DE102020201871A1 - TEXTILE CABLES FOR TEXTILES; IN PARTICULAR CLOTHING; AS WELL AS TEXTILE OR PARTIAL TEXTILE ACCESSORIES AND TEXTILES WITH THIS TEXTILE CABLED - Google Patents

TEXTILE CABLES FOR TEXTILES; IN PARTICULAR CLOTHING; AS WELL AS TEXTILE OR PARTIAL TEXTILE ACCESSORIES AND TEXTILES WITH THIS TEXTILE CABLED Download PDF

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Abstract

Textiles Kabelgewirk (10), insbesondere textiles Flachbandkabel, für smarte Textilien, wobei elektrisch und/oder optisch leitfähige Kabel (5) in das textile Kabelgewirk integriert sind.Textile knitted cable (10), in particular textile flat ribbon cable, for smart textiles, with electrically and / or optically conductive cables (5) being integrated into the textile cable knit.

Description

Die Erfindung betrifft sogenannte Smart Textiles, in denen Lichtmodule oder andere elektrische Komponenten in ein Textil integriert sein können. Prinzipiell eignen sich eine Vielzahl von unterschiedlichsten Textilien zur Integration von Lichtmodulen oder anderen elektrischen Komponenten, z.B. tragbare Textilien (Jacke, Hose, Taschen, etc.), aber auch viele andere Textilien aus den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen, wie beispielsweise Textilien für Kleidungsstücke, Rücksäcke, Taschen, Mützen, Accessoires, Teppiche, Wände und Möbel, Fangnetze (für Fische), Lichtdecken (z.B. für Hunde), sowie Textilien im Automobilbereich (z.B. für Sitze und Verkleidungen, im Innenraum, aber auch im Bereich des Chassis oder von Fenstern). Solche textil-integrierten Lichtmodule (auch als „Light-in-Textile“ bezeichnet) können für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt werden, um beispielsweise Lichteffekte in Verbindung mit einem Kleidungsstück zu erzeugen. Neben der Erzeugung von Lichteffekten können Smart-Textiles auch miniaturisierte Sensorik-Bauteile beinhalten („Smart Dust“).The invention relates to so-called smart textiles, in which light modules or other electrical components can be integrated into a textile. In principle, a large number of different textiles are suitable for the integration of light modules or other electrical components, e.g. Wearable textiles (jackets, pants, bags, etc.), but also many other textiles from a wide variety of applications, such as textiles for clothing, backpacks, bags, hats, accessories, carpets, walls and furniture, safety nets (for fish), light ceilings (e.g. for dogs), as well as textiles in the automotive sector (e.g. for seats and cladding, in the interior, but also in the area of the chassis or windows). Such textile-integrated light modules (also referred to as “light-in-textile”) can be used for a wide variety of applications, for example to create light effects in connection with an item of clothing. In addition to creating light effects, smart textiles can also contain miniaturized sensor components (“smart dust”).

Ein Lichtmodul kann beispielsweise in einer Warnweste oder einer Tasche, insbesondere einem Schulranzen integriert sein, um für eine höhere Sichtbarkeit des Trägers zu sorgen. Anders als im Falle von passiven Systemen, die auf einer Rückreflektion von Licht basieren, welches von einer externen, sich außerhalb des Kleidungsstückes befindlichen Lichtquelle ausgesendet wurde, wird im Falle eines Smart Textiles das Licht (hier das Warnlicht), aktiv erzeugt und ist damit unabhängig vom Vorhandensein einer externen Lichtquelle. Außerdem können dem Licht weitere Effekte aufgeprägt werden, um die Sichtbarkeit weiter zu erhöhen (z.B. pulsierendes Licht mit unterschiedlichen Blinkfrequenzen, Veränderung der Lichtintensität, Veränderung der Lichtfarbe, etc.). Alternativ können Smart Textiles auch aus ästhetischen Gründen oder zu Design-Zwecken eingesetzt werden, um einfache oder auch komplexere Lichteffekte bis hin zu Displayfunktionen (Schriftzüge, Symbole, etc.) zu erzeugen. Durch geeignete Ansteuerverfahren ist es außerdem möglich, Smart Textiles für ein „Situations-anpassbares Informationsübermitteln“ einzurichten, also um beispielsweise Informationen an Dritte durch Lichtsignale, insbesondere modulierte Lichtsignale, zu übermitteln. Details siehe OSRAM Patentanmeldung DE10 2017 219 259.3 . Bevorzugte Wellenlängen können im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen, alternativ oder zusätzlich aber auch im infraroten (IR) und/oder ultravioletten (UV) Wellenlängenbereich.A light module can, for example, be integrated in a safety vest or a bag, in particular a school satchel, in order to ensure greater visibility of the wearer. In contrast to passive systems, which are based on a back reflection of light emitted by an external light source located outside the garment, in the case of a smart textile the light (here the warning light) is actively generated and is therefore independent the presence of an external light source. In addition, other effects can be impressed on the light in order to further increase the visibility (e.g. pulsing light with different flashing frequencies, change in light intensity, change in light color, etc.). Alternatively, smart textiles can also be used for aesthetic reasons or for design purposes in order to create simple or more complex lighting effects through to display functions (lettering, symbols, etc.). By means of suitable control methods, it is also possible to set up smart textiles for “situation-adaptable information transmission”, that is to say, for example, to transmit information to third parties using light signals, in particular modulated light signals. For details, see OSRAM patent application DE10 2017 219 259.3 . Preferred wavelengths can be in the visible wavelength range, but alternatively or additionally also in the infrared (IR) and / or ultraviolet (UV) wavelength range.

