CN1135805A - 改进的多芯电点火系统电缆 - Google Patents

Abstract

一种耐故障电点火系统电缆，包括第一和第二端接点分别连接点火脉冲源和这些脉冲的预定末端；其间有多根柔软点火导线，其每根点火导线均能电传送端接点之间的点火脉冲，每根点火导线包括电惰性线芯和螺旋间隔绕制在线芯上达整个长度的伸长导线，以便提供给每根导线重复的电连接，由此尽管会出现一处或多处电断路仍可保持所述端接点之间的电连续性；绞合点火导线的外露表面可由柔软的绝缘介质而电绝缘。电缆在点火导线和点火系统电缆外表面之间最好包括一同心增强编织层。

Description

改进的多芯电点火系统电缆

本发明涉及可用于各种电点火系统的电缆，特别是，它涉及改进的电气—脉冲—载带电缆，它具有抑制电磁辐射的特性，可采用常用技术而有效地制造，具有耐故障特性，此外还具有增强的操作特性。在本发明就其应用于汽车点火系统所进行的基本描述的同时，本技术领域的普通专业人员将会明显地认识到本发明不限于此。

载有脉冲电流的电缆必须满足许多要求，有时这些要求是相互矛盾的，包括可靠地将电脉冲从产生处如汽车的点火线圈传送到使用电脉冲的如内燃机的火花塞的地方。然而，正如早已认识到的，必须抑制由电脉冲所产生的电磁场，以使其不会影响到其它通常所遇到的电子装置，如，包括无线电和电话通信系统，特别是车载装置。

现有技术的电磁抑制电缆已成功地解决了电磁辐射问题，但偶尔在长螺旋形缠绕的电缆中会因变形、疲劳、振动、机械应力等而断裂，从而可能导致电缆故障或无防护火花或二者都有。由此，电缆就不能完成其传导电脉冲的基本作用，或者这种传导会伴随有不能接受的电磁干扰。在汽车点火电缆的情况下，导线的断裂会导致火花塞的点火故障，使相关的汽缸不工作，或无抑制地点火，从而导致所不期望的干扰，这对于本技术领域的普通专业人员来说完全可以意识到的。

具有抑制特性的现有技术点火电缆周期性例行检查不一定会发现初始线路故障的潜在问题，结果，就汽车而言，线路故障的最初征兆可能是汽缸点火的击穿或故障，或过高的电磁干扰。这种故障可能会出现在不合适的时间，或不合适的地点。这导致了不可预计的花费及不能及时维修这些缺点。

因此，本发明的一个目的是提供一种能克服现有技术中缺陷的点火电缆。

本发明另一目的就是提供一种具有增强耐故障能力的改进点火系统电缆。

本发明另一目的就是提供一种具有电磁抑制特性的点火电缆，这种特性即使在导线断裂包括多处断裂的情况下也会令人满意地达到。

本发明另一目的就是提供一种改善了可靠性的点火电缆，它可以在电磁抑制特性无效或下降之前定期检查初始故障。

本发明的特定目的就是提供一种超强度而不过多损失柔软性的点火电缆，其柔软性包括多面柔软性，该电缆也基本类似于现有技术电缆，而不会引起非熟练安装者的过分担心或困惑。

本发明再一目的就是提供一种改进的点火电缆，使其本身可由常规技术制造，可使用常规端部连接器，并且可采用与现有技术点火电缆相同的方式来安装和使用。

本发明的这些和其它目的将通过下面的进一步描述而更为清楚。

这些目的可通过多芯电点火系统来达到，其中多芯是以这样的方式设置，使得尽管这里所用导线中存在一处或多处断裂仍可保证持续获得所需特性。改进的耐故障电气系统电缆包括第一和第二端接点，用于分别地使点火脉冲源和其预定目的地进行电连接。多根柔软的点火导线可连接在第一和第二端接点之间，并且其相互相对地设置，以获得比只有两条平行路径更高的可靠性，如下面所述。

每根点火导线可单独地进行第一和第二端接点之间的点火脉冲的电传输，并且每根导线均具有电磁辐射抑制特性。每根点火导线包括一电惰性线芯，和螺旋形间隔地绕于线芯上的伸长的导线，其实质上是贯穿于整个长度上，以便提供一连续的电路，用以在第一和第二端接点之间电传输点火脉冲。对于本技术领域的普通专业人员来说将会很清楚，伸长导线的螺旋绕制和其本身的电阻的结合可设计成将所需电磁抑制特性赋予点火导线。

