EP3074985B1

EP3074985B1 - Datenleitung sowie verfahren zur herstellung der datenleitung

Info

Publication number: EP3074985B1
Application number: EP14812416.7A
Authority: EP
Inventors: Erwin Köppendörfer
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: US20190221333A1; US20160268021A1; WO2015075208A1; US10340061B2; EP3074985A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenleitung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Datenleitung.
Eine derartige als Koaxialkabel ausgebildete Datenleitung ist beispielsweise aus der US 7,084,343 B1 zu entnehmen. Das darin beschriebene Koaxialkabel weist einen zentralen Innenleiter, eine diesen als Dielektrikum umgebende Isolierung, eine mehrschichtige Schirmung als Außenleiter sowie einen Außenmantel auf. Die mehrschichtige Schirmung ist dabei gebildet aus einer längsgefalteten Schirmfolie sowie einem darüber angebrachten Schirmgeflecht. Durch diesen Aufbau ist das Koaxialkabel vergleichsweise steif. Alternativ zu der mehrschichtigen Schirmung ist diese nach Art eines Wellrohres ausgebildet, wie dies bei den sogenannten Semi-rigid-Kabeln bekannt ist.
Durch die hohe Steifigkeit ist ein solches Kabel nur bedingt in Bereichen mit Wechselbiegebeanspruchungen einsetzbar. Auch ist der Einsatz in Kraftfahrzeugen aufgrund der Steifheit häufig nicht zweckmäßig.
Auch ist ein derartiges Kabel aus Kostengründen weniger für die Verwendung im Kraftfahrzeugbereich geeignet, insbesondere auch wegen des mehrschichtigen Schirmaufbaus. Einer der größten Kosten- und Zeitfaktoren stellt nämlich die Ausbildung der Schirmung dar. Er dient technisch dazu, von den im Inneren der Koaxialleitung eingeschlossenen Signalen störende Einstrahlung fern zu halten sowie auch zur Bündelung und Führung eines sich ausbreitenden Feldes. Dazu ist die Schirmung üblicherweise aus einem Geflecht, seltener auch aus einem Wendelschirm oder einem Folienschirm gefertigt. In einer Reihe von Leitungen gibt es auch Kombinationen von verschiedenen Schirmaufbauten. Bei einem Geflechtschirm lassen sich bei der Herstellung nur langsame Geschwindigkeiten rearealisieren, die zu einem sehr großen Maschinenpark an Flechtautomaten führen, der naturgemäß viel Personal, Platz und Energie benötigt.
Bei den Semi-rigid-Kabel handelt es sich um Koaxialleitungen, deren Außenleiter aus einer geschlossenen Röhre besteht. Diese Leitungen weisen hervorragende elektrische Eigenschaften auf, sind jedoch schwer herzustellen, teuer und nahezu unflexibel.
Aus der GB 1 168 479 A ist ein nach Art eines Semi-rigid-Kabel ausgebildetes Koaxialkabel zur Verwendung als transkontinentales Telefonkabel zu entnehmen, welches einen gerippten als eigensteife selbstragende Röhre ausgebildeten Außenleiter aufweist, der zum Innenleiter einen Luftraum einschließt. Der Außenleiter ist aus Kostengründen mehrlagig mit einem dicken Stahlband sowie mit einem dünnen Kupferband ausgebildet. Der gerippte röhrenförmige Außenleiter weist eine längsverlaufende Lötnaht auf.
Ein weiteres Koaxialkabel ist aus der US 3,927,247 zu entnehmen. Bei diesem ist die Schirmung gebildet aus einer längsgefalteten Schirmfolie, welche wiederum helixförmig von Erdungsdrähten umgeben ist. Die Schirmfolie selbst ist zwei- oder dreilagig mit einer Kunststoff-Trägerfolie mit darauf aufgebrachter Metallschicht ausgebildet. Auch dieser Schirmaufbau ist in der Herstellung vergleichsweise teuer.
Neben den Koaxialleitungen sind auch Highspeed-Datenleitungen bekannt, bei denen üblicherweise ein Adernpaar von einer Paarschirmung umgeben ist. Bei diesen Highspeed-Datenleitungen werden üblicherweise ebenfalls mehrlagige Schirmfolien zur Abschirmung verwendet. Aus der DE 10 2008 019 968 A1 ist ein Beispiel für ein derartiges Datenübertragungskabel mit einem von einer Paarschirmung umgebenen Adernpaar zu entnehmen. Die Schirmfolie ist auch hier längsgefaltet, wobei das eine Folienende in einem Überlappbereich zusätzlich gefaltet ist, so dass eine leitfähige Schicht nach außen hin zu einem Beilauf- oder Erdungsdraht orientiert ist, so dass eine elektrische Verbindung zum Erdungsdraht ausgebildet ist. Derartige Highspeed-Datenkabel werden für sehr hohe Übertra gungsfrequenzen bis hin in den Gigahertz-Bereich eingesetzt, sind jedoch in der Herstellung vergleichsweise teuer.
