JP2021174742A

JP2021174742A - 通信ケーブル及びワイヤハーネス

Info

Publication number: JP2021174742A
Application number: JP2020080185A
Authority: JP
Inventors: 敏晴清水; Toshiharu Shimizu
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-11-01
Also published as: US20210343451A1; CN113593755A; EP3905281A1; EP3905281B1

Abstract

【課題】伝送特性及び可撓性を向上させることができる通信ケーブル及びワイヤハーネスを提供する。【解決手段】通信ケーブル１は、２芯の通信線１０とドレン線２０とを金属箔３０により一括して覆ったものであって、２芯の通信線１０は、それぞれが導体１１と導体１１を被覆した絶縁体１２とを有した絶縁電線であって、互いに撚り合わされており、絶縁体１２は、発泡率が４５％以下とされている。また、絶縁体１２は、発泡率が２８％以上とされていることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、通信ケーブル及びワイヤハーネスに関する。

従来、自動車用の通信線は、ワイヤハーネスのレイアウトの都合上、省スペース内での電線折り曲げ箇所が多数発生するため、電線を互いに撚り合わせて（ツイストさせて）可撓性を持たせたＳＴＰ（シールド付きツイストペア）線が用いられていた。このようなＳＴＰ線は、対撚線の周囲に例えば金属箔が設けられているが、対撚線の導体と金属箔との距離が不均一になり易いことから、特定の周波数での大幅な減衰量増加（サックアウト）が発生してしまう。

そこで、民生分野では平行配置された２芯の通信線の隙間にドレン線を配置し、これらを金属箔により一括して覆ったＳＰＰ（Shielded Parallel Pair）線が使用されている（例えば特許文献１参照）。このＳＰＰ線は、２芯の通信線が撚られていないことから、通信線の導体と金属箔との距離が安定的になり易く、サックアウトを抑制することができる。

特開２０１５−１８５５２７号公報

しかし、特許文献１に記載の民生用のＳＰＰ線については、２芯の通信線が撚られていないことから、曲げ易い方向と曲げ難い方向が存在し、可撓性の面で向上の余地があるものであった。そこで、２芯の通信線を互いに撚り合わせると対撚線の導体と金属箔との距離が不均一になり易くサックアウトの問題が生じてしまい、サックアウト周波数（減衰量が最も増加したときの周波数）が伝送したい信号等の周波数と重なる場合等においては信号等の伝送特性について大きく低下してしまうこととなる。

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、その目的とするところは、伝送特性及び可撓性を向上させることができる通信ケーブル及びワイヤハーネスを提供することにある。

本発明は、２芯の通信線とドレン線とを金属箔により一括して覆った通信ケーブルであって、前記２芯の通信線は、それぞれが導体と前記導体を被覆した絶縁体とを有した絶縁電線であって、互いに撚り合わされており、前記絶縁体は、発泡率が４５％以下とされている。

本発明によれば、２芯の通信線は互いに撚り合わされているため、特定方向に曲げ難くなることがなく、ＳＰＰ線と比較して可撓性を向上させることができる。また、絶縁体は発泡されていることから、仮にサックアウトが発生してもサックアウト周波数を高周波化することができ、伝送信号の周波数と重なり難くすることが可能となる。加えて、発泡率が４５％以下に抑えられていることから、発泡率４５％超のように絶縁体が潰れてインピーダンスが大きく変化してしまうことも抑えることができる。従って、伝送特性及び可撓性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る通信ケーブルを含むワイヤハーネスの一例を示す斜視図である。実施例１〜７及び比較例１，２の通信ケーブルに係るサックアウト周波数及び２倍径曲げ時におけるインピーダンスを示す表である。実施例２，７及び比較例１の通信ケーブルに係るサックアウト周波数を示すグラフである。実施例７に係る通信ケーブルの曲げ時におけるインピーダンスを示すグラフである。

