JP5307088B2 - 線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造 - Google Patents

Description

本発明は線材巻装構造に関し、より詳しくは線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造に関する。

昨今使用されている各種電子装置は、信号線の伝送量が次第に大きくなっていることから、必要な信号伝送線の数量がそれにつれて増大するばかりでなく、信号伝送の周波数も高くなり、USBやLVDS信号がこうした伝送技術を大量に利用するように、高周波で伝送される差動モード(differential Mode)は常に電磁干渉(EMI)を低減するように設計され使用されている。
然しながら、こうした信号伝送線を配置し終えると、位置決めや保護の観点から、一般的に各信号伝送線を結束する必要がある。
現行の信号伝送線の巻束技術では、大抵絶縁テープや導電性布といった類の材料で信号伝送線を巻束して、構造面では、線材の防護については耐湾曲性の強化、高周波の伝送線材の電磁遮蔽については電磁干渉(EMI)の防止が行われる。
しかし、こうした従来の技術を採用すると、巻束完了後の硬度が高く、湾曲する可動に不利で、信号伝送線にかかる応力がある領域に集中して、信号伝送線が引っ張られるのが大きく制限され、さらには信号伝送線が損傷する。
従って、前記従来の技術で巻束した信号伝送線は昨今の携帯電話、デジタルカメラやノートパソコン分野における極小の回転軸構造への応用には適さない。

また、現行の印刷回路板の技術では、フレキシブル印刷回路板は軽量で、体積が小さく、ダイナミックに湾曲し、フレキシブルに形状変更が可能といった特性を備えており、スペースの大きさや形状に応じて束状に立体配線を行って適度に保護構造を加味することができ、デジタルカメラ、携帯電話、ノートパソコン等のような各種消費材としての電子製品に幅広く応用されている。
然しながら、現代の携帯電話、デジタルカメラやノートパソコンの分野では、一部の回転軸構造は単純な単軸構造から双軸構造や多軸構造といった設計に進歩しており、その構造は小型化の傾向にあり、軸の孔径は次第に小さくなって、従来のケーブルや線材及びその保護構造ではこうしたニーズの変化に対応できなくなっている。

しかしながら、前述した従来の技術では、ケーブル又は線材（外層保護を含む）構造が恒常的な湾曲に耐えられるか否か、或いは湾曲に耐えられる回数が極めて重要である。こうした状況で、従来のケーブルや線材及びその外層保護の設計を採用すると、たとえ伝送構造全体が回転軸構造の軸孔を挿通できても、製品を使用する際、ユーザーの回転操作によって、ケーブルのコーナーが折り畳まれ、回転して応力が集中し、回転軸構造と磨擦して耐用度数に達しないうちに早くも破損してしまう現象が起きる。従来のケーブルがガムテープ、導電性布又はＰＩ等に類似した絶縁材料製品で結束し、散乱して組み立てられないことがない様になっているものの、ケーブルや線材及びその保護構造は回転時に振動して互いに接触して摩擦を起こし、導線の一部が互いに圧迫されて、歪曲して変形し、さらには導線が断裂して損傷し、当然有るべき伝送機能を失くしてしまう。
また、従来の結束工法では、その組立てが相対的に人力を要し、製品規格化の要件を満たし難いといった問題があった。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。
上記課題解決のため、本発明は、信号伝送線の応用面での欠点の改善が可能な線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造を提供することを主目的とする。もう一つの目的は絶縁材料や電磁遮蔽材料等の材料として用いられる、プレ成型技術で製作された螺旋巻装部材を提供することである。

本発明によれば、プレ成型で製作された螺旋巻装部材を対象線材の巻装領域に巻装し、螺旋巻装部材は事前設定された巻装距離、事前設定された螺旋角度、事前設定された巻装直径によって一体成型で製作され、巻装方向に事前設定された長さを延伸する。対象線材が螺旋巻装部材に螺旋状に巻装されると、螺旋巻装部材は対象線材に対向可能に滑動して接觸し、線材外部の保護構造を形成する。螺旋巻装部材は絶縁材料や電磁遮蔽材料で製作が可能で、形成された外部の保護構造の機能は、構造面で線材を保護して耐湾曲性を強化する上に、電磁干渉(EMI)を防止する作用をも備えている。

