DE3103210C2 - Hochspannungs-Zündkabel - Google Patents

Abstract

Hochspannungs-Zündkabel, enthaltend einen mit einem Widerstand behafteten Leiterkern, eine Isolierschicht und einen Mantel, worin der mit einem Widerstand behaftete Leiterkern ein Dehnungselement, eine halbleitende innere Schicht, eine halbleitende äußere Schicht und eine zwischen der halbleitenden inneren Schicht und der halbleitenden äußeren Schicht angeordnete Abstreifschicht enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochspannungszündkabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zündkabel müssen ganz allgemein mehreren Anforderungen genügen. Eine der wichtigsten Anforderungen an Zündkabel liegt Harin, daß sie den Hochspannungen, die sie von der Zündspule auf die Zündkerze übertragen sollen, ohne Spannungsdurchschlägt zwischen Isolator und Leiterkern standhallen. Außerdem müssen sie aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchung beispielsweise durch Motorvibrationen oder beim Abziehen der Zündkerzenstecker ausreichende mechanische Stabilität besitzen. Weiterhin muß das Anbringen von Kontaktanschlüssen an den Enden der Kabel einfach möglich sein, d. h., das Kabel muß !eicht abisoliert werden können. Schließlich soüen von solchen Zündkabeln möglichst wenig, den Rundfunkempfang in einem Auto störende Wellen ausgehen.

Außerdem muß ein derartiges Kabel bestimmten Anforderungen hinsichtlich der elektrostatischen Kapazität genügen. Wenn die elektrostatische Kapazität ansteigt, so steigt die Reduktion der Zündspannung, wodurch eine schlechte Zündung bewirkt wird. Um eine derartige schlechte Zündung auszuschalten, ist es erforderlich, ein Zündkabel mit einer niedrigen elektrostatischen Kapazität von 80 pF/m oder weniger zu verwenden.

Eine Möglichkeit zur Verringerung der elektrostatischen Kapazität liegt in der Vergrößerung des äußeren Durchmessers des Zündkabels. Da jedoch der äußere Durchmesser des Zündkabels üblicherweise bei 7 oder 8 mm liegt ist eine Vergrößerung des äußeren Durchmessers nicht wünschenswert, da das so erhaltene Zündkabel nicht mit herkömmlichen Zündkabeln ausgetauscht werden kann und zusätzlichen Platz erfordert.

Ein Störkabel mit dem eingangs genannten Aufbau ist aus der US-PS 32 84 751 bekannt. Dieses Zündkabel genügt zum Teil den oben angeführten Anforderungen. Die Abstrahlung von Störwellen wird dadurch verhindert, daß ein nichtleitender Kern, beispielsweise aus einem Glasfaser- oder einem Kunststoffasermaterial verwendet wird, um den herum zur Übertragung der Hochspannung Halbleiterschichten, beispielsweise ein Leitergummi aus elastomerischem Material gelegt wird. Um das Abisolieren des Kabels einfach möglich zu machen, ohne dabei die Leiterschichten mit abzuziehen, wird auf die Leiterschicht eine Abstreifschicht aufgetragen, beispielsweise aus Graphit die eine unmittelbare Verbindung zwischen der darüberliegenden Isolierschicht und dem Leitergummi verhindert Aufgrund dieser Abstreifschicht kann dann die Isolierschicht leicht abgezogen werden. Zur Erhöhung der mechanischen Stability:: sind zwischen verschiedenen Schichten Gewebeschichten,

ίο die dehnbar sind, angeordnet

Nachteilig an diesem bekannten Hochspannungszündkabel ist aber, daß es der wichtigsten Anforderung, nämlich der Hochspannungsbeständigkeit nicht in ausreichendem Maße genügt Das Aufbringen der Abstreifschicht führt dazu, daß zwischen Isolierschicht und Leitergummi keine direkte Verbindung mehr besteht so daß die Möglichkeit der Bildung von Lufteinschlüssen oder Zwischenräumen besteht Außerdem kann bei Benutzung des Kabels durch eine Bewegung der Isolatorschicht gegenüber der Leiterschicht ein gewisser Abrieb der Abstreifschicht auftreten, wobei das zur Bildung der Abstreifschicht verwendete Graphit ungleichmäßig verteilt wird. Als Folge dieser Eigenschaften der Abstreifschicht treten vermehrt Spannungsdurchschläge auf, so daß ein derartiges Zündkabel mit einer solchen Abstreifschicht eine schi-tchte Hochspannungsfestigkeit zeigt

