JP2017517096A - ケーブル配列 - Google Patents

Abstract

本発明は、隣接して延在する少なくとも２本のケーブル（１０，２０）の配列（１００）に関し、第１ケーブル（１０）と第２ケーブル（２０）とが、撚り合わせた２本以上の導体（３２）を有する少なくとも１本の撚り線群（１１，２１）を各々有するとともに、前記撚り線群を包囲する共通のケーブルシース（１５，２５）を各々有し、前記２本のケーブル（１０，２０）の前記撚り線群（１１，２１）間の最小間隔（Ａ）を拡大させるために、前記ケーブルシース（１５，２５）のうち少なくとも一方の外側にスペーサ（３０）が配置される。

Description

本発明は、隣接して延在する少なくとも２本のケーブルの配列に関し、第１ケーブルと第２ケーブルとが、撚り合わせた２本以上の導体を有する少なくとも１本の撚り線群を各々有するとともに、撚り線群を包囲する共通のケーブルシースを各々有する。

縒り合わせ（twisting）又は撚り合わせ（stranding）は、一般に数本の素線（wire）又はケーブルの導体を、互いの周りに螺旋状に撚り合わせることを意味すると理解される。例えば、既知のツイストペアケーブルは、互いの周りに撚り合わせた２本の導体を含む少なくとも１本の撚り線群を有する。それにより、個々の導体は、ケーブルの長手方向に位置変化する。加えて、縒り合わせ又は撚り合わせた対は、外部の交流電磁場及び静電干渉に対して、より良い保護を提供する。

プラスチック等の誘電体で通常形成される共通のケーブルシースは、個別の絶縁を各々施された導体（素線）を包囲する。

ケーブル内で互いに隣接して伸びる数本の導体対の間のクロストークも、撚り合わせによって有効に低減させることができる。さらに、ケーブルの個々の撚り線群の異なる撚り長さ及び／又は回転方向は選択され得る。第１導体対からの外部信号は、誘導的又は容量的に、隣接する第２導体対に結合させることができる。

ケーブル間のそのような望ましくないクロストーク（エイリアンクロストーク）は、ディファレンシャル信号を伝送するための少なくとも一対の導体対を各々有する数本のケーブルが互いに隣接して配置されている場合にも発生する可能性がある。このクロストークを低減するために、個々のケーブルは、通常はシールドを有する。又は、同軸ケーブルが用いられる。

特許文献１は、１本のケーブルに数本の撚り線群を配置し、それにより撚り線群が互いに撚り合わされるということを記載している。個々の撚り線の撚り長さは多様であってよい。しかしながら、そのようなケーブルの製造は、特に複雑である。また、互いに隣接して配置された数本のそのようなケーブル間でエイリアンクロストークが発生する可能性がある。

特許文献２も、撚り線群の撚り長さが正弦波状に変化する２本の撚り線群の撚り合わせについて記載している。このケーブルも、製造が複雑である。この場合も、互いに隣接して配置された数本のそのようなケーブル間でエイリアンクロストークが発生する可能性がある。撚り長さは、撚り線群が辿る螺旋のピッチ又は巻線距離を意味すると理解される。言い換えると、撚り長さは、ケーブルの長手方向（ｚ方向）における完全に一回転する間に、撚り線群の撚り線のうちの１本が撚れる距離である。

米国特許出願公開第２０１２／０１８６８４６号明細書 欧州特許第２１３１３７０号明細書

上記の問題を考慮して、本発明の目的は、各々がディファレンシャル信号の伝送に適した、互いに隣接して伸びる数本のケーブルの配列を提供することであり、この配列は製造が容易であり、同時に、個々のケーブルの導体対の間のクロストークが確実に防止、又は少なくとも最小限に抑えられる。

それにより、個々のケーブルのシールドは、一方でシールドが高価であり、また他方でシールドがケーブルの重量及び可撓性に悪影響を与える可能性があることから、好ましくは省略されるべきである。

この課題は、本発明による請求項１に記載のケーブル配列によって解決される。本発明の有利なさらなる展開は、従属請求項に記載される。

本発明に係るケーブル配列において、ケーブルシースのうち少なくとも１つは、２本のケーブルの撚り線群間の（最小）間隔を拡大させるために、ケーブルシースの外側に配置されたスペーサを有する。

この配列の個々のケーブルは、外側横境界面が少なくとも部分的に互いに接触した状態で隣接して配置されることができ、それにより、この場合、ケーブルシースの外面から始まる２本の撚り線群間の（可能な限り最小の）間隔は、スペーサによって、少なくともスペーサの半径方向厚さに対応する寸法だけ拡大する。それにより、スペーサの半径方向厚さは、個々のケーブルの撚り線群間のエイリアンクロストークが撚り線群間の最小間隔の拡大又は対策により予め定めた望ましい範囲に減衰されるように、伝送される信号強度、ケーブルシース径、撚り線群当たりの撚り導体の本数、ケーブル配列内のケーブルの本数ならびにケーブルの互いに対する配置（面内または３次元束の形式）等のパラメータに依存して設計されることができる。

