Heizvorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur Temperierung eines Fluids, insbesondere Blow-By Gas vorzugsweise innerhalb eines Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung.

Blow-By Gase sind ein Mix aus Abgasen, Öl, nicht verbrannten Kraftstoffen und Wasser. Sie entstehen bei der Verdichtung im Verbrennungsmotor und werden an den Kolbenringen vorbei ins Kurbelgehäuse gedrückt. Um einen schädlichen Überdruck in dem Kurbelgehäuse zu vermeiden, ist eine Kurbelgehäuseentlüftung vorgesehen. Das Blow-By Gas wird dem Ansaugtrakt zur erneuten Verbrennung über die Kurbelgehäuseentlüftung zugeführt.

Bei niedrigen Temperaturen, d. h. bei Temperaturen unter Null Grad Celsius, können sich Wasserausscheidungen im Blow-by Gas in dem Entlüftungssystem absetzen. Eine Heizvorrichtung soll das Blow-by-Gas innerhalb eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems erwärmen, um die Vereisung des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems zu vermeiden.

Entsprechende, aus dem Stand der Technik bekannte Heizvorrichtungen sind häufig ineffizient hinsichtlich der Wärmeübertragung auf das Fluid und umfassen, insbesondere hinsichtlich des Heizelementes, regelmäßig empfindliche Bauteile, welche bei der Herstellung und während des Betriebs der Vorrichtung beschädigt werden können, wodurch einhergehend die Vorrichtungen nur eine reduzierte Lebensdauer aufweisen. Auch die Kontaktierung der wesentlichen Heizelemente wird typischerweise durch Löten oder Federkontakte vorgenommen, was zu einem vergleichsweise umfangreichen und wenig kompakten Aufbau der Heizvorrichtung als Ganzes führt. Entsprechend ist der Herstellungsprozess solch bekannter Heizvorrichtungen auch oftmals aufwändig und dementsprechend teuer. Ferner ist die Funlctionssicherheit nicht optimal, insbesondere sind die aus dem Stand der Technik bekannten Kontaktierung fehler- und ausfallanfällig.

US 2017 /025 44 65 Ai zeigt eine gattungsgemäße Heizvorrichtung zum Erwärmen von Blow-By Gas.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung anzugeben, insbesondere für den Einsatz in einer Kurbelgehäuseentlüftung zum Erwärmen von sogenanntem Blow-By- Gasen, welche die Nachteile des Stands der Technik überwindet, insbesondere energieeffizient, robust und somit langlebig ist. Außerdem soll ein Verfahren für deren Herstellung angegeben werden, welches gegenüber dem Stand der Technik einfach und dennoch günstig anzuwenden ist und eine hohe Funktionssicherheit ermöglicht.

Die Aufgabe wird hinsichtlich eines ersten Aspekts betreffend die Vorrichtung gelöst durch eine Heizvorrichtung zur Temperierung zumindest eines Fluids, insbesondere eines Blow-By Gas eines Verbrennungsmotors, umfassend zumindest einen zumindest einen ersten Volumenbereich zumindest bereichsweise einschließenden Grundkörper, zumindest einen zumindest einen zweiten Volumenbereich zumindest bereichsweise einschließenden und diesen gegenüber dem ersten Volumenbereich abtrennenden Aufnahmekörper, zumindest ein Widerstandselement, das zumindest teilweise in dem Aufnahmekörper angeordnet oder anordnenbar ist, zumindest ein auf zumindest einem ersten äußeren Oberflächenbereich des Grundkörpers angeordnetes erstes Leitelement, wobei das erste Leitelement direkt oder indirekt mit dem Widerstandselement elektrisch leitend verbunden ist.

Dadurch kann die mit dem Fluid in Kontakt sehende Kontaktfläche vergrößert werden und die Wärmeübertragung auf das Fluid verbessert werden.

Dabei ist die Heizvorrichtung besonders bevorzugt gekennzeichnet durch zumindest ein auf zumindest einem zweite äußeren Oberflächenbereich des Grundkörpers angeordnetes zweites Leitelement, wobei insbesondere das erste Leitelement und das zweite Leitelement direkt oder indirekt ausschließlich über das Widerstandselement elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

Auch kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet sein durch zumindest ein mit dem ersten Leitelement direkt oder indirekt elektrisch leitend verbundenes erstes Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit zumindest einem ersten Pol zumindest einer Strom- und/oder Spannungsquelle und/oder zumindest ein mit dem zweiten Leitelement direkt oder indirekt elektrisch leitend verbundenes zweites Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit zumindest einem zweiten Pols der Strom- und/oder Spannungsquelle.

Bei vorstehend genannter Ausführungsform ist besonders bevorzugt, dass

(i) der Grundkörper zumindest bereichsweise rohrförmig ausgebildet ist und/oder der erste Volumenbereich zumindest einen Fluidpfad zum Führen eines Fluids umfasst und/oder darstellt, und/oder innerhalb des Fluidpfads und/oder des Grundkörpers, insbesondere innerhalb des ersten Volumenbereichs, ein Fluid geführt oder führbar ist,

(ii) der Aufnahmekörper zumindest bereichsweise integral mit dem Grundkörper ausgebildet ist und/oder zumindest teilweise oder vollständig in den ersten Volumenbereich hineinragt,

(iii) der Grundkörper zumindest eine Ausnehmung aufweist,

(iv) der Aufnahmekörper zumindest bereichsweise in Kontakt mit dem Fluid steht und/oder den zweiten Volumenbereich gegenüber dem ersten Volumenbereich, vorzugsweise mediendicht und/ oder hermetisch, abtrennt,

