電加熱電路，加熱元件及其制造方法及風擋擦拭器刮片與流程

本發明涉及用于車輛上的風擋擦拭器刮片的電加熱電路。

本發明還涉及包括電加熱電路的電加熱元件，包括加熱元件的風擋擦拭器，以及用于制造電加熱元件的方法。

背景技術：

以已知的方式，可以加熱車輛上的風擋擦拭器刮片，具體地用于其在冬季的除冰，此外，用于利用由用于風擋的外表面除冰的加熱設備產生的熱，所述風擋要由風擋擦拭器清理。

其中風擋擦拭器刮片結合在內部通道用于風擋洗滌液的分布，風擋擦拭器刮片的加熱還可允許在將風擋洗滌液噴灑或噴射在風擋的外表面上之前加熱所述風擋洗滌液，從而進一步促進用于風擋的除冰的操作，以及可能地消除使用手動刮擦器(scraper)。

以已知的方式，“平坦刮片”類型的風擋擦拭器刮片包括承載擦拭器刮片的縱向主體，其通常是自然或合成橡膠結構的，其被設計成摩擦要被擦拭的玻璃窗的外表面，所述玻璃窗為例如機動車輛的風擋，用于將水從其移除并且給超過駕駛員視野的所述水平選定路徑。

該類型的風擋擦拭器刮片還包括至少一個縱向肋，該縱向肋使在擦拭器刮片上具有一曲率，這導致其施加到玻璃窗的外表面。

風擋擦拭器刮片被承載在風擋擦拭器臂或驅動臂上，其通過電力驅動電動機以往復運動方式被驅動。

用于連接風擋擦拭器刮片到驅動臂的設備可包括連接器，該連接器被集成到縱向主體，以及適配器，該適配器以樞轉布置被裝配到縱向主體中，并且被固定到所述臂的一個自由端。

以已知的方式，加熱設備使用包括至少一個電加熱電阻器的電加熱電路，所述電加熱電阻器在被供給電流時產生散入它在周圍環境中的熱。

例如，早已經提出了風擋擦拭器刮片的彎曲肋應當配備加熱設備，該加熱設備被構造為壓膜,用于粘附到肋的兩個相對平坦表面中的至少一個并且結合電加熱電路。

電加熱電路例如是導電電線環路，該環路的端部被連接到電源端子。

在“高端”車輛的情況下，風擋擦拭器刮片加熱功能的控制和保護通常直接通過車輛的電子器件和電路來執行。

在這種情況下，加熱控制功能需要集成在車輛的大體限定的電氣架構中，從而產生成本要素。

在“中檔”或“預算”車輛的情況下，制造商可能希望排除對車輛架構的任何修改，然后將請求用于將控制和保護功能直接集成到被加熱的風擋擦拭器刮片本身中。

還可能希望為現有車輛配備風擋擦拭器刮片加熱功能，而車輛已經被設計和銷售沒有這種功能，因此沒有用于控制加熱功能的裝置。

因此，在受損的操作模式的情況下，例如在通過外部溫度或車輛速度傳感器提供不正確的信息的情況下，或者在這樣的傳感器故障的情況下，車輛的其他功能不受影響。

以已知的方式，加熱功能通常響應于外部溫度低于5℃而跳閘，以便確保風擋擦拭器刮片的完全除冰，包括分布通道的除冰，用于風擋擦拭器刮片到擦拭器臂的連接的設備的完全除冰，或與玻璃窗的外表面接觸的擦拭器刮片的設備的完全除冰。

在受損模式中，例如在外部溫度或車輛速度傳感器故障的情況下，其傳遞車輛根據其運動的信息，而實際上它是靜止的，例如在夏季在周圍溫度超過30℃時，則存在風擋擦拭器刮片超過5℃的連續加熱的風險。這種情況可能導致風擋擦拭器刮片的熱點、短路、物理損壞的形成，或者在最壞的情況下，導致初期火災。

本發明旨在提出一種對于與現有技術相關的固有設計問題的簡單、有效和成本有效的解決方案，而不依賴于用于風擋擦拭器刮片的熱保護的專用設備。

技術實現要素：

本發明提出一種用于車輛特別是機動車輛上的風擋擦拭器刮片的電加熱電路，包括至少一個電阻加熱元件，該電阻加熱元件連接到所述元件的電源端子，其特征在于，至少一個電阻加熱元件是通過覆蓋具有正溫度系數的電阻油墨形成的ptc電阻加熱元件。

