Steckverbindungen

Die Erfindung betrifft eine elektrische Flächenheizelement-Anordnung mit elektrischen Steckverbindungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße bekannte elektrische Flächenheizelement-Anordnung mit elektrischen Steckverbindungen (DE 20 2005 019 835 U1 ) weist mehrere aneinander gereihte Flächenheizelemente auf, mit einer Basisplatte mit einer darauf unmittelbar oder mittelbar angebrachten elektrisch aktiven Heizschicht als Flächenbeschichtung, welche jeweils von zwei randseitig parallelen elektrisch leitenden Leiterstreifen begrenzt ist. Die Flächenheizelemente sind dabei in Element-Längsreihen entsprechend der Ausrichtung der Leiterstreifen aneinandergereiht, wobei jeweils gegenüberliegende und einander zugeordnete Leiterstreifen-Längsenden mittels Steckverbindungen elektrisch verbunden sind. Für größere Flächen sind in bekannter Weise dann mehrere solcher Element-Längsreihen in Querrichtung aneinandergereiht. Solche Flächenheizelement-Anordnungen können je nach den Gegebenheiten und Vorgaben auf Böden, an Wänden oder an Decken angebracht und mit geeigneten Belägen abgedeckt werden.

Die Steckverbindung besteht hier jeweils aus einem Einsteckelement mit einer Halteplatte und einem Flachsteckschuh an einem Flächenheizelement und aus einer zugeordneten Steckzunge mit einer Halteplatte am benachbarten Flächenheizelement. Die Halteplatten sind jeweils mit Nieten mit den

BESTÄTIGUNGSKOPIE Flächenheizelementen an den Leiterstreifen-Längsenden verbunden und sowohl der Steckschuh als auch die Steckzunge ragen randseitig von den plattenförmigen Flächenheizelementen ab. Diese abragenden Steckerelementteile sind bei der Handhabung der Flächenheizelemente, insbesondere bei der Verpackung, beim Transport und bei der Montage stark gefährdet und können einfach abgerissen und/oder verbogen werden, wodurch ein Flächenheizelement nicht mehr kontaktierbar und damit unbrauchbar wird oder ein elektrischer Kontakt nicht oder nur unsicher herstellbar ist. Durch die einfache Steckerausführung ist nicht sichergestellt, dass größere Kontaktanlageflächen bestehen und es können unerwünschte, funktionsbeeinflussende „Hotspots" entstehen. Durch mögliche Verschiebungen und Relativbewegungen zwischen aneinandergereihten flachen Flächenheizelementen besteht die Gefahr, dass sich die Steckverbindung mit einer Verkleinerung von Anlageflächen in der Steckverbindung teilweise löst, sodass deren elektrischer Übergangswiderstand ungünstig erhöht und die Stromtraglast reduziert werden. Zudem besteht die Gefahr, dass sich die elektrische Verbindung insgesamt löst und damit eine betroffene Element-Längsreihe für die Heizung ausfällt. Da eine solche Flächenheizelement-Anordnung regelmäßig durch eine Nutz- und/oder Designschicht, beispielsweise durch einen Bodenbelag, Wandtapeten oder Deckenplatten abgedeckt ist, sind defekte Steckverbindungen nicht ohne weiteres zugänglich und entsprechende Reparaturen nur mit großem Aufwand durchführbar. Weiter ist eine Flächenheizelement-Anordnung mit flachen, rollbaren Heizelementen bekannt (DE 198 57 493 A1 ), die ebenfalls eine elektrisch aktive Flächenbeschichtung sowie elektrisch leitende Leiterstreifen als Metallfolienbänder aufweisen. Für eine elektrische Verbindung aneinandergereihter Flächenheizelemente sind hier die Metallfolienbänder zu Stromanschlussfahnen über den Rand der Flächenheizelemente hinaus verlängert. Die vorstehenden Probleme mit abragenden Steckerelementen bestehen hier zwar nicht, jedoch ist hier eine einfache Verlegung von Flächenheizelementen mit einer elektrischen Kontaktierung nur durch Zusammenstecken nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße elektrische Flächenheizelement-Anordnung mit elektrischen Steckverbindungen so weiterzubilden, dass die Steckverbindungen bei einer flachen Gestalt ohne Spiel eine dauerhafte Kontaktierung für eine große Stromtraglast ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 weist eine Steckverbindung jeweils drei Steckerelemente auf, nämlich zwei gleiche Einsteckelemente und ein diese Einsteckelemente elektrisch und mechanisch verbindendes Brückensteckelement. Ein Einsteckelement besteht jeweils aus einem Flachsteckschuh mit einer eben in Einsteckrichtung anschließenden Halteplatte. Diese Einsteckelemente sind in den Eckbereichen eines Flächenheizelements innerhalb dessen Außenabmessung mit einem randseitig abschließenden und in Längsrichtung der Leiterstreifen gerichteten Flachsteckschuh angebracht. Damit ragen keine Steckerelemente von einem Flächenheizelement mit der Gefahr eines Abreißens oder Verbiegens ab.

