一種電纜及其制造方法以及用來制造電纜的焊接裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電纜(16)，該電纜具有內(nèi)部導(dǎo)體(16a)、包圍內(nèi)部導(dǎo)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)上并且屏蔽層(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】一種電纜及其制造方法以及用來制造電纜的焊接裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電纜及電纜的制造方法以及一種用來制造電纜的焊接裝置。本發(fā) 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(shù)】
[0002] 與具有內(nèi)燃機的傳統(tǒng)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并且傳輸100V甚至更高的電壓。在目前應(yīng)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，因為由于存在電壓，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(fēng)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并且在機械方面穩(wěn)定。特別是將屏蔽層壓入連接件時，過多的壓 縮會導(dǎo)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(dǎo)致觸點接通不夠充 分。不管是不夠充分的觸點接通還是經(jīng)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。最后需 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并從而產(chǎn) 生故障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種電纜以及制造電纜的方法，該方法通過對內(nèi)部 導(dǎo)體的屏蔽層的電接觸而實現(xiàn)了可靠的電磁屏蔽。
[0004] 通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜以及根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法實現(xiàn)了該目的。 另外，根據(jù)權(quán)利要求11所述的焊接裝置用于制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后，屏蔽層的一部分從套管向外朝電纜 末端的方向突出。然后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。之后，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(yōu)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(yōu)選與常規(guī)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并因此實現(xiàn)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(yōu)選由非鐵金屬或合金制成。特別是套管可以由銅或銅合金以及鋁或 鋁合金制得。屏蔽層優(yōu)選由銅構(gòu)成。在這種情況下，套管也優(yōu)選由銅構(gòu)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(dǎo)電的氧化鋁層。優(yōu)選使套管特別是在這種情況下由鋁或鋁合金制成，因為由此避 免了接觸腐蝕。
[0008] 通過使用套管實現(xiàn)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 整個屏蔽層借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(jù)一個實施例，屏蔽層是金屬編織層、金屬薄膜或者兩者的結(jié)合。不管是金屬編 織層還是金屬薄膜都是靈活的，以至于一旦套管從電纜的末端移開，屏蔽層就可以倒扣在 套管上。然后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(yōu)選發(fā)生在套管的、 靠近電纜其中一端的區(qū)域中。
[0010] 如前所述，套管和屏蔽層之間的材料連接優(yōu)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(yōu)選靠近電纜的末端。為了輕松地將套 管插入插口、例如屏蔽接口的插口中并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(qū)域中以及在所有其它的區(qū)域中具有統(tǒng)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(yōu)選是這樣的，即，套 管的第一區(qū)域具有第一直徑和/或周長并且套管的第二區(qū)域具有較小的直徑和/或周長。 當(dāng)套管推到電纜上時，該第二區(qū)域優(yōu)選靠近電纜的末端。借助這種錯位，即使在經(jīng)裝配的狀 態(tài)下也可以獲得具有屏蔽層的套管的統(tǒng)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(yōu)選具有一個環(huán)形的槽或環(huán)形的深割。這優(yōu)選用于分離突出的屏蔽層。 該環(huán)形的槽或深割特別是設(shè)置在錯位的區(qū)域中。該環(huán)形的槽或深割優(yōu)選直接設(shè)置在錯位 上，特別是設(shè)置在第一圓周和第二圓周之間的過渡部上。
[0012] 根據(jù)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(qū)域中緊 貼在套管上并且優(yōu)選在第二直徑的區(qū)域中以金屬間的方式優(yōu)選與套管相連。
[0013] 如前所述，屏蔽層優(yōu)選在第二圓周的區(qū)域中連接套管。由于屏蔽層的倒扣而引起 的、在套管的這部分區(qū)域中的圓周增大由此得到均衡，即，第二圓周小于第一圓周。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(yōu)選與屏蔽接口、特別是 屏蔽接口的插口的圓周相匹配，從而電纜的末端借助套管能夠可靠地與屏蔽接口電接觸。 屏蔽層優(yōu)選在第二圓周的區(qū)域中以金屬間的方式與套管相連。屏蔽層優(yōu)選僅在第二直徑的 區(qū)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(yōu)選在 槽的區(qū)域中進行長度的切割。如果該槽設(shè)置在第一圓周與第二圓周之間的過渡部區(qū)域中， 那么可以確保屏蔽層在第二圓周的區(qū)域中緊貼在套管上并且只在這部分的末端切割長度。