Aus der EP 0 301 859 A ist eine spezielle Schirmfolie zu entnehmen, bei der die leitfähige Lage versetzt auf einer Trägerschicht angebracht ist, so dass randseitig ein Teil der leitfähigen Lage über die Trägerschicht übersteht und um diese gefaltet wird. Beim Umwickeln kommt dieser umgefaltete Bereich dann mit einem Endbereich der leitfähigen Lage in einem Überlappbereich flächig in Kontakt, so dass eine geschlossene Schirmlage ausgebildet ist.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herzustellende geschirmte Datenleitung mit guter Schirmwirkung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Datenleitung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 14. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Die im Hinblick auf die Datenleitung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.
Die Datenleitung umfasst einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Leitungskern, der zumindest einen von einer Isolierung umgebenen Leiter aufweist und der von einer mehrlagigen Schirmfolie umgeben ist. Die Schirmfolie ist schließlich noch von einem Außenmantel umgeben. In der bevorzugten Ausgestaltung unmittelbar ohne weitere Zwischenlagen. Die Schirmfolie weist eine nicht leitende Lage und eine leitfähige Lage auf, wobei in einem Überlappungsbereich eine freie Stirnkante der Schirmfolie einen weiteren Teilbereich der Schirmfolie überlappt. Im Überlappungsbereich ist nunmehr eine elektrisch leitende Verbindung der leitfähigen Lage an der Stirnkante mit der leitfähigen Lage im Teilbereich ausgebildet. Die leitfähige Lage wird daher an der Stirnkante stirnseitig mit dem weiteren Teilbereich der leitfähigen Lage verbunden. Dadurch ist trotz der nicht leitenden Lage eine vollständig umlaufend leitende Verbindung innerhalb der leitenden Lage ausgebildet, so dass ein transversaler Stromfluss senkrecht zur Längsrichtung ermöglicht ist.
Aufgrund der mehrlagigen Ausbildung der Schirmfolie ist bei herkömmlichen Folien im Überlappungsbereich eine Schichtfolge zwischen der leitfähigen Lage und der nicht leitenden Lage gegeben. Dies führt dazu, dass eine störende Hochfrequenzstrahlung zwischen den leitfähigen Lagen durch die nicht leitende Lage der Schirmfolie einfallen kann. Durch die Ausgestaltung mit der leitenden Verbindung der freien Stirnkante mit dem weiteren flächigen Teilbereich wird daher die Schirmung des Kabels gegenüber einer normalen überlappenden Schirmfolie verbessert.
Zweckdienlicherweise ist dabei die Schirmfolie im Überlappungsbereich nicht gefaltet, d.h. im Überlappungsbereich liegen die Enden der Schirmfolie flächig und faltungsfrei aufeinander. Im Kantenbereich ist daher kein Umbiegen oder Umfalten der Schirmfolie (um etwa 180°) erforderlich, welches bei der Herstellung üblicherweise aufwendig und damit teuer umzusetzen wäre.
Im Hinblick auf eine möglichst kostengünstige und einfache Ausgestaltung ist weiterhin auf ein weiteres Schirmelement verzichtet. Es handelt sich daher um eine rein foliengeschirmte Datenleitung, bei der als das einzige Schirmelement die eine mehrlagige Schirmfolie vorgesehen ist.
Bei dieser mehrlagigen Schirmfolie handelt es sich um eine übliche Schirmfolie mit einer Kunststoff-Trägerschicht als nicht leitende Lage, insbesondere eine PET-Trägerschicht. Auf diese ist zumindest auf einer Seite eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufgebracht. Als Material kommen elektrisch leitfähige Metalle und gegebenenfalls auch elektrisch leitfähige Kohlenstoffverbindungen in Betracht. Vorzugsweise wird eine Kupferschicht als leitfähige Lage verwendet. Die Oberfläche der Kupferschicht ist je nach Anwendungsfall ergänzend funktional durch zusätzliche Schichten, wie Zinn, Silber oder auch Nickel an gewünschte Anwendungsbedingungen der Datenleitung angepasst.
Vorzugsweise wird dabei eine dreilagige Schirmfolie mit einer mittleren Trägerschicht als nicht leitende Lage verwendet, auf der beidseitig jeweils eine metallische Beschichtung aufgebracht ist. Alternativ kann auch eine lediglich zweilagige Schirmfolie mit einer nicht leitenden Lage und einer leitfähigen Lage verwendet werden. Die einzelnen Lagen sind dabei aneinander jeweils vollflächig angebracht, insbesondere durch einen Kaschiervorgang. Die leitfähige Lage bedeckt daher die nicht leitende Lage vollflächig und vollständig.
In zweckdienlicher Ausgestaltung ist dabei zwischen der Stirnkante und dem weiteren Teilbereich eine Kurzschlussbrücke ausgebildet. Diese ist insbesondere durch einen im Bereich der Stirnkante angebrachten leitfähigen Streifen gebildet. Dieser ist zweckdienlicherweise durch Auftragen eines leitfähigen Materials mittels eines geeigneten Auftragsverfahrens, wie beispielsweise Aufspritzen, Aufdrucken oder Aufstreichen ausgebildet. Alternativ kann der leitfähige Streifen auch aufgeklebt werden.
