JP2012164433A

JP2012164433A - 細径ケーブルハーネス

Info

Publication number: JP2012164433A
Application number: JP2011021872A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahashi; 亨高橋; Nobuyuki Yamazaki; 信之山崎
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: JP5803118B2; TW201236030A

Abstract

【課題】良好な防水性を確保しつつ、薄型化された細径ケーブルハーネスを提供する。
【解決手段】複数群の束に分割された複数本の細径ケーブル１２と、各群の束の細径ケーブル１２がそれぞれ挿通された複数本の防水チューブ２１と、複数本の防水チューブ２１の両端がそれぞれ接続された一対の防水キャップ１４とを備え、防水キャップ１４は、複数本の防水チューブ２１に対応する複数の挿通孔１６を有し、複数本の防水チューブ２１は、それぞれの端部が挿通孔１６へ圧入されることのみによって防水キャップ１４に水密的に接続され、各群の束の細径ケーブル１２は、防水チューブ２１に挿通されて互いの位置関係が変化し得る程度に束ねられてなり、防水チューブ２１を防水キャップ１４の挿通孔１６に圧入して防水キャップ１４に３００ｋＰａの圧力を付与した際の防水チューブ２１の偏平率が３０％以下である。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数本の細径ケーブルを束ねた細径ケーブルハーネスに関する。

携帯端末や小型ビデオカメラなどの精密小型機器は、互いにスライド可能あるいは回動可能に連結された筐体内の回路基板を配線材によって接続している。精密小型機器の配線構造の一例として、２つの筐体と、２つの筐体を連結したヒンジ構造と、ヒンジ構造の内部に配索された防水チューブと、防水チューブに通され、防水チューブの端部から延出し、一方の筐体の内部から他方の筐体の内部に配索された電気信号用ケーブルと、電気信号用ケーブルに巻装されるとともに防水チューブの端部に取り付けられたシールと、シールに巻装された弾性材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２６３２８５号公報

筐体間に配線されるケーブルは、可撓性及び屈曲性を有する防水チューブに通されて防水されているが、近年では、機器のさらなる小型化、薄型化に伴い、配線スペースをさらに小さくするために、良好な防水性を確保しつつ、薄型化されたケーブルハーネスが要求されている。

本発明の目的は、良好な防水性を確保しつつ、薄型化された細径ケーブルハーネスを提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の細径ケーブルハーネスは、複数群の束に分割された複数本の細径ケーブルと、各群の束の前記細径ケーブルが挿通された防水チューブと、前記防水チューブの両端が接続された一対の防水キャップとを備え、
前記防水キャップは、前記防水チューブに対応する挿通孔を有し、
前記防水チューブは、その端部が前記挿通孔へ圧入されることのみによって前記防水キャップに水密的に接続され、
各群の束の前記細径ケーブルは、前記防水チューブに挿通されて互いの位置関係が変化し得る程度に束ねられてなり、
前記防水チューブを前記防水キャップの前記挿通孔に圧入して前記防水キャップに３００ｋＰａの圧力を付与した際の前記防水チューブの偏平率が３０％以下であることを特徴とする。
なお、扁平率は、「扁平率（％）＝（加圧後の直径/加圧前の直径）×１００」により計算される。

本発明の細径ケーブルハーネスにおいて、前記防水キャップの硬度がショアＡ硬度で５０度から７０度の間の値であり、前記防水チューブは、外径が１．３ｍｍ以下、肉厚が０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の細径ケーブルハーネスにおいて、前記防水チューブを複数本備え、
各前記防水チューブには各群の束の前記細径ケーブルがそれぞれ挿通され、
前記防水キャップには、前記挿通孔が各前記防水チューブに対応して複数設けられ、
少なくとも１本の前記防水チューブは、他の前記防水チューブと非等長であることが好ましい。

本発明によれば、防水チューブを防水キャップの挿通孔に挿入して防水キャップに３００ｋＰａの圧力を付与した際の防水チューブの偏平率が３０％以下であり、防水キャップの挿通孔へ防水チューブの端部を圧入した接続構造であっても、防水キャップと防水チューブとの良好な防水性を確保することができる。これにより、防水チューブ内に金属管を圧入して防水チューブを金属管と防水キャップとで挟持して接続するような構造と比較して、防水チューブの外径を小さくして全体を薄型化することができる。また、金属管を用いないのでコストアップを抑えることができるとともに、金属管による防水チューブの損傷を抑えることができる。

