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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schutzband, ein umwickeltes Kabelbündel, ein Verfahren zum Herstellen eines umwickelten Kabelbündels und ein Verfahren zum Herstellen zumindest eines Schutzbandes.
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Im Bereich der Automobilindustrie ist es allgemein bekannt, elektrische Kabel zu sogenannten Kabelbäumen vorzukonfektionieren. Zum Schutz der entsprechenden Kabelbündel werden diese in der Regel zumindest abschnittsweise in geschlitzten Wellschläuchen oder Kabelkanälen angeordnet oder mit Schutzbändern, auch als Tapes bezeichnet, umwickelt.
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Insbesondere im Zusammenhang mit besonders dicken Kabelbündeln, beispielsweise mit einem Durchmesser von 30 mm oder mehr, stellen sich, wenn diese entlang enger Biegeradien geführt werden sollen, folgende Probleme:
- Die bekannten, geschlitzten Wellschläuche öffnen sich im Bereich ihres jeweiligen Schlitzes, sodass das Kabelbündel zumindest abschnittsweise nicht mehr ausreichend geschützt ist.
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Kabelkanäle werden im Spritzguss gefertigt. Soweit diese ein Kabelbündel um Biegeradien führen sollen, muss ein eigenes, entsprechendes Spritzgusswerkzeug angefertigt werden, was kostenintensiv ist.
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Mit bekannten Schutzbändern können die geometrischen Anforderungen (dicke Kabelbündel, enge Biegeradien) eingehalten werden. Sie sind in der Regel aus Fasern oder Geweben gefertigt und an einer Seite mit Klebstoff versehen, sodass beim spiralförmigen Umwickeln des entsprechenden Kabelbündels aneinandergrenzende Bereiche des Schutzbands aneinanderhaften. Sowohl die Fasern bzw. Gewebe als auch der Klebstoff lösen sich nachteilig auf, wenn sie mit bestimmten Medien, beispielsweise Kühlwasser im Fahrzeug, in Kontakt kommen. Außerdem bieten bekannte Schutzbänder in mechanischer Hinsicht nicht den gleichen Schutz wie Wellschläuche oder Kabelkanäle, indem sie beispielsweise Trittlasten nicht widerstehen können.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Ansatz bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein Schutzband zum spiralförmigen Umwickeln von Kabelbündeln vorgeschlagen. Das Schutzband weist einen bandförmigen Abschnitt mit darin ausgebildeten Wellen auf, welche in Längsrichtung des bandförmigen Abschnitts abwechselnd Berge und Täler ausbilden.
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Das vorgeschlagene Schutzband vereint die Vorteile herkömmlicher Schutzbänder mit denen von Wellschläuchen. Dies dahingehend, dass das Schutzband einerseits aufgrund seines bandförmigen Abschnitts (bandförmige Geometrie mit einem im Querschnitt gesehen geringen Flächenträgheitsmoment) entsprechend verformbar und damit wickelbar ist. Andererseits erhöhen die Wellen in dem bandförmigen Abschnitt das Flächenträgheitsmoment in einem Längsschnitt gesehen, sodass das Schutzband insoweit steif ist und insbesondere einen guten Trittschutz bietet.
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Das Schutzband kann auch als Wickelband (Engl.: wrapping tape) bezeichnet werden. Das Schutzband kann auf einer Rolle oder Spindel aufgewickelt bereitgestellt werden und sodann ab- und um das Kabelbündel gewickelt werden. Das Auf- und Abwickeln auf die Rolle oder Spindel erfolgt entlang der Längsrichtung des bandförmigen Abschnitts.
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Das spiralförmige Umwickeln erfolgt bevorzugt derart, dass sich Bereiche des Schutzbandes in Längsrichtung des Kabelbündels überlappen. D. h., im umwickelten Zustand bildet das Schutzband radial zum Kabelbündel gesehen eine geschlossene Hülle. Das spiralförmige Umwickeln des Kabelbündels mit dem Schutzband erfolgt bevorzugt klebstofffrei. Der Zusammenhalt des gewickelten Schutzbandes (sodass sich insbesondere in - bezogen auf eine Mittelachse des entsprechend umwickelten Kabelbündels - radialer Richtung keine Löcher bzw. Öffnungen in dem Schutzband ergeben), auch bei Verformen desselben samt dem Kabelbündel, beispielsweise beim Einbau in ein Fahrzeug oder dergleichen, wird durch die Wellen sichergestellt.
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Unter einem Kabelbündel wird vorliegend eine Mehrzahl elektrischer Kabel verstanden, welche zu einem Strang zusammengefasst sind. Grundsätzlich ist das Schutzband nicht auf das spiralförmige Umwickeln von Kabelbündeln beschränkt. Es ist auch zum Umwickeln sonstiger länglicher Objekte oder Objektgesamtheiten, beispielsweise Bündel von fluidführenden Schläuchen, geeignet.
