(57)【要約】      （修正有）【課題】高導電性を維持しつつ、高伸びを実現して、屈曲特性の更なる向上を実現することができるフラットケーブルを備える回転コネクタ装置を提供する。【解決手段】回転コネクタ装置１は、ステータ１１とロテータ１２との間の環状空間Ｓ１に収容されたフラットケーブル１３とを備える。フラットケーブル１３は、環状空間Ｓ１において、該フラットケーブルの長手方向の中間部分に、湾曲して折り返された折り返し部が設けられている。フラットケーブル１３は、ロテータ１２が時計回り或いは反時計回りに回転したときに、折り返し部にて屈曲を維持した状態で巻き締め又は巻き戻しされる。フラットケーブル１３は、屈曲半径が４ｍｍ〜８ｍｍの範囲で、屈曲半径をＸ（ｍｍ）、０．２％耐力をＹ（ＭＰａ）としたとき、Ｙ≧２０．５３３Ｘ2−３０９．２６Ｘ＋１２３６．３を満たし、且つ導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、伸びが１２％以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、前記固定部材に回転可能に取り付けられた回転部材と、前記固定部材と前記回転部材との間の環状空間に収容されたフラットケーブルとを備え、
前記フラットケーブルの一端が、前記固定部材に固定される固定側コネクタに接続され、前記フラットケーブルの他端が、前記回転部材に固定される回転側コネクタに接続され、且つ前記フラットケーブルの長手方向の中間部分に、湾曲して折り返された折り返し部が設けられ、
前記フラットケーブルは、銅合金からなる所定数の導体を有し、前記折り返し部にて屈曲を維持した状態で巻き締め又は巻き戻しされ、屈曲半径が４ｍｍ〜８ｍｍの範囲で、屈曲半径をＸ（ｍｍ）、０．２％耐力をＹ（ＭＰａ）としたとき、Ｙ≧２０．５３３Ｘ2 − ３０９．２６Ｘ ＋１２３６．３を満たし、且つ導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、伸びが１２％以上である、
ことを特徴とする、回転コネクタ装置。
【請求項２】
前記導体は、０．０５〜１．０質量％のスズ、及び０．０５〜１．０質量％のマグネシウム、０．１〜５．０質量％の亜鉛、０．００１〜０．２質量％のリン、及び０．０１〜０．３質量％の銀のうちの１種又は２種以上を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１記載の回転コネクタ装置。
【請求項３】
前記導体は、幅０．１ｍｍ〜２ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍであることを特徴とする、請求項１記載の回転コネクタ装置。
【請求項４】
前記導体の結晶粒径の平均値が、３μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転コネクタ装置。
【請求項５】
前記導体の０．２％耐力が３２０ＭＰａ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転コネクタ装置。
【請求項６】
前記導体は、軟銅で構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転コネクタ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転コネクタ装置のフラットケーブルを構成する導体の製造方法であって、
溶解及び鋳造工程、熱間伸線工程、冷間伸線工程及び冷間圧延工程、並びに熱処理工程をこの順に有し、
前記熱処理工程は、加熱温度３００〜４２５℃、加熱時間２０分間〜２時間で行うか又は加熱温度４５０〜６５０℃、加熱時間０．５秒間〜５秒間で行う再結晶熱処理工程であることを特徴とする、フラットケーブルを構成する導体の製造方法。
【請求項８】
前記熱処理工程後に仕上圧延工程を有さないことを特徴とする、請求項７記載のフラットケーブルを構成する導体の製造方法。
【請求項９】
丸線圧延製法であることを特徴とする、請求項７又は８記載のフラットケーブルを構成する導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットケーブルを収容する回転コネクタ装置及び該回転コネクタ装置のフラットケーブルを構成する導体の製造方法に関し、特に車両に取り付けられる回転コネクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、四輪自動車などの車両において、操舵用のステアリングホイールとステアリングシャフトの連結部に、エアバッグ装置等に電力を供給するための回転コネクタ装置（ＳＲＣ）が装着されている。回転コネクタ装置は、ステータと、該ステータに回転自在に組み付けられたロテータと、ステータとロテータとによって形成される環状の内部空間に巻かれて収容されたフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）とを備えており、ＦＦＣの端部には、当該ＦＦＣと外部とを電気的に接続する接続構造体を備えている。
【０００３】
ＦＦＣは、並列配置された複数本の導体と、該複数本の導体を挟み込むように配置された一対の絶縁フィルムと、該一対の絶縁フィルム間に設けられた接着剤層とを備え、上記複数の導体、一対の絶縁フィルム及び接着剤層で構成されるラミネート構造を有している。導体は、例えば、タフピッチ銅、無酸素銅等からなる。また、絶縁フィルムはポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリスチレン系の樹脂からなる接着剤層を有し、複数の導体が挟み込まれた状態で、上記一対の絶縁フィルムを、接着剤層を介して接着することにより、導体同士、或いは導体と外部とが絶縁される。
【０００４】
上記導体としては、例えば、タフピッチ銅等からなり、屈曲半径８ｍｍ程度で繰返し屈曲変形が加えられた場合にもクラックの発生が抑制されるフラットケーブル用導体が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、他の導体として、Ｂ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｇのうちの１種若しくは複数種が合計で０．００５〜０．０４５％添加され、結晶粒が７μｍ以下にまで微細化された、銅合金からなるフラットケーブル用導体が提案されている（特許文献２）。
