DE1415609B2 - Kabelbaum, insbesondere für Rechenmaschinen, Flugzeuge, Fernraketen, Fahrzeuge od. dgl. und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kabelbaum, insbesondere für Rechenmaschinen, Flugzeuge, Fernraketen, Fahrzeuge od. dgl., mit isolierten elektrischen Einzelleitungen, die innerhalb der einzelnen Stämme und der gegebenenfalls vorgesehenen Abzweige in gegenseitiger Berührung parallel zueinander verlaufen, und mit einer glatten Umhüllung, die die Einzelleitungsbündel eng anliegend mit leichtem Druck umschließt und sich mit der Isolation der Einzelleitungen nicht verbindet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabelbaumes.

Ein derartiger Kabelbaum bildet eine vorfertigbare Einheit, in der die elektrischen Einzelleitungen des Baukörpers, in den der Kabelbaum eingebaut werden soll, zusammengefaßt sind. Die Gestalt des Kabelbaumes muß den jeweiligen örtlichen Einbauverhältnissen angepaßt werden. Außerdem soll sich der Kabelbaum einfach einbauen lassen.

Bei einem bekannten Kabelbaum eingangs genannter Bauart besteht die Umhüllung aus einer thermoplastischen Folie, die um die elektrischen Einzelleitungen gezogen und dann verschweißt ist. Die elektrischen Einzelleitungen können in Bündeln beliebiger Stärke und mit beliebig vielen Abzweigungen verlegt sein. Für die Befestigung dieses Kabelbaumes in einem Gerät dient der seitlich des Einzelleitungsbündels überstehende Rand der thermoplastischen Folie, der mit Löchern zum Durchstecken beliebiger Befestigungsmittel, wie z. B. Schrauben, versehen werden kann. Nachteilig an diesem bekannten Kabelbaum ist, daß sich die Abzweigungen nur in einer einzigen Ebene anordnen lassen. Die Anwendungsmöglichkeit eines solchen Kabelbaumes ist dadurch außerordentlich eingeschränkt, da es in den meisten Fällen erforderlich ist, elektrische Leitungen vom Stamm des Kabelbaumes nach beliebigen räumlichen Richtungen abzuzweigen. Weiterhin nachteilig an diesem bekannten Kabelbaum ist, daß er ein wenig starres Gebilde darstellt, da die thermoplastische Folie nicht allzu stark gewählt werden darf, da sich sonst die Folie nicht mehr eng anliegend um die Einzelleitungen legen läßt. Ein starrer Kabelbaum hat den Vorteil, daß er nur an wenigen Stellen abgestützt werden muß, so daß sein Einbau ohne großen Aufwand möglich ist. Infolge der geringen Anzahl der Abstützstellen für einen starren Kabelbaum kann dieser auch dort eingebaut werden, wo das ihn tragende Bauteil z. B. starken Vibrationen oder Wärmeeinwirkungen ausgesetzt ist.

Als lose, biegsame Umhüllung für elektrische Einzelleitungen ist auch die Verwendung kunststoffimprägnierten Glasfasergewebes bekannt. In das Glasfasergewebe ist ein Reißverschluß eingesetzt, so daß es zu einer Röhre geschlossen werden kann, in die die Einzelleitungen zu liegen kommen. Durch die Verwendung eines Reißverschlusses wird diese Kabelumhüllung teuer, außerdem muß sie je nach Anzahl der zu umschließenden Einzelleitungen maßgeschneidert werden. Abzweigungen von Einzelleitungen sind nur durch Unterbrechung der Kabelumhüllung möglich, wodurch deren Einheit verloren geht. Es ist jedoch vorteilhaft, den Kabelbaum als geschlossenes Ganzes auszubilden, nicht nur, um den Montageaufwand zu verringern, sondern auch, um die Einzelleitungen vor eventuell vorhandenen Agressivstoffen zu schützen. Da diese aus kunststoffimprägniertem Glasfasergewebe bestehende Kabelumhüllung biegsam ist und nicht starr, ergeben sich die bereits beschriebenen Nachteile.