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Die Längsrichtung meint die Haupterstreckungsrichtung des bandförmigen Abschnitts. Soweit vorliegend von Querrichtung des bandförmigen Abschnitts gesprochen wird, so meint dies die Breitenrichtung, also die Richtung quer zur Längsrichtung und in der Haupterstreckungsebene des bandförmigen Abschnitts. Die Dickenrichtung meint die Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des bandförmigen Abschnitts.
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Die Wellen, d. h. die Berge und Täler, können eine geschwungene, insbesondere sinusförmige, eckige oder sonstige Geometrie aufweisen. Der bandförmige Abschnitt weist in Längsrichtung (wie etwa in einem Längsschnitt gesehen) bevorzugt zumindest im Bereich der Berge und Täler eine konstante Dicke auf, d. h., die Wellen sind nicht in ein Basismaterial eingeformt, dessen Dicke von Berg zu Tal variiert, sondern mittels eines sich wellenden, dünnwandigen Materials ausgebildet. Bevorzugt schließen die Berge und Täler in der Längsrichtung direkt aneinander an, d.h. sie sind nicht durch ungewellte bzw. gerade Bereiche in dem bandförmigen Abschnitt voneinander beabstandet. Weiter bevorzugt weisen die Berge und Täler jeweils in der Querrichtung quer zur Längsrichtung (und in der Bandebene) ein konstantes, offenes Profil auf.
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Das Schutzband, insbesondere der bandförmige Abschnitt kann eine Länge von größer 1, 5, 10 m aufweisen. Die Breite des Schutzbandes kann beispielsweise zwischen 0,5 cm und 5 cm, bevorzugt zwischen 1 cm und 3 cm betragen. Die Dicke des Schutzbandes wird von der Strecke Berg zu Tal bestimmt und beträgt vorzugsweise zwischen 2 mm und 1 cm, bevorzugt zwischen 3 mm und 6 mm. Das dünnwandige Material (insbesondere Kunststoff), aus welchem der bandförmige Abschnitt einschließlich der Wellen hergestellt ist, kann beispielsweise eine Dicke von kleiner 2mm, kleiner 1mm oder kleiner 0,5 mm aufweisen.
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Die Wellen können jeweils an ihren Enden (in Quer- bzw. Breitenrichtung des bandförmigen Abschnitts) eine Fase aufweisen, mit welcher sie sich zu Glattbereichen oder Kanten des bandförmigen Abschnitts verjüngen. Die Fase kann beispielsweise einen Winkel größer oder gleich 45 Grad aufweisen. Die Fase kann eine Entformung insbesondere bei Herstellung der Wellen mittels Corrugator vereinfachen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der bandförmige Abschnitt einschließlich der Wellen aus Kunststoff gefertigt.
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Bevorzugt ist der Kunststoff ein homogenes Material, also ein keine Mischung aus Fasern und Klebstoff oder Harz (Engl.: resin). Insbesondere ist der Kunststoff ein Thermoplast. Die Berge und Täler sind bevorzugt einstückig gebildet, d.h. sie bestehen aus einem einzigen, d.h. unterbrechungsfrei zusammenhängenden, Materialstück, das in einem Urformprozess (wie etwa Extrudieren oder Gießen) hergestellt ist. Der bandförmige Abschnitt einschließlich der Wellen kann in Ausführungsformen ausschließlich aus Kunststoff bestehen. Der Kunststoff ist biegsam. Beispiele für geeignete Kunststoffe sind Polypropylen und Polyamid.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Wellen erste und zweite Wellen auf, welche quer zur Längsrichtung nebeneinander liegen, wobei die zweiten Wellen eine geringere Höhe und/oder Breite aufweisen als die ersten Wellen.
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„Quer zur Längsrichtung“ meint hier die Querrichtung. Indem die zweiten Wellen eine geringere Höhe aufweisen als die ersten Wellen ergibt sich zwischen diesen ein Versatz in der Dickenrichtung des bandförmigen Abschnitts. Dieser Versatz beim Umwickeln des Kabelbündes sorgt vorzugsweise für einen Formschluss zwischen den überlappenden Bereichen. Dadurch, dass die zweiten Wellen eine geringere Breite aufweisen als die ersten Wellen, können die Wickeleigenschaften des Schutzbandes geeignet beeinflusst werden. Bevorzugt erstrecken sich die zweiten Wellen (in Querrichtung) über eine geringere Breite des bandförmigen Abschnitts als die ersten Wellen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegen die ersten und zweiten Wellen in Bezug auf ihre jeweiligen Berge und Täler in unterschiedlichen Ebenen.
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Entsprechend ergibt sich ein Versatz sowohl zwischen den Bergen der ersten und zweiten Wellen zu einer Seite des Schutzbandes als auch zwischen den Tälern der ersten und zweiten Wellen zur anderen Seite des Schutzbandes. Dieser doppelte Versatz kann für den Formschluss zwischen den überlappenden Bereichen besonders günstig sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der bandförmige Abschnitt quer zur Längsrichtung neben den Wellen zumindest einen Glattbereich auf.
