JP4653037B2 - 車載用のツイストペア電線、該ツイストペア電線の形成方法および形成装置 - Google Patents

Description

本発明は車載用のツイストペア電線、該ツイストペア電線の形成方法および形成装置に関し、特に、車載用ワイヤハーネスを軽量化するために細線でツイストペア電線を形成した場合に、該ツイストペア電線間の隙間を小さくして特性インピーダンスを下げるものである。

従来より、電磁波によるノイズ発生を遮断するため、２本の電線を撚り合わせたツイストペア電線が用いられている。例えば、特開２００４−７１４０４号公報に記載されているように、自動車のＬＡＮシステムにおいて伝送ケーブルとしてツイストペア電線が用いられ、電磁誘導ノイズを外部に輻射させないと共に電磁誘導ノイズを外部から受けがたいものとしている。このツイストペア電線は同様の機能を有する同軸ケーブル等のシールド電線と比べて安価で且つ曲げも良好であるためＬＡＮ接続用の電線として広く使用されている。

前記ツイストペア電線の形成方法として、特開平１１−２１３７７４号公報では、図６に示すように２本の電線Ｗ１、Ｗ２の端末をコネクタ２Ａ、２Ｂに挿入後に、２本の電線の中央部をチャッキングし、このチャッキング部を回転させることで２本の電線を撚り、その後、チャッキング部分にテープを巻き付けて固定して、２本の電線の撚り戻しがないようにしている。

前記ツイストペア電線とする２本の電線を、コネクタに接続後ではなく、予めツイストペア電線として形成する場合は、従来、図７に示すような方法が採られている場合が多い。即ち、クランプ５の一対の挟持材５ａと５ｂの間で２本の電線Ｗ１とＷ２の一端側を挟持固定する一方、これら電線Ｗ１とＷ２の他端は固定治具（図示せず）に固定しておき、クランプ５を回転させることにより電線Ｗ１とＷ２の上下左右位置を変えてツイストペア電線としている。

前記図６および図７に示すツイストペア電線の形成方法では、いずれも電線Ｗ１、Ｗ２自体に「ねじり」が与えられた状態で撚られている。
このように電線Ｗ１，Ｗ２自体に「ねじり」が与えられて撚られている場合、ツイストペア電線として形成した後にクランプ５から外すと、捩られた電線Ｗ１、Ｗ２の反発により撚り戻しが生じ、電線Ｗ１とＷ２の間に隙間が発生する傾向がある。
特に、電線として、中心にステンレス線からなる補強用素線を配置し、その外周を銅線からなる素線で囲んで導体断面積を０．２２〜０．０８ｍｍ²とした細線では、ステンレス線の撚り戻しが発生しやすく、電線Ｗ１とＷ２間の隙間が発生しやすい。

前記したようにツイストペア電線を車載ＬＡＮの伝送線として用いた場合、ＣＡＮ通信
では導体断面積が０．３ｍｍ²〜０．５ｍｍ²の中径の電線が広く用いられているが、導体断面積が０．２２ｍｍ²や０．１３ｍｍ²以下の小径の電線（細線）を用いることが望まれる。
前記中径の電線を図７に示す方法でツイストペア電線とした場合、２５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯での特性インピーダンスは約１２０ｏｈｍであり、例えば、高速ＣＡＮの規格を定めたＩＳＯ１１８９８にある特性インピーダンスの規格（下限８５ｏｈｍ、上限１３２ｏｈｍ、代表値１２０ｏｈｍ）を満足する。
一方 前記小径の電線（細線）のツイストペア電線では、前記したクランプから外した時に発生する隙間により、２５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯での特性インピーダンスは約１４０ｏｈｍとなり、前記上限規格の１３２ｏｈｍをオーバーする。その結果、ＣＡＮに適用できなくなる問題がある。

特開２００４−７１４０４号公報 特開平１１−２１３７７４号公報

本発明は、前記ツイストペア電線が捩られていることにより発生する撚り戻しを低減することにより、前記細線でも特性インピーダンスが上限規格の１３２ｏｈｍを越えないようにして、車載ＬＡＮのＣＡＮ通信線として適用できるようにし、かつ、細線からなるツイストペア電線を用いることでワイヤハーネスの細径化と軽量化を図ることを課題としている。

前記課題を解決するため、第１の発明として、２本の電線の各一端側をそれぞれクランプで挟持固定し、
中心部を支点として回転駆動される回転体に対して、該中心部を挟んで前記一対のクランプを回転自在に取り付け、前記２本の電線を平行配線すると共に該２本の電線の他端側は固定しておき、
前記回転体の回転に対して、前記クランプを基準面に対して常時同じ向きとなるように保持するクランプ保持手段をクランプに取り付けて、該クランプを前記回転体の回転に追従させ、
前記クランプで固定した各電線自体を、その中心軸線を支点として捩じらずに、２本の電線同士を互いに上下左右位置を変えて撚っていることを特徴とする車載用のツイストペア電線の形成方法を提供している。
また、前記形成方法で形成され、２本の電線同士が互いに上下左右位置を変えて撚られていると共に、２本の電線自体は捩らずに基準面に対して常時同じ向きとなっていることを特徴とする車載用のツイストペア電線を提供している。

