フラットケーブルハーネス
【課題】フラットケーブルハーネスを提供する。
【解決手段】電子機器に接続されるコネクタ６が端末に取り付けられたフラットケーブルハーネス１において、フラット状に並べられた複数の電線２に電線２の長手方向の所定長さにわたり樹脂繊維糸３が織り合わされた織合部４と、織合部４の長手方向の一部にわたり織合部４の内部に樹脂が充填され、かつ織合部４の周囲を前記樹脂が覆うように前記樹脂で成形された防水栓５とを備えた。
【解決手段】電子機器に接続されるコネクタ６が端末に取り付けられたフラットケーブルハーネス１において、フラット状に並べられた複数の電線２に電線２の長手方向の所定長さにわたり樹脂繊維糸３が織り合わされた織合部４と、織合部４の長手方向の一部にわたり織合部４の内部に樹脂が充填され、かつ織合部４の周囲を前記樹脂が覆うように前記樹脂で成形された防水栓５とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れ、かつ、防水性及び作業性に優れたフラットケーブルハーネスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、ノートパソコン、薄型液晶テレビ、ＰＤＡ（携帯情報端末）、カメラ、プリンタ等の電子機器には、その電子機器の一部と他の一部、例えば、本体と液晶ディスプレイ表示部が相対的に可動な構造のものがある。本体に対して液晶ディスプレイ表示部を折り畳みできる構造を開閉式構造、回動できる構造を回動式構造、平行にずらせることができる構造をスライド式構造という。
【０００３】
従来、開閉式構造では、本体と液晶ディスプレイ表示部との間をつなぐ可動部用配線材には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）が使われている。ＦＰＣは、可撓性であるため開閉に耐えられると共に、フィルムで構成されているので、フラット状であり、場所をとらない。
【０００４】
しかし、ＦＰＣは、小さい曲げ半径での単純曲げには弱いため、大きな曲げ半径を作って曲げる必要がある。したがって、開閉式構造であって薄型化された電子機器に好適とは言えない。
【０００５】
また、ＦＰＣは、捻回した状態では、電気特性が不安定であり、ＥＭＩ（不要輻射）特性が劣化する。したがって、ＦＰＣは、回動式構造を採用して高機能化、多機能化する電子機器には適切でない。
【０００６】
また、ＦＰＣは、フィルムで構成されているため、捻回するとフィルム上の配線回路にダメージが生じるため、回動式構造のヒンジ内に丸めて通すことが不可能である。
【０００７】
これに対して、複数の電線をフラット状に並べ、この電線を縦糸としポリエステル糸を横糸として織り込んだフラットケーブルハーネスが知られている（特許文献１、２）。このフラットケーブルハーネスにより、ＦＰＣよりも耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０１９３４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４１９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年の電子機器では、開閉式構造、回動式構造、スライド式構造でありながら、かつ防水構造のものが求められている。しかし、前述のフラットケーブルハーネスは防水性が考慮されていないため、防水構造の電子機器の可動部用配線材には採用することができない。
【００１０】
また、前述のフラットケーブルハーネスにおいて、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性をより高めるためには電線を擦れから保護するために、横糸の織り込みピッチを密にする必要がある。一方、フラットケーブルハーネスの端末にコネクタを装着する際の横糸除去の作業を容易にするには横糸の織り込みピッチを粗にする必要がある。このため横糸の織り込みピッチを粗にしても不具合があり、密にしても不具合があるというジレンマがある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れ、かつ、防水性及び作業性に優れたフラットケーブルハーネスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、電子機器に接続されるコネクタが端末に取り付けられたフラットケーブルハーネスにおいて、フラット状に並べられた複数の電線に前記電線の長手方向の所定長さにわたり樹脂繊維糸が織り合わされた織合部と、前記織合部の長手方向の一部にわたり前記織合部の内部に樹脂が充填され、かつ前記織合部の周囲を前記樹脂が覆うように前記樹脂で成形された防水栓とを備えたものである。
【００１３】
前記防水栓の外周に、防水パッキンを嵌め込むための溝が形成されてもよい。
【００１４】
前記防水栓がＶＱＭまたはＥＤＰＭより形成されると共に、前記防水栓に電子機器に嵌合される溝が形成されてもよい。
【００１５】
前記防水栓の内部に、前記防水栓を補強する金属台座が埋め込まれてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れ、かつ、防水性及び作業性に優れたフラットケーブルハーネスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示すフラットケーブルハーネスの上面図である。
【図２】図１のフラットケーブルハーネスの防水栓付近の横断面図である。
【図３】本発明のフラットケーブルハーネスの電線に用いられる同軸線の横断面図である。
【図４】本発明のフラットケーブルハーネスの電線に用いられる絶縁ワイヤの横断面図である。
【図５】本発明のフラットケーブルハーネスの電線に用いられる４心対角同軸線の横断面図である。
【図６】屈曲試験を説明する図である。
【図７】捻回試験を説明する図である。