(v) der zweite Volumenbereich zumindest bereichsweise mit dem den Grundkörper umgebenden Volumen Vermögens der Ausnehmung verbunden oder verbindbar ist,

(vi) das erste Leitelement direkt oder indirekt mittels zumindest eines ersten Verbindungselements elektrisch leitend mit dem ersten Kontaktelement verbunden ist,

(vii) das zweite Leitelement direkt oder indirekt mittels zumindest eines zweiten Verbindungselements elektrisch leitend mit dem zweiten Kontaktelement verbunden ist,

(viii) die Vorrichtung ferner zumindest eine, vorzugsweise mit dem Widerstandselement und/oder dem ersten Leitelement elektrisch leitend verbundene, insbesondere räumlich und/oder elektrisch zwischen diesen angeordnete, erste Kontakteinheit umfasst und/oder ferner zumindest eine, vorzugsweise mit dem Widerstandselement und dem zweiten Leitelement elektrisch leitend verbundene, insbesondere räumlich und/oder elektrisch zwischen diesen angeordnete, zweite Kontakteinheit umfasst, und/oder die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Leitelement und dem zweiten Leitelement , insbesondere zwischen dem ersten Leitelement einerseits und der ersten Kontakteinheit und/oder dem Widerstandselement andererseits und/oder zwischen dem zweiten Leitelement einerseits und der zweiten Kontakteinheit und/oder dem Widerstandselement andererseits, zumindest abschnittsweise zumindest einen elektrischen Leiter, insbesondere angeordnet auf zumindest einem äußeren Oberfiächenbereich des Grundkörpers und/oder ausgestaltet in Form zumindest einer elektrischen Leiterbahn, umfasst.

Auch kann bevorzugt vorgesehen sein, dass

(i) die Vorrichtung ferner zumindest ein, vorzugsweise zumindest teilweise und/oder bereichsweise innerhalb des Aufnahmekörpers angeordnetes, Trägerelement umfasst, wobei das Trägerelement das Widerstandselement zumindest bereichsweise umgibt,

(ii) das Trägerelement und/oder das Widerstandselement den zweiten Volumenbereich (7), insbesondere in zumindest einen ersten Teilvolumenbereich und zumindest einen zweiten Teilvolumenbereich, unterteilt, wobei vorzugsweise der erste Teilvolumenbereich im Wesentlichen gleich groß ist wie der zweite Teilvolumenbereich ist,

(iii) die erste Kontakteinheit vollständig oder zumindest teilweise und/oder bereichsweise innerhalb des ersten Teilvolumenbereichs angeordnet ist, vorzugsweise diesen vollständig ausfüllt und/oder die zweite Kontakteinheit vollständig oder zumindest teilweise und/oder bereichsweise innerhalb des zweiten Teilvolumenbereichs angeordnet ist, vorzugsweise diesen vollständig ausfüllt,

(iv) das Trägerelement, insbesondere zumindest ein Umfangsabschnitt des Trägerelements, zumindest bereichsweise bündig an zumindest einem inneren Wandabschnitt des Aufnahmekörpers anliegt, insbesondere den ersten Teilvolumenbereich und den zweiten Teilvolumenbereich mediendicht voneinander abdichtet,

(v) das Trägerelement und/oder das Widerstandselement im Wesentlichen zumindest bereichsweise bündig mit dem äußeren Oberflächenbereich des Grundkörpers abschließt,

(vi) das Trägerelement zumindest ein erstes Führungselement, insbesondere zumindest bereichswese in Form zumindest einer Nut und/oder eines Vorsprungs aufweist, das mit einer komplementären Struktur des Grundkörpers und/oder Aufnahmekörpers zusammenwirkt, insbesondere eine formschlüssige Verbindung zwischen Trägerelement und Aufnahmekörper bzw. Grundkörper, vorzugsweise in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Einführungsrichtung des Trägerelements in den Aufnahmekörper bzw. Grundkörper, herstellt, und/ oder (vii) der Grundkörper und/oder der Aufnahmekörper zumindest ein zweites Führungselement, insbesondere als die komplementäre Struktur, insbesondere in Form eines Vorsprungs und/oder einer Nut aufweist, das mit einer komplementären Struktur des Trägerelements, insbesondere dem ersten Führungselement, zusammenwirkt, insbesondere eine formschlüssige Verbindung zwischen Trägerelement und Aufnahmekörper bzw. Grundkörper, vorzugsweise in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Einführungsrichtung des Trägerelements in den Aufnahmekörper bzw. Grundkörper, herstellt.

Alternativ oder ergänzend zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform dadurch aus, dass das Trägerelement zumindest ein Abstandselement, vorzugsweise zwei oder eine Vielzahl an Abstandselementen, insbesondere an zumindest einer Seite des Trägerelements, vorzugsweise an zumindest zwei, bevorzugt einander gegenüberliegenden, oder einer Vielzahl an Seiten des Trägerelements, aufweist, insbesondere zum direkten oder indirekten Abstützen des Trägerelements und/oder Widerstandselements an zumindest einem inneren Wandabschnitt des Aufhahmekörpers, vorzugsweise an zumindest zwei, bevorzugt einander gegenüberliegenden, oder einer Vielzahl an inneren Wandabschnitten des Aufnahmekörpers.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Vorrichtung ferner zumindest ein den Grundkörper, das erste Leitelement, das zweite Leitelement, das Trägerelement und/oder die Ausnehmung zumindest bereichsweise und/oder zumindest abschnittsweise vollständig abdeckendes Beschichtungselement umfasst und/oder ferner zumindest ein, insbesondere das erste und/oder das zweite Kontaktelement zumindest bereichsweise umgebendes und/oder integral mit dem Beschichtungselement ausgebildetes, Kopplungselement umfasst, das vorzugsweise geeignet ist, zumindest eine dauerhafte und/oder lösbare Verbindung, insbesondere eine Krimp-, Klips-, Bajonett- und/oder Steckverbindung, mit zumindest einer, vorzugsweise aufweisend zumindest ein, bevorzugt zwei, Mittel zur, insbesondere unter Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung, Zusammenwirkung mit jeweils dem ersten und/oder zweiten Kontaktelement, Struktur, insbesondere der Strom- und/oder Spannungsquelle, herzustellen.

Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass

(i) der Grundkörper zumindest bereichsweise ein wärmeleitfähiges und/oder elektrisch isolierendes Material und/oder das Material PA 6.6 GF30 umfasst und/oder daraus besteht,

(ii) das erste Leitelement zumindest bereichsweise ein wärmeleitfähiges und/oder elektrisch leitfähiges Material umfasst und/oder daraus besteht, (iii) das zweite Leitelement zumindest bereichsweise ein wärmeleitfähiges und/ oder elektrisch leitfähiges Material umfasst und/oder daraus besteht,

(iv) das erste Verbindungselement zumindest bereichsweise ein wärmeleitfähiges und/oder elektrisch leitfähiges Material umfasst und/oder daraus besteht,

(v) das zweite Verbindungselement zumindest bereichsweise ein wärmeleitfähiges und/oder elektrisch leitfähiges Material umfasst und/ oder daraus besteht,

(vi) das Widerstandselement zumindest bereichsweise in Form zumindest eines Thermistors ausgebildet ist, zumindest ein elektrisch leitfähiges Material und/oder ein Material mit einem positiven Widerstandskoeffizienten umfasst und/oder daraus besteht und/oder ein keramisches Material umfasst und/ oder daraus besteht,

(vii) die erste Kontakteinheit zumindest bereichsweise ein wärmeleitfähiges und/oder elektrisch leitfähiges Material umfasst und/ oder daraus besteht,

(viii) die zweite Kontakteinheit zumindest bereichsweise ein wärmeleitfähiges und/oder elektrisch leitfähiges Material umfasst und/oder daraus besteht.

(ix) das Trägerelement zumindest das Material PA 6.6 umfasst und/oder daraus besteht, und/oder

(x) das Beschichtungselement zumindest bereichsweise das Material PA 6.6 GF30 umfasst und/oder daraus besteht und/oder das Kopplungselement zumindest bereichsweise das Material PA 6.6 GF30 umfasst und/oder daraus besteht.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch bevorzugt sein, dass der Grundkörper, das erste Leitelement, das zweite Leitelement, das erste Verbindungselement, das zweite Verbindungselement, das erste Kontaktelement, das zweite Kontaktelement, die erste Kontakteinheit, die zweite Kontakteinheit, der elektrische Leiter, das Beschichtungselement und/oder das Kopplungselement mittels eines integrierten Metall-Kunststoffspritzgieß- Verfahrens (IMKS-Verfahren) hergestellt oder herstellbar ist und/oder dass das erste Leitelement, das zweite Leitelement und/oder das Beschichtungselement die Ausnehmung zumindest teilweise abdeckt.

Für die Heizvorrichtung wird ferner vorgeschlagen, dass der Grundkörper, das erste Leitelement, das zweite Leitelement und/oder das Beschichtungselement zumindest im Wesentlichen zumindest abschnittsweise hohlförmig, insbesondere zylinderförmig, ausgebildet ist und/oder in zumindest einer Querschnittsebene, vorzugsweise einer Querschnittsebene senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers (l), im Wesentlichen eine rechteckige, runde, elliptische und/oder polygonförmige Querschnittsform und/oder die Querschnittsform eines halben Rechtecks, eines halben Kreises, einer halbe Ellipse und/oder eines halben Polygons aufweist.

Schließlich wird für die erfindungsgemäße Heizvorrichtung vorgeschlagen, dass das erste Leitelement und/oder das zweite Leitelement jeweils zumindest abschnittsweise im Wesentlichen im Wesentlichen eine Hälfte des äußeren Oberflächenbereichs des Grundkörpers bedeckt, insbesondere jeweils in Form eines halben Hohlzylinders ausgestaltet ist und/ oder dass das erste Kontaktelement und/oder das zweite Kontaktelement gegenüber, insbesondere diametral gegenüber, der Ausnehmung, dem Aufnahmekörper und/oder dem Kopplungselement auf dem ersten bzw. zweiten Leitelement angeordnet ist.

Die Aufgabe wird hinsichtlich eines zweiten Aspekts gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Heizvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zum Erwärmen von Blow-By-Gas in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem eines Verbrennungsmotors, umfassend die Schritte: Herstellung und/oder Bereitstellung eines Vorformlings, Bearbeitung des Vorformlings mittels eines integrierten Metall-Kunststoffspritzgieß- Verfahrens (IMKS- Verfahren) zur Aufbringung zumindest einer Leitschicht auf den Vorformling und Aufbringung zumindest einer weiteren Beschichtung auf die Leitschicht.

