CN101371318B

CN101371318B - 线路元件

Info

Publication number: CN101371318B
Application number: CN2007800022992A
Authority: CN
Inventors: 约翰·迈克尔·贝利
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: EP2226813A3; EP1974359B1; CA2638037A1; EP1974359A1; US20070235209A1; ES2350607T3; GB0600878D0; CA2638037C; US7745730B2; CN101371318A; WO2007083102A1; ATE478426T1; EP2226813A2; DE602007008522D1

Abstract

一种线路元件，包括一多线路组；一个或多个所述线路在其中运行的连接器；将所述线路夹在中间的两个或多个硬化纤维与填充混合物层；紧邻线路的区域包括一填充物，该填充物使线路相对于所述层不能移动；其中，所述连接器至少有一部分嵌入一填充物内。

Description

线路元件

技术领域

本发明涉及配线，并且尤其涉及但不限于机动车内部配线。这种类型的机动车可以从一个广阔的范围内选择，从像坦克那样的军用机动车，到运动机车、在铁路、冰面、空中、水上、和雪上运行的机动车。

背景技术

一种熟知的现有技术是一扁平的碳化纤维盒，或者像目前在F1方程式赛车中所使用的盒式外壳多组线路。为了生产这种盒子，最初通过模制盒子的碳化纤维表面并把它们连接在一起，并且随后按照制造规范将线路松散的放置在它们所要求的位置。一旦线路安置在盒内，此时用硅滴或其它密封剂将盒子的盖固定在恰当位置。

这种现有技术中存在如下缺点：

■线路由于振动、碰撞、爆炸或其它外在事件会在盒内移位；

■这些大体上是矩形平行六面体的盒子，除一些本身是扁平的物体外，既不能紧密的放置在物体周围也不能放置在物体表面；

■盒子的每一个面如果能够单独发生弯曲时，盒子的线路之间及表面之间将存在空间，这意味着盒子本身的强度减小；

■需要使用硅或其它密封剂将元件固定在一起；并且

■空气充满盒内任何剩余的空间，如果盒内含有腐蚀性元素，这在盒内将引起化学腐蚀。

如下专利文件是已知的：US6,971,650；DE10308759A1；EP1506553；US2006/0090924；US2004/0069525；EP1376618A3；PCT/EP03/01531；WO03/098642；US6419289；DE29917502；EP1026019；US5,371,324；DE3524516；EP0208138；和US3,168,617。

发明内容

在第一个广泛的独立方面，本发明提供了一种多线路组；与所述线路结合的一个或多个连接器；将所述线路夹在中间的两个或多个硬化纤维与填充混合物层；紧邻线路的区域包括使线路相对于所述层不能移动的一填充物；其中，所述连接器的至少一部分嵌入一填充物内。

这种结构特别有利，因为它允许连接器后部受保护，并且其前部准备使用。这使它们组合形成连接器与线路的一个完整部分。这也容易在连接器之间形成一个基本平坦的结构，以便装配在限定的空间内。

在第二个广泛的独立方面，本发明提供了一种线路元件，该线路元件包括夹在两层或多层硬化纤维与树脂混合物之间的一多线路组，紧邻线路的区域填充有像树脂或树脂与纤维混合物那样的填充物，该填充物使线路相对于所述层不能移动；其中，纤维是编织纤维。

这种结构特别有利，因为它提供一种特别刚硬的结构，并且与现有技术的非编织纤维技术完全不同，现有技术产生自身具有柔韧性的元件。

在第三个广泛的独立方面，一种线路元件包括夹在两层或多层硬化纤维与树脂混合物之间的一多线路组，紧邻所述线路的区域填充有像树脂或树脂与纤维混合物那样的填充物，该填充物使线路相对于所述层不能移动；其中，线路包括铜并且覆盖一个或多个连接线路与层的鞘。

这种结构特别有利，因为这种鞘本身可用于连接线路与层。

在第四个广泛的独立方面，本发明提供了一种线路元件，该线路元件包括夹在两层或多层硬化纤维与树脂混合物之间的一多线路组，紧邻所述线路的区域填充有像树脂或树脂与纤维混合物那样的填充物，该填充物使线路相对于所述层不能移动；其中，所述元件与一大体平坦的部分相结合，并且与以一个角度从所述平坦部分伸出的一边缘相结合。这种结构特别有利，因为这增加了元件的刚性，并且允许它装配在一个三维物体上，例如一发动机。

