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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschiene, mit einem als
Extrusionsprofil ausgebildeten Basiskörper aus Polymermaterial,
wobei der Basiskörper wenigstens eine Nut aufweist, die
sich in Längsrichtung des Basiskörpers erstreckt,
und wenigstens einem länglichen Leiterelement, welches
in der Nut aufgenommen ist.
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Gegenwärtig
bekannte Leiterschienen, welche insbesondere im Innenraumbereich
verwendet werden und dafür vorgesehen sind, elektrischen
Verbrauchern, wie Leuchtmitteln, Strom zuzuführen, sind
derart ausgebildet, dass die stromleitenden Leiterelemente in Nuten
eines extrudierten bzw. als Extrusionsprofil ausgebildeten Basiskörpers
der Stromschiene aufgenommen werden. Um durch Normen geforderte
Luft- und Kriechstrecken zu realisieren und um insbesondere einen
wirksamen Überschlagschutz bereitzustellen, weisen Basiskörper
bekannter Stromschienen, die meist in Form eines Kupferbandes, Kupferdrahtes
bzw. einer Kupferplatte ausgebildet sind, Trennelemente in Form
von Trennwänden auf. Diese Trennwände sind hierbei
meist mit Vorsprüngen versehen mit denen der Überschlagschutz
verbessert werden soll. Insgesamt gesehen sind daher die Geometrien
der Basiskörper bekannter Stromschienen zur Bereitstellung
eines wirksamen Überschlagschutzes und zur Einhaltung von
geforderten Normen sehr kompliziert und aufwendig gestaltet, mit
der Folge, dass die Fertigung heutiger Stromschienen meist mit anspruchsvollen
und aufwändigen Werkzeugen erfolgt und einhergeht mit störanfälligen, überwachungsnotwendigen
Prozessen und hohen Anlagen- und Materialkosten.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stromschiene
anzugeben, deren Basiskörper im Vergleich zu bekannten
Lösungen eine vereinfachte Geometrie aufweist, die sich zudem
wesentlich einfacher und kostengünstiger herstellen lässt.
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Erfindungsgemäße
Lösung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Stromschiene
gelöst, die einen als Extrusionsprofil ausgebildeten Basiskörper
aus Polymermaterial aufweist, wobei der Basiskörper wenigstens
eine Nut aufweist, die sich in Längsrichtung des Basiskörpers
erstreckt, und wenigstens ein längliches Leiterelement
aufweist, welches in der Nut aufgenommen ist, wobei die Stromschiene
wenigstens ein Abdeckelement aufweist, welches die Nut wenigstens
abschnittsweise abdeckt.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Stromschiene wenigstens ein Abdeckelement aufweist,
welches die Nut wenigstens abschnittsweise abdeckt. Mit dem Abdeckelement,
welches die Nut, in der das längliche Leiterelement aufgenommen
ist, wenigstens abschnittsweise abdeckt, wird ein wirksamer Überschlagschutz
geschaffen, der zudem auch ein unbeabsichtigtes Berühren
der im Anwendungsfall stromführenden Leiterelemente, das
unter Umständen lebensgefährlich sein kann, wirksam
vermeidet. Das Leiterelement ist vorzugsweise in Form eines Leiterbands
oder einer Leiterplatte oder eines Leiterdrahtes ausgebildet, wobei
das Leiterband insbesondere ein Metallband bzw. ein Kupferband sein kann.
Die Leiterplatte kann insbesondere eine Metallplatte bzw. eine Kupferplatte
sein. Der Leiterdraht kann insbesondere ein Metalldraht bzw. ein
Kupferdraht sein. Das Polymermaterial des Basiskörpers kann
beispielsweise PVC und/oder Hart-PVC und/oder PC und/oder ABS und/oder
PP aufweisen. Insbesondere kann der Basiskörper vollständig
aus PVC oder Hart-PVC oder PC oder ABS oder PP gebildet sein.
