Title:
Elektrische Leitungsanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Kind Code:
A1


Abstract:

Eine elektrische Leitungsanordnung umfasst eine elektrische Leitung, die einen bandförmigen Leiter aufweist, der von einer inneren Isolierhülle umgeben ist. Die innere Isolierhülle ist von einer elektrisch leitenden Abschirmungshülle umgeben, die ihrerseits von einer äußeren Isolierhülle umgeben ist. Die Abschirmungshülle ist in zumindest einem Abschnitt der Leitung frei von der äußeren Isolierhülle und steht in diesem freigelegten Abschnitt mit einem leitenden Verbindungsträger in elektrisch leitender Anlage. Der Verbindungsträger steht mittelbar oder unmittelbar mit einem eine Masse bildenden Block in Verbindung. Dabei ist vorgesehen, dass der Verbindungsträger als ein einstückiges, die Leitung umgreifendes Bauteil ausgebildet ist und in zumindest formschlüssiger Weise auf der Leitung und/oder der Abschirmungshülle gehalten ist. embedded image




Inventors:
Kleppsch, Matthias (32584, Löhne, DE)
Application Number:
DE102016015195A
Publication Date:
06/21/2018
Filing Date:
12/21/2016
Assignee:
Krallmann Kunststoffverarbeitung GmbH, 32120 (DE)



Attorney, Agent or Firm:
LICHTI · Patentanwälte Partnerschaft mbB, 76227, Karlsruhe, DE
Claims:
Elektrische Leitungsanordnung (10), mit einer elektrischen Leitung (11), die einen bandförmigen Leiter (12) aufweist, der von einer inneren Isolierhülle (13) umgeben ist, wobei die innere Isolierhülle (13) von einer elektrisch leitenden Abschirmungshülle (14) umgeben ist, die von einer äußeren Isolierhülle (15) umgeben ist, wobei die Abschirmungshülle (14) in zumindest einem Abschnitt (16) der Leitung (11) frei von der äußeren Isolierhülle (15) ist und in diesem freigelegten Abschnitt (16) mit einem elektrisch leitenden Verbindungsträger (18) in elektrisch leitender Anlage steht, der mittelbar oder unmittelbar mit einem eine Masse bildenden Block (24) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsträger (18) als einstückiges, die Leitung (11) umgreifendes Bauteil ausgebildet ist und in zumindest formschlüssiger Weise auf der Leitung (11) und/oder der Abschirmungshülle (14) gehalten ist.

Leitungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsträger (18) aus einem metallischen Material besteht.

Leitungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungshülle (14) von einem Geflecht oder Gewebe gebildet ist und dass der Verbindungsträger (18) in die Zwischenräume des Geflechts oder Gewebes eingreift.

Leitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsträger (18) auf die Leitung (11) aufgespritzt ist.

Leitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungsträger (18) mehrere Befestigungselemente (17) integriert sind.

Leitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsträger (18) vollständig von einem isolierenden Gehäuse (20) umgeben ist.

Leitungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) auf den Verbindungsträger (18) aufgespritzt ist.

Leitungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (20) eine um die Leitung (11) umlaufende Dichtung (22) angeordnet ist.

Leitungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (22) an das Gehäuse (20) angespritzt ist.

Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung (10), mit einer elektrischen Leitung (11), die einen bandförmigen Leite (12) aufweist, der von einer inneren Isolierhülle (13) umgeben ist, wobei die innere Isolierhülle (13) von einer elektrisch leitenden Abschirmungshülle (14) umgeben ist, die von einer äußeren Isolierhülle (15) umgeben ist, wobei die Abschirmungshülle (14) in zumindest einem Abschnitt (16) der Leitung (11) von der äußeren Isolierhülle (15) befreit wird und in diesem freigelegten Abschnitt (16) mit einem elektrisch leitenden Verbindungsträger (18) in elektrisch leitende Anlage gebracht wird, der mittelbar oder unmittelbar mit einem eine Masse bildenden Block (24) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsträger (18) unter Bildung eines einstückigen, die Leitung (11) umgreifenden Bauteils so auf die Leitung (11) aufgespritzt wird, dass er mit der Abschirmungshülle (14) und/oder der äußeren Isolierhülle (15) in formschlüssigem Eingriff steht.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungshülle (14) von einem Geflecht oder Gewebe gebildet ist und dass der Verbindungsträger (18) so aufgespritzt wird, dass er in die Zwischenräume des Geflechts oder Gewebes eingreift.

Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungselemente (17) beim Aufspritzen des Verbindungsträgers (18) in diesen integriert werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsträger (18) in einem nachfolgenden Verfahrensschritt vollständig mit einem isolierenden Gehäuse (20) umgeben wird.

Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) auf den Verbindungsträger (18) aufgespritzt wird.

Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (20) eine um die Leitung (11) umlaufende Dichtung (22) angeordnet wird.

Verfahren nach Anspruch (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (22) an das Gehäuse (20) angespritzt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsträger (18) mittels der Befestigungselemente (19) an dem Block (14) befestigt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitungsanordnung, mit einer elektrischen Leitung, die einen bandförmigen Leiter aufweist, der von einer inneren Isolierhülle umgeben ist, wobei die innere Isolierhülle einer elektrisch leitenden Abschirmungshülle umgeben ist, die von einer äußeren Isolierhülle umgeben ist, wobei die Abschirmungshülle in zumindest einen Abschnitt der Leitung frei von der äußeren Isolierhülle ist und in diesem freigelegten Abschnitt mit einem elektrisch leitenden Verbindungsträger in elektrisch leitender Anlage steht, der mittelbar oder unmittelbar mit einem als Masse bildenden Block in Verbindung steht.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung mit einer elektrischen Leitung, die einen bandförmigen Leiter aufweist, der von einer inneren Isolierhülle umgeben ist, wobei die innere Isolierhülle von einer elektrisch leitenden Abschirmungshülle umgeben ist, die von einer äußeren Isolierhülle umgeben ist, wobei die Abschirmungshülle in zumindest einen Abschnitt der Leitung von der äußeren Isolierhülle befreit wird und in diesem freigelegten Abschnitt mit einem elektrisch leitenden Verbindungsträger in elektrisch leitende Anlage gebracht wird, der mittelbar oder unmittelbar mit einem eine Masse bildenden Block verbunden wird.

Eine entsprechende Leitung findet beispielsweise als Signalleitung in einer Werkzeugmaschine oder in einem Kraftfahrzeug Verwendung. Üblicherweise ist für die elektrische Ausrüstung von Maschinen oder Fahrzeugen ein Potentialausgleich vorgeschrieben, wodurch unerwünschte Folgen durch elektrostatische oder elektromagnetische Störungen zumindest teilweise vermieden werden sollen. Ferner soll die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert werden und eine störungsfreie Signalgewinnung, Signalübertragung und Signalverarbeitung gewährleistet sein.

Eine entsprechende Leitung besitzt einen bandförmigen Leiter, der von einer inneren Isolierhülle aus Kunststoff umgeben ist. Außenseitig ist die innere Isolierhülle von einer elektrisch leitenden Abschirmungshülle umgeben, die den Leiter gegen elektromagnetische Beeinflussungen abschirmen und schützen soll. Die Abschirmung dient insbesondere dazu, elektrische und/oder magnetische Felder von den elektrotechnischen Maschinen fernzuhalten und die Umgebung vor den von den Maschinen ausgehenden Feldern zu schützen.

Zur wirksamen Ableitung von eventuell auftretenden Störungen an der Abschirmung ist es notwendig, dass die Abschirmungshülle sicher mit einer Masse verbunden ist. Eine entsprechende Massenverbindung soll möglichst kurz und großflächig sein und einen großen Querschnitt aufweisen, um die Induktivität und den Wirkwiderstand zu senken und um auf diese Weise die Potentialdifferenzen verschiedener Maschinenteile gering zu halten. Die im Fehlerfall auftretenden hohen Ströme müssen sicher an geerdete Bauteile abgeleitet werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Abschirmungshülle, die von der üblicherweise aus Kunststoff bestehenden äußeren Isolierhülle umgeben ist, in zumindest einem Abschnitt der Leitung von der äußeren Isolierhülle zu befreien und in diesem freigelegte Abschnitt mit einem leitenden Verbindungsträger zu versehen, über den die Abschirmungshülle an einen eine Masse bildenden Block elektrisch angeschlossen wird. Der Verbindungsträger besteht aus mehreren Bauteilen und umgreift die Leitung bzw. die Abschirmungshülle nach Art einer Schelle und ist mit metallischen Federkontakten auf die Abschirmungshülle gespannt. Aus Sicherheitsgründen ist der elektrisch leitende Verbindungsträger mit einem äußeren Schutzgehäuse aus Kunststoff versehen und besitzt darüber hinaus Anschlusselemente, in denen er mittelbar oder unmittelbar mit dem Block verbunden werden kann.

