用於預製電纜的方法以及預製的電纜的製作方法

2023-05-07 02:30:11 1

專利名稱：用於預製電纜的方法以及預製的電纜的製作方法
技術領域：
本發明涉及預製電纜。本發明尤其涉及接通電纜，包括輕金屬絞線，例如鋁絞線。但是本發明也可以轉移到其它絞線材料，例如鎂和銅絞線或者由ー種或多種上述的、或者其它適合的材料組成的合金製成的絞線。這種電纜主要在汽車中使用，用於以電能供電耗電器。這種電纜同樣用於電系統的接地。除了預製電纜的方法以外本發明還涉及預製的電纜。
背景技術：
主要在汽車領域中早就存在期望，為了減輕重量以及以成本有利的選擇替換昂貴的材料，使電纜由輕金屬、例如鎂或鋁以及其合金製成。在使這個電纜與觸點部件電接通吋，它們尤其在汽車中在數年的長時間上處於動態負荷，但是尤其由於材料的冷態傾向、即，輕金屬如鋁和鎂的冷態傾向，也在低溫時降低組織中的機械應力，以及由於主要在鋁合金中在鋁合金表面上出現的氧化層，並且最後由於在輕金屬絞線與觸點部件連接部位中的電化學腐蝕的危險，在現場產生在保持接通方面的電解問題。因此早就存在需求，在所述狀況下也提供輕金屬絞線與觸點部件的持久耐用的接通。為了解決這個問題，DE 10 2008 031 588 Al建議，使輕金屬絞線通過超聲波焊接エ藝與觸點部件連接，其中首先使套與輕金屬絞線的外露端部利用超聲波焊接エ藝冷焊接。接著這個套用於與觸點部件接通。超聲波焊接過程要求在500至1500ms之間。已知的可選擇的軟釺焊或硬釺焊過程甚至要求數秒時間。

由WO 2008/104668 Al已知ー種備選方法。這種方法利用磁脈衝焊接エ藝通過電纜靴的套作為接觸部件與電纜的外露絞線冷焊接。在此使套與已知的機械夾緊或斂縫類似地通過磁脈衝焊接エ藝從外部特別快速地頂壓在絞線上，用於建立與絞線的接觸。這種方法的缺陷是，磁脈衝的作用向著絞線中心減弱。由此在使位於中間的單線不再產生冷焊接，由此不僅降低接觸部件與絞線的機械連接的可靠性，而且降低連接的導電性。

發明內容
因此本發明的目的是，實現ー種用於預製電纜的方法，它以相對較短的エ藝持續時間，即使在使用輕金屬絞線時也保證與WO 2008/104668相比更可靠地接通接觸部件與電纜的絞合導體。此外本發明涉及實現ー種預製的電纜，它以短的エ藝持續時間並由此成本有利地製成，並且即使在使用輕金屬作為導體材料時也實現接觸部件與電纜絞合導體的更可靠的接通。上述目的相應地通過具有權利要求1特徵的用於預製電纜的方法以及具有權利要求5特徵的預製的電纜得以實現。在從屬權利要求中給出本發明的有利擴展結構。本發明的基本思想是，通過在絞合導體內部設有至少ー支撐負責使機械脈衝以最佳的方式也傳遞到內部的單線上，並由此避免降低到中心的電和機械接通的質量。本發明相應地建議ー種用於預製電纜的方法。與此相關，預製的電纜指的是產生完成安裝的電纜、電纜束或整個電纜樹，包括所有的接觸部件。作為接觸部件在本發明的意義上包括各種插頭和觸點。純示例地列舉用於高壓應用的電纜靴和圓銷。要預製的電纜典型地是具有絞合導體的單芯電纜。但是電纜也可以具有多芯、即相互電絕緣的絞合導體以及附加的屏蔽，例如用於高壓應用。絞合導體與由單線製成的實心導體不同地構造。