JP2019169440A - 複合ケーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】信号線の耐断線性を向上させることが可能な複合ケーブルを提供する。【解決手段】複合ケーブル１は、信号撚線２と、一対の電源線３と、シース４とを有している。信号線部２は、一対の電線２００が撚り合わされてなる第１信号線２１および第２信号線２２を備え、第１信号線２１および第２信号線２２が撚り合わされてなる。シース４は、信号線部２と一対の電源線３とが撚り合わされてなる電線束６の外周を覆っている。信号線部２は、その外周に横巻きされた導電性素線５０より構成されるシールド導体５によって覆われている。【選択図】図１

Description

本発明は、複合ケーブルに関する。
近年、自動車分野では、電気によりブレーキを制御する電動ブレーキが注目されている。例えば、特許文献１には、一対の電線より構成され、車輪の回転速度を測定するセンサに接続される１本の信号線と、ブレーキキャリパに接続される２本の電源線とを有しており、電動ブレーキに用いられる複合ケーブルが開示されている。
特許第５５９４４４６号公報
しかしながら、従来の複合ケーブルは、例えば、ケーブル一方端部側を車体に固定するとともに、ケーブル他方端部側を上下に振動する振動部位である車輪周辺部位に取り付けた場合に、屈曲状態で上下振動を受けた際には主にケーブル横揺れ（自動車の前後方向の揺れ）が大きい複合的な揺れによる振動も受ける。そのため、従来の複合ケーブルは、ケーブル固定部付近で信号線が断線しやすいという課題がある。
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、信号線の耐断線性を向上させることが可能な複合ケーブルを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、一対の電線が撚り合わされてなる第１信号線を備える信号線部と、
一対の電源線と、
上記信号線部と上記一対の電源線とが撚り合わされてなる電線束の外周を覆うシースと、を有しており、
上記信号線部は、その外周に横巻きされた導電性素線より構成されるシールド導体によって覆われている、複合ケーブルにある。
上記複合ケーブルは、上記構成を有している。特に、上記複合ケーブルにおける信号線部は、その外周に横巻きされた導電性素線より構成されるシールド導体によって覆われている。このシールド導体によれば、信号線部の形状保持性が向上する。そのため、上記複合ケーブルが屈曲状態で上下振動したときでも、信号線部が急激に曲がり難くなり、第１信号線にかかる引張力を小さくすることが可能となる。さらに、上記複合ケーブルでは、上記シールド導体によって、シールド導体がない従来の複合ケーブルに比べてケーブル剛性が向上する。そのため、上記複合ケーブルは、屈曲状態で上下振動したときのケーブル横揺れを抑制することが可能となる。また、上記シールド導体は、ケーブル横揺れ時に導電性素線の動きが拘束され難く、素線間に隙間が形成されるため、曲げに対する追従性がよく、耐屈曲性も良好である。
よって、上記複合ケーブルによれば、第１信号線の耐断線性を向上させることができる。
実施形態１の複合ケーブルにおけるケーブル中心軸に垂直なケーブル断面を模式的に示した説明図である。 実施形態１の複合ケーブルにおいて、シールド導体によって覆われた信号撚線の模式的な外観を示した説明図である。 実施形態１の複合ケーブルの適用例を模式的に示した説明図である。 実施形態２の複合ケーブルにおけるケーブル中心軸に垂直なケーブル断面を模式的に示した説明図である。 実施形態３の複合ケーブルにおけるケーブル中心軸に垂直なケーブル断面を模式的に示した説明図である。
（実施形態１）
実施形態１の複合ケーブルについて、図１〜図３を用いて説明する。図１および図２に例示されるように、本実施形態の複合ケーブル１は、信号線部２と、一対の電源線３と、シース４と、を有している。以下、詳説する。なお、図１中の点線の円は、撚線であることを示し、矢印は、撚り方向を示している。
