JP4399482B2 - ワイヤーハーネス - Google Patents

Description

本発明は、同軸ケーブルとコネクタ（端子部）とを有するワイヤーハーネスに関し、特に、コネクタにおけるグランドバーと同軸ケーブルのシールド（外部導体部）との接続構造に関する。

自動車や様々な電子機器の内部にて部品や基板の間の電気的な接続を行うために、ワイヤーハーネスが用いられる。特に、携帯電話やパソコン等の情報機器では、高容量の信号を高速伝送するために同軸ケーブルを用いたワイヤーハーネスが利用され、また、小型化、高密度実装のため、当該同軸ケーブルには、例えばＡＷＧ＃４２といった極細線のものが用いられるようになっている。

ワイヤーハーネスのコネクタ間は例えば、極細線の複数本の同軸ケーブルが狭ピッチで配列されたフラットケーブルで接続される。このような複数本の同軸ケーブルを接続されるコネクタは例えば、各同軸ケーブルのシールドを共通のグランドバーを介して共通電位に設定するように構成される。この構成において、各シールドとグランドバーとは従来、圧接やハンダ付けにより電気的に接続されていた。
特開２００１−１５２４２号公報

しかし、圧接は安定した電気特性を得にくいという問題があった。一方、ハンダ付けは、円筒状のシールドと平面状の電極との間の隙間を充填し、良好な電気特性を実現し得る。しかし、ハンダ付けには、工程が複雑であるという問題や、環境汚染物質が発生するといった問題があった。

この点、特許文献１に記載されるように、例えば、レーザ溶接のような技術を利用すれば、電線と電極との接続を無公害で、かつ安定した電気特性で実現できる可能性がある。また、電子ビーム溶接も同様の可能性を有する。例えば、同軸ケーブルの芯線（内部導体部）を電極に接続する場合には、レーザ溶接を用いることが行われている。しかし、レーザ溶接や電子ビーム溶接は基本的に微細溶接であるという特徴を有している。そのため、芯線に比べて表面積が大きく円筒状のシールドに対してレーザ溶接等を適用すると、シールドと電極とが当接する微小面積でしか基本的に溶接されない状態となり得る。その結果、シールド全体が良好に均一な電位とならず、シールドの効果が低下し得るという問題があった。また、レーザ溶接等によりシールドを融かすと、シールドと芯線との間の内部誘電体層にダメージを与えるおそれがあるという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、シールドとグランドバーとの接続に関し、工程が環境に与える影響が軽微で、かつ良好な電気特性が得られるワイヤーハーネスを提供することを目的とする。

本発明に係るワイヤーハーネスは、同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルに取り付けられた端子部とを有するものであって、前記端子部が、前記同軸ケーブルの外部導体部に電気的に接続されるグランドバーを有し、前記グランドバーが、前記外部導体部よりも低い融点を有する材質からなり、前記グランドバーが溶融しその後に固化することにより、前記外部導体部に接続されている。

他の本発明に係るワイヤーハーネスは、前記グランドバーが、レーザを用いて、前記グランドバーを溶融固化させて、前記外部導体部に接続された構造を有する。

本発明の好適な態様は、前記外部導体部が、銅又は銅合金からなり、前記グランドバーが、真鍮又はアルミニウムからなるワイヤーハーネスである。

また、本発明のワイヤーハーネスの前記端子部は、内部に前記グランドバーを把持するハウジングを有し、前記ハウジングが、前記同軸ケーブルを横切って延在される前記グランドバーのうち前記同軸ケーブルと交差する範囲を露出する開口部を有する構造とすることができる。

また、本発明のワイヤーハーネスは、前記グランドバーである第１のグランドバーと第２のグランドバーとを有し、前記第１のグランドバー、前記同軸ケーブル及び前記第２のグランドバーがサンドイッチ構造となる部分を有する構造とすることができる。

本発明によれば、グランドバーが外部導体部に比較して低融点であるので、グランドバーにレーザ等を照射し加熱してグランドバーと外部導体部との融着を行う際に、加熱箇所のグランドバーは好適に溶融する一方、外部導体部はほとんど溶融しない状態とすることができる。その状態では、内部誘電体層への熱の伝導、特にグランドバー加熱箇所の近傍位置での内部誘電体層の局所的な加熱を抑制しつつ、グランドバーの溶融スポットの拡大や、溶融した部材が外部導体部とグランドバーとの間隙を充填することによって、グランドバーと外部導体部との接触面積を大きくすることが可能である。すなわち、本発明のワイヤーハーネスの構造では、環境に与える影響が大きいハンダ等の材料を用いずに、外部導体部とグランドバーとが良好に電気的に接続される。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態のワイヤーハーネスの模式的な斜視図である。このワイヤーハーネス２は、ケーブル部４と、その両端にそれぞれ設けられたコネクタ部６とからなる。ケーブル部４は例えば、平行に並んだ複数の同軸ケーブルからなるフラットケーブルである。コネクタ部６の形状はハウジング８によって定まり、例えば、雄コネクタを構成するものはプラグハウジング、一方、雌コネクタを構成するものはリセプタクルハウジングと称される。例えば、図１に示すコネクタ部６は雄コネクタであり、基板等（不図示）に取り付けられた雌コネクタに嵌合される。

