JP4740968B2 - 接地ｒｆｉ／ｅｍｉシールドを接地するための延出可能なドレイン部材 - Google Patents

Description

本願は、２００１年６月２０日に出願された米国予備特許出願第６０／２９９，６５６号に基づき、優先権を主張する。
本発明は、電磁干渉および無線周波数干渉に対する遮蔽を行うスリーブを接地するために使用可能な導電性ドレイン部材に関する。

電磁干渉（ＥＭＩ）および無線周波数干渉（ＲＦＩ）には、時間可変電流を搬送する近隣の導電体または電磁波の伝搬の影響を受ける導体間の誘導結合による干渉に起因して、電子部品の適正な機能を妨げるという潜在的な問題がある。例えば、自動車において点火システムまたは電力システムに関連する導体における電流は、エンジンまたは制動システムの機能を制御する電子モジュールのような、種々の電子部品に疑似信号を誘発する虞れがある。かかる疑似信号によって、事故を招いたり、疑似誘導信号が実際の状態を表すかのように制御モジュールを誤動作または応答させ、車両の制御を不能にする潜在的な可能性がある。

同様に、コンピュータ・ネットワークやその他の通信システムにおいてデータを搬送する電気配線やライン間の誘導結合は、ネットワーク上を伝送されるデータを破壊させる作用を及ぼす場合がある。

ＥＭＩおよびＲＦＩの悪影響を効果的に排除するには、ＥＭＩの影響を受けやすい部品を適正に遮蔽し接地するとよい。例えば、望ましくない誘導性干渉の影響を受け得る制御信号を搬送するワイヤは、グラッドフェルタ（Ｇｒａｄｆｅｌｔｅｒ）の米国特許第４，６８４，７６２号（特許文献１）に記載されているような保護スリーブを用いることによって遮蔽することができる。この特許では、スリーブは導電性および非導電性の織編糸（製織（ｗｏｖｅｎ）、編組（ｂｒａｉｄｅｄ）または編成（ｋｎｉｔｔｅｄ））によって形成され、スリーブの製造時にこれらの糸と織編されたドレイン線を通じて、導電性糸が接地され、ドレイン線は導電性糸と電気的に接触する。
米国特許第４，６８４，７６２号

かかるＲＦＩ／ＥＭＩスリーブは、電気的干渉を排除するには有効であるが、このスリーブは適正に接地するのが難しい。まず、接地に接続するための自由長のドレイン線を用意するために、遮蔽する線をただ覆うために必要な長さよりも長くスリーブを切断する。次に、ドレイン線周囲でスリーブの一部を切除することによって、自由長のドレイン線を形成する。遮蔽する線の周囲にスリーブを配置し、自由長のドレイン線を接地に接続する。このプロセスは、スリーブを無駄に消費すると共に、設置に時間がかかる。設置者は、必要量よりも長くスリーブを切断し、次いでドレイン線を損傷することなく、スリーブの一部を切除してこれを露出させ、接地に接続しなければならない。ＲＦＩ／ＥＭＩ遮蔽を改善して、浪費を減らし、手間を少なくして接地に要する時間を短縮できるようにする必要性があることは明らかである。

本発明は、無線周波数および電磁干渉に対して導体を保護すると共に、前記導体からの電磁放射線を防止する長尺状導電体用シールドに関する。同シールドは、前記導体を受容する中央空間を有し、かつ前記中央空間を包囲する導電性表面を有するスリーブと、前記スリーブに沿って長手方向に配向された１対のフィラメント状ドレイン部材とを備える。該１対のドレイン部材は、可撓性および導電性を有し、互いに電気的に接触していると共に前記導電性表面とも電気的に接触している。前記ドレイン部材の一方は、前記スリーブから離れるように延出可能であり、前記スリーブを接地するために電気接地に接続可能な長手方向部分を有する。前記スリーブは、互いに接触する境界面を有し、同軸上に装着され、かつ非織編の可撓性ポリマから形成された１対の第１スリーブ部材および第２スリーブ部材を備える。前記境界面の少なくとも一方は導電性被膜が付与された前記導電性表面であり、前記境界面間で前記ドレイン部材を捕捉している。前記ドレイン部材の一方は、前記境界面間において前記スリーブに沿って長手方向に摺動可能であるとともに、前記スリーブの一端から延出可能であり、これによって前記スリーブを接地するために電気接地に接続可能な前記長手方向部分が形成される。

