DE102006027498A1 - Mechanisches Schutzschlauchsystem für elektrische Leitungen, insbesondere in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzschlauchsystem für elektrische Leitungen, bei dem die zu schützende elektrische Leitung mit mindestens zwei axial gegeneinander verschiebbaren Gewebeschläuchen umfasst wird. Weitere Ummantelungen können der elektrischen Isolierung und als Schutzschlauch gegen Verschmutzung und Nässe dienen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Schutzschlauchsystem für elektrische Leitungen oder andere längs gestreckte Gegenstände, bei dem die zu schützende elektrische Leitung oder der zu schützende längsgestreckte Gegenstand mit mindestens zwei axial gegeneinander verschiebbaren textilen Schläuchen umfasst wird. Weitere Ummantelungen können der elektrischen Isolierung und als Schutzschlauch gegen Verschmutzung und Nässe dienen.
• Schutzschlauchsysteme für Leitungen sind z.B. aus der DE 19523639 C2 bekannt. Hier wird als Knickschutz und als Zugentlastung eine metallische Knickschutzwendel an den Leitungsenden vorgeschlagen. Die Knickschutzwendel wird mit einem Geflechtschlauch umgeben. Der Geflechtschlauch hat dann die Funktion die Zugentlastung zu übernehmen, damit die Wendeln weiterhin beweglich bleiben und ein zu starkes Abknicken weiterhin auffangen können. Im Falle von elektrischen Leitungen dient dieses Schlauchsystem dem Vermeiden von elektrischen Kurzschlüssen durch Kabelbruch infolge zu starken Knickens.
• Aus der DE 10205338 A1 ist es bekannt Geflechtschläuche zum Schutz von elektrischen Kabelbäumen in Kraftfahrzeugen einzusetzen. Der Geflechtschlauch wird hierbei aus Garnmaterialien aus Polyamiden, Polyester oder andere thermoplastische Materialien geflochten. Vorteilhafte Abwandlungen können beispielsweise gewirkte, gewebte oder gestrickte Schlauchsysteme sein.
• Zudem sind auch textile Umhüllungsmaterialien längsseitig geschlitzt oder werden in Bandform gefertigt, wobei diese textilen Bänder in Querrichtung selbst einrollen.
• Dies ermöglicht die nachträgliche Ummantelung der vorgebundenen Kabelbäume und erhöht außerdem die Biegeflexibilität des textilen Schlauches, so dass dieser auch für kurvenreich verlaufende Kabelbäume als Schutzummantelung eingesetzt werden kann.
• Bei Kraftfahrzeugunfällen oder bei Crashversuchen von Kraftfahrzeugen werden stromführende Leitungen oder Kabel gelegentlich derart beschädigt, dass es zum Kurzschluss kommen kann. Mit einem Kurzschluss steigt aber die Brandgefahr ganz erheblich an. Niederstromleitungen können mit Sicherungen gegen Kurzschlüsse abgesichert werden. Für die Batterieableitungen und für das Starterkabel gelingt eine Kurzschlussabsicherung mit passiven Sicherungselementen in der Regel nicht in zufrieden stellender Weise. Man sieht deshalb für die Absicherung der Starterkabel immer öfter aktive Sicherungselemente vor, die bei einem entsprechenden Signal eines im Fahrzeug verbauten Crashsensors auslösen.
• Auf diese aktiven Sicherungselemente würde man aber gelegentlich aus Kostengründen verzichten.
• Ein Schutzschlauchsystem, dass die extrem hohen Energien im Crashfall eines Kraftfahrzeug aufzunehmen vermag, ist nichtdarstellbar und eine geänderte Verlegung der zu schützenden Kabel ist oft aus Platz- oder Montagegründen nicht möglich.
• Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe dieser Erfindung ein Schutzschlauchsystem anzugeben, mit dem in Kraftfahrzeugen Dauerkurzschlüsse in Folge von Unfalleinwirkungen zuverlässig verhindert werden.
• Die Lösung gelingt mit einem Schutzschlauchsystem mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und in der folgenden Beschreibung offenbart.
• Die Lösung gelingt hauptsächlich durch mindestens zwei übereinander geschobene Textilschläuche oder dergleichen aus einem elektrisch isolierenden Material. Beide textilen Schläuche umfassen die zu schützende Leitung oder das zu schützende Kabel und sind in aufgeschobenem Zustand auf der Leitung weiterhin gegeneinander in Leitungsrichtung verschiebbar. Die Verschiebbarkeit der beiden Schläuche darf zwischen (4–15)mm gegeneinander erfolgen. Diese beiden Schläuche werden während des Flechtvorganges oder dergleichen entweder durch Garnfäden oder mit Hilfe eines oder mehrerer Schmelzstreifen/s lose miteinander verbunden. Im Falle einer zerstörenden Krafteinwirkung auf die zu schützende Leitung, die zu einem Durchtrennen der Leitung führt, schiebt sich mindestens einer der beiden Schläuche über die Trennstelle und isoliert dadurch das abgetrennte Kabel oder die abgetrennte Leitung elektrisch gegen mögliche Kurzschlusskontaktierungen. Hierzu muss das Garnmaterial der Schläuche über genügend Reißfestigkeit verfügen, damit es zusammen mit der flexiblen Geflechtstruktur der Krafteinwirkung länger widerstehen kann als die zu schützende Leitung selbst. Die Ausbildung als Geflechtschlauch und die Verschiebbarkeit des äußeren Geflechtschlauchs auf dem inneren Geflechtschlauch erlaubt hierbei einen Längenausgleich, um die Leitungsdeformationen infolge der Krafteinwirkung mit dem Schutzschlauchsystem ausgleichen zu können. Als besonders geeignetes Garnmaterial haben sich Para-Aramid Garne, auch bekannt oder dem Markennamen Kevlar Garne herausgestellt. Para-Aramide haben eine äußerst hohe Reißfestigkeit und sind vorzügliche elektrische Isolatoren.