根据本发明一个补充的方面，连接器与保护其连接部分的一帽相连。其中所述帽在其内部与一密封件连接。这种结构特别有利，因为它防止由于填充物流向连接部分对连接器造成破坏。

在一个进一步补充的方面，纤维是编织纤维。这允许层被加强。

在一个进一步补充的方面，线路包括铜并且覆盖有一个或多个连接线路与层的鞘。

在一个进一步补充的方面，元件与一大体平坦的部分相结合，并且与以一个角度从所述平坦部分伸出的一边缘相结合。

在第五个广泛的独立方面，本发明提供了一种线路元件，该线路元件包括夹在两层或多层硬化纤维与树脂混合物之间的一多线路组，紧邻线路的区域填充有树脂或树脂与纤维混合填充物，该填充物使线路相对于所述层不能移动。

这种结构特别有利，因为它获得了无空气或者几乎无空气的保护盒。它也提供了一通常碳化纤维盒的全部优点，因为它是一个坚硬的并且具有传统盒耐热性的固体结构。线路组能被制成符合一机动车主体的形状。因此，这具有一附加的优点，它能减少发动机周围整体的尺寸要求，这导致一尺寸减小的主体比其它主体具有较小的挡风性。它能够在使用期间以及在一接收系统内安装线路时，避免线路相对彼此移位。这种结构无需使用硅或其它密封剂，因此将简化生产工序。这种系统的应用广泛，应用可以包括，例如，将覆盖耐热发动机的传统的圆形横截面电缆替换为底盘电子多线路电缆。

根据本发明第五个广泛独立的方面的一个进一步的补充方面，当沿着线路宽度的横截面看时，这些线路基本上是共面的。这与现有技术中的圆形横截面电缆完全不同。它可以获得平坦的和弯曲的线路组，这使线路组在使用方面具有更大的灵活性，同时与现有技术的装置一同保持韧性和耐热性的优点。

在一个进一步的补充方面，所述混合物是一非传导混合物。例如，这可以是与商标或名称为“Kevlar”所售材料相似或者相同的一混合物，如果需要，所述混合物或者允许线路不附带任何保护鞘，或者允许在线路保护鞘融化的情况下仍然使线路保持电绝缘性，从而避免了短路或其它潜在的危险后果。

在一个进一步的补充方面，混合物的两层或多层应用在多线路的任意一侧上。多层的使用允许产生一平坦光滑的表面，而非精确按照密闭线轮廓产生的、由此可能会在线路上产生不平坦的表面。因此，这种选择性结构允许线路掩埋在层内。当线路两侧仅使用一层时，它同样减少将位于那些表面不平坦的区域的压力/张力集中点。因此，它能提供比其它结构更坚固并且更耐用的结构。

在一个进一步的补充方面，除所述混合物外，线路由一鞘覆盖，该鞘在真空炉内可承受100度的温度。这种特定类型的鞘允许线路保持受到保护、固定、并仅仅在切断线路的时候保持导电(即，在正常操作下不会有任何短路的危险)。

在一个进一步的补充方面，线路组是刚性的并且被模制成符合一机动车元件的形状。特别地，当机动车元件是机动车的主体时，它可以节省机动车主体内部的空间，以便可以使用小尺寸的机动车主体，这从挡风性的角度看有重大意义。

在第六个广泛的独立方面，本发明提供一种产生多线路组的方法，包括步骤：

■选择多个线路并将其置于一硬化纤维与树脂混合物层之间；

■从线路组内真空抽取空气；并且

■在一真空炉中对线路组进行热处理。

当使用这种方法时无需复杂的硬化后组合。空气在线路之间的间隙中有效地移除。通过在一模具中合理地布置线路及混合物，可以获得任何给定的形状。这允许按照任何所选择的物体进行连接。通过参考先前详细的方面，本方法的产品融合了上述所列的任何优点。

在第七个广泛的独立方面，本发明提供了一种生产线路元件的方法，包括的步骤有：

■从线路组内真空抽取空气；

■将层与线路放置在模具上；并且

■在一真空炉中对线路组进行热处理。

根据本发明的第七个的广泛方面的一个附加方面中，本发明提供了一连接器与所述线路连接的步骤，以及将所述连接器夹在所述模具上的步骤，以在所述混合物与所述连接器的连接部分形成一屏蔽层。

