JP2024036856A - ２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】より安価でトリミングし易く、伝送特性の悪化を抑制することが可能な２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】撚り合わされた２本の絶縁電線１０と、金属箔シールド２０と、金属編組３０と、シース４０とを備えた２芯ツイストシールドケーブル１において、２本の絶縁電線１０に外接する楕円Ｅと、金属箔シールド２０の幅とは、幅＝楕円周／（１－α）の関係とされ、０．２０≦α≦０．４０であり、金属箔シールド２０は、厚さが１５μｍ以上１２０μｍ以下であって、金属層とＰＥＴフィルム層とを有し、０．１０≦（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≦１．２５である。【選択図】図３

Description

本発明は、２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネスに関する。

従来、差動信号を印加した際の漏洩減衰量の特性を良好にすることを目的とした２芯の高速デジタル信号伝送用のシールドケーブルが提案されている。この２芯シールドケーブルは、２本の電線と、これら電線の周囲に設けられる金属箔シールドと、金属箔シールド上の金属編組と、金属編組上に設けられるシースとを備えている。このような２芯シールドケーブルは、伝送する信号の周波数が高く、表皮効果やリターン電流を考慮すると、表面が平滑な金属箔シールドを有することが有効となる。

ここで、多芯（３芯以上）のシールドケーブルが提案されている（例えば特許文献１～３参照）。特許文献１に記載のシールドケーブルは、一対の電線を金属箔シールドによってシールドし、シールドした一対の電線を多数円形となるように配置したものである。

特許文献２に記載のシールドケーブルは、４本の絶縁電線（４芯線）を一度に撚ったクワッド構成であり、４芯線の周囲に金属箔シールドが設けられると共に、その外周に２芯シールドケーブルが設けられ、更にその外周にシースが設けられる構成となっている。

特許文献３に記載のシールドケーブルは、３本の絶縁電線（３芯線）を一度に撚った構成であり、３芯線の周囲に磁性粉を有する管状部材が横巻きされ（螺旋巻きされ）、その外周にシースが設けられる構成となっている。

また、２芯又は１芯のシールドケーブルとしては以下のようなものが提案されている（特許文献４，５参照）。特許文献４に記載のシールドケーブルは、平行に並んだ２本の絶縁電線（２芯線）の周囲に金属箔シールドが横巻きされ（螺旋巻きされ）、その外周に樹脂テープが設けられる構成となっている。

また、特許文献５に記載のシールドケーブルは、平行に並んだ１本の絶縁電線の周囲に金属箔シールドが縦添えされ、その外周に２芯シールドケーブルが設けられ、更にその外周にシースが設けられる構成となっている。

特開２０１５－７２７７４号公報 特開２００３－１３２７４３号公報 特開２０１５－１５３４９７号公報 特開２０１５－１８５５２７号公報 特開２００７－２６５７９７号公報

ここで、シールドケーブルは、安価に製造でき、且つ、端末加工の際に金属箔シールドをトリミングし易いことが好ましい。このため、金属箔シールドは、内側となる２本の絶縁電線に対して螺旋巻きでなく縦添えされることが好ましい。螺旋巻きの場合には、２本の絶縁電線の周囲に金属箔シールドを巻く時間が多く掛かってしまい、安価に製造することが困難となるからである。また、螺旋巻きの場合には、螺旋巻きされた金属箔シールドのラップ部分において、重なった金属箔シールドの下側部分をトリミングし難くなるからである。よって、製造コストやトリミング性を考慮すると金属箔シールドは縦添えが好ましいといえる。

しかし、金属箔シールドを２本の絶縁電線に対して縦添えした場合、金属箔シールドは、２本の絶縁電線に対して沿うように、すなわち密着した状態で設けることが困難となり易い。このため、絶縁電線に対する金属箔シールドの位置が不安定となって伝送特性が悪化し易くなってしまう。

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、その発明の目的とするところは、より安価でトリミングし易く、伝送特性の悪化を抑制することが可能な２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネスを提供することにある。

