特開 2022-156632 通信用電線及びワイヤハーネス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022156632

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】通信用電線及びワイヤハーネス

(51)【国際特許分類】

   H01B 11/02 20060101AFI20221006BHJP

   H01B 7/18 20060101ALI20221006BHJP

   H01B 7/00 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H01B11/02

H01B7/18 H

H01B7/00 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021060430

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平岩 徹也

(72)【発明者】

【氏名】笠原 甫

【テーマコード（参考）】

5G309

5G313

5G319

【Ｆターム（参考）】

5G309AA11

5G313AA10

5G313AC07

5G313AE02

5G319DA02

5G319DB04

5G319DC07

(57)【要約】

【課題】耐摩耗性を有し、伝送特性の変化を抑えた通信用電線及びワイヤハーネスを提供する。
【解決手段】通信用電線１Ａは、２本の絶縁電線１１Ａ、１１Ｂを対撚りした対撚り線２と、前記対撚り線２の外周を覆う樹脂で形成された中空のシース１２Ａと、を有し、前記シース１２Ａの厚さが０．３５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、前記シース１２Ａの一端側から前記シース１２Ａ内に２００～２５０ｋＰａの範囲の一定の圧力で空気を注入した状態で、ＪＡＳＯ Ｄ ６２５－２に規定されるスクレープ摩耗試験と同様の試験系による試験を行った際、前記シース１２Ａに対して垂直荷重を加える針を２００往復させるまでの間に前記圧力が低下しない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２本の絶縁電線を対撚りした対撚り線と、
前記対撚り線の外周を覆う樹脂で形成された中空のシースと、
を有し、
前記シースの厚さが０．３５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、
前記シースの一端側から前記シース内に２００～２５０ｋＰａの範囲の一定の圧力で空気を注入した状態で、ＪＡＳＯ Ｄ ６２５－２に規定されるスクレープ摩耗試験と同様の試験系による試験を行った際、前記シースに対して垂直荷重を加える針を２００往復させるまでの間に前記圧力が低下しない
通信用電線。

【請求項2】

前記針を２００往復させてから所定時間経過後に測定した前記圧力は、前記針を２００往復させたときに測定した圧力からの変動が３％未満である
請求項１に記載の通信用電線。

【請求項3】

前記樹脂は、ポリオレフィン系樹脂を主成分とする
請求項１又は請求項２に記載の通信用電線。

【請求項4】

前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレンである
請求項３に記載の通信用電線。

【請求項5】

前記シースの外径が２．３ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の通信用電線。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の通信用電線を含み、自動車に配索される
ワイヤハーネス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信用電線及びワイヤハーネスに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車内の通信に用いられる通信用電線の発明として、例えば特許文献１に開示された通信用電線がある。特許文献１に開示された通信用電線は、導体を絶縁被覆した電線を対撚りし、対撚りされた電線の外周を絶縁材料からなるシースで被覆して特性インピーダンスを１００Ω±１０Ωの範囲としており、イーサネット（登録商標）で規定される特性インピーダンスを満たすものとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６１０８０５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

自動車用電線は、走行による振動によってシースの外周に摩擦が発生し、この摩擦によりシースが摩耗する。通信用電線の伝送特性は、シースの厚みに影響されるため、シースの摩耗が進むとイーサネットで規定される伝送特性を満たさなくなる虞がある。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、耐摩耗性を有し、伝送特性の変化を抑えた通信用電線及びワイヤハーネスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る通信用電線は、２本の絶縁電線を対撚りした対撚り線と、前記対撚り線の外周を覆う樹脂で形成された中空のシースと、を有し、前記シースの厚さが０．３５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、前記シースの一端側から前記シース内に２００～２５０ｋＰａの範囲の一定の圧力で空気を注入した状態で、ＪＡＳＯ Ｄ ６２５－２に規定されるスクレープ摩耗試験と同様の試験系による試験を行った際、前記シースに対して垂直荷重を加える針を２００往復させるまでの間に前記圧力が低下しない通信用電線である。
通信用電線。