为了获得比平行地设置在第一和第二端接点之间的柔软点火导线相关结构更高的可靠程度，每根点火导线相互螺旋缠绕，以便提供沿每根长度上各伸长导线相互电接点在不连续情况下的至少要有的重复。这大大地增加了端接点之间电连续性的可能性，既使沿一根或多根点火导线的伸长导线会不希望地出现一个或多个电气断点。

如上可知，在螺旋绞合的所有点火线路的导线中的电断点或断裂都将不一定引起电缆的电气故障，除非这种断裂极偶然地出现在沿各导线上的相同的位置上。由此，没有了这种主要故障，使在任何导线中存在的断裂都可通过改变端接点之间的电阻值来加以检测。每根导线是相互并联的，其中一根导线的断路会导致端接点之间电阻值的增加。因此，在定期维护检查期间，潜在问题均可(典型地通过电缆的替换)而得到检测和修补。相反，现有技术的电缆不能得到这种早期警示，其最初的警示就表现为传导故障或电磁抑制故障，并且这样的故障常常不易修理。

当然，螺旋绞合点火导线要比可比长度的现有技术的点火电缆单根导线要略长一些，绞合设置提供导线的轴向弹性(并由此减小了断裂的趋势)，除此之外，还有更优异的导电稳定性。螺旋绞合导线还具有与单面或有限柔软性的平行非绞合复合导线相比在在所有面上均柔软的复合有益结果。

在端接点之间，本发明的绞合点火导线可被包含在柔软绝缘介质内，该介质电气绝缘于基本上整个长度上绞合点火导线的外暴露表面。实际上，柔软绝缘介质可挤塞在点火导线周围。这使得可得到基本上具有常用的外部表面的整体点火系统电缆，而且具有高的可靠性。

柔软的绝缘介质可以是不透明的和任何所需的颜料。柔软的绝缘介质最好是半透明的或透明的，使得多根螺旋绞合的点火导线是可见的。这对于安装者或购买者明确识别电缆的类型是十分有益的。导线的颜色还会增强外观和市场销售能力。

本发明的贡献就在于多根点火导线的每根均实质上是通常设计，由此使其本身可采用常规技术制造，而在将三根或多根柔软点火导线用于本发明实际中时，只有两根是现汽车火花塞电缆优选实施例中所需要的。

如所示，每根点火导线可以是常规设计，即现有技术电缆的单根点火导线。在优选实施例中，每根线包括电惰性线芯，如其可包括伸长绞合的玻璃纤维或Kevlar(一种杜邦的聚酯纤维)，或其二者的结合。Kevlar提高了线芯的强度，并由此使电缆成为一个整体。在汽车火花塞电缆实施例中，这种惰性线芯通常截面为圆形，典型地为约0.02″至0.01″的直径，如约0.05″。

螺旋间隔绕在电惰性线芯周围的伸长导线典型为每英寸约50-150匝，它可包括例如不锈钢或镍铜合金，这对于本技术领域的普通专业人员来说均是公知的。在特定的汽车火花塞电缆实施例中，导线典型地可由403不锈钢线组成，它具有大约39AWG的相应直径。

在优选实施例中，所述点火导线中至少一根导线至少局部地并最好全部地涂覆以导电丙烯酸或导电胶料。这些涂料将使导线在进一步的制造工艺步骤中固定在惰性线芯周围的位置上。典型地，丙烯酸或胶类涂料的导电率在需要时可由其中所含的碳黑来提供，由此该涂层可成为电路的一部分。涂料优选地可含有这样的成分，它可在端接电缆制造过程中，如在切割和剥离绝缘过程中，提供帮助。每根导线典型地具有约0.025″至0.140″范围的直径，如约0.060″。

相互螺旋绞合的每根导线是本发明的基本元件。在汽车点火电缆实施例中，绞合量约每英尺5至25，如约每英尺10至20，最好是约15。

外部绝缘材料也可以是常用原料。在优选实施例中，可使用硅橡胶或EPDM(乙丙二烯单聚物)绝缘材料。最后的绝缘电缆直径典型地在约0.20″至0.40″范围内，如约0.32″。

在本发明的另一优选实施例中，在多根柔软点火导线和外表面之间可使用同心的增强编织物如编织的玻璃纤维。该实施例将结合附图进一步详细地加以描述。

本发明通过结合附图阅读下列特定的和优选的实施例描述会更清楚地理解，其中：

图1是用作火花塞点火电缆一部分的本发明优选实施例的整体局部切开图；

图2是沿图1的线2-2截取的放大的截面图；

图3是本发明的点火导线图，其去掉了图1的不透明柔软绝缘介质的连接器绝缘体，并且其示出了端接点螺旋绞合设置的点火导线；和

图4是类似于图2的放大截面图，它表示一种可替换实施例，它包括增强的编织物和外部柔软的护套或护层。

应认识到，由于这些附图中所描绘的某些部件实质上不同于实际尺寸，所以相对尺寸不一定就是实际的比例。然而，任何这种明显的前后不一致不会对清楚地描绘和理解本发明有妨碍。