信号線部２は、第１信号線２１と第２信号線２２とを備えている。第１信号線２１および第２信号線２２は、いずれも、一対の電線２００が撚り合わされて構成されている。本実施形態では、第１信号線２１の撚り方向と第２信号線２２の撚り方向は、図１に例示されるように、いずれも、同方向とされている。また、一対の電線２００は、いずれも、導体２０１と、導体２０１の外周を覆う絶縁体２０２とを有している。導体２０１は、金属素線が複数本撚り合わされてなる。金属素線は、例えば、銅または銅合金、あるいは、アルミニウムまたはアルミニウム合金等より形成することができる。絶縁体２０２は、例えば、架橋ポリエチレン（ＰＥ）等より形成することができる。
信号線部２は、第１信号線２１と第２信号線２２とが撚り合わされている。本実施形態では、信号撚線２の撚り方向は、図１に例示されるように、第１信号線２１および第２信号線２２の撚り方向と同方向とされている。
ここで、信号線部２は、図２に例示されるように、シールド導体５によって覆われている。シールド導体５は、信号線部２の外周に横巻きされた導電性素線５０より構成されている。本実施形態では、シールド導体５は、導電性素線５０の巻き付け性向上等のため、信号線部２の外周に複数本の導電性素線５０がらせん状に巻き付けられて構成されている。また、導電性素線５０の巻き付け方向は、図１に例示されるように、信号線部２の撚り方向と反対の方向とされている。これにより、信号線部２を構成する第１信号線２１および第２信号線２２を導電性素線５０によって比較的均一に覆うことができる。
導電性素線５０は、具体的には、金属素線を用いることができる。なお、本明細書において金属には、合金も含まれる。導電性素線５０としては、例えば、Ｓｎめっき軟銅線、銅合金線、アルミニウム線、アルミニウム合金線等を例示することができる。また、導電性素線５０は、他にも、樹脂繊維の外周に金属箔が横巻された金属箔線等を用いることができる。樹脂繊維としては、例えば、アラミド繊維等を例示することができる。金属箔としては、銅箔、銅合金箔等を例示することができる。導電性素線５０が金属箔線である場合には、導電性素線５０が金属素線である場合に比べ、シールド導体５の強度向上、耐屈曲性の向上に有利である。また、導電性素線５０が金属素線である場合には、導電性素線５０が金属箔線である場合に比べ、低電気抵抗化、低コスト化等に有利である。
より具体的には、上述したＳｎめっき軟銅線、銅合金線、銅箔線（アラミド繊維＋銅箔）の引張強度を比較した場合、Ｓｎめっき軟銅線の引張強度を基準にすると、銅合金線は、約３〜４倍強度が高い。銅箔線は、約６〜８倍強度が高い。そのため、これらの導電性素線５０を用いる場合、シールド導体５の強度を高めるには、銅箔線が好適である。また、Ｓｎめっき軟銅線、銅合金線、銅箔線（アラミド繊維＋銅箔）の繰り返し耐屈曲性を比較した場合、銅合金線は、曲げに追従しやすく、良好な耐屈曲性を有する。銅箔線は、銅合金線よりも耐屈曲性に優れる。そのため、これらの導電性素線５０を用いる場合、シールド導体５の耐屈曲性を高めるには、銅箔線が好適である。但し、低電気抵抗化、低コスト化の観点からは、Ｓｎめっき軟銅線が有利である。なお、シールド導体５を金属箔自体で構成したり、金属蒸着した樹脂テープより構成したりすると、複合ケーブル１が屈曲状態で上下に振動した場合に破れてしまう。上述した金属箔線が金属箔を用いているにもかかわらず耐屈曲性に優れるのは、引張荷重を樹脂繊維で受けるため、金属箔が切れ難いためである。
本実施形態では、一対の電源線３は、いずれも、導体３０１と、導体３０１の外周を覆う絶縁体３０２とを有している。導体３０１は、金属素線が複数本撚り合わされてなる。金属素線は、例えば、銅または銅合金、あるいは、アルミニウムまたはアルミニウム合金等より形成することができる。絶縁体３０２は、例えば、架橋ポリエチレン（ＰＥ）等より形成することができる。また、一対の電源線３の外径は、いずれも、信号線部２の外径よりも小さくされている。
複合ケーブル１では、少なくとも、シールド導体５によって外周が覆われた信号線部２と一対の電源線３とが撚り合わされることによって電線束６が構成されている。本実施形態において、一対の電源線３は、電源線３同士で互いに接している。また、一対の電源線３は、信号線部２のシールド導体５と接している。
