DE19638372A1

DE19638372A1 - Anschlußkabel für einen Sensor

Info

Publication number: DE19638372A1
Application number: DE19638372A
Authority: DE
Inventors: Makoto Hori; Toshimi Miyamoto; Kenji Fukaya; Masahiro Hamaya; Minoru Ota; Naota Miwa
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: DE19638372B8; US5969229A; JPH09147631A; DE19638372B4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Anschlußkabel bzw. eine Anschlußverdrahtung für einen Sensor oder eine Erfassungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Sauerstoffkonzentrationssensor oder eine Erfassungsvorrichtung.

In der Vergangenheit wurde für einen Sauerstoffkonzentrationssensor eine Vielzahl von miteinander gebündelten Kerndrähten als Anschlußverdrahtung bzw. Anschlußkabel verwendet. Üblicherweise wird für Kerndrähte Kupfer verwendet, während in einigen seltenen Fällen auch rostfreie Stahldrähte verwendet werden. Ebenso wurde bereits vorgeschlagen, sowohl Kupferdrähte als auch einen rostfreien Stahldraht für Anschlußkabel zu verwenden (offengelegtes japanisches Gebrauchsmuster 4-52887 und japanische Offenlegungsschrift 56-35656).

Diese herkömmlichen Anschlußkabel für Sensoren weisen jedoch die folgenden Nachteile auf:

Zunächst ist bei Verwendung von Kupferdrähten für alle Kerndrähte die Zugfestigkeit des Anschlußkabels gering bzw. schwach. Ebenso ist die durch Biegevorgänge hervorgerufene Ermüdung groß und die Elastizität gering. Für den Fall, daß das vorherstehend beschriebene Anschlußkabel für einen Sensor in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, kann das Anschlußkabel darüber hinaus durch von den Reifen hochgeschleuderte Steinchen oder Steine beschädigt werden, wenn das Kraftfahrzeug bewegt wird. Andererseits wird zur Verbesserung der Zugfestigkeit und der Elastizität des Anschlußkabels vorgeschlagen, den Durchmesser des Kerndrahtes zu verringern. Wenn jedoch der Durchmesser zu stark verringert wird, erhöht sich die Empfindlichkeit des Anschlußkabels gegenüber von außen kommenden Beschädigungen, während sich darüber hinaus die Kosten außerordentlich erhöhen.

Für den Fall, daß rostfreie Stahldrähte für alle Kerndrähte verwendet werden, ergibt sich eine befriedigende Zugfestigkeit und Elastizität des Anschlußkabels, wobei jedoch der elektrische Widerstand des Kabel s außerordentlich hoch wird. Aus diesem Grund ist es schwierig, diese Art von Kabel als Anschlußkabel für eine niederohmige Heizvorrichtung zu verwenden. Darüber hinaus ist es schwierig, ein derartiges Kabel frei zu biegen und anzuordnen, da die Flexibilität gering ist.

Aus der ersten der vorherstehend genannten japanischen Offenlegungsschriften ist ein Anschlußkabel bekannt, welches Kupferdrähte als Kerndrähte verwendet, wobei rostfreie Stahldrähte um die Kerndrähte herum angeordnet sind. In diesem Anschlußkabel liegt der Anteil von rostfreiem Stahl bei ca. 81%. Folglich ist der elektrische Widerstand in diesem Anschlußkabeltyp hoch, wodurch ein Sensorausgangssignal oder die Leistung einer niederohmigen Heizvorrichtung negativ beeinflußt wird. Demzufolge ist diese Art von Anschlußkabel für diese Zwecke nicht geeignet.

Die zweite der vorherstehend genannten japanischen Offenlegungsschriften offenbart ein Anschlußkabel, welches eine Vielzahl von Kupferdraht- und rostfreie Stahldraht- Bündel aufweist, die miteinander verseilt sind, wobei jedoch der Anteil des rostfreien Stahls lediglich ca. 22% beträgt. Folglich ist die Zugfestigkeit schwach, obwohl der elektrische Widerstand gering ist.

Mittlerweile werden jedoch vermehrt Sensoren an Stellen eingesetzt, die weiter erschwerte Umgebungsbedingungen aufweisen. Ferner ist es oft schwierig, einen Sensor zu montieren, es sei denn, das vom Sensor herkommende Anschlußkabel kann auf einfache Weise gebogen werden.

