DE10393741T5

DE10393741T5 - Umhüllter Leiter und damit erzeugte Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE10393741T5
Application number: DE10393741T
Authority: DE
Inventors: Shaun Calvin Howick; Goran Bajic
Original assignee: WET Automotive Systems AG
Current assignee: Gentherm GmbH
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: US20080016679A1; US20040094534A1; US20050199611A1; CA2505739A1; WO2004045901A1; CA2505739C; JP4118878B2; KR20050086672A; AU2003288086A1; US7223948B2; CN1711185A; JP2006506784A; US7141760B2; DE10393741B4

Abstract

Eine Heizvorrichtung, die Folgendes enthält:
ein im wesentlichen plattenartiges Trägermaterial, und
einen Leiter, der zumindest über einer Oberfläche des Trägermaterials nach einem Muster ausgelegt ist, wobei der Leiter Folgendes umfasst:
i) ein leitfähiges Element,
ii) einen Überzug, der im Wesentlichen das leitfähige Element umgibt, wobei zumindest ein Teil des Überzugs bei Einwirkung eines Zustandes aktivierbar ist, wobei der Überzug in das Trägermaterial zur Befestigung des Leiters am Trägermaterial integriert ist.

Description

BEANSPRUCHUNG EINES ANMELDE-ZEITRANGES
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Zeitrang des Anmeldedatums der US-Anmeldung Nr. 10/295,491, angemeldet am 15. November 2002, die hiermit per Verweis Bestandteil dieses Dokumentes wird.
ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf umhüllte (d.h. beschichtete) Leiter und spezieller auf umhüllte Leiter zur Verwendung in Heizsystemen von Kraftfahrzeugsitzen oder anderen Herstellungsartikeln.
STAND DER TECHNIK
Seit vielen Jahren befasst sich die Industrie mit der Konstruktion von verbesserten Leitern für verschiedene Artikel und Anwendungen. Beispielsweise hat die Industrie Leiter konstruiert, die in Heizvorrichtungen integriert werden können, welche in Sitzen von Kraftfahrzeugen zur Versorgung der Insassen in diesen Fahrzeugen mit Wärme eingesetzt werden können. Im Interesse der Fortsetzung solcher Innovationen stellt die vorliegende Erfindung einen Leiter bereit, der für verschiedene Anwendungen geeignet ist, aber besonderen Nutzen in Heizvorrichtungen gefunden hat, die in die Sitze von Personenwagen integriert werden können.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung werden ein Leiter und eine Methode zur Herstellung desselben offenbart. Der Leiter wird durch Bereitstellung eines leitfähigen Elementes und Auftragen einer Beschichtung auf das leitfähige Element hergestellt. Normalerweise enthält die Beschichtung mindestens einen Teil mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt. Gemäß einer bevorzugten Erscheinungsform besitzt der Leiter einen inneren Teil mit einem ersten Schmelzpunkt und einen äußeren Teil mit einem zweiten Schmelzpunkt, der im Vergleich zum ersten Schmelzpunkt relativ niedrig ist.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung wird eine Heizvorrich tung und eine Methode zur Herstellung derselben bereitgestellt. Die Heizvorrichtung wird durch Bereitstellung eines Leiters, wie oben beschrieben, und die Herstellung des Kontakts des Leiters mit einem Trägermaterial hergestellt.
Bei einem solchen Kontakt wird der relativ niedrig schmelzende Teil der Beschichtung des Leiters durch Erwärmen erweicht und in das Trägermaterial integriert. Danach wird der relativ niedrig schmelzende Teil der Beschichtung durch Abkühlen gehärtet, wodurch der Leiter am Trägermaterial befestigt wird.
