DE19504600C2 - Gewebter Leitungsverbund - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbund aus Leitungen, insbesondere elektrischen Leitungen.

In der flexiblen Verdrahtung haben sich im wesentlichen zwei Tendenzen herauskristallisiert. Ist zwischen zwei Endstellen eine hohe parallele Datenübertragungsrate erforderlich, kom­ men in aller Regel Kabelbänder unterschiedlichster Herstel­ lung zum Einsatz, wobei der hohe Organisationsgrad der Lei­ tungen im Band zu deutlich besseren elektrischen Eigenschaf­ ten führt, als sie in Kabelbündeln zu erwarten sind. Auch die Harmonie zum Stecker oder Verbinder ist wesentlich höher als beim Kabelbündel. Standardisierungen und neue Konstruktionen, wie Schneid-Klemm-Kontakte usw. haben hier zur Vereinfachung und Zeiteinsparung bei der Steckeranbindung geführt. Beson­ ders in der On-Board-, Board- zu Board-, Board- zu Chassis- und Chassis- zu Chassis-Verkabelung läßt sich diese Variante wiederfinden.

Dabei ist diese Variante der elektrischen Verbindung auf den Anschluß von nur zwei Punkten begrenzt. Eine Trennung oder Verzweigung von einzelnen Leitern zwecks Verbindung mehrerer Anschlußpunkte ist in den meisten Fällen nicht möglich.

Außerdem sind die meisten Kabelbänder aufgrund ihrer Herstel­ lungsweise auf bestimmte Aderzahlen (3, 5, 10, 20, . . ) und ein bestimmtes Isoliermaterial, sowie niedrige Querschnitte und somit niedrige Ströme begrenzt. Die Leitungen werden in einer gemeinsamen, durch Stege getrennten Isolierung aus vor­ zugsweise laminierten oder extrudierten PVC eingebettet.

Im Gegensatz dazu steht das Kabelbündel oder der Kabelbaum. Wenn immer ein komplexes, vielverzweigtes elektrisches Ver­ bindungssystem erforderlich ist, kommt ein auf konventionelle Weise hergestellter Kabelbaum zum Einsatz. Sein größter Vor­ teil besteht in der Verwendung aller nur denkbaren Materia­ lien zur Übertragung elektrischer Ströme sowie seiner theore­ tisch uneingeschränkten Verzweigbarkeit. Bisher ist kein an­ deres Verbindungssystem bekannt, daß auch nur annähernd die Individualität eines konventionell hergestellten Kabelbaums erreicht. Dieser immense Vorteil ist jedoch nur aufgrund ex­ trem niedriger Produktionseffektivität möglich, denn die Her­ stellung ist zum Großteil manuell und nur zu geringen Antei­ len maschinell oder gar automatisiert. Ein unorganisiertes Layout führt zu niedrigen elektrischen Gebrauchseigenschaften oder verlangt den Einsatz spezieller und teuerer Leiter. Zeit­ sparende Steckeranbindungen, wie die Verwendung von Schneid- Klemm-Kontakten sind bei dieser Herstellungsweise ausgeschlos­ sen.

Moderne Kabelverlegemaschinen teilautomatisieren den Prozeß der Kabelbaumherstellung, beschränken sich dabei jedoch auf Zuschnitt und Verlegen der Leiter sowie auf das Aufbringen von Markierungen und sind auch in der Verwendung von Materia­ lien, vor allem aber deren Querschnitte, eingeschränkt. Für die Herstellung von kleinen und mittleren Serien ist der Ein­ satz fraglich.

Aus der DE 32 35 968 A1 ist auch eine Bandleitung mit mehre­ ren, in eine gemeinsame Isolierung eingebettete elektrische Leitern bekannt, bei der durch zweifaches Umschlagen an be­ stimmten Stellen des Bandes und Abisolieren der äußeren umge­ schlagenen Enden Herausführungen zwecks Kontaktierung reali­ siert werden. Die sich dadurch ergebenden Möglichkeiten einer Verdrahtung sind jedoch äußerst begrenzt und erfüllen nicht die Anforderungen an eine beliebige Konfigurierbarkeit ein­ zelner Zu- und Ableitungen.

In der EP 0246 115 A2 wird die Herstellung gewebter kontinu­ ierlicher Kabelbänder unter Verwendung zusätzlicher polymerer Fasern für eine bessere Steckeranbindung an insbesondere Schneid-Klemm-Kontakte beschrieben. Für eine Vielverzweigung elektrischer Leitungen ist dieses Verfahren nicht verwendbar.

