WO2014185468A1 - 信号用ケーブル及びワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

　信号用ケーブル（１）は、導体（１１）と導体（１１）上に被覆された絶縁体（１２）とを備える電源線（１０）を一対と、導体（２１）と導体（２１）上に被覆された絶縁体（２２）を備える信号線（２０）を一対とを有し、電源線（１０）同士及び信号線（２０）同士がそれぞれ対角に配置され、これら電源線（１０）及び信号線（２０）が一括して撚り加工された信号用ケーブル（１）であって、電源線（１０）の導体（１１）及び信号線（２０）の導体（２１）のそれぞれは、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内となるように撚り合わされている。

Description

信号用ケーブル及びワイヤハーネス

　本発明は、信号用ケーブル及びその信号用ケーブルを含むワイヤハーネスに関する。

　従来、一対の電源線と一対の信号線とを備え、電源線同士と信号線同士とをそれぞれ対角配置し、これら電源線と信号線とを一括して撚り加工した信号用ケーブルが提案されている（特許文献１参照）。

　この信号用ケーブルによれば、電源線と信号線とが一括して撚られる。このため、例えば信号線同士を撚ってツイストペアケーブルを作成すると共に、電源線同士を撚ってツイストペアケーブルを作成し、その後これらのツイストペアケーブル同士を本撚りする場合と比較して、撚り回数が１回で済み、電線製造時間の短縮を図ることができる。

　また、信号線が対角配置されていることから、信号線の導体同士の距離を長くすることができ、或る一定値以上の特性インピーダンスを有するケーブルの外径を小さくすることもできる。加えて、このような信号用ケーブルでは、電源線から信号線への誘導が起こり、信号にノイズが混入して機器が誤動作したり機器の反応が遅くなったりする可能性を低減することができる。

日本国特開平１１－３９９５８号公報

　しかし、特許文献１に記載の信号用ケーブルは、端子圧着時などの端末加工時において撚りを解く工程が必要となり、この撚りを解く工程に時間が掛かってしまうと、端末加工性の低下を招いてしまう。

　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、その目的とするところは、端末加工性の向上を図ることが可能な信号用ケーブル及びワイヤハーネスを提供することにある。

　本発明の信号用ケーブルは、導体と前記導体上に被覆された絶縁体とを備える電源線を一対と、導体と前記導体上に被覆された絶縁体とを備える信号線を一対と、を有し、前記電源線同士及び前記信号線同士がそれぞれ対角に配置され、これら前記電源線及び前記信号線が一括して撚り加工された信号用ケーブルであって、前記電源線の導体及び前記信号線の導体のそれぞれは、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内となるように撚り合わされていることを特徴とする。

　本発明の信号用ケーブルによれば、電源線の導体及び信号線の導体のそれぞれは、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内となるように撚り合わされている。このため、導体は塑性変形していないことから撚りを解く工程において比較的簡易に電源線と信号線との撚りを解くことができる。よって、撚りを解く工程に長時間を要することなく、端末加工性の向上を図ることができる。

　また、本発明の信号用ケーブルにおいて、前記電源線の導体及び前記信号線の導体は、軟銅であって、撚り加工時における歪が０．５％以下となるように撚り合わされていることが好ましい。

　この信号用ケーブルによれば、導体が軟銅であって撚り加工時における歪が０．５％以下となるように撚り合わされている。このため、電源線及び信号線の導体は弾性域の範囲内で撚り合わされることとなる。この結果、軟銅を導体とする場合においても、撚りを解く工程に長時間を要することなく、端末加工性の向上を図ることができる。

　また、本発明の信号用ケーブルにおいて、前記電源線の導体及び前記信号線の導体のそれぞれは、撚りピッチが４０ｍｍ以上とされて撚り合わされていることが好ましい。

　この信号用ケーブルによれば、電源線の導体及び信号線の導体のそれぞれは、撚りピッチが４０ｍｍ以上とされて撚り合わされているため、例えば電源線の導体外径０．９６ｍｍであり、信号線の導体外径０．６０ｍｍであり、絶縁被覆後の電源線及び信号線の外径が１．４ｍｍであるときの信号用ケーブルでは、撚りピッチを４０ｍｍ以上とすることにより撚り加工時における歪を０．５％以下とすることができる。よって、電源線及び信号線の導体外径、並びに絶縁被覆後の外径によっては、撚りピッチに着目して撚りピッチが４０ｍｍ以上となるように撚り加工することで、歪を０．５％以下とすることができる。この結果、製造の容易化を図ることができる。

