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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Litze für einen Kabelbaum und einen Kabelbaum. Diese Anmeldung nimmt die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-222989 , eingereicht am 16. November 2016, in Anspruch, und die gesamten Inhalte der japanischen Patentanmeldung sind hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
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Technischer Hintergrund
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Kabelbäume werden benutzt, um eine elektrische Stromversorgung, -übertragung etc. in mechanischer Ausstattung wie beispielsweise Automobilen zu ermöglichen. Beispielsweise weist ein Kabelbaum eine Struktur auf, in der Konnektoren an Anschlussabschnitten eines aus Kupfer hergestellten leitenden Kabelabschnitts angeordnet sind, das ein elektrischer Leiter ist.
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Ein leitender Kabelabschnitt eines Kabelbaums erfordert nicht nur einen geringen elektrischen Widerstand, sondern auch eine Festigkeit, die eine Langlebigkeit sicherstellt. Ein Benutzen von Kupfer oder einer Kupferlegierung als ein Material für einen leitenden Kabelabschnitt stellt einen leitenden Kabelabschnitt mit einem geringen elektrischen Widerstand bereit. Allerdings muss der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellte leitende Kabelabschnitt recht dick sein, um den leitenden Kabelabschnitt mit einer ausreichenden Stärke zu versehen. Dies erhöht die benutzte Kupfermenge. Um sich dessen anzunehmen, sind Litzen für Kabelbäume, die durch ein Verdrillen eines ersten aus Edelstahl hergestellten Einzeldrahts und eines zweiten aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellten Einzeldrahts erhalten werden, vorgeschlagen worden (siehe beispielsweise PTLs 1 und 2). Diese können eine Litze, welche die benutzte Kupfermenge reduziert und sowohl Stärke, als auch Leitfähigkeit für einen Kabelbaum erreicht, bereitstellen.
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Zitationsliste
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Patentliteratur
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- PTL1: Veröffentlichung der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 2004-281241
- PTL2: Internationale Veröffentlichung Nr. 2005/024851
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Darstellung der Erfindung
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Eine Litze für einen Kabelbaum gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen ersten Einzeldraht und einen zweiten Einzeldraht, der um den ersten Einzeldraht gewunden ist und aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung hergestellt ist. Der erste Einzeldraht beinhaltet einen aus Edelstahl hergestellten Kernabschnitt und eine Deckschicht, die den Kernabschnitt bedeckt und aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Schnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Litze für einen Kabelbaum gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine schematische Schnittansicht der Struktur der Umgebung eines Grenzabschnitts zwischen einem Kernabschnitt und einer Deckschicht.
- 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Schnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Litze für einen Kabelbaum gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 4 ist eine schematische Schnittansicht eines Schnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Litze für einen Kabelbaum gemäß einer dritten Ausführungsform.
- 5 ist eine schematische Schnittansicht eines Schnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Litze für einen Kabelbaum gemäß einer vierten Ausführungsform.
- 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Litze für einen Kabelbaum und eines Kabelbaums umreißt.
- 7 ist eine schematische Schnittansicht zum Darstellen des Verfahrens zum Herstellen einer Litze für einen Kabelbaum und eines Kabelbaums.
- 8 ist eine schematische Ansicht zum Darstellen des Verfahrens zum Herstellen einer Litze für einen Kabelbaum und eines Kabelbaums.
- 9 ist eine schematische Ansicht zum Darstellen des Verfahrens zum Herstellen einer Litze für einen Kabelbaum und eines Kabelbaums.
- 10 ist eine schematische Schnittansicht entlang Linie X-X in 9.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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[Von der vorliegenden Offenbarung zu lösende Aufgaben]
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Beim Herstellen eines Kabelbaums können eine leitender Kabelabschnitt und ein anderer leitender Kabelabschnitt verbunden werden (Spleißverbindungsverfahren), um eine Verzweigung auszubilden. Das Verbinden der leitenden Kabelabschnitte kann beispielsweise durch ein Ultraschallschweißen durchgeführt werden. Allerdings sind, wenn die in PTL 1 und 2 offenbarten Litzen für Kabelbäume als leitende Kabelabschnitte benutzt werden, diese nachteilhafterweise durch ein Ultraschallschweißen schwierig zu verbinden.
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Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Litze, die in der Lage ist, die benutzte Kupfermenge zu reduzieren, sowohl Festigkeit, als auch Leitfähigkeit zu erreichen, und ein Verbinden durch ein Ultraschallschweißen für einen Kabelbaum zu erleichtern, und einen Kabelbaum bereitzustellen.
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[Vorteilhafter Effekt der vorliegenden Offenbarung]
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Die oben beschriebene Litze für einen Kabelbaum kann die benutzte Kupfermenge reduzieren, sowohl Festigkeit, als auch Leitfähigkeit erreichen, und eine Verbindung durch ein Ultraschallschweißen erleichtern.
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[Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
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Als erstes werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nacheinander beschrieben. Eine Litze für einen Kabelbaum der vorliegenden Anmeldung beinhaltet einen ersten Einzeldraht und einen zweiten Einzeldraht, der um den ersten Einzeldraht gewunden ist und aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist.
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Der erste Einzeldraht beinhaltet einen Kernabschnitt, der aus Edelstahl hergestellt ist, und eine Deckschicht, die den Kernabschnitt bedeckt und aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist.
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Die gegenwärtigen Erfinder haben die Gründe für die Schwierigkeit, die in PTL 1 und 2 offenbarten Litzen für Kabelbäume durch ein Ultraschallschweißen zu verbinden, und Lösungen dafür untersucht. Die Untersuchung ergab, dass ein Verbinden durch ein Ultraschallschweißen schwierig ist, da eine Adhäsion zwischen dem ersten aus Edelstahl hergestellten Einzeldraht und dem zweiten aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellten Einzeldraht schwach ist und daher die Einzeldrähte durch die vom Ultraschallschweißen verursachte Vibration voneinander getrennt (entdrillt) werden.