【0007】

本発明の一態様に係る通信用電線においては、前記針を２００往復させてから所定時間経過後に測定した前記圧力は、前記針を２００往復させたときに測定した圧力からの変動が３％未満である構成であってもよい。

【0008】

本発明の一態様に係る通信用電線においては、前記樹脂は、ポリオレフィン系樹脂を主成分とする構成であってもよい。

【0009】

本発明の一態様に係る通信用電線においては、前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレンである構成であってもよい。

【0010】

本発明の一態様に係る通信用電線においては、前記シースの外径が２．３ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である構成であってもよい。

【0011】

本発明の一態様に係るワイヤハーネスは、上記のいずれかの通信用電線を含み、自動車に配索されるワイヤハーネスである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、耐摩耗性を有し、伝送特性の変化を抑えた通信用電線及びワイヤハーネスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係る通信用電線の断面図である。

【図2】図２は、対撚り線の撚り方を示す図である。

【図3】図３は、エアリーク試験の構成の模式図である。

【図4】図４は、変形例に係る通信用電線の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態に係る通信用電線１Ａの断面図である。通信用電線１Ａは、１００Ω±１０Ωの範囲の特性インピーダンスを有している。通信用電線１Ａは、例えば自動車に配索され、配索された自動車においてイーサネット（登録商標）の規格に従った通信に用いられる。

【0016】

通信用電線１Ａは、絶縁電線１１Ａ、絶縁電線１１Ｂ、及びシース１２Ａで構成されている。絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂは、対撚りされて対撚り線２を構成し、対撚り線２は、シース１２Ａで被覆されている。

【0017】

（シース）
シース１２Ａは、対撚り線２の保護や対撚り線２の対撚りの安定化、対撚り線２と周囲環境との距離の確保に寄与するものである。シース１２Ａは、ポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されているのが好ましい。本実施例では、シース１２Ａは、ポリオレフィン系樹脂であるポリプロピレンをベースとし、難燃剤や酸化防止材を添加したハロゲンフリー材で形成されている。シース１２Ａの形状は、中空のパイプ型であり、径方向の断面の厚みは０．３５ｍｍ以上且つ０．８ｍｍ以下であり、外径は２．３ｍｍ以上且つ３．５ｍｍ以下である。

【0018】

シース１２Ａの硬さについては、柔らかすぎると摩耗や変形などの問題が発生する虞があり、硬すぎると温度が上昇したときに対撚り線２が開かなくなるため、望ましい硬度の範囲がある。本実施形態では、シース１２Ａは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３に従ってタイプＤのデュロメータで測定したときに硬度がＤ２５～Ｄ７０の範囲内であるのが好ましく、Ｄ４０～Ｄ６０の範囲内であるのがより好ましい。

【0019】

（絶縁電線）
絶縁電線１１Ａは、導体１１１と絶縁被覆１１２で構成されている。本実施形態では、絶縁電線１１Ａの外径は、０．７５ｍｍ以上且つ０．９５ｍｍ以下である。導体１１１は、Ｓ撚りされた７本の素線１１１１を圧縮して形成された圧縮導体を焼鈍したものである。導体１１１は、撚線の一例である。この圧縮導体に対して行う焼鈍については、圧縮導体の引張り強さが６００ＭＰａ～１２００ＭＰａの範囲内であり、破断伸びが１％以上、且つ７％未満となるように、加熱の温度、加熱時間、加熱後の温度保持時間、冷却時間を設定して焼鈍を行うのが好ましい。導体１１１の径方向の断面積は、特性インピーダンスを１００Ω±１０Ωとするために、０．０５ｍｍ^２（０．０５ｓｑ）以上、且つ０．３５ｍｍ^２（０．３５ｓｑ）以下とするのが好ましい。また、自動車に配索したときの軽量化や細径化の観点から、導体１１１の径方向の断面積を０．２２ｍｍ^２（０．２２ｓｑ）未満とするのが好ましく、０．１３ｍｍ^２（０．１３ｓｑ）とするのがより好ましい。なお、撚線である導体１１１を構成する素線１１１１の本数は、７本に限定されるものではなく、他の本数であってもよい。また、導体１１１は、撚られたものではなく単線であってもよい。

