本发明涉及一种具有容纳动力单元的框架的电加热装置。动力单元包括至少一个热生成元件和一个热发射元件，该热发射元件配置为波纹式肋元件。在根据本发明的解决方案中，波纹式肋元件通常邻接热生成元件，具有良好的热传导性。热生成元件具有扁平管，该扁平管中布置有至少一个ptc元件。ptc元件位于两个端子板之间，该两个端子板用不同极性通电，并因此被指派不同的极性以加热ptc元件。在扁平管的内圆周表面和端子板之间，设置有绝缘体，该绝缘体位于ptc元件外部。该绝缘体通常利用其与扁平管相反的表面直接邻接端子板。因此，扁平管与端子板电绝缘。所述配置特别有利于利用高电压激励所述ptc。这是因为本发明特别涉及用于机动车辆的电加热装置，具体地，用于电动车辆的电加热装置。
背景技术：
例如从wo2007/049746a1中已知一种具有权利要求1的通用特征的电加热装置。在该现有技术中，在扁平管中设置有弹簧元件，该弹簧元件应该用应力将端子板压靠在ptc元件。在端子板的外侧，设置单独的绝缘条作为绝缘体以使得端子板与外部绝缘，这对于基于本发明的解决方案也是可能的。一个绝缘层直接邻接扁平管的内圆周表面，设置在相对侧上的另一绝缘层邻接弹簧元件，该弹簧元件弹性地支撑在扁平管的内圆周表面。
在任何情况下，在弹簧元件侧，先前已知的解决方案有差的热输出。弹簧元件防止电绝缘体和扁平管的内圆周表面之间的全表面接触。而且，弹簧钢具有相对差的热传导性。
然而，为了使得具有至少一个ptc元件的电加热装置有效操作，两侧均匀的热输出是必要的。
然而，为了使得具有至少一个ptc元件的电加热装置有效操作，两侧均匀的热排放是必要的。就热量而言，如果ptc元件仅仅差地耦合至波纹式肋元件，ptc元件生成的热不能消散，并且ptc元件的电阻变得无限大，从而阻止了电能的进一步输出并且因此阻止了输出功率。因此，ptc元件的性能效率和性能利用率很低。
在高压应用中，此外有特定的安全要求。特别是在机动车辆的电加热装置中，必须确保ptc元件周围的绝缘体可靠地使得电加热装置的位于绝缘体外侧的并且通常由金属形成的元件与扁平管内部的电激励元件电绝缘。
技术实现要素：
本发明潜在的问题是提供一种电加热装置，特别是用于机动车辆，该电加热装置用改进的方式以良好的效率满足安全要求。
为了解决该问题，本发明提供了一种具有权利要求1的特征的电加热装置。在根据本发明的解决方案中，多个扁平管在它们的连接侧被密封，该多个扁平管在它们的连接侧引导通过控制壳体。各个连接管可以通过将管塞插入连接管中而自身密封，使得只有用于将ptc元件电连接到电流源的电连接元件突出超过加热管。可选地或另外地，扁平管可以通过作用在扁平管外圆周上的密封体密封，该密封体设置在扁平管的外圆周表面和控制壳体形成的密封件容器之间。因此，扁平管优选地终止在控制壳体中。控制壳体形成用于动力单元的控制元件，并且通常具有用于控制动力单元的元件的控制装置。该控制装置通常具有用于控制动力电流的功率晶体管。功率晶体管的功耗通过冷却元件散发，该冷却元件通常延伸到动力单元内或该冷却元件的端部与该动力单元相邻，但是在任何情况下都被待加热的介质覆盖。用于根据本发明的加热装置的待加热介质优选地是空气。
因此，根据本发明的解决方案的框架优选地也是塑料框架，该塑料框架完全地包围动力单元。通常，仅仅扁平管的用于将扁平管与控制装置电连接的端子突耳突出到塑料框架之外。
