JP2019204732A - シールドケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】シールド導体の断線を防止するシールドケーブルを提供する。【解決手段】導体断面積が０.０５（ｍｍ2）〜１.２（ｍｍ2）の中心導体２、絶縁体３、横巻きシールド導体７および外被８を配したシールドケーブル１である。横巻きシールド導体は、横巻き方向が同じで巻きピッチが同じの２層（内側の横巻き導体５、外側の横巻き導体６で例示）で形成され、横巻きシールド導体を形成する１層目および２層目の横巻き導体の素線径は、０．０５（ｍｍ）〜０．１８（ｍｍ）である。【選択図】図１

Description

本発明は、シールドケーブルに関し、詳細には、中心導体、絶縁体、シールド導体および外被を配したシールドケーブルに関する。

従来、この種のシールドケーブルには、信号漏洩や外部電波の侵入を防止するために、シールド導体を絶縁体と外被との間に配置した構造が知られている。例えば、特許文献１には、シールド導体を金属線の編組導体で形成した構造が開示されている。

特開平８−１０２２２２号公報

しかしながら、編組導体のように、金属線を互いに異なる方向で巻いた場合には、金属線同士がケーブルの径方向で交差して上下に重なるため、下側に配された金属線の上面と上側に配された金属線の下面との交差部分が擦れ合って、この交差部分で断線しやすいという問題がある。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、シールド導体の断線を防止するシールドケーブルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るシールドケーブルは、導体断面積が０.０５（ｍｍ²）〜１.２（ｍｍ²）の中心導体、絶縁体、横巻きシールド導体および外被を配したシールドケーブルであって、前記横巻きシールド導体は、横巻き方向が同じで巻きピッチが同じの２層で形成され、前記横巻きシールド導体を形成する１層目および２層目の横巻き導体の素線径は、０．０５（ｍｍ）〜０．１８（ｍｍ）である。

上記によれば、断線し難くなり、耐屈曲性の向上を図ることができる。

本発明の一態様に係るシールドケーブルの概略を説明する図である。 シールドケーブルのシールド導体の構成を説明する図である。 シールドケーブルの評価結果を示す表である。 他の実施例によるシールドケーブルの断面図である。 他の実施例によるシールドケーブルの断面図である。 他の実施例によるシールドケーブルの断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明に係るシールドケーブルは、（１）導体断面積が０.０５（ｍｍ²）〜１.２（ｍｍ²）の中心導体、絶縁体、横巻きシールド導体および外被を配したシールドケーブルであって、前記横巻きシールド導体は、横巻き方向が同じで巻きピッチが同じの２層で形成され、前記横巻きシールド導体を形成する１層目および２層目の横巻き導体の素線径は、０．０５（ｍｍ）〜０．１８（ｍｍ）である。横巻きシールド導体を、１層目の横巻きと２層目の横巻きを同じ巻き方向、かつ、同じ巻きピッチの２重の横巻きで形成したので、１層目の上面と２層目の下面との交差部分が擦れ合わなくなり、断線し難くなる。よって、耐屈曲性の向上を図ることができる。
（２）本発明のシールドケーブルの一態様では、前記２層目の横巻き導体の素線径が、前記１層目の横巻き導体の素線径よりも太くされている。２層目の横巻き導体を厚くすれば、ノイズ耐性の向上を図ることができる。
（３）本発明のシールドケーブルの一態様では、ケーブル軸方向に直交する横断線に対する角度を巻き角度としたとき、前記１層目および２層目の横巻き導体の巻き角度が５５°〜７５°である。横巻き導体の巻き角度が５５°未満の場合、横巻き導体に多くの材料が必要になるため、ケーブルの製造コストを下げられない。一方、横巻き導体の巻き角度が７５°を超えた場合、コネクタ等への接続の端末加工時にバラけ易くなる。このため、横巻き導体の巻き角度が５５°〜７５°にすれば、端末加工時のバラけを防止し、コスト的にも安価なものにすることができる。