　また、本発明の信号用ケーブルにおいて、前記電源線の絶縁体及び前記信号線の絶縁体は、低密度ポリエチレン又は発泡ポリエチレンにより構成されていることが好ましい。

　この信号用ケーブルによれば、電源線の絶縁体及び信号線の絶縁体は、低密度ポリエチレン又は発泡ポリエチレンにより構成されている。このため、絶縁体に硬度が低い材料を用いることとなり、撚りを解く工程に長時間を要することがなくなる。この結果、一層端末加工性の向上を図ることができる。

　また、本発明のワイヤハーネスは、上述の信号用ケーブルを含むものである。

　このワイヤハーネスによれば、上述の信号用ケーブルをワイヤハーネスを構成する複数本の電線のうちの１本として用いることができる。信号用ケーブルの撚りを解く工程に長時間を要することがなくなるため、結果的に、その信号用ケーブルを複数本の電線のうちの１本として有するワイヤハーネスを製造する工程に要する時間を短縮することができる。

　本発明によれば、端末加工性の向上を図ることが可能な信号用ケーブル及びワイヤハーネスを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る信号用ケーブルを示す断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、信号用ケーブルを示す斜視図であり、図２（ａ）比較例に係る信号用ケーブルを示し、図２（ｂ）は、本実施形態に係る信号用ケーブルを示している。 図３は、軟銅の歪と応力との相関を示すグラフである。 図４は、本実施形態に係る信号用ケーブルの一例を示す表である。 図５は、線心撚りピッチと導体（軟銅）に加わる歪との相関を示すグラフである。 図６は、線心撚りピッチと導体（ＳｎＣＣ又はＮＮ合金）に加わる歪との相関を示すグラフである。

　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。図１は、本発明の実施形態に係る信号用ケーブルを示す断面図である。同図に示す信号用ケーブル１は、一対の電源線１０と、一対の信号線２０と、シールド層３０と、シース４０とを備えている。

　一対の電源線１０は、導体１１と導体１１上に被覆された絶縁体１２とを備える電線が２本一組になったものであって、接続先となる機器に対して電源からの電力を供給するものである。一対の信号線２０は、電源線１０と同様に、導体２１と導体２１上に被覆された絶縁体２２とを備える電線が２本一組になったものから構成されている。この信号線２０は、接続先となる機器を制御するための制御信号を当該機器に対して送信する役割を果たす。

　このような電源線１０と信号線２０の導体１１，２１は軟銅線によって構成されているが、これに限らず、例えば合金線、銅被覆鋼線、銀メッキ軟銅線、錫メッキ軟銅線、錫メッキ銅合金線、及び錫メッキ銅被覆鋼線などによって構成されていてもよい。また、絶縁体１２，２２は、例えばＰＥ（polyethylene）、ＰＰ（Polypropylene）、又は発泡させたＰＥ若しくはＰＰによって構成され、誘電率が３．０以下となっていることが好ましい。

　さらに、本実施形態において電源線１０及び信号線２０は一括して撚り加工されている。すなわち、１回の撚り工程により４本の線１０，２０がまとめて撚られており、ツイストペアケーブルを作成するなど、複数回の撚りを必要とせず撚り工程の簡略化を図っている。

　また、図１に示すように、電源線１０同士及び信号線２０同士はそれぞれ対角に配置されている。特に、信号線２０を対角線状に配置することで、導体２１間の距離を離すことができる。このため、例えば９０Ω以上の特性インピーダンスを有するケーブルの外径を小さくすることができる。なお、電源線１０と信号線２０との仕上外径が異なる場合、信号線２０の導体２１間距離が安定しなくなるため、特性インピーダンスについても安定しなくなる。よって、電源線１０と信号線２０との仕上外径は同じとすることが望ましい。

　さらに、電源線１０同士及び信号線２０同士をそれぞれ対角に配置することでノイズに強い信号用ケーブル１を提供できる。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、信号用ケーブルを示す斜視図であり、図２（ａ）比較例に係る信号用ケーブルを示し、図２（ｂ）は、本実施形態に係る信号用ケーブル１を示している。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、説明を簡略化する関係上、撚り加工については省略した状態で図示するものとする。

