JP6353717B2 - 複数回路ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、複数回路ケーブルに関する。

従来、光信号を伝達する光ファイバと、電力又は電気信号を伝達する導体とを備え、１本のケーブルに対して複数の回路（光ファイバ及び導体）を備えた複数回路ケーブルが提案されている（特許文献１参照）。このケーブルは、光ファイバと、光ファイバの外周を覆う被覆と、この被覆上に設けられた軟銅等の金属素線を隙間なく配置してパイプ状としたメタル導体と、これらを覆う外被とを有して構成されている。さらに、上記構成に加えて、光ファイバの被覆とメタル導体との間に抗張力繊維からなるテンションメンバを備えたケーブルも提案されている。

特開２０１０−１８１６００号公報

特許文献１に記載のケーブルは、メタル導体に軟銅等の金属素線を用いている。ここで、金属素線は、量産性を考慮した場合、加工上径５０μｍ程度が限界である。すなわち、特許文献１に記載のケーブルは、メタル導体の層がある程度の厚みを有してしまうことから、その径がある程度大きいものとなってしまう。故に、ケーブル径を小さくするためには例えば外被を薄く構成するなどの方法が採用される。

しかし、外被を薄く構成した場合には、摩耗性の問題が発生してしまう。すなわち、振動等が付与され得る箇所に複数回路ケーブルを用いる場合、その振動等により外被が徐々に削られてしまい、薄い外皮を備える複数回路ケーブルでは耐使用年数が短くなってしまうなどの問題が発生してしまう。特に特許文献１に記載のケーブルは、光ファイバという硬い伝送体を内側に備えることから、ケーブルに外力が加わった場合、その外力が硬い光ファイバに受け止められ外被が一層削られ易くなってしまう。

このように、複数回路ケーブルにおいては、細径化と耐磨耗性向上との両立が困難となっていた。

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、細径化を図りつつ耐磨耗性を向上させることが可能な複数回路ケーブルを提供することにある。

本発明の複数回路ケーブルは、第１の信号又は電力を伝送する内側伝送体と、前記内側伝送体の外周を覆う内側絶縁体と、前記内側絶縁体の外側に配置され、第２の信号又は電力を伝送する外側伝送体と、前記外側伝送体の外周を覆う外側絶縁体と、を備え、前記外側伝送体は、導電性を有する複数本の導電性繊維によって構成され、前記外側絶縁体は、ショアＡ硬度１０以上９０以下とされ、前記外側絶縁体に対して中心側への外力が加わった場合、前記複数本の導電性繊維のうちいずれかが他の導電性繊維の間に入り込むように移動して、全体の断面形状が扁平形状となることを特徴とする。

本発明の複数回路ケーブルによれば、外側伝送体は導電性を有する複数本の導電性繊維によって構成されているため、ある程度径の大きい金属素線を用いることなく、金属素線により外側伝送体を構成する場合と比較して、その厚みを薄く構成することができる。さらに、外側絶縁体がショアＡ硬度１０以上９０以下にて構成され、且つ、外側伝送体が導電性繊維によって構成されていることから、例えば外側絶縁体に外力が加わって磨耗が生じる環境下において、外力により導電性繊維が他の導電性繊維間に入り込むように移動し、且つ、外側絶縁体自体が適切に撓んで、ケーブル自体が偏平形状となる。すなわち、外力を逃がすように形状変形することとなり、外側絶縁体を磨耗し難くすることができる。従って、細径化を図りつつ耐磨耗性を向上させることが可能な複数回路ケーブルを提供することができる。

なお、外側絶縁体は、硬度１０以上であるため、外側絶縁体がやわらか過ぎて磨耗し易くなってしまう事態を防止でき、硬度が９０以下であるため、硬すぎて偏平し難くなってしまう事態を防止することができる。

また、本発明の複数回路ケーブルにおいて、前記導電性繊維は、繊維上に金属メッキが施されたメッキ繊維であることが好ましい。

この複数回路ケーブルによれば、導電性繊維が繊維上に金属メッキが施されたメッキ繊維であるため、それ自体が導電性を有する炭素繊維等のみでは導電性が不足する回路においても、メッキ厚の調整により適用が可能となる。

