JP5304773B2

JP5304773B2 - 細径ケーブルハーネス

Info

Publication number: JP5304773B2
Application number: JP2010273560A
Authority: JP
Inventors: 裕之大塚; 正道庭田; 信之山崎
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: JP2012124014A; CN102570226A; CN102570226B

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）。

この電子機器のケーブルが通される防水チューブは、可撓性を有し、屈曲可能であり、ゴム材料（例えば、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム）からなり、具体的にはシリコンチューブ又はシリコンゴムチューブが用いられていることが示されている。

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、筐体は互いにスライドまたは回動されるため、防水性だけでなく、筐体同士のスライドまたは回動に対して十分な耐久性を有することも要求される。また、配線スペースを小さくするためにチューブの外径が小さく薄肉で嵩張らないことも要求される。

本発明の目的は、良好な防水性を確保しつつ、外径が小さく薄肉でありながら可撓性、屈曲性及び耐久性に優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、複数本の細径ケーブルと防水チューブとを備え、複数本の前記細径ケーブルが、端末部分で一列または二列以上に並列され、中間部分で前記防水チューブに通された細径ケーブルハーネスであって、
前記防水チューブが、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からなることを特徴とする。

本発明の細径ケーブルハーネスにおいて、前記三元重合体ポリマーは、融点が１００℃以上１４０℃以下、ＭＦＲが１５ｇ／１０分以上２５ｇ／１０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。

本発明の細径ケーブルハーネスにおいて、前記防水チューブには、その両端における内部に、金属管が挿入されていることが好ましい。

本発明の細径ケーブルハーネスにおいて、前記防水チューブには、その両端における外周に、パッキン部材が密着されていることが好ましい。

本発明によれば、細径ケーブルの中間部分を覆う防水チューブが、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からなるので、良好な防水性を確保しつつ、薄肉であっても可撓性、屈曲性だけでなく、複数の筐体間に配線した場合に、筐体間の相対的なスライドまたは回動に対して十分な耐久性を得ることができる。これにより、相対的にスライドまたは回動される複数の筐体同士の配線材として、長期的に良好な防水性を確保することができ、信頼性を大幅に向上させることができる。また、チューブに細径ケーブルを挿入するときに引っかかりが少なく、チューブの内径を小さくでき、かつ薄肉であるのでチューブの外径が小さい。そして配線スペースを小さくすることができる。

細径ケーブルハーネスで接続された携帯電話端末の斜視図であり、（ａ）は携帯電話端末の筐体同士を開いた状態、（ｂ）は携帯電話端末の筐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一実施形態を示す図であり、ハーネスを筐体に取り付けた状態を示す断面図である。細径ケーブルハーネスに対するスライド試験を示す図である。気密評価方法を示す概略断面図である。細径ケーブルハーネスに対する捻回試験を示す図である。

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。
図１に示すように、本実施形態では、第１筐体１及び第２筐体２を備えた携帯電話端末３のそれぞれの第１筐体１及び第２筐体２が、細径ケーブルハーネスによって接続されている。この携帯電話端末３では、第１筐体１にディスプレイ４が設けられ、第２筐体２にキー操作部５が設けられている。
携帯電話端末３は、第１筐体１及び第２筐体２が、相対的にスライド可能とされており、これらの第１筐体１及び第２筐体２がスライドされることにより位置関係が変化する。

図２に示すように、第１筐体１及び第２筐体２は、その連結側の端面に、ケーブル挿通孔６，７がそれぞれ形成されており、これらのケーブル挿通孔６，７から、細径ケーブルハーネス１１の両端がそれぞれ導入されている。

細径ケーブルハーネス１１は、複数本（２０〜６０本）の細径ケーブル１２を束ねた束部１０を有するものである。両端の端末部分では、平面状に一列に配列され、携帯電話端末３の第１筐体１及び第２筐体２内の配線基板（図示省略）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。なお、細径ケーブルハーネス１１の両端末部分は、二列以上に並列させてコネクタ１３を取り付けても良い。コネクタ１３は二つ以上あってもよい。