Aus diesem Grunde ergeben sich erhöhte Anforderungen an Anschlußkabel, welche einen geringen elektrischen Widerstand, eine hohe Elastizität, Flexibilität und Zugfestigkeit aufweisen müssen.

Zur Beseitigung der vorherstehend beschriebenen Nachteile von herkömmlichen Anschlußkabeln liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Anschlußkabel für einen Sensor zu schaffen, welches einen geringen elektrischen Widerstand und eine hohe Flexibilität, Zugfestigkeit sowie Elastizität aufweist.

Zum Lösen der vorherstehend beschriebenen Aufgabe führt das Anschlußkabel für einen Sensor gemäß einem ersten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung einen elektrischen Strom zum Betreiben eines Sensors zu oder überträgt ein vom Sensor erhaltenes Signal, wobei es aus einer Leitereinheit und einer Umhüllungseinheit zum Bedecken der Leitereinheit besteht, wobei die Leitereinheit aus rostfreien Stahl drähten und Kupferdrähten besteht, und der Querschnitts- Prozentanteil der rostfreien Stahldrähte im radialen Querschnitt des Anschlußkabels ausgenommen der Um hüllungseinheit zwischen 30 bis 70% liegt.

Das Bemerkenswerteste an der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, daß das Anschlußkabel aus rostfreien Stahl drähten sowie Kupferdrähten besteht und, daß der Querschnittsprozentsatz der rostfreien Stahldrähte in einem radialen Querschnitt des Anschlußkabels mit Ausnahme der Umhüllungseinheit zwischen 30 bis 70% liegt. Für die Kupferdrähte kann beispielsweise nicht nur ein ausgekühlter Kupferdraht, wie er üblicherweise verwendet wird, sondern auch Drähte einer kupferbeinhaltenden Legierung verwendet werden. Für die rostfreien Stahldrähte kann beispielsweise SUS 304-Weichdraht verwendet werden. Für den Fall, daß der querschnittsmäßige prozentuelle Gehalt des rostfreien Stahldrahts geringer ist als 30%, verringern sich die Zugfestigkeit und die Elastizität des Anschlußkabels. Wenn sie demgegenüber mehr als 70% beträgt, ist der elektrische Widerstand des Anschlußkabels größer.

Da das vorherstehend beschriebene Anschlußkabel Kupferdrähte und rostfreie Stahldrähte aufweist, die miteinander verseilt bzw. mit einem angemessenen Verhältnis gebündelt sind, weist das Kabel hervorragende Eigenschaften auf, wobei die besonderen Merkmale dieser zwei Arten von Kabeln miteinander kombiniert sind.

Insbesondere beträgt der Querschnittsprozentanteil der rostfreien Stahldrähte im Anschlußkabel 30 bis 70%. Folglich besitzt das Anschlußkabel einen geringen elektrischen Widerstand und eine hohe Flexibilität, Zugfestigkeit, Elastizität, Hitzebeständigkeit sowie gute Antivibrationseigenschaften. Wenn daher ein Anschlußkabel mit derartigen Eigenschaften für einen Sensor verwendet wird, können die Informationen vom Sensor sauber übertragen und die Betriebsbedingungen des Sensors auf einem optimalen Niveau gehalten werden. In diesem Zusammenhang eignet sich das vorherstehend beschriebene Anschlußkabel am besten als Anschlußkabel für einen Sensor.

Ein bevorzugter Teilaspekt der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die rostfreien Stahldrähte im Zentrum des Anschlußdrahtkabels angeordnet sind, während die Kupferdrähte um die rostfreien Stahldrähte herum angeordnet werden (Fig. 1). Dadurch erhält das Anschlußdrahtkabel eine befriedigende Flexibilität. Beim Verbinden mit Anschlüssen kann der Kontaktwiderstand mit den Anschlüssen verringert werden, da der Kontakt zum Kupfer einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist.

Andererseits können die Kupferdrähte im Zentrum des Anschlußkabels angeordnet sein, während die rostfreien Stahldrähte um die Kupferdrähte herum angeordnet sind (Fig. 4). Ferner ist eine unregelmäßige Anordnung möglich, wobei die rostfreien Stahldrähte und die Kupferdrähte wechselweise angeordnet sind (Fig. 5).

