WO2012164778A1 - コルゲートチューブおよび保護チューブ付き光ファイバ - Google Patents

Abstract

　本発明の目的は、対象物を保護しつつ、その曲げを規制可能な技術を提供することである。この目的を達成するために、コルゲートチューブ２は、軸方向に沿って交互に連なる大径部２１と溝部２２とを備え、この大径部２１と溝部２２とが、コルゲートチューブ２の曲げを規制可能な形状に形成される。例えば、大径部２１と溝部２２とは、コルゲートチューブ２が直線状態から屈曲されていく場合に、屈曲部の内側において溝部２２を挟んで隣り合う大径部２１同士が当接するとともに屈曲部の外側において溝部２２が伸びきった曲げ規制状態を形成可能な形状に形成される。

Description

コルゲートチューブおよび保護チューブ付き光ファイバ

　本発明は、内部に対象物を挿通させてこれを保護するコルゲートチューブに関する。

　自動車などの車両に搭載される各種の電装部品を接続する電線は、例えばコルゲートチューブ等で周囲を覆われた状態で、車両に配設されることが多い。コルゲートチューブは、蛇腹構造を有することによって長手方向における柔軟性を有する筒状の部材であり、電線の周囲を覆う保護具等として広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０－００９４５１号公報

　近年、自動車などの車両に、高速の情報通信を可能とする光ファイバを組み込むという要求が高まっている。車両に光ファイバを組み込む場合、光ファイバは、車両の各部品が密に配置される狭い環境下で配線される上、車両の走行に伴う振動にもさらされることになる。したがって、光ファイバには、これが周囲の部品と接触して傷つかないように保護するための保護具を設ける必要がある。

　ただし、光ファイバを車両に組み付ける過程において、あるいは、光ファイバを車両に組み付けた状態において、光ファイバに曲げ変形が生じ、その曲げ半径が許容曲げ半径を下回ってしまうと、光ファイバの性能が低下する（例えば、伝送損失の増大等）おそれがある。

　したがって、光ファイバのように、過度に曲げられることが好ましくない部材を車両等に配設する際には、当該部材が周囲の部品と接触しないように保護するだけでなく、当該部材が許容される限界を超えて曲がってしまわないように曲げ規制するための工夫を設けておく必要がある。

　この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対象物を保護しつつ、その曲げを規制可能な技術を提供することを目的とする。

　第１の態様は、コルゲートチューブであって、軸方向に沿って交互に連なる大径部と溝部とを備え、前記大径部と前記溝部とが、前記コルゲートチューブの曲げを規制可能な形状に形成される。

　第２の態様は、第１の態様に係るコルゲートチューブであって、前記大径部と前記溝部とが、前記コルゲートチューブが直線状態から屈曲されていく場合に、前記屈曲部の内側において前記溝部を挟んで隣り合う前記大径部同士が当接するとともに前記屈曲部の外側において前記溝部が伸びきった曲げ規制状態を形成可能な形状に形成される。

　第３の態様は、第１または第２の態様に係るコルゲートチューブであって、前記大径部の前記軸方向に沿う長さが、前記コルゲートチューブの内半径以上に形成される。

　第４の態様は、第３の態様に係るコルゲートチューブであって、前記大径部の前記軸方向に沿う長さが、前記コルゲートチューブの外径以下に形成される。

　第５の態様は、第１から第４のいずれかの態様に係るコルゲートチューブであって、前記大径部の前記軸方向に沿う長さが、前記大径部の繰り返しのピッチの３分の２以上に形成される。

　第６の態様は、第１から第５のいずれかの態様に係るコルゲートチューブであって、前記溝部の底部が横断面凹弧状に丸められている。

　第７の態様は、光ファイバと、前記光ファイバを内部に挿通させる保護チューブとを備える保護チューブ付き光ファイバであって、前記保護チューブがコルゲートチューブであって、前記コルゲートチューブが、軸方向に沿って交互に連なる大径部と溝部とを備え、前記大径部と前記溝部とが、前記コルゲートチューブの曲げを規制可能な形状に形成される。

　第１の態様によると、大径部と溝部とが、コルゲートチューブの曲げを規制可能な形状に形成される。したがって、このコルゲートチューブを用いれば、その内部に挿通された物体を保護しつつ、その曲げを規制することができる。

　第２の態様によると、コルゲートチューブは、直線状態から屈曲されていくと、屈曲部の内側において溝部を挟んで隣り合う大径部同士が当接するとともに、屈曲部の外側において溝部が伸びきった曲げ規制状態が形成される。したがって、コルゲートチューブがそれ以上は曲がりにくくなる。これによって、コルゲートチューブの曲げを適切に規制することができる。

