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DE102017005358A1 - Heizelement für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizelements - Google Patents

Heizelement für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizelements Download PDF

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DE102017005358A1
DE102017005358A1 DE102017005358.8A DE102017005358A DE102017005358A1 DE 102017005358 A1 DE102017005358 A1 DE 102017005358A1 DE 102017005358 A DE102017005358 A DE 102017005358A DE 102017005358 A1 DE102017005358 A1 DE 102017005358A1
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DE
Germany
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heating element
conductor
heating
mold
connecting sleeve
Prior art date
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Pending
Application number
DE102017005358.8A
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English (en)
Inventor
Volker Prescher
Karl Lochmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IG Bauerhin GmbH
Original Assignee
IG Bauerhin GmbH
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Publication date
Application filed by IG Bauerhin GmbH filed Critical IG Bauerhin GmbH
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Abstract

Heizelement für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug mit einem geschäumten Trägermaterial, in das mindestens ein Heizleiter eingebettet ist, und mit Anschlussleitern, die mit den Enden des Heizleiters elektrisch verbunden sind und eine elektrische Zuleitung bilden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektrische Verbindung des jeweiligen Anschlussleiters der Zuleitung mit dem jeweiligen Ende des mindestens einen Heizleiters durch mindestens eine Verbindungshülse gebildet und umschlossen ist und dass die Verbindungshülse innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet ist. Es wird auch ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizelements angegeben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizelements.
  • Derartige Heizelemente werden für Sitzheizungen, Lenkradheizungen, aber auch für Verkleidungsteile, in einem Fahrzeug eingesetzt. In ihrem Grundaufbau weisen sie ein geschäumtes Trägermaterial auf, in das mindestens ein Heizleiter eingebettet ist, der vorzugsweise wellen- oder mäanderförmig verläuft. Die Enden des Heizleiters sind aus dem Trägermaterial herausgeführt und bilden Anschlüsse für eine elektrische Verbindung oder sind mit Anschlussleitern als elektrische Zuleitung verbunden.
  • Solche Heizelemente werden üblicherweise aus zwei Schaumlagen hergestellt, zwischen denen der Heizleiter eingebettet ist. Um den Heizleiter entsprechend einem geforderten Verlegemuster zu fixieren, wird dieser zuvor an einem Trägermaterial oder in sonstiger Weise zumindest an einer der beiden Schaumlagen befestigt.
  • Die DE 10 2014 005 190 A1 ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils mit einer Sichtseite und einem flächigen Heizelement gerichtet. Das Heizelement wird in einem Formhohlraum eines Formwerkzeugs eingelegt und mit einem Schaummaterial umschäumt.
  • Die WO 2006/015588 A1 beschreibt ein Bauteil mit einem Hartschaumkörper und einem darin eingeschäumten elektrischen und/oder elektronischen Funktionselement, beispielsweise einem Leuchtmittel, einer Heizeinrichtung, die die Form einer Folienheizung aufweisen kann, oder einem Sensor. Das entsprechende Funktionselement ist innerhalb des Hartschaumkörpers über einen zumindest teilweise eingeschäumten Flachleitersatz elektrisch verbunden, der in einem Stecker endet. Der Stecker kann am Rand des Hartschaumkörpers so eingeschäumt sein, dass die Steckerkontakte für eine elektrische Verbindung zugänglich sind.
  • Die DE 37 25 408 A1 bezieht sich auf eine beheizbare Auflage für einen Fahrzeugsitz, bei der ein elektrischer Heizleiter in eine Schaumauflage eingebettet ist. Die Auflage kann auch aus einem zweiteiligen Schaumstoffkörper bestehen, zwischen denen der Heizleiter eingelegt und/oder formschlüssig gehalten ist, wobei die beiden Hälften miteinander verklebt sind. Der Heizleiter kann auch in einem Schaumstoff eingeschäumt sein.
