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Die Erfindung betrifft ein Kabel zur Signalübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels, wobei das Kabel einen ersten elektrischen Leiter und einen zweiten elektrischen Leiter umfasst, wobei der erste elektrische Leiter mit dem zweiten elektrischen Leiter verdrillt ist, wobei ein Isolator vorgesehen ist, der den ersten elektrischen Leiter elektrisch von dem zweiten elektrischen Leiter isoliert.
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Es sind Kabel mit verdrillten Aderpaaren, die üblicherweise als Twisted-Pair-Kabel gehandelt werden, bekannt. Diese Kabel werden zur Telekommunikation, Datenübertragung und/oder in der Computertechnik eingesetzt, um verschiedene Geräte miteinander zu verbinden und Signale zwischen den Geräten zu übertragen. Die Adern selbst sind paarweise miteinander verdrillt. Ferner können verschiedene Aderpaare mit unterschiedlich starker Verdrillung (Schlaglänge) und unterschiedlichem Drehsinn in einem Kabel zusätzlich miteinander verseilt werden. Werden die Kabel um enge Biegungen an Kanten oder Ecken verlegt, kann sich jedoch die Verdrillung aufweiten, so dass die Aderpaare nicht gleichmäßig aneinander anliegen. Dies kann zu Störungen in der Signalübertragung zwischen den einzelnen Geräten führen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kabel zur Übertragung von Signalen zwischen einem Sender und Empfänger bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mittels der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbessertes Kabel zur Signalübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger dadurch bereitgestellt werden kann, dass das Kabel einen ersten elektrischen Leiter und einen zweiten elektrischen Leiter umfasst. Der erste elektrische Leiter ist mit dem zweiten elektrischen Leiter verdrillt. Ferner ist ein Isolator vorgesehen, der den ersten elektrischen Leiter und den zweiten elektrischen Leiter gemeinsam ummantelt und mechanisch miteinander verbindet.
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Auf diese Weise wird gewährleistet, dass sich eine Verdrillung des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters auch beim Verlegen des Kabels um enge Ecken und Kanten nicht auflösen kann. Dadurch wird die Signalübertragung zwischen dem Sender und dem Empfänger verbessert.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Isolator einen ersten Isolatorabschnitt und einen zweiten Isolatorabschnitt auf. Der erste Isolatorabschnitt ummantelt den ersten elektrischen Leiter. Der zweite Isolatorabschnitt ummantelt den zweiten elektrischen Leiter. Der erste Isolatorabschnitt und der zweite Isolatorabschnitt sind an einer Grenzfläche stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Grenzfläche weist eine Breite quer zu einer Längserstreckung des Kabels von wenigstens dem 1-fachen, vorzugsweise wenigstens dem 1,5-fachen, besonders vorzugsweise wenigstens dem 2-fachen Durchmesser des ersten oder des zweiten elektrischen Leiters auf. Auf diese Weise wird ein besonders stabiles Kabel bereitgestellt. Ferner wird das Eindringen von Flüssigkeiten zwischen die beiden elektrischen Leiter vermieden, so dass das Kabel eine deutlich geringere Impedanzänderung beim Eintauchen in eine Flüssigkeit hat als eine herkömmliche Leitung.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Isolator einstückig und materialeinheitlich ausgebildet und umschließt den ersten und den zweiten Leiter vollständig. Auf diese Weise kann das Kabel besonders kostengünstig hergestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform ist der erste und/oder der zweite elektrische Leiter als Draht ausgebildet, wobei vorzugsweise der erste und/oder der zweite elektrische Leiter als Werkstoff überwiegend Kupfer aufweist. Auf diese Weise wird ein kostengünstiges Kabel bereitgestellt. Durch den Stromverdrängungseffekt fließt bei hohen Frequenzen der Strom hauptsächlich in der Nähe der Leiteroberfläche, so dass das Vorsehen von Litzen, bestehend aus mehreren einzelnen Drähten, vermieden werden kann. Auch wird dadurch das Impedanzverhalten des Kabels bei der Signalübertragung zwischen Sender und Empfänger verbessert.
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Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn der Isolator wenigstens einen der folgenden Werkstoffe aufweist: einen thermoplastischen Kunststoff, einen Backlack, einen thermoplastischen Elastomer, aromatisches Polyamid.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Zugentlastung vorgesehen, die in einer Längsrichtung des Kabels verläuft und ausgebildet ist, eine Zugkraft aufzunehmen. Auf diese Weise wird eine Längsdehnung der elektrischen Leiter und des Isolators vermieden. Ferner wird auch ein Bruch der elektrischen Leiter aufgrund einer zu großen Zugkraft vermieden, da die Zugkraft im Wesentlichen vollständig über die Zugentlastung übertragen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Zugentlastung durch den ersten elektrischen Leiter und/oder den zweiten elektrischen Leiter umfangsseitig ummantelt oder die Zugentlastung ist zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter angeordnet. Auf diese Weise kann ein besonders kompaktes, also mit geringem Durchmesser ausgebildetes, Kabel bereitgestellt werden, da die Signalübertragung üblicherweise vor allem über eine Randschicht des ersten und zweiten elektrischen Leiters erfolgt und nicht über den Kern der Zugentlastung.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die Zugentlastung wenigstens einen der folgenden Werkstoffe aufweist: Material mit einer Zugfestigkeit von wenigstens 1 000 N/mm2, vorzugsweise 1 500 N/mm2, besonders vorteilsweise von wenigstens 2000 N/mm2, insbesondere 3 000 N/mm2, Aramid, Aramidfasern, Kohlefasern, Nanoröhren, Carbon Nano Tubes (CNT), Glasfasern, elektrisch nichtleitendes Material, vorzugsweise mit der oben genannten Zugfestigkeit. Aufgrund der nichtleitenden Eigenschaften und der hohen Zugfestigkeit wird ein besonders gutes Kabel bereitgestellt, das auch hohe Zugspannungen in Längsrichtung aufnehmen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter ein Trennisolator angeordnet, der ausgebildet ist, den ersten elektrischen Leiter von dem zweiten elektrischen Leiter elektrisch zu trennen. Ferner ist der Trennisolator umfangsseitig zumindest teilweise durch den Isolator ummantelt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die beiden elektrischen Leiter nicht in Kontakt miteinander geraten können, wenn der Isolator der beiden elektrischen Leiter entfernt wird. Ferner kann durch das Abisolieren des Isolators von den elektrischen Leitern auf diese Weise ein einfacher Steckverbinder bereitgestellt werden.