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通信ケーブルを含むワイヤハーネスの一例を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係るワイヤハーネスＷＨは、複数の電線Ｗを束にしたものであり、複数の電線Ｗの少なくとも１本（１回路）が以下に詳細説明する通信ケーブル１により構成されている。

このようなワイヤハーネスＷＨは、例えば複数の電線Ｗの両端部にコネクタ（図示せず）を備えていてもよいし、通信ケーブル１をまとめるためにテープ（図示せず）が巻かれていてもよい。また、ワイヤハーネスＷＨは、コルゲートチューブ等の外装部品（図示せず）を備えていてもよい。

通信ケーブル１は、２芯の通信線１０と、ドレン線２０と、金属箔３０と、抑え４０とを備えている。

２芯の通信線１０は、それぞれが信号伝達するための断面円形等となる絶縁電線である。これら２芯の通信線１０は、導体１１と絶縁体１２とを備えている。本実施形態において２芯の通信線１０は互いに撚り合わされている。ドレン線２０は、断面円形等となる２芯の通信線１０が径方向に隣り合って接触させられたときの両者の隙間となる位置に配置されるノイズアース用の電線であって、例えば本実施形態においては被覆を有しない裸電線となっている。このドレン線２０は、２芯の通信線１０が撚り合わされる関係上、２芯の通信線１０に沿うように長手方向に螺旋状となっている。

ここで、２芯の通信線１０の導体１１及びドレン線２０は、例えば軟銅線、銅合金線、錫メッキ軟銅線、錫メッキ銅合金線、銀メッキ軟銅線、及び銀メッキ銅合金線等の導電部材によって構成されている。なお、図１において導体１１及びドレン線２０は単線で図示されているが、これに限らず複数の素線からなる撚線等であってもよい。

絶縁体１２は、導体１１の外周に設けられて導体１１を被覆するものであって、発泡された絶縁物によって構成されている。例えば絶縁体１２は、発泡されたＰＥ（Polyethylene）、ＰＰ（Polypropylene）及びＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等が用いられている。なお、絶縁体１２は、発泡されたＰＥ等の層の両側（内側及び外側）に、発泡されていない絶縁体（ＰＥ、ＰＰ及びＰＴＦＥ等）からなるスキン層が設けられていてもよい。

金属箔３０は、アルミや銅等の金属によって構成されており、この金属箔３０が２芯の通信線１０及びドレン線２０を一括して縦添え（又は横巻き）により覆う構成となっている。本実施形態において金属箔３０は、樹脂フィルム（例えばＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）フィルム）と一体化されて多層構造のテープの一部として構成されている。多層構造のテープにおいて、アルミや銅の金属箔３０部分は樹脂基材に蒸着等されて形成されている。

抑え４０は、金属箔３０の外周側に接触状態で設けられる絶縁体であって、ＰＥＴやＰＴＦＥといった樹脂フィルムや樹脂押出被覆によって構成されている。

さらに、本実施形態に係る通信ケーブル１は、編組５０と、シース６０とを備えていてもよい。編組５０は、例えば金属箔３０と同じ素材によって構成された編組シールドである。シース６０は、内部構成を一括して覆う絶縁体であり、ＰＶＣ（Polyvinyl Chloride）、ＰＰ、ＰＥ等の樹脂材料により構成されている。

ここで、本実施形態において絶縁体１２は、上記したように発泡された絶縁物によって構成されている。本件発明者は、絶縁体１２を発泡されたものによって構成することにより、サックアウト周波数を高周波化できることを見出した。このため、発泡された絶縁体１２を用いてサックアウト周波数を高周波化して、伝送したい信号周波数と重なり難くすることで信号の減衰を抑えることが可能となる。

また、本実施形態において絶縁体１２は発泡率（発泡部分の体積が絶縁体全体に占める比率）が４５％以下とされている（絶縁体１２がスキン層を含む場合には両側のスキン層を含む発泡率が４５％以下とされている）。ここで、発泡率は大きければ大きいほど、サックアウト周波数を高周波側に移動させることができる。しかし、発泡率は小さければ小さいほど、所定荷重を所定時間掛けたときの潰れ残り率を大きくでき、インピーダンスの変化を抑え易くすることがきできる。このため、発泡率を４５％以下とすると、インピーダンスの変化量を約５％以下とでき、特性を安定させることができる。