Gemäß einer weiteren Erscheinungsform der Erfindung werden ein Sitz für ein Kraftfahrzeug und eine Methode zur Herstellung desselben bereitgestellt. Der Sitz wird durch Bereitstellung einer Heizvorrichtung, wie gerade beschrieben, und Integration dieser Heizvorrichtung in den Sitz hergestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale und die erfinderischen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung, Ansprüche und Zeichnungen offensichtlich, von denen im Folgenden eine kurze Beschreibung gegeben wird:
1 ist eine Schnittansicht eines Leiters in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht eines anderen beispielhaften Leiters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
2A ist eine Schnittansicht eines weiteren alternativen beispielhaften Leiters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Draufsicht auf ein der Erläuterung dienendes Heizelement, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung nützlich ist, und
4 ist ein Teilschnittbild eines Sitzes einer Kraftfahrzeugsitzbaugruppe in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Bereitstellung eines verbesserten beschichteten Leiters. Es wird erwartet, dass der Leiter in einer Vielzahl von hergestellten Artikeln eingesetzt werden kann, einschließlich elektronischen Artikeln, wie z.B. Türfüllungen, Rädern, Fußbodenmatten, Radios, Fernsehern, Rechnern, Computern und dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein. Der Leiter ist jedoch besonders geeignet für die Verwendung in Heizvorrichtungen und spezieller für die Verwendung in Heizsystemen für Sitze in Kraftfahrzeugen.
Gemäß einer Erscheinungsform wird der Leiter der vorliegenden Erfindung mit einer Umhüllung (z.B. einer Beschichtung) versehen, wobei zumindest ein Teil der Umhüllung aktivierbar ist (z.B. einen relativ niedrigen Schmelzpunkt besitzt). Vorteilhafterweise ist es möglich, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, dass der Teil der Umhüllung, der aktivierbar ist (z.B. einen relativ niedrigen Schmelzpunkt besitzt), so aktiviert (z.B. erwärmt und erweicht) werden kann, dass der erweichte Teil sich in das Trägermaterial zur Befestigung des Leiters auf dem Trägermaterial integrieren kann. Bei Abkühlung wird er vorzugsweise wieder hart und verbindet sich mit dem Trägermaterial.
In 1 wird eine schematische Darstellung eines Leiters 10 in Übereinstimmung mit einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Der Leiter 10 enthält ein leitfähiges Element 12 und einen Überzug 14 (z.B. eine Beschichtung), der über mindestens einem Teil des leitfähigen Elementes 12 angeordnet ist. Wie gezeigt, ist der Überzug 14 in direktem Kontakt mit einer Oberfläche 20 des leitfähigen Elementes 12; jedoch wird in Betracht gezogen, dass eine oder mehrere Zwischenschichten zwischen dem Überzug 14 und dem leitfähigen Element 12 über einen Teil oder das ganze leitfähige Element verteilt werden können.
Wie hier verwendet, wird mit dem Begriff leitfähiges Element 12 auf jedes Medium verwiesen, das eine elektrische Ladung transportieren, Wärme oder Elektrizität leiten oder beides kann. Dementsprechend kann das leitfähige Element 12 in verschiedenen Formen, Größen, Anordnungen oder dergleichen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das leitfähige Element 12 in Form von einer oder mehreren Platten, Blöcken, Litzen, Bändern, Blechen, Geweben, abgeschiedenen Spuren (z.B. elektrochemisch abgeschiedene Spuren, durch Dampf abgeschiedene Spuren) oder Kombinationen derselben bereitgestellt werden. Die Form des Elementes kann gerade, gebogen, eben, schraubenförmig, gewebt, verdreht, gewunden, konturiert, geometrisch, Kombinationen derselben oder dergleichen sein. Des Weiteren wird in Betracht gezogen, dass das leitfähige Element 12 als Einzelkomponente (z.B. als einzelner Draht) oder als Mehrfachkomponente (z.B. als eine Vielzahl von Drähten, die zusam mengedreht, axial ausgerichtet oder auf andere Weise mit einander verbunden sind) hergestellt werden kann. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das leitfähige Element eine Vielzahl von im Allgemeinen parallelen, mit Abstand angeordneten Drähten enthalten kann, wie z.B. für Flachbandkabel oder dergleichen.
Das leitfähige Element kann auch aus einer Vielzahl von Werkstoffen hergestellt werden. Solche Werkstoffe können Metalle, Kunststoffe, Polymermaterialien, Elastomere, Glas und optische Werkstoffe, organische Materialien, anorganische Materialien, Kombinationen derselben oder dergleichen beinhalten. Als Beispiel dienende Metalle, die teilweise oder ganz das leitfähige Element ausmachen, sind, ohne darauf beschränkt zu sein, Kupfer, Aluminium, Silber, Zinn, Wolfram, Gold, Platin oder dergleichen. Beispielhafte Polymermaterialien, die teilweise oder ganz das leitfähige Element ausmachen, sind leitfähige Polymere, wie z.B. Polyanilin, konjugierte Polymere, dotierte Polymere, Kombinationen derselben oder dergleichen. In einer Erscheinungsform kann das leitfähige Element als Polymermaterial mit einer Dispersion von Metall oder Ruß bereitgestellt werden.
