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EP3863373B1 - Electric heating device and method for its production - Google Patents

Electric heating device and method for its production Download PDF

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Publication number
EP3863373B1
EP3863373B1 EP21155256.7A EP21155256A EP3863373B1 EP 3863373 B1 EP3863373 B1 EP 3863373B1 EP 21155256 A EP21155256 A EP 21155256A EP 3863373 B1 EP3863373 B1 EP 3863373B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heater housing
receiving pocket
ptc element
heating device
ptc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP21155256.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3863373A1 (en
Inventor
Daniil Salahub
Patrick Kachelhoffer
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.)
Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Original Assignee
Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eberspaecher Catem GmbH and Co KG filed Critical Eberspaecher Catem GmbH and Co KG
Publication of EP3863373A1 publication Critical patent/EP3863373A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3863373B1 publication Critical patent/EP3863373B1/en
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    • H05B3/02Details
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Definitions

  • the present invention relates to an electric heating device with a housing with a partition wall that divides a connection chamber from a heating chamber for dissipating heat. At least one receiving pocket protrudes from the partition wall and projects into the heating chamber as a heating rib. A PTC heating device is provided in this pocket. Furthermore, a pressure element is accommodated in the pocket, which holds heat extraction surfaces of the PTC element against opposite inner surfaces of the receiving pocket.
  • the present invention proposes an electric heating device with the features of claim 1.
  • the present invention proposes providing the heater housing with two legs and a heater housing base connected to them.
  • the heater housing forms a substantially U- or V-shaped receiving space for the PTC element and the at least one conductor track, the inner walls of which can be aligned parallel to one another.
  • the said fixing lip is provided on at least one, preferably two legs, with the at least one fixing lip being provided in the area of the heater housing base.
  • the base is by definition the area that lies in front of the PTC element in the direction in which the heater housing is inserted into the receiving pocket.
  • the aforementioned heater housing can be manufactured as an elongated material by means of pultrusion or extrusion and subsequently cut to length so that its length essentially corresponds to the width of the PTC element.
  • the Figure 1 shows a housing 100 of an electric heating device, which comprises a bottom element 102, a housing base 104 and a housing cover 106.
  • the housing base 104 forms a partition wall 108 extending parallel to the housing bottom 102, which separates a circulation or heating chamber 110 from a connection chamber 112.
  • at least the housing base 104 is made in one piece from aluminum.
  • Heating fins 114 protrude from the partition wall 108 in the direction of the heating chamber 110. These heating fins are tapered towards their fine end at an angle of approximately 2.5° and form a receiving pocket 116 with opposing inner surfaces 118.
  • the interior of the heating fin 114 and the connection chamber 112 is fluidically separated from the heating chamber 110.
  • FIGS. 3 to 7 show variants of the heater housing 4. Otherwise, the same components as in the previous description are provided with the same reference symbols.
  • the heater housing 4 with the components accommodated therein is not yet fully inserted into the receiving pocket 116. Rather, it partially protrudes beyond the partition wall 108.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Gehäuse mit einer Trennwand, die eine Anschlusskammer von einer Heizkammer zur Abgabe von Wärme unterteilt. Von der Trennwand ragt zumindest eine als Heizrippe in die Heizkammer hineinragende Aufnahmetasche ab. In dieser Tasche ist eine PTC-Heizeinrichtung vorgesehen. Des Weiteren ist in der Tasche ein Druckelement aufgenommen, das Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes gegen gegenüberliegende Innenflächen der Aufnahmetasche angelegt hält.The present invention relates to an electric heating device with a housing with a partition wall that divides a connection chamber from a heating chamber for dissipating heat. At least one receiving pocket protrudes from the partition wall and projects into the heating chamber as a heating rib. A PTC heating device is provided in this pocket. Furthermore, a pressure element is accommodated in the pocket, which holds heat extraction surfaces of the PTC element against opposite inner surfaces of the receiving pocket.

Die PTC-Heizeinrichtung hat zumindest ein PTC-Element und an diesem elektrisch leitend anliegende Leiterbahnen. Die Leiterbahnen sind mit dem PTC-Element elektrisch leitend verbunden. Diese Verbindung kann eine form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung sein.The PTC heating device has at least one PTC element and conductor tracks that are electrically conductive to it. The conductor tracks are electrically connected to the PTC element. This connection can be a form-fitting and/or force-fitting and/or material-fitting connection.

Die zuvor erwähnten allgemeinen Merkmale der elektrischen Heizvorrichtung gelten für den Stand der Technik gemäß EP 1 872 986 A1 . Sie gelten auch für die Verwirklichung der Erfindung.The above-mentioned general characteristics of the electric heating device are considered to be state of the art according to EP 1 872 986 A1 They also apply to the realisation of the invention.

Die auf die Anmelderin zurückgehenden früheren Vorschläge EP 2 637 474 A1 bzw. EP 2 337 425 A1 offenbaren jeweils PTC-Heizeinrichtungen, die in eine zuvor erwähnte Aufnahmetasche eingebracht sind.The applicant’s previous proposals EP 2 637 474 A1 or. EP 2 337 425 A1 each disclose PTC heating devices which are incorporated into a previously mentioned receiving pocket.

Dabei offenbart die EP 2 337 425 A1 eine Lösung, bei welcher eine an einer Hauptseitenfläche des PTC-Elementes anliegende Leiterbahn als Blechstück mit aus der Ebene des Blechstücks herausgebogenen Kontaktvorsprüngen versehen ist. Die Kontaktvorsprünge dienen lediglich einer verbesserten elektrischen Kontaktierung des PTC-Elementes.The EP 2 337 425 A1 a solution in which a conductor track lying on a main side surface of the PTC element is provided as a piece of sheet metal with contact projections bent out of the plane of the piece of sheet metal. The contact projections only serve to improve the electrical contact of the PTC element.

Bei den zuvor beschriebenen vorbekannten Lösungen verjüngt sich die Aufnahmetasche zu ihrem unteren geschlossenen Ende hin. Dementsprechend ist die Einbringöffnung, die sich zu der Anschlusskammer öffnet, breiter als das untere geschlossene Ende der Aufnahmetasche. Die PTC-Elemente und die beidseitig daran anliegenden Kontaktbleche werden üblicherweise unter Zwischenlage zumindest einer Isolierschicht zwischen den Leiterbahnen und einander gegenüberliegenden Innenflächen der Aufnahmetasche mit einem keilförmigen Druckelement in dieser verspannt, wie zum Beispiel in EP 3 101 365 A1 offenbart. Dieses Keilelement trägt dafür Sorge, dass die Lagen des Schichtaufbaus in der Aufnahmetasche geklemmt gegeneinander angelegt sind. Bei diesen Lagen handelt es sich zumindest um die PTC-Elemente und die sich rechtwinklig zu der Kraftwirkungsrichtung des Keilelementes erstreckenden Leiterbahnen, üblicherweise Kontaktbleche, sowie zumindest eine Isolierlage.In the previously described known solutions, the receiving pocket tapers towards its lower closed end. Accordingly, the insertion opening that opens to the connection chamber is wider than the lower closed end of the receiving pocket. The PTC elements and the contact plates on both sides are usually clamped in the receiving pocket with at least one insulating layer between the conductor tracks and opposing inner surfaces of the receiving pocket using a wedge-shaped pressure element, as for example in EP 3 101 365 A1 This wedge element ensures that the layers of the layer structure are clamped against each other in the receiving pocket. These layers are at least the PTC elements and are perpendicular to the direction of force of the wedge element, usually contact plates, and at least one insulating layer.

Das Keilelement soll trotz der fertigungstechnisch bedingten, nach unten konisch zulaufenden Querschnittsgestalt der Aufnahmetasche eine gute Wärmeübertragung bevorzugt zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes und der diesen jeweils zugeordneten Innenflächen der Aufnahmetasche unter Zwischenlage des Druckelementes ermöglichen. Durch den dort aufgebauten Druck wird auch die gegenüberliegende Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes unmittelbar oder unter Zwischenlage einer Isolierschicht gegen die gegenüberliegende Innenfläche der Aufnahmetasche angelegt.Despite the cross-sectional shape of the receiving pocket, which is tapered downwards due to manufacturing technology, the wedge element should enable good heat transfer, preferably between the two opposing heat extraction surfaces of the PTC element and the inner surfaces of the receiving pocket assigned to them, with the pressure element in between. The pressure built up there also causes the opposite heat extraction surface of the PTC element to be placed directly or with an insulating layer in between against the opposite inner surface of the receiving pocket.

