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JP2009224142A - 細径同軸ケーブルハーネスおよびその製造方法 - Google Patents

細径同軸ケーブルハーネスおよびその製造方法 Download PDF

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Nobuyuki Yamazaki
信之 山崎
Kenki Ishimoto
健輝 石元
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Abstract

【課題】ハーネスの中間部分の形状を所望の形状としやすく、かつその形状を安定して維持することのできる細径同軸ケーブルハーネスおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の細径同軸ケーブル24により構成されるサブユニット30が複数集合されている細径同軸ケーブルハーネスであって、サブユニット30は、複数の細径同軸ケーブル24が平面状に並列された状態で一括押し出し被覆により一体化され、複数のサブユニット30が、それぞれの細径同軸ケーブル24の並列面に対して垂直な方向に重ねられて一体化されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、細径同軸ケーブルを複数集合させた細径同軸ケーブルハーネスおよびその製造方法に関する。
近年、携帯端末や小型ビデオカメラなどの普及により、これら電子機器の小型化や高画質化が求められている。これらに対応するために、機器本体と液晶表示部との接続や機器内の配線などに、極めて細い同軸ケーブルが用いられている。それらは配線の容易性から、複数本の同軸ケーブルを集合一体化させた同軸ケーブルハーネスとして用いられている。
同軸ケーブルハーネスは、通常、端末部分では電気コネクタなどが接続され、ハーネスの中間部分では、複数本の同軸ケーブルを束ねた部分が形成される。複数本の同軸ケーブルを束ねるには、接着テープ等の束ね部材を用いることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−235690号公報
同軸ケーブルハーネスの配線スペース等の都合により、束ねた部分の厚さを薄く抑えたい場合には、束ねる部分を幅広の平たい形状にすることが考えられる。
本発明の目的は、ハーネスの中間部分の形状を所望の薄い形状としやすく、かつその形状を安定して維持することのできる細径同軸ケーブルハーネスおよびその製造方法を提供することにある。
前記課題を解決することのできる本発明に係る細径同軸ケーブルハーネスは、複数の細径同軸ケーブルにより構成されるサブユニットが複数集合されている細径同軸ケーブルハーネスであって、
前記サブユニットは、複数の前記細径同軸ケーブルが平面状に並列された状態で一括押し出し被覆により一体化され、
複数の前記サブユニットが、それぞれの前記細径同軸ケーブルの並列面に対して垂直な方向に重ねられて一体化されていることを特徴とする。
本発明に係る細径同軸ケーブルハーネスにおいて、前記サブユニットにおける前記細径同軸ケーブル同士の間に、前記細径同軸ケーブルの軸方向に沿った溝が形成されていることを特徴とする。
本発明に係る細径同軸ケーブルハーネスにおいて、前記サブユニットの外被が除去されて前記細径同軸ケーブル1本ずつに分岐されている箇所を有することが好ましい。
また、本発明に係る細径同軸ケーブルハーネスの製造方法は、複数の細径同軸ケーブルを平面状に並列した状態で一括押し出し被覆により一体化してサブユニットを形成し、
複数の前記サブユニットを、それぞれの前記細径同軸ケーブルの並列面に対して垂直な方向に重ねて一体化することを特徴とする。