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Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn zwischen dem Trennisolator und dem Isolator eine Trennschicht vorgesehen ist. Die Trennschicht erleichtert das Abziehen des Isolators beim Abisolieren und vermindert so mögliche Zerstörungen des Kabels am Längsende.
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In einer weiteren Ausführungsform ist radial außenseitig am Isolator ein Markierungsstreifen vorgesehen, wobei der Markierungsstreifen parallel zum ersten und/oder zweiten elektrischen Leiter verläuft. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf einfache Weise der Verlauf der im Isolator angeordneten elektrischen Leiter besonders einfach gekennzeichnet werden kann.
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Als besonders gut geeignet zur Markierung des elektrischen Leiters im Isolator hat sich herausgestellt, wenn der Markierungsstreifen als Ausbuchtung ausgebildet ist, wobei der Markierungsstreifen eine Farbe aufweist, die abweichend zu einer Farbe eines Materials des Isolators ist.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Kabels zur Signalübertragung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird aber auch durch ein Verfahren zur Herstellung des Kabels nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbessertes Kabel dadurch bereitgestellt werden kann, dass ein erster elektrischer Leiter und ein zweiter elektrischer Leiter bereitgestellt werden. Der erste elektrische Leiter und der zweite elektrische Leiter werden gemeinsam verdrillt. Der erste und der zweite elektrische Leiter werden mit einem Isolator ummantelt, um den ersten elektrischen Leiter mit dem zweiten elektrischen Leiter mechanisch zu verbinden. Auf diese Weise kann das Kabel besonders kostengünstig und in wenigen Schritten hergestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der erste elektrische Leiter mit einem ersten Isolatorabschnitt und der zweite elektrische Leiter mit einem zweiten Isolatorabschnitt ummantelt. Nach dem Ummanteln wird der erste elektrische Leiter zusammen mit dem ersten Isolatorabschnitt und der zweite elektrische Leiter zusammen mit dem zweiten Isolatorabschnitt verdrillt. Der erste Isolatorabschnitt wird stoffschlüssig über eine Grenzfläche mit dem zweiten Isolatorabschnitt verbunden. Das Verbinden des ersten Isolatorabschnitts mit dem zweiten Isolatorabschnitt erfolgt hierbei zeitgleich zu der Verdrillung, so dass hierbei eine besonders zeitarme Herstellung des Kabels erfolgt.
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Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn zur stoffschlüssigen Verbindung des ersten Isolatorabschnitts mit dem zweiten Isolatorabschnitt der erste und/oder zweite Isolatorabschnitt an der Grenzfläche aufgeschmolzen wird, wobei während des Aufschmelzens die elektrischen Leiter gemeinsam verdrillt werden, wobei nach dem Aufschmelzen der erste und/oder der zweite Isolatorabschnitt abgekühlt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Verdrillen des ersten elektrischen Leiters mit dem zweiten elektrischen Leiter der erste elektrische Leiter zusammen mit dem zweiten elektrischen Leiter durch den Isolator gemeinsam ummantelt, so dass der Isolator einstückig und materialeinheitlich sowohl den ersten als auch den zweiten elektrischen Leiter umschließt. Bei dem Umschließen liegt der Isolator direkt an den elektrischen Leitern an, so dass eine zuverlässige Isolationswirkung durch den Isolator erzielt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform wird während des Ummantelns des ersten und des zweiten elektrischen Leiters dem Isolator ein Formwerkzeug den verdrillten elektrischen Leitern folgend geführt. Auf diese Weise wird ein Kabel bereitgestellt, das eine zopfartig ausgebildete verdrillte Oberfläche aufweist. Gleichzeitig wird dadurch der Materialbedarf für den Isolator des Kabels reduziert, so dass das Kabel ein besonders niedriges Gewicht pro Streckeneinheit aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform wird während des Ummantelns des ersten und des zweiten elektrischen Leiters ein Markierungsstreifen an dem Isolator außenseitig angeordnet, wobei der Markierungsstreifen parallel zum ersten oder zweiten elektrischen Leiter verlaufend angeordnet wird. Auf diese Weise wird das Auffinden des unter dem Markierungsstreifen angeordneten ersten oder zweiten elektrischen Leiters für den Benutzer erleichtert.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kabels gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 eine schematische Schnittansicht durch das in 1 gezeigte Kabel;
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3 eine perspektivische Darstellung einer Fertigungsanlage zur Herstellung eines Kabels in einer zweiten Ausführungsform;
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4 einen Querschnitt durch das in 3 gezeigte Kabel;
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5 eine perspektivische Darstellung einer Fertigungsanlage zur Herstellung eines Kabels gemäß einer dritten Ausführungsform;
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6 einen Längsschnitt durch das in 5 gezeigte Kabel;
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7 einen Querschnitt durch das in 6 gezeigte Kabel;
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8 eine Draufsicht auf ein Kabel gemäß einer vierten Ausführungsform;
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9 eine Seitenansicht auf das in 8 gezeigte Kabel;
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10 eine Draufsicht auf ein Kabel gemäß einer fünften Ausführungsform;
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11 einen Querschnitt durch das in 10 gezeigte Kabel entlang einer in 10 gezeigten Schnittebene A-A;
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12 eine Draufsicht auf ein Kabel gemäß einer sechsten Ausführungsform;
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13 einen Querschnitt entlang einer in 12 gezeigten Schnittebene B-B durch das in 12 gezeigte Kabel;
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14 eine Draufsicht auf ein Kabel gemäß einer siebten Ausführungsform;
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15 einen Querschnitt entlang einer in 14 gezeigten Schnittebene C-C;
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16 eine Draufsicht auf das in 14 gezeigte Kabel in eingestecktem Zustand; und
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17 eine Draufsicht auf das in 14 gezeigte Kabel nach einem ersten Verfahrensschritt.