本発明の細径ケーブルハーネスで接続された携帯電話の斜視図であり、（ａ）は携帯電話の筺体同士を開いた状態、（ｂ）は携帯電話端末の筺体同士を閉じた状態である。本発明に係る細径ケーブルハーネスの実施形態の一例を示す平面図である。防水チューブが接続された防水キャップの斜視図である。防水チューブが接続された防水キャップの断面図である。細径ケーブルハーネスを筐体に取り付けた状態を示す断面図である。気密評価方法を示す概略断面図である。加圧装置によって加圧される防水キャップの正面図である。

以下、本発明に係る細径ケーブルハーネスの実施形態の例について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の細径ケーブルハーネスは、例えば、図１に示すような携帯電話１などの機器の相対的にスライドする筐体２，３内の基板に接続されている。この携帯電話１では、一方の筺体２にディスプレイが設けられ、他方の筺体３にキー操作部が設けられている。

図２に示すように、細径ケーブルハーネス１１は、複数本（本実施形態では４０本）の細径ケーブル１２を有するもので、これらを複数の群に分けることにより、複数本（本実施形態では１０本）ずつに束ねた複数（本実施形態では４つ）の束部１０が設けられている。細径ケーブルハーネス１１の両端の端末部分では、各束部１０の細径ケーブル１２が平面状に配列され、携帯電話１の筐体２，３内の配線基板への接続のためのコネクタ１３が取り付けられて成端処理されている。

細径ケーブル１２は、中心軸に直交する径方向の断面において、中心から外側に向かって、中心導体、内部絶縁体、外部導体、外被を有する同軸ケーブルであり、それぞれの端部では、端末処理が施されて、外部導体、内部絶縁体、中心導体が段階的に所定長さに露出され、コネクタ１３に接続されている。また、細径ケーブルハーネス１１には、複数本の同軸ケーブルの他に、外部導体のない絶縁ケーブルが含まれていても良い。なお、図面では、細径ケーブル１２の本数を少なく示して簡略化している。

本発明でいう細径ケーブル１２は、ＡＷＧ（American Wire Gauge）の規格によるＡＷＧ４０よりも細い同軸ケーブルであり、その外径は、約０．２ｍｍ程度とされている。ＡＷＧ４４よりも細い極細同軸ケーブルを用いるのが望ましい。これにより、細径ケーブルハーネス１１は、曲がり易く、筐体２，３がスライドするときの抵抗を小さくすることができる。また、複数本の細径ケーブル１２を束ねて複数の束部１０を形成したときに、束部１０の厚さを薄くすることができ、限られた配線スペースでの高密度配線を可能とする。

細径ケーブルハーネス１１の各束部１０では、防水チューブ２１に、各群の複数本の細径ケーブル１２がそれぞれ挿通され、各群の各細径ケーブル１２同士の位置関係が変化し得る程度に束ねられている。したがって、この細径ケーブルハーネス１１を屈曲した際に、防水チューブ２１内で細径ケーブル１２が円滑に移動するため、各細径ケーブル１２への引張力や側圧等の付与が極力抑えられる。
また、細径ケーブルハーネス１１が筺体２，３間で屈曲される場合は、その屈曲の径方向の最も外側の防水チューブ２１が長くされる。図２では外側へ向かって防水チューブ２１の長さが少しずつ長くされている。つまり、図２の細径ケーブルハーネス１１は、互いに非等長の防水チューブ２１を備えている。

防水チューブ２１は、防水性に優れ、可撓性及び屈曲性を有するものであり、四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン及びフッ化ビニリデンの三元重合体ポリマー（ＴＨＶ）から形成することにより、高い耐久性を有している。この防水チューブ２１を構成する三元重合体ポリマーは、融点が１００℃以上１４０℃以下、ＭＦＲ（メルトフローレート、２６５℃／５ｋｇ）が１．５ｇ／分以上２．５ｇ／分以下、ガラス転位点が０℃以上１０℃以下、伸びが６００％以上７００％以下、曲げ弾性率が０．０５ＧＰａ以上０．１０ＧＰａ以下であることが好ましい。

防水チューブ２１は、外径が１．３ｍｍ以下、肉厚が０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とされている。本実施形態の防水チューブ２１では、外径が１．３ｍｍ、内径が１．１ｍｍ、肉厚が０．１ｍｍとされている。

図３及び図４に示すように、各束部１０の両端部では、それぞれの防水チューブ２１の端部に共通の一対の防水キャップ１４が水密的に一括して接続されている。防水キャップ１４には、複数の防水チューブ２１に対応した複数の挿通孔１６が形成されており、これらの挿通孔１６に防水チューブ２１が取り付けられている。また、防水チューブ２１に挿通された各束部１０の細径ケーブル１２も、防水キャップ１４の挿通孔１６に挿通されている。

