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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verkabelungsbauteil.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Das Patentdokument 1 offenbart eine Technologie zur Beseitigung von elektromagnetischem Rauschen, das durch einen Kerndraht verursacht wird, unter Verwendung eines magnetischen Kerns, der um den Kerndraht herum angeordnet ist.
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VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
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PATENTDOKUMENTE
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Patentdokument 1:
JP 2017-147307 A -
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
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In der obigen Technologie hat der magnetische Kern eine röhrenförmige Form, und daher muss ein großer Raum für die Anordnung des magnetischen Kerns um den Kerndraht herum vorgesehen werden.
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Ein Verkabelungsbauteil der vorliegenden Offenbarung wurde auf der Grundlage der oben genannten Umstände realisiert, und es ist dessen Aufgabe, eine größere Raumeffizienz zu erreichen.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
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Ein Verkabelungsbauteil der vorliegenden Offenbarung enthält:
- eine Übertragungsleitung; und
- ein Rauschabschirmelement, das eine flächige Form hat und entlang der Übertragungsleitung angeordnet ist,
- wobei das Rauschabschirmelement eine Dicke von 100µm bis 600µm aufweist.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Mit der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine größere Raumeffizienz zu erreichen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht auf ein Verkabelungsbauteil von Ausführungsform 1.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Verkabelungsbauteils.
- 3 ist eine Querschnittsansicht des Verkabelungsbauteils.
- 4 ist ein Graph, der die magnetischen Eigenschaften eines in einem Rauschabschirmelement enthaltenen magnetischen Materials zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Zunächst werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgeführt und beschrieben.
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Ein Verkabelungsbauteil der vorliegenden Offenbarung enthält:
- (1) eine Übertragungsleitung; und ein Rauschabschirmelement, das flächig ausgebildet ist und entlang der Übertragungsleitung angeordnet ist, wobei das Rauschabschirmelement eine Dicke von 100 µm bis 600 µm aufweist. Bei der Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung weist das Rauschabschirmelement eine flächige Form auf, und daher kann der Raum für die Anordnung des Raumabschirmelements kleiner gemacht werden, wodurch es möglich ist, eine größere Raumeffizienz zu erzielen. Das Rauschabschirmelement hat eine Dicke von 100 µm bis 600 pm, wodurch eine hohe rauschabschirmende Wirkung erzielt werden kann.
- (2) Vorzugsweise hat das Rauschabschirmelement eine Dicke von 200 µm bis 400 µm. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine höhere Rauschabschirmwirkung zu erzielen.
- (3) Vorzugsweise enthält das Rauschabschirmelement ein magnetisches Material mit solchen magnetischen Eigenschaften, dass der Imaginärteil der komplexen magnetischen Permeabilität zwischen 1 GHz und 5 GHz mindestens 5 beträgt. Bei dieser Ausgestaltung wird das von der Übertragungsleitung verursachte elektromagnetische Rauschen aufgrund der magnetischen Verluste des magnetischen Materials absorbiert, wodurch eine hohe Rauschabschirmung erreicht wird.
- (4) In (3) ist es vorzuziehen, dass das magnetische Material solche magnetischen Eigenschaften hat, dass der Imaginärteil der komplexen magnetischen Permeabilität bei einer Frequenz von 1 GHz mindestens 10 beträgt. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine höhere Rauschabschirmwirkung zu erzielen.
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DETAILS VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Ausführungsform 1
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Ausführungsform 1, in der ein Verkabelungsbauteil A der vorliegenden Offenbarung realisiert ist, wird mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist und durch den Umfang der beigefügten Ansprüche definiert ist, und dass alle Änderungen, die in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, darin enthalten sein sollen. In Ausführungsform 1 ist hinsichtlich der vertikalen Richtung die in 2 und 3 gezeigte obere Seite und untere Seite als die obere Seite bzw. untere Seite definiert, wie sie sind.
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Wie in 2 gezeigt, enthält das Verkabelungsbauteil Ader Ausführungsform 1 ein Paar von flächigen Materialien 10, eine erste Übertragungsleitung 20, mehrere zweite Übertragungsleitungen 30, mehrere Verbinder 45 und ein Paar von Rauschabschirmelementen 40. Das Verkabelungsbauteil A ist an einer Fahrzeugkarosserie zu befestigen (nicht dargestellt). Beispiele für die Befestigung des Verkabelungsbauteils A in der Karosserie sind ein Dach und ein Türblech. Das Verkabelungsbauteil A wird z.B. zwischen einer Außenantenne (nicht dargestellt), die auf dem Dach angebracht ist, und einer ECU (elektronische Steuereinheit) angeschlossen.