本発明に係る２芯ツイストシールドケーブルは、導体及び前記導体を被覆した絶縁体を有し、撚り合わされた２本の絶縁電線と、前記２本の絶縁電線の周囲に縦添えで設けられた金属箔シールドと、前記金属箔シールドの外周に設けられた金属編組と、前記金属編組の外周に設けられたシースと、を備え、長手方向に直交する断面において、撚り合わされた前記２本の絶縁電線に外接する楕円であって、前記２本の絶縁電線が並ぶ方向を長径とし、当該長径と直交する方向を短径とし、前記長径を前記２本の絶縁電線の外径を加算した値とし、前記短径を前記２本の絶縁電線の外径の平均値に対して１．６４倍とした値とし、当該長径及び当該短径を有する前記楕円と、前記金属箔シールドの幅とは、幅＝楕円周／（１－α）の関係とされ、０．２０≦α≦０．４０であり、前記金属箔シールドは、厚さが１５μｍ以上１２０μｍ以下であって、金属層と、ＰＥＴフィルム層とを有し、０．１０≦（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≦１．２５とされている。

本発明によれば、より安価でトリミングし易く、伝送特性の悪化を抑制することが可能な２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネスを提供することができる。

本発明の実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブルを含むワイヤーハーネスの斜視図である。 図１に示した２芯ツイストシールドケーブルを示す斜視図である。 図１に示した２芯ツイストシールドケーブルを示す断面図である。 参考例１に係る２芯ツイストシールドケーブルを示す端面図である。 参考例２に係る２芯ツイストシールドケーブルを示す端面図である。 幅＝楕円周／（１－α）のαの値を変化させたときの通信特性を示すグラフである。 金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚の値を変化させたときの通信特性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２芯ツイストシールドケーブルを含むワイヤーハーネスの斜視図である。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、２芯ツイストシールドケーブル１と、他のケーブル（他部材）Ｏとを備えて構成されている。

他のケーブルＯは、例えば電力線等の太物電線や他の信号線等の細物電線であって、導体Ｏ１と、導体Ｏ１の周囲を覆う絶縁体Ｏ２とを備えている。なお、２芯ツイストシールドケーブル１と他のケーブルＯとは、樹脂テープＲＴによってテープ巻きされたり、コルゲートチューブ（図示せず）や端子（図示せず）やコネクタ（図示せず）等が取り付けられたりする。

図２は、図１に示した２芯ツイストシールドケーブル１を示す斜視図であり、図３は、図１に示した２芯ツイストシールドケーブル１を示す断面図である。図２及び図３に示すように、２芯ツイストシールドケーブル１は、２本の絶縁電線１０と、金属箔シールド２０と、金属編組３０と、シース４０とを備えている。

２本の絶縁電線１０は、導体１１と導体１１上の絶縁体１２とを備え、互いに螺旋状となるように撚られて（ツイスト加工されて）構成されている。導体１１は、例えば軟銅線、銀メッキ軟銅線、錫メッキ軟銅線、及び錫メッキ銅合金線等が用いられる。なお、本実施形態において導体１１は２本以上（具体的には７本）の素線が撚られた撚線によって構成されているが、特にこれに限らず、１本の単線によって構成されていてもよい。さらに、導体１１の断面積については、０．２２ｓｑ以下を想定しているが、特にこれに限られるものではない。

絶縁体１２は、導体１１上に被覆される部材であって、例えばＰＥ（polyethylene）やＰＰ（polypropylene）等が用いられている。この絶縁体１２は、例えば誘電率が３．０以下となって構成されている。

金属箔シールド２０は、２本の絶縁電線１０の周囲に縦添えで設けられるシールド部材である。この金属箔シールド２０は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルム層２１と、金属層２３と、これらの間に位置してＰＥＴフィルム層２１と金属層２３とを一体に接着する粘着層２２とを有した３層構造で構成されている。

ＰＥＴフィルム層２１は、ＰＥＴ樹脂により構成された薄膜部材である。このＰＥＴフィルム層２１は、高温下で縦横二方向へ延ばして作った二軸延伸フィルムであることが好ましい。縦方向及び横方向に強度が強く破け難くすることができるからである。

