• 专利附录
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement (20) mit einem elektrischen Leiter (10) mit einem fadenförmigen Kern (12) aus Kunststoff und einer metallhaltigen Ummantelung (14). DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass die Ummantelung (14) zumindest anteilig aus Gold und/oder Silber besteht.
    公开号:DE102004011514A1
    申请号:DE200410011514
    申请日:2004-03-08
    公开日:2005-10-06
    发明作者:Simone Köhler；Michael Weiss
    申请人:WET Automotive Systems AG；
    IPC主号:H05B3-12
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement nach dem Oberbegriffdes Anspruchs 1.
    [0002] ZurHerstellung von elektrisch beheizbaren Sitzen oder Lenkrädern werdenelektrische Heizelemente benötigt,die in der Regel eine Vielzahl von Heizdrähten aufweisen. Diese Heizdrähte können bspw.aus Kupfer oder aus einem anderen geeigneten Leitermaterial mitausreichender elektrischer Leitfähigkeitbestehen und könnenggf. durch eine äußere Isolierungabgeschirmt und/oder verstärktsein. Heizdrähte,die zumindest teilweise aus Kupfer bestehen, sind jedoch nur begrenztmechanisch belastbar, so dass nach länger dauernder Benutzung Störungen durchMaterialermüdungenund/oder -brüchenauftreten können.Dies liegt in erster Linie an der nur ungenügenden Biege-Wechsel-Belastbarkeit desKupfermaterials.
    [0003] Umdiesem Problem abzuhelfen, können sog.Manteldrähteverwendet werden, bei denen elektrische Leiter mit einem Stahlkernversehen sind, die einen Kupfermantel aufweisen. Ein Manteldraht auseinem Mantel aus Platin und einem Kern aus einem edelmetallhaltigenWerkstoff ist aus der DE38 32 342 C1 bekannt. Der Kern kann auf Kriterien wie Flexibilität, Reiß- und Zugfestigkeitund Biege-Wechsel-Festigkeit abgestimmt werden, während derMantel hinsichtlich der gewünschtenelektrischen Eigenschaften optimiert werden kann.
    [0004] EinManteldraht mit einem Kern aus rostfreiem Stahldraht und einem Mantelaus Kupfer ist aus der DE196 38 372 A1 bekannt. Ein Manteldraht, bei dem der Mantelaus Stahl und der Kern aus Kupfer oder wahlweise umgekehrt bestehenkann, ist schließlichin der DE 102 06 336A1 beschrieben.
    [0005] Einbedeutender Nachteil dieser bekannten Materialkombinationen bestehtin den relativ hohen Kosten und der nur begrenzten Korrosionsbeständigkeitder Manteldrähte.Die Kupferumhüllungleitet zwar den elektrischen Strom für die meisten Anwendungsfälle aus reichendgut, doch ist es fürmanche Einsatzzwecke nicht ausreichend gegen Korrosion beständig.
    [0006] EinZiel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Heizelement miteinem elektrischen Leiter zur Verfügung zu stellen, der ausreichenddauerbelastbar und korrosionsbeständig ist und der kostengünstig herzustellenist.
    [0007] DiesesZiel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchserreicht. Dem gemäß weistein elektrischer Leiter mit einem fadenförmigen Kern aus Kunststoffeine Ummantelung auf, die zumindest anteilig aus Gold und/oder Silberbesteht. Die Ummantelung kann auch eine Gold-Silber-Legierung aufweisen.Ein solcher elektrischer Leiter zeichnet sich durch einen sehr geringen elektrischenWiderstand und eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Der fadenförmige Kerndes elektrischen Leiters besteht aus einem Kunststoff, der ausreichendzug- und bruchfest ist. Als Kunststoff kann insbesondere ein Polyamidkunststoffzum Einsatz kommen, der neben der mechanischen Festigkeit über eineausgeprägteTemperaturbeständigkeit verfügt, so dasses fürden vorgesehenen Einsatzzweck, insbesondere für einen Heizdrahtes o. dgl. idealgeeignet ist. Die Ummantelung aus Gold, Silber oder einer Gold-Silber-Legierungist sehr duktil. Daher kann dieser Verbund einer Biegewechselbelastungauch übereine lange Zeit hervorragend widerstehen.
    [0008] AlsKunststoffkern eignen sich auch anderer Kunststoffmaterialien, bspw.Polytetraflourethylen (PTFE), Polyurethan oder andere reißfeste undmechanisch stabile Thermoplaste. Ggf. kann es von Vorteil sein,wenn der Kunststoffkern eine Faserverstärkung aufweist. Hierdurch kanndie Reißfestigkeit nochweiter erhöhtwerden, ohne dass die Flexibilität darunterleiden muss.