Aus diesem Grund werden vorzugsweise hinsichtlich der Flexibilität weiche rostfreie Stahldrähte mit einer Härte von 300 MHv wie der vorherstehend beschriebene rostfreie Stahldraht verwendet bzw. eingesetzt.

Die weichen rostfreien Stahldrähte erhält man vorzugsweise durch eine Hitzebehandlung von harten rostfreien Stahldrähten, die normalerweise in Anschlußkabeln verwendet werden. Vorzugsweise wird die Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 1050°C und einer Behandlungszeitdauer von 20 Minuten durchgeführt. Insbesondere kann die Hitzebehandlung mittels eines Ausheilverfahrens bei einer höchsten Temperatur von 1050°C für 20 Minuten durchgeführt werden, wobei beispielsweise in einem Ofen die Atmosphäre unter Vakuum mit einem Druck von 10^-3 Torr verringert wird. Durch diese Hitzebehandlung werden die Kristallstörungen des weichen rostfreien Stahldrahtes korrigiert, wodurch sich geringere Widerstandswerte als beim harten rostfreien Stahldraht ergeben.

Ein weiterer bevorzugter Teilaspekt der Erfindung liegt darin, daß die rostfreien Stahldrähte eine größere Härte als Kupfer aufweisen und ungefähr im Zentrum des Anschlußkabels mit der geringsten Biegekrümmung angeordnet sind, wodurch man ein Anschlußkabel mit einer mehr hohen Flexibilität und Festigkeit erhält.

Vorzugsweise werden die Kupferdrähte mit einer Antioxidationsschicht überzogen. Dies verbessert die Dauerfestigkeit des Anschlußkabels. Für die Antioxidationsschicht wird beispielsweise nickel- oder ein zinnplattierter Film verwendet. Vorzugsweise besitzt die Antioxidationsschicht eine Dicke von 0,5 bis 5 µm. Unterhalb einer Dicke von 0.5 µm kann der antioxidierende Effekt verringert sein. Andererseits kann der Effekt ebenso verringert sein, wenn die Dicke der Schicht mehr als 5 µm aufweist. Andererseits sind die Kosten höher, wenn die Dicke mehr als 5 µm beträgt.

Das vorherstehend beschriebene Anschlußkabel wird vorzugsweise mit einem isolierenden Mantelmaterial ummantelt. Dadurch erhält man eine gute Isolation zwischen dem Anschlußkabel und anderen Komponenten, während ferner die Hitzebeständigkeit, die Abriebsbeständigkeit und die Geschütztheit des Anschlußkabels verbessert werden. Für das vorherstehend beschriebene Mantelmaterial können vorzugsweise die folgenden Materialien verwendet werden: Teflon-Harze mit einer hohen hitzebeständigen Eigenschaft wie beispielsweise PTFE (Poly-Tetrafluoroethylen), PFA (Tetrafluoroethylen/Perfluoro-Alkalivinylether Copolymer), FEP (Tetrafluoroethylen/Hexa-Fluoropropylen Copolymer), usw.

Als nächstes führt das Anschlußkabel für einen Sensor gemäß dem zweiten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung einen elektrischen Strom zum Betreiben eines Sensors zu oder überträgt Informationen von einem Sensor, wobei das Anschlußkabel verseilte Hybriddrähte aufweist, die man durch integrales Vergießen oder Ausbilden von rostfreien Stahl und Kupfer erhält, wobei der querschnittsmäßige Prozentanteil der rostfreien Stahldrähte im Querschnitt der Hybriddrähte 30 bis 70% beträgt. Der zweite Teilaspekt der Erfindung unterscheidet sich vom ersten Teilaspekt dadurch, daß Hybriddrähte, die man durch integrales Vergießen oder Ausbilden von Kupfer und rostfreiem Stahl erhält, anstelle der Kupferdrähte und der rostfreien Stahldrähte verwendet, die im ersten Teilaspekt der Erfindung voneinander unabhängig sind.