Durch Weglassen der Abstreifschicht und das damit einhergehende direkte Übereinanderlegen der Leitergummischicht und des Isolators wäre zwar die Gefahr der Bildung von Durchschlägen bzw. Koronaentladungen gebannt, weil die dadurch erfolgende feste Verbindung zwischen Leiter und Isolator dies verhindert, es ist dann aber nicht mehr möglich, den Isolator ohne weiteres abzustreifen, ohne Teile der Leiterschicht mitzunehmen, d. h., ohne die Leiterschicht zu beschädigen. Dies würde wiederum die Zuverlässigkeit der Kontaktanschlüsse in Frage stellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Hochspannungsfestigkeit eines Hochspannungszündkabels mit niedriger, elektrostatischer Kapazität, der erforderlichen Störsicherheit und mechanischen Festigkeit unter Beibehaltung einer guten Abisolierbarkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs stehenden Merkmale gelöst.

Gemäß diesem Merkmal besteht somit zwischen der äußersten Schicht des Leiterkerns und der Isolierschicht eine ausreichende Haftung, so daß die Bildung von

so Durchschlägen bzw. Koronaentladungen weitgehendst verrnieden ist. Gleichzeitig wird aber auch die Möglichkeit geschaffen, am Ende des Hochspannungszündkabels auf technisch einfache und wirksame Weise elektrische Anschlüsse anzubringen, weil zu diesem Zweck die Isolierschicht zusammen mit der außenliegenden halbleitenden Schicht über die zwischen den beiden halbleitenden Schichten des Leiterkerns erfindungsgemäß angeordnete Abstreifschicht abgestreift werden kann. Das erfindungsgemäße Hochspannungszündkabel genügt somit den an sich widersprechenden Anforderungen, eine ausreichende Hochspannungsfestigkeit zu besitzen und dennoch das Anbringen von Anschlüssen einfach möglich zu machen.

Darüber hinaus ergibt sich durch diese erfindungsgemäße Maßnahme hinsichtlich der mechanischen Festigkeit bzw. der Bruchbeständigkeit des Kabels ein weiterer entscheidender Vorteil gegenüber dem bekannten Kabel. Dieser Vorteil liegt darin, daß selbst dann, wenn

in dem erfindungsgemäßen Hochspannungskabel der Leilerkern und die innere-Leiterschicht durch starke äußere Kräfte beschädigt werden sollten, aufgrund der vorhandenen zusätzlichen äußeren Leiterschicht mit ihrer Flexibilität'und hohen Dehnbarkeit die elektrische Verbindung nicht unterbrochen wird, weil auf der inneren Leiterschicht die ebenfalls leitende Abstreifschicht und darauf die zweite Leiterschicht aufgebracht ist, so daß die äußere Leiterschicht im Falle eines Bruches der inneren Leiterschicht weiterhin als Leiter dient. Dadurch bleibt insgesamt die elektrische Leitfähigkeit erhalten. Das Hochspannungskabel ist daher wesentlich unempfindlicher gegen eine Einwirkung äußerer Zugkräfte, als die bekannten Kabel.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert und beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch ein bekanntes Zündkabel mit niedriger elektrostatischer Kapazität, bei dem die Abstreifschicht weggelassen ist

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Zündkabel mit niedriger elektrostatischer Kapazität nach der Erfindung.

Um Radiowellen-Probleme oder Störungen, die durch die Zündentladung bewirkt werden, zu unterdrükken, ist es notwendig, einen Widerstand von etwa 16kQ/m im Kern des Zündkabels zur Verfugung zu stellen. Im allgemeinen wurde deshalb ein Kern mit einem Durchmesser von etwa 1,8 mm eingesetzt, welcher durch Imprägnieren eines Glasfaserbündels mit einem Kohleanstrich (ein in einem Lösungsmittel dispergiertes Gemisch aus Ruß und einem flüssigen Bindemittel) hergestellt wurde. Wenn der Durchmesser des Glasfaserbündeis, welches als Zugelement eingesetzt wird, verringert wird, so kann der Kern reißen im Verlaufe der Extrudierung oder Vulkanisation der isnlierungsschicht. des Mantels oder anderer Schichten. Dadurch wird die industrielle Herstellung derartiger Zündkabel schwierig·

