复合型导电线结构的制作方法

文档序号:13915474阅读:103来源:国知局

本发明涉及复合型导电线结构,其能确保优异的弯曲和耐磨擦性能,且非常适合于反复施加振动和弯曲力的情况。



背景技术:

在汽车制造工业,为了供电的目的,制造了各种线缆,以用于各种电气装置。这些线缆用于将各种类型的传感器连接至abs(制动防抱死系统)、epb(电子驻车制动)、avs(自适应可变悬架系统)、emb(电动机制动)或wss(车轮滑行系统)。这些装置中,emb将会在不久的将来使用。

通常,使用软铜(mildcopper)作为电线的材料,且将37根电线元件(例如直径为0.26mm)绞合以确保规定水平的电容。

在将电线布置在重复施加振动和弯曲力的部位时,需要设置sn曲线以使其在重复弯曲动作达100万次之前不会断开(破裂)。

举例来说,将37根电线元件(例如直径为0.26mm)绞合以形成截面积确定为2.0平方毫米的电导体。在日本专利公开第2005-197135号(以下记为第一现有技术)中公开了使用上述类型的四个电导体来进行重复弯曲试验,但是其无法获得达到所要求水平的弯曲性能。

日本专利公开第06-251633号(以下记为第二现有技术)公开了多层的电缆结构,其中多根电线元件同心地绞合,使得绞合的电线圆形地卷绕和压紧以使其截面积占有率达99%以上。因此压紧的绞合电线能够达到高柔韧性,提供具有高可靠性的压配合型端线。

日本专利公开第2012-146431号(以下记为第三现有技术)公开了一种电导体,其中,利用超声波焊接机将三根金属线绞合和结合,以改善焊接强度。

在第三现有技术中,使用了cu-sn基合金、cu-mg基合金、cu-ag基合金或cu-ni-si基合金,测定它们的拉伸强度在400-1300mpa的范围内。

日本专利公开第2015-86452号(以下记为第四现有技术)公开了作为汽车导体的绞合线、绝缘线和线束。这些汽车导体表现出良好的延展性和较高的强度,且具有较小的截面积,由此提高抗剥离能力,且具有优异的耐冲击性。

具体而言,金属线元件测定为延长大于5%,氧含量不高于20ppm,同时提供大于62%iacs(国际退火铜标准)的电导率,且拉伸强度大于450mpa。

日本专利公开第2011-192533号(以下记为第五现有技术)公开了一种优异的抗弯曲电缆,其在将电线元件之间的摩擦减小至最低限度的同时能达到足够的耐弯曲性和拉伸强度。

在第五现有技术中,将多根细的电线绞合以形成小绞线体(minorwire-standedbody)。将多根小绞线体以圆周向配置的方式进行绞合。在该例中,一个小绞线体与相邻的小绞线体转向相反。

上述导体电缆中,在abs(制动防抱死系统)周围布置电线所用的电缆已知是图21所示的abs传感电缆(s)。

在abs传感电缆(s)中,两根绝缘电缆50、51由聚氨酯弹性体护套52覆盖。上述聚氨酯弹性体护套52通过如下方式形成:利用电子束辐照进行化学交联以提供热塑性合成树脂。上述abs传感电缆(s)起到在电子控制单元(ecu)和车轮传感器之间进行连接的信号载体的作用,用于从车辆的车轮检测转速。布置上述abs传感电缆(s),使得abs传感电缆(s)的中间部分从电子控制单元(ecu)暴露至车体的背面。上述abs传感电缆(s)将其另一末端部分导向车轮悬架的减震器,其最终将暴露在恶劣环境中。

由于该原因,需要abs传感电缆(s)具有足够的耐冲击性能,以使得当汽车在路上运行时即使abs传感电缆(s)受到从路上跳起的石头的冲击也能保持完整。

作为耐冲击abs传感电缆的例子,如图22和23所示,绝缘电缆50、51的每一个都构成具有三个小绞线导体53的大绞线导体54。每个小绞线导体53具有中心铜合金电线53a。在中心铜合金电线53a的周围,依次紧密地放置六根铜合金电线53b和九根中间的铜合金电线53c,并进而将它们埋入塑料绝缘体55(例如聚乙烯)中。

因为小绞线导体53的数量为3,且铜合金电线53a、53b和53c的数量依次为1、6、9,直径尺寸测定为0.08mm,所以小绞线导体53在实践中通常被制为(3/16/)。

但是,制为(3/16/)的铜合金电线53a、53b、53c中,铜合金电线53c自电线53a、53b的中心偏移,因此难以同心地堆叠铜合金电线53a、53b、53c。这样使得小绞线导体53难以通过图24所示的金属成型模(e)。