Die Umhüllung 14 kann, wie das leitfähige Element 12, in einer Vielzahl von verschiedenen Formen, Größen und Anordnungen hergestellt werden. So kann die Umhüllung eben, konturiert, durchgängig, diskontinuierlich (z.B. unterbrochen, porös oder dergleichen) oder Kombinationen derselben sein. Vorzugsweise bildet der Überzug 14 eine Schicht auf dem leitfähigen Element 12, wobei die Schicht eine im Wesentlichen gleichförmige Stärke besitzt; jedoch wird eine variable Stärke als ebenfalls innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegend angesehen.
Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Beschichtung so in Bezug auf das leitfähige Element hergestellt ist, dass ein Teil des Materials in den Zwischenräumen der getrennten Fäden des leitfähigen Elementes verteilt ist.
In Übereinstimmung mit einer Erscheinungsform kann der Überzug 14 von einem einzelnen homogenen Material gebildet werden. Für eine solche Ausführungsform liegt die Schmelztemperatur des homogenen Materials normalerweise zwischen etwa 40°C oder darunter und etwa 275°C oder darüber; es wird stärker bevorzugt, dass sie zwischen etwa 90°C und etwa 180°C liegt, und eine noch stärkere Bevorzugung besteht für den Bereich zwischen etwa 110°C und etwa 160°C.
Während eine Erscheinungsform eine homogene Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials über den ganzen umhüllten Leiter vorsieht, ist es im Allgemeinen vorzuziehen, wenn sich der Überzug 14 in seiner Zusammensetzung an Stellen über den Querschnitt oder entlang der umhüllten Leiterlänge ändert. Beispielsweise wird die Zusammensetzung des Überzugs 14 einen Gradienten über einen Teil des Überzugs 14 aufweisen (z.B. vom leitfähigen Element 12 bis zu einer äußeren Oberfläche 28 des Überzugs 14). Dies kann durch die Einführung eines Gradienten innerhalb einer einzigen Beschichtungsschicht erreicht werden. Es kann durch Auftragen einer Vielzahl von Schichten, wobei jede eine im Wesentlichen homogene Schicht darstellt, oder von einer oder mehreren inhomogenen Schichten erreicht werden.
Als Beispiel mit Verweis auf 1 wird ein bevorzugter Überzug 14 aus einem ersten Teil 34 und einem zweiten Teil 36 hergestellt, wobei beide Teile aus Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung gebildet werden. Die für den ersten Teil 34 gewählten Materialien vermischen sich vorzugsweise im Wesentlichen nicht mit dem Material eines zweiten Teils 36. Infolge dessen kann jeder Teil 34 und 36 im Wesentlichen getrennt vom anderen bleiben. Natürlich wird auch in Betracht gezogen, dass eine gewisse oder starke Vermischung oder gegenseitige Diffusion der Materialien in bestimmten Situationen, besonders an der Grenzfläche 38 der Teile 34 und 36, auftreten kann.
Obwohl keine bestimmte Stärke für die Teile 34, 36 der Umhüllung gefordert wird, wird in Betracht gezogen, dass besonders für die Anwendung in Heizvorrichtungen die Teile 34, 36 relativ dünn sind. Beispielsweise liegt die Stärke des inneren Teils 34 oder die Stärke der einzelnen homogenen Umhüllung vorzugsweise etwa zwischen 0,001 Zoll (ca. 0,025 mm) oder darunter und etwa 0,1 Zoll (ca. 2,5 mm) oder darüber, stärker bevorzugt etwa zwischen 0,005 Zoll (0,127 mm) und 0,05 Zoll (1,27 mm) und am stärksten bevorzugt etwa zwischen 0,0075 Zoll (ca. 0,19 mm) und 0,025 Zoll (ca. 0,65 mm). Beispielhafte Stärken für den äußeren Teil 36 liegen vorzugsweise etwa zwischen 0,0001 Zoll (ca. 0,025 mm) oder darunter und etwa 0,03 Zoll (ca. 0,8 mm) und darüber, stärker bevorzugt etwa zwischen 0,001 Zoll (ca. 0,025 mm) und 0,01 Zoll (ca. 0,25 mm) und am stärksten bevorzugt etwa zwischen 0,0025 Zoll (ca. 0,06 mm) und 0,0075 Zoll (ca. 0,2 mm).