【図８】Ｕ字スライド試験を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明に係るフラットケーブルハーネス１は、電子機器（図示せず）に接続されるコネクタ６が端末に取り付けられたフラットケーブルハーネス１において、フラット状に並べられた複数の電線２に電線２の長手方向の所定長さにわたり樹脂繊維糸３が織り合わされた織合部４と、織合部４の長手方向の一部にわたり織合部４の内部に樹脂が充填され、かつ織合部４の周囲を前記樹脂が覆うように前記樹脂で成形された防水栓５とを備えたものである。
【００２０】
本実施形態では、フラットケーブルハーネス１は、図示しない電子機器の相対的に可動となっている一部と他の一部、例えば、本体と液晶ディスプレイ表示部の間をつなぐ可動部用配線材である。フラットケーブルハーネス１の両端末には、それぞれ電子機器の内部に配置された相手コネクタに接続されるコネクタ６が取り付けられる。
【００２１】
防水栓５は、図示しない電子機器の本体と液晶ディスプレイ表示部のハウジングにフラットケーブルハーネス１を通すためにそれぞれのハウジングに形成されるハーネス取込口に挿入することにより、電子機器の防水を図るためのものである。防水栓５は、コネクタ６の近傍に配置される。
【００２２】
本実施形態では、織合部４とコネクタ６との間に、電線２に樹脂繊維糸３が織り合わされない余長部７が形成されている。余長部７の長さは電子機器内部におけるフラットケーブルハーネス１の配線長により決められる。余長部７は、電子機器内部に収容される部分であり、電子機器の開閉、回動、スライドによらず屈曲、捻回、Ｕ字スライドが生じない部分である。
【００２３】
図１では、樹脂繊維糸３が電線２に対して単に交差しているよう示されているが、実際には、織合部４は、電線２を縦糸とし樹脂繊維糸３を横糸として織られたものである。例えば、樹脂繊維糸３は、１番端の電線２の上から２番目の電線２の下に入り、２番目の電線２の下から３番目の電線２の上に出るというように、電線２の１本ごとに交互に上下して交差している。樹脂繊維糸３は、反対端の電線２で折り返されて、前述の上下交差とは上下関係が互い違いになるよう電線２の１本ごとに交互に上下して交差している。このように、１条の樹脂繊維糸３が複数の電線２を１本ずつ縫って固定するような織り込みが長手方向に繰り返されている。樹脂繊維糸３の織り込み形状は、図示のジグザグ状に限らず、螺旋状や電線２に対して直角に交わる形状がある。
【００２４】
樹脂繊維糸３としては、例えば、ＰＥＴ糸がある。ＰＥＴ糸は、直径１５〜２５μｍの単線が複数本集合されたマルチ素線である。ＰＥＴ糸は、２０％以上の伸びを得ることができるので、電線２を締め付けて電線２にダメージを与えることがなく、耐熱性にも優れている。また、ＰＥＴ糸は、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れるため、電子機器のヒンジ部で３０万回以上の繰り返し屈曲と捻回に耐え、３０万回以上の繰り返しＵ字スライドに耐えることができる。
【００２５】
樹脂繊維糸３の太さの規格は、フラットケーブルハーネス１を電子機器の狭いヒンジ部に通すことができ、かつ、繰り返しの捻回に耐えられるよう、２０〜１００ｄ（デニール）が望ましい。
【００２６】
電線２の長手方向に表れる樹脂繊維糸３のピッチ、すなわち織りピッチは、場所により異なる。織合部４の両端部近傍には、樹脂繊維糸３の織りピッチが広い粗部８が形成され、織合部４の中間部分には、樹脂繊維糸３の織りピッチが狭い密部９が形成されている。粗部８における織りピッチは、複数の電線２がばらけずにフラット状に保持され、かつ、横糸除去の作業が容易になる程度である。密部９における織りピッチは、電子機器とフラットケーブルハーネス１との擦れによるダメージが防止され、かつ、フラットケーブルハーネス１の柔軟性が得られて電子機器の開閉、回動、スライドを円滑に行うことができる程度である。
【００２７】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示されるように、防水栓５は、織合部４の両端部の粗部８の余長部７側に配置され、織合部４の周囲を覆うように形成される。防水栓５は、ゴム弾性に優れて、小型モールド成形（成型）に優れたラバー系の高ＭＦＲ樹脂、ＶＱＭ（シリコーンゴム）、ＥＤＰＭ（エチレンプロピレンゴム）により成形される。このとき、樹脂１２は、織合部４との接着界面から織合部４の内部の電線２と樹脂繊維糸３の隙間に流れ込んで充填される。そのため、毛細管現象により樹脂繊維糸３を伝って電子機器内に水が浸入するおそれがない。
【００２８】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示されるように、高ＭＦＲ樹脂より形成される防水栓５の外周には、防水パッキン１０を嵌め込むための溝１１が形成される。溝１１の大きさは防水栓５をハーネス取込口に挿入したとき所定の水密性能が守れるよう防水パッキン１０の仕様に従う。防水栓５の内部に、防水栓５を補強する金属台座（図示せず）が埋め込まれてもよい。また、図２（ｃ）に示されるように、防水栓５をＶＱＭまたはＥＤＰＭにより形成し、溝１１を設けてもよい。これらのゴムは優れた弾力性を有するため、溝１１に電子機器のケース等を嵌合させることにより、優れた防水性が得られる。
【００２９】
防水栓５の形状は、図示した２つの実施形態のものに限らない。防水栓５は、ハーネス取込口に密に嵌合するように、ハーネス取込口と形状を合わせて形成される。
【００３０】
電線２には、図３に示した同軸線３１、図４に示した絶縁ワイヤ４１、図５に示した４心対角同軸線５１などを用いることができる。
【００３１】
図３に示されるように、同軸線３１は、複数の導体素線を撚ってなる内部導体３２と、内部導体３２を覆う内部絶縁体３３と、内部絶縁体３３の外周に設けられた外部導体（シールド）３４と、外部導体３４を覆う外部絶縁体３５とからなる。
