DE102019108060A1

DE102019108060A1 - Cable for electrical data transmission and manufacturing method for a cable

Info

Publication number: DE102019108060A1
Application number: DE102019108060.6A
Authority: DE
Inventors: Erwin Köppendörfer; Dominik Dorner; Johannes Nachtrab; Rene BERNHARD; Sven Bergdolt; Thomas Besel; Michael Feist
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-01
Also published as: WO2020193162A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Kabel (1) zur elektrischen Datenübertragung. Ein Kabel weist mindestens eine Datenleitung (10) mit jeweils einem Paar isolierter, miteinander in einer Ader-Verseilschlagrichtung (AS) mit einer Ader-Verseilschlaglänge verseilter Leitungsadern (12, 14), die jeweils einen Leitungskern (16, 18) aufweisen, eine auf die Datenleitung (10) in einer Bandierungsschlagrichtung (BS) aufbandierte Folie (20), wobei die Bandierungsschlagrichtung (BS) der Ader-Verseilschlagrichtung (AS) entgegengesetzt ist, und eine an einer der Datenleitung (10) entgegengesetzten Außenseite der Folie (20) angeordnete Schirmung (22) auf, wobei im Querschnitt der Datenleitung (10) betrachtet radial einwärts von der Folie (20) ein gasgefüllter Freiraum (24) ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels.

The invention relates to cables (1) for electrical data transmission. A cable has at least one data line (10) each with a pair of insulated line cores (12, 14) stranded together in a core-twisting direction (AS) with a core-twisting length, each having a core (16, 18) The data line (10) tape (20) taped in a banding lay direction (BS), the banding lay direction (BS) being opposite to the strand twisting direction (AS), and an outside of the foil (20) arranged on one of the data line (10) opposite the outside of the foil (20) Shielding (22), with a gas-filled free space (24) being formed in the cross section of the data line (10) viewed radially inward from the film (20). The invention also relates to a method for producing a cable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabel zur elektrischen Datenübertragung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kabels.The invention relates to a cable for electrical data transmission and a method for producing such a cable.

Zur Datenübertragung, wie beispielsweise in Computernetzwerken oder Automobilen, vorgesehene Kabel enthalten in der Regel mindestens ein das zu übertragende Signal führendes Leitungsaderpaar, dessen Leitungsadern jeweils isoliert und miteinander verseilt / verdrillt sind. Um die Adern vor mechanischen Einwirkungen und das Signal vor Störungen durch äußere elektromagnetische Felder zu schützen, können die Adern beispielsweise von einer weiteren darauf aufextrudierten Isolierhülle und/oder einer Schirmung umhüllt sein.Cables provided for data transmission, for example in computer networks or automobiles, generally contain at least one pair of wire conductors carrying the signal to be transmitted, the wires of which are each isolated and stranded / twisted with one another. In order to protect the wires from mechanical effects and the signal against interference from external electromagnetic fields, the wires can be encased, for example, by a further insulating sleeve and / or a shielding that is extruded thereon.

Aus dem Stand der Technik sind Datenübertragungskabel bekannt. Beispielsweise offenbart das Dokument DE 195 31 065 A1 ein Nachrichtenkabel mit mindestens einem elektrischen Übertragungselement, das ein von einem formstabilen Röhrchen umgebenes elektrisches Aderpaar aufweist. Dieses Röhrchen ist kreiszylinderförmig ausgestaltet und dient dazu, das elektrische Übertragungselement mit einer in Längsrichtung möglichst definierten Querschnitts-Geometrieform zu bilden und diese beibehalten zu können. Der Innendurchmesser des Röhrchens ist in etwa gleich der maximalen Gesamtquerschnittsbreite des Aderpaars, sodass das Röhrchen auf dem Aderpaar mit einer helixförmigen Linienberührung entlang dessen Stellen maximaler Querschnittsbreite aufsitzt.Data transmission cables are known from the prior art. For example, the document discloses DE 195 31 065 A1 a communication cable with at least one electrical transmission element which has an electrical wire pair surrounded by a dimensionally stable tube. This tube is designed in the shape of a circular cylinder and is used to form the electrical transmission element with a cross-sectional geometry that is as defined as possible in the longitudinal direction and to be able to maintain this. The inner diameter of the tube is approximately equal to the maximum total cross-sectional width of the pair of wires, so that the tube sits on the pair of wires with a helical line contact along the points of maximum cross-sectional width.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kabel zur elektrischen Datenübertragung bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und sich dennoch zur Übertragung vergleichsweise hochfrequenter Signale eignet.Against this background, it is an object of the present invention to provide a cable for electrical data transmission which can be produced simply and inexpensively and which is nevertheless suitable for the transmission of comparatively high-frequency signals.

Diese Aufgabe wird durch ein Kabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Kabel mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.This object is achieved by a cable with the features of claim 1, a cable with the features of claim 14 and a method for producing a cable with the features of claim 15.

Das Kabel ist zur elektrischen Datenübertragung vorgesehen und weist mindestens eine Datenleitung mit jeweils einem Paar isolierter, miteinander in einer Ader-Verseilschlagrichtung mit einer Ader-Verseilschlaglänge verseilter Leitungsadern, die jeweils einen Leitungskern enthalten, auf. Darüber hinaus enthält das Kabel eine auf die Datenleitung in einer Bandierungsschlagrichtung aufbandierte Folie, wobei die Bandierungsschlagrichtung der Ader-Verseilschlagrichtung entgegengesetzt ist, sowie eine an einer der Datenleitung entgegengesetzten Außenseite der Folie angeordnete Schirmung. Im Querschnitt der Datenleitung betrachtet ist radial einwärts von der Folie ein mit einem Gas gefüllter Freiraum ausgebildet. Bei dem Gas kann es sich beispielsweise um das in der Umgebung des Kabels vorhandene Gas, insbesondere Luft, handeln. Die Schirmung ist beispielsweise dazu ausgebildet, die Folie insbesondere gegenüber radial einwärts auf das Gesamtgebilde aus Schirmung und Folie wirkenden Kräften abzustützen. Das Kabel kann in einer Variante genau eine Datenleitung mit genau einem Paar Leitungsadern aufweisen.The cable is provided for electrical data transmission and has at least one data line each with a pair of insulated line cores which are stranded with one another in a core-twisting direction with a core-twisting length and each contain a core. In addition, the cable contains a film taped onto the data line in a direction of taping lay, the direction of taping being opposite to the direction of twisting of the wire, as well as a shielding arranged on an outside of the film opposite to the data line. When viewed in the cross section of the data line, a gas-filled free space is formed radially inward from the film. The gas can, for example, be the gas present in the vicinity of the cable, in particular air. The shield is designed, for example, to support the film in particular against forces acting radially inward on the overall structure of shield and film. In one variant, the cable can have exactly one data line with exactly one pair of wires.

