RS57550B1

RS57550B1 - Element za zagrevanje sedišta vozila koji sadrži kabl za zagrevanje sa metalnim filamentima

Info

Publication number: RS57550B1
Application number: RS20180821A
Authority: RS
Inventors: Filip Lanckmans; Steve Verstraeten
Original assignee: Bekaert Sa Nv
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2018-10-31
Also published as: EP2761977A1; WO2013045254A1; EP2761977B1; CN103765984A; PL2761977T3

Description

Opis

Oblast tehnike

[0001] Pronalazak se odnosi na elemente za zagrevanje sedišta vozila (npr. automobila) koji sadrže električne kablove za zagrevanje.

Stanje tehnike

[0002] Električni kablovi koji sadrže metalne filamente (npr. 15-150 metalnih filamenata) poznati su i koriste se za grejanje sedišta kod automobila. Svaki od metalnih filamenata može imati prečnik koji je reda veličine od oko 50 µm. Zagrevanje sedišta automobila može biti postignuto postavljanjem električnih kablova za zagrevanje u sedište, npr. u obliku jedne ili više petlji, kako bi se formirao element za zagrevanje sedišta automobila. Kod elementa za zagrevanje sedišta automobila, takav kabl za zagrevanje povezan je sa jedinicom za dovoĎenje koja vrši isporuku struje, pri čemu se element može zagrejati do pogodne temperature.

[0003] Značajni uslov meĎuuslovima za sisteme za zagrevanje sedišta vozila je dugotrajnost za čije vreme sistem za zagrevanje sedišta automobila radi ispravno i pouzdano.

[0004] Kod elemenata ili sistema za zagrevanje sedišta automobila, električni kablovi za zagrevanje su izloženi dinamičkim silama savijanja. Stoga, radni vek fleksibilnosti (otpornost na dinamičko savijanje) značajan je parametar za trajnost i radni vek kabla za zagrevanje i stoga elementa ili sistema za zagrevanje sedišta automobila. Način za povećanje radnog veka fleksibilnosti ili izdržljivosti fleksibilnosti kabla za zagrevanje i tipe elementa za zagrevanje sedišta automobila do željenog nivoa, je upotreba kabla za zagrevanje od metalnih filamenata sa manjim prečnikom. MeĎutim, smanjivanje prečnika metalnih filamenata eksponencijalno povećava troškove proizvodnje kabla za zagrevanje i elementa za zagrevanje sedišta automobila.

[0005] Kako bi se metalni filamenti zaštitili od korozije (i naročito od galvanske korozije) i povećao radni vek fleksibilnosti kablova za zagrevanje do željenih nivoa za primene kod zagrevanja sedišta automobila, kabl za zagrevanje elementa za zagrevanje sedišta automobila može imati polimernu oblogu. Za najbolje vrednosti radnog veka fleksibilnosti, potrebne su obloge od visoko kvalitetnih polimera. Ove obloge od visoko kvalitetnih polimera (nor. perfluoroalkoksi polimer, PFA) imaju nedostatak u tome što su skupe i teške za primenu.

[0006] Kada su individualni metalni filamenti kabla za zagrevanje elementa za zagrevanje sedišta automobila oštećeni ili polomljen, to može dovesti do lokalne razlike u električnim svojstvima duž kabla za zagrevanje. Može se pojaviti takozvano žarište: na mestu polomljenih filamenata stvaranje toplote veće je nego duž ostatka dužine kabla za zagrevanje. Žarišta bi trebalo izbegavati kako stvaraju bezbednosnu opasnost.

[0007] WO2007/099019A1 daje element za zagrevanje sedišta vozila koji sadrži kabl za zagrevanje i sredstva za dovoĎenje električne struje do kabla za zagrevanje. Kabl za zagrevanje sadrži metalne filamente. Svaki metalni filament odvojeno je električno izolovan: gde je električna izolacija neprekidna i koherentna staklena obloga.

[0008] WO 01/058315 – odnosi se na ureĎaj za zagrevanje komponente u okruženju vozila – opisuje način za rešavanje formiranja žarišta koje se pojavljuje na prekidima (lomovima) delova metalnih filamenata kabla za zagrevanje. Rešenje daje kabl za zagrevanje napravljen od više niti gde je prethodno odreĎeni broj niti pojedinačno električno izolovano sa lakiranim izolacionim slojem.

[0009] Iako je pojedinačno izolovanje niti metalnih filamenata putem lakiranja efikasan način za rešavanje formiranja žarišta, pojedinačno lakiranje ili pojedinačno oblaganje niti metalnih filamenata kabla za zagrevanje ima ozbiljan nedostatak u tome što je komplikovan i veoma skup proces. Dalje, tehnički je veoma teško primeniti uniformno i efikasno lakiranje na finim metalnim filamentima ili nitima. Ukoliko lakirani sloj nije nanet uniformno ili osušen i učvršćen, savijanje kabla za zagrevanje u toku njegove upotrebe može oštetiti lakirani sloj, što se ispoljava u kraćem radnom veku kabla za zagrevanja ili u nedovoljnom sprečavanju žarišta. Dalje, postoji mali ili ne postoji doprinos lakiranja filamenata ili niti na radni vek kabla za zagrevanje.

[0010] CH235254 prikazuje kabl za zagrevanje koji sadrži metalne filamente, gde su metalni filamenti pojedinačno obmotani sa više preĎaod vlakana za električno izolovanje otpornih na toplotu. Upotreba staklenih vlakana ili bazaltnih vlakana za preĎuza obmotavanje je ukazana.

