JP2019061767A

JP2019061767A - 差動伝送ケーブル及びワイヤーハーネス

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Publication number: JP2019061767A
Application number: JP2017183263A
Authority: JP
Inventors: 健人熊田; Taketo KUMADA
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: US20190096547A1; JP6730238B2; DE102018216205A1; CN109599215A

Abstract

【課題】特性インピーダンスの安定化を図ると共に製造工数の増加を抑えることが可能な差動伝送ケーブル及びワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】差動伝送ケーブル１は、２本の電線１０と、２本の電線１０の周囲に巻かれた非導電性のフィルム２０と、フィルム２０の周囲に接触すると共に充填状態とされるシース３０とを備え、フィルム２０は、一面に粘着層２２を有し他面にフィルム層２１を有し、粘着層２２が外側となるように巻かれている。また、フィルム２０は、２本の電線１０の周囲に横巻きされている。【選択図】図２

Description

本発明は、差動伝送ケーブル及びワイヤーハーネスに関する。

従来、高周波信号を差動伝送方式で伝送するのに用いられる差動伝送ケーブルが知られている。この差動伝送ケーブルは、導体及び絶縁体を有する２本の電線が撚られると共に、撚られた２本の電線の周囲にシースが設けられる構成となっている。差動伝送方式では、伝送信号の位相が１８０度反転された状態で伝送信号が２本の電線に同時に入力される。受信側では差分を合成することで信号出力を２倍にすることができる。

このような差動伝送ケーブルとして、例えば特許文献１〜３に記載のものが提案されている。特許文献１に記載の差動伝送ケーブルは、２本の電線の周囲にシースをチューブ押出したものであって、電線の導体を構成する撚線の撚り方向と２本の電線の撚り方向を反対にすると共に、撚線の撚りピッチを２本の電線の撚りピッチの１／４以下としたものである。

特許文献２に記載の差動伝送ケーブルは、２本の電線の周囲にシースを中実押出したものであって、２本の電線を相互に間隔を空けて螺旋状に撚っており、シースを構成する絶縁被覆で２本の電線の間隔を埋めたものである。

特許文献３に記載の差動伝送ケーブルは、螺旋状に撚られた２本の電線の周囲にシースが設けられたものであって、シースの内側には螺旋状に撚られた２本の電線を抑えるために同じく螺旋状に形成された内側突出部を有している。

特開２０１１−２５８３３０号公報特開２０１５−１６２４０５号公報特開２０１５−１７０４３１号公報

ここで、上記のような差動伝送ケーブルにおいてシースの押出方法には、中実押出とチューブ押出とがある。図８及び図９は、比較例に係る差動伝送ケーブルを示す断面図である。図８に示すように、中実押出の場合、２本の電線Ｗを撚った隙間Ｃにシース樹脂が入り込む構成となる。ここで、シース樹脂の比誘電率が電線Ｗの絶縁体であるＰＰ（polypropylene）やＰＥ（polyethylene)等に比べて高い場合、又は誘電正接がＰＰやＰＥ等に比べて著しく高い場合（例えば１×１０^−３を超える場合）には、特性インピーダンスが不安定となって挿入損失特性が低下してしまう。よって、２本の電線Ｗの隙間Ｃには、シース樹脂が入らないようにすることが好ましい。

一方、図９に示すように、チューブ押出の場合、２本の電線ＷとシースＳとの接触面積ＣＡが小さくなって密着力も小さくなってしまう。差動伝送ケーブルは、端末加工の寸法条件が厳しい。よって、２本の電線ＷとシースＳとの密着力が小さいために２本の電線Ｗが端末加工時にシースＳの端末側から動いてしまうと、伝送性能、特に特性インピーダンスが不安定となってしまい、挿入損失特性が低下してしまう。従って、２本の電線ＷはシースＳに対して固定されることが好ましい。

ここで、特許文献１に記載の差動伝送ケーブルは、チューブ押出されているため、２本の電線がシースに対して固定されておらず、特性インピーダンスが不安定となってしまう。また、特許文献２に記載の差動伝送ケーブルは、中実押出されているため、２本の電線がシースに対して固定されているが、２本の電線の隙間にシース樹脂が入り込んでしまい、特性インピーダンスが不安定となってしまう。そのうえ、２本の電線の距離を一定に保つように押出成形する必要があることから、通常の押出成形よりも多大な製造工数が生じることになってしまう。さらに、特許文献３に記載の差動伝送ケーブルについても、２本の電線がシースに対して固定されているが、２本の電線の隙間にシース樹脂（内側突出部）が入り込んでしまい、特性インピーダンスが不安定となってしまう。