Bei derartigen Datenleitungen wird der Außenmantel mit Hilfe eines (Mantel-) Extruders in einem Extrusionsprozess aufgebracht. Zum Aufbringen des leitfähigen Streifens wird dieser Extrusionsprozess nunmehr derart modifiziert, dass unmittelbar vor dem Aufbringen des Außenmantels mittels des Mantelextruders der leitfähige Streifen aufgebracht wird. Dies lässt sich prozesstechnisch ohne Einbußen der Prozessgeschwindigkeit durch die angesprochenen Auftragsverfahren erreichen. Insbesondere wird hierbei eine leitfähige Flüssigkeit aufgebracht. Diese weist dabei eine ausreichend hohe Viskosität auf, dass sie nicht abfließt. Ergänzend oder alternativ besitzt sie entsprechende schnell trocknende Eigenschaften. Das aufgebrachte leitfähige Material ist beispielsweise eine leitfähige Druckfarbe, Leitsilber oder auch ein Leitkleber. Als Auftragsverfahren werden dabei derartige Verfahren verwendet, die einen kontinuierlichen Auftrag insbesondere im Rahmen eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ermöglichen. Hierzu werden beispielsweise sogenannte Druckräder verwendet, das sogenannte Tampondruck-Verfahren oder auch Sprüh- und Dispenserverfahren eingesetzt. Der leitfähige Streifen wird direkt bei der Extrusion vor einem Extrusionskopf, mit dem der Außenmantel aufgebracht wird, im Überlappungsbereich aufgebracht. Durch den leitfähigen Streifen wird die gewünschte Kurzschlussbrücke von der Stirnkante zu dem weiteren flächigen Teilbereich der leitfähigen Lage ausgebildet.
Alternativ oder ergänzend zu der Aufbringung eines leitfähigen Streifens ist zur Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindung im Überlappungsbereich die Schirmfolie selbst modifiziert und zwar derart, dass an der Stirnkante die leitfähige Lage über die nicht leitende Lage übersteht. Dadurch ist eine direkte Berührung und damit elektrische Kontaktierung zwischen dem überstehenden Teilbereich der leitfähigen Lage und dem weiteren Teilbereich derselben leitfähigen Lage erzielt.
Um dies in besonders kostengünstiger und herstellungstechnisch einfacher Weise zu ermöglichen, ist dabei die Schirmfolie an der Stirnkante unter einem Winkel abgeschrägt. Herstellungstechnisch braucht daher eine übliche, standardmäßig hergestellte Folie an einem Randbereich lediglich abgeschrägt zu werden. Hierzu wird die schräge Stirnkante beispielsweise durch ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Messer, beim Zuschneiden der Folie ausgebildet. Das Messer wird daher bezüglich der Folie unter dem gewünschten Winkel schräg angestellt. Dieser Winkel beträgt - bezogen auf eine Flächennormale der Folie - vorzugsweise mehr als 30° und insbesondere mehr als 45°. Zweckdienlicherweise beträgt der Winkel dabei zumindest 60°, so dass also die freie Stirnkante unter diesem Winkel bezüglich einer der Flächennormalen der Schirmfolie orientiert ist. Insgesamt wird durch eine vergleichsweise flach auslaufende Stirnkante, also durch einen großen Winkel gewährleistet, dass an der Stirnseite die leitfähige Lage mit sich selbst kontaktiert wird. Im Überlappungsbereich schmiegt sich daher der weitere Teilbereich quasi "flächig" an die abgeschrägte Stirnkante an.
Alternativ zu einem Schneiden der Folie zur Ausbildung der gewünschten Schräge kann die Abschrägung auch durch ein Schleifen oder Schaben von zunächst senkrechten Schnittkanten erzielt werden. Mit derartig schrägen Stirngeometrien sind Verbesserungen in der Schirmdämpfung zu erwarten, die sich im Bereich von ca. 5 dB bewegen.
Dieses Verfahren mit der an der Stirnkante abgeschrägten Stirnfolie lässt sich grundsätzlich bei allen geschirmten Typen einsetzen, also sowohl für bandierte Schirmfolien, die helixförmig um den Leitungskern gewickelt sind, als auch für längs laufend aufgebrachte Schirmfolien, bei denen der Überlappungsbereich parallel zur Längsrichtung verläuft.