また、無酸素銅（９９．９９９ｗｔ％Ｃｕ）に、０．３ｗｔ％以下のＳｎと０．３ｗｔ％以下のＩｎ或いはＭｇを添加した銅合金、又は、無酸素銅（９９．９９９ｗｔ％Ｃｕ）に、１０ｗｔ％以下のＡｇを添加した銅合金を母材とし、その表面にＳｎをめっきした平板状の導体に熱処理を行い、引張り強さ３５０ＭＰａ以上、伸び５％以上、導電率７０％ＩＡＣＳ以上である平角導体が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５３４２７１２号公報
【特許文献２】特許第３６３３３０２号公報
【特許文献３】特許第４７３４６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、導体の屈曲特性を維持するためには屈曲半径を８ｍｍ程度にせざるを得ないため、回転コネクタ装置の小型化を実現することができず、一方、回転コネクタ装置を小型化する場合には、十分な弾発性及び屈曲特性を得ることができない。特に、従来のタフピッチ銅からなる導体を用いたフラットケーブルでは、小型化した際に十分な弾発性が得られないため、フラットケーブルを巻き締め或いは巻き戻しすることが困難である。また、屈曲特性不足であるため、回転コネクタ装置に要求される寿命を満たせず、導体による信号伝送を十分に果たすことができない。
【０００８】
また、特許文献２の技術では、銅合金における添加元素種及びその含有量の規定による結晶粒径制御のみでは、導体の屈曲特性が不十分である。
更に、特許文献３の技術では、伸び５％以上を必須とし、伸びがその範囲外であると剛性が強く、折り曲げが困難であること、また、折り曲げ時に導体を座屈させてしまう虞があることが開示されているものの、伸び５％以上であっても導体の屈曲特性が不十分であることが分かってきた。特に近年、自動車の高性能化・高機能化が進められると共に、信頼性、安全性等の向上の観点から自動車に搭載される各種装置、機器の耐久性の向上が要求されており、回転コネクタ装置におけるフラットケーブルの屈曲特性の更なる向上が求められている。
【０００９】
本発明の目的は、高導電性を維持しつつ、高伸びを実現して、屈曲特性の更なる向上を実現することができるフラットケーブルを備える回転コネクタ装置、及び該回転コネクタ装置のフラットケーブルを構成する導体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、フラットケーブルの屈曲半径と、所定の屈曲寿命回数を超える場合の当該フラットケーブルの０．２％耐力との関係を見出すと共に、銅合金における添加元素種及び各元素の含有量の範囲を規定し、固溶及び結晶粒微細化の各強化機構を付与すると共に加工の強化機構を付与しないことで、高導電性を維持しつつ、適度な耐力で高伸びを実現することができ、屈曲特性を更に向上できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
［１］固定部材と、前記固定部材に回転可能に取り付けられた回転部材と、前記固定部材と前記回転部材との間の環状空間に収容されたフラットケーブルとを備え、
前記フラットケーブルの一端が、前記固定部材に固定される固定側コネクタに接続され、前記フラットケーブルの他端が、前記回転部材に固定される回転側コネクタに接続され、且つ前記フラットケーブルの長手方向の中間部分に、湾曲して折り返された折り返し部が設けられ、
前記フラットケーブルは、銅合金からなる所定数の導体を有し、前記折り返し部にて屈曲を維持した状態で巻き締め又は巻き戻しされ、屈曲半径が４ｍｍ〜８ｍｍの範囲で、屈曲半径をＸ（ｍｍ）、０．２％耐力をＹ（ＭＰａ）としたとき、Ｙ≧２０．５３３Ｘ2 − ３０９．２６Ｘ ＋１２３６．３を満たし、且つ導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、伸びが１２％以上である、
ことを特徴とする、回転コネクタ装置。
［２］前記導体は、０．０５〜１．０質量％のスズ、及び０．０５〜１．０質量％のマグネシウム、０．１〜５．０質量％の亜鉛、０．００１〜０．２質量％のリン、及び０．０１〜０．３質量％の銀のうちの１種又は２種以上を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなることを特徴とする、上記［１］記載の回転コネクタ装置。
［３］前記導体は、幅０．１ｍｍ〜２ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍであることを特徴とする、上記［１］記載の回転コネクタ装置。
［４］前記導体の結晶粒径の平均値が、３μｍ以下であることを特徴とする、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の回転コネクタ装置。
［５］前記導体の０．２％耐力が３２０ＭＰａ以下であることを特徴とする、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の回転コネクタ装置。
［６］前記導体は、軟銅で構成されることを特徴とする、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の回転コネクタ装置。
［７］上記［１］〜［６］のいずれかに記載の回転コネクタ装置のフラットケーブルを構成する導体の製造方法であって、
溶解及び鋳造工程、熱間伸線工程、冷間伸線工程及び冷間圧延工程、並びに熱処理工程をこの順に有し、
前記熱処理工程は、加熱温度３００〜４２５℃、加熱時間２０分間〜２時間で行うか又は加熱温度４５０〜６５０℃、加熱時間０．５秒間〜５秒間で行う再結晶熱処理工程であることを特徴とする、フラットケーブルを構成する導体の製造方法。
［８］前記熱処理工程後に仕上圧延工程を有さないことを特徴とする、上記［７］記載のフラットケーブルを構成する導体の製造方法。
