JP2021022491A

JP2021022491A - 複合ケーブル

Info

Publication number: JP2021022491A
Application number: JP2019138437A
Authority: JP
Inventors: 剛塚原; Takeshi Tsukahara
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2021-02-18
Also published as: CN114080651A; US20220254549A1; WO2021021487A1

Abstract

【課題】隙間が極小で、外径が小さく、軽量で、取回しが容易で、コストが低く、信頼性が高くなるようにする。【解決手段】データ及び映像信号通信用の複合ケーブル１であって、複数本の小径電線と、該小径電線以上の外径を有する複数本の大径電線５０とが撚合されて形成された内層１１と、前記大径電線５０以上の外径を有する複数本の同軸線６０と、１本の前記大径電線５０とが、前記内層１１の周囲に撚合されて形成された外層１２とを備え、前記同軸線６０及び大径電線５０は、前記外層１２内において密接している。【選択図】図１

Description

本開示は、複合ケーブルに関するものである。

従来、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ、音楽プレーヤ、ゲーム機、ナビゲーション装置等の電子機器においては、機器本体とディスプレイ等の外部機器との接続のために、多数本の電線を集合させ一体化させたハーネス形状の多心ケーブルが用いられている。この場合、両端が電気コネクタに接続された多数本の電線を所定のピッチで並行に配列して平面状のフラットケーブルを構成することもあるが、取回しを容易にするために、電線を長さ方向の中間部で束ねて太い円筒状ケーブルを構成することもある。

しかし、各電線の太さは、伝送する対象が電力であるか信号であるかに応じて、また、信号であっても信号の種類に応じて、異なっている。そこで、太さの異なる複数種類の電線を適切な方法で束ねて円筒状にすることによって、電線同士の間に無駄な隙間が生じることがなく、断面積が小さくて取回しが容易で、コストを抑制することができる複合ケーブルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図１１は従来の複合ケーブルの横断面図である。

図において、８０１は通信ケーブルとしての複合ケーブルであり、中心寄りの内層８１１と、該内層８１１の周囲の外層８１２とに区画されている。

そして、前記内層８１１内には、番号１〜６が付与された第１種電線ユニット８５１が６本収容されている。該第１種電線ユニット８５１は、各々、径が０．６５〔ｍｍ〕の心線を２００本集合させたユニットである。

また、前記外層８１２内には、番号７〜１２が付与された第２種電線ユニット８５２が６本、及び、番号１３〜１８が付与された第３種電線ユニット８５３が６本収容されている。前記第２種電線ユニット８５２は、各々、径が０．４０〔ｍｍ〕の心線を２００本集合させたユニットである。また、前記第３種電線ユニット８５３は、各々、径が０．３２〔ｍｍ〕の心線を２００本集合させたユニットである。

このように、内層８１１内にもっとも太い第１種電線ユニット８５１を収容し、外層８１２内により細い第２種電線ユニット８５２及び第３種電線ユニット８５３を収容することによって、複合ケーブル８０１の重量が軽くなり、運搬及び敷設が容易になる。

特開昭５２−１４９３８８号公報

しかしながら、前記従来の複合ケーブル８０１においては、依然として、内層８１１及び外層８１２のそれぞれにおいて、第１種電線ユニット８５１、第２種電線ユニット８５２及び第３種電線ユニット８５３の間に無駄な隙間が存在し、断面積が十分に小さくなっていない。

ここでは、前記従来の複合ケーブルの問題点を解決して、隙間が極小で、外径が小さく、軽量で、取回しが容易で、コストが低く、信頼性の高い複合ケーブルを提供することを目的とする。

そのために、複合ケーブルにおいては、データ及び映像信号通信用の複合ケーブルであって、複数本の大径電線が撚合されて形成された内層と、前記大径電線以上の外径を有する複数本の同軸線と、１本の前記大径電線とが、前記内層の周囲に撚合されて形成された外層とを備え、前記同軸線及び大径電線は、前記外層内において密接している。

他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記外層内の大径電線は、グラウンド線である。

更に他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記同軸線は、ＵＳＢ用同軸線又はビデオ用同軸線であり、８本である。

更に他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記内層は、大径電線以下の外径を有する複数本の小径電線を備え、前記内層の外周円は、前記内層内の大径電線の外周に接するように形成され、前記小径電線は、前記外周円内において前記大径電線の隙間に配設される。

更に他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記内層内の大径電線は２本であり、前記外層内の同軸線は８本であり、該同軸線は、前記内層の外周円の中心Ｏから各同軸線の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．１３２度となるように配置されている。

更に他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記大径電線の直径ｄは、前記同軸線の半径ｒの１．９１４倍である。

