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Title:
PROTECTIVE SHEATH FOR ELECTRICAL CONDUCTORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/198801
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a protective sheath for at least one electrical conductor, in particular a protective sheath for electrical conductors in the form of connecting or connection cables for rechargeable batteries or for cable harnesses or parts thereof in motor vehicles. In order to provide a protective sheath with improved manipulability, what is proposed is that the protective sheath (1) comprises an inner layer (3) facing the at least one electrical conductor and an outer layer (4) facing away from the at least one electrical conductor, wherein the inner layer (3) consists of a mixture of glass silk and aramid filaments which is provided with the outer layer (4) on an outer side, facing away from the at least one electrical conductor, of the inner layer (3).

Inventors:
LINDNER MICHAEL (CH)
Application Number:
PCT/EP2014/062171
Publication Date:
December 18, 2014
Filing Date:
June 11, 2014
Export Citation:
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Assignee:
UNITUBE AUTOMOTIVE AG (CH)
LINDNER MICHAEL (CH)
International Classes:
H02G3/04; B60R16/02
Foreign References:
DE102006056645A12008-06-05
EP1493553A12005-01-05
DE102011086191A12013-03-07
Attorney, Agent or Firm:
nospat Patent- und Rechtsanwälte (DE)
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Claims:
Schutzansprüche

1. Schutzummantelung für mindestens einen elektrischen Leiter dadurch gekennzeichnet, dass

die Schutzummantelung (1) eine zu dem mindestens einen elektrischen Leiter gewandte Innenschicht (3) und eine dem mindestens einen elektrischen Leiter abgewandte Außenschicht (4) umfasst,

wobei die Innenschicht (3) aus einer Mischung von Glassei¬ de- und Aramid-Filamenten besteht,

die an einer dem mindestens einen elektrischen Leiter abgewandten Außenseite der Innenschicht (3) mit der Außen¬ schicht (4) versehen ist.

2. Schutzummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (4) an der Innenschicht (3) fixiert ist .

3. Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (4) der schlauchförmigen Schutzummantelung (1) aus einem Silikongemisch besteht.

4. Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (4) als äu¬ ßerst dünne Silikonisierungsschicht (5) auf der Innen¬ schicht (3) angeordnet ist, die insbesondere unter Verwen¬ dung eines Seit-Spritzkopfes hergestellt wird.

5. Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht als Innenlage der Schutzummantelung von einem Gelege, Gewebe, Gestrick, Gewirke und/oder Geflecht gebildet, wobei auch jeweils mehr als ein Faserbündel vorgesehen sein kann, insbesondere zwei bis zehn, insbesondere aber sechs Faserbündel.

Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht (3) als Gewe¬ be oder Geflecht aus Glasseide- und Aramid-Filamenten mit mehreren Faserbündeln ausgebildet ist.

Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht (3) einen An¬ teil an Aramid-Filamenten von ca. 10% bis nahezu 100% auf¬ weist.

Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Schutz gegen einen harten Schlag verwendbare Schutzummantelung (1) eine Innenschicht (3) mit einem Anteil an Aramid-Filamenten von ca. 70% bei ca. 30% Glasseide aufweist.

Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine als leichter Schutz gegen Schlag verwendbare Schutzummantelung (1) eine Innenschicht (3) mit einem Anteil an Aramid-Filamenten von ca. 15% bei ca. 85% Glasseide aufweist. Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzummantelung (1) als Innenschicht (3) ein Flechtschlauch aus Aramid- und E-Glas- Fasern bei einer nominellen Nennweite von ca. 17 mm für Durchmesser (D) in einem Einsatzbereich von ca. 14 bis 26 mm aufweist, der eine Materialzusammensetzung mit einen Anteil von 67% Aramid und 33% E-Glas mit +/- 5% Schwankung aufweist, wobei diese Zusammensetzung über 100 Klöppel mit jeweils einstofflichen Filament-Strängen bei 15 Flecht- Kreuzungen pro französischen Zoll Länge des Flechtschlauchs eingestellt ist und als Geflecht eine Wandstärke (d) von etwa 0,68 mm +/- 0,02 mm aufweist.

11. Schutzummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzummantelung zur Kabelaufnahme mit etwa 70% bis ungefähr 80% Füllungsgrad be¬ legbar ist.

Description:
SCHUTZUMMANTELU G FÜR ELEKTRISCHE LEITER

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzummantelung für mindestens einen elektrischen Leiter, insbesondere eine Schutzummantelung für elektrische Leiter in der Form von Ver- bindungs- bzw. Anschlusskabeln für Akkumulatoren oder für Kabelbäume oder Teile davon in Kraftfahrzeugen.