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Das
Abdeckelement wirkt wie ein zusätzlicher Deckel bzw. wie
eine zusätzliche Haube oder Kappe bzw. Überhautung,
welche die erforderliche Luft- und Kriechstrecke deutlich reduziert
und gleichzeitig dafür sorgt, dass die Sicherheitsnormen
bzgl. Luft- und Kriechströmen erfüllt bzw. übertroffen
werden. Vorzugsweise deckt das Abdeckelement die Nut vollständig
bzw. im Wesentlichen vollständig ab, um einen elektrischen Überschlag
zu benachbarten Leiterelementen sicher auszuschließen.
Auf aus dem Stand der Technik bekannte aufwendige und komplizierte
Basiskörper-Geometrien zur Realisierung der durch Normen
geforderten Luft- und Kriechstrecken, bzw. zur Schaffung eines wirksamen Überschlagschutzes,
kann daher erfindungsgemäß verzichtet werden.
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Der
Basiskörper kann infolge des Vorsehens des erfindungsgemäßen
Abdeckelements eine einfache Geometrie aufweisen, so dass die erfindungsgemäße
Stromschiene insgesamt kostengünstig und einfach herstellbar
ist. Zudem gewährleistet das Abdeckelement einen effektiven
Berührungsschutz der stromführenden Leiterelemente.
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Bei
einer praktischen Ausführungsform weist der Basiskörper
zwei voneinander beabstandete Nuten auf, wobei in jeder Nut ein
Leiterelement aufgenommen ist, und wobei zwei Abdeckelemente vorgesehen
sind, von denen jeweils eins eine der beiden Nuten wenigstens abschnittsweise
abdeckt. Bei dieser praktischen Ausführungsform dienen
die beiden Leiterelemente vorzugsweise der Bereitstellung einer Versorgungsspannung,
die durch Kontaktieren der Leiterelemente einem elektrischen Verbraucher
zur Verfügung gestellt werden kann. Die beiden Abdeckelemente
dienen hierbei als wirksamer Überschlagschutz zur Vermeidung
eines elektrischen Überschlags zwischen den beiden im Anwendungsfall stromführenden
Leiterelementen, aber insbesondere auch als Berührungsschutz
der Leiterelemente. Die erfindungsgemäße Stromschiene
weist daher eine deutlich verbesserte Betriebssicherheit auf.
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Bei
einer weiteren praktischen Ausführungsform besteht das
Abdeckelement aus Polymermaterial, wobei das Polymermaterial des
Abdeckelements vorzugsweise PVC mit wenigstens einem Weichmacher-Material
und/oder das Polymermaterial EMPP (EMPP ist eine Abkürzung
für „Elastomer Modifiziertes Polypropylen”)
und/oder SRT (Synthetic Rubber Thermoplastic) und/oder TPE (Thermoplastisches Elastomer)
und/oder PUR (Poly Urethan Polymere) aufweist. Insbesondere kann
das Abdeckelement vollständig aus PVC mit wenigstens einem
Weichmacher-Material oder aus EMPP oder SRT oder TPE oder PUR gebildet
sein.
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Vorzugsweise
ist das Abdeckelement an den Basiskörper anextrudiert oder
mit dem Basiskörper coextrudiert. Eine derartige Verbindung
des Abdeckelements mit dem Basiskörper lässt sich
während einer Extrusionsfertigung der Stromschiene einfach bewerkstelligen.
Erfindungsgemäß kann das Abdeckelement mit dem
Basiskörper auch verklebt, oder verclipst, oder verrastet,
oder angeschweißt oder mit jedem anderen geeigneten Fügeverfahren verbunden
werden.
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Das
Abdeckelement besteht vorzugsweise aus einem sich von dem Polymermaterial
des Basiskörpers unterscheidenden Polymermaterial, wobei das
Polymermaterial des Abdeckelements, das insbesondere ein weichelastisches
Polymermaterial sein kann, vorzugsweise eine geringere Härte – z.
B. ermittelt durch eine Shore-A-Härteprüfung nach DIN 53
505 bei einer Prüftemperatur von 23°C – aufweist als
das Polymermaterial des Basiskörpers. Bevorzugt weist das
Polymermaterial des Abdeckelements eine Härte im Bereich
von Shore A 30 bis Shore A 95, weiter vorzugsweise von Shore A 60
bis Shore A 75 auf.
