JP6188504B2 - 多芯ケーブルおよび多芯ケーブルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多芯ケーブルおよび多芯ケーブルの製造方法に係り、特に、複数本の電線の一端にコネクタが設けられているものに関する。

従来、図７で示すようなケーブル（コネクタ設置ケーブル）２０１が知られている（たとえば、特許文献１参照）。ケーブル２０１は、信号線（電線）２０３とコネクタ２０５とを備えている。信号線２０３は、芯線２０７と、芯線２０７を覆っている内側被覆体２０９と、内側被覆体２０９を覆っているシールド導体２１１と、シールド導体２１１を覆っている外側被覆体２１３とを備えて構成されている。

コネクタ２０５は、内導体挿入部材２１５と外導体２１７と内導体２１９と芯線保持部材２２１とシェル枠体２２３とを備えて構成されている。

そして、ケーブル２０１では、外導体２１７の内側に内導体挿入部材２１５と芯線保持部材２２１とシェル枠体２２３とが設置されており、内導体挿入部材２１５には内導体２１９が設置されており、信号線２０３の長手方向の一端部の芯線２０７が内導体２１９に接続されており、また、信号線２０３の長手方向の一端部のシールド導体２１１が、シェル枠体２２３に接続されている。

また、従来、図８で示すような多芯ケーブル（コネクタ設置多芯ケーブル）３０１が知られている（たとえば、特許文献２参照）。多芯ケーブル３０１は、複数本の信号線（電線）３０３と、これらの信号線３０３を覆っているシールド導体３０５とシールド導体３０５を覆っている被覆体３０７とコネクタ３０９とを備えている。

コネクタ３０９は、インナーハウジング３１１と、シェル３１３とを備えている。インナーハウジング３１１には、信号線３０３の芯線３１５が接続される端子部３１７が設けられている。なお、信号線３０３は、芯線３１５が内側被覆体３１９で覆われている。

各信号線３０３の長手方向の一端部では内側被覆体３１９が除去されて芯線３１５が露出しており、また、被覆体３０７とシールド導体３０５とが除去されて信号線３０３が露出している。

そして、信号線３０３の長手方向の一端部で露出している芯線３１５が、インナーハウジング３１１の端子部３１７に接続され、インナーハウジング３１１とシールド導体３０５の長手方向の一端部と被覆体３０７の長手方向の一端部とがシェル３１３で覆われている。シールド導体３０５とシェル３１３とはお互いに導通している。

特開２００２―４２９８７号公報 特開２０１２―１６０４８１号公報

ところで、図７で示すケーブル２０１では、インピーダンスの安定性を保つためシールド導体等の除去の長さをできるだけ短くすることが望ましい。

また、図８で示す多芯ケーブル３０１では、シールド内部に配置されている信号線をコネクタ（端子部）に接続するために、コネクタの端子部の配列に合わせて各信号線を配列される必要がある。このために、シールド導体や被覆体の除去の長さをある程度長くなってしまう。

しかし、特にギガＨｚ帯の周波数の信号の伝達に使用する差動ケーブルでは、図７で示すものと同様にして、インピーダンスの安定性を保つために、シールド導体や被覆体の除去の長さをできるだけ短くすることが求められる。

つまり、コネクタの端子部の配列に合わせて各信号線を配列されることと、シールド導体等の除去の長さを短くすることとの間で背反が生じてしまい、各電線の一端を端子部に接続するときの作業性が悪いという問題がある。

図９、図１０を参照してさらに詳しく説明する。図１０で示す多芯ケーブル３５１は、多芯ケーブル本体３５３とコネクタ３５５とを備えて構成されている。

多芯ケーブル本体３５３は、複数本の電線３５７と、これらの電線を覆っているシールド導体３５９と、シールド導体３５９を覆っている外側被覆体３６１とを備えて構成されている。なお、電線３５７は、芯線３６３とこの芯線３６３を覆っている被覆体３６５とを備えて構成されている。