In einer bevorzugten Erscheinungsform sind der erste Teil 34 und der zweite Teil 36 so zusammengesetzt, dass das Material des inneren Teils einen höheren Schmelzpunkt als das Material des äußeren Teils 36 besitzt. Zum Beispiel liegt der Schmelzpunkt des inneren Teils 34 vorzugsweise zwischen etwa 10°C und etwa 200°C, stärker bevorzugt zwischen etwa 30°C und etwa 150°C und am stärksten bevorzugt zwischen etwa 40°C und etwa 120°C über dem Schmelzpunkt des äußeren Teils 36.
Der tatsächliche Schmelzpunkt des inneren Teils 34 liegt vorzugsweise zwischen etwa 80°C oder darunter und etwa 400°C oder darüber, stärker bevorzugt zwischen etwa 110°C und etwa 330°C, am stärksten bevorzugt zwischen etwa 170°C und etwa 275°C. Der tatsächliche Schmelzpunkt des äußeren Teils 36 liegt vorzugsweise zwischen etwa 40°C oder darunter und etwa 275°C oder darüber, stärker bevorzugt zwischen etwa 90°C und etwa 180°C, am stärksten bevorzugt zwischen etwa 110°C und etwa 160°C.
Die Umhüllung 14 wird vorzugsweise aus einem oder mehreren Polymermaterialien gebildet, die Kunststoffe, Thermoplaste, Elastomere, Kombinationen derselben oder dergleichen umfassen können. Beispielhafte Materialien sind, ohne darauf beschränkt zu sein, Silikon, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen, Polyethylen hoher Dichte (HOPE), Polyethylen niedriger Dichte (LOPE), fluoriertes oder chloriertes Polyethylen, Fluorethylenpropylen, Polyfluorethylen (PFE), Kombinationen derselben oder dergleichen. Es wird in Betracht gezogen, dass die erwähnten Materialien oder Kombinationen derselben als Werkstoff für eine homogene Umhüllung aus einem einzigen Material oder eine inhomogene Umhüllung (z.B. eine Umhüllung, die zwei oder mehr im Wesentlichen getrennte Teile besitzt) verwendet werden können.
In 2 wird ein beispielhafter Leiter 50 in Übereinstimmung mit einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Leiter 50 in 2 ist ein Draht, der im Querschnitt dargestellt wird. Der Leiter 50 enthält ein leitfähiges Element 52, das aus einer Vielzahl von (z.B. sechs) zusammengesetzten metallischen Litzensträngen 54 besteht. Optional können die Litzen an einem Einsatzteil 56, das aus KEVLAR^® oder einem anderen Material besteht, zusammengefügt werden. Das leitfähige Element 52 wird im Wesentlichen vollständig von einem Überzug 58 umgeben. In der dargestellten Erscheinungsform enthält der Überzug 58 einen inneren Teil 60, der im Allgemeinen ringförmig ist und im Wesentlichen das leitfähige Element 52 ganz umgibt. Der Überzug 58 enthält des Weiteren einen äußeren Teil 64, der im Wesentlichen den inneren Teil 60 und das leitfähige Element 52 ganz umgibt. In der dargestellten Erscheinungsform berührt der innere Teil 60 das leitfähige Element 52 direkt, und der äußere Teil 64 berührt den inneren Teil 60 direkt, obwohl dies nicht notwendigerweise gefordert wird.
In der beispielhaften Ausführungsform wird der innere Teil 60 der Umhüllung 58 aus Fluorethylenpropylen gebildet und ist etwa 0,005 Zoll (ca. 0,13 mm) stark und besitzt eine Schmelztemperatur zwischen etwa 185°C und etwa 215°C. Der äußere Teil 64 des Überzugs 58 wird aus Polyethylen gebildet und ist etwa 0,010 Zoll (ca. 0,25 mm) stark und besitzt eine Schmelztemperatur zwischen etwa 90°C und etwa 115°C. Die Litzenstränge 54 des leitfähigen Elementes 52 sind ca. 0,1 mm stark und werden aus einem Zinn/Kupfer-Material mit einem Widerstand von etwa 0,32 Ohm hergestellt. Des Weiteren beträgt der Außendurchmesser des leitfähigen Elementes 52 etwa 0,0365 Zoll (ca. 0,93 mm).
