JP2010232182A - リボン状の端を有する可撓性相互接続ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルの一方の端から他方の端まで順序が保たれ、柔軟性の有るケーブルアセンブリを提供する。
【解決手段】ケーブルアセンブリ(10)は複数のワイヤー(32)を有し、各ワイヤーは中心導体(54)と、それを取り囲む絶縁層(52)とを有している。各ワイヤーは他のワイヤーからシールドされていないので、前記導体がワイヤーの唯一の導電性部分である。各ワイヤーは第１の端(12)と、その反対側の第２の端(14)とを有している。ワイヤーの第１の端は第１順序配列のフラットリボン部分(34)として互いに確保され、ワイヤーの第２の端は第１の配列と同一の順序で互いに確保され、順序内の選択されたワイヤーを識別するしるし(42)を有している。ワイヤーの中間部分(36)は互いに他方から離されており、編組導電性シールド(62)を有するシース(60)がワイヤーをゆるく取り巻いていて、ケーブルの大きい柔軟性を可能にしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、多重ワイヤーケーブルに関し、特定的には、小ゲージ同軸ワイヤリングに関する。

ある過酷な要求をする用途においては、超小型化された多重ワイヤーケーブルアセンブリを必要としている。かなりの数の導体を必要とする場合、ケーブルの「かさ」が望ましくない程大きくなるのを回避するために極めて細い導体が使用される。電気的雑音及び妨害を制限するために、それらの導体のためのシールドを有する同軸ワイヤーが使用される。誘電体シースが中心導体を取り囲み、中心導体を導電性シールドから電気的に分離している。これらのワイヤーの束は、導電性編組シールドによって取り囲まれている。

多くの異なる導体を必要とする幾つかの用途においては、ケーブルが極めて曲げ易いか、柔軟である、即ち“フロッピー（登録商標）”であることが好まれる。医療用超音波トランスデューサに接続するためのケーブルのような用途においては、堅いケーブルは、曲げに対して中庸な抵抗を呈するようであっても、超音波イメージングを困難にし得る。しかしながら、ケーブルを保護的に被覆するために普通のアプローチを用いると、ワイヤーの束は望ましくなく堅くなる。

更に、複数の導体を有するケーブルアセンブリは他の部品との組立てに時間がかかり、また高価になる。個々のワイヤーを束にして使用する場合、どのワイヤー端が束の他方の端の選択されたワイヤーに対応するのかを識別することは容易ではなく、単調で長い連続試験が必要である。通常、ケーブルの一方の端のワイヤー端はコネクタまたは印刷回路基板のような部品に接続され、このコネクタまたは基板は一時に１本ずつ各ワイヤーに電圧を加える試験機器に接続されるので、組立者は識別されたワイヤー端を第２のコネクタまたは基板上に適切に接続することができる。

ケーブルの一方の端から他方の端まで順序が保たれているリボンケーブルは、この特定の問題に対処することができる。しかしながら、リボンの全てのワイヤーが緊密に結合されていると、それらは曲げに抵抗するような望ましくない堅さのケーブルになる。更に、複数の縦方向折り曲げ線に沿って折り曲げるようになっているリボンは、小さい断面積に作られない傾向があり、かさが望ましくなく大きく、多くの用途において望まれる円形断面になっていない。

本発明は、上述した従来技術の諸問題を解消するケーブルアセンブリを提供する。

本ケーブルアセンブリは、各々が中心導体と、それを取り囲む絶縁層とを有する複数のワイヤーを有している。各ワイヤーは他のワイヤーからシールドされておらず、従って導体がワイヤーの唯一の導電性部分である。各ワイヤーは、第１の端と、その反対側の第２の端とを有している。ワイヤーの第１の端は第１の順次配列のフラットリボンとして互いに確保され、ワイヤーの第２の端は第１の配列と同一の順序で互いに確保されており、その順序内の選択されたワイヤーを識別する「しるし」が設けられている。ワイヤーの中間部分は互いに分離されており、ケーブルを大きく撓ませることができるように、ワイヤーは編組導電性シールドを有するシースによってゆるく取り囲まれている。

本発明の好ましい実施例によるケーブルアセンブリの斜視図である。 図１の実施例による配線部品の斜視図である。 図１の実施例による配線部品の端部分の拡大断面図である。 図１の実施例によるケーブルアセンブリの拡大断面図である。 図１の実施例によるケーブルアセンブリの撓んだ状態の拡大断面図である。 本発明の代替実施例によるケーブルアセンブリ部品の拡大断面図である。 図６の実施例によるケーブルアセンブリの拡大断面図である。 本発明の好ましい実施例によるケーブルアセンブリの斜視図である。