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Der Glattbereich kann einen Überlappbereich ausbilden, auf welchem im gewickelten Zustand die Wellen aufliegen. Dadurch wird der erwähnte Formschluss in besonders günstiger Weise erzielt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der bandförmige Abschnitt zumindest eine Kante auf, welche aus einem weicheren Kunststoff gefertigt ist als die Wellen oder ein Teil derselben und/oder der zumindest eine Glattbereich oder ein Teil desselben.
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Dadurch kann das Schutzband auch händisch gehandhabt werden, insbesondere beim Umwickeln, ohne dass eine Verletzungsgefahr besteht. Weiterhin gewährleistet die weiche Kante eine gute Verformbarkeit des Schutzbandes beim Umwickeln des Kabelbündels wie auch bei einer Verformung eines mit dem Schutzband umwickelten Kabelbündels beim Einbau desselben in ein Fahrzeug oder dergleichen. Letzterenfalls muss das umwickelte Kabelbündel nämlich regelmäßig um enge Radien geführt werden.
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„Weicher“ bzw. „weicherer“ und „harter“ bzw. „härterer“ Kunststoff hat vorliegend lediglich die Bedeutung, dass der weichere Kunststoff weicher als der härtere ist, und zwar gemessen in Shore-Härte gemäß DIN ISO 7619-1 (Stand: 02/2012). Insbesondere kann der weiche Kunststoff eine Härte von 10 Shore A 15 s bis 70 Shore A 15 s, und/oder der harte Kunststoff eine Härte von 40 Shore D bis 90 Shore D aufweisen. Der weiche und harte Kunststoff werden insbesondere durch Mehr-Komponenten-Extrusion mithilfe eines Mehrkomponenten-Spritzkopfes hergestellt. Entsprechend teilt sich der bandförmige Abschnitt in zumindest zwei sich jeweils in Längsrichtung erstreckende und miteinander in Querrichtung stoffschlüssig Bereiche auf, die aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, nämlich zumindest einem Weichen und einem Harten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird bereitgestellt ein umwickeltes Kabelbündel, insbesondere Kabelbaum, mit:
- einem Kabelbündel, und
- dem vorstehend beschriebenen Schutzband, welches zumindest um einen Abschnitt des Kabelbündels spiralförmig gewickelt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform überlappen sich in Längsrichtung des Abschnitts Bereiche des Schutzbands.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Bereiche jeweils eine Kante und/oder einen Glattbereich des bandförmigen Abschnitts auf.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines umwickelten Kabelbündels bereitgestellt, wobei zumindest ein Abschnitt eines Kabelbündels spiralförmig mit dem vorstehend beschriebenen Schutzband umwickelt wird.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen zumindest eines Schutzbandes, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt. Es umfasst die Schritte:
- a) Erzeugen eines Körpers aus einem Rohmaterial, wobei der Körper zumindest einen bandförmigen Abschnitt aufweist, und
- b) Aufbringen von Wellen auf den zumindest einen bandförmigen Abschnitt, wobei die Wellen in Längsrichtung des zumindest einen bandförmigen Abschnitts Berge und Täler ausbilden.
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Das Verfahren läuft bevorzugt kontinuierlich ab, d.h., der Köper wird endlos erzeugt, wie etwa in einem Extrusionsprozess der Fall. Alternativ ist auch ein diskontinuierliches Verfahren möglich, wie etwa bei einer Erzeugung des Körpers im Spritzgussverfahren.
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Die Schritte a) und b) können in ein und demselben Prozess erfolgen, beispielsweise wird bei einem Spritzgießen der Körper bzw. der bandförmige Abschnitt gleichzeitig mit den Wellen erzeugt. Bevorzugt wird jedoch eine getrennte Durchführung der Schritte a) und b): Beispielsweise wird der Körper zunächst in einer ersten Einheit, beispielsweise in einem Extruder, hergestellt; in einer zweiten Einheit, beispielsweise in einem Corrugator, werden die Wellen aufgebracht.
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Bei dem Rohmaterial kann es sich beispielsweise um ein Granulat, insbesondere Kunststoffgranulat handeln. Das Erzeugen umfasst insbesondere ein Verformen des Rohmaterials und/oder Aufbringen von Druck und/oder Wärme auf dieses.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der Körper in Schritt a) aus dem Rohmaterial, insbesondere mittels eines Extruders, extrudiert und/oder es werden die Wellen in Schritt b) auf den zumindest einen bandförmigen Abschnitt, insbesondere mittels eines Corrugators, aufgebracht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Körper zum Vereinzeln des zumindest einen bandförmigen Abschnitts zertrennt.
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Das Zertrennen kann mithilfe einer Schneideinrichtung, wie etwa einem Messer oder Laser, erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Körper in Schritt a) in Form eines geschlossenen Profils extrudiert wird, wobei bevorzugt das Profil ein Vieleck ist.
