扁平柔性电缆及装置制造方法及图纸

本文中描述的线缆卷筒组件包括线缆卷筒，该线缆卷筒包括扁平柔性电缆，该扁平柔性电缆包括嵌入在非导电性聚合物基体中的大致平行的电力传输线和数据传输线构成的带。每个数据传输线通过聚合物基体而与任何相邻的线材间隔开且绝缘。电力传输线相对于数据传输线而言是扁平的，并且电力传输线的规格大于数据传输线的规格。FFC包括位于屏蔽的中部区域的两侧的非屏蔽端部区域，该屏蔽的中部区域包括位于电缆的至少一侧上的屏蔽层，并且屏蔽层由非导电性涂层覆盖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扁平柔性电缆及装置相关申请的交叉引用本申请要求于2014年10月3日提交的序列号为62/059,400的美国临时申请的权益，并且要求于2014年7月11日提交的序列号为62/023,399的美国临时申请的权益，上述申请中的每项申请的全部内容通过参引并入本文。
本专利技术总体上涉及用于电力及数据传输应用的柔性扁平电缆，并且涉及包括所述电缆的收放式线缆卷筒。
技术介绍
许多应用中、特别是在电话应用中已经广泛地使用收放式线缆卷筒。在一些线缆卷筒中，卷筒被弹簧偏压成使得当从卷筒拉出一段线缆时所述线缆受到恒定张力的作用并且当张力被释放时所述线缆自动地重新绕回到卷筒上。在其他设计中，卷筒包括止挡件或闩锁机构，使得一定长度的线缆可以从卷筒展开并且可以被利用，但收回的线缆未受到恒定张力的作用。这种卷筒还包括用于当装置不再使用时自动地将线缆重新绕回到卷筒上的机构。许多线缆卷筒将一卷扁平柔性电缆(FFC)用作装置中的数据传输电路的一部分(例如参见US6,293,485，其涉及用于一个这种卷筒的中空型设计)。一些形式的常规FFC总体上包括嵌入在聚合物基体内的一些细线材。通常，线材被层压在一层或更多层电介质聚合物片材料比如聚酯之间。通常，在整个电缆宽度上的所有线材具有相同的尺寸。在其他形式的FFC中，线材实际上是印制金属迹线(即，FFC是柔性印制电路板)。目前，FFC可以被制造成具有适于满足针对数据传输的USB1.1标准的电缆宽度和厚度，但仍配装在相对紧凑的线缆卷筒装置内，其中，所述相对紧凑的线缆卷筒装置可以方便地安装在用于与飞机中的乘客所使用的电话或游戏控制器结合使用的航空座椅靠背中。越来越需要如下线缆装置：所述线缆装置利用了满足针对数据和电力传输(即，电池充电)的USB2.0标准或更高标准的线缆卷筒。满足USB2.0标准的常规FFC需要比USB1.1标准所需的电缆宽度和/或电缆厚度更大的电缆宽度和/或电缆厚度，这归因于电池充电所需的较高电流以及较高的数据传输速率(即，需要更多的金属丝和/或直径更大的金属丝以满足标准，但所述标准主要是针对圆形电缆实施而不是FFC实施设计的)。这种较大的电缆尺寸在用在可用于容纳线缆卷筒的空间有限的航空座椅靠背中的线缆卷筒中会成问题。本文中描述的FFC和线缆卷筒克服了用于USB2.0应用中的当前常规FFC设计中的固有缺点。
技术实现思路
本文中描述了一种扁平柔性电缆，该扁平柔性电缆包括嵌入在非导电性聚合物基体中的大致平行线材构成的带。特别地，FFC包括间隔开的电力传输线和数据传输线。优选地，FFC包括两个或更多个电力传输线(例如两个至六个电力传输线)以及两个或更多个数据传输线(例如两个至十个数据传输线)。每个单独的数据传输线通过聚合物基体的一部分而与相邻的数据传输线和相邻的电力传输线间隔开。FFC包括位于屏蔽的中部区域两侧的非屏蔽端部区域，其中，屏蔽的中部区域包括位于扁形电缆的至少一侧上的屏蔽层。在一些实施方式中，FFC的中部区域的仅一侧由沉积在聚合物基体上的含金属屏蔽层屏蔽。屏蔽层可以在沿着FFC的中间部分的长度的一个或更多个间隔开的位置处与数据传输线中的至少一个数据传输线电接触，以便提供信号参考、信号屏蔽和/或连续屏蔽电连接。