本発明によれば、線材巻装構造が巻装した信号伝送線は、なおも大きな可動の余地があり、自由に湾曲可能で、応力の集中が大幅に低下した。本発明の信号伝送ケーブルは単軸若しくは多軸の回転軸構造を有する電子装置に結合されると、信号伝送線の各信号伝送線が独自に湾曲して可動の余地という特徴を現わし、信号伝送線と回転軸構造の間に生じる磨擦、応力による引っ張り又は回転軸の可動制限といった状況を効果的に改善することができる。使用される巻装構造材料が電磁遮蔽作用を有する場合、USBやLVDSが常用する差動モード(differential Mode)信号伝送のように、高周波信号の電磁干渉(EMI)の防止も可能である。本発明の螺旋巻装部材は対象線材を巻装すると、基板上に穿設された各種電子部品６１間のルートを通過して湾曲して延伸が可能で、その応用価値が高まる。

本発明によれば、螺旋巻装部材は絶縁材料や電磁遮蔽材料等の材料或いはその複合材料で製作が可能で、電磁遮蔽材料で製作されると、螺旋巻装部材は同時に電磁波干渉防止機能を兼備して、巻装された線材が電磁波に干渉されない。従来の線材の保護構造に比べ、本発明は組み立てが簡単でコストが削減されると共に、製品の規格化がし易い。

本発明に係る第１実施形態を示す斜視図である。 図１における線材巻装構造を示す斜視図である。 線材巻装構造を示す側面図である。 図３における４−４の断面を示す断面図である。 螺旋巻装部材による対象線材の巻束後を示す断面図１である。 螺旋巻装部材による対象線材の巻束後を示す断面図２である。 螺旋巻装部材による対象線材の巻束後を示す断面図３である。 螺旋巻装部材による対象線材の巻装後に、電子装置に結合し応用されたことを示す概略図１である。 螺旋巻装部材による対象線材の巻装後に、電子装置に結合し応用されたことを示す概略図２である。 螺旋巻装部材による対象線材の巻装後に、電子装置に結合し応用されたことを示す概略図３である。 螺旋巻装部材による対象線材の巻装前に、対象線材が先ず巻束材料層で巻束されることを示す概略図である。 螺旋巻装部材による対象線材の巻装前に、対象線材の小領域が先ず巻束材料層で巻束されることを示す概略図である。 本発明に係る第２実施形態の斜視図で、螺旋巻装部材には短い巻装距離を有する。 本発明に係る第３実施形態の斜視図で、螺旋巻装部材は円形の断面形状をしている。 本発明に係る第４実施形態の斜視図で、螺旋巻装部材は２つ以上の領域構造を備える。 複数本の信号伝送線が束状構造に結束されて対象線材となった後、螺旋巻装部材で巻装することを示す斜視図である。 本発明に係る対象線材は少なくとも１対の差動モードの高周波の伝送信号を含む。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
本発明の実施形態に係る線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造につき、第１図は本発明に係る第１実施形態の斜視図である。
本発明に係る線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造１は対象線材２の事前設定された巻装領域Ｓを巻装することができる。
事前設定された巻装領域Ｓは対象線材２の第１接続領域２１と第２接続領域２２の間にある。
本実施形態では、対象線材２は複数本の導線単体２３を備えて、延伸方向Ｉ１に延伸して束状構造に結束される。
第１接続領域２１と第２接続領域２２はコネクタ、プラグインスロットを配置したり又は単純な出力端子の型態でもよい。

対象線材２は薄膜印刷電子ケーブル、フレキシブルフラットケーブル(FFC)、フレキシブルプリント配線板(FPC)、電子線、テフロン線、同軸ケーブルのうちの１つでよい。
図示する様に、対象線材２の各導線単体２３は第１表面と第２表面を備えたフレキシブルプリント配線板で構成される。
フレキシブルプリント配線板の第１接続領域２１と第２接続領域２２の間はクラスター領域を形成し、このクラスター領域はフレキシブル基板の延伸方向に切断して形成された複数本の導線単体２３によって構成される。導線単体２３は独自に湾曲することができる。

