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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistenanordnung zur elektrischen Verbindung eines mit einem elektrischen Umfangskontakt ausgebildeten elektrifizierten Flächenelementes mit einer elektrischen Einrichtung.
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Stand der Technik
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Heute existiert keine einheitliche und verbreitete Lösung zum Kontaktieren von intelligentem Glas bzw. funktionalen Flächenelementen bzw. elektrifizierten Flächenelementen. Unter z.B. intelligentem Glas können Glasscheiben verstanden werden, die durch physikalische Einflussgrößen wie UV-Strahlung, Wärme oder Strom ihr Erscheinungsbild verändern können, bspw. auch dimmbares Glas. Hierbei wird eine spezielle Folie zwischen zwei Glasscheiben laminiert und über elektrische Kontakte, die aus dem Glas herausführen, kontaktiert. Der Kontakt zur Stromquelle erfolgt durch Lötung oder durch eine Steckverbindung mit Kabeln. Die Kabel müssen vom Flächenelement weggeführt werden und geschützt verlegt werden sowie mit einer Versorgung/Signalquelle verbunden werden, in der Regel erfolgt dies frei verdrahtet. Generell bezieht sich die Erfindung aber auch auf weniger komplexe Anwendungen wie in Dokument
DE 103 60 255 A1 gezeigt, wo dieselbe Problematik im KFZ-Bereich bei einer beheizbaren Scheibe auftritt.
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Für die Stromversorgung und die Kontaktierung des Flächenelementes wird in der Regel ein Fachmann benötigt. Es muss eine Kabelführung in den angrenzenden Bauteilen vorgesehen werden oder zumindest genügend Montageraum, was die Konstruktion dieser Bauteile beeinflusst. Lose Kabel erschweren die Montage einzelner Flächenelemente bei einer z.B. segmentierten Großfläche, umfassend mehrere kleinere Flächenelemente. Je nach Montage sind die Kabel und Kontakte sichtbar, was natürlich optisch weniger ansprechend ist und eher auf eine unfertige Lösung hindeutet. Es ist daher wünschenswert, diese Nachteile zu beseitigen und eine geeignetere Lösung bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Leistenanordnung und ein Flächenelement mit einer solchen Leistenanordnung sowie eine erfindungsgemäße Wand vorgeschlagen.
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Die Erfindung beruht auf der Idee, den Montageaufwand bei elektrifizierten Flächenelementen mittels eines möglichst hohen Anteils von Gleichteilen zu reduzieren, welche den Verdrahtungs- und Kontaktierungsaufwand bei elektrifizierten Flächenelementen kostengünstig reduzieren und vereinfachen.
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Die erfindungsgemäße Lösung beseitigt die genannten Nachteile und liefert eine hohe Flexibilität, denn aufgrund der erfindungsgemäßen Realisierung ist die Leistenanordnung unabhängig von der Lage des Umfangskontaktes an Flächenelementen mit Umfangskontakten an unterschiedlichsten Positionen verwendbar. Eine Vielzahl von Flächenelementen verschiedenster Hersteller können mit ein und derselben Leistenanordnung versehen werden. Die erfindungsgemäße Leistenanordnung kann leicht als Strang mittels Extrusion hergestellt werden. Auch die Herstellung einer Standardlänge ist denkbar, welche der Kunde selbst ablängen und bearbeiten kann (z.B. auf Gehrung schneiden zum Umfassen von Flächenelementecken).
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Bevorzugt ist der Leiter mittels eines Metalls (z.B. Litze, Draht etc.) realisiert. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass die elektrischen Verluste im Leiter minimal sind und der Leiter während beispielsweise einer Extrusion des Kunststoffrahmenelementes in das Kunststoffrahmenelement leicht einbringbar ist. Diese Anordnung ist preiswert und in großen Stückzahlen bei minimalen Taktzeiten herstellbar.
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Alternativ kann der Leiter ausschließlich mittels eines elektrisch leitfähigen zweiten Kunststoffes realisiert sein, dessen elektrischer Widerstand aufgrund des Vorhandenseins von elektrisch leitfähigen Kunststoff-Zusatzstoffen (z.B. Ruß, Metallpartikel und dergleichen) um ein Vielfaches geringer ist, als die Leitfähigkeit eines ersten Kunststoffes, mittels dessen das Kunststoffrahmenelement realisiert sein kann. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass sowohl der Leiter als auch das Rahmenelement mittels Co-Extrusion des ersten und zweiten Kunststoffes preiswert und in großen Stückzahlen bei ebenso geringen Taktzeiten herstellbar ist.
