BR202018067569U2 - Cabo coaxial para aplicações automotivas - Google Patents
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Abstract
um cabo coaxial (100) compreende: uma unidade condutora central (1) destinada a transportar um sinal, uma blindagem (4) que compreende uma pluralidade de fios (40) dispostos como uma malha, destinados a serem conectados a uma massa para blindar a unidade condutora central, um material dielétrico (2) disposto entre a unidade condutora central (1) e a blindagem (4) para isolar a unidade condutora central (1) a partir da blindagem (4), e uma bainha de isolamento (5) disposta em torno da blindagem (4); em que pelo menos alguns dos fios (40) da blindagem (4) compreendem um núcleo de alumínio (41); e a unidade condutora central (1) compreende uma pluralidade de fios (10) em que pelo menos um dos ditos fios condutores da unidade condutora central é feito de cobre.
Description
CABO COAXIAL PARA APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS
Descrição [001] O presente pedido de modelo de utilidade com aplicação industrial diz respeito a um cabo coaxial para aplicações automotivas.
[002] Como é conhecido, um cabo coaxial compreende um fio condutor central destinado a transportar um sinal elétrico, uma blindagem disposta na posição periférica em relação à unidade condutora central e destinada a estar conectada em uma massa para blindar a interferência sobre a unidade condutora central, um material dielétrico disposto entre a unidade condutora central e a blindagem para isolar o fio condutor central a partir da blindagem e uma bainha de isolamento disposta em torno da blindagem. A blindagem é geralmente composta de fios condutores que formam uma malha sendo também definida como uma “trança de cobre”.
[003] A patente EP1469486A1 divulga um fio condutor no qual o núcleo e a massa são feitos de folhas concêntricas de CCA (Alumínio Revestido a Cobre) dobradas em uma forma tubular. Essa aplicação é típica da indústria televisiva (portanto, aplicações estáticas) e não pode ser aplicada na indústria automotiva devido à vários fatores relacionados com a complexidade do processo de produção e com as propriedades mecânicas dos fios condutores tubulares feitos de folhas de cobre dobradas que tornam um cabo coaxial muito caro, não muito flexível e sujeito à ruptura durante os testes de curvatura.
[004] A patente GB1310334A divulga um cabo coaxial no qual o fio condutor central é feito de um único fio que pode ser produzido com CCA e isolado a partir de uma folha metálica externa que atua como blindagem e um conjunto de discos plásticos. O dito cabo coaxial não permite a aplicação de conectores padrões usados na indústria automotiva e requer investimentos muito elevados a fim de modificar os conectores. Essa solução é mecanicamente muito fraca e não permite conectar o cabo com outras peças, tais como clipe com gancho (o que deformaria a estrutura interna do cabo ao puxar o gancho) ou criar outras conexões, pois a operação de conexão usada para juntar os cabos envolve
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2/8 operações tensionamento e puxamento que modificam a geometria do cabo e alteram seu desempenho. Tal cabo coaxial é uma solução típica para aplicações estáticas, possui uma baixa resistência à ciclos repetidos de curvatura e não atente às exigências dos cabos para aplicações automotivas.
[005] A patente US6265667B1 divulga um cabo coaxial com uma unidade condutora central e uma trança de cobre feita de vários fios de CCA. Em particular, a unidade condutora central pode compreender vários fios torcidos de CCA. Esse documento divulga uma tecnologia usada para proteger as partes metálicas do fio contra oxidação. Uma substância especial é usada para prolongar a vida útil do cabo coaxial (que pode ser armazenado durante longos períodos de tempo e pode viajar em condições extremas); contudo, essa substância reduz a condutividade elétrica e a soldabilidade das peças metálicas que precisam ser limpas de forma adequada antes de serem usinadas a fim de obter uma melhor qualidade de soldagem. O processo é caro e o produto acabado é prejudicado por problemas de qualidade, especialmente para produtos que devem ser montados em grandes séries.