図２は、コネクタ部６の構造を示す模式図である。コネクタ部６は、ハウジング８、グランドバー１０及び、ケーブル部４の端部を含んで構成される。

ケーブル部４を構成する各同軸ケーブル１２の端部はストリップされ、外部被覆１４で覆われた部分から先端へ向かって順にシールド１６、内部誘電体層１８、芯線２０が露出した部分設けられる。ちなみに、ストリップにおいて、外部被覆１４や内部誘電体層１８をカットする工程は、レーザワイヤ−ストリッパという装置を用いて高生産性にて行うことが可能となっている。当該装置はＣＯ_２レーザを用いて、外部被覆１４や内部誘電体層１８の下に位置する金属部（シールド１６や芯線２０）を痛めずに、外部被覆１４や内部誘電体層１８を選択的にカットすることができる。また、シールド１６をカットする工程は、ＹＡＧレーザやＹＶＯ_４レーザなどを用いたレーザシールドカッタという装置を用いて高生産性にて行うことができる。

ケーブル部４の幅方向に並んだ複数のシールド１６は、ケーブル部４の一方面側からグランドバー１０ａ、また反対面側からグランドバー１０ｂをあてがわれる。

グランドバー１０は、ケーブル部４の端部に露出したシールド１６の長さに応じた幅と、ケーブル部４の幅より大きめの長さとを有した細長い板状部材である。グランドバー１０は、シールド１６の露出部分に交差しケーブル部４を横切って延在され、各シールド１６に共通に接続され、各シールド１６を共通の接地電位に設定する。グランドバー１０は、円筒状のシールド１６の表面との接触面積を大きくするために、シールド１６が当接される位置に凹部２４を予め形成されている。

ハウジング８は例えば、２つのハウジング部品８ａ，８ｂから構成される。例えば、ハウジング部品８ｂは、内側にケーブル部４の端部やグランドバー１０を収容する凹部２６を形成されている。また、凹部２６には、各同軸ケーブル１２の芯線２０が接続される電極パッド２２が配置される。

ハウジング部品８ａは、ハウジング部品８ｂに取り付けられたケーブル部４の端部等を覆うように、ハウジング部品８ｂに組み合わされる。本実施形態では、グランドバー１０ｂは、ハウジング部品８ｂにおけるシールド１６の予定位置に予め取り付けておくことができる。また、同様に、グランドバー１０ａは、ハウジング部品８ａに予め取り付けておくことができる。このように予めグランドバー１０をセットしたハウジング部品８ａ，８ｂを用いれば、コネクタ部６の組み立て作業が簡素化される。

このグランドバー１０を予めハウジング部品８ａ，８ｂにセットしておく構成では、ハウジング部品８ｂの凹部２６にケーブル部４の端部をセットし、ハウジング部品８ａをハウジング部品８ｂに組み付けることにより、シールド１６がグランドバー１０ａ，１０ｂに挟まれたサンドイッチ構造が形成される。後述するレーザ融着を可能とするために、この構成に用いられるハウジング部品８ａ，８ｂには、グランドバー１０ａ，１０ｂの表面のうちケーブル部４と交差する範囲を露出する開口部２８ａ，２８ｂが設けられる。

図３は、ケーブル部４とグランドバー１０との位置関係を示す模式的な平面図である。また、図４は、組み立てたコネクタ部６の模式的な垂直断面図であり、図３に示す直線Ａ−Ａ’の位置に対応した断面を示している。ハウジング８は内部にグランドバー１０及びケーブル部４の端部を把持する。また、ハウジング部品８ａ，８ｂは、グランドバー１０ａ，１０ｂの長手方向端部を挟持し、両グランドバー１０をシールド１６へ向けて付勢する。これにより、グランドバー１０ａ，１０ｂはシールド１６に圧接される。この状態にて、コネクタ部６の外部から開口部２８ａ，２８ｂを介してグランドバー１０ａ，１０ｂにレーザを照射し、グランドバー１０をシールド１６に融着させる。

ここで、グランドバー１０にはシールド１６より低融点の材料を用いる。多くの場合、シールド１６は銅（又は銅合金）で構成される。このシールド１６に対し、例えば、グランドバー１０は、真鍮又はアルミニウムで形成される。グランドバー１０の厚みは、レーザ融着が好適に行われることや、強度等を考慮して定められ、例えば５０μｍ程度とすることができる。また、レーザとして例えば、ＹＡＧレーザやファイバーレーザなどを用いることができる。