コネクタ３５５は、金属シェル３６７と、芯線接続部３７１が設けられているインナーハウジング３６９と、ブーツ３７３とを備えて構成されている。

多芯ケーブル本体３５３をコネクタ３５５に接続する場合には、図９で示すように、多芯ケーブル本体３５３の長手方向の一端部で被覆体３６１，３６５とシールド導体３５９とを所定の長さＬ（１０ｍｍ程度）だけ適宜除去しておく。そして、図１０で示すような各芯線接続部３７１の配置に合わせて、各電線３５７を配列し、各電線３５７の芯線３６３のそれぞれを各芯線接続部３７１のそれぞれに接続している。

しかし、図９で示すような僅か１０ｍｍの距離で各電線３５７を配列することは難しく、各電線の一端をコネクタに接続するときの作業性が悪くなる。

そこで、コネクタ３５５を大型化して（たとえば、金属シェル３６７の長さを長くして）、被覆体３６１，３６５とシールド導体３５９との除去の長さをある程度確保して、インピーダンスの安定性を保ちつつ各信号線を配列してコネクタに接続しやすくすることが考えられるが、コネクタを大型がすることはできるだけ避けたいものである。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コネクタを大型化することなく、被覆体等の除去長さを短くしてインピーダンスの安定を保ち、しかも、各電線の一端をコネクタに接続するときの作業がしやすい多芯ケーブルおよび多芯ケーブルの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、長手方向の一端部で被覆体が除去されて芯線が露出している複数本の電線と、前記各電線の長手方向の一端部で露出している芯線が接続されている複数の芯線接続部を備えたコネクタと、前記コネクタの各芯線接続部に、前記各電線を束ねている絶縁外皮とを有し、前記コネクタは、金属シェルと、前記金属シェルの内部に配置されて前記複数の芯線接続部が設けられているインナーハウジングとを備えて構成されており、前記絶縁外皮は、お互いが束ねられておらず一体化しておらず自由に延伸している前記各電線の芯線のそれぞれが前記各芯線接続部のそれぞれに接続された後に、前記各電線を束ねたものである多芯ケーブルである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多芯ケーブルにおいて、前記各電線を覆っているシールド導体を具備しており、前記コネクタは、前記シールド導体の長手方向の一端部が接続されている金属シェルと、前記芯線接続部が設けられており前記金属シェルに設置されているインナーハウジングとを備えて構成されており、前記絶縁外皮は、前記シールド導体を覆っている多芯ケーブルである。

請求項３に記載の発明は、お互いが束ねられておらず一体化しておらず自由に延伸している複数本の電線の長手方向の一端部で被覆体を除去して芯線を露出させる被覆体除去工程と、前記被覆体除去工程によって露出した芯線を、コネクタの複数の芯線接続部に接続する芯線接続工程と、前記芯線接続工程による接続をした後、絶縁外皮によって前記各電線を束ねる絶縁外皮設置工程とを有し、前記コネクタは、金属シェルと、前記金属シェルの内部に配置されて前記各芯線接続部が設けられているインナーハウジングとを備えて構成されている多芯ケーブルの製造方法である。

本発明によれば、コネクタを大型化することなく、被覆体等の除去長さを短くしてインピーダンスの安定を保ち、しかも、各電線の一端をコネクタに接続するときの作業がしやすい多芯ケーブルを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る多芯ケーブルの外観を示す図である。 本発明の実施形態に係る多芯ケーブルを構成している電線を示す図である。 本発明の実施形態に係る多芯ケーブルの製造工程のうちのコネクタに電線を接続している途中の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る多芯ケーブルの製造工程のうちの電線にシールド導体を設置している途中の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る多芯ケーブルの製造工程のうちのシールド導体を絶縁外皮で覆っている途中の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る多芯ケーブルにおいて、電線の一端部をコネクタに設置し、シールド導体を設置し、シールド導体を絶縁外皮で覆い、ブーツを設置した状態を示す図である。 従来のケーブルを示す図である。 従来の多芯ケーブルを示す図である。 従来の多芯ケーブルを示す図である。 従来の多芯ケーブルを示す図である。