本発明によれば、スペーサは、ケーブルシースの各々の外側に配置される。言い換えれば、配列における個々のケーブルの各々は、ケーブルシースの外側に取り付けられ得る少なくとも１つのスペーサを有する。この場合、２本の撚り線群の間隔は、スペーサによって、少なくともスペーサの半径方向厚さの二倍に相当する寸法、又は、２つのスペーサの半径方向厚さを合計した分だけ増加する。個々のケーブルのレイアウトに拘らず、これは撚り線群が所定の最小間隔Ａよりも互いに近く接近することを防止することができる。

本発明は、隣接する撚り線群間のクロストークが、撚り線群の間隔の拡大に伴って減少するという知見に基づいている。そのため、密接して伸びる撚り線群の間では、かなりの望ましくないエイリアンクロストークが発生する。しかし、この問題は、例えばケーブルの個々の撚り線群間の撚り長さを変えるといった既知の方策では、不十分な程度にしか改善できない。従来型のケーブルを配置するにあたり、ケーブル間の特定の最小間隔が維持されることを保証することも考えられる。しかしながら、そのような仕様を満たすことはケーブル敷設業者にとっては労力と時間とがかかる。望ましくないエイリアンクロストークは、多数のケーブルが互いに並列に伸びる場合、各ケーブルが非常に接近した数本の隣接するケーブルを有するため、この場合、特に大きくなり得る。本発明により、これらの問題は、ケーブルの外側に取り付けられたスペーサによって解決されることができるが、ケーブルが束状の配列である場合でさえ、スペーサが隣接する撚り線群間の特定の最小間隔を保証するからである。

本発明の好ましい１つの実施形態では、スペーサは、ケーブルシースを同軸に包囲する、好ましくは円形又は楕円形の外側輪郭を有するスリーブの形状に設計されている。スリーブの断面が円形である場合、そのようなスリーブに包囲された数本のケーブルの各々は、特に高密度のケーブルパッケージの形態で束状の形式で敷設されることができ、それにより個々のスリーブを互いに隣接して配置することができる。

本発明の第１の代替形態では、ケーブルの外側又は各ケーブル上に、ケーブルの長手方向に例えば１０ｃｍ未満の短い寸法のみを各々有する、ケーブルの長手方向に離間した数本のスリーブが配設される。しかしながら、本発明の特に好ましい代替形態では、スリーブは、全域にわたり、ケーブルの撚り線群が近づき過ぎることがないように、より長い範囲で、例えば１ｍ超、特に３ｍ以上にわたって長手方向に延在し、また、ケーブルの残りの部分と同様に可撓性である。それにより、ケーブル間のエイリアンクロストークがケーブルの全長にわたり確実に抑制されるように、スリーブがケーブルの全長の３０％超、好ましくは５０％超、特に好ましくは７５％超、特にケーブルの全長にわたり延在すると実用的であることが実証された。

ケーブルシース上に配置された付加的なケーブルシースの形態のスペーサは特に実用的で、また経済的に製造できることが実証された。そのような付加的なケーブルシースは、個々のケーブルの全体的直径を効果的に拡大させる。付加的なケーブルシースは、ケーブルの外側にフォースロック及び／又はフォームロック方式で、例えば押し付けることによって固定されても、及び／又は例えば接着又は吹き付けによるフォームロック方式で取り付けられてもよい。

非導電性材料、好ましくはプラスチック材料及び／又は発泡材料が、スペーサのために、容易に加工される材料であることが実証された。発泡材料は、限られた量の材料を用いるだけでケーブルの直径が発泡シースによって拡大され、ケーブル配列における重量を大きく増加させずに撚り線群間の間隔を顕著に拡大させることができるという利点を持つ。好ましくは、スペーサは、例えばポリプロピレンＰＰ等の発泡プラスチックからなる。

クロストークの十分な抑制を達成するために、スペーサの外径は、ケーブルシースの外径の１．２５倍以上、特に１．５倍以上であれば有利であることが実証された。

したがって、スペーサの外径は、３．５ｍｍ超１０ｍｍ未満、特に４ｍｍ超５ｍｍ未満であり得る。

代替的に又は付加的に、ケーブルシースの外径は、２ｍｍ超３．５ｍｍ未満であってもよい。これらの寸法は、エイリアンクロストークの十分な抑制を達成しながら、同時に、ケーブル構成に僅かな重量増加だけを含むということに関して有益な妥協を提供する。好ましくは、撚り線群は、いずれの場合にも撚られた導体対で構成される。ケーブルは、各々１以上の撚られた導体対を有する、各々ツイストペアケーブルであってよい。