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Dies erlaubt es, den Körper inklusive des zumindest einen bandförmigen Abschnitts besonders einfach herzustellen. Denn das geschlossene Profil ist deutlich formstabiler als etwa ein extrudierter Streifen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Körper in Schritt a) mehrere, insbesondere zumindest zwei, drei oder vier, bandförmige Abschnitte auf.
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Dadurch können - nach Zertrennen des Körpers - mehrere Schutzbänder gleichzeitig hergestellt werden. Das Zertrennen kann - bei einer Betrachtung des geschlossenen Profils im Querschnitt - insbesondere entlang eine Diagonale erfolgen. Das Messer oder sonstige Schneidmittel kann in einem einzigen Längsschnitt (Schnitt entlang der Längsrichtung des Profils, was insbesondere der Extrusionsrichtung entspricht) mehrere Wände des Profils gleichzeitig durchtrennen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird quer zur Längsrichtung angrenzend an die Wellen ein Glattbereich und/oder zumindest eine Kante erzeugt. Alternativ oder zusätzlich wird die zumindest eine Kante als Bestandteil der Wellen oder des Glattbereichs erzeugt.
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Die Kante kann aus dem weichen Kunststoff, und die Wellen oder der Rest der Wellen oder der Glattbereich oder der Rest des Glattbereichs kann aus dem harten Kunststoff gebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in Schritt a) der Körper aus zumindest einem weicheren und einem härteren Kunststoff hergestellt, wobei der härtere Kunststoff zu den Wellen in Schritt b) umgeformt wird und die zumindest eine Kante aus dem weicheren Kunststoff erzeugt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden aneinander angrenzende Kanten der mehreren bandförmigen Abschnitte in Schritt a) als ein einheitlicher Verbindungsbereich erzeugt und bei dem Vereinzeln voneinander getrennt.
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Mittels des Schritts des Zertrennens können somit zwei Kanten an unterschiedlichen bandförmigen Abschnitten gleichzeitig erzeugt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in Schritt a) der Körper aus dem zumindest einen weicheren und einen härteren Kunststoff mithilfe eines Mehrkomponenten-Spritzkopfes extrudiert.
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Die für das vorgeschlagene Schutzband beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das umwickelte Kabelbündel sowie die vorgeschlagenen Verfahren entsprechend.
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„Ein“ ist vorliegend nicht als einschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente vorgesehen sein, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1A - 1C zeigen eine Seitenansicht (1A), einen Längsschnitt I-I (1B) sowie eine Ansicht II (1C) eines umwickelten Kabelbündels gemäß einer Ausführungsform;
- 2A - 2C zeigen die Ansichten gemäß den 1A - 1C, jedoch ohne das Kabelbündel;
- 3 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Herstellen des umwickelten Kabelbündels gemäß den 1A - 1C;
- 3A zeigt schematisch eine Fertigungsanlage zur Ausführung des Verfahrens gemäß 3;
- 4A - 4F zeigen eine perspektivische Ansicht (4A) eines Halbzeugs zur Herstellung mehrerer Schutzbänder mit jeweils ersten und zweiten Wellen sowie einem einfachen Versatz zwischen diesen, eine Seitenansicht (4B) des Halbzeugs sowie eine Ansicht I (4C) und Längsschnitte II-II (4E) und III-III (4F) aus 4B und eine Detaildarstellung IV (4D) aus 4C;
- 5A - 5C zeigen eine Seitenansicht (5A) eines gemäß der Ausführungsformen der 4A - 4F hergestellten Schutzbandes, eine Ansicht I (5B) aus 5A sowie einen Schnitt (5C) durch das gewickelte Schutzband;
- 6A - 6D zeigen eine Seitenansicht (6A) eines Halbzeugs zur Herstellung mehrerer Schutzbänder wie in den 4A - 5B illustriert, jedoch mit einem doppelten Versatz, sowie Querschnitte I-I (6B) und II-II (6C) aus 6B und eine Ansicht III aus 6A (6D);
- 7A - 7D zeigen eine Seitenansicht (7A) und eine Ansicht I (7B) eines Halbzeugs zur Herstellung mehrerer Schutzbänder mit jeweils Wellen und einem Glattbereich, sowie eine Seitenansicht (7C) und eine Ansicht II (7D) eines Schutzbands, das auf Basis des Halbzeugs gemäß 7A und 7B hergestellt wurde; und
- 8A - 8E zeigen eine perspektivische Ansicht (8A) eines Halbzeugs zur Herstellung mehrerer Schutzbänder mit mittigen Wellen zwischen zwei (schmalen) Glattbereichen, eine Seitenansicht (8B) des Halbzeugs und eine Ansicht I (8C) desselben sowie eine Seitenansicht (8D) und eine Ansicht II (8E) eines Schutzbands, das auf Basis des Halbzeugs gemäß 8A - 8C hergestellt wurde.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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1A - 1C zeigen eine Seitenansicht (1A), einen Längsschnitt I-I (1B) sowie eine Ansicht II (1C) eines umwickelten Kabelbündels 1 gemäß einer allgemeinen (schematischen) Ausführungsform.