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Ein
so erfindungsgemäß ausgebildetes Polymermaterial
ermöglicht eine einfache Kontaktierung von elektrischen
Leitern von elektrischen Verbrauchern mit den Leiterelementen der
Stromschiene, die dem jeweiligen Anwendungsfall (also z. B. vor
Ort bei der Montage der Stromschiene zur Realisierung von Innenraumbeleuchtungen)
angepasst ist, derart, dass durch Verwendung einfacher üblicher
Werkzeuge, wie beispielsweise eines Schraubenziehers oder eines
Schneidwerkzeugs sich durchgehend durch das Abdeckelement bzw. die
Abdeckelemente erstreckende, vorzugsweise schlitzförmige Öffnungen
gebildet bzw. hergestellt werden können, deren Verlauf an
dem Abdeckelement bzw. deren Form dem jeweiligen Anwendungsfall
angepasst sind. Die elektrischen Leiter der elektrischen Verbraucher,
wie z. B. Leuchten, können dann durch die Öffnungen
hindurch mit dem Leiterelement bzw. den Leiterelementen der Stromschiene
kontaktiert werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abdeckelement
eine dem Leiterelement zugewandte Innenfläche und eine
dem Leiterelement abgewandte Außenfläche auf,
und das Abdeckelement weist eine Öffnung auf, die sich
von der Außenfläche bis zu der Innenfläche
erstreckt.
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Bei
dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Öffnung
ebenfalls vorzugsweise dafür vorgesehen durch diese einen
elektrischen Leiter eines elektrischen Verbrauchers hindurchzuführen,
um den elektrischen Leiter mit dem Leiterelement bzw. den Leiterelementen
der Stromschiene zu kontaktieren bzw. den elektrischen Leiter an
diese elektrisch leitend anzubringen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform
kann die Öffnung bereits bei Fertigung bzw. beim Herstellungsprozess
der Stromschiene hergestellt werden, um vorzugsweise für
vorgegebene bzw. definierte Anwendungsfälle eine Stromschiene
bereitzustellen, mit der eine von einem Anwender am Montageort vorzunehmende
Herstellung der Öffnung nicht erforderlich ist.
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Die Öffnung
kann bevorzugt in Form eines Schlitzes ausgebildet sein, wobei der
Schlitz bevorzugt eine zur Längserstreckung des Basiskörpers
im Wesentlichen parallele Längserstreckung aufweisen kann.
Die Öffnung kann durch Schlitzung des Abdeckelements hergestellt
werden. Insbesondere kann sich die schlitzförmige Öffnung
auch über die gesamte Länge des Abdeckelements
erstrecken. Darüber hinaus kann die Öffnung jede
an den jeweiligen vorgegebenen bzw. definierten Anwendungsfall angepasste
bzw. auf diesen abgestimmte Form aufweisen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch
leitfähigen Verbindung zwischen wenigstens einem elektrischen
Leiter und wenigstens einem Leiterelement einer erfindungsgemäßen
Stromschiene, bei dem an (bzw. in) wenigstens einem Abdeckelement
wenigstens eine das Abdeckelement durchsetzende Öffnung
ausgebildet wird und anschließend ein Endabschnitt des
elektrischen Leiters durch die Öffnung hindurchgeführt
und mit dem Leiterelement elektrisch leitend verbunden wird. Vorzugsweise
ist die durchsetzende Öffnung schlitzförmig ausgebildet
und wird durch Schlitzen des Abdeckelements gebildet. Dies kann
insbesondere bei einem Abdeckelement aus einem weichelastischen
Polymermaterial mittels eines Schneidwerkzeugs bzw. mittels eines üblichen
Schneidwerkzeugs erfolgen, manuell oder automatisiert. Vorzugsweise
ist hierbei der elektrische Leiter für die Stromversorgung
eines elektrischen Verbrauchers vorgesehen. Das Schlitzen des Abdeckelements
kann insbesondere auch während der Herstellung der Stromschiene
bei oder weiter vorzugsweise unmittelbar nach der Extrusion, bzw.
