DE3544589A1 - Heizvorrichtung fuer fluidfuehrende kfz-teile - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für fluidführende
KFZ-Teile der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Fluide im Kraftfahrzeug werden zur Steuerung von Aggregaten,
zur Kühlung des Motors und allgemein zur Aufrechterhaltung
der Betriebssicherheit eingesetzt. Als flüssiges Medium
kommt in erster Linie Wasser zum Einsatz, nämlich zum Kühlen
des Motors und zum Betrieb der Wisch-Waschanlage, für die Wind
schutzscheibe und die Heckscheibe des Kraftfahrzeuges. In
der kalten Jahreszeit werden dem Kühl- und dem Waschwasser
zur Erniedrigung des Gefrierpunktes organische Flüssig
keiten zugemischt.
Gerade in der Wisch-Waschanlage des Kraftfahrzeuges hat sich
jedoch die Zumischung von organischen Flüssigkeiten nicht
als ausreichend zuverlässig gegen ein Einfrieren des Wasch
wassers erwiesen. Die Gründe hierfür liegen im Aufbau der
Wisch-Waschanlage mit ihren relativ langen Fluidleitungen
geringen Durchmessers, die unterhalb der zu reinigenden
Scheibe in Austrittsdüsen mit geringer Öffnungsweite enden.
Diese Schläuche und Düsen führen übrigens genauso wie das
zwischen dem Fluidvorratsbehälter und den Austrittsdüsen
angeordnete Rückschlagventil ständig Waschfluid, das auf
grund seiner dünnen Schichtdicke trotz Beimischung gefrier
punkterniedrigender Flüssigkeiten durch deren Verdunsten bei
Minustemperaturen einfriert und die Wisch-Waschanlage des
Kraftfahrzeuges außer Kraft setzt.
Um ein Zufrieren der Austrittsdüsen einer Scheibenwaschan
lage zu verhindern, ist es bereits bekannt, die Austritts
düsen zu beheizen. Diese bekannte Heizvorrichtung umfaßt
einen Hitzedraht der um den Düsenkörper gewickelt und an
die Kraftfahrzeugbatterie angeschlossen ist. Der Heizstrom
für diese Heizvorrichtung ist so hoch gewählt, daß den Aus
trittsdüsen auch im Falle extrem niedriger Außentemperaturen
stets genügend Wärme zugeführt wird. Aufgrund der relativ
geringen Masse der Austrittsdüsen belastet dieser Heizstrom
die KFZ-Starterbatterie nur in unerheblichem, auf keinen
Fall gefährlichem Maße.
Trotz zuverlässig arbeitender Heizvorrichtung für die Aus
trittsdüsen, fallen mit diesen Düsen ausgerüstete
Scheibenwaschanlagen bei winterlichen Temperaturen regel
mäßig aus. Der Grund dafür liegt einfach darin, daß die
übrigen Elemente der Scheibenwaschanlage, nämlich die Fluid
leitungen und das Rückschlagventil weiterhin zum Einfrieren
tendieren. Eine Anwendung der bekannten Heizvorrichtung für
die Austrittsdüsen auf das Rüchschlagventil und die Fluid
leitungen kommt jedoch nicht in Betracht, da die dafür be
nötigte elektrische Leistung nicht mehr kontinuierlich aus
der Starterbatterie aufgebracht werden kann. Eine Stromver
sorgung über das Zündschloß, also bei laufendem Motor und
arbeitender Lichtmaschine, wäre zwar vom energetischen Stand
punkt aus vertretbar, würde jedoch keine Lösung darstellen
für ein im Freien geparktes Kraftfahrzeug, da bei abgestell
tem Motor die Energieversorgung der Heizanlage entfällt.
Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Heizvorrichtung
zu schaffen, die es erlaubt, auch größere Aggregate, wie
beispielsweise die gesamte Scheibenwaschanlage eines Kraft
fahrzeuges unter Energieversorgung aus der Starterbatterie
zu betreiben.
