CN104067448B - 一种电缆及其制造方法以及用来制造电缆的焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电缆(16)，该电缆具有内部导体(16a)、包围内部导体(16a)的初级绝缘层(16b)、包围初级绝缘层(16b)的电屏蔽层(18)、包围屏蔽层的次级绝缘层(16c)，其中在电缆(16)的至少一个末端(22)去除次级绝缘层(16c)，从而露出屏蔽层(18)。由此在电气和机械方面确保屏蔽层与汽车车身的触点接通，即，将套管(2)套在露出的屏蔽层(18)上，在电缆(16)的末端(22)方向突出到套管(2)之外的、屏蔽层(18)的一部分倒扣在套管(2)上并且屏蔽层(18)倒扣在套管(2)上的部分以金属间的方式与套管(2)连接。

Description

一种电缆及其制造方法以及用来制造电缆的焊接装置
技术领域
本发明涉及一种电缆及电缆的制造方法以及一种用来制造电缆的焊接装置。本发明特别是涉及高压电缆中的电屏蔽层的触点接通方式，特别是在混合动力车或电动车中的高压电缆电屏蔽层的触点接通方式。
背景技术
与具有内燃机的传统汽车相比，机动车的电气化需要大量高压线路。这些高压线路特别是连接了电池与电动机并且传输100V甚至更高的电压。在目前应用12V线路的情况中可以不需要电屏蔽。在高压线路中却不是这种情况，因为由于存在电压，邻近的电气组件或电子组件就会有受到电磁辐射影响的风险。因此就必须用电屏蔽层包围整个电缆。在电缆的末端，电屏蔽层必须能够可靠地连接车身。对此必须确保屏蔽层与车身的触点接通符合所有电气方面的要求并且在机械方面稳定。特别是将屏蔽层压入连接件时，过多的压缩会导致屏蔽的电线遭到剪切以及触点接通不够充分。过少的压缩会导致触点接通不够充分。不管是不够充分的触点接通还是经剪切的屏蔽电线都会影响屏蔽层与车身的触点接通，从而形成高的接触电阻。此外，不够好的触点接通会使对电磁的屏蔽不够充分。最后需要确保的是，屏蔽层本身在汽车运行过程中不会与其它的、传输电压的部件接触并从而产生故障。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种电缆以及制造电缆的方法，该方法通过对内部导体的屏蔽层的电接触而实现了可靠的电磁屏蔽。
通过根据权利要求1所述的电缆以及根据权利要求7所述的方法实现了该目的。另外，根据权利要求11所述的焊接装置用于制造具有所述特性的这种电缆。
为了使电缆的屏蔽层与屏蔽接口触点接通，将套管套在露出的电缆屏蔽层上。对此将套管套在电缆上，直至套管移入其最终位置之后，屏蔽层的一部分从套管向外朝电缆末端的方向突出。然后这部分在套管的末端上朝电缆末端方向突出的屏蔽层反向包裹或者倒扣在套管上。之后，这样倒扣在套管上的这部分屏蔽层以金属间的方式与套管连接。以金属间方式的连接优选可以是套管和屏蔽层之间的材料连接。
套管在其外部直径上优选与常规的屏蔽连接器(屏蔽接口、连接套管等)相匹配，从而套管能够容易地插入屏蔽连接器中并因此实现了屏蔽层与屏蔽连接器之间通过套管进行电连接。
此外，套管优选由非铁金属或合金制成。特别是套管可以由铜或铜合金以及铝或铝合金制得。屏蔽层优选由铜构成。在这种情况下，套管也优选由铜构成。另一方面，特别是为了减轻重量，铝可以用作屏蔽层的材料。然而在使用铝的情况下，在屏蔽层的表面上形成了不导电的氧化铝层。优选使套管特别是在这种情况下由铝或铝合金制成，因为由此避免了接触腐蚀。
通过使用套管实现了屏蔽层可靠地接触屏蔽接口、例如插拔连接器。由此确保了整个屏蔽层借助套管在电气以及机械方面可靠地接触屏蔽连接器。
