DE4136227A1 - Zugfeste elektrische leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zugfeste elektrische Leitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 39 30 496 C2 ist es bekannt, innerhalb des Leiters ein zugfestes Element anzuordnen, das aus einem bestimmten Bündel aus Karbonfaserfilamenten (Mehrfachfaser) besteht. Die einzelnen Karbonfaserfilamente des Bündels weisen 0 bis 20 Drehungen pro Meter auf und sind mit einer Schlichte aus einem Polymer versehen, welche die Einzelfilamente zusammenhält.

Aus der DE 25 19 687 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Litzenleiters für elektrische Netzanschlußleitungen bekannt, bei dem beim Verseilen der Einzeldrähte zentral ein dünner Faden aus Glasseidenzwirn mitverlitzt wird.

In beiden vorgenannten Fällen handelt es sich um faserförmige Elemente, die sich nur schwer verarbeiten lassen. Insbesondere neigt die spröde Karbonfaser während der Verarbeitung zum Brechen. Das heißt, einzelne Filamente zerbrechen z. B. bei der Umlenkung um Rollen oder dergleichen, treten aus dem Bündel aus und führen bei der weiteren Verarbeitung, z. B. bei der Führung um oder durch Führungselemente, zu einer "Auffaserung" dieser ausgetretenen Faserteile. Die Folge davon sind unerwünschte Ver­ dickungen am Faserbündel, die wiederum zu Störungen bei der Weiterverarbeitung, insbesondere beim Aufbringen einer Isolierung, führen.

Der erstgenannte Vorschlag sieht daher auch vor, daß das Faserbündel eventuell eine Drehung aufweist und mit einer Schlichte versehen ist, welche die Einzelfilamente zusammenhält. Damit soll das Austreten von eventuell zerbrochenen Filamenten aus dem Bündel vermieden werden. Selbst wenn die Schlichte schon vom Hersteller des Faserbündels aufgebracht wird, stellt diese doch einen zusätzlichen Werkstoff dar, der eventuell in einem zusätzlichen Arbeitsvorgang aufgebracht werden muß. Auch eine Drehung der Einzelfilamente erfordert in der Regel eine weitere Maßnahme, welche das Faserbündel verteuert.

Aus der DE 30 48 454 A1 ist eine elektrische Leitung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welcher der übliche Litzen- oder Seilaufbau aus 1 plus 6 Drähten beibehalten ist. Zur Zugver­ stärkung sind in den durch die Verseilung sich ergebenden Zwischenräumen des Kupferleiters hochfeste Kunststoff-Fäden aus einem Polyaramid (aromatisches Polyamid) angeordnet, das z. B. unter dem Namen KEVLAR bekannt ist. Da die Fäden in die Innen- bzw. Außenzwickel eingelegt werden sollen, müssen sie erheblich dünner sein als die Einzeldrähte des Leiters. Derartig feine Fäden bedürfen jedoch einer besonders sorgfältigen Behandlung bei ihrer Verarbeitung. Zudem hat sich gezeigt, daß bei der Weiterverarbeitung, z. B. beim Trennen und Schneiden, die große Zähigkeit dieser Art von Fäden dazu führt, daß die Messer besonders verschleißfest ausgebildet sein müssen. Zudem müssen diese Messer möglichst eine profilierte Schneide - nach Art eines Sägemessers - aufweisen, damit der sehr glatte und dünne Faden gut erfaßt und zertrennt werden kann. Infolgedessen ist eine derartige Leitung bei der Fertigung von Kabelsätzen, die aus vielen relativ kurzen Leitungsstücken aufgebaut sein können, wirtschaftlich nicht zu verarbeiten.

Der Erfindung liegt das Bestreben zugrunde, eine elektrische Leitung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei hoher Zug- und Reißfestigkeit der Leitung deren Fertigung sehr kostengünstig erfolgen kann. Insbesondere wird hierbei Wert gelegt auf einen störungsfreien, schnellen und Standardmaschinen und -anlagen nutzenden Fertigungsablauf.

Dies erzielt die Erfindung durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Mittel. Besonders geeignete Ausbildungen und Verwendungsmöglichkeiten sind in den weiteren Patentansprüchen gekennzeichnet.

Bei der Erfindung kann auf den Einsatz von Schlichte verzichtet werden. Auch eine Drehung des Faserbündels ist nicht erforderlich. Infolgedessen können handelsübliche Mehrfachfasern eingesetzt werden, die in keiner Weise nachbehandelt werden müssen. Die eingesetzte Faser ist UV-beständig, weist eine hohe Festigkeit, Abriebfestigkeit und Dauerbiegefestigkeit auf. Sie ist gut chemikalien- und witterungsbeständig. Auch eine gute Knoten­ festigkeit ist gegeben.

Die erfindungsgemäße Leitung ist auf herkömmlichen Maschinen gut verseil- und verlitzbar, mit Standard-Extrudern zu isolieren und auf automatischen Schneid- und Crimpmaschinen sehr gut verarbeitbar. Die Werkzeugstandzeiten sind wirtschaftlich lang. Die Bildung eines Mischleiters und damit eines galvanischen Elements und dessen nachteilige Folgen sind vermieden.

Es hat sich auch gezeigt, daß bei der Verbindung mit elektrischen Kontakten sogenannte Standardcrimpe mit sehr guten Ergebnissen einsetzbar sind. Da das Element sich bei der Verarbeitung auch in Querrichtung plastisch gut verformen läßt, sind sogenannte gasdichte und somit korrosionsfeste Crimpe erzielbar. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Kabelsätzen für Kraftfahr­ zeuge von besonderer Bedeutung. Auch andere Verbindungstechniken, wie Schneid-Klemm-Technik und Löten (mit Niedrig-Temperatur-Lot) sind gut einsetzbar.

