DE2101971A1

DE2101971A1 - Insulated metallic winding body for electrical wire resistors for low-voltage circuits for use in electrically controlled, automatically switching vehicle transmissions

Info

Publication number: DE2101971A1
Application number: DE19712101971
Authority: DE
Inventors: Erwin 7000 Stuttgart-Stammheim. HOIc 7-08 Pfisterer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1971-01-16
Filing date: 1971-01-16
Publication date: 1972-07-20

Description

Isolierter, metallischer Wickelkörper für elektrische Drahtwiderstände für Niederspannungsschaltungen zum Einsatz in elektrisch gesteuerten, selbsttätig schaltenden Fahrzeuggetrieben Die Erfindung betrifft einen isolierten, metallischen Wickelkörper aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, für elektrische Drahtwiderstände für Niederspannungsschaltungen zum Einsatz in elektrisch gesteuerten, selbsttätig schaltenden Fahrzeuggetrieben, dessen Oberfläche wenigstens im Bereich der Anlage der Widerstandsdrahtwicklung elektrisch isoliert und die Wicklung auf den Wickelkörper unmittelbar aufgebracht ist. Insulated, metallic bobbin for electrical wire resistors for low-voltage circuits for use in electrically controlled, automatic Shifting vehicle transmissions The invention relates to an insulated, metallic one Winding body made of light metal, in particular made of aluminum or aluminum alloy, for electrical wirewound resistors for low voltage circuits for use in electrical controlled, automatically shifting vehicle transmissions, the surface of which at least electrically insulated in the area of the installation of the resistance wire winding and the winding is applied directly to the winding body.

Bei der Gestaltung elektrischer Widerstände dieser Art sind zwei verschiedene Hauptprobleme zu lösen: einerseits soll der Widerstand gegen mechanische Beanspruchung, sei es durch Verformung oder durch Schwingungseinwirkung, absolut widerstandsfähig sein und ferner auch unter dem Einfluß der unvermeidlichen Wärmeentwicklung durch die elektrische Energieumwandlung und Umgebungserwärmung eine wenigstens innerhalb gewisser Grenq zen gleichbleibende Wirkung aufweisen, was eine gute Ableitung der erzeugten Wärme unerläßlich macht; andererseits soll der Widerstand bei geringstmöglichem Einsatz an Herstellungs- und insbesondere Kontrollaufwand mit ohnehin vorhandenen Mitteln in einfacher Weise und zuverlässig gefertigt werden können. Im Hinblick auf die vorgenannten Anforderungen an einen Widerstand bieten sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten der Herstellung an; einmal in der Weise, daß der Widerstandsdraht selbst mit einer isolierenden Schicht überzogen wird und dann auf einen gut wärmeleitenden Trägerkörper beliebiger Beschaffenheit gewickelt wird, wie es beispielsweise aus der DT-PS 532 676 bekannt ist, gemäß der ein Widerstandsdraht mit einem Ueberzug aus einem Metalloxyd, vorzugsweise Aluminiumoxyd, überzogen wird, wobei zunächst auf mechanischem Wege eine Schicht eines schwer schmelzbaren Metalloxyds aufgebracht, anschließend mit der in Wasser gelösten Halogenverbindung eines Metalls unter Wärmezufthr zur Reaktion gebracht wird, durch die das Metall der Halogenverbindung mit dem Sauerstoff eine Verbindung eingeht, die zu einem Metalloxyd führt. Gemäß dem bekannten Verfahren werden als Metallcxyd Aluminiumoxyd und als Halogenverbindung Aluminiumchlorid bzwo eine Lösung desselben in Wasser verwendet, so daß eine Aluminiumoxydauflage auf einem aus beliebigem Material bestehenden Widerstandsdraht erhalten wird. When designing electrical resistors of this type, there are two several main problems to be solved: on the one hand, the resistance to mechanical Stress, be it through deformation or through the effects of vibrations, is absolute be resistant and also under the influence of the inevitable heat development due to the electrical energy conversion and ambient heating, at least one within Certain limits have a consistent effect, which is a good derivation of the makes generated heat indispensable; on the other hand, the resistance should be as low as possible Use of manufacturing and, in particular, control effort with existing ones Means can be manufactured in a simple and reliable manner. With regard to the aforementioned requirements for a resistor are fundamentally available two ways of manufacturing; once in such a way that the resistance wire itself is covered with an insulating layer and then on a highly thermally conductive Carrier body of any nature is wound, for example from the DT-PS 532 676 is known, according to which a resistance wire with a coating from a metal oxide, preferably aluminum oxide, is coated, initially a layer of a hard-to-melt metal oxide is applied mechanically, then with the halogen compound of a metal dissolved in water with the supply of heat is reacted by the metal of the halogen compound with the oxygen forms a compound that leads to a metal oxide. According to the known method will as metal oxide aluminum oxide and as halogen compound aluminum chloride or one Solution of the same used in water, so that an aluminum oxide coating on one Resistance wire made of any material is obtained.

