專利名稱：扁帶形末端的撓性互聯(lián)電纜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的領(lǐng)域是多線電纜，更具體地涉及小型同軸電纜。
背景技術(shù)：
有些特定要求的應(yīng)用中要求微型多線電纜組件。當需要的導(dǎo)體的數(shù)量很多時，為了使電纜避免出現(xiàn)不期望的龐大體積，必須使用很好的導(dǎo)體。為了限制電噪聲和干擾，在導(dǎo)體中采用帶有屏蔽層的同軸線。中心導(dǎo)體外面包裹著一層電介質(zhì)套，電介質(zhì)套把它與具有導(dǎo)電性的屏蔽層電氣意義上地隔離開。這樣的電線束外面包裹著一個導(dǎo)電的編織屏蔽層，外面還有一個保護套。
在一些需要用很多不同種類導(dǎo)體的應(yīng)用中，期望電纜非常柔軟，容易彎曲或者叫“松軟(floppy)”。比如有一種連接醫(yī)用超聲感應(yīng)器(medical ultrasound transducer)的電纜，在電纜的硬度對彎曲有中等抵抗力時，超聲成像就變得困難。可是，用傳統(tǒng)方法來給電纜裝保護套，線束就會有不期望的硬度。
另外，有大量導(dǎo)體的電纜組件與其他元件裝配在一起也很費時，而且昂貴。當在線束中采用分立的電線時，不容易判定是那一根的末端與在線束的另一端選定的電線對應(yīng)，它需要長時間的連續(xù)測試。正常的情況下，電纜一端的電線頭是與連接器或印刷電路板之類的元件相連接，而且連接器或電路板是同能給電線加電的測試儀器連接在一起的，一次連接一個，這樣裝配者就能把指定的電線一端連接在第二連接器或電路板的合適位置上。
在扁帶形電纜中，電線是按一定順序排列的，而且從電纜的一端保持到另一端，能解決上述問題。但隨著扁帶形電纜中的電線都焊接在一起，它們抵抗彎曲，形成的電纜有不期望的硬度。而且扁平帶沿著多條縱向的折疊線折疊，可能不會產(chǎn)生緊湊的橫截面，出現(xiàn)不希望的體積增大，也可能產(chǎn)生不了在許多應(yīng)用中期望得到的圓形橫截面。
本發(fā)明通過提供一種電纜組件及其制造方法克服現(xiàn)有技術(shù)的這些限制。該方法包括提供一個芯，并且用導(dǎo)電的屏蔽元件包裹所述芯。一個絕緣鞘層從所述芯伸出以環(huán)繞所述屏蔽件，并且一個具有扁帶形末端和分開的中間部分的多線電纜元件連接到所述芯的一端。所述芯被從所述鞘中去掉以將所述電纜元件插入所述套。如此得到的組件具有松散地容納在所述屏蔽件和鞘中的電纜部件的中間部分。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例中的電纜組件的透視圖。
圖2是圖1所示實施例中電線元件的透視圖。
圖3是圖1所示實施例中電線元件一個端部的放大截面圖。
圖4是圖1所示實施例中的電纜組件的一個放大截面圖。
圖5是圖1所示實施例中的電纜組件在彎曲條件下的一個放大截面圖。
圖6是本發(fā)明的制造電纜組件的一種優(yōu)選方法中的第一過程的簡化側(cè)視圖。
圖7A和圖7B是本發(fā)明優(yōu)選實施例中的電纜鞘元件的橫截面圖。
圖8是權(quán)利要求6的制造方法中選擇的一個階段中的電纜組件的側(cè)視圖。
圖9是權(quán)利要求6的制造方法中選擇的一個階段中的電纜組件的側(cè)視圖。
圖10是權(quán)利要求6的制造方法中選擇的一個階段中的電纜組件的側(cè)視圖。
圖11是按照權(quán)利要求6的制造方法制造后的電纜組件的側(cè)視圖。
優(yōu)選實施例圖1示出了電纜組件10有一個連接器端12，一個轉(zhuǎn)換器端14以及一個撓性的連接電纜16。連接器端和轉(zhuǎn)換器端都是能與電纜16連接的元件的例子。在本例中，連接器端包括一個電路板20，電路板帶有連接器22用來連接電子設(shè)備比如超聲成像機。連接器端包括一個連接器外殼24，一個包圍在電纜末端的應(yīng)力消除件26。在對端，有一個超聲轉(zhuǎn)換器30與電纜相連。