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Nachfolgend werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen genannt.
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1 eine schematische Darstellung eines Kabels 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 einen Querschnitt durch das in 1 gezeigte Kabel 10. 1 und 2 werden nachfolgend gemeinsam erläutert.
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Das Kabel 10 verbindet einen Sender 15 mit einem Empfänger 20, wobei Signale zwischen dem Sender 15 und dem Empfänger 20 über das Kabel 10 übertragen werden. Das Kabel 10 eignet sich jedoch nicht zur Übertragung elektrischer Leistungen zum Betrieb von Elektrogeräten, insbesondere von elektrischen Maschinen mit einer Leistung größer als 100 Watt. Das Kabel 10 weist einen ersten elektrischen Leiter 25 und einen zweiten elektrischen Leiter 30 auf. Sowohl der erste elektrische Leiter 25 als auch der zweite elektrische Leiter 30 sind als Draht ausgebildet. Der elektrische Leiter 25, 30 weist vorzugsweise überwiegend Kupfer als Werkstoff auf, um eine zuverlässige Signalübertragung zwischen dem Sender 15 und dem Empfänger 20 zu gewährleisten. Es sind aber auch andere Werksstoffe denkbar. Der elektrischer Leiter 25, 30 ist als Einzeldraht ausgebildet, da auf diese Weise auf mehrere Drahtziehstufen zur Herstellung einzelner Drähte verzichtet werden kann und somit die Herstellungskosten des elektrischen Leiters 25, 30 reduziert werden können und gleichzeitig ein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Verdrillung einzelner Drähte zu dem elektrischen Leiter 25, 30 vermieden werden können. Ferner wird auf diese Weise eine glatte Oberfläche an den elektrischen Leitern 25, 30 bereitgestellt, so dass dadurch Laufzeitunterschiede von Signalen zwischen dem Sender 15 und dem Empfänger gegenüber mehrdrähtigen elektrischen Leitern 25, 30 vermieden werden können. Durch die verdrillte Anordnung der elektrischen Leiter 25, 30 wird ferner gewährleistet, dass die elektrischen Leiter 25, 30 jeweils identisch zueinander sind und u. a. eine identische Länge aufweisen und somit die Signallaufzeiten durch die elektrischen Leiter 25, 30 ebenso gleich sind.
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Um den ersten elektrischen Leiter 25 und den zweiten elektrischen Leiter 30 voneinander elektrisch zu isolieren, ist ein Isolator 35 vorgesehen. Der Isolator 35 umfasst einen ersten Isolatorabschnitt 40, der den ersten elektrischen Leiter 25 umfangsseitig umgreift und diesen ummantelt. Ferner ist ein zweiter Isolatorabschnitt 45 vorgesehen, der den zweiten elektrischen Leiter 30 umfangsseitig umgreift und diesen ebenso ummantelt. Der erste Isolatorabschnitt 40 liegt an dem zweiten Isolatorabschnitt 45 an einer Grenzfläche 50 an. Die Grenzfläche 50 ist dabei derart ausgebildet, dass eine Längsachse 55 des Kabels 10 sich in der Grenzfläche 50 verläuft. Die Grenzfläche 50 weist dabei eine Breite b quer zur Längsachse 55 auf, die wenigstens dem 1-fachen des Durchmessers des elektrischen Leiters 25, 30 entspricht. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Breite b wenigstens dem 1,5-fachen, vorzugsweise dem 2-fachen, insbesondere dem 3-fachen des Durchmessers D des elektrischen Leiters 25, 30 beträgt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Kabel 10 besonders unempfindlich gegen äußere Medien, wie beispielsweise Wasser, ist. Der Isolatorabschnitt 40, 45 weist wenigstens einen der folgenden Werkstoffe auf: einen thermoplastischen Kunststoff, einen Backlack und einen thermoplastischen Elastomer. Wird ein besonders weicher Werkstoff, vorzugsweise ein Werkstoff der elektrisch isolierend ist und eine Elastizität aufweist, die ein Verdrillen des ersten Isolatorabschnitts 40 um den zweiten Isolatorabschnitt 45 bei gleichzeitiger Ausbildung der oben beschrieben Grenzfläche ermöglicht, für wenigstens einen Isolatorabschnitt 40, 45 gewählt, so kann bei einem Verdrillen der elektrischen Leiter 25, 30 die Grenzfläche 50 besonders groß und breit ausgebildet werden.
