电加热装置及其制造方法与流程

[0001]
本发明涉及一种具有外壳的电加热装置，该外壳包括分隔壁，该分隔壁使连接室与加热室分隔开以散发热量。至少一个ptc元件从分隔壁沿朝向加热室的方向突出。该ptc加热元件以加热肋的方式暴露在加热室中。ptc加热元件具有至少一个ptc元件和以导电方式连接到ptc元件的导体迹线(track)，导体迹线与不同的极性相关联以为ptc元件通电。这些导体迹线电连接到连接室中的电力电流。


背景技术：

[0002]
例如从ep 1872986a1或ep 2337425a1中已知这种电加热装置。从ep 3334242a1中还已知另一通用的电加热装置。在该现有技术中，首先将ptc加热元件制造为单独的部件，并且将其以原样插入到形成在分隔壁上的加热元件容纳部中，使得加热元件壳体在连接侧上的端部以密封方式被容纳在分隔壁的加热元件容纳部中，并且导体迹线以其在连接侧上的自由端部暴露在连接室中以在此处进行电连接。
[0003]
在前述的现有技术中，如此预组装的ptc加热元件以摩擦方式保持接合在加热元件容纳部中。为此，ptc加热元件具有迷宫式密封件，该迷宫式密封件由加热元件壳体形成并被压入到加热元件容纳部中。
[0004]
根据ep 3334242a1的教导，ptc加热元件的附接至少适用于先前已知的电加热装置的各个部件的组装。在安装了电加热装置的所有部件之后，ptc加热元件在其与连接侧相反的下侧上被支撑在基部上，在上述示例中，该基部封闭加热室。然后将ptc加热元件夹持在基部和加热元件容纳部之间，并固定在其安装位置处。


技术实现要素：

[0005]
本发明基于提出一种上述类型的改进的电加热装置的目的。
[0006]
为了实现该目的，本发明提出一种具有权利要求1的特征的电加热装置。该电加热装置具有保持元件，该保持元件围绕加热元件壳体进行接合。为此，保持元件具有接收开口，该接收开口通常周向地环绕加热元件壳体并且围绕加热元件壳体进行接合，使得建立了加热元件壳体与保持元件之间的机械连接。这种连接通常是至少压配合或摩擦接合式连接。这提供了如下优点，例如基本上从ep 3334242a1中已知的，加热元件壳体可以首先在制造期间与例如单独制备的外壳、特别是与电加热装置的分隔壁接合(例如作为插塞式连接)，并且通过将保持元件推入到加热元件壳体上，加热元件从加热室的围绕加热元件壳体的一侧进行接合。为此，保持元件通常具有保持突出部，该保持突出部例如以与加热元件壳体的外表面相互作用的弹性的柔性舌片的形式抵接加热元件壳体的外表面。
[0007]
根据本发明的保持元件在分隔壁的面向加热室的一侧上连接到分隔壁。保持元件还特别地通过前述压配合或摩擦接合式连接来连接到加热元件壳体。因此，保持元件相对于电加热装置的外壳并由此相对于分隔壁机械地固定加热元件壳体。
[0008]
本发明还适用于加热元件的机械附接，该加热元件以与根据ep3334242a1的插塞
式接触不同的方式连接到电加热装置的外壳，并由此连接到其分隔壁。利用保持元件，根据本发明的解决方案提供了加热元件壳体相对于电加热装置的外壳的额外的固定选择，即使电加热装置的外壳与分隔壁一体形成或以基本主动物质配合(positive substance-fit)的方式连接到分隔壁，例如通过焊接。
[0009]
然而，根据本发明的解决方案结合插入式加热元件壳体具有特别的优点，该插入式加热元件壳体被保持在分隔壁中或者至少以密封方式被容纳在分隔壁中，并且插入式加热元件壳体最初被单独地制造。这是因为保持元件可以相对于电加热装置的外壳永久地且可靠地机械地附接这种加热元件壳体，并且由此固定它们。为此，通常仅需要从加热室的一侧将保持元件推入到加热元件壳体上，并将保持元件连接到电加热装置的外壳。
