Title:
VERDRILLTER ALUMINIUMDRAHT UND KABELBAUM
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein verdrillter Aluminiumdraht umfasst eine Vielzahl von Aluminiumdrähten, die miteinander verdrillt sind. Jeder der Aluminiumdrähte umfasst einen Leiter mit einer Vielzahl von Drahtelementen, die miteinander verdrillt sind, und einen Isolator, der den Leiter bedeckt. Die den Leiter bildenden Drahtelemente sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Eine Verdrillrichtung der Drahtelemente und eine Verdrillrichtung der Aluminiumdrähte sind gleich. Ein Kabelbaum umfasst diesen verdrillten Aluminiumdraht. embedded image




Inventors:
Masui, Hiroyuki (Shizuoka, Susono-shi, JP)
Application Number:
DE102017219954A
Publication Date:
05/09/2018
Filing Date:
11/09/2017
Assignee:
Yazaki Corporation (Tokyo, JP)
International Classes:



Foreign References:
JP2011258330A2011-12-22
JP2016122656A2016-07-07
Attorney, Agent or Firm:
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB, 80802, München, DE
Claims:
Verdrillter Aluminiumdraht umfassend eine Vielzahl von Aluminiumdrähten, die miteinander verdrillt sind, wobei jeder der Aluminiumdrähte umfasst:
einen Leiter, der eine Vielzahl von Drahtelementen umfasst, die miteinander verdrillt sind, wobei die Drahtelemente aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sind; und
einen Isolator, der den Leiter bedeckt,
wobei eine Verdrillrichtung der Drahtelemente und eine Verdrillrichtung der Aluminiumdrähte die gleichen sind.

Verdrillter Aluminiumdraht nach Anspruch 1, bei dem eine Verdrillsteigung der Drahtelemente in einem Bereich von einem Drittel einer Verdrillsteigung der Aluminiumdrähte bis zum Dreifachen der Verdrillsteigung der Aluminiumdrähte liegt.

Kabelbaum, umfassend den verdrillten Aluminiumdraht nach Anspruch 1 oder 2.

Description:
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verdrillten Aluminiumdraht und einen Kabelbaum.

STAND DER TECHNIK

Verdrillte Drähte nach dem Stand der Technik werden durch Verdrillen einer Mehrzahl von Leitungsdrähten ausgebildet, wobei jeder Leitungsdraht einen Leiter aufweist, der durch Verdrillen einer Vielzahl von Metalldrahtelementen und eines den Leiter bedeckenden Isolators ausgebildet wird (siehe z.B. JPS58-16087Y2, JP2011-258330A, JP2016-122656A und JPH10-125145A). Um die Biegefestigkeit zu verbessern, sind die verdrillten Drähte derart beschaffen, dass die Verdrillrichtung der Metalldrahtelemente, die den Leiter bilden, und die Verdrillrichtung der Leitungsdrähte, die den verdrillten Draht bilden, einander entgegengesetzt sind.

Aluminiumdrähte haben im Allgemeinen eine geringere Festigkeit und eine geringere Flexibilität im Vergleich zu Kupferdrähten. Dementsprechend kann auch bei verdrillten Aluminiumdrähten mit einer Vielzahl von Aluminiumdrähten in Betracht gezogen werden, die Verdrillrichtung von Aluminiumdrahtelementen, die den Leiter jedes Aluminiumdrahts bilden, und die Verdrillrichtung der Aluminiumdrähte einander entgegengesetzt herzustellen. Die Biegefestigkeit von auf diese Weise ausgebildeten verdrillten Aluminiumdrähten ist jedoch nicht ausreichend.

ÜBERSICHT

Veranschaulichende Aspekte der vorliegenden Erfindung sehen einen verdrillten Aluminiumdraht und einen Kabelbaum mit verbesserter Biegefestigkeit vor.

