Was ist ein Kabelbaum?
Kabelbaum ist ein Oberbegriff für eine Gruppe von Teilen, die für die Verbindung zwischen Geräten zuständig sind und mit Drähten, Klemmen und Steckern, die an den Enden der Drähte angebracht sind, gebündelt werden, um verschiedene elektrische Signale, die von den Geräten abgegeben werden, zu übertragen.
Die Anzahl der Drähte entspricht der Anzahl der zu übertragenden Signale und die Dicke und Flexibilität der Drähte variiert je nach Anwendung und Größe des durch sie fließenden Stroms, so dass sie in ihrer Funktion mit menschlichen Blutgefäßen verglichen werden können.
Die typischste Anwendung von Kabelbäumen erfolgt in Automobilen. Kabelbäume werden um den Motor herum verwendet, wo sich hauptsächlich die Blei-Säure-Batterien und andere Komponenten für die Stromversorgung des Fahrzeugs befinden sowie um den Fahrersitz, die Rückleuchten und andere Bereiche des Fahrzeugs.
Mit der zunehmenden Verbreitung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen steigt die Nachfrage nach Produkten, die leichter sind und höheren Spannungen standhalten, und es werden Produkte mit besonders hoher Spannungsfestigkeit entwickelt.
Anwendungen von Kabelbäumen
Kabelbäume werden verwendet, um Geräte und Anlagen miteinander zu verbinden und elektrische Signale an die Gegenseite zu übertragen. Kabelbäume werden auch in einer Reihe von Bereichen außerhalb des Automobilsektors verwendet. Beispiele für die Verwendung sind:
1. Kraftfahrzeuge
Der typischste Einsatzbereich von Kabelbäumen sind Kraftfahrzeuge. Sie konzentrieren sich rund um den Motor, der die Hauptstromquelle darstellt, und sind von der Motorperipherie aus mit allen Teilen des Fahrzeugs verbunden, z. B. mit dem Bedienfeld der Klimaanlage im Inneren und den Bremsen und Rückleuchten außerhalb des Fahrzeugs.
Um die Montage und Wartung des Fahrzeugs zu erleichtern, werden die Kabelbäume nicht durch ein einziges langes Kabel verbunden, sondern in Abschnitte wie „vorne, Mitte und hinten“ unterteilt und im Fahrzeug verlegt. Die Verbindung zwischen den unterteilten Kabelbäumen erfolgt in der Regel über Steckverbinder.
Neben den Motoranwendungen gibt es auch Kabelbäume für Schiebetüren. Für Schiebetüranwendungen sind sie auf kleinere Abmessungen und Mobilität ausgelegt.
2. Medizinische Geräte
Kabelbäume werden auch in medizinischen Geräten wie MRT- und CT-Geräten verwendet. Im Vergleich zu Anwendungen im Automobilbereich, wo der Kabelbaum selbst einen begrenzten Innenraum durchqueren muss und dabei Vibrationen und Wasserschäden zu berücksichtigen sind, ist die Form des Kabelbaums hier einfacher.
Stattdessen ist die Zuverlässigkeit der Informationen zwischen den angeschlossenen Geräten erforderlich, so dass die Leistungsanforderungen, wie z. B. Rauschunterdrückung und elektrischer Widerstand, in der Regel hoch sind. Je nach Größe des Geräts werden Kabelbäume unterschiedlicher Größe verwendet.
3. Produktionsanlagen
Kabelbäume werden auch in Anlagen zur Herstellung von Elektrogeräten und anderen Produkten verwendet. Lange Kabelbäume werden häufig für Produktionslinien in Fabriken verwendet, da diese Linien oft lang sind, über einen langen Zeitraum genutzt werden und in einigen Fällen können Produktionslinien verlagert werden.
Darüber hinaus ist die Haltbarkeit von Kabelbäumen in der Regel wichtig, da Kabelbäume in Fabriken häufig durch den Verkehr von Menschen und schweren Maschinen zertrampelt werden und häufig mit Öl und Schmutz verschmutzt sind.
Arten von Kabelbäumen
Es gibt verschiedene Arten von Kabelbäumen, die von Niederspannungskabelbäumen für den allgemeinen Gebrauch bis hin zu Hochspannungskabelbäumen reichen:
1. Niederspannungs-Kabelbäume
Diese Kabelbäume dienen der Stromversorgung der verschiedenen Komponenten aus den 12-V-Blei-Säure-Batterien, die in herkömmlichen Benzinfahrzeugen verwendet werden.
