JP6987824B2

JP6987824B2 - 通信ケーブル及びワイヤハーネス

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Publication number: JP6987824B2
Application number: JP2019194066A
Authority: JP
Inventors: 敏晴清水
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: EP3813081A1; US20210125747A1; US11508497B2; JP2021068633A; CN112712916A; CN112712916B

Description

本発明は、通信ケーブル及びワイヤハーネスに関する。

従来、自動車用の通信線は、ワイヤハーネスのレイアウトの都合上、省スペース内での電線折り曲げ箇所が多数発生するため、電線をツイストさせて可撓性を持たせたＳＴＰ（シールド付きツイストペア）線が用いられていた。このようなＳＴＰ線は、ツイスト線の周囲に例えば金属箔が設けられているが、ツイスト線の導体と金属箔との距離が不均一になり易いことから、特定の周波数での大幅な減衰量増加（サックアウト）が発生してしまう。

そこで、民生分野では平行配置された２芯の通信線の隙間にドレン線を配置し、これらを金属箔により一括して覆ったＳＰＰ（Shielded Parallel Pair）線が使用されている（例えば特許文献１参照）。このＳＰＰ線は、２芯の通信線が撚られていないことから、通信線の導体と金属箔との距離が安定的になり易く、サックアウトを抑制することができる。

特開２０１５−１８５５２７号公報

しかし、特許文献１に記載の民生用のＳＰＰ線については、２芯の通信線が撚られていないことから、曲げ易い方向と曲げ難い方向が存在し、可撓性の面で向上の余地があるものであった。そこで、線芯２本をツイストさせるとツイスト線の導体と金属箔との距離が不均一になり易く、サックアウトの問題が生じてしまう。

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、サックアウトを抑制しつつも可撓性を向上させることができる通信ケーブル及びワイヤハーネスを提供することにある。

本発明は、２芯の通信線とドレン線とを金属箔により一括して覆った通信ケーブルであって、２芯の通信線はツイスト加工されており、金属箔は、２芯の通信線上に分離力１．２１ＭＰａ以上となって巻き付けられており、分離力は、２芯の通信線と金属箔との接触長さを１０ｍｍとし、両端の２芯の通信線のみと金属箔のみとをそれぞれ掴み、引張試験機で５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、両者が分離するまでの力である。

本発明によれば、２芯の通信線はツイスト加工されているため、特定方向に曲げ難くなることがなく、ＳＰＰ線と比較して可撓性を向上させることができる。また、金属箔が２芯の通信線上に密着力１．２１ＭＰａ以上で巻き付けられているため、２芯の通信線と金属箔との密着力が向上することから、ＳＴＰ線と比較してサックアウトが抑制される。従って、サックアウトを抑制しつつも可撓性を向上させることができる通信ケーブル及びワイヤ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通信ケーブルを含むワイヤハーネスの一例を示す斜視図である。第１比較例に係る通信ケーブルの断面図である。第２比較例に係る通信ケーブルの断面図である。本実施形態に係る通信ケーブルの要部断面図である。密着力試験の概念図である。密着力試験の試験結果を示すグラフである。実施例２、比較例１、及び比較例４に係る通信ケーブルの減衰量を示すグラフである。実施例１〜６及び比較例４に係る通信ケーブルのドレン線の屈曲回数（断線回数）を示すグラフである。実施例１〜４及び比較例４の通信ケーブルに係る減衰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通信ケーブルを含むワイヤハーネスの一例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ハーネスＷＨは、複数の電線Ｗを束にしたものであり、複数の電線の少なくとも１本（１回路）が以下に詳細説明する通信ケーブル１により構成されている。

このようなワイヤハーネスＷＨは、例えば複数の電線Ｗの両端部にコネクタ（図示せず）を備えていてもよいし、通信ケーブル１をまとめるためにテープ（図示せず）が巻かれていてもよい。また、ワイヤハーネス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。

通信ケーブル１は、２芯の通信線１０と、ドレン線２０と、金属箔３０と、抑え４０とを備えている。

２芯の通信線１０は、それぞれが信号伝達するための断面円形となる電線である。これら２芯の通信線１０は、導体１１と絶縁体１２とを備えている。本実施形態において２芯の通信線１０は撚りピッチが２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下となるようにツイスト加工されていることが好ましい。ドレン線２０は、断面円形となる２芯の通信線１０が径方向に隣り合って接触させられたときの両者の隙間となる位置に配置されるものであって、例えば本実施形態においては被覆を有しない裸電線となっている。このドレン線２０は、２芯の通信線１０がツイスト加工される関係上、２芯の通信線１０に沿うように長手方向に螺旋状となっている。