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Die elektrischen Leiter 25, 30 sind bei dem in den 1 und 2 gezeigten Kabel 10 gegeneinander verdrillt und bilden ein so genanntes „twisted-pair“ Kabel aus. In der Herstellung des in 1 und 2 gezeigten Kabels 10 wird zuerst für jeden elektrischen Leiter 25, 30 der jeweils zugeordnete Isolatorabschnitt 40, 45 auf den jeweiligen elektrischen Leiter 25, 30 aufgebracht. Auf diese Weise sind der jeweilige elektrische Leiter 25, 30 selbst durch den Isolatorabschnitt 40, 45 isoliert. Nach dem Ummanteln der elektrischen Leiter 25, 30 mit den Isolatorabschnitten 40, 45 wird der erste elektrische Leiter zusammen mit dem zweiten elektrischen Leiter 30 gegenübereinander verdrillt. Bei dem Verdrillen wird das Kabel 10 erhitzt. Durch das Verdrillen der elektrischen Leiter 25, 30 zusammen mit den Isolatorabschnitten 40, 45 werden die Isolatorabschnitte 40, 45 aneinander im Bereich der Grenzfläche 50 gedrückt. Durch das Erhitzen verbinden sich die Isolatorabschnitte 40, 45 zu einer stoffschlüssigen Verbindung. Die stoffschlüssige Verbindung kann aber auch andersartig ausgebildet sein, insbesondere ist denkbar, dass die Isolatorabschnitte 40, 45 mittels einer Klebverbindung stoffschlüssig verbunden sind. Nach dem Erhitzen wird das Kabel 10 abgekühlt, so dass die Isolatorabschnitte 40, 45 über die stoffschlüssige Verbindung an der Grenzfläche 50 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird ein Auftrennen des Kabels 10 vermieden. Wird beispielsweise das in den 1 und 2 gezeigte Kabel 10 eng um wenigstens eine Kurve geführt, so verhindert die stoffschlüssige Verbindung 60 an der Grenzfläche 50 das Ausbilden von Schlaufen des ersten Leiters 25 gegenüber dem zweiten elektrischen Leiters 30. Dadurch wird das Impedanzverhalten des Kabels 10 verbessert. Auch kann das Kabel 10 durch die stoffschlüssige Verbindung 60 mit einem besonders geringen Kurvenradius besonders eng um Ecken und Kanten geführt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug das Kabel 10 auf kürzestem Weg zwischen Sender 15 und Empfänger 20 angeordnet werden. Dadurch kann insgesamt das Fahrzeuggewicht durch eine reduzierte Kabellänge reduziert werden.
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Der in den 1 und 2 gezeigte elektrische Leiter 25, 30 kann als reiner Draht ausgebildet sein. Er kann aber auch wie in den weiteren Figuren, insbesondere in 4 gezeigt, auch als Verbundleiter ausgebildet sein.
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3 eine perspektivische Ansicht einer Fertigungsanlage 66 zur Herstellung eines Kabels 65 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 4 zeigt einen Querschnitt durch das in 3 gezeigte Kabel 65. Die 3 und 4 werden im Folgenden gemeinsam erläutert.
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Das Kabel 65 weist ebenso wie das in 1 und 2 gezeigte Kabel 10 zwei elektrische Leiter 25, 30 auf, die als Draht ausgebildet sind. Die Fertigungsanlage 66 umfasst eine Biegemaschine 70 und eine Extrudiermaschine 75. Die elektrischen Leiter 25, 30 werden durch die Biegemaschine 70 aus einem im Wesentlichen geraden Zustand, wie in 3 rechtsseitig der Biegemaschine 70 gezeigt, spiralförmig um die Längsachse 55 führend verdrillt. Auch ist denkbar dass die elektrischen Leiter 25, 30 bei Zuführung in die Biegemaschine 70 aus Transportgründen eine Vorbiegung beispielsweise durch den Transport in einem Fass oder auf einer Rolle, aufweisen. Die Verdrillung der beiden elektrischen Leiter 25, 30 erfolgt dabei derart, dass der eine der beiden elektrischen Leiter 25, 30 den jeweils anderen elektrischen Leiter 25, 30 nicht berührt.
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Die elektrischen Leiter 25, 30 werden im verdrillten Zustand einer Extrudiermaschine 75 zugeführt, die die beiden verdrillten elektrischen Leiter 25, 30 gemeinsam mit dem Isolator 35 verbinden. Der Isolator 35 ist in dieser Ausführungsform einstückig und materialeinheitlich ausgebildet und umschließt beide elektrischen Leiter 25, 30 umfangsseitig vollständig. Der Isolator 35 ist in der Ausführungsform zylindrisch ausgebildet, wobei im Isolator 35 die elektrischen Leiter 25, 30 nach wie vor verdrillt angeordnet sind. Der Isolator 35 weist hierbei eine glatte Umfangsseite 80 auf, wodurch das Kabel 65 besonders leicht in einem Kraftfahrzeug verlegt werden kann. Ferner wird ein Verhaken des Kabels 65 an Kanten oder Ecken im Kraftfahrzeug vermieden.
