JP2010015762A - 同軸ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】従来のシールド層に編組を用いた同軸ケーブルに比較して同程度の十分なシールド性能を有し、ケーブル強度を低下させることなく細径化できる同軸ケーブルを提供すること。
【解決手段】中心導体１２と、中心導体１２の外周に被覆された絶縁体１４と、この絶縁体１４の外周に形成されたシールド層１６と、シールド層１６の外周に被覆された外被１８とからなる同軸ケーブル１０であって、シールド層１６は、複数本の素線が螺旋状に巻回されて形成された第１シールド層２０および第２シールド層２２の２層よりなる。第１シールド層２０は、中心導体１２の軸に対して巻き付け角度θ_１が４．０度≦θ_１≦８．５度の範囲内で巻回され、第２シールド層２２は、第１シールド層２０とは反対回りに、中心導体１２の軸に対して巻き付け角度θ_２が４．５度≦θ_２≦１０．０度の範囲内で巻回されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、同軸ケーブルに関し、さらに詳しくは、自動車等の車両の配線に用いて好適な同軸ケーブルに関する。

従来、自動車などの車両において、電気・電子機器間を配線接続するのに、外部からのノイズの侵入や、外部へ放射するノイズをカットするために、外被である絶縁シースの内側に、シールド層が設けられた同軸ケーブルが使用されている。上記同軸ケーブルとしては、例えば、信号導体の周りが絶縁被覆された絶縁電線の外周に、金属素線を多数本編んで形成された編組を設けたものが多く用いられている（例えば、特許文献１）。

また、特許文献２には、中心導体の外周に絶縁体が被覆され、この絶縁体の外周に複数本の素線が螺旋状に巻回されて形成された第１シールド層と、この第１シールド層の外周に複数本の素線が螺旋状に巻回されて形成された第２シールド層と、この第２シールド層の外周に被覆された外被とを備えた同軸ケーブルが開示されている。

特開２００６−１６４７０２号公報 特開２００６−２９４４５２号公報

ところで、近年、車体の軽量化や省スペース化のために、配線スペースの限られた自動車などでは、同軸ケーブルの細径化の要求がある。

しかしながら、上記編組をシールド層に用いた同軸ケーブルでは、ケーブル径が太くなりやすく、重量が増加してしまうといった問題があった。また、径の細い素線を編んで形成された編組を用いて同軸ケーブルを細径化することもできるが、その反面、ケーブル強度が低下してしまうといった問題もあった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、従来の編組を用いた同軸ケーブルに比較して、同程度の十分なシールド性能を有し、ケーブル強度を低下させることなく細径化できる同軸ケーブルを提供することにある。

本発明者らが鋭意研究した結果、中心導体の軸に対するシールド層の巻き付け角度θを小さくして、シールド層のピッチを長くすることにより、従来の編組を用いた同軸ケーブルに比較して、同程度の十分なシールド性能を有し、ケーブル強度を低下させることなく細径化することが可能であるとの知見を得て、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係る同軸ケーブルは、中心導体と、この中心導体の外周に被覆された絶縁体と、この絶縁体の外周に形成されたシールド層と、このシールド層の外周に被覆された外被とを備えた同軸ケーブルであって、上記シールド層は、複数本の素線が螺旋状に巻回されて形成された第１シールド層と、この第１シールド層の外周に複数本の素線が上記第１シールド層の素線と反対の螺旋状に巻回されて形成された第２シールド層とから構成され、上記第１シールド層の巻き付け角度θ_１は、上記中心導体の軸に対して４．０度≦θ_１≦８．５度の範囲内にあり、上記第２シールド層の巻き付け角度θ_２は、上記中心導体の軸に対して４．５度≦θ_２≦１０．０度の範囲内にあることを要旨とするものである。

ここで、上記第１シールド層の巻き付け角度θ_１と、上記第２シールド層θ_２の巻き付け角度θ_２の差の絶対値が２．０度以下であると良い。

また、上記第１シールド層および上記第２シールド層の素線径は略同一であると良い。

本発明に係る同軸ケーブルによれば、第１シールド層と第２シールド層の２層からなるシールド層を有し、所定の巻き付け角度θ_１、θ_２で、螺旋状にそれぞれ反対方向に巻回されて形成されている。そのため、高周波帯域でのシールド性能を改善することができ、編組をシールド層に用いた同軸ケーブルと同程度の十分なシールド性能が得られるとともに、ケーブル強度を低下させることなく細径化することができる。