Der oben beschriebene Nachteil, der sich bei der Verwendung eines Glasfaserbündels ergibt, kann durch Einsatz von Faserbündeln an aromatische Polyamiden von hoher Festigkeit überwunden werden. Beispielsweise kann, wie in Fi g. 1 dargestellt worden ist, durch Imprägnieren eines !500 Denier-Faserbündel? 1 aus aromatischen Polyamiden mit einem Kohleanstrich 2 zur Schaffung eines Kerns mit einem äußeren Durchmesser von etwa 0,9 bis 1,2 mm und Auftragung eines vernetzten Polyäthylen-Isolators 5 au' den so erhaltenen Kern, Aufbringung eines Glasgewebes 6 und eines Äthylen-Propylen-Kautschuks oder eines Silikon-Kautschuks als Hülle 7, in dieser Reihenfolge, ein Zündkabel mit niedriger elektrostatischer Kapazität von etwa 80 pF/m erhalten werden.

Jedoch weist das so erhaltene Zündkabel mit niedriger elektrostatischer Kapazität den Nachteil auf, daß seine Hochspannungsfestigkeit instabil ist, d. h. es ist unzureichend beständig bei langer und wiederholter Anwendung. Das bedeutet, daß bei der Durchführung eines Hochspannungs-Festigkeitstests ein derartiges Zündkabel eine schlechte Hochspannungsfestigkeit zeigt. In dem erwähnten Test wird ein an der Oberfläche mit Silberfarbe beschichtetes und geerdetes Zündkabel verwendet und eine Hochspannung von 30 kV an den Kern angelegt und in eine Nadelöffnung entladen, die zwischen dem Leiter des k.'bels und der Erde vorgesehen ist. Es wird bewertet. Ob ein Bruch des Zündkabels innterhalb einer Zeit (z. B. 20 000 Stunden) auftritt, die unter der Annahme bestimmt ist, daß ein Auto eine gewisse Strecke zur Simulation einer Situation, die in der Praxis sehr wahrscheinlich auftritt, gefahren wird.
Als ein Ergebnis der Untersuchungen der Gründe für die schlechte Hochspannungsfestigkeit, wurde gefunden, daß Unregelmäßigkeiten oder Unebenheiten der Oberfläche des Kerns und der leere Raum zwischen dem Kern und dem Isolator weitgehend verantwortlich

ίο sind für die schlechte Hochspannungsfestigkeit.

Um die erste Ursache zu überwinden, d. h. die Unregelmäßigkeit oder Unebenheit der Oberfläche des Kerns, ist es notwendig, die Oberfläche glatt oder eben zu gestalten, wie beispielsweise durch Extrusionsbeschichten des Kerns mit einem halbleitenden Kautschuk oder einem Kunststoff oder durch Schaffung einer hinreichenden Beschichtung aus einem hoch viskosen Anstrich.

Um die andere Ursache zu überwinden, d. h. die Lükken zwischen dem Kern und dem Isolator, muß der Kern in engen Kontakt gebracht wer^sn mit dem Isoliermaterial, welches auf die äußere Obei .lache davon aufgebracht wird.
Bei einem Zündkabel, in welchem der Kern und das Isoliermaterial in engen Kontakt gebracht werden, wird bei Absteifen des Isolators beim Endverschluß die halbleitende Schicht ebenfalls abgestreift zusammen mit dem Isolator. Das führt zu einer schlechten Leitung 2.Tvischen dem Zündkabel und dem Anschluß.

Aus diesem Grunde wurde bislang eine Abstreifschicht auf einer äußeren Schicht eines mit einem Widerstand behafteten Leiterkerns vorgesehen, um das Abstreifen der isolierenden Schicht von der halbleitenden Schicht zu erleichtern. Die Schaffung einer Ab-Streifschicht auf der äußeren Schicht des Kerns nach bekannten Verfahren führt leicht zur Bildung von freien Räumen zwischen der halbleitenden Schicht und der isolierenden Schicht Dieser freie Raum ist verantwortlich für das Auftreten der schlechten Hochspannungsfestigkeit.