Generell können Smart Textiles so aufgebaut sein, dass die Lichtmodule in Form von einzelnen Punktlichtquellen, insbesondere LEDs, in das Kleidungsstück integriert sind. Alternativ können die Lichtmodule auch Laserlichtquellen, Micro-LEDs oder selbstleuchtende textile Fäden aufweisen, beispielsweise OLED-basierte Fäden, welche in ein Kleidungsstück integriert, insbesondere eingewoben sein können. Alternativ oder zusätzlich können auch Leuchtstoffe (oftmals „Phosphore“ genannt) eingesetzt werden, welche als Wellenlängenkonverter fungieren und beispielsweise das Licht einer Anregungslichtquelle (Primärlicht) in ein Licht einer anderen, insbesondere längeren Wellenlänge (Sekundärlicht) umwandeln können, wobei für unterschiedliche Anwendungsfälle Materialien mit unterschiedlich langen Nachleuchtzeiten von Bedeutung sein können (Fluoreszenz, Phosphoreszenz). Eine weitere Möglichkeit, Licht effizient in ein Kleidungsstück zu integrieren besteht darin, das Licht eines LED-Moduls an einer Stirnseite in einen Lichtwellenleiter einzukoppeln und dieses Licht über die Längserstreckung des Lichtleiters hinweg sukzessive lateral auszukoppeln. Details zu dieser Ausführungsform werden in der 1 gezeigt, sowie in der OSRAM Patentanmeldung PCT/ EP2018/075818 .In general, smart textiles can be constructed in such a way that the light modules are integrated into the garment in the form of individual point light sources, in particular LEDs. Alternatively, the light modules can also have laser light sources, micro-LEDs or self-luminous textile threads, for example OLED-based threads, which can be integrated into an item of clothing, in particular woven into it. Alternatively or additionally, phosphors (often called "phosphors") can also be used, which act as wavelength converters and can, for example, convert the light from an excitation light source (primary light) into light of a different, in particular longer wavelength (secondary light), with materials being used for different applications Afterglow times of different lengths can be important (fluorescence, phosphorescence). Another possibility of efficiently integrating light into an item of clothing is to couple the light from an LED module into an optical waveguide at one end and successively couple this light laterally over the length of the optical waveguide. Details on this embodiment are given in 1 shown, as well as in the OSRAM patent application PCT / EP2018 / 075818 .

Die oben beschriebenen Ausführungsformen unterschieden sich hinsichtlich verschiedenster Parameter, wie z.B. der Lichtabstrahlcharakteristik, dem Stromverbrauch, der Herstellkomplexität und der Empfindlichkeit gegenüber Staub und Feuchtigkeit, wobei gerade Letzteres wegen der für Smart Textiles geforderten (Nass-) Waschbarkeit und einer ausreichenden Resistenz gegenüber Nässe im Allgemeinen ein entscheidendes Kriterium sein kann. In allen Fällen ist es jedoch so, dass elektrische Energie (z.B. aus einer Batterie, einem Akku, einer Powerbank, einer Solarzelle, etc.) über eine Kabelverbindung und gegebenenfalls weitere Verbindungs- und Verteilerelemente zu den jeweiligen lichterzeugenden Mitteln (einzelne LEDs, LED-Module, OLED-Fäden, etc.) geführt werden muss.The embodiments described above differ with regard to various parameters, such as e.g. the light emission characteristics, the power consumption, the manufacturing complexity and the sensitivity to dust and moisture, the latter in particular being a decisive criterion because of the (wet) washability required for smart textiles and adequate resistance to moisture. In all cases, however, it is the case that electrical energy (e.g. from a battery, a rechargeable battery, a power bank, a solar cell, etc.) via a cable connection and possibly further connection and distribution elements to the respective light-generating means (individual LEDs, LED Modules, OLED threads, etc.) must be guided.

Im Stand der Technik werden für die oben genannten Kabelverbindungen üblicherweise Standardlösungen verwendet, die seit vielen Jahren am Markt verfügbar sind und beispielsweise aus kunststoffisolierten Kupferadern oder - litzen bestehen. Nachteilig an diesen Lösungen ist der große Durchmesser solcher Kabelverbindungen (typischerweise zumindest 2 mm Außendurchmesse), deren geringe mechanische Flexibilität und die mangelnde Integrierbarkeit in das jeweilige smarte Kleidungsstück.In the prior art, standard solutions are usually used for the above-mentioned cable connections, which have been available on the market for many years and consist, for example, of plastic-insulated copper wires or strands. The disadvantage of these solutions is the large diameter of such cable connections (typically at least 2 mm outside diameter), their low mechanical flexibility and the inability to integrate into the respective smart item of clothing.

Weiterhin sind im Stand der Technik leitfähige Garne bekannt. Dies bestehen aus metallisierten textilen Fasern, welche einen nichtleitenden textilen Kern und eine leitfähige metallische Außenhülle aufweisen. Nachteilig an diesen Lösungen sind der hohe elektrische Widerstand und die fehlende Isolation solcher leitfähigen Garne.Furthermore, conductive yarns are known in the prior art. These consist of metallized textile fibers, which have a non-conductive textile core and a conductive metallic outer shell. Disadvantages of these solutions are the high electrical resistance and the lack of insulation of such conductive yarns.