Prikaz pronalaska

[0011] Cilj pronalaska jeste da pruži element za zagrevanje sedišta vozila (npr. automobila) koji ima dugačak radni vek za čije vreme funkcioniše ispravno i pouzdano (uključujući da ima odličan radni vek fleksibilnosti i efikasno sprečavanje žarišta) i koji je jednostavan za proizvodnju.

[0012] Prema pronalasku dat je element za zagrevanje sedišta vozila (npr. element za zagrevanje sedišta automobila) koji sadrži kabl za zagrevanje i sredstva za dovoĎenje električne struje do navedenog kabla. Kabl za zagrevanje sadrži metalne filamente, poželjno meĎusobno uvijene i povezane. Prethodno odreĎeni broj metalnih filamenata kabla za zagrevanja pojedinačno su obmotana sa jednim ili više filamenata koja nisu električni provodnik ili su pojedinačno obmotana sa vlaknima koja nisu električni provodnik ili su pojedinačno obmotana sa jednom ili više traka koji nisu električni provodnik.

[0013] Vlakna koja nisu električni provodnici mogu biti obezbeĎeni u obliku ispredenih preĎakoja su obmotana oko metalnih filamenata.

[0014] Dugačak radni vek elementa za zagrevanje sedišta vozila prema pronalasku za čije vreme funkcioniše ispravno i pouzdano ostvaruje se ujedinjenim efektima sprečavanja stvaranja žarišta i povećanjem otpornosti na zamor fleksibilnosti kabla za zagrevanje elementa za zagrevanje sedišta vozila. Formiranje žarišta efikasno se sprečava izolovanjem metalnih filamenata sa filamentima koja nisu provodnik ili sa vlaknima koja nisu provodnik ili trakama koje nisu provodnik koje su obmotane oko pojedinačnim metalnih filamenata. IznenaĎujuće, obmotavanje se ispoljava u značajnom povećanje otpornosti na zamor fleksibilnosti i takoĎe, ispoljava se u dužem radnom veku za čije vreme element za zagrevanje sedišta vozila ispravno funkcioniše.

[0015] U izvoĎenju prema pronalasku obmotavanje je izvršeno u Z- i S-smeru oko ose metalnog filamenta. Način obmotavanja u Z- i S-smeru oko ose metalnih fragmenata je obmotavanje dela filamenata ili dela vlakna ili dela traka u S-smeru i dela vlakna ili filamenata ili traka u Z-smeru oko ose metalnog filamenta. Prednost je da se dobija stabilniji kabl za zagrevanje sa takvim metalnim filamentima. Poželjno, metalni filament sadrži istu količinu vlakna ili filamenata ili traka obmotanih u S-smeru i Z-smeru, kako je rezultat najbolja stabilnost kabla za zagrevanje i poboljšava oblaganje.

[0016] Na primer, metalni filament je obmotan sa parnim brojem filamenata koja nisu provodnik (ili vlakno ili traka), gde je polovina filamenata (ili vlakana ili traka) obmotana oko metalnog filamenta u S-smeru i druga polovina u Z-smeru. Prednost je stabilizacija kabla za zagrevanje. Na primer dva filamenta koja nisu provodnik (ili vlakana ili trake) se koriste za obmotavanje, jedno je obmotano u Z-smeru a drugi u S-smeru.

[0017] U drugom izvoĎenju prema pronalasku, obmotavanje se vrši samo u jednom smeru oko ose metalnog filamenta. Ovo može biti u S- ili u Z-smeru. Prednost ovog izvoĎenja u poreĎenju sa obmotavanjem u oba smera je u dobijanju kabla za zagrevanje sa manjim prečnikom.

[0018] Iako se filamenti, vlakna ili trake koje nisu provodnici u suštini mogu koristiti za obmotavanje metalnih filamenata, primeri poželjnih filamenata su filamenti od poliestera, poliuretana, poliamida, staklenih vlakana, polibenzobisoksazola (PBO), aramida, polipropilena, polietilena, topljene preĎe, dvokomponentnih vlakna ili dvokomponentnih filamenata (poželjno tipa sa oblogom koja ima nižu temperaturu topljenja). Filamenti od poliestera visoke čvrstoće su poželjna kako se njihova velika čvrstoća ispoljava u još izraženijem povećanju radnog veka fleksibilnosti kabla za zagrevanje. Filamenti za obmotavanje poželjno imaju prečnik izmeĎu12 i 70 mikrometara.

[0019] Vlakna diskretne dužine takoĎe mogu biti korišćena za obmotavanje metalnih filamenata, primeri su prirodna vlakna (npr. pamuk) ili veštačka vlakna (poliester, poliamid, polipropilen, polietilen...).

[0020] Naročito poželjan tip filamenata koji se može koristiti za obmotavanje su trake. Traka je poseban tip filamenata: traka ima poprečni presek koji je suštinski ravan, pokazujući debljinu i širinu. Kod ovog pronalaska koriste se trake koje suštinski imaju odnos širine i debljine u poprečnom preseku od bar 10, poželjno bar 15. Poželjno, odnos širine i debljine traka je manji od 50, još poželjnije manji od 35. Trake nude prednost da se efikasni rezultati dobijaju u vidu zamora fleksibilnosti i sprečavanja žarišta, dok se prečnik kabla za zagrevanje može ograničiti. Poželjno je da se namotaji trake ne preklapaju, već meĎusobno dodiruju u uzastopnom obmotavanju, što se ispoljava u glaĎe obmotanom filamentu i konstrukciji kabla. Takve trake od poliestera, poliamida, poliolefina (npr. polietilen ili polipropilen) mogu biti korišćene. Poliester trak su meĎutimpoželjne, zahvaljujući njihovoj zanimljivoj kombinaciji svojstava. Najpoželjnije su poliester trake za zaštitu od plamena.