本発明の細径同軸ケーブルハーネスは、複数の細径同軸ケーブルが平面状に並列されて一体化しているサブユニットを重ねて一体化したものであるため、細径同軸ケーブルを所望の配列に並べた状態でその形状が安定している。したがって、断面形状の幅や厚さを、用途に合わせた最適な寸法として維持することができ、限られた高さや幅の配線空間に無理なく収容することができる。また、この細径同軸ケーブルハーネスは、サブユニット内の細径同軸ケーブルの並列方向に剛性が高くなるため、サブユニット同士の重なり方向に屈曲しやすい。ハーネスを屈曲させるような使用環境の場合、その屈曲方向とサブユニット同士の重なり方向を一致させることで、屈曲抵抗の低減を図ることができる。
以下、本発明に係る細径同軸ケーブルハーネスおよびその製造方法の実施形態の例を、図面を参照しつつ説明する。
図1および図2に示すように、本実施形態では、上下に重ねて配置され前後(図1,図2の左右方向)に水平移動する二つの基板11,12間が、複数本(20〜60本)の細径同軸ケーブル24を含む細径同軸ケーブルハーネス20によって接続されている。基板11,12は、例えば、携帯電話等の機器の相対的にスライドする筐体内にそれぞれ組み込まれている。細径同軸ケーブルハーネス20の両方の端末は、コネクタ25を取り付けて成端処理することで、基板11,12との接続を容易としている。そして、細径同軸ケーブルハーネス20は、両端部21a,21bを除く中間部23では複数の細径同軸ケーブル24が一体化されており、全体としてU字状(またはJ字状)になるように両基板に接続されている。これにより、細径同軸ケーブルハーネス20を基板11,12の平面視方向におけるU字状形状として両基板11,12間に配線することができる。なお、図1は細径同軸ケーブルハーネス20の両端部21a,21bが最も離れた状態であり、図2は両端部21a,21bが最も近接した状態である。基板11,12の水平移動距離は、例えば30mmから60mm程度である。
また、細径同軸ケーブルハーネス20は、スライドする筐体以外の機器内配線にも使用できる。図1、図2は直線状の動きを例にとったが、基板が水平移動する機構、全てにおいて本発明は有効である。たとえば、一端のコネクタが他端のコネクタに対して円弧状の軌跡を描くように移動する場合や、L字状、U字状の軌跡を描いて移動する場合などの適用も含まれる。例えば、図3に示すように、筐体同士が相対的に回動する携帯電話等の機器に組み込んで使用することもできる。
図3の例では、非移動側の筐体42に直線溝42aと曲線溝42bが形成され、これらの溝42a,42bに移動側の筐体41に設けられたピン41a,41bが嵌挿されている。筐体41の移動時には、図3(A)に示した状態から、筐体41がピン41aの移動に伴い上方に変位するとともにピン41bの移動に伴い反時計回りに回動され、図3(B)の状態を経て、筐体41がピン41aの移動に伴い下方に変位するとともにピン41bの移動に伴いさらに反時計回りに回動されて、図3(C)の状態となる。これにより、筐体41が筐体42に対して90度回転される。このとき、筐体41の基板と筐体42の基板に接続された細径同軸ケーブルハーネス20は、筐体42に接続された端部21b付近は動かず、筐体41に接続された端部21aが上下に変位するとともに90度回動する。図3(A)から(C)の動きと、その逆の動きの繰り返しにより、細径同軸ケーブルハーネス20には端部21a近傍部分が繰り返し曲げられ、筐体41,42内で摺動される。
細径同軸ケーブル24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、外部導体を有する構成であり、それぞれの端部21a,21b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で露出している。外部導体の周囲に、絶縁被覆層があっても良い。また、細径同軸ケーブルハーネス20には、複数本の細径同軸ケーブルの他に、外部導体のない細径絶縁ケーブルが含まれていても良い。なお、図面では細径同軸ケーブル24の本数を少なく示して簡略化している。