電線束６の外周は、シース４により覆われている。シース４は、例えば、ポリウレタン樹脂（ＰＵ）等より形成することができる。
本実施形態では、ケーブル断面を円形状としやすくする等の観点から、電線束６の外周とシース４との間に介在物層７を配置することができる。介在物層７は、例えば、架橋ポリエチレン（ＰＥ）等より形成することができる。なお、本実施形態では、電線束６と介在物７との間に、空間８が設けられている。
本実施形態の複合ケーブル１では、信号線部２は、その外周に横巻きされた導電性素線５０より構成されるシールド導体５によって覆われている。このシールド導体５によれば、信号線部２の形状保持性が向上する。そのため、複合ケーブル１が屈曲状態で上下振動したときでも、信号線部２が急激に曲がり難くなり、第１信号線２１および第２信号線２２にかかる引張力を小さくすることが可能となる。さらに、複合ケーブル１では、シールド導体５によって、シールド導体がない従来の複合ケーブルに比べてケーブル剛性が向上する。そのため、複合ケーブル１は、屈曲状態で上下振動したときのケーブル横揺れを抑制することが可能となる。また、シールド導体５は、ケーブル横揺れ時に導電性素線５０の動きが拘束され難く、素線間に隙間が形成されるため、曲げに対する追従性がよく、耐屈曲性も良好である。
よって、複合ケーブル１によれば、第１信号線２１および第２信号線２２の耐断線性を向上させることができる。
本実施形態において、複合ケーブル１は、具体的には、図３に例示されるように、ケーブル一方端部側が固定側部位９１に固定され、ケーブル他方端部側が上下に振動する振動部位９２に取り付けられた状態で使用することができる。この構成によれば、上述した作用効果を確実なものとすることが可能となり、ケーブル固定部付近での第１信号線２１および第２信号線２２の断線抑制を確実なものとすることができる。以下、複合ケーブル１を自動車の電動ブレーキに適用する場合について説明する。なお、自動車の電動ブレーキでは、一般に、運転者の踏み力に応じて自動車のメイン電子制御ユニットから直接または間接的にブレーキキャリパが備えるモータを動作させ、モータの回転力を機械的な押し圧力に変換する。これにより、ブレーキパッドがブレーキディスクに押し付けられ（ディスクブレーキの場合）またはブレーキシューがブレーキドラムに押し付けられ（ドラムブレーキの場合）、ブレーキがかかる。
複合ケーブル１を自動車の電動ブレーキに適用する場合、複合ケーブル１は、具体的には、ケーブル一方端部側が車体または車台に固定され、ケーブル他方端部側が上下に振動する車輪周辺部位に取り付けられることができる。なお、車輪周辺部位としては、具体的には、自動車におけるサスペンションのバネ下部位（いわゆる、自動車の足回り（足廻り）部位）等が挙げられる。また、複合ケーブル１は、ケーブル一方端部側において１か所または複数個所で固定されていてもよい。同様に、複合ケーブル１は、ケーブル他方端部側において１か所または複数個所に取り付けられていてもよい。また、上記固定には、固定ブラケット９１１、上記取り付けには、取り付けブラケット９２２等を用いることができる。
本実施形態では、車体または車台に、メイン電子制御ユニット（メインＥＣＵ）が設けられる。また、車輪および／または車輪周辺部位に、サブ電子制御ユニット（サブＥＣＵ）が設けられる。また、車輪および／または車輪周辺部位には、車輪の回転速度を検出するための車輪速センサが設けられる。また、車輪および／または車輪周辺部位には、車輪速センサ以外にも、自動車の電動ブレーキにおけるブレーキキャリパが備えるモータの動作を確認するためのモータ動作確認センサ、モータの温度を測定するモータ温度センサ、モータの回転角を測定するモータ回転角センサ、モータに供給される電流を測定するモータ電流センサ、ブレーキ力を検出する押圧センサ等、モータの制御に必要な情報を測定するための各種センサが設けられる。
本実施形態では、第１信号線２１は、車輪の回転速度に関する電気信号を伝達するように構成されることができる。また、第２信号線２２は、モータの制御に関する電気信号を少なくとも伝達するように構成されることができる。一対の電源線３は、モータを駆動させるための電力を供給するように構成されることができる。この構成によれば、複合ケーブル１のケーブル一方端部側が車体または車台に固定されていても、当該ケーブル固定部付近で第１信号線２１および第２信号線２２が断線し難くなる。そのため、電動ブレーキの耐久性の向上、信頼性向上に有利な複合ケーブル１が得られる。
