CN103460307B - 电缆和包括电缆的传感器组件及装置 - Google Patents

Abstract

描述了电缆(1)以及包括这样的电缆的传感器组件和装置，其中，该电缆包括缆芯(2)和缆皮(3)，其中构成该缆皮(3)的材料包括至少一个第一区域(4、6)和至少一个第二区域(5)，第一区域(4、6)的材料被横向交联，第二区域(5)的材料未被横向交联和/或比第一区域(4、6)的材料弱地被横向交联。

Description

电缆和包括电缆的传感器组件及装置

技术领域

本发明涉及电缆以及包括这样的电缆的传感器组件和装置。

背景技术

从现有技术中已知用于建立导电连接的电缆。尤其是在汽车领域中且在那里又是在发动机室和底盘中采用电缆，电缆由导电的缆芯和绝缘的缆皮组成。为防止电缆因其自重尤其直接在其与例如传感器或与控制器的连接位置处折断，在现有技术中在相应位置上安装所谓的电缆套管。电缆套管大多是由橡胶或其它塑料材料形成的套管，电缆延伸穿过该套管并且该套管在其所设的位置上实现内置的电缆的局部加固。

这种电缆套管的缺点是，根据电缆尺寸的不同，需要相应形成的电缆套管。而且，电缆套管的空间需求根据形状和尺寸通常相当可观，这恰好在狭小空间例如像汽车发动机室中是不利的。而且，如果电缆套管只是松动地套到电缆上，则这样的电缆套管可能滑脱。如果电缆套管例如通过变形而与电缆相连，则电缆可能已经在变形时受损。另外，电缆因变形而变得坚硬，因而还可能在此于出现的理论断裂部位发生折断。现有技术中的带有电缆套管的电缆的缺点还在于，电缆套管须相对于电缆单独且由此额外地制造，这显著增加电缆制造及其加工时的技术、组织和经济成本。

发明内容

根据本发明的电缆的特点是具有简化的结构，而由此克服在现有技术中已知的所有缺点。在此，本发明电缆包括由导电材料构成的缆芯和有利地由绝缘材料构成的缆皮或者说电缆包皮。而且，该缆皮材料具有至少一个第一区域和至少一个第二区域，其中第一区域的材料被横向交联，第二区域的材料未横向交联和/或比第一区域材料弱地被横向交联。这样的横向交联区域通过缆皮材料的有目的的横向交联反应来形成。为此，该缆皮由这样的材料构成，其分子例如具有的官能团即反应基团例如能与相邻分子的同样的基团直接地、或通过偶联剂相互进行化学结合。通过该交联反应或横向交联反应即所谓的“cross-linking”，在缆皮材料的分子之间提供附加连接，该附加连接形成或多或少网眼紧密的编网。可横向交联反应以有目的地被控制，从而该材料可以具有强横向交联区域(即具有高交联度的区域)和弱横向交联区域(即具有低交联度的区域)。因为这种横向交联反应，该材料在相应的横向交联区域相对于具有未横向交联材料或弱横向交联材料的区域被稳固化，从而本发明的电缆更加耐受热、化学物质或溶剂以及还有机械作用。通过缆皮的这种横向交联，电缆可以在预定部位被加固和支承。此时，材料交联度越高，在此部位的材料越稳固。通过沿本发明电缆的不同区域的交联度的相应变化和/或通过使横向交联区域与未横向交联区域的混杂，可以在规定部位可变地调节电缆的稳定性或弹性，从而在盘绕或弯曲时保护电缆、进而保护缆芯免于折断或断裂。在横向交联区域的电缆耐磨性也得以提高，由此也可以省去附加的保护软管。通过沿本发明电缆形成横向交联区域和未横向交联区域和/或弱横向交联区域，不需要附加的由单独材料构成的电缆套管和保护软管。电缆的稳固化通过缆皮自身来实现，优选无须改变或甚至增大其横截面。这节省了重量和空间并因此正好在汽车领域中是有利的。而且，也由此简化了电缆的加工，即例如这种本发明电缆的安装得以简化，因为省掉了牵扯到上述缺点的合适的电缆套管的制造和提供以及电缆套管翻转步骤及其在电缆上的适当固定。