（４）本発明のシールドケーブルの一態様では、前記外被がノンハロゲン樹脂で形成されている。外被をノンハロゲン樹脂で形成すれば、常温よりも低い低温雰囲気下においても、耐屈曲性が低下しない。
（５）本発明のシールドケーブルの一態様では、前記シールドケーブルが、前記中心導体、前記絶縁体、前記横巻きシールド導体および前記外被を同軸構造で配した同軸ケーブルである。例えば車載部品の屈曲部分に使用できて、高い耐屈曲性を有した同軸ケーブルを提供することができる。
（６）本発明のシールドケーブルの一態様では、前記絶縁体と前記横巻きシールド導体との間に、シールド部材が配されている。絶縁体の周囲をシールド部材で覆い、その外側を横巻きシールド導体で覆うので、高い電気特性を有することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
＜実施例１＞
以下、添付図面を参照しながら、本発明によるシールドケーブルの好適な実施の形態について説明する。図１は、本発明の一態様に係るシールドケーブルの概略を説明する図であり、図１（Ａ）はシールドケーブルの断面図、図１（Ｂ）はシールドケーブルの外観斜視図である。また、図２は、シールドケーブルのシールド導体の構成を説明する図である。

図１（Ａ），（Ｂ）、図２に示したシールドケーブルは、同軸ケーブル（非平衡ケーブルともいう）であり、中心導体２を絶縁体３で囲い、その外側に縦添えシールド導体４を配している。また、縦添えシールド導体４の外側に２層の横巻き導体５，６からなる横巻きシールド導体７を配し、その外側を外被８で被覆して構成される。中心導体２、絶縁体３、縦添えシールド導体４、横巻きシールド導体７および外被８は、ケーブル全長に亘って同軸形状に形成され、特性インピーダンスが均一になるように形成される。

中心導体２は、単線または撚り線で形成することができ、撚り線の場合は通常７本撚りで形成される。単線の場合は、撚り線に比べて導体断面積を同じにすると、線径が多少細くなり、より細径化することができ、また、コネクタ等の接点部に半田付けしやすいという利点がある。他方、撚り線は単線と比べると可撓性が優れ、断線しにくいという利点がある。本発明は、その用途に応じて、単線または撚り線のいずれにも適用することができる。

中心導体２は、導体断面積で０.０５（ｍｍ²）〜１.２（ｍｍ²）程度で、ＡＷＧ（American Wire Gauge）の＃１６〜＃３０に相当する導線を用いている。中心導体２の線材には、例えば錫めっき軟銅線が用いられており、外径０．１８（ｍｍ）の素線を７本撚った場合には、外径０．５４（ｍｍ）の中心導体が形成される。
絶縁体３は、例えば架橋ポリエチレンが用いられ、所定の特性インピーダンスを得るために、例えば絶縁体３の厚さは０．５８（ｍｍ）、絶縁体３の外径は１．６８（ｍｍ）とされる。なお、絶縁体３は、フッ素樹脂、架橋ポリオレフィンなど、公知の材料を用いてもよい。

縦添えシールド導体４は、絶縁体３と横巻きシールド導体７との間に配されており、例えば、両面にアルミニウムを貼り付けたポリエステルテープで形成され、絶縁体３の周囲を縦添えで覆う。なお、縦添えシールド導体４は、外面だけに銅を貼り付けたポリエステルテープであってもよい。また、縦添えシールド導体４が本発明のシールド部材に相当するが、本発明は、縦添えシールド導体４を省略した構造にも適用可能である。

横巻きシールド導体７は、表面カバー率や遮蔽厚みを編組導体と同等にするために、２層の横巻き（螺旋状に巻く形態）導体で形成され、内側の横巻き導体５と外側の横巻き導体６から構成される。内側の横巻き導体５が本発明の１層目の横巻き導体に、外側の横巻き導体６が本発明の２層目の横巻き導体にそれぞれ相当する。
内側の横巻き導体５と外側の横巻き導体６は、横巻き方向が同じで巻きピッチが同じになるように巻き付けられる。なお、横巻き方向は、右巻きあるいは左巻きであるかは任意である。

横巻きシールド導体７による表面カバー率は例えば８５〜９８％を想定する。表面カバー率は、主に内側の横巻き導体５で調整できる。内側の横巻き導体５および外側の横巻き導体６は、例えば、中心導体２と同様な錫めっき軟銅線が用いられている。内側の横巻き導体５および外側の横巻き導体６の素線径は、０．０５（ｍｍ）〜０．１８（ｍｍ）が用いられており、例えば素線径が０．１（ｍｍ）のものを数十本（例えば８０本位）並列状にして巻き付けられている。

図２に示すように、内側の横巻き導体５の巻き付け角度（以下、巻き角度という）をθ１、外側の横巻き導体６の巻き角度をθ２とした場合、内側の横巻き導体５および外側の横巻き導体６は、例えば、θ１＝θ２＝５５°〜７５°で巻き付けて形成することができる。なお、「巻き角度」とは、ケーブルの軸方向に直交する横断線との角度をいうものとする。

