JP2022111349A - 複合ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】複合ケーブル全体の断面形状の変形および当該複合ケーブルに含まれている電線の断面形状の変形の双方を抑制する。【解決手段】複合ケーブル１は、複数本の第１電線２０と、複数本の第２電線３１が撚り合された対撚線３２の周囲にシールド層３３が設けられたシールド電線３０と、第１電線２０とシールド電線３０とが撚り合わされた電線集合体２の周囲に設けられたシース３と、対撚線３２とシールド層３３との間に設けられた第１線状介在４１と、電線集合体２とシース３との間に設けられた第２線状介在４２と、を有する。第１電線２０およびシールド電線３０が第１方向に撚り合わされており、第２電線３１も前記第１方向に撚り合わされている。【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも２種類の電線を含む複合ケーブルに関するものである。

複数本の電源線と複数本の信号線との集合体（以下「電線集合体」と呼ぶ場合がある。）と、この電線集合体の周囲に設けられたシース層と、を有する複合ケーブルが知られている。つまり、複数本の電線の集合体がシース層によって被覆された複合ケーブルが知られている。上記電線集合体に含まれる複数本の信号線は、互いに撚り合わされており、かつ、撚り合わされた複数本の信号線の周囲にはシールド層が設けられている（特許文献１）。

特開２００６－３５１３２２号公報

通常、特許文献１に記載されている複合ケーブルやその他の複合ケーブルにおいては、当該複合ケーブルの断面形状を円形に保つために、電線集合体とシース層との間に介在が設けられる。

しかし、電線集合体とシース層との間に介在を設けると、信号線の周囲に設けられているシールド層が介在から受ける圧力によって潰され、シールド層の断面形状が円形ではなくなることがあった。そして、本来は円形であるべきシールド層の断面形状が円形以外の形状に変形している状態で複合ケーブルが屈曲すると、シールド層が破損する虞があった。特に、複合ケーブルの一回の屈曲では破損しなかったシールド層も、シールド層の断面形状が変形している状態で複合ケーブルが繰り返し屈曲されると破損に至る可能性が高い。

以上のように、従来の複合ケーブルには、当該複合ケーブル全体の断面形状を円形に保つための介在によって、信号線の周囲に設けられているシールド層の断面形状が変形を受けるといった課題があった。

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、複合ケーブルの断面形状を保ちつつ、信号線の周囲に設けられているシールド層の断面形状の変形を抑制することである。

本発明の複合ケーブルは、複数本の第１電線と、複数本の第２電線が撚り合された撚り電線の周囲にシールド層が設けられたシールド電線と、前記複数本の第１電線と前記シールド電線とが撚り合わされた集合体の周囲に設けられたシースと、前記撚り電線と前記シールド層との間に充填された第１線状介在と、前記集合体と前記シースとの間に充填された第２線状介在と、を有する。そして、前記複数本の第１電線および前記シールド電線が第１方向に撚り合わされており、前記シールド電線に含まれる前記複数本の第２電線も前記第１方向に撚り合わされている。

本発明の一態様では、前記第２線状介在は、前記第１電線および前記シールド電線とともに前記第１方向に撚られ、前記第１線状介在は、前記第２電線とともに前記第１方向に撚られる。

本発明の他の一態様では、前記第１線状介在の充填率が前記第２線状介在の充填率よりも高い。

本発明の他の一態様では、前記第１線状介在および前記第２線状介在は同一の断面積を有し、単位断面積当たりの前記第１線状介在の数が前記第２線状介在の数よりも多い。

本発明の他の一態様では、前記第１電線と前記第２線状介在とが直に接する。

本発明によれば、複合ケーブルの断面形状を保ちつつ、複数の信号線の周囲に設けられているシールド層の断面形状の変形を抑制することが可能である。

本発明が適用された複合ケーブルの一例を示す断面図である。 本発明が適用された複合ケーブルの他の一例を示す断面図である。 本発明が適用された複合ケーブルのさらに他の一例を示す断面図である。 本発明が適用された複合ケーブルのさらに他の一例を示す断面図である。

