一種電纜及其製造方法以及用來製造電纜的焊接裝置製造方法

2023-12-07 18:04:16 2

一種電纜及其製造方法以及用來製造電纜的焊接裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種電纜(16)，該電纜具有內部導體(16a)、包圍內部導體(16a)的初級絕緣層(16b)、包圍初級絕緣層(16b)的電屏蔽層(18)、包圍屏蔽層的次級絕緣層(16c)，其中在電纜(16)的至少一個末端(22)去除次級絕緣層(16c)，從而露出屏蔽層(18)。由此在電氣和機械方面確保屏蔽層與汽車車身的觸點接通，即，將套管(2)套在露出的屏蔽層(18)上，在電纜(16)的末端(22)方向突出到套管(2)之外的、屏蔽層(18)的一部分倒扣在套管(2)上並且屏蔽層(18)倒扣在套管(2)上的部分以金屬間的方式與套管(2)連接。
【專利說明】一種電纜及其製造方法以及用來製造電纜的焊接裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電纜及電纜的製造方法以及一種用來製造電纜的焊接裝置。本發 明特別是涉及高壓電纜中的電屏蔽層的觸點接通方式，特別是在混合動力車或電動車中的 高壓電纜電屏蔽層的觸點接通方式。

【背景技術】
[0002] 與具有內燃機的傳統汽車相比，機動車的電氣化需要大量高壓線路。這些高壓線 路特別是連接了電池與電動機並且傳輸100V甚至更高的電壓。在目前應用12V線路的情 況中可以不需要電屏蔽。在高壓線路中卻不是這種情況，因為由於存在電壓，鄰近的電氣組 件或電子組件就會有受到電磁輻射影響的風險。因此就必須用電屏蔽層包圍整個電纜。在 電纜的末端，電屏蔽層必須能夠可靠地連接車身。對此必須確保屏蔽層與車身的觸點接通 符合所有電氣方面的要求並且在機械方面穩定。特別是將屏蔽層壓入連接件時，過多的壓 縮會導致屏蔽的電線遭到剪切以及觸點接通不夠充分。過少的壓縮會導致觸點接通不夠充 分。不管是不夠充分的觸點接通還是經剪切的屏蔽電線都會影響屏蔽層與車身的觸點接 通，從而形成高的接觸電阻。此外，不夠好的觸點接通會使對電磁的屏蔽不夠充分。最後需 要確保的是，屏蔽層本身在汽車運行過程中不會與其它的、傳輸電壓的部件接觸並從而產 生故障。


【發明內容】

[0003] 因此，本發明的目的在於，提供一種電纜以及製造電纜的方法，該方法通過對內部 導體的屏蔽層的電接觸而實現了可靠的電磁屏蔽。
[0004] 通過根據權利要求1所述的電纜以及根據權利要求7所述的方法實現了該目的。 另外，根據權利要求11所述的焊接裝置用於製造具有所述特性的這種電纜。
[0005] 為了使電纜的屏蔽層與屏蔽接口觸點接通，將套管套在露出的電纜屏蔽層上。對 此將套管套在電纜上，直至套管移入其最終位置之後，屏蔽層的一部分從套管向外朝電纜 末端的方向突出。然後這部分在套管的末端上朝電纜末端方向突出的屏蔽層反向包裹或者 倒扣在套管上。之後，這樣倒扣在套管上的這部分屏蔽層以金屬間的方式與套管連接。以 金屬間方式的連接優選可以是套管和屏蔽層之間的材料連接。
[0006] 套管在其外部直徑上優選與常規的屏蔽連接器（屏蔽接口、連接套管等）相匹配， 從而套管能夠容易地插入屏蔽連接器中並因此實現了屏蔽層與屏蔽連接器之間通過套管 進行電連接。
[0007] 此外，套管優選由非鐵金屬或合金製成。特別是套管可以由銅或銅合金以及鋁或 鋁合金製得。屏蔽層優選由銅構成。在這種情況下，套管也優選由銅構成。另一方面，特別 是為了減輕重量，鋁可以用作屏蔽層的材料。然而在使用鋁的情況下，在屏蔽層的表面上形 成了不導電的氧化鋁層。優選使套管特別是在這種情況下由鋁或鋁合金製成，因為由此避 免了接觸腐蝕。
