EP3977567A1 - Bandklemme - Google Patents

Bandklemme

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EP3977567A1
EP3977567A1 EP20728772.3A EP20728772A EP3977567A1 EP 3977567 A1 EP3977567 A1 EP 3977567A1 EP 20728772 A EP20728772 A EP 20728772A EP 3977567 A1 EP3977567 A1 EP 3977567A1
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layer
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clamp
tape
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Oetiker Schweiz AG
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Oetiker Schweiz AG
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    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
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    • H01R13/6592—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the conductive member being a shielded cable
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/64—Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail
    • H01R4/646—Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail for cables or flexible cylindrical bodies

Definitions

  • the invention relates to a tape clamp for attaching the shielding of a cable to a tube, for example when attaching current-carrying cables or harnesses by means of connectors to batteries, motors, generators, body parts, such as in electric vehicles.
  • the cables used have lines with a conductor often made of aluminum and with an insulation and on the insulation a shield made of a braid also made of aluminum.
  • a fastening of such a cable by means of a band clamp on a plug is disclosed in WO 2018/168831 A1.
  • the plug has a housing with a tube made of aluminum.
  • the cables are inserted through the tube into the connector housing, while the braid that serves as a shield is placed over the outside of the tube.
  • the band clamp encloses the shield in a ring shape and presses it onto the outer peripheral surface of the tube.
  • band clamps made of a stainless steel are used, there is a risk of contact corrosion between the clamp and the aluminum shield and possibly the aluminum tube or cable ladder.
  • the band clamp is coated with an insulator in order to avoid contact corrosion. Zinc flakes embedded in the insulator should also act as a sacrificial electrode.
  • Typical band clamps are essentially ring-shaped with a W-shaped protuberance, also referred to as an ear, which serves as a tensioning device.
  • the ear is narrowed with a tool and thus the diameter of the ring formed by the clamp is reduced and the clamp is drawn together over the shield. The degree of plastic deformation of the clamp is very high.
  • the invention is therefore based on the object of avoiding the aforementioned corrosion between the shielding of the current-carrying cable and the strap clamp.
  • the invention relates to a strap clamp constructed as described above, but provides a particularly robust and durable coating of the strap clamp that does not lose its corrosion-inhibiting effect during assembly and operation.
  • Band clamps of embodiments of the invention are made for strength reasons from a band made of steel, for example made of stainless steel, which is coated as described below.
  • the steel band is closed to form a ring and surrounds the item to be fastened, here a shield on a tube.
  • the shielding is made as a braid made of a material with good electrical conductivity such as copper or aluminum.
  • the tube is a sleeve as part of a housing of a connector or plug or another sleeve into which the lines of the cable shielded in this way enter.
  • the cross section of the tube can be oval or circular.
  • the band clamp has a tensioning device like the ear described above.
  • the band clamp is provided with an insulating coating made of a polymer.
  • Parylene in particular Parylene HT, has proven to be particularly suitable as a polymer material, which is preferably vapor-deposited onto the degreased band clamp from the gas phase in a vacuum chamber.
  • the polymer coating withstands high operating temperatures and allows strong plastic deformations, including on the ear-shaped clamping device, without detaching from the band clamp.
  • the polymer coating is applied to the finished tape clamp in the last step of the clamp manufacture. It should have a thickness in the size Order no more than 20 mih, for example about 10 pm. With this thickness, the risk of impairment of the clamp function, in particular its elasticity, is low.
  • the polymer coating follows the deformation of the clamp without peeling off.
  • a Zn layer preferably with a passivating Zn oxide layer on its surface, and on top of it, in turn, a topcoat made of a polymer layer, are to avoid corrosion between the band clamp and the cable shield on the surface of the band clamp, in particular applied to a synthetic resin layer. It should in turn have a thickness of the order of about 5 to 20 ⁇ m, for example about 10 ⁇ m.
  • the entire surface of the band clamp is preferably coated in this way.
  • the passivated Zn layer contributes to corrosion protection and has a certain roughness on its surface, to which the topcoat adheres particularly well.
  • the synthetic resin layer is preferably made of TD Excel 300, which is stabilized with aluminum powder.
  • Aluminum powder in the topcoat has a beneficial effect on avoiding contact corrosion with respect to the shield, which is also made of aluminum. It also makes the coating resistant to damage when the band clamp is tensioned.
  • the tape clamp for applying the coating is first degreased, provided by thermal diffusion (Zn thermal diffusion or sherardizing) on its entire surface with the Zn layer, then washed, then passivated with a Zn oxide layer and finally with sealed with a top polymer or synthetic resin layer.
  • thermal diffusion Zn thermal diffusion or sherardizing
  • the Zn layer can also be applied by means of a Zn lamellar coating instead of thermal diffusion and then forms a Zn lamellar coating.
  • the zinc layer is applied as a closed layer over the entire surface of the band clamp.
  • the said polymer or synthetic resin layer is suitable as a topcoat, but also an inorganic system.
  • the aforementioned parylene can also be used as the polymer. If necessary, further layers can be provided over the topcoat, for example to give the coating a desired appearance.
  • the powder is mixed into the topcoat.
  • the particles of the powder can also be in the form of flakes.
  • the powder in the topcoat advantageously has a higher hardness than its main components (polymer or synthetic resin).
  • the topcoat can therefore also be mixed with ceramic powder or flakes, optionally in addition to the other powders mentioned. This increases its abrasion resistance and thus the resistance of the coating to the clamping tool and the friction in the event of displacements over the shield, as can occur during clamping and during operation with vibrations and temperature changes.
  • silicates are particularly advantageous.
  • a thin silicate layer for example up to 3 ⁇ m thick, can also be applied between the Zn layer and the topcoat (optionally mixed with powder, in particular aluminum powder).
  • powder or flakes of essentially the same material as that of the shield can be used in the topcoat, for example aluminum powder with a shield made of aluminum or copper powder with a shield made of copper. This means that there is no contact corrosion between the top coat and the shielding and the surfaces remain corrosion-free and of good optical quality. Any contact corrosion among the other components is suppressed by the Zn layer under the top coat.