Zweckdienlicherweise wird die Schirmfolie jedoch als eine längs gefaltete Folie ausgebildet, bei der die Stirnkante parallel zur Längsrichtung verläuft. Die Ausgestaltung ist im Hinblick auf hohe Prozessgeschwindigkeiten bei der Herstellung zu bevorzugen, da bei gewickelten Schirmfolien durch den Wicklungsvorgang eine Verlangsamung des Herstellungsprozesses erfolgt, was sich nachteilig auf die Herstellungskosten auswirkt. Insgesamt sind daher mit der längs gefalteten Schirmfolie und dem gleichzeitigen Verzicht auf weitere Schirmlagen, insbesondere Geflechtschirme, in Ergänzung mit der elektrisch leitenden Verbindung an der Stirnkante die Vorteile einer nach Art einer Röhre ausgebildeten Schirmung bei einem Semi-rigid-Kabel, mit denen eines Geflechtschirms bei geringen Herstellungskosten verbunden. Wegen der längslaufend aufgebrachten Folie ergibt sich eine geschlossene Oberfläche, die vergleichbar zu der eines Semi-rigid-Kabels ist. Gleichzeitig ist durch die Verwendung einer Schirmfolie eine hohe Flexibilität gewährleistet, welche die Datenleitung für Anwendungen mit Biegewechselbeanspruchungen oder auch für solche Anwendungen geeignet macht, bei denen eine hohe Biegeflexibilität gewünscht ist.
Um diese hohe Flexibilität zu gewährleisten weist die leitende Lage der Schirmfolie dabei insgesamt eine Dicke von vorzugsweise kleiner 50µm auf und liegt insbesondere im Bereich von 3 µm bis 35 µm. Bevorzugt weist sie dabei eine Dicke im Bereich von 20-30µm auf. Grundsätzlich können auch dickere leitfähige Lagen beispielsweise bis 100µm oder bis 200µm eingesetzt werden. Dies führt jedoch zunehmend zu einer unerwünschten Versteifung. Die Dicken der einzelnen Lagen der Schirmfolie sind üblicherweise in etwa vergleichbar, wobei häufig die Dicke der nicht leitfähigen Kunststoff-Trägerschicht größer ist als die durch eine Metallschicht aufgebrachte leitfähige Lage. Die Dicke dieser Metallschicht liegt wie erwähnt bevorzugt im Bereich zwischen 20-30µm. Die Gesamtdicke der Schirmfolie liegt dann vorzugsweise bei einer zweilagigen Schirmfolie mit nur einer leitfähigen Lage bei etwa 40µm bis 80µm und bei einer dreilagigen Schirmfolie mit zwei leitfähigen Lagen bei etwa 50 bis 100 µm.
Insbesondere bei biegeflexiblen Leitungen ist für eine zuverlässige Schirmung ein Faltenwurf der Schirmfolie bei einer Biegung möglichst zu vermeiden. Um dies zu erreichen ist die Schirmfolie in bevorzugter Ausgestaltung mit der Isolierung flächig verklebt, so dass also die Isolierung umfangsseitig vollständig mit der Schirmfolie verbunden ist. Hierzu ist insbesondere eine Haftschicht ausgebildet, die als eine Klebeschicht und speziell als eine Heißkleberschicht ausgebildet ist. Gemäß einer ersten Ausführungsvariante ist diese Haftschicht auf die Schirmfolie augebracht. In einer alternativen Ausführungsvariante ist die Haftschicht auf die Isolierung außen aufgebracht. Um herstellungstechnisch dieses vollflächige Verkleben zu ermöglichen, wird die Haftschicht beim Herstellungsprozess bevorzugt erst unmittelbar vor dem Anbringen der Schirmfolie aufgebracht. Hierzu wird insbesondere eine hitzeaktivierbare Heißklebeschicht aufgebracht. Der besondere Vorteil besteht darin, dass diese allein durch die bei der nachfolgenden Mantelextrusion eingebrachte Wärme aktiviert wird, d.h. die Schirmfolie wird mit der Isolierung verklebt. Bei der Verwendung einer derartigen Heißkleberschicht wird die Verklebung daher unmittelbar beim Extrusionsvorgang durchgeführt. Nach der Abkühlung ist die Schirmfolie in der gewünschten Position zuverlässig fixiert. Durch diese Maßnahme wird der kontinuierliche Herstellungsprozess nicht gestört und zudem werden zuverlässig Falten bei einer Biegung der Datenleitung vermieden, welche bei HF-Signalen störend wären.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass gerade auch die Überlappungsstelle, an der die einzelnen Teilbereiche der Folie aneinander aufliegen, miteinander fixiert sind.
Bei einer derartigen rein foliengeschirmten Datenleitung ist die elektrische Kontaktierung der Schirmfolie mit einem Kontaktelement, beispielsweise für das Anschlagen eines Steckers, aufgrund der geringen Steifigkeit der Schirmfolie nicht ohne weiteres möglich. Herkömmliche Kontaktierungsvorgänge, wie beispielsweise Crimpen, lassen sich nicht verwenden. In zweckdienlicher Ausgestaltung wird daher die Schirmfolie endseitig der Datenleitung mit einem Kontaktelement stoffschlüssig insbesondere durch Kleben oder Löten elektrisch leitend verbunden. Das Kontaktelement ist dabei gemäß einer ersten Ausführungsvariante als eine Kontakthülse ausgebildet, in die das Ende der Datenleitung der Schirmfolie eingesteckt wird. Anschließend erfolgt die Kleb- oder Lötverbindung, welche wiederum zweckdienlicherweise hitzeaktiviert ist.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung wird ein herkömmliches Crimpkontakt-Element verwendet, welches üblicherweise einen Käfig oder Aufnahmebereich mit Crimplaschen aufweist. In diesen Aufnahmebereich wird die Datenleitung endseitig eingelegt und anschließend wird die Schirmfolie in diesem Crimpbereich elektrisch leitend insbesondere durch Löten verbunden.
