JP2007134139A - 極細ケーブルアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、捻回などの使用状態下において、高い耐久性を有する極細ケーブルアセンブリを提供するものである。
【解決手段】 かゝる本発明は、複数の極細ケーブル１０が集合されると共に、これらの極細ケーブル１０が保護テープにより束ねられた極細ケーブルアセンブリＣＡ１において、極細ケーブルアセンブリＣＡ１をそのケーブル束の周方向に捻回を繰り返して使用する際、保護テープの施されたテープ被覆部３１０に保護テープのない非テープ被覆部３１１を設けると共に、捻回によるケーブル破断回数として所定の目標設定回数を設定したとき、非テープ被覆部の長さＬを、以下の関係式（１）を目安にして求める極細ケーブルアセンブリにあり、これにより、断線し難く、高い耐久性が得られる。
Ｌ≧１．５ｒθ・・・・（１）
ただし、ｒは極細ケーブルアセンブリの半径、θは極細ケーブルアセンブリの捻回角度（ラジアン値）である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、捻回などの使用状態下において、高い耐久性を有する極細ケーブルアセンブリに関するものである。

近年、民生用の小型電子機器、例えば、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯音楽レコーダ、小型携帯パソコンなどにおいては、配線材として、複数の極細同軸ケーブルを集合させた極細同軸ケーブルアセンブリ（集合体）が多用されてきている。
これは、極細同軸ケーブルが持つ安定した伝送特性や細径で柔軟な可撓性からアセンブリの自由度が高く、小型電子機器のニーズにマッチングしているからと考えられる。

従来の極細同軸ケーブルアセンブリの一例を示すと図５の如くである。この極細同軸ケーブルアセンブリＣＡ０は、複数の極細同軸ケーブル１０・・・を集合させてその両端側に基板やコネクタなどの接続部２０、２０を設けると共に、両接続部２０、２０間の複数の極細同軸ケーブル１０・・・に対しては、通常両接続部２０、２０のケーブル接続代部分（領域Ａ）を除いて、保護テープ３０を施して束ねて、各極細同軸ケーブル１０・・・がばらつかなようにしてある。

このような構造の極細同軸ケーブルアセンブリは、従来から、例えば、開閉型の携帯電話（電話器本体に対してカバー体（蓋体）が開閉する二つ折り型のもの）に使用されたり（特許文献１）、回転型の携帯電話（電話器本体に対してカバー体（蓋体）が１８０°、３６０°などとして回転するもの）に使用されたりしている。これらの場合、電話器本体とカバー体間のヒンジ部分（回動部分）に配線された極細同軸ケーブルアセンブリにあっては、操作の都度、１本１本の極細同軸ケーブルに対して、屈曲や捻回などの複雑な力が作用することになる。
特開平０６−１５２４９１号

携帯電話自体の小型化が進み、配線スペースが広くとれないことから、極細同軸ケーブルアセンブリは、狭いスペース部分に配線される一方、電話の構造によっては、電話器本体とカバー体間のヒンジ部分を通る、複雑な形で配線されるため、無理な配線形態となることが多々ある。

このような配線状況下において、携帯電話の操作が繰り返されると、明確な原因は不明であるが、携帯電話の中には、極細同軸ケーブルの一部に亀裂や断線などが生じるなどして通信不良が起こることがあった。その理由としては、携帯電話の操作により極細同軸ケーブルアセンブリの１本１本の極細同軸ケーブルに対して、複雑な状態で屈曲や捻回などの力が作用するためと考えられるが、具体的な通信不良の経緯は明らかではなかった。

そこで、本出願人は、携帯電話の電話器本体とカバー体に対応する開閉機構を模擬した屈曲試験装置を用意し、これに、上述した図５と同構造の極細同軸ケーブルアセンブリをセットして、その両接続部間で屈曲を繰り返す屈曲試験を行い、極細同軸ケーブルアセンブリの保護テープの施されたテープ被覆部を、例えば２分割したり、或いは、テープ被覆部にスリット状の切れ目を入れると、通常は４万回程度の開閉回数でも、断線することがあるのに対して、使用ケーブルの外径などの条件によっても異なるが、１５万回以上の開閉回数でも、断線することがないことを突き止めている（特許文献２）。
特願２００５−２１０６７１号