首字母縮寫ptc代表“正溫度系數”，并且表示所選材料的固有特性，在這種情況下是具有正溫度系數的“ptc”油墨。

因此，ptc電阻加熱元件具有隨著溫度升高而增加的電阻。

這種類型的ptc電阻加熱元件與其電阻基本上恒定的其它加熱元件的區別在于，ptc電阻加熱元件獨立地能夠響應溫度通過調節經由其電阻傳遞的加熱能力來控制其溫度電阻。

在低溫下，它的電阻較低，因此它的加熱能力較高，特別允許溫度快速升高。隨著溫度升高，ptc電阻加熱元件的電阻增加，從而導致它的加熱能力的降低。

在短時間內，并且在某些溫度下，ptc電阻加熱元件的加熱能力可以降低到其中它簡單地抵消系統中的能量損失從而保持恒定值的點。

因此，在沒有采用特定控制裝置(例如具有脈沖寬度調制(或pwm電路)的電子電路)的情況下，根據本發明的電加熱電路集成到風擋擦拭器刮片的部件之一中允許自我調節加熱功能并且執行安全功能，特別是用于防止風擋擦拭器刮片的任何劣化。

根據本發明的設計，其采用通過沉積ptc油墨制造的ptc電阻加熱元件，在其緊湊性、易于集成性和易于部署方面是有利的。

根據電加熱電路的進一步特征；

-它包括被連接到相同的電源端子的多個ptc電阻加熱元件；

-它包括被并聯到相同電源端子的多個ptc電阻加熱元件；

-它包括用于將每個ptc電阻加熱元件連接到電源端子的兩個電導體；

-每個連接電導體由導電油墨形成；

-每個連接電導體是導電油墨帶；兩個導電油墨帶被平行布置；每個電阻加熱元件是具有正溫度系數的電阻油墨塊，其被橫向地布置以橋接兩個導電油墨帶；

-加熱電路包括：

-包括多個ptc電阻加熱元件的部分，形成第一加熱和控制電阻器；以及

-形成第二加熱電阻器的另一部分，與第一電阻器串聯布置。

本發明還提出了一種用于車輛具體地機動車輛上的風擋擦拭器刮片的加熱元件，其特征在于，它包括根據本發明的支撐件和至少一個電加熱電路，所述電加熱電路由所述支撐件承載。

根據加熱元件的進一步的特征：

-所述支撐件是一肋，用于風擋擦拭器刮片的剛性化和/或彎曲，以及所述肋的相對側中的至少一個直接地或間接地承載至少一個ptc電阻加熱元件；

-所述肋直接地或間接地在它的兩個相對側的每個上承載至少一個ptc電阻加熱元件；

-加熱元件結合插入在支撐件和每個ptc電阻加熱元件之間的電絕緣層；

-所述支撐件是風擋擦拭器的擦拭器刮片，其被設計成摩擦要被擦拭的玻璃窗；

-所述支撐件是風擋擦拭器的偏流器，其被設計成改進風擋擦拭器的空氣動力性能；

-所述支撐件是柔性基底，由此允許為加熱膜形式的加熱元件的制作；

-所述支撐件由導電材料或非導電材料形成。

本發明此外提出了一種用于機動車輛的風擋擦拭器刮片，其特征在于，它包括根據本發明的至少一個加熱元件。

根據風擋擦拭器刮片的進一步特征，后者結合了連接或適配到風擋擦拭器驅動臂的設備，其中所述連接設備包括電連接到前述的電源端子的設備。

最后，本發明提出了一種用于車輛具體地機動車輛上的風擋擦拭器刮片的電加熱元件的制造方法，其中所述元件包括：

-至少一個電加熱電路，包括具有正溫度系數的至少一個ptc電阻加熱元件，其被連接到所述元件的電源端子，

-用于所述ptc電阻加熱元件的支撐件，

其特征在于，它包括個用于通過沉積在具有正溫度系數的電阻油墨的支撐件上而形成每個ptc電阻加熱元件的至少一步驟a)。

根據該方法的進一步特征：

-步驟a)之前是用于將電絕緣層沉積在支撐件上的步驟b)；

-用于制造電加熱元件的方法，所述電加熱元件包括用于連接每個ptc電阻加熱元件到電源端子的兩個電導體，其特征在于，步驟a)之前是用于通過沉積導電油墨在支撐件上而形成每個電導體的步驟c)；

-用于沉積油墨的所述步驟a)或c)是通過絲網印刷執行的；

-所述支撐件是由導電或非導電材料形成的；

-所述方法包括用于用至少一個電絕緣保護層覆蓋所述電加熱電路的至少一部分的步驟d)。

附圖說明

本發明的進一步的特征和優點可參考附圖從下文提供的詳細描述中認出，其是非限制性的并且被提供為了解釋的目的，在附圖中：

圖1示出了用于機動車輛的風擋擦拭器刮片的分解透視圖；

圖2示出了根據本發明的加熱元件的實施例的示例性示例的示意性俯視圖，所述加熱元件在此被構造為加熱膜的形式，該加熱膜被設計用于施加到圖1中的風擋擦拭器刮片的彎曲肋的一側；