また、本発明の複数回路ケーブルにおいて、前記導電性繊維は、繊維上に銅、錫、ニッケル、金、及び銀の１つ以上の金属にてメッキが施されていることが好ましい。

この複数回路ケーブルによれば、導電性繊維は、繊維上に銅、錫、ニッケル、金、及び銀の１つ以上の金属にてメッキが施されているため、メッキ加工しやすく導電性に優れた導電性繊維を提供することができる。

また、本発明の複数回路ケーブルにおいて、前記繊維は、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、及び炭素繊維のいずれか１つであることが好ましい。

この複数回路ケーブルによれば、繊維は、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、及び炭素繊維のいずれか１つである。このため、これら繊維が熱に強いことから導電性繊維と端子との半田接続を可能とすることができる。さらに、これら繊維の引張強さが１ＧＰａ以上、弾性率５０ＧＰａ以上であることから、導電性繊維との端子圧着時において繊維に応力緩和が発生し難いようにすることができる。従って、端子接続時において製品性能の劣化を防止することができる。

また、本発明の複数回路ケーブルにおいて、前記導電性繊維は、繊維径が５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。

この複数回路ケーブルによれば、導電性繊維は、繊維径が５μｍ以上であるため、導電性繊維が細くなり過ぎて切れやすくなってしまう事態を防止することができる。また、導電性繊維は、繊維径が３０μｍ以下であるため、導電性繊維が太くなり過ぎて他の導電性繊維間に入り込み難くなってしまい、ケーブルが偏平し難くなってしまう事態を防止することができる。

また、本発明の複数回路ケーブルにおいて、前記内側伝送体は、光信号を伝送する光ファイバであることが好ましい。

この複数回路ケーブルによれば、内側伝送体は、光信号を伝送する光ファイバであるため、ケーブル外側からの外力が硬い光ファイバにより受け止められて、より外側絶縁体が削られてしまう状況下において、外力を逃がすように形状変形することとなり、外側絶縁体を磨耗し難くすることができるケーブルを提供することができる。

また、本発明のワイヤーハーネスは、上記に記載の複数回路ケーブルと、前記複数回路ケーブルに対して並列に隣接して配置される他のケーブルと、を備えることを特徴とする。

このワイヤーハーネスによれば、上記複数回路ケーブルと、複数回路ケーブルに対して並列に隣接して配置される他のケーブルとを備えるため、隣接するケーブルが複数回路ケーブルに押圧されて、又は複数回路ケーブルが隣接するケーブルに押圧されて複数回路ケーブル又は他のケーブルが摩耗するような環境においても、複数回路ケーブルが偏平することにより、複数回路ケーブル又は他のケーブルの摩耗を抑えたワイヤーハーネスを提供することができる。

本発明によれば、細径化を図りつつ耐磨耗性を向上させることが可能な複数回路ケーブルを提供することができる。

本発明の実施形態に係る複数回路ケーブルを含むワイヤーハーネスを示す斜視図である。 図１に示した複数回路ケーブルの詳細を示す斜視図である。 比較例に係る複数回路ケーブルの一例を示す斜視図である。 本実施形態及び比較例に係る複数回路ケーブルの外力作用時における様子を示す断面図であり、（ａ）は本実施形態に係る複数回路ケーブルの断面を示し、（ｂ）は比較例に係る複数回路ケーブルの断面を示している。 本実施形態の変形例に係る複数回路ケーブルを示す斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る複数回路ケーブルを含むワイヤーハーネス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ーハーネスＷＨは、複数のケーブルＨを束にしたものであり、以下に詳細に説明する複数回路ケーブル１と、複数回路ケーブル１に対して並列に隣接して配置される他のケーブルＨとにより構成されている。このようなワイヤーハーネスＷＨは、例えば図１に示すようにケーブルＨの両端部にコネクタＣを備えていてもよいし、複数のケーブルＨをまとめるためにテープ巻き（図示せず）されていてもよい。また、ワイヤーハーネス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。