Es ist bekannt, dass an eine Schutzummantelung für elektrische Leiter insbesondere im Kraftfahrzeugbau hohe Anforderungen ge ¬ stellt werden. Hervorzuheben sind hier besonders die hohen Anforderungen als Schutz vor Kurzschlüssen in Fall eines Fahrzeug-Crashs durch einen besonders zuverlässigen Schlagschutz sowie eine hohe Haltbarkeit gegen Scherung. Hierdurch soll ne ¬ ben einer hohen Funktionszuverlässigkeit einer elektrischen Signal- und Energieversorgung auch ein maximales Maß an Sicherheit bei oder nach einem Unfall gegen Kurzschlüsse, Strom ¬ schlag und durch Kurzschluss verursachte Brände geschaffen werden .

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass als Klemmschutz ein aus Aramid-Fasern gebildeter Schlauch, eine schlauchförmige Manschette oder eine spiralförmige Wicklung über mindestens einem elektrischen Leiter bzw. Kabel angeordnet ist. Aufgrund der bekannten UV-Empfindlichkeit des Aramid-Materials werden die Aramid-Fasern in mehreren Schritten imprägniert. Hierdurch erfährt ein bekannter Klemmschutz jedoch eine hohe, für einen Einbau z.B. in Kfz-Kabelschächten hinderliche Aufsteifung.

Es besteht für die vorliegende Erfindung nun die Aufgabe, eine hinsichtlich seiner Handhabbarkeit verbesserte Schutzummante ¬ lung zu schaffen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Lösung hierzu vorgeschlagen, dass die Schutzummantelung eine zu dem mindestens einen elektrischen Leiter gewandte Innenschicht und eine dem mindestens einen elektrischen Leiter abgewandte Außenschicht umfasst, wobei die Innenschicht aus einer Mischung von Glas ¬ seide- und Aramid-Filamenten besteht, die an einer dem mindes ¬ tens einen elektrischen Leiter abgewandten Außenseite der Innenschicht mit der Außenschicht versehen ist. Statt einer Im ¬ prägnierung wird gemäß vorliegender Erfindung damit eine Glasseide- und Aramid-Fasern umfassende Innenschicht vorgeschla ¬ gen, die von einer Außenschicht umschlossen und damit abge ¬ deckt ist. Damit ist gemäß der vorliegenden Erfindung bei we ¬ sentlich erhöhter Flexibilität einer Schutzummantelung und gleichzeitig damit einhergehender verbesserter Handhabbarkeit insbesondere in der Verarbeitung bzw. Konfektionierung auf mindestens einem Kabel ein ausreichender Schutz der Aramid- Fasern gegen UV-Strahlung geschaffen worden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Außenschicht an der Innenschicht fi ¬ xiert. Das wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass die Au ¬ ßenschicht der schlauchförmigen Schutzummantelung aus einem Silikongemisch besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Außenschicht als vorzugsweise äußerst dünne Silikonisierung auf der Innenschicht angeordnet. Hierzu wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine Beschichtung der Innenschicht mit der Außenschicht durch eine Art von Seit- Spritzkopf verwendet. Damit wird in Form einer Extrusion auf die schlauchförmige Innenschicht erreicht, dass die Außen ¬ schicht an bzw. auf der Innenschicht haftet, ohne diese voll ¬ ständig zu durchdringen. Hierdurch sind die Fasern der Innenschicht weiter gegeneinander beweglich. Andernfalls käme es im Zuge einer Fixierung der Fasern der Innenschicht durch das Ma- terial der Außenschicht zu einer aus dem Stand der Technik be ¬ kannten und hier nicht erwünschten Aufsteifung, wie sie z.B. vom Imprägnieren von Aramid-Fasern her bekannt ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Innenschicht als Innenlage der Schutzummantelung von einem Gelege, Gewebe, Gestrick, Gewirke und/oder Geflecht gebildet, wo ¬ bei auch jeweils mehr als ein Faserbündel vorgesehen sein kann, insbesondere zwei bis zehn, insbesondere aber sechs Fa ¬ serbündel .

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Innenschicht als Gewebe oder Geflecht mit mehreren Fa ¬ serbündeln aus Glasseide- und Aramid-Filamenten ausgebildet. Aus einer derartigen Struktur ergibt sich eine erwünschte Vergrößerung des Querschnitts bzw. einer Dicke der Innenschicht. Die Innenschicht wirkt so quasi flauschig. Auch hierdurch wird eine Flexibilität einer Schutzummantelung selbst durch Fixie ¬ rung der Außenschicht an einer derartig aufgebauten Innenschicht nur minimal eingeschränkt. Zudem zeichnet sich mindes ¬ tens ein Geflecht durch seine Beständigkeit und Widerstandsfä ¬ higkeit gegenüber Laufmaschen im Fall einer auch nur punktuellen Zerstörung eines Faserbündels aus. Zudem zeigt ein Auf ¬ bringen der Außenschicht nahezu kein Eindringen in das Geflecht, während unter Verwendung z.B. eines Gestricks Material der Außenschicht beim Aufbringen weit eindringen und neben einer deutlichen Aufsteifung auch eine deutlich erhöhte Rissneigung der Schutzummantelung zeigen würde.