Zur Isolierung elektrisch gut leitender Metalle sind ferner eine Mehrzahl von Verfahren bekannt, DT-PS 889 315, DT-PS 1 047 894 und GB-PS 395 671 , bei deren auf dem Leiter eine Isolierschicht dadurch erzeugt wird, daß zunächst eine Auflage eines anderen Metalles, meist Zink, in irgendeiner bekannten Weise, durch Galvanisieren oder mechanischen Auftrag,wie Aufspritzen, Tauchen oder dergleichen, aufgebracht und anschliessend durch rein chemische oder elektrochemische Behandlung in eine Oxydschicht verwandelt wird. Schließlich ist für die Herstellung; insbesondere von Kondensatoren, noch die Erzeugung einer Fluoridschioht als Isolierschicht auf einem aus Aluminium bestehenden Leiter durch die DT-AS 1 192 720 bekannt. Allen diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß die Herstellung der isolierenden Oxydschicht mehrere unterschiedliche und aufeinanderfolgend auszuführende Arbeitsgänge erfordert, wodurch die Herstellung eines Widerstandes in Jedem Falle teuer ist, unabhängig davon, inwieweit die Herstellungskosten durch Rationalisierungsmaßnahmen verringerbar sind. Diesen bekannten Verfahren, bei denen der Widerstandsdraht bzwo der elektrische Leiter mit irgendeinem Auftrag versehen wird, haftet eusätzlich der Nachteil an, daß eine innige, auch unter dem EinfluB von mechanischen Beanspruchungen und/oder insbesondere unter dem Einfluß der Wärmedehnung des Leitermaterials porenfrei bleibende Verbindung zwischen dem Leiter und der Isolierschicht, wenn überhaupt, nur unvollkommen und unter Einsatz eines beträchtlichen Aufwandes erreichbar ist, zumal Widerstandsdrähte einen wesentlich geringeren Durchmesser aufweisen, als Wickelkörper. Bei der Aufbringung einer Fluoridschicht als Isolierschicht erscheint zwar, insbesondere bei Leitern aus Aluminium, die Erzeugung dichter, an Dlmenalonsänderungen des Leiters anpassungsfähiger Isolierschichten möglich, die auch unter den vorgenannten Betriebs- und Einsatzbedingungen eines Widerstandes mit hoher Wahrscheinlichkeit eine ausreichende Durchschlagsicherheit bieten würden; Jedoch ist das Herstellungsverfahren für derartige Ueberzüge teuer und bedarf eines erheblichen Apparate aufwandes, so daß es für eine billige Massenfertigung der Wickelkörper einfacher Drahtwiderstände nicht in Betracht kommt. Für metallische Wickelkörper und/oder Widerstandsdrähte ist es ferner durch die DT-PS 428 610 bekannt, blankes Metall, vorzugsweise Rohrmaterial, durch Aufspritzen eines in glühendem Zustand befindlichen Metalloxydes mit einer Isolierschicht zu versehen. Auch diese Art der Erzeugung einer Isolierschicht auf einem Wickelkörper oder einem Widerstandsdraht ist für den vorliegenden Anwendungsbereich nicht befriedigend, da die Isolierschicht, selbst wenn sie dicht aufgetragen ist, bei mechanischer Beanspruchung, insbesondere Schwingungsbeanspruchung oder Wärme ausdehnung des Trägers, zum Abplatzen vom Trägermaterial bzwO mindestens zu Porosität neigt, Abgesehen davon, ist der Auftrag eines glühenden Metalloxydes mit einem erheblichen Aufwand verbunden, da ein wenigstens einigermaßen gleichmäßiger Auftrag gesichert sein muß und alle in dieser Weise behandelten Leiter nachträglicil auf Durchschlagsicherheit geprüft werden müssen, so daß auch hier mehrere Arbeitsgänge erforderlich sind Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung aller bisher in der Herstellung und beim Einsatz von elektrischen Widerständen in Kraftfahrzeugen gesammelten Erfahrungen einen Drahtwiderstand zu schaffen, dessen Wickelkörper aus gut wärmeleitfähigem Material, insbesondere Aluminium, besteht und durch eine chemische Veränderung der Oberfläche derart elektrisch isoliert ist, daß eine entsprechende Durchschlagsicherheit bei den in Niederspannungsschaltungen von Kraftfahrzeugen vorkommenden Spannungen gewährleistet ist, wobei die Art der Erzeugung der Isolierschicht jeglichen zusätzlichen Aufwand für Durchschlagssicherheitsprüfung erübrigt, und die ferner auch unter dem Einfluß einer gewissen Wärmeausdehnung des Wickelkörpers eine ausreichende Dichte der Isolierschicht gewährleistet.There are also a plurality of electrically conductive metals of processes known, DT-PS 889 315, DT-PS 1 047 894 and GB-PS 395 671, in their an insulating layer is produced on the conductor by first placing a support another metal, mostly zinc, in some known way, by electroplating or mechanical application, such as spraying on, dipping or the like, applied and then by purely chemical or electrochemical treatment into one Oxide layer is transformed. Finally, for the manufacture; especially from Capacitors, nor the production of a fluoride layer as an insulating layer on one Made of aluminum ladder known from DT-AS 1 192 720. All of these known processes have in common that the production of the insulating oxide layer requires several different and consecutive operations, whereby the manufacture of a resistor is expensive in any case, regardless of the extent to which manufacturing costs can be reduced through rationalization measures are. These known methods, in which the resistance wire or the electrical Ladder is provided with any order, there is an additional disadvantage, that an intimate, even under the influence of mechanical stresses and / or in particular those which remain pore-free under the influence of the thermal expansion of the conductor material Connection between the conductor and the insulating layer, if at all, only imperfect and can be achieved with considerable effort, especially since resistance wires have a much smaller diameter than the bobbin. When applying a fluoride layer appears as an insulating layer, especially in the case of conductors Made of aluminum, the creation of denser, more adaptable to changes in the ladder diaphragm Insulating layers possible, even under the aforementioned operating and usage conditions a resistor with a high probability of sufficient dielectric strength Offer would; However, the manufacturing