EP1380037B1 - Mehrleiteranordnung zur energie- und/oder datenübertragung - Google Patents

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EP1380037B1
EP1380037B1 EP02737794A EP02737794A EP1380037B1 EP 1380037 B1 EP1380037 B1 EP 1380037B1 EP 02737794 A EP02737794 A EP 02737794A EP 02737794 A EP02737794 A EP 02737794A EP 1380037 B1 EP1380037 B1 EP 1380037B1
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EP
European Patent Office
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multiconductor
arrangement according
conductor elements
conductor
support
Prior art date
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EP02737794A
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English (en)
French (fr)
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Robert Greiner
Toni Kress
Manfred OCHSENKÜHN
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/003—Power cables including electrical control or communication wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H01B7/0892—Flat or ribbon cables incorporated in a cable of non-flat configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/38—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for facilitating removal of insulation

Definitions

  • the invention relates to a multi-conductor arrangement for energy and / or data transmission with a plurality of conductor elements, each having a metallic conductor core with a core insulation and further comprising an insulating sheath and are mechanically interconnected.
  • means for contacting the conductor elements are present.
  • Object of the present invention is therefore to provide a multi-conductor arrangement with the features mentioned, in which the above-mentioned difficulties are at least reduced.
  • the advantages associated with this embodiment of the multi-conductor arrangement are to be seen in particular that the installation of a bus system (power bus / data bus) in thin-layer insulation and round construction, the installation of the bus system can be significantly simplified. Instead of consuming slit breakthroughs in masonry or complicated plug-in systems in cabinets, the new multi-conductor arrangement can now be laid by simple and quickly executed round holes. In this case, the conductor arrangement can be installed similarly easy as a normal round cable. Due to the significantly lower rigidity of the multi-conductor arrangement in a round design also relatively small bending radii can be realized in laying work.
  • the embodiment of the arrangement according to the invention in thin-film technology leads to a significant reduction in the wall thickness of the insulation of the individual conductor elements as well as a jacket insulation serving as a support.
  • the proposed thin-layer insulation allows for easier and safer contact, especially in the application of modern through-hole techniques such as insulation displacement technology, since now lower forces for penetration must be applied by Riversidemantel and conductor element isolation.
  • the contacting can be carried out in the middle in the respective conductor element in a simple manner.
  • the material of the carrier and the material of the sheaths of the conductor elements may be fused to one another on the carrier inside in the region of adjacent surface parts.
  • a fastening of the conductor elements can be achieved by a suitable choice of material of the carrier material and wrapping material.
  • a fixation of these parts of the conductor arrangement takes place in that in a common process step, for example in the context of an extrusion process, the sheaths and the carrier coat are produced.
  • the choice of material of wrapping material and core insulation material can be made so that the coated with the wire insulation conductor wires in their respective enclosure at least partially movable (relative to the inside of the enclosure, in particular in the longitudinal direction). A high flexibility of the conductor arrangement is to be ensured.
  • the insulating material of the sheaths of the conductor elements and / or of the carrier is a thermoplastic elastomer.
  • Such materials may be used in per se known technology be used the predetermined low wall thicknesses. They have a good flexibility and also allow a good mechanical connection between the carrier and the coated conductor elements, preferably by common training of carriers and sheaths.
  • additional (auxiliary) lines can be accommodated in the interior space enclosed by the support in addition to the conductor elements for energy and / or data transmission.
  • auxiliary power lines e.g., for low voltage voltages
  • hollow wires for gaseous (e.g., compressed air) and / or liquid media e.g., hydraulic fluid
  • gaseous e.g., compressed air
  • liquid media e.g., hydraulic fluid
  • the wall thickness of the additional cores can be designed to meet the requirements stronger.
  • Optical waveguides can also run in the interior, which are advantageously to be laid protected by the carrier acting as a jacket.
  • FIG. 1 to 4 of the drawing respectively schematically in cross section an embodiment of a multi-conductor arrangement according to the invention in particular as a multimedia line in the closed state (parts a) and separated state (parts b).
  • the parts a of the figures show in each case the cross section through the multi-conductor arrangement forming a round conductor with a closed jacket-like carrier 10, while in the parts b of the figures the round conductor which has been separated, for example, in an end region is at least partially shown.
  • a plurality of conductor elements 1i or 9j are fixedly connected to the jacket-type carrier 10 of the multi-conductor arrangements designated in the parts a with L and in the parts b with L 'on the carrier inside.
  • the corresponding fixing takes place between the material of the element envelopes 3 and the material of the carrier 10.
  • the carrier and the sheaths of the same material are preferred embodiment, which is based on the figures below.
  • this material can advantageously be formed simultaneously in a single process step such as in particular an extrusion step by means of a corresponding tool, the carrier 10 and the sheaths.