In diesem Kontext kommt dem Begriff Schlaglänge seine auf dem technischen Gebiet elektrischer Kabel übliche Bedeutung der parallel zur Längsachse des Kabels gemessenen Ganghöhe einer Ader bei einer vollständigen Windung um die Längsachse zu. Darüber hinaus beziehen sich die Ausdrücke (radial) innen/außen sowie Innenseite und Außenseite hier stets auf die Kabellängsachse, sofern nichts Anderslautendes angegeben ist. Alle hier genannten Schlagrichtungen beziehen sich ferner auf dieselbe Erstreckungsrichtung entlang des Kabels. Mit anderen Worten, die Begriffe Ader-Verseilschlagrichtung, Bandierungsschlagrichtung und Litzenschlagrichtung beziehen sich auf die Schlagrichtungen bei Betrachtung des Kabels aus derselben Perspektive entlang der Kabellängsachse.In this context, the term lay length has its usual meaning in the technical field of electrical cables, the pitch of a wire measured parallel to the longitudinal axis of the cable with a complete winding around the longitudinal axis. In addition, the terms (radial) inside / outside as well as inside and outside always relate here to the longitudinal axis of the cable, unless otherwise stated. All directions of lay mentioned here also relate to the same direction of extension along the cable. In other words, the terms core strand lay direction, banding lay direction and strand lay direction relate to the lay directions when viewing the cable from the same perspective along the cable longitudinal axis.

Bei der Herstellung eines derartigen Kabels ist es nicht erforderlich, einen das Aderpaar umhüllenden Mantel, beispielsweise in Form eines Röhrchens, als Abstandshalter vorzusehen. Vielmehr können weitere Mantellagen direkt außenseitig auf die Schirmung extrudiert werden, denn die Schirmung stabilisiert die Folie, sodass der gasgefüllte Freiraum beim Aufextrudieren der weiteren Mantellagen bestehen bleibt. Dadurch kann auf synergetische Art und Weise nicht nur die Herstellung des Kabels wesentlich erleichtert, sondern auch seine Dicke verringert werden, sodass das Kabel insbesondere bei automobilen Einsatzszenarien weniger Bauraum benötigt. Darüber hinaus lässt sich dieses Kabel leichter konfektionieren, denn insbesondere der Schritt des Entfernens des Röhrchens entfällt. Schließlich kann das Kabel auch für die Übertragung vergleichsweise hochfrequenter Signale und/oder für die Datenübertragung in Automobilen verwendet werden, da durch den gasgefüllten Freiraum eine hinreichend geringe elektromagnetische Kopplung zwischen den Leitungskern und der Schirmung erreicht wird.In the manufacture of such a cable, it is not necessary to provide a sheath covering the pair of wires, for example in the form of a tube, as a spacer. Rather, additional cladding layers can be extruded directly onto the outside of the shield, because the shielding stabilizes the film so that the gas-filled free space remains when the additional cladding layers are extruded on. This not only makes the production of the cable much easier in a synergetic manner, but also reduces its thickness so that the cable requires less installation space, particularly in automotive scenarios. In addition, this cable is easier to assemble because, in particular, the step of removing the tube is omitted. Finally, the cable can also be used for the transmission of comparatively high-frequency signals and / or for data transmission in automobiles, since the gas-filled free space achieves a sufficiently low electromagnetic coupling between the line core and the shield.

Beispielsweise weist jeder Leitungskern eine Litze auf, die in einer Litzenschlagrichtung verseilt ist. Die Litze ist insbesondere mehrädrig (mehraderig) und/oder konzentrisch ausgebildet. Beispielsweise kann die Litze mindestens zwei-, drei-, vier-, fünf-, sechs-, sieben-, acht-, neun- oder zehnädrig und/oder höchstens zwölf-, dreizehn-, vierzehn- oder fünfzehnädrig ausgestaltet sein. Insbesondere ist die Litze siebenädrig ausgebildet. Die Litzenschlagrichtung gleicht beispielsweise der Ader-Verseilschlagrichtung. Wenn der Leitungskern mit einer Litze ausgebildet ist, kann die Litze eine Litzenschlaglänge aufweisen, die 10,5- bis 18-mal so groß ist wie ein Durchmesser der Litze.For example, each conductor core has a strand that is stranded in one strand lay direction. In particular, the strand is multi-stranded (multi-stranded) and / or concentric. For example, the stranded wire can be designed to have at least two, three, four, five, six, seven, eight, nine or ten wires and / or at most twelve, thirteen, fourteen or fifteen wires. In particular, the Seven-core strand. The strand lay direction is the same as the strand lay direction, for example. If the conductor core is formed with a strand, the strand can have a strand pitch that is 10.5 to 18 times as large as a diameter of the strand.