【0020】

素線１１１１は、錫の濃度が０．７質量％の銅合金で形成されている。なお、素線１１１１における錫の濃度は、０．４質量％以上、且つ０．８％以下が望ましく、より好ましくは、０．６質量％以上、且つ０．８質量％以下であるのが望ましい。また、素線１１１１は、銀の濃度が１質量％以上、且つ４質量％以下の銅合金であってもよく、他の組成の銅合金であってもよい。

【0021】

絶縁被覆１１２は、誘電率が低い樹脂であるのが好ましく、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）又はＰＰ（ポリプロピレン）等のポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されている。本実施例では、絶縁被覆１１２は、ＰＰをベースとし、難燃剤や酸化防止材を添加したハロゲンフリー材で形成されている。絶縁被覆１１２の厚さは、通信用電線１Ａの特性インピーダンスが１００Ω±１０Ωとなるように、導体１１１の直径や後述するシース１２Ａの厚さと合わせて調整される。絶縁被覆１１２の硬さについては、通信用電線１Ａが自動車に配索されて温度が上昇したときに塑性変形を起こさない程度の硬さであるのが好ましく、例えば、絶縁被覆１１２の硬さは、シース１２Ａと同等であるのが好ましい。なお、絶縁電線１１Ｂは、絶縁電線１１Ａと同じ構成であるため、その説明を省略する。

【0022】

（対撚り線）
図２は、対撚り線２の撚り方を示す図である。対撚り線２は、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂをダブルツイストバンチャー型の撚線機で対撚りした撚線である。本実施例では、対撚り線２は、ピッチが２０ｍｍであり、Ｚ撚りで撚られている。

【0023】

ところで、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂとを撚り合わせる場合、単に撚り合わせると絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂのそれぞれが捻じれた状態で撚り合わされてしまい、この捻じれが撚りを解く力が働くため、対撚り線２がばらけやすくなる。

【0024】

したがって本実施例では、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂとを撚り合わせながら、その撚り合わせの回転方向とは逆の回転方向（すなわち、撚り合わせによる絶縁電線１１Ａの捻じれと絶縁電線１１Ｂの捻じれを緩和する回転方向）に、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂのそれぞれをひねって回転させるという、いわゆる撚り返しを施して、捻じれを防止している。

【0025】

ここで、撚り合わせの回転角Ｘと撚り返しの回転角Ｙとの比Ｙ／Ｘを、撚り返し率と称する。すなわち絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂに撚り返しが全く施されておらず、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂが捩じれたままの状態では、撚り返し率の値は０％であり、撚り返しが施され、絶縁電線１１Ａ自体の捻じれと絶縁電線１１Ｂ自体の捩じれが全くない状態では撚り返し率の値は１００％である。本実施例では、対撚り線２の撚り返し率は、１００％としている。撚り返し率を１００％とすることにより、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂがばらけにくくなっている。

【0026】

（評価）
前述した通信用電線１Ａについてシース１２Ａの摩耗と、シース１２Ａが摩耗した後の伝送特性を評価した。この評価に際し、通信用電線１Ａの構成を備えるサンプル１～７を作成した。サンプル１～４は、外径を２．３ｍｍとし、サンプル５、６は、外径を２．５ｍｍとし、サンプル７は、外径を３．２ｍｍとしている。また、サンプル１は、シース１２Ａの厚さを０．２ｍｍとし、サンプル２は、シース１２Ａの厚さを０．３ｍｍとし、サンプル３は、シース１２Ａの厚さを０．３５ｍｍとし、サンプル４、５は、シース１２Ａの厚さを０．４ｍｍとし、サンプル６は、シース１２Ａの厚さを０．３５ｍｍとし、サンプル７は、シース１２Ａの厚さを０．７ｍｍとしている。