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Weiter alternativ kann der Leiter auch mittels einer Kombination aus den beiden zuvor genannten Varianten realisiert sein, nämlich aus einem elektrisch leitfähigen zweiten Kunststoff und einem Metall. In diesem Falle stellt ein metallischer Leiter den Leiterkern dar, welcher zumindest abschnittsweise und zumindest flächenelementseitig von dem zweiten Kunststoff umschmolzen oder abgedeckt sein kann. Die Herstellung kann mittels Co-Extrusion des ersten und zweiten Kunststoffes bei gleichzeitiger Einbringung des metallischen Leiters erfolgen. Diese Lösung ist ebenso vorteilhaft wie die zuvor genannten beiden Lösungen.
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Bevorzugt sind zur Herstellung der Verbindung eine Vielzahl von ersten Kontaktelementen, insbesondere von Federkontaktelementen, entlang des Leiters vorgesehen, wobei der Leiter und/oder die Kontaktelemente vorzugsweise einstückig ausgebildet sind. Leiter und Kontaktelemente sind somit leicht und preiswert beispielsweise mittels eines Blechstreifens herstellbar, welcher erfindungsgemäß derart bearbeitet wird, so dass ein durchgehender Leiter mit entlang des Leiters angeordneten Kontaktfedern resultiert.
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Alternativ zur zuvor genannten Variante kann entlang des Leiters ein frei positionierbares Kupplungselement vorgesehen sein, um die Leiste konfigurierbar zu machen. Mehrere Kupplungselemente können in Verbindung mit mehreren zueinander isolierten Leitern zur Realisierung mehrerer voneinander elektrisch isolierter Verbindungen vorgesehen sein, um auch komplexere Anwendungsfelder abzudecken. Zu nennen sind hier beispielsweise segmentweise ansteuerbare elektrifizierte Flächensegmente innerhalb eines einzigen Flächenelementes oder eine Wand, umfassend mehrere Flächenelemente, welche mittels segmentierter und/oder durchgehender Leistenanordnungen miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kupplungselement zweite Kontaktelemente zur Kontaktierung des Leiters und/oder des Umfangkontaktes umfasst, so dass während der Verbindungsherstellung eine Kontaktierung des Kupplungselementes mit dem Leiter und/oder eine Kontaktierung des Kupplungselementes mit dem Umfangskontakt realisierbar ist. Dies hat den Vorteil, dass bis zur Befestigung der Leistenanordnung am Flächenelement alle elektrischen Komponenten zunächst voneinander elektrisch isoliert bleiben. Diese Kontaktelemente sind bevorzugt als Stechkontakt und/oder als Schneidkontakt realisiert. Beide Varianten sind geeignet, den leitenden und/oder nichtleitenden Kunststoffmantel des Leiters erst bei Anordnung des Kunststoffrahmenelementes am Flächenelement punktuell gezielt zu durchstoßen bzw. lokal und quer zur Leitererstreckung aufzuschneiden, so dass der Leiter lediglich an den gewünschten Positionen für eine Verbindungsherstellung kontaktiert wird.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale auch in ihrer Mehrzahl vorhanden sein können, beispielsweise können zwei oder mehr voneinander isolierte Leiter vorgesehen sein und sich entlang des Kunststoffrahmenelementes erstrecken.
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Es versteht sich auch, dass die vorstehend genannten Merkmale und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale in den Zeichnungen nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen, hier nicht explizit genannten Merkmalskombinationen oder in Alleinstellung oder isoliert auftreten können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Dies gilt insbesondere für alle lediglich der Vollständigkeit halber in den verschiedenen Ausführungsformen gezeigten und/oder beschriebenen Merkmale, welche jedoch nicht erfindungswesentlich sind, d.h. nicht zur Erzielung der erfindungsgemäßen Effekte zwingend erforderlich sind.
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Die Erfindung wird anschließend anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen grob schematisch dargestellt und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen kurz beschrieben. Identische oder gleichwirkende Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts weiter dazu angegeben ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine erste Variante der erfindungsgemäßen Leistenanordnung
- 2 zeigt eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Leistenanordnung
- 3 zeigt eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Leistenanordnung
- 4 zeigt eine vierte Variante der erfindungsgemäßen Leistenanordnung
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Die nachfolgenden 1 bis 4 zeigen beispielhafte und bevorzugte Varianten der erfindungsgemäßen Leistenanordnung 100 in Schnittdarstellung. Die hier gezeigten Baugruppen umfassen jeweils ein Flächenelement 107 in Form einer elektrifizierten Scheibe (z.B. elektrochromes Glas), welches mit einem außenliegenden flexiblen Flachbandleiter als Umfangskontakt 108 ausgebildet ist. Zur Ansteuerung (z.B. Daten, Signale) bzw. zur Energieversorgung (z.B. elektrischer Strom und/ oder elektrische Spannung) der elektrochromen Schicht wird jeweils eine elektrische Einrichtung benötigt (nicht gezeigt). Mittels der erfindungsgemäßen Leistenanordnung 100 kann die Verbindung zwischen dem Umfangskontakt 108 des Flächenelementes 107 und der Einrichtung vorteilhaft realisiert werden. In den 1 bis 4 sind jeweils grob schematisch ein im Querschnitt vorzugsweise U-förmig ausgebildetes Kunststoffrahmenelement 101 mit jeweils zwei elektrischen Leitern 102 und ein Flächenelement 107 mit Umfangskontakt 108 gezeigt. Das Kunststoffrahmenelement 101 verläuft beidseitig entlang der Kante des Flächenelementes 107. Neben dem U-förmigen Querschnitt sind auch andere Querschnitte denkbar, z.B. ein L-förmiger Querschnitt. Jedenfalls muss zumindest eine Anlagefläche zur Anordnung des Kunststoffrahmenelementes 101 am Flächenelementrand vorgesehen sein.
