EP3264426B1 - Geschirmtes elektrisches kabel und verfahren zur herstellung dergleichen - Google Patents

Geschirmtes elektrisches kabel und verfahren zur herstellung dergleichen Download PDF

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EP3264426B1
EP3264426B1 EP16177196.9A EP16177196A EP3264426B1 EP 3264426 B1 EP3264426 B1 EP 3264426B1 EP 16177196 A EP16177196 A EP 16177196A EP 3264426 B1 EP3264426 B1 EP 3264426B1
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EP
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cable
electrical component
electrical
cores
cable according
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Martin Huber
Johannes TRÄ
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MD Elektronik GmbH
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MD Elektronik GmbH
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Publication date
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Priority to US15/618,142 priority patent/US10249413B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • H01B11/1895—Particular features or applications
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/24—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by extrusion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/009—Cables with built-in connecting points or with predetermined areas for making deviations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/53—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures connecting to cables except for flat or ribbon cables

Definitions

  • the invention relates to a shielded electrical cable according to the preamble of claim 1, in particular in the form of a cable for data transmission in motor vehicles.
  • Such a cable which is designed to be elongated in the usual way, comprises at least two electrically conductive cores which extend alongside one another along the cable longitudinal direction (eg parallel to one another or in a twisted form) and whose electrically conductive components (strands) are spaced apart transversely to the cable longitudinal direction, and at least one electrically insulating body, eg in the form of an electrically insulating layer, by means of which the wires are insulated from one another, and furthermore a cable shield serving the electrical shield of the cable, which runs along with the wires along the cable longitudinal direction and encloses the wires in cross-section annularly.
  • This is a classic design of a multi-core (at least two-core) cable-shielded electrical cable.
  • the cable may be disposed between the wires and the cable shield, an electrical component which is enclosed by the cable shield and which is placed on each of the two spaced apart wires (eg, laid on) and in each case in electrical contact with these.
  • an electrical cable is from the US 2016/142030 A1 known.
  • the invention is based on the problem to expand the functionality of such a cable.
  • the electrical component can be an active electrical component, such as an active RFID element ("radio-frequency identification"), an integrated circuit, for example an ASIC ("application-specific integrated circuit") or an ASSP ("application Specific Standard Product "), or even to a passive electrical component, acting as a passive RFID element.
  • active electrical component such as an active RFID element ("radio-frequency identification"), an integrated circuit, for example an ASIC ("application-specific integrated circuit") or an ASSP ("application Specific Standard Product "), or even to a passive electrical component, acting as a passive RFID element.
  • Electronic components, and in particular semiconducting components, which may for example be designed as "bare die”, are encompassed by that term.
  • the electrical component is suitable for signal transmission via radio waves, such as in the case of RFID elements, it is advantageous if the signal transmission in a frequency range less than 15 MHz, in particular less than 150 kHz is made.
  • the electrical component is integrated into the electrical cable such that that component (for example, with a carrier body of the component, such as a circuit board) is placed on two spaced wires of the cable, so in particular rests against these (and thereby simultaneously is in electrical contact with them).
  • a carrier body of the component such as a circuit board
  • electrical components which have hitherto been known e.g. were integrated into a (end) arranged on a cable connector, now arrange in a region of the cable outside the connector and record. That is, the electrical component is selectively disposed outside a portion of the electric cable provided with electrical connector elements for making electrical connection with an electrical mating connector.
  • connection elements For electrical contacting of the wires of the cable, on which the electrical component is mounted, this may have from its support body projecting electrical connection elements, via which the electrical component rests against the wires of the cable.
  • the connection elements can be designed, for example, as rigid electrical connection points, via which the carrier body of the electrical component is firmly in contact with the relevant wires.
  • the fixing of the electrical component to a respective wire of the cable can in particular be made cohesively, for example by the electrical component via the (formed on its support body) electrical connection elements (connection points) is firmly bonded to the respective wires of the cable.
  • the integral connection can be made by soldering, welding or by an electrically conductive adhesive.
  • the production of the cohesive connection can accordingly lead to a melting of the electrical connection elements / connection points.
  • the at least one insulating body of the cable is partially removed, around one To create space for receiving the electrical component.
  • the local removal of the insulating body can be carried out thermally or mechanically, for example by planar and / or contour-guided and / or circumferential removal of the insulating body.
  • the wires of the cable at the point at which the electrical component is arranged can be enclosed together with that electrical component by a protective layer produced separately from the insulating body, for example in the form of an encapsulation, an encapsulation and / or by an adhesive bond ,
  • a protective layer produced separately from the insulating body, for example in the form of an encapsulation, an encapsulation and / or by an adhesive bond .
  • a method for producing the electric cable according to the invention is characterized by the features of claim 14.
  • the - the wires of the cable and arranged thereon (at least one) electrical component - shield of the cable is only externally applied to the cable when the respective electrical component at the intended location on the wires of the cable fixed and contacted with these electrically.
  • FIGS. 1a to 1d is a two-core, shielded electrical cable shown, the wires 1, 2 made of an electrically conductive material.
  • the two wires 1, 2 of the cable run side by side along a cable longitudinal direction L. Transversely to the cable longitudinal direction L, the two wires 1, 2 are spaced apart.
  • the two wires 1, 2 are substantially parallel to each other; Alternatively, these can also be arranged twisted together.
  • FIGS. 1a and 1b refer to the technical background of the invention; However, they show no embodiment.