防水キャップ１４は、シリコーンゴム等の弾性樹脂材料からなり、その硬度（ショアＡ硬度）は、５０度以上７０度以下である。本実施形態では、防水キャップ１４の硬度が６０度とされている。防水チューブ２１の外径を１．３ｍｍとした場合、防水キャップ１４の挿通孔１６の内径は０．９５〜１．０５ｍｍとする（挿通孔の内径に対する防水チューブの外径は１．２倍から１．４倍となる）のが好ましい。例えば、挿通孔１６の内径１．０ｍｍよりも大きい外径１．３ｍｍの防水チューブ２１を圧入することにより、防水キャップ１４に対して防水チューブ２１が水密的に接続される。

このとき、防水チューブ２１を防水キャップ１４の挿通孔１６に圧入して、防水キャップに３００ｋＰａの圧力を付与した際の偏平率が３０％以下のチューブを用いているので、防水キャップ１４を筐体の壁で取り囲まれた嵌合部へ圧入する際に防水チューブ２１の内部に金属管などの支持部材を入れなくても防水チューブ２１が潰れて挿通孔１６と防水キャップ１４の間に隙間ができるようなことはない。よって、防水キャップ１４の挿通孔１６の内周面に防水チューブ２１の外周面が密着し、良好な水密状態が確保される。なお、防水キャップ１４の挿通孔１６と防水チューブ２１との間に接着材（紫外線硬化型、湿気硬化型など）を塗布し、防水キャップ１４と防水チューブ２１とを接着しても良い。このようにすると、防水キャップ１４と防水チューブ２１とをより確実に水密的に接続することができる。

細径ケーブルハーネス１１は、４つの束部１０の両端に一つずつ防水キャップ１４が接続されている。防水キャップ１４より端部側では、４つの束部１０の防水チューブ２１から延びた複数本の細径ケーブル１２が露出されてまとめて平面状に並列され、一端につき一つのコネクタ１３が接続されている。

また、防水キャップ１４の断面外形は長円形状であり、防水キャップ１４の外周には、挿通孔１６の軸方向でみて両端の部分に、挿通孔１６の軸方向と直交する方向に突出した一対の突条１５が周方向に連続して形成されている。

上記の細径ケーブルハーネス１１を携帯電話１やカメラを構成する筐体２，３に装着するには、まず、コネクタ１３を細径ケーブル１２に取り付ける前に、複数本の細径ケーブル１２を防水チューブ２１及び防水キャップ１４の挿通孔１６に通して組み付けておく。そして、コネクタ１３を細径ケーブル１２に取り付ける。
次いで、図５に示すように、防水チューブ２１より端部側で露出した細径ケーブル１２およびコネクタ１３を筐体２の挿通孔２ｂと筐体３の挿通孔３ｂにそれぞれ通し、筐体２の嵌合部２ａと筐体３の嵌合部３ａに、それぞれ束部１０の端部の防水キャップ１４を嵌め込む。嵌合部２ａ，３ａは、筐体２，３に防水キャップ１４が収まるように周囲を壁で囲まれた部分である。嵌合部２ａ，３ａより防水キャップ１４の方がやや大きく、防水キャップ１４は嵌合部２ａ，３ａに押し込まれて嵌め込まれる。

筐体２，３に防水キャップ１４が取り付けられる箇所は、防水キャップ１４を取り囲む壁面に囲まれた平面視長円形状の嵌合部２ａ，３ａである。嵌合部２ａ，３ａの断面は防水キャップ１４の断面よりやや小さく、嵌合部２ａ，３ａに防水キャップ１４が圧入されて細径ケーブルハーネス１１が筐体２，３に取り付けられる。なお、図５は、筐体２，３の一部を幅方向（図１の矢印Ａ方向）に断面視したものであり、複数の束部１０のうち一つのみが示されているが、この図面の奥行き方向には他の束部１０が存在している。

防水キャップ１４の突条１５は、防水キャップ１４が取り付けられるときに筐体２，３の嵌合部２ａ，３ａに圧接されて潰れる。この潰れは突条間の窪んだ箇所に逃げる。突条１５は反発力（弾性力）で常に嵌合部２ａ，３ａの壁を押しつけて密着する。これにより、防水キャップ１４と筐体２，３とが確実に水密的に接続される。突条１５は、防水キャップ１４に一体的に成型されているので、別途Ｏリングを使用する場合よりもコストを抑えることができる。
そして、防水キャップ１４と防水チューブ２１は水密的に接続されているので、筺体２，３に防水キャップ１４が上述のように水密的に取り付けられることにより、細径ケーブルハーネス１１を伝って筐体２または筐体３の内部（コネクタ１３側）に水が浸入することがない。