Dabei wird besonders bevorzugt, dass der Vorformling mittels eines Spritzverfahrens, mittels eines Gießverfahrens und/oder mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellt wird und/oder der Vorformling einen Grundkörper und/oder einen Aufnahmekörper umfasst und/oder bildet.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass vor Durchführung des IMKS-Verfahrens zumindest ein Widerstandselement, zumindest ein Trägerelement, zumindest ein Führungselement, zumindest ein Kontaktelement, zumindest eine Kontakteinheit und/oder zumindest ein Verbindungselement in die Spritzform eingebracht wird und/oder mittels des IMKS-Verfahrens zumindest ein, insbesondere nach Durchführung des IMKS-Verfahrens mit dem Widerstandselement, dem Verbindungselement, der Kontakteinheit und/oder dem Kontaktelement in zumindest indirektem elektrischer Verbindung stehendes Leitelement zumindest bereichsweise auf den Vorformling aufgebracht wird. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das zumindest eine Verbindungselement und/oder die zumindest eine Kontakteinheit mittels IMKS-Verfahrens hergestellt wird.

Auch ist bevorzugt, dass das Widerstandselement zumindest bereichsweise in den Vorformling, den Grundkörper und/oder den Aufnahmekörper eingebracht wird.

Gemäß der Erfindung kann ein erfindungsgemäßes Verfahren auch dadurch gekennzeichnet sein, dass die weitere Beschichtung mittels eines Spritzverfahrens, mittels eines Gießverfahrens und/oder mittels eines Spritzgießverfahrens ausgebildet wird und/ oder die weitere Beschichtung zumindest bereichsweise durch ein Beschichtungselement gebildet wird.

Schließlich sieht die Erfindung für das Verfahren bevorzugt vor, dass zumindest ein Kopplungselement zumindest bereichsweise an dem Vorformling und/oder der Leitschicht und/oder im Bereich des Kontaktelements ausgebildet wird, vorzugsweise gleichzeitig mit der Aufbringung der weiteren Beschichtung, insbesondere Ausbildung des Beschichtungselementes.

Der Erfindung liegt somit bezüglich dem ersten Aspekt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch das integrale Ausbilden eines Grundkörpers mit einem Aufnahmekörper und einem einschließlich der notwendigen Kontaktierungen darin angeordneten Widerstandselements eine besonders effiziente Heizvorrichtung realisiert werden kann, da das Fluid den Aufnahmekörper unmittelbar umfließen kann und sich dadurch die Wärmeübertragung von den entsprechenden wärmeabgebenden Elementen auf das Fluid sehr vorteilhaft gestaltet. Damit wurde von den Erfindern vor allem erkannt, dass bei Abkehr von den herkömmlichen Löt- oder Federkontakten die Kontaktierungen des Widerstandselements selbst Teil des Wärmeübertragungsbereich sein können und damit Wärmeverluste minimiert und die Effizienz der Heizvorrichtung maximiert werden kann.

Darüber hinaus ist gleichzeitig auch eine mediendichte Trennung zwischen Fluid und Widerstandselement realisiert, wodurch ein besonders sicherer Betrieb gewährleistet werden kann, da das Fluid nur in Kontakt mit dem Material des Aufnahmekörpers bzw. des Grundkörpers kommen kann, nicht jedoch dem Kontakt mit elektrischen oder sonstigen stromführenden Bauteilen ausgesetzt ist.

Insbesondere wurde aber vollkommen überraschend erkannt, dass bei der erfindungsgemäßen mediendichten Ausführung auf Dichtungen und Zusatzbauteile wie sie herkömmlicherweise notwendig sind komplett verzichtet werden kann. Dadurch ist die Heizvorrichtung nicht nur kompakt und einfach herzustellen sondern einhergehend damit auch kostengünstig und wartungsarm, womit die Ausfallssicherheit in gleichem Maße steigt.

Besonders überraschend war auch die Feststellung der Erfinder, dass die Heizvorrichtung sehr vorteilhaft mit Hilfe eines IMKS-Verfahrens, also einem integrierten Metall- Kunststoffspritzgieß-Verfahren, bei dem in einem Schritt sowohl ein Kunststoffmaterial als auch ein metallisches Material in eine Form eingebracht wird, herstellbar ist, insbesondere die elektrischen Kontaktierungen damit realisiert werden können. Das IMKS-Verfahren bietet insbesondere den Vorteil, dass eine bestmögliche Verbindung des metallischen Materials, insbesondere in Form des als Heizelement wirkenden Leitelements, mit einem Vorformling als auch dem in dem gleichen Schritt eingebrachten Kunststoffmaterial erreicht werden kann. So kann eine Lösung der Verbindung, die beispielsweise zu Undichtigkeiten und dem Eindringen von Flüssigkeit, insbesondere aufgrund von Kapillareffekten, führen könnte, verhindert, zumindest reduziert, werden. Auch werden jedwede Toleranzen zwischen den Kunststoffteilen und den metallischen Teilen, die einen Wärmeübertrag, insbesondere von den Leitelementen durch den Grundkörper in das Fluid verschlechtern könnten, vermieden. Weiterhin wird durch das IMKS-Verfahren die Effizienz der Herstellung verbessert, da sich an die Herstellung des Vorformlings, insbesondere des Grundkörpers, direlct die Herstellung der metallischen Bereiche anschließen kann, ohne dass es hierzu eines manuellen Eingriffs, beispielsweise zum Löten oder Einbringen vorgefertigter Metallelemente bedarf. Auch wurde erkannt, dass durch die Anwendung des IMKS-Verfahrens ein schonender Verbau des Widerstandselementes erreicht werden kann. So weisen solche Widerstandselemente, insbesondere bei Ausführung als PTC- Element keramische Materialien auf, die aufgrund ihrer spröden Eigenschaften keinen hohen mechanischen und/oder thermischen Belastungen ausgesetzt werden dürfen, da es ansonsten zu Fehlfunktionen dieser kommen kann. Durch das IMKS Verfahren wird sichergestellt, dass das Widerstandselement schonend behandelt und verarbeitet wird und so Beschädigungen dieser verhindert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert werden.