［９］丸線圧延製法であることを特徴とする、上記［７］又は［８］記載のフラットケーブルを構成する導体の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転コネクタ装置によれば、高導電性を維持しつつ、適度な耐力で高伸びを実現することができ、優れた屈曲特性を得ることができる。また、湾曲して折り返された折り返し部が設けられることで、回転部材が時計回り或いは反時計回りに回転したときに、フラットケーブルを、屈曲半径４ｍｍ〜８ｍｍを維持した状態で折り返しを伴って巻き締め又は巻き戻しすることができる。
【００１３】
また、組織制御した銅合金は屈曲特性の向上にも寄与するため、回転コネクタ装置に要求される疲労特性を満足する。よって、車両においてステアリングホイールの操舵がなされ、時計回り或いは反時計回りの回転に伴ってフラットケーブルが繰り返して屈曲運動する場合に、フラットケーブルの屈曲特性を更に向上することができ、また、フラットケーブルの破断を防止することができ、屈曲寿命、ひいては信頼性、安全性を向上したフラットケーブルを提供することが可能となる。
【００１４】
更に、従来のタフピッチ銅とは異なる銅合金を回転コネクタ装置に用いることで、フラットケーブルの導体幅を狭くし、且つ小径の屈曲半径でも要求される屈曲寿命を満足することが可能であり、従来組成の銅合金では達成できなかった回転コネクタ装置の小型化することが出来、また優れた屈曲特性を生かして導体を狭幅化することで回転コネクタ装置の薄型化および多チャンネル化を実現することが可能となる。
【００１５】
特に、フラットケーブルの導体が軟銅で構成されているので、硬銅よりも小さい耐力であっても、硬銅よりも大きい伸びを実現し、良好な屈曲特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る回転コネクタ装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１におけるフラットケーブルが回転コネクタ装置の環状空間に収容された状態を示す模式図である。
【図３】図２におけるフラットケーブルの構成を示す幅方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
[回転コネクタ装置の構成]
図１は、本発明の実施形態に係る回転コネクタ装置の構成を概略的に示す斜視図である。
同図に示すように、回転コネクタ装置１は、ステータ１１（固定部材）と、ステータ１１に軸線ｘ周りに回転可能に取り付けられたロテータ１２（回転部材）と、ステータ１１とロテータ１２との間の環状空間Ｓ１に収容されたフラットケーブル１３とを備えている。車両において、ステータ１１は車両の車体に固定されており、ロテータ１２はステアリングホイールに取り付けられている。
【００１９】
ステータ１１は、軸線ｘを中心とする不図示の円形の係合穴を有する、軸線ｘを中心とする円環状又は略円環状のステータ本体１１−１と、ステータ側コネクタ収容空間Ｓ２を形成するステータ側コネクタ収容部１１−２とを有している。
【００２０】
ステータ本体１１−１に形成されている係合穴は、後述するロテータ１２の円筒部の下側（図１の矢印Ｄ方向）の端部を収容して、この端部と係合可能に形成されている。
【００２１】
ロテータ１２は、軸線ｘ周り（図１の矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向）に設けられた環状のロテータ本体１２−１と、環状空間Ｓ１と外部とを連通し且つロテータ側コネクタ収容空間Ｓ３を画定するロテータ側コネクタ収容部１２−２とを有している。
【００２２】
ロテータ本体１２−１は、軸線ｘを中心とする中空円盤状又は略中空円盤状の天板部１２−１ａと、天板部１２−１ａの内周側の端部から軸線ｘに沿って環状空間Ｓ１側に向かって延びる円筒部１２−１ｂとを有している。天板部１２−１ａは、回転コネクタ装置１において、上側（図１の矢印Ｃ方向）に面する部分を画成している。円筒部１２−１ｂは、ステータ１１の対応する部分に軸線ｘについて回動可能に係合されるように形成されている。
【００２３】
上記のロテータ１２がステータ１１に取り付けられることにより、ロテータ１２の天板部１２−１ａ及び円筒部１２−１ｂ並びにステータ１１のステータ本体１１−１によって、環状空間Ｓ１が画定される。そして、ロテータ１２は、円筒部１２−１ｂの下側の端部において、ステータ１１のステータ本体１１−１の係合穴に回動可能に係合しており、これによりステータ１１に回動可能に保持されている。
【００２４】
ステータ側コネクタ収容部１１−２のステータ側コネクタ収容空間Ｓ２には、環状空間Ｓ１から引き出されたフラットケーブル１３の一端が挿入される。また、このステータ側コネクタ収容部１１−２には、車体側の電気回路を構成しているワイヤハーネスに接続された所定形状のステータ側コネクタ（固定側コネクタ）を挿入可能な不図示の固定側端子挿入孔が形成されている。ステータ側コネクタ収容部１１−２にステータ側コネクタが装着されると、フラットケーブル１３の一端が、ステータ１１に固定されるステータ側コネクタに接続される。
【００２５】
ロテータ側コネクタ収容部１２−２のロテータ側コネクタ収容空間Ｓ３には、上記のステータ側コネクタ収容空間Ｓ２と同様、環状空間Ｓ１から引き出されたフラットケーブル１３の他端が挿入される。また、ロテータ側コネクタ収容部１２−２には、ステアリングホイールが備える電気部品（例えば、ホーンスイッチ、エアバッグモジュール等）から引き出されたケーブルのロテータ側コネクタ（回転側コネクタ）を挿入可能な回転側端子挿入孔１２−２ａが形成されている。ロテータ側コネクタ収容部１２−２にステータ側コネクタが装着されると、フラットケーブル１３の他端が、ロテータ１２に固定されるステータ側コネクタに接続される。
【００２６】
フラットケーブル１３は、環状空間Ｓ１において、適宜の長さの弛みを有するように巻かれており、この弛みの長さは、ロテータ１２がステータ１１に対して回転することにより変化する。この弛み長さの変化に追従するように、複数枚のフラットケーブル１３を環状空間Ｓ１内で常に整列させた状態で保持可能となっている。
【００２７】