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Abstract

Zum Befestigen der Abschirmung eines Kabels, das einen Leiter, eine diesen umgebende Isolierung und eine äußere Abschirmung aufweist, ist eine Bandklemme vorgesehen, die mit einer isolierenden Beschichtung versehen ist. Es sind Maßnahmen getroffen, die Beschichtung robust und dauerhaft auszugestalten und Kontaktkorrosion an der Abschirmung und der Bandklemme zu vermeiden.

Description

Bandklemme
[0001] Die Erfindung betrifft eine Bandklemme zum Befestigen der Abschirmung eines Kabels an einem Tubus, beispielsweise bei der Befestigung von stromführenden Kabeln oder Kabelbäumen mittels Steckverbindern an Batterien, Motoren, Generatoren, Karosserieteilen, etwa bei Elektrofahrzeugen.
Stand der Technik
Häufig sind bei derartigen Kabeln mehrere einzeln oder gemeinsam abgeschirmte Leitungen vorhanden, wobei die Befestigung der Abschirmung des Kabels etwa am Tubus (einer Hülse) eines Steckverbinders mittels einer Bandklemme erfolgt.
[0002] Die verwendeten Kabel weisen Leitungen mit einem Leiter häufig aus Aluminium und mit einer Isolierung und auf der Isolierung eine Abschirmung aus einem Geflecht ebenfalls aus Aluminium auf.
[0003] Eine Befestigung eines solchen Kabels mittels einer Bandklemme an einem Stecker ist in WO 2018/168831 A1 offenbart. Der Stecker weist ein Gehäuse mit einem Tubus aus Aluminium auf. Die Leitungen sind durch den Tubus in das Steckergehäuse eingeführt, während das als Abschirmung dienende Geflecht außen über den Tubus gelegt ist. Die Bandklemme umschließt die Abschirmung ringförmig und presst sie auf die Außenumfangfläche des Tubus.
[0004] Werden dazu übliche, aus einem CrNi-Stahl bestehende Bandklemmen verwendet, so besteht die Gefahr von Kontaktkorrosion zwischen der Klemme und der Aluminium-Abschirmung und gegebenenfalls dem Aluminium-Tubus oder -Kabelleiter. Um Kontaktkorrosion zu vermeiden, ist die Bandklemme nach WO 2018/168831 A1 mit einem Isolator beschichtet. Im Isolator eingebettete Zinkflocken sollen zudem als Opferelektrode wirken.
Zusammenfassung der Erfindung
[0005] Typische Bandklemmen wie auch die in WO 2018/168831 A1 offenbarte sind im Wesentlichen ringförmig mit einer auch als Ohr bezeichneten W-förmigen Ausstülpung, die als Spanneinrichtung dient. Zum Spannen der Klemme auf dem zu befestigenden Gut, hier der Abschirmung auf dem Tubus, wird das Ohr mit einem Werkzeug verengt und damit der Durchmesser des von der Klemme gebildeten Rings verringert und die Klemme über der Abschirmung zusammengezogen. Dabei ist das Maß der plastischen Verformung der Klemme sehr hoch. Das Ansetzen des Werkzeugs am Ohr, dessen Verformung und die Reibung der Klemme auf dem zu befestigenden Gut sowie hohe Temperaturen im Betrieb können bei der aus WO 2018/168831 A1 bekannten Klemme zu einer solchen Beschädigung oder Ablösung der Beschichtung der Klemme führen, dass die korrosionsverhindernde Wirkung verlorengeht.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannte Korrosion zwischen der Abschirmung des stromführenden Kabels und der Bandklemme zu vermeiden.
[0007] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung.
[0008] Die Erfindung betrifft eine wie zuvor beschrieben aufgebaute Bandklemme, sieht jedoch eine besonders robuste und dauerhafte Beschichtung der Bandklemme vor, die auch bei der Montage und im Betrieb nicht ihre korrosionshemmende Wirkung verliert.
Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
