DE19744667A1 - Low voltage cable for motor vehicles - Google Patents

Low voltage cable for motor vehicles

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Abstract

The low voltage cable for motor vehicles consists of a conductor and an insulating sleeve enclosing the conductor. The conductor consists of one or more aluminium alloy wires of dia. between 0.12 and 0.70 mm. and a strain resistance of 120 to 200 N/mm2, a 0.2 limit of at least 80 N/mm2 and extension AL=100 of at least 12 per cent and an electrical conductivity of greater than 34.5 m/Ohm.mm2. The alloy contains iron, magnesium, silicon, zinc, boron, copper, vanadium, manganese and titanium in defined proportions as well as aluminium, impurities of up to 0.1 wt. percent and undissolved iron components in the form of particles of less than 5 microns

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederspannungsleitung für die elektrische Verbindung elektri­ scher und elektronischer Bauteile, in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Leiter mit einer ihn umschließenden Isolierhülle.The invention relates to a low-voltage electrical line for electrical connection shear and electronic components, in motor vehicles, consisting of a conductor with a insulating sleeve surrounding it.

Leiter derartiger Niederspannungsleitungen bestehen üblicherweise aus Kupfer. Im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik sind bisher nur in Einzelfällen Aluminiumleitungen im Querschnittsbereich ≧ 16 mm2 bekanntgeworden. Obwohl in der Kraffahrzeugtechnik allgemein eine leichtere Bauweise zur Treibstoffeinsparung angestrebt wird, gelang es bisher nicht, bei den Niederspannungsleitungen für Kraftfahrzeuge den Werkstoff Kupfer durch einen spezifisch leichteren Werkstoff zu ersetzen. Mit den Austauschwerkstoffen ließen sich die kraftfahrzeugspezifischen Anforderungen hinsichtlich einer hohen Festigkeit bei möglichst hoher elektrischer Leitfähigkeit, einer hohen Kriech- und Korrosionsbeständigkeit, einer hohen Biege- und Wärmebeständigkeit sowie gleichbleibend geringer Übergangswiderstände der Kontaktierung bei thermo-mechanischer und chemischer Belastung nicht erzielen.The conductors of such low-voltage lines are usually made of copper. In the field of motor vehicle technology, aluminum lines in the cross-sectional area ≧ 16 mm 2 have only become known in individual cases. Although a lighter design is generally sought in fuel vehicle technology to save fuel, it has not been possible to replace copper with a specifically lighter material for low-voltage cables for motor vehicles. With the exchange materials, the vehicle-specific requirements with regard to high strength with the highest possible electrical conductivity, high creep and corrosion resistance, high bending and heat resistance and consistently low contact resistance of the contacting under thermo-mechanical and chemical stress could not be achieved.

Es ist zwar bekannt, das Al 99,5 E und verschiedene Legierungssysteme wie AlFeCo (Southwire-Legierung, USA), AlFe (Southwire-Legierung, USA) oder AlCuMgBe (Elektrokoppar, Schweden) sowie AlSi für Mikrodrähte, AlMgSi (Aldrey), AlFeSi, AlCuMg, AlFeCu, AlFeMg und AlFeMgCu für die verschiedenstene Einsatzgebiete, angefangen von Stromschienen über Kabel und elektrische Leitungen (z. B. Schweißleitungen, Wickeldrähte, Telefonleitungen, Freileitungen und Spezialleitungen für den Luftfahrtbereich) zu verwenden, dennoch ist keine der bisher bekannten Zusammensetzungen als Basiswerkstoff für entsprechende Leiterausbildungen in Niederspannungsleitungen für Kraftfahrzeuge geeignet.It is known that Al 99.5 E and various alloy systems such as AlFeCo (Southwire alloy, USA), AlFe (Southwire alloy, USA) or AlCuMgBe (Elektrokoppar, Sweden) and AlSi for micro wires, AlMgSi (Aldrey), AlFeSi, AlCuMg, AlFeCu, AlFeMg and AlFeMgCu for a wide range of applications, starting from Busbars via cables and electrical lines (e.g. welding lines, winding wires, Use telephone lines, overhead lines and special lines for the aviation sector), nevertheless, none of the previously known compositions is the base material for the corresponding ones Conductor training in low-voltage lines suitable for motor vehicles.

Die Festigkeit von Al 99,5-E läßt sich im Prinzip nur durch Kaltverformung erhöhen. Dabei stehen die erreichbaren Dehnungswerte aber im Widerspruch zum Anwendungsfall. Nimmt man eine geringere elektrische Leitfähigkeit in Kauf, so läßt sich der verfügbare Festigkeitsbereich nach oben durch Leitlegierungen beträchtlich erweitern. Jedoch sind diese Materialien zum Teil durch Beimengungen von Kupfer hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit unzureichend, andere sind in nicht ausreichendem Maße bis 105°C dauerhaft wärmebeständig oder lassen sich nur in aufwendiger Verfahrenstechnik fertigen bzw. verfügen aufgrund der Auswahl und Menge der eingesetzten Elemente nicht über eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit und Kontaktsicherheit. In principle, the strength of Al 99.5-E can only be increased by cold working. Here the achievable elongation values contradict the application. Takes if a lower electrical conductivity is purchased, the available strength range can be determined expand upwards significantly with lead alloys. However, these are materials partly inadequate with regard to their corrosion resistance due to the addition of copper, others are not sufficiently heat-resistant up to 105 ° C or can only be manufactured using complex process technology or are available due to the Selection and amount of elements used do not have sufficient electrical Conductivity and contact security.  