[006] A patente WO2014/135419, no nome do mesmo depositante, divulga um cabo coaxial em que o fio condutor central e a blindagem são formados de uma pluralidade de fios CCA. Devido à essa solução, o cabo é barato e leve, porém, não permite obter dimensões menores para garantir um bom desempenho elétrico, tal como impedância adequada e baixas perdas impostas pelos padrões rígidos dos clientes, ou seja, os parâmetros fundamentais que regulam a transmissão e recepção de sinais de radiofrequência. De fato, a fim de garantir uma operação confiável, o diâmetro mínimo do fio de alumínio do fio condutor de CCA é 0,13mm; para diâmetros inferiores do que 0,13, uma resistência mecânica suficiente do fio de alumínio não é garantida e frequente e a ruptura súbita é obtida devido às operações de manuseio. A condição do fio condutor central de um cabo coaxial é crítica, pois o fio condutor central está sujeito à força de cisalhamento quando os terminais são amassados e a deformação do fio pode gerar ruptura, prejudicando assim totalmente a operação do cabo coaxial.
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3/8
Consequentemente, o diâmetro mínimo do fio de alumínio do fio condutor central deve ser aumentado, atingindo, em alguns casos, o valor de 0,27mm, e alterando as características elétricas impostas pelos padrões do cliente.
[007] O objetivo deste presente modelo de utilidade é solucionar as desvantagens da técnica anterior ao fornecer um cabo coaxial para aplicações automotivas que é adequado para ser miniaturizado e garantir a impedância adequada e baixas perdas impostas pelos padrões rígidos dos clientes.
[008] Outro objetivo do presente modelo de utilidade é divulgar tal cabo coaxial que é adequado para aplicações dinâmicas, tais como aplicações automotivas, e ao mesmo tempo sendo eficiente, eficaz, barato e simples de fabricar.
[009] Esses objetivos são alcançados, de acordo com o modelo de utilidade, com as características da reivindicação independente 1 anexa.
[0010] Modalidades vantajosas aparecem a partir das reivindicações dependentes.
[0011] O cabo coaxial para aplicações automotivas de acordo com o presente modelo compreende:
- uma unidade condutora central destinada a transportar um sinal,
- uma blindagem que compreende uma pluralidade de fios dispostos como uma malha destinados a serem conectados a uma massa para blindar a unidade condutora central,
- um material dielétrico disposto entre a unidade condutora central e a blindagem para isolar a unidade condutora central a partir da blindagem, e
- uma bainha de isolamento disposta em torno da blindagem.
[0012] A blindagem compreende uma pluralidade de fios, em que pelo menos alguns dos ditos fios possuem um núcleo de alumínio.
[0013] A unidade condutora central compreende uma pluralidade de fios, em que pelo menos um dos ditos fios é feito de cobre ou liga de cobre.
[0014] O fato de que pelo menos um fio da unidade condutora central é feito de cobre permite reduzir o diâmetro do dito fio de forma a possuir impedância
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4/8 adequada e baixas perdas impostas pelos padrões rígidos dos clientes, ao mesmo tempo que garante uma resistência mecânica para aplicações automotivas em que o cabo coaxial é comprimido em conectores padrões e repetidamente curvado.
[0015] Características adicionais serão oferecidas na descrição detalhada abaixo, que refere-se meramente a uma modalidade ilustrativa não limitadora, como ilustrado nas figuras anexadas, em que:
[0016] A Fig. 1 é uma vista em perspectiva em seção parcial do cabo coaxial para aplicações automotivas, de acordo com o modelo de utilidade;
[0017] A Fig. 2 é uma vista em perspectiva da unidade condutora central do cabo coaxial da Fig. 1;
[0018] A Fig. 3 é uma vista em corte transversal do cabo coaxial da Fig. 1;
[0019] A Fig. 3A é uma vista ampliada de um detalhe da Fig. 3 que mostra um único fio condutor da unidade condutora central; e [0020] A Fig. 3B é uma vista ampliada de um detalhe da Fig. 3 que mostra um único fio condutor da trança de cobre.