Coextrusion der Stromschiene erfolgen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
eine an den jeweiligen Anwendungsfall (also z. B. vor Ort bei der
Montage der Stromschiene zur Realisierung von Innenraumbeleuchtungen)
angepasste Kontaktierung eines elektrischen Leiters bzw. elektrischer
Leiter mit dem Leiterelement bzw. den Leiterelementen der erfindungsgemäßen
Stromschiene.
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Kurzbeschreibung der Figur
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Nachfolgend
werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
beigefügten 1 und 2 näher
erläutert, die jeweils eine schematische Schnittdarstellung
einer erfindungsgemäßen Stromschiene zeigen. Die 3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer bekannten Stromschiene
des Stands der Technik.
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Die
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Stromschiene 10 umfasst
einen als Extrusionsprofil ausgebildeten Basiskörper 12 aus
Polymermaterial mit zwei Nuten 14 in denen jeweils ein
längliches Leiterelement 16 in Form eines Kupferbands
aufgenommen ist. Die Nuten 14 erstrecken sich in Längsrichtung
des Basiskörpers 12. Die erfindungsgemäße Stromschiene 10 weist
zwei Abdeckelemente 18 aus weichelastischem Polymermaterial
auf, wobei jeweils ein Abdeckelement 18 jeweils eine der
beiden Nuten 14 abdeckt. Die beiden Abdeckelemente 18 dienen als
wirksamer Überschlagschutz zur Vermeidung eines elektrischen Überschlags
zwischen den beiden im Anwendungsfall stromführenden Leiterelementen 16 bzw.
zur Schaffung der von Normen geforderten Luft- und Kriechstrecken.
Zudem gewährleisten die Abdeckelemente 18 einen
Berührungsschutz der im Anwendungsfall stromführenden
Leiterelemente 16. Die Abdeckelemente 18 weisen
Randbereiche 20 auf, die im Wege der Coextrusion bei der
Herstellung der Stromschiene 10 an den Basiskörper 12 anextrudiert
worden sind.
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Das
weichelastische Polymermaterial der Abdeckelemente 18 kann
insbesondere PVC mit wenigstens einem Weichmacher-Material aufweisen. Die
Härte des PVC weist für dieses Ausführungsbeispiel
einen Wert von Shore A 70 auf. Mit diesem Polymermaterial ist eine
einfache elektrisch leitfähige Kontaktierung von elektrischen
Leitern elektrischer Verbraucher mit den Leiterelementen 16 der
Stromschiene 10, die dem jeweiligen Anwendungsfall (also z.
B. vor Ort bei der Montage von Innenraumbeleuchtungen) angepasst
ist, möglich. Die Härte des Polymermaterials der
Abdeckelemente 18 weist zudem eine geringere Härte
als der Basiskörper 12 auf. So können
durch Verwendung einfacher üblicher Werkzeuge, wie beispielsweise
eines Schraubenziehers oder eines Schneidwerkzeugs sich durchgehend durch
die Abdeckelemente 18 erstreckende, schlitzförmige Öffnungen
(hier nicht näher dargestellt) hergestellt werden. Die
elektrischen Endabschnitte der Leiter der elektrischen Verbraucher,
wie z. B. Leuchten, können dann durch die Öffnungen
hindurch mit den Leiterelementen 16 der Stromschiene 10 elektrisch
leitend kontaktiert werden.
