DE3744545A1 - Zuendkabel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zündkabel zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.

Entstörte Hochspannungs-Widerstandskabel enthalten Verstärkungsfäden, um die metallische Widerstandsdrähte gewunden sind und die anschließend mit einer Isolierbeschichtung versehen sind. Solche Kabel sind als Zündkabel in Kraftfahrzeugen verwendet worden.

Ein bekanntes Kabel dieser Art hat den in Fig. 2 dargestellten Aufbau. Ein Verstärkungsfaden 5 a aus einem Bündel feiner, hochfester Fasern, wie beispielsweise Glasfasern oder Aramid-Fasern ist mit einer extrudierten Beschichtung 5 b versehen, die beispielsweise aus einem mit einem Ferritpulver versetzten Silicongummi besteht. Ein dünner metallischer Widerstandsdraht 5 c aus einer Nickel-Chrom-Legierung oder dergleichen ist um die Beschichtung 5 b gewickelt und bildet eine Leiterwicklung 5. Diese Leiterwicklung 5 ist von einer isolierenden Gummischicht 6, einem Glasfasergeflecht 7 und einer Hülle 8 umgeben und stellt ein Hochspannungs-Widerstandskabel dar. Aus diesem Kabel wird durch Anbringung an metallischen Anschlüssen an beiden Enden des Widerstandsdrahtes ein Zündkabel hergestellt.

Ein solches Hochspannungs-Widerstandszündkabel zeigt zwar zufriedenstellende Betriebseigenschaften, weist jedoch den Nachteil auf, daß es relativ dick ist.

Bei modernen Kraftfahrzeugen besteht die Tendenz, im Motorraum des Fahrzeug eine größere Anzahl von Betriebseinheiten unterzubringen, so daß der dort verfügbare Raum knapp wird. Es wird daher zunehmend schwieriger, die Zündkabel in kürzester Distanz anzubringen, insbesondere zu einem Kabelbündel zu vereinigen. Die entstörten Zündkabel der genannten Art können aufgrund ihrer Dicke nur schwierig gebogen werden und können in beengten Raumverhältnissen kaum untergebracht werden. Es besteht daher der Wunsch nach einem entstörten Hochspannungs-Widerstandskabel, das dünn ist und mit kleinen Krümmungsradien gebogen werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein ent­ störtes Hochspannungs-Widerstandskabel anzugeben, das in engem Raum verlegt werden kann und dennoch dieselben befriedigenden Betriebseigenschaften zeigt wie ein übliches dickeres Kabel.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung gibt ein Hochspannungs-Widerstandskabel an, bei dem ein dünner weicher Leiter spiralförmig gewickelt ist und der wiederholten Biegungen widersteht, ohne dadurch Schaden zu leiden. Die Wicklung aus Störungen unterdrückendem elektrischem Widerstandsdraht umfaßt einen verstärkenden Faserfaden, der durch Eintauchen in einen flüssigen Kunstharzbinder niedriger Viskosität vereinigt ist, eine elastomere Beschichtung auf der Oberfläche dieses Faserkerns, die durch Aufbringung eines flüssigen Gummiaufstrichs hergestellt ist, einen metallischen Widerstandsdraht, der derart darumgewickelt ist, daß er in die Beschichtung eingebettet ist, und eine isolierende Schutzbeschichtung, die ein Fasergeflecht enthält. Dieses Kabel hat vorzugsweise einen Außendurchmesser, der nicht größer als 7 mm ist.

Dieses Kabel ist durch mehrere lange Fasern verstärkt, die hohe Festigkeit und Wärmebeständigkeit aufweisen, wie beispielsweise Glasfasern, Aramidfasern oder dergleichen, die unter gegebenen Steigungswinkeln geflochten sind.