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Die beiden flächigen Materialien 10 sind aus einem biegsamen Kunststoffmaterial hergestellt. Zur Herstellung der flächigen Materialien 10 wird ein Kunststoffmaterial wie PVC (Polyvinylchlorid) verwendet. Als Kunststoffmaterial für die flächigen Materialien 10 wird ein Kunststoffmaterial gewählt, das sich mit hoher Festigkeit an den Mantel 27 der ersten Übertragungsleitung 20 und Isolationsbeschichtungen 32 der zweiten Übertragungsleitungen 30, die später beschrieben werden, anschweißen lässt. Wie in 1 dargestellt, enthält jedes der flächigen Materialien 10 einen Hauptleitungs-Verkabelungsabschnitt 11 und Zweigleitungs-Verkabelungsabschnitte 12, die von den Seitenrandabschnitten des Hauptleitungs-Verkabelungsabschnitts 11 abzweigen und von diesen abstehen. In den folgenden Beschreibungen wird davon ausgegangen, dass die flächigen Materialien 10 der Einfachheit halber in horizontaler Lage angeordnet sind.
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Wie in 2 gezeigt, sind die erste Übertragungsleitung 20 und die zweite Übertragungsleitung 30 in horizontalen Positionen zwischen dem oberen und unteren flächigen Material 10 verlegt. Wie in 1 dargestellt, enthält die erste Übertragungsleitung 20 einen Hauptleitungsabschnitt 21, der entlang des Hauptleitungs-Verkabelungsabschnitts 11 geführt ist, und einen Abzweigleitungsabschnitt 22, der entlang des Abzweigleitungs-Verkabelungsabschnitts 12 geführt ist. Obwohl in 1 nicht dargestellt, enthält jede der zweiten Übertragungsleitungen 30 auch einen Hauptleitungsabschnitt (nicht dargestellt), der entlang des Hauptleitungs-Verkabelungsabschnitts 11 geführt ist, und einen Abzweigleitungsabschnitt (nicht dargestellt), der entlang des Abzweigleitungs-Verkabelungsabschnitts 12 geführt ist.
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Die erste Übertragungsleitung 20 ist ein leitfähiger Pfad für eine Kommunikationsschaltung und ist daher durch ein Koaxialkabel gebildet. Wie in 3 gezeigt, enthält das Koaxialkabel einen Leiter 24, einen rohrförmigen Isolator 25, der den Leiter 24 umgibt, eine Abschirmschicht 26, die aus einem Drahtgeflecht oder ähnlichem besteht und den Außenumfang des Isolators 25 umgibt, sowie eine zylindrische Hülle 27, die die Abschirmschicht 26 umgibt. Die Hülle 27 ist aus PVC (Polyvinylchlorid) gefertigt.
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Die erste Übertragungsleitung 20 überträgt beispielsweise ein von der auf dem Dach angebrachten Außenantenne (nicht dargestellt) empfangenes Signal mit einer hohen Geschwindigkeit von 1 Gbit/s oder mehr an die ECU. Durch die erste Übertragungsleitung 20 fließt ein elektrischer Strom mit einer Hochfrequenz von 1 GHz oder mehr. Hochfrequente elektrische Ströme verursachen Gleichtaktstörungen und Ähnliches. Dementsprechend wird in der ersten Übertragungsleitung 20 das Koaxialkabel verwendet, um Maßnahmen gegen elektromagnetisches Rauschen zu ergreifen, und die Rauschabschirmelemente 40 sind auch vorgesehen, um die Zuverlässigkeit der Maßnahmen gegen das Rauschen zu erhöhen.
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Wie in 3 gezeigt, haben die zweiten Übertragungsleitungen 30 eine Ausgestaltung, bei der eine zylindrische Isolationsbeschichtung 32 den äußeren Umfang eines Kerndrahtes 31 umgibt. Wie bei der Hülle 27 der ersten Übertragungsleitung 20 ist die Isolationsbeschichtung 32 aus PVC (Polyvinylchlorid) gefertigt. Die zweiten Übertragungsleitungen 30 dienen als Leitungswege für die elektrische Energieversorgung und dergleichen. Für die zweiten Übertragungsleitungen 30 müssen keine Maßnahmen gegen elektromagnetische Störungen getroffen werden.
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In den Hauptleitungs-Verkabelungsabschnitten 11 der flächigen Materialien 10 sind der Hauptleitungsabschnitt 21 der ersten Übertragungsleitung 20 und die Hauptleitungsabschnitte (nicht dargestellt) der zweiten Übertragungsleitungen 30 so verlegt, dass sie parallel zueinander verlaufen. In den Abzweigleitungs-Verkabelungsabschnitten 12 verlaufen der Abzweigleitungsabschnitt 22 der ersten Übertragungsleitung 20 und der Abzweigleitungsabschnitt (nicht dargestellt) der zweiten Übertragungsleitung 30 parallel zueinander, oder es ist nur der Abzweigleitungsabschnitt 22 der ersten Übertragungsleitung 20 verlegt, oder es ist nur der Abzweigleitungsabschnitt (nicht dargestellt) der zweiten Übertragungsleitung 30 verlegt.