【００３２】
図４に示されるように、絶縁ワイヤ４１は、複数の導体素線を撚ってなる導体４２と、導体４２を覆う絶縁体４３とからなる。
【００３３】
図５に示されるように、４心対角同軸線５１であるＬＶＤＳ用４心対角同軸線（Quad-X）５１は、複数の導体素線を撚ってなる内部導体５２を絶縁体５３で覆った４本の絶縁ワイヤ５４が対角に並べられ、その外周に内部ジャケット５５、外部導体５６、外部ジャケット５７が順に設けられたものである。
【００３４】
電線２の外径は、電子機器の薄型化に対応すること、電線２をヒンジ部に通すことを考慮すると、０．５ｍｍ以下が望ましい。
【００３５】
電線２の本数は、一般的な携帯電話機の場合、同軸線３１なら２０〜７０本、４心対角同軸線５１なら５〜１８本程度であるが、本発明は電線２の本数を限定しない。
【００３６】
次に、本発明のフラットケーブルハーネス１の作用効果を説明する。
【００３７】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、織合部４において電線２に樹脂繊維糸３が織り合わされているため、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れている。加えて、密部９においては、織りピッチが狭くなっているので電子機器とフラットケーブルハーネス１との擦れによる電線２のダメージが防止される。一方、粗部８においては織りピッチが広くなっているため、粗部８において電線２をコネクタ６に取り付ける場合、横糸除去の作業が容易になる。さらに、本実施形態では、防水栓５よりコネクタ６側は、樹脂繊維糸３が織り合わされていない余長部７となっているので、電線２をコネクタ６に取り付けるとき横糸除去の作業が不要である。
【００３８】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、織合部４の周囲を覆う防水栓５を有するので、フラットケーブルハーネス１を電子機器に取り付けたとき、防水栓５がハーネス取込口に挿入されることにより、優れた防水性を発揮する。防水栓５に防水パッキン１０を嵌め込むための溝１１が形成されることで、防水パッキン１０を嵌め込むのが容易となると共に、溝１１の底面、壁面の複数箇所で水密が図れるので、防水性がいっそう良くなる。また、防水栓５の内部に、防水栓５を補強する金属台座が埋め込まれることで、防水栓５が変形しにくくなり、防水性が向上する。
【００３９】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、防水栓５において織合部４の内部にまで樹脂が充填されるので、織合部４の内部の防水が確実に実現される。
【００４０】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、防水栓５が織合部４を覆うように樹脂で成形されるので、織合部４が完成した後であれば、コネクタ６が取り付けられる前でも、コネクタ６が取り付けられた後でも防水栓５を作成することができる。
【００４１】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、防水栓５をＶＱＭまたはＥＤＰＭから形成し、電子機器のケース等に嵌合される溝１１を設けるようにしてもよい。これらのゴムは優れた弾力性を有するので、Ｏリングなどの防水パッキン１０の役目も兼ね備え、防水性を得ることができる。
【実施例】
【００４２】
本発明の効果を確認するため、本発明の実施例サンプルと比較例サンプルを製作し、評価試験を行った。
【００４３】
・同軸線３１を用いたケーブルハーネス
中心導体３２は、φ０．０２ｍｍの銀めっき銅合金線を７本撚ったものである。この中心導体３２の周囲に０．０５ｍｍの肉厚でＰＦＡからなる内部絶縁体３３を形成した。この内部絶縁体３３の外周にφ０．０２５ｍｍスズめっき銅合金線を横巻して外部導体３４を形成した。この外部導体３４の周囲に肉厚０．０３ｍｍのＰＦＡからなる外部絶縁体３５を形成した。この同軸線３１の外径はφ０．２７ｍｍである。
【００４４】
長さ１００ｍｍの同軸線３１を４０本束ねて、５５μｍ厚のＰＴＦＥテープを１／２ラップで巻いて比較例サンプルＴ１を製作した。
【００４５】
長さ１００ｍの同軸線３１を４０本並列に配置し、直径２０μｍのＰＥＴ糸８本を撚り合わせて最終外径６０μｍとした樹脂繊維糸３を、ジクザグに織り込んだ。このとき、両端末から５ｍｍまでは織り込みピッチＰｗ＝１０本／ｃｍの粗部８とし、両端末の中間９０ｍｍは織り込みピッチＰｎ＝１８本／ｃｍの密部９として実施例サンプルＳ１を製作した。
【００４６】
・４心対角同軸線５１を用いたケーブルハーネス
中心導体５２は、φ０．０２ｍｍの銀めっき銅合金線を７本撚ったものである。この中心導体５２の周囲に０．０２５ｍｍの肉厚でＰＦＡからなる内部絶縁体５３を形成し、絶縁ワイヤ５４とした。４本の絶縁ワイヤ５４を束ねて撚り合わせ、ＰＦＡからなる内部ジャケット５５で抑え巻きし、この内部ジャケット５５の外周にφ０．０３ｍｍスズめっき銅合金線を横巻きして外部導体５６を形成し、外部導体５６の周囲に、フッ素樹脂から成る０．０４ｍｍ厚外部ジャケット５７とした。この４心対角同軸線５１の外径はφ０．４４ｍｍである。
【００４７】
長さ１００ｍｍの４心対角同軸線５１を１０本束ねて、５５μｍ厚のＰＴＦＥテープを１／２ラップで巻いて比較例サンプルＴ２を製作した。
【００４８】
長さ１００ｍｍの４心対角同軸線５１を１０本並列に配置し、直径２０μｍのＰＥＴ糸８本を撚り合わせて外径６０μｍとし、さらに厚さ１μｍの銅めっきを施した金属めっき樹脂繊維糸（ＣｕめっきＰＥＴ糸；金属めっき高抗張力繊維糸）３を、ジクザグに織り込んだ。このとき、両端末から５ｍｍまでは織り込みピッチＰｗ＝１０本／ｃｍの粗部８とし、両端末の中間９０ｍｍは織り込みピッチＰｎ＝１８本／ｃｍの密部９として実施例サンプルＳ２を製作した。
【００４９】