在根据本发明的教导中，波纹式肋元件通常与扁平管的外圆周表面金属接触。这同样适用于由片状金属制成的任何条状元件，该条状元件可能设置在相邻的波纹式肋元件之间，该条状元件形成用于波纹式肋元件的各个肋的平坦接触表面。根据本发明，动力单元的这些金属元件具有电势，为此建议设置导电元件，优选地在控制壳体中设置导电元件，该导电元件将多个扁平管彼此电连接。控制壳体上的导电元件确保多个扁平管彼此直接电耦合，并且因此该多个扁平管具有相同的极性。这不可避免地确保了扁平管和与该扁平管金属性地邻接的波纹式肋元件具有相同的极性。
根据本发明的电加热装置可以包括各种导电元件，该各种导电元件将多个扁平管彼此电连接。相应的导电元件与所指派的扁平管直接导电。所有扁平管和所有相邻的波纹式肋元件的相同极性的目的通过不同导电元件彼此电连接的事实来实现。这可以通过位于控制壳体中的印刷电路板完成，该印刷电路板例如将控制信号传导至功率晶体管，和/或将动力电流从功率晶体管传导至各个ptc元件。
关于良好的热输出，在弹性弹簧的预紧力下热生成元件被施加到扁平管。因此，扁平管通过外弹簧而变形，通常弹性变形。外弹簧容纳在框架内，该框架优选地是塑料框架。外弹簧可以优选地靠近侧梁或集成在侧梁中，使得被框架按压的内表面可以通过热生成元件和波纹式肋元件以最好的方式使用。在绝缘体介于扁平管的内圆周表面和热生成元件之间的情况下，外弹簧将扁平管的内圆周表面压靠在热生成元件。这导致从热生成元件良好的热提取。此外，外弹簧通常在弹簧预紧力下将与相关联的扁平管相邻的波纹式肋元件施加在扁平管，使得在扁平管的外表面上也确保扁平管和波纹式肋元件之间良好的热传递。
上述方面对于本发明也是必要的。换句话说，根据本发明的主题可以通过权利要求1的通用特征形成，权利要求1的规定有框架是塑料框架并且热生成元件在外弹簧的弹簧预紧力下邻接扁平管。对于这种配置，权利要求1的特征不是必须的但是优选地实现。
根据本发明的优选实施例，多个扁平管通过共用端子弹簧彼此电连接，该共用端子弹簧在预紧力下邻接扁平管的外圆周。该端子弹簧优选地在控制壳体中保持隔离。该控制壳体优选地全部或部分由塑料制成。任何情况下，控制壳体底座应该由塑料制成，该控制壳体底座形成通孔以穿过各个扁平管。该由塑料制成的控制壳体底座可以由基本上均匀的控制壳体盖覆盖，以便将控制元件密封在控制壳体中，并且如果需要，将印刷电路板密封在控制壳体中，该基本上均匀的控制壳体盖由片状金属制成。
一个或多个端子弹簧可以连接到控制装置中的地线检测器等，以便检测可能的绝缘缺陷，使得在损坏发生之前关闭电加热装置，例如从本申请人的ep2299201a1中已知。端子弹簧可以例如以导电的方式容纳在控制壳体中或控制壳体金属制成的部分，该端子弹簧又电连接到地线检测器和/或接地螺栓，以用于将电加热装置连接到机动车辆的接地终端。然而，导电元件也可以容纳在塑料壳体中，并且电连接到装配的或单独的导电板的导体轨迹，该导电板仅用于接地连接，该导电板的部分承载地线检测器，例如，并且可以展示逻辑，该逻辑用于评估来自地线检测器的信号。
根据本发明的优选实施例，端子弹簧由长方形通常u形或v形弯曲片状金属片形成，该片状金属片插入控制壳体的容置槽中并且形成至少一个锁定段，该至少一个锁定段与控制壳体相互作用以固定端子弹簧和端子臂，该端子臂通过狭缝与至少一个锁定段分离，该端子臂在外圆周上邻接扁平管。因此，锁定元件通常邻接扁平管。与扁平管的邻接通常在扁平管的外圆周上进行，即在基本与扁平管的主侧面成直角延伸的表面上进行，在该主侧面上从波纹式肋元件提取热量。扁平管圆周方向中较小表面部分以下简称为扁平管的“端面”。