このとき、上記第１シールド層の巻き付け角度θ_１と、上記第２シールド層の巻き付け角度θ_２の差の絶対値が２．０度以下であれば、上記第１シールド層と上記第２シールド層の巻回ピッチをそろえることができ、上記作用効果に一層優れる。

そして、上記第１シールド層および上記第２シールド層の素線径が略同一であれば、上記作用効果により一層優れる。

以下、本発明の実施形態について図を参照して詳細に説明する。

まず、図１に本発明の一実施形態に係る同軸ケーブルを示す。本発明の同軸ケーブル１０は、中心導体１２と、中心導体１２の外周に被覆された絶縁体１４と、この絶縁体１４の外周に形成されたシールド層１６と、シールド層１６の外周に被覆された外被１８とからなる。

また、シールド層１６は、図１に示すように、複数本の素線よりなる第１シールド層２０および第２シールド層２２との２つの層から構成される。第１シールド層２０は、絶縁体１４の外周に、複数本の素線が中心導体１２の軸に対して、巻き付け角度θ_１が４．０度≦θ_１≦８．５度の範囲内で、螺旋状に巻回されて形成されている。

そして、第２シールド層２２は、第１シールド層２０の外周に、複数本の素線が中心導体１２の軸に対して、巻き付け角度θ_２が４．５度≦θ_２≦１０．０度の範囲内で、第１シールド層２０の巻き方向とは反対に螺旋状に巻回されて形成されている。

ここで、巻き付け角度θとは、図２に示すように、素線を絶縁体の外周に螺旋状に一回転したときの距離をピッチＰとし、中心導体の直径と絶縁体の厚さの合計（コア径）をＤとしたときに、ｔａｎθ＝２Ｄ／Ｐの関係式から得られるθの値のことをいう。

第１シールド層２０の巻き付け角度θ_１および第２シールド層２２の巻き付け角度θ_２が４．０度未満では、巻回された素線が中心導体１２の軸に対して平行に近くなってしまい、素線を螺旋状に巻回するのが製造上難しくなる。また、１０．０度を越えると、高周波でのシールド性能が低下しやすくなる。本発明に係る同軸ケーブルは、第１シールド層２０の巻き付け角度θ_１が中心導体の軸に対して４．０度≦θ_１≦８．５度の範囲内にあり、第２シールド層の巻き付け角度θ_２が中心導体の軸に対して４．５度≦θ_２≦１０．０度の範囲内にあるので、加工性を低下させることなく、十分なシールド性能を有する。好ましくは、第１シールド層２０の巻き付け角度θ_１と第２シールド層２２の巻き付け角度θ_２の差の絶対値が２．０度以下、より好ましくは、１．０度以下であると良い。第１シールド層と第２シールド層の巻回ピッチをそろえることができ、シールド性能に優れるからである。

図３は、この図１に示した同軸ケーブル１０を長手方向に略垂直な面で切断したときの断面図である。また、比較のために、図４に、従来の編組で形成されたシールド層を有する同軸ケーブルの断面図を示す。

本発明の同軸ケーブル１０は、図３からわかるように、第１シールド層２０および第２シールド層２２の素線が、絶縁体１４と外被１８との間の隙間を埋めるように配されている。

これに対して、従来の同軸ケーブル３０では、図４からわかるように、シールド層３６が素線を編み込んで形成されているため隙間が多い。

したがって、本発明の同軸ケーブルではシールド層において導体を高密度に充填することができるため、従来の同軸ケーブルに比べ、シールド層１６の厚さを薄くすることができ、細径化を図ることができる。

そして、第１シールド層および第２シールド層の素線径は略同一であると良い。第１シールド層および第２シールド層の素線径が略同一であれば、シールド性能に優れるからである。

同軸ケーブル１０を構成する中心導体１２には、例えば、軟銅、錫メッキ軟銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、CP線（銅覆鉄線）等からなる単線又は撚り線にしたものを用いることができる。本発明に係る同軸ケーブル１０は、自動車等の車両の配線に細径電線として好適に用いることができ、この観点から言えば、中心導体１２の断面積は、０．０１〜０．１２ｍｍ^２の範囲内にあることが好ましい。