因此，本发明电缆具有横向交联区域和未横向交联区域和/或弱横向交联区域。如果电缆材料只由强横向交联区域和弱横向交联区域构成，则还得到其它优点，尤其是当电缆端部应该与传感器或控制器相连时。在这样的连接点特别重要的是设置电缆加强手段，因为否则电缆因其自重倾向于折断或断裂。如果电缆这时只具有弱横向交联区域和强横向交联区域，则电缆可以在任何部位被截断，以便例如连接至传感器。在任何情况下，电缆通过至少一个弱交联结构(即通过材料的较低交联度)而比未被横向交联区域的情况下明显稳固许多。因此，本发明电缆可以被可变地使用并且避免了不必要的电缆废料，这降低了电缆的总成本。

已经可以通过相应区域的横向交联以优选约25％的交联度获得电缆材料稳定性的显著提高。优选该强横向交联区域的交联度为至少50％，因为由此该横向交联材料的稳固化效果显得非常好。

可以横向交联的合适材料是例如聚合物材料，例如像聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、橡胶化合物、环氧树脂等。根据电缆的应用场合并根据所需要的电缆的物理、化学和机械的稳定性，本领域技术人员可以容易地找到适用于缆皮的可横向交联的材料。据此，本发明电缆的特点在于简化的结构，杰出的物理、化学和机械的稳定性，更确切的说根据要求能够可变地调节的机械稳定性，以及电缆制造及其加工时的降低的技术成本、组织成本和经济成本。

本发明电缆的特点优选在于，缆皮的强横向交联区域设置在电缆的至少一个端部。因为该电缆端部大多设置用于连接至可能有的插头、仪器、传感器等，故电缆端部稳固化对于预防或防止电缆恰好在连接部位处因其自重而折断或断裂是有利的。

缆皮的横向交联区域可设置在电缆的任意部位上。因此，电缆的稳固化可以灵活地在预定部位实现，并且根据应用目的而被特定调适。然而优选的是，多个横向交联区域沿电缆等距地间隔开。这有以下优点，由电缆自重和可能有的扭力引起的力作用均匀分布到整个电缆长度上，这实现了很好的电缆稳固化，而且也可以实现电缆的一致的盘绕或弯曲。

还有利的是，该缆皮包括至少一个内层和一个外层，其中包含该横向交联区域和未横向交联区域和/或弱横向交联区域的材料构成该外层。本发明电缆的这种多层结构是有利的，因为由此特别是可以有目的地调节电缆的物理性能和化学性能，例如弹性或弯曲能力或者耐化学物质性或耐溶剂性但还有其机械稳定性。在此，缆皮的各个层可由相同的或不同的材料构成。因为尤其是缆皮外层耐受性对电缆的机械稳定性起决定性作用，故还有利的是，外层即远离缆芯的层具有稳固化的横向交联区域和未横向交联区域和/或弱横向交联区域。由此，也可以形成由不同的材料构成的内层和外层。此时有利的是，要求不太高的内层即靠近缆芯的层由成本较低廉的且可能耐受性较差的材料构成，而外层由较昂贵的材料构成，这是因为外层通过形成横向交联区域和未横向交联区域和/或弱横向交联区域而对电缆材料稳固化做出决定性贡献，并且通过这种方式也获得电缆的足够稳定性。随之而来的是本发明电缆的成本显著节约。

还有利的是，该缆皮在强横向交联区域在过渡至弱横向交联区域且尤其是过渡至未横向交联区域的边界区内具有附加增强件。这样的附加增强件稳固了缆皮的被稳固化的强横向交联区域和缆皮的未横向交联区域或通过弱横向交联被稳固的缆皮区域的边界区。当电缆在边界区内应具有弯曲曲率或者说也被弯曲时，这是特别有利的，因为它附加稳固了该电缆。另外，当电缆应该附加被保护以免于作用力造成折断或断裂时，安置附加增强件是有利的。附加增强件例如是夹子、热压配合件或者夹紧件。

缆皮材料可以在电缆径向上在预定位置以任意深度来横向交联。通常，期望同样深的横向交联，并且此时期望在预定位置的缆皮材料的完全横向交联。这保证了围绕该电缆有很高的均匀的电缆稳固化。有利的是，形成缆皮的材料沿径向在不同的深度横向交联。由此，例如可以在电缆的连接区内通过沿径向特别深的缆皮材料横向交联促成电缆稳定性，而在距该连接区不远处、中等稳固化即较小的横向交联深度就够了，这还允许电缆具有一定的盘绕。如果形成缆皮的材料具有在径向上在不同的深度被横向交联的横向交联区域，则因而可以不仅在局部而且在其尺寸方面控制该电缆的机械稳定性。因此获得这样的电缆，它包括规定的、挠性的即未被稳固化的且进而未横向交联的区域和/或被弱稳固化的区域(即在径向上部分横向交联的区域)或者强横向交联区域(即在径向上完全横向交联的区域)，它们适应于局部的情况和要求。