Besonders vorteilhaft ist ein Aufbau der Innenschicht aus Glasseide- und Aramid-Filamenten, die insbesondere als sorten ¬ reine Faserbündel vorgesehen sind. Vorzugsweise weist die In ¬ nenschicht einen Anteil an Aramid-Filamenten von ca. 10% bis nahezu 100% auf. Als technisch in der Regel ausreichend und wirtschaftlich interessant zeigt sich eine als Schutz gegen einen harten Schlag verwendbare Schutzummantelung, die eine Innenschicht mit einen Anteil an Aramid-Filamenten von ca. 70% bei ca. 30% Glasseide aufweist. Eine als leichter Schutz gegen Schlag verwendbare Schutzummantelung weist hingegen eine Innenschicht mit einem Anteil an Aramid-Filamenten von ca. 15% beϊ cä . 85% Glasseide bzw. E-Glas auf.

Eine Querschnittsfläche einer Schutzummantelung ist vorzugs ¬ weise so auszulegen, dass die Schutzummantelung zur Kabelaufnahme mit nur etwa 70% bis ungefähr 80% Füllungsgrad belegt ist .

Weitere Merkmale und Vorteile aus besonderen Ausbildungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die Fi ¬ gur zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel ei ¬ ner Schutzummantelung 1 zur Darstellung eines inneren Aufbaus.

Demnach ist die Schutzummantelung 1 als geschlossener Schlauch 2 ausgeführt. Die Schutzummantelung 1 umfasst eine zu dem hier nicht weiter dargestellten mindestens einen elektrischen Leiter gewandte Innenschicht 3 und eine dem mindestens einen elektrischen Leiter abgewandte Außenschicht 4 auf. Dabei be ¬ steht die Innenschicht 3 aus einer Mischung von Glasseide- und Aramid-Filamenten .

An einer dem mindestens einen elektrischen Leiter abgewandten Außenseite ist die Innenschicht 3 mit der Außenschicht 4 der ¬ art versehen, dass die Außenschicht 4 an der Innenschicht 3 fixiert ist. Die Außenschicht 4 besteht aus einem Silikonge ¬ misch. Damit ist es technisch leicht realisierbar, dass die Außenschicht 4 als eine äußerst dünne Silikonisierung auf der Innenschicht 3 angeordnet ist. Es ergibt sich im Zuge der Si- likonisierung im Unterschied zu einer Imprägnierung damit nur eine den Umfang umschließende, dünne Silikonisierungsschicht 5, in der das Silikon der Außenschicht 4 mit Filamenten der Faserbündel des Gewebes der Innenschicht 3 in Kontakt steht oder diese zumindest teilweise umschließt. Flexibilität und eine nach innen gerichtete Flauschigkeit der Innenschicht 3 bleiben damit auch nach Auftrag der Außenschicht 4 weitgehend erhalten .

Eine Stärke bzw. Dicke a der Außenschicht 4 ist dabei so ein ¬ zurichten, dass einerseits eine ausreichende UV-Dichtigkeit der Außenschicht 4 für den Anteil an Aramid-Filamenten der Innenschicht 3 erzielt wird. Zugleich dient die Außenschicht 4 aber auch als Scheuerschutz z.B. in einem Kontakt mit Kanten oder scharfkantigen Blechteilen, wie sie in Kraftfahrzeug- Karosserien häufig zu finden sind oder zumindest während eines Unfalls bzw. eines Crashs regelmäßig erzeugt werden.

Die Innenschicht 3 ist in nicht weiter dargestellter Weise als Geflecht aus Glasseide- und Aramid-Filamenten ausgebildet. Hierbei weist die Innenschicht 3 einen Anteil an Aramid- Filamenten von ca. 10% bis nahezu 100% auf. In einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Innenschicht 3 ein Flechtschlauch aus Aramid- und E-Glas-Fasern bei einer nominellen Nennweite von ca. 17 mm für Durchmesser D in einem Einsatzbereich von ca. 14 mm bis 26 mm verwendet. Die Materialzusammensetzung weist einen Anteil von ca. 67% Aramid und dementsprechend 33% E-Glas mit +/- 5% Schwankung auf. Dieses Verhältnis wird unter Verwendung von 100 Klöppeln bei 15 Flecht-Kreuzungen bezogen auf einen französischen Zoll als technische Standard-Länge des Flechtschlauchs mit jeweils ein ¬ stofflichen Filament-Strängen erreicht. Das sich ergebende Geflecht weist mit einer Wandstärke d von etwa 0,68 mm +/- 0,02 mm einen erwünscht hohen Aufbau auf, der ein benötigtes und im Wesentlichen auch nach Auftrag der Außenschicht 4 frei beweg ¬ liches Volumen an Fasern bereitstellt. Innenschicht 3 und Au ¬ ßenschicht 4 sind dann als Einheit zusammen von etwa 1,2 mm bis ca. 1,5 mm dick. Der vorstehend beschriebene Flecht ¬ schlauch weist ein Gewicht von ca. 7.500 g je 100 m Schlauch- Länge bei etwa +/- 5% Abweichung auf.