[0009] Bandklemmen von Ausführungsformen der Erfindung sind aus Festigkeitsgründen aus einem Band aus Stahl, beispielsweise aus CrNi-Stahl gefertigt, das wie unten beschrieben beschichtet wird. In Gebrauch ist das Stahlband zu einem Ring geschlossen und umgibt das zu befestigenden Gut, hier eine Abschirmung auf einem Tubus. Die Abschirmung ist als Geflecht aus einem elektrisch gut leitfähigen Material wie Kupfer oder Aluminium gefertigt. Der Tubus ist eine Hülse als Bestandteil eines Gehäuses eines Steckverbinders bzw. Steckers oder eine andere Hülse, in die die Leitungen des so abgeschirmten Kabels eintreten. Der Querschnitt des Tubus kann oval oder kreisförmig rund sein. Die Bandklemme weist eine Spanneinrichtung wie das oben beschriebene Ohr auf.
[00010] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bandklemme mit einer isolierenden Beschichtung aus einem Polymer versehen. Als Polymermaterial hat sich Parylene, insbesondere Parylene HT als besonders geeignet erwiesen, das vorzugsweise in einer Vakuumkammer aus der Gasphase auf die entfettete Bandklemme aufgedampft wird.
[0001 1 ] Die Polymerbeschichtung hält hohe Betriebstemperaturen aus und gestattet starke plastische Verformungen, auch an der ohrförmigen Spanneinrichtung, ohne sich von der Bandklemme abzulösen.
[00012] Um jedweden Kontakt mit dem CrNi-Stahl der Klemme auszuschließen, ist es zweckmäßig, nicht nur die Innenfläche sondern auch die Seitenkanten und vorzugsweise die gesamte Oberfläche der Bandklemme zu beschichten.
[00013] Die Polymerbeschichtung wird im letzten Verfahrensschritt der Klemmenherstellung auf die fertige Bandklemme aufgebracht. Sie sollte eine Dicke in der Größen- Ordnung von nicht mehr als 20 mih, beispielsweise etwa 10 pm haben. Bei dieser Dicke ist die Gefahr einer Beeinträchtigung der Klemmenfunktion, insbesondere ihrer Elastizität, gering. Die Polymerbeschichtung folgt der Verformung der Klemme ohne abzubröckeln.
[00014] Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden zur Vermeidung der Korrosion zwischen der Bandklemme und der Kabelabschirmung auf die Oberfläche der Bandklemme eine Zn-Schicht, vorzugsweise mit einer passivierenden Zn-Oxidschicht auf ihrer Oberfläche, und darüber wiederum ein Decklack aus einer Polymerschicht, insbesondere einer Kunstharzschicht aufgetragen. Sie sollte wiederum eine Dicke in der Größenordnung von etwa 5 bis 20 pm, beispielsweise etwa 10 pm haben. Auch hier ist vorzugsweise die gesamte Oberfläche der Bandklemme derart beschichtet.
[00015] Die passivierte Zn-Schicht trägt zum Korrosionsschutz bei und weist eine gewisse Rauigkeit auf ihrer Oberfläche auf, auf der der Decklack besonders gut haftet.
[00016] Die Kunstharzschicht besteht vorzugsweise aus TD Excel 300, das mit Aluminiumpulver stabilisiert ist.
[00017] Aluminiumpulver im Decklack wirkt sich günstig auf die Vermeidung von Kontaktkorrosion gegenüber der ebenfalls aus Aluminium bestehenden Abschirmung aus. Außerdem macht es die Beschichtung widerstandsfähig gegen Beschädigung beim Spannen der Bandklemme.
[00018] Im Einzelnen wird die Bandklemme zum Aufbringen der Beschichtung zunächst entfettet, durch thermische Diffusion (Zn-Thermodiffusion bzw. Sherardisieren) auf ihrer gesamten Oberfläche mit der Zn-Schicht versehen, danach gewaschen, anschließend mit einer Zn-Oxidschicht passiviert und schließlich mit einer obersten Polymer- bzw. Kunstharzschicht versiegelt.
[00019] Alternativ kann die Zn-Schicht statt durch Thermodiffusion auch durch Zn- Lamellenbeschichtung aufgebracht sein und bildet dann einen Zn-Lamellenüberzug. Die Zinkschicht ist als geschlossene Schicht auf der gesamten Oberfläche der Bandklemme aufgebracht.
[00020] Als Decklack eignet sich die genannte Polymer- bzw. Kunstharzschicht, aber auch ein anorganisches System. Als Polymer kann auch das erwähnte Parylene verwendet sein. Über dem Decklack können gegebenenfalls weitere Schichten vorgesehen sein, etwa um der Beschichtung ein gewünschtes Aussehen zu geben.