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Das umwickelte Kabelbündel 1 umfasst ein Schutzband 2, welches um ein Kabelbündel 3 gewickelt ist.
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Das Kabelbündel 3 umfasst beispielsweise mehrere elektrische Kabel 4, die längs nebeneinander angeordnet sind. Das Kabelbündel 3 kann Teil eines Kabelbaums sein, welcher zur Verwendung in einem (Kraft-)Fahrzeug bestimmt ist. Die elektrischen Kabel 4 können ihrerseits jeweils einen Leiter sowie einen diesen umgebenden Isolator aufweisen (nicht dargestellt).
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Die 2A - 2C zeigen die Ansichten gemäß den 1A - 1C, jedoch ohne das Kabelbündel 3. Aus ihnen geht - in Zusammenschau mit den 1A - 1C - der Aufbau des Schutzbandes 2 hervor.
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Das Schutzband 2 ist in Längsrichtung 5 des Kabelbündels 3 (entsprechend der Haupterstreckungsrichtung der elektrischen Kabel 4) um dieses gewickelt, und zwar spiralförmig und bevorzugt klebstofffrei. Wie in 1B und 2B ersichtlich, überlappen sich dabei Bereiche 6, 7' bzw. 6", 7 des Schutzbandes 2, sodass das Schutzband 2 eine in radialer Richtung 8 bezogen auf die Längsrichtung 5 (Längsmittelachse des Kabelbündels 3) geschlossene Hülle bildet.
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Das Schutzband 2 umfasst einen bandförmigen Abschnitt 9 in Form eines dünnwandigen Kunststoffs. Die Längsrichtung 10 des bandförmigen Abschnitts 9 entspricht im in den 1A - 2C nicht-gezeigten, gestreckten Zustand einer Geraden, im dargestellten gewickelten Zustand jedoch einer Spirale. Senkrecht zur Längsrichtung 10 sowie senkrecht zu einer Dickenrichtung 11 (2B) des bandförmigen Abschnitts 9, also in Querrichtung 12 weist der bandförmige Abschnitt 9 nebeneinander Bereiche 6, 7 auf. Diese überlappen sich mit jeweils korrespondierenden Bereichen 6", 7' (1B) des badförmigen Abschnitts, was sich aus der spiralförmigen Umwicklung ergibt.
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Der (erste) Bereich 6 umfasst in 1A - 2C nicht-gezeigte Wellen (auch als erste Wellen bezeichnet), die in den dünnwandigen Kunststoff des bandförmigen Abschnitt 9 eingebracht sind. Der (zweite) Bereich 7 weist nicht-gezeigte zweite Wellen oder einen nicht gezeigten Glattbereich auf. Vorzugsweise weist der Bereich 7 eine geringere Höhe in der Dickenrichtung 11 auf als der Bereich 6, sodass ein Versatz 13 (2B) zwischen den Bereichen 6, 7 gebildet wird. In Querrichtung 12 (seitlich) wird der bandförmige Abschnitt 9 von Kanten 14 begrenzt.
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Der Versatz 13 begünstigt zunächst, dass die überlappenden Bereichen 6, 7' bzw. 6", 7 nicht zu einer kontinuierlichen Aufdickung beitragen, d.h., das Schutzband 2 kann in einer Spiralform mit in der Längsrichtung 10 gleichbleibendem Durchmesser gewickelt werden. Gleichzeitig kann der Versatz 13 bzw. die dabei gebildete Schulter 15 (2B) jedoch auch eine Relativbewegung der überlappenden Bereichen 6, 7' bzw. 6", 7 in Längsrichtung 5 des Kabelbündels 3 begrenzen. Für diese Relativbewegung steht zunächst, d.h., wenn sich das Kabelbündel 3 gerade erstreckt, ein Spalt 17 zwischen der Schulter 15 und einer benachbarten Kante 14 zur Verfügung steht. Der Spalt 17 wird zunehmend aufgebraucht, bis die Schulter 15 in Anlage mit dem Ende 14 gelangt. Die Relativbewegung erlaubt insbesondere ein Führen des umwickelten Kabelbündels 1 entlang enger Radien, beispielsweise, wenn dieses in einem Fahrzeug verbaut wird.
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Anhand der 3, 3A wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das in den 4A - 4F gezeigten Halbzeugs 16 eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen des in den 5A und 5B gezeigten Schutzbandes 2 und weiter des umwickelten Kabelbündels 1 gemäß den 1A - 1C erläutert.
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In einem ersten Schritt S1 wird ein Körper aus einem Rohmaterial 18, insbesondere Kunststoffgranulat, extrudiert. Dazu ist zumindest ein Extruder 19 vorgesehen. Dieser presst das Rohmaterial 18 unter Aufbringung von Druck und Wärme durch einen Spritzkopf bzw. eine Spritzdüse 20. Der Spritzkopf bzw. die Spritzdüse 20 weist ein beispielsweise rechteckiges oder rundes Profil auf. Entsprechend wird nach dem Spritzkopf bzw. Spritzdüse 20 ein Glattschlauch 21 (hier auch als Körper bezeichnet) mit einem rechteckigen oder runden Profil 22 aus noch weichem Kunststoff erzeugt.