Gemäß einem veranschaulichenden Aspekt der Erfindung weist ein verdrillter Aluminiumdraht eine Mehrzahl von Aluminiumdrähten auf, die miteinander verdrillt sind. Jeder der Aluminiumdrähte umfasst einen Leiter mit einer Mehrzahl von Drahtelementen, die miteinander verdrillt sind, und einen Isolator, der den Leiter bedeckt. Die den Leiter bildenden Drahtelemente sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Eine Verdrillrichtung der Drahtelemente und eine Verdrillrichtung der Aluminiumdrähte sind gleich. Ein Kabelbaum umfasst diesen verdrillten Aluminiumdraht.

Figurenliste

  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Kabelbaums gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines in 1 gezeigten verdrillten Aluminiumdrahtes;
  • 3 ist eine Vorderansicht eines Endabschnitts eines verdrillten Aluminiumdrahtes, bei dem die Verdrillrichtungen einander entgegengesetzt sind;
  • 4 ist eine Vorderansicht eines Endabschnitts des verdrillten Aluminiumdrahtes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist eine Tabelle, die ein Beispiel der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele zeigt; und
  • 6 ist ein Diagramm, das einen Biegetest veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Kabelbaums gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, weist ein Kabelbaum WH zum Beispiel zwei Stromversorgungsdrähte W und zwei verdrillte Aluminiumdrähte 1 auf, wobei diese in einer Hülle S untergebracht sind. In dem in 1 gezeigten Beispiel werden die beiden verdrillten Aluminiumdrähte 1 als Signalleitungen verwendet.

Die beiden Stromversorgungsdrähte W und die beiden verdrillten Aluminiumdrähte 1 sind jeweils an beiden Enden zu der Außenseite der Hülle S freigelegt. Stromversorgungsverbinder PC sind jeweils an beiden Enden der zwei Stromversorgungsdrähte W angebracht. Signalverbinder SC sind jeweils an beiden Enden der beiden verdrillten Aluminiumdrähte 1 angeschlossen.

Der Kabelbaum WH ist nicht auf das in 1 gezeigte Beispiel beschränkt, sofern er wenigstens einen verdrillten Aluminiumdraht 1 aufweist.

2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten verdrillten Aluminiumdrahtes 1. Wie in 2 gezeigt, weist der verdrillte Aluminiumdraht 1 beispielsweise zwei Aluminiumdrähte 10, 20 auf. Die Aluminiumdrähte 10, 20 sind miteinander verdrillt, um den verdrillten Aluminiumdraht 1 zu bilden. Jeder Aluminiumdraht 10, 20 hat einen Leiter 11, 21 und einen Isolator 12, 22, der den Leiter 11, 21 bedeckt.

Jeder Leiter 11, 21 weist eine Mehrzahl von Drahtelementen 11a, 21a auf. Die Drahtelemente 11a, 21a sind miteinander verdrillt, um den Leiter 11, 21 auszubilden. Die Drahtelemente 11a, 21a sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Die Dehnung jedes Drahtelements 11a, 21a ist vorzugsweise gleich oder größer als 8%. Die Stärke jedes Drahtelements 11a, 21a ist gleich oder größer als 110 MPa.

Die Verdrillrichtung der Drahtelemente 11a, 21 a und die Verdrillrichtung der Aluminiumdrähte 10, 20 sind gleich. In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die Drahtelemente 11a, 21a und die Aluminiumdrähte 10, 20 beide S-verdrillt.

Der Erfinder hat herausgefunden, dass, wenn die Verdrillrichtung der Leitungsdrähte und die Verdrillrichtung der Drahtelemente einander entgegengesetzt sind, eine Kraft in einer Richtung aufgebracht wird, in der die verdrillten Drähte der Leiter aufgedreht werden, wobei dies zu einer Verringerung der Flexibilität führt.

