电加热装置的制作方法

文档序号:14685270发布日期:2018-06-12 23:22
电加热装置的制作方法

本发明涉及一种电加热装置,该电加热装置具有形成用于待加热流体的入口和出口的壳体、循环腔室以及优选地通过流体密封的分隔壁而与循环腔室分隔的连接腔室。PTC加热元件的发热表面暴露在循环腔室中。该发热表面以导热的方式联接到PTC元件。PTC元件通过电导体迹线以导电方式接触不同极,该不同极在连接腔室中电连接。



背景技术:

这种电加热装置可以根据EP 1 768 459 A1配置并且可以用作用于加热空气的电加热装置。然而,尤其可以设计成液体加热装置,例如从EP 1 872 986 A1中已知的。在该现有技术中,加热肋部突出到循环腔室中,待加热的液体流体通过该循环腔室流动。加热肋部形成一个U形容器,在其中容纳PTC元件以及导体迹线和每个均在导体迹线外侧上的绝缘层。导体迹线抵靠在PTC元件的两侧用于为PTC元件供电,PTC元件和导体迹线以电绝缘方式容纳在加热肋部中。加热肋部和分隔壁由金属制成。由PTC元件产生的热量通过形成加热肋部的壁向外传递到加热肋部的外表面,并且在那里传递到待加热的液体介质。

本发明尤其涉及一种用于加热机动车辆,特别是乘用车的电加热装置。因此,电加热装置是必须能够经济地生产的部件。

通常在机动车辆的内置部件中可以观察到内置部件需要被设计为重量优化的。鉴于此,同样被认为是通用的EP 2 797 381 A1提出了一种带有壳体的电加热装置,该壳体包括形成分隔壁的壳体盖,所述壳体盖被制成铝压铸部件并密封地放置在周向地围绕循环腔室的壳体下部上,并被设计为注模塑料构件,并由此减轻重量。

然而,虽然上面讨论的解决方案可以更经济地进行制造,并且与早期的具有纯金属壳体的方案相比在重量方面有所减轻,但是尤其是对于电动性和机动车辆中越来越多地使用电加热装置作为液体加热器,仍未满足需求。



技术实现要素:

本发明想要提供一种重量轻且制造成本低廉的电加热装置。

为了解决这个问题,本发明提出了一种具有权利要求1的特征的电加热装置。该电加热装置具有形成循环腔室和连接腔室的壳体,其中,待加热流体在循环腔室中流动,并且PTC加热元件与电力电流的电连接在连接腔室中实现。不言而喻,可以在循环腔室中设置若干个PTC加热元件。它们可以通过导电板或电路板在连接腔室内以已知的方式分组到加热电路。该导电板或电路板可以通过不存在任何电子部件来区分,并且仅用于将单独的PTC元件分组成加热电路。这种板优选地根据EP 2505931的教导形成。与之并行地在连接腔室中可以设置另外的导电板或者电路板,其可以配备有部件以便处理或者控制通向各个PTC加热元件的电力电流和/或控制电流。

本发明的特征在于由塑料材料形成的壳体基部构件,该壳体基部构件形成分隔壁以及周向地围绕循环腔室和连接腔室的壁。该壳体基部构件被设计为一体形成的部件。该壳体基部构件形成了壳体的基部,其由塑料材料制成,优选完全由塑料材料制成。循环腔室和连接腔室基本上由壳体基部构件限定。为了首先是循环腔室其次是连接腔室的完全闭合,只需将端侧上的盖部放置在壳体基部构件上。壳体基部构件还形成到循环腔室的入口和出口,该入口和出口特别优选地呈用于连接用于液体的软管或管的连接端口的形状。

在截面图中,壳体基部部件为H形,其中H的横杆由分隔壁形成,该分隔壁一侧限定连接腔室和另一侧限定循环腔室。此外,由分隔壁基本上垂直地延伸并且将循环腔室分成入口循环腔室和出口循环腔室的分隔件可由壳体基部构件形成。由于该分隔件,在循环腔室内形成有两个加热腔室,在每个加热腔室中设置有至少一个PTC元件,其中一个加热腔室直接与入口连通,另一个加热腔室直接与出口连通。在它们之间通常设置的是连接通道。连接通道可以由通道壁形成,该通道壁与分隔壁呈直角延伸并且与分隔件成直角延伸,并且同样形成为壳体基部的一部分。分隔件和通道壁可以通过相应的壁隔段延续,所述相应的壁隔段可以由覆盖循环腔室的壳体盖形成。然而,这样的壳体盖通常在围绕循环腔室且由壳体基部形成的壁上贴靠其外周向表面。