Dabei ist festzustellen, daß Legierungszusammensetzung und Mikrostruktur entscheidend die mechanischen Eigenschaften und somit die Eigenschaftskombinationen Festig­ keit/Dehnung, Kriechbeständigkeit, Übergangswiderstand im Kontaktbereich und Biegefe­ stigkeit/Festigkeit beeinflussen.It should be noted that the alloy composition and microstructure are crucial the mechanical properties and thus the combination of properties strength / elongation, creep resistance, contact resistance in the contact area and bending joint influence strength.

In der Patentschrift DD 205 699 wird eine AlFeMgCu-Legierung vorgeschlagen, die zum Ziel der Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit einen qualitätsbestimmenden Anteil Kupfer aufweist. Diese Legierung wird hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit und mechanischen Kennwerte einer AlFeMg-Legierung nach DD 208 392 gegenübergestellt.In the patent specification DD 205 699 an AlFeMgCu alloy is proposed, which is the goal the increase in electrical conductivity has a quality-determining proportion of copper. This alloy is considered in terms of its electrical conductivity and mechanical Characteristic values of an AlFeMg alloy compared to DD 208 392.

Die Legierung nach DD 208 392 enthält 0,5 bis 0,9 Masse-% Fe und/oder gleich/kleiner 2,5 Masse-% Ni und/oder gleich/kleiner 2,5 Masse-% Co und/oder gleich/kleiner 2,5 Masse-% Cu und/oder gleich/kleiner 2,5 Masse-% Cer-Mischmetall und/oder gleich/kleiner 1,0 Masse-% Mg. Sie wird einer speziellen thermischen Behandlung unterzogen und erreicht bei einer Zugfestigkeit von 172 N/mm2 eine Bruchdehnung von 6% bzw. bei einer Zugfestigkeit von 165 N/mm2 eine Bruchdehnung von 7%. Mit diesen Bruchdehnungswerten ist die Herstellung feindrähtiger Litzenleiter mit einem Nennquerschnitt bis 6 mm2, die einer Biegewechselzahl <10 000 gerecht werden müssen, nicht möglich. Aus diesem Grunde haben sich derartig hergestellte Drähte in der Praxis für die Fertigung von Fahrzeugleitungen nicht eingeführt.The alloy according to DD 208 392 contains 0.5 to 0.9 mass% Fe and / or equal to / less than 2.5 mass% Ni and / or equal to / less than 2.5 mass% Co and / or equal to / less 2.5% by mass of Cu and / or equal to or less than 2.5% by mass of cerium mixed metal and / or equal to / less than 1.0% by mass of Mg. It is subjected to a special thermal treatment and reaches a tensile strength of 172 N / mm 2 an elongation at break of 6% or, at a tensile strength of 165 N / mm 2, an elongation at break of 7%. With these elongation at break values, it is not possible to manufacture fine-stranded stranded conductors with a nominal cross-section of up to 6 mm 2 , which have to cope with a number of bending cycles <10,000. For this reason, wires manufactured in this way have not been introduced in practice for the production of vehicle cables.

Die in DD 205 699 vorgeschlagene AlFeDu-Legierung zeigt demgegenüber verbesserte mechanische und elektrische Kennwerte, die einem Einsatz in Fahrzeugleitungen entgegenkommen, jedoch enthält die Legierung mehr als 0,03 Masse-% Cu, wodurch eine bedeutende Beeinträchtigung der Korrosionsbeständigkeit bewirkt wird.In contrast, the AlFeDu alloy proposed in DD 205 699 shows improved mechanical properties and electrical parameters that are suitable for use in vehicle cables, however, the alloy contains more than 0.03 mass% of Cu, which makes it significant Impairment of the corrosion resistance is caused.

In einer weiteren bekannten Legierung für Leiterdrähte nach DE-OS 27 01 314 werden als Verfestigungselemente unter Zielsetzung eines hohen elektrischen Leitwertes die Elemente Fe, Si und Cu eingesetzt. Auch in diesem Falle erweist sich der relativ hohe Cu-Gehalt und die damit einhergehende Korrosionsanfälligkeit als Hindernis für den Einsatz unter Kfz- spezifischen Bedingungen.In another known alloy for conductor wires according to DE-OS 27 01 314 as Strengthening elements with the aim of achieving a high electrical conductivity Fe, Si and Cu used. In this case, too, the relatively high Cu content and the associated susceptibility to corrosion as an obstacle for use under automotive specific conditions.

