DE102012106157A1

DE102012106157A1 - Lamellenelement und Verfahren zur Herstellung des Lamellenelements

Info

Publication number: DE102012106157A1
Application number: DE201210106157
Authority: DE
Inventors: Clemens David; Rupert Jäger
Original assignee: DBK David and Baader GmbH
Current assignee: DBK David and Baader GmbH
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-01-09

Abstract

Offenbart ist, insbesondere erfindungsgemäß, ein Lamellenelement, bei dem benachbarte Lamellen jeweils über eine Lasche verbunden sind, wobei die Lasche insbesondere einstückig mit der Lamelle ausgebildet ist. Hergestellt wird eine jeweilige Lasche durch ein Trennverfahren, insbesondere durch ein Schneideverfahren, wobei die jeweilige Lasche vorzugsweise in einem kombinierten Verfahrensschritt geschnitten und gebogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lamellenelement für eine Heizvorrichtung, die insbesondere zur Lufterwärmung in Kraftfahrzeugen eingesetzt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Lamellenelements.
Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen mit verbrauchsoptimierten Verbrennungsmotoren, werden Heizvorrichtungen zum Beheizen von Innenraum und Motor verwendet. Derartige Heizvorrichtungen sind allerdings auch für andere Einsatzzwecke in einem weiten Anwendungsgebiet geeignet, beispielsweise im Bereich von Hausinstallationen (Raumklimatisierung), Industrieanlagen und dergleichen. Üblicherweise weisen Heizvorrichtungen, insbesondere solche mit PTC-Heizelementen (positive temperature coefficient, positiver Temperaturkoeffizient, Kaltleiter), Lamellenelemente auf, die zur Wärmeableitung eingesetzt sind. Unterstützt wird die Wärmeableitung durch einen Luftstrom, der von einem Gebläse erzeugt wird.
Es sind Heizvorrichtungen in verschiedenen Ausführungen bekannt. Zum Beispiel weisen herkömmliche Heizvorrichtungen Lamellen auf, die an Haltebleche oder Deckbleche angelötet oder an diesen mechanisch befestigt sind.
Die Herstellung gelöteter Ausführungen erfordert jedoch einen sehr hohen Aufwand und ist zudem nicht prozesssicher, da oftmals nicht alle Kontaktstellen der Lamellen angelötet sind und somit keine gleichmäßige Wärmeableitung stattfindet. Hierdurch kann die Heizleistungsabgabe des (PTC-)Heizkörpers sogar so stark beeinflusst werden, dass sich der Heizkörper nicht mehr innerhalb der vorgegebenen Spezifikation betreiben lässt.
Alternativ zu verlöteten Heizvorrichtungen beziehungsweise Radiatorelementen sind auch mechanische Befestigungen bekannt wie etwa Klemmverbindungen. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Montage solcher Radiatorelemente beziehungsweise der Heizkörper aufwändig und fehlerträchtig ist.
Aus der EP 0 575 649 B1 ist ein Radiatorelement bekannt, das zu vorgefertigten Einheiten zusammengestellte Heizelemente enthält, die aus miteinander vernieteten Blechbändern bestehen, die ein Lamellenband einschließen. Die verwendeten PTC-Elemente werden in Fenstern oder Durchbrüchen von Kunststoffrahmen gehalten. Zur Montage werden die vorgefertigten Heizelementeinheiten und die mit PTC-Elementen versehenen Kunststoffrahmen geschichtet und mittels eines Halterahmens fixiert. Diese Bauform weist den Nachteil auf, dass die Montage eines solchen Radiatorelements aufwändig ist.
In der DE 197 06 199 A1 wird ebenfalls eine elektrische Heizeinrichtung beschrieben, bei der PTC-Elemente tragende Heizelemente mit Wellrippen geschichtet werden. Zur Sicherung der Lage der Wellrippen zwischen den Heizelementen dienen Vorsprünge an den Blechen, die die PTC-Elemente einfassen. Auch diese Maßnahme führt nicht zu einer verbesserten Montage.
Die EP 0 379 873 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gasen unter Verwendung von PTC-Elementen, die in ein Rahmengestell gefasst sind, das einem U-Profil inneliegt und von einer Abdeckplatte bedeckt ist. Der Anordnung sitzen zur Wärmeabgabe an die umgebene Luft reibschlüssig Lamellen auf, die zu diesem Zweck einen Durchbruch aufweisen. Zwar werden hierdurch Erwärmungseinheiten geschaffen, denen Wärmeabgabelamellen klemmend aufsitzen, jedoch lässt sich eine solche Vorrichtung ebenfalls nur aufwändig montieren, da die Lamellen einzeln aufgeschoben werden müssen. Darüber hinaus ist die Anordnung wenig stabil und lässt sich auch nicht ohne Weiteres schichten.
In der EP 1 061 776 A1 ist eine Heizvorrichtung zur Lufterwärmung beschrieben, die Positionsrahmen aufweisen mit Mitteln zum schnappbar rastenden Anklinken von Radiatorelementen und Elektrodenblechen. Die Positionsrahmen ermöglichen so die Zusammenfügung zu Radiatorbaugruppen, die anschließend geschichtet bzw. gestapelt werden können. Als Heizelemente werden PTC-Elemente verwendet. Zur Befestigung von Lamellenelementen an Radiatorblechen dienen Crimplaschen.