本発明の目的は、容易に接地可能なＲＦＩ／ＥＭＩシールドを提供することにある。
本発明の別の目的は、長尺状導体に適したスリーブの形状をなすＲＦＩ／ＥＭＩシールドを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、ドレイン部材を有するＲＦＩ／ＥＭＩシールドであって、ドレイン部材がシールドから延出可能であり、電気接地に取付可能としたシールドを提供することにある。

本発明のこれらの目的およびその他の目的ならびに利点は、以下の図面および好適な実施形態および代替実施形態の説明を検討することによって明らかとなろう。

図１は、一参考例による無線周波数および電磁干渉に対して長尺状導電体を保護するシールド１０を示す。シールド１０は、互いに織編した複数の可撓性かつ弾性を有するフィラメント状部材１４で形成されている。フィラメント状部材という用語は、ここで用いる場合、繊維、フィラメント、糸、あるいは編成、製織、編組、またはその他の方法で織編しある構造を形成するのに適した形態の材料による１本または複数本の連続的な撚糸に対する包括的な用語とする。フィラメント状部材は、互いに撚り合わされた多数の繊維、撚らずに集合的に配置した多数の繊維、集合的に配置または互いに撚り合わせた多数のフィ
ラメント、およびモノフィラメント（ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ）を含む。

フィラメント状部材１４の織編（ｉｎｔｅｒｌａｃｉｎｇ）は、製織（ｗｅａｖｉｎｇ）によって行うことが好ましいが、編組または編成によって行ってもよい。フィラメント状部材１４の少なくとも一部は導電性である。導電性フィラメント状部材は、好ましくは、銀被覆ナイロン・モノフィラメントであり、非導電性フィラメント状部材は、好ましくは、撚り合わせた二成分ポリエステル糸（ｔｗｉｓｔｅｄ ｂｉ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｙａｒｎ）である。効果的な遮蔽のためには、導電性フィラメント状部材は、重量百分率では、スリーブ１２の約１０％〜約８０％を構成することが好ましい。

１対のフィラメント状ドレイン部材１６，１８を、フィラメント部材１４と織編する。ドレイン部材１６，１８は、導電性であり、互いに電気的に接触していると共に、導電性フィラメント状部材１４とも電気的に接触している。（ドレイン部材１６，１８は、図１では便宜上、物理的に離間して示されているが、実際には、これらはスリーブ１２内において物理的に接触している。）ドレイン部材は、可撓性のためには撚った銅線から形成することが好ましく、耐腐食性のためには錫を被覆することが好ましい。ドレイン部材の実用的なサイズは、１８ゲージ〜２４ゲージの範囲であり得る。好適な２４ゲージ・ドレイン部材は、互いに撚り合わせた３６ゲージ錫被覆銅線から成る１９本の撚り線から成る。３２ゲージ線の７本の撚り線というような、その他の構成も実用可能である。

ドレイン部材１６，１８は、スリーブに沿って実質的に長手方向に配向され、ドレイン部材１６の長手方向部分２０はスリーブから延出可能であり（仮想線で示す）、スリーブ１２を接地するため電気接地２２（模式的に示す）に接続可能である。

図１に示す参考例では、ドレイン部材１８は、スリーブ１２の長さに沿って実質的に連続的にフィラメント状部材１４と織編されており、一方ドレイン部材１６は、スリーブに沿って長手方向に離間した関係で配置された複数の不連続な取付領域２４において、フィラメント状部材１４と織編されている。取付領域の間では、ドレイン部材１６のセグメント２６が、スリーブ１２の表面２８上で浮遊して複数の部分２０を形成する。これらは、スリーブおよびドレイン部材を切断して個々の遮蔽する長尺状導体の長さにスリーブを合わせる際に、スリーブから延出可能となっている。この参考例では、浮遊セグメント２６を取付領域２４よりも長くして、スリーブ１２を切断する位置には無関係に、２カ所の取付領域２４の間にあるセグメント２６において切断し易くすることが好ましい。