圖3示出了圖2中所示的加熱元件的一部分的沿著線3-3的在縱向和豎直平面中的截面視圖。

具體實施方式

在下面的描述中，相同結構或相當功能的元件由相同的附圖標記表示。

在下文的描述中，以非限制性的方式，所考慮的縱向、豎直和橫向取向是由圖中的三面體“l，v，t”指示的取向。因此限定了縱向和橫向延伸的水平平面。

縱向取向或方向對應于擋風擦拭器刮片的主軸線。

圖1示出了例如用于擦拭機動車輛的風擋的外表面的風擋擦拭器刮片10。

還部分地示出的是用于風擋擦拭器刮片10的驅動臂12，其本身設計成由電動機(未示出)驅動，以使得風擋擦拭器刮片描述往復角運動，用于從風擋的外表面移除水，在適當的情況下，其他不需要的物料。

風擋擦拭器刮片10包括縱向主體14，擦拭器刮片16和至少一個肋18，其功能是給予擦拭器刮片16上一曲率，這有利于擦拭器刮片16施加到風擋的外表面，根據所述外表面的三維幾何構造。

在這種情況下，風擋擦拭器刮片10的縱向主體14包括上偏流器20，其被設計成改進風擋擦拭器刮片的操作，其中偏流器20的功能是改進擦拭器刮片16到所述風擋的外表面的造型(contouring)，從而提高整個風擋擦拭器系統的空氣動力學性能。

風擋擦拭器刮片10還包括用于將擦拭器刮片16和肋18附連到縱向主體14的端蓋或夾子22，其中。在這種情況下，夾子22位于縱向主體14的兩個相對的縱向端的每個處。

在這種情況下，風擋擦拭器刮片10的縱向主體14由兩個分離部分形成，這兩個部分以基本上端對端的布置相互構造，并且通過中間連接器24互連。

為了將風擋擦拭器刮片10裝配到風擋擦拭器臂12，刮片10包括適配器，該適配器被裝配到中間連接器24，并且允許風擋擦拭器刮片10關于臂12的鉸接。

風擋擦拭器刮片10關于風擋擦拭器臂12的鉸接是通過圍繞與風擋擦拭器刮片10的縱向軸線橫向正交取向的樞轉軸線a的樞轉運動所描述的鉸接。

實際上，風擋擦拭器刮片10關于風擋擦拭器臂12，更具體地說，關于裝配到驅動臂12的自由端的端子或遠端部件28，必須具有至少一個旋轉或樞轉自由度，以便允許風擋擦拭器刮片10跟隨風擋的外表面的空間曲率。

根據本發明，風擋擦拭器刮片10配備有加熱元件，或加熱器元件，其實質上由用于執行電加熱電阻功能的支撐件和部件組成，所述部件由所述支撐件承載，其中加熱元件被結合到風擋擦拭器刮片10中，并且在這些圖中示出的設計中，被設計成用于裝配到肋18的一個表面，例如上表面19。

如可具體地從圖2中看到的，根據本發明的加熱元件30在此被構造為加熱膜的形式，該加熱膜被設計成用于裝配到彎曲肋18的一個表面19。

加熱膜30包括由非導電材料形成的下部基底32，在通常矩形的情況下，其尺度、長度和寬度允許加熱膜30到具體尺度的彎曲肋18的適配和裝配。

基底32例如是柔性塑料或合成材料的膜，其成分在下面被詳細描述。

基底32可在它的被設計成與風擋擦拭器刮片的元件(例如，與肋18的上表面19)協作的下表面上包括粘附層，該粘附層允許通過粘附所述粘附層例如到肋18來附連所述加熱膜30。

基底32包括暴露的上表面34，根據本發明的教導電加熱電路被形成在所述上表面上，所述電加熱電路在本示例性實施例中僅由ptc(正溫度系數)電阻加熱元件組成。

在該情況下，每個ptc電阻加熱元件是具有正溫度系數的油墨塊36。

每個ptc塊36是矩形形狀的，所述塊36總共十八個，它們縱向地對齊并且以鄰接方式并置，除了加熱元件30的長度的中心或中間部分之外，其在該情況下為沒有ptc電阻加熱元件的區域。因此，在圖2中示出的示例中，電加熱電路包括兩組，每組由九個電阻加熱元件36組成。