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Die Litze für einen Kabelbaum gemäß der vorliegenden Anmeldung weist eine Struktur auf, in der der erste Einzeldraht, der den aus Edelstahl hergestellten Kernabschnitt beinhaltet, und der zweite Einzeldraht, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist, umeinander gewunden sind. Somit kann eine Litze 1 für einen Kabelbaum gemäß der vorliegenden Anmeldung die benutzte Kupfermenge verringern und sowohl eine Festigkeit, als auch eine Leitfähigkeit erreichen. In der Litze für einen Kabelbaum der vorliegenden Anmeldung wird die aus Kupfer hergestellte Deckschicht so ausgebildet, dass sie den Kernabschnitt des ersten Einzeldrahts bedeckt. Dies verbessert eine Adhäsion zwischen dem ersten Einzeldraht und dem aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellten zweiten Einzeldraht. Als ein Ergebnis wird eine Trennung (Entdrillung) der Einzeldrähte voneinander aufgrund einer vom Ultraschallschweißen verursachten Vibration unterdrückt, um eine Verbindung durch ein Ultraschallschweißen zu erleichtern. Daher kann die Litze für einen Kabelbaum der vorliegenden Anmeldung die benutzte Kupfermenge verringern, sowohl Stärke, als auch Leitfähigkeit erreichen, und eine Verbindung durch ein Ultraschallschweißen erleichtern.
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In der Litze für einen Kabelbaum können mehrere zweite Einzeldrähte gewunden werden, um den äußeren Umfang des ersten Einzeldrahts zu umgeben. Diese Ausgestaltung erleichtert eine Reduktion der benutzten Kupfermenge und ein Erreichen sowohl einer Festigkeit, als auch einer Leitfähigkeit.
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In der Litze für einen Kabelbaum können mehrere erste Einzeldrähte und mehrere zweite Einzeldrähte miteinander verwunden werden. Diese Ausgestaltung erleichtert ebenfalls eine Reduktion der benutzten Kupfermenge und ein Erreichen sowohl einer Festigkeit, als auch einer Leitfähigkeit.
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In der Litze für einen Kabelbaum kann der Edelstahl, der den Kernabschnitt bildet, ein austenitischer Edelstahl sein. Diese Ausgestaltung kann eine Korrosionsbeständigkeit, eine elektrolytische Korrosionsbeständigkeit und eine Bearbeitbarkeit der Litze für einen Kabelbaum verbessern.
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In der Litze für einen Kabelbaum kann der austenitische Edelstahl einen MS-Punkt, der die Starttemperatur der Martensit-Umwandlung ist, von -400°C oder weniger aufweisen, wobei der MS-Punkt nach Formel (1) berechnet wird.
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Dies kann eine Ausbildung einer spannungsinduzierten Phase im austenitischen Edelstahl, der den Kernabschnitt des ersten Einzeldrahts bildet, während eines Herstellungsprozesses der Litze für einen Kabelbaum hemmen. Als ein Ergebnis können eine Korrosionsbeständigkeit, eine elektrolytische Korrosionsbeständigkeit und eine Bearbeitbarkeit der Litze für einen Kabelbaum verlässlicher verbessert werden. Um die Ausbildung einer spannungsinduzierten Phase verlässlicher zu hemmen, ist der nach Formel (1) berechnete MS-Punkt bevorzugt -700°C oder geringer.
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In der Formel bezeichnen %C, %N, %Si, %Mn, %Ni und %Cr die durchschnittlichen Anteile (Einheit: Massen-%) von Kohlenstoff, Stickstoff, Silizium, Mangan, Nickel beziehungsweise Chrom im austenitischen Edelstahl. MS-Punkte werden in der Einheit °C angegeben.
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In der Litze für einen Kabelbaum kann der erste Einzeldraht ferner eine Ni (Nickel)-Schicht beinhalten, die zwischen dem Kernabschnitt und der Deckschicht angeordnet ist. Diese Ausgestaltung kann eine Adhäsion zwischen dem Kernabschnitt und der Deckschicht verbessern.
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In der Litze für einen Kabelbaum kann die Ni-Schicht eine Dicke von 0,05 µm oder mehr und 5 µm oder weniger aufweisen. Damit die Funktion eines Verbesserns und einer Adhäsion zwischen dem Kernabschnitt und der Deckschicht verlässlich erreicht wird, beträgt die Dicke der Ni-Schicht bevorzugt 0,05 µm oder mehr, bevorzugter 0,2 µm oder mehr, noch bevorzugter 0,3 µm oder mehr, um Defekten wie Fehlstellen vorzubeugen. Die Ni-Schicht kann beispielsweise durch ein Überziehen ausgebildet werden. In diesem Fall kann als Ergebnis einer Wasserelektrolyse während eines Überziehens ausgebildeter Wasserstoff die Materialien verspröden. Um die Beschichtungszeit zu verkürzen, um einer solchen Versprödung vorzubeugen, beträgt die Dicke der Ni-Schicht bevorzugt 5 µm oder weniger, weiter bevorzugt 2 µm oder weniger, und besonders bevorzugt 1 µm oder weniger.
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In der Litze für einen Kabelbaum kann der erste Einzeldraht ferner an der Oberfläche der Deckschicht eine Au (Gold)-Schicht und/oder eine Ag (Silber)-Schicht und/oder eine Sn (Zinn)-Schicht aufweisen. Diese Ausgestaltung kann einen Kontaktwiderstand an der äußeren Umfangsoberfläche des ersten Einzeldrahts verringern.
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In der Litze für einen Kabelbaum können die Au-Schicht, die Ag-Schicht und die Sn-Schicht jeweils eine Dicke von 0,3 µm oder mehr oder von 20 µm oder weniger aufweisen. Um eine Variation der Dicke zu reduzieren, betragen die Dicken der Au-Schicht, der Ag-Schicht und der Sn-Schicht bevorzugt 0,3 µm oder mehr.