[0021] Poželjne trake imaju poprečni presek sa debljinom izmeĎu10 i 40 mikrometara, još poželjnije izmeĎu 10 i 25 mikrometara, čak još poželjnije izmeĎu 12 i 25 mikrometara. Kasniji opseg daje kombinaciju dovoljno tankog kabla za zagrevanje dok obmotavanje pruža značajno povećanje u radnom veku fleksibilnosti kabla za zagrevanje elementa za zagrevanje sedišta vozila.

[0022] Poželjno širina poprečnog preseka trake je bar 100 mikrometara, još poželjnije bar 200 mikrometara, čak još poželjnije 300 mikrometara. Poželjno širina trake je manja od 500 mikrometara.

[0023] Posebni primeri poprečnih preseka traka koje se mogu koristiti u pronalasku su npr.

250 mikrometara sa 12 mikrometara, 350 mikrometara sa 12 mikrometara, 370 mikrometara sa 12 mikrometara i 250 mikrometara sa 23 mikrometara, npr. od poliestera.

[0024] Poželjno, svi metalni filamenti kabla za zagrevanje pojedinačno su obmotani sa jednim ili više filamenata koji nisu električni provodnik ili sa vlaknima koji nisu električni provodnik (npr. gde su vlakna koja nisu električni provodnik kombinovana u preĎukako bi se obmotala oko metalnog filamenta) ili sa jednom ili više traka koje nisu električni provodnim. MeĎutim, pronalazak takoĎe funkcioniše ukoliko je minimalni broj metalnih filamenata pojedinačno obmotan. Minimalni broj se pogodno bira u zavisnosti koliko je potrebno metalnih filamenata koji nisu izolovani da se dovede do formiranja žarišna na prekidu ili lomu. Mesto metalnih filamenata kabla za zagrevanje koji su pojedinačno izolovani takoĎe može biti izabrano u zavisnosti od rizika pojavljivanja žarišta u elementu za zagrevanje vozila. Ukoliko neki metalni filamenti u kablu za zagrevanje imaju veći rizik od pucanja, oni bi se poželjno trebalo obmotati sa filamentima koji nisu električni provodnik ili sa vlaknima koja nisu električni provodnik ili sa trakom koja nije električni provodnik. Ukoliko se pojavi situacija da su ovi najranjiviji metalni filamenti (koji su pojedinačno obmotani) oštećeni i/ili polomljeni, postoji još uvek efikasno sprečavanje stvaranja žarišta, dok vlakna za obmotavanje, filamenti ili trake daju čvrstoću kako bi se izbegao potpuni kvar kabla za zagrevanje usled dinamičkog opterećenja savijanja.

[0025] Poželjno obloga pokriva bar 50% površine metalnog filamenta koji se obmotava. Pokrivanje od pedeset procenata daje dovoljnu količinu zaštite protiv žarišta. Poželjno, bar 70% površine je pokriveno, što se ispoljava u boljoj zaštiti od žarišta. Još poželjnije, bar 90% površine metalnih filamenata je pokriveno. Čak još poželjnije, bar 95% površine metalnih filamenata koji se obmotavaju je pokriveno. Čak još poželjnije, bar 99% površine metalnih filamenata koji se obmotavaju je pokriveno. 95% i 99% pokrivenosti daju visoki faktor bezbednosti protiv žarišta. Kada su kablovi napravljeni sa ovim procentima pokrivenosti, proces obmotavanja je postavljen za potpuno pokrivanje, ali usled varijacija u procesu proizvodnje, moguće je da neka mesta na metalnim filamentima nisu pokrivena. Još poželjnije, ostvaruje se ukupno pokrivanje površine metalnog filamenta koji se obmotava. Sa ukupnim pokrivanjem, izbegavanje žarišta je maksimalno, ukupno pokrivanje meĎutim zahteva veću negu u procesu proizvodnje.

[0026] Poželjni način proizvodnje kabla za zagrevanje koji se koristi kod elementa za zagrevanje sedišta vozila prema pronalasku je putem operacije uvrtanja i/ili spajanja sa metalnim filamentima (gde je deo ili su svi obmotani). Poželjno metalni filamenti su uvijeni ili spojeni u niti i ove niti su uvijene ili spojene u kabl za zagrevanje, nakon čega se kabl za zagrevanje može iseći do željene dužine i postaviti u element za zagrevanje sedišta uključujući povezivanje kabla za zagrevanje na sredstva za dovoĎenje električne struje za kabl za zagrevanje.

[0027] U posebnom izvoĎenju, kabl za zagrevanje dat je sa vlaknima koja nisu električni provodnik ili filamentima koji nisu električni provodnik ili trakama koje nisu električni provodnik koja sadrže polimerne filamente ili polimerna vlakna ili polimerne trake ili gde vlakna koja nisu električni provodnik ili filamenti koji nisu električni provodnik ili trake koje nisu električni provodnik sadrže vlakna ili filamente ili trake sa polimernom oblogom i gde bar je bar deo vlakana koja nisu električni provodnik ili filamenata koji nisu električni provodnik ili trake koje nisu električni provodnik istopljen ili omekšan i zatim očvršćen kako bi formirao polimerni sloj oko navedenog metalnog filamenta. U tom cilju, nisko topljivi ili obloženog jezgra monofilamenti koji nisu električni provodnik, poželjno kao traka, sa nisko topljivom oblogom (što znači da obloga ima nižu tačku topljenja od tela) su poželjni. Prednost je u tome da se stvara još efikasnije izolovanje metalnog filamenta. Potpuno zatvaranje poprečnog preseka kabla za zagrevanje se može dobiti na ovaj način, što se ispoljava u izbegavanju kapilarnosti.