根据本发明的另一个优选实施例，连接盖在连接侧插入扁平管中。该连接盖形成用于排出端子突耳的插座，该端子突耳优选地从端子板中去除，但是在任何情况下该端子突耳以导电的方式与端子板电连接。这些端子突耳突出超过用于扁平管内的端子板的电连接的连接盖。连接盖进一步形成外部分隔腹板，该外部分隔腹板设置在两个端子突耳之间，并且因此增加了两个端子突耳之间的空气和泄露路径。连接盖通常具有端子环，该端子环邻接扁平管的末端，并且通过该端子环确定连接盖相对于扁平管的轴向端部位置。
连接盖优选地也形成有内部分隔腹板，该内部分隔腹板插入在扁平管中并且有时到达布置成靠近扁平管的自由开口的ptc元件。因此，该ptc元件可以通过内部腹板与扁平管的自由开口保持一定的距离。然后，内部腹板将两个端子板彼此分开，优选地也在扁平管口部的区域中使得两个端子板彼此分开，使得这里也增加了空气和泄露路径。
根据本发明的优选实施例，连接盖可以以密封的方式插入扁平管中。这防止污染物或湿气通过控制壳体从自由开口进入扁平管。密封可以例如通过粘合剂完成，该粘合剂将连接盖和扁平管连接。
上面讨论的外部分隔腹板也可以具有相对于印刷电路板来定位端子突耳的功能。为此目的，分隔腹板突出超过相应的扁平管指派的端子突耳。外部分隔腹板的自由端部优选地是锥形的。用于扁平管连接的印刷电路板具有指派给端子突耳的端子突耳凹槽。在所述端子突耳凹槽中，端子突耳与印刷电路板的导体轨迹电连接。外部分隔腹板优选地是锥形的。由于突出超过端子突耳，外部分割腹板必须首先插入印刷电路板中的相关分隔腹板凹槽中，导致端子突耳相对于端子突耳凹槽的定位。外部分隔腹板自由端部的锥形构造便于所述定位。在组装状态下，外部分隔腹板突出穿过分隔腹板凹槽并且以小间隙保持在分隔腹板凹槽中，而不是类似于配合保持在分割腹板凹槽中，使得端子突耳以高精度定位在端子突耳凹槽中。因此，端子突耳相对于印刷电路板的定位通过外部分隔腹板和印刷电路板之间的正向锁定实现。
上述印刷电路板可以是传统的印刷电路板。然而，它也可以由若干导体轨迹形成，该若干导体轨迹通过冲压和弯曲均匀的片状材料制成，如ep2205931a1中所述。金属板不一定必须配备有电气或电子部件。
根据本发明的优选实施例，密封元件布置在扁平管的外圆周表面上。该密封元件位于内部分隔腹板的高度处。因此，扁平管的相当柔性材料通过连接盖在自由开口的区域中得到强化，使得扁平管不会由于密封元件的从外部作用在扁平管上的压缩力而变形。这确保了可靠密封。为此目的，控制壳体具有密封件容器，该密封件容器配置为容纳密封元件。
密封元件优选地弹性预张紧保持在密封件容器中并且因此压在一起，导致可靠的密封。为此目的，容纳动力单元的框架具有连接件，该连接件围绕扁平管并且被设计成插入密封件容器中。这允许连接件轴向地按压密封元件并将密封元件密封在密封件容器中。
根据本发明的另一方面，本发明指定了热应变补偿区，该热应变补偿区由端子板形成并设置为与端子突耳相邻。热应变补偿区的规则特征为端子板的冲压片段，该冲压片段不在整个表面上延伸，该整个表面在端子板和端子突耳之间的直接连接之间。相应的热应变补偿区可以通过曲折式弯曲段形成，该弯曲段从形成端子板的材料冲压形成。对于热应变补偿区尤其重要的是至少两个腹板，该两个腹板基本上横向于端子突耳的纵向延伸而延伸，所述至少两个腹板通过从端子板的材料冲压形成并且一体地形成在端子板上。通过共用连接区域，这两个腹板可以朝向彼此弯曲和远离彼此弯曲，这提供了一定的补偿可能性，以便在加热杆内不同的加热情况下产生补偿运动。因此，端子板的与ptc元件相邻的区域可以在端子板上保持固定。即使电加热装置接通或断开，端子突耳也可以固定在它的连接位置中。