因此,由于壳体基部构件,本发明提供了将加热装置的中心元件形成为一体成型部件的可能性。然后,壳体基部构件可形成用于PTC加热元件的密封布置的插入式插座,PTC加热元件首先通过插入而连接到分隔壁上。

根据本发明的加热装置还包括用于容纳控制装置的控制腔室,控制装置被设计为与电加热装置的功率部件一起构造为结构单元。然后功率部件尤其由循环腔室和容纳在其中的PTC加热元件形成。该控制腔室可以与连接腔室一起形成。在这种情况下,电加热装置只有两个腔室。或者,控制腔室也可以构造成与连接腔室分隔的腔室。在这种情况下,连接腔室仅容纳例如用于将单独的PTC加热元件分组到加热电路中的导电板或电路板。则装配有电子部件的印刷电路板不容纳在连接腔室中。这样的印刷电路板为此目的在控制腔室中分开设置。该控制腔室由壳体形成。根据本发明的一个优选的改进方案,壳体基部构件还形成周向围绕控制腔室的壁。在这个优选的改进方案中,给出至少三个不同的腔室,每个腔室具有特定的功能,即加热优选为待加热的液体流体(循环腔室),将PTC加热元件分组到加热电路(连接腔室),以及最后,处理或控制控制信号和电源电流(控制腔室)。

壳体基部构件优选地由交联塑料材料形成,即,不是热固性材料,而是例如硬质塑料材料。只要在电加热装置的两个不同腔室之间设置延伸的电流条并通过包覆成型将其容纳在壳体基部构件中,则该材料的选择导致特定的技术效果。在这种情况下,通过包覆模制,即在将一个连接腔室与另一个连接腔室分开的壁中,将电流条密封地容纳在壳体基部构件中。电流条优选地在相对设置的端部上形成接触片,用于插入导电板或电路板上。结果,例如印刷电路板或导电板的电导体迹线可以以简单的方式插入到电流条上。已经发现,在包覆成型之后,硬质塑料材料建立与电流条的紧密密封连接。

各个壁可以由循环腔室和连接腔室之间的分隔壁形成。但是所述壁也可以由在连接腔室和控制腔室之间延伸的壁形成。

这样的壁优选地由壳体基部构造成控制腔室基部。这种控制腔室基部优选具有通道开口,冷却元件被密封地插入该通道开口中。冷却元件以其一端以导热的方式联接至循环腔室,而以其在控制腔室内的另一端联接至控制装置的产生热耗散损失的部件。冷却元件可以完全由金属制成,例如铝或铜。在控制腔室与连接腔室相同的情况下,目前提到的控制腔室基部对应于设置在循环腔室和连接腔室之间的分隔壁,并且在这种情况下设置有通道开口。

根据本发明的一个优选的改进方案,冷却元件暴露在循环腔室的冷却通道中。该冷却通道可以是之前提到的连接通道,其位于循环腔室内并且通过通道壁与加热腔室分隔开。将待冷却的冷却元件的端部布置在通道壁后方导致屏蔽了冷却元件与设置在循环腔室中的PTC加热元件之间的辐射。因此,冷却元件不直接暴露于由PTC加热元件发射的辐射热。该方案旨在表达如下事实,即待冷却的冷却元件的端部尽管暴露在循环腔室中,但不会“看到”任何PTC元件。

冷却元件优选通过卡扣式锁定装置保持在通道开口中。然后,冷却元件可以设计成基本上圆柱形的部件,该部件通过锁定突起在相对设置的周向段上突出,在卡扣式锁定装置接合之后,所述锁定突起通常抵接周向围绕循环腔室的壁中的一个,由此锁定冷却元件。不言而喻,通道开口必须设置有轴向延伸的凹槽,该凹槽设计成使得锁定突起穿过,如通常的卡扣式锁定装置。为了接合冷却元件,冷却元件通常从控制腔室侧沿朝向循环腔室的方向插入,通常夹入并结合密封元件,例如以密封环的形式,密封元件将冷却元件相对于限定通道开口的壁密封。冷却元件在其远离循环腔室的一侧上通常具有一个套环,该套环抵接控制侧上限定通道开口的边缘。