  • the cable is generally flexible, so that the cable longitudinal direction L does not necessarily have to be rectilinear, as shown in the figures. Rather, the cable longitudinal direction L also follow a (possibly multiple) curved course of the cable
  • the two wires 1, 2 of the cable are electrically isolated from each other.
  • each of the two cores 1, 2 each surrounded by an electrically insulating body (insulation 12 or 22), in particular in the form of an insulating layer.
  • the two wires 1, 2 (along their circumference) at least partially, in the embodiment of FIGS. 1a to 1d even completely circulating, from the insulation 12, 22 freed.
  • an electrical component 3 is placed on the wires 1, 2.
  • the component may be an RFID element that may be designed as a passive or active electrical component.
  • electrical component expressly includes electronic components and in particular also semiconducting components.
  • the electrical component 3 is placed on the two wires 1, 2 of the cable in such a way that an electrical connection with both wires 1, 2 is made.
  • the electrical component 3 as described below FIG. 2b will be explained in more detail, electrical connection elements, via which the electrical component 3 is placed on the wires 1, 2 of the cable, so that on the one hand (via those connection elements) on the wires 1, 2 rests and on the other hand electrically to the wires 1, 2 is connected.
  • the carrier body 30 of the electrical component 3 is designed as a circuit board, on which the components of the electrical component, such as semiconducting or other electronic components, are arranged.
  • the components of the electrical component 3 to the wires 1, 2 can be connected.
  • the two wires 1, 2 are electrically coupled to one another via the electrical component 3.
  • at least one of the two cores 1, 2 in the region in which the electrical component 3 is arranged have an interruption 11 or 21, which is bridged by the electrical component 3.
  • the electrical component 3 (also) is used for coupling two sections of the respective wire 1, 2 on both sides of the interruption 11 and 21st
  • the cores 1, 2 with the associated insulation 12, 22 and the electrical component 3 are enclosed by an electrical shielding of the cable serving cable screen 4 made of an electrically conductive material.
  • the cable shield 4 extends together with the wires 1, 2 along the cable longitudinal direction L, so that the wires 1, 2 are annularly surrounded by the cable shield 4 in cross-section.
  • the same applies to the electrical component 3. In FIG. 1a the cable shield 4 is shown only on the right part of the cable with, in order to make visible on the left part of the cable, the wires 1, 2 and their insulation 12, 22 and the electrical component.
  • a plurality of electrical components along the cable longitudinal direction L spaced from each other on the wires 1, 2 may be placed on the cable.
  • the attachment of the electrical component 3 to the cores 1, 2 via the associated connection elements can in particular be made cohesively, for example by welding, soldering or by using an electrically conductive adhesive.
  • the production of the cohesive connection can accordingly lead to a melting of the electrical connection elements.
  • the stripping in sections of the cores 1, 2, in order to allow electrical contact with the electrical component 3, in particular can be effected mechanically or thermally, the latter for example by means of laser radiation.
  • a planar removal of the insulation 12, 22, a contoured removal of the insulation 12, 22 or a circumferential removal of the insulation 12, 22, as shown in FIGS. 1a and 1b recognizable be provided.
  • the (partially) stripped point at which the electrical component 3 is arranged can be provided with a protective layer, for example in the form of an encapsulation or encapsulation, as explained in more detail below Figure 2c shown.
  • the electrical component 3 it is further important in the present case for the electrical component 3 to rest against the wires 1, 2 thereof in a region of the cable which is free of electrical plug elements, over which an electrical contact with a mating connector would produce. That is, the electrical component 3 is integrated directly into the electrical cable itself. It should not form part of an electrical connector and in particular not be arranged in the connector housing of a connector. For illustration is in FIG. 1b at one axial end of the cable, a connector 8 with a connector housing 80 and electrical connector elements 81 indicated, via which the electrical cable can be brought into electrical contact with a mating connector.
  • the electrical component 3, which according to the FIGS. 1a to 1d is integrated in the cable by abutting its wires 1, 2, is then arranged outside of the connector 8 and in particular outside of the plug housing 80.
  • the electrical component 3 is located on the electrical cable within the space surrounded by the cable shield 4.
  • the cable including the cable shield 4 can additionally be surrounded by a cable sheath 6.
  • FIGS. 2a to 2d are individual process steps for producing a cable in the FIGS. 1a to 1d shown type shown in the FIGS. 2a to 2d
  • the individual strands of the wires 1, 2 of the cable are recognizable and wherein in the specific embodiment, the following differences from the electrical cable from the FIGS. 1a to 1d exist: First, according to the FIGS. 2a to 2d at the point of the wires 1, 2, to which the electrical component 3 is placed on the former, no interruption of the wires 21, 22 are provided. Furthermore, the arrangement of the electrical component 3 to the wires 1, 2 according to the FIGS. 2a to 2d the associated insulation 12, 22 removed only on one side of the wires, so not circumferentially removed, as in the case of FIGS.
  • FIG. 2a shows two each with an insulation 12 or 22 provided cores 1, 2 of an electric cable, which extend side by side along a cable longitudinal direction L and which are spaced transversely to the cable longitudinal direction L from each other.
  • the two wires 1, 2 are so partially freed from the respective insulation 12, 22, that a receiving area 10, 20 is provided for an electrical component 3, which is placed on the wires 1, 2 and rests against this.