本発明の実施形態に係る多芯ケーブル（コネクタ設置ケーブル；端子設置ケーブル）１は、たとえば、ＵＳＢ３．０（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ ３．０）用のケーブルとして使用されるものであり、図５等で示すように、複数本の電線３，５，７，９とコネクタ（端子）１１と絶縁外皮１３とを備えて構成されている。

各電線３，５，７，９は、図２等で示すように、長手方向の一端部で被覆体１５，１７，１９，２１が除去されて芯線２３，２５，２７，２９が露出している。被覆体１５，１７，１９，２１の上記除去は、図示しない専用治具や設備を用いてなされたものである。

コネクタ１１は、複数の芯線接続部３１，３３，３５を備えて構成されており、各電線３，５，７，９の長手方向の一端部で露出している芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれが各芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれに接続されている。

絶縁外皮１３は、コネクタ１１の各芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれに各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれが接続された状態で（各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれをコネクタ１１の各芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれに接続した後に）、シールド導体３９を間にして、各電線３，５，７，９を束ねて覆っている。

なお、多芯ケーブル１では、各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれと、芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれとはお互いが導通している。一方各芯線２３，２５，２７，２９同士や各芯線接続部３１，３３，３５同士はお互いが絶縁されて非導通状態になっている。また、図３〜図６では、電線９とのこの電線９の芯線２９が接続される芯線接続部の表示が省略されている。

また、多芯ケーブル１は、シールド導体３９を具備しており、シールド導体３９が各電線３，５，７，９を覆っている。シールド導体３９は、コネクタ１１の各芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれに各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれが接続された後に、各電線３，５，７，９を覆っている。

コネクタ１１は、金属シェル４１とインナーハウジング４３とを備えて構成されている。金属シェル４１には、シールド導体３９の長手方向の一端部が接続されている。インナーハウジング４３には、芯線接続部３１，３３，３５が設けられており、インナーハウジング４３は、金属シェル４１の内側で金属シェル４１に一体的に設置されている。そして、金属シェル４１とシールド導体３９とがお互いに導通しており、金属シェル４１と各芯線２３，２５，２７，２９や各芯線接続部３１，３３，３５とはお互いが絶縁されていて非導通状態になっている。

絶縁外皮１３は、各電線３，５，７，９をシールド導体３９で覆った後、シールド導体３９に巻き付いて、シールド導体３９を覆っている。

なお、シールド導体３９を削除し、絶縁外皮１３が各電線３，５，７，９に巻き付いて各電線３，５，７，９を覆っているように構成してもよい。

また、絶縁外皮１３は、たとえば、各電線３，５，７，９の外周に巻き付いている絶縁テープで構成されている。

ここで、多芯ケーブル１についてさらに詳しく説明する。

電線３，５，７，９として、たとえば、電源線３、ＧＮＤ線（グランド線）５、特性インピーダンス９０±７Ωに調整されているシールドツイストペアケーブル（ＳＴＰ；Ｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｐａｉｒ）７およびツイストペアケーブル（ＵＴＰ；Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｐａｉｒ）９からなる信号線が採用されている。

電源線３は、芯線２３と被覆体１５とで構成されている。芯線２３は、たとえば、銅等の金属の細長い円柱状の複数本の素線で構成されている。被覆体１５は、たとえば絶縁性の合成樹脂で筒状（たとえば円筒状）に形成されており、芯線２３の長手方向の一端の近傍から芯線２３の他端にわたって芯線２３を覆っている。これにより、信号線の長手方向の一端部（芯線２３の長手方向の一端とこの一端から長手方向の他端側に僅かに離れた箇所との間）で、芯線２３が露出している。