CN 109028554 A offenbart eine elektrische Heizvorrichtung mit den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 1. Bei diesem Stand der Technik umfasst die PTC-Heizeinrichtung ein taschenförmiges Heizergehäuse, welches einander gegenüberliegende Seitenabschnitte aufweist, die über einen Bodenabschnitt miteinander verbunden sind und welches das PTC-Element und die Leiterbahnen in sich aufnimmt. Das taschenförmige Heizergehäuse formt dementsprechend eine Aufnahme zumindest für das PTC-Heizelement aus. Das taschenförmige Heizergehäuse ist im Querschnitt keilförmig ausgebildet, um eine gleichmäßige wärmeleitende Anlage des als Druckelement ausgebildeten Heizergehäuses an die Innenflächen einer sich zu ihrem unteren, der Anschlusskammer abgewandtem Ende verjüngenden Aufnahmetasche zu ermöglichen. CN109028554A discloses an electric heating device with the preamble features of claim 1. In this prior art, the PTC heating device comprises a pocket-shaped heater housing which has opposite side sections which are connected to one another via a base section and which accommodates the PTC element and the conductor tracks. The pocket-shaped heater housing accordingly forms a receptacle at least for the PTC heating element. The pocket-shaped heater housing is wedge-shaped in cross section in order to enable uniform heat-conducting contact of the heater housing designed as a pressure element with the inner surfaces of a receiving pocket which tapers towards its lower end facing away from the connection chamber.

Die zuvor vorgestellten früheren Lösungen aus dem Stand der Technik sorgen jeweils für eine gute Wärmeauskopplung. Allerdings besteht das Problem, dass die Aufnahmetasche aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht immer der ausgelegten Form entspricht. Denn die PTC-Elemente unterliegen fertigungsbedingt erheblichen dimensionalen Schwankungen. Auch ist nicht immer sichergestellt, dass die Wärmeauskopplungsflächen des PTC-Elementes vollkommen gerade und plan verlaufen.The previously presented solutions from the state of the art each ensure good heat extraction. However, there is the problem that the receiving pocket does not always correspond to the designed shape due to manufacturing tolerances. This is because the PTC elements are subject to considerable dimensional fluctuations due to manufacturing. It is also not always guaranteed that the heat extraction surfaces of the PTC element are completely straight and flat.

Das Einpressen eines Keils als Druckelement kann zu Spannungsspitzen führen, durch welche das keramische PTC-Element bzw. eine keramische Isolierschicht innerhalb der Aufnahmetasche brechen kann. Abhängig von den Toleranzen kann das in dem Stand der Technik als Druckelement verwendete Keilelement in dem konkreten Anwendungsfall nicht dick genug sein, sodass es im Grunde wirkungslos an dem unteren Ende der Aufnahmetasche aufsitzt. Ist hingegen der vor dem Einbringen des Keilelementes verbleibende Freiraum zu klein, so ergibt sich in Höhenrichtung der Aufnahmetasche, d. h. zwischen dem unteren Ende und der Einbringöffnung eine nur unzureichende Überdeckung der Wärmeauskopplungsfläche des PTC-Elementes. Infolgedessen erwärmt sich das PTC-Element zu stark und verhindert eine weitere Aufnahme von Leistungsstrom. Mithin ist der Wirkungsgrad des PTC-Elementes schlecht.Pressing in a wedge as a pressure element can lead to stress peaks, which can cause the ceramic PTC element or a ceramic insulating layer inside the receiving pocket to break. Depending on the tolerances, the wedge element used as a pressure element in the state of the art may not be thick enough in the specific application, so that it basically sits ineffectively on the lower end of the receiving pocket. If, however, the free space remaining before the wedge element is inserted is too small, this results in a tension peak in the height direction of the receiving pocket, ie between the lower end and the The insertion opening does not adequately cover the heat extraction surface of the PTC element. As a result, the PTC element heats up too much and prevents further power consumption. The efficiency of the PTC element is therefore poor.

Auch besteht die Möglichkeit, dass Lagen der PTC-Heizeinrichtung und/oder des Druckelementes bzw. die PTC-Heizeinrichtung insgesamt aufgrund von Vibrationen aus der Aufnahmetasche herausgedrückt wird bzw. herauswandert.It is also possible that layers of the PTC heating device and/or the pressure element or the PTC heating device as a whole are pushed out of the receiving pocket or migrate out due to vibrations.

Die vorliegende Erfindung will die zuvor erwähnten Probleme zumindest teilweise beheben.The present invention aims to at least partially remedy the aforementioned problems.

Die vorliegende Erfindung schlägt hierzu eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.For this purpose, the present invention proposes an electric heating device with the features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ragt die Aufnahmetasche in an sich bekannter Weise als Heizrippe in die Heizkammer hinein. Dabei ist die Aufnahmetasche üblicherweise einteilig an der Trennwand ausgeformt. Die Aufnahmetasche ist üblicherweise aus einem gut wärmeleitenden Material ausgebildet, in der Regel Metall. Die Aufnahmetasche für sich oder in Verbindung mit der Trennwand kann durch Tiefziehen oder Gießen eines Metalls hergestellt sein. Bevorzugt besteht die Aufnahmetasche aus Aluminium und ist einteilig an der Trennwand durch eine Umformbearbeitung, insbesondere durch Tiefziehen ausgebildet.In the heating device according to the invention, the receiving pocket protrudes into the heating chamber in a manner known per se as a heating rib. The receiving pocket is usually formed as one piece on the partition wall. The receiving pocket is usually made of a material that conducts heat well, usually metal. The receiving pocket on its own or in conjunction with the partition wall can be made by deep drawing or casting a metal. The receiving pocket is preferably made of aluminum and is formed as one piece on the partition wall by forming, in particular by deep drawing.

Die Aufnahmetasche hat - wie die aus dem Stand der Technik bekannte Aufnahmetasche - vorzugsweise eine keilförmige Querschnittsform, die sich zu dem Boden der Aufnahmetasche, d. h. dem in die Heizkammer hineinragenden Ende der Heizrippe hin verjüngt.The receiving pocket has - like the receiving pocket known from the prior art - preferably a wedge-shaped cross-sectional shape which tapers towards the bottom of the receiving pocket, i.e. the end of the heating fin protruding into the heating chamber.

In dieser Aufnahmetasche ist nach der Erfindung das Heizergehäuse aufgenommen. Das Heizergehäuse nimmt üblicherweise das PTC-Element vollständig und die Leiterbahnen jedenfalls überwiegend in sich auf. Insbesondere werden die Hauptseitenflächen des PTC-Elementes üblicherweise von dem Heizergehäuse abgedeckt. Die wärmeausleitenden Hauptseitenflächen des PTC-Elementes sind im montierten Zustand gegenüberliegend zu den Seitenflächen der Heizrippe angeordnet, sodass in einer Richtung quer zu den Hauptseitenflächen Wärme aus dem PTC-Element ausgekoppelt, durch die Aufnahmetasche hindurch geleitet und über die Seitenflächen an die Heizkammer abgeleitet werden kann. In diesem Wärmeleitweg befindet sich das Heizergehäuse.According to the invention, the heater housing is accommodated in this receiving pocket. The heater housing usually accommodates the PTC element completely and at least the conductor tracks predominantly. In particular, the main side surfaces of the PTC element are usually covered by the heater housing. When assembled, the heat-dissipating main side surfaces of the PTC element are arranged opposite the side surfaces of the heating fin, so that heat can be coupled out of the PTC element in a direction transverse to the main side surfaces, conducted through the receiving pocket and discharged to the heating chamber via the side surfaces. The heater housing is located in this heat conduction path.