在上述的具有循环腔室、连接腔室和控制腔室的改进方案中,其中连接腔室和控制腔室彼此分离地设置,壳体基部构件优选地形成第一塑料桶,该第一塑料桶形成循环腔室的周向表面;壳体基部构件还形成第二塑料桶,该第二塑料桶形成连接腔室的周向表面;以及形成第三塑料桶,该第三塑料桶形成控制腔室的周向表面。如上所述,第一塑料桶和第二塑料桶通常共用由分隔壁形成的基部。因此,第一塑料桶和第二塑料桶向相对设置的侧面敞开,并通过分隔壁彼此分开。第三塑料桶与第一塑料桶和第二塑料桶成直角延伸。因此,覆盖第三塑料桶的壳体盖的主要延伸方向垂直于覆盖第一塑料桶和第二塑料桶的壳体盖的主要延伸方向。然后,第三塑料桶的基部通常由壁隔段形成,该壁隔段由壳体基部构件形成并且形成共同沿直线延伸的连接腔室的周向壁和循环腔室的周向壁。

前述的覆盖连接腔室、循环腔室和控制腔室的每个壳体盖分别优选地由塑料材料制成,特别优选由硬质塑料材料制成。为了在相应的壳体盖和壳体基部构件之间的紧密连接,周向地围绕连接腔室、循环腔室和/或控制腔室的壁在侧面设置有周向凹槽。粘合剂,特别是环氧树脂粘合剂在相应的壳体盖被接合之前被引入到凹槽中。壳体盖具有周向边缘,所述周向边缘被引入到周向凹槽中,并且与平行于其延伸的另一个脊部一起形成配合凹槽,通常内脊部接合配合凹槽,内脊部限定周向凹槽,随后形成一种迷宫式密封件,由于粘合剂的体积计量加入到凹槽中,所以在挤压壳体盖之后迷宫式密封件基本完全由粘合剂填充。

根据本发明的一个优选的改进方案,提供在两个不同腔室之间延伸的电流条,并且通过包覆模制将电流条密封地容纳在壳体基部构件中。壳体基部构件特别是对于该优选实施例是由硬质塑料材料形成的。硬质塑料材料围绕并密封所述材料内的电流条,使得沿着电流条的外表面在两个腔室之间提供可靠的密封。

这种构造例如可以设置在控制腔室和连接腔室之间,从而穿透控制基部。这种控制腔室基部在下侧限定控制腔室,并形成周向围绕连接腔室的壁。在本发明的改进中,如此设置的电流条被实现为在容纳在控制腔室中的电路板和连接腔室之间的连接元件。电流条可以设置为插头元件,并且可以通过首先插入触点到印刷电路板,再将导电板设置在连接腔室内而被电接触。该板可以像EP 2 505 931 A1中那样配置。在连接腔室内,由电流条形成的插接触点优选平行于PTC加热元件的接触片延伸,从而与PTC加热元件的插接触点和与电流条的插接触点可以共同地通过将导电板降低到连接腔室中而沿着预定方向插入导电板来实现。

根据本发明的优选实施例,冷却元件通过包覆成型密封地容纳在壳体中。同样在这个实施例中,壳体优选地由硬质塑料材料形成。冷却元件在其外周向表面上可以包括一个或多个均匀地地周向延伸的附接套环,其与壳体的固化的塑料材料一起形成迷宫式密封件,并且相应地改进了冷却元件在壳体中的可靠附接以及密封性。在包覆模制过程中,冷却元件的面向连接腔室的表面可以完全或部分地由形成壳体的塑料材料覆盖,以便提供用于功率晶体管的电绝缘接触表面,该功率晶体管以导热的方式连接到冷却元件,以便将由功率晶体管产生的热耗散损耗耗散到循环腔室内的待加热介质上。绝缘层可以与壳体一体形成为薄膜。这使得无需在冷却元件和功率晶体管之间设置单独的电绝缘层。简化了生产。

附图说明

根据以下结合附图的实施例的描述,本发明的进一步细节和优点将变得显而易见,其中:

图1示出了壳体的第一实施例的立体俯视图;

图2示出了图1所示实施例的立体侧视图;

图3示出了设置在第一实施例中的盖板22,其与PTC加热元件一起被单独地示出;

图4示出了当装配有PTC加热元件时图3所示的盖板;