・絶縁ワイヤ４１を用いたケーブルハーネス
中心導体４２は、φ０．０２ｍｍの銀めっき銅合金線を７本撚ったものである。この中心導体４２の周囲に０．０５ｍｍの肉厚でＰＦＡからなる内部絶縁体４３を形成し、絶縁ワイヤ４１とした。
【００５０】
長さ１００ｍｍの絶縁ワイヤ４１を４０本並列に配置し、直径２０μｍのＰＥＴ糸８本を撚り合わせて最終外径６０μｍとした樹脂繊維糸３を、ジクザグに織り込んだ。このとき、両端末から５ｍｍまでは織り込みピッチＰｗ＝１０本／ｃｍの粗部８とし、両端末の中間９０ｍｍは織り込みピッチＰｎ＝１８本／ｃｍの密部９として実施例サンプルＳ３を製作した。
【００５１】
次に、ケーブルハーネスに対する機械特性の評価試験について説明する。
【００５２】
図６に示されるように、屈曲試験では、試料ケーブル６１を曲げジグ６２に挟み込み、曲げジグ６２から垂下された試料ケーブル６１の下端に錘６３を取り付ける。曲げジグ６２を＃１のように９０°左に回転させ、＃２のように９０°右に回転させて元に戻し、さらに、曲げジグ６２を＃３のように９０°右に回転させ、＃４のように９０°左に回転させて元に戻す。これにより、試料ケーブル６１は所定の引っ張り荷重がかけられた状態で左右に９０°ずつの屈曲を繰り返し与えられることになる。
【００５３】
試験速度は３０回／分とした。屈曲角度は±９０°とした。試験サイクルは＃１→＃２→＃３→＃４とした。荷重は０．３Ｎ（３０ｇｆ）。曲げ半径は２ｍｍとした。
【００５４】
断線検知方法は、試料ケーブル６１に常時数Ｖの電圧を加え、電流値が試験開始時に比べて２０％低下した時点を寿命（断線が起きる屈曲回数）とする。
【００５５】
図７に示されるように、捻回試験では、試料ケーブル７１を固定チャック部７２と捻回チャック部７３で把持する。固定チャック部７２と捻回チャック部７３との間が捻回部７４となる。捻回チャック部７３を＃１のように１８０°左旋回させ、＃２のように１８０°右旋回させて元に戻し、さらに、捻回チャック部７３を＃３のように１８０°右旋回させ、＃４のように９０°左旋回させて元に戻す。これにより、試料ケーブル７１は捻回部７４において左右に１８０°ずつの捻回を繰り返し与えられることになる。
【００５６】
試験速度は３０回／分とした。屈曲角度は±１８０°とした。試験サイクルは＃１→＃２→＃３→＃４とした。捻回部長さは１０ｍｍとした。
【００５７】
断線検知方法は、試料ケーブル７１に常時数Ｖの電圧を加え、電流値が試験開始時に比べて２０％低下した時点を寿命（断線が起きる捻回回数）とする。
【００５８】
図８に示されるように、スライド試験では、試料ケーブル８１にＵ字状の折り返し部８２を形成する。試料ケーブル８１の先端部８３を＃１のように折り返し部８２のほうへ直線移動させ、＃２のように折り返し部８２と反対方向に直線移動させて元に戻す。これにより、試料ケーブル８１は所定の長さ範囲にわたりＵ字状の折り返しを繰り返し与えられることになる。
【００５９】
試験速度は３０回／分とした。スライド内幅は４ｍｍとした。試験サイクルは＃１→＃２とした。ストローク長は６０ｍｍとした。
【００６０】
断線検知方法は、試料ケーブル８１に常時数Ｖの電圧を加え、電流値が試験開始時に比べて２０％低下した時点を寿命（断線が起きるスライド回数）とする。
【００６１】
これらの評価試験を実施例サンプルＳ１〜Ｓ３及び比較例サンプルＴ１，Ｔ２について実施した結果、以下の評価が得られた。
【００６２】
屈曲試験においては、比較例サンプルＴ１，Ｔ２は５万回で断線したのに対し、実施例サンプルＳ１〜Ｓ３は３０万回以上でも断線せず、フラット状の形状も乱れなかった。
【００６３】
捻回試験においては、比較例サンプルＴ１，Ｔ２は１万回で断線したのに対し、実施例サンプルＳ１〜Ｓ３は２５万回以上でも断線せず、フラット状の形状は乱れなかった。
【００６４】
スライド試験においては、比較例サンプルＴ１，Ｔ２は１０万回で断線したのに対し、実施例サンプルＳ１〜Ｓ３は２０万回以上でも断線せず、フラット状の形状は乱れなかった。
【００６５】
以上の評価試験の結果から、本発明は、携帯電話機、ノートパソコン、薄型液晶テレビ、ＰＤＡ（携帯情報端末）、カメラ、プリンタ等の電子機器に使用される電気特性、機械特性に優れるフラットケーブルハーネス１を提供することができることが分かる。
【００６６】
また、同軸線３１、４心対角同軸線５１をそれぞれ用いたケーブルハーネスの両端部に防水栓５と防水パッキン１０またはＶＱＭよりなる防水栓５を取り付け、防水性能を確認したところ、ＪＩＳ Ｃ０９２０ ＩＰＸ７を満たしており、十分な防水性能を有していることが分かった。
【符号の説明】
【００６７】
１ フラットケーブルハーネス
２ 電線
３ 樹脂繊維糸
４ 織合部
５ 防水栓
６ コネクタ
７ 余長部
８ 粗部
９ 密部
１０ 防水パッキン
１１ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れ、かつ、防水性及び作業性に優れたフラットケーブルハーネスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、ノートパソコン、薄型液晶テレビ、ＰＤＡ（携帯情報端末）、カメラ、プリンタ等の電子機器には、その電子機器の一部と他の一部、例えば、本体と液晶ディスプレイ表示部が相対的に可動な構造のものがある。本体に対して液晶ディスプレイ表示部を折り畳みできる構造を開閉式構造、回動できる構造を回動式構造、平行にずらせることができる構造をスライド式構造という。
【０００３】
従来、開閉式構造では、本体と液晶ディスプレイ表示部との間をつなぐ可動部用配線材には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）が使われている。ＦＰＣは、可撓性であるため開閉に耐えられると共に、フィルムで構成されているので、フラット状であり、場所をとらない。
【０００４】