Dabei zeigt:

Figur la zeigt einen Grundkörper sowie einen Aufnahmekörper einer erfindungsgemäßen

Heizvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht; zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur la gezeigten Gegenstandes in einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers; zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur la gezeigten Gegenstandes in einer Ebene senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers; zeigt eine perspektivische Ansicht eines Trägerelements von schräg vorne; zeigt eine perspektivische Ansicht eines Trägerelements von schräg hinten; zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur 2a und Figur 2b dargestellten Trägerelements; zeigt ein Widerstandselement in einer perspektivischen Ansicht; zeigt ein von einem Trägerelement umgebenes Widerstandselement in einer perspektivischen Ansicht; zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur 3b gezeigten Gegenstandes; zeigt eine Richtung in Bezug auf das Trägerelement und den Grundkörper bzw. Aufhahmekörper; zeigt ein innerhalb des Aufnahmekörpers angeordnetes Trägerelement in einer perspektivischen Ansicht; zeigt eine geschnitten perspektivische Ansicht des in Figur 5a gezeigten Gegenstandes in einer Ebene senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers; zeigt den Grundkörper mit einem ersten und zweiten Kontaktelement in einer perspektivischen Ansicht; zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur 6a gezeigten Gegenstandes in einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers; zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur 6a gezeigten Gegenstandes in einer Ebene senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers; Figur 7a zeigt den Grundkörper mit einem ersten und zweiten Leitelement und die über ein erstes und zweites Verbindungselement jeweils damit verbundenen ersten und zweiten Kontaktelemente in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 7b zeigt den Gegenstand der Figur 7a in einer anderen perspelctivischen Ansicht; Figur 7c zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur 7a gezeigten Gegenstandes in einer

Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers;

Figur 7d zeigt den Gegenstand der Figur 7c in einer anderen perspektivischen Ansicht; Figur 8 zeigt einzelne Merkmale der Heizvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht; Figur 9 a zeigt eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht; Figur 9b zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur 9a gezeigten Gegenstandes in einer

Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Heizvorrichtung; und

Figur 9c zeigt eine geschnittene Ansicht von Teilen des in Figur 9a gezeigten Gegenstandes in einer Ebene senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung der Heizvorrichtung.

In Figur la ist ein Grundkörper 1, der einen Vorformling, insbesondere Vorspritzling im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer perspelctivischen Darstellung gezeigt, welcher insbesondere zylinderförmig ausgestaltet ist und einen ersten Volumenbereich 3 einschließt. Dieser erste Volumenbereich 3 umfasst zumindest einen Fluidpfad, sodass mithin innerhalb des ersten Volumenbereichs 3 ein Fluid führbar ist. Der Grundkörper umfasst dabei zumindest ein wärmeleitfähiges und elektrisch isolierendes Material, insbesondere das Material PA 6.6 GF30.

Figur ib zeigt eine geschnittene Ansicht des in der Figur la gezeigten Gegenstandes in einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers 1. Wie in Figur ib gezeigt ist, ist mit dem Grundkörper 1 integral ein Aufnahmekörper 5 ausgebildet, welcher einen zweiten Volumenbereich 7 einschließt und diesen zweiten Volumenbereich 7 gleichzeitig gegenüber dem ersten Volumenbereich 3 abtrennt.

Figur lc zeigt eine geschnittene Ansicht des in Figur la gezeigten Gegenstandes in einer Ebene senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Grundkörpers, insbesondere in einer Ebene senkrecht zu der in Figur ib gewählten Schnittebene. Daraus ist zum einen ersichtlich, dass der Aufnahmekörper 5 den ersten Volumenbereich 3 gegenüber dem zweiten Volumenbereich 7 tatsächlich mediendicht abtrennt. Zum anderen ist anhand der Darstellung in Figur lc ersichtlich, dass der Grundkörper 1 bzw. der Aufnahmekörper 5 zumindest ein zweites Führungselement 9 in Form einer Nut aufweist.

Figur 2a zeigt ein Trägerelement 11 in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne und Figur 2b das Trägerelement 11 in einer perspektivischen Ansicht von schräg hinten. Eine geschnittene Ansicht ist in Figur 2c wiedergegeben. Das Trägerelement 11 umfasst bevorzugt das Material PA 6.6. Das Trägerelement 11 ist zumindest teilweise innerhalb des Aufnahmekörpers 5 angeordnet. Dazu weist das Trägerelement 11 zumindest ein erstes Führungselement 13 in Form eines Vorsprungs auf, welches mit der komplementären Struktur in Form des zweiten Führungselements 9 zusammenwirkt. Außerdem weist das Trägerelement 11 vorzugsweise zumindest ein Abstandselement 14 auf. Bevorzugt ist dieses an zumindest einer Seite des Trägerelements 11 angeordnet.

Das Trägerelement 11 umgibt dabei ein in Figur 3a gezeigtes Widerstandselement 15 zumindest bereichsweise entsprechend der Darstellung der Figur 3b. Figur 3c zeigt eine geschnittene Ansicht der Darstellung der Figur 3b. Das Widerstandselement 15 umfasst zumindest ein elektrisch leitfähiges Material mit einem positiven Widerstandskoeffizienten (PTC), vorzugsweise ein keramisches Material und/oder in Form eines Thermistors. Das Widerstandselement kann auch selber als zusätzliches Heizelement dienen.