Insbesondere weist jede der Leitungsadern eine den Leitungskern ummantelnde Isolierhülle auf. Diese Isolierhülle kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Eine hierbei verwendbare mehrlagige Isolierhülle umfasst mindestens zwei Lagen, von denen insbesondere die bezüglich der Leitungsader radial äußere Lage, die Außenlage, aus einem massiven Kunststoffmaterial und die radial innen an die Außenlage angrenzende Lage, die Zwischenlage, aus einem geschäumten Kunststoffmaterial hergestellt ist. Radial einwärts von der Zwischenlage kann eine Innenlage ausgebildet sein, die beispielsweise ebenfalls aus einem massiven Kunststoffmaterial hergestellt ist. Das massive Kunststoffmaterial der Außenlage kann das gleiche Material sein wie das massive Kunststoffmaterial der Innenlage. Das geschäumte Kunststoffmaterial wird in Abhängigkeit von den Dielektrizitätseigenschaften der Außenlage und der etwaigen Innenlage gewählt. Insbesondere wird der Schäumungsgrad des geschäumten Kunststoffmaterials basierend auf einer gewünschten relativen Dielektrizitätskonstante (Dielektrizitätszahl, Permittivitätszahl), ε_r, des geschäumten Kunststoffmaterials bestimmt. Insbesondere kann der Schäumungsgrad des geschäumten Kunststoffs derart gewählt sein, dass die relative Dielektrizitätskonstante, ε_r, der Zwischenlage im Bereich zwischen 1,4 und 2 liegt. Beispielsweise beträgt die relative Dielektrizitätskonstante, Er, einen Wert zwischen 1,5 bis 1,69, wie 1,5, 1,6 oder 1,69.In particular, each of the line cores has an insulating sleeve sheathing the line core. This insulating sheath can have one or more layers. A multilayer insulating sheath that can be used here comprises at least two layers, of which in particular the outer layer, which is radially outer with respect to the conductor core, is made from a solid plastic material and the layer adjoining the outer layer radially on the inside, the intermediate layer, is made from a foamed plastic material. An inner layer can be formed radially inward from the intermediate layer, which is also made of a solid plastic material, for example. The solid plastic material of the outer layer can be the same material as the solid plastic material of the inner layer. The foamed plastic material is selected depending on the dielectric properties of the outer layer and any inner layer. In particular, the degree of foaming of the foamed plastic material is determined based on a desired relative dielectric constant (dielectric number, permittivity number), ε _r , of the foamed plastic material. In particular, the degree of foaming of the foamed plastic can be selected such that the relative dielectric constant, ε _r , of the intermediate layer is in the range between 1.4 and 2. For example, the relative dielectric constant, Er, is a value between 1.5 to 1.69, such as 1.5, 1.6 or 1.69.

In einer Variante beträgt die Ader-Verseilschlaglänge mindestens einer der Leitungsadern, insbesondere jeder der Leitungsadern, ein Mehrfaches des Durchmessers der entsprechenden Leitungsader. Die Ader-Verseilschlaglänge kann mindestens das Zehnfache und/oder höchstens das 22-fache des Durchmessers der entsprechenden Leitungsader betragen. Beispielsweise ist die Ader-Verseilschlaglänge zwischen 14- und 18-mal so groß wie der Durchmesser der jeweiligen Leitungsader. Hierbei wird insbesondere eine Verseilung ohne Rückdrehung verwendet. Ein Kabel mit diesen Parametern zeichnet sich durch eine erhöhte Stabilität der Verseilung aus, die insbesondere vergleichsweise hohen mechanischen Belastungen, wie sie in Automobilen auftreten, stand hält.In one variant, the stranded wire lay length is at least one of the line wires, in particular each of the line wires, a multiple of the diameter of the corresponding line wire. The stranded strand length can be at least ten times and / or at most 22 times the diameter of the corresponding line core. For example, the stranded strand length is between 14 and 18 times as large as the diameter of the respective line strand. In particular, stranding without reverse rotation is used here. A cable with these parameters is characterized by an increased stability of the stranding, which in particular withstands the comparatively high mechanical loads that occur in automobiles.

Beispielsweise steht die Folie in direktem Kontakt mit der Datenleitung, insbesondere mit jeder der Leitungsadern. Dabei kann die Folie auch nur mit einem Minderteil/Bruchteil ihrer Innenumfangsfläche mit den Leitungsadern in Kontakt stehen. Die Bandierungsschlaglänge der Folie, d. h. die Ganghöhe der Folie bei einer vollständigen Windung um die Datenleitung, weicht betraglich insbesondere um höchstens 5%, höchstens 10% oder höchstens 15% von der Ader-Verseilschlaglänge ab. Beispielsweise entspricht die Bandierungsschlaglänge im Wesentlichen der Ader-Verseilschlaglänge. Unter einer Entsprechung im Wesentlichen wird hier eine Entsprechung abgesehen von üblichen Fertigungstoleranzen verstanden. Ferner weist die Folie beispielsweise eine Breite auf, die 0,2- bis 0,8-mal, insbesondere 0,4- bis 0,65-mal, die Bandierungsschlaglänge beträgt. Bei Folien/Datenleitungen mit diesen Parametern wird sichergestellt, dass die gegenläufig auf die Datenleitung (d.h., den Verseilverbund) aufgebrachte Folie jede der Leitungsadern nur im Bereich der Leitungsader, der der Kontaktstelle zwischen den Leitungsadern entgegengesetzt angeordnet ist, kontaktiert. Insofern stützen die verseilten Leitungsadern die Folie an ihrer Innenseite ab.For example, the film is in direct contact with the data line, in particular with each of the line cores. In this case, the film can also be in contact with the line cores with only a minor part / fraction of its inner circumferential surface. The tape lay length of the film, i.e. H. the pitch of the film with a complete turn around the data line deviates in terms of amount, in particular by a maximum of 5%, a maximum of 10% or a maximum of 15% from the stranded strand length. For example, the tape lay length essentially corresponds to the strand lay length. A correspondence essentially means a correspondence apart from the usual manufacturing tolerances. Furthermore, the film has, for example, a width that is 0.2 to 0.8 times, in particular 0.4 to 0.65 times, the tape lay length. In the case of foils / data lines with these parameters, it is ensured that the foil applied in opposite directions to the data line (i.e., the stranded assembly) only makes contact with each of the line cores in the area of the line core that is opposite to the contact point between the line cores. In this respect, the stranded wires support the foil on its inside.