  • the electrical component 3 in FIG. 2b As shown by the separate representation of the electrical component 3 in FIG. 2b becomes clear, this has for electrical contacting of the cores 1, 2 electrical connection elements 31, 32 in the form of (rigid) electrical connection points, which protrude slightly from the electrical component 3 or in the exemplary embodiment of the carrier body 30.
  • the carrier body 30 is designed here as a circuit board.
  • the electrical and / or electronic components of the device 3 are arranged.
  • the electrical connection elements 31, 32 are those components of the electrical component with the wires 1, 2 of the cable in electrical connection can be brought and fixed thereto.
  • the fixing of the electrical component 3 to the wires 1, 2 via the associated connection elements 31, 32 can in particular be made cohesively, for example by welding, soldering or using an electrically conductive adhesive.
  • the production of the cohesive connection can accordingly lead to a melting of the electrical connection elements 31, 32.
  • a next step is according to Figure 2c the partially stripped and provided with the electrical component 3 portion of the cable covered with a protective layer 5.
  • the protective layer 5 serves, on the one hand, to protect the wires 1, 2 and the electrical component 3 from environmental influences. On the other hand, it can also cause a vibration damping.
  • an improved support and guidance of the wires 1, 2 and the electrical component 3 encompassing cable shield can be achieved hereby.
  • the cores 1, 2 including their insulation 12, 22 and including the partially stripped and provided with the electrical component 3 area enclosed by a cable shield 4.
  • a cable shield 4 This can for example be designed as a (metallic) film, in particular an aluminum foil.
  • the foil is wound to form a cable shield 4 around the wires 1, 2, together with the associated insulation 12, 22.
  • the cable shield 4 is used for electrical shielding, in particular the shielding of the cable over its entire length along the cable longitudinal direction L away.
  • This arrangement can in turn, as based on the FIGS. 1a to 1d explained, be surrounded by an outer cable sheath 6.
  • the cable sheath 6 can be applied with an extruder or by means of an extrusion process around the cable shield 4 extending along the cable longitudinal direction L.
  • a plurality of electrical components 3 along the cable longitudinal direction L spaced apart from one another can be attached to the cable.
  • this can be done for the purpose of being able to use a plurality of electrical components when using the cable.
  • it can also be provided to divide the cable during assembly into a multiplicity of individual (partial) cables which then each have one of the electrical components of the original (endless) cable.
  • the cable has, for example, an electrical component 3 in the form of an RFID element.
  • an electrical component 3 in the form of an RFID element.
  • Such a cable can be clearly identified by a corresponding reader or by a readout electronics.
  • the cable can be identified for example during assembly in the motor vehicle, so that a reliable quality assurance of the assembly process can be made possible.
  • a corresponding cable is connected to a control unit of a motor vehicle.
  • data which are fed, for example, from the control unit into the cores 1, 2, can be transmitted into the electrical component 3 and stored there by the contacts of the electrical component 3 to the cores 1, 2.
  • data may include error information or operating time information. This data can be read, for example, in case of service by an external device.
  • a read-out electronics are permanently mounted in the motor vehicle in the vicinity of such a cable or in the vicinity of a wiring harness, which has a plurality of such cables. This can be queried, for example, at certain time intervals, whether actually original cables are installed and / or if error information is available. In this way, a safeguard against manipulation of the relevant harness is to be ensured. Especially in safety-relevant applications, especially after service cases, this feature can be particularly advantageous.
  • the complete wiring harness can be effectively checked by querying a checksum composed of all the ID numbers of the individual cables.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein geschirmtes elektrisches Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere in Form eines Kabels für die Datenübertragung in Kraftfahrzeugen.
  • Ein derartiges Kabel, welches in üblicher Weise längserstreckt ausgeführt ist, umfasst mindestens zwei elektrisch leitfähige Adern, die (z.B. parallel zueinander oder in verdrillter Form) nebeneinander entlang der Kabellängsrichtung verlaufen und deren elektrisch leitfähige Komponenten (Litzen) quer zu der Kabellängsrichtung voneinander beabstandet sind, sowie mindestens einen elektrisch isolierenden Körper, z.B. in Form einer elektrisch isolierenden Schicht, mittels dem die Adern voneinander isoliert sind, und weiterhin einen der elektrischen Abschirmung des Kabels dienenden Kabelschirm, der gemeinsam mit den Adern entlang der Kabellängsrichtung verläuft und die Adern im Querschnitt ringförmig umschließt. Hierbei handelt es sich um einen klassischen Aufbau eines mehradrigen (mindestens zweiadrigen) elektrischen Kabels mit Kabelschirm.
  • Bei dem Kabel kann zwischen den Adern und dem Kabelschirm ein elektrisches Bauelement angeordnet sein, das von dem Kabelschirm umschlossen wird und das auf jede der beiden voneinander beabstandeten Adern aufgesetzt (z.B. aufgelegt) ist und hierbei mit diesen jeweils in elektrischem Kontakt steht. Ein solches elektrisches Kabel ist aus der US 2016/142030 A1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Funktionalität eines derartigen Kabels zu erweitern.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein geschirmtes elektrisches Kabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Danach ist bei dem eingangs genannten elektrischen Kabel an der Stelle der Adern, an welcher das elektrische Bauelement auf erstere aufgesetzt ist, keine Unterbrechung der Adern vorgesehen.