Das Trägerelement 11 ist dabei einschließlich des Widerstandselements 15 in dem Aufnahmekörper 5 angeordnet, wie dies Figur 4 illustriert. Mit Hilfe des ersten und zweiten Führungselements 13, 9 kann dabei zwischen dem Grundkörper 1 bzw. Aufnahmekörper 5 und dem Trägerelement 11 eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen beiden Elementen in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Einführungsrichtung E des Trägerelements 11 in den Aufnahmekörper 5 bzw. Grundkörper 1 erreicht werden. Das Trägerelement 11 sowie damit einhergehend auch das Widerstandselement 15 wird in dem Aufnahmekörper 5 zusätzlich dadurch stabilisiert, dass sich das Trägerelement 11 und/oder das Widerstandselement 15 vermittelt durch das Abstandselement 14 direkt oder indirekt an zumindest einem inneren Wandabschnitt des Aufnahmekörpers 5 abstützen kann bzw. können.

Das Trägerelement 11 einschließlich des Widerstandelements 15 ist dabei durch eine von dem Grundkörper 1 aufweisende Ausnehmung 17 hindurch entlang der Richtung E in dem Aufnahmekörper 5 anordenbar. Vermögens der Ausnehmung 17 ist der zweite Volumenbereich 7 mit dem den Grundkörper 1 umgebenden Volumen verbunden. Wie in Figur 5a gezeigt ist, schließt das Trägerelement 11 im Wesentlichen zumindest bereichsweise bündig mit zumindest einem äußeren Oberflächenbereich 19 des Grundkörpers 1 ab. Aus Figur 5b wird deutlich, dass durch das Trägerelement 11 und das Widerstandselement 15 der zweite Volumenbereich 7 in einen ersten Teilvolumenbereich 21 und einen zweiten Teilvolumenbereich 23 unterteilt wird.

Wie in Figur 6a in einer perspektivischen Ansicht gezeigt ist, umfasst die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ferner zumindest ein erstes Kontaktelement 25 zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit zumindest einem ersten Pols zumindest einer Strom- und/oder Spannungsquelle und ein zweites Kontaktelement 27 zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit zumindest einem zweiten Pols der Strom- und/oder Spannungsquelle. Das erste Kontaktelement 25 und das zweite Kontaktelement 27 sind dabei gegenüber der Ausnehmung 17 und gleichzeitig auch gegenüber dem Aufnahmekörper 5 angeordnet, wie insbesondere aus den beiden geschnittenen Ansichten der Figuren 6b und 6c deutlich hervorgeht.

Aus der perspektivischen Ansicht der Figur 7a wird sichtbar, dass die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ferner zumindest ein auf zumindest einem ersten äußeren Oberflächenbereich 29 des Grundkörpers 1 angeordnetes erstes Leitelement 31, welches eine Leitschicht im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, und zumindest ein auf zumindest einem zweite äußeren Oberflächenbereich 33 des Grundkörpers 1 angeordnetes zweites Leitelement 35, welches eine weitere Leitschicht im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, umfasst. Das erste Leitelement 31 umfasst zumindest ein wärmeleitfähiges und elektrisch leitfähiges Material. Auch das zweite Leitelement 35 umfasst zumindest ein wärmeleitfähiges und elektrisch leitfähiges Material.

Das erste Leitelement 31 ist indirekt mittels zumindest eines ersten Verbindungselements 37 elektrisch leitend mit dem ersten Kontaktelement 25 verbunden und das zweite Leitelement 35 indirekt mittels zumindest eines zweiten Verbindungselements 39 elektrisch leitend mit dem zweiten Kontaktelement 27 verbunden.

Es ist aus der Figur 7a und der Figur 7b klar, dass das erste Leitelement 31 und das zweite Leitelement 35 insoweit nicht direkt miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Außerdem ist in Figur 7b erkenntlich, dass eine erste Kontakteinheit 41 innerhalb des (in Figur 7b nicht gesondert dargestellten) ersten Teilvolumenbereichs und eine zweite Kontakteinheit 43 innerhalb des (in Figur 7b nicht gesondert dargestellten) zweiten Teilvolumenbereichs 23 angeordnet ist. Insbesondere füllt die erste bzw. zweite Kontakteinheit 41, 43 den ersten bzw. zweiten Volumenbereich 21, 23 vollständig aus. Die erste Kontakteinheit 41 umfasst zumindest ein wärmeleitfäbiges und elektrisch leitfähiges Material. Auch die zweite Kontakteinheit 43 umfasst zumindest ein wärmeleitfähiges und elektrisch leitfähiges Material. Damit ist besonders vorteilhaft eine Kontaktierung des Widerstandselements 15 mit dem ersten bzw. zweiten Leitelement 31, 35 über die erste bzw. zweite Kontakteinheit 41, 43 erreicht. Ferner wird erreicht, dass auch der Bereich des Widerstandselementes 15 bzw. der Aufnahmekörper an der Wärmeübertragung an das Fluid mitwirkt und in den Wärmeübertragungsbereich integriert ist. Insbesondere ist eine besonders kompakte Anordnung gegeben. Die Figuren 7c und 7d zeigen jeweils eine geschnittene Ansicht des Gegenstands der Figur 7a in zwei unterschiedlichen perspektivischen Ansichten.

Figur 8 zeigt einen Ausschnitt der in Figur 7a gezeigten Merkmale ohne den Grundkörper 1. Mit anderen Worten ist in Figur 8 das Trägerelement 11, das erste Kontaktelement 25, das zweite Kontaktelement 27, das erste Leitelement 31, das zweite Leitelement 35, das erste Verbindungselement 37, das zweite Verbindungselement 39, die erste Kontakteinheit 41 sowie die zweite Kontakteinheit 43 gezeigt.