在大的導體橫截面中必需的、非常大量的單線中出於對稱原因也使許多絞合導體相互絞合，它們由此也得到接近圓形的導體橫截面。優選使絞合導體的絞線由輕金屬或輕金屬合金如鎂或鋁或其合金製成。在這裡由於成本和重量的優勢特別優選使用純鋁。按照本發明的方法在優選的實施例中包括使至少ー優選長形的、尤其銷子狀的支撐加入在絞合導體的外露單線中心中，即絞合導體的單線之間。為此最好在前面的工作步驟中使電纜或芯線的部分長度去絕緣，用於露出絞線。可以這樣加入支撐，附加地在獨立的步驟中使絞合導體的單線相互插接，用於實現用於支撐的相應空間。這個過程例如可以通過導入非常尖銳構成的錐銷實現，它導入到單線之間並且在絞合導體相互插接之後再去棹。備選地也可以設想，支撐本身通過其前端部尖銳地構成並且直接加入到絞合導體裡面並且在這個過程期間相互頂壓。即，支撐本身可以用於絞合導體「變形」。也可以設想多個部件，例如銷子，加入到絞合導體的外露單線之間，它們共同形成支撐。也能夠實現多個支撐，它們例如相互支撐並且可以圍繞絞合導體的中心軸線對稱地分布。此外按照本發明的方法包括將套圍繞外露絞合導體的外圓周定位。在此最好這樣定位套，使它不僅包圍外露絞合導體的部分長度，而且包圍支撐的部分長度。即，至少在局部部位套至少包圍外露的絞合導體和支撐。套可以事先插到電纜上，在支撐導入到絞合導體裡面之前。但是也可以設想，相反的過程或者同時安置套和加入支撐。最後，尤其當不僅套而且支撐一體地通過接觸部件構成(見後面)。套最好是具有封閉的、最好圓形橫截面的套。最後，按照本發明的方法包括材料鎖合地連接(擠壓)套與絞合導體以及絞合導體與支撐，由此使接觸部件與絞合導體電連接。按照本發明接觸部件可以與套和/或支撐連接，尤其一體 地構成。因此可以設想，使接觸部件與套一體地構成或者與銷子一體地構成。銷子或套在這種情況下是相應獨立的部件，它們只有在擠壓後才與其它部件連接。備選地也可以設想，不僅套而且銷子與接觸部件一體地構成。銷子和/或套可以由與接觸部件相同的材料製成，即，例如由銅或其合金或由與絞合導體相同的輕金屬構成。但是也可以設想，套和/或銷子由與接觸部件和/或絞合導體不同的材料製成。除了上述的優點以外，本發明還提供其它優點，本方法不僅可以用於接通銅導線、即銅多芯導體，而且可以用於鋁導線、即鋁多芯導體。在此可以使用相同的接觸部件形狀和相同的方法。最後必要時可能需要，使套直徑適配於與銅相比更大的鋁材橫截面。按照本發明的特別優選的實施例，通過壓焊過程實現材料鎖合的連接(擠壓)。在這裡考慮超聲波焊接過程，其中套要徑向定心。出於這個原因並且為了減少エ藝持續時間，優選磁脈衝焊接過程。在磁脈衝焊接方法方面請參閱前述的WO 2008/104 668 Al。使用磁脈衝焊接方法與超聲波焊接不同，也能夠在超過60mm2的大導線橫截面時實現高的機械強度和同樣微小的過渡電阻。通過使用壓焊過程使套的內側面與處於接觸的單線冷焊接。此外實現相互間處於接觸的單線相互間的冷焊接，以及與支撐處於接觸的單線與支撐的冷焊接。由此以幾乎恆定的質量在徑向上實現絞合導體的所有線的可靠焊接。因此還優選，所述支撐基本中心地加入到絞合導體之間。這一點可以這樣保證，使外露的絞合導體首先在一個模具中全圓周地固定，它給定在導入支撐以後的最大直徑。在這個模具中固定支撐或銷子，用於形成用於導入支撐的空間，如上所述那樣。