In der EP 1 327 834 B1 ist eine Heizvorrichtung gezeigt, die ein Lamellenelement bzw. ein Wellrippenelement aufweist. Dieses hat eine Vielzahl von über Lamellenbögen miteinander verbundener Lamellen. Lamellenbögen einer Seite des Lamellenelements sind an einem Radiatorblech befestigt. Des Weiteren ist das Lamellenelement in seiner Längsrichtung durch das Radiatorblech gehalten. Das Radiatorblech dient somit zur Lagefixierung des Lamellenelements, sowohl in seiner Längs- als auch in seiner Querrichtung.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass ein derartiges Lamellenelement in einem nicht fixierten Zustand eine äußerst geringe Steifigkeit aufweist und federartig wirkt, weswegen eine Montage recht aufwändig ist. Des Weiteren ist die Lagefixierung des Lamellenelements mit dem Radiatorblech vorrichtungstechnisch aufwändig.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Lamellenelement zu schaffen, das einfach montierbar und/oder vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines derartigen Lamellenelements zu schaffen.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Lamellenelements gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Erfindungsgemäß hat ein Lamellenelement, insbesondere ein einstückig ausgestaltetes Lamellenelement, eine Mehrzahl hintereinander, insbesondere in Reihe, angeordneter Lamellen. Zumindest an einer Lamelle ist, insbesondere einstückig, eine Lasche ausgebildet, die eine andere Lamelle, insbesondere eine benachbarte Lamelle, seitlich über- und/oder hintergreift. Durch die Lasche wird eine Relativbewegung der über die Lasche in Wirkverbindung stehenden Lamellen zueinander eingeschränkt. Mit der Lasche ist somit, insbesondere in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Lamellenelements, eine mechanische Steifigkeit des Lamellenelements erhöht. Als Längsrichtung ist die Richtung etwa quer zur von den jeweiligen, insbesondere plattenförmigen, Lamellen aufgespannten Ebenen zu sehen, beziehungsweise die Richtung in der die Lamellen hintereinander angeordnet sind. Ein derartiges Lamellenelement weist durch die Lasche somit eine insgesamt höhere mechanische Steifigkeit als Lamellenelemente ohne eine derartige Lasche auf, wodurch das Lamellenelement leicht montierbar ist. Durch die Anzahl der Laschen und der über die Laschen in Wirkverbindung stehenden Lamellen kann dann eine mechanische Steifigkeit des Lamellenelements eingestellt werden. Durch die Laschen wird neben der Steifigkeit auch eine gleichmäßigere Strom(ein)leitung durch die Wellenrippe bzw. das Lamellenelement realisiert. Diese Vorteile werden dadurch verstärkt, dass die Lammellen erfindungsgemäß Anlageabschnitte haben, über die jede Lamelle an der zumindest einen benachbarten Lamelle flächig anliegt.
Ein Hintergreifen von der Lasche führt dazu, dass zusätzlich eine Relativbewegung zwischen der die Lasche aufweisenden Lamelle und der von der Lasche hintergriffenen Lamelle in Längsrichtung des Lamellenelements begrenzt ist. Dies führt somit zu einer Auszugsbegrenzung des Lamellenelements. Durch das erfindungsgemäße Lamellenelement ist im Unterschied zum Stand der Technik kein zusätzliches Bauteil erforderlich – wie beispielsweise das Radiatorblech in der eingangs erläuterten EP 1 327 834 B1 – um dieses in Längsrichtung zu fixieren. Das erfindungsgemäße Lamellenelement trägt und fixiert sich quasi durch die zumindest eine Lasche von selbst, da eine Relativbewegung von Lamellen in Quer- und/oder Längsrichtung begrenzt wird. Dennoch weist das Lamellenelement durch die zumindest eine Lasche eine gewisse Flexibilität auf, um sich beispielsweise an Oberflächen anzupassen, die nicht vollständig flach sind.
Das Lamellenelement ist vorrichtungstechnisch einfach durch ein mäanderförmig gebogenes Band, bei dem es sich insbesondere um ein Metallband aus einem Aluminiumwerkstoff handelt, gebildet. Durch die mäanderförmige Biegung des Bands ist eine Mehrzahl oder Vielzahl von Lamellen gebildet, wobei jeweils zwei Lamellen über einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt des Bandes verbunden sind, und wobei die flächigen Anlageabschnitte etwa senktecht zu den Verbindungsabschnitten angeordent sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat jede Lamelle eine Lasche. Eine jeweilige Lasche ist vorzugsweise im Bereich einer Längskante einer jeweiligen Lamelle ausgebildet. Die Längskante einer jeweiligen Lamelle erstreckt sich im Bereich zwischen den Verbindungsabschnitten der jeweiligen Lamelle. Eine jeweilige zwei Lamellen verbindende Lasche ist hierbei zum über- und/oder hintergreifen um die zu verbindende Lamelle gebogen, wobei die verbindende Lasche zusammen mit der Lasche der zur verbindenden Lamelle gebogen ist. Die beiden Laschen können somit im Wesentlichen aufeinander liegen. Vorzugsweise sind in Längsrichtung gesehen zumindest die aufeinander liegenden Laschen hintereinander angeordnet. Durch die Biegung von zwei aufeinanderliegenden Laschen zum Verbinden von zwei Lamellen kann beispielsweise vorteilhafter Weise jede Lamelle gleich ausgestaltet sein, was den Herstellungsaufwand reduziert.
Eine Lasche ist vorzugsweise im Eckbereich der jeweiligen Lamelle vorgesehen, wodurch im Einsatz des Lamellenelements ein durch das Lamellenelement strömender Luftstrom durch die Lasche kaum beeinflusst wird.
Ferner ist denkbar, dass die Lasche einer jeweiligen Lamelle zwar immer an der Längskante einer gleichen Seite des Lamellenelements ausgebildet ist, allerdings könnte die Lasche wechselweise in unterschiedlichen Eckbereichen bei den Lamellen vorgesehen sein, wodurch alle Laschen zum Verbinden der Lamellen eingesetzt werden könnten.