このフラットケーブル１３は、図２に示すように、環状空間Ｓ１において、該フラットケーブルの長手方向の中間部分に、湾曲して折り返された折り返し部１３ａが設けられている。そして、軸線ｘ周りに、上記の折り返し部１３ａを有するフラットケーブル１３が複数配置されている。折り返し部１３ａの屈曲半径は４ｍｍ〜８ｍｍであり、好ましくは、４．０ｍｍ〜６．５ｍｍである。フラットケーブル１３は、ロテータ１２が時計回り或いは反時計回りに回転したときに、折り返し部１３ａにて屈曲を維持した状態で巻き締め又は巻き戻しされる。図２ではフラットケーブル１３が４枚配置されているが、これに限らず、所要数のフラットケーブル１３が配置されてもよい。また、図２に示す４枚のフラットケーブルのうち、１枚或いは２枚がダミーケーブル（導体を有さない樹脂フィルム）であってもよい。
【００２８】
上記構成により、ステアリングホイール側のエアバッグモジュール等の電気部品と、車体側の電気回路とが、フラットケーブル１３を介して電気的に接続される。これにより、回転コネクタ装置１において電源供給或いは信号伝送が可能となっている。
【００２９】
[フラットケーブルの構成]
本実施形態のフラットケーブル１３は、図３に示すように、例えば銅合金からなる所定数の導体２１−１，２１−２，２１−３，２１−４，２１−５，２１−６と、該複数の導体を挟み込むように配置された一対の絶縁フィルム２２，２３と、前記一対の絶縁フィルム間に設けられた接着剤層２４とを有する。本実施形態のフラットケーブル１は、例えばフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）である。
導体２１−１〜２１−６は、圧延面の面内方向がほぼ同一となるように並べて配置されており、これら導体の一方の圧延面側に絶縁フィルム２２が設けられ、他方の圧延面側に絶縁フィルム２３が設けられている。
導体２１−１〜２１−６は、幅０．１ｍｍ〜２ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍである。導体２１−１〜２１−６の各々の幅方向断面積は、０．１ｍｍ２以下、好ましくは０．０２ｍｍ２以下である。回転コネクタ装置のヒートステアリングホイール機能（ハンドルの加温装置）が設けられる場合に大電流用チャンネルとして広幅導体を用いるため、このような広幅導体を考慮して導体の幅を０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内の値とする。一方、導体の厚みは０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲内の値であり、厚みが薄い程高屈曲化する傾向があるが、導体の断面積が減少すると電気抵抗が増大することから、回転コネクタ装置の設計依存性が高いが、本発明では導体の厚みを上記範囲内の値とする。
導体２１−１〜２１−６の結晶粒径の平均値は、好ましくは３μｍ以下である。結晶粒径の平均値が３μｍ以上であると、０．２％耐力が減少し、良好な屈曲特性を得ることができない。したがって導体の結晶粒径を上記範囲内の値とする。
【００３０】
接着剤層２４は、複数の導体２１−１〜２１−６を埋設するのに十分な厚みを有しており、一対の絶縁フィルム２２，２３によって挟持されている。接着剤層２４は、一対の絶縁フィルム２２，２３に適合する周知の接着剤で構成されている。
【００３１】
一対の絶縁フィルム２２，２３は、接着剤層２４及び／又は複数の導体２１−１〜２１−６との良好な密着性を発現することができる樹脂で構成されている。また、好適な例として、一対の絶縁フィルム２２，２３の接着剤層が融着される際に融点が２００℃以上であり溶融しないポリエチレンテレフタレートの最外層と、ポリエステル系樹脂の接着剤層との２層で構成されてもよい。一対の絶縁フィルム２２，２３は、例えば幅６ｍｍ〜１５ｍｍ、厚さ０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍである。
【００３２】
[導体の化学組成]
導体は、０．０５〜１．０質量％のスズ（Ｓｎ）、０．０５〜１．０質量％のマグネシウム（Ｍｇ）、０．１〜５．０質量％の亜鉛（Ｚｎ）、０．００１〜０．２質量％のリン（Ｐ）、及び０．０１〜０．３質量％の銀（Ａｇ）のうちの１種又は２種以上を含有し、残部が銅（Ｃｕ）及び不可避不純物からなるのが好ましい。本発明における銅合金は、軟銅で構成されるのが好ましく、特にＣｕ−Ｓｎ系の固溶型合金で構成されるのが好ましい。軟銅とは、再結晶熱処理に相当する工程以降に冷間加工工程がないプロセスで製造された質別（temper）を示す銅であり、再結晶熱処理後に冷間加工が施された硬銅よりも導電率が高く、且つ硬銅よりも伸びが大きいものを指す。質別とは、製造過程における加工・熱処理条件の違いによって得られた機械的性質の区分をいう。
【００３３】
＜スズ：０．０５〜１．０質量％＞
スズは、銅に添加することで固溶し高強度化する作用を有する元素である。スズの含有量が０．０５質量％未満であると、屈曲特性が不十分であり、１．０質量％を超えると、導電率を５０％以上に保つことが困難である。したがって本実施形態では、スズの含有量を０．０５〜１．０質量％とする。
【００３４】
＜マグネシウム：０．０５〜１．０質量％＞
マグネシウムは、銅に添加することで固溶し高強度化する作用を有する元素である。マグネシウムの含有量が０．０５質量％未満であると、屈曲特性が不十分であり、１．０質量％を超えると、導電率を５０％以上に保つことが困難である。したがって本実施形態では、マグネシウムの含有量を０．０５〜１．０質量％とする。
【００３５】
＜亜鉛：０．１〜５．０質量％＞
亜鉛は、銅に添加することで固溶し高強度化する作用を有する元素である。亜鉛の含有量が０．１質量％未満であると、固溶硬化は望めず屈曲特性が不十分であり、５．０質量％を超えると、導電率を５０％以上に保つことが困難である。また、フラットケーブルとコネクタの接合時に亜鉛の蒸発量が多くなり、接合性の低下、或いは接合に因る接合部の劣化を招く。したがって本実施形態では、亜鉛の含有量を０．１〜５．０質量％とする。
【００３６】
＜リン：０．００１〜０．２質量％＞
リンは、脱酸する作用を有する元素であり、特性面ではなく製造性を向上する元素である。リンの含有量が０．００１質量％未満であると、製造上の改善効果が不十分であり、０．２質量％を超えると、導電率を５０％ＩＡＣＳ以上に保つことが困難である。したがって本実施形態では、リンの含有量を０．００１〜０．２質量％とする。  
【００３７】
＜銀：０．０１〜０．３質量％＞