しかし、ＦＰＣは、小さい曲げ半径での単純曲げには弱いため、大きな曲げ半径を作って曲げる必要がある。したがって、開閉式構造であって薄型化された電子機器に好適とは言えない。
【０００５】
また、ＦＰＣは、捻回した状態では、電気特性が不安定であり、ＥＭＩ（不要輻射）特性が劣化する。したがって、ＦＰＣは、回動式構造を採用して高機能化、多機能化する電子機器には適切でない。
【０００６】
また、ＦＰＣは、フィルムで構成されているため、捻回するとフィルム上の配線回路にダメージが生じるため、回動式構造のヒンジ内に丸めて通すことが不可能である。
【０００７】
これに対して、複数の電線をフラット状に並べ、この電線を縦糸としポリエステル糸を横糸として織り込んだフラットケーブルハーネスが知られている（特許文献１、２）。このフラットケーブルハーネスにより、ＦＰＣよりも耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０１９３４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４１９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年の電子機器では、開閉式構造、回動式構造、スライド式構造でありながら、かつ防水構造のものが求められている。しかし、前述のフラットケーブルハーネスは防水性が考慮されていないため、防水構造の電子機器の可動部用配線材には採用することができない。
【００１０】
また、前述のフラットケーブルハーネスにおいて、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性をより高めるためには電線を擦れから保護するために、横糸の織り込みピッチを密にする必要がある。一方、フラットケーブルハーネスの端末にコネクタを装着する際の横糸除去の作業を容易にするには横糸の織り込みピッチを粗にする必要がある。このため横糸の織り込みピッチを粗にしても不具合があり、密にしても不具合があるというジレンマがある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れ、かつ、防水性及び作業性に優れたフラットケーブルハーネスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、電子機器に接続されるコネクタが端末に取り付けられたフラットケーブルハーネスにおいて、フラット状に並べられた複数の電線に前記電線の長手方向の所定長さにわたり樹脂繊維糸が織り合わされた織合部と、前記織合部の長手方向の一部にわたり前記織合部の内部に樹脂が充填され、かつ前記織合部の周囲を前記樹脂が覆うように前記樹脂で成形された防水栓とを備えたものである。
【００１３】
前記防水栓の外周に、防水パッキンを嵌め込むための溝が形成されてもよい。
【００１４】
前記防水栓がＶＱＭまたはＥＤＰＭより形成されると共に、前記防水栓に電子機器に嵌合される溝が形成されてもよい。
【００１５】
前記防水栓の内部に、前記防水栓を補強する金属台座が埋め込まれてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れ、かつ、防水性及び作業性に優れたフラットケーブルハーネスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示すフラットケーブルハーネスの上面図である。
【図２】図１のフラットケーブルハーネスの防水栓付近の横断面図である。
【図３】本発明のフラットケーブルハーネスの電線に用いられる同軸線の横断面図である。
【図４】本発明のフラットケーブルハーネスの電線に用いられる絶縁ワイヤの横断面図である。
【図５】本発明のフラットケーブルハーネスの電線に用いられる４心対角同軸線の横断面図である。
【図６】屈曲試験を説明する図である。
【図７】捻回試験を説明する図である。
【図８】Ｕ字スライド試験を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明に係るフラットケーブルハーネス１は、電子機器（図示せず）に接続されるコネクタ６が端末に取り付けられたフラットケーブルハーネス１において、フラット状に並べられた複数の電線２に電線２の長手方向の所定長さにわたり樹脂繊維糸３が織り合わされた織合部４と、織合部４の長手方向の一部にわたり織合部４の内部に樹脂が充填され、かつ織合部４の周囲を前記樹脂が覆うように前記樹脂で成形された防水栓５とを備えたものである。
【００２０】
本実施形態では、フラットケーブルハーネス１は、図示しない電子機器の相対的に可動となっている一部と他の一部、例えば、本体と液晶ディスプレイ表示部の間をつなぐ可動部用配線材である。フラットケーブルハーネス１の両端末には、それぞれ電子機器の内部に配置された相手コネクタに接続されるコネクタ６が取り付けられる。
【００２１】
防水栓５は、図示しない電子機器の本体と液晶ディスプレイ表示部のハウジングにフラットケーブルハーネス１を通すためにそれぞれのハウジングに形成されるハーネス取込口に挿入することにより、電子機器の防水を図るためのものである。防水栓５は、コネクタ６の近傍に配置される。
【００２２】
本実施形態では、織合部４とコネクタ６との間に、電線２に樹脂繊維糸３が織り合わされない余長部７が形成されている。余長部７の長さは電子機器内部におけるフラットケーブルハーネス１の配線長により決められる。余長部７は、電子機器内部に収容される部分であり、電子機器の開閉、回動、スライドによらず屈曲、捻回、Ｕ字スライドが生じない部分である。
【００２３】