以上のように、特許文献１〜３に記載の差動伝送ケーブルでは、特性インピーダンスが安定せず、且つ、製造工数が多くなってしまうという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、特性インピーダンスの安定化を図ると共に製造工数の増加を抑えることが可能な差動伝送ケーブル及びワイヤーハーネスを提供することにある。

本発明の差動伝送ケーブルは、２本の電線と、前記２本の電線の周囲に巻かれた非導電性のフィルムと、前記フィルムの周囲に接触すると共に充填状態とされるシースと、を備え、前記フィルムは、一面に粘着層を有し、前記粘着層が外側となるように巻かれていることを特徴とする。

この差動伝送ケーブルによれば、２本の電線の周囲に非導電性のフィルムが巻かれ、フィルムの周囲にシースが接触すると共に充填状態とされるため、充填状態のシースによりフィルムを介して２本の電線が固定化されると共に、シースを充填状態にしたとしてもフィルムによって２本の電線の隙間にシース樹脂が入り込むことが防止される。加えて、２本の電線間の距離を制御するなどの必要がなく、通常の押出で製造可能である。さらに、フィルムは、一面に粘着層を有し、粘着層が外側となるように巻かれているため、フィルムとシースとの密着力を高めて、より一層２本の電線を固定させることができる。従って、特性インピーダンスの安定化を図ると共に製造工数の増加を抑えることができる。

また、本発明の差動伝送ケーブルにおいて、前記フィルムは、前記２本の電線の周囲に横巻きされていることが好ましい。

この差動伝送ケーブルによれば、フィルムは、２本の電線の周囲に横巻きされているため、フィルムを引っ張りながら２本の電線の周囲に巻き付け易くなり、フィルムの張力を高めて一層２本の電線の隙間にシース樹脂が入り込むことを防止することができる。

また、本発明のワイヤーハーネスは、上記のいずれかに記載の差動伝送ケーブルと、可塑剤を含有すると共に前記差動伝送ケーブルに隣接する他部材と、を備えることを特徴とする。

このワイヤーハーネスによれば、差動伝送ケーブルと、これに隣接し可塑剤を含有する他部材を備えるため、高温環境下において揮発した他部材からの可塑剤が電線の絶縁体に移行して挿入損失特性が低下してしまう事態を抑制することができる。

本発明によれば、特性インピーダンスの安定化を図ると共に製造工数の増加を抑えることが可能な差動伝送ケーブル及びワイヤーハーネスを提供することができる。

本発明の実施形態に係る差動伝送ケーブルを含むワイヤーハーネスの斜視図である。図１に示した差動伝送ケーブルを示す斜視図である。図１に示した差動伝送ケーブルを示す断面図である。差動伝送ケーブルの実施例を説明するグラフであり、第１実施例の特性インピーダンスを示している。差動伝送ケーブルの実施例を説明するグラフであり、第１実施例の挿入損失特性を示している。差動伝送ケーブルの実施例を説明するグラフであり、第２実施例の特性インピーダンスを示している。差動伝送ケーブルの実施例を説明するグラフであり、第２実施例の挿入損失特性を示している。第１比較例に係る差動伝送ケーブルを示す断面図である。第２比較例に係る差動伝送ケーブルを示す断面図である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る差動伝送ケーブルを含むワイヤーハーネスの斜視図である。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、差動伝送ケーブル１と、他のケーブル（他部材）１００とを備えて構成されている。

他のケーブル１００は、例えば電力線などの太物電線や他の信号線などの細物電線であって、導体１０１と、導体の周囲を覆う絶縁体１０２とを備えている。絶縁体１０２は、例えばＰＶＣ（polyvinyl chloride）などの可塑剤を含むものとなっている。なお、差動伝送ケーブル１と他のケーブル１００とは、樹脂テープＲＴによってテープ巻きされたり、コルゲートチューブ（図示せず）や端子（図示せず）やコネクタ等が取り付けられたりする。

図２は、図１に示した差動伝送ケーブル１を示す斜視図であり、図３は、図１に示した差動伝送ケーブル１を示す断面図である。図２及び図３に示すように、差動伝送ケーブル１は、２本の絶縁電線（電線）１０と、フィルム２０と、シース３０とを備えている。