  • a single process step such as in particular an extrusion step by means of a corresponding tool, the carrier 10 and the sheaths.
  • other types of fastening for the conductor elements 1i or 9j such as a subsequent adhesive technique or a fusion technique in connection regions 13, are also possible.
  • These areas will be hereinafter also referred to as shroud-web areas, while the free surface areas of the sheaths 3 are designated 14 outside these connecting areas.
  • the conductor wires 1A are known metallic wires, which may also be composed of a plurality of conductors or filaments which may be stranded or otherwise bundled together. These conductor cores are encased in a known manner in each case with a core insulation 2 with a thickness ⁇ which should at most equal to the thickness d of the surrounding element envelope 3. The material of the core insulation can be different from that of the enclosure.
  • the conductor wires 1A with their insulation 2 are prefabricated before being provided with their sheaths 3.
  • the individual conductor elements 1i and 9j are each contacted with a contacting pin 12 in insulation displacement technology.
  • a contacting pin 12 for example, the separated at one end, for example, generally designated L 'conductor arrangement can be placed in the flat or semicircular module-like contacting aid 8, the groove-like openings are matched to the respective conductor shape or size or diameter.
  • the separation of the equipped with the conductor elements carrier 10 or support tube in the longitudinal direction of the tube is carried out in a conventional manner with suitable means for this purpose.
  • the carrier may be provided with a circumferentially releasable connection part.
  • a corresponding predetermined breaking point can either be visually recognized by means of a marking generally referred to as an opening aid 7 - for example by a different coloring of the carrier - or designed constructively - eg by a small groove or elevation -. It is visible on the outside of the carrier 10 in the embodiments shown. There, the circular conductor forming the conductor arrangement L is cut open and fixed as a flat or semicircular conductor L 'in the modular contacting aid 8.
  • the mechanical coding forming marking element 6 e.g. in the form of an additional web at the predetermined breaking point.
  • the design of the conductor arrangement according to the invention in thin-film technology leads to a significant reduction in the wall thickness of the insulation of the individual conductor elements 1i or 9j as well as the carrier insulation.
  • the thickness D of the carrier jacket should be at most 1 mm, and the thickness d of the enclosures 3 should be at most as large.
  • the thickness ⁇ of the core insulation 2 a value of at most 1 mm should also be selected.
  • the layer thickness ⁇ of the wire insulation can be between 0.05 and 0.5 mm and is preferably 0.1 to 0.3 mm.
  • the low layer thicknesses are preferably realized by using per se known flexible insulating materials based on thermoplastic elastomers (TBE), which can have a property profile corresponding to the respective requirement profile.
  • TBE thermoplastic elastomers
  • these are preferably thermoplastic elastomers based on polyolefins (TPE-O), polyamides (TPE-A), polyurethanes (TPE-U), styrene copolymers (TPE-S), styrene / Butadiene / styrene block polymers (S / B / S), styrene / ethylene-butylene / styrene block polymers (S / EB / S) and ethylene vinyl acetate (E / V / A).
  • TPE-O polyolefins
  • TPE-A polyamides
  • TPE-U polyurethanes
  • TPE-S styrene copoly
  • thermoplastic elastomers which are preferably used can be processed significantly more efficiently in an extrusion process compared to the materials used hitherto, in particular those based on gum, since now, for example, an additional Crosslinking step is eliminated and comparatively higher production speeds are feasible. Since the said thermoplastic elastomers are uncrosslinked and halogen-free flame retardant adjustable, also a trouble-free recycling is to ensure. Compared to known bus lines based on crosslinked, partially halogenated rubber mixtures so the conductor arrangement according to the invention is characterized by a high environmental friendliness.
  • a smooth outer contour of the carrier 10 also ensures easy cleaning. This is particularly important for applications in the food sector of great importance.
  • a smooth outer contour also allows the use of conventional fittings, which in turn a standard high degree of protection (> IP 67) is reached.
  • the interior 11 of the round construction of the conductor arrangement L there is a cavity or channel in which further lines can be laid.
  • additional sensitive data cables such as fiber optics 5 protected.
  • hollow cores 4 for guiding gaseous substances such as compressed air and / or liquid
  • media such as hydraulic fluid can be integrated into the conductor arrangement (cf., FIG. 3).
  • the multi-conductor arrangement according to the invention can be designed for all common conductor cross sections of their conductor elements or their conductor wires, mainly those with 1.5 or 2.5 or 4 or 6 mm 2 cross-section.
  • different conductor cross sections of conductor elements 1i or 9j in a conductor arrangement L can also be combined with one another.
  • each conductor core 1A of its five conductor elements 1i is formed from one or more Cu conductors, each conductor core having a metallic cross-sectional area of 4 mm 2 .