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、複数本の細径の同軸ケーブルの他に、外部導体のない細径の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よりも細いケーブルであり、ＡＷＧ４４よりも細い極細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、第１筐体１及び第２筐体２が相対的に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を束ねて束部１０を形成したときに、細径ケーブルハーネス１１の径を細くすることができ、限られた配線スペースでの高密度配線を可能とする。

また、細径ケーブルハーネス１１は、その束部１０が防水チューブ２１に挿入されており、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。

この防水チューブ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１５ｇ／１０分以上２５ｇ／１０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。

細径ケーブルハーネス１１を構成する束部１０は、前述のように、２０本から６０本程度の細径ケーブル１２を含むものである。細径ケーブル１２がＡＷＧ４６の細さである場合には、防水チューブ２１の中に細径ケーブル１２を挿通させて束とすると、細径ケーブル１２が６０本の場合は防水チューブ２１の内径は２．０ｍｍから２．５ｍｍ以内に収めることができる。

また、防水チューブ２１には、その両端における内部に、金属管１７が挿入されている。金属管１７の外径は、防水チューブ２１の内径以上であるとよい。例えば、防水チューブ２１が、内径１．５ｍｍ、外径１．９ｍｍである場合、金属管１７は、内径１．５ｍｍ、外径１．７ｍｍとするとよい。このような金属管１７を防水チューブ２１に挿入することにより、防水チューブ２１は径方向外側に押し広げられて弾性変形し、金属管１７の外周面に密着する。

また、金属管１７の一端には径方向外側に突出した鍔部１８が形成されている。金属管１７を防水チューブ２１内に挿入したときに、この鍔部１８が防水チューブ２１の端面に係止され、これにより防水チューブ２１に対する金属管１７の長さ方向の位置決めがなされる。

また、防水チューブ２１には、その両端における外周に、防水キャップ（パッキン部材）１４が取り付けられている。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、防水チューブ２１の端部の外周に取り付けられる。防水キャップ１４の挿通孔１６は、例えば内径２．０ｍｍであり、金属管１７が挿入される防水チューブ２１の外周に取り付けることで、防水チューブ２１を内径側へ押圧する。すなわち、防水チューブ２１の端部は、金属管１７と防水キャップ１４により内外から押圧されることで厚さ方向に挟まれて圧縮される。これにより、防水チューブ２１に対して防水キャップ１４が水密的に接続される。

また、防水キャップ１４の外周には、挿通孔１６の軸方向でみて略中央の部分に、挿通孔１６の軸方向と直交する方向に突出した突条１５が周方向に連続して形成されている。

第１筐体１及び第２筐体２には、凹部１ａ，２ａが形成されており、この凹部１ａ，２ａに、防水キャップ１４が嵌合される。凹部１ａ，２ａの断面は防水キャップ１４の断面よりやや小さく、凹部１ａ，２ａ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が第１筐体１及び第２筐体２に水密に取り付けられる。防水キャップ１４の突条１５は、防水キャップ１４が取り付けられる第１筐体１及び第２筐体２の凹部１ａ，２ａに圧接されて潰れることで、防水キャップ１４と第１筐体１及び第２筐体２とより確実に水密にすることができる。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。なお、防水チューブ２１の両端にパッキン部材として、例えば、ＡＢＳ、ポリカーボネートあるいはポリアセタールなどの硬質樹脂から成形された樹脂ブロックを接着して取り付けても良い。この場合、防水チューブ２１に取り付けた樹脂ブロックを防水接着テープ等によって第１筐体１及び第２筐体２の凹部１ａ，２ａの底部に接着することにより、防水チューブ２１を第１筐体１及び第２筐体２に水密的に接続することができる。

上記実施形態に係る細径ケーブルハーネスによれば、細径ケーブル１２の中間部分を覆う防水チューブ２１が、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からなるので、良好な防水性を確保しつつ、可撓性、屈曲性だけでなく第１筐体１及び第２筐体２の相対的なスライドまたは回動に対して十分な耐久性を得ることができる。
これにより、相対的にスライドまたは回動される複数の筐体同士の配線材として、長期的に良好な防水性を確保することができ、信頼性を大幅に向上させることができる。