電纜16包括大量精細的同軸屏蔽線32。正如圖2所示，電線被安排成組33，每組在每一末端有扁帶形部分34，在扁帶形部分和幾乎整個長度電纜的延伸部分之間有一個伸長的松散部分36。每個扁帶形部分包括一個單獨的并排放置的電線層，彼此粘接，修剪得暴露出每根電線的屏蔽層和中心導(dǎo)體。在所述松散部分，除了末端，電線都不相連。
每根電線的屏蔽層和導(dǎo)體與電路板相連，或者以傳統(tǒng)方式與電子元件或連接器，如使用電纜的應(yīng)用中的需求規(guī)定的。電線的松散部分36跨電纜在應(yīng)力消除件之間的全長，穿過應(yīng)力消除件，延伸到扁帶形部分所排布和連接的外殼中。
每個扁帶形部分34都被標上一個特殊的標志，使得裝配者能夠?qū)⒔o定組中相對的扁帶形部分對應(yīng)上，并且將每組中特殊電線的末端對應(yīng)上。組標識符40印在扁平部分上，在每個扁帶形部分上的第一電線標識符42保證每個扁平部分序列上的第一根電線能在末端被識別出來。在每組中每個扁平部分的電線序列一一對應(yīng)是很重要的。這樣，裝配者能將從給定的組A中從標識第一根電線數(shù)起的第n根電線與相對的扁平部分的第n根電線對應(yīng)上，不需要進行連續(xù)地試錯測試來尋找正確的電線。這種對應(yīng)關(guān)系是確定的，即使每組的松散中間部分36能被允許相對組中其它中間部分移動或者相對于電纜中的其他組中的中間部分。
圖3示出了一個典型的末端橫截面，電線在外部的保護層44上焊接處46連接到一起，同時每根電線的導(dǎo)電屏蔽層50互相之間保持電氣隔離，并且內(nèi)部的電介質(zhì)52和導(dǎo)體54保持完整和隔離。在可選實施例中，扁平部分的固定可以通過采用粘接鄰接的保護層44，通過把每個保護層粘接到共同的條帶或薄片上，或者通過使用機械夾子。
圖4示出了一個貫穿幾乎整個電纜長度的電纜的橫截面圖，遠離扁平部分，揭示了中間部分。電線被松散地安置在一個撓性的圓柱形電纜保護套60中。正如圖1所示，可導(dǎo)電的編織屏蔽層62包裹著所有的電線，附著在保護套的內(nèi)表面上，確定出一個孔64?；氐綀D4，孔的直徑要選擇得比能緊密包裹所有電線的尺寸大一些。這樣可以使得電纜能夠以最小的阻力彎曲到一個很大的程度，如圖5所示，因為電線能自由地滑動成扁的結(jié)構(gòu)，其中孔的橫截面比保持伸直時的圓形截面減小，如圖4所示。
在優(yōu)選實施例中，有8組電線，每組16根，雖然它們的數(shù)目有可能會改變，而且有的實施例中有可能把所有的電線放在一組中。電線的外徑優(yōu)選選用0.016英寸，但也有可能尺寸會變化到任意尺寸范圍，這取決于具體應(yīng)用。護套部分60的外徑為0.330英寸，鞘的孔徑為0.270英寸。這就形成了一個0.057英寸的橫截面孔(在電纜伸直的圓形)。當松散電線被包裹成一個橫截面面積只稍微比電線總面積數(shù)大一點時，正常情況下，在孔中有很大的額外空間。這就允許電線彎曲時可以繞著彼此滑動，減小電線表面間的因緊緊纏繞在一起而產(chǎn)生的摩擦力，就如在傳統(tǒng)使用中那樣，電線的屏蔽層裹著電線束。在該優(yōu)選實施例中，在彎曲直徑是0.75英寸或大約2倍的電纜直徑時，彎曲力最小，就象在兩根手指間折疊電纜，并彎成一個自然直徑。本質(zhì)上說，彎曲半徑和柔軟性使得彎曲阻力只比每個元件的彎曲阻力的總和稍微大一點。因為每根電線都很細，彎曲成電纜直徑尺寸范圍的半徑時受到的阻力最小，電線阻力總和只是很小地增加了保護套和屏蔽層的彎曲阻力，這些阻力加在一起就是彎曲時的整個阻力。
制造方法圖6示出了一個鞘制造設(shè)備70，其包括一個屏蔽物編織機72和一個擠壓機74。一個具有光滑外表面的直徑0.250英寸孔徑0.200英寸的尼龍芯管76。所述芯管可在很大范圍的可選材料中任意選擇，并可以是實芯。所述管被送入所述編織機，在其中被包裹良導(dǎo)體金屬網(wǎng)80以形成屏蔽62。這樣包裹后，屏蔽的芯被送入擠壓機74，在其中被裹上鞘60以形成鞘元件82，如圖7A和7B的截面圖所示。在優(yōu)選實施例中，鞘的材料是撓性PVC，可替換的材料包括熱塑合成橡膠或者聚亞安酯。屏蔽層在有限的低溫下被擠壓，從而讓鞘材料保持粘性，而不過分地穿透屏蔽線之間的孔隙，并且一點也不接觸到所述芯，除非如圖7B所示的最低程度的接觸。這就避免了因粘住而使芯管抽出困難。鞘材料通過至少部分地環(huán)繞某些屏蔽線部分地封裝它們，并且在所選的實施例中，穿透所述線之間的空隙以接觸或者接近所述芯的表面。