  • the conductor core of each of the five elements is in each case surrounded by a tubular core insulation 2 with a thickness ⁇ between 0.1 and 0.3 mm.
  • These wire insulation in turn are encased by a sheath 3 of thermoplastic elastomer insulation material having a thickness d of at most 0.5 mm.
  • the insulating (outer) sheath of the carrier 10, which also consists of the thermoplastic elastomer material of the sheaths 3, has a thickness D between 0.5 and 0.8 mm.
  • the outer diameter of the carrier is then about 14 mm.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrleiteranordnung zur Energie- und/oder Datenübertragung mit mehreren Leiterelementen, die jeweils eine metallische Leiterader mit einer Aderisolation und ferner eine isolierende Umhüllung aufweisen sowie untereinander mechanisch verbunden sind. Außerdem sind Mittel zur Kontaktierung der Leiterelemente vorhanden.
  • Bei der elektrischen Verbindung verschiedener Endverbraucher wie Motoren, Aktoren, Sensoren oder Stellgeräten werden zur Zeit häufig Leiteranordnungen oder -systeme zur Energieübertragung und/oder zur Datenübertragung in Flachbauweise eingesetzt, die auch als Energiebussysteme bzw. Datenbusleitungen bezeichnet werden. Diese Leiteranordnungen sind normalerweise als mehr-/vieladrige, gummi- oder kunststoffisolierte Flachleitungen ausgeführt. Dabei werden die Leiteranordnungen im Allgemeinen zweifach isoliert, nämlich jeder ein Leiterelement bildender Obertragungsleiter einzeln und das gesamte System als ganzes. Hierbei betragen bei bekannten Energiebussystemen die Schichtdicken für die isolierenden Umhüllungen der einzelnen Leiterelemente zur Zeit mehr als 0,8 mm, während eine Mantelisolierung der Gesamtleitung mehr als 1,2 mm dick ist.
  • Ein derartiger Aufbau einer solchen Mehrleiteranordnung führt jedoch zu einer Reihe von Schwierigkeiten:
    • a) Durch die relativ großen Wandstärken müssen aufwendige Kontaktierungsmechanismen konzipiert und vorgesehen werden. Dies führt zu einer zeitraubenden Kontaktierung. Außerdem ist die Steifigkeit des Produktes sehr hoch bei verhältnismäßig geringer Flexibilität. Damit verbunden sind Problemen bei der Verlegung und geringe Biegeradien.
    • b) Die Flachbauweise führt zu verhältnismäßig kostenintensiven und zeitaufwendigen Verlegungsmechanismen z.B. bei Mauerdurchbrüchen oder Einführungen in Schaltschränke. Denn dort müssen Schlitzdurchführungen mit einer an die Flachbauweise angepassten Größe vorgesehen werden.
    • c) Bei einer Durchkontaktierung, z.B. mittels einer an sich bekannten Schneidklemmtechnik, müssen verhältnismäßig hohe Schichtdicken durchdrungen werden; d.h., es müssen dementsprechend hohe Kräfte aufgebracht werden. Weiterhin müssen in entsprechenden Busleitungen äußerst enge Toleranzen in der Lage der einzelnen Leiterelemente zueinander eingehalten werden, damit die Durchkontaktierung mittig das jeweilige Leiterelement erfasst.
    • d) Durch die Flachbauweise sind Biegungen weitgehend nur über die Flachkante möglich. Ein Hochkantbiegen ist praktisch ausgeschlossen, da das sogenannte Aspektverhältnis (Breite zu Dicke des Bussystems) sehr groß ist. So ist z.B. bei einer bekannten gummiisolierten Flachleitung mit sieben Leiterelementen ä 4 mm2 Querschnitt das Verhältnis von Breite zu Dicke etwa 5 zu 1.
    • e) Beim Einsatz entsprechender Flachleitungen im nordamerikanischen Markt muss die Leiteranordnung - auch in Form einer Flachleitung - nach UL/CSA aus Schutzgründen durch ein Rohr gezogen werden. Dies gestaltet sich für Flachleitungen äußerst aufwendig.