In 2A wird eine andere beispielhafte Erscheinungsform eines Leiters 70 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert. Wie gezeigt, enthält der Leiter 70 von 2A dasselbe leitfähige Element 52 wie Leiter 50 von 2. Jedoch enthält der Leiter 70 einen Überzug 72, der aus einem einzigen homogenen Material besteht. Insbesondere wird der ganze Überzug 72 aus dem Polyethylenmaterial hergestellt, das zur Herstellung des äußeren Teils 64 von Leiter 50 in 2A verwendet wird.
Die Herstellung des Leiters der vorliegenden Erfindung enthält normalerweise das Aufbringen des Überzugs auf das leitfähige Element. Der Fachmann wird erkennen, dass viele Verfahren zum Aufbringen des Überzugs auf das leitfähige Element verwendet werden können. Zum Beispiel kann der Überzug gebürstet, aufgestrichen, aufgepinselt, gegossen, gepresst, extrudiert oder auf andere Weise auf das leitfähige Element aufgebracht werden, um das leitfähige Element teilweise oder im Wesentlichen vollständig zu überziehen oder zu beschichten. Alternativ wird in Betracht gezogen, dass das leitfähige Element in ein Bad des im Wesentlichen geschmolzenen Materials eingetaucht werden kann. Des Weiteren wird für Leiter mit einem Überzug, der mehrere Teile von verschiedenen Materialien aufweist, in Betracht gezogen, dass der Überzug stufenweise aufgetragen werden kann (z.B. Auftrag eines Materials zur Bildung des ersten Teils, gefolgt vom Auftrag eines zweiten anderen Materials zur Bildung eines zweiten Teils).
Zur Herstellung der Ausführungsform von 2 kann das leitfähige Element 52 durch einen Extruder laufen, so dass der Extruder das leitfähige Element 52 mit dem geschmolzenen Material des inneren Teils 60 beschichtet, gefolgt von der Abkühlung, Härtung, Aushärtung oder einer Kombination derselben zur Herstellung des inneren Teils 60. Danach können das leitfähige Element 52 und der innere Teil 60 zusammen durch entweder den ursprünglichen Extruder oder einen anderen Extruder laufen, so dass einer der Extruder den inneren Teil 60 mit geschmolzenem Material des äußeren Teils 64 beschichtet, gefolgt von der Abkühlung, Härtung oder Aushärtung oder einer Kombination derselben zur Herstellung des zweiten Teils 64.
Wie zuvor diskutiert, wird in Betracht gezogen, dass der Leiter der vorliegenden Erfindung in einer Reihe von hergestellten Artikeln eingesetzt werden und in einer Reihe von Leistungsbereichen arbeiten kann. Der Leiter der vorliegenden Erfindung hat jedoch besonderen Nutzen bei der Verwendung in Heizeinrichtungen gezeigt. Gemäß einer Erscheinungsform wird der Leiter an einem Trägermaterial zur Herstellung eines Heizgerätes oder zumindest eines Teils desselben befestigt.
Der Leiter kann an einer Reihe von Trägermaterialien zur Herstellung eines Heizgerätes befestigt werden, und die Art des Trägermaterials hängt oft von der Art des gewünschten Heizgerätes ab. Beispielhafte Trägermaterialien sind unter anderem Stoffe, Paneele, Bauteile, Kombinationen derselben oder dergleichen. Des Weiteren können verschiedene Materialien zur Herstellung des Trägermaterials eingesetzt werden. Zum Beispiel kann das Trägermaterial aus Fasermaterialien, Polymermaterialien, Metallen, Kombinationen derselben oder dergleichen hergestellt werden. In bevorzugten Erscheinungsformen wird das Trägermaterial aus einem Vliesmaterial, einem Gazematerial, einem Filzmaterial oder aus Kombinationen derselben hergestellt.