図５は、シールド１６とグランドバー１０との交差部分を示す模式的な平面図である。シールド１６は、微細な銅線で形成された編組構造を有し、当該編組を構成する各銅線は同軸ケーブル１２の軸に沿って螺旋を形成する。図５のシールド１６の部分に示す斜線はこの編組構造を表現している。スポット３０は、レーザ融着箇所を示している。当該箇所にレーザパルスを照射し、グランドバー１０の裏面まで溶融させる。このとき、シールド１６はグランドバー１０より融点が高いので、シールド１６の溶融を抑制しつつ、グランドバー１０における溶融スポットの横方向への拡大を図ることができる。また、溶融したグランドバー１０の材料はシールド１６の編組構造に浸潤、拡散し、これによる融着面積の拡大も図られる。

グランドバー１０とシールド１６とのレーザ融着は、グランドバー１０の幅の範囲内において、同軸ケーブル１２の軸方向にずらした複数のスポット３０で行うことができる。さらに、グランドバー１０の長さ方向にずらした複数位置でレーザ照射を行い融着させてもよい。このようにスポット３０の数を増やすことで、グランドバー１０とシールド１６とが一層良好に電気的に接続される。より具体的に述べれば、スポット３０の数を増やすことで、シールド１６の編組を構成する銅線のより多くがグランドバー１０と融着し、シールド１６の電位の均一性が向上する。また、本実施形態のように、シールド１６をグランドバー１０でサンドイッチ状態とし、それぞれのグランドバー１０をシールド１６にレーザ融着することも、シールド１６の電位の均一性の向上に有効である。

なお、シールド１６の構造は編組構造に限定されず、例えば、全て平行に螺旋状に巻かれた構造の場合であっても上述の効果が得られる。

上述の実施形態では、コネクタ部６を組み立てた後に、開口部２８ａ，２８ｂからレーザ融着を実施する構成を示した。しかし、グランドバー１０をシールド１６にレーザ融着した後、ハウジング部品８ａ，８ｂに収容する構成とすることもできる。この場合は、ハウジング部品８ａ，８ｂに開口部２８ａ，２８ｂを設けなくてもよい。また、グランドバー１０はシールド１６の片側だけに接続する構成とすることもできる。

上述のグランドバー１０は、凹部２４を予め形成された構造であったが、グランドバー１０を柔らかい部材からなる平板とし、これをシールド１６に押しつけることで、グランドバー１０の表面を窪ませ、グランドバー１０とシールド１６との接触面積を増加させる構成としてもよい。例えば、そのような構成は、シールド１６を２つのグランドバー１０で挟んだサンドイッチ構造を形成し、このサンドイッチ構造をプレスすることで実現可能である。

本発明の実施形態であるワイヤーハーネスの模式的な斜視図である。 コネクタ部の構造を示す模式図である。 ケーブル部とグランドバーとの位置関係を示す模式的な平面図である。 コネクタ部の模式的な垂直断面図である。 同軸ケーブルのシールドとグランドバーとの交差部分を示す模式的な平面図である。

符号の説明

２ ワイヤーハーネス、４ ケーブル部、６ コネクタ部、８ ハウジング、８ａ，８ｂ ハウジング部品、１０，１０ａ，１０ｂ グランドバー、１２ 同軸ケーブル、１４ 外部被覆、１６ シールド、１８ 内部誘電体層、２０ 芯線、２２ 電極パッド，２８ａ，２８ｂ 開口部。

Claims (3)

1. 並行に配列された複数の同軸ケーブルと、前記複数の同軸ケーブルに取り付けられた端子部とを有するワイヤーハーネスにおいて、
   前記端子部は、前記各同軸ケーブルの外部導体部に共通に電気的に接続されるグランドバー、及び内部に前記グランドバーを把持するハウジングを有し、
   前記ハウジングは、前記複数の同軸ケーブルを横切って延在される前記グランドバーのうち前記同軸ケーブルと交差する範囲を露出する開口部を有し、
   前記開口部の前記グランドバーの延在方向に関する開口範囲は、前記複数の同軸ケーブルの配列幅を包含し、
   前記グランドバーは、前記外部導体部よりも低い融点を有する材質からなり、前記開口部を介して外部から照射されるレーザを用いて溶融されその後に固化することにより、前記外部導体部に接続されていること、
   を特徴とするワイヤーハーネス。
2. 前記外部導体部は、銅又は銅合金からなり、
   前記グランドバーは、真鍮又はアルミニウムからなること、
   を特徴とする請求項１に記載のワイヤーハーネス。
3. 前記グランドバーである第１のグランドバーと第２のグランドバーとを有し、
   前記第１のグランドバー、前記同軸ケーブル及び前記第２のグランドバーがサンドイッチ構造となる部分を有すること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤーハーネス。

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