[0008] 通過使用套管實現了屏蔽層可靠地接觸屏蔽接口、例如插拔連接器。由此確保了 整個屏蔽層藉助套管在電氣以及機械方面可靠地接觸屏蔽連接器。
[0009] 根據一個實施例，屏蔽層是金屬編織層、金屬薄膜或者兩者的結合。不管是金屬編 織層還是金屬薄膜都是靈活的，以至於一旦套管從電纜的末端移開，屏蔽層就可以倒扣在 套管上。然後編織層或薄膜能夠與套管材料連接。屏蔽層與套管的連接優選發生在套管的、 靠近電纜其中一端的區域中。
[0010] 如前所述，套管和屏蔽層之間的材料連接優選僅局限在套管的一部分上。套管和 屏蔽層之間以金屬間方式進行連接的這部分套管優選靠近電纜的末端。為了輕鬆地將套 管插入插口、例如屏蔽接口的插口中並同時確保套管與插口之間可靠的電接觸，有利的是， 套管在以金屬間的方式連接屏蔽層的區域中以及在所有其它的區域中具有統一的直徑和/ 或周長和/或截面。因此，套管具有階梯形的錯位。該階梯形的錯位優選是這樣的，即，套 管的第一區域具有第一直徑和/或周長並且套管的第二區域具有較小的直徑和/或周長。 當套管推到電纜上時，該第二區域優選靠近電纜的末端。藉助這種錯位，即使在經裝配的狀 態下也可以獲得具有屏蔽層的套管的統一橫截面。這樣能夠防止屏蔽層的倒扣的部分從套 管的外圓周突出。
[0011] 此外，套管優選具有一個環形的槽或環形的深割。這優選用於分離突出的屏蔽層。 該環形的槽或深割特別是設置在錯位的區域中。該環形的槽或深割優選直接設置在錯位 上，特別是設置在第一圓周和第二圓周之間的過渡部上。
[0012] 根據一個有利的實施例，屏蔽層翻卷在套管上的部分至少在第二直徑的區域中緊 貼在套管上並且優選在第二直徑的區域中以金屬間的方式優選與套管相連。
[0013] 如前所述，屏蔽層優選在第二圓周的區域中連接套管。由於屏蔽層的倒扣而引起 的、在套管的這部分區域中的圓周增大由此得到均衡，即，第二圓周小於第一圓周。因此，通 過第一圓周確保了套管連同屏蔽層一起的最大圓周。該第一圓周優選與屏蔽接口、特別是 屏蔽接口的插口的圓周相匹配，從而電纜的末端藉助套管能夠可靠地與屏蔽接口電接觸。 屏蔽層優選在第二圓周的區域中以金屬間的方式與套管相連。屏蔽層優選僅在第二直徑的 區域中與套管以金屬間的方式、特別是材料連接。
[0014] 為了防止部分屏蔽層從套管的圓周上突出，切割屏蔽層倒扣部分的長度。優選在 槽的區域中進行長度的切割。如果該槽設置在第一圓周與第二圓周之間的過渡部區域中， 那麼可以確保屏蔽層在第二圓周的區域中緊貼在套管上並且只在這部分的末端切割長度。
[0015] 根據一個實施例，藉助摩擦焊接、電阻焊接或者超聲波焊接，特別是藉助超聲波輥 縫焊接或者電阻輥縫焊接，使屏蔽層倒扣在套管上的部分至少在第二圓周的區域內以金屬 間的方式、特別是材料連接的方式與套管相連。藉助超聲波焊接可以以特別簡單的方式將 屏蔽層與套管連接。在採用屏蔽網的情況下，特別是採用鋁屏蔽網的情況下，通過超聲波焊 接確保了在焊接之前剝落屏蔽層和套管的鋁氧化層並且確保隨後屏蔽層和套管幹淨的接 觸。
[0016] 如前所述，還請求保護一種電纜的製造方法。對此優選在去除次級絕緣層並從而 露出絕緣層之後，先將套管套在露出的屏蔽層上。對此優選將套管套在剝離表層的屏蔽層 上，直至屏蔽層在指向電纜末端方向的套管末端上突出到套管外。特別是將次級絕緣層去 除這樣一個長度，該長度大於套管的長度。然後可以將套管套在電纜的末端上，直至套管抵 靠在次級絕緣層上或者局部地突出。在該末端位置，電纜的末端連同絕緣層在套管的另一 側上突出到套管外。突出到套管外的這部分隨後能夠倒扣並安置在套管上。