図１では、樹脂繊維糸３が電線２に対して単に交差しているよう示されているが、実際には、織合部４は、電線２を縦糸とし樹脂繊維糸３を横糸として織られたものである。例えば、樹脂繊維糸３は、１番端の電線２の上から２番目の電線２の下に入り、２番目の電線２の下から３番目の電線２の上に出るというように、電線２の１本ごとに交互に上下して交差している。樹脂繊維糸３は、反対端の電線２で折り返されて、前述の上下交差とは上下関係が互い違いになるよう電線２の１本ごとに交互に上下して交差している。このように、１条の樹脂繊維糸３が複数の電線２を１本ずつ縫って固定するような織り込みが長手方向に繰り返されている。樹脂繊維糸３の織り込み形状は、図示のジグザグ状に限らず、螺旋状や電線２に対して直角に交わる形状がある。
【００２４】
樹脂繊維糸３としては、例えば、ＰＥＴ糸がある。ＰＥＴ糸は、直径１５〜２５μｍの単線が複数本集合されたマルチ素線である。ＰＥＴ糸は、２０％以上の伸びを得ることができるので、電線２を締め付けて電線２にダメージを与えることがなく、耐熱性にも優れている。また、ＰＥＴ糸は、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れるため、電子機器のヒンジ部で３０万回以上の繰り返し屈曲と捻回に耐え、３０万回以上の繰り返しＵ字スライドに耐えることができる。
【００２５】
樹脂繊維糸３の太さの規格は、フラットケーブルハーネス１を電子機器の狭いヒンジ部に通すことができ、かつ、繰り返しの捻回に耐えられるよう、２０〜１００ｄ（デニール）が望ましい。
【００２６】
電線２の長手方向に表れる樹脂繊維糸３のピッチ、すなわち織りピッチは、場所により異なる。織合部４の両端部近傍には、樹脂繊維糸３の織りピッチが広い粗部８が形成され、織合部４の中間部分には、樹脂繊維糸３の織りピッチが狭い密部９が形成されている。粗部８における織りピッチは、複数の電線２がばらけずにフラット状に保持され、かつ、横糸除去の作業が容易になる程度である。密部９における織りピッチは、電子機器とフラットケーブルハーネス１との擦れによるダメージが防止され、かつ、フラットケーブルハーネス１の柔軟性が得られて電子機器の開閉、回動、スライドを円滑に行うことができる程度である。
【００２７】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示されるように、防水栓５は、織合部４の両端部の粗部８の余長部７側に配置され、織合部４の周囲を覆うように形成される。防水栓５は、ゴム弾性に優れて、小型モールド成形（成型）に優れたラバー系の高ＭＦＲ樹脂、ＶＱＭ（シリコーンゴム）、ＥＤＰＭ（エチレンプロピレンゴム）により成形される。このとき、樹脂１２は、織合部４との接着界面から織合部４の内部の電線２と樹脂繊維糸３の隙間に流れ込んで充填される。そのため、毛細管現象により樹脂繊維糸３を伝って電子機器内に水が浸入するおそれがない。
【００２８】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示されるように、高ＭＦＲ樹脂より形成される防水栓５の外周には、防水パッキン１０を嵌め込むための溝１１が形成される。溝１１の大きさは防水栓５をハーネス取込口に挿入したとき所定の水密性能が守れるよう防水パッキン１０の仕様に従う。防水栓５の内部に、防水栓５を補強する金属台座（図示せず）が埋め込まれてもよい。また、図２（ｃ）に示されるように、防水栓５をＶＱＭまたはＥＤＰＭにより形成し、溝１１を設けてもよい。これらのゴムは優れた弾力性を有するため、溝１１に電子機器のケース等を嵌合させることにより、優れた防水性が得られる。
【００２９】
防水栓５の形状は、図示した２つの実施形態のものに限らない。防水栓５は、ハーネス取込口に密に嵌合するように、ハーネス取込口と形状を合わせて形成される。
【００３０】
電線２には、図３に示した同軸線３１、図４に示した絶縁ワイヤ４１、図５に示した４心対角同軸線５１などを用いることができる。
【００３１】
図３に示されるように、同軸線３１は、複数の導体素線を撚ってなる内部導体３２と、内部導体３２を覆う内部絶縁体３３と、内部絶縁体３３の外周に設けられた外部導体（シールド）３４と、外部導体３４を覆う外部絶縁体３５とからなる。
【００３２】
図４に示されるように、絶縁ワイヤ４１は、複数の導体素線を撚ってなる導体４２と、導体４２を覆う絶縁体４３とからなる。
【００３３】
図５に示されるように、４心対角同軸線５１であるＬＶＤＳ用４心対角同軸線（Quad-X）５１は、複数の導体素線を撚ってなる内部導体５２を絶縁体５３で覆った４本の絶縁ワイヤ５４が対角に並べられ、その外周に内部ジャケット５５、外部導体５６、外部ジャケット５７が順に設けられたものである。
【００３４】
電線２の外径は、電子機器の薄型化に対応すること、電線２をヒンジ部に通すことを考慮すると、０．５ｍｍ以下が望ましい。
【００３５】
電線２の本数は、一般的な携帯電話機の場合、同軸線３１なら２０〜７０本、４心対角同軸線５１なら５〜１８本程度であるが、本発明は電線２の本数を限定しない。
【００３６】
次に、本発明のフラットケーブルハーネス１の作用効果を説明する。
【００３７】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、織合部４において電線２に樹脂繊維糸３が織り合わされているため、耐屈曲性、耐捻回性、耐Ｕ字スライド性に優れている。加えて、密部９においては、織りピッチが狭くなっているので電子機器とフラットケーブルハーネス１との擦れによる電線２のダメージが防止される。一方、粗部８においては織りピッチが広くなっているため、粗部８において電線２をコネクタ６に取り付ける場合、横糸除去の作業が容易になる。さらに、本実施形態では、防水栓５よりコネクタ６側は、樹脂繊維糸３が織り合わされていない余長部７となっているので、電線２をコネクタ６に取り付けるとき横糸除去の作業が不要である。