その後、さらに、本発明者等は、上記したように、カバー体（蓋体）が１８０°、３６０°などの角度で回転する回転型の携帯電話において、電話器本体とカバー体間のヒンジ部分（回動部分）に配線された極細同軸ケーブルアセンブリの断線などによる通信不良の状況を鋭意検討したところ、テープ被覆部に分割や切れ目があっても、ケーブルアセンブリ軸部分（ケーブル束部分）の太さや軸部分の周方向への捻回角度（回転回度）などにより、ケーブル断線回数（ケーブルが断線に至る回数）が大きく変動することが分った。
言い換えると、ケーブルアセンブリ軸部分の太さや使用条件などが変わった場合で、ケーブル断線回数をある目標設定回数に設定したとき、保護テープのない非テープ被覆部の長さが長いほど目標設定回数が大きくできることは、容易に予測できるものの、具体的にどの程度であればよいのかは、全く不明であった。勿論、非テープ被覆部の長さが長くなるほど、保護テープによる保護機能は低下することになる。

そこで、本発明者等は、ケーブル断線回数として、例えば１０万回以上などの目標設定回数を設定したとき、ケーブルアセンブリ軸部分の太さ（半径）がｒで、軸部分の周方向への捻回角度がθの場合、非テープ被覆部の長さがどの程度であればよいかのを求めるため、以下の着想により、鋭意試験・研究を行った。

先ず、ケーブル全長がすべてテープ被覆部である極細同軸ケーブルアセンブリにおいて、ケーブル断線の状況を観察すると、ケーブルアセンブリ軸部分が繰り返しの捻回を受けると、保護テープ表面に螺旋状などの皺が発生するようになる。これによって、ケーブル束部分の一部の極細同軸ケーブルがアセンブリの列からはみ出て、浮き上がったり、ずれたりして、保護テープ側からのストレスが増大するため、遂には断線に至るものと推測した。このときのケーブルアセンブリ軸部分における歪みをモデル化して求め、この値に対して、ケーブル断線に対する経験側を加味して、非テープ被覆部の長さＬを、後述するような、関係式（算術式）として求めた。

一方、ケーブルアセンブリ軸の半径ｒや捻回角度θ、実際の非テープ被覆部の長さＬｅについて、予め幾つかの値をプロット（選択）し、これらのサンプルについて、上述したと同様の携帯電話の電話器本体とカバー体に対応する回転機構を模擬した屈曲試験装置を用意し、実際にケーブルが断線するまでのケーブル断線回数の試験データを、後述するように、採取し、蓄積した。

この試験データによる非テープ被覆部の長さＬｅと、上記歪み量モデル化の関係式による非テープ被覆部の長さＬを比較することで、ケーブルアセンブリ軸の半径ｒ、捻回角度がθの極細同軸ケーブルアセンブリにおいて、ケーブル断線回数として、例えば１０万回以上などの目標設定回数として設定したとき、実際の非テープ被覆部の長さがどの程度の長さであればよいのかの目安が得られることが分かった。

本発明は、このような着想に基づきなされたもので、捻回などの使用状態下で用いられる極細同軸ケーブルなどの極細ケーブルの多数本を束ねた極細ケーブルアセンブリにおいて、保護テープのない非テープ被覆部の長さを最適に設定することにより、破断し難く、高い耐久性を有する極細ケーブルアセンブリを提供するものである。

請求項１記載の本発明は、複数の極細ケーブルが集合されると共に、これらの極細ケーブルが保護テープにより束ねられた極細ケーブルアセンブリにおいて、前記極細ケーブルアセンブリをそのケーブル束の周方向に捻回を繰り返して使用する際、前記保護テープの施されたテープ被覆部に保護テープのない非テープ被覆部を設けると共に、前記捻回によるケーブル破断回数として所定の目標設定回数を設定したとき、前記非テープ被覆部の長さＬを、以下の関係式（１）を目安にして求めることを特徴とする極細ケーブルアセンブリにある。
Ｌ≧１．５ｒθ・・・・（１）
ただし、ｒは前記極細ケーブルアセンブリの半径、θは前記極細ケーブルアセンブリの捻回角度（ラジアン値）である。

請求項２記載の本発明は、前記極細ケーブルが極細同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１記載の極細ケーブルアセンブリにある。

本発明に係る極細ケーブルアセンブリによると、ケーブルアセンブリの半径ｒ、捻回角度θで、ケーブル破断回数としてある所定の目標設定回数を設定したとき、非テープ被覆部の長さを容易に求めることができる。つまり、使用機器の用途や耐久性などを考慮して、非テープ被覆部の長さを適宜設定することが可能となる。

図１は本発明に係る極細ケーブルアセンブリの一例を示したものである。
この極細ケーブルアセンブリＣＡ１も、基本的には、上述した図５の極細同軸ケーブルアセンブリＣＡ０とほぼ同構造のもので、その極細ケーブル１０として極細同軸ケーブルを使用したものであるが、保護テープの施されたテープ被覆部３１０に対して、比較的大きい幅の非テープ被覆部３１１を形成した点において異なる。なお、２０は基板やコネクタなどの接続部である。