ここで、２芯の通信線１０の導体１１及びドレン線２０は、例えば軟銅線、銅合金線、錫メッキ軟銅線、錫メッキ銅合金線、銀メッキ軟銅線、及び銀メッキ銅合金線等によって構成されている。なお、本実施形態において導体１１及びドレン線２０は複数本の素線が撚られた撚線を想定しているが、これに限らず撚線でなくともよい。

絶縁体１２は、導体１１の外周に設けられるものであって、例えばＰＥ（Polyethylene）、ＰＰ（Polypropylene）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、又は発泡させたＰＥ、ＰＰ及びＰＴＦＥ等が用いられている。

金属箔３０は、アルミや銅等の金属によって構成されており、この金属箔３０が２芯の通信線１０及びドレン線２０を一括して縦添え（又は横巻き）により覆う構成となっている。また、金属箔３０は、金属箔を接着した樹脂テープであってもよい。樹脂テープは、アルミや銅が基材に蒸着されて金属箔をなすものであってもよい。なお、本実施形態において金属箔３０には銅箔テープを用いている。

抑え４０は、金属箔３０の外周側に接触状態で設けられる絶縁体であって、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）やＰＴＦＥといった樹脂フィルムや樹脂押出被覆によって構成されている。

さらに、本実施形態に係る通信ケーブル１は、編組５０と、シース６０とを備えていてもよい。編組５０は、例えば金属箔３０と同じ素材によって構成された編組シールドである。シース６０は、内部構成を一括して覆う絶縁体であり、ＰＶＣ（Polyvinyl Chloride）、ＰＰ、ＰＥ等の樹脂材料により構成されている。

ここで、本実施形態において金属箔３０は、２芯の通信線１０上に密着力１．２１ＭＰａ以上（後述の測定方法での測定結果）で設けられている。このため、２芯の通信線１０と金属箔３０との密着性が良好となり、サックアウトが抑えられている。

なお、本実施形態に係る通信ケーブル１は例えば以下のようにして製造される。まず、２芯の通信線１０とドレン線２０とを平行配置し、その上に金属箔３０を巻き付けると共に、抑え４０を設ける。その後、２芯の通信線１０を金属箔３０や抑え４０ごとツイストさせて所定の撚りピッチとした後に、編組５０及びシース６０を設ける。以上により通信ケーブル１が製造される。なお、抑え４０については２芯の通信線１０をツイストさせた後に、押出被覆によって設けられてもよい。

次に、本実施形態に係る通信ケーブル１の作用の概要について説明するに先立って比較例に係る通信ケーブルを示す。図２は、第１比較例に係る通信ケーブルの断面図であり、図３は、第２比較例に係る通信ケーブルの断面図である。

図２に示す通信ケーブル１００は、いわゆる２芯の通信線１１０が直線的に平行配置されたＳＰＰ線といわれるものである。このＳＰＰ線は、金属箔１３０が２芯の通信線１１０に密着し易い傾向がある。しかし、第１比較例に係る通信ケーブル１００は、２芯の通信線１１０が並ぶ方向（長軸方向）には屈曲させ難いものであり、可撓性に優れるとはいい難い。

図３に示す通信ケーブル２００は、いわゆる２芯の通信線２１０がツイスト加工されたＳＴＰ線といわれるものである。このＳＴＰ線は、２芯の通信線２１０がツイスト加工されていることから、図２に示すように特定方向に曲げ難い構造とはならず、可撓性に優れる傾向にある。しかし、第２比較例に係る通信ケーブル２００は、２芯の通信線２１０がツイスト加工された後に金属箔２３０が２芯の通信線２１０上に巻き付けられるため、金属箔２３０が２芯の通信線２１０に密着し難い傾向がある。

金属箔２３０が２芯の通信線２１０に密着しない場合には、２芯の通信線２１０の導体２１１と金属箔２３０との距離が不均一になり易く、サックアウトの問題が生じてしまう。

図４は、本実施形態に係る通信ケーブル１の要部断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る通信ケーブル１は、２芯の通信線１０がツイスト加工されている。このため、特定方向に曲げ難い構造とはならず、可撓性に優れる傾向にある。さらに、本実施形態において金属箔３０は、２芯の通信線１０上に密着力１．２１ＭＰａ以上で設けられていることから、密着性が良好となり、サックアウトを抑制することができる。

次に、実施例及び比較例に係る通信ケーブルの試験等の結果を説明する。

（密着力試験）
実施例１〜６及び比較例１〜４の通信ケーブルについて密着力を測定する密着力試験を行った。図５は、密着力試験の概念図である。図５に示すように、密着力試験は、２芯の通信線と金属箔との接触長さを１０ｍｍとし、両端の２芯の通信線のみと金属箔のみとをそれぞれ掴み、引張試験機で５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、両者が分離するまでの力を測定した。