ＧＮＤ線５やツイストペアケーブル９やシールドツイストペアケーブル７も、芯線２５，２７，２９と被覆体１７，１９，２１とを備えて電源線３とほぼ同様に構成されている。なお、電源線３やＧＮＤ線５やツイストペアケーブル９やシールドツイストペアケーブル７は、可撓性を備えている。

金属シェル４１は、筒状（たとえば矩形な筒状）に形成されている。インナーハウジング４３は、インナーハウジング本体部４５と複数の芯線接続体４７とを備えて構成されている。

インナーハウジング本体部４５は合成樹脂等の絶縁性の材料で構成されており、各芯線接続体４７は金属等の導電性の材料で構成されており、インナーハウジング本体部４５に一体的に設けられている。芯線接続部３１，３３，３５は、各芯線接続体４７それぞれの一端部に形成されている。

金属シェル４１やインナーハウジング４３の剛性は、電線３，５，７，９に比べて高くなっており、電線３，５，７，９が人の指や手で加える力で容易に変形するのに対し、金属シェル４１やインナーハウジング４３はほとんど変形しないようになっている。

金属シェル４１にインナーハウジング４３を設置した状態では、図３等で示すように、インナーハウジング４３が金属シェル４１の内部に位置しており、芯線接続部３１，３３，３５が金属シェル４１の一端側（金属シェル４１の中心軸の延伸方向の一端側）に位置しており、芯線接続体４７の他端部が金属シェル４１の他端側（金属シェルの中心軸の延伸方向の他端側；図３では左側）に位置している。なお、金属シェル４１の中心軸は、筒状の金属シェル４１の矩形状の一方の開口部の中心と、筒状の金属シェル４１の矩形状の他方の開口部の中心とをお互いに結んでいる直線で構成されている。

電源線３は、この長手方向の一端部で露出している芯線２３が、たとえばハンダによって、インナーハウジング４３の１つの芯線接続部３１に接続されている。そして、電源線３の長手方向の一端部で露出している芯線２３が金属シェル４１に設置されたインナーハウジング４３の芯線接続部３１に接続された状態（インナーハウジング・芯線設置状態）では、電源線３の長手方向の一端部で露出している芯線２３が金属シェル４１内に収まっており、被覆体１５の除去がなされていない電源線３が、金属シェル４１の一端（図３では右端）から延出している。

ＧＮＤ線５や信号線７，９も、電源線３と同様にして、金属シェル４１に設置されたインナーハウジング４３の芯線接続部３３，３５に接続されている。なお、各芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれの各芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれへの接続が、ハンダを用いることに代えて、圧接、端子圧着後の挿入、超音波等の他の接続方式を用いてさなれていてもよい。

シールド導体３９は、銅等の金属の素線を編むことで円等状に形成されており（編組線で構成されており）、各電線３，５，７，９を覆っており、これにより、円筒状のシールド導体３９内を各電線３，５，７，９が通っている。なお、シールド導体３９を金属箔で構成し、各電線３，５，７，９が金属箔で覆われていてもよい。

図５で示すように、シールド導体３９の長手方向の一端は、電線３，５，７，９の被覆体１５，１７，１９，２１の長手方向の一端よりも、電線３，５，７，９の長手方向の他端側（図５では右側）に位置しているが、インナーハウジング・芯線設置状態において、さらに、シールド導体３９が金属シェル４１に設置された状態（インナーハウジング・芯線・シールド導体設置状態）では、シールド導体３９の長手方向の一端が、金属シェル４１内に位置している。また、シールド導体３９はこの長手方向の一端部が折り返されており、折り返された部位も金属シェル４１の内側に位置している。

さらに説明すると、インナーハウジング・芯線・シールド導体設置状態では、金属シェル４１の内側であって金属シェル４１の中心軸の延伸方向で、金属シェル４１の他方の開口部（図５の左端）から一方の開口部（図５の右端）に向かい、電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９の長手方向の一端（図５の左端）、電線３，５，７，９の被覆体１５，１７，１９，２１の長手方向の一端（図５の左端）、シールド導体３９の長手方向の一端（図５の左端）が、この順にならんでいる。