細径同軸ケーブルハーネス20は、平面図でみて基板の幅方向(図1(A)の両矢印Wの方向)に湾曲されている。基板11,12の幅が数cmあるので、この方向の曲げ径を十分確保することができる。例えば、図1(A)に示すように、細径同軸ケーブルハーネス20の一方の端部21aがスライド方向に対して上基板11の右側(図1(A)において上側)に接続されていれば、他方の端部21bをスライド方向に対して下基板12の左側(図1(A)において下側)に接続する。細径同軸ケーブルハーネス20はU字状に曲げられているが、細径同軸ケーブルハーネス20を収容するスペースを小さくするためには、U字の幅(直線部分の間隔)が狭いほどよい。
従来のFPC(フレキシブルプリント基板)を用いた場合は、FPCは両基板11,12の間で、基板の平面方向と直交する方向で曲げられるので、その曲げ径を確保するために両基板11,12の隙間を大きくする必要がある。本発明では、両基板11,12の隙間は、細径同軸ケーブルハーネス20の厚さ程度で十分であり、FPCを使用する場合のように大きくとる必要がなく、機器の薄型化を図ることができる。
図4は、細径同軸ケーブルハーネス20の中間部23の断面斜視図である。図4に示すように、中間部23は、複数の細径同軸ケーブル24により構成されるサブユニット30を、複数集合させて一体化した構造を有している。サブユニット30は、複数本(図4に示す例では5本)の細径同軸ケーブル24を平面状に並列させて、その周囲を樹脂で覆って一体化させたものであり、サブユニットの形成に用いる樹脂は、熱可塑性樹脂や紫外線硬化型樹脂等を使用できる。熱可塑性樹脂を用いる場合には、サブユニットを構成する数の細径同軸ケーブル24を並列させてダイスに通して一括押し出し被覆すればよく、紫外線硬化型樹脂を用いる場合には、細径同軸ケーブル24を並列させてダイスに通して樹脂を塗布して、塗布された樹脂に紫外線を照射すればよい。
このように形成されたサブユニット30を必要な心数となるように複数本(図4の例では8本)、細径同軸ケーブル24の並列面に対して垂直な方向(図4中矢印で示すサブユニット30の厚さ方向)に重ねて一体化させることで、中間部23が形成されている。サブユニット30同士を一体化させるには、サブユニット30の表面の樹脂同士を接着するか、加熱して溶着するか、並列させたサブユニット30の周囲をさらに樹脂で覆う(押し出し被覆等)か、テープで周囲を巻きつけるか、の何れかを採用できる。生産性と長さ方向に均一な寸法とできる点で押出被覆が好ましい。長尺のサブユニット30を複数本重ねて押出被覆し、長尺の細径同軸ケーブルハーネスを得る。それを所定の長さに切り分けて末端の被覆を除去してコネクタ付けするなどの加工をする。
サブユニット30の外被に熱可塑性樹脂を使用した場合は、サブユニットを重ねて型に嵌めるなどして加熱して一体化することもできる。この場合は、サブユニット30を所定の長さに切り分けてから重ねて加熱一体化することもでき、重ねて加熱一体化してから所定の長さに切り分けることもできる。その後、末端の被覆除去等の加工をする。
中間部23の断面構造は、40本の細径同軸ケーブル24が5×8の行列状に配置されたものであり、細径同軸ケーブル24を単純に束ねた構造と比較して形状が安定している。そのため、中間部23の厚さや幅を、配線スペースに合わせて所望の寸法とすることができ、その形状を安定させることができる。
サブユニット30は、その幅に対して厚さが小さいことから、幅方向(細径同軸ケーブルが配列される方向)の剛性が大きく、厚さ方向に曲がり易くなっているため、このサブユニット30を厚さ方向に重ねた中間部23もまた、サブユニット30の厚さ方向に曲がり易い構造である。したがって、この曲がり易い方向と細径同軸ケーブルハーネス20の使用時の曲げ方向が一致するように、両端部21a,21bの成端処理の向き(例えばコネクタを付ける向き)を設定することが望ましい。図1及び図2に示した例では、サブユニット30の厚さ方向を基板11,12のスライド方向の平面に沿う方向に合わせるとよい。そのとき、サブユニット30の幅が細径同軸ケーブルハーネス20の中間部23の厚さとなり、基板11,12の厚さ方向に要する細径同軸ケーブルハーネス20の高さは、サブユニット30の幅寸法となる。