Das Streben nach erhöhter Festigkeit und Bruchdehnung für die Herstellung von Al- Freileitungsseilen wird gemäß DD 20 02 318 durch hohe Beimengungen von Fe bei geringem Si- und Mg-Gehalt deutlich. Die dabei erreichte Leitfähigkeit ca. 33,9 m/Ω . mm2 wird den Erfordernissen nach geringen Spannungsabfällen in der Kfz-Elektrik nicht gerecht. The striving for increased strength and elongation at break for the production of Al overhead line ropes is evident according to DD 20 02 318 by high admixtures of Fe with a low Si and Mg content. The conductivity achieved in this case is approx. 33.9 m / Ω. mm 2 does not meet the requirements for low voltage drops in automotive electrics.

In der nach DD 150 965 mit 0,4 bis 1,2 Masse-% Fe und 0,6 bis 1,5 Masse-% Kobalt sowie einem Siliziumanteil von kleiner 0,05 Masse-% vorgeschlagenen Legierung handelt es sich um das Streben nach einem rekristallisationsträgen Gefüge, d. h. um eine Verschiebung des Festigkeitsabfalles zu höheren Temperaturen hin. Im voraussetzungsgemäßen Zustand liegt die Bruchdehnung dieser Legierung wieder deutlich unter den erforderlichen Werten von mindestens 12%.In the DD 150 965 with 0.4 to 1.2 mass% Fe and 0.6 to 1.5 mass% cobalt as well a silicon content of less than 0.05 mass% proposed alloy to strive for a recrystallization-inert structure, d. H. to shift the Decrease in strength towards higher temperatures. Is in the required condition the elongation at break of this alloy is again significantly below the required values of at least 12%.

Unabhängig von den mechanischen Voraussetzungen bestimmen jedoch ganz wesentlich die Oxidschichten der Leitermaterialien die Größe der Kontaktwiderstände und damit den Spannungsabfall in elektrischen Verbindungen.Regardless of the mechanical requirements, however, determine very significantly the oxide layers of the conductor materials the size of the contact resistances and thus the Voltage drop in electrical connections.

Während auf Kupfer dickere (einige µm) und relativ fest haftende Oxid- und Sulfidschichten die Stromleitung nicht oder nur geringfügig behindern, wird der Stromfluß bei Leitern aus Al- Materialien durch die Isoliereigenschaften der Al2O3-Schicht wesentlich beeinträchtigt. Da das Wachstum der Al-Oxidschichten bei hohen Temperaturen, hoher Feuchte und korrosiven Einwirkungen ansteigt, ist auch eine wesentliche Erhöhung der Übergangswiderstände an elektrischen Kontakten bei Kfz-spezifischen Belastungen zu verzeichnen.While thicker (a few µm) and relatively firmly adhering oxide and sulfide layers do not or only slightly impede the power line, the current flow in conductors made of Al materials is significantly impaired by the insulating properties of the Al 2 O 3 layer. Since the growth of the Al oxide layers increases at high temperatures, high humidity and corrosive effects, there is also a significant increase in the contact resistance at electrical contacts under motor vehicle-specific loads.

Bekannt ist weiterhin, Leitdrähte nach an sich bekannter Weise im Ein- oder Mehrschichtverfahren oberflächenzubehandeln, z. B. in Form von Verkupfern, Vernickeln, Verzinnen oder Versilbern.It is also known to use guide wires in a manner known per se in a single or multi-layer process surface treatment, e.g. B. in the form of copper plating, nickel plating, tinning or Silver.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewichtsreduzierende Niederspannungsleitung für Kraftfahrzeuge zu entwickeln, die eine zuverlässige elektrische Verbindung der elektrischen und elektronischen Bauteile in Bordnetzverdrahtungssystemen gewährleistet.The invention is based, a weight-reducing low-voltage line the task for motor vehicles to develop a reliable electrical connection of the electrical and electronic components in wiring system systems.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst, daß der Leiter aus einem oder mehreren Al-Legierungsdrähten besteht, die im Nenndurchmesser von 0,10-0,70 mm eine Zugfestigkeit Rm von 120 bis 200 N/mm2, eine 0,2 Streckgrenze von mindestens 80 n/mm2 eine Dehnung AL100 von mindestens 12% und eine elektrische Leitfähigkeit (γ20) von <34,5 m/Ohm mm2 aufweisen, wobei sich eine Legierung in der Zusammensetzung
This object is achieved according to the invention in that the conductor consists of one or more Al alloy wires which have a tensile strength R m of 120 to 200 N / mm 2 and a 0.2 yield strength in the nominal diameter of 0.10-0.70 mm of at least 80 n / mm 2 have an elongation A L100 of at least 12% and an electrical conductivity (γ 20 ) of <34.5 m / ohm mm 2 , with an alloy in the composition