[0021] Com referência às figuras, o cabo coaxial para aplicação automotiva deste modelo de utilidade é descrito que é geralmente indicado com o número de referência (100).
[0022] Com referência às Figs. 1 e 3, o cabo coaxial (100) compreende:
- uma unidade condutora central (1),
- um material dielétrico (2) disposto em torno da unidade condutora central (1),
- uma blindagem (4) disposta em torno do material dielétrico (2), e
- uma bainha de isolamento (5) disposta em torno da blindagem (4).
[0023] Opcionalmente, o cabo coaxial (100) pode compreender também uma segunda blindagem (3) disposta entre o material dielétrico (2) e a blindagem (4).
[0024] A unidade condutora central (1) é destinada a transportar sinais elétricos. A unidade condutora central (1) compreende uma pluralidade de fios
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5/8 condutores (10) que são dispostos de forma adequada.
[0025] Com referência à Fig. 3A, pelo menos um fio condutor (10) da unidade condutora central é feito de cobre (CU) ou liga de cobre (CW). O fio condutor (10) da unidade condutora central possui um diâmetro total que varia de 0,05mm a 1mm de acordo com a aplicação.
[0026] De forma vantajosa, o diâmetro do fio condutor (10) pode ser inferior a 0,2mm de forma a otimizar a impedância e minimizar as perdas. Além dos testos experimentais, o depositante descobriu que o diâmetro mínimo do fio condutor (10) pode estar compreendido no intervalo de 0,12 a 0,16mm. De fato, cobre com diâmetros menores (0,12 - 0,16mm) garante uma resistência mecânica adequada para aplicações automotivas nas quais o cabo coaxial deve ser comprimido com conetores padrões e curvado.
[0027] Opcionalmente, o fio condutor (10) da unidade condutora central compreende um núcleo de cobre (11) protegido por uma revestimento de estanho (12). O revestimento de estanho (12) é obtido por deposição, estratificação por meio de laminação ou tratamento galvânico. Nesse caso, o revestimento de estanho (12) possui uma espessura igual a 0,5% - 2% do diâmetro total do fio. O revestimento de estanho (12) protege o fio condutor contra oxidação e mantém suas características de soldabilidade inalteradas ao longo do tempo.
[0028] Com referência à Fig. 2, a unidade condutora central (1) é composta por um fio condutor central reto (10a) e uma pluralidade de fios condutores periféricos (10b) que são enrolados em torno do fio condutor central (10a) em um feixe espiral. O feixe espiral composto por fios condutores periféricos (10a) é desenvolvido por bobinagem ao longo do fio condutor central reto (10a) que atua como eixo do espiral.
[0029] As figuras mostram uma modalidade da unidade condutora central (1) que compreende sete fios ou seja, um fio central e seis fios periféricos.
[0030] Vantajosamente, o fio condutor central (10a) é feito de cobre, pois ele deve ser o fio condutor com a maior resistência mecânica. Todos os fios condutores periféricos (10b) pode ser feitos de cobre ou apenas alguns dos fios
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6/8 condutores periféricos são feitos de cobre.
[0031] Os fios condutores periféricos (10b) são enrolados em torno do fio condutor central (10a) formando um feixe em espiral com passo de enrolamento de 15-20mm. Contudo, o passo de enrolamento do espiral pode ter valores diferentes de acordo com o tamanho dos fios e número de fios usados para a unidade condutora central (1).
[0032] Essa técnica de produção da unidade condutora central (1) pode ser industrialmente automatizada com máquinas adequadas e, consequentemente, com baixos custos de produção.
[0033] Esse arranjo de fios condutores (10) da unidade condutora central é usado para melhorar o desempenho mecânico da unidade condutora central (1). De fato, um fio condutor sólido feito com apenas um fio ou um feixe linear de fios paralelos não consegue suportar um número elevado de operações de curvatura repetidas do cabo coaxial (100) devido as operações de manuseio, trabalho e instalação necessárias em aplicações especiais, tais como aplicações automotivas.