横巻き導体５，６の巻き角度が５５°未満の場合、横巻き導体５，６に多くの材料が必要になるため、ケーブルの製造コストを下げられない。一方、横巻き導体５，６の巻き角度が７５°を超えた場合、コネクタ等への接続の端末加工時にバラけ易くなる。このため、横巻き導体５，６の巻き角度が５５°〜７５°に設定し、端末加工時のバラけを防止し、コスト的にも安価なものにすることができる。本実施例では、より好ましい形態として、横巻き導体５，６の巻き角度θ１＝θ２＝７０°とし、巻きピッチ１４（ｍｍ）程度で巻き付けている。

外被８は、押出機による押出し成形により形成することができ、外被材料には、例えば難燃ハロゲンフリー樹脂（ノンハロゲン樹脂ともいう）を用い、１層で形成することができる。また、外被８の外径が例えば３．０（ｍｍ）の場合、外被８の厚みは例えば０．５３（ｍｍ）とすることができる。

次に、シールドケーブルの試験結果を説明する。上述した本実施例（試料１）と、編組シールドによる従来品（試料２）について、マンドレルを用いた屈曲試験を行い、高い耐屈曲性を有するものをＡ評価とし、高い耐屈曲性を有しないものをＢ評価とした。
具体的には、試料１および試料２のいずれも、中心導体２は、外径０．１８（ｍｍ）の錫めっき軟銅線を７本撚って外径０．５４（ｍｍ）とし、絶縁体３は、厚み０．５８（ｍｍ）で外径１．６８（ｍｍ）の架橋ポリエチレンを用い、縦添えシールド導体４は、両面にアルミニウムを貼り付けたポリエステルテープを縦添えした。

試料１では、上述した２層の横巻きシールド導体７を用いており、錫めっき軟銅線を用いた素線径０．１（ｍｍ）のものが、同じ巻き方向で同じ巻きピッチで２重に巻き付けられている。そして、外被８は、難燃ハロゲンフリー樹脂で外径３．０（ｍｍ）となるように押出し成形で形成した。
一方、試料２では、１層の編組シールドで形成されており、錫めっき軟銅線を用いた素線径０．１（ｍｍ）のものが、互いに異なる巻き方向で同じ巻きピッチで巻き付けられている。外被８は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）で外径３．０（ｍｍ）となるように押出し成形で形成した。

そして、ケーブルの両側はマンドレル（半径Ｒ＝６（ｍｍ））で挟み付けられ、ケーブルの一端には荷重（５００ｇ）がかけられている。このケーブルの他端を、常温下で、ケーブルの長手方向を基準にして例えば９０°ずつ屈曲させた。屈曲回数が１５００回に到達した時点でケーブルを観察したところ、図３に示すように、試料２では、断線本数が３０本に達しており、全素線本数の４割近くも断線したため、Ｂ評価となった。

これに対し、試料１では、断線本数が１本だけしか観察されず、殆ど断線しなかったので、Ａ評価となった。
このように、横巻きシールド導体７を、１層目の横巻きと２層目の横巻きを同じ巻き方向、かつ、同じ巻きピッチの２重の横巻きで形成したので、１層目の上面と２層目の下面との交差部分が擦れ合わなくなり、断線し難くなる。よって、耐屈曲性の向上を図ることができる。

また、シールドケーブル１の外径を同じにした場合には、中心導体２を太くできるので、通信特性の高いシールドケーブルを提供することができる。
そして、２層の横巻きシールド導体７を用いれば、高い耐屈曲性を有した同軸ケーブルを提供することができ、例えば車載部品の屈曲部分に使用することができる。

また、上記の屈曲試験を常温よりも低い低温雰囲気下（−４０℃）で実施したところ、試料２では、外被８の破断が確認されたのに対し、試料１では、外被８の破断が確認されなかった。このように、外被８を難燃ハロゲンフリー樹脂で形成すれば、常温よりも低い低温雰囲気下（−４０℃）においても、耐屈曲性が低下しないシールドケーブルを提供することができる。

＜実施例２＞
上記実施例１では、内側の横巻き導体５および外側の横巻き導体６をいずれも同じ素線径のものを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明は、この例に限定されない。例えば、外側の横巻き導体６は内側の横巻き導体５の外側で円形に巻き付けられるので、図４に示すように、外側の横巻き導体６の素線径を、内側の横巻き導体５の素線径よりも太くしてもよい。外側の横巻き導体６を厚くすれば、ノイズ耐性の向上を図ることができる。

