(57)【要約】【課題】フラット配索材の屈曲耐久性が要求を満たすように巻取り機構を設計すると共に、ケースの外径を小型化する。【解決手段】フラット配索材の導体厚ｔａ、被覆材厚ｔｂ、要求される屈曲耐久回数Ｎを特定した後、事前に決定した計算式に基づき、要求を満たす歪みεを算出し、算出した歪みεから屈曲半径Ｒ、又は中心軸の軸径とローラの外径との組み合わせを算出し、ケース寸法曲線を用いて、中心軸の軸径とローラの外径の最適な組み合わせ選択する。フラット配索材の導体厚が０．１ｍｍ以上で０．１５ｍｍよりも小さい値のとき、中心軸の軸径を１０〜４０ｍｍの範囲内、ローラの外径を１０〜３０ｍｍの範囲内に定める。フラット配索材の導体厚が０．１５ｍｍ以上で０．２ｍｍよりも小さい値のとき、中心軸の軸径を１０〜５０ｍｍの範囲内、ローラの外径を１０〜４０ｍｍの範囲内に定める。【選択図】図１
2015209109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と前記導体を保護する被覆材とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材の少なくとも一部分を収容可能なケースと、前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸と、前記中心軸を中心として回動自在な回転体と、前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラとを備える巻取り機構の、各部の寸法を決定するための巻取り機構の設計方法であって、
前記中心軸及び前記ローラの外径により定まる前記フラット配索材の屈曲半径に応じて前記フラット配索材に発生する歪みと、前記フラット配索材の屈曲耐久性との相関関係を表す耐久性特性曲線を求め、
前記耐久性特性曲線に基づき、前記歪みが所望の耐久性の条件を満たす範囲内で、前記中心軸の軸径と、前記ローラの外径との組合せを決定し、
前記組合せの各々と、前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線とに基づいて、前記ケースの外径を最小化するために必要な前記中心軸の軸径と、前記ローラの外径とを決定する、
ことを特徴とする巻取り機構の設計方法。
【請求項２】
導体と前記導体を保護する被覆材とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材の少なくとも一部分を収容可能なケースと、
前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸と、
前記中心軸を中心として回動自在な回転体と、
前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラと
を備える巻取り機構であって、
前記フラット配索材の導体厚が０．１ｍｍ以上で０．１５ｍｍよりも小さい値のとき、前記中心軸の軸径が１０〜４０ｍｍの範囲内、前記ローラの外径が１０〜３０ｍｍの範囲内にある、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項３】
導体と前記導体を保護する被覆材とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材の少なくとも一部分を収容可能なケースと、
前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸と、
前記中心軸を中心として回動自在な回転体と、
前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラと
を備える巻取り機構であって、
前記フラット配索材の導体厚が０．１５ｍｍ以上で０．２ｍｍよりも小さい値のとき、前記中心軸の軸径が１０〜５０ｍｍの範囲内、前記ローラの外径が１０〜４０ｍｍの範囲内にある、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項４】
請求項２に記載の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記フラット配索材の屈曲耐久回数Ｎから求められる前記フラット配索材の前記導体に生じる歪みεの条件を満たすように定められている、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項５】
請求項４に記載の巻取り機構であって、
前記歪みεは、前記屈曲耐久回数をＮ、事前に決定した定数をｋ１及びｋ２とするとき、次の計算式
Ｎ＝ｋ１・ε−ｋ２ 
を満たす、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項６】
請求項４に記載の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、導体厚をｔａ、被覆材厚をｔｂ、前記中心軸の軸径をＲａ、前記ローラの外径をＲｂとするとき、歪みεの条件に基づく次の計算式
ε＝｛（（ｔａ／２）／（Ｒａ＋ｔａ／２＋ｔｂ））＋（（ｔａ／２）／（Ｒｂ+ｔａ／２＋ｔｂ））}／２
を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項７】
請求項４に記載の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記歪みεの条件を満たし、且つ、前記組み合わせの各々と前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線の極小値に近い組み合わせである、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項８】