• Der damit hauptsächlich erzielte Vorteil ist in der Verringerung der Brandgefahr bei einer Kraftfahrzeugkollision zu sehen. Durch das die Leitungsdeformation ausgleichende zweilagige Schutzschlauchsystem wird eine elektrische Isolierung von stromführenden Leitungen selbst bei stärksten Deformationen und bei Abtrennen der Leitung aufrechterhalten, so dass keine dauerhaften Kurzschlüsse entstehen können, die eine Brandgefahr darstellen.
• In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schutzschlauchsystems können die beiden Textilschläuche mit einem Polyurethan, mit Acrylatverbindungen oder mit anderen Tränkstoffen getränkt sein. Die Tränkung dient dazu, ein Aufspleisen der textilen Oberfläche in der Fertigung zu verhindern, und sorgt für bessere Gleiteigenschaften der beiden Schläuche gegeneinander als auch für bessere Gleiteigenschaften der Schläuche gegenüber der zu schützenden Leitung. Das Tränken der 00läuche darf allerdings nicht zu einem merklichen Flexibilitätsverlust der textilen Oberfläche führen. Die richtige Polyurethan Menge, mit denen die Textilschläuche zu tränken sind, kann durch einfache Tränkungsversuche ermittelt werden. Die Menge hängt hier natürlich von der Schlauchgröße und der Dichtigkeit der Textiloberfläche sowie der Art des textilen Materials ab.
• Vorzugsweise wird die zu schützende stromführende Leitung mit einer inneren Isolierung aus Silicon, Polyurethan oder PVC überzogen, bevor auf diese innere elektrische Isolierung die beiden Gewebeschläuche aufgezogen werden.
• In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Textilschläuche nach außen hin noch mit einer zusätzlichen Schutzschicht in Form eines Polyurethan-Schlauches überzogen. Diese äußere Schutzschicht dient als (3) W-Schutz (3), Feuchtigkeitsschutz und als Schutz gegen Verschmutzungen. Damit kann u.a. (4). verhindert werden, dass sich die Textilschläuche mit Wasser voll saugen können, das im Winter gefrieren könnte, und so die Verschiebbarkeit der beiden Textilschläuche aufeinander nicht mehr gegeben sein könnte.
• Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 einen schematischen Längsschnitt durch zwei aufeinander geschobene Textilschläuche,
• 2 einen Längsschnitt durch eine Leitung, die außer den beiden Textilschläuchen noch weitere sie umhüllende Schutzschichten hat,
• 3 eine Darstellung zur Wirkungsweise der Schutzfunktion der Textilschläuche gegenüber einer deformierenden Krafteinwirkung auf die zu schützende Leitung.
• 1 zeigt die einfachste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schutzschlauchsystems. Es besteht aus zwei übereinander geschobenen Textilschläuchen. Die beiden Textilschläuche sind hierbei gegeneinander in Längsrichtung verschiebbar. Dieses Doppel-Schutzschlauchsystem aus einem ersten inneren Textilschlauch 1 und einem zweiten Textilschlauch 2 verhindert im Crashfall einen dauerhaften Kurzschluss und verringert damit auch die Brandgefahr ganz entscheidend. Dieses Schutzsystem besteht aus mindestens zwei oder mehreren Lagen von übereinander geschobenen Textilschläuchen. Der einzelne Textilschlauch oder der einzelne, z. B. geflochtene Schlauch besteht aus sehr widerstandsfähigen Multifilamentfasern, z.B. aus Para-Aramid, die entsprechend verarbeitet sind. Der Geflechtaufbau, der Geflechtwinkel wie auch die Oberflächenstruktur bestimmen die mechanische Schutzwirkung. Um das Ausfasern des textilen Schlauches zu verhindern, kann dieser getränkt werden. Dieses zwei- bzw. mehrlagige Schutzschlauchsystem wird über das zu schützende Kabel oder über die zu schützende Leitung aufgeschoben oder aufextrudiert.