Auch starre Kabelbäume sind bereits bekannt. Die Einzelleitungsbündel sind jedoch bei einem solchen Kabelbaum nicht von einer eng anliegenden Umhüllung umschlossen, sondern sie sind mit Kunstharz durchtränkt, der anschließend ausgehärtet wurde. Zusätzlich kann das Einzelleitungsbündel noch mit kunstharzgetränktem Glasfasergewebe umwickelt

ίο sein. Ein solcher Kabelbaum ist starr und läßt sich als Einheit in jeder beliebigen Querschnittsform und Raumlage herstellen. Nachteilig an einem solchen Kabelbaum ist jedoch sein hohes Gewicht, da sämtliche Zwischenräume zwischen den elektrischen Einzelleitungen mit Kunstharz ausgefüllt sind. Insbesondere bei Flugzeugen, Fernraketen oder Fahrzeugen, wo man bestrebt ist, Gewicht einzusparen, sind derartige schwere Kabelbäume ungeeignet. Durch die starre Einbettung der elektrischen Einzelleitungen in die Kunstharzmasse wird ein solcher Kabelbaum auch schwingungsempfindlich. Insbesondere wenn der starre Kabelbaum in Resonanzschwingungen gerät, kann es zum Bruch von elektrischen Einzelleitungen kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kabelbaum eingangs erwähnter Bauart zu schaffen, der sich mit geringem Aufwand herstellen läßt, der starr ausgebildet und mit einer hohen Schwingungsresistenz versehen ist und gleichzeitig ein niedriges Gewicht und weitgehende Unempfindlichkeit gegen äußere Einflüsse aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Isolation der Einzelleitungen ein elastischer Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten verwendet wird und daß die starr ausgebildete Umhüllung aus einem vor der Anbringung an den Einzelleitungen mit härtbarem Kunstharz imprägnierten vorzugsweise anorganischen Isolierstoffgewebe, z. B. Glasfasergewebe, besteht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Umhüllung zu deren weiterer Versteifung aus mehreren Lagen imprägnierten Gewebes mit zwischengelegten gelochten Versteifungsplatten.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich der erfindungsgemäße Kabelbaum besonders einfach herstellen läßt, da es hierzu lediglich notwendig ist, die Einzelleitungen mit einem mit härtbarem Kunstharz imprägnierten Isolierstoffgewebe zu umwickeln und das Kunstharz auszuhärten. Der erfindungsgemäße Kabelbaum ist starr, da seine Umhüllung starr ist, und trotzdem schwingungsresistent, da die Einzelleitungen längsverschieblich innerhalb der Umhüllung angeordnet sind. Wird der Kabelbaum Schwingungen unterworfen, so können die Einzelleitungen in Längsrichtung relativ zueinander gleiten, wobei Schwingungsenergie in Wärme umgesetzt wird. Der erfindungsgemäße Kabelbaum weist ein niedriges Gewicht auf, da die Zwischenräume zwischen den Einzelleitungen von Kunstharz freibleiben. Durch die starr ausgebildete und geschlossene Umhüllung sind die Einzelleitungen gegen äußere Einflüsse, wie z. B. Agressivstoffe, weitgehend geschützt.

Zur Herstellung eines solchen starren Kabelbaumes oder starren Kabelbaumabschnitts wird unter Verwendung einer der gewünschten Gestalt des Kabelbaumes bzw. dieses Abschnittes angepaßten Form-

matrize, in die das entsprechend ausgeformte Einzelleiterbündel eingelegt und in der das Kunstharz der Umhüllung unter Erwärmung ausgehärtet wird, erfindungsgemäß ein Verfahren angewandt, das durch folgende aufeinanderfolgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

. a) Gewebematten, vorzugsweise aus Glasfasergewebe, die mit einem wärmehärtbaren, sich mit der Isolation der Einzelleiter nicht verbindenden Kunstharz imprägniert sind, werden in die Formmatrize eingelegt, gegebenenfalls in mehreren Lagen und unter Zwischenlage von gelochten Versteifungsplatten;

b) auf die imprägnierten Gewebematten wird das vorgeformte, aus den mit elastischem Kunststoff von geringem Reibungskoeffizienten isolierten Einzelleitungen bestehende Bündel gelegt;

c) die seitlichen Ränder des imprägnierten Gewebes werden, das Leitungsbündel einschließend, übereinander gefaltet und das Ganze fest in die

; Formmatrize gedrückt;

;.. d) Unter Druck und Erwärmung wird das Kunstharz ausgehärtet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kabelbaums,

