特開 2024-137726 通信用シールドケーブル

(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】P2024137726

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】通信用シールドケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 11/06 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01B11/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024017681

(22)【出願日】2024-02-08

(31)【優先権主張番号】P 2023048697

(32)【優先日】2023-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】中島 滉

(72)【発明者】

【氏名】鳥光 悟

(72)【発明者】

【氏名】平岩 徹也

(72)【発明者】

【氏名】笠原 甫

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 清

【テーマコード（参考）】

5G319

【Ｆターム（参考）】

5G319EA01

5G319EA02

5G319EB02

5G319EC06

5G319ED01

5G319ED02

(57)【要約】

【課題】撚線導体とシールド層とのペア間での離間距離の変動による通信特性の悪化の影響を緩和すること。
【解決手段】通信用シールドケーブル１は、複数本の素線２１１が撚り合わされた撚線導体２１と撚線導体２１を被覆する絶縁体２２とを有する一対のコア線２Ａ，２Ｂが撚り合わされたツイストペア線２と、ツイストペア線２を被覆する第１シース３と、第１シース３を被覆するシールド層４と、シールド層４を被覆する第２シース５とを備える。コア線２Ａ，２Ｂにおける撚り合わせの回転の軸方向に沿うコア線ピッチＬｃの、素線２１１におけるコア線２Ａ，２Ｂに沿う素線ピッチＬｓに対する比Ｌｃ／Ｌｓは、０より大きく１以下である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数本の素線が撚り合わされた撚線導体と前記撚線導体を被覆する絶縁体とを有する一対のコア線が撚り合わされたツイストペア線と、
前記ツイストペア線を被覆する第１シースと、
前記第１シースを被覆するシールド層と、
前記シールド層を被覆する第２シースとを備え、
前記コア線における撚り合わせの回転の軸方向に沿うコア線ピッチＬｃの、前記素線における前記コア線に沿う素線ピッチＬｓに対する比Ｌｃ／Ｌｓは、
０より大きく１以下である
ことを特徴とする通信用シールドケーブル。

【請求項2】

前記撚線導体は、
非圧縮撚線導体である
ことを特徴とする請求項１に記載の通信用シールドケーブル。

【請求項3】

前記撚線導体は、
圧縮撚線導体である
ことを特徴とする請求項１に記載の通信用シールドケーブル。

【請求項4】

前記通信用シールドケーブルは、
自動車における通信に用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の通信用シールドケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信用シールドケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車分野では、高速通信の需要が増えてきている。そして、このような高速通信では、ノイズ対策の観点から、差動信号を伝送可能な通信用シールドケーブルが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の通信用シールドケーブルは、ツイストペア線と、当該ツイストペア線を被覆する第１シースと、当該第１シースを被覆するシールド層と、当該シールド層を被覆する第２シースとを備える。ここで、ツイストペア線は、複数の素線が撚り合わされた撚線導体と当該撚線導体を被覆する絶縁体とを有する一対のコア線が撚り合わされた構成を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６７６０３９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載のような通信用シールドケーブルでは、当該通信用シールドケーブルの長手方向の各位置において、撚線導体とシールド層との離間距離は、ペア間で一定とはならない。このような離間距離のペア間での変動は、モード変換の原因となるため、通信用シールドケーブルの通信特性の悪化に影響を及ぼす。
そこで、撚線導体とシールド層との離間距離のペア間での変動による通信特性の悪化の影響を緩和することができる技術が要望されている。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撚線導体とシールド層との離間距離のペア間での変動による通信特性の悪化の影響を緩和することができる通信用シールドケーブル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、本発明に係る通信用シールドケーブルは、複数本の素線が撚り合わされた撚線導体と前記撚線導体を被覆する絶縁体とを有する一対のコア線が撚り合わされたツイストペア線と、前記ツイストペア線を被覆する第１シースと、前記第１シースを被覆するシールド層と、前記シールド層を被覆する第２シースとを備え、前記コア線における撚り合わせの回転の軸方向に沿うコア線ピッチＬｃの、前記素線における前記コア線に沿う素線ピッチＬｓに対する比Ｌｃ／Ｌｓは、０より大きく１以下であることを特徴とする。