• 2 zeigt eine Darstellung bei der das erfindungsgemäße Schutzschlauchsystem bereits eine zu schützende Leitung umfasst. Außerdem sind noch weitere Schutzschichten vorhanden. Eine stromführende Leitung 3 ist zunächst von einer elektrischen Isolierung 4 umgeben. Auf diese isolierte Leitung ist ein erster Textilschlauch 1 und auf diesen wiederum mindestens ein weiterer Textilschlauch 2 aufgebracht. Als weiteren Schutz des zwei- oder mehrlagigen Textilschlauchsystems gegen Ausfasern und UV-Lichteinwirkung ist ein weiterer Schutzschlauch 5 lose aufextrudiert, so dass er die Verschiebbarkeit der beiden Textilschläuche nicht behindert. Dieser äußere Schutzschlauch 5 kann aus Polyurethan oder auch anderen Kunststoffen bestehen.
• Ein Doppel-Schutzschlauchsystem mit zwei übereinander geschobenen Textilschläuchen verhindert einen dauerhaften Kurzschluss und damit auch die Brandgefahr. Der Textilschlauch besteht aus sehr widerstandsfähigen Multifilamentfasern, z. B. aus Para-Aramid, (5) PET und andere, (5) die entsprechend miteinander verarbeitet sind. Der Aufbau, die Anordnung der Fäden, wie z. B. der Geflechtwinkel wie auch die Oberflächenstruktur der eingesetzten Textilherstellungstechnologie ermöglichen die mechanische Schutzwirkung. Um das Ausfasern des Textilschlauchs zu verhindern, kann dieser getränkt werden. Die Auswahl des Tränkmaterials für den Textilschlauch wird durch die Umgebungsbedingungen für den vorgesehenen Einsatz bestimmt. Einflussfaktoren sind hier chemische Parameter wie Ölresistenz und physikalische Parameter wie Umgebungstemperaturen. Als Tränkmaterial hat sich Polyurethan bewährt. Die Textilschläuche können auch aus anderen Materialien wie z.B. PET im Multifilamentaufbau aufgebaut sein. Es zeigen sich in Abhängigkeit der Materialauswahl dann andere Crash-Ergebnisse.
• Die Schutzwirkung gegen einen dauerhaften Kurzschluss im Crashfall wird mit der Darstellung von 3 verdeutlicht. Bei einer mechanischen Krafteinwirkung F, z.B. durch einen Metallbolzen oder eine Metallkante auf die stromführende Leitung 3 kann es durch Scherkräfte zu einem Durchtrennen des metallischen Leiters kommen. Ein Durchtrennen der beiden Textilschläuche ist damit allerdings nicht notwendiger Weise verbunden. Die Textilschläuche können mit ihrer Oberflächenstruktur und durch ihre Verschiebbarkeit aufeinander die Deformation ausgleichen. Sie werden vom Einwirkungskörper 6 mit in die Deformations-Kerbe hineingezogen. Die beiden Textilschläuche bzw. deren Fasern schieben sich bei Durchtrennen der elektrischen Leitung als Isolierung in die Bruchstelle. Kommt es zu einem Durchtrennen des metallischen Leiters werden dadurch die Bruchstellen des Leiters mit den beiden Textilschläuchen überzogen. Durch die isolierenden Eigenschaften der Textilschläuche kann dann kein elektrischer Kontakt zwischen Leitung und Karosserieteilen oder zwischen Leitung und Einwirkungskörper entstehen. Reicht die Energie der Krafteinwirkung aus, kann es auch zum einem Verpressen oder Verschweißen der Textilschläuche kommen.
• Laborversuche mit verschieden Einwirkungskörpern und verschiedenen Aufprallenergien haben ergeben, dass mit dem erfindungsgemäßen Schutzschlauchsystem Dauerkurzschlüsse wirkungsvoll und zuverlässig verhindert werden können.

Claims (9)

1. Schutzschlauchanordnung für elektrische Leitungen oder längs gestreckte Gegenstände, insbesondere in Kraftfahrzeugen, aus Geflechtschläuchen, die die zu schützende Leitung umschließen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Geflechtschläuche, deren Geflecht aus nicht elektrisch leitenden Fasern besteht, den zu schützenden Leiter umschließen und diese Geflechtschläuche auf der zu schützenden Leitung gegeneinander verschiebbar sind.
2. Schutzschlauchanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geflechtschläuche aus gewobenen, gestrickten oder gewirkten Geflechten besteht.
3. Schutzschlauchanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Geflechtschläuche aus einem Schlauchmaterial besteht, welches auf einer Kemafiltechnologie beruht.
4. Schutzschlauchanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Geflechtschläuche aus einem geschlitzten oder bandförmig angeordneten Material besteht.
5. Schutzschlauchanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Geflechtschläuche die zu schützende Leitung umschließen.
6. Schutzschlauchanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung zwischen innerem Geflechtschlauch und Metallleiter eine elektrische Isolierung aufweist.
7. Schutzschlauchanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußerste Geflechtschlauch mit einem weiteren Schutzschlauch gegen Verschmutzung überzogen ist.
8. Schutzschlauchanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Geflechtschläuche aus Para-Aramid sind.
9. Schutzschlauchanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur der Geflechtschläuche mit einem nicht leitenden Kunststoff getränkt ist.