　第３の態様によると、コルゲートチューブの大径部の軸方向に沿う長さが、コルゲートチューブの内半径以上とされる。これによって、コルゲートチューブが曲がりにくくなり、コルゲートチューブの曲げを適切に規制することができる。

　第４の態様によると、コルゲートチューブの大径部の軸方向に沿う長さが、コルゲートチューブの外径以下とされる。この構成によると、コルゲートチューブの柔軟性をある程度確保することができる。

　第５の態様によると、大径部の軸方向に沿う長さが、大径部の繰り返しのピッチの３分の２以上とされる。これによって、コルゲートチューブが曲がりにくくなり、コルゲートチューブの曲げを適切に規制することができる。

　第６の態様によると、コルゲートチューブの溝部の底部が横断面凹弧状に丸められている。これによって、コルゲートチューブが曲がりにくくなり、コルゲートチューブの曲げを規制することができる。

　第７の態様によると、光ファイバを保護しつつ、その曲げを規制することができる。

　この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

保護チューブ付き光ファイバの平面図である。 曲げ規制状態を模式的に示す図である。 被検対象とされたコルゲートチューブの寸法を示す図である。 曲げ強度の試験結果を示す図である。 試験条件を説明するための図である。 曲げ規制のないコルゲートチューブの平面図である。

　以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

　＜１．保護チューブ付き光ファイバ１００＞
　実施形態に係る保護チューブ付き光ファイバ１００について、図１を参照しながら説明する。図１は、保護チューブ付き光ファイバ１００の平面図である。

　保護チューブ付き光ファイバ１００は、例えば、自動車などの車両に敷設されて、車両に搭載された複数の機器の間を接続する。保護チューブ付き光ファイバ１００は、光ファイバ１と、コルゲートチューブ２とを備える。

　＜１－１．光ファイバ１＞
　光ファイバ１は、車両に搭載される機器の間での情報の通信を担う情報通信媒体として機能する。光ファイバ１の端部には、通常、コネクタ等（図示省略）が設けられている。光ファイバ１は、コルゲートチューブ２の内部に挿通されることにより、周囲に存在する物体との接触による破損が防がれる。なお、光ファイバ１は、複数本束ねられた上で、絶縁被覆等で被覆された光ケーブルの形とされて、コルゲートチューブ２の内部に挿通されてもよい。後に明らかになるように、光ファイバ１は、その周囲にコルゲートチューブ２が取り付けられることにより、光ファイバ１に許容される限界を超えて曲がらないように曲げ規制される。

　＜１－２．コルゲートチューブ２＞
　コルゲートチューブ２は蛇腹構造を有する筒状の部材であり、光ファイバ１を内部に挿通させることにより、光ファイバ１の周囲を覆ってこれを保護する。コルゲートチューブ２は、例えば、合成樹脂、または、エラストマー（例えば、合成ゴム）を、筒状に押し出して、ブロー成型、あるいは、バキューム成型することにより製造される。

　コルゲートチューブ２には、例えば、その長手方向全体に渡る一連の切れ目（図示省略）が形成されており、治具等を用いてこの切れ目を両側へ拡げられた状態とし、ここで形成されるコルゲートチューブ２の長手方向全体に渡る隙間から光ファイバ１をコルゲートチューブ２内へ挿入することができる。この場合、光ファイバ１が挿入されたコルゲートチューブ２は、光ファイバ１がコルゲートチューブ２の切れ目から外側へはみ出さないように、粘着テープ等で巻かれることによって筒状に保持されることが好ましい。なお、コルゲートチューブ２には、必ずしも、その長手方向の全体に渡る一連の切れ目が形成されていなくともよい。切れ目が形成されていない場合、例えば、コルゲートチューブ２の長手方向に沿う端部の開口から、光ファイバ１をコルゲートチューブ２内へ挿入すればよい。

　コルゲートチューブ２は、蛇腹構造を有する。コルゲートチューブ２の蛇腹構造は、具体的には、コルゲートチューブ２の軸方向に沿って交互に連なる大径部２１と溝部２２とから形成される。なお、大径部２１および溝部２２は厚み（肉厚）が一定に形成される。

　大径部２１は径変化せずにコルゲートチューブ２の軸方向に沿って延びる部分であり、コルゲートチューブ２の軸方向に沿って定められた長さｄを有している。また、溝部２２は、大径部２１の端部に連なり、縮径しながらコルゲートチューブ２の軸方向に沿って延在し、最小径部を経て再び拡径しながら延在して、次の大径部２１の端部に連なる部分である。