図２は、図１に示した複数回路ケーブル１の詳細を示す斜視図である。同図に示す複数回路ケーブル１は、内側伝送体１０と、内側伝送体１０の外周を覆う内側絶縁体２０と、内側絶縁体２０の外側に配置された外側伝送体３０と、外側伝送体３０の外周を覆う外側絶縁体４０とを備えて構成されている。

内側伝送体１０は、第１の信号又は電力を伝送するものであって、例えば軟銅線によって構成されている。また、内側伝送体１０は光ファイバにて構成されていてもよく、この場合の内側伝送体１０は光信号（第１の信号）を伝送するものとして機能することとなる。

外側伝送体３０は、第２の信号又は電力を伝送するものであって、導電性を有する複数本の導電性繊維３１によって構成されている。導電性繊維３１には、例えば炭素繊維、及び金属フィラーを有した樹脂繊維などのように、繊維それ自体が導電性を有するものが挙げられる。また、導電性繊維３１には、ポリエステル繊維、ナイロン（登録商標）繊維、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ（poly(p-phenylenebenzobisoxazole）繊維、及び炭素繊維に金属メッキを施したメッキ繊維であってもよい。

特に、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、及び炭素繊維等の抗張力繊維は、熱に強く繊維の引張強さが１ＧＰａ以上、弾性率５０ＧＰａ以上有するため、導電性繊維３１は、これら繊維のいずれか１つに金属メッキを施したものが好適である。なお、金属メッキは、銅、錫、ニッケル、金、及び銀の１つ以上の金属で構成されることが好ましい。これらの金属では、メッキがし易く、導電性に優れるからである。

さらに、導電性繊維３１は、繊維径が５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。繊維径が５μｍ未満であると、導電性繊維３１が細くなり過ぎて切れやすくなってしまうからである。また、繊維径が３０μｍを超えると、導電性繊維３１が太くなり過ぎて後述する作用を得難くなってしまうからである。

さらに、本実施形態において外側絶縁体４０は、硬度が１０以上９０以下とされている。ここで、硬度はＪＩＳＫ６２５３デュロメータタイプＡ（ショアＡ）で測定した値である。具体的に外側絶縁体４０は、シリコーンゴム、フッ素樹脂、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ＰＶＣ（polyvinyl chloride）、ＰＰ（polypropylene）、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＡ（polyamide）、ＰＰＳ（poly phenylene sulfide resin）及びＰＢＴ（polybutylene terephthalate）のいずれか１つ以上により構成されている。

次に、本実施形態に係る複数回路ケーブル１の作用等を説明するが、これに先立って比較例となる複数回路ケーブル１００を説明する。図３は、比較例に係る複数回路ケーブルの一例を示す斜視図である。

図３に示すように、比較例に係る複数回路ケーブル１００は、最内層として光ファイバ１１０を備え、その周囲に内側絶縁体１２０を備えている。また、比較例に係る複数回路ケーブル１００は、内側絶縁体１２０の外周側に複数本の軟銅の金属素線１３１を隙間なく敷き詰めてパイプ状にしたメタル導体１３０と、メタル導体１３０の外側に配置される外側絶縁体１４０とを備えている。

図４は、本実施形態及び比較例に係る複数回路ケーブル１，１００の外力作用時における様子を示す断面図であり、（ａ）は本実施形態に係る複数回路ケーブル１の断面を示し、（ｂ）は比較例に係る複数回路ケーブル１００の断面を示している。

まず、図４（ｂ）に示すように、比較例に係る複数回路ケーブル１００に外力Ｆが加わったとする。ここで、メタル導体１３０は金属素線１３１が複数本隙間なく敷き詰められたパイプ状となっている。このため、外力Ｆに対して金属素線１３１の移動する隙間が無く、且つ、金属素線１３１自体がある程度硬いものであることから形状変化し難い。特に、比較例に係るケーブル１００は、光ファイバ１１０という硬い伝送体を内側に備えることから、ケーブル１００に外力Ｆが加わった場合、その外力Ｆが硬い光ファイバ１１０に受け止められてしまう。結果、外側絶縁体１４０が削られ易くなってしまう。