但是，鞘材料至少部分地封裝屏蔽線，產(chǎn)生附著力以幫助維持屏蔽層和鞘在整個程度上在內(nèi)部互相接觸，不用在制造過程中拆卸，組裝或者使用電纜。因此，屏蔽線不會從鞘中掉出，而會在整個長度上粘在一起。這就對張力提供了彈性阻抗力，并有利于在張力消失的時候恢復(fù)其原始長度。屏蔽線提供了延長的限制，因為它們完全地將線包在其中以抵抗增加的張力，此后鞘的彈性將屏蔽層恢復(fù)到其關(guān)于其中的線的原始長度和直徑以提供理想的撓性，如上所述。在有些應(yīng)用中，如果屏蔽層從鞘中脫出了，就能得到這些功能和好處，只要鞘相對于電纜線是松的，并且保持與鞘在每端都連接。
圖8示出了一節(jié)鞘82(包括芯、屏蔽層和鞘)，其被切割以提供一個末端86。一個相對末端(未圖示)類似地被切。鞘層被沿著線90切割以除去一個每端都包括大約6英寸的一節(jié)的末端92，同時保留屏蔽線和芯不動。如圖9所示，所述末端被去掉，并且屏蔽線62被折回形成圓柱形靠著鞘60的外面，并且通過一條粘接帶94固定在末端。在此階段，屏蔽層的末端可以，但不一定，通過一個應(yīng)力釋放元件96的連接固定到所述末端。所述應(yīng)力釋放元件可以是一個模鑄橡膠件，覆蓋著屏蔽線的折回部分，或者可以是一個牢固的夾子型的裝置，將屏蔽層和鞘端部箍緊在一個環(huán)形間隙或空隙中。即使沒有應(yīng)力釋放元件，折回的屏蔽末端也會因為來自相對端的軸向張力而抵抗從鞘上位移。
如圖10所示，電纜扁帶33的末端與芯76的一端通過一個編織的鞘100連接，在有施加張力的時候會崩裂其包裹的東西。諸如夾子、帶子或者其它鉤子之類的可選實施例也可以采用，只要足夠細以便容易地通過鞘的孔，并在所述線穿過鞘時保護其扁帶形末端，都不損壞鞘中的屏蔽層。芯76從與連接扁帶33相對的末端拉出，直到鞘的每一端都露出大致相等長度的電纜，并且所述芯從所述扁帶脫出，如圖11所示，該圖顯示了所得到的電纜元件。所述電纜元件具有在每一端露出的扁帶形末端，并且在每一端都有標識每一組以及每組的第一線以便操作的標志。所述線被激光去皮以露出中心的導(dǎo)體和每根線的屏蔽層，使得能夠連接到電路元的如上所述的連接器上。
在可選實施例中，可以在扁帶插入后加上應(yīng)力消除件，并且折回的屏蔽線可以剪掉。在一些實施例中，屏蔽線可以在鞘擠壓期間被有效地粘到鞘內(nèi)，使得不需要再折回以及末端抽頭以防屏蔽層在扁帶插入期間滑出或者歪縮。在其它實施例中，屏蔽層可以更松或易于從鞘內(nèi)分離出來，這使得圖示的屏蔽層末端折回成為必要。
盡管上文是按照優(yōu)選的和可選的實施例說明的，本發(fā)明并不受其限制。
權(quán)利要求
1.一種電纜組件，包括多根電線，每根都有第一末端和相對的第二末端；所述電線的第一末端按照第一放置順序彼此固定；所述電線的第二末端按照基于第一放置順序的第二放置順序彼此固定；所述電線在第一末端和第二末端之間具有中間部分，中間部分間彼此分開；以及一個鞘，包括一個松散地包裹著所有電線的內(nèi)屏蔽層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜組件，其中屏蔽層包括多條編織的線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜組件，其中鞘包括一個外面部分，其限定出一個具有內(nèi)表面的孔，并且其中屏蔽層是接觸該表面的管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜組件，其中絕緣管包括至少部分地封裝屏蔽層選定的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜組件，其中第一末端和第二末端是扁帶形的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜組件，其中所述電線的第一末端是按照一種選定的順序彼此鄰接地平行放置的，而所述電線的第二末端也是按照所述選定的順序彼此鄰接地平行放置的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電纜組件，其中在第一末端和第二末端上都有標志，在所述順序中標識第一根電線的各末端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜組件，其中包括多個電線組，每組內(nèi)的電線彼此固定，而且線組之間是彼此分開的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電纜組件，其中在每組電線組的每一個末端上都有一個標志，用來標識該線組與其他線組區(qū)別開。
10.一種制造電纜組件的方法，包括提供一個芯；用導(dǎo)電的屏蔽元件包裹所述芯；通過利用一個絕緣的鞘層形成一個鞘以環(huán)繞所述屏蔽元件；從所述鞘中去掉所述芯；以及將一個多線電纜元件插入所述鞘。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述芯是光滑塑料圓柱體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中包裹一個導(dǎo)電的屏蔽層包括繞著所述芯包裹多條電線。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述鞘包括繞屏蔽層擠壓鞘層。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括這樣的步驟在從鞘中去掉所述芯之前將所述電纜元件與所述芯連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括在去掉所述芯之前去掉鞘層的一個端部并將屏蔽層露出的端部折回到留下的鞘層上。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括在去掉所述芯之前將一個應(yīng)力釋放元件裝到所述鞘的一個端部。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述電纜元件包括多條電線，所述電線末端為扁帶形，并且在第一末端和第二末端之間具有彼此分開的中間部分。
18.一種制造電纜組件的方法，包括提供一個芯；用導(dǎo)電的屏蔽元件包裹所述芯；擠壓出一個絕緣的鞘層以環(huán)繞所述屏蔽元件；將一個具有扁帶形末端和分開的中間部分的多線電纜元件連接到所述芯的一端；以及從所述鞘中去掉所述芯以將所述電纜元件插入所述鞘。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括在去掉所述芯之前去掉鞘層的一個端部并將屏蔽層露出的端部折回到留下的鞘層上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括將一個具有扁帶形末端和分開的中間部分的多線電纜元件連接到所述芯的一端。
全文摘要
一種制造撓性互聯(lián)電纜的方法，包括提供一個芯，以及用導(dǎo)電的屏蔽元件包裹所述芯。繞所述芯擠壓出一個絕緣的鞘層以環(huán)繞所述屏蔽元件，并且一個具有扁帶形末端和分開的中間部分的多線電纜元件連接到所述芯的一端。從所述鞘中去掉所述芯以將所述電纜元件插入所述鞘。所得到的組件具有松散地容納在所述屏蔽層和鞘中的電纜元件的中間部分。
文檔編號H01B7/17GK1605108SQ02825176
公開日2005年4月6日 申請日期2002年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月18日
發(fā)明者阿瑟·巴克, 勞倫斯·A·達恩, 馬萊·洪通, 辛蒂·李·迪格爾 申請人:勒德洛公司