根据一个实施例，屏蔽层是金属编织层、金属薄膜或者两者的结合。不管是金属编织层还是金属薄膜都是灵活的，以至于一旦套管从电缆的末端移开，屏蔽层就可以倒扣在套管上。然后编织层或薄膜能够与套管材料连接。屏蔽层与套管的连接优选发生在套管的、靠近电缆其中一端的区域中。
如前所述，套管和屏蔽层之间的材料连接优选仅局限在套管的一部分上。套管和屏蔽层之间以金属间方式进行连接的这部分套管优选靠近电缆的末端。为了轻松地将套管插入插口、例如屏蔽接口的插口中并同时确保套管与插口之间可靠的电接触，有利的是，套管在以金属间的方式连接屏蔽层的区域中以及在所有其它的区域中具有统一的直径和/或周长和/或截面。因此，套管具有阶梯形的错位。该阶梯形的错位优选是这样的，即，套管的第一区域具有第一直径和/或周长并且套管的第二区域具有较小的直径和/或周长。当套管推到电缆上时，该第二区域优选靠近电缆的末端。借助这种错位，即使在经装配的状态下也可以获得具有屏蔽层的套管的统一横截面。这样能够防止屏蔽层的倒扣的部分从套管的外圆周突出。
此外，套管优选具有一个环形的槽或环形的深割。这优选用于分离突出的屏蔽层。该环形的槽或深割特别是设置在错位的区域中。该环形的槽或深割优选直接设置在错位上，特别是设置在第一圆周和第二圆周之间的过渡部上。
根据一个有利的实施例，屏蔽层翻卷在套管上的部分至少在第二直径的区域中紧贴在套管上并且优选在第二直径的区域中以金属间的方式优选与套管相连。
如前所述，屏蔽层优选在第二圆周的区域中连接套管。由于屏蔽层的倒扣而引起的、在套管的这部分区域中的圆周增大由此得到均衡，即，第二圆周小于第一圆周。因此，通过第一圆周确保了套管连同屏蔽层一起的最大圆周。该第一圆周优选与屏蔽接口、特别是屏蔽接口的插口的圆周相匹配，从而电缆的末端借助套管能够可靠地与屏蔽接口电接触。屏蔽层优选在第二圆周的区域中以金属间的方式与套管相连。屏蔽层优选仅在第二直径的区域中与套管以金属间的方式、特别是材料连接。
为了防止部分屏蔽层从套管的圆周上突出，切割屏蔽层倒扣部分的长度。优选在槽的区域中进行长度的切割。如果该槽设置在第一圆周与第二圆周之间的过渡部区域中，那么可以确保屏蔽层在第二圆周的区域中紧贴在套管上并且只在这部分的末端切割长度。
根据一个实施例，借助摩擦焊接、电阻焊接或者超声波焊接，特别是借助超声波辊缝焊接或者电阻辊缝焊接，使屏蔽层倒扣在套管上的部分至少在第二圆周的区域内以金属间的方式、特别是材料连接的方式与套管相连。借助超声波焊接可以以特别简单的方式将屏蔽层与套管连接。在采用屏蔽网的情况下，特别是采用铝屏蔽网的情况下，通过超声波焊接确保了在焊接之前剥落屏蔽层和套管的铝氧化层并且确保随后屏蔽层和套管干净的接触。
如前所述，还请求保护一种电缆的制造方法。对此优选在去除次级绝缘层并从而露出绝缘层之后，先将套管套在露出的屏蔽层上。对此优选将套管套在剥离表层的屏蔽层上，直至屏蔽层在指向电缆末端方向的套管末端上突出到套管外。特别是将次级绝缘层去除这样一个长度，该长度大于套管的长度。然后可以将套管套在电缆的末端上，直至套管抵靠在次级绝缘层上或者局部地突出。在该末端位置，电缆的末端连同绝缘层在套管的另一侧上突出到套管外。突出到套管外的这部分随后能够倒扣并安置在套管上。
最后，倒扣的这部分绝缘层以金属间的方式与套管相连。这种以金属间方式的连接优选为屏蔽层与套管之间的材料连接。
根据一个实施例，屏蔽层与套管通过超声波焊接以金属间的方式相连。采用超声波焊接特别可以在电气方面相互可靠地焊接铝屏蔽层和铝套管。