[0028] U drugom specifičnom izvoĎenju, kabl za zagrevanje elementa za zagrevanje sedišta vozila dat je sa polimernom oblogom. Polimerna obloga može biti napravljena oblaganjem kabla za zagrevanje odgovarajućim polimerom, npr. preko oblaganja istiskivanjem. Na ovaj način, kabl za zagrevanje je ugraĎen u plastičnom materijalu. Primeri polimera koji mogu biti korišćeni su politetrafluoretilen (PTFE), kopolimeri tetrafluorometilena i heksafluoropropilena (FEP), perfluoroalkoksi polimer (PFA). Polimerna obloga za oblaganje daje efikasnu otpornost kabla za zagrevanje protiv korozije, uključujući galvansku koroziju. Zahvaljujući prisustvu pojedinačno obmotanih metalnih filamenata, polimerna obloga može biti lošijeg kvaliteta ili jeftinija obloga (npr. poliamid 12 ili TPE): obloge visokog kvaliteta doprinose radnom veku fleksibilnosti kabla za zagrevanje, doprinos koji je manji ili nije potreban kod kablova za zagrevanje prema pronalasku kako obmotavanje metalnih filamenata samo po sebi stvara radni vek kabla za zagrevanje. PFA obloge na primer, postoje različitog kvaliteta, oni sa većom temperaturnom stabilnošću ispoljavaju se u većem doprinosu radnom veku fleksibilnosti, ali su skuplji u vidu cene materijala i primene oblaganja. PFA sa temperaturnom stabilnošću od 260°C je skuplja od PFA sa 225°C temperaturnom stabilnošću i zahteva veću temperaturu za vreme procesa primene.

[0029] Poželjno kabl za zagrevanje sa polimernom oblogom ima polimernu oblogu gde je polimeru uklonjen fluor. Primeri takvih polimera su poliuretan, poliamid (npr. poliamid 12), termoplastični polimer, TPE (termoplastični elastomer) – npr. ko-poliester termoplastični elastomer ili PVC. Upotreba polimera sa polimernom oblogom kojoj je uklonjen fluor ima prednost da se jeftinije i obloge povoljnije po životnu sredinu mogu koristiti.

[0030] U posebnom izvoĎenju polimerna obloga kabla za zagrevanje formirana je topljenjem ili omekšavanjem što je praćeno sa očvršćavanjem bar dela vlakana koja nisu električni provodnik ili filamenata koji nisu električni provodnik. Prednost je da nikakav dodatni materijal za oblaganje nije potreban za formiranje polimerne obloge oko kabla za zagrevanje.

[0031] U poželjnom izvoĎenju prema pronalasku, dat je element za zagrevanje sedišta sa kablom za zagrevanje koji ima električnu otpornost ispod 3 Oma/metru (mereno pri 20°C). Pronalazak je od naročitog značaja za element za zagrevanje sedišta koji sadrži kablove za zagrevanje sa otpornošću ispod 3 Oma/metru. Za kablove za zagrevanje sa većom otpornošću, kablovi za zagrevanje napravljeni od snopova filamenata od nerĎajućeg čelika izvučenog iz snopa dostupni su pri zanimljivim cenama i sa suštinski dobrim radnim vekom fleksibilnosti i izdržljivosti. Ispod 3 Oma/metru meĎutim, kablovi za zagrevanje koji se sastoje od filamenata od nerĎajućeg čelika izvučeni iz snopa su skupi, zbog velikih delova kabla (velika količina materijala). Stoga drugo rešenje od filamenata od nerĎajućeg čelika izvučenog iz snopa poželjno je potrebno za kablove za zagrevanje sa otpornošću ispod 3 Oma/metru.

[0032] Pronalazak je od naročitog značaja za elemente za zagrevanje sedišta vozila sa kablovima za zagrevanje sa otpornošću ispod 1 Oma/metru (mereno pri 20°C) i čak još više za kablove za zagrevanje sa otpornošću ispod 0.75 Oma/metru (mereno pri 20°C).

[0033] Takvi elementi za zagrevanje sedišta vozila prema pronalasku sa kablom za zagrevanje sa otpornošću ispod 3 Oma/metru, ili ispod 1 Oma/metru ili ispod 0,75 Oma/metru mogu pogodno imati monofilamente od nerĎajućeg čelika (poželjno izvučeni sa jednog kraja) ili upotrebom metalnih filamenata koji sadrži bakar ili sloj od legure bakra i sloj od čelika. Takvi proizvodi mogu imati pogodnost u tome da imaju odličan funkcionalni radni vek i mogu biti proizvedeni na ekonomičan način.

[0034] Primeri metalnih filamenata koji se mogu koristiti u pronalasku su filamenti od nerĎajućeg čelika. Drugi primeri su metalni filamenti koji sadrže bakar ili sloj od legure bakra i sloj od čelika.

[0035] Metalni filamenti koji se mogu koristiti u pronalasku su električni provodnici napravljeni od pogodnih metala ili mogu biti višeslojni metalni filamenti. Primeri pogodnih metalnih filamenata su bakar, nerĎajući čelik ili neki drugi pogodni metal ili legura metala sa dobrim svojstvima električne provodljivosti. Primeri višeslojnih metalnih filamenata koji se mogu koristiti su metalni filamenti koji imaju bakar ili sloj legure bakra i sloj čelika, poželjno koncentrični sloj od čelika. Na primer bakar ili sloj od legure bakra može biti sloj jezgra okružen sa slojem od nerĎajućeg čelika. Alternativa je sloj jezgra od čelika okružen sa bakrom ili slojem legure bakra (takozvani čelik prevučen bakrom).