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht eines Abschnittes des Kabelbaums aus F i g. 1, wobei Teile der Umhüllung aufgeschnitten sind, um die Einzelleitungen und die Versteifungsplatte zu zeigen,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Kabelbaum nach er Linie IH-III der F i g. 1,

F i g. 4 einen Längsschnitt nach der Linie IV-IV der F ig. 1, in Richtung der Pfeile gesehen,

F i g. 5 einen Querschnitt durch verschiedene typische Einzelleiter des Kabelbaums,

F i g. 6 einen Teilschnitt durch eine Abzweigung des Kabelbaums von F i g. 1, mit einem in die Abzweigung eingebetteten spiralförmig gewellten Rohr, F i g. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII in F i g. 6,

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht eines vorgeformgen Einzelleitungsbündels zum Einlegen in eine Formmatrize,

F i g. 9 Querschnitt durch eine Formmatrize mit eingelegtem Einzelleitungsbündel und noch nicht eingeführtem Schließteil, nach der Linie IX-IX der F ig. 10,

F i g. 10 perspektivische Ansicht der Formmatrize für das Einzelleitungsbündel von F i g. 8.

In F i g. 1 der Zeichnungen ist ein Kabelbaum 1 dargestellt, bestehend aus isolierten elektrischen Einzelleitungen 2 und aus einer glatten Umhüllung 3, die die Einzelleitungen 2 eng anliegend mit leichtem Druck umschließt. Der Kabelbaum 1 bildet einen Stamm 4 und verschiedene Abzweigungen 5, innerhalb derer die elektrischen Einzelleitungen ί in gegenseitiger Berührung parallel zueinander verlaufen. Die Isolation 6 der Einzelleitungen 2 ist so gewählt, daß sie sich nicht mit der Umhüllung 3 verbindet. Diese Isolation 6 besteht aus einem elastischen Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten. Die Einzelleitungen 2 können somit relativ zueinander und relativ zur Umhüllung 3 kleine Längsbewegungen ausführen, so daß die Einzelleitungen bei schwingendem Kabelbaum nachgeben können. Infolge der dabei auftretenden Reibung wird die Schwingung gleichzeitig gedämpft. Die Umhüllung 3 des Kabelbaums besteht aus einem mit härtbarem Kunstharz imprägnierten vorzugsweise anorganischen Isolierstoffgewebe, ζ. Β. Glasfasergewebe, wobei das Gewebe vor der Anbringung an die Einzelleitungen imprägniert wurde. Die Innenkontur der starren Umhüllung 3 entspricht dabei der Außenkontur des Einzelleitungsbündels, wobei die Zwischenräume zwischen den Einzelleitungen 2 von Kunstharz freibleiben (F i g. 3). Die Anzahl und der Aufbau der Einzelleitungen ist beliebig (Fig. 5).

Ein solchermaßen aufgebauter Kabelbaum 1 kann beliebigen Querschnitt und beliebige Raumausdehnung aufweisen. Er läßt sich somit auch in Geräte einbauen, wo nur wenig Platz zur Verfügung steht, wie z.B. bei Rechenmaschinen, Flugzeugen, Fernraketen, Fahrzeugen od. dgl. Damit der Kabelbaum

so z. B. den Krümmungen des Gehäuses einer Rechenmaschine folgen kann, kann er, wie z. B. bei 7 oder 8 gezeigt (F i g. 1), winkelig abgebogen sein. Um den Kabelbaum an einer solchen Abwinkelung 7 oder 8 stärker zu versteifen, kann die Umhüllung 3 aus mehreren Lagen imprägnierten Gewebes mit zwischengelegten gelochten Versteifungsplatten 9 bestehen (F i g. 2, 4). Die Versteifungsplatte 9 weist zweckmäßig Löcher 10 auf, damit sich diese mit Kunstharz auffüllen können, wodurch der Zusammenhalt der einzelnen Lagen des imprägnierten Gewebes gewährleistet ist.

Zweckmäßigerweise werden gegeneinander bewegliche oder vibrierende starre Kabelbaumabschnitte durch flexible Abschnitte 11 verbunden, deren Einzelleitungsbündel verdreht ist und deren Umhüllung aus einem spiralförmig gewellten Rohr 12 aus PoIytetrafluoräthylen mit Glasfaserabdeckung besteht. Dabei ist vorteilhaft mindestens ein Ende des Rohres 12 in die Umhüllung 3 eines anschließenden starren Kabelbaumabschnittes eingebettet (F i g. 6). Auf diese Weise erhält man eine flexible und trotzdem dichte Verbindung zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Kabelbaumabschnitten, so daß die Einzelleitungen gegen äußere Einflüsse weitgehend geschützt bleiben. Das Einzelleitungsbündel ist verdreht, damit die Einzelleitungen bei einer Kurvenführung des Einzelleitungsbündels gleiche Weglängen einnehmen.