Die an einem Flachsteckschuh anschließende Halteplatte liegt dabei unmittelbar oder mittelbar am Leiterstreifen und ist dort mittels, den Leiterstreifen durchdringenden und umgebördelten Crimpprofils mit dem Flächenheizelement elektrisch und mechanisch verbunden. Durch eine geeignete, insbesondere zahnreihenförmige Ausgestaltung eines solchen Crimpprofils kann vorteilhaft ein relativ großflächiger elektrischer Kontakt zum Leiterstreifen gegebenenfalls auch über eine leitende Zwischenlage hergestellt werden, der zudem eine belastbare mechanische Anbindung gewährleistet.

Das Brückensteckelement ist flach und leistenförmig länglich mit zwei in Längsrichtung gegenüberliegenden gleichen, der Einsteckkontur des Flachsteckschuhs angepassten Brückensteckbereichen ausgebildet, wobei diese Brückensteckbereiche für eine elektrische und mechanische Verbindung von zwei aneinandergereihten Flächenheizelementen in jeweils gegenüberliegende Flachsteckschuhe eingesteckt sind. Die Verlegung und Kontaktierung von Element-Längsreihen ist damit einfach durchführbar, in dem an einem Flächenheizelement in die beiden dortigen Flachsteckschuhe jeweils ein Brückensteckelement eingesteckt wird und ein weiteres Flächenheizelement angereiht und mit seinem Flachsteckschuhen auf die beiden Brückensteckelemente aufgeschoben wird. Bei dieser einfachen Verlegung sind zudem Kontaktierungsfehler ausgeschlossen, so dass eine Verlegung und Kontaktierung von Flächenheizelementen auch von handwerklichen Laien im Do-it-yourself-Verfahren durchführbar ist.

Solche Steckverbindungen sind bei Flächenheizelementen mit an sich bekanntem Aufbau vorteilhaft verwendbar, die als rechteckige, gegebenenfalls flexible Plattenelemente gleicher Breite mit einem schichtförmigen flachen Aufbau ausgebildet sind und die wenigstens eine Basisplatte, vorzugsweise als Trittschallmatte aufweisen. Die elektrischen Leiterbändern sind hier als Kupferfolienbänder ausgebildet. Diese liegen unter oder über der Flächenbeschichtung oder sind gegebenenfalls in diese eingebettet, wobei die Flächenbeschichtung einseitig oder beidseitig eine Schutzfolie aufweist. Die Flächenbeschichtung enthält unter anderem Graphit und ist mit einer Kleinschutzspannung, vorzugsweise von 24 Volt zur Abgabe von Wärme, insbesondere von Strahlungswärme aktivierbar. Insbesondere durch diese relativ kleine Spannung ist eine gefahrlose Handhabung und Montage möglich, wobei jedoch zur Vermeidung von „Hotspots" eine möglichst spielfreie Kontaktierung erforderlich ist. Die beiden freien Flachsteckschuhe eines ersten oder eines letzten Flächenheizelements einer Element-Längsreihe sind zur Energieversorgung und Steuerung einer solchen Element-Längsreihe mit einem ersten und zweiten Pol eines Steuergeräts, beispielsweise über Verbindungskabel zu verbinden.

Konkret ist ein geeigneter Flachsteckschuh aus einer Grundplatte mit beidseitig die Höhe und die Breite der Einsteckkontur bestimmenden Längsstegen gebildet, an die sich zur Längsmitte hin und parallel zur Grundplatte unter Freilassung eines Längszwischenraums abgekröpfte Längskonturleisten anschließen. Der Innenabstand der Längskonturleisten zur Grundplatte entspricht der Materialdicke des Brückensteckelements, wobei die Längskonturleisten so weit abgekröpft sein können, dass diese mit einer Federvorspannung am Brückensteckelement anliegen.