更に他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記内層内の大径電線は３本であり、前記外層内の同軸線は８本であり、該同軸線は、前記内層の外周円の中心Ｏから各同軸線の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．３８０度となるように配置されている。

更に他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記大径電線の直径ｄは、前記同軸線の半径ｒの１．７６１倍である。

更に他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記内層内の大径電線は４本であり、前記外層内の同軸線は８本であり、該同軸線は、前記内層の外周円の中心Ｏから各同軸線の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．７４２度となるように配置されている。

更に他の複合ケーブルにおいては、さらに、前記大径電線の直径ｄは、前記同軸線の半径ｒの１．５５１倍である。

本開示によれば、複合ケーブルは、内部の隙間が極小で、外径が小さく、軽量で、取回しが容易となる。また、コストを低減することができ、信頼性が向上する。

第１の実施の形態における複合ケーブルの横断面図である。比較例における複合ケーブルの横断面図である。第１の実施の形態における複合ケーブルの電線の最密充填配置を説明する横断面図であって、（ａ）は外層内の配置を最密化する前の状態を示し、（ｂ）は外層内の配置を最密化した後の状態を示している。第１の実施の形態における複合ケーブルの径とグラウンド線の径との関係を説明する第１の模式横断面図である。第１の実施の形態における複合ケーブルの径とグラウンド線の径との関係を説明する第２の模式横断面図である。第１の実施の形態における複合ケーブルの径とグラウンド線の径との関係を説明する第３の模式横断面図である。第２の実施の形態における複合ケーブルの横断面図である。第２の実施の形態における複合ケーブルの電線の最密充填配置を説明する模式横断面図である。第３の実施の形態における複合ケーブルの横断面図である。第３の実施の形態における複合ケーブルの電線の最密充填配置を説明する模式横断面図である。従来の複合ケーブルの横断面図である。

以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は第１の実施の形態における複合ケーブルの横断面図、図２は比較例における複合ケーブルの横断面図である。

図１において、１は本実施の形態における複合ケーブルであり、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ、音楽プレーヤ、ゲーム機、ナビゲーション装置等の電子機器における機器本体とディスプレイ等の外部機器との接続に使用され、好適には、各種データ及び映像信号の送受信、並びに、外部機器への電力供給のために使用される。

図２には、一般的に、ゲーム機等において機器本体と外部機器との接続に使用される複合ケーブル９０１の横断面が示されている。該複合ケーブル９０１の内部は、中心寄りの内層９１１と、該内層９１１の周囲の外層９１２とに区画され、該外層９１２の周囲には、例えば、樹脂テープ等を巻付けることによって、外側押えテープ層９２２が形成されている。また、該外側押えテープ層９２２の外周には、例えば、金属製の編組等から成る外側シールド９７１が配設され、さらに、該外側シールド９７１の外周には、樹脂等から成るシースとしての外部被覆９２１が配設されている。

前記内層９１１内には、撚合された一対の電源線９５１が収容されている。また、前記内層９１１内における隙間、すなわち、電源線９５１の存在しない空間には、複数本（図に示される例では、４本）の信号線９６１が収容されている。なお、前記電源線９５１及び信号線９６１は、それぞれ、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含んでいる。さらに、前記電源線９５１及び信号線９６１の周囲には、例えば、樹脂テープや紙テープ、導電テープ、紐等を巻付けることによって、内側押えテープ層９１３が形成され、内層９１１と外層９１２とを区画している。

また、該外層９１２内には、一対のグラウンド線（又は、電源線でもよい）９５２とともに、高速のデータ通信用の複数本（図に示される例では、４本）のＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）用同軸線９６２、及び、映像信号（ビデオ信号）の通信用の複数本（図に示される例では、４本）のビデオ用同軸線９６３が収容されている。なお、前記グラウンド線９５２は、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含み、前記ＵＳＢ用同軸線９６２及びビデオ用同軸線９６３は、それぞれ、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う誘電体層と、該誘電体層の周囲を覆う導電性のシールド層と、該シールド層の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含んでいる。そして、前記グラウンド線９５２、ＵＳＢ用同軸線９６２及びビデオ用同軸線９６３は、内層９１１の周囲に均一に撚合されている。