図２は図１における線材巻装構造１を示す斜視図、図３は線材巻装構造１を示す側面図、図４は図３における４−４の断面を示す断面図である。
本発明の線材巻装構造１は少なくとも１つの螺旋巻装部材１１を備え、対象線材２の巻装領域Ｓを巻装して、巻装領域Ｓの各導線単体２３を束状構造に巻束する。
螺旋巻装部材１１は事前設定された巻装距離ｄ１、事前設定された螺旋角度θ、事前設定された巻装直径ｄ２によって一体成型で製作され、巻装方向Ｉ２に事前設定された長さを延伸する。
螺旋巻装部材１１は絶縁材料、電磁遮蔽材料等の材料のうちの１つでの製作が可能である。

図５は螺旋巻装部材１１が対象線材２を巻束した後、螺旋巻装部材１１の内壁面と対象線材２の間の少なくとも一部に残余スペース３を空けることで、螺旋巻装部材の内壁面が対象線材の外表面に対向可能に滑動して接触することを示している。
対象線材２が束状構造に結束された際の断面形状は円形、方形、矩形等の形状うちの１つでよく（同時に図５、６を参照）、螺旋巻装部材１１、１１ａ、１１ｂ本体の断面形状は円形、方形、矩形等の形状のうちの１つでよい（同時に図５、６、７参照）。

図８は本発明の螺旋巻装部材１１が対象線材２を巻装した後、電子装置４（例：ノートパソコンや携帯電話）に結合し応用され、電子装置４の本体４１と回転操作可能なスクリーン４２との間の信号伝送に用いられることを示している。
図面は、螺旋巻装部材１１が対象線材２を巻装すると、電子装置４に設けられた回転軸部材５の貫通孔５１、５２を挿通することを示している。
スクリーン４２が本体４１上で前後、水平、反転等の操作が行われると、線材２は線材巻装構造１の螺旋巻装部材１１に保護、隔離され、螺旋巻装部材１１内で自由に伸展可能で、如何なる応力にも影響されない。

図９は本発明の螺旋巻装部材１１が対象線材２を巻装した後、電子装置４に結合して応用された別の型態である回転軸部材を示す概略図である。
図面は、螺旋巻装部材１１が対象線材２を巻装した後、電子装置４に設けられた回転軸部材５の貫通孔５１、５３を挿通することを示している。
スクリーン４２が本体４１上で前後に偏向して操作されると、線材２が同様に線材巻装構造１の螺旋巻装部材１１に保護、隔離され、螺旋巻装部材１１内で自由に伸展可能で、如何なる応力にも影響されない。

図１０は本発明の螺旋巻装部材１１が対象線材２を巻装した後、自由に湾曲させて例えば回路板に応用されたことを示す概略図である。
図面は、螺旋巻装部材１１が対象線材２を巻装すると、基板６上に穿設された各種電子部品６１間のルートを通過して湾曲して延伸し、線材２が線材巻装構造１の螺旋巻装部材１１に保護、隔離されることを示している。

図１１は本発明の螺旋巻装部材１１が対象線材２を巻装する前に、対象線材２の表面が先ず巻束材料層７で巻束されることを示しているが、巻束材料層７は絶縁材料、電磁遮蔽材料のうちの１つで製作が可能である。
巻束材料層７は対象線材２の巻装領域Ｓ全体に巻束可能で、対象線材２の巻装領域Ｓの小領域のみに巻束することも可能である（図１２参照）。

本発明の螺旋巻装部材１１は異なる産業の異なるニーズに応じて巻装距離ｄ１、螺旋角度θ、巻装直径ｄ２、断面形状の変更が可能で、例えば図１３では螺旋巻装部材１１に短い巻装距離ｄ１’があることを示しており、また図１４では螺旋巻装部材１１に円形の断面形状があることを示している。

異なるニーズに応じて、本発明の螺旋巻装部材を単一領域に製作することが可能で（図２、図１３又は図１４参照）、また、同一の螺旋巻装部材を複数個の領域に分割することも可能である。
例えば図１５に示すように、２つの領域Ｓ１、Ｓ２を含み、各領域Ｓ１、Ｓ２は各々事前設定された巻装距離、事前設定された螺旋角度、事前設定された巻装直径によって一体成型で製作が可能で、巻装方向に事前設定された長さを延伸する。

さらに、前記実施形態の対象線材２はフレキシブルフラットケーブルの複数本のクラスター線で構成される。本発明は複数本の信号伝送線８を束状構造に結束する場合に応用され、図１６に示すように、各信号伝送線８は導電線８１を含み、導電線８１の外層の絶縁層８２を被覆する。