図１に、コネクタ端１２、トランスデューサ端１４、及び接続用可撓性ケーブル１６を有するケーブルアセンブリ１０を示す。コネクタ端及びトランスデューサ端は、ケーブル１６に接続することができる部品の例として示したものである。この例では、コネクタ端は、超音波イメージング装置のような電子計器に接続するためのコネクタ２２を有する回路基板２０を含んでいる。コネクタ端は、コネクタハウジング２４と、ケーブルの端を取り巻いている歪逃し(strain relief)２６とを含んでいる。反対側の端では、超音波トランスデューサ３０がケーブルに接続されている。

ケーブル１６は、複数の細い同軸状にシールドされたワイヤー３２を含んでいる。また図２に示すようにワイヤーはグループ３３に配列されており、各グループは、各端のリボン状になっているリボン部分３４と、リボン部分の間にあってケーブルのほぼ全長にわたって延びている細長いルーズ部分３６とを有している。各リボン部分は、横並びにされて互いに結合された、そして各ワイヤー毎にシールド層及び中心導体が露出するように整えられた単一のワイヤー層を含んでいる。ルーズ部分のワイヤーは、それらの両端を除いて互いに接続されてはいない。

各ワイヤーのシールド及び導体は、このケーブルを使用する用途の要望により指定される普通の手段によって、回路基板に、または電子部品またはコネクタに接続される。ワイヤーのルーズ部分３６は歪逃しを通して歪逃し間のケーブルの全長にわたって延び、展開しているリボン部分が接続されているハウジング内に達している。

リボン部分３４は各々、組立者が所与のグループの反対側のリボン部分と相関させることができるように、及び各グループ内の特定のワイヤーの両端を相関させることができるように、独特な「しるし」がマークされている。グループ識別子４０はリボン部分上に押印されており、各リボン部分上の第１のワイヤー識別子４２が各端において各リボン順序の第１のワイヤーを確実に識別できるようにしている。各グループが、各リボン部分内のワイヤー順序に１対１の対応を有していることが重要である。このようにすることによって、組立者は適切なワイヤーを見出すための連続性試験を試行錯誤で遂行する必要なく、所与のグループ“Ａ”の識別された第１の端ワイヤーからｎ番目のワイヤーが、反対側のリボン部分におけるｎ番目のワイヤーに対応するものとして識別することができる。たとえ各グループの中間ルーズ部分３６が互いに他方に対して、またはケーブル内の他のグループの中間部分に対して運動できるとしても、この対応は保証される。

図３は代表的な端部分の断面を示しており、ワイヤーは結合部分４６においてそれらの外側シース層４４が互いに接続され、一方各ワイヤーの導電性シールド５０は他のシールドから電気的に絶縁され続け、また内側誘電体５２及び中心導体５４には手がつけられておらず、絶縁されたままである。代替実施例においては、リボン部分は、境を接するシース層４４間に接着剤を使用することによって、または各シース層を共通ストリップまたはシートに接着することによって、または機械的クリップによって確保することができる。

図４は、ケーブルの長さの大部分を占める、即ち、リボン部分から離れた部分または中間部分を反映しているケーブル断面を示している。ワイヤーは、可撓性の円筒形ケーブルシース６０内にルーズに収容されている。図１にも示してあるように、シース６０の内面に位置する導電性編組シールド６２が全てのワイヤーを取り囲み、内部に孔６４を画定している。図４に戻って、孔の直径は、全てのワイヤーをきっちりと収容するのに必要な直径よりやや大きく選択されている。これによりケーブルは、ワイヤーが直線に保持されている時の孔の断面（図４に示すような円形断面）から変形しても、ワイヤーは平坦な形態まで自由に滑るので、図５に示すような小半径の曲げに対しても最小の抵抗で撓むことが可能である。