图5示出了本发明的第二实施例的立体截面侧视图;

图6示出了根据图5中的视图的细节VI;

图7示出了第二实施例的控制桶的立体图;

图8示出了沿着根据图7中的视图的沿线VIII-VIII截取的立体纵截面图;

图9示出了具有设置在塑料壳体上的屏蔽件的第二实施例的立体局部展示侧视图;

图10示出了PTC加热元件的部件的立体侧视图;

图11示出了PTC加热元件的部件的局部展示立体侧视图;

图12示出了PTC加热元件的立体横截面图;

图13示出了穿过根据图3和图4的盖板的纵截面图,其中单个PTC加热元件被容纳在其中;

图14示出了去除壳体盖的另一实施例的立体侧视图;

图15示出了没有壳体盖的另一实施例的类似于图14的视图;

图16示出了穿过另一实施例的分隔壁的立体截面图。

具体实施方式

1.加热装置的基本构造

图1示出了配置为热水器的电加热装置的由附图标记2表示的壳体的立体俯视图。壳体2具有由塑料材料制成的壳体桶元件4。这种塑料材料目前是硬质塑料材料。壳体2形成一个进入端口6和一个排出端口8,入口端口6和排出端口8目前实施为一体地形成在壳体桶元件4上。端口6和端口8被设计成软管连接端口,分别形成到由附图标记14表示的循环腔室14的一个入口10和一个出口12。循环腔室14被分成两个加热腔室,在图1和图2中仅能看到图中前面所示的在两个加热腔室中的加热腔室16。循环腔室14由分隔壁20分开,分隔壁20一体地形成在壳体桶元件4上并且从壳体桶元件4的基部18向内突出,并且通过由附图标记24表示的并且形成在由附图标记22表示的盖板上的另外的分隔壁24延续。在与两个喷嘴6、8相对设置的一侧上,两个加热腔室16通过连接通道相互连接,所述连接通道可以在根据图5的壳体2的第二实施例中看到并由附图标记26表示。该连接通道26通过通道壁隔段28和通道壁隔段30与加热腔室16分开,通道壁隔段28一体地形成在盖板22上并且与分隔壁20成直角地延伸,通道壁隔段30从壳体桶元件4的基部18突出。

盖板22由塑料材料制成。在当前情况下,盖板22由硬质塑料材料制成。原则上,使用硬质塑料材料制造壳体2或其部件具有如下优点:硬质塑料材料表现出约150℃的相对高的温度稳定性,并且在-40℃的温度下也不显示脆性。由于在加热操作期间以及在极寒地区操作车辆时产生的要求,这导致全部或部分由硬质塑料材料形成的壳体具有更好的耐温性能。然而,与热固性材料相比,硬质塑料材料也是优选的,因为硬质塑料材料比热固性材料具有更好的抵抗泄漏电流的阻力。

图4示出了没有壳体桶元件4的盖板22。盖板22具有周向边缘32,周向边缘32与形成在外壳桶元件4上的周向槽34相互作用。在周向边缘32穿透进入该槽34之前该槽34充满粘合剂,在当前情况下为充满环氧树脂胶,以将盖元件22粘接到壳体桶元件上。隔段24和隔段28以相同的方式分别连接到壳体桶元件4的对应的壁元件20和30。循环腔室14然后以流体密封的方式密封在壳体桶元件4的基部18与盖元件22之间,并且被由壳体桶元件4形成的壁周向地围绕并且与其基部18成直角地延伸。

在组装之前,盖元件22以图3和4所示的方式安装PTC加热元件40。为了该目的,将PTC加热元件40在连接侧(即,每个PTC加热元件40都具有两个接触片42)插入到一体形成在盖板22中的母插头(插座)元件保持夹具44中。这些插头元件保持夹具44每个都设置接触片42(参见图1和图3)穿透其中的纵向狭槽46。纵向狭槽46是在盖板22(作为内壁的一个实例)中开口的通孔的实例。

图4示出了将PTC加热元件40插入到母插头元件保持夹具44中。对于在插入之后建立的插塞连接,PTC加热元件40具有密封套环48,该密封套环被构造成适于插头元件保持夹具44的尺寸并且由弹性材料形成,该弹性材料密封地注入到母插头元件保持夹具44中,使得狭槽46流体密封地紧密抵靠着循环腔室14。此外,通过注射形成密封套环48的材料,PTC加热元件40被保持摩擦地接合在母插头元件保持夹具44内,即也在与接触片42的纵向延伸方向相对应的插入方向上。以这种方式连接,即使具有母插头元件保持固定夹具44的盖板22向下取向,PTC加热元件40也粘附到盖板22,如图3所示。