  • - 0,4 bis 1,3 Masse-% Fe- 0.4 to 1.3 mass% of Fe
  • - 0,10 bis 0,25 Masse-% Si- 0.10 to 0.25 mass% Si
  • - 0,005 bis 0,012 Masse-% B- 0.005 to 0.012 mass% B
  • - 0,02 bis 0,20 Masse-% Mg- 0.02 to 0.20 mass% of Mg
  • - 0,007 bis 0,04 Masse-% Zn- 0.007 to 0.04 mass% Zn
  • - max. 0,01 Masse-% Cu, max. 0,01 Masse-% V. max. 0,005 Masse-% Mn und max. 0,02 Masse-% Ti- Max. 0.01 mass% Cu, max. 0.01 mass% V. max. 0.005 mass% Mn and max. 0.02 mass% of Ti
  • - Rest Aluminium einschließlich höchstens 0,1 Masse-% sonstiger Verunreinigungen und einem ungelösten Fe-Anteil in Form kleinster Teilchen als der geeigneten Leiterwerkstoff erwies.- balance aluminum including a maximum of 0.1% by mass of other impurities and an undissolved Fe component in the form of tiny particles as the suitable conductor material proved.

Überraschenderweise wird hierbei durch die definierte Zulegie­ rung von Mg, B, Si und Zn in o.g. Konzentrationsbereichen eine mikrodisperse Verteilung des Eisens im Aluminium bewirkt, wo­ durch die geforderten mechanischen Eigenschaften des Drahtes bei hoher elektrischer Leitfähigkeit erreicht werden.Surprisingly, this is due to the defined allowance Mg, B, Si and Zn in the above Concentration ranges one microdisperse distribution of iron in aluminum causes where due to the required mechanical properties of the wire high electrical conductivity can be achieved.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Außenbereich der Legierungs­ drähte mit einer geschlossenen metallischen, ein- oder mehr­ schichtigen Oberflächenbeschichtung versehen ist, die aus Zinn, Kupfer, Nickel, Silber oder deren Legierungen besteht und homo­ gen und duktil ausgebildet ist.It is useful if the outer area of the alloy wires with a closed metallic, one or more layered surface coating is made of tin, There is copper, nickel, silver or their alloys and homo gene and ductile.

Die Leiterkonstruktion ermöglicht im Zusammenwirken mit dem Lei­ terwerkstoff eine langzeitlich stabile elektrische und mechani­ sche Verbindung mit konventionellen Kraft- und formschlüssigen Anschlußmitteln unter Kfz-spezifischen Bedingungen. Dabei ge­ währleistet die erfindungsgemäße Leitung in Verbindung mit den kraftfahrzeugspezifischen Anschlußmitteln nach korrosiver Bela­ stung mit Schadgas, feuchter Wärme und intermittierendem Salz­ nebel (96 h) und thermischer Dauerbelastung von 105°C über 3000 h eine Erhöhung der Kontaktübergangswiderstände vom maximal 20% und im Biege-Wechsel-Test < 10.000 Biegewechselzyklen bei -40°C.The ladder construction enables in cooperation with the Lei terwerkstoff a long-term stable electrical and mechani cal connection with conventional positive and positive Connection equipment under vehicle-specific conditions. Here ge guarantees the line according to the invention in connection with the motor vehicle-specific connection means according to corrosive Bela with harmful gas, moist heat and intermittent salt fog (96 h) and permanent thermal load of 105 ° C above 3000 h an increase in contact resistance from the maximum 20% and in the bending alternation test <10,000 alternating bending cycles -40 ° C.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Niederspannungsleitung weist ein im Vergleich zu Leitungen mit leitwertgleichem Kupferquerschnitt ein um 30 bis 55% geringeres Gewicht auf.The low-voltage line constructed according to the invention has a compared to cables with a copper cross-section with the same conductance a 30 to 55% lower weight.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in einer Alter­ nativ-Lösung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.The problem underlying the invention becomes old Native solution with the features of claim 3 solved.

Erfindungsgemäß wird das Magnesium in der beschriebenen Konzen­ tration als Mischkristall mit Aluminium und anderen definierten Beimengungen im Gefüge eingesetzt, um damit eine dem Anwendungs­ fall entsprechende Kombination zwischen elektrischer Leitfähig­ keit, Zugfestigkeit und Dehnung sowie Korrosions- und Kontakt­ sicherheit zu erhalten.According to the invention, the magnesium in the concences described defined as a mixed crystal with aluminum and others Additions in the structure are used to make the application appropriate combination between electrically conductive  strength, tensile strength and elongation as well as corrosion and contact to get security.

Der Fe-Anteil bewirkt im Rahmen eines definierten Ausscheidungs­ zustandes die Behinderung der Versetzungswanderung. Damit führt die Stabilisierung der Subkornstruktur zu einer verbesserten Wärmebeständigkeit der mechanischen Eigenschaften und zu einer hohen Kriechbeständigkeit, was wiederum ausschlaggebend ist für ein gutes Langzeitverhalten der Kontaktierung.The Fe portion causes a defined excretion condition the disability of the transfer migration. With that leads the stabilization of the subgrain structure to an improved one Heat resistance of the mechanical properties and to a high creep resistance, which in turn is crucial for good long-term behavior of the contact.