[0036] Poželjno metalni filamenti imaju suštinski okrugao poprečni presek. Sa suštinski okruglim poprečnim presekom označava se da je poprečni presek kružni ili ovalni. Ukoliko je poprečni presek ovalni, razlika izmeĎunajvećeg i najmanjeg prečnika poprečnog preseka je manja od 10%, poželjno manja od 5%, još poželjnije manja od 2% najvećeg prečnika poprečnog preseka.

[0037] U posebnom izvoĎenju prema pronalasku, metalni filament napravljen je od čelika sa niskim sadržajem ugljenika ili bar sadrži sloj napravljen od čelika sa niskim sadržajem ugljenika. Čelik sa niskim sadržajem ugljenika je čelik gde – moguće sa izuzetkom za silicijum i mangan – svi elementi imaju sadržaj manji od 0,50% po masi, npr. manji od 0,20% po masi, npr. manji od 0,10% po masi. Npr. silicijum je prisutan u količinama maksimalno 1,0% po masi, npr. maksimalno 0,50% po masi, npr. 0,30% po masi ili 0,15% po masi. Npr. mangan je prisutan u količinama maksimalno 2,0% po masi, npr. maksimalno 1,0% po masi, npr. 0,50% po masi ili 0,30% po masi. Poželjno za pronalazak, sadržaj ugljenika je u opsegu do 0,20% po masi, npr. u opsegu do 0,06% po masi. Minimalni sadržaj ugljenika može biti oko 0,02% po masi. U poželjnijem izvoĎenju, minimalni sadržaj ugljenika može biti oko 0,01% po masi. Sastav čelika sa niskim sadržajem ugljenika ima uglavnom ferit ili pearlit matricu i uglavnom je jednofazni. Ne postoji martensit faze, bainit faze ili cementit faze u ferit ili pearlit matrici.

[0038] Upotreba čelika sa niskim sadržajem ugljenika za metalne filamente ima više pogodnosti. Kabl za zagrevanje sa visokom fleksibilnošću i dobrim radnim vekom fleksibilnosti se dobija. Visoka fleksibilnost je od značaja kada se koristi kabl za zagrevanje kod elementa za zagrevanje sedišta vozila gde bi kabl za zagrevanje trebalo da ima kompleksnu postavku u elementu za zagrevanje sedišta vozila.

[0039] U drugom specifičnom izvoĎenju prema pronalasku, metalni filament napravljen je od čelika sa visokim sadržajem ugljenika ili bar sadrži sloj napravljen od čelika sa visokim sadržajem ugljenika. Od čelikom sa visokim sadržajem ugljenika podrazumeva se čelik koji

1

ima sadržaj ugljenika izmeĎu0,30 i 1,70% po masi. Za pronalazak, poželjno čelik sa visokim sadržajem ugljenika izmeĎu 0,40 i 0,95% po masi se koriste, čak još poželjnije čelik sa visokim sadržajem ugljenika izmeĎu 0,55% i 0,85% po masi. Čelik sa visokim sadržajem ugljenika može sadržati elemente legura. Upotreba čelika sa visokim sadržajem ugljenika ima više dodatnih pogodnosti. Otpornost metalnih filamenata koja sadrže sloj od čelika sa visokim sadržajem ugljenika je veća. Kabl za zagrevanje napravljen od toga je pokazan da daje druži radni vek fleksibilnosti u poreĎenju sa alternativnim kablovima za zagrevanje sa sličnim prečnikom metalnih filamenata; npr. u poreĎenju sa monofilamentima od nerĎajućeg čelika kablova za zagrevanje ili u poreĎenju sa kablovima za zagrevanje koji sadrže sloj od nerĎajućeg čelika u filamentima.

[0040] U posebnom izvoĎenju prema pronalasku metalni filamenti su izvučeni sa jednog kraja, tj. pojedinačni metalni filament izvučen je kroz sredstva za izvlačenje, u poreĎenju sa izvlačenjem iz snopa.

[0041] U drugom specifičnom izvoĎenju prema pronalasku, metalni filamenti su izvučeni sa kraja, tj. proces izvlačenja je krajnji proces u pravljenju metalnih filamenata, što znači da ne slede tretiranja sa toplotom. Kabl za zagrevanje kod kojeg su filamenti izvučeni sa kraja ima poboljšani radni vek fleksibilnosti.

[0042] U drugom specifičnom izvoĎenju prema pronalasku, metalni filamenti su na kraju prekaljeni što se ispoljava u prekaljenoj mikro strukturi metalnih filamenata u kablu za zagrevanje elementa za zagrevanje sedišta. Od značaja je da kabl za zagrevanje napravljen od metalnih filamenata koji su na kraju prekaljeni ima veću fleksibilnost. Veća fleksibilnost kabla za zagrevanje je pogodnost kada se kabl za zagrevanje mora saviti u specifičan položaj u elementu za zagrevanje sedišta vozila.

[0043] Kada se koriste metalni filamenti napravljeni od čelika sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika, ili kada se koriste metalni filamenti sa slojem napravljenim od čelika sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika, moguće je imati metal otporan na koroziju kao sloj za oblaganje (npr. kao sloj bliži ili na oblozi u odnosu na sloj napravljen od čelika sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika) ili kao spoljni metalni sloj na metalnom filamentu. Poželjno, obloga od metala otpornog na koroziju ili sloj na metalnom filamentu je izmeĎu1 i 10% po masi metalnog filamenta, poželjnije izmeĎu2 i 6% po masi, čak još poželjnije izmeĎu3 i 5% po masi. Primeri metala otpornog na koroziju su cink i nikl.