这样使得难以通过金属成形模(e)将铜合金电线53a、53b和53c同心地紧密地卷绕或捆束。

当将塑料绝缘体55从abs传感电缆(s)除去以将abs传感电缆(s)填至连接器端子(connectorterminal)56的桶体56a(如图25所示)时,这样的铜合金电线53a、53b、53c宽松的结构由于它们的回弹现象而不方便地松弛。

在第一现有技术中,对于电导体,为了达到较高的弯曲性能,通过将多个细的电线捻成电导体来提供由cu-sn合金(sn:0.2-0.3%,cu:合金的其余部分)制成的一束细线。

将几束细线绞合以形成大径(diameter-increased)的绞线。将多个大径的绞线扭转成双绞线导电线结构。

但是,在最近的汽车制造工业中,重点放在使轻质车身上。从这个角度来看,同样涉及线束器具。虽然第一现有技术的目的是实现高弯曲性能,但从确保轻质的线束器具的观点来看,它是不足的。

此外,考虑到在布线操作中,线束倾向于露出于车辆底板的外部,因此需要线束具有高的强度且具有足够的耐冲击性以经受车辆在路上运行时从路上跳起的石头的冲击。

在第二至第五现有技术中,这些现有技术达到了它们本身的目的且具有相应的现有技术的结构特征。但是,从确保轻质的线束器具的角度来看,这些现有技术还具有改进的空间。

在上述abs传感电缆(s)中,小绞线导体53不足以通过压紧的方式将电线53a、53b、53c紧密地捆束。

在连接端子时,当除去包覆在小绞线导体53上的塑料绝缘体55时,会导致电线53a、53b、53c不方便地松弛。

因此,本发明是在考虑上述缺陷的基础上完成的,本发明的主要目的是提供一种复合型导电线结构,其能提供柔韧性、易弯性、高强度,且具有大径的捻线部(wire-twistedportion),同时确保耐磨擦性、耐振动性、耐冲击性和优异的弯曲性能,由此防止主捻线部在除去包覆在主捻线部上的塑料层时松弛。

根据本发明,提供一种复合型导电线结构,提供单个绞线部或多个绞线部以构成埋入绝缘基质中的单个或多个主捻线部。每个绞线部具有作为小径(diameter-reduced)的捻线部的次绞线部。次绞线部具有中心电线和多个绞线层,其各层形成包围上述中心电线的多个细线,以作为小径的捻线部。

对存在于每个绞线层的细线的数量分别进行设定,以将中心电线以与各绞线层同心的方式进行设置。将多个小径捻线部捆束,并将它们绕着芯线绞合以作为大径捻线部构成主捻线部。芯线的外表面形成弯曲表面,该弯曲表面以面对面接触的方式与小径捻线部的一部分接合。

设置多个绞线部以构成埋入绝缘基质中的主捻线部。每个绞线部具有作为小径捻线部的次绞线部。

这样的结构能提供柔韧性、易弯性、高强度,且具有大径捻线部,同时确保耐磨擦性、耐振动性、耐冲击性和优异的弯曲性能。

因为对存在于每个绞线层的细线的数量分别进行设定,以便将中心电线以与各绞线层同心的方式进行设置,所以在连接端子时,能防止主捻线部在除去包覆在主捻线部上的塑料层时松弛。

因为上述芯线具有弯曲表面,该弯曲表面以面对面接触的方式与小径捻线部部分地接合,所以能将施加在芯线的弯曲表面上的应力均匀地分散,以避免发生断开。

根据本发明的其他方面,绞线层结构形成构成第一层和第二层的两层。上述第一层围绕中心电线且具有六根细线,围绕上述第一层的第二层具有十二根细线。

由此能将中心电线与绞线层(细线)同心地设置,并且能通过压紧的方式紧密地压实上述细线,因此能获得具有优异的弯曲性能和耐振动性的高强度的轻质线束结构。

根据本发明的其他方面,芯线的外表面在绕着芯线的轴向上形成螺旋槽。上述小径捻线部沿着所述螺旋槽设置。由此能将上述小径捻线部稳定在上述芯线上。

根据本发明的另一个方面,上述芯线形成中空管,当连接器各自与大径捻线部的对应端连接时,上述中空管将上述芯线和连接器连通。

因为上述芯线形成中空管,所以能将上述芯线的内部空间与连接器连通,由此避免内部空间余留真空。由此能防止潮湿空气侵入上述芯线的内部空间,因此避免电子元件变湿。

根据本发明的另一个方面,芯线由聚氨酯制成。由此能使芯线更加柔韧和易弯折,以获得优异的弯曲性能。

根据本发明的另一个方面,芯线由形状记忆聚合物制成,从而,随着环境温度的提高,芯线围绕芯线的轴向变形。

由此能使小径捻线部沿着小径捻线部的绞线方向相对地围绕芯线紧密地卷绕,以避免大径捻线部松弛。

参照下述附图对本发明的优选形态进行说明。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的复合型导电线结构的放大剖视图;