Bevorzugterweise kann im Bereich beider Längskanten einer jeweiligen Lamelle zumindest eine Lasche, insbesondere im Eckbereich, ausgebildet sein. Hierdurch können Relativbewegungen in beide Richtungen quer zu Längsrichtung durch die Laschen eingeschränkt werden. Beim Übergreifen der Lasche über die Lamelle kann im Normalzustand des Lamellenelements ein Abstand zwischen Lasche und übergriffener Lamelle vorhanden sein oder die Lasche liegt an der übergriffenen Lamelle oder deren Lasche an. Wird ein Abstand gewählt, so wird somit ein leichtes Spiel zwischen den über die Laschen in Wirkverbindung stehenden Lamellen zugelassen.
Denkbar ist, dass die beiden Laschen einer jeweiligen Lamelle auf einer gleichen Höhe oder diagonal, also in unterschiedlichen Höhen, im Bezug zur Lamelle angeordnet sind. Des Weiteren ist denkbar, drei oder vier Laschen für eine jeweilige Lamelle vorzusehen. Bei vier Laschen sind vorzugsweise jeweils zwei im Bereich einer jeweiligen Längskante, insbesondere in den Eckbereichen der Lamelle, ausgebildet. Laschen eines jeweiligen Eckbereichs können dann vorzugsweise hintereinander angeordnet sein. Vier Laschen führen zu einer äußerst hohen Steifigkeit des Lamellenelements. Des Weiteren könnten bei vier Laschen jeweils zwei Laschen des Lamellenelements, insbesondere die Laschen auf gleicher Höhe, zum über- und/oder hintergreifen eingesetzt werden, während die zwei anderen Laschen von den Laschen des benachbarten Lamellenelements über- und/oder hintergriffen werden können. Weist somit eine jeweilige Lamelle vier Laschen auf, so kann bis auf endseitige Lamellen jede Lamelle von zwei Laschen einer benachbarten Lamelle über- und/oder hintergriffen werden und kann mit zwei Laschen jeweils eine anderen benachbarte Lamelle über- und/oder hintergreifen.
Um das Lamellenelement einfach und kostengünstig herzustellen, sind alle Laschen einer jeweiligen Seite des Lamellenelements in eine gleiche Richtung gebogen.
Zum Einfachen Verbinden der Lamellen können jeweils zwei Lamellen ausgehend von ihrem gemeinsamen Verbindungsabschnitt im Wesentlichen V-förmig angeordnet sein. Jeweils zwei Lamellen weisen somit einen Bereich auf, bei dem sie einen äußerst geringen oder keinen Abstand zueinander haben. Vorzugsweise werden diese Bereiche dann durch eine oder zwei Laschen verbunden. Somit sind mit Vorteil jeweils zwei Lamellen mit ihrem von ihrem gemeinsamen Verbindungsabschnitt beabstandeten Bereich über Laschen verbunden. Die zwei Lamellen sind daher von einer Seite über den Verbindungsabschnitt und von der anderen Seite her über die Laschen verbunden, was zu einer äußerst hohen Steifigkeit des Lamellenelements führt.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lamellenelements sind die Laschen an Rändern der Anlageabschnitte angeordnet. Durch die Laschen werden Beabstandungen oder isolierende Oxidschichten zwischen den Anlageabschnitten vermindert oder verhindert.
Eine jeweilige Lasche kann durch zwei sich von einer Längskante aus erstreckende Schnitte gebildet sein. Eine jeweilige Lasche wird durch das Schneiden somit abschnittsweise von der Lamelle getrennt. Werden dann zwei benachbarte Laschen zum Verbinden zweier Lamellen übereinanderliegend gebogen, so taucht die Lasche zum Über- und/oder Hintergreifen in die durch das Wegbiegen der anderen Lasche gebildete Nut der Lamelle ein. Das Eintauchen der Lasche in die Nut führt dazu, dass eine Verschiebebewegung der Lasche entlang der Längskante der übergriffenen und/oder hintergriffenen Lamelle durch die Wandungen der Nut begrenzt ist. Somit wird eine Verschiebebewegung von über Laschen in Wirkverbindung stehenden Lamellen in Richtung einer Ober- und Unterseite des Lamellenelements ebenfalls begrenzt. Durch die Herstellung der Lasche über zwei Schnitte, kann das Lamellenelement äußerst kostengünstig, präzise und im Wesentlichen spanlos gefertigt werden und schmale Abmessungen aufweisen. Trennbereiche einer jeweiligen Lasche können vorzugsweise etwa parallel zueinander und etwa senkrecht zur Längskante verlaufen. Denkbar wäre auch, dass die Trennbereiche v-förmig oder angewinkelt zur Längskante ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Trennbereiche im Wesentlichen gleich tief.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vielzahl von Lamellen vorgesehen, wobei deren Verbindungsabschnitte dann eine Ober- und Unterseite bilden. Zumindest eine der Seiten bildet hierbei eine Funktionsfläche. Bei der Funktionsfläche handelt es sich beispielsweise um eine Klebefläche zur Bestückung mit PTC-Elementen. Vorzugsweise weisen die Verbindungsabschnitte die die Funktionsfläche bilden jeweils im Übergangsbereich zu zumindest einer Lamelle einen Radius auf und bilden im Übrigen eine etwa planare Ebene. Durch den Radius kann beim Einsatz der Funktionsfläche als Klebefläche überschüssige Klebemasse bei einer Bestückung des Lamellenelements mit einem PTC-Element in die durch die Radien gebildeten Spalte fließen beziehungsweise verdrängt werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Lamellenelements weist folgende Schritte auf:

– Biegen eines Bands, insbesondere eines Blechbands, zu hintereinander angeordneten Lamellen;
– Fertigen, insbesondere durch Trennen, insbesondere durch Schneiden, einer oder mehrerer Laschen einer oder mehrerer Lamellen.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Laschen äußerst genau positioniert und ausgebildet werden können. Würden beispielsweise die Laschen vor dem Biegen des Bandes hergestellt werden, so führt das Biegen des Bandes regelmäßig zu einer ungenauen und unerwünschten Anordnung der Laschen, da es beim Biegen des Bandes zu Materialstreckungen oder -verwerfungen kommen kann. Ein folgender Umlegeprozess der Laschen läuft dann fehlerhaft ab. Die Fertigung der Laschen nach dem Biegen des Bandes führt dazu, dass diese definiert in das Lamellenelement eingebracht werden können, was zu einer geringen Fehlerquote bei der Herstellung des Lamellenelements führt.
