JP2004071404A - ツイストペア電線の端末部分のインピーダンス調整方法及びその端末処理構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ツイストペア電線の撚り戻し部のインピーダンス不整合を解消するインピーダンス調整方法及び端末処理構造を提供すること。
【解決手段】コネクタハウジング１０ｂの外側で一部撚りが戻されたツイストペア電線Ｗの戻された部分Ｙの電線２本を電線保持部材１により近接させて保持することで、この部分の静電容量を大きくすることで高くなってしまった撚り戻し部分Ｙのインピーダンス整合を図る。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ワイヤーハーネスに関し、さらに詳しくは車載されるＬＡＮシステムに用いられる伝送ケーブルであるツイストペア電線のコネクタ接続部におけるインピーダンス不整合を解消する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ＵＴＰ（アンシールド・ツイステッド・ペア）などのツイストペア電線はモジュラーコネクタと呼ばれる専用のコネクタに端末加工されて接続されるが、近年、カーナビゲーションシステム等の自動車に搭載される電気機器等を、図１８に示すようなツイストペア電線Ｗと通常のコネクタ１０を使用して車載ネットワークを構成することがある。
【０００３】
ツイストペア電線Ｗは２本の１芯電線Ｗａ，Ｗａを撚り合わせたもので、ツイストによって形成された隣り合うループで発生する磁界の向きが逆になり、お互いに発生磁界を打ち消すことにより、電磁誘導の影響を少なくすることができるのが特徴で、電磁誘導ノイズを外部に輻射し難いとともに電磁誘導ノイズを外部から受け難いことが知られており、同軸ケーブルなどのシールド電線と比べて安価で曲げも良好なためＬＡＮ接続の電線として広く使われている。このような構成であるため、コネクタに接続ためのツイストの撚り戻しはＪＩＳ規格にもあるようにＵＴＰの種類ごとに撚り戻し長さが制限されている。
【０００４】
図１８に示すコネクタ１０へのツイストペア電線Ｗの端末加工は、電線端末部分の絶縁被覆Ｗｄ，Ｗｄを剥いで導体Ｗｂ，Ｗｂを露出させて端子１０ａ，１０ａを接続し、その端子１０ａ，１０ａをコネクタハウジング１０ｂに挿入するというものであるが、端子１０ａ，１０ａをコネクタハウジング１０ｂに挿入するとき、端子１０ａ，１０ａ近傍まで電線Ｗａ，Ｗａが撚り合わせられていると、コネクタハウジング１０ｂへの挿入が困難であるため、撚り合わせ方向とは逆方向にねじって所要区間Ｙの撚り戻しを行いツイストを解除してコネクタハウジング１０ｂに挿入している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この撚り戻し区間Ｙが長くなるほど、コネクタハウジング１０ｂへの端子１０ａ，１０ａの挿入が容易で作業性がよくなる。しかし、このようなツイストの撚り戻しは、低速の多重通信では問題はないのだが、通信速度が上昇するに従い、撚り合わせの戻しが通信品質に与える影響が顕著になってくる。
【０００６】
電気信号の高速伝送路においては、信号の反射を抑え、送信側回路と受信側回路とのインピーダンス整合を取るために、一般的には送信側回路と受信側回路と伝送用の電線の特性インピーダンスを等しくする方法が取られる。この場合、伝送線であるツイストペア電線の特性インピーダンスは、ツイストのねじり具合によってバラツキがあるが電線全体としてはインピーダンスの許容範囲内のずれに抑えられている。
【０００７】
ところが、図１８のようなコネクタ１０への接続のための撚り戻し部Ｙは、許容する長さを超えている上に開いた状態になっているため、電線Ｗａ，Ｗａ間の電気的結合性（静電容量）が小さく結果インピーダンスが高くなってしまっている。つまりこの部分が伝送線路のインピーダンスと整合されなくなり、この不整合が大きすぎると、より高速の電気信号の伝送においては信号の反射等が起きるという問題があった。
【０００８】