In der US 3 197 555 wird eine Möglichkeit beschrieben, blanke Flachbandleiter in eine Kette zu integrieren und zu einem Flachbandkabel zu verweben, indem diese blanken Leiter mittels eines nicht leitenden Schußmaterials und unter hoher Schußdich­ te gegeneinander isoliert werden. Das fertige Erzeugnis ist ein gewebtes Flachbandkabel mit einer Anzahl von eingewebten Leitern, die sämtlich von Anfang bis zum Ende parallel durch­ geführt sind. In einem Folgearbeitsgang können durch nachträg­ liches Aufschneiden an gewünschten Stellen und Herausziehen der Schußfäden in Teilbereichen des Kabelbandes alle blanken Leiter wieder freigelegt werden und mittels einer Crimpzange Kontaktierungsnasen für Crimpverbindungen durch Deformation der blanken Leiter herausgebogen werden. Es ist klar, das so nur Kontaktstellen geschaffen werden können. Erst von der Ver­ binderleiste aus können dann individuell Leitungen zu- oder abgeführt werden.

Ferner ist aus der US 4 746 769 zu entnehmen, daß Leiter in getrennten Weblagen untergebracht sein können, wobei die Lagen über Stege untereinander verwebt und in Wiederholung des Web­ rapports sich kreuzend angeordnet sind. Die Lagen mit den ein­ gewebten Leitern können anschließend so separiert werden, daß sie entsprechend dieser Ebenen nicht mehr miteinander verbun­ den sind. Dies geschieht durch nachträgliches Zerschneiden, also wiederum durch Zerstören des Gewebes und Entfernen der Verbindungsstege in Folgearbeitsgängen. Die Zertrennung be­ wirkt stets die Selektion und den Zerfall aller in einer Ebene untergebrachten Signalleiter über die gesamte Breite des ge­ webten Kabelverbundes von einer weiteren Ebene an dieser Trennstelle.

Aus der US 3 654 381 ist schließlich auch schon ein Flachband­ kabel bekannt, in das auch andere als elektrische Leiter ein­ gewebt sind. Individuell gestaltbare Zu- und/oder Abführung von Leitern sind nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hohen Ge­ brauchseigenschaften von gewebten Kabelbändern mit der Flexi­ bilität von Kabelbäumen zu verbinden und gleichzeitig die Au­ tomatisierbarkeit der Herstellung und die Gebrauchseigen­ schaften zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 an­ gegebene Merkmal gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Gewebte Leitungsverbunde bieten die Möglichkeit, verschiedene Materialarten und somit auch flexible Leitungen für verschie­ dene Medien problemlos zu verarbeiten und zu kombinieren. Es können elektrische Leiter, wie Polytetrafluorethylen- (PTFE-) Kabel, Mittelstromleitungen, Signalleitungen, Doppeladern, Koaxialkabel, aber auch flexible Röhren und Schläuche aus Kunststoff, Lichtleiterkabel, mechanische Verstärkungen, wie Stahlseile dünner Querschnitte oder Kunststoffasern und -sei­ le aus Kevlar oder ähnlichem Material und textile Materialien aus natürlichen oder künstlichen Fasern miteinander verwebt oder in ein Basisgewebe eingewebt werden.

Dadurch ergeben sich mannigfache Vorteile gegenüber konven­ tionellen Bändern und Kabelbäumen. Bei Einsatz von PTFE-Iso­ lierungen erreicht man zunächst eine Temperaturbeständigkeit in tiefen und hohen Temperaturbereichen und eine hohe Feuer­ resistenz. Weiter erzielt man eine höhere Packungsdichte der nebeneinanderliegenden Leitungen. Alle gewünschten Farbkombi­ nationen sind herstellbar. Die Leitungen sind über die gesam­ te Länge des Bandes in einem fest definierten Layout organi­ siert und ein willkürliches Layout ist ausgeschlossen. Elek­ trische Leiter können physikalisch gruppiert und voneinander getrennt werden, um z. B. Leitungsübersprechungen zu vermei­ den. Problemlos sind Formübergänge von flach zu rund und um­ gekehrt möglich. Diese Leitungsverbunde zeichnen sich durch eine hohe Biegewechselverträglichkeit und gute Verformbarkeit aus, da kein kontinuierlicher Materialschluß zwischen den Adern besteht und sich benachbarte Adern im Gewebe frei gege­ neinander verschieben könne. Dies führt unter anderem zu ei­ ner besseren Standfestigkeit und zu einer längeren Lebensdau­ er. Da eine bessere Wärmeableitung als in konventionellen Flachkabeln oder Kabelbündeln möglich ist, können bei glei­ chem Querschnitt der Leiter höhere Ströme übertragen werden.