上記場合において、第１信号線２１は、具体的には、ケーブル一方端部にてメイン電子制御ユニットに接続され、ケーブル他方端部にて車輪速センサに接続されることができる。第２信号線２２は、具体的には、ケーブル一方端部にてメイン電子制御ユニットに接続され、ケーブル他方端部にてサブ電子制御ユニットに接続されることができる。サブ電子制御ユニットには、モータの制御に必要な情報を測定するための各種センサが接続されることができる。なお、各種センサは、サブ電子制御ユニットに、各種センサがそれぞれ備える一対のセンサ信号線にて接続されることができる。各一対の電源線３は、具体的には、ケーブル一方端部にてメイン電子制御ユニットに接続され、ケーブル他方端部にてサブ電子制御ユニットに接続されることができる。この場合、モータには、三相交流モータを用いることでき、当該モータは、サブ電子制御ユニットに、車輪側モータ用電源線にて接続されることができる。また、各一対の電源線３は、他にも、ケーブル一方端部にてメイン電子制御ユニットに接続され、ケーブル他方端部にて直接モータに接続されることもできる。この場合のモータには、ＤＣモータを用いることができる。なお、メイン電子制御ユニットとサブ電子制御ユニットとは、複合ケーブル１の第２信号線２２を介して相互通信可能に構成することができる。
複合ケーブル１を電動ブレーキに適用する場合、その電動ブレーキは、自動車の前輪、後輪のいずれの電動ブレーキであってもよいが、好ましくは、後輪の電動ブレーキであるとよい。自動車の前輪は、ハンドル操作によって左右に回転する。そのため、前輪の電動ブレーキ用の複合ケーブル１には、屈曲状態での上下振動だけでなく、ねじり力も加わる。上記シールド導体５は、信号撚線２の外周に横巻きされた導電性素線５０より構成されるため、ねじり力が加わると、素線同士の隙間が拡大することになる。これに対し、自動車の後輪は、ハンドル操作によって左右に回転しない。そのため、後輪の電動ブレーキ用の複合ケーブル１は、前輪の電動ブレーキ用の複合ケーブル１に比べ、ねじり力を受け難い。それ故、複合ケーブル１を後輪の電動ブレーキに適用する構成によれば、シールド導体５の耐屈曲性が低下し難く、上述した作用効果を十分に発揮させやすい。
（実施形態２）
実施形態２の複合ケーブルについて、図４を用いて説明する。
図４に例示されるように、本実施形態の複合ケーブル１は、アース線６１を有している。具体的には、電線束６は、信号線部２および一対の電源線３と一緒に撚り合わされたアース線６１をさらに含んでいる。
この構成によれば、次の利点がある。すなわち、複合ケーブル１を電動ブレーキ等に用いる場合、実施形態１の複合ケーブル１では、ケーブル一方端部側において車体または車台にシールド導体５を接地させることができる。しかし、ケーブル他方端部側は、車輪側となるため、シールド導体５を接地させることが難しい。これに対して、本実施形態のように、電線束６がアース線６１を含んでいる場合には、ケーブル他方端部側にて、シールド導体５とアース線６１とを接続することが可能となる。そのため、上記構成によれば、自動車の車輪側での接地が制限される状況下であっても、シールド導体５によるシールド性を確実に発揮させることができる利点がある。
なお、アース線６１は、具体的には、導体６０１と、導体６０１の外周を覆う絶縁体６０２とを有する構成とすることができる。導体６０１は、例えば、銅または銅合金、あるいは、アルミニウムまたはアルミニウム合金等より形成することができる。絶縁体６０２は、例えば、架橋ポリエチレン（ＰＥ）等より形成することができる。また、図４では、アース線６１が、一対の電源線３を挟んで信号線部２と同じ側に配置された例を示したが、アース線６１は、一対の電源線３を挟んで信号線部２と反対側に配置されていてもよい。その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。
（実施形態３）
実施形態３の複合ケーブルについて、図５を用いて説明する。