还有利的是，本发明电缆的缆皮的横向交联区域至少沿缆皮周面的一部分、优选至少沿缆皮周面的一半且更优选地完全沿缆皮周面设置。此外，在横向交联区域内沿整个周面的缆皮材料的完全横向交联导致电缆的均匀稳固化。这在有扭力或其它机械力作用于其上的电缆部位处是有利的，因为这些部位因此被充分稳固并且保护电缆免于折断或电缆断裂。或者，本发明电缆的缆皮例如可以只在一半的缆皮表面上在预定区域内被横向交联。由此，保留了本发明电缆在其底侧至少部分地盘绕或弯曲的可能性，这使得电缆的盘绕或卷曲变得容易。也通过本发明电缆的缆皮的横向交联区域的形成，可以有目的地在局部以及在其尺寸方面控制电缆的机械稳定性。

本发明还涉及传感器组件，其包括传感器和如上所述的电缆。这样的传感器组件例如用在汽车中，在这里优选用在发动机室或底盘中。因此，本发明电缆用作在一侧的传感器和例如在另一侧的控制器或读取器之间的连接机构。通过本发明电缆的缆皮的横向交联区域获得了在任意构件之间的稳定、长久且可靠的连接。本发明电缆为此有利地直接在与传感器或控制器连接的连接部位具有横向交联区域，就是说直接在电缆的至少一个端部处具有横向交联区域。这有效阻止电缆在连接部位的折断或断裂。

本发明的电缆可以设置用于任何装置，在该装置中迄今常见的电缆建立导电连接。通过其具有缆皮的横向交联区域和未横向交联区域的设计结构，以简单的方式和方法有目的地提高了电缆的稳定性，由此获得了具有简化结构、高的物理、化学和机械稳定性但并不复杂的电缆，其可无需高昂的技术成本地经济制造和加工。

附图说明

以下，将参照附图来详述本发明的实施方式。附图中：

图1是本发明第一实施方式的示意图，

图2是本发明第二实施方式的示意图，

图3是根据本发明第三实施方式的电缆的横剖视图，

图4是根据本发明第四实施方式的电缆的横剖视图，

图5是用于制造本发明电缆的方法的示意图。

具体实施方式

在附图中，功能相同的零部件用相同的附图标记标示。

图1示出了根据本发明第一实施方式的传感器组件。该传感器组件具有传感器9和直接与传感器9相连的电缆1。电缆1在其缆皮3内具有横向交联区域4和6，其中横向交联区域4在电缆1的端部7直接与传感器9相连，并且横向交联区域6沿电缆1较软远间隔地布置。电缆在其缆皮3内还具有未横向交联区域和/或弱横向交联区域5。另外，横向交联区域4比横向交联区域6更强地被横向交联，其中横向交联区域4的横向交联度还朝向传感器9的方向增大并且在与传感器9相接的连接区处、即在电缆1的端部7处是最高的。这通过朝向传感器9的方向增大的箭头来表示，这些箭头示意表示弹性模量增大。通过形成该横向交联区域4而保证了电缆1长久且足够牢固地与传感器9连接并且还不会因其自重而折断或断裂，因为由电缆1自重造成的力作用分散到整个横向交联区域4。额外的横向交联区域6也促进电缆1的稳定性。通过横向交联区域6与横向交联区域4间隔开，或者通过将横向交联区域4、6混杂以未横向交联区域和/或弱横向交联区域5，容许并促成了电缆1具有一定挠性并进而具有弯曲，这也预防了电缆1的折断或断裂并且提高了直接在该横向交联区域处的它的耐磨性。

图2中的本发明第二实施方式具有包括三个未横向交联区域和/或弱横向交联区域5的电缆1，其中缆皮3在横向交联区域6在左侧过渡至未横向交联区域和/或弱横向交联区域5的边界区8内具有附加增强件10。它附加稳固了边界区8并且提供了在本发明电缆1的横向交联区域6和未横向交联区域和/或弱横向交联区域5之间的长久稳固的连接，由此阻止电缆1的折断或断裂并实现电缆的固定。