[0015] 根據(jù)一個實施例，借助摩擦焊接、電阻焊接或者超聲波焊接，特別是借助超聲波輥 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(qū)域內(nèi)以金屬 間的方式、特別是材料連接的方式與套管相連。借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。在采用屏蔽網(wǎng)的情況下，特別是采用鋁屏蔽網(wǎng)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并且確保隨后屏蔽層和套管干凈的接 觸。
[0016] 如前所述，還請求保護一種電纜的制造方法。對此優(yōu)選在去除次級絕緣層并從而 露出絕緣層之后，先將套管套在露出的屏蔽層上。對此優(yōu)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，該長度大于套管的長度。然后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(cè)上突出到套管外。突出到套管外的這部分隨后能夠倒扣并安置在套管上。
[0017] 最后，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(yōu)選為屏蔽層與套管之間的材料連接。
[0018] 根據(jù)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。采用超聲 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，超聲波變幅桿和套管之間沿圓弧相對移動可以是有利的?？梢怨?定地安置超聲波變幅桿并且套管連同導(dǎo)體可以沿軌道圍著超聲波變幅桿繞行。對此，超聲 波變幅桿能夠圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)。也可以這樣設(shè)置，即超聲波變幅桿是固定的，并且套管連同 導(dǎo)體也是固定的但是圍繞其自身的縱軸旋轉(zhuǎn)。這也可以實現(xiàn)沿圓弧焊接套管和屏蔽層。對 此也可以使超聲波變幅桿繼續(xù)圍繞其自身的縱軸旋轉(zhuǎn)。
[0020] 最后，也可以使導(dǎo)體連同套管保持固定并且只有超聲波變幅桿沿軌道圍繞導(dǎo)體繞 行。
[0021] 也可以這樣，即，兩個或多個超聲波變幅桿彼此以角距、優(yōu)選以相等的角距設(shè)置在 套管以及導(dǎo)體的周圍并且分別僅沿部分圓弧圍繞電纜旋轉(zhuǎn)。
[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(zhuǎn)，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(yōu)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(zhuǎn)的超聲波變幅桿。借助該超聲波變幅桿，一方面使 屏蔽層與套管以金屬間的方式連接。同時，該超聲波變幅桿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，該超聲波變幅桿在縱剖面中具有一個波浪形的輪廓。該波 浪形的輪廓作用于以金屬間的方式連接屏蔽層和套管。另一方面，該超聲波變幅桿在一個 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(huán)繞套管的槽中并且 在那里切割屏蔽層的長度。
[0024] 優(yōu)選超聲波變幅桿在焊接過程中平行于縱軸搖擺并且由此以金屬間的方式相互 連接屏蔽層和套管。
[0025] 前述的特征可以彼此任意結(jié)合。前述的、以及在從屬權(quán)利要求和獨立權(quán)利要求中 要求保護的特征能夠彼此任意結(jié)合并且可以同時具有創(chuàng)造性。特別是在避開獨立權(quán)利要求 的單個或所有特征的情況下，所述特征的結(jié)合能夠具有創(chuàng)造性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 接下來結(jié)合示出實施例的附圖詳細闡述本發(fā)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(jié)視圖；
[0032] 圖5a_c通過超聲波變幅桿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(qū)域6和第二區(qū)域 8。該第一區(qū)域6具有第一直徑6a。第二區(qū)域8具有第二直徑8a。在第一區(qū)域6和第二區(qū) 域8之間的錯位4的區(qū)域內(nèi)可以看見一個環(huán)繞的槽10。
[0034] 套管2具有一個通孔12用來接收具有內(nèi)部導(dǎo)體、初級絕緣層和屏蔽層的電纜。通 孔12的直徑12a優(yōu)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(yōu)選與屏蔽接收器的直徑相一致。直徑6a優(yōu)選與用來壓制套管2與 屏蔽接口的壓制配件的內(nèi)徑相同。
[0037] 圖2示出了套管2,該套管已經(jīng)套在電纜16上。電纜16由內(nèi)部導(dǎo)體16a、隔離內(nèi) 部導(dǎo)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(gòu)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(gòu)成，例如由PVC、聚酰胺或硅樹脂構(gòu)成。
[0038] 內(nèi)部導(dǎo)體16a可以由鋁或銅以及由它們的各種合金構(gòu)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(jié)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(gòu)成。優(yōu)選屏蔽層18由與內(nèi)部導(dǎo)體16a 相同的材料構(gòu)成。
[0040] 可以看出，在區(qū)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(qū) 域20指向電纜16的末端22的方向。