保护性非导电性涂层覆盖屏蔽层。非屏蔽的端部区域的一部分中没有聚合物基体，使得线材能够安置成与电路、连接器等电接触。线材可以以任何期望的间距间隔开，只要线材之间存在足够的聚合物基体以使线材彼此电绝缘即可。如电气领域普通技术人员将容易理解的，各种线材的数目、规格和间距是基于将利用FFC的应用的数据和电力传输要求来选择的。FFC的电力传输线具有比数据传输线大的横截面面积(即，电力传输线的规格比数据传输线的规格大)，并且因此具有较大的载流容量。数据传输线可以如常规的单束线材那样具有大致圆形的横截面，而电力传输线则是扁平的并且具有大于厚度的宽度。电力传输线的初始厚度通常大于或等于数据传输线的直径。在一些实施方式中，电力传输线的厚度约等于数据传输线的直径。在一些实施方式中，所有的导体是扁平的，电力导体比数据导体更加扁平。如本文中关于FFC所使用的，“长度”指的是在大致平行的线材延伸的方向上的端到端的距离，“宽度”指的是在由线材限定的平面中的垂直于长度的尺寸，“高度”或“厚度”指的是垂直于FFC的宽度和长度的尺寸。在针对USB2.0应用的优选实施方式中，FFC长约54英寸，宽约0.4英寸。FFC包括厚约0.005英寸且宽约0.03英寸的四个电力传导线，这四个电力传导线以两对的方式沿着FFC带的每个边缘布置，其中，八个直径约为0.006英寸的圆形数据传输线对称地布置成对的数据传输线之间，如例如图1中所示。聚合物基体包括位于线材的一侧的两片聚酯材料以及位于线材的另一侧的两片聚酯材料，每片聚酯材料厚约0.0035英寸并且围绕线材被层压在一起。FFC的屏蔽的中部区域长约53英寸，其中，非屏蔽的端部在中部的每端处位于中部两侧。大约0.1英寸至0.125英寸的线材暴露于非屏蔽的端部区域以便于连接至电路。FFC包括屏蔽层，该屏蔽层呈覆盖中部区域中的聚合物基体的一侧的厚约0.001英寸的银涂料涂层的形式，其中，银涂料涂层通过从聚合物基体向下至线材而切削出的孔而在数个位置处与两个外部数据线相接触。厚约0.001英寸的保护性共形涂层覆盖屏蔽层。在另一方面中，提供了一种结合有如本文中所描述的FFC电缆的能够选择性收放的线缆卷筒组件。经弹簧偏压的线缆卷筒组件包括用于选择性地启用和停用如下闩锁机构的机构，所述闩锁机构用以允许一种长度或更多种选定长度的线缆从卷筒展开且被抽出并且保持抽出状态而线缆的抽出部分不会受到恒定的张力作用。当停用时，闩锁机构还允许线缆自动地收回且重新缠绕到卷筒上。闩锁机构与感测线缆是被抽出还是被收回的方向传感器结合使用。设置有将方向传感器的操作中断在任何期望的位置处的杆部。凸轮可以适于在期望的位置处触发阻止功能。线缆卷筒组件包括卷筒，该卷筒由通过毂或轮轴而与第二大致圆形板间隔开的第一大致圆形板限定，该毂或轮轴能够旋转以便缠绕和展开在其一端处附接至毂的一定长度的线缆材料，例如适用于移动电话手持设备、游戏控制器等的通信电缆，比如USB线缆(例如，USB2.0)。卷筒受到所适用的螺旋弹簧偏压，使得在闩锁机构被停用时，从卷筒上抽出并展开的线缆将会自动地重新缠绕。先导机构能够与闩锁机构以可操作的方式接合。先导机构能够在第一位置与第二位置之间移动，其中，在第一位置中，先导机构阻止闩锁机构进行作用，并且其中，在第二位置中，闩锁机构是可操作的。卷筒和所附接的毂由弹簧(例如螺旋弹簧)偏压以在特定构型中实现线缆自动收回。预定长度的线缆材料以重叠的螺旋层、比如以一卷钓丝、细丝或线材的形式而围绕卷筒的毂缠绕。线缆材料的一端附接至卷筒的毂。长度与待从卷筒上伸放的线缆的预期的最大长度大致相同的螺旋卷绕的FFC电缆安装到在与卷筒的旋转轴线相同的旋转轴线上从卷筒的第一圆形板突出的轴环上。FFC容纳在直径与卷筒的直径大致相同的筒形腔室或壳体内。