[0017] 最後，倒扣的這部分絕緣層以金屬間的方式與套管相連。這種以金屬間方式的連 接優選為屏蔽層與套管之間的材料連接。
[0018] 根據一個實施例，屏蔽層與套管通過超聲波焊接以金屬間的方式相連。採用超聲 波焊接特別可以在電氣方面相互可靠地焊接鋁屏蔽層和鋁套管。
[0019] 在焊接過程中，超聲波變幅杆和套管之間沿圓弧相對移動可以是有利的。可以固 定地安置超聲波變幅杆並且套管連同導體可以沿軌道圍著超聲波變幅杆繞行。對此，超聲 波變幅杆能夠圍繞其縱軸旋轉。也可以這樣設置，即超聲波變幅杆是固定的，並且套管連同 導體也是固定的但是圍繞其自身的縱軸旋轉。這也可以實現沿圓弧焊接套管和屏蔽層。對 此也可以使超聲波變幅杆繼續圍繞其自身的縱軸旋轉。
[0020] 最後，也可以使導體連同套管保持固定並且只有超聲波變幅杆沿軌道圍繞導體繞 行。
[0021] 也可以這樣，即，兩個或多個超聲波變幅杆彼此以角距、優選以相等的角距設置在 套管以及導體的周圍並且分別僅沿部分圓弧圍繞電纜旋轉。
[0022] 也可以在焊接過程中，焊接機頭在單個操作步驟中這樣地圍繞套管旋轉，S卩，該焊 接機頭同時焊接套管和屏蔽層以及切割屏蔽層的長度。這可以優選通過沿套管切割屏蔽層 來進行。
[0023] 另外，提供一種焊接裝置用來以金屬間的方式連接套管和屏蔽層。該焊接裝置具 有一個能夠圍繞自身的縱軸搖擺或旋轉的超聲波變幅杆。藉助該超聲波變幅杆，一方面使 屏蔽層與套管以金屬間的方式連接。同時，該超聲波變幅杆在焊接套管和屏蔽層的過程中 能夠切割屏蔽層的長度。因此，該超聲波變幅杆在縱剖面中具有一個波浪形的輪廓。該波 浪形的輪廓作用於以金屬間的方式連接屏蔽層和套管。另一方面，該超聲波變幅杆在一個 末端上具有切割刀片。可以這樣形成該切割刀片，即，該切割刀片嵌入環繞套管的槽中並且 在那裡切割屏蔽層的長度。
[0024] 優選超聲波變幅杆在焊接過程中平行於縱軸搖擺並且由此以金屬間的方式相互 連接屏蔽層和套管。
[0025] 前述的特徵可以彼此任意結合。前述的、以及在從屬權利要求和獨立權利要求中 要求保護的特徵能夠彼此任意結合併且可以同時具有創造性。特別是在避開獨立權利要求 的單個或所有特徵的情況下，所述特徵的結合能夠具有創造性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 接下來結合示出實施例的附圖詳細闡述本發明。
[0027] 在附圖中：
[0028] 圖1示出了套管的縱剖面圖；
[0029] 圖2示出了帶有套管的電纜的縱剖面圖；
[0030] 圖3示出了焊接過程的示意性視圖；
[0031] 圖4示出了焊接機頭的細節視圖；
[0032] 圖5a_c通過超聲波變幅杆和套管之間的軌道移動示出了焊接的不同實施方式。

【具體實施方式】
[0033] 圖1示出了具有錯位4的套管2。該錯位4將套管劃分成第一區域6和第二區域 8。該第一區域6具有第一直徑6a。第二區域8具有第二直徑8a。在第一區域6和第二區 域8之間的錯位4的區域內可以看見一個環繞的槽10。
[0034] 套管2具有一個通孔12用來接收具有內部導體、初級絕緣層和屏蔽層的電纜。通 孔12的直徑12a優選與連同屏蔽層、但不含次級絕緣層的電纜的直徑大致相同。
[0035] 還可以看出，在通孔12的一個末端具有倒角。倒角14使得套管2特別容易地套 在電纜上。
[0036] 第一直徑6a優選與屏蔽接收器的直徑相一致。直徑6a優選與用來壓制套管2與 屏蔽接口的壓制配件的內徑相同。