銷子相對於模具定心，由此可以保證支撐相對於絞合導體的中心布置。在使用偶數單線時能夠使支撐精確地中心布置，其中單線均勻地分布在支撐圓周上。在奇數單線時只能夠基本實現中心布置，因為ー根單線必需徑向偏離方向，它否則中心地布置。這ー點在本申請的意義上也指的是「中心」的概念，並且在權利要求中通過概念「基本」表徵。為了易於導入支撐或銷子，用於形成用於支撐的空間，優選在克服捻度的扭轉的絞合導體上去絕緣，由此在要接通的部位至少減少扭絞並由此易於加入支撐。除了用於預製的方法以外，本發明也涉及ー個預製的、單芯或多芯的、屏蔽的或未屏蔽的電纜，它對於ー個或多個芯線包括設置在絞合導體中心的銷子(上述的支撐)、擠壓在絞合導體外圓周上的套和接觸部件，它與套和/或銷子連接，最好一體地構成，以及與絞合導體處於電接觸。電纜最好是一具有縱向中心軸線的圓導體，並且所述銷子基本與縱向中心軸線對中。對此參閱上述的中心加入支撐。此外優選，所述絞合導體的單線由鋁或鋁合金構成，其中所述套的內側面與單線冷焊接、單線相互間冷焊接並且單線與銷子冷焊接，如上所述那樣。


在下面的優選實施例描述中給出本發明的其它特徵和優點，它們可以單獨或與一個或多個上述特徵組合地轉換。下面藉助於附圖解釋它們，附圖中
圖1示出按照本發明的具有接觸部件的電纜在接觸之前的示意圖，
圖2示出圖1的組合在按照 本發明方法的中間步驟，
圖3簡示出圖1的組合的連接過程。
具體實施例方式在下面的描述中解釋優選的實施例。但是當然，本發明也可以應用於其它電纜，具有由其它材料製成的絞合導體以及用於其它接觸部件。也可以設想，使接觸部件不像下面所述那樣與支撐或銷子一體地連接，而是也可以選擇與套或兩個部件連接。也能夠使連接不是一體地、而是例如材料鎖合、力鎖合和/或形狀鎖合地構成。在圖1中簡示出ー電纜I。在所示實施例中電纜I是圓導體，具有基本圓形的橫截面。電纜I具有絞合導體4，它由多個單線構成。絞合導體4可以與圖示不同扭絞地構成，或者如圖所示由相互平行延伸的線構成。此外電纜包括通常意義上的絕緣5，它全圓周地包圍絞合導體4並且相對於外部影響隔絕，如同由專業人員公知的那樣。在圖1所示的電纜I端部上電纜I去絕緣。即，絞合導體4在部分長度L上外露。在這個部位L不再存在絕緣5。如果絞線4扭絞，克服捻度地去絕緣，用於使單線至少在端部部位L基本相互平行地取向，這易於以後導入銷子6 (也包括支撐)，尤其中心地加入銷子。絞合導體4的單線在所示實施例中由純鋁或鋁合金製成。但是也可以使用銅絞線、鎂絞線或由這些金屬合金製成的絞線。此外在圖1中示出接觸部件2。接觸部件2通過接觸部分7構成，例如電纜靴或圓銷(如圖所示)。但是可以設想其它接觸部分，即常見的觸點和/或插頭作為接觸部分7。在所示實施例中銷子6與接觸部分7 —體地構成。銷子6是長形的支撐，其橫截面尺寸(尤其直徑)明顯小於絞合導體4的橫截面(尤其其直徑)。必要時支撐6的橫截面可以對應於絞合導體4的橫截面。但是可以設想更大或更小的橫截面。此外在圖1中示出套3，它在橫截面中具有封閉的圓形形狀。在此直徑略微大於電纜與絕緣5的直徑。必要時也可以使套只在絞合導體4上在部位L移動，但是直徑小於電纜I在絕緣5部位的直徑。套3薄壁地構成並且最好具有0.1mm至0. 