  • Die DE101 52 719 C1 beschreibt ein Verfahren zum Einschäumen von Kabeln, insbesondere zum Umschäumen eines mit Kabeln bestückten Lenkradskeletts. Das Formwerkzeug besitzt einen Hohlraum, in den die Enden der elektrischen Kabel und ein daran befestigter Stecker, die beispielsweise dem Anschluss einer Lenkradheizung dienen, eingelegt werden, so dass beim Umschäumen des Lenkradskeletts das Anschlusskabel mit dem Stecker nicht mit Schaumstoff in Berührung gelangt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement, das für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzug geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizelements anzugeben, das einen einfachen Aufbau, insbesondere in Bezug auf den Anschluss des Heizelements, besitzt, und das einfach herzustellen ist ebenso wie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizelements anzugeben.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Heizelement gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Heizelements und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das Heizelement, das für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug geeignet ist, besitzt ein geschäumtes Trägermaterial, in das mindestens ein Heizleiter eingebettet ist. Unter benutzberührbare Flächen fallen unter anderem Innenverkleidungsteile, Sitzflächen, Fahrzeuglenkrad, Schaltknauf oder Wählhebel. Als ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Heizelements ist die elektrische Verbindung der Enden des Heizleiters mit elektrischen Zuleitungen durch mindestens eine Verbindungshülse gebildet und umschlossen und die Verbindungshülse ist innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet und vollständig umschäumt. Dadurch ist die Verbindungshülse, die die Verbindung zwischen Heizleiter und Zuleitung ist, sicher innerhalb des Schaummaterials gehalten und geschützt. Das Schaummaterial verbindet sich nicht nur mit der Verbindungshülse, sondern auch mit den Heizleiterenden auf der einen Seite und den Zuleitungen auf der anderen Seite der Verbindungshülse, indem es daran verklebt und so zu einer Zugentlastung beiträgt.
  • Nach dem Verfahren wird der mindestens eine Heizleiter in ein geschäumtes Trägermaterial eingebettet und die elektrische Verbindung des jeweiligen Anschlussleiters der Zuleitung mit dem jeweiligen Ende des mindestens einen Heizleiters wird durch mindestens eine Verbindungshülse umschlossen; diese Verbindungshülse wird innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet.
  • Zur Herstellung eines Heizelements, wie es vorstehend beschrieben ist, wird ein Formwerkzeug bereitgestellt. In die Kavität des Formwerkzeugs wird der mindestens ein Heizleiter entsprechend eines vorgegebenen Verlegemusters, vorzugweise wellen- oder mäanderförmig verlaufend, eingelegt. Der Heizleiter kann entsprechend dem Verlegemuster in der Kavität befestigt, gehalten und/oder fixiert werden. Das jeweilige Ende des Heizleiters und das diesem Ende zugeordnete Ende des Anschlussleiters werden in einer unter Wärme schrumpfbaren und ein Lötmittel enthaltenden Verbindungshülse innerhalb des Formwerkzeugs angeordnet, bevor dann das Formwerkzeug geschlossen wird. Anschließend wird ein lokaler Bereich des Formwerkzeugs, der der Verbindungshülse zugeordnet ist, aufgeheizt. Hierdurch wird das Lötmittel, das sich in der Verbindungshülse befindet, verflüssigt, so dass die elektrische Verbindung zwischen Heizleiter und Zuleitung hergestellt wird. Hierbei sind das jeweilige Ende des Heizleiters und das hierzu zugeordnete Ende der Zuleitung entweder mit Abstand zueinander oder zueinander überlappend derart positioniert, dass in der Verbindungshülse befindliche Lötmittel ausreichend ist, um die Enden miteinander zu verlöten. Gleichzeitig wird durch die Wärmeeinwirkung die Verbindungshülse auf die Verbindungsstelle zwischen Ende des abisolierten Heizleiters und Ende der abisolierten Zuleitung, und somit auch auf die Verbindungsstelle, aufgeschrumpft. Es ist auch vorgesehen, dass auf der Innenseite der Verbindungshülse neben Lötzinn auch ein Klebemittel aufgebracht ist, das aktiviert wird und eine zusätzliche Klebeverbindung mit den Enden des Heizleiters und der Zuleitung herstellt; dadurch wird eine sehr gute Dichtheit gegen Eindringen von Flüssigkeiten erreicht und weiterhin wird dadurch eine sehr gute Zugentlastung, beispielsweise gegen Zugbeanspruchung auf die Zuleitung erreicht.