絶縁電線１０は、導体１１と導体１１上の絶縁体１２とを備えている。導体１１は、例えば軟銅線、銀メッキ軟銅線、錫メッキ軟銅線、及び錫メッキ銅合金線などが用いられる。なお、本実施形態において導体１１は１本であるが、２本以上の素線から構成されていてもよい。絶縁体１２は、導体１１上に被覆される部材であって、例えばＰＥやＰＰ又は発砲させたＰＥやＰＰなどが用いられている。この絶縁体１２は、比誘電率が２．５以下となっている。

フィルム２０は、非導電性のものによって構成されており、フィルム層２１と、粘着層２２との２層構造となっている。このようなフィルム２０は、フィルム層２１が内側となり粘着層２２が外側となるように２本の絶縁電線１０上に巻き付けられている。このため、フィルム２０は、粘着層２２により外側のシース３０と接着させられる。

フィルム層２１は、ＰＶＣに柔軟性を付与するために添加される可塑剤のＳＰ値と所定値以上の差異を有する例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）樹脂により構成されている。粘着層２２は、シース３０の押出時に溶融して接着機能を発揮するものであることが好ましい。

ここで、フィルム２０がシース３０に接着していない場合、差動伝送ケーブル１の端末加工におけるシース３０の剥ぎ加工においてフィルム２０が切断しきれずに残ることがある。このような場合、作業者は、残ったフィルム２０を手で取り除く必要があり加工時間が増大する原因となってしまう。加えて、フィルム２０を取り除き損ねた場合には、端子圧着時にフィルム２０を一緒に加締める可能性があり圧着不良を引き起こす可能性がある。しかしながら、本実施形態のようにフィルム２０が粘着層２２を備える場合には、粘着層２２を介してフィルム２０がシース３０に接着され上記の問題の解消につなげることができる。

さらに、本実施形態においてフィルム２０は、２本の絶縁電線１０に対して横巻きされる（螺旋状に巻かれる）ことが好ましい。横巻きすることにより、フィルム２０を所定以上の張力を有した状態で巻き付けることができるからである。

なお、フィルム２０内には絶縁電線１０以外の他の部材が収納されていないことが好ましい。他の部材によるインピーダンス変化を考慮する必要がなくなるためである。

シース３０は、フィルム２０の外周を被覆する絶縁体である。このシース３０は、フィルム２０の外周側に充填状態とされている。すなわち、シース３０は、内部に空隙を有するチューブ構成のものではなく、いわゆる中実状態で設けられるものである。このようなシース３０は、２本の絶縁電線１０及びフィルム２０からなる構成物に対して中実押出することで、これらの周囲に設けられる。シース３０は、例えばＰＶＣなどの比誘電率が２．５以上又は誘電正接が１．０×１０^−３以上の樹脂から構成されている。

なお、本実施形態においてフィルム層２１はＰＥＴ樹脂によって構成されていることから、ＰＰやＰＥで構成される絶縁体１２に可塑剤が移行することをＳＰ値の差異を利用して防止している。すなわち、シース３０がＰＶＣである場合にシース３０に含まれる可塑剤や他のケーブル１００の絶縁体１０２からの可塑剤が高温環境下において揮発し、揮発した可塑剤は絶縁電線１０の絶縁体１２に移行して挿入損失特性を低下させる可能性がある。しかし、本実施形態では、これをＰＥＴ樹脂によって防止することができる。

次に、本実施形態に係る差動伝送ケーブル１の特性を説明する。図４〜図７は、差動伝送ケーブルの実施例を説明するグラフであり、図４は第１実施例の特性インピーダンスを示し、図５は第１実施例の挿入損失特性を示している。また、図６は第２実施例の特性インピーダンスを示し、図７は第２実施例の挿入損失特性を示している。なお、図４〜図７においては実施例の特性を実線で示し、規格値の特性を太線で示している。

まず、第１実施例の差動伝送ケーブルとして、導体には７／０．１６本／ｍｍ、外径０．４８０ｍｍの非圧縮の銅合金撚り線を用いた。これにより、導体サイズは、０．１３ｓｑとなる。絶縁体には架橋ＰＥを用い、絶縁電線の仕上外径は０．８３ｍｍとした。２本の絶縁電線の撚り外径は１．６６ｍｍとした。フィルムは厚さ０．０１２ｍｍのシース側の糊付のＰＥＴフィルムであって、２本の絶縁電線上に横巻きした結果、仕上外径は１．７０ｍｍとなった。シースには、厚さ約０．６０ｍｍの耐熱性ＰＶＣ（１０５℃×３０００ｈ耐熱）を用いた。差動伝送ケーブルとしての仕上外径は２．９０ｍｍとした。