    Bei dem elektrischen Bauelement kann es sich um ein aktives elektrisches Bauelement, wie ein aktives RFID-Element ("Radio-Frequency Identification"), einen integrierten Schaltkreis, beispielweise einen ASIC ("Application-Specific Integrated Circuit") oder ein ASSP ("Application Specific Standard Product"), oder auch um ein passives elektrisches Bauelement, wie ein passives RFID-Element handeln. Elektronische Bauelemente und insbesondere halbleitende Bauelemente, die beispielsweise als "Bare Die" ausgestaltet sein können, sind von jenem Begriff umfasst.
  • Sofern das elektrische Bauteil zur Signalübertragung über Funkwellen geeignet ist, wie zum Beispiel im Falle von RFID-Elementen, ist es vorteilhaft, wenn die Signalübertragung in einen Frequenzbereich kleiner 15 MHz, insbesondere kleiner als 150 kHz vorgenommen wird.
  • Wichtig ist, dass das elektrische Bauelement derart in das elektrische Kabel integriert ist, dass jenes Bauelement (zum Beispiel mit einem Trägerkörper des Bauelementes, wie einer Platine) auf zwei voneinander beabstandete Adern des Kabels aufgesetzt ist, also insbesondere an diesen anliegt (und hierdurch gleichzeitig mit diesen in elektrischem Kontakt steht). Es geht also nicht um solche Konfigurationen, bei denen ein elektrisches Bauelement substanziell beabstandet von den Adern des Kabels angeordnet und mittels zusätzlicher Drähte mit letzteren elektrisch verbunden wird, wie zum Beispiel in der US 2005/0092517 A1 beschrieben.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich elektrische Bauelemente, die bisher z.B. in einen (endseitig) an einem Kabel angeordneten Steckverbinder integriert waren, nunmehr in einem Bereich des Kabels außerhalb des Steckverbinders anordnen und aufnehmen. D.h., das elektrische Bauelement ist gezielt außerhalb eines Bereiches des elektrischen Kabels angeordnet, der mit elektrischen Steckerelementen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Gegenstecker versehen ist.
  • Bei einem endseitig bereits mit Steckverbinder(n) versehenen elektrischen Kabel bedeutet dies, dass das betreffende Bauelement außerhalb des Steckverbinders und insbesondere außerhalb eines (jeweiligen) Steckergehäuses des Steckverbinders angeordnet ist. Und bei einem (noch) nicht mit Steckverbinder(n) versehenen elektrischen Kabel bedeutet dies, dass das elektrische Bauelement in einem solchen Bereich des Kabels angeordnet ist, der nicht dazu eingerichtet (ausgebildet und vorgesehen) ist, im Gehäuse eines Steckverbinders angeordnet zu werden.
  • Zur elektrischen Kontaktierung der Adern des Kabels, auf welche das elektrische Bauelement aufgesetzt ist, kann dieses von seinem Trägerkörper abstehende elektrische Anschlusselemente aufweisen, über die das elektrische Bauelement an den Adern des Kabels anliegt. Die Anschlusselemente können beispielsweise als starre elektrische Verbindungsstellen ausgeführt sein, über die der Trägerkörper des elektrischen Bauelementes lagefest an den betreffenden Adern anliegt.
  • Die Festlegung des elektrischen Bauelementes an einer jeweiligen Ader des Kabels kann insbesondere stoffschlüssig erfolgen, zum Beispiel indem das elektrische Bauelement über die (an seinem Trägerkörper ausgebildeten) elektrischen Anschlusselemente (Verbindungsstellen) stoffschlüssig an den betreffenden Adern des Kabels fixiert ist. Die stoffschlüssige Verbindung kann durch Löten, Schweißen oder durch ein elektrisch leitfähiges Klebemittel hergestellt sein. Die Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung kann dementsprechend zu einem Anschmelzen der elektrischen Anschlusselemente/ Verbindungsstellen führen.
  • An der Stelle des Kabels, an welcher das elektrische Bauelement angeordnet wird, ist der mindestens eine isolierende Körper des Kabels, mittels welchem dessen Adern umschlossen und dadurch zueinander elektrisch isoliert sind, teilweise entfernt, um einen Freiraum zur Aufnahme des elektrischen Bauelementes zu schaffen. Das stellenweise Entfernen des isolierenden Körpers kann thermisch oder mechanisch erfolgen, zum Beispiel durch planes und/oder konturgeführtes und/oder umlaufendes Entfernen des isolierenden Körpers.
  • Weiterhin können die Adern des Kabels an der Stelle, an welcher das elektrische Bauelement angeordnet ist, zusammen mit jenem elektrischen Bauelement von einer separat von dem isolierenden Körper hergestellten Schutzschicht umschlossen sein, zum Beispiel in Form einer Umspritzung, eines Vergusses und/oder durch einer Umklebung. Auf diese Zusatzmaßnahme kann verzichtet werden, wenn ein solcher Schutz des Kabels an der teilweise abisolierten und mit einem elektrischen Bauelement versehenen Stelle nicht erforderlich ist.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen elektrischen Kabels ist durch die Merkmale des Anspruchs 14 charakterisiert.