一般的に、前記ＵＳＢ用同軸線９６２とビデオ用同軸線９６３とでは、特性インピーダンスが異なるので、径が異なっており、ＵＳＢ用同軸線９６２よりもビデオ用同軸線９６３の方が径が大きくなっている。また、前記グラウンド線９５２は、使用条件に応じて抵抗値〔Ω／ｍ〕の上限が設定されることが多いので、一般的には、設定された抵抗値の上限に応じて、最適な径と本数とが選択される。さらに、前記電源線９５１は、グラウンド線９５２と同様に設定された抵抗値の上限や最大許容電流に応じて、最適な径と本数とが選択される。さらに、前記信号線９６１は、低速のデータ通信用に使用されるので、ディスクリートワイヤが採用され、できる限り径の小さなワイヤが選択される。

前記複合ケーブル９０１においては、これらの条件を考慮して、各電線の最適な組合せが決定される。また、各電線間の隙間に介在物を挿入して、複合ケーブル９０１全体が丸くなるように仕上げられる。さらに、電気要求特性の１つであるスキュー（Ｓｋｅｗ）特性を満たすには、同軸電線である同軸線を外層９１２において、均一に撚合せることが重要である。その際に、内層９１１と外層９１２との間に隙間が生じると、スキュー乱れの要因となる。

しかし、前記複合ケーブル９０１では、電線の種類が５種類と多く、また、同じ同軸線であってもＵＳＢ用同軸線９６２とビデオ用同軸線９６３とで径が異なっているので、安定的に撚合せることが困難であり、スキュー特性が不安定になってしまう。さらに、電線の種類が多いと、複合ケーブル９０１自体のコストや複合ケーブル９０１の端末加工費が上昇してしまう。

そこで、本実施の形態における複合ケーブル１では、図１に示されるように、電線の種類が２種類と少なく、複合ケーブル１の径が最小化されている。具体的には、電力の送電に使用される電源線５１とグラウンド線５２とが同じ種類で同じ径の電線なので１種類であり、高速のデータ通信用に使用されるＵＳＢ用同軸線６２と映像信号通信に使用されるビデオ用同軸線６３とが同じ種類で同じ径の同軸線なので１種類である。なお、以降において、電源線５１とグラウンド線５２とを統括的に説明する場合には大径電線５０と称し、ＵＳＢ用同軸線６２とビデオ用同軸線６３とを統括的に説明する場合には同軸線６０と称することとする。前記大径電線５０は低速データ通信用に使用される小径電線としての信号線６１以上の外径を有し、前記同軸線６０は大径電線５０以上の外径を有している。これにより、前記複合ケーブル１では、内部に含まれる電線の配置を最密化して、すなわち、その横断面内における電線の最密充填配置を実現して、径を最小化することができる。

図１に示される例において、複合ケーブル１の内部は、中心寄りの内層１１と、該内層１１の周囲の外層１２とに区画され、該外層１２の周囲には、例えば、樹脂テープや紙テープ、紐等を巻付けることによって、外側押えテープ層２２が形成されている。また、該外側押えテープ層２２の外周には、例えば、金属製の横巻シールド等から成る外側シールド７１が配設され、さらに、該外側シールド７１の外周には、樹脂等から成るシースとしての外部被覆２１が配設されている。なお、前記外側シールド７１は、適宜、省略することもできる。

前記内層１１内には、互いに密接するように撚合された一対の電源線５１が収容されている。なお、各電源線５１は、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含んでいる。そして、撚合された一対の電源線５１の周囲には、例えば、樹脂テープや紙テープ、導電テープ、紐等を巻付けることによって、内側押えテープ層１３が形成され、内層１１と外層１２とを区画している。前記内側押えテープ層１３は、前記電源線５１の外周面に密接し、かつ、断面円形となるように形成されている。したがって、撚合された一対の電源線５１は、内層１１内に最密化されて配置されている。

また、前記内層１１内における隙間、すなわち、電源線５１の存在しない空間には、複数本（図に示される例では、４本）の信号線６１が収容されてもよい。なお、各信号線６１は、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含んでいる。前記信号線６１は、前記電源線５１の外周面に接触し、かつ、断面円形となるように形成された前記内側押えテープ層１３内に収容されるのであれば、いかなる本数であっても、いかなる径のものであってもよい。

そして、前記外層１２内には、１本のグラウンド線５２とともに、複数本（図に示される例では、合計８本）の同軸線として、ＵＳＢ用同軸線６２及びビデオ用同軸線６３が収容されている。前記ＵＳＢ用同軸線６２は、機器本体と外部機器との間でＵＳＢ信号の送受信を行うための電線であり、例えば、機器本体から外部機器へＵＳＢ信号の送信を行うために２本のＵＳＢ用同軸線６２が割当てられ、外部機器から機器本体へＵＳＢ信号の送信を行うために２本のＵＳＢ用同軸線６２が割当てられている。また、前記ビデオ用同軸線６３は、機器本体と外部機器との間で映像信号の送受信を行うための電線であり、例えば、機器本体から外部機器へ映像信号の送信を行うために２本のビデオ用同軸線６３が割当てられ、外部機器から機器本体へ映像信号の送信を行うために２本のビデオ用同軸線６３が割当てられている。

