DE4033846A1 - Zuendkabel mit drahtwicklung und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Kabel und insbesondere auf ein Zündkabel mit Drahtwicklung für Verbrennungsmotoren.

Zündkabel mit Drahtkern stellen eine Einrichtung dar, mit der man genau und verläßlich den Widerstand eines fertiggestell­ ten Produkts kontrolliert. Stromzündkabel mit einem eine Drahtwicklung aufweisenden, leitenden Kern sind schwierig ab­ zuziehen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Draht und einem Anschluß anzufertigen. Oft wird der Draht, da er nicht geschützt ist, beim Abziehen vom einen Ende des Kabels herausgezogen, was zur Bildung eines unerwünschten Drahtend­ stücks führt. Wenn das Endstück vor Befestigung an den An­ schluß nicht richtig abgeschnitten ist, kann das zu einer vorzeitigen dielektrischen Fehlstelle des Anschlußes oder zu Funken zwischen dem Endstück und einer Grundplatte führen.

Ein typisches Beispiel für ein solches Kabel mit Drahtwick­ lung offenbaren die Patentschriften US-44 35 692 und US-47 00 171. Die Patentschrift US-44 35 692 zeigt ein Zündkabel mit Drahtwicklung, bei welchem ein Widerstandsdraht um einen Fer­ ritkern gewickelt ist. Der Widerstandsdraht und der Ferrit­ kern werden von einer extrudierten Schicht ummantelt, die aus einer Mischung von Polyäthylen und Äthylen-Prophylen Elasto­ dien hergestellt ist. In der Patentschrift US-47 00 171 wird ein vergleichbares Zündkabel offenbart, bei welchem der Kern durch Tauchüberzug eines Glasfaser-Verstärkungselements mit einer isolierenden Schicht aus magnetischen Partikeln, wie z. B. Eisenoxyd, hergestellt wird. Der Kern wird dann schraubenförmig mit dem Widerstandsdraht umwickelt. Der Wi­ derstandsdraht wird dann in einem Tauchbad mit einem thermo­ plastischen Polymer überzogen. Der halbleitende, thermopla­ stische Polymer enthält Kohlepartikel und Trennmittel, welche ein sauberes Abziehen der darauffolgenden isolierenden Schichten ermöglichen.

Der Nachteil bei einem aus der Patentschrift US-47 00 171 be­ kannten Zündkabel liegt darin, daß das halbleitende thermo­ plastische Polymer bei relativ niedrigen Temperaturen unsta­ bil ist. Deshalb ist der Temperaturbereich dieses Zündkabels begrenzt.

Daher stellt die Erfindung ein Zündkabel bereit, bei dem der Widerstandsdraht schraubenförmig um ein Verstärkungselement gewickelt ist, um einen leitenden Kern zu bilden, und bei dem das Zündkabel Temperaturen bis zu 206°C (500 Grad F) ver­ trägt. Der leitende Kern wird mit einer Klebstoffschicht um­ mantelt und eine halbleitende Schicht aus vernetztem, thermo­ fixiertem Material ist auf die Klebstoffschicht extrudiert, um einen zusammengesetzten, leitenden Kern oder Verbundkern zu bilden. Eine Schicht aus isolierendem Material und ein Schutzmantel sind auf dem zusammengesetzten, leitenden Kern angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der vorlie­ genden Erfindung besteht die halbleitende Schicht aus leiten­ dem Silikon (hergestellt von DOW-STI, Kenville, Indiana), welches schwebende, schwarze Kohlepartikel aufweist, um es halbleitend zu machen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Zündkabel mit niedrigem Wi­ derstand, niedrigen elektrischen Toleranzwerten und guten Ei­ genschaften bei hohen Temperaturen bereitzustellen.