中心導体１２の外周に被覆される絶縁体１４の材料としては、例えば、ポリ塩化ビニルなどの塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体などのオレフィン系樹脂、エチレン−プロピレンゴムやブタジエンゴムなどの樹脂を例示することができる。これらは、１種または２種以上併用しても良く、さらに、金属水和物（水酸化マグネシウムなど）などのノンハロゲン系難燃剤や各種添加剤を配合しても良い。また、絶縁体１４は、１層から構成されていても良く、２層以上から構成されていても良く、充実構造でも発泡構造でも良い。絶縁体１４の厚さは、上記中心導体１２の導体径を考慮し、０．３０〜０．８０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。

絶縁体１４の外周に形成される第１シールド層２０および第２シールド層２２に用いられる材料としては、例えば、軟銅、錫メッキ軟銅、アルミニウム合金、合成樹脂繊維の外周に金属層を有したもの等を用いることができる。これらは、１種または２種以上併用しても良い。第１シールド層２０および第２シールド層２２の素線径は、同軸ケーブルの細径化を図る観点から、０．０８〜０．１２ｍｍの範囲内にあると良い。

シールド層１６の外周に被覆される外被１８の材料としては、例えば、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体などのオレフィン系樹脂、エチレン−プロピレンゴムやブタジエンゴムなどの樹脂に、金属水和物（水酸化マグネシウムなど）などのノンハロゲン系難燃剤や各種添加剤を添加してなる組成物を例示することができるが、特にこれに限定されない。また、シース材の厚さは、中心導体１２の導体径、絶縁体１４およびシールド導体１６の厚さ等を考慮して、適宜定めることができる。

次に、同軸ケーブル１０の製造方法の一例について説明する。

まず、中心導体１２の外周に、押出機などを用いて絶縁体１４を押出被覆する。絶縁体１４は、必要に応じて架橋されていても良い。次いで、絶縁体１４の外周に、第１シールド層２０を形成する。

第１シールド層２０は、例えば、編組機などを用いて製造することができる。ボビンにセットされた所定の本数の素線を、編組機の送出機構にセットし、ボビンを回転させながら、絶縁体１４の外周に、所定の巻き付け角度θ_１で螺旋状に巻き付けて第１シールド層２０を形成する。このとき、素線に張力を多少かけながら巻回することによって、第１シールド層２０と絶縁体１４との間に隙間ができ難くなる。この第１シールド層２０の外周に、同様の方法で第２シールド層２２を、第１シールド層２０の巻き方向とは反対に、所定の巻き付け角度θ_２で螺旋状に巻き付けて第２シールド層２２を形成する。そして、第２シールド層２２の外周に、押出機などを用いて外被１８を押出被覆して、同軸ケーブル１０を製造することができる。

上記のように構成された同軸ケーブルは、例えば自動車用アンテナコードとして用いることができる。

以下に本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（実施例）
外径０．０７ｍｍの軟銅素線７本を撚り合わせた導体（外径０．２１ｍｍ）を中心導体として用い、この外周に外径が１．０５ｍｍとなるように低密度ポリエチレンを押出被覆し、その後電子線照射により架橋させて絶縁体を形成した。次いで、絶縁体の外周に第１シールド層として、外径０．１０ｍｍのスズめっき軟銅素線３２本を巻き付け角度４．８度、ピッチ２５ｍｍで右回りに、第２シールド層として、外径０．１０ｍｍのスズめっき軟銅素線３８本を巻き付け角度５．７度、ピッチ２５ｍｍで左回りに、それぞれ螺旋状に巻回して、シールド層を形成した。ついで、このシールド層の外周に、ポリ塩化ビニルを０．４５ｍｍの厚さで押出被覆して外皮を形成して、実施例に係る同軸ケーブル（外径２．４ｍｍ）を作製した。

（比較例１）
外径０．１０ｍｍの軟銅素線７本を撚り合わせた導体（外径０．３０ｍｍ）を用い、この外周に外径が１．６０ｍｍとなるように低密度ポリエチレンを押出被覆し、その後電子線照射により架橋させて絶縁体を形成した。次いで、外径０．１０ｍｍのスズめっき軟銅素線を打ち数１６本、持ち数５本、ピッチ１２ｍｍで構成された編組で絶縁体の外周を覆ってシールド層を形成した。次いで、このシールド層の外周にポリ塩化ビニルを０．４５ｍｍの厚さで押出被覆して外被を形成して、比較例１に係る同軸ケーブル（外径３．０ｍｍ）を作製した。