図５に例示されるように、本実施形態の複合ケーブル１では、信号線部２は、第２信号線２２を備えておらず、第１信号線２１を備えている。つまり、本実施形態は、信号線部２が第１信号線２１から構成されている例である。そのため、シールド導体５は、信号線部２としての第１信号線２１の外周に横巻きされた導電性素線５０より構成されている。この構成によれば、複合ケーブル１のケーブル一方端部側が車体または車台に固定されていても、当該ケーブル固定部付近で第１信号線２１が断線し難くなる。
本実施形態の複合ケーブル１を自動車の電動ブレーキに適用する場合、複合ケーブル１では、第１信号線２１は、車輪の回転速度に関する電気信号を伝達するように構成してもよいし、モータの制御に関する電気信号を少なくとも伝達するように構成してもよい。前者の場合、複合ケーブル１のほかに、モータの制御に関する電気信号を少なくとも伝達するための信号線を別途用いて電動ブレーキを構成することができる。同様に、後者の場合、複合ケーブル１のほかに、車輪の回転速度に関する電気信号を伝達するための信号線を別途用いて電動ブレーキを構成することができる。
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。
１ 複合ケーブル
２ 信号線部
２１ 第１信号線
２２ 第２信号線
２００ 電線
３ 電源線
４ シース
５ シールド導体
５０ 導電性素線
６ 電線束

Claims (9)

  1. 一対の電線が撚り合わされてなる第１信号線を備える信号線部と、
    一対の電源線と、
    上記信号線部と上記一対の電源線とが撚り合わされてなる電線束の外周を覆うシースと、を有しており、
    上記信号線部は、その外周に横巻きされた導電性素線より構成されるシールド導体によって覆われている、複合ケーブル。
  2. 上記信号線部は、さらに、一対の電線が撚り合わされてなる第２信号線を備え、上記第１信号線および上記第２信号線が撚り合わされている、請求項１に記載の複合ケーブル。
  3. 上記導電性素線は、金属素線、または、樹脂繊維の外周に金属箔が横巻された金属箔線である、請求項１または２に記載の複合ケーブル。
  4. 上記電線束は、上記信号線部および上記一対の電源線と一緒に撚り合わされたアース線をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
  5. 上記シールド導体と上記アース線とは、同じケーブル端部側で接続されている、請求項４に記載の複合ケーブル。
  6. ケーブル一方端部側が固定され、ケーブル他方端部側が上下に振動する振動部位に取り付けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
  7. 自動車の電動ブレーキ用の複合ケーブルであって、
    ケーブル一方端部側が車体または車台に固定され、ケーブル他方端部側が上下に振動する車輪周辺部位に取り付けられ、
    上記第１信号線は、車輪の回転速度に関する電気信号を伝達するように構成されている、または、上記電動ブレーキにおけるブレーキキャリパが備えるモータの制御に関する電気信号を少なくとも伝達するように構成されており、
    一対の上記電源線は、上記モータを駆動させるための電力を供給するように構成されている、請求項１に記載の複合ケーブル。
  8. 自動車の電動ブレーキ用の複合ケーブルであって、
    ケーブル一方端部側が車体または車台に固定され、ケーブル他方端部側が上下に振動する車輪周辺部位に取り付けられ、
    上記第１信号線は、車輪の回転速度に関する電気信号を伝達するように構成されており、
    上記第２信号線は、上記電動ブレーキにおけるブレーキキャリパが備えるモータの制御に関する電気信号を少なくとも伝達するように構成されており、
    一対の上記電源線は、上記モータを駆動させるための電力を供給するように構成されている、請求項２に記載の複合ケーブル。
  9. 上記電動ブレーキは、後輪の電動ブレーキである、請求項７または８に記載の複合ケーブル。
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