    [0009] Aufgrundseiner günstigenEigenschaften kann der erfindungsgemäße elektrische Leiter besondersvorteilhaft als übernähbare Heizlitzeeingesetzt werden kann. Zudem ist der Faden so niederohmig, dasser als Elektrode oder Heizdraht für einen 12-Volt-Betrieb inFahrzeugen eingesetzt werden kann. Die Kosten für den erfindungsgemäßen Leiter liegenim Bereich von normalen isolierten Heizlitzen.
    [0010] EineAusgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Leiter zu einemLeiterbündelbzw. zu einer Litze zusammengefasst sind. Das extrem reiß- und zugfestePolyamid ist hierbei von der extrem duktilen Gold-Silber-Legierungumschlossen. Ein derartiges Filament ist extrem biegewechselbelastbarund damit bruchfest. Der elektrische Widerstand kann dabei zwischenca. 60 und 370 Ohm pro Meter fürein Filament liegen.
    [0011] Mehrerederartige Filamente könneneinen Faden bilden. Drei oder mehr Fäden können zu einem Zwirn verdrehtwerden. Eine Reihe dieser Zwirne können darüber hinaus nochmals verdrilltwerden und könnendadurch zu einen elektrischen Leiter mit einer Vielzahl von Einzelfilamentenverdreht werden, der einen ohmschen Widerstand von ca. einem Ohm proMeter oder weniger aufweist. Damit lässt sich der elektrische Leitervorteilhaft als Elektrode oder Heizleiter einsetzen. Wird dieserZwirn übernäht, so kann dieNähnadeldurchaus einige dieser Filamente zerstören, ohne dass die elektrischeFunktion hierunter leidet. Die Nähnadelkann immer nur sehr wenige der Vielzahl von vorhandenen Filamentenzerstören.Die Fixierung durch den Nähfadenkann auch nicht zu einem mechanischen Bruch führen, da der Faden extrem bruchfestist.
    [0012] EinAusgangsmaterial des erfindungsgemäßen elektrischen Leiters istein dünnversilberter Polyamidfaden. Dieser wird galvanisch mit der Gold-Silber-Legierungverstärkt.Dadurch wird ein niedriger Widerstand von ca. 0,2 bis 1,2 Ohm proMeter erreicht und trotzdem bleibt der textile, dünne Charakterdes Fadens erhalten.
    [0013] Weiterevorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus denabhängigenAnsprüchensowie aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
    [0014] Dabeizeigen
    [0015] 1 einenQuerschnitt durch einen elektrischen Leiter
    [0016] 2 eineDraufsicht auf ein elektrisches Heizelement
    [0017] 1 zeigteinen Querschnitt eines erfindungsgemäßen elektrischen Leiters, dereinen Kern aus Kunststoff und eine Umhüllung aus einem Edelmetallaufweist.
    [0018] Derelektrische Leiter 10 umfasst einen fadenförmigen Kern 12 ausKunststoff, insbesondere aus Polyamid, der sehr bruchfest, reißfest undtemperaturbeständigist. Der faden förmigeKern 12 ist mit einer Umhüllung 14 aus einerGold-Silber-Legierung umhüllt,die insbesondere auf galvanischem Weg aufgebracht sein kann. DieUmhüllung 14 istseht duktil und damit übereine lange Betriebsdauer sehr biegewechselbeständig. Der Kern 12 istsehr reißfest undbiegewechselbelastbar, so dass der elektrische Leiter 10 idealemechanische Eigenschaften und sehr gute elektrische Eigenschaften,bspw. fürden Einsatz als elektrischer Heizleiter o. dgl. aufweist.
    [0019] DieQuerschnittsflächenvon Kern 12 und Mantel 14 können ungefähr gleich sein. Je nach Bedarfkann die Querschnittsflächedes Kerns 12 größer oderkleiner als die des Mantels 14 sein. Bei einem Leiter 10,der besonders starker mechanischer Beanspruchung ausgesetzt ist,kann es bspw. sinnvoll sein, den Kerndurchmesser größer zu wählen, umeinen Bruch oder eine Verletzung des Leiters 10 bzw. desmetallischen Mantels 14 zuverlässig auszuschließen.
    [0020] Ggf.kann um die Ummantelung 14 eine zusätzliche Isolationsschicht (nichtdargestellt) angeordnet sein, die vorzugsweise aus Kunststoff besteht.
    [0021] DerKerndurchmesser kann zwischen ca. 0,01 mm und ca. 1 mm betragen,währendein sinnvoller Durchmesser fürdie Ummantelung 14 bei ca. 0,02 bis 3 mm liegen kann.
    [0022] ZurHerstellung des elektrischen Leiters 10 kann ein Kunststofffaden,bspw. aus Polyamid, der ggf. zuvor dünn versilbert werden kann,mit einer galvanisch aufgebrachten Schicht aus Gold oder einer Gold-Silber-Legierungversehen werden.