　図２（ａ）に示すように、比較例に係る信号用ケーブルは、電源線同士が隣接しており、信号線同士も隣接している。また、電源線は接続先となる機器に対して電流を供給することから、一方の電源線の導体１１ａ’がプラス側となり、他方の電源線の導体１１ｂ’がマイナス側となる。これにより、それぞれの導体１１ａ’，１１ｂ’を中心にして磁界が発生し、その合成磁界（図２（ａ）及び図２（ｂ）では実線で記載されている。）の面は図２（ａ）に示すように、両者の導体１１ａ’，１１ｂ’の中間位置を通過する面となる。このため、合成磁界の面と信号線の導体２１ａ’，２１ｂ’によって形成される回路ループ（図２（ａ）及び図２（ｂ）では点線で記載されている。）の面とは直交することとなり、電源線に発生する誘導電流が信号線に誘導し易い構造となる。

　一方、図２（ｂ）に示すように本実施形態に係る信号用ケーブル１は、電源線１０同士及び信号線２０同士が対角に配置されている。よって、図２（ｂ）に示すように、両者の導体１１ａ，１１ｂの中間位置を通過する合成磁界の面と、信号線の導体２１ａ，２１ｂによって形成される回路ループの面とは平行となり、合成磁界により誘導電流は殆ど信号線２０に誘導しないこととなる。よって、本実施形態に係る信号用ケーブル１は、耐ノイズ性に優れた構造となっている。

　再度、図１を参照する。図１に示すように、シールド層３０は、上記電源線１０及び信号線２０の外周に設けられる部材であって、例えば軟銅線、合金線、銅被覆鋼線、銀メッキ鋼線、及び錫メッキ軟銅線などを編組状に編んだものやアルミ箔等が用いられる。また、シールド層３０は、内側シールド層３１と外側シールド層３２とを有する２層構造となっている。

　シース４０は、シールド層３０の外周に設けられる部材であって、例えばＰＥ、ＰＰ及びＰＶＣ（polyvinyl chloride）などにより構成されている。

　ここで、信号用ケーブルは、端子圧着時などの端末加工時において撚りを解く工程が必要である。そして、この撚りを解く工程に時間が掛かってしまうと、端末加工性の低下を招いてしまう。

　そこで、本実施形態に係る信号用ケーブル１は、電源線１０の導体１１及び信号線２０の導体２１のそれぞれについて、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内となるように撚り合わされている。

　図３は、軟銅の歪と応力との相関を示すグラフである。図３に示すように、金属は弾性域において、歪の上昇に合わせて応力が直線的に上昇することが知られている。例えば、軟銅の弾性域は歪０．５％以下であり、ＳｎＣＣ（錫クロム銅合金）及びＮＮ合金（銅錫系合金）の弾性式は歪み０．３％以下である。

　本実施形態に係る信号用ケーブル１は、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内（導体１１，２１が軟銅の場合には歪が０．５％以下、ＳｎＣＣ又はＮＮ合金の場合には歪が０．３％以下）となるように撚り合わされている。このため、導体１１，２１は塑性変形していないことから撚りを解く工程において比較的簡易に電源線１０と信号線２０との撚りを解くことができる（後述する図５及び図６の、撚り解きし易い領域を参照。）。

　また、電源線１０及び信号線２０の絶縁体１２，２２には、硬度が低いＬＤＰＥ（Low Density Polyethylene）又は発泡ＰＥ等を用いておくと、一層撚りを解く工程において比較的簡易に電源線１０と信号線２０との撚りを解くことができる。

　次に、本実施形態に係る信号用ケーブル１の製造方法の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る信号用ケーブル１の一例を示す表である。

　本実施形態に係る信号用ケーブル１を製造するにあたっては、まず、電源線１０と信号線２０とを製造する。具体的に、ＡＷＧ２４の軟銅線（約０．２２ｓｑ）を７本撚り合わせて外径０．６０ｍｍとし、信号線２０の導体２１を作成する。同様に、ＡＷＧ２０の軟銅線（約０．５３ｓｑ）を７本撚り合わせて外径０．９６ｍｍとし、電源線１０の導体１１を作成する。

　次に、導体１１，２１の外周に押出機にて絶縁体１２，２２を被覆していく。ここで、絶縁体１２，２２には架橋発泡ＰＥが用いられ、絶縁体１２，２２の被覆後における外径は電源線１０及び信号線２０共に、１．４ｍｍとなる。

　次いで、電源線１０同士及び信号線２０同士をそれぞれ対角線上に配置し、一括して撚り加工を施す。このとき、撚りピッチは例えば４０ｍｍであり、撚り合わせた後の外径は３．３ｍｍとなる。

　次に、撚り合わせた後の電源線１０及び信号線２０上に内側シールド層３１を形成する。この内側シールド層３１は、金属箔シールドによって構成され、例えばアルミ蒸着ＰＥＴフィルムが用いられる。