金属層２３は、導電性金属の層であって、銅又はアルミニウム等の金属によって構成されている。金属箔シールド２０は、金属層２３が外側となるように２本の絶縁電線１０上に縦添えされる。

金属編組３０は、例えば軟銅線、銀メッキ軟銅線、錫メッキ軟銅線、及び錫メッキ銅合金線等の金属線が複数本の束にされ、この束が編み込まれることによって形成されたものである。なお、金属線は、繊維上に金属メッキが施されたメッキ繊維であってもよい。さらに、金属編組３０は、複数の金属線に対して一括してメッキを施して扁平状の束としたものが編み込まれていてもよい。

シース４０は、金属編組３０の外周を被覆する絶縁体である。このシース４０は、金属箔シールド２０及び金属編組３０の外周側に充填状態とされている。すなわち、シース４０は、金属編組３０との間に空隙を有するチューブ構成のものではなく、いわゆる中実状態で設けられるものである。このようなシース４０は、絶縁電線１０、金属箔シールド２０及び金属編組３０からなる構成物に対して中実押出することで、これらの周囲に設けられる。シース４０は、例えばＰＥ、ＰＰ及びＰＶＣ（polyvinyl chloride）から構成される。なお、シース４０は、中実状態に限らず、チューブ状に構成されて内側の金属編組３０に対して一部空隙を有した状態で配置されていてもよいし、空隙に別途何らかの介在物が設けられてもよい。

このような２芯ツイストシールドケーブル１において金属箔シールド２０は以下の条件のものが、２本の絶縁電線１０上に縦添えされている。

まず、図３に示す長手方向に直交する断面において、撚り合わされた２本の絶縁電線１０に外接する楕円Ｅを定義する。楕円Ｅは、２本の絶縁電線１０が並ぶ方向を長径ＬＡとし、当該長径ＬＡと直交する方向を短径ＳＡとしたものである。長径ＬＡは２本の絶縁電線１０の外径を加算した値とされ、短径ＳＡは２本の絶縁電線１０の外径平均値に対して１．６４倍とした値とされる。

この場合において金属箔シールド２０は、その幅（周方向の長さ）が、幅＝楕円周／（１－α）とされている。なお、αは、０．２０≦α≦０．４０である。また、楕円周は上記定義された楕円Ｅの周長さである。

図４は、参考例１に係る２芯ツイストシールドケーブル１００を示す端面図である。図４に示すように参考例１において２本の絶縁電線１１０の周囲には金属箔シールド１２０が縦添えされており、その周囲には金属線によって構成された金属編組１３０が設けられている。ここで、参考例１に係る２芯ツイストシールドケーブル１００は、α＞０．４０となっている。このため、金属箔シールド１２０の重なり代Ｒ（図３参照）が大きくなり過ぎてしまい、金属箔シールド１２０同士の摩擦力が過大となってしまう。この結果、参考例１に係る２芯ツイストシールドケーブル１００は金属箔シールド１２０にシワが発生し易くなる。よって、参考例１では、２本の絶縁電線１１０（特に導体１１１）と金属箔シールド１２０との距離は不安定となって通信特性が低下してしまう。

しかし、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１は、α≦０．４０となっている。このため、金属箔シールド２０の重なり代Ｒ（図３参照）が大きくなり過ぎず、金属箔シールド２０同士の摩擦力が抑えられることとなる。この結果、図４に示すようなシワの発生が抑制されて通信特性が悪化してしまう事態が生じ難くすることができる。

図５は、参考例２に係る２芯ツイストシールドケーブル２００を示す端面図である。図５に示すように参考例２において２本の絶縁電線２１０の周囲には金属箔シールド２２０が縦添えされており、その周囲には金属線によって構成された金属編組２３０が設けられている。ここで、参考例２に係る２芯ツイストシールドケーブル２００は、α≦０．２０となっている。このため、金属箔シールド２２０の重なり代Ｒ（図３参照）が小さくなり過ぎてしまい、隙間Ｓが発生し易くなってしまう。この結果、ノイズ遮蔽効果が低下してしまい、通信特性が悪化してしまう。