また、第２実施例の差動伝送ケーブルとして、導体には７／０．２６本／ｍｍ、外径０．７８０ｍｍの非圧縮の軟銅撚り線を用いた。これにより、導体サイズは、０．３５ｓｑとなる。絶縁体には架橋ＰＥを用い、絶縁電線の仕上外径は１．３５ｍｍとした。２本の絶縁電線の撚り外径は２．７０ｍｍとした。フィルムは第１実施例と同じものを横巻きした結果、仕上外径は２．７４ｍｍとなった。シースについても第１実施例と同じものを用いた。差動伝送ケーブルとしての仕上外径は３．９４ｍｍとした。

図４及び図６に示すように、差動伝送ケーブルにおける特性インピーダンスの規格値は９０Ω以上１１０Ω以下である。第１実施例の差動伝送ケーブルの特性インピーダンスは、この規格値を満たすだけでなく、約１００Ωで安定したものとなった。第２実施例の差動伝送ケーブルについても、特性インピーダンスが規格値を満たすだけでなく、１０２Ω以上１０３Ω以下で安定したものとなった。

また、差動伝送ケーブルにおける挿入損失特性については図５及び図７に示す規格値（ラインＬ）以下である必要がある。第１実施例及び第２実施例の差動伝送ケーブルの挿入損失特性は、このようなラインＬ以下となった。

このようにして、本実施形態に係る差動伝送ケーブル１によれば、２本の絶縁電線１０の周囲に非導電性のフィルム２０が巻かれ、フィルム２０の周囲にシース３０が接触すると共に充填状態とされるため、充填状態のシース３０によりフィルム２０を介して２本の絶縁電線１０が固定化されると共に、シース３０を充填状態にしたとしてもフィルム２０によって２本の絶縁電線１０の隙間にシース樹脂が入り込むことが防止される。加えて、２本の絶縁電線１０間の距離を制御するなどの必要がなく、通常の押出で製造可能である。さらに、フィルム２０は、一面に粘着層２２を有し、粘着層２２が外側となるように巻かれているため、フィルム２０とシース３０との密着力を高めて、より一層２本の絶縁電線１０を固定させることができる。従って、特性インピーダンスの安定化を図ると共に製造工数の増加を抑えることができる。

また、フィルム２０は、一面に粘着層２２を有し、粘着層２２が外側となるように巻かれているため、端末加工時などにおいてシース３０を剥ぐ際にシース３０と共にフィルム２０を剥ぎ易くなり、フィルム２０が残って絶縁電線１０の導体上に被さることによる導通不良の可能性を低減することができる。

また、フィルム２０は、２本の絶縁電線１０の周囲に横巻きされているため、フィルム２０を引っ張りながら２本の絶縁電線１０の周囲に巻き付け易くなり、フィルム２０の張力を高めて一層２本の絶縁電線１０の隙間にシース樹脂が入り込むことを防止することができる。

また、本実施形態に係るワイヤーハーネスＷＨによれば、差動伝送ケーブル１と、これに隣接し可塑剤を含有する絶縁体１０２を有する他のケーブル１００とを備えるため、高温環境下において揮発した他のケーブル１００の絶縁体１０２からの可塑剤が絶縁電線１０の絶縁体１２に移行して挿入損失特性が低下してしまう事態を抑制することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、周知及び公知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態に係る差動伝送ケーブル１においてフィルム２０は粘着層２２を備えているが、これに限らず、粘着層２２を備えていなくともよいし、粘着層２２が内側に向くものであってもよい。

また、上記実施形態に係るワイヤーハーネスＷＨは、他のケーブル１００の絶縁体１０２に含まれる可塑剤の移行を想定しているが、差動伝送ケーブル１に対して隣接すると共に可塑剤を含む部材であれば、隣接配置されるものはケーブル１００でなくともよい。

１：差動伝送ケーブル
１０：絶縁電線（電線）
２０：フィルム
２１：フィルム層
２２：粘着層
３０：シース
１００：他のケーブル（他部材）
ＷＨ：ワイヤーハーネス

Claims

２本の電線と、
前記２本の電線の周囲に巻かれた非導電性のフィルムと、
前記フィルムの周囲に接触すると共に充填状態とされるシースと、を備え、
前記フィルムは、一面に粘着層を有し、前記粘着層が外側となるように巻かれている
ことを特徴とする差動伝送ケーブル。
前記フィルムは、前記２本の電線の周囲に横巻きされている
ことを特徴とする請求項１に記載の差動伝送ケーブル。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の差動伝送ケーブルと、
可塑剤を含有すると共に前記差動伝送ケーブルに隣接する他部材と、
を備えることを特徴とするワイヤーハーネス。