Weitere Aufgaben der Erfindung sind ein Zündkabel bereit­ zustellen, welches leicht abziehbar ist und bei dem die Drähte am Verstärkungselement festgebunden sind, damit es sich nicht entwirrt, bei dem die Temperaturstabilität durch Verwendung einer extrudierten Schicht aus halbleitendem, ver­ netztem und thermofixiertem Material über dem schraubenförmig gewickelten Draht erhöht ist, und bei dem das Abziehen durch Extrudieren der halbleitenden Schicht über den leitenden Drahtkern erleichtert wird, da so eine glatte Grenzfläche zwischen der halbleitenden Schicht und der darüberliegenden, isolierenden Schicht erzeugt wird.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 15 gelöst. Vor­ teilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der konstruktiven Details eines ersten Ausführungsbeispiels eines Zünd­ kabels gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der konstruktiven Details eines zweiten Ausführungsbeispiels eines er­ findungsgemäßen Zündkabels.

Fig. 1 zeigt eine detaillierte Darstellung eines Zündkabels mit Drahtwicklung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Zündkabel mit Drahtwicklung 10 weist einen Widerstandsdraht 12 auf, der schraubenförmig um das Verstärkungselement 14 ge­ wickelt ist, um einen leitenden Kern 16 zu bilden. Der Wider­ standsdraht weist vorzugsweise einen Widerstandswert zwischen 0,4 und 50 Ohm/cm (1 und 200 Ohm/Zoll) auf und kann aus einer Metallegierung oder aus einem anderen geeigneten Material hergestellt werden. Die Anzahl der Windungen pro cm des Wi­ derstandsdrahtes 12 und dessen Widerstandswert bestimmen den Widerstand des leitenden Kerns 16. Das Verstärkungselement kann eine einzelne Litze einer nichtleitenden Faser oder ein Glasseidenstrang sein, welcher aus einer Vielzahl von nicht­ leitenden Fasern aufgebaut ist. Das Verstärkungselement 14 kann leitend gemacht werden, indem die einzelne Litze mit ei­ nem leitenden Lack oder Latex-Binder überzogen ist, welcher mit schwebenden Graphit- oder Kohlepartikeln imprägniert ist. Im Falle eines Glasseidenstrangs wird dieser mit einem lei­ tenden Lack oder einem Material, wie oben beschrieben, imprä­ gniert.

Der leitende Kern 16 wird mit einer sehr dünnen Schicht aus einem Klebstoff 18 (z. B. CHEMLOK AP-133, Lord Corporation of Erie, Pennsylvania) überzogen, um das Haften der darüberlie­ genden halbleitenden Schicht 20 zu ermöglichen. Die Dicke der Klebstoffschicht beträgt weniger als 0,0005 und beeinflußt das elektrische Leiten zwischen dem Draht und der halbleiten­ den Schicht 20 nur minimal. Die halbleitende Schicht 20 wird aus einem vernetzten, thermofixierten Material, beispiels­ weise leitendes Silikon ( von DOW-STI aus Kenville, Indiana) hergestellt. Das halbleitende Material weist einen Widerstand von 1-40 Ohm/cm auf. Die halbleitende Schicht ist bevorzugt über die Schicht aus Klebstoff extrudiert, so daß diese eine glatte, äußere Oberfläche aufweist. Der Vorteil einer halb­ leitenden Schicht, die in bekannter Weise aus einem vernetz­ baren Material über einem thermofixierten Kunststoff herge­ stellt wird, liegt darin, daß diese Schicht thermodynamisch stabiler ist, insbesondere bei Temperaturen bis zu 206°C (500 F).

Der Querschnitt und der Widerstand der halbleitenden Schicht 20 wird so gewählt, daß der Widerstand des zusammengesetzten, leitenden Kerns, welcher die halbleitende Schicht 20 und den leitenden Kern 16 aufweist, um weniger als 10% durch das Auf­ tragen der halbleitenden Schicht 20 geändert wird.

