Flexibler elektrischer Leiter

Abstract

 Es wird ein flexibler elektrischer Leiter beschrieben, der aus einem zugfesten nichtmetallischen Element (1) und einer Vielzahl von um das Element (1) schraubenlinienförmig verlaufenden metallischen Drähten (2) besteht, wobei der Durchmesser der metallischen Drähte (2) um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser des Elementes (1), und die Oberfläche des Elementes (1) nur zum Teil von den metallischen Drähten (2) bedeckt ist.

Beschreibung

[0001] Es wird ein flexibler elektrischer Leiter beschrieben, der aus einem zugfesten nichtmetallischen Element (1) und einer Vielzahl von um das Element (1) schraubenlinienförmig verlaufenden metallischen Drähten (2) besteht, wobei der Durchmesser der metallischen Drähte (2) um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser des Elementes (1), und die Oberfläche des Elementes (1) nur zum Teil von den metallischen Drähten (2) bedeckt ist.

[0002] Die Erfindung betrifft einen flexiblen elektrischen Leiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0003] Aus der WO 03/043030 ist eine flexible elektrische Leitung bekannt, die mindestens einen elektrischen Leiter aufweist. Der Leiter besteht aus einem zugfesten nichtmetallischen Element und einer Vielzahl von um das Element herum angeordneten metallischen Drähten aus elektrisch gut leitendem Material. Zum Erhalt der Flexibilität und zur Vermeidung von Drahtbrüchen insbesondere bei starken Schwingungen besteht das zugfeste Element aus einem losen Verbund aus einer Vielzahl von Aramidfäden, dessen Querschnitt dem Querschnitt des einzelnen Drahtes entspricht. Der Leiter ist von einer elektrischen Isolierung umgeben. Die beschriebene flexible Leitung wird bevorzugt in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie muß demzufolge gut biegbar und zugfest ausgestattet sein und muß außerdem hohen mechanischen Belastungen auch bei erhöhten Temperaturen standhalten können.

[0004] Die EP 1 089 299 zeigt eine zugfeste Leitung, bei welcher mehrere Drähte aus einem elektrisch gut leitenden Material um ein zentrales Element herumverseilt sind. Das zentrale Element besteht aus mehreren miteinander verseilten Fäden aus einem zugfesten Material, die in einer metallischen Matrix eingebettet sind. Eine gemeinsame Isolierschicht ist über der Lage aus elektrisch gut leitenden Drähten angebracht.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnten Leitungen dahingehend zu verbessern, daß die Wechselbiegefestigkeit erheblich verbessert wird.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.

[0007] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

[0008] Wesentlich für die Erfindung ist, daß der Querschnitt des zentralen Elementes um ein Vielfaches größer ist als der Querschnitt der einzelnen metallischen Drähte. Darüberhinaus ist es von Bedeutung, daß der Querschnitt des Leiters asymetrisch ist, d. h. eine einseitig "offene" Ausführung darstellt und durch geeignete Auswahl von Schlaglänge, Drahtdurchmesser und Drahtzahl die Oberfläche des zentralen Elementes nur zum Teil von den metallischen Drähten bedeckt ist. Durch den relativ großen Durchmesser des zentralen Elements erfahren die metallischen Drähte bei gleicher Biegung eine geringere Biegebelastung als bei den Leitungen nach dem Stand der Technik. Bedingt durch den einseitig "offenen" Querschnitt können die metallischen Drähte auf der Stauchseite verrutschen, wodurch eine Quetschung und somit eine Beschädigung der metallischen Drähte verhindert wird.

[0009] Besondere Einsatzgebiete für den Leiter nach der Lehre der Erfindung sind dort zu finden, wo Biegebelastungen mit sehr kleinen Biegeradien vorliegen.

[0010] Die Erfindung ist anhand des in der einzigen Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0011] In der Figur ist mit 1 ein zentrales Element bezeichnet, welches aus einer Vielzahl von Monofilamenten 1a besteht. Die Monofilamente 1a bestehen aus einem Kunststoff mit einer hohen Zugfestigkeit. Bevorzugt werden Monofilamente 1a aus Aramid oder Polyester. Auf dieses zentrale Element 1 ist eine Vielzahl von Metalldrähten 2 aufgeseilt. Die Metalldrähte 2 sind zu einer Gruppe 2a zusammengefaßt. Der Durchmesser der Metalldrähte 2 und die Schlaglänge der Gruppe 2a sind so ausgewählt, daß zwischen zwei benachbarten Windungen der Gruppe 2a ein Freiraum 3 verbleibt.