在焊接过程中，超声波变幅杆和套管之间沿圆弧相对移动可以是有利的。可以固定地安置超声波变幅杆并且套管连同导体可以沿轨道围着超声波变幅杆绕行。对此，超声波变幅杆能够围绕其纵轴旋转。也可以这样设置，即超声波变幅杆是固定的，并且套管连同导体也是固定的但是围绕其自身的纵轴旋转。这也可以实现沿圆弧焊接套管和屏蔽层。对此也可以使超声波变幅杆继续围绕其自身的纵轴旋转。
最后，也可以使导体连同套管保持固定并且只有超声波变幅杆沿轨道围绕导体绕行。
也可以这样，即，两个或多个超声波变幅杆彼此以角距、优选以相等的角距设置在套管以及导体的周围并且分别仅沿部分圆弧围绕电缆旋转。
也可以在焊接过程中，焊接机头在单个操作步骤中这样地围绕套管旋转，即，该焊接机头同时焊接套管和屏蔽层以及切割屏蔽层的长度。这可以优选通过沿套管切割屏蔽层来进行。
另外，提供一种焊接装置用来以金属间的方式连接套管和屏蔽层。该焊接装置具有一个能够围绕自身的纵轴摇摆或旋转的超声波变幅杆。借助该超声波变幅杆，一方面使屏蔽层与套管以金属间的方式连接。同时，该超声波变幅杆在焊接套管和屏蔽层的过程中能够切割屏蔽层的长度。因此，该超声波变幅杆在纵剖面中具有一个波浪形的轮廓。该波浪形的轮廓作用于以金属间的方式连接屏蔽层和套管。另一方面，该超声波变幅杆在一个末端上具有切割刀片。可以这样形成该切割刀片，即，该切割刀片嵌入环绕套管的槽中并且在那里切割屏蔽层的长度。
优选超声波变幅杆在焊接过程中平行于纵轴摇摆并且由此以金属间的方式相互连接屏蔽层和套管。
前述的特征可以彼此任意结合。前述的、以及在从属权利要求和独立权利要求中要求保护的特征能够彼此任意结合并且可以同时具有创造性。特别是在避开独立权利要求的单个或所有特征的情况下，所述特征的结合能够具有创造性。
附图说明
接下来结合示出实施例的附图详细阐述本发明。
在附图中：
图1示出了套管的纵剖面图；
图2示出了带有套管的电缆的纵剖面图；
图3示出了焊接过程的示意性视图；
图4示出了焊接机头的细节视图；
图5a-c通过超声波变幅杆和套管之间的轨道移动示出了焊接的不同实施方式。
具体实施方式
图1示出了具有错位4的套管2。该错位4将套管划分成第一区域6和第二区域8。该第一区域6具有第一直径6a。第二区域8具有第二直径8a。在第一区域6和第二区域8之间的错位4的区域内可以看见一个环绕的槽10。
套管2具有一个通孔12用来接收具有内部导体、初级绝缘层和屏蔽层的电缆。通孔12的直径12a优选与连同屏蔽层、但不含次级绝缘层的电缆的直径大致相同。
还可以看出，在通孔12的一个末端具有倒角。倒角14使得套管2特别容易地套在电缆上。
第一直径6a优选与屏蔽接收器的直径相一致。直径6a优选与用来压制套管2与屏蔽接口的压制配件的内径相同。
图2示出了套管2，该套管已经套在电缆16上。电缆16由内部导体16a、隔离内部导体16a的初级绝缘层16b以及包围初级绝缘层16b的屏蔽层18构成。屏蔽层18通过次级绝缘层16c得到隔离。初级绝缘层16b以及次级绝缘层16c可以由塑料、特别是绝缘的塑料构成，例如由PVC、聚酰胺或硅树脂构成。
内部导体16a可以由铝或铜以及由它们的各种合金构成。
屏蔽层18可以是金属编织层或金属薄膜。薄膜和编织层也可以结合地用作屏蔽层18。屏蔽层18可以由铝或铜或它们的各种合金构成。优选屏蔽层18由与内部导体16a相同的材料构成。
可以看出，在区域20中这样剥除了电缆16的外层，即去除次级绝缘层16c。该区域20指向电缆16的末端22的方向。