2.壳体基部构件

图5以截面图的形式示出了由附图标记50表示的壳体基部构件的实施例的属性。壳体基部构件50形成由附图标记52表示的壁,壁52在周向上围绕循环腔室16,即,加热室16和连接通道26。在先前描述的实施例中作为单独部件提供的盖板22目前与壳体基部构件50一体地构成,并且目前也形成分隔壁54,类似于第一实施例,分隔壁54将循环腔室16与连接腔室56分隔开,目前所有PTC加热元件40的所有接触片42都暴露在连接室56中。由附图标记58指示的、周向地包围连接腔室的壁也由壳体基部构件50形成。最后,分别在端口6和端口8的延伸方向上以及在该方向上在循环腔室16或连接腔室56后面,壁60由壳体基部构件50形成并且周向地围绕控制腔室62。由附图标记64表示的控制腔室基部由壁52中的一个和壁58中的一个部分地形成,壁60从控制腔室基部64上形成。在平行于喷嘴6和喷嘴8的延伸方向延伸的截面图中,壳体基部构件因此看起来具有H形横截面,并且在H的一侧邻接有U。壳体基部构件50由塑料材料制成并且构造为一体形成的部件。壳体基部构件50目前由硬质塑料材料形成。

每个壁52、58和60在侧面都设有周向凹槽66、68、70。这些凹槽66、68、70的功能特别由图6示出。在此示出了控制腔室62的盖元件72,该盖元件被构造为具有周向边缘74的基本平坦的板。边缘74在相关联的槽70中接合并且将施加在那里的粘合剂移位(在当前情况下为环氧树脂粘合剂)。边缘74形成配合凹槽76的外边缘,配合凹槽76形成在盖元件72上并且在内部由内脊部78限定。由此形成了一种迷宫式密封件,被移位的粘合剂可以进入该迷宫式密封件中,在安装盖元件72之前该粘合剂已被引入凹槽70或配合凹槽76中。相应地,覆盖循环腔室14的壳体盖80和覆盖连接腔室56的壳体盖82分别形成在边缘侧上,并且附接到壳体基部构件50并且抵靠它密封。

同样如图6所示,控制腔室基部64设置有通道开口84,冷却元件86被引入通道开口84中。密封环88设置在冷却元件86和通道开口84的内圆周壁之间,用于将循环腔室14相对于控制腔室62密封。在控制壳体侧,冷却元件86形成环形止挡件90,止挡件90抵靠通道开口84的侧面端面,其作为突出套环92朝向控制腔室62的方向延伸并且由壳体基部构件50的材料形成。

如图7所示,冷却元件88的外周向表面至少在朝着循环腔室14的方向上形成基本上为圆柱形,该外周向表面在锁定突起94的相对侧沿周向突出,锁定突起94与锁定卡爪96相互作用,所述锁定卡爪96在内圆周上突出于基本上圆柱形的通道开口84以形成卡口式锁定装置,冷却元件86利用所述卡口式锁定装置相对于壳体基部构件50锁定。密封环88可构造成使得这种锁定装置保持轴向和/或径向预张紧。另外,控制腔室基部64可以在循环腔室14的侧面上设有邻近通道开口84的开口的凹部,锁定突起94接合在该凹部中,并且以形状适配且防止旋转的方式保持冷却元件86以防止卡口式锁定装置94、96被意外地释放。

图7提供了由控制腔室基部64和壁60形成的控制壳体桶的视图,并且在最终的组装状态下该壳体桶由盖元件72封闭。

图5示出在分隔壁54上方的由分隔壁54和壁58形成的连接桶100。在位于其下方的根据图5的视图的一侧上,由分隔壁54和壁52通过壳体基部构件50形成循环壁102。壳体基部构件50形成基本上仅需要被盖元件72、80、82覆盖的所有腔室14、56、52,以便形成可操作并形成为轻质塑料部件的电加热装置。