なお、前記グラウンド線５２は、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含み、前記電源線５１と同じ種類で同じ径の電線である。また、前記ＵＳＢ用同軸線６２及びビデオ用同軸線６３は、それぞれ、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う誘電体層と、該誘電体層の周囲を覆う導電性のシールド層と、該シールド層の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含んでいる。なお、前記ＵＳＢ用同軸線６２とビデオ用同軸線６３とは、同じ種類で同じ径の電線である。そして、前記グラウンド線５２、ＵＳＢ用同軸線６２及びビデオ用同軸線６３は、内層１１の周囲に均一に、かつ、互いに密接して撚合されている。そして、前記外側押えテープ層２２は、前記グラウンド線５２、ＵＳＢ用同軸線６２及びビデオ用同軸線６３の外周面に密接し、かつ、断面円形となるように形成されている。したがって、撚合されたグラウンド線５２、ＵＳＢ用同軸線６２及びビデオ用同軸線６３は、外層１２内に最密化されて配置されている。なお、内層１１内の一対の電源線５１と、外層１２内のグランド線５２とは、前述のように、同じ種類で同じ径の電線であるため、内層１１内にグランド線５２と１本の電源線５１とが配置され、外層１２内に他の１本の電源線５１が配置されてもよい。

次に、前記構成の複合ケーブル１において、内部に含まれる電線の配置を最密化する方法について説明する。

図３は第１の実施の形態における複合ケーブルの電線の最密充填配置を説明する横断面図、図４は第１の実施の形態における複合ケーブルの径とグラウンド線の径との関係を説明する第１の模式横断面図、図５は第１の実施の形態における複合ケーブルの径とグラウンド線の径との関係を説明する第２の模式横断面図、図６は第１の実施の形態における複合ケーブルの径とグラウンド線の径との関係を説明する第３の模式横断面図である。なお、図３において、（ａ）は外層内の配置を最密化する前の状態を示し、（ｂ）は外層内の配置を最密化した後の状態を示している。

図３（ａ）に示される例においては、外層１２内に配設されたグラウンド線５２の外周が両側の同軸線６０の外周と接触しておらず、前記グラウンド線５２と両側の同軸線６０との間に無駄な隙間１２ａが生じている。なお、図１に示される例と同様に、すべての同軸線６０の直径は同一であり、すべての大径電線５０の直径は同一である。

例えば、前記同軸線６０の直径が０．７９０〔ｍｍ〕であり、前記大径電線５０の直径も０．７９０〔ｍｍ〕であるとすると、図３（ａ）に示される複合ケーブル１の直径（外部被覆２１の外表面の直径）は、４．４６０〔ｍｍ〕となる。

そこで、前記大径電線５０、すなわち、電源線５１及びグラウンド線５２の直径を減少させて無駄な隙間１２ａを消滅させることとする。このように、電源線５１の直径を減少させると、撚合された一対の電源線５１を収容する内層１１の外径が減少するので、内層１１の外側の外層１２の円周方向の長さが減少し、外層１２内に配設された電線同士の間隔が狭くならざるを得ない。したがって、図３（ｂ）に示されるように、外層１２内に配設されたグラウンド線５２の外周が両側の同軸線６０の外周と接触し、無駄な隙間１２ａが消滅した状態となる。

例えば、同軸線６０の直径を図３（ａ）に示される例と同様にして、大径電線５０の直径を０．７９０〔ｍｍ〕から０．７５６〔ｍｍ〕に減少させると、図３（ｂ）に示されるように、電線の配置が最密化され、外層１２内における無駄な隙間１２ａが消滅した状態となる。そして、図３（ｂ）に示される複合ケーブル１の直径（外部被覆２１の外表面の直径）は、４．３９３〔ｍｍ〕となる。