在区域20中露出了屏蔽层18。还可以看出，图1所示的套管2套在露出的屏蔽层18上。该套管2在区域20中套在电缆16上，直至该套管抵靠在存留的次级绝缘层16c上。套管2的长度比区域20的长度短，由此指向电缆16的末端22方向的区域突出在套管2上并且在那里露出了屏蔽层18。正如图2所示，屏蔽层18显露出的区域倒扣在套管2上，从而屏蔽层18在第二区域8中紧贴在套管2上。随后在第二区域8中焊接套管2和屏蔽层18，其中同时在环绕的槽10的区域中切割屏蔽层18的、指向第一区域6方向的部分的长度。由此防止了屏蔽层18突起到第二区域8之外。
图3示出了焊接过程。图3示出了图2所示的、带有图1所示套管2的电缆16。将屏蔽层18在第二区域8的范围内倒扣在套管2周围之后，使电缆16移到辊缝焊接机头24处。该辊缝焊接机头24在第二区域8中压在屏蔽层18上。然后激活该辊缝焊接机头24在摇摆方向26上的超声波。电缆16围绕其纵轴沿旋转方向28在辊缝焊接机头24下方旋转。另外同时沿旋转方向30旋转辊缝焊接机头24。至少在电缆16旋转360°的过程中，将辊缝焊接机头24在区域8中压在屏蔽层18上并且通过在摇摆方向26上的超声波在第二区域8中焊接屏蔽层18和套管2。在焊接过程中，屏蔽层18在槽10的区域中由辊缝焊接机头24上的切割刀片进行长度切割。
图4示出了辊缝焊接机头24在纵向32上的截面。可以看出，辊缝焊接机头24具有波浪形的区域34。该波浪形的区域34可以形成为锯齿形或类似形状。该波浪形的区域34在焊接过程中压制在屏蔽层18上并且辊缝焊接机头24受到沿摇摆方向26的驱动。在焊接过程中，辊缝焊接机头24围绕电缆16以及套管2的圆周方向运动。其中，设置在辊缝焊接机头24末端上的切割刀片36嵌入槽10中。借助该切割刀片36在槽10的区域中断开屏蔽层18。由此在槽10的区域中形成屏蔽层18的干净割离。
图5a-c示出了电缆16和辊缝焊接机头24之间的各种相对移动。在图5a中可以看出，辊缝焊接机头24是固定的并且沿旋转方向30围绕辊缝焊接机头的纵轴旋转。同时，电缆16沿旋转方向28围绕辊缝焊接机头24的纵轴沿轨道绕行。
图5b示出了焊接的另一种可能方式，在该方式中辊缝焊接机头24是固定的并且围绕其纵轴沿旋转方向30旋转。电缆16也是固定的并且沿着旋转方向28围绕电缆纵轴旋转。由此同样可以沿整个圆周方向将屏蔽层18焊接在套管2上。
图5c示出了焊接的另一个可能方式。对此电缆16是固定的。辊缝焊接机头24一方面围绕其自身的纵轴沿旋转方向30进行旋转并且同时沿旋转方向38沿轨道围绕电缆16的纵轴绕行。
通过所示的方法以及所示的焊接装置可以使电缆末端可靠地设有套管，其中套管使电缆屏蔽层的触点接通变得容易。

Claims (20)

1.一种电缆，所述电缆具有
-内部导体(16a)、
-包围内部导体(16a)的初级绝缘层(16b)、
-包围初级绝缘层(16b)的电屏蔽层(18)、
-包围屏蔽层(18)的次级绝缘层(16c)，
-其中在电缆(16)的至少一个末端去除次级绝缘层(16c)，从而露出屏蔽层(18)，
-将套管(2)套在露出的屏蔽层(18)上，
-在电缆(16)的末端(22)方向突出到套管(2)之外的、屏蔽层(18)的一部分倒扣在套管(2)上
其特征在于，
-所述套管(2)具有阶梯形的错位(4)，所述阶梯形的错位是这样的，即，套管(2)在第一区域(6)具有第一直径(6a)并且在靠近电缆(16)的末端(22)的第二区域(8)具有小于第一直径(6a)的第二直径(8a)，
-屏蔽层(18)倒扣在套管(2)上的部分以金属间的方式与套管(2)连接，所述金属间的方式是材料连接。
2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述电缆是高压电缆。
3.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述电缆是用于机动车的高压电缆。