【００３８】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、織合部４の周囲を覆う防水栓５を有するので、フラットケーブルハーネス１を電子機器に取り付けたとき、防水栓５がハーネス取込口に挿入されることにより、優れた防水性を発揮する。防水栓５に防水パッキン１０を嵌め込むための溝１１が形成されることで、防水パッキン１０を嵌め込むのが容易となると共に、溝１１の底面、壁面の複数箇所で水密が図れるので、防水性がいっそう良くなる。また、防水栓５の内部に、防水栓５を補強する金属台座が埋め込まれることで、防水栓５が変形しにくくなり、防水性が向上する。
【００３９】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、防水栓５において織合部４の内部にまで樹脂が充填されるので、織合部４の内部の防水が確実に実現される。
【００４０】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、防水栓５が織合部４を覆うように樹脂で成形されるので、織合部４が完成した後であれば、コネクタ６が取り付けられる前でも、コネクタ６が取り付けられた後でも防水栓５を作成することができる。
【００４１】
本発明のフラットケーブルハーネス１は、防水栓５をＶＱＭまたはＥＤＰＭから形成し、電子機器のケース等に嵌合される溝１１を設けるようにしてもよい。これらのゴムは優れた弾力性を有するので、Ｏリングなどの防水パッキン１０の役目も兼ね備え、防水性を得ることができる。
【実施例】
【００４２】
本発明の効果を確認するため、本発明の実施例サンプルと比較例サンプルを製作し、評価試験を行った。
【００４３】
・同軸線３１を用いたケーブルハーネス
中心導体３２は、φ０．０２ｍｍの銀めっき銅合金線を７本撚ったものである。この中心導体３２の周囲に０．０５ｍｍの肉厚でＰＦＡからなる内部絶縁体３３を形成した。この内部絶縁体３３の外周にφ０．０２５ｍｍスズめっき銅合金線を横巻して外部導体３４を形成した。この外部導体３４の周囲に肉厚０．０３ｍｍのＰＦＡからなる外部絶縁体３５を形成した。この同軸線３１の外径はφ０．２７ｍｍである。
【００４４】
長さ１００ｍｍの同軸線３１を４０本束ねて、５５μｍ厚のＰＴＦＥテープを１／２ラップで巻いて比較例サンプルＴ１を製作した。
【００４５】
長さ１００ｍの同軸線３１を４０本並列に配置し、直径２０μｍのＰＥＴ糸８本を撚り合わせて最終外径６０μｍとした樹脂繊維糸３を、ジクザグに織り込んだ。このとき、両端末から５ｍｍまでは織り込みピッチＰｗ＝１０本／ｃｍの粗部８とし、両端末の中間９０ｍｍは織り込みピッチＰｎ＝１８本／ｃｍの密部９として実施例サンプルＳ１を製作した。
【００４６】
・４心対角同軸線５１を用いたケーブルハーネス
中心導体５２は、φ０．０２ｍｍの銀めっき銅合金線を７本撚ったものである。この中心導体５２の周囲に０．０２５ｍｍの肉厚でＰＦＡからなる内部絶縁体５３を形成し、絶縁ワイヤ５４とした。４本の絶縁ワイヤ５４を束ねて撚り合わせ、ＰＦＡからなる内部ジャケット５５で抑え巻きし、この内部ジャケット５５の外周にφ０．０３ｍｍスズめっき銅合金線を横巻きして外部導体５６を形成し、外部導体５６の周囲に、フッ素樹脂から成る０．０４ｍｍ厚外部ジャケット５７とした。この４心対角同軸線５１の外径はφ０．４４ｍｍである。
【００４７】
長さ１００ｍｍの４心対角同軸線５１を１０本束ねて、５５μｍ厚のＰＴＦＥテープを１／２ラップで巻いて比較例サンプルＴ２を製作した。
【００４８】
長さ１００ｍｍの４心対角同軸線５１を１０本並列に配置し、直径２０μｍのＰＥＴ糸８本を撚り合わせて外径６０μｍとし、さらに厚さ１μｍの銅めっきを施した金属めっき樹脂繊維糸（ＣｕめっきＰＥＴ糸；金属めっき高抗張力繊維糸）３を、ジクザグに織り込んだ。このとき、両端末から５ｍｍまでは織り込みピッチＰｗ＝１０本／ｃｍの粗部８とし、両端末の中間９０ｍｍは織り込みピッチＰｎ＝１８本／ｃｍの密部９として実施例サンプルＳ２を製作した。
【００４９】
・絶縁ワイヤ４１を用いたケーブルハーネス
中心導体４２は、φ０．０２ｍｍの銀めっき銅合金線を７本撚ったものである。この中心導体４２の周囲に０．０５ｍｍの肉厚でＰＦＡからなる内部絶縁体４３を形成し、絶縁ワイヤ４１とした。
【００５０】
長さ１００ｍｍの絶縁ワイヤ４１を４０本並列に配置し、直径２０μｍのＰＥＴ糸８本を撚り合わせて最終外径６０μｍとした樹脂繊維糸３を、ジクザグに織り込んだ。このとき、両端末から５ｍｍまでは織り込みピッチＰｗ＝１０本／ｃｍの粗部８とし、両端末の中間９０ｍｍは織り込みピッチＰｎ＝１８本／ｃｍの密部９として実施例サンプルＳ３を製作した。
【００５１】
次に、ケーブルハーネスに対する機械特性の評価試験について説明する。
【００５２】
図６に示されるように、屈曲試験では、試料ケーブル６１を曲げジグ６２に挟み込み、曲げジグ６２から垂下された試料ケーブル６１の下端に錘６３を取り付ける。曲げジグ６２を＃１のように９０°左に回転させ、＃２のように９０°右に回転させて元に戻し、さらに、曲げジグ６２を＃３のように９０°右に回転させ、＃４のように９０°左に回転させて元に戻す。これにより、試料ケーブル６１は所定の引っ張り荷重がかけられた状態で左右に９０°ずつの屈曲を繰り返し与えられることになる。
【００５３】
試験速度は３０回／分とした。屈曲角度は±９０°とした。試験サイクルは＃１→＃２→＃３→＃４とした。荷重は０．３Ｎ（３０ｇｆ）。曲げ半径は２ｍｍとした。
【００５４】
断線検知方法は、試料ケーブル６１に常時数Ｖの電圧を加え、電流値が試験開始時に比べて２０％低下した時点を寿命（断線が起きる屈曲回数）とする。
【００５５】
図７に示されるように、捻回試験では、試料ケーブル７１を固定チャック部７２と捻回チャック部７３で把持する。固定チャック部７２と捻回チャック部７３との間が捻回部７４となる。捻回チャック部７３を＃１のように１８０°左旋回させ、＃２のように１８０°右旋回させて元に戻し、さらに、捻回チャック部７３を＃３のように１８０°右旋回させ、＃４のように９０°左旋回させて元に戻す。これにより、試料ケーブル７１は捻回部７４において左右に１８０°ずつの捻回を繰り返し与えられることになる。