図１７は本発明の対象線材は一般の電気信号を伝送する以外に、少なくとも１対(one pair)の差動モード(differential Mode)の高周波の信号伝送線８１ａ、８１ｂを備えることも可能であることを示している。

上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。

１ 線材巻装構造
１１、１１ａ、１１ｂ 螺旋巻装部材
２ 対象線材
２１ 第１接続領域
２２ 第２接続領域
２３ 導線単体
３ 残余スペース
４ 電子装置
４１ 本体
４２ スクリーン
５ 回転軸部材
５１、５２、５３ 貫通孔
６ 基板
６１ 電子部品
７ 巻束材料層
８ 信号伝送線
８１ 導電線
８１ａ、８１ｂ 差動モードの高周波の信号伝送線
８２ 絶縁層
Ｉ１ 延伸方向
Ｉ２ 巻装方向
ｄ１、ｄ１’ 巻装距離
ｄ２ 巻装直径
Ｓ 巻装領域
Ｓ１、Ｓ２ 領域
θ 螺旋角度

Claims (29)

1. 複数本の導線単体を備え、延伸した該複数本の導線単体を束状に結束して巻装領域を形成する対象線材と、
   前記対象線材の巻装領域に巻装して、前記巻装領域の各導線単体を束状構造に巻束する少なくとも１つの螺旋巻装部材と、を含み、
   前記対象線材は、延伸方向に延伸したフレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板の一端にある少なくとも１つの第１接続領域と、
   前記フレキシブル基板の前記第１接続領域に相反する他端にある少なくとも１つの第２接続領域と、
   前記第１接続領域と前記第２接続領域の間に接続され、前記フレキシブル基板の延伸方向に切断して形成された複数本の導線単体を束状に結束して構成され、前記各導線単体は独自に湾曲することができる少なくとも１つのクラスター領域と、を含み、
   前記螺旋巻装部材は少なくとも１つの領域を含み、
   各領域は事前設定された巻装距離、事前設定された螺旋角度、事前設定された巻装直径によって一体成型で製作され、巻装方向に事前設定した長さを延伸し、前記対象線材は前記螺旋巻装部材が螺旋状に巻装されると、前記螺旋巻装部材は前記対象線材に対向可能に滑動して接触して、線材外部の保護構造を形成することを特徴とする線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
2. 前記対象線材は、束状構造に結束された複数本の信号伝送線を含み、前記各信号伝送線は導電線と前記導電線の外層を被覆する絶縁層を含むことを特徴とする請求項１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
3. 前記螺旋巻装部材は絶縁材料、電磁遮蔽材料のうちの１つの材料で製作されることを特徴とする請求項１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
4. 前記螺旋巻装部材の断面形状は円形、方形、矩形の形状のうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
5. 前記対象線材は束状構造に結束されると、その断面形状が円形、方形、矩形の形状のうちの１つとなることを特徴とする請求項１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
6. 前記螺旋巻装部材が前記対象線材を巻装した後、回転軸部材の貫通孔を挿通することを特徴とする請求項１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
7. 前記対象線材の第1端は回転軸部材の一端にある第1物件に接続され、第２端は回転軸部材の他端にある第２物件に接続されることを特徴とする請求項６に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
8. 対象線材内には少なくとも１対の差動モードの高周波の信号伝送線を含むことを特徴とする請求項１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
9. 前記螺旋巻装部材が前記対象線材を巻装すると、事前設定されたルートに沿って湾曲して延伸することを特徴とする請求項１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
10. 前記対象線材は前記巻装領域内に少なくとも１つの結束領域を含み、巻束材料層が結束されて位置決めされ、前記巻装領域で前記螺旋巻装部材を巻装することを特徴とする請求項１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
11. 前記巻束材料層は絶縁材料、電磁遮蔽材料のうちの１つの材料で製作されることを特徴とする請求項１０に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
12. 複数本の導線単体を備え、延伸した該複数本の導線単体を束状に結束して巻装領域を形成する対象線材と、
    前記対象線材の巻装領域に巻装して、前記巻装領域の各導線単体を束状構造に巻束する少なくとも１つの螺旋巻装部材と、を含み、
    前記螺旋巻装部材は少なくとも１つの領域を含み、
    各領域は事前設定された巻装距離、事前設定された螺旋角度、事前設定された巻装直径によって一体成型で製作され、巻装方向に事前設定した長さを延伸し、前記螺旋巻装部材は電磁遮蔽材料で製作され、前記対象線材は前記螺旋巻装部材が螺旋状に巻装されると、前記螺旋巻装部材は前記対象線材に対向可能に滑動して接触して、線材外部の保護構造を形成し、