[0010]
保持元件与加热元件壳体之间的连接优选地是如前所述的压配合式连接。然而，优选地，保持元件也以压配合的方式连接到分隔壁并由此连接到电加热装置的外壳。然后可以通过将保持元件推入到分隔壁上并使保持元件抵接分隔壁而产生牢固的机械连接。抵接在分隔壁上的保持元件可以随后被敛缝(caulk)或以其他方式变形或/和连接来实现这种连接。然而，优选地仅通过使保持元件抵接并压靠在分隔壁上来使保持元件连接到加热装置的外壳。例如，为了将保持元件带入到其安装位置并由此使保持元件首先机械地连接到加热元件壳体并然后连接到分隔壁，仅需要将保持元件推入到加热元件壳体上并例如以一定的接触压力抵接分隔壁。
[0011]
根据本发明的解决方案还提供了以下优点，保持元件可以作为屏蔽件与加热元件壳体相互作用，以将加热元件壳体电连接到例如通过电加热装置的外壳提供的接地端子或地。为此，外壳可以整体地或部分地是导电的。其也可以只保持并限定保持元件在安装位置处电连接到的接地端子。在加热元件壳体内部的ptc元件的屏蔽需要一加热元件屏蔽件，该屏蔽件是加热元件壳体的一部分。这样的屏蔽件可以例如通过围绕ptc元件的包封件(envelopment)形成。这种包封件可以具有导电构造，优选地由金属制成，通常完全环绕ptc元件。可以将这种构造作为屏蔽格栅连接到塑料外壳，该塑料外壳使ptc加热元件与接触板接合以形成一单元，如从ep 3334242a1中已知的。
[0012]
例如从us 2008/0173637a1中已知这种由导电材料制成的环绕ptc元件的包封件。在该现有技术中，ptc元件和以导电方式抵接ptc元件的导体迹线在插入有绝缘层的情况下分别插入到具有矩形横截面的管中，该管的内表面以热传导的方式抵接绝缘层，并由此间接地抵接管内的ptc元件的热提取表面中的一个。这种加热元件还提供了形成围绕ptc元件的包封件的选择。为此，加热杆不一定必须在其背离分隔壁的自由下端部处利用屏蔽元件被封闭，尽管这种元件优选地作为插塞以形成完整的包封件。
[0013]
然而，屏蔽件也可以由袋形成，该袋完全地密封至少一个ptc元件和两个导体迹线，并且该袋在其底侧是封闭的，或者还以密封方式围绕ptc元件和导体迹线，其中，通常与形成导体迹线的接触板一体形成的电接触条突出超过袋的外侧。
[0014]
这样的袋可以例如由金属片材材料形成，该金属片材材料首先被制备成管，然后被装配有ptc元件和导体迹线，然后进行变形以使ptc元件的热提取表面与袋的内表面进行导热接触。附加地或可替代地，袋也可以填充有导热物质，例如硅树脂物质，以便尽可能好地以导热的方式使袋的内表面连接到ptc元件的热提取表面。不言而喻的是，这种ptc元件和以导电方式连接到该ptc元件的导体迹线在这种袋内被绝缘地支撑，而该袋本身是导电
的。为此，可以将导体迹线、ptc元件以及绝缘层预组装在由绝缘材料制成的并插入到袋中的保持器中，其中该绝缘层通常邻接在ptc元件的主侧表面的两侧上，所述主侧表面是ptc元件的最大侧表面并因此形成相关的热提取表面。同样可能的是，装配具有绝缘层的袋和形成导体迹线的接触板，并将ptc元件布置在导体迹线之间，其中优选地使袋随后从外侧变形以便使内壁以良好的导热性在插入的绝缘层和导体迹线的情况下抵接ptc元件的热提取表面。然后可以用导热物质填充袋。
[0015]