Vorzugsweise sind die vorherstehend beschriebenen Hybriddrähte integral derart vergossen oder ausgebildet, daß der rostfreie Stahl über dem Kupfer liegt. Dadurch wird eine Oxidation von Kupfer verhindert und die Dauerfestigkeit verbessert. Der vorherstehend beschriebene Hybriddraht kann ebenso integral derart vergossen oder ausgebildet werden, daß das Kupfer über dem rostfreien Stahl liegt (Fig. 6). In diesem Fall wird vorzugsweise eine Antioxidationsschicht an der Oberfläche des Hybriddrahts, bei dem das Kupfer freiliegt, als Schutzschicht ausgebildet. Dies verbessert die Dauerfestigkeit des Anschlußkabels. In den weiteren Merkmalen entspricht dieser Teilaspekt den Merkmalen des vorherstehend beschriebenen ersten Teilaspekts der Erfindung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Anschlußkabels gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine Ansicht, die die Richtung der Verseilung der rostfreien Stahldrähte und Kupferdrähte entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Sauerstoffkonzentrationssensors, der mit dem Anschlußkabel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bestückt bzw. montiert wird;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Anschlußkabels gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Anschlußkabels gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Anschlußkabels gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Hybriddrahtes gemäß dem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 eine graphische Darstellung, die die Leiterwiderstände von 20 unterschiedlichen Materialien Nr. 1 bis 20 darstellt;

Fig. 9 eine graphische Darstellung, die die Zugfestigkeitswerte von 20 verschiedenen Materialien Nr. 1 bis 20 darstellt; und

Fig. 10 eine graphische Darstellung, die die Temperaturänderung im Vergleich zur Zeit darstellt, wenn ein O₂-Sensor verwendet wird, der die erfindungsgemäßen Anschlußkabel einsetzt, und wenn ein Sensor gemäß einem Vergleichsbeispiel verwendet wird.

Erstes Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird anhand der Fig. 1 bis 3 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Anschlußkabels für einen Sensor beschrieben. Das erste Ausführungsbeispiel betrifft ein Anschlußkabel, welches für einen Sauerstoffkonzentrationssensor verwendet wird. Gemäß Fig. 1 besteht das Anschlußkabel 1 aus sieben rostfreien Stahldrähten 2, die im Zentrum miteinander verseilt sind, sowie aus zwölf Kupferdrähten 3, die um diese angeordnet sind und zum Einfassen der sieben rostfreien Stahldrähte im Zentrum miteinander verseilt sind. Der Querschnitts- Prozentanteil der rostfreien Stahldrähte im radialen Querschnitt des Anschlußkabels beträgt 37%.

Im Anschlußkabel 1 sind die rostfreien Stahldrähte 2 im Zentrum angeordnet, während die Kupferdrähte 3 um die rostfreien Stahldrähte 2 herum angeordnet sind. Das Anschlußkabel 1 wird mit einem isolierenden Mantelmaterial 5 ummantelt bzw. von diesem geschützt. Als isolierendes Mantelmaterial 5 kann beispielsweise ein Teflon-Harz wie beispielsweise PTFE verwendet werden. Gemäß Fig. 2 besteht das Anschlußkabel 1 aus einem rostfreien Stahldraht 2 im Zentrum und sechs rostfreien Stahldrähten 2, die darum angeordnet sind. Ferner werden zwölf Kupferdrähte 3 um die rostfreien Stahldrähte herum in der gleichen Richtung und spiralenförmig miteinander verseilt. Der Verseilungsabstand der sechs rostfreien Stahldrähte 2 mit Ausnahme des zentralen Drahtes beträgt 14 mm (eine Windung über eine Länge von 14 mm). Der Verseilungsabstand der zwölf Kupferdrähte 3 beträgt ebenso 14 mm.

Für das Material der rostfreien Stahldrähte 2 kann SUS 304 (Weich-SUS) verwendet werden. Der rostfreie Stahldraht 2 besitzt einen Durchmesser von 0,2 mm. Wärmebehandeltes Kupfer wird als Material für die Kupferdrähte 3 verwendet. Die Kupferdrähte 3 besitzen einen Durchmesser von 0,2 mm, während eine (nicht dargestellte) nickel-plattierte Schicht mit einer Dicke von 1 µm als Antioxidationsschicht an der Oberfläche der Kupferdrähte zu deren Schutz aufgebracht wird. Das isolierende Mantelmaterial 5 besitzt eine Dicke von 0,35 mm. Der äußere Gesamtdurchmesser des Anschlußkabels 1 beträgt 1,67 mm, wobei die Dicke des isolierenden Mantelmaterials 5 miteingeschlossen ist. Die Dicke des isolierenden Mantelmaterials kann 0,2 bis 0,5 mm betragen.