[0012] Als Material für die Metalldrähte kann beispielsweise Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen aber auch Stahl verwendet werden je nach Anwendungsfall. Eine besonders hohe Biegewechselfestigkeit wird mit Drähten 2 aus kupferplattiertem Stahldraht erzielt. Derartige Drähte bestehen aus einem Stahlkern 2b, der mit einer dünnen Kupferschicht 2c ummantelt ist.

[0013] Die einzelnen Metalldrähte 2 können auf der Oberfläche des zentralen Elements 1 ohne nennenswerte Beeinträchtigung frei gleiten, so daß bei einer Biegebeanspruchung die Metalldrähte 2 auf der Stauchseite sich in Richtung auf den Freiraum 3 bewegen können.

[0014] Ein nach der Lehre der Erfindung hergestellter Leiter mit kupferummantelten kaltverfestigten Stahldrähten hatte beispielsweise die folgenden Anmessungen:

Durchmesser des zentralen Elementes 1	0,54 mm
Durchmesser der Metalldrähte	0,06 mm
Anzahl der Metalldrähte	21
Schlaglänge der Metalldrähte	3,4 mm
Abstand zwischen zwei Windungen	0,8 mm

[0015] In einem Biegewechselversuch wurde mit einem flexiblen Leiter nach der Lehre der Erfindung eine 4-fach höhere Anzahl an Biegewechselzyklen erreicht als mit einer vergleichbaren herkömmlichen Litze, d. h. gleiches Material, gleiche Drahtanzahl, gleicher Durchmesser und gleiche Schlaglänge.

Ansprüche

1. Flexibler elektrischer Leiter, der aus einem zugfesten nichtmetallischen Element (1) und einer Vielzahl von um das Element (1) schraubenlinienförmig verlaufenden metallischen Drähten (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der metallischen Drähte (2) um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser des Elementes (1), und daß die Oberfläche des Elementes (1) nur zum Teil von den metallischen Drähten (2) bedeckt ist.

2. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) zu einer Gruppe (2a) aus dicht beieinander liegenden metallischen Drähten (2) zusammengeführt sind, und zwischen den Windungen der Gruppe (2a) ein Abstand verbleibt.

3. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) aus hochfestem Kunststoff besteht.

4. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) aus einer Vielzahl von Monofilamenten (1a) aus Polyaramid und/oder Polyester besteht.

5. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Elementes (1) um den Faktor 2 bis 15 größer ist als der Durchmesser der metallischen Drähte (2).

6. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der längsaxiale Abstand (3) zwischen zwei benachbarten Windungen der Gruppe (2a) gleich dem 0,5 bis 3-fachen des Durchmessers des Elementes (1) ist.

7. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) kupferummantelte Stahldrähte sind.

8. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) im kaltverfestigten Zustand vorliegen.

9. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter von einer Schicht aus elektrisch isolierendem Material umgeben ist.

10. Verwendung eines flexiblen elektrischen Leiters nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Leiter für eine elektrische Sitzheizung in Kraftfahrzeugen und/oder als Zuleitung zu einer solchen Sitzheizung.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.

1. Flexibler elektrischer Leiter, der aus einem zugfesten nichtmetallischen Element (1) und einer Vielzahl von um das Element (1) schraubenlinienförmig verlaufenden metallischen Drähten (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der metallischen unisolierten Drähte (2) um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser des Elementes (1), daß die Oberfläche des Elementes (1) nur zum Teil von den metallischen Drähten (2) bedeckt ist und daß die einzelnen Drähte (2) auf der Oberfläche des Elementes (1) ohne nennenswerte Beeinträchtigung frei gleiten können.

2. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) zu einer Gruppe (2a) aus dicht beieinander liegenden metallischen Drähten (2) zusammengeführt sind, und zwischen den Windungen der Gruppe (2a) ein Abstand verbleibt.

3. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) aus hochfestem Kunststoff besteht.

4. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) aus einer Vielzahl von Monofilamenten (1a) aus Polyaramid und/oder Polyester besteht.

5. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Elementes (1) um den Faktor 2 bis 15 größer ist als der Durchmesser der metallischen Drähte (2).

6. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der längsaxiale Abstand (3) zwischen zwei benachbarten Windungen der Gruppe (2a) gleich dem 0,5 bis 3-fachen des Durchmessers des Elementes (1) ist.

7. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) kupferummantelte Stahldrähte sind.

8. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) im kaltverfestigten Zustand vorliegen.

9. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter von einer Schicht aus elektrisch isolierendem Material umgeben ist.

10. Verwendung eines flexiblen elektrischen Leiters nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Leiter für eine elektrische Sitzheizung in Kraftfahrzeugen und/oder als Zuleitung zu einer solchen Sitzheizung.

Zeichnung