Mit Vorteil wird das gebogene Band vor dem Fertigen der Laschen in Längsrichtung belastet, wodurch die Lamellen aufeinander gepresst oder nahezu aufeinander gepresst sind, was zu einer Vorfixierung des Bands beziehungsweise des Lamellenelements führt. Diese Vorfixierung ist sehr exakt zu steuern, insbesondere bleibt eine Planizität der durch die Übergangsbereiche gebildeten Ober- und Unterseite bestehen.
Vorzugsweise werden die Laschen bei ihrer Fertigung zunächst nacheineander geschnitten und teilweise (z.B. bis etwa 90°) gebogen, bevor sie dann (z.B. über einen Kamm) gleichzeitig bis in ihre Endposititon umgebogen werden.
Die Laschen werden vorzugsweise durch Trennen, insbesondere Zerteilen, insbesondere durch Schneiden, hergestellt. Werden die Laschen durch einen Schneidvorgang gefertigt, so führt dies dazu, dass kein Spanabtrag erfolgt.
Die Laschen können auch bei ihrer Fertigung, insbesondere beim Schneiden, im Wesentlichen gleichzeitig gebogen werden, um die benachbarte Lamelle zu über- und/oder zu hintergreifen. Somit ist ein kombinierter Verfahrensschritt „Schneiden und Umlegen“ vorgesehen. Würden die Laschen vor dem Biegen des Bandes gefertigt werden, so wäre kein kombinierter Verfahrensschritt möglich, da die Laschen beispielsweise erst gestanzt werden würden, im Anschluss daran würde das Band gebogen werden und erst dann würde eine Biegung der Laschen erfolgen. Der kombinierte Verfahrensschritt führt somit zu einem schnellen und kostengünstigen Herstellungsverfahren des Lamellenelements.
Sind beim Verbinden zweier benachbarter Lamellen zwei Laschen vorgesehen, wobei eine erste Lasche zum über- und/oder hintergreifen eingesetzt ist und die andere zweite Lasche von der ersten Lasche über- und/oder hintergriffen wird, so werden beide Laschen durch ein Schneidwerkzeug gefertigt, wobei das Schneidwerkzeug dann beide Laschen im Wesentlichen gleichzeitig schneidet und gemeinsam umbiegt. Die Belastung des Lamellenelements erfolgt durch den Schneide- und Umlegevorgang im Wesentlichen bevorzugter Weise in Längsrichtung des Lamellenelements, wodurch eine Planizität der Ober- und Unterseite des Lamellenelements kaum beeinflusst wird.
Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Lamellenelement weist somit eine hohe Planizität, insbesondere ihrer Ober- und Unterseite, auf, hat eine hohe Steifigkeit und ist leicht weiter zu verarbeiten beziehungsweise zu montieren.
Bei der Fertigung der Lasche wird diese vorzugsweise in einer ersten Richtung, insbesondere in Längsrichtung, geschnitten und gebogen und im Anschluss daran in eine zweite Richtung, insbesondere quer zur Längskante und/oder quer zur Längsrichtung, zum Hintergreifen weiter gebogen. Sind beim Verbinden zweier benachbarter Lamellen zwei Laschen vorgesehen, wobei die erste Lasche zum über- und/oder hintergreifen eingesetzt ist und die andere zweite Lasche von der ersten Lasche über- und/oder hintergriffen wird, so werden beide Laschen gemeinsam in der ersten Richtung geschnitten und gebogen und dann gemeinsam in der zweiten Richtung umgebogen.
Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die über eine jeweilige Lasche zu verbindenden Lamellen zumindest im Bereich der Lasche beim Schneiden aufeinander gedrückt werden, wodurch sich die Lamellen gegenseitig stützen.
Des weiteren ist es äußerst vorteilhaft, wenn zumindest zwei Reihen von Laschen auf unterschiedlichen Seiten des Lamellenelements im Wesentlichen gleichzeitig gefertigt werden, da Fertigungskräfte, insbesondere beim Biegen der Laschen etwa quer zur Längsrichtung, gegeneinander wirken und somit Lagerkräfte des Lamellenelement bei der Herstellung äußerst gering sind.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Lamellenelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 in einer perspektivischen Darstellung das erfindungsgemäße Lamellenelement zusammen mit PTC-Elementen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 in einer perspektivischen Darstellung das Lamellenelement aus 2 zusammen mit einem weiteren Lamellenelement; und
4 bis 9 in unterschiedlichen Darstellungen Verfahrensschritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen Lamellenelements.
Ein Lamellenelement 1 gemäß 1 wird für eine Heizvorrichtung zur Lufterwärmung eingesetzt, wobei die Heizvorrichtung insbesondere zur Beheizung eines Innenraums und/oder eines Verbrennungs- oder Elektromotors eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann. Die Heizvorrichtung hat hierbei beispielsweise PTC-Heizelemente. Das Lamellenelement dient dann zur Wärmeableitung einer Wärme von den PTC-Heizelementen und zur Zuführung dieser Wärme an einen das Lamellenelement durch- und umströmenden Luftstroms.