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Die Extrudiermaschine 75 umschließt die elektrischen Leiter 25, 30 mit dem Isolator 35 der ebenso die bereits in 1 und 2 genannten Werkstoffe aufweisen kann. Alternativ zu dem Extrudierverfahren sind auch andere urformende Herstellungsverfahren wie ein Spritzguss oder ein Strangguss denkbar. Entsprechend weist die Fertigungsanlage 66 je nach Urformverfahren eine entsprechend ausgebildete Maschine anstatt der Extrudiermaschine 75 auf.
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Um eine besonders hohe Zugfestigkeit des Kabels 65 zu gewährleisten, ist zusätzlich eine Zugentlastung 85 vorgesehen. Die Zugentlastung 85 ist dabei als Seele ausgebildet, die als Kern umfangsseitig durch jeweils einen elektrischen Leiter 25, 30 ummantelt wird. Die Zugentlastung 85 weist wenigstens einen der folgenden Werkstoffe auf: Material mit einer Zugfestigkeit von wenigstens 1 000 N/mm2, vorzugsweise 1 500 N/mm2, besonders vorteilsweise von wenigstens 2 000 N/mm2, insbesondere 3 000 N/mm2, Aramid, Aramidfasern, Kohlefasern, Nanoröhren, Glasfasern, Carbon Nano Tubes (CNT), wobei das Material vorzugsweise elektrisch nichtleitend ist und vorzugsweise die oben genannte Zugfestigkeit aufweist. Dadurch kann ein besonders geringer Querschnitt des elektrischen Leiters 25, 30 mit Zugentlastung 85 gewährleistet werden. Auch wird eine Wechselbiegebelastbarkeit der elektrischen Leiter 25, 30 durch den geringen Querschnitt verbessert. Auch kann auf die Bereitstellung von mehrdrähtigen Leitern verzichtet werden. Auch gewährleistet die eindrähtige Ausgestaltung der elektrischen Leiter 25, 30, dass diese innerhalb des Isolators 35 leicht verschiebbar sind, und sich bei Verlegung des Kabels 10 um enge Kurven innerhalb des Isolators 35 leicht verschieben können und so einem Bruch des elektrischen Leiters 25, 30 vorgebeugt werden kann.
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Die Signalübertragung erfolgt üblicherweise im umfangsseitig äußeren Bereich des elektrischen Leiters 25, 30 (sogenannter Skin-Effekt), so dass die Anordnung eines nichtmetallischen Werkstoffs in der Seele 85 als Zugentlastung 85 keinerlei oder nur sehr geringe Auswirkungen auf die Signalübertragung hat. Gleichzeitig kann dabei das Gewicht des Kabels 65 reduziert werden, wobei gleichzeitig durch die Zugentlastung 85 Zugkräfte in Richtung der Längsachse 55 zuverlässig übertragen werden können. Auf diese Weise wird ein Ablösen des Isolators 35 von einer äußeren Umfangsfläche 90 des elektrischen Leiters 25, 30 vermieden. Dadurch wird das Aufbrechen des Kabels 65 und/oder eine dauerhafte Zerstörung dieses vermieden. Gleichzeitig kann das Kabel 65 auch unter Spannung oder mit Zugkräften beaufschlagt eingebaut werden, so dass das Kabel 65 mit besonders kurzer Länge, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verbaut werden kann. Durch die Verwendung von nichtmetallischen Werkstoffen für die Zugentlastung 85 wird ferner eine Korrosion des Kupfers des elektrischen Leiters vermieden, da das Kupfer mit der Kombination aus nichtmetallischem Kunststoff für den Isolator 35 und nichtmetallischem Werkstoff für die Zugentlastung 85 nicht als Korrosionselement dienen kann. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass auf eine Zugentlastung bei dem Kabel 65 verzichtet wird. Auch ist denkbar, dass die Anzahl der elektrischen Leiter 25, 30 größer als die gezeigte ist, wobei wenigstens zwei der elektrischen Leiter 25, 30 vor dem Zuführen in die Extrudiermaschine 70 miteinander berührungsfrei verdrillt werden.
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5 eine perspektivische Darstellung der in 3 gezeigten Fertigungsanlage 66 zur Herstellung eines Kabels 95 gemäß einer dritten Ausführungsform. 6 einen Längsschnitt durch das in 5 gezeigte Kabel 95. 7 zweigt einen Querschnitt durch das in 6 gezeigte Kabel 95. Die 5 bis 7 werden im Folgenden gemeinsam erläutert.
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Die Fertigungsanlage 66 entspricht im Wesentlichen der in 3 gezeigten Fertigungsanlage 66. Dabei wird ebenso wie oben gezeigt, der elektrische Leiter 25, 30 von beispielsweise einer Rolle kommend in die Biegemaschine 70 eingeführt. Zusätzlich wird neben den elektrischen Leitern 25, 30 die Zugentlastung 85 der Wickelmaschine 70 zugeführt. Die Zugentlastung ist dabei separat zu den elektrischen Leitern 25, 30 geführt. Die Wickelmaschine 70 wickelt die elektrischen Leiter 25, 30 spiralförmig um die Zugentlastung 85, die derart angeordnet wird, dass die Längsachse 55 in der Zugentlastung 85 verläuft.