Diese Aufgabe wird in Übereinstimmung mit dem kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht also darin, die Energieauf
nahme der Heizvorrichtung an die jeweilige Umgebungstempera
tur der zu beheizenden und fluidführenden KFZ-Teile anzu
passen. Für eine energetisch günstige Temperaturführung ist
es dabei von entscheidender Bedeutung, daß die Temperatur
in unmittelbarer Umgebung des fluidführenden KFZ-Teiles er
faßt und zur Regelung des Heizstromes verwendet wird. Dadurch
wird nämlich gewährleistet, daß Stromstärke und Dauer der
Heizstromzuführung auf das unbedingt benötigte Maß begrenzt
werden, daß also mit anderen Worten keine Energieverschwen
dung stattfindet.
Dadurch ist aber auch gewährleistet, daß eine Mehrelement
anlage wie beispielsweise eine Scheibenwaschanlage, auf der
für die Betriebssicherheit notwendigen Temperatur, nämlich
über 0°C gehalten werden kann. Insbesondere erlaubt es die
erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit Temperaturführung des
Heizstromes, diesen kontinuierlich aus der Starterbatterie
zu beziehen, ohne daß der Ladezustand dieser Batterie in
schädlicher Weise beeinflußt wird.
Vorteilhafterweise wird ein Regelelement verwendet, dessen
Regelcharakteristik auf die Wärmekapazität des zu beheizen
den KFZ-Teils abgestimmt ist. Das erfindungsgemäß bevor
zugte Regelelement ist ein Kaltleiter, also ein Widerstand
mit positivem Temperaturkoeffizienten, ein sogenannter PTC-
Widerstand. Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Heizvorrich
tung für die Beheizung von Elementen einer Scheibenwaschan
lage wird vorzugsweise ein Kaltleiter eingesetzt, der im
Bereich von 0°C eine Änderung des Widerstandswertes pro
°C um mindestens eine Zehnerpotenz aufweist. Bei Verwendung
dieser Heizvorrichtung für die Elemente einer Scheibenwasch
anlage kann der nicht ganz billige Zusatz von organischen
Flüssigkeiten zur Waschanlage vollständig entfallen.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung eignet sich für sämtli
che Elemente einer Scheibenwaschanlage, nämlich sowohl für
die Eintrittsdüsen als auch für die Fluidleitungen und für
das Rückschlagventil. Vorzugsweise wird die Heizvorrichtung
zumindest für die Austrittsdüsen und für das Rückschlagventil
der Scheibenwaschanlage eingesetzt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Heiz
vorrichtung sieht es vor, diese temperaturgeführte Heizvor
richtung mit herkömmlichen, nicht selbsttätig temperaturge
führten Heizvorrichtungen zu kombinieren. Bei dieser Kombi
nation einer oder mehrerer passiver Heizvorrichtungen mit der
aktiven, temperaturgeführten Heizvorrichtung, ist es vorteil
hafterweise vorgesehen, dasjenige KFZ-Teil mit der tempera
turgeführten Heizvorrichtung zu versehen, welches die größte
Wärmekapazität aufweist. Im Falle einer Scheibenwaschanlage,
die aus einem Rückschlagventil, mehreren Fluidleitungen und
Austrittsdüsen besteht, wäre also das Rückschlagventil mit
der temperaturgeführten Heizvorrichtung zu versehen, während
es durchaus genügt, die übrigen Elemente mit passiven Heiz
vorrichtungen auszustatten, die ihren Heizstrom jedoch über
den Kaltleiter der Heizvorrichtung für das Rückschlagventil
beziehen, und damit indirekt ebenfalls temperaturgeführt sind.