Allerdings erreicht der Effekt eine Grenze, wenn die Au-Schicht, die Ag-Schicht und die Sn-Schicht dicker als notwendig sind, was in erhöhten Produktionskosten resultiert. Um die Produktionskosten zu senken, betragen die Dicken der Au-Schicht, der Ag-Schicht und der Sn-Schicht jeweils bevorzugt 20 µm oder weniger, weiter bevorzugt 5 µm oder weniger und besonders bevorzugt 0,7 µm oder weniger.
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In der Litze für einen Kabelbaum kann ein Passivierungsfilm an einer Oberfläche des Kernabschnitts eine Dicke von 5 nm oder weniger aufweisen. Diese Ausgestaltung erlaubt es, dass die Deckschicht an der Oberfläche des Kernabschnitts einfach ausgebildet werden kann. Die Dicke des Passivierungsfilms an der Oberfläche des Kernabschnitts kann durch ein Messen der Dicke des Passivierungsfilms an fünf verschiedenen Punkten, beispielsweise unter Benutzung eines TEMs (Transmissions-Elektronenmikroskop), und ein Berechnen des Durchschnitts bestimmt werden.
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In der Litze für einen Kabelbaum kann die Deckschicht eine Dicke von 1 µm oder mehr und von 20 µm oder weniger aufweisen. Um den oben beschriebenen Effekt auf die Ausbildung der Deckschicht verlässlicher zu produzieren, beträgt die Dicke der Deckschicht bevorzugt 1 µm oder mehr. Allerdings erreicht der Effekt eine Grenze, wenn die Deckschicht dicker ist als notwendig, was in erhöhten Produktionskosten resultiert. Um die Produktionskosten zu reduzieren, beträgt die Dicke der Deckschicht bevorzugt 20 µm oder weniger.
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In der Litze für einen Kabelbaum können der zweite Einzeldraht und die Deckschicht aus Messing, Phosphorbronze, einer Corson-Legierung oder Beryllium-Kupfer hergestellt sein. Diese Materialien sind als eine Kupferlegierung geeignet, die den zweiten Einzeldraht und die Deckschicht bildet.
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In der Litze für einen Kabelbaum können der zweite Einzeldraht und die Deckschicht aus dem gleichen Material hergestellt sein. Diese Ausgestaltung verbessert eine Adhäsion zwischen dem ersten Einzeldraht und dem zweiten Einzeldraht weiter.
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In einem zur Längsrichtung der Litze für einen Kabelbaum senkrechten Abschnitt kann das Flächenverhältnis des ersten Einzeldrahts zum zweiten Einzeldraht 7:3 bis 2:8 betragen. Diese Ausgestaltung erleichtert eine Reduktion der benutzten Kupfermenge und ein Erreichen von sowohl Festigkeit, als auch Leitfähigkeit.
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Die Litze für einen Kabelbaum kann eine Leitfähigkeit von 50% IACS (International Annealed Copper Standard) oder mehr oder 90% IACS oder weniger aufweisen. Um eine für einen leitenden Kabelabschnitt des Kabelbaums ausreichende Leitfähigkeit sicherzustellen, beträgt die Leitfähigkeit für die Litze für einen Kabelbaum bevorzugt 50% IACS oder mehr. Um eine ausreichende Festigkeit sicherzustellen, beträgt die Leitfähigkeit der Litze für einen Kabelbaum bevorzugt 90% IACS oder weniger, weiter bevorzugt 70% IACS oder weniger.
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Die Litze für einen Kabelbaum kann eine Zugfestigkeit von 600 MPa oder mehr und 1000 MPa oder weniger aufweisen. Um einen Kabelbaum (besonders einen Signalkabelbaum) mit einer ausreichenden Haltbarkeit bereitzustellen, beträgt die Zugfestigkeit der Litze für einen Kabelbaum bevorzugt 600 MPa oder mehr. Um Aufprallbruchcharakteristika zu verbessern, beträgt die Zugfestigkeit der Litze für einen Kabelbaum bevorzugt 750 MPa oder mehr. Um eine ausreichende Leitfähigkeit sicherzustellen, beträgt die Zugfestigkeit der Litze für einen Kabelbaum bevorzugt 1000 MPa oder weniger. Um eine ausreichende Flexibilität sicherzustellen, beträgt die Zugfestigkeit der Litze für einen Kabelbaum bevorzugt 900 MPa oder weniger.
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Ein Kabelbaum der vorliegenden Anmeldung beinhaltet eine erste Litze und eine zweite Litze, die an die erste Litze geschweißt ist. Die erste Litze und die zweite Litze sind jeweils die Litze für einen Kabelbaum der vorliegenden Anmeldung. Der zweite Einzeldraht der ersten Litze und der zweite Elementdraht der zweiten Litze sind elektrisch miteinander verbunden. Der Kabelbaum der vorliegenden Anmeldung weist eine Struktur auf, in der die erste Litze und die zweite Litze, die einfach miteinander durch ein Ultraschallschweißen zu verbinden sind, miteinander verschweißt sind. Diese Struktur kann einen Kabelbaum bereitstellen, der die benutzte Kupfermenge reduziert, sowohl Festigkeit, als auch Leitfähigkeit erreicht, und einen Verzweigungsabschnitt mit einer hohen Verbindungsfestigkeit aufweist.
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[Details von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
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Als nächstes werden im Folgenden Ausführungsformen der Litze für einen Kabelbaum und des Kabelbaums gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen werden identische oder entsprechende Teile durch identische Bezugszeichen bezeichnet und eine Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
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(Erste Ausführungsform)
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Als erstes wird eine Litze für einen Kabelbaum gemäß einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Bezug nehmend auf 1, beinhaltet eine Litze 1, die die Litze für einen Kabelbaum gemäß der ersten Ausführungsform ist, einen ersten Einzeldraht 10 und einen zweiten Einzeldraht 20, der um den ersten Einzeldraht 10 gewunden ist und aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist. Der erste Einzeldraht 10 beinhaltet einen aus Edelstahl hergestellten Kernabschnitt 11 und eine Deckschicht 12, die den Kernabschnitt 11 bedeckt und aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist. Die Deckschicht 12 deckt eine äußere Umfangsoberfläche 11A des Kernabschnitts 11 so ab, dass sie in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche 11A steht.