图3示出了根据本发明第三实施方式的电缆1的横剖视图。在此，缆芯2被缆皮3的内层3a包裹，内层又被缆皮3的外层3b包裹。外层3b此时在预定位置上沿其整个周面在径向上被完全横向交联。这种双层结构容许本发明电缆1的物理性能、化学性能和机械性能特别良好地一致。因此，外层3b可以提供本发明电缆1的足够高的稳定性，而内层3a例如带来附加的抗溶剂性或耐热性。当电缆1例如设置在升温的区域内(例如像在汽车燃烧室内)时，这是重要的。或者，也可以主要通过或只通过外层3b来提供期望的稳定性，外层为此由满足要求的昂贵材料构成，而电缆1的要求不太高的内层3a可以由不太昂贵的材料构成，这实现可观的成本节约。

图4示出了根据本发明第四实施方式的电缆1的横剖视图。同样这里也看到缆皮3的双层结构。另外，缆皮3的外层具有第一区域3c和第二区域3d。只有缆皮3外层的区域3c被强横向交联。这在一侧促进了电缆1的稳定性并且在另一侧获得电缆1的部分挠性，从而电缆1总体保持可弯曲性，这预防了电缆1本身在卷曲或盘绕时的折断或断裂。

图5是用于制造本发明电缆1的方法的示意图。在此所示的装置11示出了电缆1，该电缆在某些特定区域4、6、13在横向交联单元12之间经过。所述横向交联单元12设置用于使电缆1的缆皮材料在预定区域4、6、13横向交联。这样的横向交联单元12的例子例如是光照装置或者加热装置。也可以额外设置屏蔽装置(未示出)，其保护特定区域免于光照，这容许有目的地形成横向交联区域和未横向交联区域或弱横向交联区域。横向交联单元12的选择取决于缆皮3的横向交联材料。因此，电缆材料在横向交联位置4、6、13如此构成，即，横向交联单元12的作用使得直接形成材料的横向交联或在偶联剂帮助下形成材料的横向交联。合适的横向交联材料例如是聚硅氧烷或聚氨酯，其中，例如可以规定聚醇作为用于聚氨酯的偶联剂。

Claims (11)

1.一种电缆，包括缆芯(2)和缆皮(3)，其中，构成该缆皮(3)的材料包括至少一个第一区域(4、6)和至少一个第二区域(5)，该第一区域(4、6)的材料被横向交联，第二区域(5)的材料未横向交联和/或比第一区域(4、6)的材料弱地被横向交联，其特征在于，该缆皮(3)在横向交联的所述第一区域(4、6)过渡至未横向交联的区域和/或弱横向交联的区域(5)的边界区(8)内具有附加增强件(10)。

2.根据权利要求1所述的电缆，其特征是，该缆皮(3)的被横向交联的第一区域(4)设置在电缆的至少一个端部(7)。

3.根据权利要求1或2所述的电缆，其特征是，横向交联的多个第一区域(4、6)沿该电缆等距地间隔开。

4.根据权利要求1或2所述的电缆，其特征是，该缆皮(3)包括至少一个内层(3a)和一个外层(3b)，其中包括横向交联的所述第一区域(4、6)和未横向交联的区域和/或弱横向交联的区域(5)的材料构成该外层(3b)。

5.根据权利要求1或2所述的电缆，其特征是，构成该缆皮(3)的材料在径向上在不同的深度横向交联。

6.根据权利要求1或2所述的电缆，其特征是，横向交联的所述第一区域(4、6)至少沿缆皮(3)的一部分设置。

7.根据权利要求6所述的电缆，其特征是，横向交联的所述第一区域(4、6)至少沿缆皮(3)的周面的一半设置。

8.根据权利要求7所述的电缆，其特征是，横向交联的所述第一区域(4、6)完全沿缆皮(3)周面设置。

9.一种传感器组件，包括传感器(9)和如前述权利要求之一所述的电缆(1)。

10.根据权利要求9所述的传感器组件，其特征是，该传感器(9)直接布置在该缆皮(3)的被横向交联的第一区域(4)上。

11.一种包括控制器和如权利要求1至8之一所述的电缆(1)的装置。