3.密封地包覆成型的电流条

图8示出了在连接腔室56和控制腔室62之间作为导体迹线提供的电流条104。电流条104在控制腔室基部64的高度处并在控制腔室基部64内以相反的方向两次弯曲90°。位于控制腔室62内的电流条104的一端被配置为用于设置在控制腔室内的印刷电路板组件106(参见图6)的插头连接件。另一端设置在连接腔室内,作为用于设置在连接腔室内的分配器板(在前面的附图中省略)的连接条108。分配器板可以像EP 2505931A1中那样构造。若干个连接条108通过以相同方式设置的若干个电流条104暴露在连接腔室56内。连接条108平行于接触片42延伸到PTC加热元件。分配器板可以从上方降入连接腔室中以接触所有的接触片42和连接条108。

4.屏蔽作用

金属板片128由冲孔金属板片形成,并表示接触板的实施例。

图9示出了上述壳体2的局部截面图。该塑料壳体2被两个金属外壳110和112包围,这两个金属外壳110和112形成对电加热装置的屏蔽,使得电磁辐射不能从电加热装置射出。金属壳体110和112的分界面大致位于两个喷嘴6和8的中心高度处。金属外壳110和112基本上完全围绕壳体2。只有形成在塑料壳体2上的附接突起114向外突出超过金属外壳110和112,穿过在金属外壳110和112上形成的凹槽115并穿过由此形成的屏蔽。而且,由附图标记116和118表示的连接器壳体突出,其中连接器壳体116目前设置用于高压电力电流,并且连接器壳体118设置用于低压控制线路。图9所示的实施例允许通过由塑料材料制成的附接元件110来连接壳体2。在使用它们时,可以以简单的方式来满足将壳体2固定在机动车辆内的所需位置的要求。在图9中,金属外壳110和112形成为基本上端对端。它们也可以由多孔板形成,而不受金属外壳110和112的影响,因为缺失EMC保护。

5.作为框架元件的PTC加热元件

图10示出了PTC元件120,其在其相对设置的主侧表面122上设置有绝缘层124。绝缘层124目前是由氧化铝制成的陶瓷板。然而,它也可以作为涂层施加到PTC元件120上,或者作为涂层与单层或多层绝缘涂层的组合。PTC元件120被设计为分别具有宽度B或长度L的片状,宽度B或长度L比对应于两个主侧表面122之间的距离的厚度D大至少10倍。基本上在长度方向L上延伸的金属板片128设置在彼此相对设置的侧面表面126上,并粘接到PTC元件120上,并以导电的方式与PTC元件128的表面金属化部连接,表面金属化部通过PVD或CVD的方式施加以用作一种保护。每个这些金属板片都形成导体迹线,以不同的极性与PTC元件120通电。金属板片128由相对较窄的接触脊部130和相对于接触脊部130在宽度方向B上加宽的接触片42组成。

目前形成到PTC元件的电极的接触脊部130电连接到PTC元件120的金属化部。接触片42的厚度小于接触脊部130的厚度。接触脊部130的厚度又小于PTC元件的厚度D。金属板片128被设置成使得其在任何点都不突出到PTC元件120的主侧表面122之上。如特别在图11和12中可见,绝缘层124横向突出超过PTC元件120。绝缘层124因此具有大于PTC元件120的主侧表面122的基部区域的基部区域。因此,绝缘层124的外边缘在其两侧接收它们之间的接触脊部130(参见图12)。每个接触脊部130粘合到相对设置的侧面表面126中的一个上。绝缘层124同样粘合到PTC元件120上。绝缘层124直接抵靠PTC元件。绝缘层124中的一个因此直接接触PTC元件的相关联的主侧表面122。

相应的金属板片128的外侧是完全平坦的并且严格沿着长度L的方向延伸。接触片42在宽度方向上形成为大于接触脊部130并且在PTC元件120上朝向彼此伸出(参见图10)。接触片42也比接触脊部130更薄。

与接触脊部130相比加宽的金属板片128的区域被容纳在以框架状的方式围绕PTC元件120的加热元件壳体134中。该塑料框架134包围绝缘层124的周向边缘。边缘表面132也由形成塑料框架134的材料密封。塑料框架134通过包覆模制弹性材料而形成为弹性塑料框架134。在成品PTC加热元件40的情况下,只有接触片42在侧面塑料框架134上突出。用于发热和导电的PTC加热元件40的所有其他功能部件被容纳在塑料框架134内。特别如图12所示,具有相对设置的主侧表面122的PTC元件120位于由附图标记136表示并由塑料框架134形成的框架开口后方。这些框架开口136被绝缘层124覆盖。在此塑料框架134几乎不覆盖PTC元件的主侧表面122,从而这使PTC元件120的主侧表面122的大约100%暴露在所述框架开口136的后方。