Zur Ausbildung der Löt- oder Klebeverbindung wird zweckdienlicherweise beim Herstellverfahren an einem Ende der Datenleitung außenseitig auf die Schirmfolie der Leitkleber oder das Lot insbesondere ringförmig aufgebracht wird, bevor dann die Datenleitung in das Kontaktelement eingelegt und mit diesem elektrisch kontaktiert wird.
Zur Ausbildung der Lötverbindung wird dabei kurzzeitig das Kontaktelement lokal erhitzt, so dass die aufgebrachte Lötpaste zum Schmelzen gebracht wird und dabei für eine dauerhafte Lötverbindung zwischen Schirmfolie und Kontaktelement sorgt. Das kurzfristige Erhitzen erfolgt dabei vorzugsweise elektrisch durch einen über Kontakte kurzzeitig aufgeprägten hohen Strom. Dadurch kann in einfacher Weise eine räumlich und zeitlich abgegrenzte Hitzeeinwirkung bereitgestellt werden. Es werden also an das Kontaktelement im Bereich der Kontaktierungszone / Lötzone zwei elektrische Elektroden zur elektrischen Widerstandsbeheizung herangeführt.
Um bei dem Lötprozess eine Beschädigung der Isolierung zu vermeiden, besteht diese zweckdienlicherweise aus einem hitzebeständigen Material, welches einer Temperatur von über 100°C und vorzugsweise von über 150°C zumindest kurzfristig für die Zeitdauer des Lötvorgangs standhält. Hierunter wird verstanden, dass die Isolierung nicht durch den Hitzeeintrag beschädigt wird. Im Hinblick auf die gewünschte hitzebeständige Ausgestaltung besteht die Isolierung dabei insbesondere aus einem vernetzten Kunststoff. Als Isolierung können dabei massive oder auch geschäumte Isolierungen zum Einsatz kommen.
Die Datenleitung ist vorzugsweise als ein Koaxialkabel ausgebildet, bei dem die Schirmfolie einen Außenleiter bildet. Die Datenleitung ist daher gebildet aus dem einen zentralen Leiter, welcher von der als Dielektrikum wirkenden Isolierung umgeben ist, welche wiederum unmittelbar von der insbesondere vollflächig aufgeklebten Schirmfolie als einziges Schirmelement umgeben ist. Um diese herum ist schließlich der Außenmantel unmittelbar aufgebracht.
Alternativ umfasst der Leitungskern mehrere, jeweils von einer (Ader-)Isolierung umgebene Leiter, ist also insbesondere mehradrig ausgebildet. Der gesamte mehradrige Leitungskern ist dann von der einen gemeinsamen Schirmfolie umgeben. Die einzelnen Adern bestehen dabei jeweils aus einem Leiter und einer diesen umgebenden Aderisolierung. Die Schirmfolie umgibt dabei den Verbund der Adern, wobei bei Bedarf die Adern in einer gemeinsamen Isolierung eingebettet sein können, um die dann Schirmfolie angebracht ist. Üblicherweise bilden die Adern jedoch einen Verbund, um den die Schirmfolie direkt geführt ist. Beispiele hierfür sind die sogenannten geschirmten Paare, bei denen also ein insbesondere paarverseiltes Adernpaar unmittelbar von einer Schirmfolie umgeben ist, wie dies beispielsweise bei den Highspeed-Datenkabeln vorgesehen ist. Auch bei anderen Aufbauten, wie beispielsweise einem Sternvierer-Aufbau, kann die spezielle Ausbildung der hier beschriebenen Schirmfolie eingesetzt werden. Insgesamt kann ein Datenkabel auch aus mehreren der hier beschriebenen Koaxialkabel aufgebaut sein.
Bevorzugt ist jedoch die Ausgestaltung der Datenleitung als ein Koaxialkabel vorgesehen.