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Der noch weiche Glattschlauch 21 wird in einem auf den Extruder 19 folgenden Corrugator 23 korrugiert (Schritt S2 in 3), d. h., mit Wellen versehen. Hierzu weist der Corrugator 23 Formbacken 24 auf, welche von außen an den Glattschlauch 21 angesetzt werden und mithilfe von Vakuum und Überdruck die Wandung (entspricht dem späteren bandförmigen Abschnitt 9 zumindest in Teilen) des Glattschlauchs 21 in die entsprechende Wellenform ziehen bzw. pressen.
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Der entsprechend gefertigte Wellschlauch 16 (vorliegend auch als Halbzeugs bezeichnet), dann mit rechteckigen Profil 25, verlässt den Corrugator 23 und wird anschließend mit einer Schneideeinrichtung 26 in vier Schutzbänder 2 zertrennt (Schritt S3 in 3). Dazu kann die Schneideinrichtung 26, beispielsweise in Form eines rotierenden Messers, entlang von Diagonalen 27, 28 durch den Wellschlauch 24 schneiden. Die Schutzbänder 2 weisen eine flächige Gestalt mit einem l-förmigen Profil 29 auf.
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Vor Zertrennen des Wellschlauchs 16 in die Schutzbänder 2 kann dieser geeignet abgelängt werden, bspw. in Stücke zu 5 m Länge. Alternativ könnten auch erst die vereinzelten Schutzbänder 2 geeignet abgelängt werden.
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Anstelle der rechteckigen Profile 22 und 25 könnten der Glattschlauch 21 bzw. der Wellschlauch 24 mit anderen Profilen, beispielsweise dreieckig, fünfeckig oder mehreckig, extrudiert bzw. im Corrugator 23 geformt werden.
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Weiterhin kann ein zusätzlicher Extruder 31 vorgesehen sein, welcher ein weiteres Rohmaterial 32, beispielsweise einen weiteren Kunststoff, durch den Spritzkopfes 20 presst (auch als Coextrusion bezeichnet), welcher in diesem Fall als Mehrkomponenten-Spritzkopf ausgebildet ist. Dadurch können der Glattschlauch 21 und entsprechend der Wellschlauch 16 sowie die Schutzbänder 2 aus mehreren Kunststoffkomponenten hergestellt werden. Insbesondere erlaubt dies beispielsweise die Kanten 14 (siehe 2B sowie 3A) aus einem weicheren Kunststoff und im Übrigen das Schutzband 2 bzw. den bandförmigen Abschnitt 9 aus einem härteren Kunststoff herzustellen. Insbesondere kann der weiche Kunststoff eine Härte von 10 bis 70 Shore A 15s, und/oder der harte Kunststoff eine Härte von 40 bis 90 Shore D aufweisen.
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Der verwendete Kunststoff (weich und hart) weist bevorzugt im Halbzeug 16 bzw. fertigen Schutzband 3 eine homogene Zusammensetzung auf, d.h. ohne Faser oder dergleichen. Er ist außerdem biegsam, um sich für das Umwickeln des Kabelbündels 3 ausreichend elastisch verformen zu lassen.
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Alternativ könnten die Schutzbänder 2 in einem Spritzgussverfahren (nicht gezeigt) hergestellt werden.
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Anschließend werden die Schutzbänder 2 verwendet, um ein Kabelbündel 3 zu umwickeln (Schritt S4 in 3), wie bereits Zusammenhang mit den 1A - 2B erläutert. Dies kann per Hand oder, wie in 3A gezeigt, mithilfe einer Wickeleinrichtung 30 automatisiert erfolgen.
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Wie in 4C zu erkennen, setzt sich jede der vier Seiten 33, 33', 33", 33"' (die Seiten 33", 33"' werden nachfolgend der Einfachheit halber nicht im Detail erläutert) des rechteckigen Profils 25 des Halbzeugs 16 aus einem ersten Bereich 6 bzw. 6', einem zweiten Bereich 7, 7' sowie Kanten 14 bzw. 14' zusammen. Die Kanten 14, 14' bilden einen einheitlichen Verbindungsbereich 34, 34', 34", 34"' zwischen den Seiten 33, 33', 33", 33"' aus. Die Verbindungsbereiche 34, 34', 34", 34"' werden durch Schneiden, bspw. entlang der Diagonalen 27, 28, in jeweilige Kanten 14 bzw. 14' der bandförmigen Abschnitte 9, 9' zertrennt und die bandförmigen Abschnitte 9, 9' bzw. die Schutzbänder 2, 2' hierdurch erzeugt.