Vorteilhaft weist der für die Isolation der Einzelleitungen 2 verwendete Kunststoff eine hohe Temperaturbeständigkeit und relativ gutes Wärmeleitvermögen auf und wird in der nahezu geringstmöglichen, für die Verhinderung von Durchschlagen notwendigen Dicke verwendet. Durch diese Maßnahme erreicht man zweierlei:

a) Die Einzelleitungen 2 innerhalb der Umhüllung 3 sind gegen Überlastung geschützt und
b) das Gewicht des Kabelbaums wird verringert, was besondere Bedeutung erlangt bei dessen Einbau z. B. in Flugzeugen oder Fernraketen.

Wird eine Einzelleitung 2 überlastet, so erwärmt sich diese stärker als die sie umgebenden Einzelleitungen. Innerhalb der Umhüllung 3, wo die Einzelleitungen 2 eng aneinander anliegen, kann die Wärme in der überlasteten Einzelleitung rasch durch die dünne und gut wärmeleitende Isolation in die benachbarten Einzelleitungen abgeleitet werden. Außerhalb der Umhüllung 3, wo die Einzelleitungen 2

weniger eng aneinanderliegen, kann die Wärme in der überlasteten Einzelleitung nicht so rasch abgeleitet werden, so daß die überlastete Einzelleitung außerhalb der Umhüllung3 zuerst durchbrennen wird. Der Kabelbaum 1 ist somit weitgehend vor Uberlastungsschäden geschützt, die außerhalb des Kabelbaumes durchgebrannte Einzelleitung kann leicht ausgebessert werden. Zweckmäßig besteht die Isolation 6 der Einzelleiter 2 aus Polytetrafluoräthylen oder aus Silikongummi.

Ist es erwünscht, das Gewicht des Kabelbaums auf ein Mindestmaß zu reduzieren, so kann der Metallquerschnitt jeder Einzelleitung 2 auf das der zu erwartenden Belastung bzw. Überlastung entsprechende Mindestmaß beschränkt werden.

Zur Herstellung des beschriebenen Kabelbaums bedient man sich zweckmäßig einer Formmatrize 13 (Fig.9 und 10), die der gewünschten Gestalt des Kabelbaums bzw. eines Kabelbaumabschnitts angepaßt ist, und in die das entsprechend ausgeformte Einzelleiterbündel 14 (F i g. 8) eingelegt und in der das Kunstharz der Umhüllung unter Erwärmung ausgehärtet wird.

Die Herstellung des Kabelbaums geschieht in folgenden Verfahrensschritten:

a) Gewebematten 15, vorzugsweise aus Glasfasergewebe, die mit einem wärmehärtbaren, sich mit der Isolation 6 der Einzelleiter 2 nicht verbindenden Kunstharz imprägniert sind, werden in die Formmatrize 13 eingelegt, gegebenenfalls in mehreren Lagen und unter Zwischenlage von gelochten Versteifungsplatten 9. Die seitlichen Ränder 16 des imprögnierten Gewebes 15 werden an den Rändern der Formmatrize 13 hochgezogen.

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b) Auf die imprägnierten Gewebematten 15 wird das vorgeformte, aus den mit elastischem Kunststoff von geringem Reibungskoeffizienten isolierten Einzelleitungen 2 bestehende Bündel 14 gelegt. Soll in die Umhüllung des Einzelleitungsbündeis ein flexibles Rohr 12 mit eingebettet werden, so wird das entsprechende Ende des Einzelleitungsbündels vor dem Einlegen in die Formmatrize mit dem Rohr 12 überzogen.

c) Die seitlichen Ränder 16 des imprägnierten Gewebes 15 werden, das Leitungsbündel 14 einschließend, übereinandergefaltet und das Ganze,

z. B. mittels eines Schließteils 17, das sich gut passend in die Formmatrize 13 einschieben läßt, fest in die Formmatrize 13 gedrückt.

d) Unter Druck und Erwärmung wird das Kunstharz ausgehärtet. Nachdem das Kunstharz ausgehärtet ist, wird der fertige, starre Kabelbaum aus der Formmatrize genommen.