図4に示した例では、5本の細径同軸ケーブル24を並列させたサブユニット30を8本重ねたものであるが、例えば4本の細径同軸ケーブル24を並列させたサブユニット30を10本重ねたものとすると、細径同軸ケーブルハーネス20に含まれる細径同軸ケーブル24の本数を変更せずに、その厚さをさらに小さくすることができる。
また、図5に示すように、他の中間部23aの例として、8本の細径同軸ケーブル24を並列させたサブユニット31を5本重ねた構造とすると、サブユニット31を重ねた方向の寸法がサブユニット31内の細径同軸ケーブル24の並列方向の寸法より小さくなる。中間部23aの曲がり易い方向は、図5に矢印で示すようにサブユニット31を重ねた方向である。したがって、図5における上下方向に中間部23aを曲げる配線形態で、厚さを小さくして配線したい場合には、サブユニット31を重ねた方向を厚さ(高さ)方向にすればよい。さらに厚さを小さくしたい場合には、10本の細径同軸ケーブル24を並列させたサブユニットを4本重ねたものとすればよい。
このように、細径同軸ケーブルハーネスに含まれる細径同軸ケーブルの本数を変更せずに、サブユニットに含まれる細径同軸ケーブルの本数とサブユニットの本数の組み合わせを変更することで、中間部の断面形状の幅や厚さを、用途に合わせた最適な寸法とすることができ、配線の空間利用効率を向上させることができる。また、中間部の屈曲し易い方向を使用時の屈曲方向と一致させることで、細径同軸ケーブルハーネスの屈曲抵抗の低減を図ることができる。
図6に、サブユニットの形態例を示す。図6(a)に示すサブユニット32は、中心導体26、内部絶縁体27、外部導体28からなる細径同軸ケーブル24を間隔をあけて4本並列に配置し、それらを共通の絶縁樹脂の外被36で一括被覆したものである。外被36は、前述のように熱可塑性樹脂や紫外線硬化型樹脂等を使用できる。各外部導体28の細径同軸ケーブル24同士は外被36によって絶縁される。外被36を共通化することで、細径同軸ケーブル24の並列ピッチを極力小さくすることが可能である。細径同軸ケーブル24にサブユニットの外被36を押出被覆するので外部導体28同士が接触しないように間隔を保つことができ、サブユニット32の寸法精度に優れサブユニット32の幅や厚さが長さ方向に変動しない。したがってサブユニット32を一体化したハーネスの寸法も長さ方向に均一になり、実装スペースとハーネスのクリアランスを最小にした場合でも筐体や基板と干渉することが無く、摺動性を損なうことは無い。
図6(b)に示すサブユニット34は、中心導体26、内部絶縁体27、外部導体28からなる細径同軸ケーブル24を隙間をあけて4本並列に配置し、それらを共通の絶縁樹脂の外被36で一括被覆したものである。但し、外被36には細径同軸ケーブル24a同士の間で軸方向に沿った溝39が形成されている。この溝39は、外被36を一括被覆する際のダイスの形状により形成することができる。このサブユニット34においても、外被36を共通化することで、細径同軸ケーブル24の並列ピッチを極力小さくすることが可能となっている。
図6(c)に示すサブユニット35は、中心導体26、内部絶縁体27、外部導体28、絶縁被覆層29からなる細径同軸ケーブル24aを4本並列に配置し、それらを共通の絶縁樹脂の外被37で一括被覆したものである。このサブユニット35では、隣り合う細径同軸ケーブル24a同士を接触させてもよいし、適宜間隔をあけて配置してもよい。
細径同軸ケーブル24,24aは、例えばAWG(American Wire Gauge)の規格によるAWG42、またはAWG42よりも細い極細同軸ケーブルを用いるのが望ましい。AWG42の細径同軸ケーブル24aは、中心導体26が、例えば外径0.025mmの銀メッキ銅合金の素線を7本撚って形成されている。また、内部絶縁体27は、中心導体26の外周面を被覆する例えばPFA等のフッ素樹脂からなり外径0.17mmに形成されている。さらに、外部導体28は、外径0.03mmの例えば銀メッキ銅合金の素線aを内部絶縁体27の外周面に横巻きで螺旋状に巻き付けることで外径0.25mm程度に形成されている。加えて、絶縁被覆層29は外部導体28の外周面を被覆する例えばPFA等のフッ素樹脂からなり、AWG42の場合は外径0.30mm程度に形成されている。