この撚り戻し部Ａの高くなってしまったインピーダンスを下げるには、撚り戻しを出来るだけ短くするとか、戻した部分を再度撚り合わせることが考えられるが、これらの作業は煩雑で作業性も悪く精度も良くない。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、このようなツイストペア電線の撚り戻し部のインピーダンス不整合を解消するインピーダンス調整方法及びツイストペア電線の端末処理構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため本発明に係るツイストペア電線端末部分のインピーダンス調整方法は、ツイストペア電線の端末部分を撚り戻し、この端末部分にコネクタ端子を接続してコネクタハウジングに収容するに際し、このツイストペア電線のコネクタ端子との接続側端末部分の電線撚り戻し部の電線間隔を近接保持させるようにしたことを要旨とするものである。
【００１１】
本発明では開いてしまった撚り戻し部の電線２本を近接させて、この部分の静電容量を大きくすることで高くなってしまった撚り戻し部分のインピーダンスを下げる方法を提案する。上記インピーダンス調整方法によれば、撚り戻しによりツイストが解除されて開いてしまった電線２本の電線を近接させて保持することで、この部分の静電容量を大きくして結果インピーダンスを下げることにより整合が図られる。これにより規定以上に撚りが戻されたツイストペア電線のインピーダンス不整合を抑えることができる。
【００１２】
また、この課題を解決するため本発明に係るツイストペア電線の端末処理構造は、ツイストペア電線のコネクタ端子との接続側端末部分の電線撚り戻し部に、この電線撚り戻し部の電線間隔を近接保持する電線保持部材が介設されていることを要旨とするものである。
【００１３】
上記構成を有するツイストペア電線の端末処理構造によれば、撚り戻しによりツイストが解除されて開いてしまった電線２本の電線を近接させて保持するための電線保持部材を設けることで、この部分の静電容量を大きくして結果インピーダンスを下げることにより整合が図ることが可能になる。
【００１４】
この場合、前記電線保持部材は、導電性材料により構成されている構成にすれば、さらに撚りが戻された部分の電気的結合を大きくしてインピーダンスを下げることが可能となる。また、前記電線撚り戻し部の電線間には電線間隔保持用のスペーサーが介在されている構成にすれば、電線間隔ほ均一にしてインピーダンスの乱れをなくすことが可能になるとともに、このスペーサ―の厚みを変えれば電線間の距離を調整することができ、インピーダンスの下げ幅を調整することが可能となる。
【００１５】
さらに、前記電線保持部材がコネクタハウジングと一体的に設けられている構成にすれば、部材の増加を抑えることができる。そして、前記電線保持部材には電線撚り戻し部からのずれが規制されるズレ防止部が設けられている構成にすれば、安定したインピーダンス調整が行われる。また、電線保持部材が設けられるとともに、前記コネクタ端子を収容するコネクタハウジングの外周が導電性の部材により覆われている構成にすれば、コネクタ端子間の電気的結合性を大きくして、コネクタ部分のインピーダンス不整合をも解消することができる。
【００１６】
このような電線保持部材としては、２本の電線に巻かれるテープやチューブ又は適当な止め具が用いられる。テープやチューブは金属製や導電性を有するものを用いれば、さらに撚りが戻された部分の電気的結合を大きくしてインピーダンスを下げることが可能で、通信速度等の伝送路の仕様に合わせて樹脂製のものや金属製のものを使い分ければ、ツイストペア電線の撚り戻し部分のインピーダンスの下げ幅を調整することができる。この場合、樹脂性のテープやチューブに金属箔を貼り付けたりしても同じ効果が得られる。
【００１７】
また、撚り戻し部分の電線２本の間にスペーサーを挟んでからテープやチューブで保持することで、電線間を均一な距離に設定してインピーダンスの乱れを防ぐ上に、このスペーサ―の厚みを変えれば電線間の距離を調整することができ、インピーダンスの下げ幅を調整することが可能となる。
【００１８】