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Vorteilhaft wird die Gewebematte 15 bereits vor dem Einlegen in die Formmatrize 13 mit Kunstharz imprägniert.

Für die Ansprüche 2 bis 7 wird nur im ^Zusammenhang mit dem Anspruch 1 und für den Anspruch 9 nur im Zusammenhang mit dem Anspruch 8 Schutz begehrt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Kabelbaum, insbesondere für Rechenmaschinen, Flugzeuge, Fernraketen, Fahrzeuge od. dgl., mit isolierten elektrischen Einzelleitungen, die innerhalb der einzelnen Stämme und der gegebenenfalls vorgesehenen Abzweige in gegenseitiger Berührung parallel zueinander verlaufen, und mit einer glatten Umhüllung, die die Einzelleitungsbündel eng anliegend mit leichtem Druck umschließt und sich mit der Isolation der Einzelleitungen nicht verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß für die Isolation (6) der Einzelleitungen (2) ein elastischer Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten verwendet wird und daß die starr ausgebildete Umhüllung (3) aus einem vor der Anbringung an den Einzelleitungen mit härtbarem Kunstharz imprägnierten vorzugsweise anorganischen Isolierstoffgewebe (15), ζ. Β. Glasfasergewebe, besteht.

2. Kabelbaum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) aus mehreren Lagen imprägnierten Gewebes mit zwischengelegten gelochten Versteifungsplatten (9) besteht.

3. Kabelbaum nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegeneinander bewegliche oder vibrierende starre Kabelbaumabschnitte (1) durch flexible Abschnitte (11) verbunden sind, deren Einzelleitungsbündel verdreht ist und deren Umhüllung aus einem spiralförmig gewellten Rohr (12) aus Polytetrafluoräthylen mit Glasfaserabdeckung besteht.

4. Kabelbaum nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende des Rohres (12) in die Umhüllung (3) eines anschließenden starren Kabelbaumabschnittes (1) eingebettet ist.

5. Kabelbaum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Isolation (6) der Einzelleitungen (2) verwendete Kunststoff eine hohe Temperaturbeständigkeit und relativ gutes Wärmeleitvermögen aufweist und in der nahezu geringstmöglichen, für die Verhinderung von Durchschlägen notwendigen Dicke verwendet wird.

6. Kabelbaum nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation (6) der Einzelleiter (2) aus Polytetrafluoräthylen oder aus Silikongummi besteht.

7. Kabelbaum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallquerschnitt jeder Einzelleitung (2) auf das der zu erwartenden Belastung bzw. Überlastung entsprechende Mindestmaß beschränkt bleibt.

8. Verfahren zur Herstellung der starren Kabelbaumabschnitte nach Anspruch 1 unter Verwendung einer der gewünschten Gestalt des Kabelbaums bzw. dieser Abschnitte angepaßten Formmatrize, in die das entsprechend ausgeformte Einzelleiterbündel eingelegt und in der das Kunstharz der Umhüllung unter Erwärmung ausgehärtet wird, gekennzeichnet durch folgende aufeinanderfolgende Verfahrensschritte:

a) Gewebematten (15), vorzugsweise aus Glasfasergewebe, die mit einem wärmehärtbaren, sich mit der Isolation (6) der Einzelleiter (2) nicht verbindenden Kunstharz imprägniert sind, werden in die Formmatrize (13) eingelegt, gegebenenfalls in mehreren Lagen und unter Zwischenlage von gelochten Versteifungsplatten (9);

b) auf die imprägnierten Gewebematten (15) wird das vorgeformte, aus den mit elastischem Kunststoff von geringem Reibungskoeffizienten isolierten Einzelleitungen (2) bestehende Bündel (14) gelegt;

c) die seitlichen Ränder (16) des imprägnierten Gewebes (15) werden, das Leitungsbündel (14) einschließend, übereinandergefaltet und

das Ganze fest in die Formmatrize (13) gedrückt;
d) unter Druck und Erwärmung wird das Kunstharz ausgehärtet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstoffgewebe (15) bereits vor dem Einlegen in die Formmatrize (13) mit Kunstharz imprägniert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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