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Die Rauschabschirmelemente 40 haben eine flächige Form und sind biegsam bzw. flexibel. Wie in 1 dargestellt, haben die Rauschabschirmelemente 40 eine längliche Form mit einer Verzweigung an einem Zwischenabschnitt und erstrecken sich entlang des Hauptleitungsabschnitts 21 und des Abzweigleitungsabschnitts 22 der ersten Übertragungsleitung 20. Wie in 3 dargestellt, werden die Rauschabschirmelemente 40 durch aufeinanderfolgendes Stapeln einer magnetischen Dünnfilmschicht 41, einer Dünnfilm-Schweißschicht 42 und einer Dünnfilm-Schutzschicht 43 gebildet. Die magnetische Schicht 41 ist zwischen der Schweißschicht 42 und der Schutzschicht 43 eingebettet. Es ist zu beachten, dass in 3 die Dicken der magnetischen Schicht 41, der Schweißschicht 42 und der Schutzschicht 43 der Einfachheit halber übertrieben dargestellt sind. Wie bei der Hülle 27 der ersten Übertragungsleitung 20 und den Isolationsbeschichtungen 32 der zweiten Übertragungsleitungen 30 ist die Schweißschicht 42 aus PVC (Polyvinylchlorid) gefertigt. Die Schutzschicht 43 ist aus PET (Polyethylenterephthalat) hergestellt.
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Bei der Herstellung des Verkabelungsbauteils A werden die erste Übertragungsleitung 20 und die zweite Übertragungsleitung 30 auf einer horizontalen Schablone (nicht dargestellt) so verlegt, dass sie sich entlang vorbestimmter Verkabelungspfade erstrecken, eines der flächigen Materialien 10 wird daraufgelegt, und eines der Rauschabschirmelemente 40 wird auf dieses flächige Material 10 geschichtet. Zu diesem Zeitpunkt erstreckt sich das Rauschabschirmelement 40 nur entlang des Weges der Verlegung der ersten Übertragungsleitung 20. In diesem Zustand wird ein Ultraschallschweißen durchgeführt. Beim Prozess des Ultraschallschweißens werden das flächige Material 10 und die Hülle 27 der ersten Übertragungsleitung 20, das flächige Material 10 und die Isolationsbeschichtungen 32 der zweiten Übertragungsleitungen 30 sowie die Schweißschicht 42 des Rauschabschirmelements 40 und das flächige Material 10 miteinander verschweißt. Diese Schweißprozesse werden in einem einzigen Schritt durchgeführt.
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Die erste Übertragungsleitung 20, die zweiten Übertragungsleitungen 30, das eine flächige Material 10 und das eine Rauschabschirmelement 40, die wie oben erwähnt integriert wurden, werden auf den Kopf gestellt. Dann wird das andere flächige Material 10 auf die erste Übertragungsleitung 20 und die zweite Übertragungsleitung 30 gelegt, und das andere Rauschabschirmelement 40 wird auf dieses flächige Material 10 geschichtet. Zu diesem Zeitpunkt erstreckt sich das Rauschabschirmelement 40 auch nur entlang des Weges der Verlegung der ersten Übertragungsleitung 20. Danach wird das Ultraschallschweißen in der gleichen Weise wie oben beschrieben durchgeführt, und die erste Übertragungsleitung 20, die zweiten Übertragungsleitungen 30, das andere flächige Material 10 und das andere Rauschabschirmelement 40 werden auf diese Weise befestigt und integriert. Das Verkabelungsbauteil A ist damit fertiggestellt.
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Das Verkabelungsbauteil A von Ausführungsform 1 enthält die erste Übertragungsleitung 20 und die Rauschabschirmelemente 40, die eine flächige Form haben und entlang der ersten Übertragungsleitung 20 angeordnet sind. Da das Rauschabschirmelement 40 die flächige Form aufweist, kann der Raum bzw. der Platz für die Anordnung des Rauschabschirmelements 40 verkleinert werden. Dadurch lässt sich eine größere Volumen- bzw. Raumeffizienz erreichen.
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Die magnetische Schicht 41, die in dem Rauschabschirmelement 40 enthalten ist, hat eine Dicke von 100 µm bis 600 µm. Durch die vorstehend genannte Dicke wird eine hohe Rauschabschirmwirkung erzielt. Durch die Einstellung der Dicke des Rauschabschirmelements 40 auf 200µm bis 400µm lässt sich eine höhere Rauschabschirmwirkung erzielen.