図１Ａに示すスリーブの参考例では、ドレイン部材１６，１８の双方が、スリーブに沿って長手方向に離間された関係で設けられた複数の不連続領域２４においてフィラメント状部材１４と織編されている。これらの取付領域の間では、両ドレイン部材のセグメント２６がスリーブ１２の表面２８上部で浮きあがっており、接地に取り付けるためにスリーブから延出可能な複数の部分を形成する。ドレイン部材１６の取付領域２４は、ドレイン部材１８上の浮遊セグメント２６に隣接して配置することが好ましく、ドレイン部材１８の取付領域２４は、ドレイン部材１６上の浮遊セグメント２６に隣接して配置することが好ましい。この配置によって、スリーブの長手方向のどの位置でセグメント２６を切断しても、スリーブ１２から延出させるためにセグメント２６を確実に利用できるようになる。

一参考例において、スリーブ１２は、長手方向に延びる継ぎ目３０を有し、これは、同様にスリーブに沿って長手方向に延びる１対の自由縁３２，３４によって画定される。継ぎ目３０から、スリーブ１２に包囲されている中央空間３６に到達し、スリーブ内部に長尺状導体を配置することができる。スリーブは、偏倚手段３８を有し、これが縁３２を弾
性的に偏倚して縁３４と重なるようにして、表面上継ぎ目３０を閉鎖している（継ぎ目は、縁３２，３４を手で離間させることによって、容易に開くことができる）。ドレイン部材１６，１８は、スリーブ１２上に配置され、自由縁３２によって被覆され、これによって、浮遊セグメント２６との間で生ずる虞れがある短絡を防止する。ドレイン部材１６，１８の好ましい位置は、図１に示すように、自由縁３４に隣接する。

偏倚手段３８は、好ましくは、フィラメント状部材１４と織編され、スリーブ１２の長軸４２に対して実質的に横断方向に配向された、補助フィラメント状部材３０から成る。補助フィラメント状部材４０は、好ましくは、熱プラスチックのような弾性的に硬化可能な材料、あるいはステンレス鋼またはニチノールのような金属から成るモノフィラメントである。かかる材料から成るモノフィラメントは、例えば、円形曲線に補助フィラメント状部材を弾性的に固定し、自由縁３２を弾性的に偏倚させ、自由縁３４と重なり合う関係に置くことができる。

使用時には、図１に示すシールド１０の参考例を、遮蔽する長尺状導体に適した長さに切断する。縁３２，３４を手作業で離間し、導体周囲にスリーブを配置する。セグメント２６の引き離した部分２０を、自由縁３２，３４の間から引き出し、近隣の電気接地に取り付ける。セグメント２６は、導体に合わせるためにスリーブを切断した結果として引き離すこともでき、その場合、引き離されたセグメント２６は、スリーブの切断端付近で、スリーブから延出する。セグメント２６上ではなく、取付領域２４においてスリーブを切断すると、切断された取付領域からドレイン部材１６を引き出し、スリーブから延出することができる。また、セグメント２６だけを引き離し、スリーブの長さに沿ったいずれかの位置において両縁間からこれを引き出し、接地に取り付けることも可能である。
（他の参考例）
図２は、一参考例によるスリーブ５０を示し、二重織編ドレイン部材５２，５４を有する。スリーブ５０は、好ましくは、製織構造とし、導電性および非導電性フィラメント状部材５６，５８の双方から成る。

弾性可撓性補助フィラメント状部材６０は、これらを特定の形状に偏倚または固定し、弾性的にその形状に戻すことができる材料から成り、好ましくは、フィラメント状部材５６，５８と相互に製織して、スリーブに所望の形状および剛性を与えるようにする。好適な形状は、実質的に管状であり、開放継ぎ目６２が管に沿って長手方向に形成され、重ね合わせた関係に置かれた縁６４，６６によって画定される。補助フィラメント状部材６０は可撓性であるので、縁６４，６６を引き離すと、継ぎ目６２を一時的に開くことができ、これによってスリーブ内部に到達することができる。部材６０の弾性的偏倚のために、継ぎ目を閉じることができ、スリーブの両縁はその重ね合わせの関係に戻り、スリーブは両縁の解放時に再度その管形状に戻る。