図６は、密着力試験の試験結果を示すグラフである。なお、実施例１〜６及び比較例４において、２芯の通信線、ドレン線、金属箔、抑えについては全て同じものを用いた。ドレン線については錫めっき軟銅線を用い、金属箔についてはアルミ箔を用い、抑えについてはＰＥＴフィルムを用いた。比較例１〜３については、２芯の通信線、及び金属箔で構成し、金属箔についてはアルミ箔を用いた。ここで、比較例４については、ＳＰＰ線であり、この２芯の通信線を金属箔ごと得ている。この比較例４に係るＳＰＰ線を捻じることで、実施例１〜６の通信ケーブルを得ている。

まず、比較例１〜３については、いわゆるＳＴＰ線であり、２芯の通信線の撚りピッチを異ならせている。撚りピッチは比較例１で２４ｍｍであり、比較例２で２０ｍｍであり、比較例３で２１ｍｍである。

また、実施例１〜６についても２芯の通信線の撚りピッチを異ならせており、撚りピッチは実施例１で１５ｍｍであり、実施例２で２０ｍｍであり、実施例３で４０ｍｍである。また、撚りピッチは実施例４で６０ｍｍであり、実施例５で８０ｍｍであり、実施例６で１００ｍｍである。

このような実施例１〜６及び比較例１〜４について上記密着力試験を行った結果、以下のような結果が得られた。

まず、実施例１は密着力が平均値で１．３５ＭＰａとなり最大値で１．４８ＭＰａとなり最小値で１．２１ＭＰａとなった。実施例２は密着力が平均値で１．４８ＭＰａとなり最大値で１．６１ＭＰａとなり最小値で１．２５ＭＰａとなった。実施例３は密着力が平均値で１．６６ＭＰａとなり最大値で１．７４ＭＰａとなり最小値で１．６０ＭＰａとなった。

また、実施例４は密着力が平均値で１．８１ＭＰａとなり最大値で２．０２ＭＰａとなり最小値で１．６３ＭＰａとなった。実施例５は密着力が平均値で２．０８ＭＰａとなり最大値で２．２９ＭＰａとなり最小値で１．８８ＭＰａとなった。実施例６は密着力が平均値で２．１４ＭＰａとなり最大値で２．３６ＭＰａとなり最小値で１．９７ＭＰａとなった。

これに対して、比較例１は密着力が平均値で０．２３ＭＰａとなり最大値で０．２６ＭＰａとなり最小値で０．２０ＭＰａとなった。比較例２は密着力が平均値で０．１３ＭＰａとなり最大値で０．１６ＭＰａとなり最小値で０．１１ＭＰａとなった。比較例３は密着力が平均値で０．１３ＭＰａとなり最大値で０．１６ＭＰａとなり最小値で０．０８ＭＰａとなった。

また、比較例４は密着力が平均値で２．８０ＭＰａとなり最大値で２．９０ＭＰａとなり最小値で２．７１ＭＰａとなった。

図７は、実施例２、比較例１、及び比較例４に係る通信ケーブルの減衰量を示すグラフである。比較例１については密着力が小さいことから、通信線の導体と金属箔との距離が不均一になり易く、サックアウトによる減衰量の増加が大きい。これに対して、実施例２に係る通信ケーブルは、比較例４に係るＳＰＰ線と同程度の減衰特性が得られており、サックアウトの影響が小さいことがわかった。

なお、図示を省略するが、比較例２，３についても比較例１と同程度にサックアウトによる減衰量の増加が大きく、実施例１，実施例３〜６については、これら比較例１〜３よりもサックアウトの影響が小さいものであった。

（屈曲試験）
実施例１〜６及び比較例４の通信ケーブルについてドレン線の屈曲性を測定する屈曲試験を行った。屈曲試験はφ２５ｍｍとなるマンドレルを用意し、所定長さの通信ケーブルの一端側を無荷重とし、他端側をマンドレルに沿うように９０°の片振り屈曲を曲げ速度３０ｒｐｍで繰り返し行った。繰り返しの曲げの結果、ドレン線が断線（抵抗値が１０％上昇する）までの往復曲げ回数を測定した。測定については５回行い、最大値及び最小値を抽出すると共に平均値を算出した。また、比較例４については、長軸方向と直交する短軸方向に屈曲を行うと共にドレン線を屈曲外側となるようにした。

図８は、実施例１〜６及び比較例４に係る通信ケーブルのドレン線の屈曲回数（断線回数）を示すグラフである。

まず、実施例１は屈曲回数が平均値で３０００回超となり最大値で約３５００回程度となり最小値で約２５００回程度となった。実施例２は密着力が平均値で約４２００回となり最大値で約４６００回でとなり最小値で約３８００回となった。実施例３は密着力が平均値で約３０００回となり最大値で約３５００回となり最小値で約２５００回となった。