Eine derartige Datenleitung wird zweckdienlicherweise innerhalb eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes eingesetzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in vereinfachten Darstellungen:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung eines Koaxialkabels als Datenleitung mit jeweils teilweise freigelegten Komponenten zur besseren Übersicht,
Fig. 2: eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung einer Schirmfolie mit Leitungskern in einem Überlappungsbereich mit einem leitfähigen Streifen zur Ausbildung einer leitfähigen Brücke zwischen einer Stirnkante und einem flächigen Teilbereich der Schirmfolie,
Fig.3: eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung einer Schirmfolie im Überlappungsbereich gemäß einer zweiten Ausführungsvariante mit abgeschrägter Stirnkante, sowie
Fig. 4: eine vereinfachte Querschnittsdarstellung im Endbereich einer Datenleitung mit einem Kontaktelement.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in der Fig.1 dargestellte Datenleitung 2 ist beispielhaft in der bevorzugten Ausführungsvariante eines Koaxialkabels dargestellt. Die Datenleitung 2 umfasst hierbei einen zentralen Innenleiter 4, welcher von einer Isolierung 6 unmittelbar und konzentrisch umgeben ist. Die Isolierung 6 bildet ein Dielektrikum. Auf die Isolierung 6 ist wiederum unmittelbar und konzentrisch eine Schirmfolie 8 angebracht, die einen Außenleiter darstellt. Die Schirmfolie ist anschließend wiederum unmittelbar und konzentrisch von einem Außenmantel 10 umgeben.
Bei der Schirmfolie 8 handelt es sich um eine längsgefaltete Schirmfolie 8, welche beim Herstellverfahren längs einlaufend üblicherweise unmittelbar vor einer Extrusion des Außenmantels 10 aufgebracht wird. Die Schirmfolie 8 bildet daher einen Überlappungsbereich 12 aus, welcher parallel zu einer Längsrichtung 14 der Datenleitung 2 orientiert ist.
Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, handelt es sich bei der Schirmfolie 8 um eine mehrlagige Schirmfolie 8, im Ausführungsbeispiel eine dreilagige Schirmfolie 8. Diese weist als Trägerschicht eine nicht leitende Lage 16 sowie beidseitig auf dieser angebrachte leitfähige Lagen 18a,18b auf. Mit Bezugsziffer 18a ist dabei die nach außen gerichtete leitfähige Lage und mit Bezugsziffer 18b die nach innen gerichtete leitfähige Lage bezeichnet. Bei der Schirmfolie 8 handelt es sich insbesondere um eine kaschierte Folie, bei der also auf die Trägerschicht 16 beidseitig insbesondere Metallschichten zur Ausbildung der leitfähigen Lagen 18a,18b aufgebracht sind. Die leitfähigen Lagen 18a,18b erstrecken sich dabei über die gesamt Fläche der nicht leitfähigen Lage 16. Die Schirmfolie 8 weist insgesamt eine Dicke d auf, die vorzugsweise <60 µm ist. Die beiden leitfähigen Lagen 18a,18b weisen dabei beispielsweise eine Dicke im Bereich von 20 bis 30 µm auf und der Rest entfällt auf die nicht leitende Lage 16 der Trägerschicht.
Wie aus den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, überdecken sich im Überlappungsbereich 12 zwei Längskantenbereiche der Schirmfolie 8 flächig, ohne dass im Bereich einer der Längskanten die Schirmfolie 8 umgefaltet wäre. Im Bereich dieser Längskanten weist die Schirmfolie 8 jeweils eine Stirnkante 20 auf. In beiden Ausführungsvarianten ist nunmehr eine elektrisch leitfähige Verbindung einer der beiden leitfähigen Lagen 18a, 18b an der Stirnkante 20 mit einem flächigen weiteren Teilbereich 22 derselben Lage 18a, 18b im Überlappungsbereich 12 ausgebildet.
Bei der Ausführungsvariante der Fig. 2 erfolgt dies mit Hilfe eines leitfähigen Streifens 24, welcher an der Stirnkante 20 angebracht ist und sozusagen die Stirnkante 20 in Längsrichtung 4 mit leitfähigem Material umgibt. Hierdurch ist eine elektrisch leitfähige Verbindung und damit eine Leitbrücke zwischen der äußeren leitfähigen Lage 18a an der Stirnkante 20 und derselben leitfähigen Lage 18a im weiteren Teilbereich 22 gebildet. Dadurch ist also die äußere Lage 18a elektrisch geschlossen, so dass auch in Umfangsrichtung Querströme innerhalb der Lage 18a fließen können.
Bei der Ausführungsvariante der Fig. 3 ist die Stirnkante 20, insbesondere die der unten liegenden Längskante der Schirmfolie 8, abgeschrägt ausgebildet, so dass ein bevorzugt spitzer Winkel α ausgebildet ist. Die Stirnkante 20 ist bezüglich einer Flächennormalen 26 unter dem Winkel α orientiert, welcher vorzugsweise >45° und insbesondere >60° liegt. Durch diese Maßnahme wird bei der unteren leitfähigen Lage 18b ein über die mittlere nicht leitende Lage 16 überstehender Bereich ausgebildet, über den dann die elektrisch leitende Verbindung an der Stirnkante 20 mit derselben unteren Lage 18b im weiteren Teilbereich 22 erfolgt. In diesem weiteren Teilbereich 22 schmiegt sich die Schirmfolie 8 daher mit ihrer unteren leitfähigen Lage 18b an die abgeschrägte Stirnkante 20 an.
Grundsätzlich lassen sich die Ausführungsvarianten der Fig. 2 und 3 auch miteinander kombinieren, d.h. ergänzend zu dem leitfähigen Streifen 24 ist noch die abgeschrägte Stirnkante 20 ausgebildet.