このように、内部に含まれる電線の配置を最密化すると、複合ケーブル１の外径を減少させることができる。

次に、内部に含まれる電線の具体的な配置方法について説明する。

図４〜６においては、外側シールド７１、外部被覆２１及び信号線６１の図示が省略され、また、電源線５１、グラウンド線５２、ＵＳＢ用同軸線６２、ビデオ用同軸線６３等の図示も簡略化され、円として描画されている。なお、１１Ａは内層１１の外周円であり、１２Ａは外層１２の外周円である。そして、２本の電源線５１は、内層１１に最密化されて収容されているので、同心円上に配置されて互いに外周が接しているとともに、内層１１の外周円１１Ａとも接しているものとする。同様に、８本の同軸線６０も、外層１２に最密化されて収容されているので、同心円上に配置されて互いに外周が接しているとともに、内層１１の外周円１１Ａ及び外層１２の外周円１２Ａとも接しているものとする。また、Ｏは外周円１１Ａ及び１２Ａの中心であり、Ｘ軸は、複合ケーブル１の横断面において、中心Ｏとグラウンド線５２及び同軸線６０の境界とを通る座標軸であり、Ｙ軸は、中心Ｏを通り、Ｘ軸に直交する座標軸である。

本実施の形態においては、前述のように内側押えテープ層１３が撚合された一対の電源線５１の外周面に密接して断面円形となるように形成されているので、内層１１の外周円１１Ａの半径は電源線５１の直径と等しい。そこで、図４に示されるように、内層１１に収容された電源線５１の直径をｄとし、外層１２に収容された同軸線６０の半径をｒとし、中心ＯとＸ軸に外周が接する同軸線６０の中心とを結ぶ直線とＸ軸との間の角度をθとすると、次の式（１）が成立する。
ｓｉｎθ＝ｒ／（ｄ＋ｒ）・・・式（１）
ところで、複合ケーブル１の外径は、外層１２に収容されたグラウンド線５２が細ければ細いほど、小さくなる。そこで、図４に示される例においては、電源線５１の直径ｄが０．８８６〔ｍｍ〕であるのに対して、グラウンド線５２の直径が０．４６６〔ｍｍ〕であるものとした。また、同軸線６０の直径は０．９９０〔ｍｍ〕であるものとした。なお、グラウンド線５２は、その外周が内層１１の電源線５１に接するように配置されているものとする。この場合、外層１２の外周円１２Ａの直径は３．７５３〔ｍｍ〕となる。

ここで、前記グラウンド線５２の半径をｘとし、中心ＯとＸ軸に外周が接するグラウンド線５２の中心とを結ぶ直線とＸ軸との間の角度をθ’とすると、次の式（２）が成立する。
ｓｉｎθ’＝ｘ／（ｄ＋ｘ）・・・式（２）
また、中心Ｏから各同軸線６０の円へ引いた２本の接線同士のなす角度は２θであり、中心Ｏからグラウンド線５２の円へ引いた２本の接線同士のなす角度は２θ’であるところ、外層１２に収容された８本の同軸線６０及び１本のグラウンド線５２は外周が相互に接しているから、次の式（３）が成立する。
８（２θ）＋２θ’＝３６０度・・・式（３）
該式（３）を変形して、次の式（４）を得ることができる。
２θ＝（３６０−２θ’）／８・・・式（４）
ところで、グラウンド線５２は、図２に示される例においても説明したように、使用条件に応じて抵抗値〔Ω／ｍ〕の上限が設定されることが多いので、一般的には、少しでも径を大きくすることが望ましい。そこで、図４に示される例において、グラウンド線５２の直径を０．４６６〔ｍｍ〕から０．６９９〔ｍｍ〕に増加させると、図５に示されるように、外層１２の外周円１２Ａの直径も３．７５３〔ｍｍ〕から３．８１７〔ｍｍ〕に増加してしまう。なお、図５に示される例においては、外層１２に配置されたすべての電線が相互に接触し、かつ、内層１１の外周円１１Ａとも接触する、という状態を維持するために、内層１１に配置された電源線５１の直径ｄも０．８８６〔ｍｍ〕から０．９１８〔ｍｍ〕に増加している。

ここで、グラウンド線５２の直径を更に増加させ、図１に示される例と同様に、電源線５１の直径と等しくする。なお、これ以上グラウンド線５２の直径を増加させると、グラウンド線５２が外層１２の外周円１２Ａからはみ出てしまい、複合ケーブル１の外径が急激に増加してしまうので、電源線５１の直径がグラウンド線５２の直径の実際的な最大値であると考えられる。

図６に示されるように、グラウンド線５２の直径を電源線５１の直径と等しくすると、２ｘ＝ｄとなる。これを前記式（２）に代入すると、次の式（５）を得ることができる。
ｓｉｎθ’＝ｘ／（２ｘ＋ｘ）＝１／３・・・式（５）
なお、図６に示される例において、グラウンド線５２及び電源線５１の直径は、０．９４８〔ｍｍ〕になっている。また、外層１２の外周円１２Ａの直径も３．８７５〔ｍｍ〕になっている。