【0027】

サンプル１～７のシース１２Ａの摩耗の評価については、ＪＡＳＯ Ｄ ６２５－２にて規定されているスクレープ摩耗試験と同様の試験系で試験を行い、シース１２Ａ上の針に７Ｎの力を加え、２３℃の環境下で針を２００往復させるまでに針がシース１２Ａを破って対撚り線２に接触するか確認し、針が対撚り線２に接触した場合には接触したときの針の往復回数を記録した。

【0028】

また、シース１２Ａの摩耗の評価については、針を往復させているときにエアリーク試験を行い、シース１２Ａからの空気の漏れを評価した。ここで、シース１２Ａからの空気の漏れが検知された場合、スクレープ摩耗試験において針が対撚り線２に接触したと判定した。図３は、エアリーク試験の構成の模式図である。スクレープ摩耗試験機Ｍ２で針ＮＥを往復させているときに圧縮空気供給装置Ｍ１から図示しない調整弁及びチューブＴＵ１を経由して供給される空気の圧力を、デジタル圧力計ＤＰＧ１及びチューブＴＵ２を介して接続されたモニタ用のデジタル圧力計ＤＰＧ２で測定し、シース１２Ａの一端側から２００～２５０ｋＰａの範囲の一定の圧力（本例では２３０ｋＰａ）でシース１２Ａの内部に空気を注入し、シース１２Ａに注入する空気の圧力を、デジタル圧力計ＤＰＧ１及びデジタル圧力計ＤＰＧ２で測定することにより、摩耗による空気の漏れを評価した。なお、シース１２Ａの他端側は、空気が漏れないように栓ＰＧで密閉し、通信用電線１ＡとチューブＴＵ２との接続は、空気が漏れないように、通信用電線１Ａの一端側にキャップを被せてチューブ接続継手Ｊで接続した。

【0029】

サンプル１～７の伝送特性については、特性インピーダンス及び反射損失を評価した。特性インピーダンスについては、サンプル１～７のそれぞれを１０ｍ採取し、キーサイト・テクノロジー株式会社のＥ５０７１Ｃ ＥＮＡベクトル・ネットワーク・アナライザを用いてＴＤＲ法（Time Domain Reflectometry）により測定した。また、ＴＤＲ法による測定に際しては、周囲の温度を室温（２３℃）として特性インピーダンスを測定した。特性インピーダンスの評価は、サンプル１～７のそれぞれについて、特性インピーダンスの測定結果が１００Ω±１０Ωの範囲に入っていれば「〇」と評価し、１００Ω±１０Ωの範囲外の場合は「×」と評価した。

【0030】

反射損失については、サンプル１～７のそれぞれを１０ｍ採取し、キーサイト・テクノロジー株式会社のＥ５０７１Ｃ ＥＮＡベクトル・ネットワーク・アナライザを用いてＳパラメータを評価した。ＳパラメータのＳｄｄ１１が反射損失となり、反射損失の評価は、サンプル１～７のそれぞれについて、Ｓｄｄ１１が６６ＭＨｚで－１４．８ｄＢより大きい値であれば「ＮＧ」と評価し、Ｓｄｄ１１が６６ＭＨｚで－１４．８ｄＢ以下の値であれば「ＯＫ」と評価した。

【0031】

サンプル１～７の外径、シースの厚さ、スクレープ摩耗試験機Ｍ２における針ＮＥの往復回数、エアリーク試験で測定した空気圧、特性インピーダンス及び反射損失の評価結果を表１に示す。なお、表１においては、針ＮＥの往復回数は、２００回往復したときはＯＫとし、２００回往復せずに針ＮＥが対撚り線２に接触した場合は、針ＮＥが対撚り線２に接触したときの針ＮＥの往復回数を示している。また、表１においては、初期空気圧は、針ＮＥの往復を開始する前にデジタル圧力計ＤＰＧ２で測定された空気圧を示している。終了時空気圧は、針ＮＥが対撚り線２に接触した場合には、針ＮＥが対撚り線２に接触したときにデジタル圧力計ＤＰＧ２で測定された空気圧を示し、針ＮＥが対撚り線２に接触せずに２００回往復した場合には、針ＮＥが２００回往復した後にデジタル圧力計ＤＰＧ２で測定された空気圧を示している。