  • Gegen Ende des Schrumpfungsvorgangs, oder nach dem Schrumpfungsvorgang, wird die Kavität mit einem einen Schaum bildenden Material gefüllt, das unter Wärme oder auch durch ein Reaktionsmittel aufschäumt, so dass die Kavität des Formwerkzeugs ausgeschäumt wird. Hierdurch werden sowohl der Heizleiter, die Verbindungshülse und die in der Verbindungshülse verbundenen Zuleitungen umschäumt. Anschließend kann das Heizelement aus dem Formwerkzeug entnommen werden. Bevorzugt wird ein Zwei-Komponenten-Schaummaterial verwendet.
  • Die Bereiche der Stifte in dem Formwerkzeug führen zu Hohlräumen oder Durchgangslöchern in dem geschäumten Trägermaterial des Heizelements, wenn das Heizelement aus dem Formwerkzeug entnommen ist. Die Größe, die Art, die Form dieser Hohlräume oder Durchgangslöcher kann durch eine entsprechende Formgebung und Länge der Stifte beeinflusst werden, unabhängig der Funktion der Stifte als Führungselemente, um den Heizleiter in der Kavität vor dem Injizier- bzw. Füll- oder dem Schäumungs- bzw. Spritzvorgang zu verlegen und/oder zu fixieren.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird folglich in einem Arbeitsvorgang ein Heizelement hergestellt, bei dem der Heizleiter in ein Schaummaterial eingeschäumt ist, bei dem der Heizleiter mit den Zuleitungen verbunden wird bzw. verlötet wird, sich hierdurch eine feste und sichere Verbindung zwischen Heizleiter und Zuleitungen ergibt und die Verbindungsstelle, gebildet durch die Verbindungshülse, in das Schaummaterial eingebettet ist.
  • Die in das Trägermaterial eingeschäumte Verbindungshülse soll bevorzugt den Bereich der Verbindung zumindest flüssigkeitsdicht verschließen, um bei dem Ausschäumen sicherzustellen, dass beim Bilden des geschäumten Trägermaterials kein Schaum in die Verbindungshülse eindringt, was nachteilig die Verbindungsstelle beeinflussen könnte. Weiterhin soll mit der zumindest flüssigkeitsdichten Verbindung erreicht werden, dass auftretende Zugkräfte zwischen Heizdraht und Zuleitung mittels der Verklebung innerhalb der Verbindungshülse eliminiert werden.
  • Vorzugsweise wird für die Verbindung von Heizleiter und Zuleitung Lötzinn verwendet. Hierzu sollte die Verbindungshülse auf ihrer Innenseite mit Lötzinn beschichtet sein, und die Verbindungshülse sollte eine unter Wärme schrumpfende Hülse sein. Zusätzlich kann die Verbindungshülse auch einen Schmelzkleber enthalten, vorzugsweise im Bereich der Enden der Verbindungshülse, so dass nach Aufschrumpfen der Hülse auf die Verbindungsstelle eine zusätzliche Verklebung zwischen Verbindungshülse und Heizleiter/Zuleitung erzielt wird.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Heizleiter in einem vorgegebenen Verlegemuster, bevorzugt wellen- oder mäanderförmig oder in Form eines Polygonzugs, in das Formwerkzeug eingelegt wird. Hierzu sind in dem Formwerkzeug, das aus mindestens zwei Hälften aufgebaut sein kann, Stifte angeordnet, um die der Heizleiter entsprechend dem vorgesehenen Verlegemuster geführt wird. Eine Verlegung des Heizleiters, oder auch von mehreren Heizleitern, kann automatisiert erfolgen.
  • Die Stifte halten folglich den Heizleiter in einer Position, so dass er sich nach dem Ausschäumen der Kavität in einer Ebene befindet, die sicherstellt, dass er auf beiden Seiten in das Schaummaterial eingeschäumt ist und von dem Schaummaterial umgeben ist. Es ist auch vorgesehen, dass, falls erforderlich, auch die Zuleitungen, die zu der Verbindungshülse führen, durch solche Stifte in einer vorgegebenen Position gehalten werden. Der Abstand zwischen Heizleiter und Oberseite des geschäumten Trägermaterials bzw. der Abstand zwischen Heizleiter und Unterseite des geschäumten Trägermaterials kann variieren.