Das Heizergehäuse ist üblicherweise aus einem gut wärmeleitenden Material ausgebildet. Das Heizergehäuse ist insbesondere aus einem fließfähigen Material ausgebildet, beispielsweise Kupfer oder Aluminium, welches eine relativ geringe Festigkeit bei guter Wärmeleitfähigkeit hat. Das Heizergehäuse kann auch aus einem mit wärmeleitenden Partikeln hochgefülltem Kunststoff ausgebildet sein. Der volumetrische Füllungsgrad der wärmeleitfähigen Partikel sollte nicht geringer als 60 Volumenprozent sein.The heater housing is usually made of a material that conducts heat well. The heater housing is in particular made of a flowable material, for example Copper or aluminum, which has a relatively low strength but good thermal conductivity. The heater housing can also be made of a plastic that is highly filled with thermally conductive particles. The volumetric filling level of the thermally conductive particles should not be less than 60 percent by volume.

Das Heizergehäuse nimmt nicht nur das PTC-Element und überwiegend die Leiterbahnen in sich auf. Üblicherweise befindet sich auch zwischen dem PTC-Element und einer Innenfläche des Heizergehäuses zumindest eine Isolierlage, die aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere einem Kunststoff oder einer Keramik gebildet sein kann. Die Isolierlage deckt üblicherweise die unmittelbar elektrisch leitend an dem PTC-Element anliegende Leiterbahn außenseitig ab, sodass diese Polarität nicht unmittelbar die Innenfläche des Heizergehäuses kontaktiert.The heater housing not only houses the PTC element and mainly the conductor tracks. There is usually also at least one insulating layer between the PTC element and an inner surface of the heater housing, which can be made of an electrically insulating material, in particular a plastic or a ceramic. The insulating layer usually covers the conductor track that is directly electrically conductive to the PTC element on the outside, so that this polarity does not directly contact the inner surface of the heater housing.

Auf der gegenüberliegenden Seite kann die Stromeinleitung unmittelbar durch das Heizergehäuse erfolgen, welches in diesem Fall die Leiterbahn ausbildet. Üblicherweise sind indes zwei Leiterbahnen, die unterschiedlicher Polarität zugeordnet sind, als separate Bauteile in dem Heizergehäuse aufgenommen und jeweils für sich über eine Isolierlage gegenüber dem Heizergehäuse elektrisch isoliert. Dabei können die parallel zu den sich gegenüberliegenden Hauptseitenflächen des PTC-Elementes vorgesehenen Isolierlagen aus einer einzigen, unterseitig um das PTC-Element geschlagenen Folie gebildet sein. Das PTC-Element kann in einem Positionsrahmen aus einem elektrisch isolierenden Material aufgenommen sein, welches das bzw. die PTC-Elemente positioniert und voneinander beabstandet, sodass durch die Positionierung des Positionsrahmens in dem Heizergehäuse eine vorbestimmte Ausrichtung und Anordnung des bzw. der PTC-Elemente in der Aufnahmetasche erreicht wird. Dieser Positionsrahmen kann außenseitig mit den Isolierlagen belegt bzw. von einer einzigen Isolierlage umgeben sein.On the opposite side, the current can be introduced directly through the heater housing, which in this case forms the conductor track. Usually, however, two conductor tracks, which are assigned to different polarities, are accommodated as separate components in the heater housing and are each electrically insulated from the heater housing by an insulating layer. The insulating layers provided parallel to the opposite main side surfaces of the PTC element can be made of a single film wrapped around the underside of the PTC element. The PTC element can be accommodated in a positioning frame made of an electrically insulating material which positions the PTC element(s) and spaces them apart from one another, so that the positioning of the positioning frame in the heater housing achieves a predetermined alignment and arrangement of the PTC element(s) in the receiving pocket. This positioning frame can be covered with the insulating layers on the outside or surrounded by a single insulating layer.

Das Heizergehäuse ist gemäß der vorliegenden Erfindung unter plastischer Verformung des Heizergehäuses und/oder der Aufnahmetasche in die Aufnahmetasche eingepresst. Das Heizergehäuse und/oder die Aufnahmetasche können sich gegenüberliegende Hauptseiten bzw. Innenflächen haben, die mit einem Winkel von zwischen 2° und 5° schräg zueinanderstehen.According to the present invention, the heater housing is pressed into the receiving pocket with plastic deformation of the heater housing and/or the receiving pocket. The heater housing and/or the receiving pocket can have opposing main sides or inner surfaces that are inclined to one another at an angle of between 2° and 5°.

Im Rahmen der Montage wird üblicherweise zunächst das Heizergehäuse mit den darin aufgenommenen Elementen, d. h. dem PTC-Element der zumindest einen Leiterbahn und der gegebenenfalls vorgesehenen Isolierlage bestückt. Danach wird das Heizergehäuse in die Aufnahmetasche eingebracht. Danach erfolgt die plastische Verformung. Dazu kann beispielsweise die Heizrippe plastisch verformt werden, indem ein Verformungswerkzeug unmittelbar mit der Heizrippe zusammenwirkt. Ergänzend oder alternativ kann auch ein Verformungswerkzeug gegen das Heizergehäuse wirken, um von der Innenseite der Aufnahmetasche her die erfindungsgemäße plastische Verformung zu bewirken. Jedenfalls wird aufgrund der Verformung ein inniger plastisch verformter Verbund zwischen dem Heizergehäuse und der Innenfläche der Aufnahmetasche erzielt. Des Weiteren wird das PTC-Element aufgrund der Verformung von Heizergehäuse und/oder Aufnahmetasche fest, insbesondere vibrationsfest und mit guter Wärmeleitung in dem Wärmeweg zwischen dem PTC-Element und der Seitenfläche der Heizrippe angeordnet.During assembly, the heater housing is usually first fitted with the elements accommodated therein, ie the PTC element of at least one conductor track and the insulation layer provided if applicable. The heater housing is then placed in the receiving pocket. Plastic deformation then takes place. For example, the heating fin can be plastically deformed by placing a deformation tool directly interacts with the heating rib. In addition or as an alternative, a deformation tool can also act against the heater housing in order to bring about the plastic deformation according to the invention from the inside of the receiving pocket. In any case, due to the deformation, an intimate plastically deformed connection is achieved between the heater housing and the inner surface of the receiving pocket. Furthermore, due to the deformation of the heater housing and/or receiving pocket, the PTC element is arranged firmly, in particular vibration-resistant and with good heat conduction in the heat path between the PTC element and the side surface of the heating rib.

Bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen ergibt sich neben einer vibrationssicheren Befestigung des PTC-Elementes in der Aufnahmetasche eine gute Wärmeauskopplung und eine üblicherweise vollständige oder zumindest nahezu vollständige Ausfüllung der Aufnahmetasche durch die darin eingebrachten Komponenten, zumindest in dem Bereich der Aufnahmetasche, der für die Wärmeauskopplung aus dem PTC-Element von besonderer Bedeutung ist. So wird der untere Bereich der Aufnahmetasche üblicherweise vollflächig mit dem Heizergehäuse verbunden. Auch zwischen den Hauptseitenflächen des PTC-Elementes und den zugeordneten Innenflächen der Aufnahmetasche ergibt sich eine vollflächige Kontaktierung und damit eine gute Wärmeauskopplung aus dem PTC-Element bis zu den Seitenflächen der Heizrippe. Bei der hier diskutierten Wärmeleitung kommt es insbesondere auf den Wärmeleitweg von den Hauptseitenflächen in die Seitenflächen der Heizrippe an. Die Stirnseitenflächen des PTC-Elementes können aufgrund ihrer geringeren Abmessung üblicherweise ohnehin nur einen geringeren Beitrag für die Wärmeauskopplung leisten. Die Hauptseitenflächen sind üblicherweise diejenigen Flächen, die die größte Erstreckung in Längen- bzw. Breitenrichtung des PTC-Elementes haben. Die Stirnseitenflächen verbinden diese Hauptseitenflächen. Das PTC-Element ist üblicherweise quaderförmig ausgebildet und hat eine wesentlich größere Erstreckung in Längen- bzw. Breitenrichtung als in Höhen- bzw. Dickenrichtung. Die Dickenrichtung ist üblicherweise zumindest um den Faktor 5 kleiner als eine der Abmessungen in Längen- und/oder Breitenrichtung. Die Hauptseitenfläche wird dabei durch die beiden Erstreckungen in der Länge und in der Breite aufgespannt.In the previously described designs, in addition to a vibration-proof fastening of the PTC element in the receiving pocket, there is good heat extraction and a usually complete or at least almost complete filling of the receiving pocket by the components placed therein, at least in the area of the receiving pocket that is of particular importance for the heat extraction from the PTC element. The lower area of the receiving pocket is usually connected to the heater housing over its entire surface. There is also full-surface contact between the main side surfaces of the PTC element and the associated inner surfaces of the receiving pocket, and thus good heat extraction from the PTC element to the side surfaces of the heating fin. In the heat conduction discussed here, the heat conduction path from the main side surfaces to the side surfaces of the heating fin is particularly important. Due to their smaller dimensions, the front side surfaces of the PTC element can usually only make a smaller contribution to the heat extraction anyway. The main side surfaces are usually the surfaces that have the greatest extension in the length or width direction of the PTC element. The end faces connect these main side faces. The PTC element is usually cuboid-shaped and has a much larger extension in the length or width direction than in the height or thickness direction. The thickness direction is usually at least a factor of 5 smaller than one of the dimensions in the length and/or width direction. The main side face is spanned by the two extensions in the length and width.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Heizergehäuse mit der Aufnahmetasche insbesondere in Folge der plastischen Verformung stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt kaltverschweißt. Bei dieser bevorzugten Weiterbildung hat die plastische Verformung von Heizergehäuse und/oder Aufnahmetasche in einer Weise zu erfolgen, dass sich eine stoffschlüssige, insbesondere durch Verschweißen gebildete Verbindung zwischen dem Heizergehäuse und der Aufnahmetasche ergibt.According to a preferred development of the present invention, the heater housing is connected to the receiving pocket in a material-locking manner, particularly as a result of the plastic deformation, particularly preferably cold-welded. In this preferred development, the plastic deformation of the heater housing and/or receiving pocket must take place in such a way that a material-locking connection, in particular formed by welding, is produced between the heater housing and the receiving pocket.