Das Lamellenelement 1 hat eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Lamellen, wobei im Folgenden der Einfachheit halber zur Beschreibung des Lamellenelements 1 nur auf die nach der in der 1 ersten Lamelle hintereinander angeordneten Lamellen 2 bis 8 Bezug genommen wird. Das Lamellenelement 1 ist mäanderförmig ausgestaltet, wodurch jeweils zwei benachbarten Lamellen 2 bis 8 über einen Verbindungsabschnitt 10, 12, 14, 16 verbunden sind, wobei in der 1 der Einfachheit halber nur die Verbindungsabschnitte der Lamellen 2 bis 8 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Über den Verbindungsabschnitt 10 ist die Lamelle 2 mit der in der 1 ersten linken Lamelle verbunden. Eine jeweilige Lamelle 2 bis 8, mit Ausnahme der ersten und letzten Lamelle, ist somit wechselweise über den in der 1 oberen Verbindungsabschnitt 10 bzw. 14 mit einer ersten benachbarten Lamelle und über den unteren Verbindungsabschnitt 12 bzw. 16 mit einer zweiten benachbarten Lamelle verbunden. Die in der 1 oberen Verbindungsabschnitte 10, 14 bilden eine Oberseite 18 des Lamellenelements 1 und die unteren Verbindungsabschnitte 12, 16 eine Unterseite 20.
Eine Ausgestaltung der Verbindungsabschnitte des Lamellenelements 1 wird im Folgenden anhand des oberen Verbindungsabschnittes 14 erläutert. Dieser hat eine äußere von den Lamellen 2 bis 8 weg weisende im Wesentlichen planare, rechteckförmige Außenfläche 22. Ausgehend von dieser Außenfläche 22 erstreckt sich der Verbindungsabschnitt 14 bogenförmig zu den über den Verbindungsabschnitt 14 verbundenen Lamellen 4 und 6 mit einer jeweiligen Bogenfläche 24 bzw. 26. Der Verbindungsabschnitt 14 weist somit im Übergangsbereich zu den mit diesem verbundenen Lamellen 4 und 6 im Querschnitt gesehen einen Radius auf.
Die Außenflächen 22 aller oberen Verbindungsabschnitte (10, 14) des Lamellenelements 1 bilden eine im Wesentlichen planare obere Funktionsfläche an der Oberseite 18 und die Außenflächen 22 aller unteren Verbindungsabschnitte (12, 16) eine im Wesentlichen planare untere Funktionsfläche an der Unterseite 20 aus, wobei die Funktionsflächen beispielsweise zur Verbindung des Lamellenelements 1 mit PTC-Elementen dienen, was untenstehend näher erläutert ist.
Von einem jeweiligen Verbindungsabschnitt 10 bis 16 – außer dem in der 1 rechten und letzten Verbindungsabschnitt – erstrecken sich jeweils zwei Lamellen 2 bis 8 V-förmig weg, wobei eine jeweilige Lamelle 2 bis 8 im Querschnitt leicht S-förmig ausgestaltet ist. Somit sind jeweils zwei Lamellen 2 bis 8 über einen jeweiligen Verbindungsabschnitt 10 bis 16 miteinander verbunden und liegen durch die etwa V-förmige Anordnung mit einem von ihrem Verbindungsabschnitt beabstandeten Kontaktabschnitt 28 bzw. 30 (von denen der besseren Darstellbarkeit nur zwei mit einem Bezugszeichen versehen sind) im Wesentlichen aneinander an. Erfindungsgemäß sind zwei benachbarte Lamellen 2 bis 8 dann im Bereich ihrer Kontaktabschnitte 28, 30 über eine einstückig mit dem Lamellenelement 1 ausgebildeten Lasche 32 miteinander fest verbunden (der besseren Darstellbarkeit halber ist in der 1 nur eine Lasche 32 mit einem Bezugszeichen versehen. Benachbarte Lamellen 2 bis 8 werden somit einerseits über ihren Verbindungsabschnitt 10 bis 16 miteinander und andererseits über die Lasche 32 miteinander verbunden, wodurch das Lamellenelement 1 eine äußerst hohe Steifigkeit aufweist.
Eine jeweilige Lamelle 2 bis 8 weist in ihren Eckbereichen 36 bis 42, die bei der in der 1 linken ersten Lamelle 34 mit einem Bezugszeichen versehen sind, eine Lasche 32 auf. Jeweils zwei Laschen 32 sind hierbei bei einer jeweiligen Lamelle 2 bis 8 im Bereich ihrer jeweiligen Längskante 44 und 46 ausgebildet. Die Längskanten 44 und 46 einer jeweiligen Lamelle 2 bis 8 erstrecken sich etwa quer zur Längsrichtung zwischen der Ober- und Unterseite 18, 20 des Lamellenelements 1. Die Laschen 32 eines jeweiligen Eckbereichs 36 bis 42 der Lamellen 2 bis 8 sind in Längsrichtung des Lamellenelements 1 gesehen in Reihe hintereinander angeordnet. Jeweils zwei Laschen 32 einer jeweiligen Lamelle 2 bis 8 sind etwa auf gleicher Höhe auf den unterschiedlichen Längskanten 44 und 46 des Lamellenelements 1 ausgebildet.
Eine jeweilige Lasche 32 wird durch zwei Schnitte 48 und 50 gebildet. Ein jeweiliger Schnitt 48 und 50 erstreckt sich ausgehend von der Längskante 44 bzw. 46 etwa senkrecht zu dieser in die jeweilige Lamelle 2 bis 8 hinein. Die Tiefe der Schnitte 48 und 50 ist hierbei im Wesentlichen gleich. Die Schnitte 48 und 50 einer jeweiligen Lasche 32 erstrecken sich somit im Wesentlichen parallel zueinander.