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Mehrere (in dieser Ausführungsform sechs) der zweiten Einzeldrähte sind so miteinander verwunden, dass sie den äußeren Umfang des ersten Einzeldrahts 10 umgeben. Die Deckschicht 12 weist beispielsweise eine Dicke von 1 µm oder mehr und 20µm oder weniger auf. Der zweite Einzeldraht 20 und die Deckschicht 12 können aus Kupfer (reinem Kupfer) hergestellt sein oder können aus einer Kupferlegierung, wie beispielsweise Messing, Phosphorbronze, einer Corson-Legierung oder Beryllium-Kupfer hergestellt sein. Der zweite Einzeldraht 20 und die Deckschicht 12 können aus dem gleichen Material hergestellt sein.
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Die Litze gemäß dieser Ausführungsform weist eine Struktur auf, in der der erste Einzeldraht 10, der den aus Edelstahl hergestellten Kernabschnitt 11 beinhaltet, und der zweite aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellte Einzeldraht 20 miteinander verwunden sind. Somit ist die Litze 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Litze, welche die benutzte Kupfermenge reduziert und sowohl eine Stärke, als auch eine Leitfähigkeit für einen Kabelbaum erreicht. In der Litze 1 gemäß dieser Ausführungsform ist die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellte Deckschicht 12 so ausgebildet, dass sie den Kernabschnitt 11 des ersten Einzeldrahts 10 bedeckt. Dies verbessert eine Adhäsion zwischen dem ersten Einzeldraht 10 und dem zweiten aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellten Einzeldraht 20. Als ein Ergebnis wird eine Trennung (Aufspleißen) der Einzeldrähte voneinander aufgrund von durch ein Ultraschallschweißen verursachter Vibration unterdrückt, um ein Verbinden durch ein Ultraschallschweißen zu erleichtern. Daher ist die Litze 1 eine Litze, die in der Lage ist, die benutzte Kupfermenge zu reduzieren, sowohl Stärke, als auch Leitfähigkeit zu erreichen, und ein Verbinden durch ein Ultraschallschweißen für einen Kabelbaum zu erleichtern.
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In dieser Ausführungsform ist der Edelstahl, der den Kernabschnitt
11 bildet, ein in einem JIS-Standard definierter austenitischer Edelstahl. Der austenitische Edelstahl, der den Kernabschnitt
11 bildet, weit einen MS-Punkt von bevorzugt -400°C oder niedriger, weiter bevorzugt - 700°C oder niedriger auf, wobei der MS-Punkt nach Formel (1) berechnet wird.
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Dies kann eine Ausbildung einer belastungsinduzierten martensitischen Phase im austenitischen Edelstahl, der den Kernabschnitt 11 bildet, unterdrücken.
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Da der Kernabschnitt 11 aus einem Edelstahl hergestellt ist, wird ein Passivierungsfilm an der Oberfläche des Kernabschnitts 11 ausgebildet. In Bezug auf 2 liegt ein Passivierungsfilm 19 an der äußeren Umfangsoberfläche 11A des Kernabschnitts 11 (zwischen dem Kernabschnitt 11 und der Deckschicht 12). In der Litze 1 gemäß dieser Ausführungsform weist der Passivierungsfilm 19 eine Dicke von 5 nm oder weniger auf. Dies ermöglicht es, dass die Deckschicht 12 einfach an der äußeren Umfangsoberfläche 11A des Kernabschnitts 11 einfach ausgebildet werden kann.
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In einem zur Längsrichtung der Litze 1 senkrechten Abschnitt der Litze 1 beträgt das Flächenverhältnis des ersten Einzeldrahts 10 zum zweiten Einzeldraht 20 bevorzugt 7:3 bis 2:8. Dies erleichtert eine Reduktion der benutzten Kupfermenge und ein Erreichen sowohl von Festigkeit, als auch von einer Leitfähigkeit.
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Die Litze 1 weist bevorzugt eine Leitfähigkeit von 50% IACS oder mehr und von 90% IACS oder weniger auf. Um eine für einen leitenden Kabelabschnitt eines Kabelbaums ausreichende Leitfähigkeit sicherzustellen, beträgt die Leitfähigkeit der Litze 1 bevorzugt 50% IACS oder mehr. Um eine ausreichende Festigkeit sicherzustellen, beträgt die Leitfähigkeit der Litze 11 bevorzugt 90% IACS oder weniger, weiter bevorzugt 70% IACS oder weniger.
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Die Litze 1 weist bevorzugt eine Zugfestigkeit von 600 MPa oder mehr und von 1000 MPa oder weniger auf. Um einen Kabelbaum (besonders einen Signalkabelbaum) mit einer ausreichenden Haltbarkeit zu versehen, beträgt die Zugfestigkeit der Litze 1 bevorzugt 600 MPa oder mehr. Um Aufprallbruchcharakteristika zu verbessern, beträgt die Zugfestigkeit der Litze 1 bevorzugt 750 MPa oder mehr. Um eine ausreichende Leitfähigkeit sicherzustellen, beträgt die Zugfestigkeit der Litze 1 bevorzugt 1000 MPa oder weniger. Um eine ausreichende Flexibilität sicherzustellen, beträgt die Zugfestigkeit der Litze 1 weiter bevorzugt 900 MPa oder weniger.
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(Zweite Ausführungsform)
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Als nächstes wird eine Litze für einen Kabelstrang gemäß einer anderen Ausführungsform, das heißt, einer zweiten Ausführungsform, beschrieben. In Bezug auf 3 und 1 weit eine Litze 1, welche die Litze für einen Kabelbaum gemäß der zweiten Ausführungsform ist, die gleiche Ausgestaltung auf und erzeugt die gleichen Effekte wie diejenigen gemäß der ersten Ausführungsform.