Als endlos gerolltes Material wird diese Innenschicht 3 nun dünn mit Silikon so beschichtet, dass das Geflecht des Flecht- schlauchs 3 in einer dünnen Schicht nur unwesentlich umschlossen wird. Die Silikon-Schicht 5 ist zur äußeren Kennzeichnung beispielsweise einer Spannungsebene schwarz eingefärbt wie beispielsweise bei einer Verwendung für Kabel normaler Spannungsebenen und orange eingefärbt bei einer Verwendung für Hochvolt-Kabel. Sonst kann eine Schutzummantelung auch in sonstiger, dem Fachmann bekannter Weise bedruckt werden, insbesondere zur Angabe eines Herstellers oder mit Produktbe ¬ zeichnungen .

Der Schlauch 2 wird zur Kabelaufnahme mit etwa 70% bis unge ¬ fähr 80% Füllungsgrad belegt. Dementsprechend ist in einer praktischen Verwendung ein Querschnitt der Schutzummantelung 1 einem jeweiligen Einsatzfall entsprechend zu wählen. Damit ist sichergestellt, dass die Schutzummantelung 1 in keinem Fall über dem zumindest einen elektrischen Leiter spannt. In einem solchen Fall könnte die Schutzummantelung 1 in ihrer Fähigkeit als Abriebschutz und Schlagschutz beeinträchtigt sein. Zugleich wird hierdurch eine in der Regel händisch vorgenommene Konfektionierung durch Einfädeln wesentlich erleichtert und zudem auf die Kosten und ein möglichst geringes zusätzliches Gewicht geachtet.

Damit ist vorstehend ein neuartiger Schutz für mindestens ein Kabel gegenüber einer Fahrzeugkarosserie beschrieben worden, der auch bei einem Unfall bekannte Schutzummantelungen in Hinblick auf einen Isolations-Schutz gegen elektrische Kurzschlüsse übertrifft. Von der Anmelderin wird ein Aramid- Glasseiden-Geflechtschlauch mit 70% Aramid 3360 dtex und 30% Glasseide 544 tex mit modifizierter Silikonbeschichtung hergestellt, der einen erhöhten mechanischen Schutz bei Schlagbeanspruchung bietet, sogleich aber gewichtsoptimiert und hochfle ¬ xibel ist. Der gesamte Schlauch ist als Schutzummantelung 1 halogenfrei, selbstverlöschend und weist eine gute chemische Beständigkeit sowie eine hohe UV-Resistenz auf. Tests zeigten an konkreten Ausführungsbeispielen der Erfindung keine Beschädigungen oder Deformationen selbst bei Temperaturen von -55°C und +180°C bei thermischer Alterung über ca. 3.000 h hinweg. In Anpassung auf einen jeweiligen Anwendungsfall ist die Au ¬ ßenschicht 4 durchgefärbt, wobei als Farben insbesondere schwarz und orange zum Einsatz kommen.

Auch wenn vorstehend nur auf eine geschlossene Bauform mit ei ¬ nem Flechtschlauch als Kern eingegangen worden ist, so ist ein erfindungsgemäßer Schutz auch als mindestens abschnittsweise geschlitzte Ummantelung darstellbar. In angepasster Weise unter Berücksichtigung der UV-Empfindlichkeit des Aramid- Materials ist ein erfindungsgemäßer Aufbau auch in der Form einer Umwicklung oder flächiges Schutzgebilde realisierbar. Aufgrund der beweglichen Aramid-Fasern zeichnen sich auch sehr dünne Matten durch einen hohen Schlagschutz aus. Sich bei vorstehend skizzierter Konfektionierung prinzipiell ergebende Randbereiche mit offenliegenden Aramidfasern können z.B. durch ein selbstklebendes Klebe- und/oder Wickelband in einem ab ¬ schließenden Arbeitsschritt ausreichend gegen UV-Einflüsse ge ¬ schützt werden. Bezugszeichenliste

1 Schutzummantelung

2 Schlauch

3 Innenschicht als Gewebe aus Glasseide- und Aramid- Filamenten

4 Außenschicht (Silikon-Schicht)

5 dünne Silikonisierungsschicht des Gewebes 3 a Stärke bzw. Dicke der Außenschicht 4

D Durchmesser

d Wandstärke