附图说明

图1示意性示出了热处理前的组件；

图2a和图2b示出了一多线路组的横截面，该多线路组的线路两侧带有一个层；

图3a和b示出了在处理前和处理后多线路组的横截面图，该多线路组的线路两例带有两个层；

图4示出了多线路组的弓形带的一个端部的透视图，其中该带本身是刚性的；

图5示出了置于模具中的一线路元件的横截面图；

图6示出了连接器嵌在其中的模具的透视图；

图7示出了其中不带有连接器的模具一部分的顶部透视图；

图8示出了其中带有连接器的从前面看模具的透视图。

具体实施方式

图1示出了在任何热处理之前的纤维和树脂混合物的一个较低的层1。纤维和树脂混合物形成互相编织的纤维，其线绳或者在一个方向上延伸或者垂直于这个方向延伸。利用了交叉网格。这些树脂和纤维混合物容易以多种形式获得。这种特殊的树脂和纤维混合物可以是碳化纤维和树脂混合物。树脂的自然厚度允许像线路2那样的线路以任何适当的结构设置在第一层上。第二层3可以设置在线路组顶部并与之固定。

这两层和线路可以放置在一个模具上或模具中，模具的形状施加到元件上。为了改善表面加工的光洁度，优选玻璃或铝的模具。具有曲线表面的铝模具允许片层随着热处理而接受这个曲线形状。提供一个站，用于在层放置在高压炉中加压(优选在真空中)热处理之前将层之间的空气通过真空抽取。

热处理的温度这样选择，以达到经济性和快速热处理之间的平衡。然而，为此应用，接近100到125度的处理是优选的。在元件冷却以后，多线路组变成固体结构，其几何形状由模具确定。

这种刚性结构然后可以与电子连接器装配，以合适地纳入机动车内。优选地，在热处理期间将空气从元件内连续排出，使线路之间的缝隙区域出现空气泡的可能性降到最低。

图2a示出了纤维和树脂混合物的第一层4和第二层5以及像线路6那样置于层之间的多个线路。线路可以恰当地覆盖鞘或不覆盖鞘。当沿着线路宽度的横截面看时，这种排列允许线路大体共面。

图2b示出了热处理后的线路6。线路之间的空间现在基本上并且潜在的已经被树脂与纤维的混合物占据，从而用于使线路相对于层不能移动。基本上线路之间不存在空气。如果必要，在热处理前可将额外的树脂铺在层上，以确保线之间存在填充物并且确保产生一个更为光滑的最终外表面。

图3a示出了在线路两侧两个层的使用。它们分别以7，8，9和10表示。

热处理后线路之间的间隙区域基本被填充，并且上表面11和下表面12是光滑的，以反映铝模具或玻璃模具(两片玻璃)的光滑度，模具可用于在预备和硬化期间形成一元件。模具可以是单面模具。

图4示出了一弓形元件13，该弓形元件13包括夹在硬化纤维与树脂混合物的两层之间的一多线路组。多线路组以14表示。在多线路组的一端15，两套组线16和17伸出，每个都与它们各自的连接器18和19相连。所示连接器是一标准的圆形连接器。弓形区域的高度比任一个连接器的直径都小。这允许标准电子连接器在机动车内部一个狭隘平坦的空间内存在。

本发明还可以预见在其层内使用非传导混合物，以便在线路的鞘被破坏或融化时不会发生通常的短路。这也允许根本不使用鞘。Kevlar层(商标名称或者熟知的名字)可做为例子。

本发明还可以预见，一个层形成电屏蔽，类似于电缆上的编织套。

此外，线路可以具有两个或多个不同的直径。树脂和纤维的混合物可以这样选择，以能够同不同直径范围的线路方便地相配。

图5示出了一模具20，其上设置总体上以标号21表示的一线路元件，该线路元件包括设置在硬化纤维与填充混合物两层之间的铜线路组。在真空生产条件下，线路和填充物糊22填充在一连接器23的后部。该连接器与紧邻一连接器定位板25设置的一法兰24相结合。连接器定位板25与带有多个凹口的直径26相结合，以允许连接器突起27通过。当与模具20紧密相连时，连接器定位板作为一个屏蔽，以防止填充物覆盖整个连接器。由于相同的原因，同样也提供了一连接器保护盖28，它紧密配置在连接器的可连接部分。一橡胶密封29设置于盖的内部，并且当盖固定在连接器上，它阻止任何填充物进入连接器各部分，其为了恰当的电子连接有必要保持无填充物。拐角30也优选地被临时遮蔽料填充以产生一个额外的密封。如图中箭头31所示，混合材料围绕在连接器的后部。