Zum Befestigen des Leiters am Trägermaterial können verschiedene Bindungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Klebstoffe, Befestigungsmittel, Kombinationen derselben oder dergleichen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Leiter invasiv am Trägermaterial befestigt werden kann, wie z.B. durch Einweben des Leiters in das Trägermaterial. Als weitere Alternative kann ein Teil der Umhüllung des Leiters aktiv werden (z.B. erweichen oder schmelzen) und am Trägermaterial haften oder sich in dieses integrieren. Zum Beispiel kann die Temperatur des Überzugs des Leiters durch Erwärmen der Umhüllung erhöht werden, so dass ein oder mehrere Teile (z.B. Teile, die niedrigere Schmelzpunkte besitzen) weich werden und so ermöglichen, dass der Überzug sich in das Trägermaterial integriert, wonach die Temperatur des Überzugs abgesenkt wird, so dass der Überzug härter wird und sich und den Leiter am Trä germaterial befestigt.
Beispielsweise wird in Betracht gezogen, dass ein erwärmtes Bauteil (z.B. eine beheizte Platte) in Kontakt mit dem Trägermaterial der Heizvorrichtung kommen kann, während das Trägermaterial in Kontakt mit dem Leiter gebracht wird. Das erwärmte Bauteil wiederum überträgt Energie auf das Trägermaterial, welches Energie auf den Überzug überträgt, wodurch der Überzug erweicht wird. Auf diese Weise wird der erweichte Überzug mit dem Trägermaterial verbunden, wonach die Temperatur des Überzugs abgesenkt wird, so dass der Überzug aushärtet und sich und den Leiter am Trägermaterial befestigt.
In 3 wird eine beispielhafte Heizvorrichtung 80 in Übereinstimmung mit einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zur Herstellung der Heizvorrichtung 80 wird ein Trägermaterial 82 bereitgestellt, und ein Leiter wird daran befestigt. Zum Zweck der Erläuterung ist der Leiter 50 von 2 am Trägermaterial 82 befestigt worden, obwohl es sich versteht, dass alle hier erläuterten Leiter ebenfalls verwendet werden können.
Das Trägermaterial 82 ist vorzugsweise ein Webstoffmaterial, das als Tuch oder Platte bereitgestellt wird. Bevorzugte Stoffmaterialien sind u.a. Vliesmaterialien, Filzmaterialien, Kombinationen derselben oder dergleichen. Der Leiter 50 wird dann auf dem Trägermaterial 82 in einer gewünschten Weise angeordnet (z.B. nach einem Muster). In 2 ist der Leiter 50 schlangenförmig angeordnet und bildet zwei wellige Linien, die seitlich zueinander oder nebeneinander angeordnet sind. Es versteht sich jedoch, dass der Leiter 50 auf dem Trägermaterial 82 in einer sehr großen Zahl von Mustern innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung angeordnet werden kann.
Zur Befestigung des Leiters 50 am Trägermaterial 82 wird Energie (z.B. Wärme) vorzugsweise auf Überzug 58 von Leiter 50 zur Erwärmung und zumindest teilweisen Erweichung (z.B. Schmelzen) zumindest des äußeren Teils 64 von Überzug 58 und vorzugsweise im Wesentlichen nur des äußeren Teils 64 von Überzug 58 angewendet. Obwohl solche Energie mit verschiedenen Verfahren aufgebracht werden kann, ist es für das spezielle dargestellte Beispiel vorzuziehen, solche Energie durch das Fließen eines elektrischen Stroms durch das leitfähige Element 52 zum Erwärmen des Elementes und des Überzugs 58 anzuwenden.
Da der äußere Teil 64 von Überzug 58 weich wird, verbindet sich der Teil 64 vorzugsweise mit dem Trägermaterial 82, zum Beispiel durch Einfließen in das Trägermaterial 82, Benetzen eines Teils der Oberfläche von Trägermaterial 82, Kombinationen derselben oder dergleichen. Nach Verbinden des äußeren Teils 64 von Überzug 58 mit dem Trägermaterial 82 lässt man vorzugsweise den Teil 64 von Überzug 58 abkühlen und aushärten (z.B. erstarren), wodurch Leiter 52 am Trägermaterial 82 zur Herstellung der Heizvorrichtung 80 befestigt (z.B. geklebt) wird. Falls gewünscht, kann eine Platte oder ein anderes Bauteil eingesetzt werden, um Druck oder Kraft auf das Trägermaterial 82, den Leiter 50 oder beide auszuüben, wodurch das Trägermaterial 82 und der Leiter 50 während der Verbindung von Überzug 58 mit dem Trägermaterial 82 in einen innigeren Kontakt gebracht werden.