一方、図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る複数回路ケーブル１に外力Ｆが加わったとする。ここで、外側伝送体３０が複数本の導電性繊維３１によって構成されていることから、導電性繊維３１自体が潰れるように形状変化すると共に、導電性繊維３１が他の導電性繊維３１間に入り込むように移動する。加えて、外側絶縁体４０は硬度が９０以下とされているため硬過ぎず適切に撓むこととなる。これにより、ケーブル１自体が偏平形状となる。すなわち、外力Ｆを逃がすようにケーブル１が形状変化することとなり、外側絶縁体４０は削られ難くなって、比較例に示すものよりも摩耗性に優れることとなる。

表１は、本実施形態及び比較例に係る複数回路ケーブル１，１００の摩耗試験の結果を示す表である。

表１に示すように、本実施形態及び比較例の双方において、外側絶縁体４０，１４０にはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）が用いられ、その硬度は５４であった。また、本実施形態及び比較例の双方において、外側絶縁体４０，１４０の厚さは０．２ｍｍであった。

このような双方のケーブル１，１００に対して、ＩＳＯ６７２２のスクレープ摩耗規格で摩耗試験を行った。この試験では、直径０．４５ｍｍの針とケーブル１，１００とを交差させ、当該針に７ニュートンの荷重を加えた状態で、針をケーブル１，１００の長手方向に往復動作させた。なお、外側絶縁体４０，１４０の内側構成（内側伝送体１０、内側絶縁体２０，１２０、外側伝送体３０、光ファイバ１１０、メタル導体１３０）が占める断面積は０．３５ｍｍ^２であった。

表１に示す摩耗回数は、針と外側伝送体３０又はメタル導体１３０とが接触するまでの針の往復移動回数を示している。表１に示すように、本実施形態に係る複数回路ケーブル１は摩耗回数が５１５回であり、比較例に係る複数回路ケーブル１００は摩耗回数が４５０回であった。すなわち、本実施形態に係る複数回路ケーブル１は、比較例に係る複数回路ケーブル１００に比べて、約１５％程度摩耗回数の向上がみられた。

このようにして、本実施形態に係る複数回路ケーブル１によれば、外側伝送体３０は導電性を有する複数本の導電性繊維３１によって構成されているため、ある程度径の大きい金属素線１３１を用いることなく、金属素線１３１により外側伝送体を構成する場合と比較して、その厚みを薄く構成することができる。さらに、外側絶縁体４０が硬度１０以上９０以下にて構成され、且つ、外側伝送体３０が導電性繊維３１によって構成されていることから、例えば外側絶縁体４０に外力Ｆが加わって磨耗が生じる環境下において、外力Ｆにより導電性繊維３１が他の導電性繊維３１間に入り込むように移動し、且つ、外側絶縁体４０自体が適切に撓んで、ケーブル１自体が偏平形状となる。すなわち、外力Ｆを逃がすように形状変形することとなり、外側絶縁体４０を磨耗し難くすることができる。従って、細径化を図りつつ耐磨耗性を向上させることが可能な複数回路ケーブル１を提供することができる。

なお、外側絶縁体４０は、硬度１０以上であるため、外側絶縁体４０がやわらか過ぎて磨耗し易くなってしまう事態を防止でき、硬度が９０以下であるため、硬すぎて偏平し難くなってしまう事態を防止することができる。

また、導電性繊維３１が繊維上に金属メッキが施されたメッキ繊維であるため、それ自体が導電性を有する炭素繊維等のみでは導電性が不足する回路においても、メッキ厚の調整により適用が可能となる。

また、導電性繊維３１は、繊維上に銅、錫、ニッケル、金、及び銀の１つ以上の金属にてメッキが施されているため、メッキ加工しやすく導電性に優れた導電性繊維３１を提供することができる。

また、繊維は、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、及び炭素繊維のいずれか１つである。このため、これら繊維が熱に強いことから導電性繊維３１と端子との半田接続を可能とすることができる。さらに、これら繊維の引張強さが１ＧＰａ以上、弾性率５０ＧＰａ以上であることから、導電性繊維３１との端子圧着時において繊維に応力緩和が発生し難いようにすることができる。従って、端子接続時において製品性能の劣化を防止することができる。