在图6中，所示模具20同时与板25相连，并且与大体围绕连接器部分的一上模具部分32相连。连接器定位板25与多个像凹口33那样的凹口相配合，以允许一典型连接器的插头27通过。上模具部分32、板25和模具20通过可以设置在孔34、35、36和37内的螺钉相连。上模具部分32和模具30中具有螺纹槽，以确保三个元件紧密连接。

图6同样示出了一内部置有纤维、树脂及线路以硬化的槽38。因而产生的硬化部件与一大体平坦的部分相连，该平坦的部分带有像壁39那样在模具内向上凸起的所述壁。

图7特别详细地示出了槽38。在元件放置在模具内之前，优选使用脱模剂。槽38向连接器部分40外部扩宽。

图8是图6的模具排列的另一个视图。为了清楚而使用相同的参考标号。

所得到的组合件有一平滑和光洁的表面，并且特别适合处于130摄氏度。

所用的复合材料可以从先进复合材料获得，例如MTM57 CF0300。

如下是优选的绝缘体和导体类型。

对于绝缘鞘，如下是优选的：聚四氟乙烯(PTFE)；聚烯烃/聚偏二氟乙烯(Polyalkene/PVDF)双层壁；聚酰亚胺(Polyimide)；乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)；高强度增韧含氟聚合物(HSTF)；氟化乙烯丙稀共聚物(FEP)；四氟乙烯(TFE)。

考虑导体材料类型，如下是优选的：铜；锡铜；镀银铜；镀镍铜；镀银铜合金；镀镍铜合金。

Claims

1.一种线路元件，包括一多线路组；与所述线路组结合的一个或多个连接器；两个或多个刚性的经热处理过的由纤维与树脂形成的复合材料层；所述线路组位于第一层复合材料层和第二层复合材料层之间；紧邻所述线路的区域包括使所述线路相对于所述层不能移动的一填充物；其中，所述连接器的至少一部分嵌入一填充物内。

2.根据权利要求1所述的线路元件，其中，所述填充物是非传导混合物。

3.根据权利要求1或2所述的线路元件，其中，在所述多线路组的任何一侧使用两层或多层混合物。

4.根据前述权利要求2所述的线路元件，其中，除所述混合物外，所述线路由一鞘覆盖，该鞘在一真空电炉内可承受100摄氏度温度。

5.根据权利要求1或2所述的线路元件，其中，所述线路组被模制成符合一机动车元件的形状。

6.根据权利要求1所述的线路元件，其中，所述连接器与保护其连接部分的一帽连接；其中，所述帽在其内部与一密封件连接。

7.根据权利要求1或2所述的线路元件，其中，所述纤维是编织纤维。

8.根据权利要求1或2所述的线路元件，其中，所述线路包括铜并且由相应的鞘覆盖，所述的鞘形成线路与层的连接。

9.根据权利要求1或2所述的线路元件，其中，所述元件与一大体平坦的部分相结合，并且与以一个角度从所述平坦部分伸出的一边缘相结合。

10.生产线路元件的一种方法，包括步骤：

●选择多个线路；

●将所述多个线路置于可热处理的纤维与树脂的复合材料的层之间；

●从所述层和线路内真空抽取空气；

●将所述层与线路放置在模具上；

●将所述线路与连接器相结合；

●将所述连接器的至少一部分埋入填充物中；

●在一真空炉中对所述层和线路进行热处理；以及

●使元件冷却，由此元件被定型为刚性的。

11.根据权利要求10所述的方法，包括步骤：将一连接器与所述线路相连，以及将所述连接器夹在所述模具上，以在所述填充物和所述连接器的可连接部分之间形成一屏蔽层，所述填充物是非传导混合物。