Anhand dieser Darstellung der Figur 8 ist klar, dass die erste Kontakteinheit 41 räumlich bzw. elektrisch zwischen dem (in Figur 8 nicht ersichtlichen) in Figur 3a dargestellten Widerstandselement 15 und dem ersten Leitelement 31 angeordnet ist und mit diesen jeweils elektrisch leitend verbunden ist und dass die zweite Kontakteinheit 43 räumlich bzw. elektrisch zwischen dem (in Figur 8 nicht ersichtlichen) in Figur 3a dargestellten Widerstandselement 15 und dem zweiten Leitelement 35 angeordnet ist und mit diesen jeweils elektrisch leitend verbunden ist. Der besagte kompakte Aufbau ist hierbei evident ersichtlich.

Damit ist, wie oben dargestellt, zwar das erste Leitelement 31 und das zweite Leitelement 35 nicht direkt elektrisch leitend miteinander verbunden, das erste Leitelement 31 und das zweite Leitelement 35 sind jedoch indirekt ausschließlich über das (in Figur 8 nicht ersichtliche) in Figur 3a dargestellte Widerstandselement 15 miteinander elektrisch leitend verbunden, mit dazu jeweils serieller Schaltung der ersten und zweiten Kontakteinheiten 41, 43 im elektrisch leitenden Pfad.

Figur 9 a zeigt die insgesamt mit 45 bezeichnete erfindungsgemäß Heizvorrichtung 45 in einer perspektivischen Ansicht. Diese umfasst ferner zumindest ein den Grundkörper, das erste Leitelement, das zweite Leitelement und die Ausnehmung zumindest bereichsweise abdeckendes Beschichtungselement 47, wobei das Beschichtungselement eine Beschichtung im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Außerdem umfasst die Heizvorrichtung 45 zumindest ein, das erste und das zweite Kontaktelement 25, 27 zumindest bereichsweise umgebende und integral mit dem Beschichtungselement 47 ausgebildete Kopplungselement 49. Das Kopplungselement 49 ermöglicht es dabei, eine lösbare Verbindung, insbesondere eine Steckverbindung, mit zumindest einer zwei Mittel zur elektrisch leitfähigen Zusammenwirkung mit jeweils dem ersten und zweiten Kontaktelement 25, 27 aufweisenden Struktur der Strom- und/oder Spannungsquelle herzustellen. Mit anderen Worten ermöglicht das Kopplungselement 49 eine Verbindung mit der Strom- und/oder Spannungsquelle.

Eine in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Heizvorrichtung 45 geschnittenen Ansicht der Heizvorrichtung 45 ist in Figur 9b dargestellt.

Figur 9c zeigt eine geschnittene Ansicht der Heizvorrichtung 45 in einer Ebene senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der Heizvorrichtung 45, wobei das Kopplungselement nicht dargestellt ist. Aus Figur 9c wird nochmals deutlich, dass das erste Leitelement 31 und das zweite Leitelement 35 jeweils zumindest abschnittsweise im Wesentlichen eine Hälfte des äußeren Oberflächenbereichs, nämlich der erste äußere Oberflächenbereich und der zweite äußere Oberflächenbereich, des Grundkörpers 1 bedeckt, insbesondere darauf angeordnet ist, vorzugsweise jeweils in Form eines halben Hohlzylinders ausgestaltet ist. Ebenfalls ist erkennbar, dass das Beschichtungselement 47 sowohl den Grundkörper 1, das erste und zweite Leitelement 31; 35) das Trägerelement 11 und die Ausnehmung 17 zumindest bereichsweise abdeckt.

Auch die räumliche und elektrische Anordnung der ersten und zweiten Kontakteinheit 41, 43 zwischen jeweils dem Widerstandselement 15 einerseits und dem ersten bzw. zweiten Leitelement 31, 35 andererseits innerhalb des Aufnahmekörpers 5 einschließlich der elektrisch leitenden Verbindung zwischen Widerstandselement 15 und jeweils ersten/zweiten Kontakteinheit 41, 43, ersten/zweiten Leitelement 31, 35, ersten/zweiten Verbindungselement 37, 39 und ersten/zweiten Kontaktelement 25, 27 ist aus Figur 9c nochmals klar ersichtlich.

Indem an das erste und zweite Kontaktelement 25, 27 jeweils ein erster bzw. zweiter Pol der Strom- und/oder Spannungsquelle angeschlossen wird, kann ein Stromkreis geschlossen und ein Stromfluss zwischen beiden Polen erreicht werden. Infolge des dabei auch in dem ersten und zweiten Leitelement 31, 35 stattfindenden Stromflusses erwärmt sich das erste und zweite Leitelement 31, 35 nach dem Prinzip der Widerstandsheizung infolge ohmscher Verluste.

Die Wärme überträgt sich dabei von dem ersten und zweiten Leitelement 31, 35 auf den Grundkörper 1 und von diesem auf das innerhalb des Fluidpfads bzw. ersten Volumens geführten Fluids und ermöglicht so dessen Erwärmung. Darüber hinaus erwärmt sich infolge des Stromflusses entsprechend auch die erste und zweite Kontakteinheit 41, 43 sowie das Widerstandselement 15. Da sowohl die erste und zweite Kontakteinheit 41, 43 wie auch das Widerstandselement 15 vollständig in dem Aufhahmekörper 5 angeordnet sind wird Wärme von diesen auch auf den Aufnahmekörper 5 übertragen. Da der Aufnahmekörper 5 wiederum vollständig in den ersten Volumenbereich hineinragt und damit der Aufnahmekörper in Kontakt mit dem Fluid innerhalb des Fluidpfads steht, wird eine ganz besonders vorteilhafte Möglichkeit eröffnet, eine effiziente Wärmeübertragung auf das Fluid zu realisieren, insbesondere unter Mitwirkung auch der Kontaktierungen des Widerstandselements 15 in Form der ersten und zweiten Kontakteinheit 41, 43.