Gemäß Fig. 3 werden bei einem Sauerstoffkonzentrationssensor 9 vier der vorherstehend beschriebenen Anschlußkabel 1 verwendet. Insbesondere werden zwei Anschlußkabel 1 als Informations-Aufnahmekabel eines Sauerstoffsensorelements 91 und die anderen beiden Anschlußkabel als Heizleistungsanschlüsse für eine Heizvorrichtung 97 verwendet, die sich im Sauerstoffsensorelement 91 befindet. Von den vorherstehend beschriebenen vier Anschlußkabeln sind die Anschlußkabel 181 und 182 die vorherstehend beschriebenen Informations- Aufnahmekabel, wobei sie mit Nickelanschlüssen 991 und 992 verbunden sind. Andererseits bezeichnen die weiteren Anschlußkabel 183 und 184 die Heizleistungskabel, die mit den Nickelanschlüssen 993 und 994 verbunden sind. Die Nickelanschlüsse 991 und 992 für das Sauerstoffsensorelement sind mit einer externen Elektrode und einer internen Elektrode des Sauerstoffsensorelements 91 über interne Kabel 921 und 922 verbunden. Die Nickelanschlüsse 993 und 994 für die Heizvorrichtung sind mit der Heizvorrichtung 97 über interne Kabel 931 und 932 verbunden. Das Sauerstoffsensorelement 91 ist in einem Gehäuse 90 befestigt, wobei seine Spitze eine Abdeckung 961 aufweist, die eine Öffnung für das zu erfassende Gas besitzt.

Mit den vorherstehend beschriebenen Anschlußkabeln wurden Biegetests durchgeführt. Im Biegetest wird das Anschlußkabel 1 durch zwei Rollen mit jeweils 20 mm Durchmesser gehalten bzw. getragen, während ein Gewicht von 250 Gramm an der unteren Spitze des Anschlußkabels angelegt wird. Unter diesen Bedingungen wird das auf den Rollen liegende Anschlußkabel so lange nach links und rechts gebogen, bis das Anschlußkabel abbricht. Ein Biegevorgang zur entweder linken oder rechten Seite wird als eine Biegung bei der Anzahl der Biegungen gezählt.

Als Ergebnis des Biegetests konnte festgestellt werden, daß das Anschlußkabel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nicht abbrach, bevor die Biegezahl von 2800 mal erreicht wurde. Zu Vergleichszwecken wurde andererseits der gleiche Test an einem Anschlußkabel durchgeführt (Querschnitt- Prozentanteil 16%; Vergleichsbeispiel 1), welches drei rostfreie Stahldrähte und 16 Kupferdrähte aufweist, sowie einem Anschlußkabel (Querschnitts-Prozentanteil 84%; Vergleichsbeispiel 2), welches 16 rostfreie Stahldrähte und drei Kupferdrähte aufweist. Als Ergebnis ist das Anschlußkabel gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 bereits abgebrochen, wenn es 1300 mal gebogen wurde. Das Anschlußkabel gemäß dem Vergleichsbeispiel 2 brach ab, nachdem es 5300 mal gebogen wurde.

Als nächstes wird die Zugfestigkeit des Anschlußkabels bestimmt. Als Ergebnis dieses Tests zeigte das Anschlußkabel (Querschnitts-Prozentanteil 37%) des ersten Ausführungsbeispiels eine Zugfestigkeit von 30 kgf. Andererseits zeigte das Anschlußkabel des vorherstehend beschriebenen Vergleichbeispiels 1 eine Zugfestigkeit von 21 kgf. Die Zugfestigkeit beim Vergleichsbeispiel 2 betrug 45 kgf. Als nächstes wurde der elektrische Widerstand des Anschlußkabels gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit 45 m Ω/m bestimmt. Der elektrische Widerstand beim Vergleichsbeispiel 1 (Verwendung von Kupferdraht) betrug 35 m Ω/m. Bei Verwendung von rostfreiem Stahldraht (Vergleichsbeispiel 2) betrug der elektrische Widerstand 165 m Ω/m.

