CN109994279A - 通信电线和线束 - Google Patents

Abstract

一种通信电线(1)，包括：双绞线(10)，该双绞线具有螺旋捆束在一起的一对导体芯线(11)；和保护层(20)，该保护层由树脂形成并且筒状地覆盖双绞线(10)的外周。双绞线(10)与保护层(20)的内面接触，以消除双绞线(10)的在与通信电线(1)的轴线正交的方向上相对于保护层(20)的相对移动。保护层(20)被构造为具有1以上的特定比率。该特定比率是在与通信电线(1)的轴线正交的截面中保护层(20)具有最小厚度的部分的厚度(c)与一对导体芯线(11)的中心之间的距离(D)的比率(c/D)。

Description

通信电线和线束

现有申请的交叉引用

本申请基于2017年10月31日提交的日本专利申请No.2017-210791并要求其优先权，并且该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及具有双绞线的通信电线以及使用该通信电线而构成的线束，所述双绞线具有螺旋捆束在一起的一对导体芯线。

背景技术

在汽车线束等中，传统地，已经使用了具有螺旋捆束在一起的一对导体芯线的双绞线作为通信电线，以例如将控制装置(ECU等)连接于电气部件。这种通信电线通常被设计为使得双绞线具有预定的特性阻抗，从而满足例如要求的通信性能和噪声抵抗性能(EMC性能)。

例如，在一种传统的通信电线中，在将双绞线设计为具有预定的特性阻抗之后，在双绞线与连接器之间的连接部的附近设置电介质，从而抑制由于连接部处的双绞线的松开而引起的特性阻抗的增大。

关于以上保护器的详情，参见JP 2016-045982A。

发明内容

当实际使用通信电线时，在一些情况下，如在通信电线与其它电线捆束的情况下和在通信电线被设置为与金属部件进行接触的情况下，导体存在于通信电线的附近。在这样的情况下，构成双绞线的导体芯线与导体电磁耦合，并且双绞线的特性阻抗可能有时变得比其设计值低。特性阻抗的降低可能导致通信电线的通信性能等的波动，从而是不期望的。

另一方面，可能设置诸如编织导体这样的屏蔽层来覆盖双绞线，从而抑制特性阻抗的降低。然而，电线的制造成本由于将屏蔽层增加到通信电线而提高。

本发明的目的是提供一种通信电线和线束，其能够抑制通信电线的通信性能等的波动并且能够降低通信电线的制造成本。

本发明的实施例提供了下面的项(1)和(2)：

(1)

一种通信电线，包括：

双绞线，该双绞线具有螺旋捆束在一起的一对导体芯线；以及保护层，该保护层由树脂形成并且筒状地覆盖所述双绞线的外周，

所述双绞线与所述保护层的内面接触，以消除该双绞线的在与所述通信电线的轴线正交的方向上相对于所述保护层的相对移动，

所述保护层被构造为具有1以上的特定比率，该特定比率是在与所述通信电线的所述轴线正交的截面中所述保护层具有最小厚度的部分的厚度与所述截面中的所述一对导体芯线的中心之间的距离的比率。

(2)

一种线束，包括：根据项(1)所述的通信电线；和一条以上的电线，

所述通信电线与所述电线被捆束在一起。

根据本发明的第一方面，关于项(1)，即使在导体存在于通信电线的附近的情况下，也能够抑制双绞线的特性阻抗的降低，而无需使用上述屏蔽层。更具体地，根据发明人进行的实验等，已经发现，在将保护层设置为覆盖双绞线的外周并且保护层的厚度与一对导体芯线的中心之间的距离(导体之间的距离)的比率是1以上(即，保护层的厚度不小于导体之间的距离)的情况下，无论双绞线的导体芯线的粗细，都将特性阻抗从其设计值的降低抑制在允许范围内。

此外，根据本发明的第二方面，关于项(2)，因为上述原因，所以即使在通信电线与其它电线捆束从而与其它电线进行紧密接触的情况下，也能够抑制通信电线的通信性能等的波动。