請求項３に記載の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記フラット配索材の屈曲耐久回数Ｎから求められる前記フラット配索材の前記導体に生じる歪みεの条件を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項９】
請求項８に記載の巻取り機構であって、
前記歪みεは、前記屈曲耐久回数をＮ、事前に決定した定数をｋ１及びｋ２とするとき、次の計算式、
Ｎ＝ｋ１・ε−ｋ２ 
を満たす、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項１０】
請求項８に記載の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、導体厚をｔａ、被覆材厚をｔｂ、前記中心軸の軸径をＲａ、前記ローラの外径をＲｂとするとき、歪みεの条件に基づく次の計算式
ε＝｛（（ｔａ／２）／（Ｒａ＋ｔａ／２＋ｔｂ））＋（（ｔａ／２）／（Ｒｂ+ｔａ／２＋ｔｂ））}／２
を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
【請求項１１】
請求項８に記載の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記歪みεの条件を満たし、且つ、前記組み合わせの各々と前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線の極小値に近い組み合わせである
ことを特徴とする巻取り機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等において各部の配線に利用されるフラット配索材を巻き取るために用いられる巻取り機構の設計方法及び巻取り機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ：Flexible Flat Cable）と呼ばれるフラット配索材は、複数の導体が並行に並べて配置され、前記導体の周囲を電気絶縁性の被覆材で覆われ、厚みが一様な帯状に形成されている。また、フレキシブルフラットケーブルは可撓性を有しており、特に厚み方向に対して自由に折り曲げることができる。
【０００３】
例えば、車両上等において、可動電装品と固定電装品との間をフレキシブルフラットケーブルを用いて接続した場合には、可動電装品に移動や偏位が生じた時であってもフレキシブルフラットケーブルが変形して接続状態を維持できる。しかし、フレキシブルフラットケーブルが変形して撓むと、例えばその一部分が突出して他の機器や部材と干渉し、様々な問題が生じる可能性がある。
【０００４】
したがって、可動電装品と接続するために用いるフレキシブルフラットケーブルについては、余分な箇所が撓んで所定の配索経路から外れた位置に突出しないように工夫する必要がある。つまり、フレキシブルフラットケーブルの余分な撓みを吸収するための巻取り機構が必要になる。このような巻取り機構の従来技術については、特許文献１及び特許文献２が知られている。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２の巻取り機構は、フラット配索材（フラットハーネス）の一部分を収容可能なケースと、ケースの内部に配置されフラット配索材の一端側が固定された中心軸と、中心軸を中心として回動自在な回転体と、中心軸の外側に配置されフラット配索材を案内する複数個のローラとを備えている。回転体が回転することにより、フラット配索材の一端側を巻き取り、余分な撓みを吸収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１１５００８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３８４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、フレキシブルフラットケーブルのようなフラット配索材は厚み方向に対して自由に折り曲げることができるが、その耐久性には限界がある。つまり、長期間の使用により屈曲動作を行う回数が増えると、導体の破断などが発生する可能性がある。しかし、例えば、自動車のスライドシートの移動に伴って変形が生じる箇所にフラット配索材を用いる場合には、１０年間使用する場合を想定すると、５０００回程度の屈曲回数に耐えるだけの耐久性が要求される。
【０００８】
一方、特許文献１及び特許文献２のような巻取り機構を採用した場合には、巻取り機構のケース内部の中心軸及びローラの外径に沿ってフラット配索材が変形しながら巻き取られるので、巻取り機構の構造がフラット配索材の屈曲耐久回数に影響を及ぼす。したがって、フラット配索材の屈曲耐久回数が所望回数を下回らないように巻取り機構の設計時に考慮しなければならない。
【０００９】
また、巻取り機構のケースについてはできる限り小型であることが望まれる。しかし、このケースは中心軸及び全てのローラを内部に収容する必要があるので、中心軸の軸径及びローラの外径が変化するとケースの外径も変化することになる。つまり、フラット配索材の屈曲耐久回数を考慮して中心軸の軸径及びローラの外径を変更すると、ケースの外径も変更せざるを得ない。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要とされるフラット配索材の屈曲耐久回数を考慮することが容易で、ケース外径の小型化も容易な巻取り機構の設計方法及び巻取り機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するために、本発明に係る巻取り機構の設計方法は、下記（１）を特徴としている。