Vorteilhafterweise für den Leiter von 2 ist der Schmelzpunkt des inneren Teils 60 von Leiter 50 normalerweise höher als der Schmelzpunkt des äußeren Teils von Leiter 50, so dass die Erwärmung von Überzug 58 im Wesentlichen nur den äußeren Teil 64 von Leiter 50 erweicht, ohne im Wesentlichen den inneren Teil 60 weich zu machen. Dadurch kann der äußere Teil 64 von Leiter 50 am Trägermaterial befestigt werden ohne das Risiko, das leitfähige Element 52, den inneren Teil 60 oder beide stark zu verschieben oder sonst zu beschädigen.
Es versteht sich, dass trotz der Verwendung von Materialien mit vorgewähltem Schmelzpunkt als einer bevorzugten Methode zur Bereitstellung eines Überzugs, die sich selbst an einem Trägermaterial befestigt, andere Methoden ebenfalls eingesetzt werden können. Insbesondere wird in Betracht gezogen, dass ein Überzug durch verschiedene Methoden so ausgelegt werden kann, dass er sich aktiviert (z.B. erweicht) und mit einem Trägermaterial verbindet. Zum Beispiel kann ein Überzug durch die Einwirkung von Zuständen, wie Wärme, Druck, Feuchtigkeit, Hitze oder dergleichen aktiviert werden, so dass er chemisch oder anderenfalls physikalisch aktiv oder erweicht wird.
Fahrzeugsitz
Mit Bezug auf Heizvorrichtungen, die mit dem Leiter der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, wurde festgestellt, dass Heizvorrichtungen, wie zum Beispiel die Heizvorrichtung 80 von 3, für den Einbau in Sitze von Kraftfahrzeugen besonders geeignet sind. Natürlich können Leiter und Heizvorrichtungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, in anderen hergestellten Artikeln Verwendung finden, wie in Booten, Möbeln oder dergleichen.
Eine Heizvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann sich in verschiedenen Teilen eines Autositzes befinden, wie z.B. im Sitzteil, im Rückenstützteil, im Schulterstützteil oder in einer Kopfstütze. Die Heizvorrichtung kann sich zwischen Einfassung des Sitzes und dem Schaumkissen des Sitzes befinden. Die Heizvorrichtung kann in die Einfassung des Sitzes, das Schaumkissen des Sitzes oder beides integriert werden.
In 4 wird ein Sitz 90 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, wobei die Heizvorrichtung 80 von 3 sowohl in die Rückenstützkomponente 92 als auch in die Sitzkomponente 94 eingebracht wurde. In der dargestellten Erscheinungsform enthält jede Komponente 92, 94 von Sitz 90 einen Bezug 96 und ein Schaumkissen 98, und jede Heizvorrichtung 70 befindet sich im Wesentlichen zwischen dem Schaumkissen 98 und dem Bezug 96. Vorzugsweise wird jede Heizvorrichtung 70 am Sitz 90 (z.B. Bezug 96, Kissen 98 oder an beidem) befestigt, um die Heizvorrichtung 80 relativ zum Sitz 90 zu fixieren.
Beim Betrieb kann eine Temperaturregeleinheit in Verbindung mit der Heizvorrichtung 80 eingesetzt werden. Zum Beispiel kann eine Temperaturregeleinheit einen Regler und einen Thermostaten enthalten, die zur Aufrechterhaltung gewünschter Temperaturen während des Heizens ausgelegt sind.
Wenn nicht anders angegeben, haben die hier dargestellten Abmessungen und Geometrien verschiedener Konstruktionen nicht den Zweck, die Erfindung einzuschränken, und es sind andere Abmessungen und Geometrien möglich. Mehrere Strukturkomponenten können durch eine einzige integrierte Struktur bereitgestellt werden. Alternativ kann eine einzige integrierte Struktur in mehrere getrennte Komponenten unterteilt werden. Während ein Merkmal der vorliegenden Erfindung vielleicht im Zusammenhang mit nur einer dargestellten Erscheinungsform beschrieben wurde, kann ein solches Merkmal weiter mit einem oder mehreren anderen Merkmalen von anderen Erscheinungsformen für jede gegebene Anwendung kombiniert werden. Aus dem Obigen ist auch zu erkennen, dass die Herstellung der einzigartigen Strukturen hierin und der Betrieb derselben ebenfalls Methoden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellen.
