JP4624674B2 - リボン状の端を有する可撓性相互接続ケーブルとその製造方法 - Google Patents

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”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とその製造方法を提供する。

本方法は、コアを提供し、コアの周りに導電性シールド要素を巻きつけることを含む。絶縁シース層がコアの周りに押し出され、シールド要素を取り囲み、またリボン状端部と他から分離した中間部分を有する多数ワイヤーケーブル部品が、コアの端部に接続される。コアがシースから取り外され、ケーブル部品をシース内に挿入する。出来たアセンブリは、ケーブル部品の中間部分を有し、この中間部分はシールドとシース内にゆるく受入れられている。

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0.41mm（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。ケーブルのケーブルシース（ジャケット部分）６０の全体の外径は8.4mm（0.330インチ）であり、シースの孔の直径は6.9mm（0.270インチ）である。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19.1mm（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。

（製造方法）
図６は、シールド編組機即ち織機７２と押出機７４を含むシース製造設備７０を示す。直径6.35mm（0.250インチ）の滑らかな外面を有するナイロンコアチューブ７６は、5.1mm（0.200インチ）の孔の直径を有する。コアチューブは、広い範囲の他の材料でもよく、中実のコアを有してもよい。チューブが編組機に供給され、編組機が細い導電性金属ストランド８０をチューブの周りに巻き、シールド６２を形成する。従って、巻かれシールドされたコアが押出機７４に供給され、押出機シールドされたコアチューブの周りにシース６０を押出し、その結果シース部品８２を形成する。図７Ａ、７Ｂにその断面図を示す。好ましい実施例では、シース材料は可撓性ＰＣＶであるが、代替の材料は熱可塑性エラストマー、ポリウレタン等である。シールドは限定された低温で押出され、シース材料が粘度を保持し、シールドワイヤー間のポア即ち間隙に過度に侵入しないようにし、図７Ｂに示すように最小限接触する以外には、コアにはっきりとは接触しないようにする。こうして固着を避ける。固着するとコアチューブの引き抜きが難しくなる。シース材料は、何本かのシールドワイヤーの一部を少なくとも部分的に囲むことにより、何本かのシールドワイヤーの一部をカプセル封じする。選択された実施例では、ワイヤー間の隙間に侵入して、コアの表面に接触するか又は近づく。

それにもかかわらず、シース材料は少なくとも部分的にシールドワイヤーをカプセル封じし、固着力を生じ、それがシールドとシースの内側が長さに沿って相互に接触を維持するのを助け、ケーブルの製造、組立て、使用中に分離することがない。その結果、シールドワイヤーはシースから外れて落ちることがなく、全長にわたって固着したままである。これが、引張り力に対する弾性抵抗力を与え、引張り力が除かれたとき、元の長さを回復するのが容易である。シールドワイヤーは、内部のワイヤーの周りに完全に縮み、増加する引張り力に抵抗するので、伸びの限界を与える。その後、シースの弾性がシールドを内部のワイヤーの周りに元の長さと直径に戻し、上述した所望の可撓性を与える。ある用途では、シースがケーブルワイヤーに対してゆるく、各端部でシースに取付けられていれば、シールドがシースから分離されることで、機能と利点が達成されるかもしれない。

図８は、シースセグメント８２（コアと、シールドと、シースを含む）が切断され、端部８６を与えることを示す。反対側の端部（図示せず）は、同様に切断される。シース層は、線９０上で切断され、各端部の約15.2cm（約6インチ）のセグメントである端部９２を取り除かれ、シールドワイヤーとコアをそのまま残す。図９に示すように、端部は取り除かれ、シールドワイヤー６２はシース６０の外面に対して円筒形状に折り戻され、接着テープ９４のバンドで端部を固定される。オプションとして、この段階で、シールドの端部は、歪逃し要素９６を取付け、シースに固定されてもよい。歪逃し要素は、シールドワイヤー部分の折り戻し部分を覆うオーバーモールドされたエラストマーでもよく、シールドとシースの端部を環状ギャップ又はニップに挟む固いクランプ型のデバイスでもよい。歪逃し要素がなくても、折り戻しシールド端部は、反対側端部からの軸方向引張り力により、シースから移動するのに抵抗する。

図１０に示すように、ケーブルリボン３３は、その端部で、織りシース１００により、コア７６の端部に結合される。織りシース１００は、引張り力がかけられると中にあるもの周りにつぶれる。クリップ、テープ、又は他のフック等の他の実施例を用いることもできる。但し、シースの孔を容易に通れ、ワイヤーのリボン状端部がシースを通るとき保護するように細く、シースのシールドを損傷しないいことが必要である。コア７６が、結合されたリボン３３の反対側の端部から引かれ、ほぼ等しい長さのケーブルが、シースの各端部で露出するようにする。図１１に示すように、コアがリボンから分離され、これが出来たケーブル部品を示す。ケーブル部品は、各端部で露出するリボン状端部と、各端部の各グループを識別するしるしとを有し、次の動作のための各グループに第１ワイヤーを有する。ワイヤーは、レーザーで表面を剥離されて中央の導体とかくワイヤーのシールドを露出し、上述したように回路要素のコネクタに接続することができる。

他の実施例では、リボン挿入後に歪逃しを加え、折り戻しシールドワイヤーを切り整えてもよい。ある実施例では、シールドワイヤーは、シースの押出し中に、シースの内側に有効に固着させてもよい。こうすると、折り戻しと端部のタッッピングは必要なく、リボン挿入中に、シールドが滑り落ちるか又は切られることは防止される。他の実施例では、シールドは、シースの内側からゆるいか、又は容易に分離でき、例示したシールド端部の折り戻しを必要とする。

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。

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。 ケーブルアセンブリを製造する好ましい方法の第１プロセスの簡単な側面図である。 本発明の好ましい実施例によるケーブルシース部品の断面図である。 本発明の好ましい実施例によるケーブルシース部品の断面図（図７Ａの一部拡大図）である。 請求項６の方法による製造の選択したステージのケーブルアセンブリの側面図である。 請求項６の方法による製造の選択したステージのケーブルアセンブリの側面図である。 請求項６の方法による製造の選択したステージのケーブルアセンブリの側面図である。 請求項６の方法による製造したステージのケーブルアセンブリの側面図である。

Claims (7)

1. ケーブルアセンブリを製造する方法であって、
   コアを提供し、
   前記コアの周りに導電性シールド要素を巻きつけ、
   絶縁シース層を適用することにより、シースを形成して、前記シールド要素を取り囲み、
   前記シースから前記コアを取り除き、
   前記シース内に多数ワイヤーケーブル部品を挿入するステップを備え、
   前記ワイヤーケーブル部品は、第１端部と第２端部の間の相互に接続されていない中間部分を有する複数のワイヤーを備え、前記シールド要素が全てのワイヤーをゆるく取り囲むことを特徴とする方法。
2. 前記コアは滑らかなプラスチックシリンダーであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記導電性シールド要素を巻きつけることは、前記コアの周りに複数のワイヤーを巻きつけることを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記シースを形成することは、前記シールドの周りにシース層を押出すことを含む請求項１に記載の方法。
5. 前記シースから前記コアを取り除く前に、前記コアの端部に前記ケーブル部品を取り付けるステップを含む請求項１に記載の方法。
6. 前記コアを取り除く前に、前記シース層の端部を取り除き、前記シールドの露出した端部を残りのシース層の上に折り曲げること含む請求項１に記載の方法。
7. 前記複数のワイヤーは、端部がリボン状である請求項１に記載の方法。

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