通过端子突耳平行于端子板的与ptc元件相邻的区域延伸，然而偏移该区域的事实，可以产生额外的补偿可能性。这具有进一步的优点，这两个端子板可以容易且安全地容纳在连接盖中的相同高度处以形成扁平管。
最后，建议为端子板设置安全闩锁，该安全闩锁锁定在连接盖形成的锁销上。该安全闩锁优选地平行于热应变补偿区域延伸，导致相对紧凑的结构。
权利要求10至12所详述的实施例也可以是发明本身必要的，即结合具有权利要求1的通用特征的电加热装置的加热管的连接盖来限定本发明。这同样适用于具有定位框架的传统解决方案，该定位框架在为此目的设置的凹槽中容纳至少一个ptc元件，并且该定位框架从端子板两侧规则地突出，并且该定位框架容纳在该端子板两侧之间以便激励ptc元件。这种端子板通常也一体地形成有端子突耳，例如从de202011003209u1或ep2772375a1中已知。
附图说明
在与附图有关的实施例的后面的描述中示出了本发明的进一步细节和优点。其中：
图1用分解图示出了该实施例的透视侧视图；
图2示出了扁平管的一个实施例的透视侧视图；
图3示出了根据图2的扁平管的连接端的透视放大图；
图4示出了控制壳体底座的内部的透视俯视图；
图5示出了根据图4的示意图沿线v-v的侧视图；
图6示出了设置在控制壳体底座中的印刷电路板的细节的俯视图；
图7示出了容纳在电加热装置中的扁平管在扁平管连接端区域中的剖视图；
图8示出了在接合连接盖和端子突耳之前图2中所示的端部的透视侧视图；和
图9示出了在接合之后根据图8的实施例的俯视图。
具体实施方式
图1示出了电加热装置的实施例的主要部件，该电加热装置包括塑料制成的框架2，框架2由两个框架元件4和框架元件6形成。从框架元件4的外表面示出了图1左侧所示的框架元件4。右侧所示的框架6提供了框架的内部构造的视图。弹簧元件8位于框架元件6的纵梁的区域中。弹簧元件8指派给每个纵梁。根据ep2298582a1的教导构造弹簧元件，并且弹簧元件具有彼此相对的滑动段，弹簧元件的相对运动导致段的打开，使得在关闭框架2后，可以在框架内产生弹簧力。
框架2的内部填充有动力单元，该动力单元由附图标记10标识。动力单元10具有波纹式肋元件12，该波纹式肋元件12邻接扁平管14。波纹式肋元件12由曲折式弯曲片状金属条形成，该片状金属条在一侧直接邻接扁平管14，具体地邻接扁平管14的主侧表面16，并且该片状金属条在相对侧接触条状元件18。通过弹簧元件8，各个波纹式肋元件12在预紧力下被施加在指派的扁平管14。印刷电路板10的层平行于框架2的纵梁延伸。
在每个扁平管14中，在扁平管14的纵向方向一个接一个地设置有多个ptc元件20，端子板22邻接该多个ptc元件，每个端子板22在外侧设置有绝缘体24。该绝缘体24主要通过用聚酰亚胺薄膜多次缠绕端子板22形成(参加图7)。
如图1-3所示，每个扁平管14的连接端设置有连接盖26，该连接盖26形成为注塑成型的塑料部件并且具有插座28，该插座28用于引出端子突耳30。所述插座28通向扁平管14的内部。通过切割端子板22的自由端形成端子突耳30。端子板22位于扁平管14的内表面之间，扁平管14的内表面平行于扁平管14的主侧表面16形成。端子突耳30大致上位于相对于扁平管14的厚度的中间，并且因此相对于扁平管14的主侧表面向内偏移。在端子突耳30之间，具有外部分割腹板32，该外部分隔腹板32突出超过端子突耳30。外部分割腹板32的自由端是锥形的。外部分割腹板32具有基本上十字形的横截面。外部分隔腹板32产生的外肋每个都是扁平的，以形成外部分隔腹板32的共用尖端。