  • Wegen der vorgenannten Schwierigkeiten werden bekannte Flachleitungen überwiegend auf geraden Verbindungsstrecken oder mit relativ großen Biegeradien eingesetzt. Die Leitungen werden dabei beim Endverbraucher durchtrennt, einzeln abisoliert und dort kontaktiert.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Mehrleiteranordnung mit den eingangs genannten Merkmalen anzugeben, bei der die vorstehend angesprochenen Schwierigkeiten zumindest vermindert sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Dementsprechend weist die Mehrleiteranordnung zur Energie- und/oder Datenübertragung mit mehreren Leiterelementen, die jeweils eine metallische Leiterader mit einer Aderisolation und ferner eine isolierende Umhüllung aufweisen und untereinander mechanisch verbunden sind, und mit Mitteln zur Kontaktierung der Leiterelemente die folgenden Merkmale auf, nämlich
    • einen schlauch- oder rohrförmigen Träger aus isolierendem Material mit einer Dicke von höchstens 1 mm, sowie
    • mehrere an der Innenseite des Trägers angeordnete Leiterelemente, deren isolierende Umhüllungen jeweils eine Dicke aufweisen, die höchstens gleich der Dicke des Trägers ist.
  • Die mit dieser Ausgestaltung der Mehrleiteranordnung verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass durch die Ausbildung eines Bussystems (Energiebus/Datenbus) in Dünnschichtisolierung und Rundbauweise die Verlegung des Bussystems deutlich vereinfacht werden kann. Anstatt aufwendiger Schlitzdurchbrüche in Mauerwerken oder komplizierter Stecksysteme in Schaltschränken kann nun die neue Mehrleiteranordnung durch einfache und schnell auszuführende Rundbohrungen verlegt werden. Dabei kann die Leiteranordnung ähnlich einfach verlegt werden wie eine normale Rundleitung. Durch die deutlich geringere Steifigkeit der Mehrleiteranordnung in Rundbauweise können auch verhältnismäßig kleine Biegeradien bei Verlegungsarbeiten realisiert werden.
  • Im Gegensatz zu den bisher eingesetzten Leiteranordnungen in Flachbauweise führt die Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung in Dünnschichttechnologie zu einer deutlichen Wandstärkereduzierung der Isolierung der einzelnen Leiterelemente sowie einer als Träger dienenden Mantelisolierung.
  • Außerdem ermöglicht die vorgesehene Dünnschichtisolierung speziell bei der Anwendung moderner Durchkontaktierungstechniken wie Schneidklemmtechnik eine einfachere und sichere Kontaktierung, da nunmehr geringere Kräfte zur Durchdringung von Trägermantel- und Leiterelementisolierung aufgebracht werden müssen. Ferner kann die Kontaktierung in einfacher Weise mittig im jeweiligen Leiterelement erfolgen.
  • Durch geringere Wandstärken ergeben sich weiterhin Vorteile im Verbrauch an Isolationsmaterialien und damit verbundene Kosten- und Gewichtseinsparungen, sowie im logistischen Bereich bei der Bereitstellung größerer Mengen der Mehrleiteranordnung auch kleinere Abmessungen. Durch die geringeren Wandstärken nimmt im Brandfall auch die Brandlast deutlich ab.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Mehrleiteranordnung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
  • So können das Material des Trägers und das Material der Umhüllungen der Leiterelemente an der Trägerinnenseite im Bereich aneinanderliegender Oberflächenteile miteinander verschmolzen sein. Eine derartige Befestigungsart der Leiterelemente kann durch geeignete Materialwahl von Trägermaterial und Umhüllungsmaterial erreicht werden. Vorzugsweise erfolgt eine solche Fixierung dieser Teile der Leiteranordnung dadurch, dass in einem gemeinsamen Verfahrensschritt, beispielsweise im Rahmen eines Extrusionsprozesses, die Umhüllungen und der Trägermantel erzeugt werden.
  • Außerdem kann die Materialwahl von Umhüllungsmaterial und Aderisolationsmaterial so vorgenommen werden, dass die mit der Aderisolation ummantelten Leiteradern in ihrer jeweiligen Umhüllung zumindest teilweise beweglich (gegenüber der Innenseite der Umhüllung insbesondere in Längsrichtung) sind. Eine hohe Biegsamkeit der Leiteranordnung ist so zu gewährleisten.
  • Ferner ist es als besonders vorteilhaft anzusehen, wenn das isolierende Material der Umhüllungen der Leiterelemente und/oder des Trägers ein thermoplastisches Elastomer ist. Solche Materialien können in an sich bekannter Technik mit den vorgegebenen geringen Wandstärken eingesetzt werden. Sie weisen eine gute Flexibilität auf und ermöglichen auch eine gute mechanische Verbindung zwischen dem Träger und den umhüllten Leiterelementen, vorzugsweise durch gemeinsame Ausbildung von Träger und Umhüllungen..