Eine sich in Einbringrichtung des PTC-Elementes im Wesentlichen quer erstreckende Stirnseitenfläche kann benachbart zu dem Boden der Aufnahmetasche vorgesehen sein. Üblicherweise befindet sich zumindest nach der plastischen Verformung auch Material des Heizergehäuses zwischen dem Boden der Aufnahmetasche und dieser Stirnfläche. Die sich dazu parallel erstreckende gegenüberliegende Stirnfläche liegt benachbart zu der Anschlusskammer und kann üblicherweise wenig zur Wärmeauskopplung beitragen. Die sich rechtwinklig zu diesen beiden Stirnflächen erstreckenden Stirnflächen des PTC-Elementes können in der Aufnahmetasche ohne unmittelbare Wärmeleitfläche freiliegen. Dies ist aus Gründen einer guten elektrischen Isolation zu bevorzugen. Dabei wird die Aufnahmetasche üblicherweise nach dem Einbringen und Verformen des Heizergehäuses mit einer elektrisch isolierenden Masse ausgegossen, durch welche Luft- und Kriechströme verhindert werden und die sich zwischen einer stirnseitigen Begrenzung der Heizrippe und den entsprechenden Stirnflächen des PTC-Elementes befinden kann, sodass auch über diese elektrisch isolierende Masse eine gewisse Wärmeauskopplung zu der Außenfläche der Heizrippe erfolgen kann. Bei der gut wärmeleitfähigen Masse kann es sich beispielsweise um eine aushärtende Silikonmasse handeln, der elektrisch nicht leitende, indes gut wärmeleitende Partikel beigemischt worden sind. Bei diesen Partikeln kann es sich um Aluminiumoxyd-Kugeln handeln.A front surface extending essentially transversely in the direction in which the PTC element is inserted can be provided adjacent to the bottom of the receiving pocket. Usually, at least after plastic deformation, material from the heater housing is also located between the bottom of the receiving pocket and this front surface. The opposite front surface extending parallel to this is adjacent to the connection chamber and can usually contribute little to heat extraction. The front surfaces of the PTC element extending at right angles to these two front surfaces can be exposed in the receiving pocket without an immediate heat conducting surface. This is preferable for reasons of good electrical insulation. In this case, after the heater housing has been inserted and deformed, the receiving pocket is usually filled with an electrically insulating mass which prevents air and leakage currents and which can be located between a front boundary of the heating fin and the corresponding front surfaces of the PTC element, so that a certain amount of heat extraction to the outer surface of the heating fin can also take place via this electrically insulating mass. The mass with good thermal conductivity can be, for example, a hardening silicone mass to which electrically non-conductive but good thermal conductivity particles have been mixed. These particles can be aluminum oxide balls.

Die nachstehende Betrachtung bezieht sich insbesondere auf eine Querschnittsansicht durch das PTC-Element, die die oberen und unteren Stirnflächen schneidet und sich parallel zu den randseitigen Stirnflächen des PTC-Elementes erstreckt. In einer solchen Querschnittsansicht ist mindestens eine gegen die Aufnahmetasche anliegende Fläche des Heizergehäuses konvex ausgebildet. Diese Ausformung des Heizergehäuses kann sich auf den Zustand vor dem Verformen beziehen. Üblicherweise ergibt sich bei einer solchen konvexen Ausgestaltung aber auch eine verformte Ausgestaltung, bei welcher das Heizergehäuse mit einer konvexen Fläche gegen die Innenfläche der Aufnahmetasche anliegt. Dabei kann sich die Innentasche infolge einer Verformung des Heizergehäuses korrespondierend zu der konvexen Ausgestaltung des Heizergehäuses konkav nach außen umgeformt haben.The following consideration relates in particular to a cross-sectional view through the PTC element, which intersects the upper and lower end faces and extends parallel to the edge end faces of the PTC element. In such a cross-sectional view, at least one surface of the heater housing that rests against the receiving pocket is convex. This shape of the heater housing can refer to the state before deformation. However, such a convex design usually also results in a deformed design in which the heater housing rests against the inner surface of the receiving pocket with a convex surface. In this case, the inner pocket can have been deformed concavely outwards as a result of a deformation of the heater housing, corresponding to the convex design of the heater housing.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Fixierungslippe an dem Heizergehäuse durch eine Hinterschneidung ausgebildet. Diese Fixierungslippe ist durch das Einpressen des Heizergehäuses in der Aufnahmetasche zumindest abschnittsweise plastisch verformt und an die Innenseite der Aufnahmetasche angelegt. Diese Weiterbildung lässt sich von der Überlegung leiten, dass durch eine sich leicht verformende Fixierungslippe eine Art Widerhaken oder dergleichen gebildet ist, der zumindest nach der plastischen Verformung in verbesserter Weise eine Verankerung des Heizergehäuses in der Aufnahmetasche bewirken kann. Die Fixierungslippe kann in Höhenrichtung, d. h. Einbringrichtung des Heizergehäuses in die Aufnahmetasche an beliebiger Stelle vorgesehen sein. Mit Blick auf eine möglichst gute Wärmeauskopplung zwischen den Hauptseitenflächen und der Heizrippe ist es indes zu bevorzugen, die entsprechende Fixierungslippe bodennah an der Aufnahmetasche vorzusehen.According to a preferred development of the present invention, at least one fixing lip is formed on the heater housing by an undercut. This fixing lip is plastically deformed at least in sections by pressing the heater housing into the receiving pocket and is placed against the inside of the receiving pocket. This development is based on the idea that a slightly deforming fixing lip forms a type of barb or the like, which at least after the plastic deformation improves anchoring of the heater housing in the The fixing lip can be provided at any point in the vertical direction, ie the direction in which the heater housing is inserted into the receiving pocket. With a view to achieving the best possible heat extraction between the main side surfaces and the heating fin, it is preferable to provide the corresponding fixing lip close to the bottom of the receiving pocket.

