Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein beheizbares Lenkrad mit den Merkmalen des Anspruchs 8.

Flächige elektrische Heizelemente sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Hierbei sind typischerweise eine Mehrzahl von Heizleitern in einen flächigen textilen Träger eingearbeitet bzw. auf diesem fixiert. Der Träger kann in dieser halbfertigen Form weiter verarbeitet werden. Derartige elektrische Heizelemente eignen sich zum Einbau in Fahrzeugsitzen oder für andere zu beheizende Oberflächen in Kraftfahrzeugen wie bspw. für beheizbare Lenkräder.

Um auf der verfügbaren Fläche eine möglichst große Heizleistung zu erhalten, sind die elektrischen Heizleiter meist in Wellen- bzw. Mäanderform verlegt. Bei bekannten Heizelementen kann der in Wellenform verlegte Heizleiter unter Umständen verrutschen. Um die Heizleiter in definierter Position festzuhalten, können diese mittels unterschiedlicher Maßnahmen fixiert werden. Aus DE 30 40 888 A1 ist ein elektrischer Heizkörper bekannt, der einen wellenförmig verlaufenden Heizdraht aufweist. Der elektrisch isolierte Heizdraht ist auf einen blattförmigen textilen Trägerstoff in Form einer Wellenlinie lose aufgelegt und durch eine in der Wellenachse verlaufende Naht auf dem Trägerstoff gehalten.

DE 31 17 402 beschreibt einen elektrischen Heizkörper mit in Form einer Wellenlinie auf einen textilen Trägerstoff aufgelegten und daran festgehaltenen Heizdrähten. Die Heizdrähte sind mit mindestens auf einer Seite eine selbstklebende Schicht aufweisenden Klebestreifen auf dem Trägerstoff befestigt.

Weiterhin ist aus DE 35 13 909 A1 ein elektrischer Heizkörper mit einem in Form einer Wellenlinie auf einen blattförmigen Trägerstoff aufgelegten und auf diesem festgehaltenen Heizdraht bekannt. Der Heizdraht ist in eine bandförmige Textilstruktur eingearbeitet, die mit dem Heizdraht als vorkonfektionierter Heizleiterstreifen an dem Trägerstoff befestigt ist.

Schließlich beschreibt US 63 69 369 B2 eine elektrische Heizeinrichtung mit einer Mehrzahl von Heizleitern, die in einen flexiblen Trägerstoff eingearbeitet sind.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektrisches Heizelement mit einem flexiblen flächigen Träger und wenigstens einem damit verbundenen Heizleiter zur Verfügung zu stellen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist, und bei dem der wenigstens eine Heizleiter zuverlässig in seiner definierten Position gehalten ist.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das flächige elektrische Heizelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass der flexible Heizleiter mittels eines Hilfsfadens in definierter Position auf dem textilen Träger festgehalten ist, ohne dass der Heizleiter von den fixierenden Hilfsfäden durchdrungen wird. Die Vielzahl von Befestigungspunkten, mit denen der Hilfsfaden auf dem Träger aufgenäht ist, sorgt für die exakte Position des Heizleiters auf dem Träger. Der empfindliche Heizleiter wird hierbei nicht von dem Hilfsfaden durchdrungen, so dass keine Beschädigungen oder Beeinträchtigungen der Heizwirkung zu befürchten sind. Der je nach Bedarf relativ engmaschig verlegte Hilfsfaden kann den Heizleiter zuverlässig fixieren, wobei dieser ein geringes Spiel aufweisen kann. Der Hilfsfaden kann den textilen Träger wahlweise derart durchdringen, dass ein Teil der Schlingen auf der Rückseite des Trägers verläuft, an der sich kein Heizleiter befindet. Wahlweise kann der Hilfsfaden jedoch auch an einer Vielzahl von Befestigungspunkten in den Träger eindringen, um eine Vielzahl von Schlingen auf der Vorderseite mit dem darauf befindlichen Heizleiter zu bilden.

Bei keiner der möglichen Befestigungsvarianten des Heizleiters wird dieser vom Hilfsfaden durchdrungen, so dass der Heizleiter nicht verletzt oder beschädigt werden kann. Der Heizleiter ist somit immer mit geringem Spiel am Träger fixiert, so dass dieser problemlos in beweglichen Teilen verlegt werden kann, bspw. in Fahrzeugsitzflächen. Hierbei ist es wichtig, dass der Heizleiter gegenüber dem Träger geringfügige Relativbewegungen ausführen kann, da auf diese Weise Brüche des Heizleiters aufgrund kurzzeitiger Überdehnungen vermieden werden können. Eine mäanderförmige Verlegung des Heizleiters auf dem Träger unterstützt diese Eigenflexibilität, so dass auf diese Weise ein mechanisch robustes elektrisches Heizelement realisierbar ist, das eine hohe Heizleistung aufweisen kann.