前記式（５）を満たすθ’は、θ’＝１９．４７１度である。これを前記式（４）に代入すると、次の式（６）を得ることができる。
θ＝２０．０６６度・・・式（６）
これを前記式（１）に代入すると、次の式（７）を得ることができる。
ｄ＝１．９１４ｒ・・・式（７）
前記式（６）から、次のことが言える。すなわち、中心Ｏから各同軸線６０の円へ引いた２本の接線同士のなす角度が２θ＝４０．１３２度となるように、同軸線６０を配置すると、図６に示されるように、グラウンド線５２の径を電源線５１の径と等しくすることができる。そして、このとき、同軸線６０の半径ｒと電源線５１の直径ｄとの関係は、前記式（７）で表される。

本実施の形態における複合ケーブル１は、径が最小の信号線６１、大径電線５０及び同軸線６０の３種類の電線を含んでいる。そして、内層１１には、互いに接触するように撚合された２本の大径電線５０と複数本（例えば、４本）の信号線６１が収容される。なお、内層１１に含まれる大径電線５０は、１本であると断線の可能性があるので、２本以上が撚合されたものであることが望ましい。また、信号線６１は、内層１１の外周円１１Ａ内において大径電線５０が存在しない箇所、すなわち、隙間に収容し得るのであれば、いかなる本数であってもよいし、いかなる径のものであってもよい。

また、外層１２内には、８本の同軸線６０及び１本のグラウンド線５２が収容され、グラウンド線５２の径を電源線５１の径と等しくし、同軸線６０の半径ｒと電源線５１の直径ｄとの関係を前記式（７）で表されるようにするとともに、中心Ｏから各同軸線６０の円へ引いた２本の接線同士のなす角度が４０．１３２度となるように８本の同軸線６０が配置されている。

これにより、複合ケーブル１の内部に含まれる電線の種類を２種類に低減し、かつ、その配置を最密化することができる。したがって、複合ケーブル１の製造コストを低減することができる。また、複合ケーブル１の端末加工が容易になり、加工コストを低減することができる。さらに、介在物を使用することなしに同軸線６０を安定的に撚合せることができ、スキュー特性が向上する。

このように、本実施の形態において、データ及び映像信号通信用の複合ケーブル１は、複数本の信号線６１と、信号線６１以上の外径を有する複数本の大径電線５０とが撚合されて形成された内層１１と、大径電線５０以上の外径を有する複数本の同軸線６０と、１本の大径電線５０とが、内層１１の周囲に撚合されて形成された外層１２とを備え、同軸線６０及び大径電線５０は、外層１２内において密接している。

これにより、複合ケーブル１は、内部の隙間が極小で、外径が小さく、軽量で、取回しが容易となる。また、コストを低減することができ、信頼性が向上する。

また、外層１２内の大径電線５０は、グラウンド線５２である。さらに、同軸線６０は、ＵＳＢ用同軸線６２又はビデオ用同軸線６３であり、８本である。さらに、内層１１の外周円１１Ａは、内層１１内の大径電線５０の外周に接するように形成され、信号線６１は、外周円１１Ａ内において大径電線５０の隙間に配設される。このように、複合ケーブル１の内部に含まれる電線の種類が低減されているので、電線の配置を容易に最密化することができ、安定したスキュー特性を得ることができる。

さらに、内層１１内の大径電線５０は２本であり、外層１２内の同軸線６０は８本であり、同軸線６０は、内層１１の外周円１１Ａの中心Ｏから各同軸線６０の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．１３２度となるように配置されている。さらに、大径電線５０の直径ｄは、同軸線６０の半径ｒの１．９１４倍である。これにより、複合ケーブル１の内部における電線の最密充填配置を実現することができ、複合ケーブル１の外径を最小化することができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図７は第２の実施の形態における複合ケーブルの横断面図である。

本実施の形態における複合ケーブル１の内層１１内には、互いに密接するように撚合された３本の電源線５１が収容されている。そして、撚合された３本の電源線５１の周囲には、例えば、樹脂テープ等を巻付けることによって、内側押えテープ層１３が形成され、内層１１と外層１２とを区画している。前記内側押えテープ層１３は、前記電源線５１の外周面に密接し、かつ、断面円形となるように形成されている。したがって、撚合された３本の電源線５１は、内層１１内に最密化されて配置されている。

また、前記内層１１内における隙間、すなわち、電源線５１の存在しない空間には、複数本（図に示される例では、３本）の信号線６１が収容されている。なお、各信号線６１は、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含んでいる。