前記のように、本発明のツイストペア電線では、撚られる２本の電線自体は捩っていないため、捩った場合に発生する撚り戻しが殆どなく、その結果、２本の電線間に撚り戻しによる隙間を生じさせない。
よって、前記２本の電線が、導体断面積を０．２２〜０．０８ｍｍ²とした細線であって、特に、撚り戻しが発生しやすい前記ステンレス素線からなる補強体と銅線の素線からなる電線であっても、２５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯での特性インピーダンスが９５ｏｈｍ〜１３２ｏｈｍとすることができ、前記ＩＳＯ規格の上限１３２ｏｈｍをオーバーせず、ＣＡＮ通信線として用いることができる。

前記のように、本発明のツイストペア電線の形成方法では、２本の電線を挟持する一対のクランプを、回転体の回転に追従して回転しても、クランプの向きは一定としているため、該クランプで固定された電線自体に「ねじれ」を発生させない。
具体的には、２本の電線を水平方向に引張保持する一方、これら２本の電線を夫々挟持固定するクランプは電線を両側から固定する一対の挟持片からなり、基準面を大地（ツイストペア電線形成装置の設置面側の下方）とすると、前記一対の挟持片を常に上下垂直方向の姿勢を保持させながら、回転体の回転に追従させ、２本の電線同士を上下左右位置を変えて撚っている。

さらに、第２の発明としてツイストペア電線の形成装置を提供している。
該装置は、中心部を支点として回転駆動される回転体と、
２本の電線の一端を夫々挟持固定する一対のクランプと、
前記一対のクランプの各下面に取り付けられる錘からなるクランプ保持手段を備え、
前記一対のクランプは前記回転体の中心部を挟んで平行配置すると共に該回転体に回転自在に取り付けて前記２本の電線を平行配線し、かつ、該２本の電線の他端は回転不可に固定し、
前記錘からなるクランプ保持手段で、前記回転体の位置にかかわらず前記電線の上下方向を不変に保持しながら前記回転体の中心部を支点として前記クランプを回転可能に保持していることを特徴とする。

前記ツイストペア電線の形成装置では、ツイストする電線自体を捩らずに撚っているため、電線を挟持固定する一対のクランプが回転体の回転に追従して公転するがクランプ自体は自転しないようにしている。このため、クランプを回転体に対して軸受を介して回転自在に固定すると共に、クランプ保持手段によりクランプを上下方向を不変に保持している。前記クランプ保持手段としては、クランプの所要箇所に錘を取り付けることにより、錘を設けた側が重力により常に下方となるようにしてクランプの上下方向を不変としたり、電磁モータによりクランプの上下方向が不変となるよう制御する手段がある。
本発明は、前記ツイストペア電線の形成装置で製造され、２本の電線同士が互いに上下左右位置を変えて撚られていると共に、２本の電線自体は捩らずに基準面に対して常時同じ向きとなっていることを特徴とする車載用のツイストペア電線を提供している。

前述したように、本発明によれば、ツイストペア電線の撚りあわせる２本の電線自体は捩っていないため、捩った場合に発生する撚り戻しが殆どなく、その結果、２本の電線間に撚り戻しによる隙間を生じさせない。
よって、ツイストペア電線を細線で形成して、細線同士を撚って形成しても、特性インピーダンスが高速ＣＡＮの規格を定めたＩＳＯ１１８９８にある特性インピーダンスの上限規格の１３２ｏｈｍを越えることがなく、車載ＬＡＮのＣＡＮ通信線として適用でき、かつ、細線からなるツイストペア電線を用いることでワイヤハーネスの細径化と軽量化を図ることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図５は、本発明の実施形態を示す。
本実施形態の車載用のツイストペア電線１０は、車載ＣＡＮ用の通信線として用いられるものであり、車両に搭載した電子制御ユニット（ＥＣＵ）に接続されて車載用ワイヤハーネスの一部を構成するものである。