随着保护层的厚度增大，通信电线的双绞线的导体芯线与周边的导体之间的距离变大，并且周边的导体对特性阻抗的影响变小。然而，如果不加考虑地将保护层制造得更厚，则通信电线变得太粗，并且通信电线的处理变得困难。这里，如上所述地构造的通信电线特别有意义之处在于：从抑制特性阻抗的降低的角度并且从有助于通信电线的处理的角度，该通信电线能够提供保护层的厚度的最优值。此外，该通信电线特别有意义之处还在于：能够根据相同的确定标准确定具有各种厚度的导体芯线的保护层的厚度。

而且，在保护层主要用于保护双绞线免受来自外部的冲击等的情况下(在普通的保护层的情况下)，通常不要求将保护层制造为厚到满足如上所述地构造的保护层的厚度的条件(保护层的厚度与导体之间的距离的比率是1以上)的程度。例如，在一般的保护层的情况下，保护层的厚度与导体之间的距离的比率大约是0.4。

因此，如上所述地构成的通信电线和线束能够抑制通信电线的通信性能等的波动，并且能够降低通信电线的制造成本。

发明的优点

如上所述，本发明能够提供一种通信电线和线束，其能够抑制通信电线的通信性能等的波动，并且能够降低通信电线的制造成本。

以上已经简要描述了本发明的一些方面。如果参考附图通读下面的描述，将使得本发明的进一步的详情更加清晰。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的电线的立体图；

图2是沿着图1的线A-A截取的截面图，图示出图1所示的电线的各个部分的尺寸；

图3A是在多条其它电线被捆束并设置为围绕图1所示的电线的整个圆周而彼此平行地延伸的情况下的对应于图2的截面图，并且图3B是示出在图3A所示的情况下的为测量值“c/D”与双绞线的特性阻抗之间的关系而进行的实验的结果的曲线图；

图4A是对应于图2并且示出根据本发明的实施例的变形例的电线的截面图，并且图4B是对应于图2并且示出根据本发明的实施例的另一个变形例的电线的截面图。

参考标记列表

1 通信电线

2 线束

10 双绞线

11 导体芯线

20 保护层

c 保护层的厚度

D 导体之间的距离

具体实施方式

<实施例>

下面将参考附图描述根据本发明的实施例的通信电线1和线束2。

如图1和2所示，通信电线1包括：双绞线10，该双绞线10具有螺旋捆束在一起的一对导体芯线11；和筒状(圆筒状)的保护层20，该保护层20由树脂制成并且覆盖双绞线10的外周。

通常地，在汽车线束等中，每对导体芯线11都能够用于将控制装置(ECU等)连接至电气部件并且能够用于传递差分信号。由于通信电线1在双绞线10的外周上不具有屏蔽层，所以通信电线1比在双绞线的外周上具有屏蔽层的电线更廉价。

构成双绞线10的各个导体芯线11具有直线状的导线12和绝缘层13，该绝缘层13由树脂制成并且覆盖导线12从而与导线12的外周进行接触。一对导体芯线11螺旋绞合在一起。双绞线10与保护层20的内面进行接触，从而不能在与通信电线1的轴线正交的方向上(即，在图2所示的截面的面内方向上)相对于保护层20相对移动。作为构成导线12的材料，采用了含有铜、银、锡、银合金或锡合金的材料作为实例。通过绞合一对导体芯线11而形成双绞线10的具体方法不受特别限制。例如，可以使用已知的绞合装置或可以通过工人的手动操作绞合一对导体芯线11。

在该实施例中，如图2所示，保护层20具有内部空间，该内部空间的与通信电线1的轴线正交的截面的形状是圆形。在该内部空间中，双绞线10被设置为处于双绞线10的外周面的一部分(图2中的左右方向上的两端部)与保护层20的内面进行接触的状态。在除了双绞线10与保护层20进行接触的部分之外的部分处，在保护层20的内面与双绞线10之间存在预定的间隙。将保护层20设置为覆盖双绞线10的具体方法不受特别限制。例如，能够通过将筒状的保护层20挤出成型为覆盖双绞线10而设置保护层20。

为了方便说明，如图2所示，假设导线12的直径是a、绝缘层13的厚度是b、保护层20的厚度是c、并且导体之间的距离，即，在与通信电线1的轴线正交的截面中的一对导体芯线11的中心之间的距离是D。此时，能够通过“a+2b”计算导体之间的距离D。