[0044] Filamenti sa visokim i niskim sadržajem ugljenika sa metalnom oblogom ili slojem za oblaganje (i naročito sa oblogom od cinka ili oblogom od nikla) postoje i koriste se u više različitih primena. Kada se koristi ovaj tip metalnih filamenata, proizvodnja kabla za zagrevanje – i stoga takoĎe od elementa za zagrevanje sedišta vozila prema pronalasku – načinjena je i napravljena efikasnijom u vidu troškova upotrebom sirovih materijala za metalne filamente koji su već u upotrebi za metalne žice za druge primene. Za upotrebu za pronalazak, metalni filamenti će se morati dalje izvući (poželjno u izvlačenju sa jednog kraja), do finijih prečnika, u poreĎenju sa prečnicima za druge, postojeće primene. Kada se koristi metalna oblika ili sloj za oblaganje, metalna oblika ili sloj za oblaganje mogu biti dati na žici većeg prečnika, koja se dalje izvlači do željenog krajnjeg prečnika za metalni filament.

[0045] Poželjno, prečnik metalnih filamenata koji se koristi u proizvodnji kabla za zagrevanje za element za zagrevanje sedišta vozila je u opsegu od 30 do 150 mikrometara. Još poželjnije 50 do 100 mikrometara, čak još poželjnije 75 do 100 mikrometara. Doprinos povećanju radnog veka fleksibilnosti kabla za zagrevanje sa vlaknima za oblaganje koja nisu električni provodnik ili filamentima ispoljava se u tome da se siroviji metalni filamenti mogu koristiti. Poznato je da se finiji metalni filamenti ispoljavaju u kablovima za zagrevanje sa većim radnim vekom fleksibilnosti, ali finiji metalni filamenti imaju veće troškove i ispoljavaju se u skupljim kablovima za zagrevanje. Stoga, pronalazak dopušta upotrebu većih prečnika metalnih filamenata, npr. u opsegu od 75 do 100 mikrometara.

[0046] Kada se spominje prečnik, označava se ekvivalentni prečnik, koji je za poprečni presek koji nije kružni onaj prečnik kruga koji ima istu površinu kao poprečni presek koji nije kružni.

Kratak opis Slika

[0047]

Slika 1 prikazuje element za zagrevanje sedišta vozila prema pronalasku.

Slika 2 prikazuje metalni filament sa obloženim jezgrom koji je obložen sa dva monofilamenta koji nisu električni provodnici kao što se može koristiti u pronalasku. Slika 3 prikazuje primer kabla za zagrevanje koji se može koristiti u pronalasku.

Reţim(i) za izvršenje pronalaska

[0048] Slika 1 prikazuje primer elementa za zagrevanje sedišta vozila 10 prema pronalasku. Element sadrži napajanje 11 (npr. preko veze za akumulator vozila), kontrolno kolo 13 i kabl za zagrevanje 15 povezan za kontrolno kolo 13 preko sredstva 17 za dovoĎenje električne struje do navedenog kabla. Sredstva 17 za povezivanje kabla za napajanje mogu biti bilo kog tipa koji je poznat u struci, npr. preko nabranih konektora. Element za zagrevanje sedišta vozila 10 sa slike 1 sadrži kabl za zagrevanje 15 koji sadrži metalne filamente, gde je prethodno odreĎeni broj metalnih filamenata u kablu za zagrevanje pojedinačno obmotan sa jednim ili više filamenata koji nisu električni provodnik ili pojedinačno obmotan sa vlaknima koja nisu električni provodnik ili pojedinačno obmotan sa trakama koje nisu električni provodnik. Obmotani metalni filamenti su električni paralelno povezani sa sredstvom 17 za dovoĎenje električne struke tako da svaki obmotani metalni filament dobija napajanje sa električnom strujom.

[0049] Elementi za zagrevanje sedišta vozila prema pronalasku mogu sadržati jedan ili više kablova za zagrevanje, gde su kablovi za zagrevanje postavljeni u rednu ili paralelnu vezu ili u kombinaciji rednih i paralelinih veza.

[0050] Slika 2 prikazuje obmotani metalni filament 20 koji se može koristiti u pronalasku. Metalni filament je tipa obmotanog jezgra, sa jezgrom 22 od prvog metala ili metalne legure i obloge 24 od drugog metala ili metalne legure. U jednom primeru, jezgro 22 može biti čelično i obloga 22 bakarna ili od legure bakra. U drugom primeru, jezgro 22 može biti bakarno ili od legure bakra i obloga 24 može biti sloj od čelika, npr. sloj od nerĎajućeg čelika. U još jednom primeru, jezgro 22 može biti čelična žica sa niskim sadržajem ugljenika i obloga 24 može biti od cinka. Metalni filament obmotan je sa dva filamenta koji nisu električni provodnik ili sa dve trake 26 i 28 koje nisu električni provodnici. Prvi filament ili traka 26 koji nisu električni provodnici obmotavaju se u Z-smeru i drugi filament ili električna traka 28 koji nisu električni provodnici obmotavaju se u S-smeru oko metalnog filamenta.

1

[0051] Slika 3 prikazuje kabl za zagrevanje 300 koji se može koristiti u elementu za zagrevanje sedišta vozila prema pronalasku (npr. kao što je prikazano na slici 1). Metalni filamenti 310 obmotani su sa filamentima koji nisu električni provodnik ili sa trakama 312 koje nisu električni provodnik. Obmotani metalni filamenti zajedno su uvijeni kako bi formirali preĎeili niti 314. PreĎeili niti 314 zajedno su uvijeni kako bi se formirao kabl koji je nakon toga obložen kako bi imao polimernu oblogu 316. Polimerna obloga može npr. biti od poliamida 12 ili od TPE.