適当な止め具としては、半割可能な筒状のものや結束バンド状のものを用いられ、撚り戻し部の電線２本を近接させて保持することができる上に、コネクタに接続後の撚り戻し部への取り付け取り外しが可能である。前述のテープやチューブの場合と同様に、導電性材料により成形したり、金属箔を貼り付けたりすれば更なるインピーダンスの調整が可能である。この場合も、撚り戻し部分の電線間を均一な距離に設定するためのスペーサ―を一体的に設ければ前述と同様の効果が得られる。さらに、このような止め具に、電線に沿ってずれることを防止するためにズレ防止部を設けても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るツイストペア電線の端末処理の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。尚、本発明の説明に用いられるコネクタ１０は図１８に示したのと同様にごく一般的に用いられるもので、樹脂製のコネクタハウジング１０ｂと内部に収容されている端子１０ａとで構成されている。
【００２０】
図１は本発明の第１の実施の形態を示した図である。図示されるように、コネクタハウジング１０ｂへの端子挿入のために撚りが戻されたツイストペア電線Ｗの撚り戻し部Ｙには、テープ１がテーピングされている。このテープ１は樹脂製又は金属製のもので、テーピングによって撚り戻し部Ｙの電線Ｗａ，Ｗａは近接して保持されている。これにより撚り戻し部Ｙの電線Ｗａ，Ｗａ間の電気的結合が大きくなるので、この部分の高かった特性インピーダンスが下げられて伝送線路のインピーダンスとの整合を図ることができる。
【００２１】
この場合、テープ１を導電性を有するもの、たとえば金属テープや導電性樹脂材により成形されたテープを用いれば、撚り戻し部Ｙの電線Ｗａ，Ｗａ間の電気的結合性をより大きくしてインピーダンスをさらに下げることが可能である。もちろんテープに導電性の金属箔を貼り付けたものでも良い。
【００２２】
図１６及び図１７を用いて、このようなテーピングによるツイストの撚り戻し部のインピーダンス調整の効果について説明する。図１６（ａ）に示すように、２つのツイストペア電線Ｗ，Ｗ同士が、雌型コネクタ２０と雄型コネクタ３０との嵌合により接続されている。この線路における特性インピーダンスを測定すると図１７（ａ）に示すようなグラフになる。このグラフの横軸は図１６（ａ）の線路の長さ方向を表しており、縦軸は特性インピーダンスの大きさを表しており、線路の各部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのインピーダンスの大きさが示されている。
【００２３】
図１６（ａ）に示されるように雌型コネクタ２０の撚り戻し部分Ｂと雄型コネクタ３０の撚り戻し部分Ｄ位置でのインピーダンスの大きさは、図１６（ｂ）に示されるように、撚り合わされているツイストペア電線部分Ａ，Ｅのインピーダンスより高くなってしまっている。また、コネクタ部分Ｃでのインピーダンスも撚り戻し部Ｂ，Ｄほどではないが高くなっている。
【００２４】
図１６（ｂ）は撚り戻し部分Ｇ，Ｉに樹脂製のテープ２がテーピングされており、図１７（ｂ）はこの線路のインピーダンス測定のグラフが示されている。図示されるように、撚り戻し部Ｇ，Ｉにテーピングを施して電線間を近接させることにより、この部分Ｇ，Ｉのインピーダンスが低くされるとともに、コネクタ部分Ｈでのインピーダンスもそれに伴い若干低くなっている。
【００２５】
この樹脂製のテープ２を金属製のテープ３に変えたものが図１６（ｃ）に示されており、この線路におけるインピーダンス測定のグラフが図１７（ｃ）に示されている。図示されるように、前述の樹脂製のテープ２の場合よりも、金属製のテープ３の場合の方がさらに撚り戻し部Ｌ，Ｎのインピーダンスが低くされるとともに、コネクタ部分Ｍでのインピーダンスもそれに伴い若干低くなっている。
【００２６】
図１６（ｄ）は図１６（ｃ）の状態から、さらにコネクタ部分Ｒにも金属テープ４が巻かれた構成が示されている。この線路のインピーダンスは図１７（ｄ）に示すように、コネクタ部分Ｒのインピーダンスが低められるとともに、撚り戻し部Ｑ，Ｓのインピーダンスもそれに伴い若干低くなっている。このような雄型コネクタ２０と雌型コネクタ３０の外周を覆うように導電性の金属テープを巻くことで、この部分のインピーダンスも下げることができる。これはコネクタハウジング内の端子同士の電気的結合を大きくすることにより、インピーダンスを下げるというもので、撚り戻し部へのテーピングと組合せることで効果的にインピーダンス整合を図ることができる。この場合、雌型コネクタ２０と雄型コネクタ３０の外表面を金属メッキコーティングする構成でも同様の効果が得られる。
