特許 7562602 ２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-27

(45)【発行日】2024-10-07

(54)【発明の名称】２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネス

(51)【国際特許分類】

   H01B 11/06 20060101AFI20240930BHJP

   H01B 7/00 20060101ALI20240930BHJP

【ＦＩ】

H01B11/06

H01B7/00 301

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022098652

(22)【出願日】2022-06-20

(65)【公開番号】P2024000098

(43)【公開日】2024-01-05

【審査請求日】2023-10-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145908

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信雄

(74)【代理人】

【識別番号】100136711

【弁理士】

【氏名又は名称】益頭 正一

(72)【発明者】

【氏名】清水 敏晴

(72)【発明者】

【氏名】大村 剛之

【審査官】神田 太郎

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２２／１３８９００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０５８４３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１４２０７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｂ １１／０６

Ｈ０１Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体及び前記導体を被覆した絶縁体を有し、撚り合わされた２本の絶縁電線と、
前記２本の絶縁電線上に螺旋状に且つ一部が重なり合うように重ね巻きされたフィルムと、
前記フィルム上に螺旋状に且つ一部が重なり合うように重ね巻きされた金属箔シールドと、
前記金属箔シールドの外周に設けられた金属編組と、
前記金属編組の外周に設けられたシースと、を備え、
前記フィルムと前記金属箔シールドとは、別体で構成され、
前記フィルムは、厚みが６μｍ以上１２μｍ以下である
ことを特徴とする２芯ツイストシールドケーブル。

【請求項2】

請求項１に記載の２芯ツイストシールドケーブルと、
前記２芯ツイストシールドケーブルに隣接する他部材と、
を備えることを特徴とするワイヤーハーネス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、差動信号を印加した際の漏洩減衰量の特性を良好にすることを目的とした２芯の高速デジタル信号伝送用のシールドケーブルである２芯ツイストシールドケーブルが提案されている（特許文献１参照）。この２芯ツイストシールドケーブルは、２本の絶縁電線を撚り合わせて構成した対撚線と、対撚線の周囲に設けられる金属箔シールドと、金属箔シールド上の金属編組と、金属編組上に設けられるシースとを備えている。このような２芯ツイストシールドケーブルは、伝送する信号の周波数が高く、表皮効果やリターン電流を考慮すると、表面が平滑な金属箔シールドを有することが有効となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７―１８３１７８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、特許文献１に記載の２芯ツイストシールドケーブルは、２本の絶縁電線に対して金属箔シールドを巻き付けた場合に、２本の絶縁電線の隙間においてシワが生じてしまい易く、絶縁電線に対する金属箔シールドの位置が不安定となって伝送特性が悪化し易くなってしまうものであった。

【0005】

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、その発明の目的とするところは、伝送特性の悪化を抑制することが可能な２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る２芯ツイストシールドケーブルは、導体及び前記導体を被覆した絶縁体を有し、撚り合わせた２本の絶縁電線と、前記２本の絶縁電線上に螺旋状に且つ一部が重なり合うように重ね巻きされたフィルムと、前記フィルム上に螺旋状に且つ一部が重なり合うように重ね巻きされた金属箔シールドと、前記金属箔シールドの外周に設けられた金属編組と、前記金属編組の外周に設けられたシースと、を備え、前記フィルムと前記金属箔シールドとは、別体で構成され、前記フィルムは、厚みが６μｍ以上１２μｍ以下である。

【0007】

また、本発明に係るワイヤーハーネスは、上記に記載の２芯ツイストシールドケーブルと、前記２芯ツイストシールドケーブルに隣接する他部材と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、伝送特性の悪化を抑制することが可能な２芯ツイストシールドケーブル及びワイヤーハーネスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブルを含むワイヤーハーネスの斜視図である。

【図2】図１に示した２芯ツイストシールドケーブルを示す斜視図である。

【図3】図１に示した２芯ツイストシールドケーブルを示す断面図である。

【図4】実施例１～４及び比較例１，２に係る２芯ツイストシールドケーブルを示す図表である。

【図5】実施例１，３，４及び比較例２に係る２芯ツイストシールドケーブルのＬＣＴＬを示すグラフである。

【図6】実施例１，３，４及び比較例２に係る２芯ツイストシールドケーブルの挿入損失を示すグラフである。

【図7】実施例１～４に係る２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時におけるイメージを示す断面図であり、（ａ）は実施例１～３に係る２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時におけるイメージを示し、（ｂ）は実施例４に係る２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時におけるイメージを示している。

【図8】２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時における特性インピーダンスを示すグラフである。