　コルゲートチューブ２は、蛇腹構造が形成されることによって長手方向における柔軟性を保持し、曲げ可能に形成される。ただし、以下に説明するように、蛇腹構造を形成する大径部２１および溝部２２は、コルゲートチューブ２に柔軟性を付与すると同時に、コルゲートチューブ２の曲げを規制可能な形状に形成されている。以下において、コルゲートチューブ２の曲げを規制可能とする大径部２１および溝部２２の形状の具体的な態様を３つ説明する。ただし、大径部２１および溝部２２は、以下に説明する３個の態様が単独で適用されることにより形成されてもよいし、２以上の態様が組み合わせて適用されることにより形成されてもよい。

　＜第１の態様＞
　第１の態様は、コルゲートチューブ２の軸方向に沿う大径部２１の長さｄを長くすることによって、コルゲートチューブ２の曲げを規制可能とするものである。一般に、コルゲートチューブというものは、凹部と凸部の各長さを小さくして凹部と凸部の繰り返しのピッチを細かくすることによって、柔軟性を得ようとするものである。これに対し、この態様に係るコルゲートチューブ２は、大径部２１の長さｄを長く形成し、柔軟性を積極的に損なわせることによって、コルゲートチューブ２に曲がりにくい性質を付与するのである。

　具体的には、例えば、大径部２１の長さｄを、コルゲートチューブ２の内径ｂの半分（内半径）以上に形成する。これによって、コルゲートチューブ２が曲がりにくくなり、コルゲートチューブ２の曲げを適切に規制することができる。なお、大径部２１の長さｄは、コルゲートチューブ２の内半径以上であり、かつ、コルゲートチューブ２の外径ａ以下に形成することがさらに好ましい。大径部２１の長さを外径ａ以下とすれば、コルゲートチューブ２の柔軟性をある程度確保しつつ、その曲げを規制することができる。

　あるいは、例えば、大径部２１の長さｄを、大径部２１のピッチ（大径部の中心（長さ方向の中心）と溝部を挟んでこれと隣り合う大径部の中心との間の距離）ｐの３分の２以上に形成する。この形状においても、コルゲートチューブ２が曲がりにくくなり、コルゲートチューブ２の曲げを適切に規制することができる。

　＜第２の態様＞
　第２の態様は、「曲げ規制状態」を形成することによって、コルゲートチューブ２の曲げを規制するものである。すなわち、第２の態様は、大径部２１と溝部２２とが、コルゲートチューブ２が直線状態から屈曲されていく場合に、コルゲートチューブ２の曲げ半径が所定の値になった段階で、「曲げ規制状態」を形成可能な形状に形成される。ここで、「曲げ規制状態」とは、図２に模式的に示されるように、屈曲部の内側において溝部２２を挟んで隣り合う大径部２１同士が当接するとともに、屈曲部の外側において溝部２２が伸びきった状態である。ただし、「溝部２２が伸びきる」とは、溝部２２が弾性変形により伸長できる上限まで伸びた状態を指す。曲げ規制状態が形成されると、コルゲートチューブ２は、それ以上は曲がりにくくなる。すなわち、コルゲートチューブ２のそれ以上の曲げが規制される。

　理想的な曲げ規制状態を考えた場合、図２に示されるように、屈曲部の内側でｎ個の大径部２１が当接しあって半径Ｔの半円が描かれるとすると、屈曲部の外側では、ｎ個の大径部２１と伸びきった状態のｎ個の溝部２２とが連なり合って半径（Ｔ＋ａ）の半円が描かれることになる（ただし、「ａ」はコルゲートチューブ２の外径ａの値を表す）。したがって、曲げ規制状態において、大径部２１の長さｄ、伸びきった状態の溝部２２の長さｍ、コルゲートチューブ２の外径ａ、および、曲げ規制状態における曲げ半径Ｔの各値の間には、近似的に（式１）の関係が成立すること考えることができる。