FFC的一端附接至轴环，并且以可操作的方式连接至线缆的附接于毂的端部，使得线缆和FFC共同包括单个数据和电力传输路径。螺旋圈数布置成使得电缆的未屏蔽的侧部与电缆的屏蔽的侧部相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收放式线缆卷筒组件，包括线缆卷筒，所述线缆卷筒包括螺旋卷绕的扁平柔性电缆(FCC)，所述扁平柔性电缆以可操作的方式连接至用于数据和电力传输的一卷圆形线缆材料；其中，所述FCC包括：嵌入在非导电性聚合物基体中的大致平行的线材构成的带，所述FFC具有两个端部、端到端的长度、在由所述线材限定的平面中的垂直于所述长度的宽度、以及在垂直于所述长度和所述宽度的方向上的厚度；嵌入的所述线材包括两个或更多个电力传输线以及两个或更多个数据传输线；所述FFC中的每个数据线通过所述聚合物基体的一部分而与任何相邻的线材间隔开；所述FFC包括位于屏蔽的中部区域的两侧的非屏蔽端部区域，其中所述屏蔽的中部区域在至少一侧上包括有屏蔽层；以及位于所述屏蔽层上的非导电性涂层；其中，所述屏蔽层包括含金属的涂层、箔或膜，并且可选地在沿着所述FFC的所述长度的一个或更多个间隔开的位置处与所述数据传输线中的至少一个数据传输线电接触；所述非屏蔽的端部区域的一部分中没有所述聚合物基体；所述电力传输线的横截面面积相对于所述数据传输线而言较大；并且所述电力传输线在由所述线材限定的平面中是扁平的使得所述电力传输线具有大于厚度的宽度；所述FFC中的所述电力传输线以可操作的方式连接至所述线缆材料中的电力传输线，并且所述FFC的所述数据传输线以可操作的方式连接至所述线缆材料中的数据传输线，使得所述线缆和所述FFC共同形成单个电力和数据传输路径；以及其中：所述线缆卷筒由通过毂而与第二圆形板间隔开的第一大致圆形板限定；所述第一板和所述第二板具有大致相同的直径并且彼此大致平行，其中，轴环从所述第一圆形板离开所述毂并且沿着所述毂的旋转轴线而突出，使得所述轴环与所述卷筒一起旋转；所述线缆卷筒以可旋转的方式安装在壳体中使得所述卷筒能够绕位于所述毂中心并且延伸穿过所述毂的轴线旋转；一定长度的所述线缆材料缠绕在所述毂上，所述线缆材料的一端附接至所述毂；所述FFC的一端附接至所述轴环，其中，所述FFC围绕所述轴环螺旋地缠绕，并且所述FFC的另一端附接至安装在所述壳体上或安装在所述壳体中的电路板，使得当所述卷筒旋转时，所述FFC的螺旋圈数根据所述旋转的方向而增大或减小；所述线缆卷筒被弹簧偏压使得当对所述线缆材料的未连接至所述毂的端部施加张力时，所述线缆卷筒克服所述弹簧的偏压而旋转，同时所述线缆材料被展开，并且当所述张力被释放时，所述线缆材料由于所述弹簧的所述偏压而重新缠绕到所述线缆卷筒上；安装至所述壳体的闩锁机构，所述闩锁机构以可操作的方式连接至所述卷筒，所述闩锁机构能够选择性地操作成将所述卷筒锁定在固定不动的位置以便阻止所述线缆材料的重新缠绕；以及安装至所述壳体的先导机构，所述先导机构能够与所述闩锁机构以可操作的方式接合以便阻止所述闩锁机构操作。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.11 US 62/023,399;2014.10.03 US 62/059,4001.