電阻加熱元件的數目當然可經受變化，具體地，作為風擋擦拭器刮片的長度的函數，從而例如肋的長度可均勻地或以其他方式分布在所述長度上。

為了將每個ptc塊36電連接到電源，加熱元件30在該情況下包括，通過示例，兩個平行電導體38，每個都被構造為基本上在加熱元件30的全長度上延伸的縱向帶的形式。

在示例性實施例中，每個導電帶38通過將例如具有銀(ag)基的導電油墨沉積在基底32的上表面34上得以形成。

在加熱元件30的中心部分中，即，在不具有ptc電阻加熱元件的區域中，每個導電帶38結合橫向擴展的中心部分40，其形成用于相應的帶38的電連接端子。

其中連接端子40所在的中間區域例如可對應于在彎曲肋18上風擋擦拭器刮片的連接器24的縱向位置。

以已知的方式，連接器24可以結合用于電連接的裝置(未示出)，其被設計成與裝配到彎曲肋18的加熱元件30上的電連接端子40接合。

此外，電連接端子40到車輛上的電源(未示出)的結合或電連接然后以已知的方式，例如通過適配器26，然后是風擋擦拭器臂30，得以實現。

所有電阻加熱元件或塊36連接到相同的電源端子40，在這種情況下以并聯布置。

為此，每個電阻加熱元件36被構造為以橋接布置橫向地延伸穿過每個導電帶38。

因此，每個導電帶38構成“電連接器條”或“母線”。

使用導電油墨形成導電帶38和使用ptc油墨形成ptc電阻加熱元件36是例如通過使用絲網印刷法的沉積來執行的。

這種用于沉積連續油墨層的方法例如首先通過執行用于沉積導電帶38的步驟，然后通過執行用于沉積ptc電阻加熱元件36的步驟，得以實現。

在未示出的變型中，可以首先進行ptc電阻加熱元件36的沉積，然后進行油墨沉積以形成導電帶38。

圖2示出了加熱元件的截面的大比例的示意圖，并且沒有考慮各個部件的相對尺寸。

下基底32例如由聚乙烯(pet)形成。

除了通過沉積形成導電帶38和ptc電阻加熱元件36之外，可以依次用保護層41，其后用層壓粘附層42，最后再次通過示例的方式，用與下基底32類似設計的上“基底”44，覆蓋該組合。

作為示例，ptc電阻加熱元件36可以通過具有正溫度系數的油墨的絲網印刷沉積形成，該類型的油墨由“henkel(漢高)”(注冊商標)公司以名稱loctiteeci8000，或由“dupont(杜邦)”(注冊商標)公司以名稱“7292”，銷售。

熱自調節的原理或防止偶然過熱的影響的原理基于歐姆定律的原理，根據該原理，u＝r*i和p＝i*u＝r*i²，其中u是電源電壓，i是電流強度，r是電阻值，p是所提供的功率。

ptc類型的加熱元件30也可以被考慮作為“智能”加熱元件，其中其初始電阻r0以每單位表面(面積)的歐姆表示。

根據應用以及期望的總體加熱效果，加熱元件30的有效電阻w可以通過根據電連接件的具體類型來確定給定數量的電阻加熱元件36，以及其布置，來獲得。

其中n是ptc元件36的數量，總加熱能力是n*u²/r0的函數，并且可以容易地通過選擇任何參數，例如施加的電壓，并聯布置的ptc塊36的總數，以及它們的初始電阻r0，得以適配。

根據未示出的變型，加熱元件可以“直接”構造在彎曲肋18上，其中在本發明的意義上，后者構成用于電加熱回路的支撐件。

為此，上表面19因此承擔基底32的上表面34的作用。

如果彎曲肋18由金屬形成，為了有利地從實質上產生的熱輻射效果中受益，則特別是在沉積導電油墨以形成導電帶之前必須用非導電層覆蓋上表面19。

當然，如果彎曲肋18本身由非導電材料形成，則可以不需要在上表面19和導電帶38之間布置非導電材料層的沉積。

如果肋18本身構成本發明意義內的支撐件，則自然可以采用上述例如通過絲網印刷用于沉積連續油墨層的技術。

根據未示出的變型，支撐件可以由擦拭器刮片16或空氣動力偏流器20的表面的一部分組成。

同樣地，在加熱元件被構造為單獨的加熱膜的形式的地方，其可以應用于風擋擦拭器刮片的元件或部件，加熱元件可以通過粘合劑粘附到擦拭器刮片16的表面的一部分或到空氣動力偏流器20的表面的一部分。

根據本發明的加熱電路整體上不必包括ptc型的電阻加熱元件。

在實踐中，電加熱電路可以包括由多個如上所述的ptc電阻加熱元件36構成的第一部分或第一區段-其然后形成額定值為r1的第一加熱和控制電阻器-以及第二部分或第二區段，其例如被構造為額定值為r2的與第一部分串聯布置的“傳統”電加熱電阻器。

因此總加熱能力等于u²/(r1+r2)。因此，超過預定溫度閾值，電加熱電路的第一部分的電阻r1快速增加，從而導致加熱能力的降低或穩定，并因此導致加熱。

該變型還允許加熱元件圍繞特定閾值的自調節。