图2和图3也示出了密封元件34，密封元件34滑动到扁平管14上。密封元件34包括tpe并且形成为迷宫式密封。密封元件34位于连接盖26的内部分隔腹板36的高度处，这可以在图7中看到，内部分隔腹板36在连接端的区域中将端子板22间隔开并且延伸到第一ptc元件20。内部分隔腹板36与绝缘体24和端子板22一起，强化扁平管14的连接端，使得当密封元件34施加到扁平管14的外部圆周表面时不会有相当大的变形。这强化了密封。
在图1中，控制壳体底座由附图标记40标识，该控制壳体底座40容纳控制器，该控制器设置在附图标记42标识的印刷电路板上。在图中突出显示的印刷电路板42上的唯一部件是功率晶体管44。如ep2236330a1中所述，可以在印刷电路板42的上侧或下侧设置母端子元件。这些母端子元件由附图标记45标识。印刷电路板42此外还具有用于控制信号的连接器壳体46和用于动力电流的连接器壳体48。这些连接器壳体46和连接器壳体48可靠地安装在控制壳体底座40的容器内。
附图标记50示出了支撑结构，该支撑结构50支撑控制壳体盖52以便通过弹性压缩元件54将功率晶体管44施加在散热器56的表面，该散热器56由金属控制壳体底座40一体地形成。在功率晶体管44和散热器56之间设置聚酰亚胺薄膜58，以避免功率晶体管44和散热器56直接电接触。
图1和图2示出了每个扁平管14另一端的端盖60，该端盖60以密封的方式插入扁平管14中，类似于连接盖26，并且端盖60在端部有模塑腹板，该模塑腹板可以容纳在两个框架元件4和框架元件6内的容器中，以便以预定的方式定位相应的扁平管14。在相反侧，框架元件4和框架元件6的横梁具有一体地形成在塑料框架2上的连接件62。这里，每个半框架4和半框架6形成连接件62的一部分，使得当框架接合时，连接件62也完成了。
这些连接件62的功能在图7中示出。可以看出，控制壳体底座40具有密封件容器64，该密封件容器64朝向动力单元10开口，并且密封件容器64配置成容纳密封元件34。在接合动力单元10和控制元件之后，控制元件作为壳体部件包括控制壳体底座40和控制壳体盖52，控制元件在图1中用附图标记66标识，密封元件34被密封件容器64中的连接件62的端面压缩，使得产生牢固的密封。
在该密封之外，多个扁平管14放置在共同的高度上。为此目的，容置槽68凹进控制壳体底座40中，其中端子弹簧70压入容置槽68中。容置槽68如图4所示横向地朝向三个扁平管14中的每一个开口，并且为此目的，容置槽68具有穿透的开口72。在每个开口72中，具有通过狭缝74分隔而成的端子臂76，端子臂76由端子弹簧70形成。端子弹簧70在相邻的端子臂76之间形成锁定段78。在未预紧的状态下，端子弹簧70的宽度大于容置槽68的宽度。端子弹簧70因此被压入容置槽68中，由此锁定段78预张紧，并且容置槽68中的端子弹簧70可靠地连接，如果有需要，也可以通过使端子弹簧70抓住壳体底座40。这方面可以在图5中看到。附图7还示出了连接盖26设置有端子环79，该端子环79在端面处邻接扁平管14。
图4还示出了控制壳体底座40形成顶板段80，当扁平管14滑入控制壳体底座40中时，具有连接盖26的扁平管14撞击该顶板段80。这确定了扁平管14的轴向位置。扁平管14的另一端通过指派的端盖60固定在框架2的横梁中。
在图4的图示中，为了说明原因，移除印刷电路板42。然而，示出了功率晶体管44和指派给这些功率晶体管的压缩元件54，在控制壳体盖已经与控制壳体底座40接合以完成控制壳体82之后，在预紧力下压缩元件54将功率二极管44施加在散热器56。图4还示出了母插头元件插座45，该母插头元件插座45根据ep2236330a1配置并连接到印刷电路板42的导体轨迹。