　　Ｔ：（Ｔ＋ａ）＝ｄ：（ｄ＋ｍ）　　　　・・・（式１）
　（式１）を整理すると（式２）が得られる。

　　Ｔ＝（ｄ／ｍ）ａ　　　　　　　　　　　・・・（式２）
　この式は、模式的な近似式であり、厳密に成立するものではないが、傾向として、大径部２１の長さｄを大きくするほど、また、コルゲートチューブ２の軸方向に沿う溝部２２の長さを小さく形成するほど、また、溝部２２を浅く形成するほど、曲げ規制状態における曲げ半径を大きくできる（すなわち、コルゲートチューブ２をより曲がりにくくできる）とわかる。ただし、曲げ規制状態における曲げ半径を大きくしたい場合は、溝部２２の長さおよび深さはある程度確保しつつ、大径部２１の長さｄを大きくすることが最も好ましい。溝部２２の長さおよび深さをある程度確保しておけば、曲げ規制状態となるまでの曲げ半径が比較的大きい段階において、コルゲートチューブ２を比較的容易に曲げることができる（すなわち、曲げ規制状態となるまでの段階において、コルゲートチューブ２の柔軟性が損なわれにくい）からである。

　なお、この態様においては、溝部２２は、その壁面が傾斜した形状（すなわち、コルゲートチューブ２の軸に対して垂直な断面に対して傾斜した形状）とされることが好ましい。このような形状としておけば、曲げ規制状態で大径部２１同士が当接した状態において、溝部２２の両壁面の間にも接触領域が生じやすくなる。これによって、それ以上の曲げを効果的に抑制できる。また、この形状によると、コルゲートチューブ２の離型性が良好なものとなるという利点も得られる。

　＜第３の態様＞
　第３の態様は、コルゲートチューブ２の溝部２２の底部を横断面凹弧状に丸められた形状にする（すなわち、底部にアール（丸み）をつけた形状（円弧形状）にする）ことによって、コルゲートチューブ２の曲げを規制するものである。ただし、「横断面」とは、コルゲートチューブ２の軸方向に沿う断面を指す。溝部２２の底部が横断面凹弧状に丸められた形状とされると、コルゲートチューブ２を曲げようとした際に溝部２２にかかる力が溝部２２の中の特定の箇所に集中せずに溝部２２の全体にわたって分散されるため、底部に丸みが付与されない構成のコルゲートチューブと比べて曲がりにくくなる。これによって、コルゲートチューブ２の曲げを適切に規制することができる。なお、溝部２２は、底部だけでなく側壁を含む全体が、横断面凹弧状に丸められた形状とされてもよい。溝部２２の全体を横断面凹弧状に丸められた形状とすることによって、コルゲートチューブ２をより曲がりにくいものとすることができる。

　＜２．曲げ強度の試験＞
　図３には、この実施形態に係るコルゲートチューブ２を具体化した例である２個のコルゲートチューブ（第１コルゲートチューブ２０１、第２コルゲートチューブ２０２）、および、比較例としての曲げ規制のないコルゲートチューブ９（図６）の各寸法が示されている。第１コルゲートチューブ２０１および第２コルゲートチューブ２０２のそれぞれが備える蛇腹構造は、いずれも、上記の３つの態様を複合適用して形成されたものである。また、図４には、第１コルゲートチューブ２０１、第２コルゲートチューブ２０２、および、曲げ規制のないコルゲートチューブ９（図６）のそれぞれについて、その曲がりにくさを調べるための試験を行った結果が示されている。

　ただし、この試験は、具体的には、図５に示す態様で行われた。すなわち、まず、被検対象となるコルゲートチューブＣを、その長尺方向についての両端側から一対の剛体（押し部材）Ｋで挟み込んで半円状態とする。ここでは、被検対象となるコルゲートチューブＣは長さ８０ｍｍとし、これを直径５１ｍｍの半円状態とした。そして、一方の押し部材Ｋを他方の押し部材Ｋに徐々に近接させていき、コルゲートチューブＣの曲げ半径が７．５ｍｍになるまでの間に、押し部材Ｋに生じる反力Ｆの変化を測定した。図４に示される試験結果は、押し部材Ｋの変位量（すなわち、コルゲートチューブＣの変形量）Ｓに対する反力（すなわち、コルゲートチューブＣに付加された力）Ｆの変化の様子を示すものである。

　図４から読み取れるように、コルゲートチューブ２０１，２０２はいずれも、変位量が比較的小さい間（曲げ半径が比較的大きい間）は、規制なしコルゲートチューブ９とほぼ同様に柔軟に変形し、変位量がある程度大きくなると（曲げ半径が比較的小さくなると）曲がりにくさ（曲げ強度）が急増する。

　コルゲートチューブ２０１，２０２のこの曲がりにくさは、上述したとおり、蛇腹構造がコルゲートチューブ２の曲げを規制する形状に形成されていることによるものである。この曲がりにくい性質によって、コルゲートチューブ２０１，２０２は、その内部に挿通された光ファイバ１を保護しつつ、その曲げを規制することができる。