Zum Verbinden zweier Lamellen 2 bis 8 werden die unmittelbar benachbarten Laschen 32 der Eckbereiche 36 bis 42 der Lamellen 2 bis 8 gemeinsam gebogen. Das Verbinden von Lamellen wird im Folgenden anhand der mit dem Bezugszeichen 51 und 53 in der 1 versehenen Lamellen erläutert. Eine Lasche der Lamelle 51 ist hierbei mit dem Bezugszeichen 52 versehen, die benachbart zur mit der in der 1 mit dem Bezugszeichen 32 versehenen Lasche der Lamelle 53 angeordnet ist. Zum Verbinden der unmittelbar benachbarten Lamellen 51 und 53 wird die Lasche 32 der Lamelle 53 um Lamelle 51 zusammen mit deren Lasche 52 gebogen. Die Lasche 52 wird somit von ihrer benachbarten Längskante 44 weg gebogen, wodurch eine Nut 54 gebildet ist, die von der Lasche 32 durchsetzt ist. Da die Lasche 32 zusammen mit der Lasche 52 gebogen ist, hat die Lasche 32 einen vergleichsweise großen Biegeradius, was zu geringen Spannungen in der Lasche 32 führt. Ein Brechen der Lasche 32 bei der Herstellung wird somit weitestgehend vermieden. Die Verbindung der anderen Lamellen des Lamellenelements 1 mit den Laschen erfolgt entsprechend.
Durch die Verbindung der Lamellen 2 bis 8 mit den Laschen 32 wird eine Relativbewegung dieser Lamellen 2 bis 8 zueinander in einer Richtung etwa parallel und etwa quer zu den Längskanten 44 und 46 vermieden. Des Weiteren führt das Hintergreifen der Laschen 32 dazu, dass ein Auszugsweg des Lamellenelements 1 in Längsrichtung begrenzt ist.
Durch die V-förmige Anordnung der Lamellen 2 bis 8 ist zwischen zwei benachbarten Lamellen 2 bis 8 jeweils ein einen etwa dreieckigen Querschnitt ausgebildeter Luftkanal 56 ausgebildet.
Die oberen Laschen der in der 1 ersten Lamelle 34 sind funktionslos und könnten entfernt werden.
Die Laschen 32, 52 sind länglich (z.B. etwa rechteckig) geformt, wobei ihre kürzere Seite quer zur Strömungsrichtung eines Luftstroms durch das Lamellenelement 1 angeordnet ist. Die Laschen 32, 52 sind dadurch äußerst schmal, was einen Strömungswiderstand des das Lamellenelement 1 durchströmenden Luftstroms minimiert.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lamellenelements 58. Dieses ist deutlich länger als das Lamellenelement 1 aus 1. Zusätzlich sind als Wärmequellen dienende PTC-Elemente 60 dargestellt.
Die PTC-Elemente 60 sind im Wesentlichen quaderförmig ausgestaltet und haben eine Breite, die etwa einer Breite des Lamellenelements 58 entspricht. Die Länge der PTC-Elemente 60 aus 2 ist so gewählt, dass in dieser Darstellung vier Stück hintereinander in Reihe auf der Oberseite 18 des Lamellenelements 58 anordbar sind. Die PTC-Elemente 60 sind vorzugsweise auf die Oberseite 18 geklebt. Durch den von den Bogenflächen 24, 26 der Verbindungsabschnitte 14 begrenzten Raum (siehe auch 1), kann ein überschüssiger Klebstoff zum Verkleben des Lamellenelements 58 mit den PTC-Elementen 60 dorthin verdrängt werden. Somit tritt beim Verkleben der PTC-Elemente 60 im Wesentlichen kein Klebstoff mehr seitlich aus dem Lamellenelement 58, also in einer Richtung quer zur Längsrichtung, heraus. Weiterhin wird so ein dünner Klebefilm ermöglicht, welcher der Funktion der Einheit dienlich ist.
In der 3 ist das Lamellenelement 58 aus 2 zusammen mit den PTC-Elementen 60 dargestellt, wobei ein weiteres Lamellenelement 62 mit seiner Unterseite 20 mit den PTC-Elementen 60 verklebt ist. Diese sind somit zwischen dem Lamellenelement 58 und 60 angeordnet.
Im Folgenden wird beispielhaft ein Herstellungsverfahren des Lamellenelements 1 anhand der 4 bis 9 erläutert.
Als Rohprodukt zur Herstellung des Lamellenelements 1 dient gemäß 4 ein Metallband 102, das beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Das Metallband 102 kann ein Teil eines nicht dargestellten Coils sein.
Gemäß 5 wird das Metallband 102 aus 4 durch eine geeignete Umformmaschine zu dem Lamellenelement 1 mäanderförmig gebogen, wobei die einzelnen Lamellen 2 bis 8 etwa parallel zueinander angeordnet sind.
Zur Schaffung der V-förmigen Anordnung der Lamellen des Lamellenelements 1 aus 5 wird dieses in eine Halteform 104 gemäß 6 eingesetzt, in der das Lamellenelement 1 in Längsrichtung einseitig gehaltert und sich mit seiner in 6 rechten Lamelle an der Halteform 104 abstützen kann. Das Lamellenelement wird dann von seiner in 6 linken Lamelle her mit einer Umformkraft 106 in Längsrichtung beaufschlagt, wodurch das Lamellenelement 1 komprimiert wird. Durch die Komprimierung werden die Lamellen V-förmig zueinander angeordnet.
Das Lamellenelement 1 aus 6 wird in einem nächsten Verfahrensschritt durch vergleichsweise leichtes Biegen mit den Anlageabschnitten 9 und durch Schneiden und Biegen mit den Laschen 32, 52 (vgl. 1) versehen. Dazu kann das Lamellenelement 1 zu einem (nicht näher gezeigten) Werkzeug geführt und dort gehaltert werden. Im Anschluss daran tauchen gemäß 7 zum Schneiden der Laschen 32, 52 einer Reihe eine entsprechende Mehrzahl von Zähne 96 eines Halteelements 70 und eine entsprechende Mehrzahl Zähne 108 eines plattenartiges Schneidewerkzeugs bzw. Schneideelements 88 in das Lamellenelement 1 ein. Dies ist in 7 beispielhaft im Bereich der Unterseite 20 des Lamellenelements 1 an der in 1 sichtbaren Längskante 44 gezeigt.