特に、防水チューブ２１の三元重合体ポリマーとして、融点が１００℃以上１４０℃以下、ＭＦＲが１５ｇ／１０分以上２５ｇ／１０分以下、ガラス転位点が０℃以上１０℃以下のものを用いるので、押出成形を極めて円滑に行って製造することができる。また、伸びが６００％以上７００％以下、曲げ弾性率が０．０５ＧＰａ以上０．１０ＧＰａ以下であるものを用いているので、薄肉であっても極めて高い耐久性を得ることができ、防水チューブ付の細径ケーブルハーネス１１のさらなる細径化を図ることができる。また、防水チューブ２１の内面の滑りがよく細径ケーブル１２を挿入し易い。

また、防水チューブ２１の両端における外周に密着させて設けた防水キャップ１４を第１筐体１及び第２筐体２に水密的に取り付けることにより、細径ケーブルハーネス１１を伝って第１筐体１または第２筐体２内へ水が浸入するような不具合もなくすことができる。
特に、防水チューブ２１の両端における内部に、金属管１７が挿入されているので、防水チューブ２１の端部を金属管１７と防水キャップ１４とで厚さ方向に圧縮して防水キャップ１４との密着性を高め、防水効果を向上させることができる。

なお、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。

防水チューブ２１を備えた細径ケーブルハーネス１１について、耐久性試験（スライド試験及び捻回試験）を行った。

（１）試験内容
（スライド試験）
図３に示すように、溝部３１を有する試験台３２を用意し、この試験台３２の溝部３１内に細径ケーブルハーネス１１をＵ字状に屈曲させて配置させて蓋（図示省略）によって溝部３１を塞いで一端側を固定する。そして、細径ケーブルハーネス１１の他端を往復移動させ、その後、外傷、断線の有無の確認及び気密性評価を行った。

スライド回数（１往復：１回）を１０万回とし、スライド速度を０．５往復／ｓとした。また、幅寸法２０ｍｍ、深さ寸法３ｍｍの溝部３１を有する試験台３２を用いた。

気密性評価は、図４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。
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。

（捻回試験）
図５に示すように、細径ケーブルハーネス１１を通した防水チューブ２１を真っ直ぐにして長手方向の２箇所の支持箇所Ａ，Ｂで防水チューブ２１を支持する。防水チューブ２１の一方の支持箇所Ａを固定し、他方の支持箇所Ｂを一方の支持箇所Ａに対して左右に１８０°回転させ、これを２回転として２０万回捻回させ、亀裂の有無の確認を行った。支持箇所Ａ，Ｂの間隔からなる捻回長は３０ｍｍとした。

（２）評価試料
（実施例１）
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から形成され、融点が１２０℃、ＭＦＲ（２６５℃／５ｋｇ）が２０ｇ／１０分、ガラス転位点が５℃、伸びが６４０％、曲げ弾性率が０．０７３ＧＰａである防水チューブ２１に４０本の極細同軸ケーブルからなる細径ケーブル１２（ＡＷＧ４６）を入れた細径ケーブルハーネス１１を用いた。防水チューブ２１の内径は１．７ｍｍ、外径は１．９ｍｍとし、肉厚を０．１ｍｍとした。

（実施例２）
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から形成され、融点が１２０℃、ＭＦＲ（２６５℃／５ｋｇ）が２０ｇ／１０分、ガラス転位点が５℃、伸びが６４０％、曲げ弾性率が０．０７３ＧＰａである防水チューブ２１に４０本の極細同軸ケーブルからなる細径ケーブル１２（ＡＷＧ４６）を入れた細径ケーブルハーネス１１を用いた。防水チューブ２１の内径は１．４ｍｍ、外径は１．６ｍｍとし、肉厚を０．１ｍｍとした。