Allerdings unterscheidet sich eine Litze 1 gemäß der zweiten Ausführungsform von der Litze 1 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Struktur des ersten Einzeldrahtes 10.
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In Bezug auf 3 beinhaltet der erste Einzeldraht 10 der Litze 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ferner eine Ni-Schicht 13, die zwischen dem Kernabschnitt 11 und der Deckschicht 12 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weist die Ni-Schicht 13 eine Dicke von 0,2 µm oder mehr und 1 µm oder weniger auf.
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In der Litze 1 gemäß dieser Ausführungsform wird eine Adhäsion zwischen dem Kernabschnitt 11 und der Deckschicht 12 durch die Anwesenheit der Ni-Schicht 13 im ersten Einzeldraht 10 verbessert.
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(Dritte Ausführungsform)
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Als nächstes wird eine Litze für einen Kabelbaum gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform, das heißt, einer dritten Ausführungsform, beschrieben. In Bezug auf 4 und 3 weist eine Litze 1, welche die Litze für einen Kabelbaum gemäß der dritten Ausführungsform ist, im Wesentlichen die gleiche Ausgestaltung auf und erzeugt die gleichen Effekte wie diejenigen gemäß der zweiten Ausführungsform. Allerdings weicht die Litze 1 gemäß der dritten Ausführungsform von der Litze 1 gemäß der zweiten Ausführungsform hinsichtlich der Struktur des ersten Einzeldrahts 10 ab.
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In Bezug auf 4 beinhaltet der erste Einzeldraht 10 der Litze 1 gemäß der dritten Ausführungsform ferner an der Oberfläche der Deckschicht 12 eine zweite Deckschicht 14, die aus einer Au-Schicht und/oder einer Ag-Schicht und/oder einer Sn-Schicht ausgebildet ist. Die Au-Schicht, die Ag-Schicht und die Sn-Schicht, welche die zweite Deckschicht 14 bilden, weisen jeweils eine Dicke von 0,3 µm oder mehr und 20 µm oder weniger auf.
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In der Litze 1 gemäß dieser Ausführungsform wird ein Kontaktwiderstand an der äußeren Umfangsoberfläche des ersten Einzeldrahts 10 durch die Anwesenheit der zweiten Deckschicht 14 im ersten Einzeldraht 10 reduziert.
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(Vierte Ausführungsform)
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Als nächstes wird eine Litze für einen Kabelbaum gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform, das heißt, einer vierten Ausführungsform, beschrieben. In Bezug auf 5 und 1 weist eine Litze 1 , welche die Litze für einen Kabelbaum gemäß der vierten Ausführungsform ist, im Wesentlichen die gleiche Ausgestaltung auf und erzeugt die gleichen Effekte wie diejenigen gemäß der ersten Ausführungsform. Allerdings weicht die Litze 1 gemäß der vierten Ausführungsform von der Litze 1 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich des Verhältnises der Anzahl der ersten Einzeldrähte 10 zur Anzahl der zweiten Einzeldrähte 20 ab und darin, wie diese miteinander verwunden sind.
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In Bezug auf 5 sind in der Litze 1 gemäß der vierten Ausführungsform mehrere (vier) erste Einzeldrähte 10 und mehrere (drei) zweite Einzeldrähte 20 verwunden. Besonders ist in einem Bereich, der senkrecht zur Längsrichtung ist, ein erster Einzeldraht 10 in einer Mitte angeordnet. Erste Einzeldrähte und zweite Einzeldrähte 20, insgesamt sechs, sind abwechselnd in der Umfangsrichtung so angeordnet, dass sie den äußeren Umfang des ersten Einzeldrahts 10 in der Mitte umgeben.
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Die Litze 1 gemäß der vierten Ausführungsform, die eine solche Struktur aufweist, kann auch die gleichen Effekte wie diejenigen gemäß der ersten Ausführungsform erzeugen.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Als nächstes wird ein Kabelbaum, der die Litze 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet, und ein Verfahren zum Herstellen des Kabelbaums beschrieben werden. 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Kabelbaums, der eine Struktur aufweist, in der zwei Litzen 1 miteinander verbunden sind, darstellt.
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In Bezug auf 6 wird im Verfahren zum Herstellen eines Kabelbaums gemäß dieser Ausführungsform ein zuerst ein Schritt (S10), das heißt, ein Einzeldraht-Bereitstellungs-Schritt, durchgeführt. Im Schritt (S10) werden in Bezug auf 1 ein erster Einzeldraht 10 und zweite Einzeldrähte 20 bereitgestellt. Die bereitgestellten zweiten Einzeldrähte 20 sind beispielsweise reine Kupferdrähte, die einen Durchmesser von 0,1 mm bis 0,3 mm aufweisen. Der bereitgestellte erste Einzeldraht 10 ist beispielsweise ein Draht, der einen austenitischen Edelstahldraht (Kernabschnitt 11) aufweist, der einen Durchmesser von 0,1 mm bis 0,3 mm und eine Kupferbeschichtungsschicht (Deckschicht 12) aufweist, die an der Oberfläche des austenitischen Edelstahldrahts ausgebildet ist. Der austenitische Edelstrahldraht (Kernabschnitt 11) kann vor einem Durchführen einer Kupferbeschichtung gebeizt werden, sodass ein Passivierungsfilm an der Oberfläche des Kernabschnitts 11 dünn sein wird (z.B. 5 nm oder weniger).