  • Vorteilhaft können in dem von dem Träger eingeschlossenen Innenraum neben den Leiterelementen zur Energie- und/oder Datenübertragung noch zusätzliche (Hilfs-)Leitungen untergebracht sein. So können neben den Energieleitungen weitere Datenleitungen, Hilfsenergieleitungen (z.B. für Niedervoltspannungen) oder Hohladern für gasförmige (z.B. Pressluft) und/oder flüssige Medien (z.B. Hydraulikflüssigkeit) in die Leiteranordnung integriert werden. Es ergibt sich so eine Multimedia-Leitung. Dabei können die Wandstärken der zusätzlichen Hohladern den Anforderungen entsprechend stärker ausgelegt sein. Auch Lichtwellenleiter können in dem Innenraum verlaufen, die vorteilhaft durch den als Mantel wirkenden Träger geschützt zu verlegen sind.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Mehrleiteranordnung sind den vorstehend nicht angesprochenen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen noch weiter erläutert. Dabei zeigen die Figuren 1 bis 4 der Zeichnung jeweils schematisch im Querschnitt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrleiteranordnung insbesondere als Multimedialeitung im geschlossenen Zustand (Teile a) und aufgetrennten Zustand (Teile b).
  • In den Figuren sind bezeichnet mit
    • 1i ein- oder mehradrige Leiterelemente,
    • 1A Leiteradern,
    • 2 Aderisolationen dieser Leiterelemente,
    • 3 Leiterelementumhüllungen,
    • 4 Hohladern,
    • 5 Lichtwellenleiter,
    • 6 ein Markierungselement,
    • 7 eine Öffnungshilfe,
    • 8 eine Kontaktierungshilfe,
    • 9j ein- oder mehradrige Leiterelemente,
    • 10 ein Träger,
    • 11 ein Trägerinnenraum,
    • 12 Kontaktierungsstifte,
    • 13 Verbindungsbereiche,
    • 14 freie Oberflächenbereiche der Umhüllungen,
    • L Leiteranordnungen (in geschlossener Rundform),
    • L' Leiteranordnungen (in aufgetrenntem Zustand),
    • δ die Dicke der Aderisolationen,
    • d die Dicke der Leiterelementumhüllungen
    • und
    • D die Dicke des Trägers.
  • Es zeigen die Teile a der Figuren jeweils den Querschnitt durch die einen Rundleiter bildende Mehrleiteranordnung mit geschlossenem mantelartigen Träger 10, während in den Teilen b der Figuren jeweils der z.B. in einem Endbereich aufgetrennte Rundleiter zumindest teilweise dargestellt ist. Dabei sind mit dem mantelartigen Träger 10 der in den Teilen a mit L und in den Teilen b mit L' bezeichneten Mehrleiteranordnungen an der Trägerinnenseite mehrere Leiterelemente 1i oder 9j fest verbunden. Die entsprechende Fixierung erfolgt dabei zwischen dem Material der Elementumhüllungen 3 und dem Material des Trägers 10. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die nachfolgend den Figuren zugrunde gelegt ist, bestehen der Träger und die Umhüllungen aus demselben Material. Mit diesem Material können vorteilhaft in einem einzigen Prozessschritt wie insbesondere einem Extrusionsschritt mittels eines entsprechenden Werkzeugs der Träger 10 und die Umhüllungen 3 gleichzeitig ausgebildet werden. Es sind jedoch auch andere Befestigungsarten für die Leiterelemente 1i bzw. 9j wie z.B. eine nachträgliche Klebetechnik oder eine Verschmelzungstechnik in Verbindungsbereichen 13 möglich. Diese Bereiche werden nachfolgend auch als Mantel-Steg-Bereiche bezeichnet, während die freien Oberflächenbereiche der Umhüllungen 3 außerhalb dieser Verbindungsbereiche mit 14 bezeichnet sind.
  • Bei den Leiteradern 1A handelt es sich um bekannte metallische Drähte, die auch aus mehreren Leitern oder Filamenten, welche miteinander verlitzt oder anderweits gebündelt sein können, zusammengesetzt sein können. Diese Leiteradern sind in bekannter Weise jeweils mit einer Aderisolation 2 mit einer Dicke δ ummantelt, die höchstens gleich der Dicke d der sie umgebenden Elementumhüllung 3 sein sollte. Das Material der Aderisolation kann dabei von dem der Umhüllung verschieden sein. Die Leiteradern 1A mit ihren Isolationen 2 sind vorgefertigt, bevor sie mit ihren Umhüllungen 3 versehen werden.