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Die Zugentlastung 85 wird zusammen mit den spiralförmig um die Zugentlastung 85 geführten verdrillten elektrischen Leitern 25, 30 der Extrudiermaschine 75 zugeführt, wobei die Extrudiermaschine 75 ebenso wie in 3 erläutert, die elektrischen Leiter 25, 30 zusammen mit der Zugentlastung 85 mit dem einzigen gemeinsamen Isolator 35 umschließt, der sowohl die Zugentlastung 85 als auch die beiden elektrischen Leiter 25, 30 umfangsseitig vollständig umschließt und zueinander fixiert. Auf diese Weise wird sowohl das Verrutschen der elektrischen Leiter 25, 30 zueinander als auch ein Durchrutschen der Zugentlastung 85 vermieden. Durch den gemeinsamen Isolator 35 können mittels Klemmbefestigungen auch hohe Befestigungskräfte in das Kabel 95 eingebracht werden, wobei die Zugkräfte in Längsrichtung, also parallel zur Längsachse 55, durch die Zugentlastung 85 aufgenommen werden. Dadurch wird der Isolator 35 und die elektrischen Leiter 25, 30 entlastet. Ferner wird ein Kabelbruch, also ein Bruch der elektrischen Leiter 25, 30 und somit eine Signalunterbrechung bei zu hohen Zugkräften, durch die Zugentlastung 85 wirksam vermieden.
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In der Ausführungsform ist die Zugentlastung 85 zwischen den beiden elektrischen Leitern 25, 30 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Zugentlastung 85 auch an einer anderen Position angeordnet ist. Beispielsweise ist auch denkbar, dass die Zugentlastung 85 derart angeordnet ist, dass im Querschnitt (vgl. 7), der elektrischen Leiter 25, 30 und die Zugentlastung 85 zueinander ein Dreieck bilden. Auch ist denkbar, statt der geradlinigen Zuführung der Zugentlastung 85, dass die Zugentlastung 85 ebenso wie die elektrischen Leiter 25, 30 spiralförmig um die Längsachse 55 durch die Wickelanlage 70 gewickelt wird.
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8 eine Draufsicht auf ein Kabel 100 gemäß einer vierten Ausführungsform. 9 eine Seitenansicht des in 8 gezeigten Kabels 100.
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Das Kabel 100 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 3 und 4 gezeigten Kabel ausgebildet. Abweichend dazu weist das Kabel 100 jedoch anstatt der in 3 gezeigten glatten Oberfläche 80 eine spiralförmig ausgebildete Oberfläche 80 auf. Die spiralförmig ausgebildete Oberfläche hat den Vorteil, dass insgesamt das Gewicht des Kabels 100 gegenüber den in den 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen des Kabels nochmalig, durch eine Einsparung von Material am Isolator 35, reduziert werden kann.
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Die Extrudiermaschine 75 weist zur Herstellung der spiralförmigen Oberfläche 80 ein Formwerkzeug 105 auf. Das Formwerkzeug 105 ist dabei rotierbar um die Längsachse 55 des Kabels 100. Das Formwerkzeug 105 weist ferner eine Ausnehmung 110 mit einer Umfangskontur 115 auf. Die Umfangskontur 115 der Ausnehmung 110 bestimmt dabei die Ausgestaltung der Oberfläche 80 des Kabels 100. Der Extrudiermaschine 75 werden wie oben ebenso erläutert, die elektrischen Leiter 25, 30 verdrillt zugeführt. Das Formwerkzeug 105 ist dabei derart ausgerichtet, dass durch die Ausnehmung 110 die beiden elektrischen Leiter 25, 30 geführt sind und somit durch die Umfangskontur 115 umgriffen werden. Dabei ist das Formwerkzeug 105 derart ausgerichtet, dass die Umfangskontur 115 zu den äußeren Umfangsflächen 90 der elektrischen Leiter 25, 30 gleichmäßig beabstandet ist. Wird in der Extrudiermaschine 75 der Werkstoff des Isolators 35 zugeführt, so rotiert das Formwerkzeug 105 derartig, dass die Umfangskontur 115 der Ausnehmung 110 trotz der spiral verlaufenden Gestaltung der elektrischen Leiter 25, 30 immer gleichmäßig beabstandet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Formwerkzeug 105 um die Längsachse 55 entsprechend der Verdrillung der elektrischen Leiter 25, 30 rotiert. Dadurch kann das Material um die elektrischen Leiter 25, 30 des Isolators 35 besonders gering gehalten werden, so dass das Kabel 100 ein insgesamt besonders geringes Gewicht pro Meter aufweist. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass das Formwerkzeug 105 drehfest angeordnet ist und das Kabel 100 analog zu der oben beschriebenen Rotation des Formwerkzeugs 105 rotiert.
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10 eine Draufsicht auf ein Kabel 120 gemäß einer fünften Ausführungsform. 11 einen Querschnitt durch das in 10 gezeigte Kabel 120 entlang einer in 10 gezeigten Schnittebene A-A. Das Kabel 120 ist im wesentlichen identisch zu dem in 8 und 9 gezeigten Kabel 100 ausgebildet. Zusätzlich weist das Kabel 120 einen umfangsseitig am Isolator 35 angeordneten Markierungsstreifen 125 auf. Der Markierungsstreifen 125 ist in der Ausführungsform als eine Ausbuchtung 130 aus der Oberfläche 80 des Kabels 120 ausgebildet. Die Ausbuchtung 130 ist in der Ausführungsform halbkreisförmig ausgebildet, um ein Hängenbleiben an Karosserieteilen zu vermeiden. Auch sind andersartige Querschnitte für die Ausbuchtung 130 z.B. rechteckförmig, polygonförmig oder elliptisch denkbar. Auch ist denkbar, dass der Markierungsstreifen 125 als Einbuchtung ausgebildet ist oder auf den Markierungsstreifen verzichtet wird. Der Markierungsstreifen 125 ist dabei parallel zu einem der beiden unter dem Markierungsstreifen 125 liegenden elektrischen Leiter 25, 30 geführt. Auf diese Weise kann das Auffinden des darunterliegenden elektrischen Leiters 25, 30 erleichtert werden.