Darüber hinaus sind im Stand der Technik sogenannte Textilkabel bekannt. Bei diesen handelt es sich um Kupferadern bzw. Kupferlitzen, welche als elektrisch isolierende Außenhülle zusätzlich zu einem Kunststoffmantel einen textilbasierten Werkstoff aufweisen. Hinsichtlich des äußeren Erscheinungsbildes und der Haptik können diese Ausführungsformen zwar Vorteile gegenüber kunststoffummantelten Kabelverbindungen haben, die Hauptnachteile „großer Durchmesser“ und „geringe Flexibilität“ bleiben aber im Wesentlichen unverändert. In addition, so-called textile cables are known in the prior art. These are copper wires or copper strands, which have a textile-based material as an electrically insulating outer sheath in addition to a plastic sheath. With regard to the external appearance and the feel, these embodiments may have advantages over plastic-sheathed cable connections, but the main disadvantages “large diameter” and “low flexibility” remain essentially unchanged.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte elektrische und/oder optische Verbindung in Form eines textilen Kabelgewirks, insbesondere eines textilen Flachbandkabels für smarte Textilien anzugeben, welche die im Stand der Technik vorhandenen Nachteile „großer Durchmesser“ und „geringe mechanische Flexibilität“ verbessert, sowie eine einfachere Integrierbarkeit in Smart Textiles ermöglicht.The object of the present invention is therefore to provide an improved electrical and / or optical connection in the form of a textile knitted cable, in particular a textile flat ribbon cable for smart textiles, which improves the disadvantages of “large diameter” and “low mechanical flexibility” present in the prior art , as well as easier integration into smart textiles.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein textiles Kabelgewirk, enthaltend Fasern bzw. Fäden, mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung, sowie der Figuren.This object is achieved by a textile knitted cable, containing fibers or threads, with the features according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims, the description and the figures.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll zunächst ein System aus dem Stand der Technik (PCT/ EP2018/075818 ) beschrieben werden, welches beispielhaft eine der oben genannten Ausführungsformen zur Realisierung von Light-in-Textile Anwendungen skizziert. Dazu wird auf 1 verwiesen.For a better understanding of the invention, a system from the prior art (PCT / EP2018 / 075818 ), which exemplarily outlines one of the above-mentioned embodiments for the realization of light-in-textile applications. This is done on 1 referenced.

Das in 1 gezeigte Lichtmodul 38 (Stand der Technik) weist einen USB-Steckverbinder 40 auf, in dem ein Lichttreiber (z.B. ein LED-Treiber) in einem Vergussgehäuse 42 angeordnet ist. Der USB-Steckverbinder 40 ist weiterhin über ein Kabel 44 mit einem Splitter 46 verbunden, der in einem Vergussgehäuse 48 angeordnet ist. Das Kabel 44 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Länge von etwa 10 cm auf und ist aus vier Adern mit einem jeweiligen Querschnitt von 0,5 mm2 aufgebaut. Zusammen mit einer kunststoffbasierten Außenhülle ergibt sich hierbei ein Kabelaußendurchmesser von ca. 2,8mm. Das gezeigte Lichtmodul ist rein exemplarisch. In der Regel weisen aber auch andere vergleichbare Lichtmodule Kabelaußendurchmesser im Bereich von typischerweise ca. 2-3mm auf.This in 1 shown light module 38 (Prior art) has a USB connector 40 in which a light driver (e.g. an LED driver) in a potted housing 42 is arranged. The USB connector 40 is still via a cable 44 with a splinter 46 connected, in a potting housing 48 is arranged. The cable 44 In the exemplary embodiment shown, it has a length of approximately 10 cm and is made up of four wires with a respective cross section of 0.5 mm 2 . Together with a plastic-based outer sheath, this results in an outer cable diameter of approx. 2.8 mm. The light module shown is purely exemplary. As a rule, however, other comparable light modules also have outer cable diameters in the range of typically approx. 2-3mm.