7 zeigt einen Ausbruch eines Längsschnitts durch das Schneideelement 88, das zusammen mit einem Ausbruch des Halteelements 70 und einem Ausbruch eines Längsschnitts des Lamellenelements 1 dargestellt ist. Die Zähne des Schneideelements 88 haben eine Tiefe und eine Breite (in Längsrichtung gesehen), die die Tiefe und die Breite der Zähne 96 des Halteelements 70 nicht übersteigt. Die Zähne 108 des Schneideelements 88 verjüngen sich hierbei in einer Richtung hin zum Lamellenelement 1 bzw. in der Eintauchrichtung. Somit haben die Zähne 108 zwei V-förmig angestellte Schneiden bzw. Zahnflanken 110 und 112. Die Zähne 96 des Halteelements 70 sind an ihren zum Lamellenelement 1 weisenden Kanten mit einer Fase 116 versehen, wodurch diese leichter in das Lamellenelement 1 eintauchen können.
Gemäß 7 ist eine Breite der Zwischenräume 98 zwischen den Zähnen 96 des Halteelements 70 – in Längsrichtung des Lamellenelements 1 betrachtet – breiter als die doppelte Breite bzw. Dicke einer Lamelle 2. Somit können jeweils zwei zu verbindende Lamellen, von denen in den 7 bis 9 beispielhaft zwei mit den Bezugszeichen 2 und 118 versehen sind, mit Spiel in einen jeweiligen Zwischenraum 98 eintauchen.
In dem Verfahrensschritt gemäß 7 liegen die Zähne 108 des Schneideelements 88 auf den Zähnen 96 des Halteelements 70 und sind somit noch von den Lamellen 2 beabstandet. Dabei wird das Halteelemente 70 zusammen mit den Schneideelementen 88 abschnittsweise seitlich in das Lamellenelement 1 verfahren, wobei zu verbindende Lamellen 2, 118 des Lamellenelements 1 in die Zahnzwischenräume 98 eintauchen.
In einem nächsten Verfahrenschritt gemäß 8, in der die gleiche Ansicht wie in 7 gezeigt ist, werden die Laschen 32, 52 jeweils zweier zu verbindender Lamellen 2, 118 des Lamellenelements 1 durch die Zähne 108 des Schneideelements 88 geschnitten und gleichzeitig gebogen. Dazu wird das Schneideelement 88 in Längsrichtung relativ zu dem Halteelement 70 gemäß dem Pfeil (in 8 nach links) verfahren. Durch die schräge Anordnung der schneidenden Zahnflanke 110 der Zähne 108 werden die Laschen 32 und 52 ausgehend von der Längskante 44 der Lamelle 118 her geschnitten. Durch die Schiebebewegung des Schneideelements 88 in Längsrichtung des Lamellenelements 1 werden neben dem Schneiden der Laschen 32 und 52 die zu verbindenden Lamellen 2, 118 auf einen jeweiligen in Verschieberichtung gesehen benachbarten Zahn 96 des Halteelements 70 gedrückt. Die Zähne 96 weisen hierfür eine Stützfläche 122 auf, von denen der Einfachheit halber in der 7 nur eine einzige mit einem Bezugszeichen versehen ist.
Durch den Verfahrensschritt gemäß 8 werden somit die Laschen 32 und 52 geschnitten und etwa rechtwinklig zu den Lamellen 2, 118 gebogen. Die in der 8 obere Lasche 32 übergreift dabei die untere Lasche 52 und damit die Lamelle 118, die mit der Lamelle 2 verbunden werden soll. Die Laschen 32 und 52 liegen damit übereinander.
Gemäß 9 erfolgt ein Verfahrensschritt, bei den die Verbindung der beiden Lamellen 2, 118 über die beiden Laschen 32, 52 fertig gestellt wird. Dazu wird das Schneideelement 88 weiter in Längsrichtung verschoben, womit die Zähne 108 des Schneideelements 88 – wieder in Querrichtung gesehen – auf den Zähnen 96 des Halteelements 70 liegen. Allerdings sind die Zähne 108 des Schneideelements 88 im Unterschied zum Verfahrensschritt gemäß 7 um einen Zahn versetzt bezüglich der Zähne 96 des Halteelements 70 angeordnet. In einem folgenden Verfahrenschritt wird dann das Halteelement 70 zusammen mit dem Schneideelement 88 in Richtung des Lamellenelements 1 verschoben, also in einer Richtung quer zur Längsrichtung. Hierdurch greifen die Zähne 108 des Schneidewerkzeugs 88 mit ihren Zahnflanken 112 an der oberen Lasche 32 an und biegen diese zusammen mit der unteren Lasche 52 in Richtung des Lamellenelements 1, wodurch die Lasche 32 die Lamelle 118 hintergreift und die Lasche 52 zwischen der Lamelle 118 und der Lasche 32 angeordnet ist. Die Lasche 52 kann nach Abschluss diese Verfahrensschrittes (wie in 9 dargestellt) an der Lamelle 118 flächig anliegen oder in einem Winkel ≤ 45° abstehen.
Im Anschluss daran wird das Lamellenelement 1 bezüglich dem Werkzeug derart versetzt, dass dieses die weiteren Reihen von Laschen in das Lamellenelement 1 einbringen kann.
Die beschriebenen Verfahrensschritte bilden eine sich entlang dem Lamellenelement 1 erstreckende Reihe von Verbindungen über jeweils zwei Laschen 32, 52. Abweichend können auch mehrere Reihen – insbesondere an zwei einander am Lamellenelement 1 gegenüber liegenden Reihen – gleichzeitig gefertigt werden.