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Der Markierungsstreifen kann als Ausbuchtung 130 ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, dass der Markierungsstreifen 125 eine Farbmarkierung ist. Bei einer Ausbildung als Farbmarkierung kann der Markierungsstreifen 125 in eine Oberfläche 80 des Kabels 120 integriert sein. Dabei wird die Farbe des Markierungsstreifens 125 derart gewählt, dass sie unterschiedlich zu einer Farbe des Werkstoffs des Isolators 35 bzw. der Oberfläche 80 des Kabels 120 ist, um auch bei schwierigen Arbeitsbedingungen den darunterliegenden elektrischen Leiter 25, 30 einfach auffinden zu können.
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Um den Markierungsstreifen 125 einfach in den Isolator 35 einbringen zu können, weist das Formwerkzeug 105 an der Ausnehmung 115 eine Einbuchtung 135 auf. Die Einbuchtung 135 dient dazu, beim Extrudieren des Isolators 35 in der Extrudiermaschine 75 den Markierungsstreifen 125 mit der Ausgestaltung der Oberfläche 80 gleichzeitig an die Oberfläche 80 des Isolators 35 anzubringen. Alternativ ist auch denkbar, dass der Markierungsstreifen 125 durch einen Zweikomponentenextrudierverfahren während des Extrudierens des Isolators 35 mit in den Isolator 35 eingebracht wird. Auch ist denkbar, dass die Oberfläche 80 des Isolators 35 des Kabels 120 entsprechend dem Verlauf des darunterliegenden elektrischen Leiters 25, 30 bedruckt wird.
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12 eine Draufsicht auf ein Kabel 140 gemäß einer sechsten Ausführungsform. 13 einen Querschnitt durch das Kabel 140 entlang der in 12 gezeigten Schnittebene B-B. Das Kabel 140 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 3 und 4 gezeigten Kabeln ausgebildet. Zusätzlich ist an dem Kabel 140 der bereits in den 10 und 11 erläuterte Markierungsstreifen 125 vorgesehen. Der Markierungsstreifen 125 kann wie oben erläutert auch bei einer zylindrischen Ausgestaltung des Isolators 35 durch ein entsprechendes Formwerkzeug während des Extrudierens des Isolators 35 mit auf den Isolator 35 aufgebracht werden. Die zylindrische Ausgestaltung der Oberfläche 80 des Isolators 35 hat den Vorteil, dass das Formwerkzeug während des Extrudierens des Isolators 35 um die verdrillten elektrischen Leiter 25, 30 stillstehen kann. Auf diese Weise ist die Extrudiermaschine 75 besonders einfach ausbildbar.
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Die glatte Oberfläche 80 des Isolators 35 des Kabels 160 kann besonders einfach alternativ zu der oben genannten Ausgestaltung mittels eines Druckverfahrens mit dem Markierungsstreifen 125 versehen werden, um das Auffinden des darunter liegenden elektrischen Leiters 25, 30 zu erleichtern.
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14 eine Draufsicht auf ein Kabel 145 gemäß einer siebten Ausführungsform. 15 zeigt einen Querschnitt entlang einer in 14 gezeigten Schnittebene C-C durch das in 14 gezeigte Kabel 145. 16 eine Draufsicht auf das in 14 gezeigte Kabel 145 in einem eingesteckten Zustand und 17 eine Draufsicht auf das in 14 gezeigte Kabel 145 nach einem ersten Verfahrensschritt.
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Das Kabel 145 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 3 und 4 gezeigten Kabel 65 ausgebildet. Abweichend weist das Kabel 145 zusätzlich zwischen den beiden elektrischen Leitern 25, 30 einen Trennisolator 150 auf, der einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Querschnitte für den Trennisolator 150 denkbar. Der Trennisolator 150 ist aus elektrisch isolierendem Material gefertigt und zwischen dem ersten elektrischen Leiter 25 und dem zweiten elektrischen Leiter 30 angeordnet. Der Trennisolator 145 folgt dabei in Längsrichtung der Spiralform der beiden elektrischen Leiter 25, 30 und windet sich somit um die Längsachse 55 des Kabels 145. Der Trennisolator 150 trennt dabei den ersten elektrischen Leiter 25 von dem zweiten elektrischen Leiter 30. Zwischen dem Trennisolator 150 und dem Isolator 35 kann ferner zusätzlich eine Trennschicht 155 vorgesehen sein. Der Trennisolator 150 wird auch die Zugentlastung 85 der Extrudiermaschine 75 zugeführt werden oder durch die Extrudiermaschine 75 extrudiert werden.