Die Folie ist zum Beispiel mit einer Metallschicht kaschiert, insbesondere aluminiumkaschiert, wobei sie eine mit der Metallschicht verbundene Trägerschicht aufweist. Die Trägerschicht kann aus einem Polymer, beispielsweise Polypropylen (PP) oder Polyethylen-Terephthalat (PET), hergestellt sein. Jede beliebige dieser Schichten kann eine Schichtdicke zwischen 5 und 15 µm, z.B. 5, 7, 10 oder 15 µm aufweisen. Optional ist zwischen der Trägerschicht und der Metallschicht eine Verbindungsschicht angeordnet. Die Verbindungssicht kann eine Funktionslage aus Kleber sein und/oder höchstens 1/3 der Dicke der Metallschicht aufweisen. Beispielsweise ist die Metallschicht auf der Außenseite der Folie, also auf einer der Datenleitung entgegengesetzten Seite der Folie, angeordnet.The film is laminated, for example, with a metal layer, in particular aluminum-laminated, wherein it has a carrier layer connected to the metal layer. The carrier layer can be made from a polymer, for example polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET). Any of these layers can be between 5 and 15 µm thick, e.g. 5, 7, 10 or 15 µm. A connecting layer is optionally arranged between the carrier layer and the metal layer. The connecting layer can be a functional layer made of adhesive and / or have at most 1/3 the thickness of the metal layer. For example, the metal layer is arranged on the outside of the foil, that is to say on a side of the foil opposite the data line.

In einer Variante ist die Schirmung als Geflechtschirm, der beispielsweise aus Draht hergestellt ist, ausgebildet. Der Geflechtschirm kann die Folie besonders wirkungsvoll gegen mechanische Einwirkungen stabilisieren und schirmt die Datenleitung gleichzeitig gut ab. Er kann aus einer Vielzahl von Drähten gebildet werden, von denen sich ein erster Teil (zum Beispiel die Hälfte) in der Ader-Verseilschlagrichtung und ein zweiter Teil (zum Beispiel die restlichen Drähte) in der Bandierungsschlagrichtung um die Folie windet. Zum Beispiel steht die Schirmung/der Geflechtschirm insbesondere an ihrer/seiner Innenumfangsfläche mit der Folie in Kontakt. Als effektiv hat sich ein Bedeckungsgrad (in der Fachliteratur auch als „optische Dichte“ bezeichnet), mit dem die Schirmung die Folie bedeckt, zwischen 85% und 95%, insbesondere 90%, herausgestellt. Bei diesem Bedeckungsgrad wird die Folie angemessen stabilisiert und das Kabel ist gleichzeitig hinreichend flexibel, d.h., kleine Biegeradien können beschädigungsfrei realisiert werden.In one variant, the shielding is designed as a braided shield made from wire, for example. The braided shield can stabilize the foil particularly effectively against mechanical influences and at the same time shield the data line well. It can be formed from a multiplicity of wires, of which a first part (for example half) winds around the foil in the strand twisting direction and a second part (for example the remaining wires) in the banding lay direction. For example, the shield / braided shield is in contact with the film, in particular on its / its inner circumferential surface. A degree of coverage (also referred to in the specialist literature as “optical density”) with which the shielding covers the film, between 85% and 95%, in particular 90%, has proven to be effective. With this degree of coverage, the film is adequately stabilized and the cable is sufficiently flexible at the same time, i.e. small bending radii can be implemented without damage.

Die Schirmung/der Geflechtschirm kann aus Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen hergestellt sein. Diese Materialien können zusätzlich mit einem Überzug aus Zinn oder Silber versehen sein. Zum Beispiel ist die Schirmung aus verzinntem Kupfer hergestellt. Diese Ausgestaltung hat sich in Versuchen als besonders robust gegenüber Alterungseinflüssen erwiesen. Überraschenderweise hat sich dabei gezeigt, dass der Zinnüberzug die Gleitfähigkeit des Geflechtes auf der Metallschicht der bandierten Folie steigert, insbesondere wenn das Metall dieser Metallschicht Aluminium ist. Das Zinn wirkt dabei dem Blockieren von Aluminium bei Relativbewegungen entgegen. Ein Kabel mit diesem Zinnüberzug zeichnet sich somit durch eine längere Lebensdauer aus. Es kann insbesondere eine größere Anzahl an Biegezyklen ableisten als ein Kabel mit einer Schirmung in Form eines blanken Drahtgeflechts.The shielding / braided shield can be made of copper, aluminum or their alloys. These materials can also be provided with a coating of tin or silver. For example, the shield is made of tinned copper. In tests, this configuration has proven to be particularly robust against the effects of aging. Surprisingly, it has been found that the tin coating increases the sliding ability of the mesh on the metal layer of the banded foil, in particular when the metal of this metal layer is aluminum. The tin counteracts the blocking of aluminum in the event of relative movements. A cable with this tin coating is therefore characterized by a longer service life. In particular, it can withstand a greater number of bending cycles than a cable with a shield in the form of a bare wire mesh.

Darüber hinaus kann das Kabel einen Isoliermantel umfassen, der entlang der Außenumfangsfläche der Folie und der Schirmung angeordnet ist und die Schirmung, die Folie sowie die Datenleitung/en gegenüber der äußeren Umgebung isoliert. Der Isoliermantel kann vergleichsweise einfach durch Extrudieren außenseitig auf die Folie und die Schirmung aufgebracht werden.In addition, the cable can comprise an insulating jacket which is arranged along the outer circumferential surface of the film and the shield and insulates the shield, the film and the data line (s) from the external environment. The insulating jacket can be applied on the outside of the film and the shielding comparatively simply by extrusion.