Auf diese Weise besitzt die elektrische Leitungsanordnung der genannten Art eine Vielzahl von einzelnen Bauteilen, die nacheinander in aufwändiger Weise montiert werden müssen. Diese vielen Montageschritte bringen mögliche Fehlerquellen mit sich und es entstehen hohe Fertigungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leitungsanordnung der genannten Art zu schaffen, mit der die Anzahl der Einzelteile deutlich reduziert ist.

Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden elektrischen Leitungsanordnung geschaffen werden, das in einfacher und schneller Weise ausführbar ist.

Hinsichtlich der elektrischen Leitungsanordnung wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verbindungsträger als ein einstückiges, die Leitung vorzugsweise über deren gesamten Umfang umgreifendes Bauteil ausgebildet ist und in zumindest formschlüssiger Weise auf der Leitung und/oder der Abschirmungshülle gehalten ist.

Dabei besteht der Verbindungsträger aus einem leitenden Material und insbesondere aus einem Metall oder einer Metalllegierung und wird vorzugsweise auf die Leitung aufgespritzt.

Die einstückige Ausbildung des Verbindungsträgers, beispielsweise indem dieser in dem von der äußeren Isolierhülle freigelegten Abschnitt der Leitung auf die Abschirmungshülle aufgespritzt wird, kann in einfacher Weise ein sicherer, großflächiger Kontakt zwischen der Abschirmungshülle und dem Verbindungsträger sichergestellt werden.

Zusätzlich oder alternativ zu der formschlüssigen Verbindung kann auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsträger und der Abschirmungshülle vorgesehen sein.

Vorzugsweise sind in den Verbindungsträger mehrere Befestigungselemente und insbesondere Befestigungshülsen integriert, über die der Befestigungsträger beispielsweise mit Hilfe von Bolzen oder Schrauben mit dem die Masse bildenden Block verbunden wird. Die Befestigungselemente liegen vorzugsweise radial außerhalb der Mittelachse des bandförmigen Leiters und insbesondere auch radial außerhalb der Leitung, wodurch die Übertragung von Momenten verbessert ist. Die Befestigungselemente müssen dabei nicht parallel zu der Mittelachse des bandförmigen Leiters angeordnet sein.

Der Verbindungsträger ist vorzugsweise vollständig von einem isolierenden Gehäuse insbesondere aus Kunststoff umgeben, das in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung auf den Verbindungsträger aufgespritzt sein kann. Dadurch ist eine aufwändige nachträgliche Montage des Gehäuses vermieden und sichergestellt, dass der Verbindungsträger vollständig eingekapselt ist.

Der Verbindungsträger ist mit der Abschirmungshülle formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden. Das Kunststoff-Material des angespritzten Gehäuses schrumpft bei der Abkühlung und spannt sich dadurch radial von außen auf den Verbindungsträger und die Leitung. Dadurch können Zugkräfte sicher von der Leitung über den Verbindungsträger abgeleitet werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem Gehäuse eine um die Leitung umlaufende Dichtung angeordnet ist. Die Dichtung kann als vorgefertigtes Bauteil nachträglich montiert werden, vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Dichtung an das Gehäuse angespritzt ist.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verbindungsträger unter Bildung eines einstückigen, die Leitung und insbesondere die Abschirmungshülle vorzugsweise über den gesamten Umfang umgreifendes Bauteil so auf die Leitung aufgespritzt wird, dass er mit der Abschirmungshülle und/oder der äußeren Isolierhülle in formschlüssigem Eingriff steht.