Außerdem wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäße Leitung eine unerwartet gute Längswasserdichtigkeit aufweist, ohne daß besondere Maßnahmen hierzu getroffen wurden. Es wird angenommen, daß durch die kurzzeitige Erhitzung im Extruder, in Verbindung mit dem Extrusionsdruck, eine Verdichtung der thermoplastischen Mehrfachfaser innerhalb der Litze erfolgt ist. Infolgedessen haben sich die Zwickel der Mehrfachfaser soweit verkleinert, daß der Wasserdurchtritt weitgehend unterbunden ist. Auch diese Eigenschaft macht die erfindungsgemäße Leitung in besonderem Maße geeignet für die Verwendung bei Kabelsätzen von Kraftfahr­ zeugen, die vielfältigen rauhen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. Im übrigen kann die Erfindung überall da eingesetzt werden, wo es auf geringe Querschnitte sowie Raum- und Gewichtseinsparung entscheidend ankommt.

In der Zeichnung ist, ausgehend vom Stand der Technik, ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im nachfolgenden näher beschrieben wird.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Leitung im Schnitt.

Fig. 2 zeigt eine herkömmliche elektrische Leitung im Schnitt.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem zentralen, faserförmigen Element in stark vergrößerter, schematischer Darstellung.

Fig. 4 zeigt eine Gegenüberstellung von herkömmlichen genormten Leitungen verschiedener Querschnitte zu den entsprechenden erfindungsgemäß ausgebildeten Leitungen.

In Fig. 2 ist eine genormte elektrische Leitung 1 gezeigt, die aus einer verseilten Kupferlitze 2 mit dem Aufbau 1+6 Drähten 3 mit einem Durchmesser 0,20 mm und einer Isolierung 4 aus Polyvinyl­ chlorid besteht. Die Querschnittsfläche des Leiters beträgt ca. 0,22 mm².

In Fig. 1 ist eine zugverstärkte Leitung 10 dargestellt, bei der der innere Draht (in Fig. 2) der Drähte 11 durch eine Mehrfachfaser 13 aus einer UHMW-Polyethylen-Faser ersetzt ist. Dabei ist der Querschnitt der Mehrfachfaser dem Innenzwickel so angepaßt, daß dieser vollständig ausgefüllt ist. Im vorliegenden Fall wird eine Mehrfachfaser mit 400 den mit ca. 1200 Einzel­ filamenten mit ca. 7/1000stel Millimeter Durchmesser verwendet. Bei anderen Normquerschnitten werden handelsübliche Mehrfachfasern, die dem Idealfall nahekommen, wie folgt verwendet:
0,14 mm²-150 oder 2×150 den (ideal: ca. 220 den)
0,19 mm²-2×150 den
0,35 mm²-400+150 den.

Die Faser ist unter der Bezeichnung DYNEEMA SK 60 erhältlich und führt zu einer Erhöhung der Reißkraft der Leitung nach Fig. 2 von 65 N auf 142 N. Generell kann man sagen, daß die Reißfestigkeit um 100 bis 140% erhöht wird, vergleiche Fig. 4.

Aus Fig. 3 ist entnehmbar, daß die Einzelfilamente 15 der Mehrfachfaser 13 bei der Aufbringung der Isolierung 14 sich an ihrem Umfang plastisch so verformt haben, daß die sonst entstehenden Innenzwickel mindestens nahezu verschwunden sind. Dadurch ist der Widerstand gegen Wasserdurchtritt, sowohl in Längs- als auch in Querrichtung, erheblich erhöht. Folglich werden übliche Anforderungen an die Längs- und Querwasserdichtigkeit, z. B. bei sog. Fahrzeugleitungen, erfüllt.

Zum zweiten wird bei der Verbindung mit einem Kontaktteil, z. B. mit einem Crimp-Verbinder, eine wasser- und gasdichte Verbindung erzielt.

Bezugszeichenliste

 1 elektrische Leitung
 2 Kupferlitze
 3 Draht
 4 Isolierung
10 zugverstärkte Leitung
11 Drähte
12 Kupferlitze
13 Mehrfachfaser
14 Isolierung
15 Einzelfilament

Claims (8)

1. Elektrische Leitung mit einer Isolierung (14), mit einem mehrdrähtigen, zu einer Litze oder einem Seil geformten Leiter (12) aus Metall und einem zentral im Leiter (12) angeordneten, zugfesten, faserförmigen Element (13), dadurch gekennzeichnet, daß das faserförmige Element (13) aus einer Mehrfachfaser mit Einzelfilamenten (15) aus ultrahochmolekularem Polyethylen (PE-UHMW) gebildet ist, dessen Dichte aufgrund der Parallelorientierung der Molekülketten über 95% gleich oder größer als 0,97 g/cm³ ist.

2. Leitung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zusätzliche Schicht zur Isolierung und/oder zur Bewehrung und/oder Abschirmung aufgebracht ist.

3. Elektrische und/oder optische Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Ader umfaßt, die als elektrische Leitung gemäß Patentanspruch 1 oder 2 ausgebildet ist.

4. Leitung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Rundleitung ausgebildet ist.

5. Leitung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Flachleitung ausgebildet ist.

6. Leitung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in den Abmessungen genormten Fahrzeugleitungen entspricht.

7. Verwendung einer Leitung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 als längswasserdichte Leitung.

8. Verwendung einer Leitung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7 bei der Herstellung von mindestens aus Leitungen und Verbindern bestehenden Kabelsätzen.