Weiterhin ist denkbar, die Verfahrensschritte gemäß 7 bis 9 in alternativen Werkzeugkonzepten zu fertigen, welche jedoch eine gleichartige Ausgestaltung des Lamellenelements 1 ergeben. Insbesondere kann der Verfahrensschritt gemäß den 7 bis 8 mit einem alternativen Werkzeug, welches nur einen Zahn 108 aufweist, erfolgen. Dabei wird der vom Werkzeug zu verfahrende Weg entlang dem Lamellenelement 1 vergrößert. Im Verfahrensschritt gemäß 9 wird das Lamellenelement 1 mit zwei Werkzeugen, welche nacheinander zum Einsatz kommen, hergestellt. Auch weitere alternative Werkzeugkonzepte oder Abwandlungen der oben beschriebenen sind möglich.
Offenbart ist, insbesondere erfindungsgemäß, ein Lamellenelement, bei dem benachbarte Lamellen jeweils über eine Lasche verbunden sind, wobei die Lasche insbesondere einstückig mit der Lamelle ausgebildet ist. Hergestellt wird eine jeweilige Lasche durch ein Trennverfahren, insbesondere durch ein Schneideverfahren, wobei die jeweilige Lasche vorzugsweise in einem kombinierten Verfahrensschritt geschnitten und gebogen wird.
Bezugszeichenliste

1: Lamellenelement
2: Lamelle
4: Lamelle
6: Lamelle
8: Lamelle
9: Anlageabschnitt
10: Verbindungsabschnitt
12: Verbindungsabschnitt
14: Verbindungsabschnitt
16: Verbindungsabschnitt
18: Oberseite
20: Unterseite
22: Außenfläche
24: Bogenfläche
26: Bogenfläche
28: Kontaktabschnitt
30: Kontaktabschnitt
32: Lasche
34: Lamelle
36: Eckbereich
38: Eckbereich
40: Eckbereich
42: Eckbereich
44: Längskante
46: Längskante
48: Schnitt
50: Schnitt
51: Lamelle
52: Lasche
53: Lamelle
54: Nut
56: Luftkanal
60: PTC-Element
62: Lamellenelement
70: Halteelement
88: Schneideelement
96: Zahn
98: Zwischenraum
102: Metallband
104: Halteform
106: Umformkraft
108: Zahn
110: Zahnflanke
112: Zahnflanke
116: Fase
118: Lamelle
122: Stützfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0575649 B1 [0006]
DE 19706199 A1 [0007]
EP 0379873 A2 [0008]
EP 1061776 A1 [0009]
EP 1327834 B1 [0010, 0015]

Claims

Lamellenelement mit einer Mehrzahl hintereinander angeordneter Lamellen (2 bis 8, 118) und mit einer an einer Lamelle (4, 8) ausgebildeten Lasche (32), die eine benachbarte Lamelle (2, 6) seitlich über- und/oder hintergreift, und wobei die Lamelle (4, 8) zumindest einen flächigen Anlageabschnitt (9) hat, über den sie an der benachbarten Lamelle (2, 6) anliegt.
Lamellenelement nach Anspruch 1, wobei dieses durch ein mäanderförmig gebogenes Band (102) gebildet ist und jeweils zwei Lamellen (2 bis 8) über einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt (10 bis 16) verbunden sind, und wobei die flächigen Anlageabschnitte (9) etwa senkrecht zu den Verbindungsabschnitten (10 bis 16) angeordnet sind.
Lamellenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Lasche (32) an jeder Lamelle (2 bis 8) im Bereich einer Längskante (44, 46) des Lamellenelements vorgesehen ist, und wobei eine jeweilige zwei Lamellen (2 bis 8) verbindende Lasche (32) zum über- und/oder hintergreifen um die zu verbindende Lamelle (2 bis 8) zusammen mit der Lasche (52) der zu verbindenden Lamelle (2 bis 8) gebogen ist.
Lamellenelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei jeweils zwei Lamellen (2 bis 8) mit ihrem von ihrem gemeinsamen Verbindungsabschnitt (10 bis 16) beabstandeten Bereich über die Lasche (32) verbunden sind.
Lamellenelement nach einem der vorhergehnden Ansprüche, wobei die Laschen (32, 52) an Rändern der Anlageabschnitte (9) angeordnet sind.
Lamellenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine jeweilige Lasche (32) durch zwei sich von der zur Lasche (32) benachbarten Längskante (44, 46) aus erstreckende Schnitte (48, 50) gebildet ist.
Lamellenelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei eine Vielzahl von Lamellen (2 bis 8, 118) vorgesehen ist, und die Verbindungsabschnitte (10 bis 16) eine Ober- und eine Unterseite (18, 20) bilden, wobei zumindest eine der Seiten eine Funktionsfläche ist, und wobei zumindest die die Funktionsfläche bildenden Verbindungsabschnitte (10 bis 16) jeweils im Übergangsbereich zu zumindest einer jeweiligen Lamelle (2 bis 8) einen Radius (24, 26) aufweisen.
Lamellenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine jeweilige Lamelle (2 bis 8) vier Laschen (32) aufweist, wobei jeweils zwei Laschen (32) zum Hinter- und/oder Übergreifen einer benachbarten Lamelle (2 bis 8) einsetzbar sind.
Verfahren zur Herstellung eines Lamellenelements (1), insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Biegen eines Bands 102 zu hintereinander angeordneten Lamellen (2 bis 8); – Fertigen, insbesondere Schneiden, einer oder mehrerer Laschen (32, 52) einer oder mehrerer Lamellen (2 bis 8).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei nach dem Biegen des Bands (102) und vor dem Fertigen der Laschen (32, 52) das gebogene Band (102) in Längsrichtung belastet wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei beim Fertigen der Laschen (32, 52) diese zunächst nacheineander geschnitten und teilweise gebogen werden und dann bis in ihre Endposititon umgebogen werden.