Integriert oder verbunden mit dem Splitter 46 kann das Lichtmodul 38 weitere Elemente aufweisen, beispielsweise eine Kommunikationseinheit 50 und/oder eine Sensoreinheit 52. Aus dem Vergussgehäuse 48 heraus führen vier Kabel 54 mit einer beispielhaften Länge von jeweils 40 cm und bestehend aus jeweils 2 Adern mit einem Querschnitt von 0,14 mm2 zu vier LED-Lichtquelleneinheiten, welche (nicht dargestellt) in einem jeweiligen Vergussgehäuse 56 angeordnet sind und welche Licht in den LED-Lichtquelleneinheiten zugeordneten Lichtleiter 58, 60, 62, 64 abgeben können. Die Lichtleiter können aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt sein, beispielsweise aus TPU (Thermoplastisches Polyurethan). Je nach Einsatzgebiet des Lichtmoduls können vorteilhafte Kabellängen einen großen Wertebereich umfassen, von wenigen Zentimetern bis hin zu 100 cm und mehr.Integrated or connected to the splitter 46 can the light module 38 have further elements, for example a communication unit 50 and / or a sensor unit 52 . From the potting housing 48 four cables lead out 54 with an exemplary length of 40 cm each and consisting of 2 wires each with a cross section of 0.14 mm 2 to four LED light source units, which (not shown) in a respective potting housing 56 are arranged and which light in the LED light source units assigned light guide 58 , 60 , 62 , 64 can submit. The light guides can be made of a thermoplastic, for example TPU (thermoplastic polyurethane). Depending on the field of application of the light module, advantageous cable lengths can cover a wide range of values, from a few centimeters to 100 cm and more.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen für ein erfindungsgemäßes textiles Kabelgewirk, insbesondere in Form eines textilen Flachbandkabels im Detail beschrieben. Der Begriff „Textil“ soll hierbei Gewirke bzw. Fadensysteme umfassen, welche durch Maschenbildung beispielsweise mit Hilfe einer Wirkmaschine hergestellte Stoffe darstellen. Weiterhin sollen Gewebe umfasst sein, die ein flächenhaftes textiles Gebilde darstellen und beispielsweise aus zwei verschiedenen Fadensystemen (Kettfäden, Schussfäden) aufgebaut sind.In the following, various embodiments for a textile knitted cable according to the invention, in particular in the form of a textile flat ribbon cable, are described in detail. The term “textile” is intended to include knitted fabrics or thread systems, which represent fabrics produced by stitch formation, for example with the aid of a knitting machine. Furthermore, fabrics are to be included which represent a flat textile structure and are composed, for example, of two different thread systems (warp threads, weft threads).

Das erfindungsgemäße textile Kabelgewirk bzw. textile Flachbandkabel ist dafür ausgelegt, eine verbesserte elektrische und/oder optische Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten der Lichtmodule herzustellen wie z.B. einer elektrischen Energiequelle, externen Sensoren und zugeordneten lichterzeugenden Mitteln. In dem in 1 gezeigten Beispiel aus dem Stand der Technik können beispielsweise das Kabel 44 und/oder die Kabel 54 durch jeweilige erfindungsgemäße textile Flachbandkabel ersetzt werden.The textile knitted cable or textile ribbon cable according to the invention is designed to produce an improved electrical and / or optical connection between the individual components of the light modules, such as an electrical energy source, external sensors and associated light-generating means. In the in 1 The example shown from the prior art can, for example, be the cable 44 and / or the cables 54 be replaced by respective textile ribbon cables according to the invention.

Das erfindungsgemäße textile Kabelgewirk bzw. textile Flachbandkabel kann dabei alle oder auch nur Teile der im Folgenden aufgelisteten Komponenten bzw. Merkmale umfassen (Bezugszeichen siehe entsprechende Figuren):