  • Damit der Heizleiter beim Verlegen in einer bestimmten Position in Bezug auf die Länge der Stifte gehalten wird, sind an den Stiften Einkerbungen oder Auflagen/Absätze vorgesehen, in die sich der Heizleiter einlegt oder auflegt und gegen ein Verrutschen gesichert ist.
  • Bei der Herstellung des Heizelements kann in die Kavität des Formwerkzeugs ein Temperaturerfassungselement, vorzugsweise ein NTC-Fühler (Negative Thermal Coefficient - Heißleiter), eingesetzt und umschäumt werden. Auch dessen Anschlussenden können mit Zuleitungen über eine oder mehre entsprechende Verbindungshülse(n), wie sie vorstehend in Bezug auf den Heizleiter beschrieben sind, verbunden werden, wobei auch diese Verbindungshülse(n) in das Schaummaterial beim Ausschäumen der Kavität eingebettet werden.
  • In der Kavität kann ein geschlossen- oder auch ein offenporiger Schaum gebildet werden, wobei ein offenporiger Schaum bevorzugt ist. Der Schaum bzw. das Schaummaterial wird bevorzugt drucklos in das Formwerkzeug injiziert, um die Position des mindestens einen Heizleiters nicht zu beeinflussen.
  • Um das Heizelement an einer zu beheizenden Fläche zu verbinden, ist eine bevorzugte Maßnahme diejenige, in das Formwerkzeug Befestigungsmittel einzulegen, die einer Oberfläche des Heizelements zugeordnet sind und sich beim Ausschäumen der Kavität mit dem Schaummaterial verbinden. Nach Herausnahme des Heizelements aus dem Formwerkzeug befinden sich dann diese Befestigungsmittel auf der einen Oberfläche des Trägermaterials aus Schaum. Die Befestigungsmittel können ein Klebeband oder ein Teil eines Klettbands, vorzugsweise ein Flauschband, sein.
  • Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Heizelements ist darin zu sehen, dass für die Positionierung und Fixierung des Heizleiters in dem geforderten Verlegemuster kein Trägermaterial erforderlich ist.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
    • 1 eine Draufsicht auf die eine Hälfte eines Formwerkzeugs mit darin verlegtem Heizleiter und Verbindungshülse,
    • 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1, jedoch mit der Bodenfläche eines oberen Formteils, das nicht in 1 zu sehen ist,
    • 3 eine weitere schematische Darstellung einer Draufsicht auf die eine Hälfte eines Formwerkzeugs, vergleichbar mit 1, mit einem zusätzlichen Temperaturerfassungselement und mit einem vergrößerten Ausschnitt eines Teils des Verlaufs des Heizelements,
    • 4A einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B in 3,
    • 4B eine weitere schematische Darstellung entsprechend der 4A,
    • 5 eine schematische Draufsicht auf eine Verbindungshülse, wie sie beispielsweise für das Heizelement der 1 und der 3 verwendet wird,
    • 6 ein Flussdiagramm, das die wesentlichen Schritte zum Herstellen des erfindungsgemäßen Heizelements darstellt,
    • 7 schematisch ein Fahrzeuglenkrad, und
    • 8 eine Abwicklung in Richtung des Doppelpfeils in 7 eines Teils eines Heizelements für das Lenkrad der 8 mit einem vergrößerten Ausschnitt eines Teils des Verlaufs des Heizelements
  • Das erfindungsgemäße Heizelement wird unter Verwendung eines Formwerkzeugs hergestellt, das vorzugsweise aus zwei Formteilen 3, 3' besteht, die einen Hohlraum bzw. eine Kavität 2 umschließen.
  • Die 1 zeigt eine Draufsicht auf die Innenseite und damit auf die Kavität 2 des einen Formteils 3 eines Formwerkzeugs 1.