Über der halbleitenden Schicht 20 ist eine isolierende Schicht 22 angeordnet, die von einem Schutzmantel 24 umgeben ist. Die isolierende Schicht wird aus einem Elastomer, einem vernetzten Polyolefinplast oder aus anderen isolierenden Ma­ terialien hergestellt, die bekannterweise bei der Herstellung von Zündkabel verwendet werden. Der Schutzmantel 24 wird aus Polyolefinplast, Silikongummi oder ähnlichen Materialien her­ gestellt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, kann ein Glasfasergeflecht 26 über der isolierenden Schicht 22 angeordnet sein, um die mechanische Festigkeit des Zündkabels zu erhöhen. Der leitende Kern mit Drahtwicklung 16 ermöglicht eine genaue Bestimmung des Wider­ standwertes des Zündkabels. Durch Verändern der Anzahl der Windungen pro Zentimeter des Widerstandsdrahts während der Herstellung kann der Widerstandswert des Zündkabels entspre­ chend den Kundenwünschen eingestellt werden. Die zusätzliche, halbleitende über dem Drahtkern 16 angeordnete Schicht 20 schützt den Draht vor Beschädigungen, die bei wiederholtem Abziehen und Anschließen des Endstücks des Zündkabels an An­ schlüße auftreten. Die extrudierte, halbleitende Schicht 20 stellt auch eine glatte Grenzfläche zwischen dem Leiter und der Isolierschicht 22 bereit, wodurch die dielektrische Fe­ stigkeit des Zündkabels erhöht wird.

Während das Zündkabel detailliert hinsichtlich der gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es für den Fach­ mann offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifi­ kationen durchgeführt werden können, ohne vom Geist der Er­ findung abzuweichen.

Claims (25)

1. Zündkabel, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes Verstärkungselement, einen um das langgestreckte Ver­ stärkungselement schraubenförmig gewickelten Draht, welcher zur Erzeugung eines leitenden Kerns mit einem vorbestimmten Widerstandswert verwendet wird, eine Schicht aus halbleitendem Material, welche über den leitenden Kern extrudiert ist, um einen zusammengesetz­ ten Kern oder Verbundkern zu bilden, eine Schicht aus isoliertem Material, die den Verbundkern überdeckt, und einen Schutzmantel, welcher die Schicht aus iso­ lierendem Material umgibt.

2. Zündkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Klebstoffschicht zwischen dem leitenden Kern und der Schicht aus halbleitendem Material angeordnet ist, um die Haftkraft der Schicht aus halbleitendem Ma­ terial an jenem Draht zu erhöhen, welcher um das lang­ gestreckte Verstärkungselement gewickelt ist.

3. Zündkabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement eine Vielzahl von nichtlei­ tenden Fasern aufweist.

4. Zündkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von nichtleitenden Fasern mit einem elek­ trisch leitenden Material beschichtet ist.

5. Zündkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von nichtleitenden Fasern mit einem lei­ tenden Material imprägniert ist.

6. Zündkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht ein Metall ist.

7. Zündkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht eine Legierung ist.

8. Zündkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht einen Widerstandswert zwischen 0,4 und 50 Ohm/cm (1 und 200 Ohm/Zoll) aufweist.

9. Zündkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht schraubenförmig um das Verstärkungselement gewickelt ist, wobei die Wicklungsdichte 1 bis 200 Windungen pro cm (1 bis 500 Windungen/Zoll) beträgt.

10. Zündkabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Drahtes und die Anzahl der Windungen pro cm des Drahtes um das langgestreckte Ver­ stärkungselement so gewählt sind, daß der leitende Verbundkern einen vorbestimmten Widerstandswert aufweist.

11. Zündkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Material einen spezifischen Volu­ menwiderstand zwischen 1 und 40 Ohm pro Zentimeter auf­ weist.

12. Zündkabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Volumenwiderstands des halbleitenden Materials und die Dicke der Schicht aus halbleitendem Material so gewählt sind, daß die Änderung des Widerstandswerts des Verbundkerns auf +/- 10% des vorbestimmten Widerstandswerts begrenzt wird.

13. Zündkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche der extrudierten Schicht aus halbleitendem Material eine glatte Grenzfläche mit der Schicht aus isolierendem Material bildet.

14. Zündkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasfasergeflecht zwischen der Schicht aus isolie­ rendem Material und dem Schutzmantel angeordnet ist.

15. Zündkabel mit Drahtwicklung, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von nichtmetallischen Fasern, die ein langge­ strecktes Verstärkungselement bilden, einen Draht mit einem spezifischen Widerstand zwischen 1 und 50 Ohm pro cm (1 und 200 Ohm/Zoll), der schraubenförmig um das langgestreckte Verstärkungselement gewickelt ist, um einen leitenden Kern mit einem ersten spezifischen Widerstand zu bilden, eine auf dem Drahtkern aufgetra­ gene Klebstoffschicht, eine Schicht aus halbleitendem Material, die auf die Klebstoffschicht extrudiert ist, um einen leitenden, zusammengesetzten Kern oder Ver­ bundkern mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von +/- 10% des ersten spezifischen Widerstands zu bil­ den, eine Schicht aus isolierendem Material, die auf der Oberfläche des leitenden Verbundkerns angeordnet ist und einen Schutzmantel, der auf der Oberfläche der Schicht aus isolierendem Material angeordnet ist.

16. Zündkabel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmetallischen Fasern nichtleitende Fasern sind.

17. Zündkabel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von nichtmetallischen Fasern ein Glas­ seidenstrang aus nichtleitenden Fasern ist, die mit ei­ nem leitenden Material ummantelt sind.

18. Zündkabel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von nichtmetallischen Fasern ein Glas­ seidenstrang aus nichtleitenden Fasern ist, die mit ei­ nem leitenden Material imprägniert sind.

19. Zündkabel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus halbleitendem Material einen spe­ zifischen Volumenwiderstand von 1 bis 40 Ohm pro Zentimeter aufweist.

20. Zündkabel nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Oberfläche der Schicht aus halbleitendem Material glatt ist.

21. Zündkabel nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch ein Glasfasergeflecht, das zwischen der Schicht aus isolie­ rende Material und dem Schutzmantel angeordnet ist.

22. Verfahren zur Herstellung eines Zündkabels, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:
Wickeln eines Drahtes um ein langgestrecktes Verstär­ kungselement zur Bildung eines leitenden Kerns mit ei­ nem ersten spezifischen Widerstand; Auftragen einer Klebstoffschicht auf den leitenden Kern; Extrudieren einer Schicht aus halbleitendem Material auf die Kleb­ stoffschicht zur Bildung eines leitenden, zusammenge­ setzten Kerns oder Verbundkerns mit einem zweiten spe­ zifischen Widerstand, wobei der Wert des zweiten spezi­ fischen Widerstands im Bereich von +/- 10% des Wertes des ersten spezifischen Widerstands liegt; Ummanteln des leitenden Verbundkerns mit einer Schicht aus iso­ lierendem Material; Ummanteln der Schicht aus isolie­ rendem Material mit einem Schutzmantel.

23. Verfahren nach Anspruch 22, ferner gekennzeichnet durch einen Schritt zur Ummantelung des Verstärkungselements mit einem elektrisch leitenden Material.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Verstärkungselement eine Vielzahl von nichtleitenden Fasern aufweist, wobei diese Methode einen Schritt zur Imprägnierung der Vielzahl von nicht­ leitenden Fasern mit einem elektrisch leitenden Mate­ rial aufweist.

25. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Schritt zur Beflechtung der Schicht aus isolierendem Material mit einer Schicht aus nichtleitenden Fasern vor dem Schritt des Ummantelns der Schicht aus isolie­ rendem Material mit einem Schutzmantel.