    前記螺旋巻装部材が前記対象線材を巻装した後、回転軸部材の貫通孔を挿通することを特徴とする線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
13. 前記対象線材は、束状構造に結束された複数本の信号伝送線を含み、前記各信号伝送線は導電線と前記導電線の外層を被覆する絶縁層を含むことを特徴とする請求項１２に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
14. 前記螺旋巻装部材の断面形状は円形、方形、矩形の形状のうちの１つであることを特徴とする請求項１２に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
15. 前記対象線材は束状構造に結束されると、その断面形状が円形、方形、矩形の形状のうちの１つとなることを特徴とする請求項１２に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
16. 前記対象線材の第1端は回転軸部材の一端にある第1物件に接続され、第２端は回転軸部材の他端にある第２物件に接続されることを特徴とする請求項１７に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
17. 対象線材内には少なくとも１対の差動モードの高周波の信号伝送線を含むことを特徴とする請求項１２に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
18. 前記螺旋巻装部材が前記対象線材を巻装すると、事前設定されたルートに沿って湾曲して延伸することを特徴とする請求項１２に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
19. 前記対象線材は前記巻装領域内に少なくとも１つの結束領域を含み、巻束材料層が結束されて位置決めされ、前記巻装領域で前記螺旋巻装部材を巻装することを特徴とする請求項１２に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
20. 前記巻束材料層は絶縁材料、電磁遮蔽材料のうちの１つの材料で製作されることを特徴とする請求項１９に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
21. 複数本の導線単体を備え、延伸した該複数本の導線単体を束状に結束して巻装領域を形成する対象線材と、
    前記対象線材の巻装領域に巻装して、前記巻装領域の各導線単体を束状構造に巻束する少なくとも１つの螺旋巻装部材と、を含み、
    前記対象線材内には少なくとも１対の差動モードの高周波の信号伝送線を含むことを特徴とし、
    前記螺旋巻装部材は少なくとも１つの領域を含み、
    各領域は事前設定された巻装距離、事前設定された螺旋角度、事前設定された巻装直径によって一体成型で製作され、巻装方向に事前設定した長さを延伸し、前記対象線材は前記螺旋巻装部材が螺旋状に巻装されると、前記螺旋巻装部材は前記対象線材に対向可能に滑動して接触して、線材外部の保護構造を形成し、
    前記螺旋巻装部材が前記対象線材を巻装した後、回転軸部材の貫通孔を挿通することを特徴とする線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
22. 前記対象線材は、束状構造に結束された複数本の信号伝送線を含み、前記各信号伝送線は導電線と前記導電線の外層を被覆する絶縁層を含むことを特徴とする請求項２１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
23. 前記螺旋巻装部材は絶縁材料、電磁遮蔽材料のうちの１つの材料で製作されることを特徴とする請求項２１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
24. 前記螺旋巻装部材の断面形状は円形、方形、矩形の形状のうちの１つであることを特徴とする請求項２１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
25. 前記対象線材は束状構造に結束されると、その断面形状が円形、方形、矩形の形状のうちの１つとなることを特徴とする請求項２１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
26. 前記対象線材の第1端は回転軸部材の一端にある第1物件に接続され、第２端は回転軸部材の他端にある第２物件に接続されることを特徴とする請求項２１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
27. 前記螺旋巻装部材が前記対象線材を巻装すると、事前設定されたルートに沿って湾曲して延伸することを特徴とする請求項２１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
28. 前記対象線材は前記巻装領域内に少なくとも１つの結束領域を含み、巻束材料層が結束されて位置決めされ、前記巻装領域で前記螺旋巻装部材を巻装することを特徴とする請求項２１に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。
29. 前記巻束材料層は絶縁材料、電磁遮蔽材料のうちの１つの材料で製作されることを特徴とする請求項２８に記載の線材に対向可能に滑動して接触する線材巻装構造。

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