  1. a) Ein Gewirk, welches aus separaten Fasern bzw. Fäden (1, 2) eines bevorzugt hochschmelzenden Materials (z.B. Garn, Metall) gemäß gängigen Verfahren hergestellt wurde. Weiterhin bevorzugt sind für das Garn solche Materialien, welche nicht wasseraufnehmend bzw. wassersaugend sind, um eine Docht-ähnliche Wirkung auf Flüssigkeiten bzw. Feuchtigkeit zu vermeiden.
  2. b) Elektrisch und/oder optisch leitfähige Kabel 5, bestehend aus mechanisch flexiblen Adern (der Begriff „Ader“ soll hier und im Folgenden sowohl elektrische Einzelleiter als auch optische Einzelleiter, im letzteren Fall also Lichtleiter, bezeichnen) oder Aderbündeln (Litzen bzw. Lichtfaserbündel) 3. Im Falle von elektrischen Kabeln sind Adern oder Aderbündel bevorzugt, die einen niedrigen elektrischen Widerstand von kleiner als 1 Ohm/m aufweisen (z.B, Cu, Cu+Zn, etc.). Bevorzugt sind die Litzen einzeln isoliert und dazu mit einem hochschmelzbaren Material 4 ummantelt. Die einzelnen Adern können dabei einen Durchmesser von 0,02 bis 0,2mm aufweisen und die daraus aufgebaute Litze (bestehend aus typischerweise mindestens 1 bis maximal etwa 50 Adern) kann einen Außendurchmesser von ca. 0,2 bis 0,6 mm aufweisen, bevorzugt entsprechend AWG 28 bis 32 (AWG = American Wire Gauge).
  3. c) Das textile Kabelgewirk 10 kann bevorzugt derart ausgeführt sein, dass das Fadensystem einen eher lockeren Verbund darstellt und zwar insofern, als der Abstand zwischen den einzelnen das Gewirk bildenden Fasern bzw. Fäden (1, 2) zumindest so groß ist, dass das Eindringen von Spritzkunststoff oder Vergussmasse ermöglicht, um somit die Fasern vollständig umschließen und einen flüssigkeitsdichten Verbund bilden zu können. Dies kann dazu genutzt werden, das textile Flachband mit einem Gehäuse 12 (z.B. einem elektrischen und/oder optischen Steckergehäuse oder einem Gehäuse für elektrische und/oder optische Bauteile wie LEDs, Batterien, Schaltern, etc.) zu verbinden. (Siehe 5) .
  4. d) Die Kabel 5 können mittels gängiger Herstellverfahren in das textile Kabelgewirk 10 integriert und insbesondere mit den Schussfäden 1 und den Kettfäden 2 verwoben sein. Je nach Ausführungsform können, beispielsweise in regelmäßigen Abständen, Kettfäden 2 durch Adern 5 ersetzt sein. Diese Anordnung kann sich über die gesamte Breite des textilen Flachbandes fortsetzen oder nur einen ersten Bereich A betreffen, während in einem zweiten Bereich B keine Kettfäden durch Kabel ersetzt sind, siehe 3. Prinzipiell können Kettfäden und Kabel auch gemeinsam, also beispielsweise parallel zueinander in einer Masche verwoben werden.
  5. e) Alternativ oder zusätzlich zum Einweben in das textile Kabelgewirk 10 können die Kabel 5 oder Teile der Kabel 5 auch in Taschen oder Kanäle 7 einer Stoffbahn 6 (welche wiederum aus Schussfäden 1 und Kettfäden 2 aufgebaut ist) eingenäht sein, siehe 4.
  6. f) Bevorzugt ist eine Anordnung der Adern 5 im textilen Kabelgewirk 10 in einem definierten Abstand (von beispielsweise 1,27 mm), welcher ein maschinelles Verarbeiten, im Fall von elektrischen Kabeln z.B. mit Schneidklemmverbindern, ermöglicht. Bevorzugt können die Kabel bzw. isolierten Litzen oder Lichtfaserbündel in einer Ebene angeordnet sein und ein textiles Flachbandkabel mit einer Dicke von weniger als 1 mm und einer hohen Flexibilität (Biegeradium <5 mm) bilden. Alternativ sind aber auch dreidimensionale Anordnungen denkbar. Bevorzugt sind die Kabel parallel zueinander angeordnet, um durch ihre Position die funktionale Zuordnung zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.
  7. g) Eine Temperaturstabilität der verwendeten Materialien kann bevorzugt mindestens 80 °C betragen, besonders bevorzugt mindestens 160°C. Geeignete Materialien können beispielweise Silikon, Teflon (PTFE) Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen (FEP), etc. enthalten oder daraus bestehen.
  8. h) Bevorzugt weist das textile Kabelgewirk 10 eine Zugfestigkeit von mindestens 50 N in der Achse der Kettfäden bzw. Leiterbahnen auf.
  9. i) Optional können im textilen Kabelgewirk 10 auch einzelne der Kabel 5 in der Anordnung nach 3 bzw. 4 fehlen, um eine Möglichkeit zum Fixieren des Gewirks am Smart Textile zu ermöglichen. Bevorzugt kann dieser Fixierungsbereich markiert sein, beispielsweise durch spezielle Farben, Strukturen oder dergleichen.
  10. j) Alternativ oder zusätzlich können einzelne der isolierten elektrischen Kabel 5 durch Kabel 5' ersetzt oder ergänzt werden, wobei die Kabel 5' Aderbündel (Litzen) 3' umfassen, welche einen höheren elektrischen Widerstand als die Aderbündel 3 haben und somit als Heizleiter einsetzbar sind. Über diese Heizleiter, die auch nur abschnittsweise aus einem hochohmigen Material bestehen könne, kann beispielsweise nach dem Waschen oder generell nachdem das Smart Textile einer erhöhten Feuchtigkeit ausgesetzt wurde, durch Zuschalten eines Heizstromes das Textil gezielt an „neuralgischen Stellen“ aufgeheizt und damit getrocknet werden. Bevorzugt wird dieser Trocknungsvorgang vor dem Anlegen einer Spannung an die Litzen 5 zur Versorgung der Lichtmodule für einen Trocknungszeitraum aktiviert.
  11. k) Alternativ oder zusätzlich können einzelne der isolierten Kabel 5 durch Funktionsfäden 5"ersetzt oder ergänzt werden. Diese können beispielsweise aus einem metallischen Material wie Stahl bestehen, um Zugkräfte aufnehmen zu können. Weiterhin können die Funktionsfäden als Heizdraht oder als Antenne ausgeführt sein. Denkbar sind auch Funktionsfänden, welche einzelne unisolierte oder zumindest teilweise unisolierte Leitungen aufweisen und so beispielsweise als Sensor fungieren können (z.B. als Sensor zum Messen der Restfeuchte).
The textile knitted cable fabric or textile flat ribbon cable according to the invention can include all or only parts of the components or features listed below (for reference numbers see corresponding figures):
  1. a) A knitted fabric, which consists of separate fibers or threads ( 1 , 2 ) a preferably high-melting material (eg yarn, metal) was produced according to common methods. Materials which are not water-absorbent or water-absorbent are also preferred for the yarn in order to avoid a wick-like effect on liquids or moisture.
  2. b) Electrically and / or optically conductive cables 5 , consisting of mechanically flexible cores (the term "core" is intended here and in the following to refer to both electrical individual conductors and optical individual conductors, in the latter case light guides) or bundles of wires (strands or fiber optic bundles) or bundles of wires preferred that have a low electrical resistance of less than 1 ohm / m (e.g., Cu, Cu + Zn, etc.). The strands are preferably individually insulated and for this purpose with a high-melting material 4th encased. The individual cores can have a diameter of 0.02 to 0.2 mm and the stranded wire constructed therefrom (typically consisting of at least 1 to a maximum of about 50 cores) can have an outer diameter of about 0.2 to 0.6 mm, preferably according to AWG 28 to 32 (AWG = American Wire Gauge).
  3. c) The textile cable fabric 10 can preferably be designed in such a way that the thread system represents a rather loose composite insofar as the distance between the individual fibers or threads forming the knitted fabric ( 1 , 2 ) is at least so large that the penetration of injection-molded plastic or potting compound is possible in order to completely enclose the fibers and to be able to form a liquid-tight composite. This can be used to attach the textile flat belt to a housing 12 (for example an electrical and / or optical connector housing or a housing for electrical and / or optical components such as LEDs, batteries, switches, etc.). (Please refer 5 ).
  4. d) The cables 5 can be incorporated into the textile cable fabric using common manufacturing processes 10 integrated and in particular with the weft threads 1 and the warp threads 2 be interwoven. Depending on the embodiment, warp threads can be used, for example at regular intervals 2 through veins 5 be replaced. This arrangement can continue over the entire width of the flat textile tape or only relate to a first area A, while no warp threads are replaced by cables in a second area B, see FIG 3 . In principle, warp threads and cables can also be woven together, for example parallel to one another, in one mesh.
  5. e) As an alternative or in addition to weaving into the textile cable fabric 10 can the cables 5 or parts of the cables 5 also in pockets or channels 7th a panel of fabric 6th (which in turn are made from weft threads 1 and warp threads 2 is built up) be sewn in, see 4th .
  6. f) An arrangement of the wires is preferred 5 in the textile cable fabric 10 at a defined distance (of for example 1.27 mm), which allows machine processing, in the case of electrical cables, for example with insulation displacement connectors. The cables or insulated strands or fiber optic bundles can preferably be arranged in one plane and form a textile flat ribbon cable with a thickness of less than 1 mm and a high degree of flexibility (bending radius <5 mm). Alternatively, however, three-dimensional arrangements are also conceivable. The cables are preferably arranged parallel to one another in order to enable or facilitate the functional assignment through their position.
  7. g) The temperature stability of the materials used can preferably be at least 80.degree. C., particularly preferably at least 160.degree. Suitable materials can, for example, contain or consist of silicone, Teflon (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP), etc.
  8. h) The textile knitted fabric preferably has 10 a tensile strength of at least 50 N in the axis of the warp threads or conductor tracks.
  9. i) Optionally, in the textile cable fabric 10 also some of the cables 5 in the arrangement according to 3 or. 4th are missing in order to enable a way to fix the knitted fabric on the smart textile. This fixing area can preferably be marked, for example by special colors, structures or the like.
  10. j) Alternatively or additionally, some of the insulated electrical cables 5 through cables 5 ' replaced or supplemented, with the cables 5 ' Wire bundle (strands) 3 ' include, which have a higher electrical resistance than the wire bundle 3 and can therefore be used as heating conductors. These heating conductors, which can only consist of a high-resistance material in sections, can be used, for example, after washing or generally after the smart textile has been exposed to increased moisture, to heat the textile in a targeted manner at "neuralgic points" and thus dry it. This drying process is preferred before voltage is applied to the strands 5 activated to supply the light modules for a drying period.
  11. k) Alternatively or additionally, some of the isolated cables 5 can be replaced or supplemented by functional threads 5 ″. These can for example consist of a metallic material such as steel in order to be able to absorb tensile forces. Furthermore, the functional threads can be designed as a heating wire or as an antenna Have lines and can thus act, for example, as a sensor (e.g. as a sensor for measuring residual moisture).