さらに、本実施形態において絶縁体１２の発泡率は２８％以上であることが好ましい。これにより、例えば５．０８ＧＨｚのサックアウト周波数を５．４ＧＨｚ以上に高周波化することができるからである。また、絶縁体１２の発泡率は３０％以上、更には４１％以上であることがより好ましい。これらの場合、例えば５．０８ＧＨｚのサックアウト周波数を５．５ＧＨｚ以上や５．７ＧＨｚ以上に高周波化することができるからである。

なお、本実施形態に係る通信ケーブル１は例えば以下のようにして製造される。まず、２芯の通信線１０とドレン線２０とを平行配置し、その上に金属箔３０を巻き付けると共に、抑え４０を設ける。その後、２芯の通信線１０を金属箔３０や抑え４０ごとツイストさせて所定の撚りピッチとした後に、編組５０及びシース６０を設ける。以上により通信ケーブル１が製造される。なお、抑え４０については２芯の通信線１０をツイストさせた後に、押出被覆によって設けられてもよい。

次に、本実施形態に係る通信ケーブル１の実施例及び比較例について説明する。まず、実施例１〜７及び比較例１，２に係る通信ケーブルにおいて２芯の通信線、ドレン線、金属箔、抑え、編組及びシースについては全て同じものを用いた。２芯の通信線の導体及びドレン線については錫めっき軟銅線を用いた。金属箔についてはアルミにより構成され、ＰＥＴ基材に蒸着されて多層構造のテープの一部として構成した。抑えについてはＰＥＴフィルムを用いた。

このような実施例１〜７及び比較例１，２の通信ケーブルにおいて２芯の通信線の撚りピッチは１９〜２１ｍｍであり、金属箔については２芯の通信線及びドレン線上に横巻き（端部折り返し無し）した。編組については錫めっき軟銅線を編み込んだものを用いた。シースについては、ＰＶＣを編組上に押出成形した。

このような実施例１〜７及び比較例１，２の通信ケーブルにおいて、実施例１〜７及び比較例１，２について絶縁体は、発泡層（発泡したＰＥ）の内側及び外側の双方をスキン層（非発泡のＰＥ）で挟み込んだ３層構造のものを採用した。比較例１について絶縁体は非発泡の１層構造（非発泡のＰＥ）のものとした。実施例１〜７及び比較例２の発泡層における発泡率は、順に１０％、２８％、３０％、３２％、４１％、４３％、４５％、及び５０％とした。

上記のような実施例１〜７及び比較例１，２の通信ケーブルについて、サックアウト周波数を測定すると共に、２倍径曲げ時におけるインピーダンス（Ω）を測定した。

図２は、実施例１〜７及び比較例１，２の通信ケーブルに係るサックアウト周波数及び２倍径曲げ時におけるインピーダンスを示す表であり、図３は、実施例２，７及び比較例１の通信ケーブルに係るサックアウト周波数を示すグラフであり、図４は、実施例７に係る通信ケーブルの曲げ時におけるインピーダンスを示すグラフである。

図２及び図３に示すように、実施例１〜７の通信ケーブルにおいてサックアウト周波数は、順に、５．０９ＧＨｚ、５．４８ＧＨｚ、５．５８ＧＨｚ、５．６０ＧＨｚ、５．７６ＧＨｚ、５．７６ＧＨｚ、及び５．８０ＧＨｚとなった。また、比較例１の通信ケーブルにおいてサックアウト周波数は５．０８ＧＨｚであり、比較例２の通信ケーブルにおいてサックアウト周波数は５．８０ＧＨｚとなった。