塑料框架134的与密封套环48成直角地突出的框架连接件在边缘侧上分别设置有邻接脊部137。邻接脊部137被设计成锥形板条,其厚度与塑料框架134的厚度相比逐渐减小。例如,可以看出,在图6中,每个PTC加热元件40都被设置成一个PTC加热元件相对于后面的一个PTC加热元件稍微交错开,使得每个第一PTC加热元件40在左侧抵靠在壳体2的壁上,并且在那里通过密封地抵靠在循环腔室14的边界壁上的邻接脊部137密封。因此,没有流体可以在该侧上流过PTC元件40,但是其可以流过位于上游或下游的流动方向上的PTC加热元件。后者又用其邻接脊部137抵靠限定循环腔室14的相对侧的壁,并在那里改变流动通道的方向。因此,通过PTC加热元件40的交替布置形成弯曲流动通道。

6.插塞连接

塑料框架134还形成前面描述的密封套环48,该密封套环48设置有朝接触片42的自由端渐缩的段138(参见图13)。这些段138中的三个目前在接触片42的纵向延伸方向上依次设置。在框架开口136和这些段138之间由加热元件壳体134形成环形止挡件140。如图13所示,该止挡件密封抵靠由母插头元件保持夹具44形成的圆柱形配合表面142。

如图2和5所示,PTC元件40的相对布置的侧面在安装之后邻接壳体2的基部18。为了精确定位,在基部18上设置有凹部144,加热元件壳体134的侧面表面容纳在凹部144中。这确保了PTC加热元件相对于分隔壁54精确的直角定位。此外,产生了保持力,其防止插入分隔壁54中的PTC加热元件40在操作过程中特别是由于车辆的振动从母插头元件保持夹具44脱落。PTC加热元件40的这个基部侧邻接也确保了PTC加热元件的插塞连接内的接触压力,从而它们将纵向狭槽46牢固且永久地密封到连接腔室56。

可以理解的是,凹部144也可以被省略。类似于邻接脊部137,邻接脊部137也可以设置在塑料框架134的与密封套环48相对设置的下侧上,并在那里密封,以及被支撑并抵靠壳体2的承受弹性压缩的基部18。这不仅在PTC加热元件40的下侧和壳体2之间提供紧密的流体密封。而是由于邻接脊部的压缩,也产生压缩力,并且将PTC加热元件40被圈住地保持在母插头元件保持夹具44中,即使当强烈的振动作用在电加热装置上时也是如此。

7.PTC加热元件的电连接

图14-16示出了使用另一实施例的实例的PTC加热元件40的电连接。图15示出了没有壳体2及其部件的实施例,类似于图3中的图示。对于电连接,在连接腔室56中提供冲孔金属板作为电流条146、148、150,其包括通过冲压和弯曲而形成的接触突起152,接触突起152抵靠受到弹性预张紧的接触片42并与接触片42接触。接触突起152突出到插座开口154中,插座开口154凹陷在电流条146、148、150的金属板片中。由附图标记148表示的电流条具有对应的插座开口154,其具有用于电流条104的接触突起152。由附图标记146和148表示的电流条每个都配备有功率晶体管156,功率晶体管156以导电的方式连接到相应的电流条146、150并且安装在电流条146和150上。功率晶体管156在输入侧连接到导体158,导体158同样形成为电流条,并且也设置有插座开口154,插座开口154具有用于分别通过电流条104接触的接触突起152。在连接腔室56内的导电仅通过金属板元件实现。这些金属板元件专门配备有功率晶体管156作为电气或电子元件。不再提供另外的电气或电子元件。

如特别在图16中所示,这些金属板146、148、150、158以彼此电绝缘的方式被插入到连接腔室56中并定位在那里。用于致动在电路板106上处理的功率晶体管146的控制信号经由导体158中的至少一个供应到相应的功率晶体管156。