この参考例では、スリーブ５０は、撚った二成分糸から成り、導電性糸５６は銀めっきしたナイロンであり、非導電性糸５８はポリエステルである。製編した参考例では、導電性糸５６は、縦方向および横方向双方にあり、横糸は縦糸よりも比較的大きな割合の銀めっき含有量を有する。弾性補助フィラメント状部材６０は、縦方向に互いに製編されており、好ましくは、ポリエステルのように、部材６０を熱によって管形状に硬化（ｓｅｔ）または偏倚（ｂｉａｓ）させる熱プラスチックから成るモノフィラメントである。

製編によって糸を織編することに加えて、スリーブを編組（ｂｒａｉｄｅｄ）または編成（ｋｎｉｔｔｅｄ）することもできる。カーボン、グラファイト、または導電性ポリマのような導電性材料で形成したその他の導電性糸、および銀以外の導電性被膜を有する非導電性糸も、導電性糸５６を構成することができる。効果的なＲＦＩ／ＥＭＩ遮蔽が得られるのは、導電性糸５６が、重量百分率で、スリーブを形成する織物の約１０％〜約８０
％を構成する場合である。

２つのドレイン部材５２，５４を導電性および非導電性糸５６，５８、ならびに弾性部材６０と共に織編し、図２および図３に示す参考例では、スリーブ５０に沿って長手方向に並んで織り混ぜる。ドレイン部材５２，５４は、互いに電気的に接触し、更にスリーブのほぼ全長に沿ってスリーブと電気的に接触するので、スリーブを確実に接地することができる。一参考例において、ドレイン部材を撚り合わせ、銅で構成すると、可撓性を高め、優れた導電性が得られる。銅の撚り線は、錫を被覆して腐食を防止することが好ましく、ドレイン部材の実用的なサイズは、１８ゲージ〜２４ゲージの範囲を取り得る。好適な２４ゲージ・ドレイン部材は、３６ゲージの錫被覆銅線を互いに撚り合わせた、１９本の撚り線から成る。３２ゲージ線から成る７本の撚り線というような、その他の構成も実用可能である。

本発明によるスリーブを接地するには、ドレイン部材の一方を接地に、例えば、自動車の金属シャーシまたは本体部、あるいは電子ハウジング自体を接地してあればその金属支持枠に接続しなければならない。かかる接続は、図４に示すように、容易に行われ、その際、ドレイン部材５２の１つを部分的にスリーブから引き出し、部分６８がスリーブから延出するようにする。延出部分６８は、ラグまたはボルトを接地することによって、容易に接地に取り付けることができる。ドレイン部材５２の一部をスリーブ１０から引き出す場合であっても、ドレイン部材５４はほぼスリーブの全長にわたってスリーブと接触していることには変わりなく、したがってスリーブの全長にわたって、接地への効果的な導通路を設けることができる。

また、スリーブ５０は、外側（図４に示すように）または内側に、非織物被覆（ｎｏｎ−ｔｅｘｔｉｌｅ ｃｏｖｅｒｉｎｇ）または被膜５１を有してもよい。非織物被覆は、ポリプロピレン、ＡＢＳおよびポリエステルのような可撓性ポリマから形成することができ、スリーブを電気的に絶縁し、スリーブに防水性を与え、あるいはスリーブを磨滅またはその他の物理的な損傷から保護する層を設ける。

スリーブ５０が比較的長い場合、ドレイン部材と導電性および非導電性の線、ならびに織編されている弾性部材６０との間の摩擦のために、ドレイン部材を引き出すことが困難な場合もあり得る。この困難は、図５に示すように、スリーブ５０の端部７２から離れた位置７０においてドレイン部材５２を切断し、この位置７０からドレイン部材を引き出すことによって、容易に解消される。位置７０を選択する際、適当な長さの線７４がスリーブから延出し、そして都合のよい接地に容易に接続することができるが、なおもスリーブと織編した十分な長さ７６を残し、（１）他のドレイン部材５４および導電性糸５６との適正な電気的接続を維持すること、および（２）長さ７６を非常に長くして摩擦のために容易に引き出すことが困難となることもなく、スリーブ５０に対する確実な物理的接続を維持することができるようする。