Aus der an die Grundplatte des Flachsteckschuhs anschließenden Halteplatte können konkret zwei Doppelzahnreihen als Crimpprofil ausgeklinkt sein, wobei die Zähne keilförmig mit Spitzen vor dem Crimpvorgang senkrecht von der Halteplatte abragen. Zur Montage der Halteplatte werden dann die Zähne (Crimpe) durch den Leiterstreifen insbesondere ein Kupferfolienband, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer weiteren Auflage gedrückt und dann die abstehenden Spitzen mit einem SpezialWerkzeug eingerollt um immer mit dem Kupferleiter einen gesichterten Kontakt zu halten. Damit wird eine großflächige sichere und belastbare Anbindung der Halteplatte zusammen mit einem gesicherten elektrischen Kontakt erreicht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das flache Brückensteckelement in seiner Längsmitte wenigstens einen seitlichen, vorzugsweise beidseitig einen Vorsprung auf, der über die Breite der Einsteckkontur des Flachsteckschuhs vorsteht. Ein solcher Vorsprung bestimmt die Einstecklänge und dient als Anschlag gegen ein zu weites Einschieben, insbesondere gegen ein Durchschieben des flachen Brückensteckelements in einem nach hinten offenen Flachsteckschuh.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das flache Brückensteckelement in jedem der beiden gegenüberliegenden Brückensteckbereiche jeweils ein ausgestanztes, zur Längsmitte gerichtetes Federzungenelement auf, aus dem wiederum ein zungenförmiges, in die gleiche Richtung weisendes Rastelement ausgestanzt und aus der Fläche heraus geprägt ist. Dazu weist jeweils die Grundplatte eines Flachsteckschuhs, vorzugsweise im Bereich der Breitenmitte ein ausgestanztes Rastfenster auf, in das im eingesteckten Zustand das Rastelement des Brückensteckelements einrastet und sich mit seinem freien Rand als mechanische Sicherung gegen ein Lösen der Steckverbindung abstützt. Damit wird auf sehr einfache und kostengünstige Art eine Sicherung bzw. Verriegelung gegen ein Lösen der Steckverbindung hergestellt.

Besonders vorteilhaft wird das Rastelement zweitgeteilt ausgeführt, wobei mit einer Wechselprägung jeweils ein Rastelementteil aus den gegenüberliegenden Flächen heraus geprägt ist. Beide Rastelementelemente liegen dabei innerhalb des Rastfensterbereichs dergestalt, dass ein Rastelementteil sich randseitig im Rastfenster abstützt und der andere Rastelementteil frei zur anderen Seite aus dem Rastfenster übersteht. Vorteilhaft wird durch diese Zweiteilung erreicht, dass das Brückensteckelement zur Herstellung der Rastverbindung unabhängig von einer Oberfläche oder Unterfläche in den Flachsteckschuh eingesteckt werden kann. Somit sind Fehlmontagen, insbesondere bei Montagen im Do-it-yourself- Verfahren vorteilhaft ausgeschlossen. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind am flachen Brückensteckelement an jedem der beiden Brückensteckbereiche zwei jeweils randseitig zur Längsmitte hin gerichtete Kontaktfederzungen ausgestanzt, die im Bereich ihrer freien Enden Auswölbungen als Anlagekontakte aufweisen. Der Außenabstand zwischen zwei gegenüberliegenden Anlagekontakten ist im nicht eingesteckten Zustand des Brückensteckelements größer als die innere Breite der Einsteckkontur des Flachsteckschuhs, so dass nach dem Einstecken die Anlagekontakte vorteilhaft unter Federvorspannung mit gutem elektrischen Kontakt im Flachsteckschuh einhegen. Durch die Federvorspannung ist auch bei geringen Relativbewegungen und/oder Verschiebungen zwischen angrenzenden Flachheizelementen eine spielfreie Kontaktanlage für eine große Stromtraglast gewährleistet. Für weitere dauerhafte spielfreie Kontaktanlagen wird zudem vorgeschlagen, dass jeweils in den Längskonturleisten und/oder in der Grundplatte am Flachsteckschuh Längssicken zur Erhöhung des Reibschlusses und des elektrischen Kontakts zu einem eingesteckten Brückensteckelement eingeprägt sind. Die Verprägungen als Längssicken und die Kontaktfederzungen ergeben somit insgesamt vier wirksame Kontaktstellen, zwei seitliche und zwei dazu vertikale Kontaktstellen.