Ein weiteres hier vorgeschlagenes Kabel zur elektrischen Datenübertragung weist mindestens eine Datenleitung mit jeweils einem Paar isolierter, miteinander in einer Ader-Verseilschlagrichtung mit einer Ader-Verseilschlaglänge verseilter Leitungsadern, die jeweils einen Leitungskern aufweisen, und eine auf die Datenleitung in einer Bandierungsschlagrichtung aufbandierte Folie, auf. Die Bandierungsschlagrichtung ist der Ader-Verseilschlagrichtung entgegengesetzt. Die Folie weist eine Breite auf, die das 0,4-fache bis 0,65-fache ihrer Bandierungsschlaglänge beträgt. Im Querschnitt der Datenleitung betrachtet ist radial einwärts von der Folie ein gasgefüllter Freiraum ausgebildet. Bei diesem Kabel ist die Folie durch ihre Geometrie und Anordnung an der Datenleitung ausreichend stabil.Another cable proposed here for electrical data transmission has at least one data line each with a pair of insulated line cores stranded with one another in a core twisting direction with a core twisting length, each having a core, and a film taped onto the data line in a banding lay direction . The banding lay direction is opposite to the strand lay direction. The film has a width that is 0.4 to 0.65 times its tape lay length. Viewed in the cross section of the data line, a gas-filled free space is formed radially inward from the film. With this cable, the foil is sufficiently stable due to its geometry and arrangement on the data line.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines der vorstehend im Detail beschriebenen Kabel wird zunächst mindestens ein Paar isolierter Leitungsadern bereitgestellt, die jeweils einen Leitungskern aufweisen. Die Leitungsadern werden alsdann in einer Ader-Verseilschlagrichtung mit einer Ader-Verseilschlaglänge zu einer Datenleitung verseilt. Auf die Datenleitung wird eine Folie in einer Bandierungsschlagrichtung aufbandiert, wobei die Bandierungsschlagrichtung der Ader-Verseilschlagrichtung entgegengesetzt ist, sodass im Querschnitt der Datenleitung betrachtet radial einwärts bezüglich der Folie ein gasgefüllter Freiraum ausgebildet wird. Schließlich kann eine Schirmung an einer der Datenleitung entgegengesetzten Außenseite der Folie angebracht werden.In a method for producing one of the cables described in detail above, at least one pair of insulated line cores is first provided, each of which has a line core. The line cores are then stranded in a core stranding direction with a core stranding length to form a data line. A foil is taped onto the data line in a banding lay direction, the banding lay direction being opposite to the wire stranding direction, so that, viewed in the cross section of the data line, a gas-filled free space is formed radially inward with respect to the foil. Finally, a shield can be attached to an outside of the film opposite the data line.

Der Schritt des Bereitstellens der Leitungsadern kann das Bereitstellen einer in einer Litzenschlagrichtung verseilten Litze umfassen. Diese Litze wird zum Beispiel zunächst mit einer Schlaglänge von 14- bis 25-mal dem Durchmesser der Litze bereitgestellt. Bei dieser Schlaglänge läuft die Litze bei der Extrusion der jeweiligen Leitungsader relativ störungsfrei ab, sodass das Frequenzverhalten der Datenleitung potenziell störende ruckartige Einwirkungen auf die Litze vermieden werden. Beim Verseilen der Leitungsadern zu der Datenleitung verkürzt sich die Schlaglänge der Litze, wenn die Litzenschlagrichtung der Ader-Verseilschlagrichtung entspricht, auf etwa 10,5- bis 18-mal den Durchmesser der Litze. Auf diese Weise können nicht nur die oben genannten Störungen im Frequenzverhalten vermieden werden, sondern auch die Frequenzlage der Störungen aus dem Nutzfrequenzbereich des Kabels heraus verschoben werden.The step of providing the line cores can comprise providing a strand stranded in a strand lay direction. This strand is initially provided, for example, with a lay length of 14 to 25 times the diameter of the strand. With this lay length, the strand runs off relatively trouble-free during the extrusion of the respective line wire, so that the frequency behavior of the data line prevents potentially disruptive jerky effects on the strand. When stranding the cable cores to form the data line, the lay length of the strand is shortened to around 10.5 to 18 times the diameter of the strand if the strand lay direction corresponds to the strand lay direction. In this way, not only can the above-mentioned disturbances in the frequency behavior be avoided, but the frequency position of the disturbances can also be shifted out of the useful frequency range of the cable.

Darüber hinaus kann das Herstellungsverfahren umfassen, eine oben beschriebene Isolierhülle durch Mehrschichtextrusion herzustellen. Insbesondere kann diese Isolierhülle durch Dreischichtextrusion der oben beschriebenen Außenlage, Zwischenlage und Innenlage als sogenannte Solid-Foam-Solid-Extrusion erfolgen. Bezüglich des Schäumungsgrades und der Dielektrizitätszahl sowie weiterer konstruktiver Details des herzustellenden Kabels gilt oben Gesagtes.In addition, the production method can include producing an above-described insulating sheath by multilayer extrusion. In particular, this insulating sleeve can be made by three-layer extrusion of the above-described outer layer, intermediate layer and inner layer as a so-called solid-foam-solid extrusion. With regard to the degree of foaming and the dielectric constant as well as further structural details of the cable to be manufactured, the above applies.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Kabels zur elektrischen Datenübertragung wird nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert, wobei

1 die Ausführungsform des Kabels in einer schematischen teilweisen Querschnittsansicht zeigt;
2 und 3 das Kabel aus 1 in weiteren Querschnittsansichten zeigt;
4 ein Diagramm der frequenzabhängigen Dämpfung des Kabels aus 1 zeigt;
5 ein Diagramm der frequenzabhängigen Impedanz des Kabels aus 1 zeigt; und
6 ein Diagramm der frequenzabhängigen Rückflussdämpfung des Kabels aus 1 zeigt.

A preferred embodiment of a cable for electrical data transmission will now be explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings, wherein

1 shows the embodiment of the cable in a schematic partial cross-sectional view;
2 and 3 the cable off 1 shows in further cross-sectional views;
4th a diagram of the frequency-dependent attenuation of the cable 1 shows;
5 a diagram of the frequency-dependent impedance of the cable 1 shows; and
6th a diagram of the frequency-dependent return loss of the cable 1 shows.