銀は、銅に添加、固溶させ、その後微細析出させることで高強度化する作用を有する元素である。銀の含有量が０．０１質量％未満であると、屈曲特性が不十分であり、０．３質量％を超えると、導電性の効果が飽和するだけでなく、コスト増の要因となる。したがって本実施形態では、銀の含有量を０．０１〜０．３質量％とする。
【００３８】
＜残部：銅及び不可避不純物＞
上述した成分以外の残部は銅及び不可避不純物である。ここでいう不可避不純物は、製造工程上、不可避的に含まれうる含有レベルの不純物を意味する。不可避不純物は、含有量によっては導電率を低下させる要因にもなりうるため、導電率の低下を加味して不可避不純物の含有量をある程度抑制することが好ましい。
【００３９】
[導体の製造方法]
上述の導体は線材圧延方法で製造され、線材圧延方法は、好ましくは丸線圧延製法である。丸線圧延方法では、例えば、［１］溶解及び鋳造、［２］熱間伸線、［３］冷間伸線及び冷間圧延、［４］熱処理、の各工程を経て導体を製造する。尚、後述する実施例のプロセスＡ〜Ｃでは、［１］溶解及び鋳造、［２］熱間伸線、及び［３］冷間伸線及び冷間圧延の３工程を共通条件とし、その後の［４］熱処理の１工程を異なる条件で設定している。
【００４０】
［１］溶解及び鋳造
溶解及び鋳造は、上述した同合金組成になるように各成分の分量を調整して溶製し、例えば、厚さ５０ｍｍ、幅１００ｍｍの鋳塊を製造する。
【００４１】
［２］熱間伸線
鋳造後に連続して外径８ｍｍφ〜９ｍｍφとする熱間伸線を施し、その後に皮むきして酸化被膜の除去を行う。本熱間伸線は、鋳造直後に行われる工程であり、熱間加工に相当する。本熱間伸線工程後、後述する冷間伸線前に、任意の熱処理（焼鈍）を行うことができる。
【００４２】
［３］冷間伸線及び冷間圧延
更に、熱間伸線処理後の素線に冷間伸線を施して外径０．０３ｍｍφ〜０．８ｍｍφの素線を得て、次いで冷間圧延を施して、幅０．１ｍｍ〜２ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍの導体を作製する。尚、導体の特性等が本発明の範囲を満たしていれば、上記［１］〜［３］の各工程として、公知の製法の工程及び製造条件を用いることができる。
【００４３】
［４］熱処理
次に、熱処理条件として加熱温度３００〜４２５℃、加熱時間２０分間〜２時間で、導体に熱処理を施す。この熱処理条件は、例えば本熱処理がバッチ焼鈍である場合の条件である。本発明における銅合金は、上述したように好ましくは固溶型合金であり、固溶型合金であれば、上記熱処理は再結晶熱処理であるのが好ましい。熱処理条件における処理温度が３００℃未満及び／又は処理時間が２０分間未満であると、銅合金が再結晶せず、加工組織のままとなり、導体の結晶粒径が微細化されない。また、熱処理条件における処理温度が４２５℃を超えるか及び／又は処理時間が２時間を超えると、結晶粒が粗大化する。但し、本熱処理が、例えば丸線圧延法でしばしば行われる走間焼鈍にあたる通電アニールである場合には、熱処理条件を加熱温度４５０〜６５０℃、加熱時間０．５秒間〜５秒間とすることができる。通電アニールの熱処理条件における処理温度が４５０℃未満及び／又は処理時間が０．５秒間未満であると、銅合金が再結晶せず、加工組織のままとなり、導体の結晶粒径が微細化されない。また、通電アニールの熱処理条件における処理温度が６５０℃を超えるか及び／又は処理時間が５秒間を超えると、結晶粒が粗大化する。上記熱処理条件の範囲内であると、適切な固溶元素を適量添加した固溶型銅合金においてはドラッグ効果から結晶粒径を非常に微細に制御できる。また、導体の結晶粒径を３μｍ以下の範囲の値まで小さくすることで結晶粒微細化の強化機構が付与され、その結果、屈曲特性が向上する。
【００４４】
また、本導体の製造方法では、上記熱処理後の仕上圧延工程を有さないのが好ましい。上記熱処理後の仕上圧延を行わないことで加工硬化を防止して高伸びを維持することができ、加えて、加工に因る導電性の低下を抑制することができる。
【００４５】
[フラットケーブルの製造方法]
本実施形態に係るフラットケーブルの製造方法では、先ず、上記方法で製造された幅方向断面積が０．１ｍｍ２以下、好ましくは０．０２ｍｍ２以下である導体を所要数準備する。そして、所要数の導体の主面の両側に絶縁フィルムを配置し、これら所要数の導体全体に所定張力を付与しながら、上記所要数の導体を接着剤を介して一対の絶縁フィルムで挟み込む。そして、所要数の導体、接着剤及び一対の絶縁フィルムからなる積層体をプレスしてラミネート処理する。
【００４６】
［フラットケーブル及び導体の特性］
本実施形態のフラットケーブルにおいて、導体は、付与される屈曲半径が４ｍｍ〜８ｍｍの範囲で、屈曲半径をＸ（ｍｍ）、０．２％耐力をＹ（ＭＰａ）としたとき、Ｙ≧２０．５３３Ｘ2 − ３０９．２６Ｘ ＋ １２３６．３を満たし、且つ導電率が５０％ＩＡＣＳ以上である。例えば、屈曲半径７．５３ｍｍであるとき、導体の０．２％耐力は、７１．８ＭＰａ以上を満たす。０．２％耐力及び導電率をそれぞれ上記範囲内の値とすることにより、従来と同等の導電性を製品に影響の出ないレベルで維持すると共に、０．２％耐力を適度に小さくして、高伸びを実現することができ、良好な屈曲特性を得ることができる。また、好ましくは、導体の伸びが１２％以上である。伸びを上記範囲とすることにより、屈曲特性を改善し、より小半径でも寿命を延ばすことができる。
【００４７】
導体の０．２％耐力（Ｙ）と屈曲半径（Ｘ）との二次不等式の関係は、厚さ０．０３５ｍｍ、指定の屈曲半径Ｘに対して、室温から１５０℃の範囲のいかなる試験温度においても屈曲寿命が３０万回を超える数値が０．２％耐力にてまとめられることを見出したためである。上記二次不等式の係数ａ＝２０．５３３、ｂ＝３０９．２６、ｃ＝１２３６．３は、機械的強度が０．２％耐力の８３％以上であると屈曲寿命は大きく延び、３０万回の屈曲試験に耐えることが知見として得られたため、その目安を数式化した結果である。なお本不等式は、０．０３５ｍｍに限らず、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍにおいても成り立つものである。
【００４８】