Vermögens des einen positiven Widerstandskoeffizienten (PTC) aufweisenden Materials des Widerstandselements 15 erfolgt dabei der Stromfluss zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelement 25, 27 temperaturabhängig. Insbesondere erfolgt bei tieferen Temperaturen, insbesondere des Widerstandselements 15, ein höherer Stromfluss als bei höheren Temperaturen. Dadurch erwärmen sich die einzelnen Komponenten, insbesondere das erste und zweite Leitelement 31, 35 und die erste und zweite Kontakteinheit 41, 43 sowie das Widerstandselement 15 bei tieferen Temperaturen stärker als bei höheren Temperaturen. Dadurch wiederum kann das Fluid bevorzugt dann mehr bzw. weniger erwärmt werden, wenn bestimmte Temperaturwerte unter- bzw. überschritten werden. So kann beispielsweise gezielt die Vereisung des Fluidpfades verhindert werden und grundsätzlich ein Fluid auf eine definierte Temperatur erhitzt bzw. erwärmt bzw. darauf gehalten werden.

Insbesondere aber ist eine mediendichte Heizvorrichtung 45 vorliegend besonders vorteilhaft realisiert, da der erste Volumenbereich und der zweite Volumenbereich voneinander mediendicht getrennt sind. Außerdem wird durch die Heizvorrichtung 45 das Widerstandselement 15, insbesondere in dem Fall, dass es aus einem keramischen Material besteht und/oder dieses umfasst und/oder dass es spröde ist, während der Herstellung der Heizvorrichtung 45 und während deren Einsatz geschont und dadurch die Beschädigung des Widerstandelements 15 verhindert.

In dem vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 1, das erste Leitelement 31, das zweite Leitelement 35, das erste Verbindungselement 37, das zweite Verbindungselement 39, die erste Kontakteinheit 41, die zweite Kontakteinheit 43, das Beschichtungselement 47 und das Kopplungselement mittels eines integrierten Metall- Kunststoffspritzgieß-Verfahrens hergestellt oder herstellbar. Außerdem deckt das erste Leitelement 31, das zweite Leitelement 35 und/oder das Beschichtungselement 47 die Ausnehmung 17 zumindest teilweise ab. Im nachfolgenden wird die Herstellung der Heizvorrichtung 45 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens beschreiben. Zunächst wird ein Vorformling, insbesondere Vorspritzling in Form des insbesondere in den Figuren la bis lc dargestellten Grundkörpers 1 hergestellt.

In einem weiteren Schritt wird, wie in Figur 4 angedeutet, in den Volumenbereich 7 des Aufnahmekörpers 5 das in den Figuren 2a bis 2c dargestellte Trägerelement samt dem Widerstandelement 15 eingebracht, also die Baugruppe, wie sie in den Figuren 3b und 3c dargestellt ist. Damit entsteht die in den Figuren 5a und 5b dargestellte Konfiguration.

Das so entstehende Bauteil, wird, wie es in Figur 6a bis 6c dargestellt ist, in eine Form zur Durchführung des IMKS Verfahrens eingebracht. Ferner werden in die Form auch die Kontaktelement 25 und 27 eingelegt. In den Figuren 6a bis 6c ist die Form für das IMKS Verfahren allerdings nicht dargestellt.

Nach Durchführung des IMKS Verfahrens liegt die in den Figuren 7a bis 7d dargestellte Konfiguration in Form eines IMKS-Spritzlings vor. Durch das IMKS Verfahren wurden die insbesondere als Heizelemente wirkenden Leitelemente 31 und 35 ausgebildet. Gleichzeitig werden in dem IMKS-Verfahrensschritt auch die Verbindungselemente 37, 39 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Leitelementen 31, 35 und den Kontaktelementen 25, 27 ausgebildet.

Insbesondere in Figur 8 ist ersichtlich, welche Elemente in dem IMKS-Verfahrensschritt hergestellt werden. In Figur 8 wurde zur Übersichtlichkeit der Grundkörper 1 nicht dargestellt.

In einem abschließenden Schritt wird dann in einem Spritzgießverfahren insbesondere im Bereich der als Heizelemente wirkenden Leitelemente 31, 35 das Beschichtungselement 47 ausgebildet. Gleichzeitig wir in diesem Schritt auch das Kopplungselement 49 integral mit dem Beschichtungselement 47 ausgebildet.

Aufgrund des Einsatzes des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die Heizvorrichtung beispielsweise in einem 3-Stationen Indexplatten Spritzwerkzeug herstellen.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein. Bezugszeichenliste Grundkörper

Volumenbereich

Aufnahmekörper

Volumenbereich

Führungselement

Trägerelement

Führungselement

Abstandselement

Widerstandselement

Ausnehmung

Oberflächenbereich

Teilvolumenbereich

Teilvolumenbereich

Kontaktelement

Kontaktelement

Oberflächenbereich

Leitelement

Oberflächenbereich

Leitelement

Verbindungselement Verbindungselement Kontakteinheit Kontakteinheit Heizvorrichtung Beschichtungselement Kopplungselement Richtung