ところで、防水チューブ２１の肉厚を厚くすれば、防水チューブ２１の変形を抑えて防水性を容易に確保することができるが、防水チューブ２１の肉厚を厚くすると防水チューブ２１の外径が大きくなり、細径ケーブルハーネス１１の薄型化を図ることができない。つまり、防水チューブ２１としては、肉厚を薄くして極力小径としつつ、潰れて変形することがないものを用いることが好ましい。このため、本実施形態では、外径が１．３ｍｍ以下、肉厚が０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の防水チューブ２１を用いて細径ケーブルハーネス１１の薄型化を図る。防水チューブ２１をこの寸法とし、かつ硬度がショアＡ硬度で５０度〜７０度の間のものである防水キャップ１４を使用すると、防水チューブ２１を防水キャップ１４の挿通孔１６に圧入して防水キャップ１４に圧力を加えたときに防水チューブ２１の扁平率が３０％以下となり、金属管を使用せずとも防水チューブ２１が潰れて挿通孔１６との間に隙間ができることがない。ここで、「扁平率（％）＝（加圧後の直径/加圧前の直径）×１００」である。

防水チューブ２１内に金属管を圧入して防水チューブ２１を金属管と防水キャップ１４とで挟持して接続するような構造と比較して、本発明は、防水チューブ２１の外径を小さくして全体を薄型にすることができる。これにより、良好な防水性を確保しながら狭隘な配線スペースにも配線することができ、筐体２，３の薄型にすることができる。また、金属管を用いないのでコストアップを抑えることができるとともに、金属管による防水チューブ２１の損傷を抑えることができる。

なお、防水チューブ２１の外径を小さくすると、１本の防水チューブ２１に対する細径ケーブル１２の挿入可能本数が少なくなるが、防水チューブ２１の本数を増やして必要本数の細径ケーブル１２を複数の群に分けてそれぞれ防水チューブ２１によって防水する。

また、細径ケーブルハーネス１１は、両端のコネクタ１３によって筐体２，３内の配線基板などに容易に接続することができる。また、細径ケーブル１２はシールド性が良好でありノイズ特性に優れているため、安定した信号伝送を行うことができる。

また、本実施形態は、コネクタ１３を装着せずに、細径ケーブルハーネス１１の細径ケーブル１２を配線基板へ直接またはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等を介して接続する場合にも適用可能である。

細径ケーブル１２を配線基板に直付けする場合には、並列させた細径ケーブル１２の端末を配線基板に対してフィルムなどで仮止めし、細径ケーブル１２の端末の中心導体を配線基板の接続端子に半田付けで接続すればよい。また、端末部分で露出された外部導体は、グランドバーに接続する。このようにすると、細径ケーブル１２の各外部導体をグランドバーによってまとめて容易に接地させ、良好なシールド効果を得ることができる。また、各細径ケーブル１２の配列ピッチを良好に固定することができる。

なお、上記実施形態では、細径ケーブルハーネス１１の端部において、４つの群の束部１０の防水チューブ２１から延びた複数本の細径ケーブル１２を平面状に並列させて一つのコネクタ１３に接続したが、複数のコネクタ１３に分けて接続しても良い。また、各束部１０毎に、防水チューブ２１の長さを非等長としたが、細径ケーブルハーネス１１が配索されるときにあまり屈曲されないのであればこれらの防水チューブ２１の長さは等長であっても良い。このように、筐体２，３内での細径ケーブルハーネス１１の配線の要求に応じて細径ケーブル１２の端末処理の仕方や各防水チューブ２１の長さを適宜調整することとなる。

（気密性試験）
図６に示すように、一つの面が疑似金属膜４１ａからなる密閉された加圧カプセル４１を用意し、この加圧カプセル４１の底面に防水キャップ１４を圧入するように壁部で取り囲まれた凹部４２を形成し、これらの凹部４２に、細径ケーブルハーネス１１の両端の防水キャップ１４をそれぞれ嵌合させた。防水キャップ１４の挿通孔１６には、防水チューブ２１の端部を圧入して接続した。
この状態で、加圧カプセル４１のエア導入口４１ｂからエアを注入した後にエア導入口４１ｂを密封し、変位センサ４３によって疑似金属膜４１ａの変位を測定し、加圧カプセル４１からの空気のリークの有無を調べた。なお、加圧カプセル４１へのエアの注入後、１０秒間で０．５ｃｃ以上の空気が減少した場合は空気のリーク有りと判定した。