  • Auf einer Bodenfläche 4 des Formteils 3 ist eine Vielzahl von Stiften 5 vorhanden, die sich mit ihrer Achse senkrecht zu der Bodenfläche 4 des Formteils 3 erstrecken. Die Stifte 5 sind entsprechend einem vorgegebenen Verlauf eines Heizleiters 6 positioniert, so dass der Heizleiter 6, wenn er um die Stifte herum geführt wird, wellen- oder mäanderförmig verläuft. In dem gezeigten Beispiel verläuft der Heizleiter 6 in zwei Mäander-Abschnitten, die durch einen Verbindungsabschnitt 7 des Heizleiters 6 miteinander verbunden sind, während das jeweilige Anschlussende 8 des Heizleiters 6 jeweils einer Verbindungshülse 9 zugeordnet ist.
  • Die Verbindungshülse 9 ist detaillierter in 5 schematisch dargestellt. Die Verbindungshülse 9 besteht im Wesentlichen aus einem im Querschnitt kreisförmigen oder ovalen Hülsenabschnitt 10, dessen Innenfläche in einem mittleren Teil mit Lötzinn 11 beschichtet ist. Zwischen diesem mit Lötzinn 11 beschichteten Bereich und dem jeweiligen Ende des Hülsenabschnitts 10 ist die Innenfläche auch mit einem Klebemittel 12 beschichtet.
  • Wie 1 zeigt, ist in die jeweilige Verbindungshülse 9 von der einen Seite aus das jeweilige Ende des Heizleiters 6 eingesteckt ist und von der gegenüber liegenden Seite der Verbindungshülse 9 ist das Ende eines Anschlussleiters einer Zuleitung 13 eingesteckt. Hierbei können das jeweilige Ende der Zuleitung 13 und das Anschlussende 8 des Heizleiters 6 so in der Verbindungshülse 9 positioniert werden, dass sie sich gegenseitig im Bereich des Lötzinns 11 überlappen oder mit ihren Enden aneinander stoßen oder aber die Enden unter einem geringen Abstand zueinander ausgerichtet sind. Die jeweiligen Enden von Heizleiter 6 und die jeweiligen Enden von Anschlussleitern einer Zuleitung 13 sind in geeigneter Weise abisoliert, bevor sie in die jeweilige Verbindungshülse 9 eingesteckt werden.
  • Wie anhand der 1 und 2 zu sehen ist, ist der Bodenfläche 4 des Formteils 3 eine kleine Heizfläche 14, die lokal im Bereich des Formwerkzeugs angeordnet ist, zugeordnet. Eine solche Heizfläche 14 kann zusätzlich auch in dem oberen Formteil, das nur in 2 angedeutet und mit dem Bezugszeichen 3' bezeichnet ist, angeordnet werden. Mit diesen Heizflächen 14 können, wenn das untere Formteil 3 und das obere Formteil 3' zusammengesetzt sind, die Verbindungshülsen 9 lokal beheizt werden, so dass das Lötzinn 11 schmilzt, gegebenenfalls das Klebemittel 12, das die Verbindungshülse 9 aufweist, aktiviert wird und der Hülsenabschnitt 10 schrumpft und sowohl das Anschlussende 8 des Heizleiters 6 als auch das Ende der Zuleitung 13 eng umschließt und zumindest eine flüssigkeitsdichte Umhüllung der Lötstelle erzielt. Gleichzeitig stellt das Lötzinn 11 die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlussende 8 des Heizleiters 6 und dem Ende der Zuleitung 13 her, indem diese miteinander verlötet werden. Die Heiztemperatur, die über die Heizflächen 14 auf die Verbindungshülse 9 aufgebracht wird, sollte im Bereich der Schmelztemperatur des verwendeten Lötzinns, vorzugsweise eine eutektische Zinn-Legierung, vorzugsweise mit einem geringen Anteil an Kupfer und/oder Nickel und/oder Silber, von 200 °C bis 240 °C liegen. Vorzugweise wird ein Weichlot aus einer Zinn-Bleifrei-Legierung eingesetzt. Besonders geeignet ist eine Hülse, die aus einem Ethylencopolymer besteht. Eutektische Legierung bedeutet, dass diese Art von Legierung einen eindeutig bestimmbaren Schmelzpunkt hat. Dieser Schmelzpunkt ist zudem der niedrigste aller Mischungen aus den gleichen Bestandteilen. Mischungen mit anderen Anteilen der Legierungselemente hingegen haben einen Schmelz- oder Erstarrungsbereich, in dem außer der Schmelze auch eine feste Phase vorliegt.