[0034] O cabo coaxial (100) deste modelo de utilidade, em que a unidade condutora central (1) é feita com a referida técnica de produção, é mais flexível, mais resistente à curvaturas em todas as direções e mais fácil de comprimir quando os conectores são pressionados.
[0035] Deve-se observar que a unidade condutora central (1) do cabo coaxial de acordo com este modelo não possui fios torcidos para o comprimento total do cabo. A unidade condutora central (1) do tipo múltiplos fios é fabricada com um processo no qual os fios periféricos (10b) estão dispostos em torno do fio central (10a) por meio de curvatura e não torção. Isso torna possível obter um feixe de cabos compacto, evitando a presença de ar entre os fios.
[0036] O material dielétrico (2) pode ser polietileno, polietileno espumado ou polipropileno e pode ter um diâmetro de 0,8 a 3 mm, de preferência 1,5 mm.
[0037] Com referência às Figs. 1 e 3, de forma vantajosa, o cabo coaxial (100) possui dois níveis de blindagem: a blindagem (4) e a segunda blindagem
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7/8 (3).
[0038] A blindagem (4) compreende uma pluralidade de fios (40) que são torcidos de maneira a formar uma malha destinada a ser conectada a uma massa. Por este motivo, a blindagem (4) também é definida como uma “trança de cobre”.
[0039] A blindagem (4) é feita de um conjunto de fios (40) que são torcidos com um passo de entrelaçamento adequado. Cada fio (40) pode possui um diâmetro total que varia de 0,08mm a 0,2mm de acordo com a aplicação. Pelo menos alguns dos fios (40) da blindagem são feitos de alumínio. De preferência, pelo menos 50% dos fios (40) da blindagem são feitos de alumínio.
[0040] Com referência à Fig. 3B, de forma vantajosa, alguns dos fios (40) da blindagem pode ser do tipo CCA. Nesse caso, o fio (40) da blindagem compreende um núcleo de alumínio (41), um revestimento de cobre (42) e eventualmente também um revestimento de estanho externo (43).
[0041] O revestimento de cobre (42) que cobre o núcleo de alumínio (41) e o revestimento de estanho externo (43) pode ser obtido pela deposição, estratificação por meio de laminação ou tratamento galvânico.
[0042] O revestimento de cobre (42) possui uma espessura igual a 6% do diâmetro total do fio (40) da blindagem. O revestimento de estanho externo (43) possui uma espessura que varia de 0,5% a 2% do diâmetro total do fio (40) da blindagem.
[0043] O revestimento de estanho externo (43) aplicado aos fios (40) da blindagem é necessário quando o cabo coaxial (100) é exposto à condições de aplicações pesadas, tais como calor úmido, névoa salina ou calor repetido intenso. O dito revestimento de estanho externo (43) permite manter uma resistividade constante do fio ao longo do tempo sem alterar as características elétricas do cabo. Além do mais, sendo livre de oxidação, o uso do estanho garante excelente soldabilidade da blindagem (4) ao longo do tempo.
[0044] Por exemplo, um fio (40) da blindagem com diâmetro total de 0,13mm possui a seguinte estrutura:
diâmetro máximo do núcleo de alumínio (41) = 0,12mm,
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8/8 espessura mínima do revestimento de cobre (42) = 0,004mm, espessura mínima do revestimento de estanho externo (43) = 0,001mm. [0045] Por exemplo, a blindagem (4) é composta por uma malha de fios torcidos (40). Os fios são agrupados em feixes de 5 fios cada. Um total de 16 feixes é usado para criar a malha. Cada feixe é composto por 5 fios de 0,13mm de diâmetro (cada fio). O passo de entrelaçamento dos feixes para criar a malha é 28mm.
[0046] A segunda blindagem (3) circunda o material dielétrico (2). A segunda blindagem (3) é feita de uma folha de material compósito à base de alumínio com espessura de 0,03 a 0,05mm. De forma vantajosa, a segunda blindagem (3) compreende uma folha multicamadas composta por uma película de poliéster disposta entre as duas camadas de alumínio.