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Als nächstes wird ein Schritt (S20), das heißt, ein Verwindungsschritt, durchgeführt. Im Schritt (S20) werden der erste Einzeldraht 10 und die im Schritt (S10) bereitgestellten zweiten Einzeldrähte 20 miteinander verwunden. Besonders wird in Bezug auf 1 der erste Einzeldraht 10, der als ein Kerndraht dient, in der Mitte angeordnet, und die sechs zweiten Einzeldrähte 20 werden so angeordnet, dass sie den äußeren Umfang des ersten Einzeldrahtes 10 umgeben. Die sechs zweiten Einzeldrahte 20 werden dann so verwunden, dass sich die sechs zweiten Einzeldrähte 20 spiralförmig an der äußeren Umfangsoberfläche des ersten Einzeldrahts 10 erstrecken. Als ein Ergebnis wird die Litze 1 gemäß der ersten Ausführungsform erhalten.
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Als nächstes wird ein Schritt (S30), das heißt, ein Pressverbindungsschritt, durchgeführt. Im Schritt (S30) wird die im Schritt (S20) erhaltene Litze 1 in Radialrichtung komprimiert. Besonders wird die im Schritt (S20) erhaltene Litze 1 beispielsweise einer radialen Kompressionsbearbeitung unter Benutzung einer Matrize unterzogen. Die Öffnung der Presse ist so eingestellt, dass sie geringfügig kleiner ist als der äußere Durchmesser der Litze 1. Auch wenn der Schritt (S30) nicht wesentlich ist, werden die zweiten Einzeldrähte 20 und die Deckschicht 12 des ersten Einzeldrahtes durch ein Durchführen dieses Schrittes miteinander pressverbunden. Als ein Ergebnis wird eine Adhäsion zwischen dem ersten Einzeldraht 10 und den zweiten Einzeldrähten 20 verlässlicher verbessert.
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Als nächstes wird ein Schritt (S40), das heißt, ein Isolationskunststoffschicht-Ausbildungsschritt, durchgeführt. Im Schritt (S40) wird in Bezug auf 1 und 7 eine aus einem isolierenden Kunststoff hergestellte isolierende Kunststoffschicht 40 so ausgebildet, dass sie die durch ein Durchführen der Schritte (S10) bis (S30) erhaltene äußere Umfangsoberfläche der Litze 1 bedeckt. Als ein Ergebnis wird eine in der Radialrichtung von außen isolierte Litze 1 erhalten.
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Als nächstes wird ein Schritt (S50), das heißt, ein Schälschritt, durchgeführt. Im Schritt (S50) wird ein Abschnitt der durch Durchführen der Schritte (S10) bis (S40) an der Litze 1 ausgebildeten isolierenden Kunststoffschicht 40 abisoliert. Besonders werden zuerst zwei miteinander zu verbindende Litzen (eine Litze 50 und eine Litze 60) bereitgestellt (siehe 8).
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Die Litze 50 und die Litze 60 sind jeweils die durch ein Durchführen der Schritte (S10) bis (S40) erhaltene Litze 1. In Bezug auf 8 beinhaltet die Litze 50 einen leitenden Kabelabschnitt 51 und eine isolierende Kunststoffschicht 52, die den leitenden Kabelabschnitt 51 bedeckt. Die Litze 60 beinhaltet einen leitenden Kabelabschnitt 61 und eine isolierende Kunststoffschicht 62, die den leitenden Kabelabschnitt 61 bedeckt. Der leitende Kabelabschnitt 51 und der leitende Kabelabschnitt 61 entsprechen jeweils der in 1 dargestellten Litze 1. Die isolierende Kunststoffschicht 52 und die isolierende Kunststoffschicht 62 entsprechen jeweils der isolierenden Kunststoffschicht 40.
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Abschnitte der Litze 50 und der Litze 60, das heißt, Abschnitte der isolierenden Kunststoffschicht 52 und der isolierenden Kunststoffschicht 62, an denen die Litze 50 und die Litze 60 miteinander verbunden werden, werden dann abisoliert. In dieser Ausführungsform werden ein Mittenabschnitt der Litze 50 und ein Anschlussabschnitt der Litze 60 miteinander verbunden. Somit werden ein Abschnitt der isolierenden Kunststoffschicht 62 am Mittenabschnitt der Litze 50 und ein Abschnitt der isolierenden Kunststoffschicht 62 am Anschlussabschnitt der Litze 60 abisoliert. Als ein Ergebnis werden, wie in 8 dargestellt, der leitende Kabelabschnitt 51 und der leitende Kabelabschnitt 61 an einem Abschnitt der Litze 50, an dem die isolierende Kunststoffschicht 52 abisoliert worden ist, beziehungsweise an einem Abschnitt der Litze 60 freigelegt, an dem die Isolationskunststoffschicht 62 abisoliert worden ist.
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Als nächstes wird ein Schritt (S60), das heißt, ein Ultraschallschweißschritt, durchgeführt. Im Schritt (S60) werden der leitende Kabelabschnitt 51 und der leitende Kabelabschnitt 61, die im Schritt (S50) durch ein Abisolieren der isolierenden Kunststoffschicht 52 und der isolierenden Kunststoffschicht 62 freigelegt worden sind, mittels Ultraschallschweißen miteinander verbunden. Besonders werden in Bezug auf 8 der leitende Kabelabschnitt 51 und der leitende Kabelabschnitt 61, die durch ein Abisolieren der isolierenden Kunststoffschicht 52 und der isolierenden Kunststoffschicht 62 freigelegt worden sind, in Kontakt miteinander gehalten, während die Kontaktfläche zwischen dem leitenden Kabelabschnitt 51 und dem leitenden Kabelabschnitt 61 einer Ultraschallvibration unterzogen werden. Als ein Ergebnis wird, wie in 9 dargestellt, ein geschweißter Abschnitt 70 so ausgebildet, dass er die Litze 50 und die Litze 60 miteinander verbindet. In Bezug auf 10 weist der geschweißte Abschnitt 70 eine Struktur auf, bei der ein aus von den zweiten Einzeldrähten 20 und der Deckschicht 12 stammendem Kupfer bestehender Kupferabschnitt 25 den Kernabschnitt 11 der Litze 50 und den Kernabschnitt 11 der Litze 60 umgibt. Im geschweißten Abschnitt 70 können die zweiten Einzeldrähte 20 und die Deckschicht 12 komplett integriert sein oder in einem solchen Ausmaß verbunden sein, dass die zweiten Einzeldrähte 20 und die Deckschicht 12 unterscheidbar sind, bevor sie verbunden werden. Ein Konnektor etc. wird dann wahlweise angebracht, um einen Kabelbaum 100 gemäß dieser Ausführungsform zu vervollständigen.