  • Aus den Teilen b sind die einzelne Leiterelemente 1i bzw. 9j jeweils mit einem Kontaktierungsstift 12 in Schneidklemmtechnik kontaktiert ersichtlich. Zur Kontaktierung kann nämlich die zum Beispiel an einem Ende aufgetrennte, allgemein mit L' bezeichnete Leiteranordnung in die flache bzw. halbrunde, modulartige Kontaktierungshilfe 8 gelegt werden, deren rinnenartigen Öffnungen auf die jeweilige Leiterform bzw. -größe oder -durchmesser abgestimmt sind. Die Auftrennung des mit den Leiterelementen bestückten Trägers 10 bzw. Trägerrohres in Längsrichtung des Rohres erfolgt in an sich bekannter Weise mit hierfür geeigneten Mitteln. Z.B. kann der Träger mit einem in Umfangsrichtung lösbaren Verbindungsteil versehen sein. Eine entsprechende Sollbruchstelle kann mittels einer allgemein als Öffnungshilfe 7 bezeichneten Markierung entweder optisch zu erkennen sein - z.B. durch eine andere Einfärbung des Trägers - oder konstruktiv gestaltet sein - z.B. durch eine kleine Nut oder Erhebung -. Sie ist bei den gezeigten Ausführungsformen sichtbar an der Außenseite des Trägers 10 vorhanden. Dort wird der die Leiteranordnung L bildende Rundleiter aufgeschnitten und als flache oder halbrunde Leitung L' in der modulartigen Kontaktierungshilfe 8 fixiert.
  • Dann kann vorzugsweise in Schneidklemmtechnik wahlweise von oben (vgl. die Figuren 1b, 3b und 4b) oder gegebenenfalls auch von unten (vgl. die Figur 2b) kontaktiert werden. Um eine eindeutige Kontaktierung der einzelnen Leiterelemente vornehmen zu können, muss an ihnen oder dem Träger 10 mindestens eine Markierung vorhanden sein. Eine solche Markierung kann an sich durch verschieden gefärbte Umhüllungen 3 der einzelnen Leiterelemente 1i bzw. 9j realisiert sein. Es kann jedoch auch ein besonderes Markierungselement vorgesehen werden, bezüglich dessen die Position der einzelnen Leiterelemente eindeutig ist. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigen die Figuren jeweils in ihrem Teil b. Demgemäß befindet sich an der Innenseite des Trägers 10 das eine mechanische Codierung bildende Markierungselement 6, z.B. in Form eines zusätzlichen Steges bei der Sollbruchstelle. Auf diese Weise besteht nur eine einzige Möglichkeit, die Leiteranordnung L' in ihrem aufgetrennten Bereich in der Kontaktierungshilfe 8 zu fixieren. Verwechslungen bei einem Anschließen der einzelnen Leiterelemente werden so unmöglich. Bei einer Kontaktierung mittels Schneidklemmtechnik ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die einzelnen Leiterelemente 1i bzw. 9j durch eine einseitige (Träger-)Mantel-Steg-Konstruktion miteinander verbunden sind und die Isolierung der Leiterelemente im Nicht-Steg-Bereich 14 noch einmal deutlich dünner ausgeführt werden kann als im Mantel-Steg-Bereich 13.
  • Bei einer Kontaktierung von unten, wie sie aus Teil b von Figur 2 hervorgeht, muss vergleichsweise weniger Isoliermaterial durchdrungen werden. Da die einzelnen Leiterelemente durch die besondere einseitige Mantel-Steg-Konstruktion eine hohe Beweglichkeit besitzen, kann mit deutlich höheren Toleranzen in der Lage der Leiterelemente zueinander gearbeitet werden. Trotzdem erfolgt die Kontaktierung immer mittig im Leiterelement über die Führungen in der modulartigen Kontaktierungshilfe 8. Durch die direkte Kontaktierung der jeweils benötigten Abgangsleitungen an den Kontaktierungsstiften 12 werden außerdem eventuelle Verlustwärmen reduziert.
  • Im Gegensatz zu den bisher eingesetzten Bussystemen führt die Ausführung der erfindungsgemäßen Leiteranordnung in Dünnschichttechnologie zu einer deutlichen Wandstärkenreduzierung der Isolierungen der einzelnen Leiterelemente 1i bzw. 9j sowie der Trägerisolierung. Im Allgemeinen soll für erfindungsgemäße Mehrleiteranordnungen gelten, dass die Dicke D des Trägermantels höchstens 1 mm beträgt und auch die Dicke d der Umhüllungen 3 höchstens so groß ist. Für die Dicke δ der Aderisolationen 2 sollte ebenfalls ein Wert von höchstens 1 mm gewählt werden. Vorteilhaft kann die Schichtdicke δ der Aderisolationen zwischen 0,05 und 0,5 mm liegen und beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm. Demgegenüber liegt die Schichtdicke D ( =Wandstärke) der Trägermantelisolierung im Mantel-Steg-Bereich 13 zwischen 0,5 und 1 mm, bevorzugt zwischen 0,6 und 0,8 mm, während diese im Nicht-Steg-Bereich zwischen 0,1 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,4 mm liegen kann.