图2是芯线和次绞线部的分解图;

图3是次绞线部附着于芯线以形成主捻线部的组装图;

图4是芯线的透视图;

图5是芯线绕着轴向螺旋地扭转以形成螺旋槽的透视图;

图6和图7是主捻线部的透视图;

图8是本发明第二实施方式的作为中空管的芯线的透视图;

图9是芯线绕着轴向螺旋地扭转以形成螺旋槽的透视图;

图10是复合型导电线结构的俯视图,其每个末端与对应的连接器连接;

图11~图13是本发明第三实施方式的主捻线部的横剖视图,其中,芯线具有彼此不同的形状;

图14~图16是本发明第四实施方式的主捻线部的横剖视图,其中,芯线起到中空管的作用且彼此具有不同的形状;

图17~图20是本发明第五实施方式的主捻线部的横剖视图,其中,芯线的内部空间的横截面分别具有不同的形状;

图21是abs传感电缆(现有技术)的透视图;

图22是abs传感电缆(现有技术)的横剖视图;

图23是构成大绞线导体的绝缘电缆的横剖视图,所述大绞线导体具有三个小绞线导体(现有技术);

图24是金属成型模和小绞线导体(现有技术)的俯视图;和

图25是连接至端子的abs传感电缆的透视图(现有技术)。

优选实施方式详述

在以下描述的实施方式的说明中,使用相同的标号表示相同类型的特征。

参照图1至图7,描述本发明的第一实施方式的复合型导电线结构1。复合型导电线结构1应用于电子装置,例如装配在车体上的abs(制动防抱死系统)或epb(电子驻车制动)。上述复合型导电线结构1用于信号传输,以连接电子装置(未图示)和电子控制单元(ecu)。电源(未图示)是电池组,其中厚度减小的矩形电池单元在左右方向上排列(inalow)堆叠,以形成单元片层,从而作为二次电池单元使用。

举例来说,复合型导电线结构1的直径测定为0.40mm(通常以表示),且如图1所示,具有埋入绝缘基质2中的两个绞线部3。

应注意,作为上述两个绞线部3的替代,可设置单个绞线部3。

绞线部3中的一个与电池组的阳极端子连接,绞线部3中的另一个与电池组的阴极端子连接。每个绞线部3通过将次绞线部4绕着芯线9缠绕而形成,提供主捻线部5的配对物。每个绞线部3具有作为小径捻线部8的次绞线部4。伴随单个绞线部3,可提供单个主捻线部5。

如图2所示,次绞线部4具有中心电线6(例如直径为0.07mm)和多个绞线层。每个层形成多根细线7(一组细线7)以紧密地围绕中心电线6,以使次绞线部4作为小径捻线部8。小径捻线部8整体地埋入绝缘护套7a(例如聚乙烯)中。

在该例中,在单个中心电线6周围,次绞线部4具有六根细线7作为第一层,且在上述第一层周围具有十二根细线作为第二层。通过如上设置细线7的数量,使得上述第一层(第一组细线7)和第二层(第二组细线7)能被排布为绕着中心电线6同心地设置。

由此能够防止最外层(第二组细线7)自中心电线6和其他层(第一组细线7)向外偏移。由此能使次绞线部4强制通过金属成型模(未图示),以卷绕和压实次绞线部4,获得规定的压实率(例如1.0%-20%)。

因为第一层形成六根细线7,第二层形成十二根细线7,且中心电线7和各细线7具有相同的直径(0.07mm),所以次绞线部4实际上制为(3/19/)。

如图3所示在制造主捻线部5后,将多个小径捻线部8绕着芯线9捆束、卷绕和绞合,以构成主捻线部5中的大径捻线部10(例如直径为0.35mm)。

在该例中,芯线9的外表面形成弯曲表面9a,该弯曲表面9a以面对面接触的方式与小径捻线部8的一部分接合。

上述芯线9由柔韧性和易弯曲性优异的合成树脂(例如聚乙烯)制成,且如图4所示具有横截面稍微向内凹陷而形成的曲面三角形构造。

绕着芯线9的轴向(n),将上述芯线9以规定的节距扭转以形成螺旋槽9b。沿着上述螺旋槽9b,将小径捻线部8设置在图5所示的位置。由此能使小径捻线部8的一部分与螺旋槽9b的内表面9a接合,以使小径的捻线部8相对于螺旋槽9b(如图6和图7所示)处于稳定状态。