【００２７】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。図２（ａ）に示されるようにコネクタハウジング１０ｂへの端子挿入のために撚りが戻されたツイストペア電線Ｗの撚り戻し部Ｙには、チューブ５が取り付けられている。このチューブ５により撚り戻し部Ｙの電線Ｗａ，Ｗａが近接して保持されると、この部分の高かった特性インピーダンスが下げられ、インピーダンスの整合が図られる。チューブ５による電線の保持が弱い場合にはチューブの上からさらにテーピングしたり、かしめ部材を取り付けたりすることで、安定した保持が得られる。また、図２（ｂ）に示すようなスリット５ａを有する構成にすれば、コネクタ接続後の撚り戻し部Ｙに簡便に取り付けることができる。
【００２８】
このチューブ５は、ごく一般的にある熱収縮チューブでもよく、この場合でも撚り戻し部Ｙの電線Ｗａ，Ｗａを近接させて保持することができる。また、チューブ５を導電性を有するもの、たとえば金属チューブや導電性樹脂材により成形されたチューブなどを用いれば、撚り戻し部分のインピーダンスをさらに下げることが可能である。もちろんチューブ５に導電性の金属箔を貼り付けたものでもよく、導電性を有する熱収縮チューブでもよい。
【００２９】
図３及び図４は本発明の第３の実施の形態を示している。撚り戻し部Ｙへの処理は、図３に示すように、先ず、撚り戻し部Ｙの電線Ｗａ，Ｗａとの間にスペーサー６を挟んでから図４に示すようにテープ１をテーピングする。このようにスペーサー６を撚り戻し部Ｙの電線Ｗａ，Ｗａ間に挟むことにより、電線の導体間距離を均一して保持することが可能になり、インピーダンスの乱れをなくすことができる上に、スペーサー６の厚みを変えることで電線間距離を調整するができるので、必要なインピーダンスの下げ幅を調整することが可能になる。用いられるテープ１は前述の第１の実施の形態で説明した各種テープが適用可能である。また、テープ１の代わりに前述の第２の実施の形態で説明したチューブ５を用いても良い。
【００３０】
次に、本発明の第４の実施の形態について図５〜図１５を用いて説明する。まず図５〜図７に示される止め具７は樹脂製材料又は金属製材料により成形された半割状のケース７ａ，７ｂがヒンジ部７ｃで連結されており、図６に示すようにコネクタ接続後の撚り戻し部Ｙに装着して、ケース７ａ，７ｂを閉じると図７に示すように取り付けられる。
【００３１】
ケース７ａ，７ｂの前方部は端子の間隔に合わせて広めな凹部７ｄ，７ｅを有し、後方になるに従って撚り戻し部Ｗの電線Ｗａ，Ｗａを近接させるように電線２本分のスペースが確保された凹部７ｆ，７ｇを有した形状になっており、この止め具７からツイスト電線Ｗが後方に延びる回転の方向性を問わない構造になっている。
【００３２】
ケース７ａの方の後端にはズレ防止部８が設けられており、爪８ａをツイストの隙間に挿入することで、止め具７が後方にずれてしまうことが防止される。ケース７ａ，７ｂを閉じる際には、ケース７ａに設けられた係合孔９ａ，９ｂに、ケース７ｂに設けられた突部９ｃ，９ｄがはめ込まれてロックされるようになっている。
【００３３】
この場合、図８及び図９に示すように、ケース７ａ，７ｂにスペーサー７ｈ，７ｉを形成して、このスペーサー７ｈ，７ｉが電線Ｗａ，Ｗａ間に挟まれる構成にすれば、前述したように撚り戻し部Ｗの電線２本の間隔を調整することが可能である。このような止め具７を装着することで、撚り戻し部Ｙの電線Ｗａ，Ｗａは近接して保持され、この部分の高かった特性インピーダンスが下げられてインピーダンスの整合が図られる。
【００３４】
次に、図１０〜図１２を用いて止め具１１について説明する。図示されるように、この止め具１１は３つの支柱１１ａ，１１ｂ，１１ｃを屈曲自在な薄肉の連結部１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂで結合した構成になっていおり、樹脂製材料又は金属製材料により成形されたものである。中央の支柱１１ｂの後端にはツイストペア電線Ｗのツイストの隙間に挿入できる大きさの爪８ａを有したズレ防止部８が設けられている。
【００３５】
上の支柱１１ａと下の支柱１１ｃには、互いに係合可能な係合片１３ａ，１３ａ，１３ａと切欠部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂが形成されており、図１１及び図１２に示すように、撚り戻し部Ｙにこの止め具１１が取り付けられると、電線Ｗａ，Ｗａが近接して保持される。この場合、中央の支柱１１ｂを撚り戻し部Ｙの電線間に挟むことように取り付ける構成にすれば、支柱１１ｂの厚みを変えることで電線の導体間距離を調整することもできる。