在任何情况下，前述的袋都包封ptc加热元件的导电元件，此外，由于袋的金属材料而为袋内的至少一个ptc元件提供了电屏蔽式包封件。围绕该包封件进行接合并以导电方式连接到包封件的保持元件导致屏蔽件通过保持元件的外部接触，该保持元件又可以连接到与分隔壁相关联的或由此形成的接地端子。对于每个单独的加热元件外壳，针对每个加热元件，仅两个导体迹线的通常的两个连接接片必须在连接室中被电连接。特别是在多个ptc加热元件的情况下，通过将保持元件推入到所有加热元件壳体上来产生多个ptc加热元件到屏蔽件的简化连接。为此，它们优选地具有相同的设计，并因此从通常为平面的分隔壁突出相同的长度。
[0016]
前述屏蔽件优选地还在连接室上延伸，该连接室为此具有电磁地屏蔽该连接室的连接室屏蔽件。由于形成连接室的壳体部分由导电材料制成，特别是由金属制成，因此可以形成该屏蔽件。为此，分隔壁可以以一边缘一体地形成在连接室侧上，该边缘设置有用于连接室的金属外壳盖，如例如从ep 3334242a1中已知的，以便密封连接室，使得没有水分和污染物可以进入连接室。
[0017]
分隔壁和外壳的多个部分也可以由连接有屏蔽件的塑料材料制成。屏蔽件可以通过注模涂覆被布置在塑料外壳中。本领域技术人员已知各种选择以为连接室和/或分隔壁提供电磁有效的屏蔽件。该屏蔽件以导电方式连接到保持元件，使得该屏蔽件在保持元件上方从加热元件延伸到连接室屏蔽件。这为电加热装置提供了有效的emc保护。
[0018]
为了简化屏蔽包封件与保持元件的电接触，外壳包括在外侧环绕保持元件的至少一个锁定突出部。该锁定突出部通常由形成分隔壁的外壳一体地形成。保持元件具有外壳连接条，该外壳连接条在预载荷下抵接锁定突出部上。优选地选择这样的构造，使得在将保持元件推入到保持元件的加热元件壳体上之后，该保持元件还通过外壳连接条电连接到外壳。此处的外壳连接条通常在弹性预载荷下抵接锁定突出部的表面，在将保持元件推入到加热元件壳体上时，外壳连接条通常沿着相应的表面刮擦。
[0019]
关于最佳可能的电接触，通常设置有由外壳形成的多个锁定突出部和与所述多个锁定突出部相关联的多个外壳连接条。另外，优选地使保持元件不仅以压配合的方式并且还以主动配合的方式分别连接到分隔壁或形成分隔壁的外壳。例如，保持元件和外壳优选地具有相互相关联的功能表面，所述功能表面相互作用，使得保持元件以分别相对于分隔壁或外壳的预定布置和定向保持在其安装位置处。
[0020]
为此，例如，分隔壁可以形成套环，该套环优选地环绕至少一个加热元件壳体。根据优选的扩展方案，保持元件围绕该套环进行接合。例如，保持元件具有边缘，该边缘至少部分地是周向的，并且该边缘至少被构造成使得其在相对设置的侧上与套环相互作用并且围绕套环进行接合。这提供了保持元件相对于分隔壁的主动配合式定位。优选地，边缘围绕保持元件的整个外周延伸并且与同样完全周向地形成的套环相互作用。
[0021]
根据本发明的优选扩展方案，保持元件由一体形成的金属片材元件形成。该金属片材元件形成前述的接收开口。以上讨论的边缘优选地也以弯曲和冲压工艺形成在金属片材元件上。然而，保持元件优选地基本上是平面的，并且不在ptc加热元件的竖直方向上延伸或仅稍微地延伸。通过冲压和弯曲提供至少一个、优选多个接触条，这些接触条暴露在接收开口中并且在弹性预载荷下抵靠加热元件壳体。接触条与弹性部段的不同之处在于，接触条还导致与外表面的电接触以产生屏蔽。接触条通常从金属片材元件的平面、从接收开口沿着朝向加热元件壳体的下端部的方向突出。当保持元件被推入到加热元件壳体上时，接触条然后在与推入方向相反的方向上弯曲并且弹性地抵接加热元件壳体的外表面。