Ein Auftrennen der Enden zum Zwecke des Anschließens an elek­ trische Verbinder ist problemlos durch Entfernung des Schuß­ materials möglich. Mit z. B. einem elektrischen Kabel können weitere Medienleitungen geführt werden, beispielsweise Glas­ faserleitungen oder Kunststoffschläuche. Gewebte Kabelverbun­ de bieten die Möglichkeit, ein oder mehrere Maßekabel zwi­ schen einzelne Signalleitungen zwecks Cross-Talk-Reduzierung zu integrieren. Bei Verweben unter Zuhilfenahme eines Träger­ gewebes erschließen sich weitere Anwendungsmöglichkeiten. Es können z. B. mehrere Leitungsverbunde hintereinander oder parallel auf Abstand gerätegerecht auf einem Basisgewebe vor­ konfektioniert und fixiert werden oder Einzelleitungen können ein Trägergewebe kreuzen und an den Kreuzungsstellen einge­ webt sein. Auch kann im Basisgewebe ein Mittelstreifen frei bleiben, etwa um eine Befestigung des Kabels zu erleichtern. Werden anstelle von Adern natürliche oder künstliche Materia­ lien in das Basisgewebe eingewebt, können hochgenaue Abstände der Adern untereinander realisiert werden, was z. B. für den Anschluß an Schneid-Klemm-Kontakte (IDC-Stecker) Bedeutung hat. Durch die maschinenorientierte Herstellung, z. B. Her­ stellung auf einer programmgesteuerten Schaftwebmaschine, wird nicht nur die Fertigungszeit drastisch gesenkt, es wird auch ausgeschlossen, daß einzelne Leitungen "vergessen" wer­ den oder in einer unerwünschten Position liegen. Damit kann eine aufwendige Nachkontrolle des fertigen Erzeugnisses ent­ fallen. Außer ebenen Kabelverbunden können ebenso im Röhren- oder C-Webverfahren dreidimensionale Stränge gewebt werden, aus denen Leitungen zu- oder abgeführt werden.

Durch die erfindungsgemäß unmittelbar im Webprozeß an beliebi­ ger Stelle in beliebiger Anzahl und beliebiger Länge zugeführ­ ten oder abgeführten Leitungen, sogenannter Breakouts, kann ein Layout geschaffen werden, daß einen konventionell gebunde­ nen Kabelbaum voll substituiert und qualitativ weit über­ trifft. Eine programmierte Schaftsteuerung ermöglicht dabei eine beliebige Wiederholbarkeit in bisher unbekannter Zuver­ lässigkeit und Produktivität. Alle einem gewebten Kabelband zuzusprechenden positiven Eigenschaften bleiben erhalten, ohne das Abstriche an der Universalität eines bisher größtenteils manuell gelegten und gebundenen Kabelbaums gemacht werden müß­ ten.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 Einen unter Verwendung eines Basisgewebes hergestellten Leitungsverbund,

Fig. 2 Verschiedene Kettschnitte durch den Leitungsverbund nach Fig. 1.

Mit 1 in Fig. 1 ist ein planes Textilgewebe bezeichnet, daß im Beispiel als Basisgewebe dient. Es wird im Prozeß der Her­ stellung des Leitungsverbunds mittels Schaftwebens aus Kett- und Schußfäden hergestellt, im Beispiel erfolgt nach jeder Ketthebung oder Kettsenkung ein Schuß. Fig. 2 zeigt den Kett­ schnitt bei A-A. Die Kettfäden 12 sind geschnitten, weshalb sie sich rund darstellen, der erste Schußfaden 11 ist als Schlangenlinie zu sehen.