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, sowie anhand der Zeichnungen. Dabei können gleiche oder gleichartige Merkmale im Folgenden der Einfachheit halber auch mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred embodiments and on the basis of the drawings. It can be the same or similar features are also designated below with the same reference symbols for the sake of simplicity.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein lichtleiter-basiertes Lichtmodul für Smart Textile Anwendungen gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Kabels für die Verwendung in einem erfindungsgemäßen textilen Kabelgewirk;
  • 3 eine schematische Darstellung einer angeschnittenen perspektivischen Sicht auf ein textiles Kabelgewirk gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 4 eine schematische Darstellung einer angeschnittenen perspektivischen Sicht auf ein textiles Kabelgewirk gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 5A eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein textilen Kabelgewirk mit angekoppeltem Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 5B eine schematische Darstellung einer Schnittansicht des textilen Kabelgewirks mit angekoppeltem Gehäuse gemäß 5A.
Show:
  • 1 a schematic representation of a plan view of a light guide-based light module for smart textile applications according to the prior art;
  • 2 a schematic representation of a cable for use in a textile cable fabric according to the invention;
  • 3 a schematic representation of a sectioned perspective view of a textile cable fabric according to an embodiment of the invention;
  • 4th a schematic representation of a sectioned perspective view of a textile cable fabric according to a further embodiment of the invention;
  • 5A a schematic representation of a plan view of a textile cable fabric with a coupled housing according to an embodiment of the invention;
  • 5B a schematic representation of a sectional view of the textile cable fabric with the coupled housing according to FIG 5A .

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels 5 für die Verwendung in einem erfindungsgemäßen textilen Kabelgewirk wie beispielsweise in den 3 bis 5 gezeigt. Das Kabel 5 besteht aus Adern oder einem Aderbündel 3 und einer isolierenden Umhüllung 4. Die Adern 3 können je nach vorgesehener Funktion als elektrisch leitende Drähte oder optisch leitende Lichtfasern ausgeführt sein. Beispielsweise kann ein sehr flexibles Kabel 5 sieben verzinnte Einzeldrähte 3 (in 2 nicht erkennbar) aus Kupfer aufweisen bei einem gesamten Durchmesser von ca. 0,5 mm einschließlich Isolierung 4.The 2 shows a schematic representation of a cable 5 for use in a textile cable knit according to the invention such as, for example, in the 3 to 5 shown. The cable 5 consists of wires or a bundle of wires 3 and an insulating cover 4th . The veins 3 can be designed as electrically conductive wires or optically conductive light fibers, depending on the intended function. For example, a very flexible cable 5 seven tinned strands 3 (in 2 not visible) made of copper with a total diameter of approx. 0.5 mm including insulation 4th .

Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer angeschnittenen perspektivischen Sicht auf ein textiles Kabelgewirk 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das textile Kabelgewirk 10 ist als textiles Flachbandkabel ausgebildet und besteht aus Schussfäden 1 und Kettfäden 2 sowie in das textile Kabelgewirk 10 eingewobene Kabel 5. In einem Bereich A des textilen Flachbandkabels 10 sind beispielhaft drei Kabel 5 eingewoben. Der Bereich B weist hingegen keine eingewobenen Kabel auf und ist beispielsweise als Nähbereich vorgesehen. Der Nähbereich B kann optisch markiert sein, um das Erkennen des Nähbereichs B - und damit auch des komplementären Bereichs A - zu erleichtern.The 3 shows a schematic representation of a sectioned perspective view of a textile knitted cable 10 according to a first embodiment of the invention. The textile cable fabric 10 is designed as a textile ribbon cable and consists of weft threads 1 and warp threads 2 as well as in the textile cable fabric 10 woven cables 5 . In an area A of the textile ribbon cable 10 are an example of three cables 5 woven in. In contrast, area B has no cables woven into it and is provided, for example, as a sewing area. The sewing area B can be optically marked in order to make it easier to identify the sewing area B - and thus also the complementary area A.

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung einer angeschnittenen perspektivischen Sicht auf ein textiles Kabelgewirk 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das textile Kabelgewirk 10 ist wieder als textiles Flachbandkabel ausgebildet. Allerdings ist hier eine Stoffbahn 6 mit in einem Bereich A eingenähten Taschen oder Kanälen 7 vorgesehen. In die Taschen bzw. Kanäle 7 sind Kabel 5 eingenäht, hier beispielhaft vier Kabel 5. Der Bereich B (Nähbereich) des textilen Flachbandkabels weist hingegen keine Taschen oder Kanäle bzw. darin eingenähte Kabel auf.The 4th shows a schematic representation of a sectioned perspective view of a textile knitted cable 10 according to a second embodiment of the invention. The textile cable fabric 10 is again designed as a textile ribbon cable. However, here is a panel of fabric 6th with pockets or channels sewn in area A. 7th intended. In the pockets or channels 7th are cables 5 sewn in, here as an example four cables 5 . In contrast, the area B (sewing area) of the textile flat ribbon cable has no pockets or channels or cables sewn into them.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das textile Flachbandkabel ca. 16 bis 17 mm breit. Davon entfallen ca. 10 mm auf den Nähbereich B. Im Bereich A sind fünf Litzenkabel im gegenseitigen Abstand von jeweils ca. 1,27 mm in das textile Gewirk eingearbeitet.In an exemplary embodiment not shown, the textile flat ribbon cable is approximately 16 to 17 mm wide. Approx. 10 mm of this is accounted for by sewing area B. In area A, five stranded cables are worked into the textile fabric at a mutual distance of approx. 1.27 mm.

Die 5A und 5B zeigen eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines als textiles Flachbandkabel ausgebildeten textilen Kabelgewirks 10 mit angekoppeltem Gehäuse 12 (nur teilweise dargestellt) bzw. eine zugehörige Schnittansicht entlang der Schnittachse C-D. Hier ist das textile Flachbandkabel 10 mit eingebetteten Adern 5 als eher lockerer Verbund ausgeführt, um das Eindringen von Vergussmasse, z.B. eines Spritzkunststoffs, zur Ankopplung des Gehäuses 12 zu ermöglichen. Das Gehäuse 12 kann beispielsweise zur Aufnahme eines Schalters, Batterie, elektrischen und/oder optischen Schaltung oder ähnlichem dienen (nicht dargestellt). Deshalb erstrecken sich die Kabel 5 in das Innere des Gehäuses 12 hinein und sind dort entsprechend kontaktiert. Die Schussfäden 1 und Kettfäden 2 dienen nur der mechanischen Verbindung von Flachbandkabel 10 und Gehäuse 12 und können beispielsweise in oder kurz nach der Wandung des Gehäuses 12 enden.The 5A and 5B show a schematic representation of a plan view of a textile knitted cable formed as a textile flat ribbon cable 10 with attached housing 12 (only partially shown) or an associated sectional view along the sectional axis CD. Here is the textile ribbon cable 10 with embedded wires 5 designed as a rather loose bond in order to prevent the penetration of casting compound, for example an injection-molded plastic, for coupling the housing 12 to enable. The case 12 can, for example, serve to accommodate a switch, battery, electrical and / or optical circuit or the like (not shown). That is why the cables extend 5 inside the case 12 and are contacted accordingly. The weft threads 1 and warp threads 2 are only used for the mechanical connection of ribbon cables 10 and housing 12 and can for example in or shortly after the wall of the housing 12 end up.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
SchussfädenWeft threads
22
KettfädenWarp threads
33
Ader bzw. Aderbündel (Litze)Wire or wire bundle (stranded wire)
44th
UmhüllungWrapping
55
Kabelelectric wire
66th
StoffbahnPanel of fabric
77th
Kanal/Tasche (in Stoffbahn)Channel / pocket (in panel)
1010
textiles Flachbandkabel (Kabelgewirk)textile ribbon cable (knitted cable)
1212
Gehäusecasing
3838
LichtmodulLight module
40 40
SteckverbinderConnectors
42, 48, 5642, 48, 56
VergussgehäusePotting housing
44, 5444, 54
Kabelelectric wire
4646
SplitterSplinter
5050
KommunikationseinheitCommunication unit
5252
SensoreinheitSensor unit
58, 60, 62, 6458, 60, 62, 64
LichtleiterLight guide