4.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述电缆是用于混合动力车或电动车的高压电缆。
5.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述屏蔽层(18)是金属编织层或金属薄膜。
6.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述屏蔽层(18)由非铁金属或它们的合金构成。
7.根据权利要求6所述的电缆，其特征在于，所述屏蔽层(18)由铜或铜合金或者铝或铝合金构成。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的电缆，其特征在于，所述套管(2)具有一个环形的槽(10)，和/或屏蔽层(18)倒扣在套管(2)上的部分在槽(10)的区域中进行长度切割。
9.根据权利要求8所述的电缆，其特征在于，所述套管(2)在错位(4)的区域中具有一个环形的槽(10)。
10.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，屏蔽层(18)倒扣在套管(2)上的部分至少在第二直径(8c)的区域中紧贴在套管(2)上。
11.根据权利要求10所述的电缆，其特征在于，所述屏蔽层(18)在第二直径(8a)的区域中以金属间的方式与套管(2)相连。
12.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，借助摩擦焊接、电阻焊接或者超声波焊接，使屏蔽层(18)倒扣在套管(2)上的部分至少在第二直径(18a)的区域内以金属间的方式与套管(2)相连。
13.根据权利要求12所述的电缆，其特征在于，借助超声波辊缝焊接或者电阻辊缝焊接，使屏蔽层(18)倒扣在套管(2)上的部分至少在第二直径(18a)的区域内以金属间的方式与套管(2)相连。
14.用于制造电缆的方法，所述方法包括如下步骤
-在电缆的至少一个末端剥除包围屏蔽层的次级绝缘层，
其特征在于，
-将套管套在露出的屏蔽层上，其中所述套管具有阶梯形的错位，所述阶梯形的错位是这样的，即，套管在第一区域具有第一直径并且在靠近电缆的末端的第二区域具有小于第一直径的第二直径，
-在电缆的末端上将屏蔽层突出到套管之外的部分翻卷在套管上并且
-以金属间的方式将屏蔽层翻卷在套管上的部分与套管相连接，所述金属间的方式是材料连接。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法是用于制造高压电缆的方法。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法是用于制造机动车的高压电缆的方法。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过超声波焊接或电阻焊接以金属间的方式连接屏蔽层与套管。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，为了进行金属间方式的连接，使超声波变幅杆或电阻焊接电极和套管沿圆弧相互绕行。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在同时通过超声波变幅杆或电阻焊接电极切割屏蔽层翻卷在套管上的部分的长度。
20.根据权利要求1所述的电缆在混合动力车或电动车中的用途。
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