Die Ergebnisse der vorherstehend beschriebenen Messungen lassen erkennen, daß das Anschlußkabel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen geringen elektrischen Widerstand aufweist und eine hohe Flexibilität, Zugfestigkeit und Elastizität besitzt. Wenn demzufolge ein Anschlußkabel mit derartigen Eigenschaften verwendet wird, kann die Information vom Sauerstoffkonzentrationssensor auf saubere Art und Weise bzw. glatt übertragen werden.

Das Anschlußkabel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wurde für einen Sauerstoffkonzentrationssensor verwendet, während die Anwendung des Anschlußkabels darauf nicht beschränkt ist. Vielmehr ist es für die Verwendung in jeglicher Art von Sensor zum Erfassen von Arbeitsbedingungen in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs geeignet, wie beispielsweise einem A/F- Sensor, einem Abgas-Lufttemperatursensor, usw. Für den Fall, daß das Anschlußkabel in einem A/F-Sensor verwendet wird, werden vorzugsweise sechs rostfreie Stahldrähte um den zentralen rostfreien Stahldraht sowie zwölf Kupferdrähte um die rostfreien Stahldrähte in umgekehrter Richtung miteinander verseilt, wodurch der Sauerstofffluß im Anschlußkabel erleichtert wird.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 das Anschlußkabel des ersten Ausführungsbeispiels hinsichtlich des Querschnitts-Prozentanteils der rostfreien Stahldrähte im radialen Querschnitt mit Ausnahme der Umhüllungseinheit, des Leiterwiderstands und der Zugfestigkeit des Anschlußkabels näher untersucht.

Die Materialien Nr. 1 bis 20 gemäß Fig. 8 und 9 besitzen die Daten, wie sie in Tabelle 1 zusammengefaßt sind. Die Zahlenwerte gemäß Tabelle 1 stellen die Anzahl von Drähten dar.

Im einzelnen besitzt der rostfreie Stahldraht und der Kupferdraht in der vorliegenden Erfindung einen Durchmesser von 0,2 mm, während am äußeren Umfang Teflon- Isolierschichten ausgebildet sind.

Der Gesamtdurchmesser des Anschlußkabels beträgt 1,67 mm.

Wie sich augenscheinlich aus den Fig. 8 und 9 ergibt, ist für den Fall eines Prozentanteils der rostfreien Stahldrähte unterhalb von 30% die Zugfestigkeit geringer als 25 kgf. Aus diesem Grund ist das Anschlußkabel sehr weich, weshalb es sehr leicht abbrechen kann, wenn es gebogen wird. Für den Fall, daß der Prozentanteil der rostfreien Stahldrähte mehr als 70% beträgt, ist der Leitwiderstand sehr hoch, weshalb das Kabel nicht als Anschlußkabel für einen Sensor verwendet werden kann.

Daher sollte der Prozentanteil der rostfreien Stahldrähte zwischen 30 und 70% liegen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Gemäß Fig. 4 besitzt das Anschlußkabel gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sieben Kupferdrähte 3 im Zentrum und zwölf rostfreie Stahldrähte 2, die um die Kupferdrähte herum angeordnet sind. Jeder der Kupferdrähte 3 und der rostfreien Stahldrähte 2 besitzt einen Durchmesser von 0,2 mm. An der Oberfläche der Kupferdrähte 3 ist eine nickel-plattierte Schutzschicht mit einer Dicke von 1 µm ausgebildet (nicht dargestellt). Der Querschnitts- Prozentanteil der rostfreien Stahldrähte im radialen Querschnitt des Anschlußkabels 11 beträgt 63%. Die weiteren Merkmale sind die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel erhält man den gleichen Effekt wie im ersten Ausführungsbeispiel.