外径１．３ｍｍ、内径１．１ｍｍ、肉厚０．１ｍｍの防水チューブ２１を用いたものを実施例１とし、外径１．６ｍｍ、内径１．４ｍｍ、肉厚０．１ｍｍの防水チューブ２１を用いたものを比較例１とした。なお、実施例１では、４つの挿通孔１６を有する防水キャップ１４のそれぞれの挿通孔１６に４本の防水チューブ２１を圧入し、比較例１では、２つの挿通孔１６を有する防水キャップ１４のそれぞれの挿通孔１６に２本の防水チューブ２１を圧入した。防水キャップ１４のショアＡ硬度はいずれも６０度とした。
また、加圧カプセル４１の凹部４２に防水キャップ１４を嵌合させると、防水キャップ１４が圧縮され、防水チューブ２１には、径方向へ３００ｋＰａの圧力が付与されるようにした。

その結果、実施例１では、空気のリークはなかった。これに対して、比較例１では、空気のリークが認められた。

また、図７に示すように、固定ロッド５１に対して進退する可動ロッド５２を備えた加圧装置５３を用いて防水チューブ２１の偏平率を測定した。具体的には、外径が約１．３ｍｍの防水チューブ２１を挿通孔１６に圧入した防水キャップ１４を、固定ロッド５１と可動ロッド５２とで挟持して挿通孔１６の配列方向と直交する方向である厚さ方向へ加圧し、防水チューブ２１の偏平率を測定した。

この測定の結果、実施例１の防水キャップと防水チューブの組み合わせでは防水チューブの扁平率が３０％となった。比較例１の防水キャップと防水チューブの組み合わせでは３０％を超えてしまう。

上記の評価結果及び測定結果から、防水チューブ２１に、３００ｋＰａの圧力が付与される際には、偏平率が３０％以下であれば、防水キャップ１４との気密状態が確実に確保され、確実な水密状態も得られることがわかった。

つまり、防水チューブ２１としては、外径が小さい方が圧力に対して偏平しづらく、よって、防水キャップ１４との防水性が確実に確保できることがわかった。

（引張強度試験）
防水キャップ１４に接続した防水チューブ２１に引張力を付与し、防水チューブ２１が防水キャップ１４から抜け始めたときの引張力を測定した。
実施形態に係る構造の細径ケーブルハーネス１１を実施例２とした。その結果を表１に示す。

細径ケーブルハーネスを実際に使用するときにかかる力を考慮して、１Ｎの引張力に耐えれば十分である。表１に示すように、実施例２は金属管を使用しなくても十分な耐引張性を有することがわかった。

１１：細径ケーブルハーネス、１２：細径ケーブル、１４：防水キャップ、１６：挿通孔、２１：防水チューブ

Claims

複数群の束に分割された複数本の細径ケーブルと、各群の束の前記細径ケーブルが挿通された防水チューブと、前記防水チューブの両端が接続された一対の防水キャップとを備え、
前記防水キャップは、前記防水チューブに対応する挿通孔を有し、
前記防水チューブは、その端部が前記挿通孔へ圧入されることのみによって前記防水キャップに水密的に接続され、
各群の束の前記細径ケーブルは、前記防水チューブに挿通されて互いの位置関係が変化し得る程度に束ねられてなり、
前記防水チューブを前記防水キャップの前記挿通孔に圧入して前記防水キャップに３００ｋＰａの圧力を付与した際の前記防水チューブの偏平率が３０％以下であることを特徴とする細径ケーブルハーネス。
請求項１に記載の細径ケーブルハーネスであって、
前記防水キャップの硬度がショアＡ硬度で５０度から７０度の間の値であり、
前記防水チューブは、外径が１．３ｍｍ以下、肉厚が０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることを特徴とする細径ケーブルハーネス。
請求項１または２に記載の細径ケーブルハーネスであって、
前記防水チューブを複数本備え、
各前記防水チューブには各群の束の前記細径ケーブルがそれぞれ挿通され、
前記防水キャップには、前記挿通孔が各前記防水チューブに対応して複数設けられ、
少なくとも１本の前記防水チューブは、他の前記防水チューブと非等長であることを特徴とする細径ケーブルハーネス。