process for such coatings is expensive and necessary a considerable amount of equipment, so that it is cheap for mass production the winding body of simple wirewound resistors is out of the question. For metallic Winding body and / or resistance wires, it is also known from DT-PS 428 610, bare metal, preferably pipe material, by spraying on a glowing one State of the metal oxide to be provided with an insulating layer. These too Type of production of an insulating layer on a winding body or a resistance wire is not satisfactory for the application at hand because the insulating layer, even if it is applied densely, especially under mechanical stress Vibration stress or thermal expansion of the carrier, causing the carrier material to flake off or at least tends to porosity, apart from that, the application of a glowing Metal oxydes associated with considerable effort, as at least one uniform application must be ensured and all conductors treated in this way Nachträglicil must be checked for puncture security, so that here too several operations are required Based on this known prior art Technology, the invention is based on the object, taking advantage of all previously in the manufacture and use of electrical resistors in motor vehicles gained experience to create a wire resistor, its winding body from Good thermally conductive material, in particular aluminum, and by a chemical Change of the surface is electrically isolated in such a way that a corresponding Breakdown security in the low-voltage circuits of motor vehicles Occurring voltages is guaranteed, with the type of production of the insulating layer any additional effort for breakdown security testing is superfluous, and which also under the influence of a certain thermal expansion of the wound body ensures a sufficient density of the insulating layer.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der aus einem Leichtmetall, insbesondere aus einem Aluminiumprofilzuschnitt, bestehende Wickelkörper durch die Anwendung eines an sich bekannten, zu anderen Zwecken gebräuchlichen Verfahrens eloxiert und der Widerstandsdraht ohne weitere Isoliermaßnahme auf die eloxierte Oberfläche des Wickelkörpers gewickelt wird Durch die DT-PS 646 ljO ist zwar bereits bekannt, daß ein aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, bestehender Körper mit einer auf elektrochemischem Wege erzeugten Oxydschicht überzogen und dieserart mit einer Isolierschicht versehen werden kann; jedoch wurde ausweislich dieser Druckschrift seitens der Fachwelt die Anwendung dieses Verfahrens zur Erzeugung einer Isolierschicht als unzuverlässig abgelehnt. Die in der genannten Druckschrift wörtlich zum Ausdruck gebrachte Ablehnung der Fachwelt wird durch die Anmerkung in den Jüngeren DT-PS 1 047 894 und 1 192 720, in denen dieses Verfahren kommentarlos als zum Stande der Technik gehörig erwähnt und zu vermeiden gesucht wird> bekräftigt; wodurch gleichzeitig erwiesen ist, daß dieses Vorurteil bis in die JtLngste Vergangenheit hinein nicht überwunden werden konnte. Eine Erklärung für dieses Vorurteil der Fachwelt darf wohl darin gesehen werden, daß das Verfahren gemäß der DT-PS 646 110 auf die Herstellung von Kondensatorfolien abgestellt ist. Zwar ist die Einhaltung der für Kondensatoren erforderlichen Durchschlagswerte, insbesondere die Einhaltung einer absolut gleichbleibenden, eine einheitliche Dielektrizitätskonstante aufweisenden Oxydschichtbildung auf einer großflächigen Leiteroberfläche bei Anwendung eines elektrochemischen Oxydationsverfahrens sehr schwierig; denn der üb licherweise als Anode benutzte Leiter weist Schwankungen seiner Materialstärke auf, und damit wird unvermeidlich eine entsprechend stärkere oder schwächere Oxydschicht an seiner Oberfläche ausgebildet. Diesem Umstand braucht Jedoch bei der Herstellung von Wickelkörpern für Drahtwiderstand weniger Rechnung getragen zu werden, da eine größere Stärke der Oxydschicht keine nachteiligen Folgen mit sich bringt. This object is achieved in that the one from one Light metal, in particular from an aluminum profile blank, existing winding body by using a process known per se which is used for other purposes anodized and the resistance wire on the anodized one without any further insulation measures Surface of the winding body is wound by the DT-PS 646 ljO is already known that a body made of light metal, in particular aluminum, with coated with an electrochemically generated oxide layer and in this way with an insulating layer can be provided; however, as evidenced by this pamphlet on the part of experts using this method to produce an insulating layer rejected as unreliable. The literal expression in the mentioned publication The rejection of the professional world is brought about by the note in the Younger DT-PS 1 047 894 and 1 192 720, in which this proceeding without comment as to the state of Technology is properly mentioned and attempts are made to avoid> affirmed; whereby at the same time It has been proven that this prejudice did not exist until the very recent past could be overcome. An explanation for this prejudice of the professional world is allowed can probably be seen in the fact that the method according to DT-PS 646 110 to the production is parked by capacitor foils. True, compliance is required for capacitors required penetration values, in particular compliance with an absolutely constant, a uniform dielectric constant having oxide layer formation on a large conductor surface when using an electrochemical oxidation process very difficult; because the conductor usually used as an anode has fluctuations its material thickness, and thus inevitably a correspondingly stronger one or weaker oxide layer formed on its surface. Needs this circumstance However, less allowance is made for the manufacture of winding formers for wire resistance to be worn, since a greater thickness of the oxide layer has no adverse consequences brings with it.