また、上記実施例１，２では、シールドケーブル１として同軸ケーブルの例を挙げて説明したが、本発明の横巻きシールド導体は、差動ケーブル（平衡ケーブルともいう）にも適用可能である。
なお、以下の実施例３〜６では、中心導体２の記載を簡略化しているが、実施例１，２のような撚り線でも単線でもよい。また、横巻きシールド導体７の記載も簡略化しているが、横巻き方向が同じで巻ピッチが同じの２層構造であれば、実施例１のように、１，２層目の素線径が同じでも、実施例２のように、２層目の素線径が１層目よりも太くてもよい。

＜実施例３＞
詳しくは、図５（Ａ）に示したシールドケーブル１は、並列に配置した２本の絶縁電線１０ａ，１０ｂを収容している。絶縁電線１０ａ，１０ｂは、縦添えシールド導体４の内周面に接触するように覆われている。絶縁電線１０ａ，１０ｂは差動伝送用の信号線であり、中心導体２と絶縁体３で形成されている。また、縦添えシールド導体４の外側に２層の横巻きシールド導体７を配し、その外側を外被８で被覆して構成される。

＜実施例４＞
また、図５（Ｂ）に示したシールドケーブル１は、信号線となる絶縁電線１０ａ，１０ｂの他、電源線となる絶縁電線１１ａ，１１ｂを収容している。計４本の絶縁電線１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、縦添えシールド導体４の内周面に接触するように覆われている。縦添えシールド導体４の外側には２層の横巻きシールド導体７が配されており、その外側が外被８で被覆されている。

＜実施例５＞
図６（Ａ）に示したシールドケーブル１には、信号線となる絶縁電線１０ａ，１０ｂと、電源線となる絶縁電線１１ａ，１１ｂとの計４本収容されているが、２本の絶縁電線１０ａ，１０ｂは縦添えシールド導体４ａで覆われている（シールド付きペアともいう）。シールド付きペアは２層の横巻きシールド導体７の内周面に接触するように覆われ、２本の絶縁電線１１ａ，１１ｂも横巻きシールド導体７の内周面に接触するように覆われており、横巻きシールド導体７の外側が外被８で被覆されている。

＜実施例６＞
図６（Ｂ）に示したシールドケーブル１には、信号線となる絶縁電線１０ａ，１０ｂと、電源線となる絶縁電線１１ａ〜１１ｇが計１５本収容されている。２本の絶縁電線１０ａ，１０ｂは、縦添えシールド導体（例えばアルミニウム製）４ｂで覆われており（アルミ遮蔽付きツイストペアともいう）、４組のツイストペアが収容されている。なお、各ツイストペアには、ドレイン線１２が、並列した絶縁電線１０ａ，１０ｂの間の凹部分に配置されている。また、計７本の絶縁電線１１ａ〜１１ｇがツイストペアの周囲に配されており、その周囲には、抑え巻きテープ２０が例えば横巻きに巻き付けられている。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…シールドケーブル、２…中心導体、３…絶縁体、４，４ａ，４ｂ…縦添えシールド導体、５…内側の横巻き導体、６…外側の横巻き導体、７…横巻きシールド導体、８…外被、１０ａ，１０ｂ…絶縁電線、１１ａ〜１１ｇ…絶縁電線、１２…ドレイン線、２０…抑え巻きテープ。

Claims (6)

1. 導体断面積が０.０５（ｍｍ²）〜１.２（ｍｍ²）の中心導体、絶縁体、横巻きシールド導体および外被を配したシールドケーブルであって、
   前記横巻きシールド導体は、横巻き方向が同じで巻きピッチが同じの２層で形成され、前記横巻きシールド導体を形成する１層目および２層目の横巻き導体の素線径は、０．０５（ｍｍ）〜０．１８（ｍｍ）である、シールドケーブル。
2. 前記２層目の横巻き導体の素線径が、前記１層目の横巻き導体の素線径よりも太くされている、請求項１に記載のシールドケーブル。
3. ケーブル軸方向に直交する横断線に対する角度を巻き角度としたとき、前記１層目および２層目の横巻き導体の巻き角度が５５°〜７５°である、請求項１または２に記載のシールドケーブル。
4. 前記外被がノンハロゲン樹脂で形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシールドケーブル。
5. 前記シールドケーブルが、前記中心導体、前記絶縁体、前記横巻きシールド導体および前記外被を同軸構造で配した同軸ケーブルである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシールドケーブル。
6. 前記絶縁体と前記横巻きシールド導体との間に、シールド部材が配されている、請求項５に記載のシールドケーブル。

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