Im Hinblick darauf schlägt die vorliegende Erfindung vor, das Heizergehäuse mit zwei Schenkeln und einem damit verbundenen Heizergehäuseboden zu versehen. Durch das Heizergehäuse ist ein im Wesentlichen U- bzw. V-förmiger Aufnahmeraum für das PTC-Element und die zumindest eine Leiterbahn gebildet, dessen Innenwände parallel zueinander ausgerichtet werden können. Die besagte Fixierungslippe ist an zumindest einem, bevorzugt an zwei Schenkeln vorgesehen, wobei die zumindest eine Fixierungslippe im Bereich des Heizergehäusebodens vorgesehen ist. Der Boden ist dabei definitionsgemäß derjenige Bereich, der in Einbringrichtung des Heizergehäuses in die Aufnahmetasche vor dem PTC-Element liegt.In view of this, the present invention proposes providing the heater housing with two legs and a heater housing base connected to them. The heater housing forms a substantially U- or V-shaped receiving space for the PTC element and the at least one conductor track, the inner walls of which can be aligned parallel to one another. The said fixing lip is provided on at least one, preferably two legs, with the at least one fixing lip being provided in the area of the heater housing base. The base is by definition the area that lies in front of the PTC element in the direction in which the heater housing is inserted into the receiving pocket.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat das Heizergehäuse an einem in Einpressrichtung hinteren Ende eine zum Ansetzen eines Presswerkzeuges angepasst eingerichtete Anlagefläche. Diese Anlagefläche kann durch eine im Wesentlichen ebene, sich quer zu der Einpressrichtung erstreckende Fläche gebildet sein. Die Anlagefläche kann auch durch eine muldenförmige Vertiefung gebildet sein. Die Anlagefläche ist zum Ansetzen eines Presswerkzeuges angepasst ausgebildet. Dieses Presswerkzeug wirkt üblicherweise von der Anschlusskammer her auf das Heizergehäuse, um das Heizergehäuse in der Aufnahmetasche zu verpressen, insbesondere plastisch zu verformen und damit in der Aufnahmetasche kalt zu verschweißen. Dies erfolgt in der Regel beim Einbringen des Heizergehäuses in die Aufnahmetasche.According to a preferred development of the present invention, the heater housing has a contact surface adapted for the attachment of a pressing tool at a rear end in the pressing direction. This contact surface can be formed by a substantially flat surface extending transversely to the pressing direction. The contact surface can also be formed by a trough-shaped depression. The contact surface is adapted for the attachment of a pressing tool. This pressing tool usually acts on the heater housing from the connection chamber in order to press the heater housing in the receiving pocket, in particular to plastically deform it and thus to cold-weld it in the receiving pocket. This usually takes place when the heater housing is inserted into the receiving pocket.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann das Heizergehäuse zumindest einen nach innen gerichteten Verriegelungsvorsprung aufweisen. Dieser Verriegelungsvorsprung liegt in dem fertigen Erzeugnis üblicherweise flächig in Richtung auf das PTC-Element an, beispielsweise gegen die Isolierlage. Der Verriegelungsvorsprung kann nach Art eines Widerhakens wirken, der ein unbeabsichtigtes Herauslösen des PTC-Elementes aus dem möglicherweise nach oben offen Heizergehäuse verhindert. Nach der plastischen Verformung des Heizergehäuses mag dieser Verriegelungsvorsprung im Grunde in eine ebene Anlagefläche integriert sein, die sich parallel zu einer Hauptseitenfläche des PTC-Elementes erstreckt und beispielsweise eine Anlagefläche für die Isolierlage ausformt.According to a further development of the present invention, the heater housing can have at least one inwardly directed locking projection. In the finished product, this locking projection usually lies flat in the direction of the PTC element, for example against the insulating layer. The locking projection can act like a barb, which prevents the PTC element from being accidentally released from the heater housing, which may be open at the top. After the plastic deformation of the heater housing, this locking projection can basically be integrated into a flat contact surface that extends parallel to a main side surface of the PTC element and forms, for example, a contact surface for the insulating layer.

Das zuvor erwähnte Heizergehäuse kann als längliches Material mittels Strangziehen oder Strangpressen hergestellt und nachfolgend auf Länge geschnitten sein, sodass dessen Länge im Wesentlichen der Breite des PTC-Elementes entspricht.The aforementioned heater housing can be manufactured as an elongated material by means of pultrusion or extrusion and subsequently cut to length so that its length essentially corresponds to the width of the PTC element.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Heizvorrichtung der oben genannten Art angegeben. Bei dem Verfahren wird das PTC-Element mit der zumindest einen Leiterbahn, gegebenenfalls mit der zuvor erwähnten Isolierlage in ein Heizergehäuse und in die Aufnahmetasche eingebracht. Dabei kann das Heizergehäuse zunächst mit den darin enthaltenen Elementen bestückt und danach in die Aufnahmetasche eingebracht werden. Alternativ kann auch zunächst das Heizergehäuse in die Aufnahmetasche eingebracht und danach bestückt werden.The present invention also provides a method for producing an electric heating device of the type mentioned above. In the method, the PTC element with the at least one conductor track, optionally with the aforementioned insulating layer, is introduced into a heater housing and into the receiving pocket. The heater housing can first be equipped with the elements contained therein and then introduced into the receiving pocket. Alternatively, the heater housing can also first be introduced into the receiving pocket and then equipped.

Jedenfalls wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren während des Einbringens des Heizergehäuses oder nach dem Einbringen des Heizergehäuses und der darin aufgenommenen Bauteile das Heizergehäuse unter plastischer Verformung in der Aufnahmetasche verpresst und dabei bevorzugt mit der Aufnahmetasche kaltverschweißt.In any case, according to the method according to the invention, during the introduction of the heater housing or after the introduction of the heater housing and the components received therein, the heater housing is pressed into the receiving pocket under plastic deformation and is preferably cold-welded to the receiving pocket.

Bevorzugt wird bei dem Erfindungsgemäßen beim Einbringen des Heizergehäuses in die Aufnahmetasche, bevorzugt nachdem das Heizergehäuse mit den Bauteilen bestückt worden ist, ein Heizergehäuseboden im Boden der Aufnahmetasche plastisch verformt.Preferably, in the case of the invention, when the heater housing is introduced into the receiving pocket, preferably after the heater housing has been equipped with the components, a heater housing base in the base of the receiving pocket is plastically deformed.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, bei welcher zunächst das Heizergehäuse mit den zuvor erwähnten Komponenten bestückt und danach in die Aufnahmetasche eingebracht wird, wird das Heizergehäuse zum Einbringen von einem Einbringwerkzeug gegriffen. Dabei werden üblicherweise einander gegenüberliegende Schenkel des Heizergehäuses von dem Einbringwerkzeug gegriffen und aufeinander zugeschwenkt. Das Heizergehäuse wird durch das Einbringwerkzeug dabei unter elastischer und/oder plastischer Verformung vor dem Einbringen in die Aufnahmetasche gegen das PTC-Element angelegt. Die Anlage kann dabei unmittelbar gegen das PTC-Element oder unter Zwischenlage einer Isolierschicht bzw. des Kontaktblechs erfolgen. Üblicherweise wird der zuvor bereits erwähnte, nach innen gerichtete Verriegelungsvorsprung des Heizergehäuses bei diesem methodischen Vorgehen plastisch verformt, sodass sich für das PTC-Element auf beiden Hauptseiten desselben eine ebene Gegenfläche auf Seiten des Heizergehäuses bildet, an welcher das PTC-Element direkt oder mittelbar unter Zwischenlage des Kontaktblechs und/oder der Isolierlage anliegt.According to a preferred development of the present invention, in which the heater housing is first fitted with the aforementioned components and then inserted into the receiving pocket, the heater housing is gripped by an insertion tool for insertion. In this case, opposing legs of the heater housing are usually gripped by the insertion tool and pivoted towards each other. The heater housing is placed against the PTC element by the insertion tool under elastic and/or plastic deformation before being inserted into the receiving pocket. The installation can take place directly against the PTC element or with an insulating layer or the contact plate in between. Usually, the previously mentioned, inward-facing locking projection of the heater housing is plastically deformed in this methodical procedure, so that a flat counter surface is formed for the PTC element on both main sides of the same on the side of the heater housing, against which the PTC element rests directly or indirectly with the contact plate and/or the insulating layer in between.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der folgenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser Zeichnung