    [0023] Dieelektrischen Leiter 10 entsprechend 1 können invorteilhafter Weise zu einem Leiterelement bzw. zu einem Zwirn verdrehtwerden. So könnenbspw. 30 bis 50 Einzelfilamente (Leiter 10)zu einem Faden verzwirnt werden, von denen wiederum mehrere zu einemelektrischen Leiterelement verzwirnt werden können. So kann ein Leiterelementmit einer Vielzahl von Einzelfilamenten gebildet werden, das sichproblemlos vernähenlässt.Wird das Leiterelement von einer Nähnadel durchstoßen, sowerden nur einzelne der Filamente verletzt, ohne dass dies die Gesamtfunktionoder die elektrischen oder mechanischen Eigenschaften des Leiterelementsnennenswert beeinflusst. Die Fixierung durch einen Nähfaden kannzudem nicht zu einem mechanischen Bruch führen, da der Faden sehr bruchfestist.
    [0024] Derelektrische Leiter 10 bzw. das erfindungsgemäße Leiterelement,das aus einer Vielzahl von verzwirnten elektrischen Leitern 10 besteht,eignet sich zur Bildung von elektrischen Heizelementen, insbesonderezum Einbau in Fahrzeugsitzen oder in Lenkrädern.
    [0025] 2 zeigtein elektrisches Heizelement (20) mit einem Paar Elektroden(30), welche über eineVielzahl von Heizleitern (40) miteinander verbunden sind.Die Elektroden (30) ihrerseits sind über elektrische Verbindungsleitungen(50) mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden.Im Betrieb strömtStrom aus der Stromquelle überdie eine Elektrode (30) in die Vielzahl von Heizleitern(40). Von dort fließter überdie andere Elektrode (30) wieder zur Stromquelle zurück. Beidiesem Heizelement weisen vorzugsweise sowohl die Elektroden alsauch die Heizleiter erfindungsgemäße Leiter mit Kunststoffkernund Gold-Silber-Beschichtung auf. Dabei sind die Heizleiter zurentsprechenden Erhöhungihres Widerstandes mit einer dünnerenEdelmetallbeschichtung ausgestattet als die Elektrodenleiter.
    10 elektrischerLeiter 12 Kern 14 Umhüllung/Ummantelung 20 elektrischesHeizelement 30 Elektrode 40 Heizleiter 50 Verbindungsleitungen
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Elektrisches Heizelement (20) mit einemelektrischen Leiter (10) mit einem fadenförmigen Kern (12)aus Kunststoff und einer metallhaltigen Ummantelung (14), dadurchgekennzeichnet, dass die Ummantelung (14) zumindestanteilig aus Gold und/oder Silber besteht.
    [2] Heizelement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Ummantelung (14) zumindest anteilig aus einerLegierung, umfassend Gold und/oder Silber, besteht, vorzugsweiseim wesentlichen vollständigaus Silber und Gold.
    [3] Heizelement (20) nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, dass der fadenförmige Kern (12) auseinem elastischen, reißfestenund temperaturbeständigenKunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
    [4] Heizelement (20) nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass der fadenförmige Kern (12) imWesentlichen aus Polyamid besteht.
    [5] Heizelement (20) nach einem der voranstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der fadenförmige Kern (12) ausKunststoff eine Faserverstärkungaufweist.
    [6] Heizelement (20) nach einem der voranstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass um die metallische Ummantelung (14)eine Isolationsschicht angeordnet ist.
    [7] Heizelement (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die umhüllendeIsolationsschicht aus Kunststoff besteht.
    [8] Heizelement (20) nach einem der voranstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass Kern (12) und Ummantelung(14) Querschnittsflächenin einem Verhältniszwischen 1 : 4 bis 10 : 1 aufweisen.
    [9] Heizelement (20) nach einem der voranstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass Kern (12) und Ummantelung(14) ungefährgleich großeQuerschnittsflächenaufweisen.
    [10] Heizelement (20) nach einem der voranstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser ungefähr 0,01bis 1 mm beträgt.
    [11] Heizelement (20) nach einem der voranstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Ummantelung (14)ungefähr 0,02bis 3 mm beträgt.
    [12] Heizelement (20) nach einem der voranstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement mindestens zwei elektrischeLeiter (10) gemäß einemder Ansprüche1 bis 11 aufweist.
    [13] Heizelement (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere Leiter (10) in einem Leiterbündel angeordnetsind.
    [14] Heizelement (20) nach Anspruch 12 oder13, bei dem verschiedenartige Leiter (10) in einem Leiterbündel angeordnetsind.
    [15] Heizelement (20) nach einem der voranstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (10)als Elektrode und/oder als Heizleiter dient.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004011514B4|2010-09-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-06| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-01-05| 8369| Partition in:|Ref document number: 102004064187 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
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    2011-03-24| 8364| No opposition during term of opposition|
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    2019-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410011514|DE102004011514B4|2004-03-08|2004-03-08|Elektrisches Heizelement|DE200410011514| DE102004011514B4|2004-03-08|2004-03-08|Elektrisches Heizelement|
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