以上からすると、絶縁体の発泡率が大きくなるほど、サックアウト周波数が高周波化することがわかった。このため、サックアウト周波数を高周波化するという観点からすると、絶縁体の発泡率は高いことが好ましいことがわかった。

また、付随的ではあるが、図３に示すように、絶縁体の発泡率が高くなるほどサックアウトについても抑制されることがわかった。

また、図２に示すように、２倍径曲げを行った結果、実施例１〜７の通信ケーブルのインピーダンスは、順に、９９．８Ω、９８．６Ω、９８．５Ω、９８．５Ω、９７．８Ω、９７．５Ω、及び９６．４Ωとなった。また、比較例１の通信ケーブルにおいてインピーダンスは１００．１Ωであり、比較例２の通信ケーブルにおいてインピーダンスは９４．７Ωとなった。なお、２倍径曲げとは、通信ケーブルの２倍の径の円筒部材に巻き付けた場合の曲げに相当するものである。

以上からすると、発泡率が大きくなるとインピーダンスが安定しなくなることがわかった。これは、発泡率が大きくなると絶縁体内の空隙が増加するため、絶縁体が変形し易くなってしまうからであるといえる。

また、図４に示すように実施例７に係る通信ケーブルにおいて曲げが無い場合が最も減衰量が小さく、次いで、４倍径曲げ、及び２倍径曲げの順に減衰量は小さく、１倍径曲げで最も減衰量が大きくなっている。このため、通信ケーブルのインピーダンスは基本的に曲げがきつくなるほど悪化する傾向があることもわかった。

さらに、実施例１に係る通信ケーブルは潰れ残り率が９９％以上となり、実施例２〜４に係る通信ケーブルは潰れ残り率が９８％以上９９％以下となり、実施例５〜７に係る通信ケーブルは潰れ残り率が９６％以上９８％以下となった。このため、潰れ残り率を基準とすると、潰れ残り率９６％以上９８％以下となる発泡率が良いこともわかった。

なお、上記の潰れ残り率は、通信線を２枚の板（絶縁体に対して充分に硬く絶縁体が変形時に略変形しない板であって例えば鋼板）で挟み込み、一方の板から他方の板に向けて１ｋｇの荷重を３０分間かけた後に、荷重をかけた後の通信線の径を、荷重をかける前の通信線の径で除した値である。

このようにして、本実施形態に係る通信ケーブル１及びワイヤハーネスＷＨによれば、２芯の通信線１０は互いに撚り合わされているため、特定方向に曲げ難くなることがなく、ＳＰＰ線と比較して可撓性を向上させることができる。また、絶縁体１２は発泡されていることから、仮にサックアウトが発生してもサックアウト周波数を高周波化することができ、伝送信号の周波数と重なり難くすることが可能となる。加えて、発泡率が４５％以下に抑えられていることから、発泡率４５％超のように絶縁体１２が潰れてインピーダンスが大きく変化してしまうことも抑えることができる。従って、伝送特性及び可撓性を向上させることができる。

また、絶縁体１２は発泡率が２８％以上とされていることから、例えば５．０８ＧＨｚのサックアウト周波数を５．４ＧＨｚ以上に高周波化することができる。

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、可能であれば公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、実施例において２芯の通信線の撚りピッチが１９ｍｍ以上２１ｍｍ以下であること等を説明したが、本発明は実施例に限られるものではない。

１：通信ケーブル
１０：通信線
１１：導体
１２：絶縁体
２０：ドレン線
３０：金属箔
ＷＨ：ワイヤハーネス

Claims

２芯の通信線とドレン線とを金属箔により一括して覆った通信ケーブルであって、
前記２芯の通信線は、それぞれが導体と前記導体を被覆した絶縁体とを有した絶縁電線であって、互いに撚り合わされており、
前記絶縁体は、発泡率が４５％以下とされている
ことを特徴とする通信ケーブル。
前記絶縁体は、発泡率が２８％以上とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の通信ケーブル。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の通信ケーブルを備えることを特徴とするワイヤハーネス。