[0047] O material dielétrico (2) e a segunda blindagem (3) possuem um percentual de cobertura óptica maior do que 90%.
[0048] A bainha de isolamento externa (5) é feita de PVC sem chumbo antimigração.
[0049] O cabo (100) deste modelo de utilidade possui as seguintes características mecânicas:
- o raio de curvatura estática mínimo é 5 vezes o diâmetro externo; e
- o raio de curvatura dinâmico mínimo é 15 vezes o diâmetro externo.
[0050] O cabo (100) passa pelos seguintes testes laboratoriais:
- 3.000h de exposição a temperaturas de +105°C a -40°C; e
- confiabilidade de 30.000 ciclos de curvatura de acordo com o padrão ISO 14572.
[0051] Diversas variações e modificações podem ser feitas às presentes modalidades, as quais estão ao alcance de um especialista no campo, enquadrando-se, em todos os casos, no escopo do modelo de utilidade.
Claims (10)
- REIVINDICAÇÕES1. Cabo coaxial (100) para aplicações automotivas, compreendendo:- uma unidade condutora central (1) destinada a transportar um sinal,- uma blindagem (4) que compreende uma pluralidade de fios (40) dispostos como uma malha destinados a serem conectados a uma massa para blindar a unidade condutora central,- um material dielétrico (2) disposto entre a unidade condutora central (1) e a blindagem (4) para isolar a unidade condutora central (1) a partir da blindagem(4), e- uma bainha de isolamento (5) disposta em torno da blindagem (4);em que pelo menos alguns desses fios (40) da blindagem (4) compreendem um núcleo de alumínio (41);caracterizado pelo fato de que a dita unidade condutora central (1) compreende uma pluralidade de fios condutores (10), em que pelo menos um dos ditos fios condutores da unidade condutora central é feito de cobre ou liga de cobre.
- 2. Cabo coaxial (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito pelo menos um fio condutor (10) de cobre ou liga de cobre da unidade condutora central (1) possui um diâmetro inferior a 1,2 mm, de preferência compreende o intervalo de 0,12-0,16mm.
- 3. Cabo coaxial (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos fios (10) da unidade condutora central (1) compreender um fio condutor central reto (10a) e uma pluralidade de fios condutores periféricos (10b) que são enrolados em torno do fio condutor central (10a) em um feixe em espiral por meio de curvatura, não torção, em que o dito fio condutor central (10a) é feito de cobre ou liga de cobre.
- 4. Cabo coaxial (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o dito pelo menos um fio condutor (10) da unidade condutora central (1) possuir um núcleo (11) feito de cobre ou liga de cobre em um revestimento de estanho (12).
- 5. Cabo coaxial (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a espessura do dito revestimento de estanho (12) do cabo condutor (10) feito de cobre da unidade condutora central (1) variar de 0,5% a 2% do diâmetro total do cabo condutor (10) da unidade condutora central.
- 6. Cabo coaxial (100), de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesPetição 870180125245, de 03/09/2018, pág. 12/212/2 anteriores, caracterizado por pelo menos 50% dos ditos fios (40) da blindagem (4) compreender um núcleo de alumínio (41).
- 7. Cabo coaxial (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os ditos fios (40) da blindagem (4) compreender um núcleo de alumínio (41) e um revestimento de cobre (42).
- 8. Cabo coaxial (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o dito revestimento de cobre (42) dos fios da blindagem possuir uma espessura que varia de 7% a 10% do diâmetro total do fio da blindagem (4).
- 9. Cabo coaxial (100), de acordo a reivindicação 7 ou 8, caracterizado por os ditos fios (40) da blindagem (4) compreender um revestimento de estanho externo (43).
- 10. Cabo coaxial (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o dito revestimento de estanho (43) dos fios da blindagem possuir uma espessura variável de 0,5% a 2% do diâmetro total do fio (40) da blindagem.
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Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] |