図６から図８は、スリーブの更に別の参考例を示す。ここでは、ドレイン部材５２，５４は、現時点における好適な実施形態とは異なる構成となっている。
図６が示すドレイン部材５２，５４は、互いに撚り合わされ、スリーブ５０を形成するフィラメント状部材および補助部材と織編されている。撚り合わせた線によって、ドレイン部材間に接触点を確実に維持するが、ドレイン部材をスリーブから引き出す際の容易性がいくらか犠牲となる。

図７は、スリーブ５０の長さに沿って実質的に直線状となっているドレイン部材５４周囲に螺旋状に巻回されたドレイン部材５２を示す。この参考例では、直線性のために、ドレイン部材５４を容易に引き出して接地に接続できると考えられる。ドレイン部材５２の
螺旋状巻回によって、効果的な接触も引き続き維持されている。

図８は、同様にスリーブ５０に沿って実質的に直線状のドレイン部材５４、一連の相互接続されたセグメント７８の形状に織編されたドレイン部材５２を示す。セグメント７８は、ドレイン部材５４全域にわたって交差している。ドレイン部材５２の各セグメント７８は、ドレイン部材５４に対して角度８０に配向され、各セグメントの角度は、隣接するセグメントの角度とは逆の傾きを有し、したがって、ドレイン部材５２はスリーブに沿ってジグザグ・パターンに配されており、交差点８２においてドレイン部材５４と接触している。

図９は、一参考例のスリーブ５４を示し、これは開放長手方向継ぎ目を有していない。スリーブ８４は製織または編成してもよいが、好ましくは、導電性および非導電性フィラメント状部材５６，５８を編組し、織物（ｂｒａｉｄ）内に織り込まれたドレイン部材５２，５４を有する。ドレイン部材を相互編組せずに、編組パターンを崩すことなく、これらを互いに、そしてスリーブを構成する導電性フィラメント状部材５６と容易に接触させることができるようにすることが好ましい。また、ドレイン部材を編み込むことによって、これらを更に簡単にスリーブから引き出し、接地接続を行うことが可能となる。何故なら、ドレイン部材は実質的に直線状であり、これらが相互編組されている場合よりも少ない交差点によってスリーブに結合され、したがってスリーブとドレイン部材との間の摩擦が減少するからである。編組構造にのみ伴う「格子効果」（ｔｒｅｌｌｉｓ ｅｆｆｅｃｔ）によって、編組されたスリーブは、長手方向に圧縮を受けたときには半径方向に伸張し、長手方向に張力を受けたときには半径方向に収縮する。これは、ドレイン部材におけるレイド（ｌａｉｄ）の引き出しを容易にするのに特に有用である。スリーブを長手方向に圧縮することによって、付随する半径方向の伸張が発生すると、スリーブを形成するフィラメント状部材は互いに離間し、ドレイン部材上におけるこれらの把持力が弱まり、これらを容易に外側に引き出すことが可能となる。ドレイン部材の相対的な剛性や直線性も、スリーブにかかる圧縮力に抵抗するのに役立ち、スリーブが圧縮されるときにドレイン部材の端部をスリーブから延出させ、こうして端部を手でまたは器具を用いて握るための便利な力点（ｐｕｒｃｈａｓｅ）が得られる。

本発明では、図１０に示すスリーブの実施形態８６が織編フィラメント状部材で形成されたのではない、二重ドレイン部材の概念の使用を想定している。非織編スリーブ８６は、好ましくは、複数の層から成る積層体であり、少なくとも外層８８および内層９０を有し、これらの間にドレイン部材５２，５４が封入されている。好ましくは、ドレイン部材をチャネル９２内部に閉じ込め、通路９２がこれらを互いに接触させ、更にそれぞれ内層および外層の境界面９４，９６と接触させた状態を保つ。導電性被膜９８を境界面９４または９６のいずれかに配置すれば、ＲＦＩ／ＥＭＩ遮蔽を設けることができる（被膜は表面９６上に示されている）。ドレイン部材は、被膜９８と接触し、通路９２内部で摺動可能であり、通路から外に引き出して、接地への接続を行うことができる。