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Der Kabelbaum 100 gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet die Litze 50 und die mit der Litze 50 verschweißte Litze 60. Die Litze 50 und die Litze 60 sind jeweils beispielsweise die Litze 1, die die Litze für einen Kabelbaum gemäß der ersten Ausführungsform ist. Die zweiten Einzeldrähte 20 der Litze 50 und die zweiten Einzeldrähte 20 der Litze 60 werden miteinander durch ein Ausbilden des Kupferbereichs 25 im geschweißten Abschnitt 70 verbunden.
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Der Kabelbaum 100 gemäß dieser Ausführungsform weist eine Struktur auf, in der die Litze 50 und 60, welche einfach durch Ultraschallschweißen verbindbare Litzen 1 sind, miteinander verschweißt werden. Somit ist der Kabelbaum 100 ein Kabelbaum, der die benutzte Kupfermenge reduziert und sowohl Festigkeit, als auch Leitfähigkeit erreicht, und einen Verzweigungsabschnitt (den geschweißten Abschnitt 70) aufweist, der eine hohe Verbindungsfestigkeit aufweist.
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Während der Fall, in dem ein erster Einzeldraht 10 und sechs zweite Einzeldrähte 20 miteinander verwunden werden, und der Fall, in dem vier erste Einzeldrähte 10 und drei zweite Einzeldrähte 20 miteinander verwunden werden, in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben worden sind, kann jede andere Anzahl an ersten Einzeldrähten 10 und zweiten Einzeldrähten 20 miteinander verwunden werden, und die Anzahlen an miteinander verwundenen ersten Einzeldrähten 10 und zweiten Einzeldrähten 20 können abhängig von der für die beabsichtigte Benutzung benötigten Festigkeit und den Eigenschaften eines leitenden Kabels frei gewählt werden. Während der Fall, in dem die Ni-Schicht 13 ausgebildet wird, in der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, und der Fall, in dem sowohl die Ni-Schicht 13, als auch die zweite Deckschicht 14 ausgebildet werden, in der dritten Ausführungsform beschrieben wurde, kann die zweite Deckschicht ohne ein Ausbilden der Ni-Schicht 13 ausgebildet werden.
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BEISPIELE
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Ähnlich zum Kabelbaum 100 gemäß der fünften Ausführungsform wurde eine Probe vorbereitet, die zwei die miteinander durch ein Ultraschallverbinden verbundene Litzen 1 beinhaltet, und Beispiele zum Evaluieren einer Verbindungsfestigkeit wurden durchgeführt. Das Vorgehen beim Experiment ist unten beschrieben.
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Ein erster Einzeldraht 10, der eine austenitisches Edelstahlkabel (Kernabschnitt 11), das einen Durchmesser von 0,15 mm aufweist, und eine Schicht aus reinem Kupfer (Deckschicht 12) aufweist, die an der Oberfläche des austenitischen Edelstahls durch ein Beschichten ausgebildet ist, und zweite Einzeldrähte 20, die einen Durchmesser von 0,15 mm aufweisen und aus reinem Kupfer hergestellt sind, wurde bereitgestellt. Wie in der ersten Ausführungsform wurden sechs zweite Einzeldrähte 20 um einen ersten Einzeldraht 10, der als ein Kerndraht dient, angeordnet, und ein Verdrillen wurde durchgeführt. Das resultierende Produkt wurde dann in einer Radialrichtung komprimiert, indem es durch eine Presse geführt wurde, die ein Durchgangsloch mit einem Durchmesser von 0,42 mm aufweist, wodurch die Litze 1 erhalten wurde. Zwei Litzen 1 werden auf diese Weise erhalten und durch ein Ultraschallschweißen wie in der fünften Ausführungsform verbunden, um eine Probe vorzubereiten. Ein geschweißter Abschnitt 70 wies eine Länge von ungefähr 4,0 mm und eine Dicke von ungefähr 0,8 mm auf. Zum Ultraschallschweißen wurde ein In-Line-Spleiß-Schweißen unter Benutzung einer von Schunk hergestellten Schweißmaschine der Minic-Serie durchgeführt (Beispiele). Zum Vergleich wurde eine Probe durch ein Durchführen des gleichen Vorgehens vorbereitet mit der Ausnahme, dass die Ausbildung der Deckschicht 12 ausgelassen wurde (Vergleichsbeispiel). Ein Zugfestigkeitstest wurde dann so durchgeführt, dass eine Zugspannung entlang der Längsrichtung des geschweißten Abschnitts 70 wirkte, um eine Bruchlast zu bestimmen, wodurch eine Verbindungsfestigkeit ermittelt wurde.
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(Experiment 1)
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Als erstes wurde der Einfluss der Dicke der Deckschicht
12 auf eine Verbindungsfestigkeit durch das obige Experiment untersucht. Die Bedingungen und Ergebnisse des Experiments sind in Tabelle 1 gezeigt.