なお、本実施の形態における複合ケーブル１のその他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

次に、本実施の複合ケーブル１において、内部に含まれる電線の配置を最密化する方法について説明する。

図８は第２の実施の形態における複合ケーブルの電線の最密充填配置を説明する模式横断面図である。

前記第１の実施の形態においては、内層１１に収容された電源線５１は２本であって相互に密接していたので、内層１１の外周円１１Ａの半径が電源線５１の直径ｄと等しくなっていたが、本実施の形態においては、電源線５１が３本なので、図に示されるように、中心Ｏが電源線５１の外周の外側に位置し、内層１１の外周円１１Ａの半径Ｒが電源線５１の直径ｄより大きくなっている。幾何学的には、内層１１に収容された電源線５１がｎ本である場合、前記半径Ｒは次の式（８）によって求められる。
Ｒ＝（１／（２ｓｉｎ（３６０度／２×ｎ））＋１／２）ｄ・・・式（８）
具体的には、半径Ｒ＝１．０７７３５ｄである。

すると、前記式（１）及び（２）は、次の式（１’）及び（２’）のようになる。
ｓｉｎθ＝ｒ／（１．０７７３５ｄ＋ｒ）・・・式（１’）
ｓｉｎθ’＝ｘ／（１．０７７３５ｄ＋ｘ）・・・式（２’）
そして、前記式（５）は、次の式（５’）のようになる。
ｓｉｎθ’＝０．３１６９８・・・式（５’）
該式（５’）を満たすθ’は、θ’＝１８．４８度である。これを前記式（４）に代入すると、次の式（６’）を得ることができる。
θ＝２０．１９度・・・式（６’）
また、前記式（７）は、次の式（７’）のようになる。
ｄ＝１．７６１ｒ・・・式（７’）
したがって、本実施の形態においては、中心Ｏから各同軸線６０の円へ引いた２本の接線同士のなす角度が２θ＝４０．３８０度となるように、同軸線６０を配置すると、図に示されるように、グラウンド線５２の径を電源線５１の径と等しくすることができる。そして、同軸線６０の半径ｒと電源線５１の直径ｄとの関係は、前記式（７’）で表される。

このように、本実施の形態における複合ケーブル１では、内層１１内に互いに密接するように撚合された３本の電源線５１が収容され、同軸線６０の半径ｒと電源線５１の直径ｄとの関係が前記式（７’）で表されるようになっている。これにより、複合ケーブル１の内部に含まれる電線の種類を２種類に低減し、かつ、その配置を最密化することができる。

なお、本実施の形態における複合ケーブル１のその他の点の構成、動作及び効果については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

このように、本実施の形態において、内層１１内の大径電線５０は３本であり、外層１２内の同軸線６０は８本であり、同軸線６０は、内層１１の外周円１１Ａの中心Ｏから各同軸線６０の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．３８０度となるように配置されている。また、大径電線５０の直径ｄは、同軸線６０の半径ｒの１．７６１倍である。

これにより、複合ケーブル１の内部における電線の最密充填配置を実現することができ、複合ケーブル１の外径を最小化することができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図９は第３の実施の形態における複合ケーブルの横断面図である。

本実施の形態における複合ケーブル１の内層１１内には、互いに密接するように撚合された４本の電源線５１が収容されている。そして、撚合された４本の電源線５１の周囲には、例えば、樹脂テープ等を巻付けることによって、内側押えテープ層１３が形成され、内層１１と外層１２とを区画している。前記内側押えテープ層１３は、前記電源線５１の外周面に密接し、かつ、断面円形となるように形成されている。したがって、撚合された４本の電源線５１は、内層１１内に最密化されて配置されている。

また、前記内層１１内における隙間、すなわち、電源線５１の存在しない空間には、複数本（図に示される例では、４本）の信号線６１が収容されている。なお、各信号線６１は、撚合された複数本の導電性の心線と、撚合された心線の周囲を覆う絶縁性の被覆とを含んでいる。

なお、本実施の形態における複合ケーブル１のその他の点の構成については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

図１０は第３の実施の形態における複合ケーブルの電線の最密充填配置を説明する模式横断面図である。

前記第１の実施の形態においては、内層１１に収容された電源線５１は２本であって相互に密接していたので、内層１１の外周円１１Ａの半径が電源線５１の直径ｄと等しくなっていたが、本実施の形態においては、電源線５１が４本なので、図に示されるように、中心Ｏが電源線５１の外周の外側に位置し、内層１１の外周円１１Ａの半径Ｒが電源線５１の直径ｄより大きくなっている。具体的には、幾何学的に求めると、内層１１の外周円１１Ａの半径Ｒ＝１．２０７１ｄである。