Im weiteren Verlauf werden an frei definierbaren Stellen ver­ mittels einer Schaftsteuerung zusätzlich zu den Kettfäden flexible elektrische Leitungen 2 eingewebt. Die elektrischen Leitungen 2 stellen also völlig oder teilweise, kombiniert mit natürlichen oder künstlichen Fäden, die Kette dar. Zum Zeitpunkt x1 wird die erste elektrische Leitung 2 zugeführt. Der Kettschnitt bei B-B unterscheidet sich insoweit vom Kett­ schnitt A-A, als an einer Stelle zu dem Kettfaden 12 diese elektrische Leitung 2 als zusätzlicher Bestandteil der Kette eingewebt ist. Hierfür ist ein besonderer Schaft vorgesehen, dessen Bewegung programmgesteuert abläuft.

Bei dem Kettschnitt C-C sind im Beispiel vier elektrische Leitungen 2 zusätzlich eingewebt. Beim Kettschnitt D-D sind noch zwei elektrische Leitungen 2 eingewebt und der Kett­ schnitt E-E entspricht wieder dem Bindungsrapport beim Schnitt A-A.

Das Herausführen der elektrischen Leitungen 2 erfolgt in der Weise, daß an der jeweils vorgesehenen Stelle der Schaft mit mindestens einer elektrischen Leitung 2 für x (mit x < 1) Schuß oder Doppelschuß in seiner oberen oder unteren Stellung ver­ weilt, so daß die in diesem Schaft eingelesene/n elektrischen Leitung/en 2 nicht in das entstehende Gewebe eingewebt werden kann/können. Die so "aufgelegte" elektrische Leitung 2 kann nach der Fertigstellung des Leitungsverbundes an der nicht eingewebten Stelle aufgeschnitten, abgewinkelt und einer elektrischen Anschlußstelle zugeführt werden.

Einzelne elektrische Leitungen, die den Leitungsverbund or­ thogonal kreuzen sollen, können in entsprechender Länge wäh­ rend einer Unterbrechung des Webvorganges quer zur Kette in das Vorderfach der Kette eingelegt und anschließend eingewebt werden. In Fig. 1 ist bei x5 eine solche den Leitungsverbund kreuzende elektrische Leitung 3 gezeigt.

Sind einem Leitungsverbund mehr als zwei Zu- und Abführungen zugeordnet, ist dem Layout der Kette (Anordnung der elektri­ schen Leitungen 2 nebeneinander in der Kette) ein besonderes Layout zuzuweisen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwi­ schen zwei benachbarten elektrischen Leitungen 2 mindestens zwei natürliche oder künstliche Fasern 12a, 12b verwebt wer­ den, die ein Basisgewebe 1 bilden, das die Stabilität des Leitungsverbundes über seine gesamte Länge aufrechterhält, auch wenn alle elektrischen Leitungen 2 aus dem Gewebeverbund abgeführt sind. Dabei sind die Fäden 12a, 12b in zwei Schäfte einzulesen, in denen sich keine elektrischen Leitungen 2, die an irgendeiner Stelle des Leitungsverbundes während des Web­ prozesses zu- oder abgeführt werden, befinden. Von den zwi­ schen zwei elektrischen Leitungen 2 befindlichen Fäden 12 muß die Hälfte der Fäden 12a in den einen, die andere Hälfte der Fäden 12b in den zweiten Schaft eingelesen werden. Der We­ brapport beträgt dabei 1/1.

Bezugszeichenliste

1 Basisgewebe
2, 3 elektrische Leitungen
11 Schußfaden
12, 12a, 12b Kettfäden
A-A, B-B, C-C, D-D Kettschnitte

Claims (7)

1. Gewebter Leitungsverbund mit mehreren, parallel zueinander verlaufenden flexiblen Einzelleitungen, dadurch gekennzeich­ net, daß über seine gesamte Länge mindestens eine Zu- und/oder Abführung mindestens einer Leitung (2) eingewebt ist.

2. Leitungsverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus webtechnisch hergestellten Teilstücken besteht, die nach einzelner Herstellung miteinander verbunden sind.

3. Leitungsverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund mit einem Basisgewebe (1) verwebt ist.

4. Leitungsverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (2) elektrische, photoelektrische, pneuma­ tische, hydraulische und/oder weitere signalübertragende Medien führen und medienrein oder gemischt verwebt sind.

5. Leitungsverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindesten eine den Verbund kreuzende Leitung (3) einge­ webt ist.

6. Leitungsverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsverbund durch Röhren- bzw. C-Weben herge­ stellt ist.

7. Leitungsverbund nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Schaftwebmaschine mit steuerbaren Schäften zu seiner Herstellung.