Es muß lediglich eine Mindeststärke der Oxydschicht eingehalten werden, was ohne besonderen Aufwand zu bewerkstelligen ist.Only a minimum thickness of the oxide layer must be observed, what can be done without any special effort.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Wickelkörper eine beliebige, runde oder vielkantige Querschnittsform und in an sich bekannter Weise Kontaktringe besitzt. Der Wickelkörper kann in an sich bekannter Weise als Hohlkörper ausgebildet sein, wodurch ein zusätzlicher Kühleffekt entsteht, der in an sich bekannter Weise durch die zwangsweise PurchfUhrung eines Kühlmittela verstärkt werden kann. In a further embodiment of the invention it can be provided that the winding body any round or polygonal cross-sectional shape and in in a known manner has contact rings. The winding body can be known per se Be designed as a hollow body, which creates an additional cooling effect, which in a manner known per se by the compulsory purchase of a coolant can be reinforced.

Der Erfindung gebtilirt das Verdienst, ein altes Vorurteil der Fachwelt überwunden zu haben und dadurch einen Weg zu einer wirtschaftlichen Fertigung gering belasteter, Jedoch meohanisch und thermisch hoch beanspruchter Widerstände erd£tnet zu haben. The invention deserves credit, an old prejudice of the professional world To have overcome and thus a way to an economical production little loaded, but mechanically and thermally highly stressed resistors grounded to have.