[00021 ] Das Pulver ist im Decklack eingemischt. Die Teilchen des Pulvers können auch in Form von Flocken vorliegen. [00022] Vorteilhafterweise weist das Pulver im Decklack eine höhere Härte als dessen Hauptbestandteile (Polymer bzw. Kunstharz) auf. Der Decklack kann daher auch mit Keramikpulver bzw. -flocken versetzt sein, gegebenenfalls zusätzlich zu den genannten anderen Pulvern. Dies erhöht seine Abriebfestigkeit und damit die Widerstandsfähigkeit der Beschichtung gegenüber dem Spannwerkzeug und der Reibung bei Verschiebungen über der Abschirmung, wie sie beim Spannen und im Betrieb bei Vibrationen und Temperaturwechseln auftreten können.
[00023] Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Silikaten. Eine dünne Silikatschicht von beispielsweise bis 3 pm Dicke kann auch zwischen der Zn-Schicht und dem (gegebenenfalls mit Pulver, insbesondere Aluminiumpulver versetzten) Decklack angebracht sein.
[00024] Allgemein können im Decklack Pulver oder Flocken aus im Wesentlichen dem gleichen Material wie dem der Abschirmung verwendet werden, beispielsweise also Aluminiumpulver bei einer Abschirmung aus Aluminium oder Kupferpulver bei einer Abschirmung aus Kupfer. Dadurch entsteht keine Kontaktkorrosion zwischen dem Decklack und der Abschirmung und die Oberflächen bleiben korrosionsfrei und von guter optischer Qualität. Etwaige Kontaktkorrosion unter den anderen Bestandteilen wird dabei von der Zn-Schicht unter dem Decklack unterdrückt.
[00025] Alle beschriebenen Beschichtungen widerstehen hohen Temperaturen, sind mit der Bandklemme verformbar und haften gut auf ihr, so dass sie bei der Montage, dem Spannen der Klemme und im Betrieb unbeeinträchtigt bleiben.
[00026] Die Merkmale der Ausführungsbeispiele können vorteilhaft auch miteinander kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Bandklemme zum Befestigen der Abschirmung eines Kabels, das einen Leiter, eine diesen umgebende Isolierung und eine äußere Abschirmung aufweist, an einem Tubus,
wobei die Bandklemme mit einer die Korrosion zwischen der Bandklemme und dem Tubus oder der Abschirmung hemmenden Beschichtung versehen ist.
2. Bandklemme nach Anspruch 1 , wobei die Beschichtung ein Polymer, insbesondere Parylene HT aufweist.
3. Bandklemme nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung eine Zn-Schicht umfasst.
4. Bandklemme nach Anspruch 3, wobei die Zn-Schicht thermisch aufdiffundiert oder als Lamellenüberzug aufgebracht ist und vorzugsweise durch eine Zn-Oxidschicht passiviert ist.
5. Bandklemme nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Beschichtung einen über der Zinkschicht aufgebrachten Decklack umfasst.
6. Bandklemme nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Decklack eine Polymer- oder Kunstharzschicht umfasst.
7. Bandklemme nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Decklack Aluminium enthält.
8. Bandklemme nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Decklack Keramik enthält.
9. Bandklemme nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der Decklack Silikat enthält.
10. Bandklemme nach einem der Ansprüche 3 bis 9, mit einer Silikatschicht zwischen der Zn-Schicht und dem Decklack.
1 1. Bandklemme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine maximale Dicke in der Größenordnung von 20 pm aufweist.
12. System mit:
einem Kabel, und
einer Bandklemme nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Befestigung einer Abschirmung des Kabels an einem Tubus.
13. System nach Anspruch 12, wobei die Bandklemme einen Decklack aufweist, der mit dem gleichen Material wie dem der Abschirmung versetzt ist.
14. System nach Anspruch 13, wobei der Decklack mit Aluminium versetzt ist und die Abschirmung aus Aluminium gefertigt ist.
15. Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Bandklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Bandklemme zunächst durch Aufbringen einer Zn-Schicht und dann durch Aufbringen einer Kunstharzschicht erzeugt wird, die vorzugsweise mit Al-Pulver stabilisiert ist.
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