Einfach und kostengünstig können Einsteckelemente und/oder die Brückensteckelemente aus einer Blechplatine nur durch Stanzen, Prägen und Ausklinken hergestellt werden. Eine vorteilhafte weitere Verbesserung für eine dauerhafte funktionsfähige Kontaktierung wird dadurch erreicht, dass die Oberflächen der Einsteckelemente und/oder der Brückensteckelemente versilbert, insbesondere galvanisch versilbert werden. Weiter wird eine Steckverbindung, insbesondere zur elektrischen und mechanischen Verbindung von Flächenheizelementen beansprucht, die aus drei Steckerelementen besteht, nämlich aus zwei gleichen Einsteckelementen mit einem Flachsteckschuh und einer anschließenden Halteplatte und aus einem diese Einsteckelemente elektrisch und mechanischen verbindenden Brückensteckelement, wobei die Steckverbindung durch die vorstehend erläuterten Merkmale gekennzeichnet ist.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine elektrische Flächenheizelement-Anordnung als

Bodenheizung;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht A im Bereich einer elektrischen Steckverbindung;

Fig. 3 ein Einsteckelement im Herstellzustand;

Fig. 4 ein verbautes Einsteckelement und ein Brückensteckelement in der Draufsicht; und

Fig. 5 eine noch nicht an Flächenheizelemente angeschlossene Steckverbindung.

In Fig. 1 ist eine elektrische Flächenheizelement-Anordnung 1 für eine Fußbodenheizung dargestellt. Diese besteht aus hier lediglich beispielhaft drei Elementlängsreihen mit hier wieder lediglich drei längs aneinander gereihten Plattenheizelementen 2a, 2b, 2c; 3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c. In Fig. 2 ist vergrößert ein aneinandergrenzender Eckbereich zwischen den Plattenheizelementen 2a und 2b (noch vor der elektrischen Kontaktierung) gezeigt, woraus der grundsätzliche Aufbau der Plattenheizelemente und die Lage der Steckverbindungen ersichtlich sind.

Die Plattenheizelemente sind rechteckig mit gleicher Breite und schichtförmig flach aufgebaut: auf einer Basisplatte, insbesondere als dünne Trittschallmatte ist eine elektrisch mit einer Spannung von 24 Volt aktivierbare, Graphit enthaltende Flächenbeschichtung 6 aufgebracht, die hier jeweils von zwei randseitig parallelen, darüberliegenden elektrisch leitenden Leiterstreifen als Kupferfolienbänder 7 begrenzt ist. Die Flächenbeschichtung 6 kann einseitig oder beidseitig mit einer Schutzfolie bedeckt sein. Die beiden Kupferfolienbänder 7 einer Element-Längsreihe 2, 3, 4 sind an ihrem aneinandergereihten Längsenden jeweils über eine elektrische Steckverbindung 8 verbunden, welche aus drei Steckerelementen, nämlich aus zwei gleichen Einsteckelementen 9a, 9b und einem Brückensteckelement 10 besteht.

In Fig. 2 sind lediglich die beiden aufeinander zugerichteten Einsteckelemente 9a, 9b noch ohne das verbindende Brückensteckelement 10 gezeigt.

In Fig. 3 ist ein Einsteckelement 9a im Herstellzustand (noch ohne Verbindung zu einem Plattenheizelement) gezeigt:

Das Einsteckelement 9a besteht aus einem Flachsteckschuh 11 und einer eben in Einsteckrichtung (Pfeil 12) daran anschließenden Halteplatte 13. Der Flachsteckschuh 11 besteht aus einer Grundplatte 14 mit beidseitig die Höhe und die Breite der Einsteckkontur 15 bestimmenden Längsstegen 16a, 16b an die sich zur Längsmitte hin und parallel zur Grundplatte unter Freilassung eines Längszwischenraums 17 abgekröpfte Längskonturleisten 18a, 18b anschließen. Aus der Halteplatte sind zwei Doppelzahnreihen 19a, 19b als Crimpprofil ausgeklinkt, wobei die Zähne keilförmig mit Spitzen 20 vor dem Crimpvorgang etwa senkrecht und entgegen der Lage der Längskonturleisten 18a, 18b von der Halteplatte 13 abragen. Weiter ist aus der Grundplatte 14 zentral ein quadratisches Rastfenster 21 ausgestanzt. Weiter können Verprägungen als Verstärkungssicke 22 am Übergang der Grundplatte 14 zur Halteplatte 13 sowie beiderseits in Längsrichtung verlaufende Kontaktsicken 23a, 23b für eine verbesserte Kontaktierung zu einem eingesteckten Brückensteckelement 10 angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich können solche Kontaktsicken 24a, 24b auch längsverlaufend an den Längskonturleisten 18a, 18b angebracht sein, wie dies in der Ansicht von unten in Fig. 4 gezeigt ist.