  • Danach ist insbesondere vorgesehen, dass der - die Adern des Kabels sowie das daran angeordnete (mindestens eine) elektrische Bauelement umschließende - Schirm des Kabels erst dann außen auf das Kabel aufgebracht wird, wenn das jeweilige elektrische Bauelement an der vorgesehenen Stelle an den Adern des Kabels fixiert und mit diesen elektrisch kontaktiert worden ist.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren deutlich werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Explosionsdarstellung eines zweiadrigen elektrischen Kabels mit einem integrierten elektrischen Bauelement;
    Figur 1b
    eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Kabels aus Figur 1a;
    Figur 1c
    einen Querschnitt durch das Kabel aus Figur 1a;
    Figur 1d
    einen Längsschnitt durch das Kabel aus Figur 1a;
    Figur 2a:
    einen ersten Schritt bei der Herstellung eines elektrischen Kabels gemäß Figur 1a in einer abgewandelten, erfindungsgemäßen Ausführungsform;
    Figur 2b
    eine separate Darstellung eines in das Kabel gemäß Figur 2a integrierten elektrischen Bauelementes;
    Figur 2c
    einen zweiten Schritt bei der Herstellung des Kabels ausgehend von Figur 2a;
    Figur 2d
    einen dritten Schritt bei der Herstellung des Kabels ausgehend von Figur 2a.
  • In den Figuren 1a bis 1d ist ein zweiadriges, geschirmtes elektrisches Kabel dargestellt, dessen Adern 1, 2 aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Die beiden Adern 1, 2 des Kabels verlaufen nebeneinander entlang einer Kabellängsrichtung L. Quer zu der Kabellängsrichtung L sind die beiden Adern 1, 2 voneinander beabstandet. Im vorgestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die beiden Adern 1, 2 dabei im Wesentlichen parallel zueinander; alternativ können diese aber auch miteinander verdrillt angeordnet sein.
  • Die Figuren 1a und 1b beziehen sich dabei auf den technischen Hintergrund der Erfindung; sie zeigen jedoch kein Ausführungsbeispiel.
    Das Kabel ist im Allgemeinen flexibel, sodass die Kabellängsrichtung L nicht zwingend, wie in den Figuren gezeigt, geradlinig verlaufen muss. Vielmehr kann die Kabellängsrichtung L auch einem (gegebenenfalls mehrfach) gekrümmten Verlauf des Kabels folgen
    Die beiden Adern 1, 2 des Kabels sind voneinander elektrisch isoliert. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel jede der beiden Adern 1, 2 jeweils von einem elektrisch isolierenden Körper (Isolierung 12 bzw. 22), insbesondere in Form einer isolierenden Schicht, umgeben.
  • In einem Teilabschnitt sind die beiden Adern 1, 2 (entlang ihres Umfanges) zumindest teilweise, im Ausführungsbeispiel der Figuren 1a bis 1d sogar vollständig umlaufend, von der Isolierung 12, 22 befreit. In jenem Teilabschnitt ist auf die Adern 1, 2 ein elektrisches Bauelement 3 aufgesetzt.
  • Bei dem Bauelement kann es sich im vorgestellten Ausführungsbeispiel um ein RFID-Element handeln, das als passives oder aktives elektrisches Bauelement ausgestaltet sein kann. Der Begriff "elektrisches Bauelement" umfasst dabei ausdrücklich elektronische Bauelemente und insbesondere auch halbleitende Bauelemente.
  • Das elektrische Bauelement 3 ist derart auf die beiden Adern 1, 2 des Kabels aufgesetzt, dass eine elektrische Verbindung mit beiden Adern 1, 2 hergestellt ist. Hierzu kann das elektrische Bauelement 3, wie nachfolgend anhand Figur 2b noch näher erläutert werden wird, elektrische Anschlusselemente aufweisen, über welche das elektrische Bauelement 3 auf die Adern 1, 2 des Kabels aufgesetzt wird, sodass es einerseits (über jene Anschlusselemente) an den Adern 1, 2 anliegt und andererseits elektrisch mit den Adern 1, 2 verbunden ist.
  • Im Ausführungsbeispiel ist der Trägerkörper 30 des elektrischen Bauelementes 3 als eine Platine ausgeführt, auf der die Komponenten des elektrischen Bauelementes, wie zum Beispiel halbleitende oder sonstige elektronische Komponenten, angeordnet sind. Über die bereits erwähnten Anschlusselemente sind die Komponenten des elektrischen Bauelementes 3 an die Adern 1, 2 anschließbar.
  • Im Ergebnis sind die beiden Adern 1, 2 über das elektrische Bauelement 3 elektrisch miteinander gekoppelt. Zusätzlich kann mindestens eine der beiden Adern 1, 2 in dem Bereich, in welchem das elektrische Bauelement 3 angeordnet ist, eine Unterbrechung 11 bzw. 21 aufweisen, welche von dem elektrischen Bauelement 3 überbrückt wird. In diesem Fall dient das elektrische Bauelement 3 (auch) zur Kopplung zweier Teilabschnitte der jeweiligen Ader 1, 2 beidseits der Unterbrechung 11 bzw. 21.
  • Indem das elektrische Bauelement 3 über (starre) elektrische Anschlusselemente, zum Beispiel in Form von dem Trägerkörper 30 des elektrischen Bauelementes 3 geringfügig abstehender elektrischer Verbindungsstellen, an den beiden Adern 1, 2 anliegt, wird zugleich eine lagegesicherte Anordnung des elektrischen Bauelementes 3 an den Adern 1, 2 ermöglicht.