また、導電性繊維３１は、繊維径が５μｍ以上であるため、導電性繊維３１が細くなり過ぎて切れやすくなってしまう事態を防止することができる。また、導電性繊維３１は、繊維径が３０μｍ以下であるため、導電性繊維３１が太くなり過ぎて他の導電性繊維３１間に入り込み難くなってしまい、ケーブル１が偏平し難くなってしまう事態を防止することができる。

また、内側伝送体１０は、光信号を伝送する光ファイバであるため、ケーブル外側からの外力Ｆが硬い光ファイバにより受け止められて、より外側絶縁体４０が削られてしまう状況下において、外力Ｆを逃がすように形状変形することとなり、外側絶縁体４０を磨耗し難くすることができるケーブル１を提供することができる。

また、本実施形態に係るワイヤーハーネスＷＨによれば、上記複数回路ケーブル１と、複数回路ケーブル１に対して並列に隣接して配置される他のケーブルＨとを備えるため、隣接するケーブルＨが複数回路ケーブル１に押圧されて、又は複数回路ケーブル１が隣接するケーブルＨに押圧されて複数回路ケーブル１又は他のケーブルＨが摩耗するような環境においても、複数回路ケーブル１が偏平することにより、複数回路ケーブル１又は他のケーブルＨの摩耗を抑えたワイヤーハーネス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。

例えば、本実施形態に係る複数回路ケーブル１は、図２を参照して説明したものに限らず、種々の変更が可能である。例えば、内側伝送体１０は、１本の伝送体に限らず、複数本伝送体であってもよい。

さらに、複数回路ケーブル１は２つの回路を備えるものに限らず、３つ以上の回路を備えるものであってもよい。３回路を備える例を図５に示す。図５は、本実施形態の変形例に係る複数回路ケーブルを示す斜視図である。図５に示すように、変形例に係る複数回路ケーブル１は、本実施形態のものに加えて、中間伝送体５０と、中間絶縁体６０とを備えている。中間伝送体５０は外側伝送体３０と同様の構成となっている。中間絶縁体６０についても外側絶縁体４０と同様の構成となっている。

このように構成することにより、例えば中間伝送体５０を正側の電力供給経路とし、外側伝送体３０を負側の電力供給経路とするなど、１本のケーブル１で１つの機器に対する電力供給を行うことができる。

１ ：複数回路ケーブル
１０ ：内側伝送体
２０ ：内側絶縁体
３０ ：外側伝送体
３１ ：導電性繊維
４０ ：外側絶縁体
５０ ：中間伝送体
６０ ：中間絶縁体
Ｃ ：コネクタ
Ｆ ：外力
Ｈ ：ケーブル
ＷＨ ：ワイヤーハーネス

Claims (7)

1. 第１の信号又は電力を伝送する内側伝送体と、
   前記内側伝送体の外周を覆う内側絶縁体と、
   前記内側絶縁体の外側に配置され、第２の信号又は電力を伝送する外側伝送体と、
   前記外側伝送体の外周を覆う外側絶縁体と、を備え、
   前記外側伝送体は、導電性を有する複数本の導電性繊維によって構成され、
   前記外側絶縁体は、ショアＡ硬度１０以上９０以下とされ、
   前記外側絶縁体に対して中心側への外力が加わった場合、前記複数本の導電性繊維のうちいずれかが他の導電性繊維の間に入り込むように移動して、全体の断面形状が扁平形状となる
   ことを特徴とする複数回路ケーブル。
2. 前記導電性繊維は、繊維上に金属メッキが施されたメッキ繊維である
   ことを特徴とする請求項１に記載の複数回路ケーブル。
3. 前記導電性繊維は、繊維上に銅、錫、ニッケル、金、及び銀の１つ以上の金属にてメッキが施されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の複数回路ケーブル。
4. 前記繊維は、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、及び炭素繊維のいずれか１つである
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の複数回路ケーブル。
5. 前記導電性繊維は、繊維径が５μｍ以上３０μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複数回路ケーブル。
6. 前記内側伝送体は、光信号を伝送する光ファイバである
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の複数回路ケーブル。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の複数回路ケーブルと、
   前記複数回路ケーブルに対して並列に隣接して配置される他のケーブルと、
   を備えることを特徴とするワイヤーハーネス。