参见图1，本发明的点火系统电缆的优选实施例包括电缆部分10，其在左右末端具有第一和第二端接点(未示出)，如图1所示。这些接点装于点火线圈连接器绝缘体12和火花塞连接器绝缘体14内，这两部分可采用常规设计，这对于本技术领域的普通专业人员来说是公知的。

典型地，电缆部分10在连接器绝缘体12和14之间具有小于一英尺至几英寸或更多的长度。连接器绝缘体12和14包括橡胶或类似橡胶的保护绝缘，其设计用的起绝缘作用并保护所使用的特定点火系统中连接的牢固性。

靠近图1中部的切开部分表示多根相邻于芯线的柔软点火导线，在图示实施例中只示出两根。然而，本发明不一定限于此。结合图2和3将详细地讨论这些点火导线。

参照图2的放大截面图，电点火系统电缆10包括柔软的点火导线16和18，其在图示实施例中是相同的，而这不是必须的。它们包括惰性线芯20，其是由玻璃和Kevlar纤维复合伸长绞线组成，其特定尺寸和结构对于本技术领域的普通专业人员来说是公知的。当电惰性线芯的截面结构已知为圆形时，这种截面可以根据制造技术即导线是否柔软等类似的问题而略有变化。

螺旋间隔绕于惰性线芯20上的是一伸长导线22，每根线22具有确定尺寸的使其均能够单独地电传送由导线所载的点火脉冲。

如图3将会清楚看到，柔软点火导线16和18相互螺旋绞合，由此使导线22沿其各长度上实现重复地基本连续的电连接。然而，在图2实施例中，导体16和18的导线22是经过涂覆的，其连续地或至少局部地涂覆有导电涂层24。该涂层可使导体线16和18位置得到确定，并且特别在连接其端接点时还可在电缆制造过程中提供帮助。

在特定实施例中，涂层24包括导电丙烯酸或导电胶料或等价物。其有限的导电率可通过其碳黑的含量或其它适用材料而赋予。当涂层本身的电阻率大于其底层时，导电率将足以在由于导线变形、局部断裂或类似情况下出现导线的断裂或电阻的增加的时候在导线22建立导电通路。因此，在螺旋绞合导线22处于电平行关系时，它们实际上贯穿具整个长度上相互之间提供了多重贯通路径。

实际上，可将导体的绞合看作是一种“安全绞合”。如已示出的，这样就保证了，尽管导线22出现一处或多处断裂或二者均存在的情况下仍可保持导电稳定性。导线22的各部分由于断裂的出现断电，这种断裂的存在可通过在定期维护检查过程中接点间电阻的改变(增加)而得的检测。

导体线16和18可置于柔软介质26中的绝缘和保护各导体，并且还可赋予其吸引用户并使其感到满意的外观和结构。如所示，柔软的绝缘介质26可包括硅橡胶，EPDM绝缘材料或等价物，它们最好通过挤出技术而加上。在附图的实施例中，柔软的绝缘介质26是不透明的；最好是，它为透明或半透明的，如所述。

参见图3，导线16和18点火线圈接点28和火花塞接点30之间沿其整个长度上螺旋绞合，其中各接点分别置于连接器绝缘体12和14内(图1)。当带有连接器绝缘体12和14时，接点28和30的结构可以为常用的设计的满足特定安装的要求。

参见图4的增强型实施例，柔软的点火导体线16和18的及柔软的绝缘介质26实质上与图2中的相同。然而，绝缘介质26明显地变窄，并且其包含在适当柔软材料如编织的玻璃纤维或其它增强等价物的同心环形增强编织物32内。柔软绝缘材料的保护外环护套或护层34提供了电缆10的外部表面。正象本技术领域的普通技术人员将看到的，外环护套可通过挤出技术而施加，这将会使得出现多个挤出步骤。

护层34可包括与介质26相同的柔软绝缘材料，如硅橡胶，EPDM或等价的聚合材料。然而，它还可包括其它具有所需物理和相关特性的适用介质。如果护层34和介质26是由相同柔软材料组成的，图2和图4的电缆事实上除了增强编织层32以外其它均是相同的。

通过上面的描述将会清楚地看到，本发明的耐故障电点火系统电缆解决了现有技术电缆存在的缺陷，并且提供了更高的可靠性的性能，而不一定要使用昂贵的试验性材料或制造技术，它可以达到如上所述的本发明的各种目的。