  • Die Adern 1, 2 mit den zugehörigen Isolierungen 12, 22 sowie das elektrische Bauelement 3 sind von einem der elektrischen Abschirmung des Kabels dienenden Kabelschirm 4 aus einem elektrisch leitfähigen Material umschlossen. Der Kabelschirm 4 erstreckt sich gemeinsam mit den Adern 1, 2 entlang der Kabellängsrichtung L, sodass die Adern 1, 2 im Querschnitt ringförmig von dem Kabelschirm 4 umgeben sind. Gleiches gilt für das elektrische Bauelement 3. (In Figur 1a ist der Kabelschirm 4 lediglich an rechten Teil des Kabels mit dargestellt, um am linken Teil des Kabels die Adern 1, 2 sowie deren Isolierungen 12, 22 und das elektrische Bauelement sichtbar werden zu lassen.)
  • Anstelle eines einzelnen elektrischen Bauelementes 3 können an dem Kabel auch mehrere elektrische Bauelemente entlang der Kabellängsrichtung L voneinander beabstandet auf die Adern 1, 2 aufgesetzt sein.
  • Die Festlegung des elektrischen Bauelementes 3 an den Adern 1, 2 über die zugehörigen Anschlusselemente kann insbesondere stoffschlüssig erfolgen, zum Beispiel durch Schweißen, Löten oder unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebemittels. Die Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung kann dementsprechend zu einem Anschmelzen der elektrischen Anschlusselemente führen.
  • Die abschnittsweise Abisolierung der Adern 1, 2, um einen elektrischen Kontakt mit dem elektrischen Bauelement 3 zu ermöglichen, kann insbesondere mechanisch oder thermisch erfolgen, letzteres z.B. mittels Laserstrahlung. Hierbei kann ein planes Entfernen der Isolierungen 12, 22, ein konturgeführtes Entfernen der Isolierungen 12, 22 oder ein umlaufendes Entfernen der Isolierungen 12, 22, wie in den Figuren 1a und 1b erkennbar, vorgesehen sein.
  • Je nach dem Einsatzzweck des Kabels kann die (teilweise) abisolierte Stelle, an welcher das elektrische Bauelement 3 angeordnet ist, mit einer Schutzschicht versehen werden, zum Beispiel in Form einer Umspritzung oder eines Vergusses, wie in der weiter unten näher erläuterten Figur 2c gezeigt.
  • Von Bedeutung ist vorliegend ferner, dass das elektrische Bauelement 3 in einem Bereich des Kabels an dessen Adern 1, 2 anliegt, der frei von elektrischen Steckerelementen ist, über welche ein elektrischer Kontakt mit einem Gegenstecker herzustellen wäre. D.h., das elektrische Bauelement 3 ist unmittelbar in das elektrische Kabel selbst integriert. Es soll keinen Bestandteil eines elektrischen Steckverbinders bilden und insbesondere nicht im Steckergehäuse eines Steckverbinders angeordnet sein. Zur Illustration ist in Figur 1b an einem axialen Ende des Kabels ein Steckverbinder 8 mit einem Steckergehäuse 80 und elektrischen Steckerelementen 81 angedeutet, über den das elektrische Kabel mit einem Gegenstecker in elektrischen Kontakt bringbar ist. Das elektrische Bauelement 3, welches gemäß den Figuren 1a bis 1d in das Kabel integriert ist, indem es an dessen Adern 1, 2 anliegt, ist danach außerhalb des Steckverbinders 8 und insbesondere außerhalb des Steckergehäuses 80 angeordnet.
  • Das elektrische Bauelement 3 befindet sich an dem elektrischen Kabel innerhalb des von dem Kabelschirm 4 umgebenen Raumes. Das Kabel einschließlich des Kabelschirms 4 kann dabei noch zusätzlich von einem Kabelmantel 6 umgeben sein.
  • In den Figuren 2a bis 2d sind einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung eines Kabels der in den Figuren 1a bis 1d gezeigten Art dargestellt, wobei in den Figuren 2a bis 2d auch die einzelnen Litzen der Adern 1, 2 des Kabels erkennbar sind und wobei in der konkreten Ausgestaltung folgende Unterschiede zu dem elektrischen Kabel aus den Figuren 1a bis 1d bestehen: Zum einen ist gemäß den Figuren 2a bis 2d an der Stelle der Adern 1, 2, an welcher das elektrische Bauelement 3 auf erstere aufgesetzt ist, keine Unterbrechung der Adern 21, 22 vorgesehen. Weiterhin ist zur Anordnung des elektrischen Bauelementes 3 an den Adern 1, 2 gemäß den Figuren 2a bis 2d die zugehörige Isolierung 12, 22 nur an einer Seite der Adern entfernt, also nicht umlaufend entfernt, wie im Fall der Figuren 1a bis 1d. Au ßerdem ist im Unterschied zur Ausführungsform der Figuren 1a bis 1d im Fall der Figuren 2a bis 2d vorgesehen, an der Stelle des Kabels, welche teilweise von der Isolierung 12, 22 befreit ist und an welcher das elektrische Bauelement 3 an den Adern 1, 2 anliegt, eine zusätzliche Schutzschicht 5 aufzubringen, welche das elektrische Bauelement 3 sowie die abisolierten Bereiche der Adern 1, 2 überdeckt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Umspritzung handeln.
  • Figur 2a zeigt dabei zwei mit jeweils einer Isolierung 12 bzw. 22 versehene Adern 1, 2 eines elektrischen Kabels, die nebeneinander entlang einer Kabellängsrichtung L verlaufen und die quer zu der Kabellängsrichtung L voneinander beabstandet sind. In einem ersten Schritt sind die beiden Adern 1, 2 derart teilweise von der jeweiligen Isolierung 12, 22 befreit worden, dass ein Aufnahmebereich 10, 20 für ein elektrisches Bauelement 3 geschaffen wird, welches auf die Adern 1, 2 aufgesetzt ist und an diesem anliegt.