次に、本発明の実施形態の一例について説明する。本実施形態に係る複合ケーブルは、自動車等の車両に用いられる複合ハーネスを構成する複合ケーブルである。より具体的には、本実施形態に係る複合ケーブルは、電気機械式ブレーキ（EMB／Electro-Mechanical Brake）に電力を供給する電線（EMB電源線）と、電気機械式ブレーキの制御用の信号を伝送する電線（CAN信号線）と、が共通のシースによって一体化された複合ケーブルである。言い換えれば、本実施形態に係る複合ケーブルは、複数本の電源線および信号線を含む多芯ケーブルである。以下、本実施形態に係る複合ケーブルの構造について詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る複合ケーブル１は、複数本の電線の集合体２と、集合体２の周囲に設けられたシース３と、を有し、その外径は８ｍｍ～１２ｍｍである。集合体２は、２本の第１電線２０と１本のシールド電線３０とを含んでいる。これら３本の電線（２本の第１電線２０および１本のシールド電線３０）は、第１方向に撚り合わされている。本実施形態では、２本の第１電線２０および１本のシールド電線３０が、図１に示される断面内において反時計回りの方向に撚り合わされている（左回りに撚り合わされている）。言い換えれば、２本の第１電線２０および１本のシールド電線３０はＺ撚りされている。以下の説明では、集合体２を「電線集合体２」と呼ぶ場合がある。また、本実施形態におけるシース３は、ポリウレタンによって形成されている。

電線集合体２に含まれる２本の第１電線２０は、電気機械式ブレーキに電力を供給する電源線である。それぞれの第１電線２０は、複数本の銅線または銅合金線が撚り合わされた心線２１と、心線２１を被覆する絶縁体２２と、を有する。心線２１を構成する複数本の銅線または銅合金線の直径は０．０８ｍｍ～０．１２ｍｍであり、絶縁体２２は架橋ポリエチレンによって形成されている。本実施形態では、２本の第１電線２０が互いに接触している。

電線集合体２に含まれるシールド電線３０は、第１電線２０よりも外径の小さい複数本の第２電線３１が撚り合された撚り電線３２と、この撚り電線３２の周囲に設けられたシールド層３３と、を有する。本実施形態における撚り電線３２は、第１方向に撚り合わされた２本の第２電線３１から構成されている。つまり、撚り電線３２を構成している２本の第２電線３１は、図１に示される断面内において反時計回りの方向に撚り合わされている（左回りに撚り合わされている）。言い換えれば、２本の第２電線３１はＺ撚りされている。

このように、本実施形態では、第１電線２０およびシールド電線３０（電線集合体２）の撚り方向と、シールド電線３０に含まれる撚り電線３２を構成している複数本の第２電線３１の撚り方向と、が同じ向きである。

撚り電線３２を構成している第２電線３１は、電気機械式ブレーキの制御用の信号を伝送するＣＡＮ信号線である。以下の説明では、撚り電線３２を「対撚線３２」と呼ぶ場合がある。つまり、本実施形態におけるシールド電線３０は、対撚線３２と、この対撚線３２の周囲に設けられたシールド層３３と、を有する。尚、それぞれの第２電線３１は、第１電線２０と同一の基本構造を有する。すなわち、それぞれの第２電線３１は、複数本の銅線または銅合金線が撚り合わされた心線と、心線を被覆する絶縁体と、を有する。心線を構成する複数本の銅線または銅合金線の直径は０．０８ｍｍ～０．１２ｍｍであり、絶縁体は架橋ポリエチレンによって形成されている。本実施形態では、２本の第２電線３１がシールド層３３の内側において互いに接触している。また、本実施形態におけるシールド電線３０は、その周方向一部が２本の第１電線２０の間にある谷間に位置する状態で、２本の第１電線２０とそれぞれ接触している。なお、シールド電線３０の外周に不織布テープや紙テープからなる押さえ巻きを設けてもよい。これにより、第１電線２０とシールド層３３とが接触することにより絶縁体２２が損傷することを防止する効果が得られる。