Die Oberflächenbeschichtung dient zur Eliminierung der Alumini­ um-Oxidschicht und zum Schutz vor korrosiven Einflüssen. Von entscheidender Bedeutung für die Qualität des Kfz-spezifischen Gebrauchswertverhaltens hinsichtlich dieser Oberflächenbeschich­ tung sind folgende Faktoren:
The surface coating serves to eliminate the aluminum oxide layer and to protect against corrosive influences. The following factors are of crucial importance for the quality of the vehicle-specific behavior in terms of utility value with regard to this surface coating:

  • - Beständigkeit gegen Kfz-spezifische Beeinflussungen;- Resistance to vehicle-specific influences;
  • - Gewährleistung der Duktilität der Oberfläche nach den Zieh- und Glühprozessen der Drahtherstellung aus dem beschichteten Vormaterial auf Drähte bis zu einem Durchmesser von 0,10 mm;- Ensuring the ductility of the surface according to the Drawing and annealing processes of wire production from the coated material on wires up to one Diameter of 0.10 mm;
  • - Unverletzlichkeit der Beschichtung bei Kontaktierung der Leitung mit Kfz-typischen Verbindungselementen (z. B. Crimpen);- Inviolability of the coating when making contact the line with typical automotive connectors (e.g. crimping);
  • - chemische und physikalische Langzeitbeständigkeit des Materialsystems AlFeMg-Legierung/Oberflächenmaterial.- Long-term chemical and physical resistance of the Material system AlFeMg alloy / surface material.

Zur weiteren Stabilisierung des Zuverlässigkeitsverhaltens ge­ genüber klimatischen Einflüssen sowie auch zur weiteren Verbes­ serung der Biegbarkeit des Litzenleiters ist es vorteilhaft, wenn die den Leiter bildenden Legierungsdrähte mit einem hydro­ phoben, einen Gleiteffekt aufweisenden Film benetzt sind. Hier­ für wird ein dem Fachmann an sich bekanntes spezielles Öl ver­ wendet.To further stabilize the reliability behavior against climatic influences as well as for further verbs To improve the bendability of the stranded conductor, it is advantageous  if the alloy wires forming the conductor are coated with a hydro phoben, a film with a sliding effect are wetted. Here for a special oil known per se to the person skilled in the art turns.

Zur weiteren Optimierung der Leiterkonstruktion ist es zweckmä­ ßig, wenn der Leiter im Leiternennquerschnittsbereich bis etwa 6 mm2 als Litzenleiter mit einer Schlaglänge von (13 ± 2) × Lit­ zenleiterdurchmesser D aufgebaut ist. Dabei ist der Litzenleiter vorzugsweise konzentrisch aufgebaut. Die so hergestellte Leiter­ konstruktion wird in üblicher Weise mit für die Kraftfahrzeug­ technik geeigneten Isoliermaterialien isoliert und kann sowohl als Einzelleitung als auch in Bandform oder mehradrig verseilt und ummantelt eingesetzt werden.To further optimize the conductor design, it is expedient if the conductor is constructed in the nominal nominal cross-sectional area up to approximately 6 mm 2 as a stranded conductor with a lay length of (13 ± 2) × lit. The stranded conductor is preferably constructed concentrically. The conductor construction thus produced is insulated in the usual way with insulating materials suitable for motor vehicle technology and can be used both as a single line and in the form of a ribbon or multi-stranded and sheathed.

Die erfindungsgemäße Niederspannungsleitung läßt sich effektiv herstellen und verarbeiten und weist unter Zugrundelegung eines leitwertgleichen Kupferquerschnitts ein ca. 50% niedrigeres Leitergewicht auf. Dabei ist zugleich eine um 10% höhere Strom­ belastbarkeit gegeben, da die für die Abführung der Stromwärme maßgebende Leiteroberfläche des Aluminiumleiters etwa 28% grö­ ßer ist als die Oberfläche des Kupferleiters kleineren Durchmes­ sers. Der Litzenleiter kann mit den auch für Kupferleitungen üblichen Anschlußelementen kontaktiert werden und gewährleistet in den gebräuchlichen Preßverbindungen einen dauerhaft guten Kontaktdruck und damit geringe Übergangswiderstände, da die Le­ gierungsdrähte eine bis zu 10-fach höhere Kriechbeständigkeit aufweisen als Al 99,5-E (w). Diese Feststellungen gelten auch nach thermischer Alterung, feuchter Wärme, Hydrolyse- und Schad­ gasbeanspruchung sowie unter Beachtung der auch für Kupferleiter üblichen Schutzmaßnahmen gegen eine direkte Beaufschlagung durch Salznebel. Infolge des günstigen Festigkeits-Dehnungs-Verhält­ nisses der Legierungsdrähte und der auf den Leiterwerkstoff ab­ gestimmten Verlitztechnik wird eine gute Beständigkeit der Lei­ tung gegenüber Brüchen bei richtungswechselnder Biegebeanspru­ chung sowie Stoß- und Schwingungsfestigkeit auch bei niedrigen Temperaturen erreicht.The low-voltage line according to the invention can be used effectively manufacture and process and based on a Conductivity equivalent copper cross section an approx. 50% lower Ladder weight. At the same time there is a 10% higher current resilience given that for the dissipation of electricity heat decisive conductor surface of the aluminum conductor is about 28% larger ß is smaller than the surface of the copper conductor sers. The stranded wire can also be used for copper cables usual connection elements are contacted and guaranteed in the common press connections a permanently good Contact pressure and thus low contact resistance, since the Le Gier wires up to 10 times higher creep resistance have as Al 99.5-E (w). These statements also apply after thermal aging, moist heat, hydrolysis and damage gas exposure and taking into account that also for copper conductors usual protective measures against direct exposure to Salt spray. As a result of the favorable strength-elongation ratio of the alloy wires and that on the conductor material tuned bunching technique will ensure good durability of the lei against fractures when the bending stress changes direction  as well as shock and vibration resistance even at low Temperatures reached.