好ましい実施例においては16本ずつ８グループのワイヤーが存在しているが、これらの数は大幅に変化させることができ、幾つかの実施例においては全てのワイヤーを単一のグループとして使用することができる。ワイヤーは好ましくは0.016インチの外径を有しているが、用途に依存してこの寸法及び他の寸法がどのようなサイズであることもできる。シースは0.330インチの外径を有しており、孔の直径は0.270インチである。これにより、孔の断面積（直線時、円形形状の場合）は0.057平方インチになる。ルーズ状態のワイヤーは、それらの断面積の和より極く僅かに大きい断面積しか占めないから、正常状態においては孔の中には十分に余分の空間が存在する。そのため、ワイヤーは互いに滑り合って撓むことが可能になり、ワイヤーシールドがワイヤー束に巻き付けられている普通の場合のように、ワイヤーが互いにしっかり巻き付けられている時に発生するワイヤー間の表面摩擦が最小になる。好ましい実施例においては、もしケーブルを指２本の間隔で折り曲げて自然半径で曲がることができるようにすれば、最小曲げ力を用いて0.75インチ、即ちケーブル直径の約２倍の曲げ半径が得られる。本質的に、曲げに対する抵抗が殆ど無いことから、曲げ半径は各部品の合計曲げ抵抗より極く僅かに大きい抵抗によって制限される。各ワイヤーは細く、ケーブル直径のスケールの半径における曲げに対する抵抗は最小であるので、ワイヤーの抵抗の合計はシース及びシールドの曲げ抵抗には殆ど加わらないから、これら両者の合計曲げ抵抗が合計曲げ抵抗になる。

（代替実施例）
図６は、本発明の代替実施例によるワイヤーグループ３３’の代表低な端部分３４’の断面を示している。この代替実施例が前記最良の形態と異なる点は、ケーブルを構成しているワイヤー３２’が互いに他方に対してシールドされておらず、また各ワイヤーの導電性部分が中心導体５４’だけによって構成されていることである。中心導体５４’は単一の絶縁層、即ち誘電体シース４４’のみによって取り囲まれている。前記最良の形態におけるように、ワイヤーは、結合部分４６’においてそれらのシースが互いに結合されている。代替実施例においては、リボン部分は、隣接し合うシース層４４’間に接着剤を使用することによって、または各シース層を共通ストリップまたはシートに接着することによって、または機械的クリップによって確保することができる。

図７に、図６のケーブルグループ３３’を使用したケーブルの代替実施例を示す。この断面図は、ケーブルのリボン部分から離れた任意の中間位置において得たものである。ワイヤー３２’は、柔軟な円筒形ケーブルシース６０’内にルーズに収容されている。図１の最良の形態と同様に、シースの内面に位置している導電性編組シールド６２’が全てのワイヤーを取り囲み、孔６４’を画定している。図７の孔の直径は、全てのワイヤーをきつく受入れるのに必要な直径よりやや大きくなるように選択される。これによりケーブルは、ワイヤーが直線に保持されている時の孔の断面（図７に示すような円形断面）から変形しても、ワイヤーは平坦な形態まで自由に滑るので、図５に示すような小半径の曲げに対しても最小の抵抗で撓むことが可能である。

この代替実施例においては、16本ずつ８グループのワイヤーが存在しているが、これらの数は大幅に変化させることができ、幾つかの実施例においては全てのワイヤーを単一のグループとして使用することができる。ワイヤーは、単線であることも、またはストランドであることもできる導体を有しており、リボン状にするのに適し且つ所望の誘電定数を有する材料で絶縁されている。超音波イメージングの用途例に使用されるケーブルの場合、典型的な導体は38乃至42ＡＷＧの高強度銅合金であろう。絶縁体は、好ましくは低密度ポリオレフィンであるが、フルオロポリマーも使用可能である。誘電定数は、好ましくは1.2乃至3.5の範囲である。

ワイヤーの長さの中のリボン状にされた端部分においては、かなりの長さの導体がケーブルジャケット及びシールドから露出されている。両端部分は、均一なピッチ（即ち、中心間間隔）でリボン状にされ、且つケーブルを取り付ける回路基板のパッドと一致するように選択されている。この代替実施例においては、導体の直径は0.0031インチであり、絶縁体の壁厚は0.0055インチであって、0.015インチの総合ワイヤー直径を得ている。これは、0.014インチの端部分リボン状ピッチを得るのに十分に適するものである。

この代替実施例と前記最良の形態との間には、幾つかの性能の差がある。シールドされていない導体を使用したことによって、単位長当たりの容量が低くなる。前記最良の形態と比較すると、例えば40ＡＷＧの導体を使用した場合、シールドされたバージョンが16−17ｐＦ／フートであるのに対して、シールドされていないこの非同軸代替実施例では12ｐＦ／フートである。