本発明における０．２％耐力の範囲の下限値は、屈曲半径７．５３ｍｍのときを想定した７１．８ＭＰａである。また、組成範囲が限定される本発明の銅合金では、各強化機構が最大限寄与したとしても０．２％耐力が３２０ＭＰａを超えることはないと想定される。したがって本発明における０．２％耐力は、好ましくは３２０ＭＰａ以下である。
【００４９】
また、導体の伸びは１２％以上であるのが好ましい。上述のように軟銅と硬銅を区別する１つの指標として伸びが挙げられ、本発明における軟銅の伸びは、硬銅の伸び（例えば５％）よりも格段に大きくなる。よって本発明では導体の伸びを上記範囲内の値とする。
【００５０】
本実施形態のフラットケーブルでは、導体は断面積が小さいために高導電性が要求される。その基準は一定ではなく、例えばステアリングホイールの可動範囲が広がればケーブル全長は長くなって電気抵抗は上がり、屈曲半径が小さくなれば全長は短くなり電気抵抗は下がる。また、寿命をより延ばすために導体を薄肉化したり、チャンネル数増加のため狭幅化を実施した場合には、断面積が減少して電気抵抗は上がる。そして、銅をはじめ金属の電気抵抗は温度上昇に伴い抵抗も上がるため、耐久温度要求が上がれば導電率への要求レベルが高まる。このように所望の導電率はその設計により変わることとなる。しかしながら目安として導体の導電率は５０ＩＡＣＳ％以上であることが要求され、７０％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。導電率７０ＩＡＣＳ％以上の好ましい範囲を満たす場合、設計の自由度が高まる好適な導体であると考えられる。
【００５１】
上記実施形態によれば、製品スペック化が可能なレベルの高導電性を維持しつつ、適切な耐力で高伸びを実現することができ、優れた屈曲特性を得ることができる。また、屈曲半径を１ｍｍ小さくした場合、回転コネクタ装置の外径を４ｍｍ小さくすることができ、屈曲半径に対して回転コネクタ装置の外径をその４倍小さくすることができる。これによりコネクタ内径を変えることなく回転コネクタ装置を収容するステアリングコラムの外径を小さくすることが可能となり、ドライバーが車両の運転席に座った際の奥行方向の視野を広げることが可能となる。また、ドライバーの膝上の空間が広がることで、運転の快適性を向上することが可能となる。
【００５２】
また、高導電性を維持しつつ良好な屈曲特性を有することから、従来のタフピッチ銅では実現できなかった導体狭幅化が可能となるため、従来と同一幅のフラットケーブルを作製する場合、導体配置数、すなわちチャンネル数を増加させることができる。また、フラットケーブルのチャンネル数を従来と同一にする場合には、フラットケーブルの幅を従来よりも小さくすることが可能となり、回転コネクタ装置の薄型化、低背化を実現できる。
【００５３】
フラットケーブルのチャンネル数を従来と同一にする場合には、車両の多機能化に対応した利便性の高いフラットケーブルを提供することが可能となる。また、回転コネクタ装置にフラットケーブルが複数枚設けられる場合、フラットケーブル１枚当たりのチャンネル数が増加するため、回転コネクタ装置内に収容するフラットケーブルの枚数を減らすことが可能となる。
【００５４】
特に、導体の機械的強度は、仕上圧延工程時の加工硬化で付与されず、銅の結晶粒径の微細化及び特定の金属元素の固溶によって十分に付与されているので、加工硬化を付与する必要が無く、高伸びの維持及び導電性の低下の抑制が可能となる。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００５６】
先ず、スズ、マグネシウム、亜鉛、リン及び銀を表１に示す含有量となるように調製し、鋳造機を用いて、各合金組成を有する銅合金（合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１４）からなる幅１００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの塊を鋳造し、鋳造直後に外径８ｍｍφ〜９ｍｍφに熱間伸線した。その後、得られた素線を外径０．１１７ｍｍφに冷間伸線し、次いで冷間圧延して幅０．３ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍの導体を得た。
【００５７】
上記共通工程を経た後、表２に示すように、プロセスＡでは、３５０℃、３０分間、又は４００℃、３０分間のいずれかで導体に熱処理を施して、幅０．３ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍの導体を得た。
また、プロセスＢでは、表３に示すように５００℃、３０分間で、導体に熱処理を施し、幅０．３ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍの導体を得た。更に、比較としてのプロセスＣでは、表４に示すように、４５０℃、３０分間で、導体に熱処理を施し、幅０．３ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍの導体を得た。但し、表４の銅合金Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７については、外径０．１１７ｍｍφまで冷間伸線した後に表４に記載の製法で導体を作製し、幅０．３ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍの導体を得た。プロセスＡ〜Ｃにおいて、最終製品である導体の幅及び厚さは同じとした。
【００５８】
作製された導体について、以下に示す方法により、０．２％耐力、導電率（ＥＣ）、伸び及び屈曲寿命の各特性、並びに結晶粒径をそれぞれ測定した。
【００５９】
（Ａ）０．２％耐力
試験条件は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠し、圧延方向を長手方向として引張試験を行った。但し、試験片形状は、製法の制限の理由により導体幅が狭いため、準拠していない。
【００６０】
（Ｂ）導電率（ＥＣ）
電気抵抗（又は電気伝導度）は、４端子法を用いて測定した。但し、丸線圧延後の薄厚且つ狭幅形状の導体は、設備上測定できなかったため、実施例については、軟銅の丸線材を同一熱処理条件で再結晶させたサンプルの導電率を測定し、その測定値を代用した。また、比較例については、硬銅の丸線材に圧延を施す直前の導電率を測定し、その測定値を代用した。