2. Hochspannungskabelbäume
Hochspannungskabelbäume dienen für den Einsatz in Elektro- und Hybridfahrzeugen, für die in den letzten Jahren eine steigende Nachfrage zu verzeichnen ist.
Für den Antrieb von Elektro- und Hybridfahrzeugen werden Motoren verwendet, die eine hohe Leistung benötigen. Darüber hinaus erfordert die spezielle Steuerung von Elektro- und Hybridfahrzeugen wie z. B. die Verwendung des Motors als Generator beim Abbremsen, um die Batterie mit regenerativer Energie aufzuladen und die Fahrstrecke zu verlängern, eine höhere Hitzebeständigkeit und andere Anforderungen, um der komplexeren Systemsteuerung standzuhalten.
Herkömmliche Kabelbäume können hohen Spannungen und großen Strömen nicht standhalten, weshalb Hochspannungskabelbäume entwickelt wurden.
3. Aluminiumkabelbäume
Aluminiumkabelbäume sind Kabelbäume, bei denen der Leiter der Drähte von herkömmlichem Kupfer auf Aluminium umgestellt wurde.
Aluminium soll 30-40 % leichter sein als herkömmliches Kupfer, hat aber eine geringere elektrische Leitfähigkeit und einen niedrigeren Schmelzpunkt als Kupfer, was Probleme hinsichtlich der Hitzebeständigkeit und der Verarbeitbarkeit der an den Klemmen befestigten Crimp-Kabelschuhe aufwirft.
Da die Anzahl der Kabelbäume im Zuge der Verbesserung der Sicherheit und des Komforts von Fahrzeugen sowie des automatisierten Fahrens zunimmt, ist zu befürchten, dass das Gewicht der Fahrzeugkarosserie steigen wird und die Nachfrage nach leichten Aluminiumkabelbäumen steigt.
Funktionsweise der Kabelbäume
Ein Kabelbaum setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen. Er besteht hauptsächlich aus Wellrohren, Schellen, Steckern, Klemmen, Drähten und Bändern.
1. Wellrohre
Hierbei handelt es sich um ein faltenbalgförmiges Rohr, das als Schutzkomponente in Kabelbäumen verwendet wird. Da dieses hauptsächlich zum Schutz elektrischer Leitungen verwendet wird, sind Hitzebeständigkeit und Formbeständigkeit erforderlich.
Es gibt zwei Typen, einen mit und einen ohne Schlitze zur leichteren Verarbeitung bei der Installation, die je nach Bedarf ausgewählt werden müssen. Als Material wird häufig Polypropylenharz verwendet.
2. Schellen
Schellen werden verwendet, um die Drähte beim Durchziehen des Kabelbaums zu sichern. Je nach Größe und Form des Kabelbaums gibt es verschiedene Typen.
3. Steckverbinder
Ein Bauteil, das zum Verbinden von elektrischen Kabeln verwendet wird. In der Regel werden männliche und weibliche Drähte als Satz geliefert und können leicht verbunden werden, ohne dass die Drähte gelötet oder verdreht werden müssen, indem spezielle Klemmen auf die abisolierten Drähte gecrimpt und in die Steckverbinder gesteckt werden.
4. Anschlussklemmen
Dies sind Bauteile, die an den Klemmen der Drähte befestigt werden. Wie Steckverbinder gibt es auch Klemmen in männlicher und weiblicher Ausführung. Sie werden verwendet, um Drähte miteinander zu verbinden, wenn sich die Klemmen beim Anschließen der Steckverbinder berühren.
Die Verbindung zwischen Draht und Anschluss wird im Allgemeinen durch Crimpen hergestellt.
5. Elektrische Drähte
Elektrische Drähte sind für die Versorgung mit elektrischer Energie und die Übertragung elektrischer Signale an angeschlossene Geräte zuständig. Kupfer wird hauptsächlich für Drähte verwendet, da es ein gutes Gleichgewicht zwischen Preis und Leitfähigkeit bietet, aber es wird erwartet, dass die Anzahl der in einem Kabelbaum gleichzeitig verwendeten Drähte zunimmt, da die Systeme in Zukunft immer komplexer werden. Infolgedessen steigt die Nachfrage nach leichteren Drähten und die Entwicklung von Aluminiumdrähten ist im Gange.
6. Bänder
Diese werden verwendet, um Drähte zu fixieren und isolierte Teile zu schützen. In Kabelbäumen wird hauptsächlich Vinylband aus Vinylchlorid verwendet, da Isolierung und Flammwidrigkeit erforderlich sind.