非織編スリーブは、ポリエステル、ポリプロピレン、およびＡＢＳのような弾性、可撓性ポリマから形成することが好ましく、導電性被膜９８は、比較的薄い真空被覆アルミニウム層とするとよい。

一参考例による延出可能ドレイン部材は、図１１に示すような、平坦状織物シールド１００上でも用いることができる。この場合、ドレイン部材５２，５４は、シールドを形成する導電性および非導電性フィラメント状部材５６，５８と織り交ぜられる。

本発明による延出可能ドレイン部材を用いたＲＦＩ／ＥＭＩスリーブは、ＲＦＩ／ＥＭＩ遮蔽の一層効率的な適用を可能にする。何故なら、ドレイン部材を切断する必要がない
のでスリーブを接地するために必要なステップが少なくて済み、更にスリーブを必要以上に長い長さに切断する必要がないのでスリーブ材料を無駄にすることがなく、十分な長さのドレイン部材を設けて接地に接続すればよいからである。

一参考例による、延出可能なドレイン部材を有するＲＦＩ／ＥＭＩシールドの好適な実施形態の斜視図。 図１に示す一参考例のシールドの一部を拡大した斜視図。 一参考例による、延出可能なドレイン部材を有するＲＦＩ／ＥＭＩシールドの代替実施形態の斜視図。 図２の一参考例における線３−３に沿った断面図。 図２に示した一参考例のシールドの斜視図であり、ドレイン部材の１つをシールドから引き出して示す図。 図２に示した一参考例のシールドの斜視図であり、ドレイン部材の１つを切断しシールドから引き出して示す図。 一参考例による、延出可能なドレイン部材を有するＲＦＩ／ＥＭＩシールドの代替実施形態の斜視図。 一参考例による、延出可能なドレイン部材を有するＲＦＩ／ＥＭＩシールドの代替実施形態の斜視図。 一参考例による、延出可能なドレイン部材を有するＲＦＩ／ＥＭＩシールドの代替実施形態の斜視図。 編組され長手方向の縫い目がない一参考例によるＲＦＩ／ＥＭＩシールドの、代替実施形態の斜視図。 織り合わせたフィラメント状部材で形成したのではない、本発明によるＲＦＩ／ＥＭＩシールドの実施形態の斜視図。 一参考例による平坦なＲＦＩ／ＥＭＩシールド上で用いられるドレイン部材の斜視図。

Claims (4)

1. 無線周波数および電磁干渉に対して導体を保護すると共に、前記導体からの電磁放射線を防止する長尺状導電体用シールドであって、
   前記導体を受容する中央空間を有し、かつ前記中央空間を包囲する導電性表面を有するスリーブと、
   前記スリーブに沿って長手方向に配向された１対のフィラメント状ドレイン部材であって、該ドレイン部材は、可撓性および導電性を有し、互いに電気的に接触していると共に前記導電性表面とも電気的に接触し、前記ドレイン部材の一方が、前記スリーブから離れるように延出可能であり、前記スリーブを接地するために電気接地に接続可能な長手方向部分を有するフィラメント状ドレイン部材とを備え、
   前記スリーブは、互いに接触する境界面を有し、同軸上に装着され、かつ非織編の可撓性ポリマから形成された１対の第１スリーブ部材および第２スリーブ部材を備え、前記境界面の少なくとも一方は導電性被膜が付与された前記導電性表面であり、前記境界面間で前記ドレイン部材を捕捉し、前記ドレイン部材の一方が、前記境界面間において前記スリーブに沿って長手方向に摺動可能であるとともに、前記スリーブの一端から延出可能であり、これによって前記スリーブを接地するために電気接地に接続可能な前記長手方向部分を形成する、シールド。
2. 前記同軸状に装着された第１及び第２スリーブ部材は、連続するプラスチック・メンブレーンから成る、請求項１記載のシールド。
3. 前記導電性表面が前記境界面の一方の上に位置する金属被膜から成る、請求項２記載のシールド。
4. 前記導電性表面が金属箔から成る、請求項３記載のシールド。

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