In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungs­ formen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigenIn the drawing there are two exemplary embodiments Shapes of the invention shown schematically. Show it

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Nieder­ spannungsleitung für Straßenfahrzeuge und Fig. 1 shows a cross section through an inventive low voltage line for road vehicles and

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Darstellung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a modified embodiment in a representation according to FIG. 1.

Dargestellt in Fig. 1 ist ein einen Nennquerschnitt von 1,5 mm2 aufweisender Leiter mit einem Durchmesser D, der aus 19 Al-Le­ gierungsdrähten 1 zu einem unilay-konzentrischen Verband mit einer Schlaglänge von 16 mm verseilt ist. Über die 19-drähtige Leiterkonstruktion ist eine Isolierhülle 2 aus abriebfestem, flammwidrigem, Kfz-medienbeständigem, weichem Polyvinylchlorid extrudiert.Shown in FIG. 1 is a conductor having a nominal cross section of 1.5 mm 2 with a diameter D, which is stranded from 19 Al alloy wires 1 to form a unilay-concentric assembly with a lay length of 16 mm. An insulating sleeve 2 made of abrasion-resistant, flame-retardant, vehicle media-resistant, soft polyvinyl chloride is extruded over the 19-wire conductor construction.

Jeder Al-Legierungsdraht 1 mit einem Nenndurchmesser von 0,31 mm ist mit einer aus Nickel bestehenden Deckschicht 3 von 0,1 bis 1,5 µm Wanddicke versehen.Each Al alloy wire 1 with a nominal diameter of 0.31 mm is provided with a cover layer 3 made of nickel with a wall thickness of 0.1 to 1.5 μm.

Der Legierungsdraht 1 weist vor dem Verlitzprozeß eine Zug­ festigkeit Rm von 166 bis 176 N/mm2, eine Dehnung AL=100 von 12-15% sowie eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von ca. 35,7 m/Ω.mm2 auf.The alloy wire 1 has a tensile strength R m of 166 to 176 N / mm 2 , an elongation A L = 100 of 12-15% and a specific electrical conductivity of approximately 35.7 m / Ω.mm 2 before the bunching process .

Der mit einer Wanddicke von ca. 0,3 mm isolierte unilaykonzen­ trische und verdichtete Leiterverbund mit einem Außendurchmesser von 1,48 mm ermöglicht einen Leitungsdurchmesser von ca. 2,1 mm und befindet sich damit im Größtmaßbereich einer vergleichbaren Kupferleitung mit einem Nennquerschnitt von 1 mm2. The unilay-concentrated and compressed conductor assembly with an outer diameter of 1.48 mm, insulated with a wall thickness of approx. 0.3 mm, enables a cable diameter of approx. 2.1 mm and is therefore in the largest dimension range of a comparable copper cable with a nominal cross section of 1 mm 2nd

Eine so hergestellte Leitung ermöglicht im Biege-Wechsel-Test bei -40°C mindestens 20.000 Biegezyklen. Nach Schadgas-/Feuch­ te-Wärme-Belastung liegt die Erhöhung des Übergangswiderstandes zwischen Leiter und verzinntem Kontaktelement bei nur 18% des zulässigen Wertes. Nach 96-h-Belastung mit intermittierendem Salznebel wird ebenfalls nur eine Erhöhung des Übergangswider­ standes von max. 15% gegenüber dem zulässigen Höchstwert einer Verdoppelung erreicht.A cable manufactured in this way enables the flexure change test at -40 ° C at least 20,000 bending cycles. After harmful gas / moisture te heat load is the increase in contact resistance between conductor and tinned contact element in only 18% of the permissible value. After 96 h exposure with intermittent Salt spray will also only increase the transition resistance of max. 15% compared to the maximum allowed one Doubling achieved.