[0052] Primer kabla za zagrevanje koji se može koristiti u pronalasku (npr. kao što je prikazano na slici 1) je kabl za zagrevanje izrade 4*7, sa filamentima od čelika prevučenim bakrom (i naročito CCS40, koji je metalni filament sa jezgrom od čelika i oblogom od bakra i koji ima 40% električne provodljivosti bakarnog filamenta istog prečnika) sa prečnikom od 63 µm obmotanim sa dva 87 dtex poliester monofilamenta. Svaki od dva 87 dtex poliester filamenta obmotan je sa 750 namotaja po inču (27755 namotaja po metru) oko metalnog filamenta, jedan u S-smeru, drugi u Z-smeru. Sedam od ovih metalnih filamenata zajedno su uvijeni sa 40 namotaja po metru (u Z-smeru) kako bi se formirala nit, četiri od ove niti zajedno su uvijene sa 60 namotaja po metru (u S-smeru) kako bi se formirao kabl za zagrevanje. U komparativnom testu izdržljivosti na savijanje kabl za zagrevanje imao je četiri puta duži radni vek fleksibilnosti od istog kabla za zagrevanje bez obmotavanja sa monofilamentima od poliestera. 30% veći radni vek fleksibilnosti dobijen je u poreĎenju sa kablom za zagrevanje bez obmotavanja sa monofilamentima od poliestera ali sa PFA oblogom oko kabla za zagrevanje.

[0053] U drugom primeru, obmotavanje je izvršeno sa četiri monofilamenta od poliestera, dva u S-smeru oko metalnih filamenata i dva u Z-smeru.

[0054] Još jedan primer kabla za zagrevanje koji može biti korišćen u pronalasku (npr. kao na slici 1) je kabl za zagrevanje izrade 6*7, sa filamentima od čelika presvučenim bakrom (i naročito CCS40, koji je metalni filament sa jezgrom od čelika i oblogom od bakra i koji ima 40% električne provodljivosti bakarnog filamenta istog prečnika) sa prečnikom od 63 µm obmotanim sa dva 87 dtex poliester monofilamenta, svaki od dva 87 dtex poliester filamenata obmotan je sa 750 namotaja po inču (27755 namotaja po metru) oko metalnog filamenta, jedan u S-smeru, drugi u Z-smeru. Sedam od ovih obmotanih metalnih filamenata zajedno su uvijeni sa 40 namotaja po metru (u Z-smeru) kako bi formirali nit, šest od ovih niti zajedno su uvijene sa 65 namotaja po metru (u S-smeru) kako bi se formirao kabl za zagrevanje. Kabl za zagrevanje pokazao je da ima odličan radni vek fleksibilnosti.

[0055] Tabele od 1 do 4 daju komparativne rezultate izdržljivosti fleksibilnosti (u broj ciklusa savijanja do loma, 10000 ciklusa se smatra prihvatljivim kriterijumom u ovom testu) kablova za zagrevanje i stoga elemenata za zagrevanje sedišta vozila.

Tabela 1 prikazuje rezultate testa za kablove za zagrevanje napravljene od 35 filamenata od čelika prevučenog bakrom gde je svaki sa 63 µm. Električna otpornost kablova za zagrevanje je 0,39 Oma/metru.

Tabela 2 prikazuje rezultate testa za kablove za zagrevanje napravljene od 21 filamenata sa jezgrom od bakra i oblogom od čelika. Metalni filamenti imaju prečnik od 88 µm. Električna otpornost kabla za zagrevanje je 0,39 Oma/metru.

Tabela 3 prikazuje rezultate testa za kablove za zagrevanje napravljene od 19 filamenata od čelika prevučenog bakrom gde je svaki sa 84 µm. Električna otpornost kablova za zagrevanje je 0,40 Oma/metru. Rezultati testa ukazuju da je moguće napraviti kablove za zagrevanje prema pronalasku sa metalnim filamentima od 84 µm i koji zadovoljavaju potrebe izdržljivosti fleksibilnost.

Tabela 4 prikazuje rezultate testa za kablove za zagrevanje napravljene od 33 filamenata od čelika sa niskim sadržajem ugljenika sa slojem od cinka; ovi filamenti su imali prečnik od 60 µm. Električna otpornost kabla za zagrevanje je 1,2 Oma/metru.

Tabela 1: Rezultati izdržljivosti fleksibilnosti za kablove za zagrevanje napravljene od 35 filamenata od čelika prevučenog bakrom gde je svaki sa 63 µm

1

Tabela 2: Rezultati testa za kablove za zagrevanje napravljene od 21 filamenata sa jezgrom od bakra i oblogom od čelika, metalni filamenti imaju prečnik od 88 µm.

Tabela 3: Rezultati testa za kablove za zagrevanje napravljene od 19 filamenata od čelika prevučenog bakrom gde je svaki sa 84 µm

Tabela 4: Rezultati testa za kablove za zagrevanje napravljene od 33 filamenata od čelika sa niskim sadržajem ugljenika sa slojem od cinka, prečnik filamenta 60 µm

[0056] Drugi primer kabla za zagrevanja koji se može koristiti u pronalasku (npr. kao na slici 1) je kabl za zagrevanje izrade 7*7, sa filamentima od čelika prevučenim bakrom (i naročito CCS40) sa prečnikom od 63 µm obmotanim sa 12 µm sa 250 µm trakom od poliestera. Sedam od ovih obmotanim metalnih filamenata zajedno je uvijeno (u Z-smeru) kako bi se formirala nit, sedam od ovih niti zajedno su uvijene (u S-smeru) kako bi se formirao kabl za zagrevanje. Kabl za zagrevanje je dat sa PA12 istisnutom oblogom. Prečnik tako formiranog kabla za zagrevanje (nakon oblaganja istiskivanjem) je 1,07 mm. Kabl za zagrevanja pokazao je da ima odličan radni vek fleksibilnosti.