一种收放式线缆卷筒组件，包括线缆卷筒，所述线缆卷筒包括螺旋卷绕的扁平柔性电缆(FCC)，所述扁平柔性电缆以可操作的方式连接至用于数据和电力传输的一卷圆形线缆材料；其中，所述FCC包括：嵌入在非导电性聚合物基体中的大致平行的线材构成的带，所述FFC具有两个端部、端到端的长度、在由所述线材限定的平面中的垂直于所述长度的宽度、以及在垂直于所述长度和所述宽度的方向上的厚度；嵌入的所述线材包括两个或更多个电力传输线以及两个或更多个数据传输线；所述FFC中的每个数据线通过所述聚合物基体的一部分而与任何相邻的线材间隔开；所述FFC包括位于屏蔽的中部区域的两侧的非屏蔽端部区域，其中所述屏蔽的中部区域在至少一侧上包括有屏蔽层；以及位于所述屏蔽层上的非导电性涂层；其中，所述屏蔽层包括含金属的涂层、箔或膜，并且可选地在沿着所述FFC的所述长度的一个或更多个间隔开的位置处与所述数据传输线中的至少一个数据传输线电接触；所述非屏蔽的端部区域的一部分中没有所述聚合物基体；所述电力传输线的横截面面积相对于所述数据传输线而言较大；并且所述电力传输线在由所述线材限定的平面中是扁平的使得所述电力传输线具有大于厚度的宽度；所述FFC中的所述电力传输线以可操作的方式连接至所述线缆材料中的电力传输线，并且所述FFC的所述数据传输线以可操作的方式连接至所述线缆材料中的数据传输线，使得所述线缆和所述FFC共同形成单个电力和数据传输路径；以及其中：所述线缆卷筒由通过毂而与第二圆形板间隔开的第一大致圆形板限定；所述第一板和所述第二板具有大致相同的直径并且彼此大致平行，其中，轴环从所述第一圆形板离开所述毂并且沿着所述毂的旋转轴线而突出，使得所述轴环与所述卷筒一起旋转；所述线缆卷筒以可旋转的方式安装在壳体中使得所述卷筒能够绕位于所述毂中心并且延伸穿过所述毂的轴线旋转；一定长度的所述线缆材料缠绕在所述毂上，所述线缆材料的一端附接至所述毂；所述FFC的一端附接至所述轴环，其中，所述FFC围绕所述轴环螺旋地缠绕，并且所述FFC的另一端附接至安装在所述壳体上或安装在所述壳体中的电路板，使得当所述卷筒旋转时，所述FFC的螺旋圈数根据所述旋转的方向而增大或减小；所述线缆卷筒被弹簧偏压使得当对所述线缆材料的未连接至所述毂的端部施加张力时，所述线缆卷筒克服所述弹簧的偏压而旋转，同时所述线缆材料被展开，并且当所述张力被释放时，所述线缆材料由于所述弹簧的所述偏压而重新缠绕到所述线缆卷筒上；安装至所述壳体的闩锁机构，所述闩锁机构以可操作的方式连接至所述卷筒，所述闩锁机构能够选择性地操作成将所述卷筒锁定在固定不动的位置以便阻止所述线缆材料的重新缠绕；以及安装至所述壳体的先导机构，所述先导机构能够与所述闩锁机构以可操作的方式接合以便阻止所述闩锁机构操作。2.根据权利要求1所述的线缆卷筒组件，其中：所述线缆卷筒包括位于所述第二板上的内齿轮部；所述闩锁机构包括方向传感器，所述方向传感器相对于齿轮以可操作的方式布置，所述方向传感器和所述齿轮以可操作的方式布置成使得所述方向传感器能够与所述卷筒的所述内齿轮部相接合以便实现所述卷筒的锁定；以及所述先导机构能够在第一位置与第二位置之间移动，其中，在所述第一位置中，所述先导机构阻止所述闩锁机构工作，并且在所述第二位置中，所述闩锁机构是可操作的。3.根据权利要求2所述的线缆卷筒组件，还包括齿轮止挡部，所述齿轮止挡部相对于所述齿轮以可操作的方式布置成允许所述齿轮以增量的方式在第一位置与第二位置之间移动；其中，当所述齿轮处于所述第一位置时，所述方向传感器能够接合所述卷筒的所述内齿轮部以激活所述闩锁机构，并且当所述齿轮处于所述第二位置时，所述卷筒相对于所述闩锁机构沿收回方向自由地旋转，以将所述线缆材料缠绕回到所述卷筒上。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的线缆卷筒组件，其中，当所述FFC围绕所述轴环松驰地缠绕时，所述FFC采用卵形螺旋构型。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的线缆卷筒组件，其中，在所述壳体内包括有用于所述FFC的弯曲隔件以...

【专利技术属性】
技术研发人员：约恩·G·莱德维特，
申请(专利权)人：松下航空电子公司，
类型：发明
国别省市：美国,US