In der nachfolgenden Beispielbeschreibung ist die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Aus,führungsbeispiele eingehender erlSuterte In der Zeichnung zeigen Figur 1 eine teilweise, schaubildliche Darstellung eines in der erfindungsgemäßen Weise hergestellten Drahtwiderstandes und Figur 2 eine teilweise, schaubildliche Darstellung einer anderen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Drahtwiderstandes. The invention is illustrated in the following example description two illustrated in the drawing, exemplary embodiments explained in more detail In the drawing, FIG. 1 shows a partial, diagrammatic representation of a wire resistor produced in the manner according to the invention and FIG. 2 a partial, diagrammatic representation of another embodiment of one according to the invention manufactured wire resistor.

Auf einem aus einem Leichtmetallprofilzuschnitt gebildeten Wickelkörper 1, der endseitig mit Kontaktringen 2 versehen ist, ist ein Widestandsdraht 3 aufgewickelt. Durch elektrochemische Oxydation ist an der außenliegenden Oberfläche 4 des Wickelkörpers l eine Oxydschicht 5 gebildet, durch die der Widerstandsdraht 3 gegen den leitenden Kern des Wickelkörpers 1 isoliert ist. Die Isolierschicht 5 ist durch eine OberflXchenteränderung des aus Aluminium gebildeten Wickelkörpers 1 im Wege des sogenannten Eloxalverfahrens erzeugt und weist eine Dicke von einigen Mikron auf, wobei die Oxydschicht so ausgelegt ist, daß ihre geringste Dicke der maximal an den Widerstand an8ulgenden Spannung standzuhalten vermag. Der Wickelkörper 1 weist ferner eine Axialbohrung 6 auf, welche wenigstens durch Xaminwirkung eine zusätzliche Wärmeabfuhr bewirkt, so daß die Dimensionsänderungen des Wickelkörpers 1 durch Aufheizung innerhalb sehr enger Grenzen bleiben. On a winding body formed from a light metal profile blank 1, which is provided with contact rings 2 at the end, a resistance wire 3 is wound up. By electrochemical oxidation is on the outer surface 4 of the winding body l an oxide layer 5 is formed, through which the resistance wire 3 against the conductive Core of the bobbin 1 is isolated. The insulating layer 5 is due to a surface change of the winding body 1 formed from aluminum by means of the so-called anodizing process generated and has a thickness of a few microns, the oxide layer designed is that its smallest thickness corresponds to the maximum voltage that can be applied to the resistor able to withstand. The winding body 1 has also an axial bore 6, which causes an additional heat dissipation at least through the xamin effect, so that the dimensional changes of the winding body 1 by heating within very remain narrow boundaries.