例如，包括在通信电线1中的双绞线10通常被设计为具有预定的特性阻抗，从而满足要求的通信性能和噪音抵抗性能(EMC性能)。例如，具有如上所述地设计的双绞线10的通信电线1用于汽车线束。此时，在一些情况下在其它电线被捆束并设置为围绕通信电线1的圆周的状态下使用通信电线1，并且在一些情况下在通信电线1与通信电线1的周边的金属部件(车体面板等)进行接触的状态下使用通信电线1。在导体(其它电线的导体芯线、车体面板等)存在于双绞线10的周边的情况下，构成双绞线10的导线12与周边的导体电磁耦合，从而在一些情况下双绞线10的特性阻抗的实际值可能变得比预定的设计值Z₀低。特性阻抗的这样的降低可能引起通信电线1的通信性能等的波动，从而是不期望的。

已知将诸如编织导体这样的屏蔽层设置在双绞线的外周的周围，从而抑制上述特性阻抗的降低。然而，包括双绞线的电线的制造成本由于增加的屏蔽层的成本而升高。

从而发明人反复地进行各种实验等，以找出在不额外设置屏蔽层的情况下抑制上述特性阻抗的降低的对策。结果，在导体存在于双绞线10的周边的情况下，发明人通过关注保护层20的厚度c而已经发现，保护层20的厚度c与导体之间的距离D的比率(＝c/D)和特性阻抗的实际值之间存在强的相关性。下面将参考图3A和3B描述为了阐述该相关性而已经进行的实验。

首先，制备粗细(对应于直径a)不同的三种样品，作为在实验中使用的导线12。各个样品的导线12的粗细是0.13sq mm、0.22sq mm和0.35sq mm。此外，制备多种通信电线1，其具有包括这些导线12的双绞线10，并且设置有厚度c不同(即，c/D的值不同)的保护层20。绝缘层13的截面具有圆筒状，并且其厚度b在周向上的位置处都是均匀的。

为了将导体设置在通信电线1的圆周的周围，如图3A所示，将多条其它电线30捆束并设置为围绕通信电线1的整个圆周彼此平行地延伸。使用如下电线作为各条其它电线30：其包括具有0.13sq mm的粗细的导体芯线31和覆盖导体芯线31从而与导体芯线31的外周进行接触的绝缘层32。通信电线1与其它电线30之间的位置关系基于线束2处于使用通信电线1而构成的状态下的假设。

在该状态下，使用已知的方法测量多种通信电线1中的双绞线10的特性阻抗。在该实施例中，双绞线10被设计为使得其特性阻抗(设计值)是100Ω。

结果，如图3B所示，在导线12的粗细不同的三种样品中的任意一种样品中，在值c/D小于1的情况下，特性阻抗相对于值c/D的增加的增加梯度较大，并且在值c/D为1以上的情况下，特性阻抗相对于值c/D的增加的增加梯度较小。换句话说，特性阻抗相对于值c/D的增加的增加梯度以值c/D＝1作为边界而显著改变。

此外，发明人对保护层20的形状不同的通信电线1进行了相似的实验，如图4A和4B所示。更具体地，发明人使用如下实例进行类似的实验：如图4A所示的保护层20具有与通信电线1的轴线正交的截面的形状为狭槽的内部空间的实例；以及如图4B所示的保护层20没有任何间隙地覆盖双绞线10的圆周的实例。

结果，虽然未示出，但是在图4A和4B所示的任意实例中，得到了与图3B所示的结果相似的结果。更具体地，针对保护层20的厚度最小的部分的厚度(由图中的厚度c表示)，特性阻抗相对于值c/D的增加的增加梯度以值c/D＝1作为边界而显著改变。

如上所述，作为该实验的结果，针对保护层20的厚度最小的部分的厚度c以及导体之间的距离D，在值c/D小于1(即，保护层20的厚度c<导体之间的距离D)的情况下，特性阻抗由于在双绞线10的周边的导体的存在而易于从设计值Z₀显著降低。另一方面，在值c/D是1以上(即，保护层20的厚度c≥导体之间的距离D)的情况下，已经发现，即使在导体存在于双绞线10的周围的情况下，无论双绞线10的导线12的粗细，都将特性阻抗从设计值Z₀的降低容易地抑制在预定的允许范围内(在该实施例中，能够维持在设计值的90％以上的特性阻抗的范围内)，并且不要求屏蔽层。