シールド電線３０は、対撚線３２およびシールド層３３に加えて、第１線状介在４１を有する。具体的には、対撚線３２とシールド層３３との間に、複数の第１線状介在４１が充填されている。本実施形態では、対撚線３２および複数の第１線状介在４１の一部がシールド層３３の内周と接触している。一方、電線集合体２とシース３との間には複数の第２線状介在４２が充填されている。つまり、複合ケーブル１は、対撚線３２とシールド層３３との間に充填された複数の第１線状介在４１と、電線集合体２とシース３との間に充填された複数の第２線状介在４２と、を有している。なお、対撚線３２および第１線状介在４１とシールド層３３との間に不織布テープや紙テープからなる押さえ巻きを設けてもよい。これにより、対撚線３２および第１線状介在４１の外周にシールド層３３を設けやすくなるとともに、第２電線３１とシールド層３３とが接触することにより第２電線３１の絶縁体が損傷することを防止する効果が得られる。

シールド電線３０に含まれる各第１線状介在４１は、ポリエチレン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、またはＰＰ（ポリプロピレン）製の紐であって、２本の第２電線３１と一緒に第１方向に撚られている。また、各第２線状介在４２は、ポリエチレン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、またはＰＰ（ポリプロピレン）製の紐であって、第１電線２０およびシールド電線３０と一緒に第１方向に撚られている。第１線状介在４１と第２線状介在４２とは同一の線状介在である。しかし、第１線状介在４１の充填率は第２線状介在４２の充填率よりも高い。言い換えれば、第１線状介在４１は第２線状介在４２に比べて「密」であり、第２線状介在４２は、第１線状介在４１に比べて「粗」である。なお、本実施形態では、２本の第１電線２０とシールド電線３０との間に形成される隙間には、第２線状介在４２が設けられていない。

ここで、第１線状介在４１と第２線状介在４２とが「同一」であるとは、材料（ポリエチレン）が同一であることのみでなく、断面積が同一であることを意味する。つまり、対撚線３２とシールド層３３との間、並びに電線集合体２とシース３との間には、断面積が同一の線状介在がそれぞれ充填されている。そして、対撚線３２とシールド層３３との間における線状介在（第１線状介在４１）の充填率は、電線集合体２とシース３との間における線状介在（第２線状介在４２）の充填率よりも高い。第１線状介在４１と第２線状介在４２とは同一の断面積を有するので、上記充填率の違いは、第１線状介在４１および第２線状介在４２の単位断面積当たりの数（本数）の違いに相当する。つまり、上記充填率の違いは、単位断面積当たりの第１線状介在４１の本数が第２線状介在４２の本数よりも多いことを示している。尚、個々の第１線状介在４１および第２線状介在４２の断面積には製造上のバラツキが存在する。第１線状介在４１および第２線状介在４２の断面積が同一である旨の上記説明は、そのような製造上のバラツキまでも排除する趣旨ではない。

以上のように、本実施形態に係る複合ケーブル１は、対撚線３２とシールド層３３との間に充填された複数の第１線状介在４１と、電線集合体２とシース３との間に充填された複数の第２線状介在４２と、を有している。これにより、複合ケーブル１全体の断面形状を保つために、シールド電線３０を含む電線集合体２とシース３との間に充填されている介在（第２線状介在４２）による圧力によってシールド電線３０が潰され、その断面形状が変形することが抑制される。そして、第１線状介在４１の充填率は第２線状介在４２の充填率よりも高い。言い換えれば、本実施形態に係る複合ケーブル１では、シールド電線３０の内外で線状介在の充填密度が異なり、シールド電線３０の内部における線状介在の充填密度がシールド電線３０の周囲における線状介在の充填密度よりも高い。これにより、シールド電線３０の断面形状が変形することがさらに抑制される。つまり、複合ケーブル１の断面形状を保ちつつ、信号線３１の周囲に設けられているシールド層３３の断面形状の変形が抑制されている。これにより、複合ケーブル１が繰り返し屈曲したとしても、シールド層３３が破損に至る可能性が低下する。