【0007】

また、本発明に係る通信用シールドケーブルでは、上記発明において、前記撚線導体は、非圧縮撚線導体であることを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る通信用シールドケーブルでは、上記発明において、前記撚線導体は、圧縮撚線導体であることを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る通信用シールドケーブルでは、上記発明において、前記通信用シールドケーブルは、自動車における通信に用いられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る通信用シールドケーブルによれば、撚線導体とシールド層との離間距離のペア間での変動による通信特性の悪化の影響を緩和することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施の形態に係る通信用シールドケーブルの構成を示す図である。

【図2】図２は、図１のII-II線の断面図である。

【図3】図３は、コア線ピッチ及び素線ピッチを説明する図である。

【図4】図４は、シミュレーション結果を示す図である。

【図5】図５は、シミュレーション結果を示す図である。

【図6】図６は、シミュレーション結果を示す図である。

【図7】図７は、シミュレーション結果を示す図である。

【図8】図８は、シミュレーション結果を示す図である。

【図9】図９は、シミュレーション結果を示す図である。

【図10】図１０は、シミュレーション結果を示す図である。

【図11】図１１は、シミュレーション結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、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。

【0013】

〔通信用シールドケーブルの構成〕
図１は、実施の形態に係る通信用シールドケーブル１の構成を示す図である。図２は、図１のII-II線の断面図である。
通信用シールドケーブル１は、例えば、自動車に配索され、当該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。この通信用シールドケーブル１は、図１及び図２に示すように、ツイストペア線２と、第１シース３と、シールド層４と、第２シース５とを備える。

【0014】

ツイストペア線２は、図１及び図２に示すように、一対のコア線２Ａ，２Ｂが撚り合わされて構成されている。
なお、一対のコア線２Ａ，２Ｂは、同一の構成を有しているため、以下では、コア線２Ａの構成についてのみ説明する。

【0015】

コア線２Ａは、図１及び図２に示すように、撚線導体２１と、絶縁体２２とを備える。
撚線導体２１は、図２に示すように、複数本の素線２１１が撚り合わされて構成されている。ここで、素線２１１の材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金等を用いることができる。なお、撚線導体２１としては、複数本の素線２１１を圧縮した圧縮撚線導体としてもよく、あるいは、複数本の素線２１１を圧縮していない非圧縮撚線導体としてもよい。また、素線２１１の本数としては、図２では７本としているが、これに限らず、その他の本数でも構わない。

【0016】

絶縁体２２は、撚線導体２１を被覆する絶縁体である。ここで、絶縁体２２の材料としては、ＰＥ（ポリエチレン）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、またはＰＰ（ポリプロピレン）等のポリオレフィン系樹脂や塩化ビニル系樹脂をベースとした樹脂等を用いることができる。

【0017】

第１シース３は、ツイストペア線２を被覆する。本実施の形態では、ツイストペア線２と第１シース３の内面との間には、図２に示すように、空隙３１が形成されている。ここで、第１シース３の材料としては、ＰＥ（ポリエチレン）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、またはＰＰ（ポリプロピレン）等のポリオレフィン系樹脂や塩化ビニル系樹脂をベースとした樹脂等を用いることができる。

【0018】

シールド層４は、第１シース３を被覆する。本実施の形態では、シールド層４は、第１シース３の外周を覆う編組線により構成されている。当該編組線は、複数の金属（合金を含む）金属素線が筒状に編み込まれたものである。ここで、当該金属素線の材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、及びステンレス等を用いることができる。

【0019】

第２シース５は、シールド層４を被覆する。ここで、第２シース５の材料としては、ＰＥ（ポリエチレン）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、またはＰＰ（ポリプロピレン）等のポリオレフィン系樹脂や塩化ビニル系樹脂をベースとした樹脂等を用いることができる。

【0020】

〔通信用シールドケーブルのシミュレーション結果〕
以上説明した通信用シールドケーブル１について、以下のモデルにおいて、シミュレーションによって評価を行った。
モデルの構成としては、上述した通信用シールドケーブル１において、シールド層４及び第２シース５を除いたツイストペア線２及び第１シース３のみの構成である。ここで、第１シース３については、直径：２．６ｍｍ、厚さ：０．３４ｍｍ、及び誘電率：２．２５とした。また、素線２１１については、直径：０．１６ｍｍとした。さらに、撚線導体２１については、直径：０．４８ｍｍ、導電率：５３%IACSとした。また、絶縁体２２については、直径：０．９５ｍｍ、誘電率：２．２５とした。