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Der erste Bereich 6 weist, wie in 4F zu sehen, die einen Schnitt III-III aus 4B zeigt, erste Wellen 35 mit Bergen 36 und Tälern 37 auf. Die Berge 36 und Täler 37 wechseln entlang der Vorschubrichtung 38 (3A) ab, entlang derer der Glattschlauch 21 durch den Corrugator 23 geschoben wird bzw. der Wellschlauch 16 den Corrugator 23 verlässt. Die Vorschubrichtung 38 entspricht der Längsrichtung 10 des erzeugten bandförmigen Abschnitts 9. Die Berge 36 und Täler 37 bilden eine eckige Sinusform aus und sind materialeinstückig miteinander verbunden.
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Der zweite Bereich 7 weist, wie in 4E zu sehen, die einen Schnitt II-II aus 4B zeigt, zweite Wellen 39 mit Bergen 40 und Tälern 41. Die Berge 40 und Täler 41 wechseln sich ebenfalls in der Vorschubrichtung 38 bzw. der Längsrichtung 10 ab. Auch die Berge 40 und Täler 41 bilden eine eckige Sinusform aus und sind materialeinstückig miteinander verbunden.
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Die zweiten Wellen 39 weisen eine geringere Höhe und Breite auf als die ersten Wellen 35. Entsprechend sind die Höhe der zweiten Wellen 39 als h-x und die Breite der zweiten Wellen 39 als b-y bezeichnet, wohingegen die der ersten Wellen 35 mit h bzw. b bezeichnet ist. Die Höhe ist vorliegend die Strecke von einem Tal 37 bzw. 41 bis zu einem Berg 36 bzw. 40, die Breite die Strecke zwischen den Anfängen 42 jeweiliger Bergflanken. Folgende Werte sind besonders bevorzugt: h = 1,75 - 3 mm, x = 0,5 - 1 mm, b = 1,8 - 3 mm, y = 0,5 - 1 mm.
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Die ersten und zweiten Wellen 35, 39 sind jeweils durch den verformten, dünnwandigen Kunststoff der Schlauchwand gebildet. Die Dicke d (in Dickenrichtung) des Kunststoffs beträgt beispielsweise kleiner 2mm, kleiner 1mm oder kleiner 0,5 mm.
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Die 4D, welche eine vergrößerte Ansicht IV aus 4C zeigt, illustriert den bereits erwähnten - hier einfachen - Versatz 13, der sich hier daraus ergibt, dass die Berge 36 der ersten Wellen 35 höher sind als die Berge 40 der zweiten Wellen 39. Die Täler 37, 41 der ersten und zweiten Wellen 35, 39 befinden sich dagegen in der gleichen Ebene 43.
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Die 5A und 5B illustrieren ein aus dem Halbzeug 16 herausgeschnittenes Schutzband 2 mit den Wellen 35, 39 aus dem harten Kunststoff 18, ausgenommen deren Kanten 14 aus weichem Kunststoff 32. Die Kanten 14 könnten sich alternativ als Glattbereiche an die Wellen 35, 39 anschließen, vgl. das Ausführungsbeispiel gemäß den 8A - 8E. Mit Blick auf 4A wird deutlich, dass sich aus dem Wellschlauch 16 vier bandförmige Abschnitte 9, 9', 9", 9"' herausschneiden und somit vier Schutzbänder 2 (gleicher Länge) erzeugen lassen.
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Im gewickelten Zustand kann, wie in dem schematischen Schnitt in 5C gezeigt, vorgesehen sein, dass sich die Bereiche 6, 7' bzw. 6", 7 (1B) derart überlappen, dass die großen Wellen 35 von oben in die kleinen Wellen 39 greifen, sodass es zu einem Formschluss zwischen diesen in der Längsrichtung 10 ( 2B) kommt, gleichwohl in der Querrichtung 12 (entsprechend der Längsrichtung 5 des Kabelbündels 3) die Verschieblichkeit der Wellen 35, 39 zueinander zwecks der vorstehend erwähnten Relativbewegung gewährleistet ist (bis zum Anschlag an der Schulter 15, 2B).
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Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen erstrecken sich die Wellen 35, 39 (bzw. nur 35 in den Ausführungsformen ohne zweite Wellen) ausschließlich in der Querrichtung 12, d.h., sie weisen in dieser Richtung ein gleichbleibendes Profil auf. Dies ist beispielsweise in 4B für den Wellschlauch 16 und in 5C für das Schutzband 2 illustriert. Die Erstreckungsrichtung der Wellen 35, 39 ist dort mit 46 bezeichnet und weist einen Winkel α von 90 Grad zur Längsrichtung 10 des bandförmigen Abschnitts 9 auf. Alternativ können die Wellen 35, 39 auch schräg stehen, sodass grundsätzlich gilt: 45 < α ≤ 90 Grad.