Je nach Größe des Trägers bzw. der zu beheizenden Fläche können mehrere Heizleiter nebeneinander auf dem Träger aufgebracht sein, die vorzugsweise jeweils parallel zueinander angeordnet sind. Es können auf diese Weise auch großflächige Träger hergestellt werden, die anschließend je nach Bedarf in die gewünschten Größen geschnitten werden können. Hierbei ist darauf zu achten, dass die parallelen Heizleiter einen ausreichend großen Abstand zueinander haben, damit beim Zerschneiden des Trägers nicht die Hilfsfäden benachbarter Heizleiter oder gar diese selbst beschädigt werden. Die Heizleiter sind vorzugsweise in geradlinigen Verlegelinien auf dem Träger aufgebracht und weisen jeweils entlang dieser Verlegelinien einen mäanderförmigen Verlauf auf. Der mäanderförmige Verlauf ermöglicht einerseits eine ausreichende Flexibilität der Heizleiter bei Verformungen oder Dehnungen des Trägers und kann zudem bei gegebener Fläche des Trägers die Heizleistung des Heizelements verbessern.

Als Heizleiter eignen sich insbesondere einzelne Carbonfäden bzw. miteinander verflochtene Carbonfäden. Da diese mechanisch relativ empfindlich sind, bietet die erfindungsgemäße Fixierung mittels des Hilfsfadens Vorteile hinsichtlich der Lebensdauer und der Funktionssicherheit solcher Heizelemente. Die relativ dünnen Carbonfäden ermöglichen die Realisierung von sehr flachen und damit sehr universell einsetzbaren Heizelementen.

Elektrische Anschlüsse zur Energieversorgung des Heizelements können an gegenüber liegenden Längskanten des Trägers vorgesehen sein. Ggf. können die elektrischen Anschlüsse auch an einer Längskante bzw. an einer Schmalseite vorgesehen sein.

Das erfindungsgemäße elektrische Heizelement eignet sich insbesondere zur Verwendung bei einem beheizbaren Lenkrad, da hierfür flache und flexibel verlegbare Heizelemente benötigt werden. Das Heizelement kann auf einer Polsterschicht aufgebracht sein, die um einen starren Lenkradkranz angeordnet ist, bspw. um diesen aufgeschäumt ist. Der textile Träger des Heizelements kann insbesondere mit der Polsterschicht verklebt sein. Um das Heizelement wird anschließend eine Umhüllung aufgebracht, die als Griffschicht dient. Diese kann aus Kunststoffmaterial oder bspw. aus Leder bestehen. Bei einer Verlegung der Trägerschicht mit aneinander stoßenden Längskanten ergibt sich eine sehr dünne und damit minimal auftragende Heizschicht, die aufgrund der sehr dünnen Carbonfäden für den Fahrer praktisch nicht spürbar ist. Die Verlegung auf Stoß ermöglicht zudem das Aufbringen der Griffschicht direkt auf dem Heizelement, ohne dass eine zusätzliche Polsterschicht zum Ausgleich von Unebenheiten notwendig wäre. Diese würde zudem die Heizeigenschaften verschlechtern, da sie zumindest Teile der vom Heizelement erzeugten Wärme absorbieren würde.

Als Trägermaterial eignet sich wahlweise ein Textilstoff oder auch ein sog. Nonwoven, d. h. ein Vliesmaterial.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine erste Variante eines erfindungsgemäßen elektrischen Heizelements,

2 eine zweite Variante des Heizelements und

3 einen schematischen Querschnitt eines beheizbaren Lenkrads mit einem erfindungsgemäßen Heizelement.

In 1 ist eine erste Variante eines erfindungsgemäßen elektrischen Heizelements 10 dargestellt, der aus einem flächigen Träger besteht, auf dem mehrere elektrische Heizleiter 14 in Wellen- bzw. Mäanderform fixiert sind. Der Träger 12 kann insbesondere aus einem textilen Stoff oder auch aus einem Vlies o. dgl. bestehen. Der relativ dünne und flächige Träger 12 ermöglicht eine sehr flexible Verlegung des elektrischen Heizelements 10, das bspw. für ein elektrisch beheizbares Lenkrad oder für einen Fahrzeugsitz eingesetzt werden kann. Die Heizleiter 14 können aus metallischem Draht- oder Folienmaterial bestehen. Vorzugsweise werden als Heizleiter 14 jedoch Carbonfäden eingesetzt, die relativ dünn sind und gute elektrische Eigenschaften aufweisen.