【図9】２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時における特性インピーダンスを示す図表である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブルを含むワイヤーハーネスの斜視図である。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、２芯ツイストシールドケーブル１と、他のケーブル（他部材）１００とを備えて構成されている。

【0012】

他のケーブル１００は、例えば電力線等の太物電線や他の信号線等の細物電線であって、導体１０１と、導体１０１の周囲を覆う絶縁体１０２とを備えている。なお、２芯ツイストシールドケーブル１と他のケーブル１００とは、樹脂テープＲＴによってテープ巻きされたり、コルゲートチューブ（図示せず）や端子（図示せず）やコネクタ等が取り付けられたりする。

【0013】

図２は、図１に示した２芯ツイストシールドケーブル１を示す斜視図であり、図３は、図１に示した２芯ツイストシールドケーブル１を示す断面図である。図２及び図３に示すように、２芯ツイストシールドケーブル１は、２本の絶縁電線１０と、フィルム２０と、金属箔シールド３０と、金属編組４０と、シース５０とを備えている。

【0014】

絶縁電線１０は、導体１１と導体１１上の絶縁体１２とを備え、互いに螺旋状となるように撚られて構成されている。導体１１は、例えば軟銅線、銀メッキ軟銅線、錫メッキ軟銅線、及び錫メッキ銅合金線等が用いられる。なお、本実施形態において導体１１は２本以上（具体的には７本）の素線が撚られた撚線によって構成されているが、特にこれに限らず、１本の単線によって構成されていてもよい。さらに、導体１１の断面積については、０．２２ｓｑ以下を想定しているが、特にこれに限られるものではない。

【0015】

絶縁体１２は、導体１１上に被覆される部材であって、例えばＰＥ（polyethylene）やＰＰ（polypropylene）等が用いられている。この絶縁体１２は、誘電率が３．０以下となっている。

【0016】

フィルム２０は、例えば非導電性の樹脂フィルムであってＰＥＴ（polyethylene terephthalate）樹脂により構成されている。このフィルム２０は、２本の絶縁電線１０上に螺旋状に且つ一部が重なり合うように重ね巻きされている。

【0017】

金属箔シールド３０は、フィルム層と、フィルム層と金属層とを一体に接着する粘着層と、金属層との３層構造となっている。この金属箔シールド３０は、フィルム２０上に螺旋状に且つ一部が重なり合うように重ね巻きされている。なお、上記フィルム２０は、金属箔シールド３０の一部として構成されているわけでなく、別体として構成されている。

【0018】

金属箔シールド３０のフィルム層は、非導電性の樹脂フィルムであって例えばＰＥＴ樹脂により構成されている。金属層は、導電性金属の層であって、銅又はアルミニウム等の金属によって構成されている。なお、金属層は、シールド性能を確保する観点から、銅によって構成されている場合、厚みが８μｍ以上であることが好ましく、アルミニウムによって構成されている場合、厚みが１０μｍ以上であることが好ましい。なお、金属箔シールド３０は、金属層が外側となるように２本の絶縁電線１０に重ね巻きされる。

【0019】

金属編組４０は、例えば軟銅線、銀メッキ軟銅線、錫メッキ軟銅線、及び錫メッキ銅合金線等の金属線が複数本の束にされ、この束が編み込まれることによって形成されるものである。なお、金属線は、繊維上に金属メッキが施されたメッキ繊維であってもよい。さらに、金属編組４０は、複数の金属線に対して一括してメッキを施して扁平状の束としたものが編み込まれていてもよい。

【0020】

シース５０は、金属編組４０の外周を被覆する絶縁体である。このシース５０は、金属編組４０の外周側に充填状態とされている。すなわち、シース５０は、内部に空隙を有するチューブ構成のものではなく、いわゆる中実状態で設けられるものである。このようなシース５０は、絶縁電線１０、フィルム２０、金属箔シールド３０及び金属編組４０からなる構成物に対して中実押出することで、これらの周囲に設けられる。シース５０は、例えばＰＥ、ＰＰ及びＰＶＣ（polyvinyl chloride）から構成される。なお、シース５０は、中実状態に限らず、チューブ状に構成されて内側の金属編組４０に対して一部空隙を有した状態で配置されていてもよいし、空隙に別途何らかの介在物が設けられてもよい。