（比較例１）
シリコーンゴムから形成された防水チューブに４０本の極細同軸ケーブルからなる細径ケーブル（ＡＷＧ４６）を入れようとしたが、防水チューブのべたつきのため、４０本の細径ケーブルを防水チューブへ挿入することができなかった。防水チューブの内径は１．７ｍｍ、外径は１．９ｍｍとし、肉厚を０．１ｍｍとした。

（比較例２）
シリコーンゴムから形成された防水チューブに４０本の極細同軸ケーブルからなる細径ケーブル（ＡＷＧ４６）を入れた細径ケーブルハーネスを用いた。防水チューブの内径は２．７ｍｍ、外径は３．３ｍｍとし、肉厚を０．３ｍｍとした。

（３）試験結果
（実施例１、実施例２）
実施例１，２共に、スライド試験による外傷、断線はなく、また、気密性評価での空気のリークもなかった。また、捻回試験による亀裂の発生も確認されなかった。
このことから、防水チューブ２１の内径を１．７ｍｍ、外径を１．９ｍｍとして細径化しても、もしくは内径を１．４ｍｍ、外径を１．６ｍｍとして極細径化しても、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から防水チューブ２１を形成することにより、良好な防水性を確保しつつ、可撓性、屈曲性だけでなくスライドまたは回動に対して十分な耐久性が得られることがわかった。

これにより、相対的にスライドまたは回動される複数の筐体同士の配線材として、長期的に良好な防水性を確保することができ、信頼性を大幅に向上させることができることがわかった。
特に、防水チューブ２１の三元重合体ポリマーとして、融点が１００℃以上１４０℃以下、ＭＦＲが１５ｇ／１０分以上２５ｇ／１０分以下、ガラス転位点が０℃以上１０℃以下のものを用いたので、押出成形を極めて円滑に行って製造することができることがわかった。また、伸びが６００％以上７００％以下、曲げ弾性率が０．０５ＧＰａ以上０．１０ＧＰａ以下であるものを用いることにより、極めて高い耐久性が得られ、薄肉化による細径ケーブルハーネス１１のさらなる細径化が可能であることがわかった。
また、実施例１，２共に、防水チューブ２１の薄肉押出ができるだけでなく、滑り性も良好であることから、細径ケーブル１２を通し易く、製造性を向上させることもできた。

（比較例１）
防水チューブのべたつきのため、４０本の細径ケーブルを防水チューブへ挿入することができなかった。そこで２０本の細径ケーブルを挿入し、防水チューブの両端への防水キャップの取り付けようとした。しかし、取り付け時に防水チューブが裂けてしまった。

（比較例２）
スライド試験による外傷、断線はなく、また、気密性評価での空気のリークもなかった。また、捻回試験による亀裂の発生も確認されなかった。
このように、比較例２では、耐久性については問題がなかったが、防水チューブの内径を２．７ｍｍ、外径を３．３ｍｍとしているので、細径ケーブルハーネスの径が太くなってしまい、携帯電話端末３などの小型電子機器の配線用のハーネスとして用いるのが困難となってしまう。
比較例に対して実施例は、耐久性を維持したまま防水チューブの内径を小さくかつ薄肉として外径を小さくすることができた。これにより、本発明の細径ケーブルハーネスは配線スペースを小さくすることができることが解る。

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（パッキン部材）、１７：金属管、２１：防水チューブ

Claims

複数本の細径ケーブルと防水チューブとを備え、複数本の前記細径ケーブルが、端末部分で一列または二列以上に並列され、中間部分で前記防水チューブに通された細径ケーブルハーネスであって、
前記防水チューブが、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からなり、
前記三元重合体ポリマーは、融点が１００℃以上１４０℃以下、ＭＦＲが１５ｇ／１０分以上２５ｇ／１０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、
前記防水チューブには、その両端における内部に、金属管が挿入されていることを特徴とする細径ケーブルハーネス。
請求項２に記載の細径ケーブルハーネスであって、
前記防水チューブには、その両端における外周に、パッキン部材が密着されていることを特徴とする細径ケーブルハーネス。