極細ケーブル１０としての極細同軸ケーブルは、特に限定されないが、例えば図２に示す構造のものが使用できる。この極細同軸ケーブルの場合、中心導体１１が極細の金属線（銅線など）の撚り線導体からなり、この中心導体１１の外周にテフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂の絶縁体１２が被覆してある。さらに、この絶縁体１２の外周には極細の金属線（銅線など）からなる編素などの外部導体１３が設けてあり、この最外層にテフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂からなるシース（外被）が設けてなる。

上記テープ被覆部３１０の保護テープも、特に限定されないが、プラスチックテープの使用が好ましい。特に強度が強く、保護機能に優れ、また、耐外傷性の高いプラスチックテープの使用が望ましい。また、予め極細ケーブル側となる面には、作業性の向上を考慮して、接着剤層（粘着層）を設けておくとよい。

このような構造からなる極細ケーブルアセンブリＣＡ１は、例えば回転型の携帯電話（電話器本体に対してカバー体（蓋体）が１８０°、３６０°などとして回転するもの、なお、回転角度として２７０°、±１８０°、±３６０°なども可）に使用する場合には、図３（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、電話器本体とカバー体との回動部品であるヒンジ部分などの筒状部品（筒状以外の貫通空間を有する部材も含み）などを介して配線される。

図３（Ａ）〜（Ｂ）は、携帯電話内部のヒンジ部分の要部を示したもので、この構造では、下側の電話器本体の一部（基板などの内蔵部品）４１０に対して、上側のカバー体の一部（基板などの内蔵部品）４２０が、ヒンジの筒状部品４３０により回動自在に取り付けられる一方、極細ケーブルアセンブリＣＡ１のケーブルアセンブリ軸部分（ケーブル束部分）は、筒状部品４３０の筒内に通されて、丁度非テープ被覆部３１１が筒内に位置するように配線される。

一方、図中、極細ケーブルアセンブリＣＡ１の上下のケーブルアセンブリ軸部分のテープ被覆部３１０、３１０は、筒状部品４３０の筒開口縁部で折り曲げるなどして固定具４４０、４４０により、電話器本体の内蔵部品４１０及びカバー体の内蔵部品４２０に固定される。また、極細ケーブルアセンブリＣＡ１の両端末の接続部２０、２０は、電話器本体の内蔵部品４１０及びカバー体の内蔵部品４２０の所定の接続部位に接続される。

この構造の携帯電話において、使用時、カバー体４２０が、例えば１８０°回転させられると、図３（Ａ）の状態から図３（Ｂ）の状態に変わる。このとき、上記したように、ケーブル束部分のテープ被覆部３１０、３１０は、筒状部品４３０の筒開口縁部に折り曲げるなどして押し付けられ、かつ、テープ被覆による剛体化により動き難いため、カバー体４２０の捻回（回転）による歪みは、ケーブル束部分の非テープ被覆部３１１に集中的に負荷されるものと考えられる。

この非テープ被覆部３１１における捻回による歪みを、例えばケーブル束部分の最外層表面を円筒として考え、モデル化すると図４の如く示すことができる。
ここで、非テープ被覆部の長さをＬ、極細ケーブルアセンブリ（ケーブル束部分）の半径をｒ、極細ケーブルアセンブリの捻回角度をθ（度数法の角度や弧度法のラジアン値）、捻回された後の極細ケーブルアセンブリの長さをＭ、捻回による歪みａとすると、近似的に以下の関係式（２）が成り立つ。また、歪みａを捻回後の長さＭと捻回前の長さＬとの比とすれば、以下の関係式（３）が成り立つ。
Ｌ² ＋（ｒθ）² ＝Ｍ² ・・・・（２）
ａ＝Ｍ／Ｌ・・・・（３）

上記関係式（２）、（３）から、
Ｌ² ＋（ｒθ）² ＝（Ｌａ）²
Ｌ² （ａ² −１）＝（ｒθ）²
Ｌ² ＝（ｒθ）² ／（ａ² −１）の演算により、以下の関係式（４）が得られる。
Ｌ＝ｓｑｒｔ（１／（ａ² −１））×ｒθ・・・・（４）
なお、ｓｑｒｔはルート記号の略称である。