图6示出了印刷电路板42的透视图，印刷电路板42具有适于容纳端子突耳30的端子突耳凹槽84。在这些端子突耳凹槽84中，母插头元件45的端子臂86暴露出来，端子突耳30通过端子臂86与印刷电路板42的轨道电接触。在端子突耳凹槽84之间的中间，示出了分隔腹板凹槽88，该分隔腹板凹槽88容纳外部分隔腹板32，该外部分隔腹板32从该分隔腹板凹槽88中突出。当接合扁平管14时，外部分隔腹板32前部首先与分隔腹板凹槽88相遇。由于外部分隔腹板32的锥形尖端，当向前滑动扁平管14时，分隔腹板32以很小的间隙定位在分隔腹板凹槽88中，因此随后的端子突耳30也在端子臂86之间被精确地引导。
图8和图9示出了连接盖26以及相关端子板22中的一个。该端子板22一体地形成端子突耳30。在端子突耳30和ptc元件20上的端子板22的邻接区域90之间，存在热应变补偿区92，该热应变补偿区92由曲折式弯曲段形成，在这种情况下热应变补偿区92包括三个腹板94，该三个腹板94平行于彼此延伸并且基本上与端子突耳30的延伸方向成直角，该三个腹板94彼此连接。因此，在不需要端子突耳30或区域90的位置相对于端子板改变的情况下，对由电加热装置的间歇性操作造成的热应变，可以产生一定的补偿。这显著降低了摩擦腐蚀的风险。
平行于热应变补偿区92，端子板22的材料形成安全闩锁96，安全闩锁96平行于细长端子板22的主延伸方向延伸并且形成加厚端98，加厚端98通过安全坡道100合并到安全闩锁96的细长腹板区域102中。当端子突耳30滑入连接盖26的插座28中时，由附图标记104标识的锁销首先滑过腹板区域102的外表面，锁销104由连接盖26一体地形成。锁销104最终遇到安全坡道100，使得安全闩锁96向内弹性弯曲并且在滑过安全闩锁104后最终弹性复位，使得加厚端98被锁定在安全闩锁104后面(参见图9)。
如图9所示，热应变补偿区92位于连接盖26内，连接盖26为此目的形成凹槽106，凹槽106在一侧被凸起的端子腹板108限定。在插入扁平管14且一直抵达凸缘110之前，图9示出的设计被包裹在聚酰亚胺薄膜中，该凸缘110形成端子环79。
附图标记列表
2-框架；
4-框架元件；
6-框架元件；
8-弹簧元件；
10-动力单元；
12-波纹式肋元件；
14-扁平管；
16-扁平管的主侧表面；
18-条状元件；
20-ptc元件；
22-端子板；
24-绝缘体；
26-连接盖；
28-插座；
30-端子突耳；
32-外部分割腹板；
34-密封元件；
36-内部分割腹板；
40-控制壳体底座；
42-印刷电路板；
44-功率二极管；
45-母插头元件插座；
46-用于控制信号的连接器壳体；
48-用于动力电流的连接器壳体；
50-支撑结构；
52-控制壳体盖；
54-压缩元件；
56-散热器；
58-聚酰亚胺薄膜；
60-端盖；
62-连接件；
64-密封件容器；
66-控制元件；
68-容置槽；
70-端子弹簧；
72-开口；
74-狭缝；
76-端子臂；
78-锁定段；
79-端子环；
80-顶板段；
82-控制壳体；
84-端子突耳凹槽；
86-端子臂；
88-分隔腹板凹槽；
90-ptc元件上的端子板的邻接区域90
92-热应变区；
94-腹板；
96-安全闩锁；
98-加厚端；
100-安全坡道；
102-腹板区域；
104-锁销；
106-凹槽；
108-端子腹板；
110-凸缘。