5mm之間的厚度。套3最好由金屬、尤其銅或鋁或這些金屬的合金製成。套還可以在其表面上具有金屬的覆層，例如銀。銷子6由金屬製成並且最好具有硬度，它不低於絞合導體4的單線硬度。最好使用金屬、尤其銅或鋁或這些金屬的合金。此外銷子6也可以具有金屬層，例如銀。在一體結構中接觸部分由相同的材料製成。另ー方面對於銷子6和接觸部分7也可以設想使用不同的材料並且使它們通過各種連接エ藝材料鎖合、力鎖合和/或材料鎖合地相互連接。下面藉助於附圖1至3解釋按照本發明方法的實施例。如圖1所示，首先使 電纜I在部位L完全去絕緣。如上所述，這一點可以克服絞合導體4的捻度實現。接著在這樣處理的電纜上插上套3。接著使銷子6與接觸部分7 —起插入到電纜I在絞合導體4的單線之間的去絕緣端部裡面。在此使絞合導體4在中心分開，其中理想地使單線均勻地分布在銷子6的圓周上。備選地也可以設想，首先使錐銷插入到絞合導體4的單線之間，用於使絞合導體在中心分開並且實現用於銷子狀部件6的空間，如同前面已經詳細解釋的那樣。為了使絞合導體4的單線均勻地分開，可以有利地使絞合導體端部L容納在一個模具裡面，它全圓周地包圍這個絞合導體。這個模具給定絞合導體4在分開後的最大圓周，並且在中心加入銷子6時只能夠使絞合導體4的單線這樣分開，使銷子6在端部中心地位於絞合導體4裡面。但是這只能夠當存在偶數單線的時候實現。在奇數時中心定位的絞合導體的單線在任意的徑向上偏心。但是這種相對於中心布置的略微錯開對於連接效果沒有明顯的負面影響並且屬於中心布置的定義。在加入後銷子6基本與電纜I的中心軸線對中。在圖2中示意地通過箭頭A表示加入銷子6到絞合導體4裡面。接著如同通過圖2中的箭頭B所示，將套3推到絞合導體4的外露長度L或者至少其一部分上。在這個狀態套3全圓周地包圍絞合導體4的部分長度L以及部分銷子6。換言之，套3至少這樣設置，使它在局部部位不僅包圍絞合導體4，而且包圍銷子6。在下一方法步驟中，如同通過圖3中的箭頭C所示那樣，通過磁脈衝焊接エ藝，如同在WO 2008/104668 Al中公開的那樣與絞合導體4材料鎖合地連接。為此通過磁場感應電流到套裡面，電流產生反作用於外部磁場的磁場。通過由此引起的斥力使套在微妙以內加速地擠壓到一起並且以高速碰到外部絞合導體上。在碰撞時衝擊式的自由能破壞現有的氧化層並且導致金屬表面的冷焊接。在這個過程中徑向位於內部的套3側面與與這個內側面處於接觸的絞合導體4的單線冷焊接。同時適用於相互間處於接觸的絞合導體4的單線以及絞合導體的單線，它們與銷子6接觸。通過脈衝還實現尤其絞合導體的塑性變形，由此克服在絞合導體裡面原先存在的空心空間。對於最佳的、材料鎖合的超出單純擠壓絞合導體地接通重要的是，在接合部件之間產生最大的脈衝傳遞。在中心的相應設計尺寸的支撐正好保證這一點，沒有它通過脈衝傳遞到中心的能量只能使位於其中的單線變形，但是不足以使其冷焊接。尤其在鋁絞線中完全的冷焊接對於電連接的最佳傳導值仍然是重要的，因為由於自然的氧化層在絞合導體的單線上沒有或只有極大減小的垂直於導體橫截面的導電。接著通過銷子6建立絞合導體4與接觸部分7的電接通。這種方法與超聲波焊接不同，也在超過60mm2的大導體橫截面時實現高的機械強度和同樣微小的傳遞電阻。此外可以比在不使用銷子6、而是只使套3與接觸部分7連接的方法中實現更均勻的在徑向中的冷焊接，這導致導電的、機械穩定的且由此也更可靠且更長久的接通。此外本方法不僅可以在鋁絞線中使用，而且可以在銅絞線或其它材料的絞線中使用，無需改變方法或接觸部件形狀。必要時只需使套3的套尺寸、即其直徑適配於相應的導線橫截面。