前記ツイストペア電線１０は、図１に示すように、例えば、ステンレス素線からなる補強体１２の周囲に複数本の銅線１３を配置した導体を絶縁材１４で絶縁被覆した２本の細線からなる電線１１Ａ、１１Ｂを捩ることなく互いに上下方向Ｙ位置および左右方向Ｘ位置を変えて撚り合わせて形成している。また、電線１１Ａ、１１Ｂの端末には、絶縁材１４を皮剥ぎして露出させた導体に端子１５を圧着接続している。
詳細には、ツイストペア電線１０は、２本の電線１１Ａ、１１Ｂを捩ることなく撚り合わせているため、左右方向Ｘ及びツイストペア電線１０の軸線方向Ｚに延在する基準面Ｇ（図１（Ｂ）〜（Ｅ）の破線）に対して、電線１１Ａ、１１Ｂは周方向に常時同じ向きとなっている。即ち、説明の便宜のため、直線状態の電線１１Ａの上部、電線１１Ｂの下部にマークＭａ、Ｍｂを設け、これら電線１１Ａ、１１Ｂを互いに撚り合わせてツイストペア電線１０を形成すると、図１（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、ツイストペア電線１０においても電線１１ＡのマークＭａは常に同一箇所である上部に、電線１１ＢのマークＭｂは同一箇所である下部にくる。

２本の電線１１Ａ、１１Ｂは各々の導体断面積が０．２２〜０．０８ｍｍ²の細線で、本実施形態では０．１３ｍｍ²としている。
また、これら２本の電線１１Ａ、１１Ｂで形成したツイストペア電線１０は２５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯での特性インピーダンスが９５ｏｈｍ〜１３２ｏｈｍであり、本実施形態では、２５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯での特性インピーダンスを１１９〜１２５ｏｈｍとしている。

前記ツイストペア電線１０を形成する形成装置２０は、図２乃至図４に示すように、中心部Ｏを支点として回転する回転体２１と、該回転体２１に中心部Ｏを挟んで取り付けられ２本の電線１１Ａ、１１Ｂを夫々挟持固定する一対のクランプ２２と、該一対のクランプ２２の下面に取り付けられ、該クランプ２２の上下方向を不変に保持するのに十分な、例えば、鉄やステンレス等の金属製の錘２３（クランプ保持手段）を備えている。

回転体２１は矩形板状であり、中心部Ｏの裏面側には回転体２１を回転させるためのモータ２４の駆動軸２５を連結している。モータ２４は基準面Ｇ（例えば大地）に配置した支持台２６内に収容しており、該支持台２６から突出させた駆動軸２５を支持台２６に設けた軸受２７で回転自在に支持している。

一方、回転体２１の表面側には、中心部Ｏを挟んだ両側に一対のクランプ２２を回転体２１に対して回転自在に取り付けている。クランプ２２は、電線１１Ａ、１１Ｂを挟持する一対の挟持片２２ａ、２２ｂの下端を連結片２２ｃで連結したコ字状とし、連結片２２ｃから回転体２１側に突出する軸部２２ｄを回転体２１に設けた軸受２８で回転自在に支持している。また、クランプ２２の挟持片２２ａと２２ｂとの間にバネ２９を取り付けており、該バネ２９により挟持片２２ａと２２ｂとの間隔が挟持する電線１１Ａ、１１Ｂの径より小さくなるように近接方向へ付勢している。

クランプ２２の下面には、クランプ２２よりも比重の大きな錘２３を取り付けており、該錘２３により回転体２１の位置にかかわらずクランプ２２の上下方向を不変に保持している。

次に、前記ツイストペア電線の形成装置２０を用いたツイストペア電線１０の形成方法について説明する。
まず、ツイストする２本の電線１１Ａ、１１Ｂを回転体２１の中心部Ｏを挟んで平行配線し、これら２本の電線１１Ａ、１１Ｂの所要箇所をそれぞれクランプ２２の挟持片２２ａ、２２ｂ間に圧入して挟持固定すると共に、他端側は移動及び回転しないように固定する。このとき、クランプ２２は上面開口のコ字状であるため、電線の受け部材となって安定した状態で電線１１Ａ、１１Ｂを挟持できると共に、クランプ２２は挟持される電線１１Ａ、１１Ｂの軸線方向の前後両端が開口となっているため、電線１１Ａ、１１Ｂの端末に取り付けた端子１５とクランプ２２とが干渉することなく、端子１５が損傷するのを防止することができる。
次いで、モータ２４を駆動させて、図５に示すように、回転体２１を回転させ、クランプ２２を回転体２１の中心部Ｏを支点として回転させる。このとき、クランプ２２は下部に取り付けた錘２３により基準面Ｇに対して常時同じ向きとなる。よって、クランプ２２によって一端が挟持された電線１１Ａ、１１Ｂは互いに上下左右位置を変えて撚り合わされていくが、各電線１１Ａ、１１Ｂ自体はその中心軸線を支点として捩じられることがない。