Die 1 bis 3 zeigen ein Kabel 1 zur elektrischen Datenübertragung. Das Kabel 1 umfasst eine Datenleitung 10 mit einer ersten isolierten Leitungsader 12, die einen ersten Leitungskern 16 aufweist, und einer zweiten isolierten Leitungsader 14, die einen zweiten Leitungskern 18 aufweist. Der Durchmesser der Leitungsadern 12, 14 beträgt in diesem Beispiel je 1,08mm und in einer Modifikation je 1,18mm. Die Leitungsadern 12, 14 sind miteinander in einer Ader-Verseilschlagrichtung AS verseilt, d.h., sie winden sich in Längsrichtung des Kabels 1 im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Kontaktkurve oder, bei geradem Kabel, Kontaktlinie.The 1 to 3 show a cable 1 for electrical data transmission. The cable 1 includes a data line 10 with a first insulated wire 12 that have a first line core 16 having, and a second isolated lead wire 14th that have a second line core 18th having. The diameter of the line wires 12 , 14th in this example is 1.08mm each and in a modification each 1.18mm. The wires 12 , 14th are stranded with one another in a strand twisting direction AS, ie they wind in the longitudinal direction of the cable 1 essentially along a common contact curve or, with a straight cable, contact line.

Sowohl der erste Leitungskern 16 der ersten Leitungsader 12 als auch der zweite Leitungskern 18 der zweiten Leitungsader 14 umfasst eine mehrädrige Litze mit hier sieben Litzenadern, von denen pro Leitungsader 12, 14 beispielhaft jeweils nur eine mit einem Bezugszeichen 17, 19 versehen ist. Der Durchmesser jedes Leitungskerns 16, 18 beträgt hier beispielhaft 0,465 mm. Die Litzen der Leitungskerne 16, 18 sind jeweils in derselben Litzenschlagrichtung verseilt. Diese Litzenschlagrichtung entspricht der Ader-Verseilschlagrichtung AS. Im Querschnitt der Datenleitung aus 1 sind die Litzenadern jedes der Litzenkerne 16, 18 hexagonal angeordnet, sodass zumindest eine der Litzenadern alle anderen Litzenadern kontaktiert.Both the first line core 16 the first line wire 12 as well as the second line core 18th the second line wire 14th comprises a multi-core strand with here seven stranded wires, of which per line wire 12 , 14th by way of example only one with a reference number 17th , 19th is provided. The diameter of each line core 16 , 18th here is an example of 0.465 mm. The strands of the cable cores 16 , 18th are each stranded in the same strand lay direction. This strand lay direction corresponds to the strand lay direction AS. In the cross section of the data line 1 are the stranded wires of each of the stranded core 16 , 18th Arranged hexagonally so that at least one of the stranded wires contacts all of the other stranded wires.

Jede der Litzen weist hier dieselbe Litzenschlaglänge auf. Diese kann mindestens das 10,5-fache und/oder höchstens 18-fache des Litzendurchmessers betragen, d.h. des Maximaldurchmessers des jeweiligen Leitungskerns 16, 18 bei Betrachtung im Querschnitt. Außerdem ist die erste Leitungsader 12 im Querschnitt betrachtet vollständig von einer ersten Isolierhülle 26 und die zweite Leitungsader 14 bei Betrachtung im gleichen Querschnitt vollständig von einer zweiten Isolierhülle 28 umgeben. Diese Isolierhüllen 26, 28 sind dreischichtig mit einer Außenlage A1, A2, einer Zwischenlage Z1, Z2 und einer Innenlage I1, I2 ausgebildet und kontaktieren einander unmittelbar über Außenoberflächen der Außenlagen A1, A2. Die Isolierhüllen 26, 28 sind jeweils mittels Solid-Foam-Solid-Dreischichtextrusion an den zugehörigen Leitungskernen 16, 18 angeformt. Die Innenlagen I1, I2 sowie die Außenlagen A1, A2 sind hier beispielhaft jeweils aus einem Kunststoff, insbesondere einem massiven Kunststoff, hergestellt. Die Zwischenlagen Z1, Z2 können hingegen aus einem geschäumten Kunststoff gebildet sein, dessen Schäumungsgrad basierend auf der erforderlichen Dielektrizitätszahl bestimmt ist. Im Fall des hier gezeigten Kabels liegt die Dielektrizitätszahl im Bereich zwischen 1,4 und 2, insbesondere zwischen 1,55 und 1,69. Sie kann beispielsweise 1,93 betragen. Der Schäumungsgrad liegt insbesondere im Bereich zwischen 20% und 30%. Bei diesem Schäumungsgrad handelt es sich um den resultierenden Schäumungsgrad, gebildet aus dem Schaum in der jeweiligen Zwischenlage Z1, Z2 und den massiven Anteilen aus der jeweiligen Innen- und Außenlage I1, 12, A1, A2.Each of the strands here has the same strand lay length. This can be at least 10.5 times and / or at most 18 times the strand diameter, ie the maximum diameter of the respective cable core 16 , 18th when viewed in cross section. In addition, the first line wire is 12 viewed in cross section completely from a first insulating sleeve 26th and the second wire 14th when viewed in the same cross section, completely from a second insulating sleeve 28 surround. These insulating sleeves 26th , 28 are three-layer with one outer layer A1 , A2 , a liner Z1 , Z2 and an inner layer I1 , I2 formed and contact each other directly via outer surfaces of the outer layers A1 , A2 . The insulating sleeves 26th , 28 are each attached to the associated cable cores by means of solid-foam-solid three-layer extrusion 16 , 18th molded. The inner layers I1 , I2 as well as the outer layers A1 , A2 are here each made of a plastic, in particular a solid plastic, for example. The liners Z1 , Z2 can, however, be formed from a foamed plastic, the degree of foaming of which is determined based on the required dielectric constant. In the case of the cable shown here, the relative permittivity is in the range between 1.4 and 2, in particular between 1.55 and 1.69. For example, it can be 1.93. The degree of foaming is in particular in the range between 20% and 30%. This degree of foaming is the resulting degree of foaming, formed from the foam in the respective intermediate layer Z1 , Z2 and the massive proportions from the respective inner and outer layers I1 , 12 , A1 , A2 .