　その後、内側シールド層３１上に外側シールド層３２を設ける。外側シールド層３２は、編組シールドによって構成され、例えば錫メッキ軟銅線により編み込まれた編組が用いられる。なお、外側シールド層３２を形成した後の外径は４．０ｍｍである。

　次いで、外側シールド層３２上にシース４０を形成する。シース４０は、例えばＰＶＣにより構成され、シース４０の形成後の仕上外径は４．９ｍｍとなる。

　以上のように信号用ケーブル１が製造される。ここで、上記したように、一括して撚り加工を施す際の撚りピッチは例えば４０ｍｍである。これは、以下の理由によるものである。図５は、線心撚りピッチと導体（軟銅）に加わる歪との相関を示すグラフである。なお、図５では、図４に示した寸法等の信号用ケーブル１を製造するにあたり撚りピッチを変化させたときの歪を示すものとする。

　図５に示すように、撚りピッチが２５ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は約１．２５％となり、撚りピッチが３０ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は約０．８５％となる。また、撚りピッチが３５ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は約０．６５％となり、撚りピッチが４０ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は０．５％となる。さらに、撚りピッチが４５ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は約０．４％となる。

　このように、撚りピッチが長くなるほど導体１１，２１の歪は小さくなる傾向にある。ここで、本実施形態では導体１１，２１が軟銅である場合、歪を０．５％以下とするため、図４に示した寸法等の信号用ケーブル１を製造する場合には、撚りピッチを４０ｍｍ以上とすればよいといえる。特に、導体１１，２１の歪量は外部から観察できるものではないため、歪量に着目しながら撚り加工を施すことはできない。しかし、図５に示すようなデータに基づき、撚りピッチに着目して撚りピッチが４０ｍｍ以上となるように撚り加工することで、歪を０．５％以下とすることができ、製造の容易化を図ることができる

　なお、図４に示した寸法等の信号用ケーブル１において導体１１，２１をＳｎＣＣ又はＮＮ合金とした場合には、撚りピッチは以下のようにすればよい。図６は、線心撚りピッチと導体（ＳｎＣＣ又はＮＮ合金）に加わる歪との相関を示すグラフである。

　図６に示すように、撚りピッチが２５ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は約１．２５％となり、撚りピッチが３０ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は約０．８５％となる。また、撚りピッチが３５ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は約０．６５％となり、撚りピッチが４０ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は０．５％となる。さらに、撚りピッチが４５ｍｍである場合、導体１１，２１の歪は約０．４％となり、撚りピッチが５０ｍｍである場合、導体１１，２１の歪みは約０．３２％となり、撚りピッチが５５ｍｍである場合、導体１１，２１の歪みは約０．３０％となる。

　よって、本実施形態では導体１１，２１がＳｎＣＣ又はＮＮ合金である場合、歪を０．３％以下とするため、図４に示した寸法等の信号用ケーブル１を製造する場合には、撚りピッチを５５ｍｍ以上とすればよいといえる。これにより、上記と同様に製造の容易化を図ることができる。

　このようにして、本実施形態に係る信号用ケーブル１によれば、電源線１０の導体１１及び信号線２０の導体２１のそれぞれについて、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内となるように撚り合わされている。このため、導体１１，２１は塑性変形していないことから撚りを解く工程において比較的簡易に電源線１０と信号線２０との撚りを解くことができる。よって、撚りを解く工程に長時間を要することなく、端末加工性の向上を図ることができる。

　なお、電源線１０及び信号線２０の導体１１，２１は、図４に示す軟銅線に限らず、合金線、銅被覆鋼線、銀メッキ軟銅線、錫メッキ軟銅線、錫メッキ銅合金線、錫メッキ銅被覆鋼線などが挙げられる。これらの材料を導体１１，２１に用いた場合であっても、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内であれば、撚りを解く工程に長時間を要することなく、端末加工性の向上を図ることができる。

　また、導体１１，２１が軟銅であって撚り加工時における歪が０．５％以下となるように撚り合わされている。このため、電源線１０及び信号線２０の導体１１，２１は弾性域の範囲内で撚り合わされることとなり、軟銅を導体１１，２１とする場合においても、撚りを解く工程に長時間を要することなく、端末加工性の向上を図ることができる。