[0037] 圖2示出了套管2,該套管已經套在電纜16上。電纜16由內部導體16a、隔離內 部導體16a的初級絕緣層16b以及包圍初級絕緣層16b的屏蔽層18構成。屏蔽層18通過 次級絕緣層16c得到隔離。初級絕緣層16b以及次級絕緣層16c可以由塑料、特別是絕緣 的塑料構成，例如由PVC、聚醯胺或矽樹脂構成。
[0038] 內部導體16a可以由鋁或銅以及由它們的各種合金構成。
[0039] 屏蔽層18可以是金屬編織層或金屬薄膜。薄膜和編織層也可以結合地用作屏蔽 層18。屏蔽層18可以由鋁或銅或它們的各種合金構成。優選屏蔽層18由與內部導體16a 相同的材料構成。
[0040] 可以看出，在區域20中這樣剝除了電纜16的外層，即去除次級絕緣層16c。該區 域20指向電纜16的末端22的方向。
[0041] 在區域20中露出了屏蔽層18。還可以看出，圖1所示的套管2套在露出的屏蔽 層18上。該套管2在區域20中套在電纜16上，直至該套管抵靠在存留的次級絕緣層16c 上。套管2的長度比區域20的長度短，由此指向電纜16的末端22方向的區域突出在套管 2上並且在那裡露出了屏蔽層18。正如圖2所示，屏蔽層18顯露出的區域倒扣在套管2上， 從而屏蔽層18在第二區域8中緊貼在套管2上。隨後在第二區域8中焊接套管2和屏蔽 層18,其中同時在環繞的槽10的區域中切割屏蔽層18的、指向第一區域6方向的部分的長 度。由此防止了屏蔽層18突起到第二區域8之外。
[0042] 圖3示出了焊接過程。圖3示出了圖2所示的、帶有圖1所示套管2的電纜16。 將屏蔽層18在第二區域8的範圍內倒扣在套管2周圍之後，使電纜16移到輥縫焊接機頭 24處。該輥縫焊接機頭24在第二區域8中壓在屏蔽層18上。然後激活該輥縫焊接機頭24 在搖擺方向26上的超聲波。電纜16圍繞其縱軸沿旋轉方向28在輥縫焊接機頭24下方旋 轉。另外同時沿旋轉方向30旋轉輥縫焊接機頭24。至少在電纜16旋轉360°的過程中， 將輥縫焊接機頭24在區域8中壓在屏蔽層18上並且通過在搖擺方向26上的超聲波在第 二區域8中焊接屏蔽層18和套管2。在焊接過程中，屏蔽層18在槽10的區域中由輥縫焊 接機頭24上的切割刀片進行長度切割。
[0043] 圖4示出了輥縫焊接機頭24在縱向32上的截面。可以看出，輥縫焊接機頭24具 有波浪形的區域34。該波浪形的區域34可以形成為鋸齒形或類似形狀。該波浪形的區域 34在焊接過程中壓制在屏蔽層18上並且輥縫焊接機頭24受到沿搖擺方向26的驅動。在 焊接過程中，輥縫焊接機頭24圍繞電纜16以及套管2的圓周方向運動。其中，設置在輥縫 焊接機頭24末端上的切割刀片36嵌入槽10中。藉助該切割刀片36在槽10的區域中斷 開屏蔽層18。由此在槽10的區域中形成屏蔽層18的乾淨割離。
[0044] 圖5a_c示出了電纜16和輥縫焊接機頭24之間的各種相對移動。在圖5a中可以 看出，輥縫焊接機頭24是固定的並且沿旋轉方向30圍繞輥縫焊接機頭的縱軸旋轉。同時， 電纜16沿旋轉方向28圍繞輥縫焊接機頭24的縱軸沿軌道繞行。
[0045] 圖5b示出了焊接的另一種可能方式，在該方式中輥縫焊接機頭24是固定的並且 圍繞其縱軸沿旋轉方向30旋轉。電纜16也是固定的並且沿著旋轉方向28圍繞電纜縱軸 旋轉。由此同樣可以沿整個圓周方向將屏蔽層18焊接在套管2上。
[0046] 圖5c示出了焊接的另一個可能方式。對此電纜16是固定的。輥縫焊接機頭24 一方面圍繞其自身的縱軸沿旋轉方向30進行旋轉並且同時沿旋轉方向38沿軌道圍繞電纜 16的縱軸繞行。
[0047] 通過所示的方法以及所示的焊接裝置可以使電纜末端可靠地設有套管，其中套管 使電纜屏蔽層的觸點接通變得容易。
【權利要求】