Die Ader-Verseilschlaglänge sowohl der ersten Leitungsader 12 als auch der zweiten Leitungsader 14 ist in etwa 14- bis 18-mal so groß wie der Durchmesser jeder der Leitungsadern 12, 14 im Querschnitt durch das Kabel. im vorliegenden Fall weisen die Leitungsadern 12, 14 somit im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf. Beide Leitungsadern 12, 14 sind zusammen von einer optional metallkaschierten Folie 20 umwickelt, d.h., die Folie 20 ist außen auf das Paar miteinander verseilter Leitungsadern 12, 14 aufbandiert. Die Folie weist hier eine Trägerschicht aus einem Kunststoff, insbesondere einem Polymer wie Polypropylen oder Polyethylenterephthalat, eine Metallschicht sowie eine die Trägerschicht mit der Metallschicht verbindenden Verbindungsschicht (beispielsweise Kleberschicht) auf. In dieser Variante besteht die Metallschicht aus Aluminium. Die Metallschicht ist radial außen auf der der Schirmung 22 zugewandten Seite der Folie 20 angeordnet.The stranded strand length of both the first line strand 12 as well as the second line wire 14th is about 14 to 18 times the diameter of each of the wires 12 , 14th in cross section through the cable. in the present case, the line wires 12 , 14th thus essentially the same diameter. Both wires 12 , 14th are together with an optionally metal-clad foil 20th wrapped around, ie, the foil 20th is on the outside of the pair of stranded wires 12 , 14th banded up. The film here has a carrier layer made of a plastic, in particular a polymer such as polypropylene or polyethylene terephthalate, a metal layer and a connecting layer (for example an adhesive layer) connecting the carrier layer to the metal layer. In this variant, the metal layer consists of aluminum. The metal layer is radially on the outside of the shield 22nd facing side of the slide 20th arranged.

Die Folie 20 ist derart angeordnet, dass sie die Datenleitung 10 in einer der Ader-Verseilschlagrichtung AS entgegengesetzten Bandierungsschlagrichtung BS mit einer Bandierungsschlaglänge umwickelt, die in etwa der Ader-Verseilschlaglänge entspricht. Dabei kontaktiert die Folie 20 im Querschnitt aus 1 betrachtet die Außenlage A1 der ersten Leitungsader 12 auf einer der Kontaktkurve / -linie zwischen den Leitungsadern 12, 14 entgegengesetzten Seite der Leitungsader 12 in einem ersten Bereich B1 der Folie 20. Ferner kontaktiert die Folie 20 im Querschnitt aus 1 betrachtet die Außenlage A2 der zweiten Leitungsader 14 auf einer der Kontaktkurve / -linie zwischen den Leitungsadern 12, 14 entgegengesetzten Seite der Leitungsader 14 in einem zweiten Bereich B2 der Folie 20. Die Bereiche B1 und B2 haben in etwa die gleiche Länge in Umfangsrichtung. Die Folie 20 ist 0,4- bis 0,65-mal so breit wie ein Bandierungsschlag der Folie lang ist. Die Folie 20 weist im Querschnitt aus 1 betrachtet eine im Wesentlichen kreisrunde Form auf.The foil 20th is arranged such that it has the data line 10 wrapped in a banding lay direction BS opposite to the core stranding lay direction AS with a banding lay length which corresponds approximately to the core stranding lay length. The film makes contact 20th in cross-section 1 looks at the outer position A1 the first line wire 12 on one of the contact curve / line between the conductors 12 , 14th opposite side of the line core 12 in a first area B1 the slide 20th . The film also makes contact 20th in cross-section 1 looks at the outer position A2 the second line wire 14th on one of the contact curve / line between the conductors 12 , 14th opposite side of the line core 14th in a second area B2 the slide 20th . The areas B1 and B2 have approximately the same length in the circumferential direction. The foil 20th is 0.4 to 0.65 times as wide as one taping of the film is long. The foil 20th shows in cross section 1 considered a substantially circular shape.

Auf der den Leitungsadern 12, 14 entgegengesetzten Seite der Folie 20 (also an der Außenseite) kontaktiert eine als Drahtgeflecht ausgebildete Schirmung 22 die Folie 20 abschnittsweise. Das Drahtgeflecht besteht aus einer Vielzahl (beispielsweise mindestens 10) einzelner Drähte und ist so ausgebildet, dass es die Folie 20 zwischen den Bereichen B1 und B2, in denen es die Leitungsadern 12, 14 kontaktiert, zumindest abschnittsweise stützt.On the line wires 12 , 14th opposite side of the slide 20th (i.e. on the outside) makes contact with a shield designed as a wire mesh 22nd the foil 20th in sections. The wire mesh consists of a large number (for example at least 10) individual wires and is designed in such a way that it forms the foil 20th between areas B1 and B2 in which there are the lines 12 , 14th contacted, at least partially based.

Dadurch kann ein Isoliermantel 40 auf einfache Weise beispielsweise durch Extrusion außen auf das Gesamtgebilde aus Datenleitung 10, Folie 20 und Schirmung 22 aufgebracht werden. Insbesondere stützt die Schirmung 22 die Folie 20 derart, dass die Folie 20 im Querschnitt aus 1 betrachtet bei der Extrusion im Wesentlichen seine kreisrunde Form behält. Ein im Querschnitt der Datenleitung 10 betrachtet radial einwärts von der Folie 20 ausgebildeter, gasgefüllter Freiraum 24 bleibt bei dieser Extrusion bestehen, sodass eine relativ geringe elektromagnetische Kopplung zwischen den Leitungskernen 16, 18 und der Schirmung 22 erreicht wird. Der gasgefüllte Freiraum 24 grenzt zwischen den Bereichen B1, B2 an die Innenumfangsfläche der Folie 20 an und erstreckt sich radial einwärts im Wesentlichen bis zur Kontaktkurve /linie zwischen den Leitungsadern.This allows an insulating jacket 40 in a simple manner, for example by extrusion on the outside of the entire structure of data line 10 , Foil 20th and shielding 22nd be applied. In particular, the shield provides support 22nd the foil 20th such that the slide 20th in cross-section 1 essentially retains its circular shape when viewed during extrusion. One in the cross section of the data line 10 viewed radially inward from the foil 20th developed, gas-filled space 24 remains with this extrusion, so that a relatively small electromagnetic coupling between the line cores 16 , 18th and the shield 22nd is achieved. The gas-filled space 24 borders between the areas B1 , B2 to the inner peripheral surface of the film 20th and extends radially inward essentially to the contact curve / line between the line cores.

Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass hier etwa eine erste Hälfte der einzelnen Drähte in der Ader-Verseilschlagrichtung AS und der Rest in der entgegengesetzten Richtung, der Bandierungsschlagrichtung BS, auf die Folie 20 aufgewickelt ist. Die nach radial einwärts auf die Folie 20 projizierte Oberfläche der die Folie 20 bedeckenden Schirmung 22 entspricht etwa 90 % der Außenumfangsfläche der Folie 20. Somit liegt der Bedeckungsgrad im bevorzugten Bereich von 85% bis 95%.For the sake of completeness, it should be noted that here about a first half of the individual wires in the strand twisting direction AS and the rest in the opposite direction, the banding lay direction BS, on the film 20th is wound up. The radially inward on the slide 20th projected surface of the slide 20th covering shielding 22nd corresponds to about 90% of the outer circumferential surface of the film 20th . Thus the degree of coverage is in the preferred range from 85% to 95%.

In einer hier nicht angezeigten Modifikation umfasst das Kabel mehrere, beispielsweise 2, 3 oder 4 Datenleitungen, die jeweils wie die oben beschriebene Datenleitung 10 ausgestaltet sein können, d. h. beliebige der Merkmale der Datenleitung 10 aufweisen können.In a modification not shown here, the cable comprises several, for example 2, 3 or 4 data lines, each like the data line described above 10 can be designed, ie any of the features of the data line 10 can have.

Die 4 bis 6 verdeutlichen, dass das hier beschriebene Kabel 1 nicht nur für die Übertragung niederfrequenter, sondern auch vergleichsweise hochfrequenter Signale geeignet ist. Wie in 4 gezeigt, beträgt die frequenzabhängige Dämpfung bei einem Kabel von 100 m Länge bei 1 GHz lediglich 80dB, bei 1,4 GHz weniger als 100 dB und selbst bei 2 GHz weniger als 130 dB. Selbst bei Signalfrequenzen im Gigahertz-Bereich zeichnet sich das Kabel 1 durch adäquate Impedanz und passende Rückflussdämpfung aus (vgl. 5 und 6).The 4th to 6th make it clear that the cable described here 1 is not only suitable for the transmission of low-frequency, but also comparatively high-frequency signals. As in 4th shown, the frequency-dependent attenuation for a cable 100 m in length is only 80 dB at 1 GHz, less than 100 dB at 1.4 GHz and less than 130 dB even at 2 GHz. The cable excels even at signal frequencies in the gigahertz range 1 through adequate impedance and suitable return loss (cf. 5 and 6th ).

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 19531065 A1 [0003]

Claims

Having a cable (1) for electrical data transmission at least one data line (10) each with a pair of isolated line cores (12, 14) stranded with one another in a core stranding direction (AS) with a core stranding length, each having a line core (16, 18) a film (20) taped onto the data line (10) in a banding lay direction (BS), the banding lay direction (BS) being opposite to the strand twisting direction (AS), and a shield (22) arranged on an outside of the film (20) opposite the data line (10), a gas-filled free space (24) being formed radially inward from the film (20) in the cross section of the data line (10).

Cable after Claim 1 wherein the film (20) is in direct contact with the data line (10), in particular with each of the line cores (12, 14).

Cable after Claim 1 or 2 , wherein each conductor core (16, 18) comprises a strand which is stranded in a strand lay direction, the strand lay direction preferably corresponding to the wire strand lay direction (AS).

Cable after Claim 3 , wherein the strand has a strand lay length that is 10.5 to 18 times as large as a diameter of the strand.

Cable according to one of the preceding claims, wherein each of the line cores (12, 14) has an insulating sheath (26, 28) which encases the line core (16, 18) and is in particular formed in multiple layers.

Cable after Claim 5 , wherein at least one layer (30, 32) of the insulating sleeve (26, 28) is formed from a foamed plastic.

Cable after Claim 6 wherein a degree of foaming of the foamed plastic is selected such that the layer (30, 32) has a relative dielectric constant, ε _r , between 1.4 and 2, in particular between 1.55 and 1.69.

Cable according to one of the preceding claims, wherein the strand twisting length of at least one of the line cores (12, 14) is a multiple, in particular 14 to 18 times, the diameter of the line core (12, 14).

Cable according to one of the preceding claims, wherein the film (20) has a banding lay length which deviates in terms of amount by at most 5%, at most 10% or at most 15% from the stranded wire lay length.

Cable according to one of the preceding claims, wherein the film (20) has a width which is 0.40 times to 0.65 times the tape lay length.

Cable according to one of the preceding claims, wherein the film (20) is laminated with a metal, in particular aluminum, and wherein the metal is arranged on the outside of the foil (20).

Cable according to one of the preceding claims, wherein the screen (22) is designed as a braided screen made of wire (34) which is set up to stabilize the film (20).

Cable according to one of the preceding claims, a degree of coverage with which the shielding (22) covers the film (20) is between 85% and 95%, in particular 90%.

Having a cable (1) for electrical data transmission at least one data line (10) each with a pair of isolated line cores (12, 14) stranded with one another in a core-twisting direction (AS) with a core-twisting length, each having a core (16, 18), and a film (20) taped onto the data line (10) in a banding lay direction (BS), the banding lay direction (BS) being opposite to the strand twisting direction (AS), wherein the film (20) has a width which is 0.4 times to 0.65 times its tape lay length, and a gas-filled free space (24) being formed radially inward from the film (20) in the cross section of the data line (10).

Method for producing a cable (1) according to one of the preceding claims, comprising the steps of: providing at least one pair of insulated line cores (12, 14) each having a line core (16, 18); Stranding the line cores (12, 14) in a core stranding direction (AS) with a core stranding length to form a data line (10); Banding a foil (20) onto the data line (10) in a banding lay direction (BS), the banding lay direction (BS) being opposite to the strand twisting direction (AS) so that viewed in the cross section of the data line (10) radially inward with respect to the foil ( 20) a gas-filled space (24) is formed; and Arranging a shield (22) on an outer side of the film (20) opposite the data line (10).