（比較例２）
実施例１と同様にして、中心導体の外周に絶縁体を形成した。次いで、外径０．０８ｍｍのスズめっき軟銅素線を打ち数１６本、持ち数４本、ピッチ１２ｍｍで構成された編組で絶縁体の外周を覆ってシールド層を形成した。次いで、このシールド層の外周にポリ塩化ビニルを０．４５ｍｍの厚さで押出被覆して外被を形成して、比較例２に係る同軸ケーブル（外径２．４ｍｍ）を作製した。

（シールド性能評価）
実施例および比較例に係る同軸ケーブルについて、吸収クランプ法によりシールド性能を評価した。図５に示すように、長さ３．５ｍに調整した同軸ケーブルを７５Ωの抵抗で終端して、吸収クランプ（協立電子工業（株）製「ＫＴ−１０」）を用い、スペクトラムアナライザ(Ａｇｉｌｅｎｔ社製、「Ｅ４４０２Ｂ」)で測定した。図６にシールド性能の測定結果を示す。

（ケーブル強度評価）
実施例および比較例に係る同軸ケーブルを２５０ｍｍの長さに切り出して試験片とし、速度５０ｍｍ／分で引張試験を行い、その時の最大荷重をケーブル強度とした。

図６より、実施例の同軸ケーブルは、１０^４〜１０^６Ｈｚの低周波帯では、比較例１と同程度のシールド性能が得られていることがわかる。また、実施例の同軸ケーブルは、１０^６Ｈｚ以上の高周波帯では、比較例１および比較例２に比べて大幅にシールド性能が向上していることがわかる。

また、ケーブル強度は、実施例が１７６Ｎ、比較例１が１９６Ｎ、比較例２が１２０Ｎであった。これより、シールド層が編組であってコア径が細い比較例２の同軸ケーブルではケーブル強度が低下しているのがわかる。これに対して、シールド層が２層よりなり複数本の素線を螺旋状に所定の巻き付け角度θでそれぞれ反対回りに巻回して形成され、コア径が細い実施例の同軸ケーブルでは、従来のシールド層に編組を用い、コア径が太い比較例１の同軸ケーブルと同程度の十分なケーブル強度を有していることがわかる。

したがって、本実施例により、本発明に係る同軸ケーブルは、従来の編組を用いた同軸ケーブルに比較して、同程度の十分なシールド性能を有し、ケーブル強度を低下させることなく細径化できることが確認できた。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の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で種々の改変が可能である。

本発明の一実施形態に係る同軸ケーブルの概略図である。 巻き付け角度θを説明する図である。 本発明の一実施形態に係る同軸ケーブルを表す断面図である。 従来の編組で形成されたシールド層を有する同軸ケーブルの断面図である。 シールド性能の測定方法の説明図である。 シールド性能の測定結果を示す図である。

符号の説明

１０・・・同軸ケーブル
１２・・・中心導体
１４・・・絶縁体
１６・・・シールド層
１８・・・外被
２０・・・第１シールド層
２２・・・第２シールド層

Claims (3)

1. 中心導体と、この中心導体の外周に被覆された絶縁体と、この絶縁体の外周に形成されたシールド層と、このシールド層の外周に被覆された外被とを備えた同軸ケーブルであって、
   前記シールド層は、複数本の素線が螺旋状に巻回されて形成された第１シールド層と、この第１シールド層の外周に複数本の素線が前記第１シールド層の素線と反対の螺旋状に巻回されて形成された第２シールド層とから構成され、
   前記第１シールド層の巻き付け角度θ_１は、前記中心導体の軸に対して４．０度≦θ_１≦８．５度の範囲内にあり、
   前記第２シールド層の巻き付け角度θ_２は、前記中心導体の軸に対して４．５度≦θ_２≦１０．０度の範囲内にあることを特徴とする同軸ケーブル。
2. 前記第１シールド層の巻き付け角度θ_１と、前記第２シールド層の巻き付け角度θ_２の差の絶対値が２．０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル。
3. 前記第１シールド層および前記第２シールド層の素線径は略同一であることを特徴とする請求項１または２に記載の同軸ケーブル。

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