Spannungsabfall und Leiterfestsitz über eine Beanspruchungsdauer von 3000 h bei 105°C verhalten sich analog den Werten leitwert­ gleicher Kupferleiter.Voltage drop and tight fit over a period of use from 3000 h at 105 ° C behave analogously to the conductance values same copper conductor.

Im Ergebnis ist eine derartige Leitung gegenüber einer leitwert­ gleichen Kupferleitung mit dünnwandiger Isolierhülle um ca. 36% gewichtsreduziert, besitzt eine ca. 1,1-fache Strombelastbarkeit und kann sehr komplex zur Verdrahtung fahrzeugelektrischer und elektronischer Geräte unter Nutzung bekannter Konfektionierungs- und Kontaktierungstechnik eingesetzt werden.As a result, such a line is opposite a conductance same copper cable with thin-walled insulating sleeve by approx. 36% reduced in weight, has an approx. 1.1 times current carrying capacity and can be very complex for wiring vehicle electrical and electronic devices using known assembly and contacting technology can be used.

Fig. 2 zeigt eine vergleichbare Niederspannungsleitung mit ei­ nem einen Nennquerschnitt von 2,5 mm2 aufweisenden Leiter mit dem Durchmesser D, der ebenfalls aus 19 AlFeMg-Legierungsdrähten 1 zu einem unilay-konzentrischen Verband mit einer Schlaglänge von 24 mm verseilt ist. Über diese Leiterkonstruktion ist eben­ falls eine Isolierhülle 2 extrudiert. Jeder AlFeMg-Legierungs­ draht 1 mit einem Nenndurchmesser 0,40 mm ist mit einer aus Nickel bestehenden Oberflächenbeschichtung 3 versehen und weist eine Zugfestigkeit Rm von 120 MPa, eine Dehnung AL=100 von 14,5% und einen Leiterwiderstand von 12,2 mΩ/m auf. Fig. 2 shows a comparable low-voltage line with egg nem a nominal cross section of 2.5 mm 2 having conductor with the diameter D, which is also stranded from 19 AlFeMg alloy wires 1 to a unilay-concentric assembly with a lay length of 24 mm. About this conductor construction is just if an insulating sleeve 2 is extruded. Each AlFeMg alloy wire 1 with a nominal diameter of 0.40 mm is provided with a surface coating 3 made of nickel and has a tensile strength R m of 120 MPa, an elongation A L = 100 of 14.5% and a conductor resistance of 12.2 mΩ / m.

Eine derartige Leitung ist gegenüber einer leitwertgleichen Kup­ ferleitung mit dünnwandiger Isolierhülle um ca. 32% gewichts­ reduziert, besitzt eine 1,13-fache Strombelastbarkeit und kann sehr komplex zur Verdrahtung fahrzeugelektrischer und elektroni­ scher Geräte unter Nutzung bekannter Konfektionierungs- und Kon­ taktierungstechnik eingesetzt werden.Such a line is compared to a copper of the same conductance Cable with thin-walled insulating sleeve by approx. 32% by weight reduced, has a current capacity of 1.13 times and can  very complex for wiring vehicle electrical and electronic shear devices using known confectioning and con clocking technology can be used.

Claims (8)