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1 zeigt beispielsweise eine erste Leistenanordnung 100, bei welcher die sich gegenüberliegenden Leiter 102 flächenelementseitig und entlang des Kunststoffrahmenelementes 101 vorgesehen sind, so dass die Leiter 102 während der Anordnung des Kunststoffrahmenelementes 101 am Umfangsabschnitt mit den Umfangskontakten 108 selbsttätig und unmittelbar in Kontakt geraten und eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Leitern 102 und den Umfangskontakten 108 hergestellt wird. In 1 ist nur ein linksseitiger Kontakt zum ersten Leiter 102 angedeutet, während der rechtsseitige Leiter 102 für einen an anderer Stelle vorgesehenen zweiten Umfangskontakt 108 (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Beide Leiter 102 sind mittels eines leitfähigen Kunststoffes 113 umschlossen, welcher unmittelbar an den Kunststoff des Kunststoffrahmenelementes 101 angrenzt bzw. z.B. vorzugsweise stoffschlüssig mittels Co-Extrusion mit diesem verbunden ist. Das Kunststoffrahmenelement 101 kann federnd ausgeführt sein, so dass das Flächenelement 107 mit seinen Umfangskontakten 108 zwischen den Leitern 102 beider Rahmenelementschenkel eingeklemmt wird (z.B. bei geeignet gestalteter U-Form). Alternativ kann ein sicherer Kontakt auch mittels Aufkleben des Kunststoffrahmenelementes 101 erfolgen (z.B. bei L-Form), so dass die Umfangskontakte 108 zwischen den Leitern 102 und dem Flächenelement 107 eingeklemmt werden.
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2 zeigt beispielsweise eine zweite Leistenanordnung 100, bei der eine Vielzahl von Kontaktelementen 111 vorzugsweise kontinuierlich entlang zweier sich gegenüberliegender Leiter 102 vorgesehen sind, wobei die Leiter 102 und die Kontaktelemente 111 vorzugsweise jeweils einstückig ausgebildet sind. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein elastisches Material zur Realisierung von Federkontaktelementen, welche sich während der Anordnung des Kunststoffrahmenelementes 101 am Umfangsabschnitt selbsttätig an die Umfangskontakte 108 federnd anlegen und somit eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Leitern 102 und den Umfangskontakten 108 herstellen. In 2 ist nur ein linksseitiger Kontakt zum ersten Leiter 102 angedeutet, während der rechtsseitige Leiter 102 für einen an anderer Stelle vorgesehenen zweiten Umfangskontakt 108 (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Beide Leiter 102 sind bevorzugt zumindest abschnittsweise vom Material des Kunststoffrahmenelementes 101 umschlossen, wogegen die Kontaktelemente 111 aus den Schenkeln des Kunststoffrahmenelementes 101 herausragen und wie gezeigt derart geformt sind, dass sie am Umfangskontakt 108 federnd anliegen.
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3 zeigt beispielsweise eine dritte Leistenanordnung 100, bei der entlang zweier sich gegenüberliegender Leiter 102 ein frei positionierbares und elektrisch leitfähiges Kupplungselement 104 zur mittelbaren Kontaktierung der Umfangskontakte 108 vorgesehen ist. Dieses kann sich während der Anordnung des Kunststoffrahmenelementes 101 am Umfangsabschnitt 110 selbsttätig auf die Umfangskontakte 108 und die Leiter 108 anlegen und somit eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern 102 und den Umfangskontakten 108 herstellen. In 3 ist nur ein linksseitiger Kontakt zum ersten Leiter 102 angedeutet, während der rechtsseitige Leiter 102 für einen an anderer Stelle vorgesehenen zweiten Umfangskontakt 108 (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Zur Kontaktierung der Leiter 102 und/oder der Umfangkontakte 108 kann ein Schneidkontakt 103 vorgesehen sein, um den Kunststoffmantel 113 der Leiter 102 und/oder die Leiter 102 zumindest abschnittsweise zu kontaktieren bzw. in die elektrischen Leiter 102 einzudringen, um den elektrischen Kontakt herzustellen. Mittels unterschiedlicher Abmessungen und einer Vielzahl von Schneidkontakten 103 könnten eine Vielzahl voneinander isolierter Leiter 102 unabhängig voneinander kontaktiert werden, beispielsweise mittels unterschiedlicher Schneidtiefen.