  • Wie anhand der separaten Darstellung des elektrischen Bauelementes 3 in Figur 2b deutlich wird, weist dieses zur elektrischen Kontaktierung der Adern 1, 2 elektrische Anschlusselemente 31, 32 in Form von (starren) elektrischen Verbindungsstellen auf, welche von dem elektrischen Bauelement 3 bzw. im Ausführungsbeispiel konkret von dessen Trägerkörper 30 geringfügig abstehen. Der Trägerkörper 30 ist hier als eine Platine ausgeführt. Auf dem Trägerkörper 30 sind die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des Bauelementes 3 angeordnet. Über die elektrischen Anschlusselemente 31, 32 sind jene Komponenten des elektrischen Bauelementes mit den Adern 1, 2 des Kabels in elektrische Verbindung bringbar und hieran festlegbar.
  • Die Festlegung des elektrischen Bauelementes 3 an den Adern 1, 2 über die zugehörigen Anschlusselemente 31, 32 kann insbesondere stoffschlüssig erfolgen, zum Beispiel durch Schweißen, Löten oder unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebemittels. Die Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung kann dementsprechend zu einem Anschmelzen der elektrischen Anschlusselemente 31, 32 führen.
  • In einem nächsten Schritt wird gemäß Figur 2c der teilweise abisolierte und mit dem elektrischen Bauelement 3 versehene Bereich des Kabels mit einer Schutzschicht 5 überdeckt. Dies kann beispielsweise durch Umspritzen der entsprechenden Stelle des Kabels bzw. genauer der Adern 1, 2 und des elektrischen Bauelementes 3 mit Kunststoff erfolgen. Die Schutzschicht 5 dient zum einen dem Schutz der Adern 1, 2 und des elektrischen Bauelementes 3 vor Umgebungseinflüssen. Zum anderen kann sie auch eine Schwingungsdämpfung bewirken. Darüber hinaus lässt sich hiermit eine verbesserte Abstützung und Führung eines die Adern 1, 2 und das elektrische Bauelement 3 umgreifenden Kabelschirms erreichen.
  • Gemäß Figur 2d werden die Adern 1, 2 einschließlich ihrer Isolierungen 12, 22 sowie einschließlich des teilweise abisolierten und mit dem elektrischen Bauelement 3 versehenen Bereiches von einem Kabelschirm 4 umschlossen. Dieser kann beispielsweise als eine (metallische) Folie, insbesondere eine Aluminium-Folie, ausgeführt sein. Die Folie wird zur Bildung eines Kabelschirm 4 um die Adern 1, 2, samt der zugehörigen Isolierungen 12, 22 gewickelt. Der Kabelschirm 4 dient der elektrischen Abschirmung, insbesondere der Abschirmung des Kabels über seine gesamte Länge entlang der Kabellängsrichtung L hinweg.
  • Diese Anordnung kann wiederum, wie anhand der Figuren 1a bis 1d erläutert, von einem äußeren Kabelmantel 6 umgeben sein. Beispielsweise kann der Kabelmantel 6 mit einem Extruder bzw. mit Hilfe eines Extrusionsprozesses um den sich entlang der Kabellängsrichtung L erstreckenden Kabelschirm 4 herum aufgebracht werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung können an dem Kabel auch mehrere elektrische Bauelemente 3 entlang der Kabellängsrichtung L voneinander beabstandet hintereinander angebracht werden. Dies kann zum einen zu dem Zweck erfolgen, um beim Einsatz des Kabels mehrere elektrische Bauelemente nutzen zu können. Zum anderen kann jedoch auch vorgesehen sein, das Kabel beim Konfektionieren in eine Vielzahl einzelner (Teil-)Kabel zu unterteilen, die dann jeweils eines der elektrischen Bauelemente des ursprünglichen (Endlos-)Kabels aufweisen.
  • Im vorgestellten Ausführungsbeispiel weist das Kabel beispielhaft ein elektrisches Bauelement 3 in Form eines RFID-Elements auf. Ein derartiges Kabel ist durch ein entsprechendes Auslesegerät bzw. durch eine Ausleseelektronik eindeutig identifizierbar. Somit kann das Kabel beispielsweise bei der Montage im Kraftfahrzeug identifiziert werden, so dass eine zuverlässige Qualitätssicherung des Montageprozesses ermöglicht werden kann.
  • Häufig ist ein entsprechendes Kabel mit einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs verbunden. Im Betrieb des betreffenden Kraftfahrzeugs können durch die Kontaktierungen des elektrischen Bauelements 3 an den Adern 1, 2 Daten, die zum Beispiel vom Steuergerät in die Adern 1, 2 eingespeist werden, in das elektrische Bauelement 3 übertragen und dort abgespeichert werden. Derartige Daten können Fehlerinformationen oder Betriebsdauerinformationen beinhalten. Diese Daten können beispielsweise im Servicefall durch ein externes Gerät ausgelesen werden.
  • Alternativ oder ergänzend kann im Kraftfahrzeug in der Nähe eines derartigen Kabels oder in der Nähe eines Kabelbaumes, der eine Vielzahl von derartigen Kabeln aufweist, eine Ausleseelektronik dauerhaft montiert werden. Hiermit kann beispielsweise in bestimmten Zeitintervallen abgefragt werden, ob tatsächlich Original-Kabel verbaut sind und/oder ob Fehlerinformationen vorliegen. Auf diese Weise soll eine Absicherung gegenüber Manipulationen am betreffenden Kabelbaum gewährleistet werden. Gerade bei sicherheitsrelevanten Anwendungen, insbesondere nach Servicefällen, kann diese Funktion besonders vorteilhaft sein.