代替的に、撚り線群は、各々撚り合わせた４本の導体で構成されてもよい。この場合、ケーブルは、各々カッド撚りを有するスターカッドケーブルであってよい。

各撚り線群がディファレンシャル信号を伝送する少なくとも１本の導体対を有する場合、このような互いに隣接して伸びる導体対は、特にエイリアンクロストークの影響を受けやすいため、本発明の有益な効果は特に顕著である。

撚り線群間のエイリアンクロストークの制御可能な抑制を提供する、本発明に係るケーブル配列は、各ケーブルが丁度１本の撚り線群を有する場合に、特に製造が簡単である。

本発明に係るケーブル配列は、好ましくは、２本を超える、特に５本以上のケーブルを収容したケーブル束の形態であり、そのうち少なくとも１本のケーブルは、２本の他のケーブルが広がる平面内にはない。それにより、少なくとも１本のケーブルは、隣接する４本のケーブルのうち、少なくとも部分的に、この少なくとも１本のケーブルと接触して伸びる、１本を超える隣接するケーブル、例えば２、３本の隣接するケーブルを有することができる。隣接するケーブル間のスペーサの外面は、それにより、いずれの場合にも、少なくとも部分的に互いに接触して、撚り線群間の拡大された最小間隔を保証する。

好ましい実施形態では、少なくとも２本のケーブルは、好ましくは束の形態で互いに隣接して伸びる、分離した個別のケーブルである。代替的に又は付加的に、ケーブルは、ガイドにより少なくとも部分的に隣接して案内される、及び／又は共通のマウントに保持されることができる。ケーブルがその全長にわたり互いに平行に伸びることは必要ではないが可能である。例えばケーブルが共通のケーブルコネクタ、マウント等に、一端で保持される場合でも、ケーブルは互いに対して部分的にのみ平行又は実質的に平行に伸びることができる。撚り線群間のエイリアンクロストークを抑制するための付加的な方策として、個々の撚り線群の撚り長さを変えることができる。これに関連して、特に独国特許発明出願公開１０２０１４０００８９７．５号明細書を引用し、その内容は参照により本開示に含まれる。

以下の説明では、本発明は、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、少なくとも部分的に互いに隣接して伸びる２本のケーブル１０，２０を有する、本発明に係る配列１００の模式図である。

撚り合わされ、又は縒り合わされて、各々が絶縁（図示せず）された２本の導体（素線）３２が、ケーブル１０，２０に各々伸びる様子が示される。撚り合わせた２本の線は、各々撚り線群１１，２１を形成する。言い換えれば、撚り線群の素線は互いの周りにねじ状又は螺旋状に巻かれる。完全に回転する毎に、撚り線は、各々、ケーブルの長手方向に一撚り長さ分前進する。

第１ケーブル１０は、ツイストペアケーブルであり、２本の撚り合わせた導体３２を含む丁度１本の撚り線群１１を含む。ケーブル１０を形成するために、撚り線群１１は、絶縁材料製のケーブルシース１５によって包囲され、それにより、ケーブルシースの直径Ｙは約３．２ｍｍである。別の直径も代替的に可能である。ケーブルシース１５は、付加的なケーブルシース３６の形態のスペーサ３０によって包囲され、それは内側のケーブルシース１５を同軸に包囲する。

第２ケーブル２０も同様にツイストペアケーブルであり、２本の撚り合わせた導体３２を含む丁度１本の撚り線群２１を含む。撚り線群２１は、絶縁材料製のケーブルシース２５によって包囲される。ケーブルシース２５は、付加的なケーブルシース３８の形態のスペーサ３４によって包囲され、それは内側のケーブルシース２５を同軸に包囲する。

２本のケーブル１０，２０の撚り線群１１，２１の撚り長さは、ケーブルの長手方向において最小撚り長さと最大撚り長さの間で正弦波状に変化し、その結果、最小撚り長さの撚り部分１４と最大撚り長さの撚り部分１８が形成される。これは、撚り線群１１，２１間のクロストークを低減する。

２本のケーブル１０，２０の図示された部分は、付加的なケーブルシース３６，３８の外側が互いに接するように、互いに密接して配置されている。代替的に、２つの付加的なケーブルシース３６，３８の間に少なくとも部分的に自由空間が配設されてもよい。この場合、２本の撚り線群１１，２１間の可能な最小間隔Ａを図示するために、２つの付加的なケーブルシース３６，３８が密接して隣接した図が選択された。図から明白に判るように、この可能な限り最小の間隔Ａは、２つの付加的なケーブルシース３６，３８によって、２つの付加的なケーブルシース３６，３８の合計厚さに対応する寸法だけ拡大される。２本の撚り線群１１，２１間の間隔Ａが大きくなればなるほど、２本の撚り線群１１，２１で伝送される信号間のエイリアンクロストークがより有効に減少される。