Vorzugsweise sind der Kaltleiter, die elektrischen Anschluß
teile und die Heizelemente der erfindungsgemäßen Heizvorrich
tung in dem jeweils zu beheizenden, fluidführenden KFZ-Teil
integriert. Diese Integration vonHeizvorrichtung und zu be
heizendem KFZ-Teil ist vor allen Dingen für eine Massenpro
duktion dieser Teile von großem Interesse.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Heizvorrichtung ist diese als Modul aufgebaut, und dieses
modulartige Heizbauteil kann jederzeit nachträglich an das
zu beheizende KFZ-Teil angeschlossen werden. Vorteilhafter
weise besteht dieses Modul aus einem im wesentlichen zylind
rischen Heizmantel, in den der Kaltleiter, die Heizelemente
und die elektrischen Anschlußteile integriert sind. Besonders
vorteilhaft für die Nachrüstung ist dabei ein Heizmantel,
der entlang einer Mantellinie so geteilt ist, daß er auf
das zu beheizende Teil, beispielsweise auf das Rückschlag
ventil aufgeklippst werden kann und das Ventil dabei zur
besseren Wärmeleitung fest umspannt. Vorzugsweise sind dabei
Kaltleiter, Heizelemente und elektrische Anschlußteile von
demselben warmfesten Kunststoff umgossen oder umspritzt, aus
dem auch der Heizmantel besteht.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad für die erfindungsgemäße
Heizvorrichtung wird mit Heizelementen erreicht, die zwei
Blechhalbschalen umfassen, vor allen Dingen Halbschalen aus
Aluminiumblech, welche sich vorzugsweise, bis auf den Trenn
bereich des Heizmantels entlang seiner Zylindermantellinie
über den gesamten Umfang und die gesamte Höhe des Heizmantels
erstrecken. Diese Blechhalbschalen sind vorzugsweise unmittel
bar an der Heizmantelinnenfläche angeordnet oder bilden al
ternativ dazu in Form kunststoffbeschichteter Heizbleche
selbst die Heizmantelinnenfläche.
Vorzugsweise wird eine Kaltleiterbauform gewählt, die es er
laubt, direkt als Verbindungsglied für die beiden halbscha
lenförmigen Heizbleche eingesetzt zu werden. Zusätzliche
Verbindungselemente für die Blechhalbschalen können dadurch
entfallen, so daß die Produktion der Heizvorrichtung insge
samt vereinfacht wird. Ebenso sind die elektrischen Anschluß
teile für die erfindungsgemäße Heizvorrichtung vorteilhafter
weise direkt an den beiden Heizblechen bzw. am Kaltleiter
angelötet oder angeschweißt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die
erfindungsgemäße Heizvorrichtung einen zylinderförmigen
Trägerkörper aus einem wärmefesten Isoliermatieral, auf
welchem Heizdraht in an sich bekannter Weise aufgewickelt
oder eingespannt ist. Dieser mit einer Heizwicklung versehe
ne Trägerkörper eignet sich sowohl als Grundelement für
einen modulartigen Aufbau der Heizvorrichtung als auch zur
direkten Integration im Mantel des zu beheizenden, fluid
führenden KFZ-Teiles, und wird mit diesem zusammen in Groß
serie hergestellt.
Die Erfindung soll im Nachfolgenden anhand der Zeichnung
näher erläutert werden; in dieser zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Außenansicht einer als
Modul aufgebauten erfindungsgemäßen Heizvor
richtung
und
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Bauteil von Fig. 1
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Heizvorrichtung 10
besteht aus einem klammerförmig ausgestalteten Heizmantel 14,
aus einem warmfesten Kunststoff, in den Heizelemente 15 und
16 sowie ein Kaltleiter 12 eingebettet sind. Der Heizman
tel 14 umfaßt im wesentlichen zwei Halbschalen 25 und 26,
die an einem Ende über einen axialen Steg 27 miteinander
verbunden sind und deren freie Enden so weit voneinander be
abstandet sind, daß dieser Heizmantel 14 durch zerstörungs
freies Aufspreizen und anschließendes elastisches Umklammern
auf den Mantel eines in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten
Rückschlagventils einer Scheibenwaschanlage aufgeklippst
werden kann.