Fig. 1
eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung mit teilweise weggenommenem Gehäuse;
Fig. 2
eine Querschnittsansicht der in Figur 1 mit Bezugszeichen 102 gekennzeichneten Gehäusebasis mit einer ersten Variante eines Heizergehäuses, das in einer Aufnahmetasche eingepresst ist
Fig. 3
eine perspektivische Schnittansicht der Aufnahmetasche mit einer zweiten Variante eines Heizergehäuses vor dem vollständigen Einbringen in die Aufnahmetasche;
Fig. 4
eine perspektivische Schnittansicht der Aufnahmetasche mit einer dritten Variante eines Heizergehäuses vor dem vollständigen Einbringen in die Aufnahmetasche;
Fig. 5
eine perspektivische Schnittansicht der Aufnahmetasche mit einer vierten Variante eines Heizergehäuses vor dem vollständigen Einbringen in die Aufnahmetasche;
Fig. 6
eine perspektivische Schnittansicht der Aufnahmetasche mit einer fünften Variante eines Heizergehäuses vor dem vollständigen Einbringen in die Aufnahmetasche und
Fig. 7
das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 in einer Seitenansicht mit vollständiger Heizrippe.
Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment in conjunction with the drawing. In this drawing
Fig.1
a perspective side view of an embodiment of an electric heating device with the housing partially removed;
Fig.2
a cross-sectional view of the Figure 1 housing base marked with reference number 102 with a first variant of a heater housing which is pressed into a receiving pocket
Fig.3
a perspective sectional view of the receiving pocket with a second variant of a heater housing before it is completely inserted into the receiving pocket;
Fig.4
a perspective sectional view of the receiving pocket with a third variant of a heater housing before it is completely inserted into the receiving pocket;
Fig.5
a perspective sectional view of the receiving pocket with a fourth variant of a heater housing before it is completely inserted into the receiving pocket;
Fig.6
a perspective sectional view of the receiving pocket with a fifth variant of a heater housing before it is completely inserted into the receiving pocket and
Fig.7
the embodiment according to Figure 6 in a side view with complete heating fin.

Die Figur 1 zeigt ein Gehäuse 100 einer elektrischen Heizvorrichtung, das ein Bodenelement 102, eine Gehäusebasis 104 und einen Gehäusedeckel 106 umfasst. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bildet die Gehäusebasis 104 eine sich parallel zu dem Gehäuseboden 102 erstreckende Trennwand 108 aus, die eine Zirkulations- bzw. Heizkammer 110 von einer Anschlusskammer 112 trennt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist zumindest die Gehäusebasis 104 einteilig aus Aluminium hergestellt. Von der Trennwand 108 ragen Heizrippen 114 in Richtung auf die Heizkammer 110 vor. Diese Heizrippen sind zu ihrem feinen Ende hin mit einem Winkel von etwa 2,5° konisch zulaufend ausgebildet und formen eine Aufnahmetasche 116 mit einander gegenüberliegenden Innenflächen 118 aus. Das Innere der Heizrippe 114 und der Anschlusskammer 112 ist fluidisch von der Heizkammer 110 getrennt.The Figure 1 shows a housing 100 of an electric heating device, which comprises a bottom element 102, a housing base 104 and a housing cover 106. In the exemplary embodiment shown, the housing base 104 forms a partition wall 108 extending parallel to the housing bottom 102, which separates a circulation or heating chamber 110 from a connection chamber 112. In the exemplary embodiment shown, at least the housing base 104 is made in one piece from aluminum. Heating fins 114 protrude from the partition wall 108 in the direction of the heating chamber 110. These heating fins are tapered towards their fine end at an angle of approximately 2.5° and form a receiving pocket 116 with opposing inner surfaces 118. The interior of the heating fin 114 and the connection chamber 112 is fluidically separated from the heating chamber 110.

Zu der Heizkammer 110 führen vorliegend an gegenüberliegenden Stirnseiten der Gehäusebasis 104 Anschlüsse. Diese Anschlüsse sind als Schlauch- bzw. Rohr-Anschlussstutzen 120 ausgeformt und ragen außen von der eigentlichen Wand der Gehäusebasis 104 ab. Sie dienen dem Anschluss von Schläuchen bzw. Leitungen, die zu erwärmendes flüssiges Fluid führen, das in der Heizkammer 110 erwärmt werden soll.In this case, connections lead to the heating chamber 110 on opposite end faces of the housing base 104. These connections are shaped as hose or pipe connection pieces 120 and protrude from the outside of the actual wall of the housing base 104. They are used to connect hoses or lines that lead to liquid fluid that is to be heated in the heating chamber 110.

Dazu sind die Aufnahmetaschen 116 jeweils mit PTC-Heizeinrichtungen 2 bestückt. In die einzelnen Aufnahmetaschen 116 kann eines oder mehrere dieser PTC-Heizeinrichtungen 2 in Längsrichtung der Heizrippen 114 hintereinander eingesetzt sein.For this purpose, the receiving pockets 116 are each equipped with PTC heating devices 2. One or more of these PTC heating devices 2 can be inserted one behind the other in the longitudinal direction of the heating fins 114 in the individual receiving pockets 116.

Der wesentliche Aufbau der PTC-Heizeinrichtung 2 ist für die nachfolgend diskutierten Varianten im Grunde identisch. Die PTC-Heizeinrichtung 2 hat jeweils ein Heizergehäuse 4, welches sich gegenüberliegende Schenkel 6 umfasst, die über einen Heizergehäuseboden 8 miteinander schwenkbar verbunden sind. Auf der dem Heizergehäuseboden 8 gegenüberliegenden Seite ist das Heizergehäuse 4 offen. Es wird üblicherweise von Kontaktblechen 10 überragt, die elektrisch leitend unmittelbar an einem PTC-Element 12 anliegen und einteilig durch Stanzen und Biegen eines die Kontaktbleche 10 ausbildenden Blechmaterials ausgeformte Anschlussfahnen 14 als Kontaktzungen für die Steckkontaktierung der PTC-Heizeinrichtung 2 ausbilden. Diese Anschlussfahnen 14 sind in Figur 2 gezeigt. Bei den übrigen Darstellungen nach den Figuren 3 ff. wurde auf die Detailierung der Anschlussfahnen verzichtet.The essential structure of the PTC heating device 2 is basically identical for the variants discussed below. The PTC heating device 2 has a heater housing 4, which comprises opposite legs 6, which are pivotally connected to one another via a heater housing base 8. The heater housing 4 is open on the side opposite the heater housing base 8. It is usually surmounted by contact plates 10, which are electrically conductive and lie directly against a PTC element 12 and form one-piece connection lugs 14 formed by punching and bending a sheet metal material forming the contact plates 10 as contact tongues for the plug-in contact of the PTC heating device 2. These connection lugs 14 are in Figure 2 shown. In the remaining illustrations according to the Figures 3 ff. the detailing of the connection lugs was omitted.

Wie die Schnittdarstellung gemäß Figur 2 vermittelt, befindet sich das PTC-Element 12 in einer umfänglich umschlossenen Aufnahme eines Positionsrahmens 16 aus isolierendem Material, von dem in Figur 1 lediglich die oberen und unteren Rahmenholme 18, 20 zu erkennen sind. Üblicherweise überragt das PTC-Element 12 in Dickenrichtung, d. h. einer Dickenrichtung der Aufnahmetasche 116, die Rahmenholme 18, 16, sodass die elektrisch leitende Anlage der Kontaktbleche 10 an dem PTC-Element 12 durch den Positionsrahmen 16 nicht beeinträchtigt wird.As shown in the sectional view Figure 2 the PTC element 12 is located in a circumferentially enclosed receptacle of a positioning frame 16 made of insulating material, from which Figure 1 only the upper and lower frame members 18, 20 can be seen. The PTC element 12 usually projects beyond the frame members 18, 16 in the thickness direction, ie a thickness direction of the receiving pocket 116, so that the electrically conductive contact of the contact plates 10 on the PTC element 12 is not impaired by the positioning frame 16.

Auf der dem PTC-Element 12 gegenüberliegenden Seite liegt eine Isolierlage 22 außen an den Kontaktblechen 10 an. Diese Isolierlage 22 ist einteilig ausgebildet und umschlingt unterseitig den Positionsrahmen 16.On the side opposite the PTC element 12, an insulating layer 22 rests on the outside of the contact plates 10. This insulating layer 22 is formed in one piece and wraps around the underside of the positioning frame 16.