1. Niederspannungsleitung für die elektrische Verbindung elek­ trischer und elektronischer Bauteile in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Leiter und aus einer ihn umschließenden Isolierhülle, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus einem oder mehreren Al-Legierungsdrähten besteht, die im Nenndurchmesser von 0,12-0,70 mm eine Zugfestigkeit Rm von 120 bis 200 N/mm2, eine 0,2-Grenze von mindestens 80 N/mm2, eine Dehnung AL=100 von mindestens 12% und eine elektrische Leitfähigkeit (γ20) von < 34,5 m/Ohm . mm2 aufweisen, wobei die Legierung 0,4 bis 1,3 Masse-% Fe, 0,02 bis 0,20 Masse-% Mg, 0,10 bis 0,25 Masse-% Si, 0,007 bis 0,04 Masse-% Zn, 0,005 bis 0,012 Masse-% B, max. 0,01 Nasse-% Cu, max. 0,01 Masse-% V, max. 0,005 Masse-% Mn und max. 0,02 Masse-Ti, Rest Aluminium einschl. höchstens 0,1 Masse-% sonstige Ver­ unreinigungen enthält und deren ungelöster Fe-Anteil in Form kleinster Teilchen von < 5 µm vorliegt. 1. Low-voltage line for the electrical connection of elec trical and electronic components in motor vehicles, consisting of a conductor and a surrounding insulating sleeve, characterized in that the conductor consists of one or more Al alloy wires, the nominal diameter of 0.12-0 .70 mm a tensile strength R m of 120 to 200 N / mm 2 , a 0.2 limit of at least 80 N / mm 2 , an elongation A L = 100 of at least 12% and an electrical conductivity (γ 20 ) of < 34.5 m / ohms. mm 2 , the alloy 0.4 to 1.3 mass% Fe, 0.02 to 0.20 mass% Mg, 0.10 to 0.25 mass% Si, 0.007 to 0.04 mass% % Zn, 0.005 to 0.012 mass% B, max. 0.01 wet% Cu, max. 0.01 mass% V, max. 0.005 mass% Mn and max. Contains 0.02 mass Ti, the rest of aluminum including a maximum of 0.1 mass% of other impurities and whose undissolved Fe content is in the form of tiny particles of <5 µm. 2. Niederspannungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außenbereich der Legierungsdrähte mit einer geschlossenen metallischen, ein- oder mehrschichtigen Oberflächenbeschichtung versehen ist, die aus Zinn, Kupfer, Nickel, Silber oder deren Legierungen besteht und homogen und duktil ausgebildet ist.2. Low-voltage line according to claim 1, characterized records that the outer area of the alloy wires with a closed metallic, single or multi-layer Surface coating is made of tin, copper, Nickel, silver or their alloys are homogeneous and is ductile. 3. Niederspannungsleitung für die elektrische Verbindung elek­ trischer und elektronischer Bauteile, bestehend aus einem Leiter mit einer ihn umschließenden Isolierhülle (2), da­ durch gekennzeichnet, daß der Leiter der für Bordnetzver­ drahtungssysteme der Kraftfahrzeugtechnik bestimmten Nie­ derspannungsleitung, aus einem oder mehreren AlFeMg-Legie­ rungsdrähten (1) besteht, die im Nenndurchmesserbereich von 0,10 bis 0,70 mm eine Zugfestigkeit (Rm) von etwa 115 bis 145 MPa, eine 0,2-Grenze von 50 bis 90 MPa, eine Dehnung (AL=100) von etwa 10 bis 22% und eine elektrische Leitfähig­ keit (γ20) von < 34 m/Ω mm2 aufweisen und mit einer geschlos­ senen metallischen Oberflächenbeschichtung (3) versehen sind, wobei die AlFeMg-Legierung etwa 0,50 bis 0,90% Fe und etwa 0,10 bis 0,20% Mg enthält und eine heterogene Aluminiummatrix aufweist, deren Fe-Anteil in Form kleinster Teilchen von < 5 µm vorliegt und das Subkorngefüge stabili­ siert.3. Low-voltage line for the electrical connection of elec trical and electronic components, consisting of a conductor with an insulating sleeve surrounding it ( 2 ), characterized in that the head of the for power supply wiring systems of automotive engineering low voltage line, from one or more AlFeMg alloy tion wires ( 1 ), which have a tensile strength (R m ) of about 115 to 145 MPa, a 0.2 limit of 50 to 90 MPa, an elongation (A L = 100 in the nominal diameter range from 0.10 to 0.70 mm ) of about 10 to 22% and an electrical conductivity (γ 20 ) of <34 m / Ω mm 2 and provided with a closed metallic surface coating ( 3 ), the AlFeMg alloy being about 0.50 to 0, Contains 90% Fe and about 0.10 to 0.20% Mg and has a heterogeneous aluminum matrix, the Fe portion of which is in the form of tiny particles of <5 µm and the subgrain structure stabilizes. 4. Niederspannungsleitung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Leiter bilden­ den Legierungsdrähte (1) mit einem hydrophoben, einen Gleiteffekt aufweisenden Film benetzt sind.4. Low-voltage line according to one of the preceding claims, characterized in that the alloy wires form the conductor ( 1 ) are wetted with a hydrophobic film having a sliding effect. 5. Niederspannungsleitung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter im Leiter­ nennquerschnittsbereich bis etwa 6 mm2 als Litzenleiter mit einer Schlaglänge von (13 ± 2) × Litzenleiterdurchmesser (D) aufgebaut ist. 5. Low-voltage line according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor in the conductor nominal cross-sectional area up to about 6 mm 2 is constructed as a stranded conductor with a lay length of (13 ± 2) × stranded conductor diameter (D). 6. Niederspannungsleitung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Litzenleiter konzentrisch aufgebaut ist.6. Low-voltage line according to claim 5, characterized records that the stranded conductor is constructed concentrically. 7. Niederspannungsleitung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer Ge­ wichts- und Durchmesserreduzierung die mehrdrähtigen Lei­ terkonstruktionen nach dem Verlitz- bzw. Verseilprozeß kreisförmig verdichtet sind.7. Low-voltage line according to one of the preceding An sayings, characterized in that for the purpose of a Ge weight and diameter reduction the multi-wire Lei constructions after the stranding or stranding process are compacted in a circle. 8. Niederspannungsleitung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülle (2) aus einem Thermoplast, Elastomer oder thermoplastischen Elastomer besteht, deren Wanddicke in Abhängigkeit von Lei­ terquerschnitt, spezifischer Belastung und Isolierwerkstoff mindestens 5% gegenüber international fixierten Normwerten reduziert ist.8. Low-voltage line according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating sleeve ( 2 ) consists of a thermoplastic, elastomer or thermoplastic elastomer, the wall thickness of which, depending on the cross-section of the conductor, the specific load and the insulating material, is reduced by at least 5% compared to internationally fixed standard values .
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