1. 一種電纜，特別是高壓電纜，特別是用於機動車、特別是混合動力車或電動車的高壓 電纜，所述電纜具有 -內部導體（16a)、 -包圍內部導體（16a)的初級絕緣層（16b)、 -包圍初級絕緣層（16b)的電屏蔽層（18)、 -包圍屏蔽層（18)的次級絕緣層（16c)， -其中在電纜（16)的至少一個末端去除次級絕緣層（16c)，從而露出屏蔽層（18)， 其特徵在於， -將套管（2)套在露出的屏蔽層（18)上， -在電纜（16)的末端（22)方向突出到套管⑵之外的、屏蔽層（18)的一部分倒扣在 套管（2)上並且 -屏蔽層（18)倒扣在套管（2)上的部分以金屬間的方式與套管（2)連接。
2. 根據權利要求1所述的電纜，其特徵在於，所述屏蔽層（18)是金屬編織層或金屬薄 膜和/或屏蔽層（18)由非鐵金屬或它們的合金構成，特別是由銅或銅合金或者鋁或鋁合金 構成。
3. 根據權利要求1或2所述的電纜，其特徵在於，所述套管（2)具有階梯形的錯位（4)， 所述階梯形的錯位是這樣的，即，套管（2)在第一區域（6)具有第一直徑^a)並且在靠近 電纜（16)的末端（22)的第二區域⑶具有小於第一直徑（6a)的第二直徑（8a)。
4. 根據前述權利要求中任意一項所述的電纜，其特徵在於，所述套管（2)特別是在錯 位（4)的區域中具有一個環形的槽（10)，和/或屏蔽層（18)倒扣在套管（2)上的部分在槽 (10)的區域中進行長度切割。
5. 根據前述權利要求中任意一項所述的電纜，其特徵在於，屏蔽層（18)倒扣在套管 (2)上的部分至少在第二直徑（8c)的區域中緊貼在套管（2)上並且優選在第二直徑（8a) 的區域中以金屬間的方式與套管（2)相連。
6. 根據權利要求3至5中任意一項所述的電纜，其特徵在於，藉助摩擦焊接、電阻焊接 或者超聲波焊接，特別是藉助超聲波輥縫焊接或者電阻輥縫焊接，使屏蔽層（18)倒扣在套 管（2)上的部分至少在第二直徑（18a)的區域內以金屬間的方式與套管（2)相連。
7. 用於製造電纜、特別是高壓電纜、特別是用於機動車的高壓電纜的方法，所述方法包 括如下步驟 -在電纜的至少一個末端剝除包圍屏蔽層的次級絕緣層， 其特徵在於， -將套管套在露出的屏蔽層上， -在電纜的末端上將屏蔽層突出到套管之外的部分翻卷在套管上並且 -以金屬間的方式將屏蔽層翻卷在套管上的部分與套管相連接。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，通過超聲波焊接或電阻焊接以金屬間的 方式連接屏蔽層與套管。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，為了進行金屬間方式的連接，使超聲波變 幅杆或電阻焊接電極和套管沿圓弧相互繞行和/或優選在同時通過超聲波變幅杆或電阻 焊接電極切割屏蔽層翻卷在套管上的部分的長度。
10. -種焊接裝置，所述焊接裝置具有 -一個能夠圍繞自身的縱軸旋轉的超聲波變幅杆（24)，其中 -所述超聲波變幅杆（24)具有在縱剖面上呈波浪形的輪廓（34)以及在一個末端上用 於切割金屬屏蔽層（18)長度的切割刀片（36)。
11. 根據權利要求10所述的焊接裝置，其特徵在於，所述超聲波變幅杆（24)在焊接過 程中平行於縱軸搖擺。
【文檔編號】H01R43/02GK104067448SQ201280066128
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年11月30日 優先權日:2012年1月6日
【發明者】安德列亞斯·利納特, 塞巴斯蒂安·馬滕斯 申請人:自動電纜管理有限公司