さらに、本実施形態に係る複合ケーブル１では、第１電線２０，シールド電線３０および第２線状介在４２の撚り方向と、撚り電線３２を構成している第２電線３１および第１線状介在４１の撚り方向と、が同じ向きである。言い換えれば、シールド層３３の外側にある線材の撚り方向とシールド層３３の内側にある線材の撚り方向とが一致している。よって、複合ケーブル１に曲げや捻りが加えられた際、シールド層３３の外側にある第１電線２０，シールド電線３０および第２線状介在４２の撚りと、シールド層３３の内側にある第２電線３１および第１線状介在４１の撚りと、が同方向に開き（撚りが緩み）、または閉じる（撚りが締まる）。その際、これら撚りの開閉に同調してシールド層３３が開いたり閉じたりする（シールド層３３の径が大きくなったり小さくなったりする）。この結果、シールド部材３３が開こうとしているときに、第１電線２０および第２線状介在４２が閉じることがなく、第1電線２０および第２線状介在２０からの負荷が低減される。これにより、複合ケーブル１に曲げや捻りが加えられた際にシールド層３３が受ける負荷が低減され、シールド層３３の耐久性が向上し、ひいては複合ケーブル１の耐久性、特に屈曲耐久性が向上する。

本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態におけるシールド層３３は、銅等からなる複数の金属素線を編み組みしてなる編組シールドであるが、シールド層３３は編組シールドに限られない。シールド層３３は、例えば、対撚線３２の外周に螺旋状に巻かれた横巻きシールドであってもよい。また、上記実施形態では、第１電線２０の周囲には、シールド層３３に相当するシールド層は設けられていない。この結果、第１電線２０と第２線状介在４２とが直に接している。しかし、第１電線２０の周囲に、シールド層３３に相当するシールド層が設けられる実施形態もある。

図２に示されるように、アース線５０が設けられる実施形態もある。図示されているアース線５０は、第１電線２０，シールド電線３０および第２線状介在４２と一緒に第１方向に撚り合わされている（左回りに撚り合わされている）。

図３に示されるように、シース３の内側に編組シールド５１が設けられる実施形態もある。尚、図３では、複合ケーブル１の断面構造が簡略化して図示されている。

図４に示されるように、図１や図２に示されている線状介在よりも大径の第１線状介在４１および第２線状介在４２が用いられる実施形態もある。図示されている実施形態では、シールド層３３の外側に２本の第２線状介在４２が設けられ、シールド層３３の内側に２本の第１線状介在４１が設けられている。

図４に示されている第１線状介在４１および第２線状介在４２の断面積は互いに異なる。しかし、シールド電線３０の断面積に占める第１線状介在４１の断面積の割合は、複合ケーブル１の断面積に占める第２線状介在４２の断面積の割合よりも大きい。言い換えれば、複合ケーブル１の全断面積のうち、シールド層３３の内側の領域の断面積を「内側断面積」、シールド層３３の外側の領域の断面積を「外側断面積」としたとき、内側断面積に占める第１線状介在４１の断面積の割合は、外側断面積に占める第２線状介在４２の断面積の割合よりも大きい。つまり、第１線状介在４１の充填率は、第２線状介在４２の充填率よりも高い。よって、図４に示されている実施形態においても、第２線状介在４２による圧力によってシールド電線３０が潰され、その断面形状が変形することがない。