[0022]
本发明提供了一种用于制造具有权利要求12的特征的电加热装置的方法，已经通过该方法的基本方法步骤呈现了该方法。当将保持元件推入到加热元件壳体上时，在这两个元件之间通常存在摩擦接合式连接，这两个元件是预先单独制造的，并且仅在加热元件壳体与分隔壁接合之后才彼此接合。通常，在将导体迹线的电连接元件(例如由连接板一体形成到各个ptc元件上的连接接片)电连接在连接室的区域中之前，首先通过保持元件将一个或多个加热元件壳体固定到分隔壁。如从ep 3334242a1中已知的，基部元件可以预先连接到形成分隔壁的外壳，以便形成作为基本上周向封闭的循环室的加热室，分别具有用于通常为液态的待加热介质的入口和出口。每个单独的ptc加热元件的加热元件壳体以加热肋的方式暴露在该循环室中。
附图说明
[0023]
根据以下结合附图对实施例进行的描述，本发明的其他细节和优点将变得显而易见，在附图中：
[0024]
图1示出了保持元件的实施例的立体侧视图；
[0025]
图2示出了外壳的立体侧视图，该外壳形成分隔壁并且在推入保持元件之前装配有多个ptc加热元件；
[0026]
图3示出了根据图2的在推入保持元件之后的视图；
[0027]
图4以放大图示出了根据图3的细节d；
[0028]
图5示出了在推入保持元件之后的立体侧视图，其中一些加热元件已被移除以更好地图示这种情况；
[0029]
图6以放大图示出了根据图5的细节f；以及
[0030]
图7示出了该实施例的ptc加热元件的立体分解图。
具体实施方式
[0031]
图1示出了通过冲压和弯曲形成的保持元件2的实施例，该保持元件2包括平行于彼此延伸的多个接收开口4，所述接收开口4被设计成细长孔，接触条6分别在接收开口4的相对设置的纵向侧上突出到该细长孔中。在图1中的保持元件2的后部纵向边缘上设置有外壳连接条8。当前在这里设置了三个外壳连接条8。另一外壳连接条8位于保持元件2的相对设置的横向侧上，该保持元件2的基部区域被构造成平行四边形。
[0032]
通过冲压和弯曲金属片材材料形成保持元件2。外壳连接条8和接触条6从平坦的金属片材材料的一侧突出，而完全周向闭合的周向边缘10从另一侧突出，并通过弯曲金属
片材材料而从金属片材材料的平面形成周向边缘10。
[0033]
如特别地从图4中可以看出，接触条6在附接侧上具有连接到接收开口4的边缘并从此处突出的端部，并且接触条6还具有与网形部分相对的自由端部，该腹板形部分相对于金属片材材料的平面再次倾斜地弯曲并且基本上相对于金属片材材料的平面成直角地延伸。接触条6的自由端部可以以锋利的边缘终止。
[0034]
保持元件2可以由黄铜、钢、铜或铝形成。应该选择一种材料，该材料首先表现出良好的导电性，并且其次该材料具有一定的弹性刚度，使得接触条能够以良好的接触压力抵接加热元件壳体。
[0035]
在图2中用附图标记12来标识ptc加热元件。这些ptc加热元件具有加热元件壳体14，所述加热元件壳体14由金属片形成并且在周向上完全围绕接触板形式的导电导体迹线，其通常与ptc元件的相互相对设置的侧面(同样未示出)接触。可以从ep 3334242a1中收集这种配置的细节。在加热元件壳体14内还存在绝缘体，该绝缘体防止接触板电接触加热元件壳体14的内表面。由于形成加热元件壳体14的金属片材材料是导电的并形成周向地屏蔽ptc元件的周向包封件，因此ptc元件和接触板也通过该包封件相对于待加热的介质被封装，并且所述介质被分开并流动抵靠为了加热目的的加热元件壳体的外侧，以便吸收和散发由ptc元件产生的热量。ptc加热元件从外壳16中突出，该外壳16针对每个ptc加热元件12形成加热元件容纳部18。ptc加热元件12在连接侧上的端部被插入到该加热元件容纳部18中。为此，加热元件壳体14通常在其外周上设置有周向密封件，该周向密封件以密封的方式抵接限定加热元件容纳部的外壳16的壁，参见ep 3334242a1。
