是风挡擦拭器的偏流器，其被设计成改进风挡擦拭器的空气动力性能；

-所述支撑件是柔性基底，由此允许为加热膜形式的加热元件的制作；

-所述支撑件由导电材料或非导电材料形成。

本发明此外提出了一种用于机动车辆的风挡擦拭器刮片，其特征在于，它包括根据本发明的至少一个加热元件。

根据风挡擦拭器刮片的进一步特征，后者结合了连接或适配到风挡擦拭器驱动臂的设备，其中所述连接设备包括电连接到前述的电源端子的设备。

最后，本发明提出了一种用于车辆具体地机动车辆上的风挡擦拭器刮片的电加热元件的制造方法，其中所述元件包括：

-至少一个电加热电路，包括具有正温度系数的至少一个ptc电阻加热元件，其被连接到所述元件的电源端子，

-用于所述ptc电阻加热元件的支撑件，

其特征在于，它包括个用于通过沉积在具有正温度系数的电阻油墨的支撑件上而形成每个ptc电阻加热元件的至少一步骤a)。

根据该方法的进一步特征：

-步骤a)之前是用于将电绝缘层沉积在支撑件上的步骤b)；

-用于制造电加热元件的方法，所述电加热元件包括用于连接每个ptc电阻加热元件到电源端子的两个电导体，其特征在于，步骤a)之前是用于通过沉积导电油墨在支撑件上而形成每个电导体的步骤c)；

-用于沉积油墨的所述步骤a)或c)是通过丝网印刷执行的；

-所述支撑件是由导电或非导电材料形成的；

-所述方法包括用于用至少一个电绝缘保护层覆盖所述电加热电路的至少一部分的步骤d)。

附图说明

本发明的进一步的特征和优点可参考附图从下文提供的详细描述中认出，其是非限制性的并且被提供为了解释的目的，在附图中：

图1示出了用于机动车辆的风挡擦拭器刮片的分解透视图；

图2示出了根据本发明的加热元件的实施例的示例性示例的示意性俯视图，所述加热元件在此被构造为加热膜的形式，该加热膜被设计用于施加到图1中的风挡擦拭器刮片的弯曲肋的一侧；

图3示出了图2中所示的加热元件的一部分的沿着线3-3的在纵向和竖直平面中的截面视图。

具体实施方式

在下面的描述中，相同结构或相当功能的元件由相同的附图标记表示。

在下文的描述中，以非限制性的方式，所考虑的纵向、竖直和横向取向是由图中的三面体“l，v，t”指示的取向。因此限定了纵向和横向延伸的水平平面。

纵向取向或方向对应于挡风擦拭器刮片的主轴线。

图1示出了例如用于擦拭机动车辆的风挡的外表面的风挡擦拭器刮片10。

还部分地示出的是用于风挡擦拭器刮片10的驱动臂12，其本身设计成由电动机(未示出)驱动，以使得风挡擦拭器刮片描述往复角运动，用于从风挡的外表面移除水，在适当的情况下，其他不需要的物料。

风挡擦拭器刮片10包括纵向主体14，擦拭器刮片16和至少一个肋18，其功能是给予擦拭器刮片16上一曲率，这有利于擦拭器刮片16施加到风挡的外表面，根据所述外表面的三维几何构造。

在这种情况下，风挡擦拭器刮片10的纵向主体14包括上偏流器20，其被设计成改进风挡擦拭器刮片的操作，其中偏流器20的功能是改进擦拭器刮片16到所述风挡的外表面的造型(contouring)，从而提高整个风挡擦拭器系统的空气动力学性能。

风挡擦拭器刮片10还包括用于将擦拭器刮片16和肋18附连到纵向主体14的端盖或夹子22，其中。在这种情况下，夹子22位于纵向主体14的两个相对的纵向端的每个处。

在这种情况下，风挡擦拭器刮片10的纵向主体14由两个分离部分形成，这两个部分以基本上端对端的布置相互构造，并且通过中间连接器24互连。

为了将风挡擦拭器刮片10装配到风挡擦拭器臂12，刮片10包括适配器，该适配器被装配到中间连接器24，并且允许风挡擦拭器刮片10关于臂12的铰接。

风挡擦拭器刮片10关于风挡擦拭器臂12的铰接是通过围绕与风挡擦拭器刮片10的纵向轴线横向正交取向的枢转轴线a的枢转运动所描述的铰接。

实际上，风挡擦拭器刮片10关于风挡擦拭器臂12，更具体地说，关于装配到驱动臂12的自由端的端子或远端部件28，必须具有至少一个旋转或枢转自由度，以便允许风挡擦拭器刮片10跟随风挡的外表面的空间曲率。

根据本发明，风挡擦拭器刮片10配备有加热元件，或加热器元件，其实质上由用于执行电加热电阻功能的支撑件和部件组成，所述部件由所述支撑件承载，其中加热元件被结合到风挡擦拭器刮片10中，并且在这些图中示出的设计中，被设计成用于装配到肋18的一个表面，例如上表面19。

如可具体地从图2中看到的，根据本发明的加热元件30在此被构造为加热膜的形式，该加热膜被设计成用于装配到弯曲肋18的一个表面19。

加热膜30包括由非导电材料形成的下部基底32，在通常矩形的情况下，其尺度、长度和宽度允许加热膜30到具体尺度的弯曲肋18的适配和装配。

基底32例如是柔性塑料或合成材料的膜，其成分在下面被详细描述。

基底32可在它的被设计成与风挡擦拭器刮片的元件(例如，与肋18的上表面19)协作的下表面上包括粘附层，该粘附层允许通过粘附所述粘附层例如到肋18来附连所述加热膜30。