3 ist eine Vorderansicht eines Endabschnitts eines verdrillten Aluminiumdrahts, bei dem die Verdrillrichtungen (Schlagrichtungen) einander entgegengesetzt sind. Die Aluminiumdrähte 10', 20' weisen im Allgemeinen eine geringere Festigkeit und eine geringere Flexibilität im Vergleich zu Kupferdrähten auf. Um die Flexibilität der Aluminiumdrähte 10', 20' zu verbessern, wird der Verdrillabstand (die Länge der Verlegung) der Drahtelemente 11a', 21a' der Leiter 11', 21' verkürzt, um die auf jeden Leiter 11', 21' ausgeübte Verzerrung zum Zeitpunkt des Biegens zu verringern. Wenn somit die Verdrillrichtung der Leitungsdrähte 10', 20' entgegengesetzt zu der Verdrillrichtung der Drahtelemente 11a', 21a', wie in 3 gezeigt, ist, wird eine Kraft in einer Richtung ausgeübt, in der die Drahtelemente 11a', 21a' aufgedreht werden, wobei dies zu einer Verringerung der Flexibilität führt.

4 ist eine Vorderansicht eines Endabschnitts des verdrillten Aluminiumdrahtes 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser verdrillte Aluminiumdraht 1 ist derart konfiguriert, dass die Verdrillrichtung der Drahtelemente 11a, 21a und die Verdrillrichtung der Aluminiumdrähte 10, 20 dieselben sind. Daher wird, wie in 4 gezeigt, Kraft angewendet, um die Verdrillung der Leiter 11, 21 zu verstärken, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass die Drahtelemente 11a, 21a aufgedreht werden und die Flexibilität verbessert werden kann.

Der Erfinder hat zudem herausgefunden, dass das Herstellen der Verdrillrichtung der Drahtelemente und der Verdrillrichtung der Leitungsdrähte nicht viel zur Verbesserung der Flexibilität bei Kupferdrähten beiträgt, sondern bei Aluminiumdrähten eine Verbesserung der Flexibilität auf einem Niveau erwartet werden kann, das nicht mit den Kupferdrähten erreicht werden kann. Insbesondere hat der Erfinder herausgefunden, dass bei einem Biegetest die Anzahl der Biegevorgänge bei Kupferdrähten nur um etwa zehn Prozent erhöht wird, wohingegen bei Aluminiumdrähten die Anzahl der Biegungen mehr als verdoppelt (stärker bevorzugt mehr als verdreifacht) wird.

Das heißt, indem die Verdrillrichtung der Drahtelemente 11a, 21a und die Verdrillrichtung der Aluminiumdrähte 10, 20 in dem verdrillten Aluminiumdraht 1 gleich gemacht werden, kann die Flexibilität effektiver als bei verdrilltem Kupferdrähten verbessert werden.

Die Verdrillsteigung der die Leiter 11, 21 bildenden Drahtelemente 11a, 21a liegt beispielsweise in einem Bereich von einem Drittel der Verdrillsteigung der beiden Aluminiumdrähte 10, 20 bis dreimal der Verdrillsteigung der beiden Aluminiumdrähte 10, 20.

Mit dieser Konfiguration sind die Verdrillsteigung der Drahtelemente 11a, 21a und die Verdrillsteigung der beiden Aluminiumdrähte 10, 20 darauf beschränkt, im Wesentlichen in dem gleichen Bereich zu liegen. Dies kann verhindern, dass die Drahtelemente 11a, 12a oder die Aluminiumdrähte 10, 20 aufgedreht werden. Das heißt, wenn ein großer Unterschied in der Dichtigkeit der Verdrillung zwischen den Drahtelementen 11a, 21a und den Aluminiumdrähten 10, 20 besteht, z.B. wenn einer der Verdrillabschnitte lang und der andere kurz ist, können jene, die stärker verdrillt sind, leichter aufgedreht werden.

Als nächstes werden verdrillte Drähte gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele beschrieben. 5 ist eine Ansicht, die die beispielhafte Ausführungsform und die Vergleichsbeispiele zeigt.