すると、前記式（１）及び（２）は、次の式（１’’）及び（２’’）のようになる。
ｓｉｎθ＝ｒ／（１．２０７１ｄ＋ｒ）・・・式（１’’）
ｓｉｎθ’＝ｘ／（１．２０７１ｄ＋ｘ）・・・式（２’’）
そして、前記式（５）は、次の式（５’’）のようになる。
ｓｉｎθ’＝０．２９２８・・・式（５’’）
前記式（５’’）を満たすθ’は、θ’＝１７．０３度である。これを前記式（４）に代入すると、次の式（６’’）を得ることができる。
θ＝２０．３７度・・・式（６’’）
また、前記式（７）は、次の式（７’’）のようになる。
ｄ＝１．５５１ｒ・・・式（７’’）
したがって、本実施の形態においては、中心Ｏから各同軸線６０の円へ引いた２本の接線同士のなす角度が２θ＝４０．７４２度となるように、同軸線６０を配置すると、図に示されるように、グラウンド線５２の径を電源線５１の径と等しくすることができる。そして、同軸線６０の半径ｒと電源線５１の直径ｄとの関係は、前記式（７’’）で表される。

このように、本実施の形態における複合ケーブル１では、内層１１内に互いに密接するように撚合された４本の電源線５１が収容され、同軸線６０の半径ｒと電源線５１の直径ｄとの関係が前記式（７’’）で表されるようになっている。これにより、複合ケーブル１の内部に含まれる電線の種類を３種類に低減し、かつ、その配置を最密化することができる。

なお、本実施の形態における複合ケーブル１のその他の点の構成、動作及び効果については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

このように、本実施の形態において、内層１１内の大径電線５０は４本であり、外層１２内の同軸線６０は８本であり、同軸線６０は、内層１１の外周円１１Ａの中心Ｏから各同軸線６０の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．７４２度となるように配置されている。また、大径電線５０の直径ｄは、同軸線６０の半径ｒの１．５５１倍である。

なお、本明細書の開示は、好適で例示的な実施の形態に関する特徴を述べたものである。ここに添付された特許請求の範囲内及びその趣旨内における種々の他の実施の形態、修正及び変形は、当業者であれば、本明細書の開示を総覧することにより、当然に考え付くことである。

本開示は、複合ケーブルに適用することができる。

１、８０１、９０１複合ケーブル
１１、８１１、９１１内層
１１Ａ、１２Ａ外周円
１２、８１２、９１２外層
１２ａ隙間
１３、９１３内側押えテープ層
２１、９２１外部被覆
２２、９２２外側押えテープ層
５０大径電線
５１、９５１電源線
５２、９５２グラウンド線
６０同軸線
６１、９６１信号線
６２、９６２ＵＳＢ用同軸線
６３、９６３ビデオ用同軸線
７１、９７１外側シールド
８５１第１種電線ユニット
８５２第２種電線ユニット
８５３第３種電線ユニット

Claims

（ａ）データ及び映像信号通信用の複合ケーブルであって、
（ｂ）複数本の大径電線が撚合されて形成された内層と、
（ｃ）前記大径電線以上の外径を有する複数本の同軸線と、１本の前記大径電線とが、前記内層の周囲に撚合されて形成された外層とを備え、
（ｄ）前記同軸線及び大径電線は、前記外層内において密接していることを特徴とする複合ケーブル。
前記外層内の大径電線は、グラウンド線である請求項１に記載の複合ケーブル。
前記同軸線は、ＵＳＢ用同軸線又はビデオ用同軸線であり、８本である請求項１又は２に記載の複合ケーブル。
前記内層は、大径電線以下の外径を有する複数本の小径電線を備え、
前記内層の外周円は、前記内層内の大径電線の外周に接するように形成され、前記小径電線は、前記外周円内において前記大径電線の隙間に配設される請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
前記内層内の大径電線は２本であり、前記外層内の同軸線は８本であり、該同軸線は、前記内層の外周円の中心から各同軸線の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．１３２度となるように配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
前記大径電線の直径は、前記同軸線の半径の１．９１４倍である請求項５に記載の複合ケーブル。
前記内層内の大径電線は３本であり、前記外層内の同軸線は８本であり、該同軸線は、前記内層の外周円の中心から各同軸線の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．３８０度となるように配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
前記大径電線の直径は、前記同軸線の半径の１．７６１倍である請求項７に記載の複合ケーブル。
前記内層内の大径電線は４本であり、前記外層内の同軸線は８本であり、該同軸線は、前記内層の外周円の中心から各同軸線の円周に引いた２本の接線同士のなす角度が４０．７４２度となるように配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合ケーブル。
前記大径電線の直径は、前記同軸線の半径の１．５５１倍である請求項９に記載の複合ケーブル。