Die Kontaktflächen zum Außenmantel des Rückschlagventils
bilden die schalenförmigen zentralen Abschnitte der beiden
Heizbleche 15 und 16, die sich axial entlang des gesamten
Heizmantels 14 erstrecken. Sie sind mit Kunststoff beschich
tet und sind unmittelbar an der Heizmantelinnenfläche so
angeordnet, daß ihre Innenflächen die Heizmantelinnenfläche
im Verbindungsbereich mit dem zubeheizenden KFZ-Teil bilden.
Im Bereich des Heizmantelsteges 27 sind die Heizelemente 15
und 16 als Winkelprofilteil 21 und 22 ausgebildet, die im
zentralen Stegabschnitt den Kaltleiter 12 umschließen und
mit diesem verschweißt sind.
An ihrem freien, dem Heizmantelsteg 27 gegenübergelegenen
Ende umfassen die Heizelemente 15 und 16 jeweils einen
axial verlaufenden Flanschansatz 28 und 29, an den in nicht
dargestellter Weise elektrische Anschlüsse 17 und 18 in
Stiftform angeschweißt sind, über welche die Heizvorrich
tung 10 an die Startbatterie eines KFZs angeschlossen ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt die Heizvorrichtung 10
einen weiteren elektrischen Anschlußstift 19, über welchen
ein externes Heizelement, das keinen eigenen Kaltleiter
umfaßt, mit Heizstrom versorgt wird, dessen Höhe durch den
aktuellen Widerstandswert des Kaltleiters 12 der Heizvor
richtung 10 geregelt ist. Zu diesem Zweck ist der Anschluß
stift 19 entweder am Heizelement 15 oder am Heizelement 16
angeschweißt, oder ebenso wie die Heizstifte 17 und 18 ein
stückig an diesem ausgebildet.
Claims (11)
1. Heizvorrichtung für fluidführende, zumindest im wesent
lichen zylindrische KFZ-Teile, insbesondere für die
Elemente einer Scheibenwaschanlage, wie Rückschlag
ventil, Fluidleitungen und Austrittsdüsen,
gekennzeichnet durch
ein Regelelement (12) für eine umgekehrt proportionale
Führung des Heizstromes zur Umgebungstemperatur des
fluidführenden KFZ-Teiles (20).
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Regelelement ein Kaltleiter (12) bzw. ein PTC-
Widerstand ist.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
einen Kaltleiter (12) mit einem im Bereich von 0°C um
mindestens eine Zehnerpotenz pro °C sich ändernden Widerstandswert.
4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
einen auf das KFZ-Zylinderteil (20) aufsteckbaren Heiz
mantel (14), in den Kaltleiter (12), Heizelemente (15, 16)
und elektrische Anschlußteile (16, 17, 18) modulartig in
tegriert sind.
5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß Kaltleiter (12), Heizelemente (15, 16) und elektrische
Anschlußteile (17, 18, 19) von dem warmfesten Kunststoff (13)
umgossen oder umspritzt sind, aus dem auch der Heiz
mantel (14) besteht.
6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizelemente (15, 16) aus zwei Blechhalbschalen,
vor allem aus Aluminiumblechhalbschalen bestehen, die
sich im wesentlichen über den gesamten Umfang und die
gesamte Höhe des Heizmantels (14) erstrecken.
7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden halbschalenförmigen Heizbleche (15, 16)
mit dem Kaltleiter (12), vor allem durch Lötung oder
Punktverschweißung zu einer Einheit verbunden sind.
8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizelemente (15, 16) unmittelbar an der Heizmantel
innenfläche angeordnet sind oder in Form kunststoffbe
schichteter Heizbleche diese Innenfläche selber bilden.
9. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizelement (15, 16), Kaltleiter (12) und elektri
sche Anschlußteile (17, 18, 19) im Mantel des zu beheizen
den, fluidführenden KFZ-Teils (20) integriert sind.
10. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch
eine von außen zugängliche Kaltleiteranzapfung (19) für
die Steuerung von externen Heizelementen.
11. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch
einen direkten Anschluß an die Batterie des Kraftfahrzeuges.
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