第１線状介在４１や第２線状介在４２がポリエチレン以外の材料によって形成された紐や糸などである実施形態もあり、例えば、第１線状介在４１や第２線状介在４２がスフ糸である実施形態もある。

シース３がポリウレタン以外の材料（例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（EPDM））によって形成される実施形態もある。絶縁体２２が架橋ポリエチレン以外の材料（例えば、フッ素樹脂）によって形成される実施形態もある。

第１線状介在４１や第２線状介在４２の周囲に紙テープや不織布などの押えテープが巻かれる実施形態もある。この場合、押えテープは、横巻きされていてもよく、縦添え巻きされていてもよい。

第１電線２０およびシールド電線３０の撚り方向と撚り電線３２を構成している第２電線３１の撚り方向とは、互いに同じ向きであればよく、図１などに示されている方向に限定されない。つまり、第１電線２０およびシールド電線３０が図１などに示される断面内において時計回りの方向に撚り合わされ、撚り電線３２を構成している複数本の第２電線３１も図１などに示される断面内において時計回りの方向に撚り合わされている実施形態もある。

本明細書に記載されている数値や数値範囲は全て一例である。また、本発明の複合ケーブルに含まれる電線の数や種類は、当該複合ケーブルの用途に応じて適宜に追加、削除、変更することができる。また、本発明は、車両用ワイヤハーネスに用いられる複合ケーブル以外の複合ケーブルにも適用可能である。もっとも、本発明が適用された複合ケーブルは、屈曲時に内部の電線が潰れにくいという有利な効果を有する。かかる観点からは、本発明は、屈曲が繰り返される場面で使用される複合ケーブルへの適用に適しており、例えば、工業用ロボットのアームに沿って配線され、アームの動きに応じて屈曲が繰り返される複合ケーブル等への適用に特に適している。

１ 複合ケーブル
２ 集合体（電線集合体）
３ シース
２０ 第１電線
２１ 心線
２２ 絶縁体
３０ シールド電線
３１ 第２電線
３２ 撚り電線（対撚線）
３３ シールド層
４１ 第１線状介在
４２ 第２線状介在
５０ アース線
５１ 編組シールド

Claims (3)

1. ２本の第１電線と、
   それぞれ前記２本の第１電線よりも断面積が小さい２本の第２電線が撚り合された撚り電線の周囲にシールド層が設けられたシールド電線と、
   前記２本の第１電線と前記シールド電線とが撚り合わされた集合体の周囲に設けられたシースと、
   前記撚り電線と前記シールド層との間に設けられた２つの第１線状介在と、
   前記集合体と前記シースとの間に設けられた２つの第２線状介在と、
   を有し、
   前記２つの第１線状介在は、それぞれ、前記２本の第２電線と接触しているとともに、前記シールド層と接触しており、
   前記２つの第２線状介在の一方は、前記２本の第１電線の一方と前記シールド電線と接触しているとともに、前記２つの第２線状介在の他方は、前記２本の第１電線の他方と前記シールド電線と接触しており、
   前記２つの第１線状介在のそれぞれの断面積は、前記２つの第２線状介在のそれぞれの断面積よりも小さく、
   前記集合体の撚り合わせ方向と前記撚り電線の撚り合わせ方向とが同じ方向である、
   複合ケーブル。
2. 前記２つの第１線状介在のそれぞれ及び前記２つの第２線状介在のそれぞれは、断面が円形状である、
   請求項１に記載の複合ケーブル。
3. 前記２本の第１電線は、それぞれ、複数本の銅線または銅合金線が撚り合わされてなる第１心線と、前記第１心線を被覆する第１絶縁体と、を有し、
   前記２本の第２電線は、それぞれ、複数本の銅線または銅合金線が撚り合わされてなる第２心線と、前記第２心線を被覆する第２絶縁体と、を有する、
   請求項１又は２に記載の複合ケーブル。

Images