また、実施例４は屈曲回数が平均値で約２８００回となり最大値で約３３００回程度となり最小値で約２４００回程度となった。実施例５は密着力が平均値で約２４００回となり最大値で約２９００回でとなり最小値で約１９００回となった。実施例６は密着力が平均値で約２０００回となり最大値で約２６００回となり最小値で約１４００回となった。

これに対して、比較例４については、短軸方向への屈曲回数が最大値で約２２００回程度となり最小値で約１４００回程度となった。

以上より、２芯の通信線の撚りピッチを１５ｍｍ以上６０ｍｍ以下とした場合の最小値は、比較例４（ＳＰＰ線）に関する短軸方向の屈曲回数の最大値を超えていることがわかった。よって、通信ケーブルについては、２芯の通信線の撚りピッチを１５ｍｍ以上６０ｍｍ以下とすれば、ＳＰＰ線（短軸方向）よりも高い屈曲性を示すことがわかった。

（通信特性）
実施例１〜４及び比較例４の通信ケーブルについてネットワークアナライザを用いて作動モードのＳパラメータを測定する通信特性を行った。

図９は、実施例１〜４及び比較例４の通信ケーブルに係る減衰特性を示すグラフである。比較例４に示すように、ＳＰＰ線については良好な減衰特性が得られており、実施例２〜４に係る通信ケーブルについても、これと同等の減衰特性が得られている。しかし、実施例１の通信ケーブルでは、撚りピッチが１５ｍｍとなることから過度な負荷でケーブルが破損してしまい、減衰特性が極端に劣化してしまう。

よって、通信ケーブルについては、２芯の通信線の撚りピッチを２０ｍｍ以上とすると減衰特性の面から好ましいことがわかった。

従って、２芯の通信線の撚りピッチは２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下が好ましいといえる。

このようにして、本実施形態に係る通信ケーブル１によれば、２芯の通信線１０はツイスト加工されているため、特定方向に曲げ難くなることがなく、ＳＰＰ線と比較して可撓性を向上させることができる。また、金属箔３０が２芯の通信線１０上に密着力１．２１ＭＰａ以上で巻き付けられているため、２芯の通信線１０と金属箔３０との密着力が向上することから、ＳＴＰ線と比較してサックアウトが抑制される。従って、サックアウトを抑制しつつも可撓性を向上させることができる通信ケーブル１を提供することができる。

また、２芯の通信線１０は撚りピッチが２０ｍｍ以上でツイスト加工されているため、撚りが強すぎて通信線１０に過度の負荷を掛けてしまい通信線１０が破損してしまい、減衰特性が著しく低下してしまうことを防止することができる。また、２芯の通信線１０は撚りピッチが６０ｍｍ以下でツイスト加工されているため、撚りがないＳＰＰ線の短軸方向よりも高い耐屈曲性とすることができる。

また、金属箔３０の周囲に押出成形された樹脂被覆又は金属箔の周囲に横巻きされる樹脂フィルムにて構成される抑え４０をさらに備えるため、金属箔３０の２本の通信線１０への密着力を維持し易くなり、長期使用における通信特性の劣化を抑えることができる。

また、本実施形態に係るワイヤハーネスＷＨによれば、サックアウトを抑制しつつも可撓性を向上させることができる通信ケーブル１を含むワイヤハーネス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、可能であれば公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、本実施形態では、２芯の通信線１０の撚りピッチが２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが好ましい旨を説明したが、可撓性とサックアウトの抑制に着目すれば、撚りピッチは１５ｍｍ、８０ｍｍ及び１００ｍｍ等であってもよい。

１：通信ケーブル
１０：通信線
２０：ドレン線
３０：金属箔
４０：抑え
ＷＨ：ワイヤハーネス

Claims

２芯の通信線とドレン線とを金属箔により一括して覆った通信ケーブルであって、
前記２芯の通信線は、ツイスト加工されており、
前記金属箔は、前記２芯の通信線上に分離力１．２１ＭＰａ以上となって巻き付けられており、
前記分離力は、前記２芯の通信線と前記金属箔との接触長さを１０ｍｍとし、両端の前記２芯の通信線のみと前記金属箔のみとをそれぞれ掴み、引張試験機で５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、両者が分離するまでの力である
ことを特徴とする通信ケーブル。
前記２芯の通信線は、撚りピッチが２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下でツイスト加工されている
ことを特徴とする請求項１に記載の通信ケーブル。
前記金属箔の周囲に押出成形された樹脂被覆又は前記金属箔の周囲に横巻きされる樹脂フィルムにて構成される抑えをさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか記載の通信ケーブル。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信ケーブルを備えることを特徴とするワイヤハーネス。