Die zuvor beschriebenen Elemente der PTC-Heizeinrichtung 2 sind in dem Heizergehäuse 4 aufgenommen, welches vorliegend aus Aluminium gebildet und durch Strangpressen hergestellt und auf Länge geschnitten ist. Die Breite dieses Heizergehäuses 4 entspricht vorliegend in etwa der Breite des PTC-Elementes 12. Die Breitenrichtung erstreckt sich quer zu der Darstellungsebene nach Figur 2. Die hier neben der Dicke zu erkennende weitere Abmessung des PTC-Elementes 12 ist die Länge. Diese Erstreckung entspricht in etwa der Einführrichtung der PTC-Heizeinrichtung 2 in die Aufnahmetasche 116.The previously described elements of the PTC heating device 2 are accommodated in the heater housing 4, which in the present case is made of aluminum and is produced by extrusion and cut to length. The width of this heater housing 4 corresponds in the present case approximately the width of the PTC element 12. The width direction extends transversely to the display plane to Figure 2 . The other dimension of the PTC element 12 that can be seen here in addition to the thickness is the length. This extension corresponds approximately to the direction in which the PTC heating device 2 is inserted into the receiving pocket 116.

Der in Figur 2 rechte Schenkel 6 des Heizergehäuses 4 ist gegenüber dem linken Schenkel verdickt ausgebildet und hat eine sich im Wesentlichen quer zu der Einbringrichtung erstreckende Anlagefläche 26, die eben und über die Breite des Heizergehäuses 4 durchgehend ausgebildet ist. Oberhalb dieser Anlagefläche 26 ist auch der rechte Schenkel 6 wie der linke Schenkel 6 als im Wesentlichen dünne und ebene Platte ausgebildet.The Figure 2 The right leg 6 of the heater housing 4 is thicker than the left leg and has a contact surface 26 which extends essentially transversely to the direction of insertion and which is flat and continuous across the width of the heater housing 4. Above this contact surface 26, the right leg 6, like the left leg 6, is also designed as an essentially thin and flat plate.

Die Schnittansicht lässt von dem Boden in Breitenrichtung abragende Fixierungslippen 28 erkennen, die vor dem Einbringen des Heizergehäuses 4 in die Aufnahmetasche 116 weiter in Querrichtung abstanden und beim Einbringen in die Aufnahmetasche 16 parallel zu den Innenflächen 118 umgeformt wurden. Diese Fixierungslippen 28 können wie Widerhaken wirken.The sectional view shows fixing lips 28 protruding from the base in the width direction, which protruded further in the transverse direction before the heater housing 4 was inserted into the receiving pocket 116 and were reshaped parallel to the inner surfaces 118 when inserted into the receiving pocket 16. These fixing lips 28 can act like barbs.

Durch das Aufbringen einer Kraft flächig auf die Anlagefläche 26 ist das Heizergehäuse 4 in der Aufnahmetasche 116 plastisch verformt. Bei dieser plastischen Verformung kann sich auch die Heizrippe 114 dauerhaft verformen. Jedenfalls ergibt sich aufgrund der plastischen Verformung eine Kaltverschweißung. Dazu kann gegen die Anlagefläche 26 mit einer Presskraft zwischen 1400 bis 3000 Newton gedrückt werden. Hierdurch fließt das Aluminiummaterial des Heizergehäuses 4 und verbindet sich stoffschlüssig mit den Innenflächen 118 der Aufnahmetasche 116.By applying a force to the contact surface 26, the heater housing 4 is plastically deformed in the receiving pocket 116. This plastic deformation can also permanently deform the heating rib 114. In any case, the plastic deformation results in cold welding. To do this, the contact surface 26 can be pressed with a pressing force of between 1400 and 3000 Newtons. This causes the aluminum material of the heater housing 4 to flow and bond firmly to the inner surfaces 118 of the receiving pocket 116.

Üblicherweise werden die Komponenten der PTC-Heizeinrichtung, die innerhalb des Heizergehäuses 4 aufgenommen sind, nämlich das zuvor in die Aufnahme des Positionsrahmens 16 eingesetzte PTC-Element 12, die daran anliegenden Kontaktbleche 10 sowie die Isolierlage 22 als Einheit zwischen die Schenkel 6 des Heizergehäuses 4 eingebracht, bevor dieses in die Aufnahmetasche 116 eingebracht und hierin verpresst wird.Usually, the components of the PTC heating device which are accommodated within the heater housing 4, namely the PTC element 12 previously inserted into the receptacle of the positioning frame 16, the contact plates 10 adjacent thereto and the insulating layer 22 are introduced as a unit between the legs 6 of the heater housing 4 before the latter is introduced into the receiving pocket 116 and pressed therein.

Die Figuren 3 bis 7 zeigen Varianten des Heizergehäuses 4. Ansonsten sind gegenüber der vorherigen Beschreibung gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei den Darstellungen nach den Figuren 3 bis 7 ist jeweils das Heizergehäuse 4 mit den darin aufgenommenen Komponenten noch nicht vollends in die Aufnahmetasche 116 eingeschoben. Vielmehr überragt es teilweise die Trennwand 108.The Figures 3 to 7 show variants of the heater housing 4. Otherwise, the same components as in the previous description are provided with the same reference symbols. In the illustrations according to the Figures 3 to 7 the heater housing 4 with the components accommodated therein is not yet fully inserted into the receiving pocket 116. Rather, it partially protrudes beyond the partition wall 108.

Bei dem zuvor diskutierten Ausführungsbeispiel bildet das Heizergehäuse 4 Schenkel 6 mit ebenen Außenflächen. Diese Außenflächen divergieren zwar, sind aber flach, d. h. eben.In the previously discussed embodiment, the heater housing 4 forms legs 6 with flat outer surfaces. These outer surfaces diverge, but are flat, i.e. even.

Bei der in Figur 3 gezeigten Variante sind die Schenkel 6 leicht konvex ausgebildet. Sie haben einen Radius von zwischen 500 und 1000 mm. Auf die Fixierungslippen 28 wird bei diesem Ausführungsbeispiel verzichtet. Statt eines Positionsrahmens 16 ist lediglich ein elektrisch nicht leitender Kunststoffsteg 30 zwischen einem Boden der Heizrippe 114 und dem PTC-Element 12 vorgesehen. Die Anlageflächen 26 sind beiderseits des PTC-Elementes 12 an den beiden Schenkeln 6 ausgebildet. So ergibt sich beim Aufbringen der Anpresskraft auf beiden Seiten des PTC-Elementes ein Fließen des das Heizergehäuse 4 ausbildenden Materials und damit eine gleichmäßigere Verbindung zwischen dem Heizergehäuse und den Innenflächen 118. Darüber hinaus kann das PTC-Element 12 mittig zu der Aufnahmetasche 116 angeordnet werden, sodass auf beiden Hauptseitenflächen des PTC-Elementes 12 gleiche Wärmeaustragsbedingungen herrschen. Die Hauptseitenfläche ist dabei diejenige Fläche, die sich in Längsrichtung und in Breitenrichtung des PTC-Elementes 12 erstreckt.At the Figure 3 In the variant shown, the legs 6 are slightly convex. They have a radius of between 500 and 1000 mm. The fixing lips 28 are omitted in this embodiment. Instead of a positioning frame 16, only an electrically non-conductive plastic web 30 is provided between a base of the heating fin 114 and the PTC element 12. The contact surfaces 26 are formed on both sides of the PTC element 12 on the two legs 6. When the contact force is applied on both sides of the PTC element, the material forming the heater housing 4 flows and thus a more uniform connection between the heater housing and the inner surfaces 118 is created. In addition, the PTC element 12 can be arranged centrally to the receiving pocket 116 so that the same heat dissipation conditions prevail on both main side surfaces of the PTC element 12. The main side surface is the surface that extends in the longitudinal direction and in the width direction of the PTC element 12.