[Tabelle 1]
| Deckschichtdicke | Zugbruchlast |
(µm) | (N) |
Beispiel 1 | 1 | 11,3 |
Beispiel 2 | 3 | 12,6 |
Beispiel 3 | 5 | 14,3 |
Beispiel 4 | 10 | 18,0 |
Beispiel 5 | 20 | 17,6 |
Vergleichsbeispiel 1 | 0 | 9,1 |
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Bezug nehmend auf Tabelle 1 waren die Zugbruchfestigkeiten von Beispielen 1 bis 5, in denen die Deckschicht 12 ausgebildet war, klar größer als diejenige von Vergleichsbeispiel 1, in dem die Deckschicht 12 nicht ausgebildet war. Im geschweißten Abschnitt von Vergleichsbeispiel 1 wurde eine Trennung von Einzeldrähten voneinander aufgrund einer durch das Ultraschallschweißen verursachten Schwingung beobachtet. Dies zeigt, dass in der Litze der vorliegenden Anwendung, in der die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellte Deckschicht ausgebildet ist, eine Adhäsion zwischen dem ersten Einzeldraht und den zweiten Einzeldrähten verbessert ist, und dass eine Trennung der Einzeldrähte voneinander unterdrückt wird, was somit zu einer erhöhten Verbindungsfestigkeit führt. Die Verbindungsfestigkeit von Beispiel 1, in dem die Dicke der Deckschicht 12 1 µm beträgt, ist deutlich größer als diejenige von Vergleichsbeispiel 1. Somit kann gesagt werden, dass die Dicke der Deckschicht 12 bevorzugt 1 um oder mehr beträgt. Auch wenn die Zugbruchfestigkeit ansteigt, wenn die Dicke der Deckschicht 12 ansteigt, hat der Anstieg einer Zugbruchfestigkeit bei einer Dicke von 10 µm bis 20 um eine Grenze erreicht. Die Deckschicht 12, die dicker als notwendig ist, resultiert in erhöhten Produktionskosten. Somit kann gesagt werden, dass die Dicke der Deckschicht 12 bevorzugt 20 µm oder weniger beträgt.
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(Experiment 2)
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Als nächstes wird der Einfluss der Dicke eines Passivierungsfilms
19 auf der Oberfläche des Kernabschnitts
11 auf eine Verbindungsfestigkeit durch das obige Experiment untersucht. Die Dicke des Passivierungsfilms
19 wurde durch ein Untersuchen von mehreren Punkten an der Oberfläche jedes Kernabschnitts
11 unter Benutzung eines TEMs und durch Berechnen des Mittelwertes untersucht. Die Bedingungen und Ergebnisse des Experiments sind in Tabelle 2 gezeigt.
[Tabelle 2]
| Deckschicht -dicke (µm) | Passivierungsfilmdicke (nm) | Zugbruchlast (N) |
Beispiel 1 | 1 | 2,1 | 11,3 |
Beispiel 6 | 1 | 3, 8 | 11,8 |
Beispiel 7 | 1 | 7, 8 | 11,0 |
Beispiel 8 | 1 | 15,3 | 10,5 |
Beispiel 9 | 1 | 20,0 | 9,8 |
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In Bezug auf Tabelle 2 kann der Einfluss auf eine Verbindungsfestigkeit in Beispielen 1 und 6 nicht gefunden werden, in denen die Dicke des Passivierungsfilms 19 5 nm oder weniger beträgt. Allerdings neigt die Verbindungsfestigkeit dazu, in Beispielen 7 bis 9 abzunehmen, in denen die Dicke des Passivierungsfilms 19 mehr als 5 nm beträgt. Dies zeigt, dass die Dicke des Passivierungsfilms 19 bevorzugt 5 nm oder weniger beträgt.
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(Experiment 3)
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Als nächstes wurde der Einfluss der Ausbildung einer Ni-Schicht
13 und einer zweiten Deckschicht
14 auf eine Verbindungsfestigkeit durch das obige Experiment untersucht. Die Bedingungen und Ergebnisse des Experiments sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Namen von in der Spalte „Dicke der zweiten Deckschicht“ in Tabelle 3 in Klammern angegebenen Elementen zeigen Elemente an, welche die zweite Deckschicht
14 bilden. Die Ni-Schicht
13 und die zweite Deckschicht
14 sind durch eine Beschichtung ausgebildet worden.
[Tabelle 3]
| Deckschichtdicke | Dicke einer Ni-Schicht | Dicke der zweiten Deckschicht | Zugbruchlast |
(N) |
(µm) | (µm) | (µm) |
Beispiel 1 | 1 | 0 | 0 | 11,3 |
Beispiel 10 | 1 | 0 | 1 (Au) | 11,4 |
Beispiel 11 | 1 | 0 | 1 (Ag) | 10,9 |
Beispiel 12 | 1 | 0 | 1 (Sn) | 11,3 |
Beispiel 13 | 1 | 1 | 0 | 12,1 |
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In Bezug auf Tabelle 3 sind die Zugbruchlasten von Beispielen 10 bis 13, in denen die Ni-Schicht 13 die zweite Deckschicht 14 ausgebildet worden ist, vergleichbar mit denjenigen aus Beispiel 1, in denen keine dieser Schichten ausgebildet worden ist. Dies zeigt, dass eine ausreichende Verbindungsfestigkeit bereitgestellt wird, selbst, wenn die Ni-Schicht 13 oder die zweite Deckschicht 14 ausgebildet worden ist.
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Es sollte verstanden werden, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen und Beispiele in jeglicher Hinsicht illustrativ sind und in keiner Weise beschränkend sind. Der Schutzbereich der Erfindung wird nicht durch die vorangegangene Beschreibung, sondern durch die Ansprüche definiert und es ist beabsichtigt, dass alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Bereich der Äquivalenz der Ansprüche fallen, hiervon umfasst sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Litze
- 10
- erster Einzeldraht
- 11
- Kernabschnitt
- 11a
- äußere Umfangsoberfläche
- 12
- Deckschicht
- 13
- Ni-Schicht
- 14
- zweite Deckschicht
- 19
- Passivierungsfilm
- 20
- zweiter Einzeldraht
- 25
- Kupferbereich
- 40
- isolierende Kunststoffschicht
- 50
- Litze
- 51
- leitender Kabelabschnitt
- 52
- isolierende Kunststoffschicht
- 60
- Litze
- 61
- leitender Kabelabschnitt
- 62
- isolierende Kunststoffschicht
- 70
- geschweißter Abschnitt
- 100
- Kabelbaum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016222989 [0001]
- JP 2004281241 [0003]