この関係式（４）から、Ｌが大きくなるとａが小さくなるため、捻回の歪みが小さくなり、逆に、Ｌが小さくなるとａが大きくなるので、捻回の歪みが大きくなることが読み取れる。一方、極細同軸ケーブルのような極細線において、経験側から、歪みａが２０％を超えるようになると、即ち、Ｍ／Ｌ＞１．２となると、高い確率でケーブル断線が生じるものと見ることができる。従って、一応ａ≦１．２であれば、ケーブル断線が生じ難いものと考えることができる。

また、上記Ｌ² ＋（ｒθ）² ＝（Ｌａ）² から、以下の関係式（５）が得られる。
ａ² ＝ｓｑｒｔ（（Ｌ² ＋（ｒθ）² ）／Ｌ² ・・・・（５）
この関係式（５）と上記ａ≦１．２から、
（Ｌ² ＋（ｒθ）² ）／Ｌ² ≦１．４４
Ｌ² ＋（ｒθ）² ≦１．４４×Ｌ²
Ｌ² ≧（ｒθ）² ／０．４４の演算により、上述した関係式（１）が得られる。

Ｌ≧１．５ｒθ・・・・（１）
この関係式（１）から、非テープ被覆部の長さをＬがＬ≧１．５ｒθであれば、ケーブル断線が生じ難い極細ケーブルアセンブリが得られることが容易に予測できる。

そこで、本発明者等は、上述したように、実際の非テープ被覆部の長さＬｅとして、予め幾つかの長さをプロット（選択）し、これらのサンプルについて、携帯電話の電話器本体とカバー体に対応する回転機構を模擬した屈曲試験装置を用意し、実際にケーブルが断線するまでのケーブル断線回数の試験データを採取したところ、表１の如くであった。
なお、同表１中、ｒは極細ケーブルアセンブリの半径、ｄｅｇは極細ケーブルアセンブリの捻回角度（度数法の角度）、θは極細ケーブルアセンブリの捻回角度（弧度法のラジアン値）、Ｌは関係式（１）＝１．５ｒθから得られる非テープ被覆部の長さ、Ｌｅは破断試験時の実際の非テープ被覆部の長さ、Ｎはケーブルが破断するまでのケーブル断線回数である。

この表１において、実際の非テープ被覆部の長さＬｅを、関係式１．５ｒθから得られる非テープ被覆部の長さＬと比較した場合、Ｌｅ＞Ｌのとき、ケーブル破断回数が１０万回以上となることが分る。また、このことから、極細ケーブルアセンブリの種別や構造、用途などに応じて、ケーブル破断回数として目標設定回数を所定の値に決めたとき、非テープ被覆部の長さをどの程度の大きさとすればよいのか目安が分る。

なお、本発明の極細ケーブルアセンブリにあっては、極細ケーブルとして極細同軸ケーブルを用いる場合であっが、本発明はこれに限定されない。多数の極細線を撚ったり、単に平行に揃えた導体部分や極細線の単線導体部分に絶縁体を被覆させたケーブルであってもよい。

本発明に係る極細ケーブルアセンブリの一例を示した概略平面図である。 図１の極細ケーブルアセンブリに用いられる極細ケーブルの一例を示した拡大端面図である。 本発明に係る極細ケーブルアセンブリを回転型の携帯電話に組み込んた状態を示した要部の概略図で、（Ａ）は電話器本体のカバー体が回転させらる前の状態を示し、（Ｂ）は電話器本体に対してカバー体を回転させた状態を示す。 極細ケーブルアセンブリの非テープ被覆部における歪みをモデル化した模式図である。 従来の極細同軸ケーブルアセンブリを示した概略平面図である。

符号の説明

ＣＡ１・・・極細ケーブルアセンブリ、１０・・・極細ケーブル、２０・・・接続部、３１０・・・テープ被覆部、３１１・・・非テープ被覆部

Claims (2)

1. 複数の極細ケーブルが集合されると共に、これらの極細ケーブルが保護テープにより束ねられた極細ケーブルアセンブリにおいて、前記極細ケーブルアセンブリをそのケーブル束の周方向に捻回を繰り返して使用する際、前記保護テープの施されたテープ被覆部に保護テープのない非テープ被覆部を設けると共に、前記捻回によるケーブル破断回数として所定の目標設定回数を設定したとき、前記非テープ被覆部の長さＬを、以下の関係式（１）を目安にして求めることを特徴とする極細ケーブルアセンブリ。
   Ｌ≧１．５ｒθ・・・・（１）
   ただし、ｒは前記極細ケーブルアセンブリの半径、θは前記極細ケーブルアセンブリの捻回角度（ラジアン値）である。
2. 前記極細ケーブルが極細同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１記載の極細ケーブルアセンブリ。

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