本發明相應地提供ー種方法，具有短的エ藝持續時間、可靠的接觸效果和靈活的使用可能性。此外實現ー個預製的電纜，它具有比已知現有技術更可靠的接通並且可以成本有利地製成。但是不言而喻，本發明也可以與上述優選實施例所述不同地轉換，如同前面所述的那樣。因此在下面的權利要求中定義本發明。
權利要求
1.一種用於預製電纜的方法包括步驟 加入至少一支撐(6 )在電纜絞合導體(4)的外露單線之間的電纜(I)端部上； 圍繞外露絞合導體(4)的外圓周定位套(3)，由此使套至少包圍外露絞合導體(4)和支撐(6)的部分長度(L)； 擠壓所述套，由此使與套(3 )和/或支撐(6 )連接的接觸部分(7 )與絞合導體(4)電連接。
2.如權利要求1所述的方法，其中通過擠壓焊接過程、尤其磁脈衝焊接過程實現擠壓，由此使套(3)的內側面與由此處於接觸的絞合導體(4)的單線冷焊接、使相互間處於接觸的絞合導體(4)的單線相互間冷焊接並且使與支撐(6)處於接觸的絞合導體(4)的單線與支撐冷焊接。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述支撐(6)基本中心地加入到絞合導體(4)的單線之間。
4.如上述權利要求中任一項所述的方法，其中所述電纜(I)在一端去絕緣，用於外露絞合導體(4)，其中電纜的絞合導體(4)的單線扭絞並且克服捻度地使絞合導體去絕緣。
5.預製電纜，包括至少一具有絞合導體的芯線、至少一設置在絞合導體(4)的單線之間的支撐(6)、一擠壓在絞合導體外圓周上的套(3)和一接觸部分(7)，它與套(3)和/或支撐(6)連接，最好一體地構成並由此與絞合導體(4)處於電接觸。
6.如權利要求5所述的預製電纜，其中所述電纜(I)是一具有縱向中心軸線的圓導體，並且所述支撐(6)基本與縱向中心軸線對中。
7.如權利要求5或6所述的預製電纜，其中所述絞合導體(4)的單線由鋁或鋁合金構成。
8.如權利要求5至7中任一項所述的預製電纜，其中所述套(3)的內側面與由此處於接觸的絞合導體(4)的單線冷焊接、使相互間處於接觸的絞合導體(4)的單線相互間冷焊接並且使與支撐(6)處於接觸的絞合導體(4)的單線與銷子冷焊接。
全文摘要
一種用於預製電纜的方法包括以下步驟加入一長形的、尤其銷子狀的支撐(6)在電纜絞合導體(4)的外露單線之間的電纜(1)端部上；圍繞外露絞合導體(4)的外圓周定位套(3)，由此使套至少包圍外露絞合導體(4)和支撐(6)的部分長度(L)；擠壓所述套，由此使與套(3)和/或支撐(6)連接的接觸部分(7)與絞合導體(4)電連接。本發明還涉及一種這樣預製的電纜。
文檔編號H01R4/18GK103038944SQ201180027109
公開日2013年4月10日 申請日期2011年3月23日 優先權日2010年4月1日
發明者L.萊曼 申請人:利薩·德雷克塞邁爾有限責任公司