　また、電源線１０の導体１１及び信号線２０の導体２１のそれぞれについて、撚りピッチが４０ｍｍ以上とされて撚り合わされている。このため、軟銅を導体１１，２１とする場合において例えば電源線１０の導体外径０．９６ｍｍであり、信号線２０の導体外径０．６０ｍｍであり、絶縁被覆後の電源線１０及び信号線２０の外径が１．４ｍｍであるときの信号用ケーブル１では、撚りピッチを４０ｍｍ以上とすることにより撚り加工時における歪を０．５％以下とすることができる。よって、電源線１０及び信号線２０の導体外径、並びに絶縁被覆後の外径によっては、撚りピッチに着目して撚りピッチが４０ｍｍ以上となるように撚り加工することで、歪を０．５％以下とすることができる。この結果、製造の容易化を図ることができる。

　また、電源線１０の絶縁体１２及び信号線２０の絶縁体２２は、低密度ポリエチレン又は発泡ポリエチレンにより構成されている。このため、絶縁体１２，２２に硬度が低い材料を用いることとなり、撚りを解く工程に長時間を要することなく、一層端末加工性の向上を図ることができる。

　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、本実施形態に係る信号用ケーブル１は、図４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、導体１１，２１は軟銅撚り線でなくともよいし、シース４０はＰＶＣでなくともよい。また、絶縁体１２，２２やシールド層３０についても同様に種々の変更が可能である。

　また、本実施形態に係る信号用ケーブル１は、ワイヤハーネスを構成する複数本の電線のうちの１本として用いることができる。信号用ケーブル１の撚りを解く工程に長時間を要することがなくなるため、結果的に、その信号用ケーブル１を複数本の電線のうちの１本として有するワイヤハーネスを製造する工程に要する時間を短縮することができる。

　ここで、上述した本発明に係る信号用ケーブル及びワイヤハーネスの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。

［１］　導体（１１）と前記導体上に被覆された絶縁体（１２）とを備える電源線（１０）を一対と、導体（２１）と前記導体上に被覆された絶縁体（２２）とを備える信号線（２０）を一対と、を有し、前記電源線同士及び前記信号線同士がそれぞれ対角に配置され、これら前記電源線及び前記信号線が一括して撚り加工された信号用ケーブル（１）であって、
　前記電源線の導体及び前記信号線の導体のそれぞれは、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内となるように撚り合わされている
　信号用ケーブル。
［２］　前記電源線の導体及び前記信号線の導体は、軟銅であって、撚り加工時における歪が０．５％以下となるように撚り合わされている
　上記［１］に記載の信号用ケーブル。
［３］　前記電源線の導体及び前記信号線の導体のそれぞれは、撚りピッチが４０ｍｍ以上とされて撚り合わされている
　上記［２］に記載の信号用ケーブル。
［４］　前記電源線の絶縁体及び前記信号線の絶縁体は、低密度ポリエチレン又は発泡ポリエチレンにより構成されている
　上記［１］から［３］のいずれか１項に記載の信号用ケーブル。
［５］　［１］から［４］のいずれか１項に記載の信号用ケーブルを含むワイヤハーネス。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、2013年5月15日出願の日本特許出願（特願2013－102841）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明の信号用ケーブルによれば、端末加工性の向上を図ることができる。この効果を奏する本発明は、信号用ケーブルに関して有用である。

１…信号用ケーブル
１０…電源線
１１…導体
１２…絶縁体
２０…信号線
２１…導体
２２…絶縁体
３０…シールド層
３１…内側シールド層
３２…外側シールド層
４０…シース

Claims (5)

1. 　導体と前記導体上に被覆された絶縁体とを備える電源線を一対と、導体と前記導体上に被覆された絶縁体とを備える信号線を一対と、を有し、前記電源線同士及び前記信号線同士がそれぞれ対角に配置され、これら前記電源線及び前記信号線が一括して撚り加工された信号用ケーブルであって、
   　前記電源線の導体及び前記信号線の導体のそれぞれは、撚り加工時における歪が弾性域の範囲内となるように撚り合わされている
   　信号用ケーブル。
2. 　前記電源線の導体及び前記信号線の導体は、軟銅であって、撚り加工時における歪が０．５％以下となるように撚り合わされている
   　請求項１に記載の信号用ケーブル。
3. 　前記電源線の導体及び前記信号線の導体のそれぞれは、撚りピッチが４０ｍｍ以上とされて撚り合わされている
   　請求項２に記載の信号用ケーブル。
4. 　前記電源線の絶縁体及び前記信号線の絶縁体は、低密度ポリエチレン又は発泡ポリエチレンにより構成されている
   　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の信号用ケーブル。
5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の信号用ケーブルを含むワイヤハーネス。

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