Die erste Variante des elektrischen Heizelements 10 entsprechend 1 zeigt eine Fixierung der Heizleiter 14 mittels Hilfsfäden 16, die elektrisch nicht leiten. Die in geraden Verlegelinien auf dem Träger 12 aufgebrachten Heizleiter 14 sind mittels der auf dem Träger 12 aufgenähten Hilfsfäden 16 am Träger fixiert. Zu diesem Zweck dringt jeder Hilfsfaden 16 an einer Vielzahl von Befestigungspunkten 20 in den Träger 12 ein und bildet eine Vielzahl von Schlingen 18, in denen jeweils der Heizleiter 14 in seiner verlegten Form fixiert und gehalten ist. Die Hilfsfäden 16 dringen an keiner Stelle in den Heizleiter 14 ein, sondern halten diesen mit geringfügigem Spiel an der Oberfläche des Trägers.

An gegenüber liegenden Schmalseiten 22 des Trägers 12 sind jeweils elektrische Anschlüsse 24 zur Kontaktierung des Heizelements 10 und zu dessen Energieversorgung vorgesehen. Die in 1 dargestellten drei Heizleiter 14 sind an ihren Enden jeweils zu den elektrischen Anschlüssen 24 zusammengeführt und miteinander verbunden, so dass sie als elektrische Widerstände jeweils parallel geschaltet sind. Gegenüber der in 1 gezeigten Anordnung der Heizleiter 14 können diese ggf. noch wesentlich enger nebeneinander angeordnet sein, wobei sich u.U. sogar die Schlingen 18 benachbarter Heizleiter 14 kreuzen können. Von den beiden Längsseiten 26 weisen die Heizleiter 14 jeweils einen ausreichenden Abstand auf, so dass sie beim Zuschneiden des Trägers 12 nicht verletzt oder beschädigt werden. Zudem kann auf diese Weise verhindert werden, dass beim überlappenden Verlegen des Heizelements 10 bzw. beim Verlegen auf Stoß überstehende Heizleiterfäden zu Kurzschlüssen führen können. Dies betrifft bspw. eine Verlegung des Heizelements 10 auf Stoß bzw. mit leichter Überlappung der Längsseiten 26 auf einem Lenkrad.

Die Schlingen können entsprechend der ersten Variante der 1 ausschließlich an der Oberfläche des Trägers 12 angeordnet sein, auf der sich auch die Heizleiter 14 befinden.

2 zeigt eine alternative Variante, bei der die Schlingen 18 den Träger 12 durchdringen und in Abschnitten an der Unterseite des Trägers 12 verlaufen, an der sich kein Heizleiter befindet. Auch hierbei wird jeder Heizleiter mittels einer Vielzahl von Schlingen 18 in seiner definierten Wellenform auf dem Träger 12 fixiert, ohne dass eine der Schlingen 18 des Hilfsfadens 16 den Heizleiter 14 durchdringt. Der übrige Aufbau des Heizelements 10 entspricht der ersten Variante gemäß 1.

3 zeigt schließlich einen schematischen Querschnitt eines beheizbaren Lenkrads 28 mit einem erfindungsgemäßen Heizelement 10. Um einen starren Lenkradkranz 30 aus Metall oder einem geeigneten Verbundwerkstoff ist eines flexible Polsterschicht 32 angeordnet, die bspw. aus einem geeigneten Kunststoffmaterial geschäumt sein kann. Um diese herum ist das erfindungsgemäße Heizelement 10 angebracht, wobei die Längskanten eine Stoßstelle 34 ohne Überlappung bilden, was eine sehr flache und griffgünstige Verlegung des Heizelements 10 auf dem Lenkrad 28 ermöglicht. Auch ermöglicht die fehlende Überlappung einen Verzicht auf eine zusätzliche Polsterschicht oberhalb des Heizelements 10, welche zu einer Verringerung der Heizleistung führen würde.

Um das Heizelement 10 herum ist schließlich eine Umhüllung 36 aus Kunststoff oder Leder angeordnet, die ggf. eine Längsnaht 38 entlang des Lenkradumfangs aufweisen kann.

Aufgrund der Anordnung der Heizleiter 14 auf dem Träger 12 ist jede Gefahr von Kurzschlüssen bei einer Verlegung auf Stoß entsprechend 3 oder auch bei einer überlappenden Verlegung vermieden, da keine Heizleiterfäden aus den Längsseiten des Trägers 12 heraus stehen, die bspw. durch Zuschneiden des Trägers freigelegt werden könnten. Die flexible Fixierung der Heizleiter 14 mittels der Hilfsfäden 16 ermöglicht zudem eine nahezu beliebige Verformung des Trägermaterials bei dessen Verlegung, ohne dass es zu Brüchen oder Beschädigungen der relativ empfindlichen Carbonfäden der Heizleiter 14 kommen kann.