また、インナーハウジング・芯線・シールド導体設置状態では、筒状の金属シェル４１の一方の開口部（図５の右端）からシールド導体３９と電線３，５，７，９とが図５の右方に延出しており、シールド導体３９が金属シェル４１に接して金属シェル４１と導通しており、シールド導体３９と各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９とはお互いが非導通状態になっている。

絶縁テープ１３は、所定の幅の細長い帯状に形成されており、厚さ方向の一方の面に粘着剤もしくは接着剤が塗布されている。そして、インナーハウジング・芯線・シールド導体設置状態において、絶縁テープ１３がシールド導体３９の外周に螺旋状に巻き付けられている。なお、絶縁テープ１３が巻き付けられている部位では、シールド導体３９が絶縁テープ１３で覆われておりシールド導体３９が非露出の状態になっている。

絶縁テープ１３が設置されることで、シールド導体３９が外部と絶縁され、周囲との接触によるノイズの混入が防止され、また、シールド導体３９が傷付くことが防止される。

なお、シールド導体３９が巻き付けられた絶縁テープ１３の一端（図５の左端）は、たとえば、金属シェル４１の一方の開口部（図５の右端）のところに位置している。

また、多芯ケーブル１には、ブーツ４９が設けられている。ブーツ４９は、可撓性を備えた合成樹脂等の絶縁体で筒状に形成されている。インナーハウジング・芯線・シールド導体設置状態において、ブーツ４９を設置することで多芯ケーブル１が生成される。

ブーツ４９は、金属シェル４１と絶縁テープ１３とに設置されている。さらに説明すると、筒状のブーツ４９の中心軸の延伸方向の一方の側は、金属シェル４１の一端部が内側に入るようにして金属シェル４１を覆っており、筒状のブーツ４９の中心軸の延伸方向の他方の側は、各電線３，５，７，９やシールド導体３９を覆っている絶縁テープ１３が内側に入るようにして絶縁テープ１３の一部（金属シェル４１から延出し始めている金属シェル４１近傍の部位）を覆っている。

なお、筒状のブーツ４９の中心軸の延伸方向の一方の側が、金属シェル４１の一端部の内側に入るようにして金属シェル４１に設置されていてもよい。

また、多芯ケーブル１では、金属シェル４１の他端部（図６の左端部）が、コンピュータ等の情報機器のポートに差し込まれるようになっている。また、多芯ケーブル１の長手方向の他端には、たとえば、図１で示すように、上述したコネクタと同様なコネクタ５１が設置されている。

次に、多芯ケーブル１の製造手順について説明する。

まず、図２で示すように、各電線３，５，７，９の長手方向の一端部で被覆体１５，１７，１９，２１を除去し、芯線２３，２５，２７，２９を露出させる。

続いて、コネクタ１１の芯線接続部３１に電源線３の芯線２３を接続する等、芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれに、各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれを接続する（図３、図４参照）。

続いて、外来ノイズの影響を低減させるため、各電線３，５，７，９をシールド導体３９で覆い（図４、図５参照）、シールド導体３９に絶縁テープ１３を巻き付け、ブーツ４９を設置する。

多芯ケーブル１によれば、コネクタ１１の各芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれに、お互いが束ねられておらず一体化されておらず自由に延伸している各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれが接続された後に、絶縁外皮１３で各電線３，５，７，９を束ねてシールド導体３９とともに覆っているので、インピーダンスの安定性を確保すべく被覆体１５，１７，１９，２１やシールド導体３９の除去長さを短くしまたコネクタ１１を大型化しなくても、コネクタ１１の各芯線接続部３１，３３，３５の配置に合わせて各電線３，５，７，９を配列し、各芯線接続部３１，３３，３５のそれぞれに各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれを接続する作業がしやすくなる。そして、作業性が向上することで、多芯ケーブル１のコストダウンがなされる。