  • Das Formwerkzeug 1 wird auf eine Temperatur zwischen 40 °C bis 80 °C, vorzugsweise 50 °C bis 60 °C, besonders bevorzugt auf 55 °C, beheizt. Die Heizfläche 14, die lokal im Formwerkzeug 1 beheizbar ist, beheizt in einem Temperaturbereich zwischen 200 °C bis 250 °C.
  • Wie anhand der 1, aber auch anhand der 3, die noch nachfolgend beschrieben wird, zu sehen ist, befinden sich die Verbindungshülsen 9 innerhalb der Kavität 2 des Formwerkzeugs 1, so dass nur die beiden Zuleitungen 13 an geeigneter Stelle aus dem Formwerkzeug 1 heraus geführt werden. Für die Herstellung des Heizelements wird die Kavität 2 ausgeschäumt.
  • Die 3 zeigt einen Aufbau eines Heizelements, der mit demjenigen vergleichbar ist, der mit dem Formwerkzeug 1 herstellbar ist, der in 1 gezeigt ist. Zusätzlich ist in das Heizelement, der 3, das mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet ist und dessen geschäumtes Trägermaterial mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet ist, ein Temperaturerfassungselement 17 integriert. Die beiden Anschlussdrähte 18 dieses Temperaturerfassungselements 17 sind durch zwei weitere Verbindungshülsen 9, die den bereits vorstehend beschriebenen Verbindungshülsen 9, die die Anschlussenden 8 des Heizleiters 6 aufnehmen, mit weiteren Zuleitungen 19 verbunden, so dass auch diese Verbindungsstellen in dem geschäumten Trägermaterial 16 eingeschäumt sind.
  • Die Verbindungshülsen 9, wie sie in den verschiedenen Ausführungsformen eingesetzt werden, können auch zu einer zusammenhängenden Einheit zusammengefasst werden. Es ist jedoch sicherzustellen, dass die Strompfade für die jeweiligen Verbindungen voneinander getrennt sind. Auch können mehrere Verbindungshülsen 9 durch einen weiteren Schrumpfschlauch, oder eine entsprechende Schrumpfhülse, miteinander verbunden werden.
  • Der vergrößerte Ausschnitt des Heizelements 15 in 3 zeigt einen Teil des Heizleiters 6 sowie dazu zugeordnete Stifte 5 eines entsprechenden Formwerkzeugs, um zu verdeutlichen, dass durch die Zahl und Positionierung der Stifte 5 der Heizleiter 6 annähernd jeden Verlauf annehmen kann. Nach Ausschäumen und Ausformen des Heizelements aus dem Formwerkzeug 1, indem die Formteile 3 und 3' des Formwerkzeug 1 geöffnet werden, verbleiben an den Stellen, an denen die Stifte 5 in das entsprechende Formteil 3 und/oder 3' eingesetzt sind, Hohlräume, die gleichzeitig als Belüftungsöffnungen dienen können, insbesondere dann, wenn sie durchgehend durch das geschäumte Trägermaterial 16 von der Oberseite bis zu der Unterseite verlaufen.
  • In den 4A und 4B, die einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B in 3 zeigen, ist zu erkennen, dass die Stifte 5, die sich zwischen den Bodenflächen 4, 4' des unteren Formteils 3 und des oberen Formteils 3', vorzugsweise etwa senkrecht dazu, erstrecken, eine Einkerbung 20 oder Auflage 23, in 4B, besitzen, so dass sich der Heizleiter 6, der entlang des Stifts 5 geführt wird, darin einlegt/auflegt und so in seiner Position innerhalb des Formwerkzeugs 1 an dem Stift 5 fixiert ist. Dies Einkerbung 20 sollte ausgehend von der Oberfläche des Stifts 5 nur eine geringe Tiefe aufweisen, so dass sich der Heizleiter 6 aus den Einkerbungen 20 des geschäumten Heizelements 15 leicht löst, wenn das Heizelement 15 aus dem Formwerkzeug 1 entnommen wird.
  • 6 stellt nochmals den Verfahrensablauf für die Herstellung eines Heizelements 15, wie es vorstehend beschrieben, unter Verwendung des beschriebenen Formwerkzeugs 1, dar.