1

[0057] Drugi primer kabla za zagrevanje koji se može koristiti u pronalasku (npr. kao na slici 1) je kabl za zagrevanje izrade 5*7, sa filamentima od čelika prevučenog bakrom (i naročito CCS40) sa prečnikom od 80 µm obmotanim sa 12 µm sa 370 µm trakom od poliestera. Sedam od ovih obmotanim metalnih filamenata zajedno je uvijeno (u Z-smeru) kako bi se formirala nit, pet od ovih niti zajedno su uvijene (u S-smeru) kako bi se formirao kabl za zagrevanje. Kabl za zagrevanje je dat sa PA12 istisnutom oblogom. Prečnik tako formiranog kabla za zagrevanje (nakon oblaganja istiskivanjem) je 1,16 mm. Kabl za zagrevanja pokazao je da ima odličan radni vek fleksibilnosti.

[0058] Eksperimenti su pokazali da elementi za zagrevanje sedišta vozila koji obuhvataju navedene primere kablova za zagrevanje imaju efikasno sprečavanje žarišta. Kada se kabl za zagrevanje elementa za zagrevanje sedišta vozila dinamički savija do loma pojedinačnih filamenata, električna otpornost kabla za zagrevanje se povećava, što jasno ukazuje da polomljeni metalni filament(i) ne vrše kontakt sa metalnim filamentima koji nisu polomljeni, što kada bi se desilo, bi dovelo do žarišta.

[0059] Elementi i svojstva različitih izvoĎenja i primera mogu biti kombinovani dok se ostaje unutar sadržaja i okvira pronalaska, kao što je definisano priloženim patentnim zahtevima.

1

Claims

Patentni zahtevi

1. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) koji sadrži kabl za zagrevanje (15, 300) i sredstvo (17) za napajanje električne struje do navedenog kabla za zagrevanje (15, 300), gde navedeni kabl za zagrevanje (15, 300) sadrži metalne filamente (20, 310),

naznačen time da je prethodno odreĎeni broj navedenih metalnih filamenata (20, 310) u navedenom kablu za zagrevanje (15, 300) pojedinačno obmotan sa jednim ili više filamenata (26, 28) koji nisu provodnik ili pojedinačno obmotan sa vlaknima (26, 28) koja nisu provodnik ili pojedinačno obmotan sa jednim ili više traka (26, 28, 312) koje nisu provodnik.

2. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema patentnom zahtevu 1, gde su svi metalni filamenti (310) u navedenom kablu za zagrevanje (15, 300) pojedinačno obmotani sa jednim ili više filamenata (26, 28) koji nisu električni provodnik ili sa vlaknima (26, 28) koja nisu provodnik ili sa jednim ili više traka (312) koje nisu provodnik.

3. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde se navedeno obmotavanje vrši u Z- i S-smeru oko ose navedenog metalnog filamenta (20, 310).

4. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde navedeno obmotavanje pokriva bar 50% površine metalnog filamenta (20, 310) koji se obmotava.

5. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde navedeni kabl za zagrevanje (15, 300) sadrži metalne filamente (20, 310) u uvijenom ili povezanom obliku.

6. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde navedena vlakna (26, 28) koja nisu električni provodnik ili filamenti (26, 28) koji nisu električni provodnik ili trake (26, 28, 312) koje nisu električni provodnik sadrže polimerne filamente ili polimerna vlakna ili polimerne trake ili gde navedena vlakna koja nisu električni provodnik ili filamenti koji nisu električni provodnik ili trake koje nisu električni provodnik sadrže vlakna ili filamente ili trake sa polimernom oblogom i gde je bar deo navedenih vlakana koja nisu provodnik ili filamenata koji nisu provodnik ili traka koje nisu provodnik istopljen ili omekšan i zatim učvršćen kako bi se formirao polimerni sloj oko navedenog metalnog filamenta (20, 310).

7. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde navedeni kabl (15, 300) ima polimernu oblogu (316).

8. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema patentnom zahtevu 7, gde je polimernoj oblozi (316) uklonjen fluor u polimeru.

9. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema patentnom zahtevu 8, gde je navedena polimerna obloga (316) poliamid 12 ili TPE.

10. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema patentnim zahtevima 7, 8 ili 9, gde je navedena polimerna obloga (316) navedenog kabla za zagrevanje (15, 300) formirana topljenjem ili omekšavanjem i zatim očvršćavanjem bar dela navedenih vlakana (26, 28) koja nisu provodnik ili filamenata (26, 28) koji nisu provodnik ili traka (26, 28, 312) koje nisu provodnik.

11. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde je otpornost navedenog kabla za zagrevanje (15, 300) ispod 3 Oma/metru.

12. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde je bar deo metalnih filamenata (20, 310) metalni filamenti od nerĎajućeg čelika ili gde je bar deo metalnih filamenata metalni filamenti koji sadrže bakar ili sloj od legure bakra i sloj od čelika.

13. Element za zagrevanje sedišta vozila (10) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde je prečnik metalnih filamenata (20, 310) u opsegu od 30 do 150 mikrometara.

1