Drittes Ausführungsbeispiel

Gemäß Fig. 5 besteht das Anschlußkabel gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel aus sieben rostfreien Stahldrähten 2 und zwölf Kupferdrähten 3, die wechselweise miteinander verseilt sind. Jeder der rostfreien Stahldrähte 2 und der Kupferdrähte 3 besitzt einen Durchmesser von 0,2 mm. Der Querschnittsprozentanteil der rostfreien Stahldrähte 2 im radialen Querschnitt des Anschlußkabels 12 beträgt 37%.

In weiterer Hinsicht entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel.

Im dritten Ausführungsbeispiel erhält man die gleichen Effekte wie im ersten Ausführungsbeispiel.

Viertes Ausführungsbeispiel

Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, besteht das Anschlußkabel gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel aus zusammengebündelten Hybriddrähten 25, die man durch integrales Eingießen oder Ausbilden von rostfreiem Stahl 20 und Kupfer 30 erhält. Gemäß Fig. 7 besteht jeder Hybriddraht 25 aus rostfreiem Stahl 20 im Zentrum und über dem rostfreien Stahl 20 angeordnetem Kupfer 30. Der Hybriddraht wird durch integrales bzw. einstückiges Formen oder Ausformen von rostfreiem Stahl und Kupfer in der gleichen Menge hergestellt. Der Querschnitts-Prozentanteil des rostfreien Stahls 20 im radialen Querschnitt des Anschlußkabels 13 beträgt 50%.

Die Oberfläche des Hybriddrahts 25, an dem das Kupfer freiliegt, wird mit einer (nicht dargestellten) nickel plattierten Schicht (1 µm Dicke) beschichtet.

Hinsichtlich der weiteren Merkmale entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel. Im vierten Ausführungsbeispiel erhält man die gleichen Effekte wie im ersten Ausführungsbeispiel.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Härte des rostfreien Stahldrahts im Anschlußkabel gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Härte des rostfreien Stahldrahts des Anschlußkabels ist vorzugsweise nicht größer als 300 MHv. Wenn die Härte größer ist als 300 MHv wird die Festigkeit des Anschlußkabels selbst außerordentlich hoch, wodurch Unannehmlichkeiten beim Montieren oder ein Zurückspringen des Anschlußkabels zum oder vom Sensor hervorgerufen wird.

Zur Bestimmung der Härte des erfindungsgemäßen Anschlußkabels wird das Anschlußkabel in Harz eingebettet und entlang dem Querschnitt aufgeschnitten. Daraufhin wird die Härte mittels eines Mikro-Vickers-Härtetesters durch Eindrücken eines Diamantstempels bestimmt. Die Härte des erfindungsgemäßen Anschlußkabels entsprach ungefähr der Härte eines harten rostfreien Stahldrahts nach einer Hitzebehandlung bei 1050°C für eine Zeitdauer von 20 Minuten.

Gemäß den vorherstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das Anschlußkabel nicht nur für das Aufnehmen von Informationen sondern auch als Anschlußkabel für die Heizvorrichtung eines Sauerstoffkonzentrationssensors verwendet werden, der eine Heizvorrichtung aufweist. Insbesondere ist das Kabel wirkungsvoll, wenn es als Zuführungskabel für eine Heizvorrichtung mit geringen Widerstandswerten eingesetzt wird, wodurch man eine frühere Aktivierung des Sauerstoffkonzentrationssensors erhält. Genauer gesagt ist es in einer Heizvorrichtung mit einem geringeren Widerstandswert nicht möglich, wenn ein herkömmliches Anschlußkabel mit einem hohen Widerstandswert verwendet wird, die vorbestimmte Spannung an die Heizvorrichtung anzulegen, wobei Unannehmlichkeiten bei der Aktivierungszeit des Sauerstoffkonzentrationssensors hervorgerufen werden können.

Demgegenüber besitzt das erfindungsgemäße Anschlußkabel einen geringeren Widerstandswert, weshalb gemäß Fig. 10 der Sauerstoffkonzentrationssensor früher aktiviert werden kann. Die Fig. 10 zeigt die Temperaturänderung in Bezug zur Zeit, wenn ein Sauerstoffsensor auf einem 200 ccm Motor verwendet wird. Als Heizvorrichtung wurde eine Siliziumnitridheizvorrichtung (R₂₀ = 1,1 Ω) mit Tungstencarbid verwendet. In Fig. 10 erhält man eine Kurve A, wenn das erfindungsgemäße Material Nr. 8 gemäß Tabelle 1 verwendet wird, während man eine Kurve B erhält, wenn man das Material Nr. 16 aus Tabelle 1 als Vergleichsbeispiel verwendet.