  • In einem ersten Schritt 101 wird das Formwerkzeug 1 geöffnet und, falls vorgesehen, zumindest auf die Bodenfläche 4, 4' des einen Formteils 3, 3' ein geeignetes Befestigungsmittel eingelegt, das sich bei dem geschäumten Heizelement 15 dann auf seiner einen Oberseite befindet und dazu vorgesehen ist, das Heizelement 15 an einer zu beheizenden Fläche zu befestigen. Als Befestigungsmittel kann das eine Teil eines Klettbands, vorzugsweise ein Flauschband, oder auch ein Klebeband, das zunächst in dem Formwerkzeug 1 durch eine Schutzfolie abgedeckt ist, verwendet werden.
  • Dann wird im Schritt 102 die jeweilige Verbindungshülse 9 in das Formwerkzeug 1 eingelegt und die jeweilige Zuleitung 13 in die Verbindungshülse 9 eingesteckt. Im Schritt 103 wird der Heizleiter 6 verlegt, indem er um die Stifte 5 des Formteils 3, 3' entsprechend dem vorgesehenen Verlegemusters geführt wird. Auch wird im Schritt 103 ein Temperaturfühler (NTC) 17, falls dieser vorgesehen ist, positioniert und mit seinen abisolierten Enden in einer entsprechenden Verbindungshülse 9 angeordnet ebenso wie in der entsprechenden Verbindungshülse 9 die weitere Zuleitung 19 für das Temperaturerfassungselement 17 eingesteckt wird.
  • Es ist anzumerken, dass die einzelnen Arbeitsvorgänge, wie sie im Schritt 102 und 103 angegeben sind, in der Reihenfolge geändert werden können.
  • In vorteilhafterweise kann der Schritt 103, Verlegung des Heizleiters und/oder des NTC's, halb- oder auch voll automatisiert durchgeführt werden.
  • Im Schritt 104 wird, nachdem die Formteile 3, 3' des Formwerkzeugs 1 geschlossen sind, die den Verbindungshülsen 9 zugeordnete Heizfläche 14 aktiviert, damit die Verbindungshülse 9 auf die sich in der Hülse befindlichen Enden aufschrumpft und gleichzeitig mit dem Lötmittel der Verbindungshülse 9 die Drähte miteinander verlötet werden und der Kleber in der Verbindungshülse unter anderem gegen Flüssigkeitseindringung aktiviert wird.
  • Im Schritt 105 wird ein Schaum bildendes Mittel in die Kavität 2 des Formwerkzeugs 1 injiziert und somit der Heizleiter 6 und die Verbindungshülse 9 umschäumt. Im Schritt 106 kann dann das Heizelement 15 entnommen werden.
  • Es ist ersichtlich, dass der Herstellungsprozess des Heizelements 15, wie er anhand der 6 beschrieben ist, voll automatisiert durchgeführt werden kann und bei diesem Prozess gleichzeitig die Zuleitungen 13 für das Heizelement 15 und die weiteren Zuleitungen 19 für das Temperaturerfassungselement, falls ein solches verwendet wird, in das geschäumte Trägermaterial 16 des Heizelements 15 integriert werden können. Ein weiterer Vorteil ist derjenige, dass der Heizleiter 6 in beliebigen Verlegemustern in das geschäumte Trägermaterial 16 integriert werden kann, ohne dass dazu ein Träger benötigt wird, um vor dem Schäumen den Heizleiter 6 entsprechend einem Verlegemuster daran zu fixieren.