このシールドされていない代替実施例は、シールド及び第２の誘電体層を設けるための材料費及びプロセスコストが必要ないので、一般的に製造コストが低くなる。このシールドされていない代替実施例は、シールドされたバージョンよりも軽量である。例えば、シールドされたバージョンのケーブルの典型的な重量が21グラム／フートであるのに対して、このシールドされていない代替バージョンは約1/3減少する。

通常は、特に長い距離にわたってワイヤーを走らせ、導体のゲージが小さく、そして間隔を狭めた場合に、シールドされていない導体は同軸導体に比して受入れ難い程クロストーク性能が低下することが予測される。しかしながら、予測しなかったことであるが、ケーブルの長さの大部分にわたってワイヤーをルーズに維持できるようにしたことによって、通常のリボンケーブルにおいてはありがちなこの問題が回避される。ワイヤーは互いに接続されておらず、またケーブルシースが十分にルーズであるので、ワイヤーはあちこちへ運動することができ、２本のワイヤーが互いに密に平行を維持する（これがクロストーク問題を生成する）可能性が確実に減少する。ケーブルが絶えず撓まされることがワイヤーをあちこちへ動かす効果を有しているので、同一の他のワイヤーがケーブルの全長にわたって隣接し続けるとは考えられない。リボン化は両端においてだけに制御され、編成されているが、前述したように、１対１の対応によって信頼できる、且つ効率的な接続を行うことができる。

図８に示すように、前記最良の形態、またはこの代替実施例の何れにも可撓性テープのスパイラルラップ１００を設けることができる。テープは、コネクタ１２付近のワイヤーの端部分の周囲に、しかしワイヤーが束からリボン状部分３４へ分岐する直前まで巻き付けられている。このテープの巻き付けは、特にコード付きの手持ちデバイスにおいて問題になるような、ケーブルが繰り返し撓まされる場合の摩耗及び疲労を減少させるバリアとして役立つ。従って、巻き付けられた部分はケーブルの有用寿命を延ばす。巻き付け型のバリアは、曲げが繰り返して発生するケーブルの端に適用される。バリアは、好ましくはほぼ１フートの長さとする。膨張ＰＴＦＥテープを用いて領域に巻き付けることは撓み寿命を長くするのに効果的であり、しかもケーブルの可撓性を大幅に損なうことがない。好ましくは、テープの幅は0.5インチであり、厚みは0.002インチであり、巻き付けピッチは0.33インチであって、撓みを制限するような緊縛を回避するように25グラムの制限された張力で巻き付ける。

以上に、最良の実施の形態及び代替実施例の詳細を説明したが、本発明はこの説明に制限されることを意図するものではない。

１０ ケーブルアセンブリ
１２ コネクタ端
１４ トランスデューサ端
１６ 接続用可撓性ケーブル
２０ 回路基板
２２ コネクタ
２４ コネクタハウジング
２６ 歪逃し(strain relief)
３０ 超音波トランスデューサ
３２ ワイヤー
３３ グループ
３４ リボン部分
３６ ルーズ部分
４０ グループ識別子
４２ 第１のワイヤー識別子
４６ 結合部分
５０ 導電性シールド
５２ 内側誘電体
５４ 中心導体
４４ シース層
６０ ケーブルシース
６２ 導電性編組シールド
６４ 孔

Claims (24)