Zur Bildung der Abstreifschicht kann ein Silikon-Anstrich verwendet werden, der durch Vermischen einer leitenden Substanz, beispielsweise Kohle, Graphit, Silber, Kupferpulver, mit Kautschuk oder Kunststoff, wie sie bislang für derartige Zwecke eingesetzt wurden, und Auflösung des erhaltenen Gemisches in einem Lösungsmittel hergestellt wird.

In F ig. 2 bedeutet Bezugsziffer 11 ein Zugelement, 12 eine halbleitende innere Schicht, 13 eine Abstreifschicht, 14 eine halbleitende äußere Schicht, 15 eine Isolierschicht, 16 eine Stützschicht und 17 einen Mantel.

Ein Faserbündel 11 aus aromatischem Polyamid (1500 Denier> wird mit einem Kohleanstrich 12 imprägniert und so ein Bündel mit einem äußeren Durchmesser von 0,6 mm hergestellt. Eine halbleitende Äthylen-Propyätn-Kautschukschicht 14 wird auf das vorstehend erhaltene Faserbündel extrudiert, nachdem über den Kohleanstrich 12 eine Abstreifschicht 13 aus einem Silikon-Anstrich aufgebracht w jrde, um so einen mit einem Widerstand behafteten Leiterkern mit einem äußeren Durchmesser von 1,1 mm herzustellen. Auf diesem mit einem Widerstand behafteten Leiterkern wurden ferner vorgesehen eine Isolierschicht 15 aus vemetztem Polyäthylen, ein Glasgewebe 16 und eine Äthylen-Propylen-Kautschukhülle 17 in dieser Reihenfolge zur Herstellung eines Zündkabels.

Das so erhaltene Zündkabel besaß eine elektrostatische KaDazität von 79 dF/iti. Der HochsDannunes-Fe-

stigkeitstest zeigte, daß alle Proben zufriedenstellend waren.

Bei der Herstellung des Anschlusses können die Isolierschicht und die äußere haibleitende Schicht des Kerns von der inneren halbleitenden Schicht getrennt werden mittels der Abstreifschicht. Da die Abstreifschicht ebenfalls eine hinreichende Leitungsfähigkeit aufweist, kann die Anschlußherstellung einfach durchgeführt werden.

Zündkabel, welche auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben, hergestellt wurden mit der Ausnahme, daß die Isolierschicht 15 aus einem Gemisch von Polyäthylen und einem Äthylen-Propylen-Kautschuk oder einem vernetzten Produkt aus einem Gemisch von Polyäthylen und einem Äthylen-a-Olefin-Copolymer hergestellt wurde, erwiesen sich als niedrig in ihrer elektrostatischen Kapazität, ausgezeichnet in ihrer Hochspannungsiestigkeit und außerdem können Anschlüsse einfach hergestellt werden.

Es wurden ebenfalls Zündkabel hergestellt in der Art und Weise, wie sie zuvor beschrieben wurden, mit der Ausnahme, daß die halbleitende äußere Schicht aus einer halbleitenden Verbindung auf der Basis eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymers hergestellt war. Diese Kabel besaßen eine geringe elektrostatische Kapazität. ausgezeichnete Hochspannungsfestigkeit und außerdem konnten die Anschlüsse einfach hergestellt werden.

Hierzu Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hochspannungszündkabel bestehend aus einem Leiterkern, der ein Zugelement aus einer mit einer leitfähigen Schicht überzogenen Kunststoffaser, eine darüber angeordnete halbleitende Schicht und eine halbleitende Abstreifschicht aufweist, sowie einer Isolierschicht und einem Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (11) aus aromatischen Polyamidfasern besteht, daß die halbleitende Schicht in zwei Schichten (12; 14) aufgeteilt und die Abstreifschicht (13) zwischen diesen beiden Schichten angeordnet ist und daß der äußere Durchmesser des gesamten Leiterkerns (11, 12, 13, 14) 1,2 mm oder weniger beträgt

2. Hochspannungszündkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere halbleitende Schicht (14) durch Extrusionsbeschichtung eines halbleitend«! Kautschuks oder einer Kunststoffzusammensetzung gebildet ist