  • Die geringen Schichtdicken werden vorzugsweise durch den Einsatz an sich bekannter flexibler Isoliermaterialien auf der Basis thermoplastischer Elastomere (TBE) realisiert, die ein dem jeweiligen Anforderungsprofil entsprechendes Eigenschaftsprofil aufweisen können. Für die vorteilhaft für die Leiterelemente und den Trägermantel gleich zu wählenden Isoliermaterialien sind dies bevorzugt thermoplastische Elastomere auf Basis von Polyolefinen (TPE-O), Polyamiden (TPE-A), Polyurethanen (TPE-U), Styrolcopolymeren (TPE-S), Styrol/Butadien/Styrol-Blockpolymere (S/B/S), Styrol/Ethylen-Butylen/Styrol-Blockpolymere (S/EB/S) und Ethylen-Vinyl-Acetat (E/V/A). Prinzipiell ist es aber auch möglich, statt dieser Elastomere andere übliche Isolationsmaterialien wie andere Thermoplaste oder gummiartige Materialien zu wählen.
  • Die bevorzugt verwendeten thermoplastischen Elastomere können in einem Extrusionsprozess gegenüber den bisher verwendeten Materialien, insbesondere denen auf Gummibasis, deutlich rationeller verarbeitet werden, da nunmehr z.B. ein zusätzlicher Vernetzungsschritt entfällt und vergleichsweise höhere Produktionsgeschwindigkeiten realisierbar sind. Da die genannten thermoplastischen Elastomere unvernetzt und halogenfrei flammwidrig einstellbar sind, ist auch ein problemloses Recycling sicherzustellen. Gegenüber bekannten Busleitungen auf Basis von vernetzten, teilweise halogenierten Gummimischungen zeichnet sich also die Leiteranordnung nach der Erfindung durch eine hohe Umweltfreundlichkeit aus.
  • Durch eine glatte Außenkontur des Trägers 10 wird zudem eine einfache Reinigungsmöglichkeit sichergestellt. Dies ist insbesondere für Anwendungen im Lebensmittelbereich von großer Bedeutung. Eine glatte Außenkontur ermöglicht auch die Verwendung von herkömmlichen Verschraubungen, womit wiederum standardmäßig eine hohe Schutzart (> IP 67) erreichbar wird.
  • Prinzipiell sind zwei Fertigungsvarianten für erfindungsgemäße Leiteranordnungen zu realisieren, nämlich
    1. 1. die dargestellte Version einer geschlossenen Rundleitung mit Sollbruchstelle in einem Fertigungsschritt,
    2. 2. die Extrusion der Leitung in der beschriebenen einseitigen Mantel-Steg-Konstruktion in Dünnschichttechnik in flacher bzw. halbrunder Ausführung. Bei dieser Version kann konstruktiv eine mechanische Verbindungseinrichtung nach Art eines "Reißverschlusssystems" in Längsrichtung der Anordnung integriert werden. In einem zweiten Schritt nach der Extrusion wird dann die Leiteranordnung mit Hilfe dieses Reißverschlusses in die Rundleitung überführt.
  • In dem Innenraum 11 der Rundkonstruktion der Leiteranordnung L befindet sich je nach Ausführungsform ein Hohlraum bzw. Kanal, in dem weitere Leitungen verlegt werden können. Z.B. beim Einsatz eines Energiebusses ergibt sich die Möglichkeit, zusätzliche sensible Datenleitungen wie z.B. Lichtwellenleiter 5 geschützt zu verlegen. Auch Hohladern 4 zur Führung von gasförmigen Stoffen wie z.B. Pressluft und/oder von flüssigen Medien wie z.B. Hydraulikflüssigkeit lassen sich gegebenenfalls in die Leiteranordnung integrieren (vgl. Figur 3).
  • Die Mehrleiteranordnung nach der Erfindung kann für alle gängigen Leiterquerschnitte ihrer Leiterelemente bzw. deren Leiteradern, hauptsächlich solchen mit 1,5 oder 2,5 oder 4 oder 6 mm2 Querschnitt, ausgelegt werden. Dabei können gemäß der Ausführungsform nach Figur 4 auch verschiedene Leiterquerschnitte von Leiterelementen 1i bzw. 9j in einer Leiteranordnung L miteinander kombiniert werden.
  • Gemäß einer konkreten Ausführungsform einer Mehrleiteranordung nach Figur 1 wird jede Leiterader 1A ihrer fünf Leiterelemente 1i aus einem oder mehreren Cu-Leitern gebildet, wobei jede Leiterader eine metallische Querschnittsfläche von 4 mm2 besitzt. Die Leiterader jedes der fünf Elemente ist jeweils von einer rohrförmigen Aderisolation 2 mit einer Dicke δ zwischen 0,1 und 0,3 mm umgeben. Diese Aderisolationen ihrerseits sind von einer Umhüllung 3 aus thermoplastischem Elastomer-Isolationsmaterial mit einer Dicke d von höchstens 0,5 mm ummantelt. Der isolierende (Außen-)Mantel des Trägers 10, der ebenfalls aus dem thermoplastischen Elastomer-Material der Umhüllungen 3 besteht, hat eine Dicke D zwischen 0,5 und 0,8 mm. Der Außendurchmesser des Trägers liegt dann bei etwa 14 mm.