AWG42の細径同軸ケーブル24は、外部導体28までの直径が0.25mm程度であり、図6(a),(b)のように4本を並列してもサブユニット32,34の幅は1mm程度ですむ。また、絶縁被覆層29を有するAWG42の細径同軸ケーブル24aは、絶縁被覆層29の直径が0.30mm程度である。AWG42よりも細い極細同軸ケーブルを用いることで、中間部23の幅や厚さを小さくでき、配線の省スペース化を図ることができる。また、細径同軸ケーブルハーネス20が曲がり易くなり、両基板11,12がスライドするときの抵抗を小さくすることができる。
細径同軸ケーブルハーネス20は、40本から50本程度の細径同軸ケーブルを含むものである。絶縁被覆層29を有するAWG42の細径同軸ケーブル24aを40本含む細径同軸ケーブルハーネス20において、4本の細径同軸ケーブル24aを外被37で覆ったサブユニット35(図6(c)参照)を10本重ねて形成した場合、中間部の幅は3〜4mm程度、高さ(厚さ)は1mm強となり、5本の細径同軸ケーブル24aを外被で覆ったサブユニットを8本重ねて形成した場合、中間部の幅は3mm程度、高さ(厚さ)は2mm弱となる。
図7に示すように、細径同軸ケーブルハーネス20の両端部21a,21bでは、細径同軸ケーブル24,24aが1本ずつに分岐され、それぞれコネクタ25に接続されている。
絶縁被覆層29を含まない細径同軸ケーブル24aが一括被覆されているサブユニットの場合には、一括被覆されている共通の外被を切り分けて細径同軸ケーブル24aを1本ずつに分岐させる。その後、細径同軸ケーブル24aを並列に配置して治具あるいはテープ等(図示省略)で保持し、複数の細径同軸ケーブル24aの端部を口出し処理する。この口出し処理は、YAGレーザあるいはCOレーザ等のレーザ加工機を用いて行うもので、まず、COレーザの波長や強度を調整して複数の細径同軸ケーブル24aの外被を切断し端部側を引き抜いて除去する。次に、YAGレーザの波長や強度を調整して複数の細径同軸ケーブル24aの外部導体28を切断し端部側の外部導体を引き抜いて除去する。その後、COレーザの波長や強度を調整して複数の細径同軸ケーブル24aの内部絶縁体27を切断し端部側の内部絶縁体を引き抜いて除去する。口出し処理を行ったら、コネクタ25に接続加工する。
絶縁被覆層29を含む細径同軸ケーブル24が一括被覆されているサブユニットの場合には、一括被覆されている共通の外被を、端部から所定の長さのところで軸に直交する方向に切れ目を入れ、端部側を引き抜いて除去する。その後、前記のようにレーザ加工により口出し処理を行う。
図7に示すように、中間部23では細径同軸ケーブル24,24aが所定の配列で並んでおり、その形状も安定しているため、口出し処理した各ケーブルをコネクタ25のどの接続端子に接続すればよいか、識別しやすく、作業性が良好である。
図7の例では、40本のケーブルを一つのコネクタ25に接続しているが、図8に示すように、40本を二つ(二つ以上も可能)のコネクタ25に分けて接続してもよい。二つのコネクタ25は、図8に示すように上下二列に並列に配置するか、もしくは直列に配置してもよい。
細径同軸ケーブルハーネス20を細径同軸ケーブル1本ずつに分岐するのは、細径同軸ケーブルハーネス20の端部に限らず、任意の箇所で分岐することができる。例えば、図10に示すように細径同軸ケーブル24の中間部23bでサブユニットの外被を除去して、細径同軸ケーブル24を露出させる。そして、細径同軸ケーブル24にテープを巻き付けるなどして束ねてもよい。これにより細径同軸ケーブル24の配線の自由度をより高めることができる。例えば、細径同軸ケーブル24を捻回させる必要がある場合に細径同軸ケーブル24を露出させて捻回して配線することができる。さらに、このときに図11に示すように複数の束23cに束ねてもよい。例えば、細径同軸ケーブルハーネス20を曲げたときに外側のケーブル24と内側のケーブル24との配線長の長さが大きい場合には、内側となるケーブルの群をたるませるように配線して長さの違いを吸収することができる。必ずしもテープ等で細径同軸ケーブル24を束ねる必要はなく、細径同軸ケーブル24を露出させたままでもよい。