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Das Kunststoffrahmenelement 101 kann entlang des Umfangs insgesamt steifer ausgebildet sein als am flächenelementseitigen Nutschenkelbereich 113. Dies kann mittels Co-Extrusion von gleichartigen Materialien mit unterschiedlichen Shore-Härten oder mittels Co-Extrusion von unterschiedlichen Materialien gleicher Shore-Härte realisiert sein oder aus einer Kombination von verschiedenartigen Materialen mit jeweils unterschiedlichen Shore-Härten realisiert sein. Außenseitig könnte beispielsweise ein Thermoplast und am Nutschenkelbereich 113 könnte beispielsweise ein Elastomer 113 vorgesehen sein, z.B. ein thermoplastisches Elastomer (TPE). TPE 113 könnte gleichzeitig im Umfeld des Leiters 102 als Leitermantel fungieren und zumindest abschnittsweise mit elektrisch leitenden Additiven versehen sein.
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4 zeigt beispielsweise eine vierte Leistenanordnung 100, wobei entlang zweier parallel und nebeneinander verlaufender Leiter 102 ein entlang der Leiter 102 frei positionierbares und elektrisch leitfähiges Kupplungselement 104 zur mittelbaren Kontaktierung der Umfangskontakte 108 vorgesehen ist. Dieses kann sich während der Anordnung des Kunststoffrahmenelementes 101 am Umfangsabschnitt 110 selbsttätig auf die Umfangskontakte 108 und die Leiter 108 auflegen bzw. in diese eindringen und somit eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern 102 und den Umfangskontakten 108 herstellen. In 4 ist nur ein linksseitiger Kontakt zum ersten Leiter 102 angedeutet, während der rechtsseitige Leiter 102 für einen an anderer Stelle vorgesehenen zweiten Umfangskontakt 108 (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Zur Kontaktierung der Leiter 102 kann ein Stechkontakt 103 vorgesehen sein, um den Kunststoffmantel 113 der Leiter 102 zu durchstechen und in die elektrischen Leiter 102 zumindest teilweise einzudringen und somit den elektrischen Kontakt herzustellen. Mittels unterschiedlicher Abmessungen und einer Vielzahl von Stechkontakten 103 könnte eine Vielzahl voneinander isolierter Leiter 102 unabhängig voneinander kontaktiert werden, beispielsweise mittels unterschiedlicher Stechtiefen. Das U-förmige Kunststoffrahmenelement 101 kann am Nutboden eine weitere Nut umfassen, innerhalb derer die beiden Leiter 102 isoliert voneinander verlaufen. Die Nut kann mit einem weiteren Kunststoff 113 gefüllt sein. Dieser Kunststoff 113 kann mittels Co-Extrusion von gleichartigen Materialien mit unterschiedlichen Shore-Härten oder mittels Co-Extrusion von unterschiedlichen Materialien gleicher Shore-Härte realisiert sein oder aus einer Kombination von verschiedenartigen Materialen mit jeweils unterschiedlichen Shore-Härten realisiert sein. Dieser Kunststoff 113 könnte gleichzeitig im Umfeld des Leiters 102 als Leitermantelfungieren und zumindest abschnittsweise mit elektrisch leitenden Additiven versehen sein.
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Bei den Varianten aus 3 und 4 könnte beispielsweise ein TPE-Material als Leitermantel 113 partiell oder im Ganzen hinreichend leitfähig gestaltet sein, so dass eine Herstellung des elektrischen Kontaktes ohne ein vollständiges Vordringen der Kontaktelemente 103 zu den Leitern 102 möglich ist. Das Kunststoffrahmenelement 101 kann bei allen gezeigten Varianten zu Abdichtungszwecken einen Abdichtkunststoff umfassen, welcher beidseitig entlang der oberen Nutkante des Kunststoffrahmenelementes 101, beispielsweise mittels Co-Extrusion, vorgesehen sein kann. Dies schützt die Kontaktierung bzw. Anordnung vor widrigen Umgebungsbedingungen nach der Montage des Kunststoffrahmenelementes 101 am Flächenelement 107.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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