【0021】

図３は、コア線ピッチＬｃ及び素線ピッチＬｓを説明する図である。具体的に、図３は、上述したモデルの長手方向に直交する方向からコア線２Ａ，２Ｂを見た図である。なお、図３では、説明の便宜上、一方のコア線２Ｂの絶縁体２２を削除している。
ここで、コア線ピッチＬｃは、図３に示すように、コア線２Ａ，２Ｂが１回撚られる長さであり、係る長さとは当該コア線２Ａ，２Ｂにおける撚り合わせの回転の軸方向（図３中、左右方向）に沿った長さを意味する。
一方、素線ピッチＬｓは、図３に示すように、素線２１１が１回撚られる長さであり、係る長さとはコア線２Ａ，２Ｂ（図３の例ではコア線２Ｂ）に沿った長さを意味する。

【0022】

そして、上述したモデルにおいて、コア線ピッチＬｃ（図３）を５．８ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１１．５ｍｍ、１４ｍｍ、２３ｍｍ、３０ｍｍ、及び３７ｍｍ、素線ピッチＬｓ（図３）を３ｍｍ、６ｍｍ、９ｍｍ、１３ｍｍ、１９ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍに変更し、シミュレーションによって、モード変換特性である透過モード変換（Ｓｄｃ２１）及び反射モード変換（Ｓｄｃ２２）を計算した。

【0023】

図４ないし図７は、シミュレーション結果を示す図である。具体的に、図４及び図５は、撚線導体２１を「非圧縮撚線導体」とした場合のシミュレーション結果を示す図である。一方、図６及び図７は、撚線導体２１を「圧縮撚線導体」とした場合のシミュレーション結果を示す図である。ここで、図４及び図６では、横軸をＬｃ／Ｌｓとし、縦軸を０．４ＧＨｚで抽出した透過モード変換（Ｓｄｃ２１）の振幅値としている。また、図５及び図７では、横軸をＬｃ／Ｌｓとし、縦軸を０．４ＧＨｚで抽出した反射モード変換（Ｓｄｃ２２）の振幅値としている。なお、０．４ＧＨｚは、通信用シールドケーブル１が配索される自動車におけるイーサネット（登録商標）の規格に応じた周波数である。

【0024】

例えば、図４ないし図７において、点Ｐ１は、コア線ピッチＬｃ及び素線ピッチＬｓをそれぞれ９ｍｍとし、Ｌｃ／Ｌｓ＝１となる場合での０．４ＧＨｚで抽出した透過モード特性（Ｓｄｃ２１）及び反射モード特性（Ｓｄｃ２２）の振幅値をプロットしたものである。

【0025】

シミュレーション結果としては、図４ないし図７に示すように、撚線導体２１を「非圧縮撚線導体」とした場合及び「圧縮撚線導体」とした場合の双方において、Ｌｃ／Ｌｓが１を超える値で、透過モード特性（Ｓｄｃ２１）及び反射モード特性（Ｓｄｃ２２）の振幅値が大きくなるとともに、当該振幅値のバラつきも大きくなり、モード変換特性が悪化する結果となった。一方、Ｌｃ／Ｌｓが０より大きく１以下の値で、透過モード特性（Ｓｄｃ２１）及び反射モード特性（Ｓｄｃ２２）の振幅値が小さくなるとともに、当該振幅値のバラつきも小さくなり、モード変換特性が良好となる結果となった。

【0026】

また、図８ないし図１１は、シミュレーション結果を示す図である。具体的に、図８及び図９は、図４及び図５と同様に撚線導体２１を「非圧縮撚線導体」とした場合のシミュレーション結果を示す図であるが、横軸がＬｓ／Ｌｃである点が異なる。同様に、図１０及び図１１は、図６及び図７と同様に撚線導体２１を「圧縮撚線導体」とした場合のシミュレーション結果を示す図であるが、横軸がＬｓ／Ｌｃである点が異なる。