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017219259 [0002]DE 102017219259 [0002]
  • EP 2018/075818 [0003, 0010]EP 2018/075818 [0003, 0010]

Claims (16)

Textiles Kabelgewirk (10), enthaltend Fasern bzw. Fäden (1, 2), dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk weiterhin leitfähige Kabel (5), insbesondere elektrisch und/oder optisch leitfähige Kabel, umfasst.Textile cable knitted fabric (10) containing fibers or threads (1, 2), characterized in that the knitted fabric furthermore comprises conductive cables (5), in particular electrically and / or optically conductive cables. Textiles Kabelgewirk nach Anspruch 1, ausgebildet als textiles Flachbandkabelgewirk (10).Textile cable fabric according to Claim 1 , designed as a textile ribbon cable fabric (10). Textiles Kabelgewirk nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fasern bzw. Fäden (1, 2) aus einem Material bestehen, das nicht wasseraufnehmende bzw. nicht wassersaugende Eigenschaften hat.Textile cable fabric according to Claim 1 or 2 , wherein the fibers or threads (1, 2) consist of a material that does not absorb or absorb water. Textiles Kabelgewirk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fasern bzw. Fäden (1, 2) aus hochschmelzendem Material bestehen.Textile cable knitted fabric according to one of the preceding claims, wherein the fibers or threads (1, 2) consist of high-melting material. Textiles Kabelgewirk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die leitfähigen Kabel (5) in das textile Kabelgewirk (10) integriert sind.Textile knitted cable according to one of the preceding claims, wherein the conductive cables (5) are integrated into the textile knitted cable (10). Textiles Kabelgewirk nach Anspruch 5, wobei die leitfähigen Kabel (5) mit den das textile Kabelgewirk (10) bildenden Schussfäden (1) und Kettfäden (2) verwoben sind.Textile cable fabric according to Claim 5 wherein the conductive cables (5) are interwoven with the weft threads (1) and warp threads (2) forming the textile cable fabric (10). Textiles Kabelgewirk nach Anspruch 5 oder 6, wobei einzelnen Schussfäden (1) und/oder Kettfäden (2) durch leitfähige Kabel (5) ersetzt sind.Textile cable fabric according to Claim 5 or 6th , wherein individual weft threads (1) and / or warp threads (2) are replaced by conductive cables (5). Textiles Kabelgewirk nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die leitfähigen Kabel (5) in einer Stoffbahn (6) eingearbeitet sind.Textile knitted cable according to one of the Claims 5 to 7th , wherein the conductive cables (5) are incorporated in a web of material (6). Textiles Kabelgewirk nach Anspruch 8, wobei die Stoffbahn (6) Taschen oder Kanäle (7) aufweist, in denen die leitfähigen Kabel (5) verlaufen.Textile cable fabric according to Claim 8 wherein the fabric web (6) has pockets or channels (7) in which the conductive cables (5) run. Textiles Kabelgewirk nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die leitfähigen Kabel (5) mechanisch flexibel ausgebildet sind.Textile knitted cable according to one of the Claims 5 to 9 , wherein the conductive cables (5) are designed to be mechanically flexible. Textiles Kabelgewirk nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei zumindest ein Teil der leitfähigen Kabel (5) ein Aderbündel (3) aufweist.Textile knitted cable according to one of the Claims 5 to 10 wherein at least some of the conductive cables (5) have a wire bundle (3). Textiles Kabelgewirk nach Anspruch 11, wobei das Aderbündel (3) aus 1 bis 50 Einzeladern besteht.Textile cable fabric according to Claim 11 , wherein the wire bundle (3) consists of 1 to 50 individual wires. Textiles Kabelgewirk nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei zumindest ein Teil der leitfähigen Kabel (5) niederohmig ausgeführt ist.Textile knitted cable according to one of the Claims 5 to 12 , wherein at least some of the conductive cables (5) are of low resistance. Textiles Kabelgewirk nach Anspruch 13, wobei ein Teil der leitfähigen Kabel (5) höherohmig ausgeführt sind.Textile cable fabric according to Claim 13 , whereby some of the conductive cables (5) are designed with higher resistance. Textiles Kabelgewirk nach einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei die Adern (3) zumindest eines Teils der leitfähigen Kabel (5) abschnittsweise nicht isoliert sind.Textile knitted cable according to one of the Claims 5 to 14th , the cores (3) of at least some of the conductive cables (5) not being insulated in sections. Textil mit einem textilen Kabelgewirk nach einem der vorstehenden Ansprüche.Textile with a textile cable knit according to one of the preceding claims.
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