図示の実施形態において、ケーブルシース１５，２５の直径Ｙは、いずれの場合にも約３．２ｍｍであるが、付加的なケーブルシース３６，３８の直径Ｘは４〜５ミリメートルの間となる。撚り線群１１，２１間の望まれるクロストーク減少に従って、別の寸法が可能である。

付加的なケーブルシース３６，３８は、いずれの場合も、発泡プラスチックから構成され、エアポケットにより参照番号６０で示される。これは、拡大したケーブル径Ｙにも拘らず軽量なケーブルをもたらす。

対照的に、内側ケーブルシース１５，２５は、従来の（非発泡性）プラスチックから構成される。

付加的なケーブルシース３６，３８は、既存のケーブルのケーブルシース１５，２５に後から施すことができ、例えば、ケーブルシース１５，２５に吹き付けることができる。代替的に、付加的なケーブルシース３６，３８は、内側ケーブルシース１５，２５上にスリーブのように押し込んでも、または側部から嵌められてもよい。

付加的なケーブルシース３６，３８はケーブルの全長にわたって延在し、その結果、隣接するケーブル１０，２０の間の撚り線群間の最小間隔Ａが、ケーブルの全長にわたり保証される。

本発明は、説明した代表的実施形態に限定されない。例えば、本発明に係る配列は、隣り合って伸びる２本より多いケーブルで形成されてもよい。ツイストペアケーブルの代わりに、４本線で形成された撚り線群を有するスターカッドケーブルを用いてもよい。付加的なケーブルシースの代わりに、必ずしもケーブルの全長にわたって延在しなくてもよい剛性スリーブ又は別の形態のスペーサを配設してもよい。

Claims (10)

1. 隣接して延在する少なくとも２本のケーブル（１０，２０）の配列（１００）であって、第１ケーブル（１０）と第２ケーブル（２０）とが、撚り合わせた２本以上の導体（３２）を有する少なくとも１本の撚り線群（１１，２１）を各々有するとともに、前記撚り線群を包囲する共通のケーブルシース（１５，２５）を各々有し、
   前記２本のケーブル（１０，２０）の前記撚り線群（１１，２１）間の最小間隔（Ａ）を拡大させるために、前記ケーブルシース（１５，２５）のうち少なくとも一方の外側にスペーサ（３０）が配置されることを特徴とする配列。
2. 請求項１に記載の配列において、
   前記ケーブルシース（１５，２５）の各々の外側にスペーサ（３０，３４）が配置されることを特徴とする配列。
3. 請求項１又は請求項２に記載の配列であって、
   前記スペーサ（３０，３４）は、前記ケーブルシース（１５，２５）を同軸に包囲する、好ましくは円形又は楕円形の外形を有するスリーブであることを特徴とする配列。
4. 請求項３に記載の配列において、
   前記スリーブは、ケーブル（１０，２０）の全長の３０％超、好ましくは５０％超、特に好ましくは７５％超、特にケーブルの全長にわたり延在することを特徴とする配列。
5. 請求項３又は請求項４に記載の配列において、
   前記スペーサは、前記ケーブルシース（１５，２５）の外側に配置された付加的なケーブルシース（３６，３８）であることを特徴とする配列。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の配列において、
   前記スペーサ（３０，３４）は、非導電性材料、好ましくはプラスチック材料及び／又は発泡材料、特に発泡ＰＰ等の発泡プラスチック製であることを特徴とする配列。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の配列において、
   前記スペーサ（３０，３４）の外径（Ｘ）は、前記ケーブルシース（１５，２５）の外径（Ｙ）の１．２５倍以上、特に１．５倍以上であることを特徴とする配列。
8. 請求項７に記載の配列において、
   前記スペーサ（３０，３４）の外径（Ｘ）は、３．５ｍｍ超１０ｍｍ未満、特に４ｍｍ超５ｍｍ未満である、及び／又は、前記ケーブルシース（１５，２５）の外径（Ｙ）は、２ｍｍ超３．５ｍｍ未満であることを特徴とする配列。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の配列において、
   前記撚り線群（１１，２１）は、撚り合わせた導体対（１２，２２）で各々構成される、及び／又は、前記ケーブル（１０，２０）は、各々ツイストペアケーブルであることを特徴とする配列。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の配列において、
    ２本を超える、特に５本以上のケーブル（１０，２０）を収容したケーブル束の形態であり、好ましくは全てのケーブルは同一平面内に延在しない配列。

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