両端部21a,21bで1本ずつに分岐する長さを調整するか、一定長さで分岐した後に適宜切断して長さを調整することで、中間部23に対するコネクタ25の向きを設定することができる。図1,図2,図3,図7,図8の例では、中間部23の長手方向に対してコネクタ25の長手方向が直交する向きとなっている。
図9に示すように、細径同軸ケーブルハーネス20の細径同軸ケーブル24を基板11,12に直付けして成端処理することも可能である。細径同軸ケーブル24を基板11,12に直付けする場合には、並列させた細径同軸ケーブル24の端末を基板11,12に対してフィルムなどで仮止めし、外部導体にグランドバー25aを接続し、ピッチを固定してから細径同軸ケーブル24の端末の中心導体を基板11,12の接続端子に半田付けで接続すればよい。図9の例では、中間部23の長手方向に対してコネクタ25の長手方向が一致する向きを示しており、コネクタ付けする場合もこのような向きにすることができる。コネクタの向きに応じて各線の長さを調整する。
また、細径同軸ケーブルハーネス20の端を、前記コネクタ25の替わりにFPC(Flexible Printed Circuits)に接続し、FPCを基板11,12に取り付けることもできる。
また、細径同軸ケーブルハーネス20は、スライドする筐体間以外の配線にも使用できる。
また、本発明の細径同軸ケーブルハーネスには、外部導体を有さない絶縁電線を適宜混在させることができる。絶縁電線をグランドとして使用することや、絶縁電線を給電線として使用することができる。
(A)は本発明の細径同軸ケーブルハーネスに係る実施形態の例を示す平面図、(B)はその側面図である。 (A)は上下の基板を重ねた状態を示す平面図、(B)はその側面図である。 細径同軸ケーブルハーネスを、筐体が回動する携帯電話内に配線した例を示す平面図である。 図1の細径同軸ケーブルハーネスの中間部の断面斜視図である。 中間部におけるケーブル及びサブユニットの配列を変更した例を示す断面斜視図である。 サブユニットの構造例を示す断面図である。 細径同軸ケーブルハーネスの端部をコネクタ付けした状態を示す斜視図である。 細径同軸ケーブルハーネスの端部を二列にコネクタ付けした状態を示す斜視図である。 細径同軸ケーブルハーネスを基板に直付けした状態の例を示す平面図である。 細径同軸ケーブルハーネスの中間部で細径同軸ケーブル1本ずつに分岐した例を示す平面図である。 図10のさらに別の例を示す平面図である。
符号の説明
11,12…基板、20…細径同軸ケーブルハーネス、21a,21b…端部、23…中間部、24,24a…細径同軸ケーブル、25…コネクタ、31〜35…サブユニット。

Claims (4)

  1. 複数の細径同軸ケーブルにより構成されるサブユニットが複数集合されている細径同軸ケーブルハーネスであって、
    前記サブユニットは、複数の前記細径同軸ケーブルが平面状に並列された状態で一括押し出し被覆により一体化され、
    複数の前記サブユニットが、それぞれの前記細径同軸ケーブルの並列面に対して垂直な方向に重ねられて一体化されていることを特徴とする細径同軸ケーブルハーネス。
  2. 請求項1に記載の細径同軸ケーブルハーネスであって、
    前記サブユニットにおける前記細径同軸ケーブル同士の間に、前記細径同軸ケーブルの軸方向に沿った溝が形成されていることを特徴とする細径同軸ケーブルハーネス。
  3. 請求項1または2に記載の細径同軸ケーブルハーネスであって、
    前記サブユニットの外被が除去されて前記細径同軸ケーブル1本ずつに分岐されている箇所を有することを特徴とする細径同軸ケーブルハーネス。
  4. 複数の細径同軸ケーブルを平面状に並列した状態で一括押し出し被覆により一体化してサブユニットを形成し、
    複数の前記サブユニットを、それぞれの前記細径同軸ケーブルの並列面に対して垂直な方向に重ねて一体化することを特徴とする細径同軸ケーブルハーネスの製造方法。
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