基底32包括暴露的上表面34，根据本发明的教导电加热电路被形成在所述上表面上，所述电加热电路在本示例性实施例中仅由ptc(正温度系数)电阻加热元件组成。

在该情况下，每个ptc电阻加热元件是具有正温度系数的油墨块36。

每个ptc块36是矩形形状的，所述块36总共十八个，它们纵向地对齐并且以邻接方式并置，除了加热元件30的长度的中心或中间部分之外，其在该情况下为没有ptc电阻加热元件的区域。因此，在图2中示出的示例中，电加热电路包括两组，每组由九个电阻加热元件36组成。

电阻加热元件的数目当然可经受变化，具体地，作为风挡擦拭器刮片的长度的函数，从而例如肋的长度可均匀地或以其他方式分布在所述长度上。

为了将每个ptc块36电连接到电源，加热元件30在该情况下包括，通过示例，两个平行电导体38，每个都被构造为基本上在加热元件30的全长度上延伸的纵向带的形式。

在示例性实施例中，每个导电带38通过将例如具有银(ag)基的导电油墨沉积在基底32的上表面34上得以形成。

在加热元件30的中心部分中，即，在不具有ptc电阻加热元件的区域中，每个导电带38结合横向扩展的中心部分40，其形成用于相应的带38的电连接端子。

其中连接端子40所在的中间区域例如可对应于在弯曲肋18上风挡擦拭器刮片的连接器24的纵向位置。

以已知的方式，连接器24可以结合用于电连接的装置(未示出)，其被设计成与装配到弯曲肋18的加热元件30上的电连接端子40接合。

此外，电连接端子40到车辆上的电源(未示出)的结合或电连接然后以已知的方式，例如通过适配器26，然后是风挡擦拭器臂30，得以实现。

所有电阻加热元件或块36连接到相同的电源端子40，在这种情况下以并联布置。

为此，每个电阻加热元件36被构造为以桥接布置横向地延伸穿过每个导电带38。

因此，每个导电带38构成“电连接器条”或“母线”。

使用导电油墨形成导电带38和使用ptc油墨形成ptc电阻加热元件36是例如通过使用丝网印刷法的沉积来执行的。

这种用于沉积连续油墨层的方法例如首先通过执行用于沉积导电带38的步骤，然后通过执行用于沉积ptc电阻加热元件36的步骤，得以实现。

在未示出的变型中，可以首先进行ptc电阻加热元件36的沉积，然后进行油墨沉积以形成导电带38。

图2示出了加热元件的截面的大比例的示意图，并且没有考虑各个部件的相对尺寸。

下基底32例如由聚乙烯(pet)形成。

除了通过沉积形成导电带38和ptc电阻加热元件36之外，可以依次用保护层41，其后用层压粘附层42，最后再次通过示例的方式，用与下基底32类似设计的上“基底”44，覆盖该组合。

作为示例，ptc电阻加热元件36可以通过具有正温度系数的油墨的丝网印刷沉积形成，该类型的油墨由“henkel(汉高)”(注册商标)公司以名称loctiteeci8000，或由“dupont(杜邦)”(注册商标)公司以名称“7292”，销售。

热自调节的原理或防止偶然过热的影响的原理基于欧姆定律的原理，根据该原理，u＝r*i和p＝i*u＝r*i²，其中u是电源电压，i是电流强度，r是电阻值，p是所提供的功率。

ptc类型的加热元件30也可以被考虑作为“智能”加热元件，其中其初始电阻r0以每单位表面(面积)的欧姆表示。

根据应用以及期望的总体加热效果，加热元件30的有效电阻w可以通过根据电连接件的具体类型来确定给定数量的电阻加热元件36，以及其布置，来获得。

其中n是ptc元件36的数量，总加热能力是n*u²/r0的函数，并且可以容易地通过选择任何参数，例如施加的电压，并联布置的ptc块36的总数，以及它们的初始电阻r0，得以适配。

根据未示出的变型，加热元件可以“直接”构造在弯曲肋18上，其中在本发明的意义上，后者构成用于电加热回路的支撑件。

为此，上表面19因此承担基底32的上表面34的作用。

如果弯曲肋18由金属形成，为了有利地从实质上产生的热辐射效果中受益，则特别是在沉积导电油墨以形成导电带之前必须用非导电层覆盖上表面19。

当然，如果弯曲肋18本身由非导电材料形成，则可以不需要在上表面19和导电带38之间布置非导电材料层的沉积。

如果肋18本身构成本发明意义内的支撑件，则自然可以采用上述例如通过丝网印刷用于沉积连续油墨层的技术。

根据未示出的变型，支撑件可以由擦拭器刮片16或空气动力偏流器20的表面的一部分组成。

同样地，在加热元件被构造为单独的加热膜的形式的地方，其可以应用于风挡擦拭器刮片的元件或部件，加热元件可以通过粘合剂粘附到擦拭器刮片16的表面的一部分或到空气动力偏流器20的表面的一部分。

根据本发明的加热电路整体上不必包括ptc型的电阻加热元件。

在实践中，电加热电路可以包括由多个如上所述的ptc电阻加热元件36构成的第一部分或第一区段-其然后形成额定值为r1的第一加热和控制电阻器-以及第二部分或第二区段，其例如被构造为额定值为r2的与第一部分串联布置的“传统”电加热电阻器。

因此总加热能力等于u²/(r1+r2)。因此，超过预定温度阈值，电加热电路的第一部分的电阻r1快速增加，从而导致加热能力的降低或稳定，并因此导致加热。

该变型还允许加热元件围绕特定阈值的自调节。