【００３６】
次に、図１３〜図１５を用いて止め具１４について説明する。図示されるように、この止め具１４は一般に用いられる結束バンドを２つ並べて支柱１４ａで結合させた構造を有しており、樹脂製材料又は金属製材料により成形されたものである。この支柱１４ａの後端にもツイストペア電線Ｗのツイストの隙間に挿入できる大きさの爪８ａを有したズレ防止部８が設けられている。
【００３７】
撚り戻し部Ｙへの取り付けは図１４に示すように支柱１４ａから延びたバンド１５ａ、１５ａを撚り戻し部Ｙに巻いて、支柱１４ａに形成された係合部１４ｂ，１４ｂに係合させた後、図１５に示すようにバンド１５ａ，１５ａの余分な先端を切除することで取り付けられる。この場合、支柱１４ａを撚り戻し部Ｙの電線間に挟むことように取り付ける構成にすれば、支柱１４ａの厚みを変えることで電線の導体間距離を調整することもできる。尚、上述した止め具７，１１，１４を、図示しないがコネクタハウジング１０ｂと一体的に設ける構成にしてもよく、部材の増加が抑えることができる。
【００３８】
以上説明したように、撚りが戻されてインピーダンスが高くなったしまった部分に、このような撚り戻し部の電線２本を近接させて、この部分の静電容量を大きくすることで高くなってしまったこの部分のインピーダンスを下げるための電線保持部材を追加するだけという簡易な構成で、インピーダンスを整合させることができる。
【００３９】
尚、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、上記の実施の形態で説明に使われたツイストペア電線は電線を覆うシース無しタイプのものであったが、もちろんシース付きのタイプのものにも適用可能であることは言うまでもない。尚、電線保持部材について樹脂材料を用いる場合には、目標とする撚り戻し部のインピーダンスの下げ幅に対して適当な誘電率を考慮して選定や、導電性材料を用いる場合にも同様に導電率を考慮した選定が必要である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係るツイストペア電線端末部分のインピーダンス調整方法によれば、撚り戻しによりツイストが解除されて開いてしまった電線２本の電線を近接させて保持する電線保持部材を設けることで、この部分の静電容量を大きくして結果インピーダンスを下げることによりインピーダンス整合を図るという構成なので、通常のコネクタとツイストペア電線の接続のために撚りが戻された部分のインピーダンス不整合を、本発明に係る電線保持部材を取り付けるだけで整合させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電線保持部材であるテープがテーピングされたツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図２】本発明に係る電線保持部材であるチューブが取り付けられたツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図３】撚り戻し部分にスペーサーが挟まれた状態を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図４】図３の状態からテーピングが施されたツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図５】電線保持部材である止め具７が取り付けられる前の状態を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図６】図５の止め具７の取り付け手順を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図７】図５の止め具７の取り付けられた状態を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図８】電線間距離調整用のスペーサーが設けられた止め具７を示した外観斜視図である。