应注意,单个中心电线6、细线7的捆束、小径捻线部8和大径捻线部10的横截面为基本圆形。

关于这些线6、7和10,相对于铜基合金,可以向铜基合金选择性地添加0.01-0.30重量%的范围内的一种或多种金属组分(sn、ni、in、zn、cr、al和p)。在形成芯线9后,可使用橡胶样材料、例如epdm(乙烯-丙烯亚甲基二烯交联物)来代替聚乙烯。

关于以上所述的结构,设置多个绞线部3,以构成埋入绝缘基质2中的主捻线部5。每个绞线部3具有作为小径捻线部8的次绞线部4。

这样的结构能提供柔韧性、易弯性、高强度,且具有大径捻线部10,同时确保耐磨擦性、耐振动性、耐冲击性和优异的弯曲性能。

因为对存在于每个绞线层结构的细线7的数量分别进行设定,以便将中心电线6以与各绞线层同心的方式进行设置,所以在连接端子(未示出)时,能防止主捻线部5在除去包覆在主捻线部5上的绝缘护套7a时松弛。

因为上述芯线9具有弯曲表面9a,该弯曲表面9a以面对面接触的方式与小径捻线部8部分地接合,所以能将施加在芯线9的弯曲表面上的应力均匀地分散,以避免发生断开。

因为每个绞线层结构形成构成第一层和第二层的两层;围绕中心电线6的第一层具有六根细线7,围绕第一层的第二层具有十二根细线7。

由此能将中心电线7与绞线层(一组细线7)同心地设置,并且能通过压紧的方式紧密地压实上述细线7,因此能获得具有优异的弯曲性能和耐振动性的高强度的轻质线束结构。

应注意,作为上述两个绞线部3的替代,可仅采用一个绞线部。

图8至图10示出本发明第二实施方式,其中芯线9形成图8所示的中空管形状。沿着上述芯线9,芯线9具有内部空间9c,并且绕着轴向(n)扭转以成形为图9所示的螺旋管结构。

在该例中,如图10所示,大径捻线部10(复合型导电线结构1)的一端与第一连接器11连接,另一端与第二连接器12连接。

在该情况下,作为一例,设置abs传感电缆(未示出)发挥信号载体的作用,通过在电子控制单元(ecu)和车轮传感器(未示出)之间的连接器11、12,检测来自车辆的车轮的转速(rpm)。

因为上述芯线9形成中空管,所以能将上述芯线9的内部空间9c与连接器11、12连通,由此基本上避免内部空间9余留真空。由此能防止潮湿空气侵入上述芯线9的内部空间9c,因此避免电子元件(未图示)受潮。

图11至图13示出本发明第三实施方式,其中芯线9在主捻线部5中具有彼此不同的形状。

在图11中,芯线9的横截面是每条边稍微向内凹陷以形成弯曲矩形表面。在图12中,芯线9的横截面是每条边稍微向内凹陷以形成弯曲五边形表面。在图13中,芯线9的横截面是每条边稍微向内凹陷以形成弯曲六边形表面。

在该情况下,次绞线部4的一部分通过面对面接触的方式与弯曲表面9a接合。

图14至图16示出本发明的第四实施方式,其中芯线9具有内部空间9c,该内部空间9c沿着本发明第三实施方式中的芯线9的纵长方向延伸。当大径捻线部10(复合型导电线结构1)的一端与第一连接器11连接,另一端与第二连接器12连接时,能获得与本发明第二实施方式所达到的相同的优点。

作为本发明的变化方式,芯线9可以由形状记忆聚合物制成,由此芯线9随着环境温度的升高而绕着轴向(n)变形。

由此能使小径捻线部8沿着小径的捻线部8的绞线方向相对地围绕芯线9紧密地卷绕。

作为聚氨酯的替代,芯线9可以由从工程塑料选择性地使用的合成树脂制成,包括聚酰胺(pa)、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚缩醛(聚甲醛(pom))、聚碳酸酯(pc)、聚苯醚(ppe)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乙烯(pe)、聚四氟乙烯(ptfe)和间规聚苯乙烯(sps)。

应注意,第一层中细线7的数量与第二层中细线7的数量之间的数字关系可以适当地改变,只要第一层和第二层能同心地配置即可。

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