In Fig. 2 ist gezeigt, wie jeweils ein Einsteckelement 9a, 9b entsprechend Fig. 3 an den Plattenheizelementen 2a, 2b angebracht ist: die Einsteckelemente 9a, 9b sind mit ihren Flachsteckschuhen 11 jeweils in einer Materialausnehmung der Basisplatte 5 (siehe auch Fig. 4) randbündig angebracht, wobei jeweils die Halteplatte 13 von unten her am Kupferfolienband 7 liegt und die Doppelzahnreihen 19a, 19b mit ihren Spitzen 20 nach oben durchgesteckt und dort flach vercrimpt sind. Die Halterung und Kontaktierung kann gegebenenfalls durch Verstärkungsauflagen verstärkt und stabilisiert sein. In Fig. 4 ist ein bereits mit einem Plattenheizelement 2a verbundenes Einsteckelement 9a dargestellt mit dem Flachsteckschuh 11 der Halteplatte 13, den Längskonturleisten 18a, 18b und dem Rastfenster 21. Vor dem Flachsteckschuh 11 und in dessen Einsteckrichtung liegt einsteckbereit das Brückensteckelement 10 als flaches Stanzteil aus einer Blechplatine oder vergütetes Rollmaterial. Das Brückensteckelement 10 ist bezüglich der Längsmitte 25 symmetrisch mit zwei Brückensteckbereichen 26a, 26b ausgebildet.

Im Bereich der Längsmitte 25 liegen seitliche Anschlagvorsprünge 27a, 27b, die eine größere Breite als die Einsteckkonturbreite des Einsteckelements 9a definieren, so dass hier der Brückensteckbereich 26b nur bis zum Anschlag in den Flachsteckschuh 11 eingesteckt werden kann und insbesondere nicht durch den nach hinten offenen Einsteckschuh durchgeschoben werden kann, was zu keiner gesicherten elektrischen Verbindung führen würde.

Im Brückensteckelement 10 ist in beiden Brückensteckbereichen 26a, 26b jeweils ein zur Längsmitte 25 hin gerichtetes Federzungenelement 28a, 28b ausgestanzt, aus dem wiederum ein zungenförmiges, in die gleiche Richtung weisendes Rastelement 29a, 29b ausgeklinkt und aus der Fläche heraus geprägt ist. Wie am Rastelement 29a erläutert wird, sind die Rastelemente jeweils zweiteilig ausgebildet, wobei mit einer Wechselprägung jeweils ein Rastelementteil 29a1 und einer zweiter Rastelementteil 29a2 gegeneinander unterschiedlich aus der Fläche heraus geprägt sind, so dass unabhängig von der Einsteckflächenseite in jedem Fall eine Verrastung im Rastfenster 21 erfolgt.

Weiter sind, wie anhand des Brückeneinsteckbereichs 26b erläutert wird, randseitige zur Längsmitte 25 hin gerichtete Kontaktfederzungen 30a, 30b ausgestanzt, die im Bereich ihrer freien Enden Auswölbungen als Anlagekontakte 31a, 31 b aufweisen. Im nicht eingesteckten Zustand des Brückenelements 10 liegen die Anlagekontakte 31a, 31b weiter auseinander als die Breite der Einsteckkontur des Flachsteckschuhs 11 , so dass sie im eingesteckten Zustand für eine gute Kontaktgabe jeweils seitlich im Flachsteckschuh unter Federvorspannung anliegen. Weitere Kontaktflächen werden im eingesteckten Zustand durch die ins Innere der Einsteckkontur geprägten Kontaktsicken 24a, 24b ausgebildet. Zur Erleichterung des Einsteckvorgangs sind zudem an den Breitseiten des Brückensteckelements 10 Einführschrägen 32 vorgesehen.

In Fig. 5 ist die durchgeführte Steckverbindung zwischen dem Einsteckelement 9a und dem Einsteckelement 9b mit dem Brückensteckelement 10 gezeigt (ohne Verbindung zu den Plattenheizelementen 2a, 2b). Ersichtlich sind dabei die Rastelemente 29a und 29b in den zugeordneten Rastfenstern 21 der zugeordneten Flachsteckschuhe 11 mit einer Abstützung entgegen der Auszugrichtung eingerastet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden bei der Verlegung der Flächenheizelement- Anordnung für eine Bodenheizung die Plattenheizelemente 2a, 2b, 2c der Element-Längsreihe 2 an ihren aneinander liegenden Kupferfolienbandenden der beiden Kupferfolienbänder 7 mittels der Steckverbindungen 8 verbunden. Entsprechend erfolgt die elektrische Verbindung an den weiteren Element- Längsreihen 3, 4. Zur Energieversorgung und Steuerung jeweils einer Element-Längsreihe 2, 3, 4 werden freie Kupferfolienbandenden bzw. dortige freie Einsteckelemente 9, jeweils mit einem Pol einer (nicht dargestellten) Steuereinheit verbunden, wie dies schematisch durch die beiden Kabel 33a, 33b für die Element-Längsreihe 2 dargestellt ist.