Um eine zuverlässige flächige dauerhaft feste Haftung der Schirmfolie 8 an der Isolierung 6 zu gewährleisten ist weiterhin eine Haftschicht 28 ausgebildet, die zwischen der Isolierung 6 und der innersten Lage 18b der Schirmfolie 8 angeordnet ist. Dies ist beispielhaft in der Fig. 2 illustriert. Die Haftschicht 28 ist beispielsweise eine Heißklebeschicht, die unmittelbar vor dem Anbringen der Schirmfolie 8 auf diese an der unteren leitfähigen Lage 18b aufgebracht wird. Neben der Verbindung mit der Isolierung 6 wird dabei auch der besondere Vorteil erzielt, dass über die Haftschicht 28 die beiden Längskanten der Schirmfolie 8 im Überlappungsbereich 12 aneinander fixiert sind.
Unmittelbar nachfolgend zu dem Anbringen der Schirmfolie 8 wird noch der Außenmantel 10 mittels eines Extrusionsverfahrens aufgebracht. Hierzu wird ein sogenannter Mantelextruder eingesetzt. Unmittelbar vorlaufend zur Mantelextrusion wird längseinlaufend dem Mantelextruder die Schirmfolie 8 zugeführt. Gleichzeitig ist vor dem Extrusionskopf für den Außenmantel 10 eine Auftragsvorrichtung, beispielsweise eine Düse etc. angeordnet, mittels der der leitfähige Streifen 24 im Bereich der Stirnkante 20 aufgebracht wird.
Durch die bei der Extrusion des Außenmantels 10 eingebrachte Wärme wird der Heißkleber der Haftschicht 28 aktiviert und dadurch die Klebeverbindung zwischen der Isolierung 6 und der Schirmfolie 8 ausgebildet.
Die abgeschrägte Stirnkante 20 bei der Ausführungsvariante der Fig. 3 wird vorzugsweise mit Hilfe eines Schneidvorgangs ausgebildet. Hierzu wird eine herkömmlich präparierte Schirmfolie 8 beispielsweise mit Hilfe eines schräg gestellten Messers zugeschnitten. Alternativ wird eine herkömmlich vorbereitete Schirmfolie 8 mit senkrechten Schnittkanten an den Schnittkanten beispielsweise durch Abschaben abgeschrägt.
Die Kontaktierung der Schirmfolie 8 mit einem Kontaktelement 30 ist beispielhaft in der Fig. 4 dargestellt. Das Kontaktelement 30 ist vorzugsweise als eine ring- oder zylinderförmige Kontakthülse ausgebildet. Die Datenleitung 2 ist mit einem von dem Außenmantel 10 befreiten Stirnende in das Kontaktelement 30 eingelegt.
Auf die Schirmfolie 8 ist dabei ein ringförmiger Streifen einer Lötpaste 32 angebracht. Über die Lötpaste 32 erfolgt die elektrische Kontaktverbindung mit dem Kontaktelement 30. Hierzu ist keine Ausübung eines Pressdruckes erforderlich. Die Kontaktverbindung ist daher druckfrei und stoffschlüssig.
Zur Ausbildung der elektrischen Kontaktverbindung wird beim Herstellen derselben zweckdienlicherweise ein elektrischer Strom im Bereich der Lötpaste 32 mit Hilfe zweier Elektroden 34 zugeführt, so dass kurzfristig und lokal eine Überhitzung erfolgt, so dass die Lötpaste 32 aufschmilzt und die gewünschte dauerhaft elektrisch leitfähige Verbindung ausgebildet wird. Alternativ zur Lötpaste 32 kann auch ein Leitkleber verwendet werden.
Bei dem Kontaktelement 30 handelt es sich alternativ zu einer Kontakthülse um einen Crimpbereich eines herkömmlichen Steckkontaktelements. Ein derartiger Crimpbereich bildet üblicherweise einen Käfig für die Aufnahme der zu kontaktierenden Leitung aus. Dieser ist üblicherweise gebildet durch Crimplaschen, die abstehen und bei einem normalen Crimpvorgang umgebogen werden. Bei der Verwendung eines derartigen herkömmlichen Steckkontaktelements mit Crimpbereich, die üblicherweise als Blechbiegestanzteile ausgebildet sind, wird bei der Verwendung der vorliegenden Datenleitung 2 auf das Crimpen verzichtet und lediglich die zur Fig. 4 beschriebene stoffschlüssige Verbindung ausgebildet. Das Kontaktelement 30 ist allgemein ein Teil eines Steckkontakts.
Die hier beschriebene Datenleitung 2 wird insbesondere in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Durch die hier beschriebenen Maßnahmen ist eine besonders kostengünstige Herstellung bei gleichzeitig guter Schirmwirkung erreicht.