在实际条件下，通过本发明的电缆所产生的最终点火与现有技术的单根导体电缆相比还显现出极优异的点火效果。该明显的优点当然不用解释，它决定于在实际操作条件下其是否会导致出现由此起动或控制系统的优良点火性能。可以理解，任何基于本申请的权利要求均记录了高于现有技术的等价物的范围。

Claims (20)

1.一种耐故障电点火系统电缆，它包括：

(a)第一端接点，用以电连接点火脉冲源；

(b)第二端接点，用以电连接所述点火脉冲的预定末端；

(c)在所述第一和第二端接点之间连接有多根柔软点火导线；

(i)每根所述点火导线均可单独地电传送所述第一和所述第二端接点之间的所述点火脉冲，并具有电磁辐射抑制特性，

(ii)每根所述点火导线包括电惰性线芯和螺旋间隔绕制在所述线芯周围的伸长导线，其实际上贯穿整个长度用以提供连续的电通路，以便电传送所述第一和所述第二端接点之间的所述点火脉冲；

(iii)每根所述点火导线均是相互螺旋绞合的，以便沿每根长度上提供给每根伸长导线相互至少重复的电连接，由此尽管沿一根或多根所述点火导线的伸长导线出现一处或多处电断路也仍将保持所述端接点之间的电连续性；

(d)柔软的绝缘介质电绝缘于基本上在所述第一和所述第二端接点之间的整个长度上的绞合点火导线外露表面，以形成单一点火系统电缆。

2.如权利要求1的点火系统电缆，其中所述点火导线的至少一根伸长导线是至少局部涂覆有导电涂料。

3.如权利要求2的点火系统电缆，其中所述导电涂料包括导电胶料。

4.如权利要求1的点火系统电缆，其中所述点火导线的电惰性线芯包括伸长的玻璃纤维和Kevlar纤维绞线。

5.如权利要求1的点火系统电缆，其中所述伸长导线包括不锈钢线。

6.如权利要求1的点火系统电缆，其中所述柔软绝缘介质包括EPDM。

7.如权利要求1的点火系统电缆，其中所述柔软绝缘介质包括硅橡胶。

8.如权利要求1的点火系统电缆，其中所述柔软绝缘介质具有足够的透光性，以将螺旋绞合的点火导线显现给观者。

9.如权利要求1的点火系统电缆，它包括在所述点火导线和所述点火系统电缆暴露表面中间的同心增强编织层。

10.如权利要求9的点火系统电缆，其中所述增强编织包括编织的玻璃纤维。

11.如权利要求9的点火系统电缆，它包括在所述增强编织层外部的柔软绝缘环形护层。

12.如权利要求11的点火系统电缆，其中所述环形护层和所述柔软绝缘介质具有相同的组成成分。

13.一种耐故障电点火系统电缆，它包括：

(a)第一端接点，用以电连接点火脉中源；

(b)第二端接点，用以电连接所述点火脉冲的预定末端；

(c)在所述第一和所述第二端接点之间连接有多根点火导线；

(i)每根所述点火导线均可单独地电传送所述第一和所述第二端接点之间的所述点火脉冲，并具有电磁辐射抑制特性，

(ii)每根所述点火导线包括电惰性线芯和螺旋间隔绕制在所述线芯周围的伸长导线，其实际上贯穿整个长度用的提供连续的电通路，以便电传送所述第一和所述第二端接点之间的所述点脉冲，

(iii)每根所述点火导线均是相互螺旋绞合的，以便沿每根长度上提供给每根伸长导线相互至少重复的电接点，由此尽管沿一根或多根所述点火导线的伸长导线出现一处或多处电断路也仍将保持所述端接点之间的电连续性；

(iv)所述点火导线的至少一根至少局部涂覆的导电涂料；和

(d)透明柔软的绝缘介质电绝缘于基本上在所述第一和所述第二端接点之间的整个长度上的绞合点火导线外露表面，以形成单一点火系统电缆。

14.如权利要求13的点火系统电缆，其中所述导电涂料包括导电胶料。

15.如权利要求13的点火系统电缆，其中所述点火导线的电惰性线芯包括伸长的玻璃纤维或Kevlar纤维。

16.如权利要求13的点火系统电缆，其中所述伸长导线包括不锈钢线。

17.如权利要求13的点火系统电缆，其中所述柔软绝缘介质包括EPDM。

18.如权利要求13的点火系统电缆，其中所述柔软绝缘介质包括硅橡胶。

19.如权利要求13的点火系统电缆，它包括在所述点火系统导线和所述点火系统电缆暴露表面中间的同心增加编织层。

20.如权利要求13的点火系统电缆，其所述增强编织层包括编织的玻璃纤维。

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