Bei der Variante nach Figur 4 sind eine Vielzahl von Fixierungslippen 28 gegenüberliegend zu den Hauptseitenflächen des PTC-Elementes 12 ausgebildet. Diese beschränken sich auf den oberen Bereich des PTC-Elementes 12. Ansonsten entspricht die in Figur 4 dargestellte dritte Variante der zweiten Variante nach Figur 3.In the variant according to Figure 4 a plurality of fixing lips 28 are formed opposite the main side surfaces of the PTC element 12. These are limited to the upper area of the PTC element 12. Otherwise, the Figure 4 shown third variant of the second variant according to Figure 3 .

Bei der vierten Variante nach Figur 5 sind Fixierungslippen 28 allein im Bereich des Heizergehäusebodens 8 ausgebildet. Diese Fixierungslippen 28 verformen sich unter anderem im Boden der Aufnahmetasche 116. Auch hier sind zwei Anlageflächen 26 ausgeformt. Die Außenflächen der Schenkel 6 sind konvex.In the fourth variant after Figure 5 Fixing lips 28 are formed only in the area of the heater housing base 8. These fixing lips 28 deform, among other things, in the base of the receiving pocket 116. Here, too, two contact surfaces 26 are formed. The outer surfaces of the legs 6 are convex.

Die in Figur 6 gezeigte Variante kombiniert die Variante nach den Figuren 4 und 5.In the Figure 6 The variant shown combines the variant according to the Figures 4 and 5 .

Die Figur 7 zeigt eine Ansicht der gesamten Breitenerstreckung der Aufnahmetasche 116 und der PTC-Heizeinrichtung 12. Stirnseitig der PTC-Heizeinrichtung verbleibt ein gewisser Spalt zu der stirnseitigen Begrenzung der Aufnahmetasche 116. Nach Einbringen der PTC-Heizeinrichtung 2 in die Aufnahmetasche 116 kann der verbleibende Freiraum innerhalb der Aufnahmetasche 116 mit einer gut wärmeleitfähigen, üblicherweise elektrisch isolierenden Masse ausgefüllt werden.The Figure 7 shows a view of the entire width of the receiving pocket 116 and the PTC heating device 12. At the front of the PTC heating device, a certain gap remains to the front boundary of the receiving pocket 116. After the PTC heating device 2 has been introduced into the receiving pocket 116, the remaining free space within the receiving pocket 116 can be filled with a mass that has good thermal conductivity and is usually electrically insulating.

Figur 7 verdeutlicht einen nach innen gerichteten Verriegelungsvorsprung 32. Dieser Verriegelungsvorsprung 32 liegt in dem fertigen Erzeugnis üblicherweise flächig in Richtung auf das PTC-Element 12, konkret gegen die Isolierlage 22 an. Der Verriegelungsvorsprung 32 kann nach Art eines Widerhakens wirken, der ein unbeabsichtigtes Herauslösen des PTC-Elementes 12 aus dem Heizergehäuse 4 verhindert. Nach der plastischen Verformung des Heizergehäuses 4 ist dieser Verriegelungsvorsprung 32 im Grunde in eine ebene Anlagefläche integriert, die sich parallel zu einer Hauptseitenfläche des PTC-Elementes 12 erstreckt und vorliegend eine Anlagefläche für die Isolierlage 22 ausformt. Figure 7 illustrates an inwardly directed locking projection 32. This locking projection 32 is usually flat in the finished product in the direction of the PTC element 12, specifically against the insulating layer 22. The locking projection 32 can act like a barb, which prevents the PTC element 12 from being accidentally released from the heater housing 4. After the plastic deformation of the heater housing 4, this locking projection 32 is basically integrated into a flat contact surface, which extends parallel to a main side surface of the PTC element 12 and in this case forms a contact surface for the insulating layer 22.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
PTC-HeizeinrichtungPTC heating device
44
HeizergehäuseHeater housing
66
Schenkelleg
88th
HeizergehäusebodenHeater housing base
1010
Kontaktblech/LeiterbahnenContact plate/conductor tracks
1212
PTC-ElementPTC element
1414
AnschlussfahneConnection lug
1616
PositionsrahmenPosition frame
1818
Oberer RahmenholmUpper frame beam
2020
Unterer RahmenholmLower frame member
2222
IsolierlageInsulation layer
2626
AnlageflächeContact surface
2828
FixierungslippeFixation lip
3030
KunststoffstegPlastic bridge
3232
VerriegelungsvorsprungLocking projection
100100
GehäuseHousing
102102
GehäusebodenCase back
104104
GehäusebasisHousing base
106106
GehäusedeckelHousing cover
108108
Trennwandpartition wall
110110
Zirkulationskammer/HeizkammerCirculation chamber/heating chamber
112112
AnschlusskammerConnection chamber
114114
HeizrippeHeating fin
116116
AufnahmetascheRecording pocket
118118
InnenflächeInner surface
120120
AnschlussstutzenConnection piece

Claims (12)

  1. An electric heating device comprising:
    a housing (100) having a partition wall (108) separating a connection chamber (112) from a heating chamber (110) for emitting heat from which at least one receiving pocket (116) projects into the heating chamber (110) as a heating rib (114), in which a PTC heating means (2) having at least one PTC element (12) and conductive tracks (10) are accommodated which are electrically conducting connected to the PTC element (12) with different polarity for energizing the same and are electrically connected in the connection chamber (112), wherein the PTC element (12) and at least one of the conductive tracks (10) are accommodated in a heater housing (4),
    characterized in that
    the heater housing (4) is pressed into the receiving pocket (116) with plastic deformation of the heater housing (4) and/or the receiving pocket (116).
  2. The electric heating device according to claim 1, characterized in that the heater housing (4) is connected to the receiving pocket (116) by a material bond and is preferably cold-welded thereto.
  3. The electric heating device according to claims 1 or 2, characterized in that at least one surface of the heater housing (4) abutting against the receiving pocket (116) is formed to be convex.
  4. The electric heating device according to any one of the preceding claims, characterized by at least one fixing lip (28) formed by an undercut on the heater housing (4), which is plastically deformed at least partially by pressing the heater housing (4) into the receiving pocket (116) and is delimited in the thickness direction by opposite inner surfaces (118), and is abutted against an inner surface (118) of the receiving pocket (116).
  5. The electric heating device according to claim 4, characterized in that the heater housing (2) includes two legs (6) and a heater housing base (8) connecting the legs (6) to each other as a result of which a substantially U-shaped or V-shaped receiving space is formed for the PTC element (12) and the at least one conductive track (10), and in that at least one fixing lip (28) is provided on at least one of the legs (6) and/or two fixing lips (28) are provided formed on opposite sides of the heater housing base (8).
  6. The electric heating device according to any one of the preceding claims, characterized in that the heater housing (4) includes, at a rear end in the pressing-in direction, an abutting surface (26) adapted for applying a pressing tool.
  7. The electric heating device according to any one of the preceding claims, characterized in that the heater housing (4) has at least one inwardly facing locking projection (32).
  8. The electric heating device according to any one of the preceding claims, characterized in that the heater housing is manufactured by a pultrusion or extrusion process.
  9. A method for manufacturing an electric heating device comprising a housing having a partition wall separating a connection chamber from a heating chamber for emitting heat from which at least one receiving pocket projects into the heating chamber as a heating rib, in which a PTC heating means having at least one PTC element and conductive tracks are accommodated which are electrically conductively connected to the PTC element with different polarity for energizing the same and are electrically connected in the connection chamber, wherein in the method
    the PTC element (12) and at least one of the conductive tracks (10) is inserted into a heater housing (4) of the PTC heating device (2) and into the receiving pocket (116), and the heater housing (4) is pressed into the receiving pocket (116) with plastic deformation of the heater housing (4) and/or the receiving pocket (116) and is preferably cold-welded to the receiving pocket (116).
  10. The method according to claim 9, characterized in that the heater housing (4) is inserted into the receiving pocket (116) in such a way that a heater housing base (8) is plastically deformed in the base of the receiving pocket (116).
  11. The method according to claims 9 or 10, characterized in that the PTC element (12) and the at least one conductive track (10) are first inserted into the heater housing (4) and the heater housing (4) thus equipped is inserted into the receiving pocket (116).
  12. The method according to claim 11, characterized in that the heater housing (4) is gripped for insertion by an insertion tool, by means of which the heater housing (4) is abutted against the PTC element (12) under elastic or plastic deformation before the heater housing (4) is inserted into the receiving pocket (116).
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