【0027】

また、図８ないし図１１において、点Ｐ２は、図４ないし図７における点Ｐ１に対応する点であって、コア線ピッチＬｃ及び素線ピッチＬｓをそれぞれ９ｍｍとし、Ｌｓ／Ｌｃ＝１となる場合での０．４ＧＨｚで抽出した透過モード特性（Ｓｄｃ２１）及び反射モード特性（Ｓｄｃ２２）の振幅値をプロットしたものである。

【0028】

なお、Ｌｓ／Ｌｃは、例えば８．６以下である。この値は、一般に製造される素線ピッチＬｓの上限値５０ｍｍ、及びコア線ピッチＬｃの下限値５．８ｍｍに基づく（５０／５．８＝８．６）。また、素線ピッチＬｓの典型値１５ｍｍ及びコア線ピッチＬｃの下限値５．８ｍｍに基づけば、Ｌｓ／Ｌｃは２．６以下でもよい。さらには、素線ピッチＬｓの上限値５０ｍｍ及びコア線ピッチＬｃの典型値３０ｍｍに基づけば、Ｌｓ／Ｌｃは１．７以下でもよい。同様に、Ｌｃ／Ｌｓは、例えば素線ピッチＬｓの上限値５０ｍｍ、及びコア線ピッチＬｃの下限値５．８ｍｍに基づけば０．１２以上である。また、素線ピッチＬｓの典型値１５ｍｍ及びコア線ピッチＬｃの下限値５．８ｍｍに基づけばＬｃ／Ｌｓは０．３９以上でもよく、素線ピッチＬｓの上限値５０ｍｍ及びコア線ピッチＬｃの典型値３０ｍｍに基づけばＬｃ／Ｌｓは０．６０以上でもよい。

【0029】

以上のシミュレーション結果を踏まえ、通信用シールドケーブル１としては、Ｌｃ／Ｌｓが０より大きく１以下であることが好ましい。

【0030】

以上説明した本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
本実施の形態に係る通信用シールドケーブル１では、Ｌｃ／Ｌｓは、０より大きく１以下である。このため、シミュレーション結果から分かるように、モード変換特性を良好なものにすることができる。
したがって、本実施の形態に係る通信用シールドケーブル１によれば、当該通信用シールドケーブル１の長手方向の各位置における撚線導体２１とシールド層４との離間距離ＤＡ，ＤＢ（図２）のペア間での変動による通信特性の悪化の影響を緩和することができる。

【0031】

ところで、Ｌｃ／Ｌｓが１より大きい値である場合には、シミュレーション結果から分かるように、モード変換特性が良好なものもある。しかしながら、透過モード特性（Ｓｄｃ２１）及び反射モード特性（Ｓｄｃ２２）の振幅値のバラつきが大きい。このように当該振幅値のバラつきが大きい場合には、モード変換特性が良好であるか否かを検査によって判別する必要があり、通信用シールドケーブル１の製造コストが高くなってしまう。
これに対して、Ｌｃ／Ｌｓが１以下の値である場合には、シミュレーション結果から分かるように、透過モード特性（Ｓｄｃ２１）及び反射モード特性（Ｓｄｃ２２）の振幅値のバラつきが小さい。このため、モード変換特性が良好であるか否かの検査を削減することができ、通信用シールドケーブル１の製造コストを低減することができる。

【0032】

（その他の実施形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。
本実施の形態に係る通信用シールドケーブル１では、第１シース３は、パイプ型によって構成され、ツイストペア線２と当該第１シース３の内面との間に空隙３１を有していたが、これに限らない。例えば、第１シース３を充実型によって構成し、ツイストペア線２と当該第１シース３との間に空隙が設けられない構成を採用しても構わない。

【0033】

本実施の形態に係る通信用シールドケーブル１は、自動車に配索されていたが、これに限らず、その他の電子機器に配索されても構わない。

【符号の説明】

【0034】

１ 通信用シールドケーブル
２ ツイストペア線
２Ａ，２Ｂ コア線
３ 第１シース
４ シールド層
５ 第２シース
２１ 撚線導体
２２ 絶縁体
３１ 空隙
２１１ 素線
ＤＡ，ＤＢ 離間距離
Ｌｃ コア線ピッチ
Ｌｓ 素線ピッチ
Ｐ１、Ｐ２ 点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】