【0021】

次に、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１の実施例及び比較例を説明する。図４は、実施例１～４及び比較例１，２に係る２芯ツイストシールドケーブルを示す図表である。実施例１～４及び比較例１，２に係る２芯ツイストシールドケーブルにおいて導体は、７本の軟銅素線を撚り合わせた撚線であって断面積が０．１３ｓｑであり外径が０．４８ｍｍであった。また、絶縁体は、厚さ０．３７ｍｍのポリオレフィンによって構成されており、上記導体に被覆された結果、外径が１．２２ｍｍであった。

【0022】

また、外部遮蔽１は、金属層の厚みが１０μｍとされフィルム層の厚みが６μｍとされた金属箔シールドによって構成されており、２本の絶縁電線に対して重ね巻きにより設けられた。外部遮蔽２は金属線によって構成された編組シールドによって構成された。また、シースはポリオレフィンによって構成された。以上の構成により、実施例１～４及び比較例１，２に係る２芯ツイストシールドケーブルは、仕上外径が３．８ｍｍであった。

【0023】

また、抑え巻き部材となるフィルムについてはＰＥＴ樹脂を採用し、比較例１で厚さ４μｍとし、実施例１で厚さ６μｍとし、実施例２で厚さ１２μｍとし、実施例３で厚さ２０μｍとし、実施例４で厚さ２５μｍとした。抑え巻き部材については重ね巻きした。比較例２については抑え巻き部材となるフィルムを用いなかった。

【0024】

なお、実際に比較例１についてはフィルムが薄過ぎたことにより破れてしまったため、フィルムを有した２芯ツイストシールドケーブルとして製造することができなかった。

【0025】

図５は、実施例１，３，４及び比較例２に係る２芯ツイストシールドケーブルのＬＣＴＬ（Longitudinal Conversion Transfer Loss）を示すグラフである。図５に示すように、実施例１，３については、周波数０．０１ＧＨｚ以上０．５ＧＨｚ以下の全域において規格値を満たす結果となった。また、実施例４については一部の周波数域において規格値を満たしていないが、残りの多くの周波数域で規格値を満たしており、送受信する信号の周波数帯によって使用可能であることがわかった。これに対して、比較例２については、０．０５ＧＨｚ弱から約０．４ＧＨｚ弱の範囲において規格値を満たさない結果となった。これは、比較例２に係る２芯ツイストシールドケーブルがフィルムを有さず、金属箔シールドの位置が不安定であったためである。また、実施例２については図示を省略しているが、実施例１と実施例３との中間的な結果となることが確認された。

【0026】

図６は、実施例１，３，４及び比較例２に係る２芯ツイストシールドケーブルの挿入損失を示すグラフである。図６に示すように、挿入損失に関しては、実施例１，３，４及び比較例２の全てについて規格値を満たすこととなった。図示を省略した実施例２についても上記と同様に、実施例１と実施例３との中間的な結果となった。

【0027】

さらに、図示を省略するが、実施例１～４及び比較例２に係る２芯ツイストシールドケーブルは、特性インピーダンス及び反射損失についても規格値を満たした。よって、実施例１～４に係る２芯ツイストシールドケーブルは、比較例２に係る２芯ツイストシールドケーブルと比較して、ＬＣＴＬにおいて勝っており伝送特性が良好であることがわかった。さらに、フィルムの厚みを６μｍ以上２０μｍ以下とした実施例１～３に係る２芯ツイストシールドケーブルは、フィルムの厚みを２５μｍとした実施例４に係る２芯ツイストシールドケーブルと比較して、ＬＣＴＬにおいて勝っており伝送特性がより良好であることがわかった。

【0028】

加えて、実施例１～３に係る２芯ツイストシールドケーブルは、ケーブル曲げ時における特性インピーダンスについても、実施例４に係る２芯ツイストシールドケーブルよりも優れていることがわかった。

【0029】

図７は、実施例１～４に係る２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時におけるイメージを示す断面図であり、（ａ）は実施例１～３に係る２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時におけるイメージを示し、（ｂ）は実施例４に係る２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時におけるイメージを示している。

【0030】

図７（ａ）に示す２芯ツイストシールドケーブルは、フィルムが２０μｍ以下となっている。このため、フィルムが比較的薄く、２本の絶縁電線に対して楕円率の値が低い状態で巻き付けられることとなる。このような２芯ツイストシールドケーブルが楕円短軸方向に曲げられた場合、２芯ツイストシールドケーブルが扁平化して、金属箔シールドと２本の絶縁電線との距離がＤ１だけ近くなってしまう。