Für die Ausbildung des Verbindungsträgers wird ein spritzfähiges Metall oder eine spritzfähige Metalllegierung verwendet, die durch den formschlüssigen Eingriff sicher und großflächig mit der Abschirmungshülle verbunden ist.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Abschirmungshülle von einem Geflecht oder Gewebe gebildet ist und dass der Verbindungsträger so aufgespritzt wird, dass er in die Zwischenräume des Geflechts oder Gewebes eingreift. Dadurch ist eine große Kontaktfläche sichergestellt.

Alternativ dazu kann die Abschirmungshülle auch von einer Metallfolie gebildet sein.

Die Leitung wird für den Spritzvorgang vorbereitet, indem ein Abschnitt der äußeren Isolierhülle, d.h. ein sogenannter Kabelabzug, ausgebildet wird. Die Größe des Kabelabzugs wird in Abhängigkeit von der Größe der zu übertragenden Kräfte, sowie in Abhängigkeit von den Widerständen ausgewählt. Die Leitung wird mit dem freigelegten Abschnitt in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, woraufhin der elektrisch leitende Verbindungsträger in genannter Weise an die in dem genannten Abschnitt frei liegende Abschirmungshülle angespritzt wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Befestigungselemente und insbesondere Befestigungshülsen beim Aufspritzen des Verbindungsträgers in diesen integriert werden. Die Verbindungselemente dienen als Anschraubpunkte für den Verbindungsträger an dem die Masse bildenden Block und werden entweder aus dem Material des Verbindungsträgers bei dessen Herstellung ausgebildet oder es werden vorgefertigte Befestigungselemente verwendet, die mit dem Werkstoff des Verbindungsträgers umspritzt werden.

Durch eine Vorbeschichtung der Befestigungselemente, beispielsweise durch Verzinnen, kann eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Material des Verbindungsträgers erreicht werden, was eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit gewährleistet.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsträger in einem nachfolgenden Verfahrensschritt vorzugsweise vollständig von einem isolierenden Gehäuse aus Kunststoff umgeben wird. Dabei kann das Gehäuse auf den Verbindungsträger aufgespritzt werden.

Üblicherweise wird die Leitung an ihrem einen axialen Ende mit einem Kontaktelement versehen, in dem beispielsweise das axiale Ende der Leitung in eine Aufnahmehülse des Kontaktelementes eingesteckt und dort verklemmt wird. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dieses Verklemmen beim Schließen des Spritzgusswerkzeugs zur Ausbildung des Gehäuses oder zur Ausbildung des Verbindungsträgers erfolgt.

Zur Abdichtung und/oder zur Positionierung des Verbindungsträgers oder des Gehäuses kann vorgesehen sein, dass an dem Gehäuse eine um die Leitung umlaufende Dichtung angeordnet wird. Die Dichtung kann als vorgefertigtes Bauteil auf die Leitung aufgesteckt werden, vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Dichtung an das Gehäuse angespritzt wird.

Abschließend wird der Verbindungsträger mittels der Befestigungselemente oder Befestigungshülsen an dem die Masse bildenden Block befestigt, indem er dort beispielsweise angeschraubt wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

  • 1 Eine perspektivische Ansicht einer Leitung mit einem freigelegten Abschnitt der Abschirmungshülle,
  • 2 einen Längsschnitt durch die Leitung gemäß 1
  • 3 eine 1. Stufe des Verfahrens zur Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung,
  • 4 eine 2. Stufe des Verfahrens zur Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung,
  • 5 eine 3. Stufe des Verfahrens zur Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung,
  • 6 eine 4. Stufe des Verfahrens zur Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung,
  • 7 eine 5. Stufe des Verfahrens zur Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung,
  • 8 eine 6. Stufe des Verfahrens zur Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung und
  • 9 einen Längsschnitt durch die Leitungsanordnung.

Die 1 und 2 zeigen eine elektrische Leitung 11 beispielsweise in Form eines Datenkabels, die einen inneren bandförmigen Leiter 12 besitzt, der von einer inneren Isolierhülle 13 aus Kunststoff umgeben ist. Die innere Isolierhülle 13 ist außenseitig von einer elektrisch leitenden Abschirmungshülle 14 umgeben, bei der es sich beispielsweise um ein Geflecht aus metallischen Drähten handeln kann. Die Abschirmungshülle 14 ist außenseitig von einer äußeren Isolierhülle 15 umgeben, die aus Kunststoff besteht.