しかし、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１は、α≧０．２０となっている。このため、金属箔シールド２０の重なり代Ｒ（図３参照）を確保でき、金属箔シールド２０に隙間Ｓが生じ難くなる。この結果、ノイズ遮蔽効果が正常に発揮されて通信特性が悪化してしまう事態が生じ難くすることができる。

なお、上記において２本の絶縁電線１０は、外径が異なることを想定して、長径ＬＡと短径ＳＡとの長さを定義しているが、２本の絶縁電線１０の外径が同じである場合には、長径ＬＡは１本の絶縁電線１０の外径の２倍であり、短径は当該外径の１．６４倍である。

さらに、本実施形態において金属箔シールド２０は、厚さが１５μｍ以上１２０μｍ以下であって、０．１０≦（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≦１．２５とされている。

ここで、金属層２３が厚くなり過ぎてしまうと、金属箔シールド２０が全体として硬くなり過ぎてしまい、金属箔シールド２０を２本の絶縁電線１０に沿うように縦添えすることが困難となる。

しかし、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１は、厚さが１５μｍ以上１２０μｍ以下であって、（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≦１．２５であるため、金属箔シールド２０が硬くなり過ぎず、金属箔シールド２０を２本の絶縁電線１０に沿うように縦添えし易くなる。従って、製品製造が困難となるということもない。

また、ＰＥＴフィルム層２１が厚くなり過ぎてしまうと、縦添え後に開こうとする力が作用して、金属箔シールド２０の外周側に金属編組３０を設ける際にシワが発生し易くなってしまう。すなわち図４を参照して説明したときと同様に、２本の絶縁電線１１０（特に導体１１１）と金属箔シールド１２０との距離は不安定となって通信特性が低下してしまう。

しかし、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１は、厚さが１５μｍ以上１２０μｍ以下であって、（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≧０．１０であるため、ＰＥＴフィルム層２１が厚くなり過ぎることがない。この結果、縦添え後に金属箔シールド２０が開こうとする力が作用し難く、外周側に金属編組３０を設ける際にシワが発生する可能性を低減することができる。よって、通信特性が悪化してしまう事態が生じ難くすることができる。

次に、実施例及び比較例に係る２芯ツイストシールドケーブルの通信特性を説明する。

図６は、幅＝楕円周／（１－α）のαの値を変化させたときの通信特性を示すグラフである。まず、図６の比較例１に示すように、αの値が０．１０である場合(上記範囲下限未満)、約０．０２８ＧＨｚ以上約０．４５ＧＨｚ以下の範囲において規格値を満たさない結果となった。また、比較例２に示すように、αの値が０．５５である場合(上記範囲上限超え)、約０．０３５ＧＨｚ以上約０．２５ＧＨｚ以下の範囲において規格値を満たさない結果となった。このように、αの値が範囲外となると、図４及び図５を参照して説明したように、通信特性が低下することが確認された。

これに対して、実施例１～３に示すように、αの値が０．２０、０．２５及び０．４０である場合(上記範囲内)、０．０１ＧＨｚ以上１ＧＨｚ以下の全範囲において規格値を満たすことが確認された。従って、幅＝楕円周／（１－α）という計算式において、０．２０≦α≦０．４０とすることで、規格値を満足することが確認された。

図７は、金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚の値を変化させたときの通信特性を示すグラフである。なお、図７においては、金属箔シールドの厚みを１５μｍ以上１２０μｍ以下の範囲内で様々な値とした結果（平均値）を示している。

まず、図７の比較例３に示すように、（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）の値が０．０８である場合(上記範囲下限未満)、約０．５ＧＨｚ以上約０．６ＧＨｚ以下の範囲内の一部でしか規格値を満たさない結果となった。なお、（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）の値が１．２５を超える金属箔シールドを用いて２芯ツイストシールドケーブルを製造することは困難であった。