【００５６】
試験速度は３０回／分とした。屈曲角度は±１８０°とした。試験サイクルは＃１→＃２→＃３→＃４とした。捻回部長さは１０ｍｍとした。
【００５７】
断線検知方法は、試料ケーブル７１に常時数Ｖの電圧を加え、電流値が試験開始時に比べて２０％低下した時点を寿命（断線が起きる捻回回数）とする。
【００５８】
図８に示されるように、スライド試験では、試料ケーブル８１にＵ字状の折り返し部８２を形成する。試料ケーブル８１の先端部８３を＃１のように折り返し部８２のほうへ直線移動させ、＃２のように折り返し部８２と反対方向に直線移動させて元に戻す。これにより、試料ケーブル８１は所定の長さ範囲にわたりＵ字状の折り返しを繰り返し与えられることになる。
【００５９】
試験速度は３０回／分とした。スライド内幅は４ｍｍとした。試験サイクルは＃１→＃２とした。ストローク長は６０ｍｍとした。
【００６０】
断線検知方法は、試料ケーブル８１に常時数Ｖの電圧を加え、電流値が試験開始時に比べて２０％低下した時点を寿命（断線が起きるスライド回数）とする。
【００６１】
これらの評価試験を実施例サンプルＳ１〜Ｓ３及び比較例サンプルＴ１，Ｔ２について実施した結果、以下の評価が得られた。
【００６２】
屈曲試験においては、比較例サンプルＴ１，Ｔ２は５万回で断線したのに対し、実施例サンプルＳ１〜Ｓ３は３０万回以上でも断線せず、フラット状の形状も乱れなかった。
【００６３】
捻回試験においては、比較例サンプルＴ１，Ｔ２は１万回で断線したのに対し、実施例サンプルＳ１〜Ｓ３は２５万回以上でも断線せず、フラット状の形状は乱れなかった。
【００６４】
スライド試験においては、比較例サンプルＴ１，Ｔ２は１０万回で断線したのに対し、実施例サンプルＳ１〜Ｓ３は２０万回以上でも断線せず、フラット状の形状は乱れなかった。
【００６５】
以上の評価試験の結果から、本発明は、携帯電話機、ノートパソコン、薄型液晶テレビ、ＰＤＡ（携帯情報端末）、カメラ、プリンタ等の電子機器に使用される電気特性、機械特性に優れるフラットケーブルハーネス１を提供することができることが分かる。
【００６６】
また、同軸線３１、４心対角同軸線５１をそれぞれ用いたケーブルハーネスの両端部に防水栓５と防水パッキン１０またはＶＱＭよりなる防水栓５を取り付け、防水性能を確認したところ、ＪＩＳ Ｃ０９２０ ＩＰＸ７を満たしており、十分な防水性能を有していることが分かった。
【符号の説明】
【００６７】
１ フラットケーブルハーネス
２ 電線
３ 樹脂繊維糸
４ 織合部
５ 防水栓
６ コネクタ
７ 余長部
８ 粗部
９ 密部
１０ 防水パッキン
１１ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に接続されるコネクタが端末に取り付けられたフラットケーブルハーネスにおいて、フラット状に並べられた複数の電線に前記電線の長手方向の所定長さにわたり樹脂繊維糸が織り合わされた織合部と、前記織合部の長手方向の一部にわたり前記織合部の内部に樹脂が充填され、かつ前記織合部の周囲を前記樹脂が覆うように前記樹脂で成形された前記電子機器に挿入可能な防水栓とを備えたことを特徴とするフラットケーブルハーネス。
【請求項２】
前記防水栓の外周に、防水パッキンを嵌め込むための溝が形成されたことを特徴とする請求項１記載のフラットケーブルハーネス。
【請求項３】
前記防水栓がＶＱＭまたはＥＤＰＭより形成されると共に、前記防水栓に電子機器に嵌合される溝が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のフラットケーブルハーネス。
【請求項４】
前記防水栓の内部に、前記防水栓を補強する金属台座が埋め込まれたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のフラットケーブルハーネス。
【請求項１】
電子機器に接続されるコネクタが端末に取り付けられたフラットケーブルハーネスにおいて、フラット状に並べられた複数の電線に前記電線の長手方向の所定長さにわたり樹脂繊維糸が織り合わされた織合部と、前記織合部の長手方向の一部にわたり前記織合部の内部に樹脂が充填され、かつ前記織合部の周囲を前記樹脂が覆うように前記樹脂で成形された前記電子機器に挿入可能な防水栓とを備えたことを特徴とするフラットケーブルハーネス。
【請求項２】
前記防水栓の外周に、防水パッキンを嵌め込むための溝が形成されたことを特徴とする請求項１記載のフラットケーブルハーネス。
【請求項３】
前記防水栓がＶＱＭまたはＥＤＰＭより形成されると共に、前記防水栓に電子機器に嵌合される溝が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のフラットケーブルハーネス。
【請求項４】
前記防水栓の内部に、前記防水栓を補強する金属台座が埋め込まれたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のフラットケーブルハーネス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１００６５１（Ｐ２０１１−１００６５１Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５５０５５（Ｐ２００９−２５５０５５）
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（３０００５５７１９）日立電線ファインテック株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（３０００５５７１９）日立電線ファインテック株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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