Bezugszeichenliste

2: Datenleitung
4: Innenleiter
6: Isolierung
8: Schirmfolie
10: Außenmantel
12: Überlappbereich
14: Längsrichtung
16: nicht leitfähige Lage
18a: leitfähige äußere Lage
18b: leitfähige innere Lage
20: Stirnkante
22: weiterer Teilbereich
24: leitfähiger Streifen
26: Normale
28: Hautschicht
30: Kontaktelement
32: Lötpaste
34: Elektrode

d: Dicke

Claims

Datenleitung (2) mit einem sich in einer Längsrichtung (14) erstreckenden Leitungskern (4,6), der zumindest einen von einer Isolierung (6) umgebenen Leiter (4) aufweist und der von einer mehrlagigen Schirmfolie (8) umgeben ist, die eine Kunststoff-Trägerschicht als nichtleitenden Lage (16) und eine darauf angebrachte leitfähige Lage (18a,18b) aufweist und in einem Überlappungsbereich (12) eine freie Stirnkante (20) der Schirmfolie (8) einen weiteren Teilbereich (22) der Schirmfolie (8) überlappt,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Überlappungsbereich (12) die leitfähige Lage (18a,18b) an der Stirnkante stirnseitig mit derselben leitfähigen Lage (18a,18b) im Teilbereich (22) elektrisch leitend verbunden ist.
Datenleitung (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrisch leitfähige Verbindung durch einen im Bereich der Stirnkante (20) angebrachten leitfähigen Streifen (24) gebildet ist.
Datenleitung (2) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der leitfähige Streifen (24) durch Aufbringen eines leitfähigen Materials mittels eines Auftragsverfahrens wie Aufspritzen, Aufdrucken oder Aufstreichen oder durch Aufkleben ausgebildet ist.
Datenleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schirmfolie (8) an der Stirnkante (12) unter einem Winkel α abgeschrägt ist und dass an der abgeschrägten Stimkante (12) ein Kontakt zu dem weiteren Teilbereich der leitfähige Lage (18a,18b) ausgebildet ist.
Datenleitung (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Winkel α bezüglich einer Flächennormalen (26) der Schirmfolie (8) größer 30°, vorzugsweise größer 45° und insbesondere größer 60 ° ist.
Datenleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schirmfolie (8) als eine längsgefaltete Folie ausgebildet ist, bei der die Stirnkante (12) parallel zur Längsrichtung (14) verläuft.
Datenleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die leitfähige Lage (18a,18b) der Schirmfolie (8) eine Dicke (d) kleiner 50µm und insbesondere im Bereich von 3µm bis 35µm aufweist.
Datenleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schirmfolie (8) mit der Isolierung (6) flächig verklebt ist und hierzu insbesondere eine Haftschicht (28), bevorzugt eine (Heiß-)-Kleberschicht ausgebildet ist, die wahlweise Teil der Schirmfolie (8) oder der Isolierung (6) ist.
Datenleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Lagen (16, 18a, 18b) der Schirmfolie (8) aneinander vollflächig angebracht sind, wobei trozt der nicht leitfähigen Lage (16) eine vollständig umlaufende leitende Verbindung innerhalb der leitenden Lage (18a, 18b) ausgebildet ist.
Datenleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schirmfolie (8) endseitig mit einem Kontaktelement (30) stoffschlüssig insbesondere durch Kleben, Löten oder Schweißen elektrisch leitend verbunden ist.
Datenleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Isolierung (6) aus einem hitzebeständigen Material besteht, welches einer Temperatur von über 100°C und vorzugsweise von über 150°C standhält.
Verfahren zur Herstellung einer Datenleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem um einen Leitungskern (4,6), der zumindest einen von einer Isolierung (6) umgebenen Leiter (4) aufweist, eine Schirmfolie (8) gelegt wird, die eine Kunststoff-Trägerschicht als nichtleitenden Lage (16) und eine darauf angebrachte leitfähige Lage (18a,18b) aufweist, wobei in einem Überlappungsbereich (12) eine freie Stirnkante (20) der Schirmfolie (8) überlappend zu einem weiteren Teilbereich (22) der Schirmfolie (8) positioniert wird und wobei ein Außenmantel (10) aufextrudiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Überlappungsbereich (12) eine elektrisch leitende Verbindung der leitfähigen Lage (18a,18b) an deren Stirnkante stirnseitig mit derselben leitfähigen Lage (18a,18b) im Teilbereich (22) ausgebildet wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass die leitende Verbindung durch Aufbringen eines leitfähigen Streifens (24) mittels eines Auftragsverfahrens wie Aufspritzen, Aufdrucken, Aufstreichen oder durch Aufkleben ausgebildet wird.
Verfahren dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass der leitfähige Streifen (24) auf die Stirnkante (12) aufgebracht wird und unmittelbar nachfolgend der Außenmantel (10) aufextrudiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schirmfolie (8) zunächst an der Stirnkante (12) abgeschrägt ausgebildet wird und anschließend beim Anbringen um den Leitungskern (4,6) die abgeschrägte Stirnkante (12) in Kontakt mit der leitfähigen Lage (18a,18b) gebracht wird.