  • Ferner wurden den Figuren nur Ausführungsformen von Mehrleiteranordnungen L bzw. L' mit Leiterelementen 1i und 9j zugrunde gelegt, deren Aderisolationen 2 fest von dem Material der jeweiligen Elementumhüllung 3 umschlossen sind. Bei erfindungsgemäßen Mehrleiteranordnungen ist jedoch eine derartige Fixierung der von den Aderisolationen umgebenen Leiteradern innerhalb der Umhüllungen nicht unbedingt erforderlich. Durch geeignete Materialwahl für die Aderisolationen und die Umhüllungen kann man nämlich bei der Herstellung der Mehrleiteranordnung eine derartige feste Verbindung zwischen diesen Teilen zumindest teilweise verhindern. Es ergibt sich so der Vorteil einer erhöhten Beweglichkeit/Verschiebbarkeit der Leiteradern und damit einer verbesserten Flexibilität des gesamten Aufbaus der Mehrleiteranordnung.

Claims (17)

  1. Mehrleiteranordnung zur Energie- und/oder Datenübertragung mit mehreren Leiterelementen, die jeweils eine metallische Leiterader mit einer Aderisolation und ferner eine isolierende Umhüllung aufweisen sowie untereinander mechanisch verbunden sind, und mit Mitteln zur Kontaktierung der Leiterelemente, gekennzeichnet durch
    - einen schlauch- oder rohrförmigen Träger (10) aus isolierendem Material mit einer Dicke (D) von höchstens einem Millimeter,
    sowie
    - mehrere an der Innenseite des Trägers (10) angeordnete Leiterelemente (1i, 9j), deren isolierende Umhüllungen (3) jeweils eine Dicke (d) aufweisen, die höchstens gleich der Dicke (D) des Trägers (10) ist.
  2. Mehrleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Material der Umhüllungen (3) der Leiterelemente (1i, 9j) und das des Trägers (10) miteinander verschmolzen sind.
  3. Mehrleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die mit der Aderisolation (2) ummantelten Leiteradern (1A) in der jeweiligen Umhüllung (3) zumindest teilweise beweglich sind.
  4. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass Mittel zur Auftrennung des mit den Leiterelementen (1i, 9i) ausgestatteten Trägers (10) in vorgegebenen Trägerbereichen vorgesehen sind.
  5. Mehrleiteranordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine in Umfangsrichtung lösbare Verbindung des Trägers (10).
  6. Mehrleiteranordnung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Öffnungshilfe (7) an der Auftrennstelle.
  7. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Markierung der einzelnen Leiterelemente (1i, 9j).
  8. Mehrleiteranordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch verschieden gefärbte Umhüllungen (3) der Leiterelemente (1i, 9j).
  9. Mehrleiteranordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine vorbestimmte Lage der einzelnen Leiterelemente (1i, 9j) bezüglich eines Markierungselementes (6) an der Auftrennstelle des Trägers (10).
  10. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das isolierende Material der Umhüllungen (3) der Leiterelemente (1i, 9j) und/oder des Trägers (10) ein thermoplastisches Elastomer ist.
  11. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass in dem von dem Träger (10) eingeschlossenen Innenraum (11) neben den Leiterelementen (1i, 9j) zusätzliche Leitungen (4, 5) untergebracht sind.
  12. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Träger (10), die Umhüllungen (3) sowie die Aderisolationen (2) der Leiterelemente (1i, 9j) durchdringende Kontaktierungsstifte (12).
  13. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Leiterelemente (1i, 9j) im aufgetrennten Zustand des Trägers (10) fixierende, modulartige Kontaktierungshilfe (8).
  14. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dicke (D) des Trägers (10) zwischen 0,5 und 0,8 mm.
  15. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Dicke (δ) der Aderisolationen (2) jeweils höchstens gleich der Dicke (d) der jeweiligen Umhüllung (3) ist.
  16. Mehrleiteranordnung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Dicke (δ) der Aderisolationen (2) der Leiterelemente (1i, 9j) zwischen 0,05 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 mm.
  17. Mehrleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Leiterelemente (1i, 9j), die mehrere von einer gemeinsamen Aderisolation (2) umschlossene Drähte oder Filamente aufweisen.
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