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Das Kabel 145 eignet sich ferner zur einfachen Ausbildung eines Steckverbinders 165 an einem Längsende 170 des Kabels 145. Dazu wird in einem ersten Verfahrensschritt der Isolator 35 durch einen Querschnitt 175 aufgetrennt. Der Querschnitt 175 erfolgt ausschließlich durch das Material des Isolators 35, nicht jedoch durch die elektrischen Leiter 25, 30 und den Trennisolator 150. Dies kann beispielsweise mittels einer Abisolierzange oder einem speziellen zur Quertrennung des Isolators 35 ausgebildeten Werkzeugs erfolgen. Damit weist das Kabel 145 einen ersten Isolatorabschnitt 180, der an dem Längsende 170 angeordnet ist, und einen zweiten Isolatorabschnitt 185, der dem Isolator 35 am restlichen Kabel 145 entspricht, auf.
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In einem zweiten Schritt wird der erste Isolatorabschnitt 180 in Längsrichtung, also in Richtung der Längsachse 55, in 17 nach rechts von den elektrischen Leitern 25, 30 und dem Trennisolator 150 abgezogen. Nach dem Abziehen liegen dann die elektrischen Leiter 25, 30 blank vor. Die elektrischen Leiter 25, 30 werden in diesem Zustand elektrisch durch den Trennisolator 150 voneinander elektrisch isoliert. Der Trennisolator 150 ist in seiner Breite quer zur Längsrichtung derart ausgebildet, dass auch bei einem tangentialen Verbiegen der elektrischen Leiter 25, 30 diese nicht aneinander gedrückt werden können. Auf diese Weise kann ein unerwünschter elektrischer Kontakt zwischen dem ersten elektrischen Leiter 25 und dem zweiten elektrischen Leiter 30 in abisoliertem Zustand vermieden werden. Da der erste elektrische Leiter 25 bzw. der zweite elektrische Leiter 30 drahtförmig ausgebildet sind, weist der elektrische Leiter 25, 30 eine Steifigkeit auf, die ein Einstecken in einen Buchsenkontakt 160 ermöglicht. Im Buchsenkontakt 160 werden der erste elektrische Leiter 25 bzw. der zweite elektrische Leiter 30 kontaktiert. Da der erste elektrische Leiter 25 spiralförmig zu dem zweiten elektrischen Leiter 30 verläuft, kann zusätzlich ein Schritt vorgesehen sein, bei dem der erste elektrische Leiter 25 oder der zweite elektrische Leiter 30 parallel zur Längsachse 55 ausgerichtet wird, um so ein Einstecken des Steckverbinders 165 in den Buchsenkontakt 160 ohne Drehbewegung zu ermöglichen.
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Bei der in den 14 bis 17 gezeigten Ausführungsform ist der erste elektrische Leiter 25 bzw. der zweite elektrische Leiter 30 hohlzylindrisch ausgebildet und umfasst die Zugentlastung 85 umfangsseitig. Selbstverständlich kann der erste elektrische Leiter 25 bzw. der zweite elektrische Leiter 30 auch zylindrisch ohne die innenseitige Anordnung der Zugentlastung 85 ausgebildet sein. Selbstverständlich sind auch für den elektrischen Leiter 25, 30 andere Querschnittsformen denkbar. Die Zugentlastung 85 kann selbstverständlich auch in den Trennisolator 150 integriert oder die Funktion der Zugentlastung 85 durch den Trennisolator 150 übernommen werden.
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Auch ist denkbar, dass anstatt der Trennschicht 155 zum erleichterten Abziehen des Isolatorabschnitts 180 der Isolator 135 direkt an den Trennisolator 150 angrenzt und somit auf die Trennschicht 155 verzichtet wird. Auch kann die Funktion der Trennschicht 155 durch eine Werkstoffkombination zwischen dem Isolator 35 und dem Trennisolator 150 bereitgestellt werden, wobei bei der Werkstoffkombination nur eine geringfügige oder gar keine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trennisolator 150 und dem Isolator 35 bereitgestellt wird.
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Durch die oben gezeigten Ausführungsformen ist das Kabel 10, 65, 95, 100, 120, 140, 145 besonders resistent gegen das Eindringen von Flüssigkeiten zwischen die beiden elektrischen Leiter 25, 30. Ferner wird, wenn das Kabel 10, 65, 95, 100, 120, 140, 145 in ein nicht dargestelltes Gehäuse eingeführt wird, nur eine Abdichtung für dieses genau einzelne Kabel 10, 65, 95, 100, 120, 140, 145 notwendig, so dass das Risiko von einem Flüssigkeitseinbruch in das Gehäuse durch eine Einzelabdichtung kostengünstig reduziert werden kann. Ferner wird vermieden, dass die elektrischen Leiter 25, 30 sich unbeabsichtigt aufdrillen, da diese zusammen durch den gemeinsamen Isolator 35 befestigt sind. Durch die gemeinsame Umschließung der elektrischen Leiter 25, 30 sind die Kabel 10, 65, 95, 100, 120, 140, 145 besonders unempfindlich gegen Umgebungsmedien. Ferner wird die Impedanz durch die das Kabel 10, 65, 95, 100, 120, 140, 145 umgebenden Umgebungsmedien nur reduziert beeinflusst. Auch wird vermieden, dass die Verdrillung der elektrischen Leiter 25, 30 bei einem Verlegen des Kabels 10, 65, 95, 100, 120, 140, 145 sich nicht öffnen kann, so dass weitere Probleme hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit durch sich öffnende Augen bei üblicherweise verdrillten Kabeln vermieden werden können.
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Es wird darauf hingewiesen dass die in den 1 bis 17 gezeigten Ausführungsformen die bevorzugten Ausführungsformen sind. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsformen auch untereinander miteinander kombiniert werden, um das Kabel 10, 65, 95, 100, 120, 140, 145 wunschgemäß ausbilden zu können.