　＜３．効果＞
　上記の実施形態によると、大径部２１と溝部２２とが、コルゲートチューブ２の曲げを規制可能な形状に形成される。したがって、このコルゲートチューブ２を用いれば、その内部に挿通された物体を保護しつつ、当該物体がその許容される限界を超えて曲がらないように曲げ規制することができる。

　また、光ファイバ１とその周囲を覆うコルゲートチューブ２とを備える保護チューブ付き光ファイバ１００においては、光ファイバ１を確実に保護しつつ、光ファイバ１がその許容される限界を超えて曲がらないように曲げ規制することができる。

　また、コルゲートチューブ２は、曲げ半径が比較的大きい間は柔軟に変形可能に形成されているため、保護チューブ付き光ファイバ１００においては、これを例えば車両内に配設する配設作業を容易に行うことができる。また、保護チューブ付き光ファイバ１００は、多少は曲げられた状態で配設されることが可能となるので、光ファイバ１を配設する場所の選択肢が広がるという利点もある。

　＜４．変形例＞
　上記の実施形態においては、コルゲートチューブ２の内部に挿通される対象物は光ファイバ１であるとしたが、対象物は必ずしも光ファイバ１でなくともよく、例えば電線であってもよい。特に、許容曲げ半径が規定される長尺の部材であれば、コルゲートチューブ２は有効に機能する。

　また、上記においては、コルゲートチューブ２の曲げを規制可能とする大径部２１および溝部２２の形状の具体的な態様を３つ例示したが、コルゲートチューブ２の曲げを規制可能とする大径部２１および溝部２２の形状は、上記の各態様および上記の各態様の組み合わせによって得られるものに限られるものではない。例えば、上記の各態様に加え、大径部２１および溝部２２の肉厚ｃを厚くする（例えば、肉厚ｃを０．２５ｍｍ以上とする）ことによって、コルゲートチューブ２の曲げを規制可能とする大径部２１および溝部２２を形成してもよい。特に、蛇腹構造を、上記の第２の態様と、コルゲートチューブ２の肉厚ｃを厚くする態様との組み合わせた形状に形成すれば、曲げ規制状態となったコルゲートチューブ２をさらに曲げようとする力がかかった場合に、屈曲部の内側において当接し合う大径部２１が折れ曲がるといった事態が生じる可能性が低くなる。したがって、コルゲートチューブ２に比較的大きな力がかかった場合であっても、有効な曲げ規制を実現できる。

　この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１　光ファイバ
２　コルゲートチューブ
２１　大径部
２２　溝部
１００　保護チューブ付き光ファイバ

Claims (7)

1. 　コルゲートチューブであって、
   　軸方向に沿って交互に連なる大径部と溝部とを備え、
   　前記大径部と前記溝部とが、前記コルゲートチューブの曲げを規制可能な形状に形成される、コルゲートチューブ。
2. 　請求項１に記載のコルゲートチューブであって、
   　前記大径部と前記溝部とが、
   　前記コルゲートチューブが直線状態から屈曲されていく場合に、前記屈曲部の内側において前記溝部を挟んで隣り合う前記大径部同士が当接するとともに前記屈曲部の外側において前記溝部が伸びきった曲げ規制状態を形成可能な形状に形成される、コルゲートチューブ。
3. 　請求項１に記載のコルゲートチューブであって、
   　前記大径部の前記軸方向に沿う長さが、
   　前記コルゲートチューブの内半径以上に形成される、コルゲートチューブ。
4. 　請求項３に記載のコルゲートチューブであって、
   　前記大径部の前記軸方向に沿う長さが、
   　前記コルゲートチューブの外径以下に形成される、コルゲートチューブ。
5. 　請求項１に記載のコルゲートチューブであって、
   　前記大径部の前記軸方向に沿う長さが、前記大径部の繰り返しのピッチの３分の２以上に形成される、コルゲートチューブ。
6. 　請求項１に記載のコルゲートチューブであって、
   　前記溝部の底部が横断面凹弧状に丸められている、コルゲートチューブ。
7. 　光ファイバと、前記光ファイバを内部に挿通させる保護チューブとを備える保護チューブ付き光ファイバであって、
   　前記保護チューブがコルゲートチューブであって、
   　前記コルゲートチューブが、
   　軸方向に沿って交互に連なる大径部と溝部とを備え、
   　前記大径部と前記溝部とが、前記コルゲートチューブの曲げを規制可能な形状に形成される、保護チューブ付き光ファイバ。

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