Um die beste gegenseitige Verbindung sicher zu stellen, werden die Monofilamente in dem verstärkenden Faserbündel mit einem flüssigen Kunstharzbinder getränkt. Der für diesen Zweck verwendete Kunstharzbinder muß derart sein, daß er die geringstmögliche Viskosität hat, um eine vollständige Durchdringung des Faserbündels sicher zu stellen, wenn dieses in ihm eingetaucht wird, und daß er beim Trocknen so aushärtet, daß er eine feste Verbindung zwischen den einzelnen Fasern herstellt. Beispiele von Kunstharzbindern, die diese Bedingungen erfüllen, enthalten Lösungen oder Dispersionen aus thermofixierenden Kunstharzen, wie beispielsweise Phenolharzen und Epoxyharzen, und Lösungen oder Dispersionen aus thermisch vernetzenden Acrylharzen oder Styrol-Butadien-Harzen.

Das mit dem Kunstharzbinder getränkte Faserbündel wird anschließend getrocknet, sofern notwendig, wärmebehandelt, um einen verstärkenden Faserkern zu bilden. Bevor ein metallischer Widerstandsdraht um diesen Faserkern gewickelt wird, muß er mit einer elastomeren Beschichtung versehen werden. Diese elastomere Beschichtung muß ein ausreichendes Maß an Wärmebeständigkeit und mechanischer Festigkeit haben. Eine solche Beschichtung kann aus jedem üblichen Material, wie beispielsweise Silicongummi oder Ethylen-Propylen-Gummi bestehen. Diese Materialien können gegebenenfalls mit weiteren Komponenten vermischt sein, wie beispielsweise vernetzenden Wirkstoffen, Antioxidantien, Weichmachern, Füllstoffen oder Wirkstoffen, die eine Leitfähigkeit hervorrufen. Gewünschtenfalls können die Mischungen in geeigneten Lösungsmitteln dispergiert sein, um flüssige Anstriche zu bilden.

Wenn die Dicke der elastomeren Beschichtung kleiner als der Durchmesser des um sie gewickelten metallischen Widerstandsdrahtes ist, dann können die Windungen nicht mit konstanten Steigungen ausgebildet werden, und die sich ergebende Wicklung hat dann keinen gleichförmigen Widerstandswert (pro Länge). Wenn die elastomere Beschichtung dicker als der Durchmesser des Widerstandsdrahtes ist, dann kann ein dünnes und biegsames Kabel, das die Forderungen, die der Erfindung zugrundeliegen, erfüllt, nicht erzielt werden. Die elastomere Beschichtung sollte daher nach Möglichkeit eine Dicke im Bereich zwischen 0,02 und 0,04 mm aufweisen. Um eine Beschichtung dieser Dicke auszubilden, wird die vorerwähnte flüssige Gummifarbe nach dem Einstellen auf eine annehmbare niedrige Viskosität so aufgebracht, daß sie eine gewünschte Dicke ergibt. Dies kann beispielsweise durch Eintauchen erfolgen. Wenn die gewünschte Beschichtungsdicke nicht durch einen einzigen Vorgang hergestellt wird, können zwei oder mehr Dichten nacheinander aufgebracht werden, bis die richtige Dicke erreicht ist.

Der metallische Widerstandsdraht, der auf die elastomere Beschichtung gewickelt wird, die den verstärkenden Faserkern umgibt, kann aus jedem bekannten Material bestehen, wie beispielsweise aus Nickel oder Chromnickel, und einen Drahtdurchmesser aufweisen, der typischerweise im Bereich zwischen 0,035 und 0,065 mm liegt. Der Widerstandsdraht muß derart aufgewickelt werden, daß er in die elastomere Beschichtung ausreichend eingebettet ist, um zu verhindern, daß benachbarte Windungen sich einander berühren.

Die sich ergebende Leiterwirkung wird anschließend mit einer Isolationsschicht bedeckt, die aus einem wärmebeständigen und oxydationsfesten Gummimaterial besteht, wie beispielsweise EPDM. Gegebenenfalls kann das Kabel weiterhin mit einem Fasergeflecht beispielsweise aus Glasfasern umgeben werden und durch Extrusion mit einer Schutzschicht aus EPDM oder Silicon­ gummi versehen werden. Diese Schritte schließen die Her­ stellung ab.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Aufbaus eines Kabels nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Aufbaus eines Kabels nach dem Stand der Technik.