[0041] 在區(qū)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(qū)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(qū)域20的長度短，由此指向電纜16的末端22方向的區(qū)域突出在套管 2上并且在那里露出了屏蔽層18。正如圖2所示，屏蔽層18顯露出的區(qū)域倒扣在套管2上， 從而屏蔽層18在第二區(qū)域8中緊貼在套管2上。隨后在第二區(qū)域8中焊接套管2和屏蔽 層18,其中同時在環(huán)繞的槽10的區(qū)域中切割屏蔽層18的、指向第一區(qū)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(qū)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(qū)域8的范圍內(nèi)倒扣在套管2周圍之后，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(qū)域8中壓在屏蔽層18上。然后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(zhuǎn)方向28在輥縫焊接機頭24下方旋 轉(zhuǎn)。另外同時沿旋轉(zhuǎn)方向30旋轉(zhuǎn)輥縫焊接機頭24。至少在電纜16旋轉(zhuǎn)360°的過程中， 將輥縫焊接機頭24在區(qū)域8中壓在屏蔽層18上并且通過在搖擺方向26上的超聲波在第 二區(qū)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(qū)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?？梢钥闯觯伩p焊接機頭24具 有波浪形的區(qū)域34。該波浪形的區(qū)域34可以形成為鋸齒形或類似形狀。該波浪形的區(qū)域 34在焊接過程中壓制在屏蔽層18上并且輥縫焊接機頭24受到沿搖擺方向26的驅(qū)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(shè)置在輥縫 焊接機頭24末端上的切割刀片36嵌入槽10中。借助該切割刀片36在槽10的區(qū)域中斷 開屏蔽層18。由此在槽10的區(qū)域中形成屏蔽層18的干凈割離。
[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是固定的并且沿旋轉(zhuǎn)方向30圍繞輥縫焊接機頭的縱軸旋轉(zhuǎn)。同時， 電纜16沿旋轉(zhuǎn)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是固定的并且 圍繞其縱軸沿旋轉(zhuǎn)方向30旋轉(zhuǎn)。電纜16也是固定的并且沿著旋轉(zhuǎn)方向28圍繞電纜縱軸 旋轉(zhuǎn)。由此同樣可以沿整個圓周方向?qū)⑵帘螌?8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(zhuǎn)方向30進行旋轉(zhuǎn)并且同時沿旋轉(zhuǎn)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(shè)有套管，其中套管 使電纜屏蔽層的觸點接通變得容易。
【權(quán)利要求】
1. 一種電纜，特別是高壓電纜，特別是用于機動車、特別是混合動力車或電動車的高壓 電纜，所述電纜具有 -內(nèi)部導(dǎo)體（16a)、 -包圍內(nèi)部導(dǎo)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)， 其特征在于， -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)上并且 -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(jù)權(quán)利要求1所述的電纜，其特征在于，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(gòu)成，特別是由銅或銅合金或者鋁或鋁合金 構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電纜，其特征在于，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(qū)域（6)具有第一直徑^a)并且在靠近 電纜（16)的末端（22)的第二區(qū)域⑶具有小于第一直徑（6a)的第二直徑（8a)。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的電纜，其特征在于，所述套管（2)特別是在錯 位（4)的區(qū)域中具有一個環(huán)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(qū)域中進行長度切割。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的電纜，其特征在于，屏蔽層（18)倒扣在套管 (2)上的部分至少在第二直徑（8c)的區(qū)域中緊貼在套管（2)上并且優(yōu)選在第二直徑（8a) 的區(qū)域中以金屬間的方式與套管（2)相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任意一項所述的電纜，其特征在于，借助摩擦焊接、電阻焊接 或者超聲波焊接，特別是借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(qū)域內(nèi)以金屬間的方式與套管（2)相連。
7. 用于制造電纜、特別是高壓電纜、特別是用于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， 其特征在于， -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并且 -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(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，為了進行金屬間方式的連接，使超聲波變 幅桿或電阻焊接電極和套管沿圓弧相互繞行和/或優(yōu)選在同時通過超聲波變幅桿或電阻 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(zhuǎn)的超聲波變幅桿（24)，其中 -所述超聲波變幅桿（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 于切割金屬屏蔽層（18)長度的切割刀片（36)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的焊接裝置，其特征在于，所述超聲波變幅桿（24)在焊接過 程中平行于縱軸搖擺。
【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(yōu)先權(quán)日:2012年1月6日
【發(fā)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