  • Sofern ein Kabelbaum, bestehend aus einer Vielzahl von Kabeln mit elektrischen Bauelementen 3 in Form von RFID-Elementen, vorliegt, kann der vollständige Kabelbaum durch Abfragen einer Prüfsumme, die sich aus sämtlichen ID-Nummern der einzelnen Kabel zusammensetzt, effektiv überprüft werden.

Claims (15)

  1. Geschirmtes elektrisches Kabel, mit
    - mindestens zwei Adern (1, 2), die nebeneinander entlang einer Kabellängsrichtung (L) verlaufen,
    - einer Isolierung (12, 22), mittels der die Adern (1, 2) voneinander elektrisch isoliert sind, und
    - einem Kabelschirm (4), der gemeinsam mit den Adern (1, 2) entlang der Kabellängsrichtung (L) verläuft und die Adern (1, 2) im Querschnitt ringförmig umschließt,
    wobei zwischen den Adern (1, 2) und dem Kabelschirm (4) mindestens ein elektrisches Bauelement (3) angeordnet ist, das von dem Kabelschirm (4) umschlossen wird und das auf die beiden voneinander beabstandeten Adern (1, 2) aufgelegt ist und hierdurch mit diesen jeweils in elektrischem Kontakt steht,
    wobei die Isolierung (12, 22) der Adern (1, 2) an der Stelle, an der das elektrische Bauelement (3) angeordnet ist, teilweise beseitigt ist, um eine Aufnahme für das elektrische Bauelement (3) zu schaffen, und
    wobei der Kabelschirm (4) als eine metallische Folie ausgeführt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Adern (1, 2) an der Stelle, an welcher das elektrische Bauelement (3) auf die Adern (1, 2) aufgesetzt ist, keine Unterbrechung aufweisen.
  2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement (3) einen Trägerkörper (30) aufweist, der über an dem Trägerkörper (30) ausgebildete elektrische Anschlusselemente (31, 32) an jeder der beiden Adern (1, 2) anliegt.
  3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Trägerkörper (30) ausgebildeten elektrischen Anschlusselemente (31, 32) als starre, elektrische Verbindungsstellen ausgeführt sind, über die der Trägerkörper (30) lagefest an den Adern (1, 2) anliegen kann.
  4. Kabel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (30) als eine Platine ausgeführt ist.
  5. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement (3) stoffschlüssig an der jeweiligen Ader (1, 2) festgelegt ist.
  6. Kabel nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement (3) über die elektrischen Anschlusselemente (31, 32) stoffschlüssig an der jeweiligen Ader (1, 2) festgelegt ist.
  7. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (1, 2) an der Stelle, an der das elektrische Bauelement (3) angeordnet ist, zusammen mit jenem elektrischen Bauelement (3) von einer separat von der isolierenden Schicht hergestellten Schutzschicht (5) umschlossen ist, die wiederum von dem Kabelschirm (4) umgeben ist.
  8. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement (3) in einem Bereich des Kabels angeordnet ist, der frei von elektrischen Steckerelementen ist, die zur elektrischen Kontaktierung eines Gegensteckers ausgebildet sind.
  9. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kabel mindestens ein Steckverbinder (8) angebracht ist, der mindestens ein zur elektrischen Kontaktierung eines Gegensteckers ausgebildetes elektrisches Steckerelement (81) aufweist, und dass das elektrische Bauelement (3) außerhalb des Steckverbinders (8) angeordnet ist.
  10. Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement (3) außerhalb eines Steckergehäuses (80) des Steckverbinders (8) angeordnet ist.
  11. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement (3) als ein passives elektrisches Bauelement ausgeführt ist.
  12. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement (3) als ein aktives elektrisches Bauelement ausgeführt ist.
  13. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kabel eine Mehrzahl der elektrischen Bauelemente (3) entlang der Kabellängsrichtung (L) hintereinander und voneinander beabstandet angeordnet ist.
  14. Verfahren zur Herstellung eines geschirmten elektrischen Kabels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) die Isolierung (12, 22) der Adern (1, 2) in einem Teilabschnitt der Adern (1, 2) zumindest teilweise entfernt wird,
    b) ein elektrisches Bauelement (3) in dem abisolierten Teilabschnitt auf die beiden voneinander beabstandeten Adern (1, 2) aufgelegt wird, so dass es mit diesen jeweils in elektrischem Kontakt steht, wobei die Adern (1, 2) an der Stelle, an welcher das elektrische Bauelement (3) auf die Adern (1, 2) aufgesetzt wird, keine Unterbrechung aufweisen,
    c) die Adern (1, 2), einschließlich der Isolierung (12, 22), sowie das elektrische Bauelement (3) von einem Kabelschirm (4) umschlossen werden, der sich entlang der Kabellängsrichtung (L) erstreckt und der als eine metallische Folie ausgeführt ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschirm (4) zusammen mit dem vom Kabelschirm (4) umschlossenen Bauelement (3) von einem Kabelmantel (6), der sich entlang der Kabellängsrichtung (L) erstreckt, umschlossen wird, insbesondere mit Hilfe eines Extrusionsprozesses.
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