[0036]
外壳16可以是金属压力压铸外壳。为了形成连接室屏蔽件，外壳16同样可以是注塑成型的塑料外壳，屏蔽件结合到该塑料外壳中或连接到该塑料外壳，例如，通过用塑料材料进行注模涂覆。在外壳16的对角相对的角部处连接到外壳16的首先是电力电流的连接器壳体20，其次是控制信号的连接器壳体22，其中外壳16基本上形成有矩形的基部区域。两个连接器壳体20、22由塑料材料制成，并利用密封件的插入连接到外壳16。
[0037]
外壳16基本上是碗状的，其中碗状件的基部形成分隔壁24，加热元件容纳部18凹入在分隔壁24中。该分隔壁24被周向外壳壁26周向地环绕，该周向外壳壁26围绕接收室。暴露在由附图标记28标识的该连接室中的是各个ptc加热元件12的用于电连接到电力电流的相应接触板。连接室28通常还容纳控制装置，该控制装置控制所有ptc加热元件，并可能地将所有ptc加热元件分组到不同的加热电路。
[0038]
在分隔壁24的与连接室28相对的一侧上用附图标记30表示加热室。在所示的实施例中，该加热室30由未示出的另一外壳元件来实现，该另一外壳元件围绕除连接器壳体20、22以外的所有ptc加热元件12，并且包括基部使得形成作为加热室的循环室，可以从外部通过入口和出口进入该循环室，以在循环室中循环待加热的介质并使所述介质沿着ptc加热元件12的表面通过以加热所述介质。
[0039]
在图2中提供根据图1的保持元件2以作为ptc加热元件12的自由端部的延伸。方向线p表示组装方向。然后将保持元件2推入到各个加热元件壳体14上。接触条6于此抵接在加热元件壳体14的外表面上并且电接触加热元件壳体14的外表面。当安装保持元件时，接触条会抵靠加热元件壳体14的外表面刮擦。
[0040]
图3示出了保持元件2的安装位置。在该安装位置处，该保持元件2利用其边缘10围
绕套环进行接合，该套环周向地环绕分隔壁24并在图2中用附图标记32标识。因此，保持元件2相对于分隔壁24并因此相对于外壳16定位。在该安装位置处，设置在细长孔的相对设置的纵向侧上的接触条6分别接触加热元件壳体14的相对设置的主侧表面。然后这导致这些加热元件壳体14和保持元件2之间的电接触，这也可以通过其中接触条6急剧地成锥形的主动配合方式实现。
[0041]
特别地，图5和图6示出了外壳16具有若干锁定突出部34，这些锁定突出部34从分隔壁24沿朝向加热室30的方向突出，并且当前与压力压铸外壳一体形成。外壳连接条8以导电方式抵接在这些锁定突出部34上。当推入保持元件2时，外壳连接条8沿着锁定突出部34的表面刮擦，使得首先会产生主动配合，有时还会产生卡接并因此产生压配合式连接，这也会在保持元件2和外壳16之间建立电接触。
[0042]
首先由于保持元件2的周向边缘10围绕从分隔壁24沿朝向连接室28的方向突出的套环32进行接合，其次由于锁定突出部34与外壳连接条8相互作用，因此在保持元件2和外壳16之间产生压配合和/或主动配合式连接。这种连接也是导电性的。保持元件2和加热元件壳体14之间的连接也是导电性的。外壳16的导电特性产生了周向屏蔽件，该屏蔽件容纳ptc加热元件12的ptc元件，并周向地环绕接触条的用于与连接室28的区域中的ptc元件进行电连接的连接端部。一旦安装了用于连接室28的盖，则该实施例的所有载流部件就被电磁屏蔽。