【図９】図８の止め具７が取り付けられた状態を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図１０】電線保持部材である止め具１１が取り付けられる前の状態を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図１１】図１０の止め具１１の取り付け手順を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図１２】図１０の止め具１１の取り付けられた状態を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図１３】電線保持部材である止め具１４が取り付けられる前の状態を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図１４】図１３の止め具１４の取り付け手順を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図１５】図１３の止め具１４の取り付けられた状態を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【図１６】（ａ）は電線保持部材が取り付けられていない状態のツイストペア電線とコネクタの接続を示した図、（ｂ）は樹脂製の電線保持部材が取り付けられた状態のツイストペア電線とコネクタの接続を示した図、（ｃ）は金属製の電線保持部材が取り付けられた状態のツイストペア電線とコネクタの接続を示した図、（ｄ）は（ｃ）の状態でさらに導電製の部材によりコネクタ部分の外周が覆われたツイストペア電線とコネクタの接続を示した図である。
【図１７】（ａ）は図１６（ａ）の線路におけるインピーダンスの大きさを表したグラフ、（ｂ）は図１６（ｂ）の線路におけるインピーダンスの大きさを表したグラフ、（ｃ）は図１６（ｃ）の線路におけるインピーダンスの大きさを表したグラフ、（ｄ）は図１６（ｄ）の線路におけるインピーダンスの大きさを表したグラフを示した図である。
【図１８】従来用いられてきたコネクタとの接続を示したツイストペア電線端末部分の外観斜視図である。
【符号の説明】
１　テープ
１０　コネクタ
Ｗ　ツイストペア電線
Ｗａ　１芯電線
Ｙ　撚り戻し部

Claims (8)

1. ツイストペア電線の端末部分を撚り戻し、この端末部分にコネクタ端子を接続してコネクタハウジングに収容するに際し、このツイストペア電線のコネクタ端子との接続側端末部分の電線撚り戻し部の電線間隔を近接保持させるようにしたことを特徴とするツイストペア電線端末部分のインピーダンス調整方法。
2. ツイストペア電線のコネクタ端子との接続側端末部分の電線撚り戻し部に、この電線撚り戻し部の電線間隔を近接保持する電線保持部材が介設されていることを特徴とするツイストペア電線の端末処理構造。
3. 前記電線保持部材は、導電性材料により構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツイストペア電線の端末処理構造。
4. 前記電線保持部材は、電線撚り戻し部の電線を一括して束ねるテープ、チューブ又は止め具よりなることを特徴とする請求項２又は３に記載のツイストペア電線の端末処理構造。
5. 前記電線撚り戻し部の電線間には電線間隔保持用のスペーサーが介在されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のツイストペア電線の端末処理構造。
6. 前記電線保持部材がコネクタハウジングと一体的に設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のツイストペア電線の端末処理構造。
7. 前記電線保持部材には電線撚り戻し部からのずれが規制されるズレ防止部が設けられていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のツイストペア電線端末処理構造。
8. 前記コネクタ端子を収容するコネクタハウジングの外周が導電性の部材により覆われていることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のツイストペア電線の端末処理構造。

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