【0032】

【表1】

【0033】

表１に示すように、針ＮＥによるシース１２Ａの摩耗については、シース１２Ａの厚さを０．３５ｍｍ未満としたサンプル１、２の場合、針ＮＥの往復回数が２００回に達する前にシース１２Ａが破れ、針ＮＥが対撚り線２に接触している。一方、シース１２Ａの厚さを０．３５ｍｍ以上としたサンプル３～７は、対撚り線２に接触することなく針ＮＥを２００回往復させることができており、高い耐摩耗性を有している。

【0034】

また、エアリーク試験については、シース１２Ａの厚さを０．３５ｍｍ未満としたサンプル１、２の場合、空気が送り込まれた側で空気圧が低下している。一方、シース１２Ａの厚さを０．３５ｍｍ以上としたサンプル３～７は、空気が送り込まれた側で空気圧が低下していないことから、シース１２Ａが破れておらず、高い耐摩耗性を有している。

【0035】

伝送特性については、シース１２Ａの厚さを０．３５ｍｍ未満としたサンプル１、２の場合、特性インピーダンス及び反射損失がＮＧとなっており、摩耗により伝送特性が悪化している。一方、シース１２Ａの厚さを０．３５ｍｍ以上としたサンプル３～７は、特性インピーダンス及び反射損失がＯＫとなっており、摩耗による伝送特性の変化が抑えられている。

【0036】

このように、スクレープ摩耗試験中に流出する空気の空気圧が低下していないシース１２Ａの場合、高い耐摩耗性を有し、且つ、伝送特性の低下を抑えることができる。

【0037】

（ワイヤハーネス）
圧着端子を絶縁電線１１Ａの導体１１１と、絶縁電線１１Ｂの導体１１１のそれぞれに接合させることにより端子付き電線が形成される。また、端子付き電線の圧着端子が図示しないコネクタハウジングに挿入されてコネクタ付き電線が形成されることもある。また、圧着端子と、通信用電線１Ａとを備える端子付き電線を他の電線と束ねてコネクタに挿入することにより、ワイヤハーネスが形成される。このワイヤハーネスは、例えば自動車に配索される。

【0038】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【0039】

図４は通信用電線の変形例を示す図である。図４に示す通信用電線１Ｂは、通信用電線１Ａと比較すると、絶縁被覆１１２に替えて絶縁被覆１１２Ａを備えている点で相違している。絶縁被覆１１２Ａは、ポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されている。絶縁被覆１１２Ａは、絶縁被覆１１２がパイプ型であるのに対して充実型である点で相違している。

【0040】

シース１２Ａの摩耗の評価については、例えば、スクレープ摩耗試験機Ｍ２で針ＮＥを２００回往復させた時点の圧力と、針ＮＥを２００回往復させた時点から空気の注入を継続して１０分経過後の圧力とを比較し、１０分経過後の圧力の変化量が２００回往復させた時点の圧力の３％以上の変化量であるか評価してもよい。この場合、変化量が３％未満である場合には、シース１２Ａが破れていないと評価し、変化量が３％以上である場合には、シース１２Ａが破れていると評価する。

【符号の説明】

【0041】

１Ａ、１Ｂ 通信用電線
２ 対撚り線
１１Ａ、１１Ｂ 絶縁電線
１２Ａ シース
１１１ 導体
１１２、１１２Ａ 絶縁被覆
１１１１ 素線
ＤＰＧ１、ＤＰＧ２ デジタル圧力計
Ｊ チューブ接続継手
Ｍ１ 圧縮空気供給装置
Ｍ２ スクレープ摩耗試験機
ＮＥ 針
ＰＧ 栓
ＴＵ１、ＴＵ２ チューブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】