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Die 2 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Stromschiene 10. Das längliche Leiterelement 16 wird
in diesem Fall durch einen Kupferdraht gebildet. Die erfindungsgemäße
Stromschiene 10 weist Abdeckelemente 18 aus weichelastischem
Polymermaterial (EMPP) auf, wobei jeweils ein Abdeckelement 18 jeweils
eine der Nuten 14 abdeckt, in denen die Leiterelemente 16 aufgenommen
sind.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung der Stromschiene 10 kann
der Abstand X zwischen benachbarten Trennwänden 21 vorteilhafterweise
gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Stromschiene
vergrößert werden, ohne die Sicherheit der Stromschiene 10 bezüglich Überschlagsfestigkeit
und Berührungsschutz negativ zu beeinflussen. Gleiches
gilt für eine Verringerung der erforderlichen Mindesthöhe
dieser Trennwände 21, wodurch eine vorteilhaft
verringerte Bauhöhe erreicht wird. Normgerechte Abstände
X zwischen den Trennwänden vergleichbarer bekannter Stromschienen
weisen beispielsweise einen Wert zwischen 0,7 mm bis 0,9 mm auf.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Abdeckelemente 18 kann
der Abstand X sogar über den maximalen Grenzwert von 1
mm hinaus vergrößert werden. Der Abstand X zwischen
den Trennwänden 21 weist daher einen Wert auf
der größer als 0,9 mm betragen kann, da die Einhaltung
der Norm durch die erfindungsgemäßen Abdeckelemente 18 gewährleistet
ist. Aufgrund des vergrößerten Abstands X ergeben
sich vorteilhafte Verbesserungen des Fertigungsprozesses der erfindungsgemäßen Stromschiene 10 gegenüber
dem Stand der Technik. Zum einen werden die Fertigungstoleranzen
insgesamt vergrößert, und zum anderen erlaubt
es der vergrößerte Abstand X die Leiterelemente 16 im
Anschluss an die Extrusion des Basiskörpers 12 in
die vorgesehenen Nuten 14 einzubringen und erst darauf
folgend in einem zweiten Extrusionsschritt die Abdeckelemente 18 aufzubringen.
Das bei herkömmlichen Stromschienen erforderliche Coextrudieren
von Leiterelementen 16 und Stromschiene 10 kann
so vermieden werden. Vorteilhaft ergeben sich daher, im Vergleich
zu einer Coextrusion, höhere Extrusionsgeschwindigkeiten,
kostengünstigere Werkzeuge und eine wesentlich störunempfindlichere
Herstellung der erfindungsgemäßen Stromschiene 10.
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Die 3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer bekannten Stromschiene 22 des Stands
der Technik. Im Unterschied zu der erfindungsgemäßen
Lösung ist bei der bekannten Stromschiene 22 kein
Abdeckelement vorgesehen. Um die durch Normen geforderten Luft-
und Kriechstrecken zu realisieren und um insbesondere einen wirksamen Überschlagschutz
bereitzustellen, weist ein Basiskörper 24 der
bekannten Stromschiene 22 ein Trennelement in Form einer
Trennwand 26 auf. Um wirksam einen elektrischen Überschlag
zwischen den im Anwendungsfall stromführenden Leiterelementen 28 zu
vermeiden, muss die Trennwand 26 eine Mindesthöhe
aufweisen, einhergehend mit einer im Vergleich zur den erfindungsgemäßen
Stromschienen 10 deutlich erhöhten Baugröße.
Ferner sind die Trennwand 26 und dieser gegenüberliegende
Nutwände mit Vorsprüngen 30 versehen,
mit denen der Überschlagschutz noch verbessert werden soll.
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Insgesamt
gesehen ist die Geometrie des Basiskörpers 24 der
bekannten Stromschiene 22 im Vergleich zu den erfindungsgemäßen
Stromschienen 10 sehr aufwendig gestaltet. Zudem ist durch
die frei zugänglichen Leiterelemente 28 kein Berührungsschutz
gewährleistet.
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- 10
- Stromschiene
- 12
- Basiskörper
- 14
- Nut
- 16
- Leiterelement
- 18
- Abdeckelement
- 20
- Randbereich
- 21
- Trennwand
- X
- Abstand
Trennwände
- 22
- Stromschiene
(Stand der Technik)
- 24
- Basiskörper
(Stand der Technik)
- 26
- Trennwand
(Stand der Technik)
- 28
- Leiterelement
(Stand der Technik)
- 30
- Vorsprung
(Stand der Technik)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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