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Die magnetische Schicht 41, die in dem Rauschabschirmelement 40 enthalten ist, wird durch Dispergieren von Pulver eines weichmagnetischen Materials, wie Ferrit, elektromagnetisches Reineisen oder Siliciumeisen, in einem Kunststoff und Mischen dieser Materialien gebildet. Die komplexe magnetische Permeabilität (µ), die eine der magnetischen Eigenschaften des magnetischen Materials ist, aus dem die magnetische Schicht 41 besteht, wird wie folgt dargestellt:
- µ = µ' - jµ''. Dabei ist µ' eine reale Komponente (Realteil der magnetischen Permeabilität), die die Konvergenzeigenschaften des magnetischen Flusses angibt.
- µ'' ist eine imaginäre Komponente (Imaginärteil der magnetischen Permeabilität), die die Eigenschaften der Dämpfung des magnetischen Flusses angibt. j steht für eine imaginäre Einheit. Je höher die durch die imaginäre Komponente
- µ'' dargestellte Komponente des magnetischen Verlusts ist, desto effektiver sind die Rauschunterdrückungs- und die Rauschabschirmungsleistung. Die magnetische Schicht 41 eliminiert hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen, indem sie das hochfrequente elektromagnetische Rauschen aufgrund magnetischer Verluste in Wärme umwandelt.
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Der in 4 gezeigte Graph stellt die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Materials dar, das in der magnetischen Schicht 41 von Ausführungsform 1 enthalten ist. In diesem Graphen gibt die horizontale Achse die Frequenz eines elektrischen Stroms an, der durch die erste Übertragungsleitung 20 fließt, und dessen Einheit ist MHz. Die vertikale Achse gibt die Werte der realen Komponente µ' und der imaginären Komponente µ'' an. Wie in dem Graphen in 4 dargestellt, hat die magnetische Schicht 41 solche magnetischen Eigenschaften, dass die imaginäre Komponente der komplexen magnetischen Permeabilität zwischen 1 GHz und 5 GHz mindestens 5 beträgt. Die magnetische Schicht 41 mit solchen magnetischen Eigenschaften absorbiert elektromagnetisches Rauschen, das durch die erste Übertragungsleitung 20 aufgrund der magnetischen Verluste des magnetischen Materials verursacht wird, und ermöglicht so eine hohe Rauschabschirmung. Wenn die imaginäre Komponente der komplexen magnetischen Permeabilität des magnetischen Materials bei einer Frequenz von 1 GHz mindestens 10 beträgt, kann eine höhere Rauschabschirmung erzielt werden.
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Andere Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in der obigen Beschreibung und in den Zeichnungen beschriebene Ausführungsform beschränkt und ist durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche definiert. Alle Änderungen, die in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, sind in der vorliegenden Erfindung enthalten, und die folgenden Ausführungsformen sollen ebenfalls darin enthalten sein.
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Obwohl in der obigen Ausführungsform das flächige Material zwischen dem Rauschabschirmelement und der Übertragungsleitung vorgesehen ist, kann das Rauschabschirmelement auch direkt an der Übertragungsleitung befestigt werden.
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Obwohl die flächig ausgebildete Leiterbahn, in der die mehreren Übertragungsleitungen entlang des flächigen Materials verlegt sind, in der obigen Ausführungsform gebildet wird, kann die vorliegende Offenbarung auch auf eine Leiterbahn angewendet werden, in der ein Rauschabschirmelement entlang einer Übertragungsleitung angeordnet ist, ohne das flächige Element zu verwenden.
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Obwohl das Material der Hülle der ersten Übertragungsleitung in der obigen Darstellung PVC (Polyvinylchlorid) ist, kann die Hülle auch aus einem anderen Material als PVC hergestellt werden.
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Obwohl das Material der Schweißschicht des Rauschabschirmelements in der obigen Ausführungsform PVC (Polyvinylchlorid) ist, kann die Schweißschicht auch aus einem anderen Material als PVC hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Verkabelungsbauteil
- 10
- Flächiges Material
- 11
- Hauptleitungs-Verkabelungsabschnitt
- 12
- Zweigleitungs-Verkabelungsabschnitt
- 20
- Erste Übertragungsleitung (Übertragungsleitung)
- 21
- Hauptleitungsabschnitt
- 22
- Zweigleitungsabschnitt
- 24
- Leiter
- 25
- Isolator
- 26
- Abschirmschicht
- 27
- Hülle
- 30
- Zweite Übertragungsleitung
- 31
- Kerndraht
- 32
- Isolationsbeschichtung
- 40
- Rauschabschirmelement
- 41
- Magnetische Schicht
- 42
- Schweißschicht
- 43
- Schutzschicht
- 45
- Verbinder
- µ
- Komplexe magnetische Permeabilität
- µ'
- Realteil
- µ''
- Imaginärteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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