图16示出了也在图15中由附图标记86表示的冷却元件的高度处的截面图。例如由卡普顿(Kapton)或陶瓷板制成的电绝缘涂层160施加在冷却元件86和功率晶体管156之间。设置在该绝缘层160和功率晶体管156之间的电流条146、150导致一定程度地扩散了功率晶体管156发射的热量。为此目的,电流条146或150分别可以是配置为至少在功率晶体管156的区域中具有更大的厚度。同样可以分别由铜形成电流条146或150,并由此形成具有良好导热性的材料。由于型辊,金属板材料在功率晶体管156的区域中可以具有增加的厚度。

电流条146、148、150、158可以通过冲压的方式设置有卷边突片或类似物,卷边突片或类似物与壳体2相互作用以将相应的电流条146、148、150、158附接到壳体2和/或将功率晶体管146抵靠或压靠经受预张紧的冷却元件86。

图16还示出了PTC加热元件40的变型。据此,接触片42在塑料框架134内被接收在由硬质塑料部件形成的连接插头162中。接触片42通过包覆成型被接收在连接插头162中。连接插头162由具有良好的抗漏电流和耐火性能的硬质塑料材料制成。连接插头162形成用于由PTC加热元件40形成的公插头元件的硬芯。该连接插头162仅被密封套环48的软弹性材料的薄涂层覆盖,由此在母插头元件保持夹具44内密封套环48形成的压缩力增加。连接插头162可以例如通过包覆模制两个金属板片128来实现,这两个金属板片128分别形成接触脊部130和接触片42作为一体形成的部件。以这种方式制备并且在空间上和物理上相对于彼此定位的情况下,连接插头162与金属板片128一起可以用软弹性塑料部件包覆模制以形成塑料框架134(如上所述)。

在根据图14-16的变型中,密封套环也形成为细长的。然而,不言而喻,每个单独的接触片42可以布置在具有基本上圆形或椭圆形横截面的圆柱形密封套环中。母插头元件保持夹具44同样具有分别为圆形或椭圆形的横截面。与具体描述的实施例相比,这样的实施例可以增加紧密度。可以理解,多边形横截面也是可能的。

图16进一步示出了冷却元件86在分隔壁54内的附接。在分隔壁54的高度处,冷却元件86在其外周上具有在边缘侧上突出超过冷却元件86的连接套环164,连接套环164通过对形成隔件54的塑料材料进行包覆成型而以形状适配(positive-fit)的方式密封。连接套环164的设计附带地也改进了循环腔室14和连接腔室56之间的密封性。

根据一个变型(未示出),突出到连接腔室56的冷却元件86的表面也可以被形成分隔壁54的塑料材料覆盖。当冷却元件46被包覆成型时,可以通过在冷却元件86的表面和连接腔室56的内部之间注塑成型形成薄膜,功率晶体管156经由所述薄膜以电绝缘方式抵靠冷却元件86。这进一步简化了生产。功率晶体管156和冷却元件86之间不需要设置单独的电绝缘层。

附图标记说明

2壳体

4壳体桶元件

6进入端口

8排出端口

10入口

12出口

14循环腔室

16加热腔室

18基部

20分隔壁

22盖板

24分隔壁

26连接通道

28通道壁隔段

30通道壁隔段

32边缘

34凹槽

40PTC加热元件

42接触片

44母插头元件保持夹具

46纵向狭槽

48密封套环

50壳体基部构件

52壁

54分隔壁

56连接腔室

58壁

60壁

62控制腔室

64控制腔室基部

66循环腔室14的凹楷

68连接腔室56的凹槽

70控制腔室62的凹槽

72覆盖控制腔室62的盖元件

74边缘

76配合凹槽

78内脊部

80覆盖循环腔室的壳体盖

82覆盖连接腔室的壳体盖

84通道开口

86冷却元件

88密封圈

90止挡件

92套环

94锁定突起

96锁定卡爪

98控制壁

100连接壁

102循环壁

104电流条

106印刷电路板

108连接条

110金属外壳

112金属外壳

114连接突起

115凹部

116高电压连接器壳体

118低电压连接器壳体

120PTC元件

122主侧面

124绝缘层

126侧面表面

128金属板片

130接触脊部

132边缘表面

134加热元件壳体/塑料框架

136框架开口

137邻接脊部

138段

140止动件

142配合表面

144凹部

146电流条

148电流条

150电流条

152接触突起

154插座开口

156功率晶体管

158导体

160绝缘涂层

162连接插头

164连接套环

B PTC元件的宽度

L PTC元件的长度

D PTC元件的厚度

再多了解一些
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