Wie in 5 gezeigt, wurde in dem Beispiel der vorliegenden Erfindung der Leiter durch S-Verdrillen von elf Drahtelementen mit einer Verdrillsteigung von 30 mm und durch Komprimieren der Drahtelemente in einer kreisförmigen Form ausgebildet, wobei jedes der Drahtelemente aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und einen Durchmesser von etwa 1,00 mm aufweist, und ein Isolator aus Polyvinylchlorid auf diesen Leiter aufgebracht wurde, um einen Aluminiumdraht zu bilden. Zwei Aluminiumdrähte wurden mit einer Verdrillsteigung von 25 mm S-verdrillt, um einen verdrillten Aluminiumdraht auszubilden.

In einem ersten Vergleichsbeispiel wurde der Leiter durch S-Verdrillen von elf Drahtelementen mit einer Verdrillsteigung von 30 mm und durch Komprimieren der Drahtelemente in einer kreisförmigen Form ausgebildet, wobei jedes der Drahtelemente aus einer Aluminiumlegierung hergestellt wurde und einen Durchmesser von etwa 1,00 mm hatte, und ein aus Polyvinylchlorid hergestellter Isolator auf diesen Leiter aufgebracht wurde, um einen Aluminiumdraht zu bilden. Zwei Aluminiumdrähte wurden mit einer Verdrillsteigung von 25 mm Z-verdrillt, um einen verdrillten Aluminiumdraht auszubilden.

In einem zweiten Vergleichsbeispiel wurde der Leiter durch S-Verdrillen von elf Drahtelementen mit einer Verdrillsteigung von 30 mm und durch Komprimieren der Drahtelemente in einer kreisförmigen Form ausgebildet, wobei jedes der Drahtelemente aus reinem Kupfer hergestellt wurde und einen Durchmesser von etwa 1,00 mm hatte und ein aus Polyvinylchlorid hergestellter Isolator auf diesen Leiter aufgebracht wurde, um einen Aluminiumdraht auszubilden. Zwei Aluminiumdrähte wurden mit einer Verdrillsteigung von 25 mm S-verdrillt, um einen verdrillten Aluminiumdraht zu bilden.

In einem dritten Vergleichsbeispiel wurde der Leiter durch S-Verdrillen von elf Drahtelementen mit einer Verdrillsteigung von 30 mm und durch Komprimieren der Drahtelemente in einer kreisförmigen Form ausgebildet, wobei jedes der Drahtelemente aus reinem Kupfer hergestellt war und einen Durchmesser von etwa 1,00 mm hatte und ein aus Polyvinylchlorid hergestellter Isolator auf diesen Leiter aufgebracht wurde, um einen Aluminiumdraht zu bilden. Zwei Aluminiumdrähte wurden mit einer Verdrillsteigung von 25 mm Z-verdrillt, um einen verdrillten Aluminiumdraht auszubilden.

Dann wurde ein Biegetest an dem Beispiel der vorliegenden Erfindung und den oben beschriebenen ersten bis dritten Vergleichsbeispielen ausgeführt. 6 ist ein schematisches Diagramm, das veranschaulicht, wie der Biegetest durchgeführt wird. Bezüglich des Biegetests wurde ein Gewicht B von 800 g an einem Ende eines verdrillten Aluminiumdrahtes T angebracht, und mit dem einen Ende als feststehende Seite, wurde die andere Endseite wiederholt in einem Winkelbereich von -90° bis 90° mit einer Geschwindigkeit von 30 U/min unter Verwendung eines Dorns M mit einem Durchmesser von 25 mm bei normaler Temperatur gebogen, wobei die Häufigkeit des Biegens (die Anzahl der Hin- und Herbewegungen), bei denen die Drahtelemente brachen (d.h. der Mittelwert der Widerstandswerte der beiden elektrischen Drähte wird um 10% gegenüber demjenigen vor dem Biegen erhöht) gemessen wurde.