Gemäß Fig. 1 wurde ein Bündel 1 a aus Verstärkungsfasern durch Zusammenfassen von drei 1000d-Filamenten einer vollständig aromatischen Polyamidfaser, beispielsweise Kevlar, hergestellt. Das Faserbündel wurde mit einem Kunstharzbinder 1 b durch Eintauchen in ein Bad aus einer Acrylamulsion imprägniert. Diese Emulsion besteht beispielsweise aus dem unter dem Namen ALMATEX XV-E-3371 von Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. vertriebenen Produkt. Durch anschließendes Trocknen entstand das verstärkende Faserbündel 1′.

Eine Gummifarbe wurde durch Auflösen einer elektrisch leitfähigen Verbindung in Toluol bei einer Konzentration von 25% hergestellt. Die Verbindung enthielt 83,5% eines additiv-reaktiven Silicongummis (DY 35-055 von Toray Silicone Co. Ltd.), 16% leitfähigen Ruß (Ketjen Black von Lion-Akzo Co., Ltd.), 0,5% Vernetzungsmittel auf Chlorplatinsäurebasis (SRX-212 von Toray Silicone Co., Ltd.) und 0,05% Hemmstoff (MR-23 von Toray Silicone Co., Ltd.).

Das zuvor präparierte verstärkende Faserbündel wurde zweimal in diese Gummifarbe eingetaucht und anschließend getrocknet, um eine elastomere Beschichtung 1 c auf dem Faserkern zu bilden. Ein metallischer Widerstandsdraht 1 d bestand aus einer Nickel-Chrom-Legierung (Drahtdurchmesser 0,05 mm; elektrischer Widerstand 109 µΩ/cm). Dieser wurde auf das gummibeschichtete Faserbündel gewickelt, um eine Leiterwicklung 1 zu bilden, die einen Außendurchmesser von etwa 0,7 mm und einen elektrischen Widerstand von 16 kΩ/m hatte.

Ein EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Teerpolymer) mit einer Dielektrizitätskonstante von ewa 2,5 wurde auf den Leiter 1 extrudiert, um eine Isolationsbeschichtung auf seiner Oberfläche zu bilden. Ein Glasfasergeflecht 3 wurde dann um die EPDM-Isolationsbeschichtung aufgebracht und schließlich wurde eine Silicongummihülle 4 um das Geflecht durch Extrusionsbeschichtung aufgebracht. Man erhielt ein entstörtes Hochspannungs-Widerstandszündkabel mit einem Außendurchmesser von etwa 5 mm.

Dieses Zündkabel war somit ausreichend dünn und konnte wiederholt gebogen werden, ohne daß dabei seine elektrischen Widerstandseigenschaften schwankten. Dieses Kabel hatte außerdem eine kleinere Kapazität als die bekannten Zündkabel.

Claims (8)

1. Elektrisches Hochspannungs-Widerstandskabel, gekennzeichnet durch
einen verstärkenden Faserkern (1 a), der durch Eintauchen in einen flüssigen Kunstharzbinder (1 b) niedriger Viskosität gebunden ist,
eine elastomere Beschichtung (1 c) auf der Oberfläche des Faserkerns (1 a) durch Aufbringung einer flüssigen Gummifarbe;
einen metallischen Widerstandsdraht (1 d), der um die Beschichtung (1 c) gewickelt ist, und
eine isolierende Schutzschicht (2).

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der elastomeren Beschichtung (1 c) im Bereich zwischen etwa 0,02 und 0,04 mm liegt.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des metallischen Widerstandsdrahtes (1 d) im Bereich zwischen etwa 0,035 und 0,065 mm liegt.

4. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Widerstandsdraht (1 d) so gewickelt ist, daß er in die Beschichtung (1 c) eingebettet ist.

5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Wicklung (1) nicht größer als 7 mm ist.

6. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Faserkern (1 a) aus Glasfasern besteht, die unter gegebenen Steigungswinkeln geflochten oder verdreht sind.

7. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Faserkern (1 a) aus Aramid-Fasern besteht, die unter gegebenen Winkeln geflochten oder verdreht sind.

8. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Kunstharzbinder (1 b) aus der Gruppe ausge­ wählt ist, die im wesentlichen aus thermofixierenden Harzen, thermisch vernetzenden Acrylharzen und Styrol- Butadien-Harzen bestehen.