これに対して、実施例４～６に示すように、（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）の値が１．２５、０．８３及び０．１０である場合(上記範囲内)、０．０１ＧＨｚ以上１ＧＨｚ以下の全範囲において規格値を満たすことが確認された。従って、０．１０≦（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≦１．２５とすることで、規格値を満足することが確認された。

このようにして、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１及びワイヤーハーネスＷＨによれば、２本の絶縁電線１０の周囲に金属箔シールド２０が縦添えで設けられているため、製造コストを抑えることに寄与し、且つ、螺旋状のラップ部によってトリミングし難くなってしまう事態を防止することができる。

また、金属箔シールド２０は、幅＝楕円周／（１－α）の関係とされ、０．２０≦α≦０．４０である。ここで、α≦０．４０であるため、金属箔シールド２０の重なり代Ｒが大き過ぎず金属箔シールド２０同士の摩擦力が過大となってシワが発生し通信特性が悪化してしまう事態が生じ難くなる。また、α≧０．２０であるため、重なり代Ｒが不充分となって金属箔シールド２０に隙間Ｓが生じて通信特性悪化してしまう可能性を低減することができる。

また、金属箔シールド２０の厚みが１５μｍ以上１２０μｍ以下であって、（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≦１．２５であるため、金属層２３が厚くなって金属箔シールド２０が硬くなり過ぎて２本の絶縁電線１０に沿うようにできず伝送特性が不安定となってしまう事態を防止することができる。また、金属箔シールド２０の厚みが１５μｍ以上１２０μｍ以下であって、（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≧０．１０であるため、ＰＥＴフィルム層２１が厚くなり過ぎて縦添え後に開こうとする力が作用してしまい、外周側に金属編組３０を設ける際にシワが発生し易くなってしまう可能性を低減することができる。

従って、より安価でトリミングし易く、伝送特性の悪化を抑制することができる２芯ツイストシールドケーブル１及びワイヤーハーネスＷＨを提供することができる。

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、周知及び公知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態において２芯ツイストシールドケーブル１において金属箔シールド２０は金属層２３が外側に向くように配置されるが、これに限らず、内側に向くようになっていてもよい。

また、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１は金属編組３０がシールドコネクタに取り付けられることを想定しているが、取付対象はシールドコネクタでなくともよい。

１ ：２芯ツイストシールドケーブル
１０ ：絶縁電線
１１ ：導体
１２ ：絶縁体
２０ ：金属箔シールド
２１ ：ＰＥＴフィルム層
２２ ：粘着層
２３ ：金属層
３０ ：金属編組
４０ ：シース
Ｅ ：楕円
ＬＡ ：長径
Ｏ ：他のケーブル（他部材）
ＳＡ ：短径
ＷＨ ：ワイヤーハーネス

Claims (2)

1. 導体及び前記導体を被覆した絶縁体を有し、撚り合わされた２本の絶縁電線と、
   前記２本の絶縁電線の周囲に縦添えで設けられた金属箔シールドと、
   前記金属箔シールドの外周に設けられた金属編組と、
   前記金属編組の外周に設けられたシースと、を備え、
   長手方向に直交する断面において、撚り合わされた前記２本の絶縁電線に外接する楕円であって、前記２本の絶縁電線が並ぶ方向を長径とし、当該長径と直交する方向を短径とし、前記長径を前記２本の絶縁電線の外径を加算した値とし、前記短径を前記２本の絶縁電線の外径の平均値に対して１．６４倍とした値とし、当該長径及び当該短径を有する前記楕円と、前記金属箔シールドの幅とは、幅＝楕円周／（１－α）の関係とされ、０．２０≦α≦０．４０であり、
   前記金属箔シールドは、厚さが１５μｍ以上１２０μｍ以下であって、金属層と、ＰＥＴフィルム層とを有し、０．１０≦（金属層厚／ＰＥＴフィルム層厚）≦１．２５とされている
   ことを特徴とする２芯ツイストシールドケーブル。
2. 請求項１に記載の２芯ツイストシールドケーブルと、
   前記２芯ツイストシールドケーブルに隣接する他部材と、
   を備えることを特徴とするワイヤーハーネス。

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