【００６１】
本実施例のフラットケーブルでは、導体は断面積が小さいために高導電性が要求される。その基準は一定ではなく、例えばステアリングの可動範囲が広がればケーブル全長は長くなって電気抵抗は上がり、屈曲半径が小さくなれば全長は短くなり電気抵抗は下がる。また、寿命をより延ばすために導体を薄肉化したり、チャンネル数増加のため狭幅化を実施した場合には、断面積が減少して電気抵抗は上がる。そして、銅をはじめ金属の電気抵抗は温度上昇に伴い抵抗も上がるため、耐久温度の要求が上がれば導電率への要求レベルが高まる。このように所望の導電率はその設計により変わることとなるが、一つの目安として導体の導電率は５０ＩＡＣＳ％以上であることが要求され、７０％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。導電率７０ＩＡＣＳ％以上の好ましい範囲を満たす場合、設計の自由度が高まる好適な導体であると考えられる。よって、各実施例における材料の電気抵抗は、７０％ＩＡＣＳ以上であれば想定される環境若しくは設計の相当範囲において十分な役割を果たすとして極めて良好「◎」とし、５０〜７０％ＩＡＣＳであれば使用環境、ＳＲＣ構造如何によっては製品特性が十分あると判断して良好「〇」、５０％ＩＡＣＳ未満であればその導体は不適であると判断して不良「×」とした。
【００６２】
（Ｃ）伸び
試験条件は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠し、導体の長手方向にて引張試験を行い、突合せ伸びを測定した。但し、試験片の形状は、製法の制限から導体幅が狭いため、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠していない。
【００６３】
（Ｄ）結晶粒径
幅と厚さの２方向断面について、試験サンプルを樹脂埋め及び研磨にて鏡面を出し、クロム酸などのエッチング液で粒界腐食させ、光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察した際に結晶粒径が十分判断できる状態にしてから、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１の切断法に準拠し、結晶粒径の測定を実施した。測定数は３０から１００とし、１結晶粒当たりの直径の平均値を求めた。
但し、平均結晶粒径が５μｍ以下になると上記測定法による実測が困難であるため、その場合はＥＢＳＤを用いて解析を実施した。ＥＢＳＤとは、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ」（電子後方散乱回折）の略で、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折（菊池パターン）を利用した結晶方位解析技術のことである。本実施例においては、結晶粒を２００個以上含む試料面積に対し、０．２μｍのステップでスキャンし、解析用ソフトウェア（ＥＤＡＸ  ＴＳＬ社製、商品名「Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｖ５」）を用い、結晶粒径を測定し、その平均値を適用した。ＥＢＳＤ測定用の試料はＣＰ加工(クロスポリッシャ加工)にて作製した。測定した結果十分なパターン認識ができず、ノイズが多くなりソフト解析による結晶粒径分布が解析図等と比較して明らかに小さくなった場合には、ＩＰＦ  ＭＡＰを用いて、上記エッチングサンプルと同様に切断法にて計測を行った。
【００６４】
（Ｅ）屈曲寿命
ＦＰＣ屈曲試験機（上島製作所社製、装置名「ＦＴ−２１３０」）を用い、試料固定板および可動板に、導体 を１００ｍｍの長さに切断した後、２本を通電可能な架橋を施して、一端を可動板側に貼り付け、他端を鉛直方向に所望の径で屈曲させ、更にその他端を固定板側に固定し、両自由端を測定器につなげることで屈曲寿命を判定した。２本のうち１本が断線した場合に電圧は測定不能となることから、その時点を寿命と判断した。試験条件は、試験温度：２０〜８５℃、屈曲半径Ｘ：半径４ｍｍ〜８ｍｍ（７．５ｍｍ、６．３ｍ、５．５ｍｍ、４．７ｍｍ）、ストローク：±１３ｍｍ、回転速度：１８０ｒｐｍとした。電圧が測定不能となったときの屈曲回数が３０万回以上である場合を、回転コネクタが要求される疲労特性を満足するとして良好「〇」、３０万回未満である場合を不良「×」とした。上記の方法にて測定、評価した結果を表２〜４に示す。
【００６５】
【表１】
2019029082.tif 000003
【００６６】
【表２】
2019029082.tif 000004
【００６７】
【表３】
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【００６８】
【表４】
2019029082.tif 000006
【００６９】
表２の結果より、合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０は、プロセスＡを経ることで導電率及び伸びの双方が本発明の範囲内の値となった。また、プロセスＡを経ることで、４ｍｍ〜８ｍｍの範囲のうち少なくとも５．５ｍｍ、６．３ｍｍ及び７．５ｍｍの屈曲半径で、回転コネクタ装置のフラットケーブルに要求される屈曲特性（屈曲寿命）を十分に満たすことが分かる。また、表中の限界屈曲半径とは、下記（１）式を用いて、０．２％耐力から算出される算出値である。
X＝(309.26-(309.262-4×20.533×(1236.3-Y))0.5)/(2×20.533)  ・・・（１）
ここで、Ｘは限界屈曲半径（単位：ｍｍ）、Ｙは０．２％耐力（単位：ＭＰａ）である。
この実験結果と限界屈曲半径の算出値との相関関係によれば、上記（１）式を用いて算出される限界屈曲半径は、フラットケーブルの屈曲寿命が十分となることが分かる指標であることが確認できる。よって、屈曲半径４ｍｍ〜８ｍｍの範囲内でより厳しい屈曲半径を要求される場合、上記（１）式を用いて０．２％耐力から限界屈曲半径を算出し、算出された限界屈曲半径に基づいて適切な合金およびプロセスを選定することが可能となる。また、上記（１）式から得られる算出値以上の屈曲半径であれば、フラットケーブルの屈曲寿命がより良好になる。