[0043]
为此所需的电连接可以简单地通过将保持元件2首先压到加热元件壳体14上，并然后压到外壳16上来建立。不需要另外的紧固装置或类似物来将保持元件2牢固地连接到外壳16。
[0044]
图7示出了ptc加热元件12的细节，该ptc加热元件12当前仅包括一个ptc元件40，该ptc元件40在其相对设置的主侧表面42上覆盖有绝缘层44。绝缘层44当前由例如由卡普顿(kapton)制成的塑料膜形成。ptc元件40被构造成分别具有宽度b或长度l的薄片，该宽度b或长度l比对应于两个主侧表面42之间的距离的厚度大至少10倍。
[0045]
在相对设置的主侧表面42上设置有金属片材接触板，该金属片材接触板限定在本发明的意义上的导体迹线48，该导体迹线48可以粘附地结合到ptc元件40，并由此以导电方式连接到陶瓷ptc元件40的表面金属化物，该金属化物可以通过pvd或cvd被施加为一层。导体迹线48也只能仅被布置在ptc元件40上。每个导体迹线48形成接触表面50，该接触表面50以导电方式抵接在ptc元件40的主侧表面42上，并且接触条52在一侧上在ptc元件40上方突出。接触表面50当前被设置为与ptc元件40的主侧表面42一致。绝缘层44位于接触板48上背离ptc元件40的一侧上并覆盖接触板48。
[0046]
ptc元件40被容纳在框架56中，为此该框架56包括框架开口58。所述框架56的上部横向拉杆构件62与通道元件基部64一体地形成，该通道元件基部64与通道部段盖66一起形成一种插头，止挡套环68在该插头上突出。通道部段盖66包括孔70和与它们对准的半壳72，并且通道元件基部64夹住接触条52。
[0047]
在组装后，每个导体迹线48的接触条52从上部横向拉杆构件62突出。将由此产生的单元插入到用附图标记74标记的深冲压部件中，该深冲压部件由金属片材通过深冲压形成并且设置有单个开口76，该开口由包覆成型在框架56上的密封元件78环绕。接触条52被设置用于连接室28内的插头连接。密封元件78被密封地接收在加热元件容纳部18中。
[0048]
附图标记列表
[0049]
2 保持元件
[0050]
4 接收开口
[0051]
6 接触条
[0052]
8 外壳连接条
[0053]
10 边缘
[0054]
12 ptc加热元件
[0055]
14 加热元件壳体
[0056]
16 外壳
[0057]
18 加热元件容纳部
[0058]
20 连接器壳体电力电流
[0059]
22 连接器壳体控制信号
[0060]
24 分隔壁
[0061]
26 外壳壁
[0062]
28 连接室
[0063]
30 加热室
[0064]
32 套环
[0065]
34 锁定突出部
[0066]
40 ptc元件
[0067]
42 主侧表面
[0068]
44 绝缘层
[0069]
48 导体迹线
[0070]
50 接触表面
[0071]
52 接触条
[0072]
56 框架
[0073]
58 框架开口
[0074]
62 上部横向拉杆构件
[0075]
64 通道元件基部
[0076]
66 通道元件盖
[0077]
68 止挡套环
[0078]
70 孔
[0079]
72 半壳
[0080]
74 深冲压部件
[0081]
76 开口
[0082]
78 密封元件