Es wurde gefunden, dG derart hergestellte Widerstände beim Einsatz in elektrischen Schaltkreisen voh selbsttätig schaltenden Fahrzeuggetrieben mit besonderem Erfolg angewandt werden können, da aie weder durch die Sohwingungsbeeinträchtigung noch durch die Wärmeentwicklung des Getriebes hinsichtlich ihrer Charakteristik oder ihrer Durchsohlagsicherheit beeinflußt werden und in besonders einfacher und kostensparender Weise herstellbar sind. It has been found that resistors produced in this way are in use in electrical circuits with auto-shifting vehicle transmissions Particular success can be applied, as aie neither by the vibration impairment nor by the heat development of the gear unit in terms of its characteristics or their penetration security are affected and in particularly simple and can be produced in a cost-saving manner.

In der Fig. 2 ist eine Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten Widerstandes wiedergegeben, wobei der Wickelkörper 7 durch einen vielkantigen Leichtmetallprofilzusohnitt gebildet wird, der ebenfalls mit Kontaktringen 2 sowie einer im Eloxoierverfahren hergestellten isolierenden Oxydschicht 5 versehen ist. FIG. 2 shows a modification of the resistor shown in FIG reproduced, the winding body 7 by a polygonal light metal profile accessory is formed, which is also with contact rings 2 and one in the anodizing process produced insulating oxide layer 5 is provided.

Ferner weist auch der in der Fig. 2 dargestellte Wickelkörper 7 eine Axialbohrung 6 zur Verbesserung der Wärmeabführung auf.Furthermore, the winding body 7 shown in FIG. 2 also has a Axial bore 6 to improve heat dissipation.

Im Ausfuhrungsbeispiel zwar nicht besonders dargestellt, Jedoch im Rahmen der Erfindung liegend, ist die zwangsweise Durchführung eines Kühlmittels durch die Axialbohrung 6 des Wickelkörpers 1,7, was in an sich bekannter Weise bei Luft als Kühlmittel durch ein Gebläse und bei anderen Kühlmitteln unter Einsatz entsprechender Einrichtungen erfolgen kann, wobei das Kühlmittel zweckmäßigerweise durch Abzweige von im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Kühlkreisläufen zugeführt werden kann. In the exemplary embodiment not particularly shown, but in Within the scope of the invention is the compulsory implementation of a coolant through the axial bore 6 of the winding body 1.7, which is in a known manner Air is used as a coolant by a fan and other coolants corresponding facilities can take place, the coolant expediently are supplied by branches from cooling circuits that are already present in the vehicle can.

Claims

Property right claims

10. Insulated, metallic bobbin made of light metal, in particular made of aluminum or an aluminum alloy, for electrical wirewound resistors for Low-voltage circuits for use in electrically controlled, automatically switching Vehicle-driven, the surface of which is at least in the area of the plant of the resistance wire winding electrically isolated and the winding applied directly to the winding body is, characterized in that made of a light metal, in particular from a Aluminum profile cut, existing winding body (1.7) through the application of a known per se, anodized for other purposes common process and the Resistance wire (3) without further insulation on the anodized surface (4) of the winding body (1,7) is wound.

2. winding body according to claim 1, characterized in that the Winding body (1,7) any round or polygonal cross-sectional shape and in has contact rings (2) in a manner known per se

3. winding body according to claim 1 and 2, characterized in that the winding body (1,7) in a manner known per se is designed as a hollow body

4. winding body according to claim 1 to 3, characterized in that that it is forcibly cooled in a manner known per se.

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