Die bevorzugte Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung ist offenbart worden. Ein Fachmann auf dem Gebiet würde jedoch bemerken, dass bestimmte Modifi kationen unter die Lehren der vorliegenden Erfindung fallen. Daher sollten die nachfolgenden Ansprüche geprüft werden, um den wahren Umfang und Gehalt der Erfindung zu bestimmen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Leiter (10) offenbart, der ein leitfähiges Element (12) und einen Überzug (14) aufweist, welcher zumindest einen Teil des leitfähigen Elementes (12) umgibt. Vorzugsweise hat der Überzug (14) einen inneren Teil (34) und einen äußeren Teil (36), die aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, derart, dass der Schmelzpunkt des inneren Teils (34) höher als der Schmelzpunkt des äußeren Teils (36) ist. Der Leiter (10) ist besonders zur Herstellung von Heizvorrichtungen (80) nützlich, die in einen Sitz (90) eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden können.

Claims

Eine Heizvorrichtung, die Folgendes enthält: ein im wesentlichen plattenartiges Trägermaterial, und einen Leiter, der zumindest über einer Oberfläche des Trägermaterials nach einem Muster ausgelegt ist, wobei der Leiter Folgendes umfasst: i) ein leitfähiges Element, ii) einen Überzug, der im Wesentlichen das leitfähige Element umgibt, wobei zumindest ein Teil des Überzugs bei Einwirkung eines Zustandes aktivierbar ist, wobei der Überzug in das Trägermaterial zur Befestigung des Leiters am Trägermaterial integriert ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Element mehrere metallische Litzenstränge enthält.
Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren metallischen Litzenstränge eine Einlage zumindest teilweise umgeben.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand, der den Überzug aktiviert, Wärme ist und dass das leitfähige Element eine Wärmemenge abgeben kann, die zur Aktivierung des Überzugs ausreicht.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug ein Polymermaterial ist, das das leitfähige Element beschichtet.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial aus einem flexiblen Material hergestellt ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial aus einem Stoffmaterial hergestellt ist, das aus der Gruppe Vlies, Gaze und Filz gewählt ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug eine im Wesentlichen gleichmäßige Stärke besitzt und die gleichmäßige Stärke zwischen etwa 0,001 Zoll (ca. 0,025 mm) und etwa 0,1 Zoll (ca. 2,5 mm) liegt.
Heizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke zwischen etwa 0,005 Zoll (ca. 0,13 mm) und etwa 0,05 Zoll (1,27 mm) liegt.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug einen inneren Teil und einen äußeren Teil besitzt und dass der Überzug zur Befestigung des Leiters am Trägermaterial in das Trägermaterial integriert wird.
Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Teil einen Schmelzpunkt zwischen etwa 80°C und etwa 400°C und der äußere Teil einen Schmelzpunkt zwischen etwa 40°C und etwa 275°C besitzt.
Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Teil einen Schmelzpunkt zwischen etwa 170°C und etwa 275°C und der äußere Teil einen Schmelzpunkt zwischen etwa 110°C und etwa 160°C besitzt.
Heizvorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Element eine Wärmemenge abgeben kann, die zum Erweichen des äußeren Teils der Umhüllung ausreicht.
Heizvorrichtung nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug eine Polymerbeschichtung ist und das leitfähige Element in der Lage ist, ausreichend Wärme abzugeben, um die Temperatur des äußeren Teils der Umhüllung bis zum Schmelzpunkt des äußeren Teils zu erhöhen.
Heizvorrichtung nach Anspruch 10, 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Teil aus einem ersten Polymermaterial gebildet ist und dass der innere Teil aus einem zweiten Polymermaterial gebildet ist, das vom ersten Polymermaterial verschieden ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial des äußeren Teils ein Polymermaterial enthält, das aus der Gruppe PTFE, PVC, Polypropylen, HDPE, LDPE, chloriertem Polyethylen und fluoriertem Polyethylen gewählt ist.