An dem gemäß 1 linken axialen Ende der Leitung 11 steht der innere Leiter 12 axial hervor, d.h. in diesem Bereich sind die innere Isolierhülle 13, die Abschirmungshülle 14 und die äußere Isolierhülle 15 entfernt.

In einem vom axialen Ende der Leitung 11 in axialer Richtung versetzt angeordneten Abschnitt 16 der Leitung 11 ist ein sogenannter Kabelabzug ausgebildet, d.h. in diesem Abschnitt 16 der Leitung 11 ist die Abschirmungshülle 14 frei von der äußeren Isolierhülle 15 und somit von der Außenseite der Leitung 11 zugänglich.

Im Folgenden wird anhand der 3 bis 8 das Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung 10 (siehe 8) im Einzelnen erläutert.

Die 3 entspricht im wesentlichen der 1 und zeigt die mit dem freigelegten Abschnitt 16 ausgebildete Leitung 11. Die vorbereitete Leitung 11 wird zusammen mit zwei Befestigungshülsen 17 aus Metall in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, wobei die Befestigungshülsen 17 gemäß 4 auf diametral entgegengesetzten Seiten der Leitung 11 angeordnet sind.

In dem Spritzgusswerkezug wird ein flüssiges Metall oder eine flüssige Metgalllegierung eingespritzt, und es wird ein elektrisch leitender Verbindungsträger 18 gebildet (siehe 5), der als einstückiges Bauteil so auf den Abschnitt 16 der Leitung 11 aufgespritzt wird, dass er die Leitung 11 vollständig umgibt und gleichzeitig radial hervorstehende Arme 25 aufweist, die die Befestigungshülsen 17 in den Verbindungsträger 18 einstückig integrieren. Da die Abschirmungshülle 14 von einem Geflecht gebildet ist, dringt das flüssige Material des Verbindungsträgeres 18 beim Spritzvorgang in die Zwischenräume des Geflechts ein und verbindet sich formschlüssig mit der Abschirmungshülle 14. Zusätzlich ist ein formschlüssiger Eingriff mit der äußeren Isolierhülle 15 im Bereich des Abschnitts 16 gebildet.

Ein Kontaktelement 19, mit dem die Leitung 11 später beispielsweise mit einer Signalquelle verbunden werden kann, besitzt eine hülsenförmige Aufnahme 26 (siehe 6), in die der axial hervorstehende, freiliegende Abschnitt des Leiters 12 eingeführt wird. Diese so vorbereitete Leitung 11 wird dann in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und das Werkzeug wird geschlossen. Durch die Schließbewegung der Werkzeughälften wird auf die hülsenförmige Aufnahme 26 des Kontaktelementes 19 eine Klemmkraft ausgeübt, die radial nach innen gerichtete Einprägungen 21 (siehe 7) der hülsenförmigen Aufnahme 26 bildet, wodurch der Leiter 12 in der hülsenförmigen Aufnahme 26 verklemmt wird.

In dem Spritzgusswerkzeug wird dann auf den elektrisch leitenden Verbindungsträger 18 ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 20 aufgespritzt, das den Verbindungsträger 18 einschließlich der Arme 25 vollständig umgibt und einkapselt. Die Befestigungshülsen 17 sind ebenfalls in das Gehäuse 20 eingebunden, jedoch noch zugänglich.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird auf das Gehäuse 20 bzw. auf die Leitung 11 eine umlaufende Dichtung 22 aus Kunststoff aufgespritzt, wie es in 8 dargestellt ist.

Die auf diese Weise vorbereitete Leitung 11 wird gemäß 9 durch eine Bohrung 27 eines eine Masse bildenden Block 24 hindurchgesteckt und mit Hilfe von vorzugsweise metallischen Befestigungsbolzen oder Befestigungsschrauben 23, die die Befestigungshülsen 17 durchdringen, an dem Block 24 befestigt.

Wie 9 zeigt, ist die Abschirmungshülle 14 über den Verbindungsträger 18, die Befestigungshülsen 17 und die Befestigungsbolzen 23 mit dem Block 24 elektrisch verbunden, so dass Fehlströme sicher abgeleitet werden können.