また、多芯ケーブル１によれば、お互いが一体化していない各電線３，５，７，９の芯線２３，２５，２７，２９のそれぞれをコネクタ１１の各芯線接続部のそれぞれに接続するとき、各電線３，５，７，９の長手方向の一端部での被覆体１５，１７，１９，２１の除去を、各電線３，５，７，９のそれぞれにおいて単独で行うことができるので、従来のように限られたスペースでの難作業が改善されて作業時間が短縮されることに加えて、品質が安定することが予想される。

また、多芯ケーブル１によれば、シールド導体３９が各電線３，５，７，９を覆っておりさらに金属シェル４１に接続されているので、各電線３，５，７，９が全長にわたってシールド導体３９と金属シェル４１とで覆われており、各電線３，５，７，９が全長にわたってシールドされている。これにより、各信号線７，９での外来ノイズの影響を低減することができる。

また、多芯ケーブル１によれば、絶縁外皮１３が絶縁テープで構成されているので、絶縁外皮１３の各電線への設置作業がしやすくなる。また、電線３，５，７，９の種類や本数や長さが変わっても柔軟に対応することができる。

なお、上記説明では、多芯ケーブルとしてＵＳＢケーブルを例に掲げて説明したが、これに限定されることは無く、他の種類の多芯ケーブルに上述した構成を適用してもよい。

また、上記多芯ケーブルは、複数本の電線それぞれの長手方向の一端部で被覆体を除去して芯線を露出させる被覆体除去工程と、前記被覆体除去工程によって露出した芯線のそれぞれをコネクタの複数の芯線接続部のそれぞれに接続する芯線接続工程と、前記芯線接続工程による接続をした後絶縁外皮によって前記各電線を束ねる絶縁外皮設置工程とを有する多芯ケーブルの製造方法によって製造されたものの例である。

１ 多芯ケーブル
３、５、７、９ 電線
１１ コネクタ
１３ 絶縁外皮
１５、１７、１９、２１ 被覆体
２３、２５、２７、２９ 芯線
３１、３３、３５ 芯線接続部
３９ シールド導体
４１ 金属シェル
４３ インナーハウジング

Claims (3)

1. 長手方向の一端部で被覆体が除去されて芯線が露出している複数本の電線と、
   前記各電線の長手方向の一端部で露出している芯線が接続されている複数の芯線接続部を備えたコネクタと、
   前記コネクタの各芯線接続部に、前記各電線を束ねている絶縁外皮と、
   を有し、前記コネクタは、金属シェルと、前記金属シェルの内部に配置されて前記複数の芯線接続部が設けられているインナーハウジングとを備えて構成されており、前記絶縁外皮は、お互いが束ねられておらず一体化しておらず自由に延伸している前記各電線の芯線のそれぞれが前記各芯線接続部のそれぞれに接続された後に、前記各電線を束ねたものであることを特徴とする多芯ケーブル。
2. 請求項１に記載の多芯ケーブルにおいて、
   前記各電線を覆っているシールド導体を具備しており、
   前記コネクタは、前記シールド導体の長手方向の一端部が接続されている金属シェルと、前記芯線接続部が設けられており前記金属シェルに設置されているインナーハウジングとを備えて構成されており、前記絶縁外皮は、前記シールド導体を覆っていることを特徴とする多芯ケーブル。
3. お互いが束ねられておらず一体化しておらず自由に延伸している複数本の電線の長手方向の一端部で被覆体を除去して芯線を露出させる被覆体除去工程と、
   前記被覆体除去工程によって露出した芯線を、コネクタの複数の芯線接続部に接続する芯線接続工程と、
   前記芯線接続工程による接続をした後、絶縁外皮によって前記各電線を束ねる絶縁外皮設置工程と、
   を有し、前記コネクタは、金属シェルと、前記金属シェルの内部に配置されて前記各芯線接続部が設けられているインナーハウジングとを備えて構成されていることを特徴とする多芯ケーブルの製造方法。

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