1. ケーブルアセンブリであって、
   第１の端及びその反対側の第２の端を各々が有する複数のワイヤーを備え、
   前記複数のワイヤーの第１の端は、第１の順序配列で互いに確保されており、
   前記複数のワイヤーの第２の端は、前記第１の配列に従った第２の順序配列で互いに確保されており、
   前記複数のワイヤーは、前記第１の端と前記第２の端との間に中間部分を有し、前記中間部分は互いに他から離されており、そして
   内側編組シールドを含み、前記シールドが前記複数のワイヤーの中間部分を前記シールドに対してゆるく支持するようになっているシースを更に備えている、
   ことを特徴とするケーブルアセンブリ。
2. 前記第１の端及び第２の端は、リボン状になっていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
3. 前記複数のワイヤーの第１の端は、選択された順序で互いに隣接して平行に配列されており、前記複数のワイヤーの第２の端は、前記選択された順序で互いに隣接して平行に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
4. 前記第１の端上に、及び前記第２の端上に、前記順序の最初のワイヤーのそれぞれの端を識別するためのしるしを含むことを特徴とする請求項３に記載のケーブルアセンブリ。
5. 複数のセットのワイヤーを含み、前記複数のワイヤーは各セット内に確保され、前記セットは互いに他から離されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
6. 前記ワイヤーの各セットの各端上に、前記ワイヤーのセットを識別し、そのワイヤーのセットを他のワイヤーのセットから区別するためのしるしを含むことを特徴とする請求項５に記載のケーブルアセンブリ。
7. 前記複数の各ワイヤーは、前記中心導体を除いて、完全に非導電性であることを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
8. 前記複数の各ワイヤーは、前記端部分において非導電性絶縁材料のみによって隣接ワイヤーの導体から分離されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
9. 前記各ワイヤーは、前記ワイヤーの導体を互いに他から分離する絶縁層を含むことを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
10. 前記絶縁層は、前記端において互いに接続されていることを特徴とする請求項９に記載のケーブルアセンブリ。
11. 前記ワイヤーの中間部分は、前記シース内にゆるく受け入れられていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
12. 前記複数のワイヤーは各々、単一中心導体を含むことを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
13. ケーブルアセンブリであって、
    第１の端及びその反対側の第２の端を各々が有する複数のワイヤーを備え、
    前記複数のワイヤーは、前記第１の端と第２の端との間に中間部分を有し、前記中間部分は互いに他から離されており、
    内側編組シールドを含み、前記シールドが前記複数のワイヤーの中間部分を前記シールドに対してゆるく支持するようになっているシースを更に備えている、
    ことを特徴とするケーブルアセンブリ。
14. 前記シースは、前記中間部分をきつく圧縮した束の直径よりも大きい直径を有する孔を画定していることを特徴とする請求項１３に記載のケーブルアセンブリ。
15. 前記シースは、前記中間部分の周りに内側編組導電性シールドを含むことを特徴とする請求項１３に記載のケーブルアセンブリ。
16. 前記シールドは、前記シースの内面を画定していることを特徴とする請求項１５に記載のケーブルアセンブリ。
17. 前記複数の各ワイヤーは、中心導体及びそれを取り囲むシールドを有する同軸ワイヤーであることを特徴とする請求項１３に記載のケーブルアセンブリ。
18. 前記アセンブリは、実質的に撓んだ時に平らな断面を生ずるように動作可能であることを特徴とする請求項１３に記載のケーブルアセンブリ。
19. 前記複数のワイヤーの第１の端は、第１の順序配列で互いに確保されており、前記ワイヤーの第２の端は、前記第１の配列に基づく第２の順序配列で互いに確保されていることを特徴とする請求項１３に記載のケーブルアセンブリ。
20. 前記第１の端及び第２の端は、リボン状になっていることを特徴とする請求項１３に記載のケーブルアセンブリ。
21. 前記複数のワイヤーは各々、前記ワイヤーの唯一の導電性部分を構成している中心導体を含むことを特徴とする請求項１３に記載のケーブルアセンブリ。
22. ケーブルアセンブリであって、
    中心導体及びそれを取り囲む絶縁層を各々が有する複数のワイヤーを備え、
    前記各ワイヤーは、第１の端及びその反対側の第２の端を有し、
    前記ワイヤーの第１の端は、第１の順序配列のフラットリボン部分として互いに確保されており、
    前記ワイヤーの第２の端は、前記第１の配列と同一順序の第２の順序配列のフラットリボン部分として互いに確保されており、
    前記ワイヤーは、前記第１の端と前記第２の端との間に中間部分を有し、前記中間部分は互いに他から離されており、
    前記第１の端及び第２の端は、前記順序の最初のワイヤーを識別するためのしるしを含み、そして
    内側編組シールドを含み、前記シールドが前記複数のワイヤーの中間部分を前記シールドに対してゆるく支持するようになっているシースを更に備えている、
    ことを特徴とするケーブルアセンブリ。
23. 前記複数の各ワイヤーは、前記端部分において、非導電性絶縁材料だけによって隣接ワイヤーの導体から分離されていることを特徴とする請求項２２に記載のケーブルアセンブリ。
24. 前記各ワイヤーは、前記ワイヤーの唯一の導電性部分を構成している中心導体を含むことを特徴とする請求項２３に記載のケーブルアセンブリ。

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