  • Die 7 zeigt schematisch ein Fahrzeuglenkrad 21 und 8 zeigt die Abwicklung in Richtung des Doppelpfeils 22 in 7 eines Teils eines Heizelements 15 für das Lenkrad 21. 8 zeigt zusätzlich einen vergrößerten Ausschnitt eines Teils des Verlaufs des Heizelements 15, wobei wiederum, vergleichbar mit der Darstellung der 3, eine Anzahl von Stiften 5 gezeigt ist, um die der Heizleiter 6 herum geführt ist. Für das Heizelement eines Lenkrads werden sehr dünne Stifte 5 verwendet, um ein engeres Verlegemuster auf einer kleinen Fläche zu erzielen. Auch diese Stifte 5 weisen nicht dargestellte Einkerbungen 20 oder Absätze 23, in die sich der Heizleiter 6 entsprechend einlegt/auflegt und so gegen ein Verrutschen gesichert ist, auf. Ansonsten wird das Heizelement 15 über eine oder mehrere Verbindungshülse(n) 9, die in das geschäumte Trägermaterial 16 integriert ist/sind, angeschlossen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014005190 A1 [0004]
    • WO 2006/015588 A1 [0005]
    • DE 3725408 A1 [0006]
    • DE 10152719 C1 [0007]

Claims (10)

  1. Heizelement für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug mit einem geschäumten Trägermaterial, in das mindestens ein Heizleiter eingebettet ist, und mit Anschlussleitern, die mit den Enden des Heizleiters elektrisch verbunden sind und eine elektrische Zuleitung bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung des jeweiligen Anschlussleiters der Zuleitung (13) mit dem jeweiligen Ende des mindestens einen Heizleiters (6) durch mindestens eine Verbindungshülse (9) gebildet und umschlossen ist und dass die Verbindungshülse (9) innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet ist.
  2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (9) den Bereich der Verbindung zumindest flüssigkeitsdicht verschließt.
  3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (9) eine Lötzinn (11) enthaltende und unter Wärme schrumpfende Hülse ist.
  4. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (9) eine Schmelzkleber (12) enthaltende Hülse ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Heizelements für benutzerberührbare Flächen in einem Fahrzeug, bei dem mindestens ein Heizleiter in ein geschäumtes Trägermaterial eingebettet wird und bei dem Anschlussleiter mit den Enden des Heizleiters elektrisch verbunden werden, wobei die Anschlussleiter eine elektrische Zuleitung bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung des jeweiligen Anschlussleiters der Zuleitung (13) mit dem jeweiligen Ende des mindestens einen Heizleiters (6) durch mindestens eine Verbindungshülse (9) umschlossen wird und dass die Verbindungshülse (9) innerhalb des geschäumten Trägermaterials angeordnet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formwerkzeug (1) bereitgestellt wird, in die Kavität (2) des Formwerkzeugs (1) der mindestens eine Heizleiter (6) entsprechend eines vorgegebenen Verlegemusters eingelegt wird und das jeweilige Ende des Heizleiters (6) und das diesem Ende zugeordnete Ende des Anschlussleiters in einer unter Wärme schrumpfbare und ein Lötmittel (11) enthaltende Verbindungshülse (9) innerhalb des Formwerkzeugs (1) angeordnet werden, das Formwerkzeug (1) geschlossen wird, anschließend ein lokaler Bereich des Formwerkzeugs (1), der der Verbindungshülse (9) zugeordnet ist, aufgeheizt wird, so dass sich das Lötmittel (11) verflüssigt und die elektrische Verbindung zwischen Heizleiter (6) und Zuleitung (13) hergestellt wird und gleichzeitig die Verbindungshülse (9) auf die Verbindungsstelle zwischen dem Ende des Heizleiters (6) und dem Ende der Zuleitung (13) aufschrumpft, gegen Ende des Schrumpfungsvorgangs oder nach dem Schrumpfungsvorgang die Kavität (2) des Formwerkzeugs (1) mit einem einen Schaum bildenden Material gefüllt wird, das reagiert und einen Schaum bildet, so dass die Kavität (2) ausgeschäumt wird und sowohl der Heizleiter (6) als auch die Verbindungshülse (9) umschäumt werden, und Entnahme des Heizelements(15) aus dem Formwerkzeug (1) .
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (9) in das Trägermaterial eingeschäumt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter(6) in das Formwerkzeug (1) entsprechend dem Verlegemuster um Stifte (5) geführt verlegt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (5) eine Einkerbung (20) oder einen Absatz/Auflage (23) aufweisen, in die der Heizleiter (6) einliegt/aufliegt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in das Formwerkzeug (1) Befestigungsmittel eingelegt werden, die einer Oberfläche des Heizelements (15) zugeordnet sind und sich beim Ausschäumen der Kavität (2) mit dem Schaummaterial verbinden.
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