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Die 6A - 6D illustrieren eine Ausführungsform, in welcher ein doppelter Versatz 13a, 13b zwischen den Bereichen 6, 7 bzw. den Wellen 35, 39 vorgesehen ist. D.h., die Berge 36 und die Berge 40 liegen in unterschiedlichen Ebenen 43a, 43b. Gleichzeitig liegen auch die Täler 37 und Täler 41 in unterschiedlichen Ebenen 43c, 43d. Entsprechend ergibt sich an der Innen- und Außenseite des Wellschlauchs 16 ein Versatz 13a, 13b mit einer jeweils zugeordneten Schulter 15a, 15b. Entsprechendes gilt sodann für die Ober- und Unterseite des gefertigten Schutzbandes 2.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 7A - 7D ist anstelle der zweiten Wellen 39 ein Glattbereich 44 in Querrichtung 12 neben den Wellen 35 vorgesehen, sodass hier die Wellen 35 den ersten Bereich 6 (siehe 1B) und der Glattbereich 44 den zweiten Bereich 7 ausbilden. Die Breite L2 (in der Querrichtung 12 gemessen) des Glattbereichs 44 ist bevorzugt kleiner als die Breite L1 der Wellen 35. Gleiches gilt bevorzugt auch für die zweiten Wellen 39 (Breite L2) im Verhältnis zu den ersten Wellen 35 (Breite L1) gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispielen (siehe 4D und 5A).
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Am Übergang (entsprechend dem - einfachen - Versatz 13) zwischen den Wellen 35 und dem Glattbereich 44 sind die Wellen 35 über ihren Querschnitt mittels einstückig mit diesen gebildeten Kappen 45 verschlossen.
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Die Wellen 35 sind in Querrichtung 12 außenseitig wiederum mit einer Kante 14 gebildet. Auch der Glattbereich 44 bildet gegenüberliegend in Querrichtung 12 und außenseitig eine Kante 14 aus. Auch in diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit - dies gilt für alle Ausführungsbeispiele -, die Kanten 14 aus weichem Kunststoff und die Wellen 35 (im Übrigen) und den Glattbereich 44 aus hartem Kunststoff zu fertigen.
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Schließlich ist in 7B illustriert, dass die Wellen 35 mit einer Fase 47 in den Glattbereich 44 übergehen können. Die Fase 47 kann einen Winkel β von größer gleich 45 Grad aufweisen und erleichtert das Entformen im Corrugator 23 von den Formbacken 24 (siehe 3A). In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kappen 45 entsprechend dem Fasenwinkel β angeordnet. Gleiches gilt auch für die sonstigen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele. Beispielsweise können die (großen) ersten Wellen 35 eine Fase 47 mit Winkel β am Übergang zu den (kleinen) ersten Wellen 39 aufweisen, siehe 4C.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 8A - 8D sind die Wellen 35 mittig in dem bandförmigen Abschnitt 9 platziert. In Querrichtung 12 zu beiden Seiten der Wellen 35 sind Glattbereiche 44a, 44b, gefolgt von einer jeweiligen (äußeren) Kante 14 vorgesehen. Entsprechend sind bevorzugt die Querschnitte der Wellen 35 zu beiden Seiten mittels Kappen 45 verschlossen, die wiederum bevorzugt unter dem Winkel β geneigt sind.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel weist demnach der Wellschlauch 16 bzw. der bandförmige Abschnitt 9 einen ersten Bereich 6 (Wellen 35) und zwei zweite Bereiche 7-1, 7-2 auf. Beim Umwickeln des Kabelbündels 3 überdecken sich bevorzugt jeweils nur die zweiten Bereiche 7-1, 7-2.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- umwickeltes Kabelbündel
- 2
- Schutzband
- 3
- Kabelbündel
- 4
- elektrische Kabel
- 5
- Längsrichtung
- 6
- Bereich
- 7
- Bereich
- 8
- radiale Richtung
- 9
- bandförmiger Abschnitt
- 10
- Längsrichtung
- 11
- Dickenrichtung
- 12
- Querrichtung
- 13
- Versatz
- 14
- Kanten
- 15
- Schulter
- 16
- Halbzeugs
- 17
- Spalt
- 18
- Rohmaterial
- 19
- Extruder
- 20
- Spritzkopf
- 21
- Glattschlauch
- 22
- Profil
- 23
- Corrugator
- 24
- Formbacken
- 25
- Profil
- 26
- Schneideeinrichtung
- 27
- Diagonale
- 28
- Diagonale
- 29
- Profil
- 30
- Wickeleinrichtung
- 31
- Extruder
- 32
- Rohmaterial
- 33
- Seiten
- 34
- Verbindungsbereich
- 35
- Wellen
- 36
- Berg
- 37
- Tal
- 38
- Vorschubrichtung
- 39
- Wellen
- 40
- Berg
- 41
- Tal
- 42
- Beginn
- 43
- Ebene
- 44
- Glattbereich
- 45
- Kappen
- 46
- Erstreckungsrichtung
- b
- Breite
- d
- Dicke
- h
- Höhe
- α
- Winkel
- β
- Winkel