前記構成によれば、ツイストペア電線１０は撚り合わせる２本の電線１１Ａ，１１Ｂ自体は捩っていないため、捩った場合に発生する撚り戻しが殆どなく、その結果、２本の電線１１Ａ、１１Ｂ間に撚り戻しによる隙間を生じさせない。
よって、ステンレス素線からなる補強体１２と銅線１３からなり、導体断面積が０．２２〜０．０８ｍｍ²の細線を撚り合わせてツイストペア電線を形成しても、特性インピーダンスが高速ＣＡＮの規格を定めたＩＳＯ１１８９８にある特性インピーダンスの上限規格の１３２ｏｈｍを越えることがなく、車載ＬＡＮのＣＡＮ通信線として適用でき、かつ、細線からなるツイストペア電線を用いることでワイヤハーネスの細径化と軽量化を図ることができる。
なお、本実施形態では、ステンレス素線の周囲に複数本の銅線を配置した電線によりツイストペア電線を形成したが、１本あるいは複数本の銅線、銅合金線あるいはアルミ合金線のみからなる電線によりツイストペア電線を形成してもよい。

（実施例）
前記実施形態のツイストペア電線１０を形成装置２０により２０本形成し、それぞれ２５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯での特性インピーダンスを測定したところ、最大値が１２５ｏｈｍ、最小値が１１９ｏｈｍ、平均値が１２２ｏｈｍであった。
一方、前記実施形態と同様の電線を用いて従来例で示した方法によりツイストペア電線を２０本形成し、それぞれ２５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯での特性インピーダンスを測定したところ、最大値が１４６ｏｈｍ、最小値が１３３ｏｈｍ、平均値が１４２ｏｈｍであった。

このように、前記実施形態のツイストペア電線１０では、全てのツイストペア電線１０がＩＳＯ１１８９８にある特性インピーダンスの上限規格の１３２ｏｈｍを越えることがなく、かつ、個体差が小さく全てのツイストペア電線１０において略同一の特性インピーダンスを得ることができた。
一方、従来例で示した方法により形成したツイストペア電線では、ほとんどのツイストペア電線がＩＳＯ１１８９８にある特性インピーダンスの上限規格の１３２ｏｈｍを越え、かつ、個体差が大きく安定した特性インピーダンスを得ることができなかった。

本発明の第１実施形態のツイストペア電線を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（Ｄ）はＣ−Ｃ線断面図、（Ｅ）はＤ−Ｄ線断面図である。 ツイストペア電線の形成装置の斜視図である。 ツイストペア電線の形成装置の水平断面図である。 ツイストペア電線の形成装置の垂直断面図である。 （Ａ）〜（Ｉ）はツイストペア電線の形成方法を示す図面である。 従来例のツイストペア電線の形成方法を示す図面である。 他の従来例のツイストペア電線の形成方法を示す図面である。

符号の説明

１０ ツイストペア電線
１１Ａ、１１Ｂ 電線
１２ 補強体
１３ 銅線
２０ ツイストペア電線の形成装置
２１ 回転体
２２ クランプ
２３ 錘（クランプ保持手段）

Claims (4)

1. ２本の電線の各一端側をそれぞれクランプで挟持固定し、
   中心部を支点として回転駆動される回転体に対して、該中心部を挟んで前記一対のクランプを回転自在に取り付け、前記２本の電線を平行配線すると共に該２本の電線の他端側は固定しておき、
   前記回転体の回転に対して、前記クランプを基準面に対して常時同じ向きとなるように保持するクランプ保持手段をクランプに取り付けて、該クランプを前記回転体の回転に追従させ、
   前記クランプで固定した各電線自体を、その中心軸線を支点として捩じらずに、２本の電線同士を互いに上下左右位置を変えて撚っていることを特徴とする車載用のツイストペア電線の形成方法。
2. 請求項１の形成方法で形成され、２本の電線同士が互いに上下左右位置を変えて撚られていると共に、２本の電線自体は捩らずに基準面に対して常時同じ向きとなっていることを特徴とする車載用のツイストペア電線。
3. 中心部を支点として回転駆動される回転体と、
   ２本の電線の一端を夫々挟持固定する一対のクランプと、
   前記一対のクランプの各下面に取り付けられる錘からなるクランプ保持手段を備え、
   前記一対のクランプは前記回転体の中心部を挟んで平行配置すると共に該回転体に回転自在に取り付けて前記２本の電線を平行配線し、かつ、該２本の電線の他端は回転不可に固定し、
   前記錘からなるクランプ保持手段で、前記回転体の位置にかかわらず前記電線の上下方向を不変に保持しながら前記回転体の中心部を支点として前記クランプを回転可能に保持していることを特徴とする車載用のツイストペア電線の形成装置。
4. 請求項３に記載の車載用のツイストペア電線の形成装置で製造され、２本の電線同士が互いに上下左右位置を変えて撚られていると共に、２本の電線自体は捩らずに基準面に対して常時同じ向きとなっていることを特徴とする車載用のツイストペア電線。

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