Zunächst betrug die Anzahl der Biegungen im dritten Vergleichsbeispiel 1402 und im zweiten Vergleichsbeispiel 1513. Aus diesem Grund betrug im Falle der verdrillten Drähte mit Drahtelementen aus reinem Kupfer der Unterschied in der Anzahl der Biegungen nur weniger als 10%, ob die Verdrillrichtungen entgegengesetzt oder gleich waren.

Während die Anzahl der Biegungen im ersten Vergleichsbeispiel 163 betrug, betrug die Anzahl der Biegevorgänge in der beispielhaften Ausführungsform 650, und die Anzahl der Biegevorgänge stieg auf nahezu das Vierfache an. Aus diesem Grund wird bei den verdrillten Aluminiumdrähten, indem die Verdrillrichtungen gleich gemacht werden, die Flexibilität im Vergleich dazu signifikant verbessert, wenn sie entgegengesetzte Richtungen sind.

Wie oben beschrieben, ist der verdrillte Aluminiumdraht 1 so konfiguriert, dass die Verdrillrichtung der Drahtelemente 11a, 21a und die Verdrillrichtung der Aluminiumdrähte 10, 20 dieselben sind. Mit dieser Konfiguration wird Kraft in einer Richtung, in der die Drahtelemente 11a, 21a aufgedreht werden, wie die Kraft in dem Fall, in dem die Verdrillrichtungen entgegengesetzt sind, kaum angewendet, so dass die Leiter 11, 21 mit geringerer Wahrscheinlichkeit verformt oder abgeflacht werden. Des Weiteren wird die Biegefestigkeit verbessert. Insbesondere bei den Drahtelementen 11a, 21a aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist die Biegebeständigkeit im Vergleich zu Drahtelementen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung deutlich verbessert.

Darüber hinaus liegt die Verdrillsteigung der Drahtelemente 11a, 12a in einem Bereich von einem Drittel der Verdrillsteigung der Aluminiumdrähte 10, 20 bis dem Dreifachen der Verdrillsteigung der Aluminiumdrähte 10, 20. Diese Konfiguration kann verhindern, dass die Drahtelemente 11a, 12a oder die Aluminiumdrähte 10, 20 aufgedreht werden. Das heißt, wenn ein großer Unterschied in der Festigkeit der Verdrillung zwischen den Drahtelementen 11a, 21a und den Aluminiumdrähten 10, 20 besteht, z.B. wenn einer der Verdrillungsabschnitte lang und der andere kurz ist, können die stärker verdrillten Abschnitte leichter aufgedreht werden.

Darüber hinaus umfasst der Kabelbaum WH gemäß der beispielhaften Ausführungsform den verdrillten Aluminiumdraht 1. Daher ist er in der Biegefestigkeit ausgezeichnet und ist als der Kabelbaum WH geeignet, der an einer Stelle verwendet wird, an der er wiederholt gebogen wird.

Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, ist der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, und es wird von Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Beispielsweise ist bei dem verdrillten Aluminiumdraht 1 gemäß der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform jeder der Aluminiumdrähte 10, 20 durch Verdrillen von elf Drahtelementen 11a, 21a ausgebildet, wobei die Anzahl von Drahtelementen 11a, 21a nicht speziell auf elf beschränkt ist. Während darüber hinaus die Leiter 11, 21 an den in den 3 und 4 gezeigten Endflächen zusammengedrückt werden, nachdem eine Vielzahl von Drahtelementen 11a, 21a verdrillt wurden, könnten sie auch nicht zusammengedrückt werden.

Wenngleich der verdrillte Aluminiumdraht 1 gemäß der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform die Biegebeständigkeit verbessern soll, kann der verdrillte Aluminiumdraht 1 nicht immer in gebogener Weise verwendet werden und kann auch linear verlängert verwendet werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • JP 2011258330 A [0002]
  • JP 2016 [0002]
  • JP 122656 A [0002]