【００７０】
更に、上記（１）式をＹで整理して、以下の式に変換することができる。
Y=20.533X2-309.26X+1236.3  ・・・（２）
すなわち、仕様等に応じた指定の屈曲半径に基づいて想定される最小の屈曲半径の値が分かれば、上記（２）式を用い、当該最小の屈曲半径を限界屈曲半径とし、その限界屈曲半径において十分な疲労特性（屈曲寿命）が得られる０．２％耐力の値を決定することができる。また、上記（２）式から得られる算出値以上の０．２％耐力を有するフラットケーブルであれば、より良好な屈曲寿命が得られる。
【００７１】
一方、合金Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１２では、合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０と同様のプロセスを経ても、４ｍｍ〜８ｍｍの範囲のうち４．７ｍｍ及び５．５ｍｍの双方で屈曲寿命を満たさず、屈曲特性が合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０よりも劣って、回転コネクタ装置のフラットケーブルに要求される屈曲特性を満たさないことが分かった。特に、合金Ｎｏ．１２は、特許第３６３３３０２号公報に記載の実施例２に対応するものであり、Ｓｎ含有量が合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９のいずれよりも小さく、屈曲特性が劣った。合金Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１４では、合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９と同様のプロセスを経ても、合金成分が本発明の範囲外であり、導電率が本発明の範囲外となり、電気抵抗が劣った。
【００７２】
表３の結果は、不適なプロセスＢを経た試作材の結果である。表３の合金Ｎｏ．１〜１４では、表２の製法よりも最終熱処理条件での処理温度を高くした結果、（５００℃、３０分間）、導体の結晶粒径が粗大化し、０．２％耐力が表２よりも劣ることが分かる。また、４ｍｍ〜８ｍｍの範囲のうち少なくとも４．７ｍｍ及び５．５ｍｍの双方で屈曲寿命を満たさず、屈曲特性が表２よりも劣って、回転コネクタ装置のフラットケーブルに要求される屈曲特性を満たさないことが分かった。特に、表３の合金Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１２では、０．２％耐力が低すぎるため、限界屈曲半径を算出することができなかった。
【００７３】
表４の結果は、表３と同様、不適なプロセスＣを経た試作材の結果である。表４の合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３では、表２の製法よりも最終熱処理条件での処理温度を高くし、且つ表３の製法よりも最終熱処理条件での処理温度を低くした結果（４５０℃、３０分間）、結晶粒径が表３の合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３よりも小さいものの、結晶粒径が表２の合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３よりも粗大化し、０．１％耐力が表２よりも劣り、屈曲特性が不十分であることが分かった。
また、表４の合金Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７では、表４に記載の製法にて導体を作製し、最終プロセスにおいて仕上圧延（冷間圧延）を施した。尚、表４の合金Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７の結晶粒径は、上記仕上圧延を施す直前の結晶粒径を測定した値である。その結果、合金Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７では０．２％耐力が大きくなり、上記（１）式に０．２％耐力の測定値を代入すると小さい限界屈曲半径（３．４ｍｍ、３．５ｍｍ或いは３．２ｍｍ）が得られるものの、４ｍｍ〜８ｍｍの範囲のうち４．７ｍｍ及び５．５ｍｍの双方で屈曲寿命を満たさず、また、伸びが本発明の範囲外となった。これは仕上圧延時に加工硬化したためと考えられる。 加工硬化は静的強度と動的強度の差異が結晶粒微細化、固溶強化といった他の強化機構と比べて大きいことが本実施例内試験にて確認されており、０．２％耐力等の機械的強度の向上に対してその屈曲特性の向上は無かったり、または僅かであったことが確認された。また、合金Ｎｏ．４では、仕上圧延前の熱処理温度が表４の合金Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７よりも低く（４５０℃）、結晶粒径が表４の合金Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７よりは小さいものの、所望の粒径３μｍよりも大きいために、４ｍｍ〜８ｍｍの範囲のうち４．７ｍｍ及び５．５ｍｍの双方で屈曲寿命を満たさず、屈曲特性が表２よりも劣り、また、仕上圧延によって転位が導入されることにより導電率が低下し、本発明の範囲外となった。
【符号の説明】
【００７４】
１  回転コネクタ装置
１１  ステータ
１１−１  ステータ本体
１１−２  ステータ側コネクタ収容部
１２  ロテータ
１２−１  ロテータ本体
１２−１ａ  天板部
１２−１ｂ  円筒部
１２−２  ロテータ側コネクタ収容部
１２−２ａ  回転側端子挿入孔
１３  フラットケーブル
１３ａ  折り返し部
２１−１，２１−２，２１−３  導体
２１−４，２１−５，２１−６  導体
２２，２３  一対の絶縁フィルム
２４  接着剤層
Ｓ１  環状空間
Ｓ２  ステータ側コネクタ収容空間
Ｓ３  ロテータ側コネクタ収容空間
ｘ  軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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