Wie vorherstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß ein Anschlußkabel für einen Sensor geschaffen werden, welches einen geringen elektrischen Widerstand und eine hohe Flexibilität, Zugfestigkeit sowie Elastizität aufweist.

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Anschlußkabel für einen Sensor mit einer Leitereinheit, die aus rostfreien Stahldrähten und Kupferdrähten besteht. Durch Einstellen des Querschnitts-Prozentanteils der rostfreien Stahldrähte in der Leitereinheit innerhalb eines Bereichs von 30 bis 70% erhält man ein Anschlußkabel mit einem geringen elektrischen Widerstand und einer hohen Flexibilität, Zugfestigkeit sowie Elastizität. Hinsichtlich der Härte und der Hitzebehandlung der rostfreien Stahldrähte werden bevorzugte Werte angegeben. Die Kupferdrähte werden vorzugsweise mit einer Antioxidationsschicht überzogen. Das Anschlußkabel kann Hybriddrähte aufweisen, die miteinander verseilt sind und durch integrales Ausformen oder Ausbilden von rostfreiem Stahl und Kupfer hergestellt werden. Vorzugsweise wird das Anschlußkabel mit einem isolierenden Mantelmaterial wie beispielsweise Teflon-Harz beschichtet.

Claims

1. Anschlußkabel zur Verwendung in einem Sensor und zum Zuführen von elektrischem Strom zum Betreiben des Sensors oder zum Übertragen eines vom Sensor erhaltenen Signals bestehend aus:
einer Leitereinheit und einer Umhüllungseinheit zum Bedecken der Leitereinheit, wobei die Lei tereinheit aus rostfreien Stahldrähten (2) und Kupferdrähten (3) besteht, und der Querschnitts- Prozentanteil der rostfreien Stahldrähte (2) im radialen Querschnitt des Anschlußkabels (1; 11; 12; 13) ausgenommen der Umhüllungseinheit zwischen 30 bis 70% liegt.

2. Anschlußkabel nach Patentanspruch 1, wobei der rostfreie Stahldraht (2) eine Härte von nicht mehr als 300 MHv aufweist.

3. Anschlußkabel nach Patentanspruch 2, wobei die rostfreien Stahldrähte (2) gleich denen sind, die durch Hitzebehandlung bei 1050°C für 20 Minuten hergestellt werden.

4. Anschlußkabel nach Patentanspruch 1, wobei das An schlußkabel aus rostfreien Stahldrähten (2) be steht, die nahezu im Zentrum angeordnet sind, so wie aus Kupferdrähten (3), die um die rostfreien Stahldrähte (2) herum angeordnet sind.

5. Anschlußkabel nach Patentanspruch 1, wobei das An schlußkabel ein Anschlußkabel zum Aufnehmen von Informationen aus einem Sauerstoffkonzentrations sensor ist.

6. Anschlußkabel zum Zuführen von elektrischem Strom zum Betreiben eines Sensors oder zum Übertragen von Informationen aus einem Sensor, wobei das An schlußkabel aus miteinander verseilten Hybriddräh ten (25) besteht, und man die Hybriddrähte (25) durch integrales Ausformen oder Ausbilden von rostfreiem Stahl und Kupfer erhält und wobei der Querschnitts-Prozentanteil des rostfreien Stahldrahts im radialen Querschnitt der Hybrid drähte (25) zwischen 30 bis 70% beträgt.

7. Anschlußkabel gemäß Patentanspruch 6, wobei der Hybriddraht (25) aus rostfreiem Stahl (20) im Zen trum besteht und das Kupfer (30) auf der gesamten Umfangsfläche des rostfreien Stahls angeordnet ist.

8. Anschlußkabel nach Patentanspruch 6, wobei der Hy briddraht (25) an seiner Oberfläche, an der das Kupfer (30) freiliegt, mit einer Antioxidations schicht beschichtet ist.

9. Anschlußkabel nach Patentanspruch 6, wobei das An schlußkabel mit einem isolierenden Mantelmaterial (5) umgeben wird.