假设该现象发生的原因是：如果保护层20的厚度c不小于导体之间的距离D(如果保护层20的厚度c相对且充分地大于该距离)，则易于妨碍构成双绞线10的导线12与周边的导体(电线30的导体芯线31)的电磁耦合，并且抑制特性阻抗的降低。然而，如果不加考虑地将保护层20制造得更厚，则通信电线1变得太粗，并且通信电线1的处理变得困难。这里，本发明特别有意义之处在于：本发明能够从抑制特性阻抗的降低的角度和有助于通信电线1的处理的角度，提供保护层20的厚度的最优值。此外，本发明特别有意义之处还在于：能够根据相同的确定标准确定用于具有各种粗细的导体芯线11的保护层20的厚度。而且，例如，能够考虑通信电线1的处理(例如，弯曲刚性和柔性)而确定保护层20的厚度c的上限值。

如上所述，利用根据本发明的实施例的通信电线1，能够通过调整覆盖双绞线10的外周的保护层20的厚度c而抑制双绞线10的特性阻抗的降低，而无需使用通常使用的屏蔽层。更具体地，在保护层20的厚度c与一对导体芯线11的中心之间的距离(导体之间的距离)D的比率(值c/D)是1以上(即，保护层20的厚度c≥导体之间的距离D)的情况下，已经发现即使在导体存在于双绞线10的周围的情况下，无论双绞线10的导线12的粗细，都将特性阻抗从设计值的降低抑制在预定的允许范围内，并且不要求屏蔽层。

<其它实施例>

然而，本发明不限于上述实施例，而是能够在本发明的范围内采用各种变形例。例如，本发明不限于上述实施例，而是能够根据需要修改或改进。另外，假如能够实现本发明，上述实施例中的各个部件的材料、形状、尺寸、数量、布置位置等可以是任意的并且不受限制。

例如，在上述实施例中，在任意实例中，保护层20的外形都是圆形。然而，假设满足上述的保护层20的厚度最小的部分的厚度c和导体之间的距离D之间的关系，则保护层20的外形可以具有其它形状(例如，椭圆形、多边形等)。而且，可以根据需要将用于维持双绞线10的绞合形状的缠绕部件、用于填充双绞线10与保护层20之间的内部空间的介入物等添加于通信电线1。

将在下面的项(1)和(2)中简要概括和列出上述根据本发明的通信电线1和线束2的特性。

(1)

一种通信电线(1)，包括：

双绞线(10)，该双绞线具有螺旋捆束在一起的一对导体芯线(11)；以及保护层(20)，该保护层(20)由树脂形成并且筒状地覆盖所述双绞线(10)的外周，

所述双绞线(10)与所述保护层(20)的内面接触，以消除所述双绞线的在与所述通信电线(1)的轴线正交的方向上相对于所述保护层(20)的相对移动，并且

所述保护层(20)被构造为具有1以上的特定比率，该特定比率是在与所述通信电线(1)的所述轴线正交的截面中所述保护层(20)具有最小厚度的部分的厚度(c)与所述一对导体芯线(11)的中心之间的距离(D)的比率(c/D)。

(2)

一种线束(2)，包括：在上述项(1)中陈述的通信电线(1)；和一条以上的电线，

所述通信电线与所述电线被捆束在一起。

Claims (2)

1.一种通信电线，包括：

双绞线，该双绞线具有螺旋捆束在一起的一对导体芯线；以及

保护层，该保护层由树脂形成并且筒状地覆盖所述双绞线的外周，

所述双绞线与所述保护层的内面接触，以消除所述双绞线的在与所述通信电线的轴线正交的方向上相对于所述保护层的相对移动，

所述保护层被构造为具有1以上的特定比率，该特定比率是在与所述通信电线的所述轴线正交的截面中所述保护层具有最小厚度的部分的厚度与所述截面中的所述一对导体芯线的中心之间的距离的比率。

2.一种线束，包括：根据权利要求1所述的通信电线；和一条以上的电线，

所述通信电线与所述电线被捆束在一起。