【0031】

一方、図７（ｂ）に示す２芯ツイストシールドケーブルは、フィルムが２５μｍとなっている。このため、フィルムが比較的厚く、２本の絶縁電線に対して楕円率の値が高い状態で巻き付けられることとなる。このような２芯ツイストシールドケーブルが楕円短軸方向に曲げられた場合、２芯ツイストシールドケーブルが扁平化して、金属箔シールドと２本の絶縁電線との距離がＤ２（＞Ｄ１）だけ近くなってしまう。

【0032】

このように、フィルムが厚い２芯ツイストシールドケーブルについては、曲げ時において金属箔シールドと２本の絶縁電線との距離の変化が大きくなってしまい、伝送特性の悪化を招き易くなる。

【0033】

図８は、２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時における特性インピーダンスを示すグラフである。図８において破線は規格値を示している。図８に示すように、曲げ部が存在する場合には、金属箔シールドと２本の絶縁電線との距離が変化することから、時刻９ｎｓに示すように特性インピーダンス規格値（９５Ω）付近まで低下してしまう。ここで、図８に示す例では特性インピーダンスが規格値外とはなっていないが、金属箔シールドと２本の絶縁電線との距離の変化量が大きくなると、特性インピーダンスは規格値外となり得る。

【0034】

図９は、２芯ツイストシールドケーブルの曲げ時における特性インピーダンスを示す図表である。まず、図９に示す図表において、初期は、真っ直ぐの状態の２芯ツイストシールドケーブルについてサンプル数を５つとして特性インピーダンスを測定した結果を示している。同様に、曲げ後（１８０度自己径）は、ケーブル外径を直径とした１８０度曲げを行ったときの特性インピーダンスをサンプル数を５つとして測定した結果を示している。低下幅については、これらの差分を示している。なお、括弧は最小値と最大値とを示し、括弧外の数値は中央値を示している。また、１８０度自己径の曲げは、車両搭載上の最悪条件を想定している。

【0035】

図９に示すように、実施例１～３については、低下幅は約６Ω程度であり曲げ後においても規格値である９５Ωを下回ることがない。これに対して、実施例４については、低下幅が９．８Ωに達してしまい曲げ後においても規格値である９５Ωを下回ってしまう。よって、ケーブル曲げ時における特性インピーダンスに関し、実施例１～３に係る２芯ツイストシールドケーブルは、実施例４に係る２芯ツイストシールドケーブルよりも優れていることがわかった。

【0036】

このようにして、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１によれば、２本の絶縁電線１０上に螺旋状に重ね巻きされたフィルム２０と、フィルム２０上に螺旋状に重ね巻きされた金属箔シールド３０とを備え、フィルム２０と金属箔シールド３０とは、別体にて構成されている。このように、別体となるフィルム２０と金属箔シールド３０とがそれぞれ螺旋状に重ね巻きされているため、螺旋状の重ね巻きという特性上、２本の絶縁電線１０の間Ｓ（図３参照）においてもシワが発生し難く巻き付けることができる。加えて、金属箔シールド３０は、内側にフィルム２０が存在した状態で巻き付けられることから、フィルム２０によって２本の絶縁電線１０の間Ｓが埋められた状態で巻き付けられることとなる。よって、金属箔シールド３０にはより一層シワの発生が抑制され、２本の絶縁電線１０に対する金属箔シールド３０の位置を安定させ易くすることができる。従って、伝送特性の悪化を抑制することが可能な２芯ツイストシールドケーブル１を提供することができる。

【0037】

また、フィルム２０は厚みが６μｍ以上２０μｍ以下であるため、２芯ツイストシールドケーブル１の製造時における破れを防止し易くなると共に、規格値（２０２２年６月時点）を満たし易くすることができる。

【0038】

また、本実施形態に係るワイヤーハーネスＷＨによれば、伝送特性の悪化を抑制することが可能なワイヤーハーネスＷＨを提供することができる。

【0039】

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、周知及び公知の技術を組み合わせてもよい。

【0040】

例えば、上記実施形態において２芯ツイストシールドケーブル１において金属箔シールド３０は金属層が外側に向くように配置されるが、これに限らず、内側に向くようになっていてもよい。

【0041】

また、本実施形態に係る２芯ツイストシールドケーブル１は金属編組４０がシールドコネクタに取り付けられることを想定しているが、取付対象はシールドコネクタでなくともよい。

【符号の説明】

【0042】

１ ：２芯ツイストシールドケーブル
１０ ：絶縁電線
１１ ：導体
１２ ：絶縁体
２０ ：フィルム
３０ ：金属箔シールド
４０ ：金属編組
５０ ：シース
１００ ：他のケーブル（他部材）
ＷＨ ：ワイヤーハーネス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】