（１）  導体と前記導体を保護する被覆材とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材の少なくとも一部分を収容可能なケースと、前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸と、前記中心軸を中心として回動自在な回転体と、前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラとを備える巻取り機構の、各部の寸法を決定するための巻取り機構の設計方法であって、
前記中心軸及び前記ローラの外径により定まる前記フラット配索材の屈曲半径に応じて前記フラット配索材に発生する歪みと、前記フラット配索材の屈曲耐久性との相関関係を表す耐久性特性曲線を求め、
前記耐久性特性曲線に基づき、前記歪みが所望の耐久性の条件を満たす範囲内で、前記中心軸の軸径と、前記ローラの外径との組合せを決定し、
前記組合せの各々と、前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線とに基づいて、前記ケースの外径を最小化するために必要な前記中心軸の軸径と、前記ローラの外径とを決定する、
ことを特徴とする巻取り機構の設計方法。
【００１２】
上記（１）の構成の巻取り機構の設計方法によれば、中心軸及びローラでの屈曲によってフラット配索材に生じる歪みの影響を考慮した耐久性が、所望の条件を満たすように、中心軸の軸径とローラの外径とを決定することができる。更に、前記ケースの外径を最小化するように、中心軸の軸径と、ローラの外径との組み合わせを決定することができる。
【００１３】
前述した目的を達成するために、本発明に係る巻取り機構は、下記（２）〜（１０）を特徴としている。
（２）  導体と前記導体を保護する被覆材とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材の少なくとも一部分を収容可能なケースと、
前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸と、
前記中心軸を中心として回動自在な回転体と、
前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラと
を備える巻取り機構であって、
前記フラット配索材の導体厚が０．１ｍｍ以上で０．１５ｍｍよりも小さい値のとき、前記中心軸の軸径が１０〜４０ｍｍの範囲内、前記ローラの外径が１０〜３０ｍｍの範囲内にある、
ことを特徴とする巻取り機構。
（３）  導体と前記導体を保護する被覆材とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材の少なくとも一部分を収容可能なケースと、
前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸と、
前記中心軸を中心として回動自在な回転体と、
前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラと
を備える巻取り機構であって、
前記フラット配索材の導体厚が０．１５ｍｍ以上で０．２ｍｍよりも小さい値のとき、前記中心軸の軸径が１０〜５０ｍｍの範囲内、前記ローラの外径が１０〜４０ｍｍの範囲内にある、
ことを特徴とする巻取り機構。
（４）  上記（２）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記フラット配索材の屈曲耐久回数Ｎから求められる前記フラット配索材の前記導体に生じる歪みεの条件を満たすように定められている、
ことを特徴とする巻取り機構。
（５）  上記（４）の構成の巻取り機構であって、
前記歪みεは、前記屈曲耐久回数をＮ、事前に決定した定数をｋ１及びｋ２とするとき、次の計算式
Ｎ＝ｋ１・ε−ｋ２ 
を満たす、
ことを特徴とする巻取り機構。
（６）  上記（４）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、導体厚をｔａ、被覆材厚をｔｂ、前記中心軸の軸径をＲａ、前記ローラの外径をＲｂとするとき、歪みεの条件に基づく次の計算式
ε＝｛（（ｔａ／２）／（Ｒａ＋ｔａ／２＋ｔｂ））＋（（ｔａ／２）／（Ｒｂ+ｔａ／２＋ｔｂ））}／２
を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
（７）  上記（４）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記歪みεの条件を満たし、且つ、前記組み合わせの各々と前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線の極小値に近い組み合わせである、
ことを特徴とする巻取り機構。
（８）  上記（３）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記フラット配索材の屈曲耐久回数Ｎから求められる前記フラット配索材の前記導体に生じる歪みεの条件を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
（９）  上記（８）の構成の巻取り機構であって、
前記歪みεは、前記屈曲耐久回数をＮ、事前に決定した定数をｋ１及びｋ２とするとき、次の計算式、
Ｎ＝ｋ１・ε−ｋ２ 
を満たす、
ことを特徴とする巻取り機構。
（１０）  上記（８）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、導体厚をｔａ、被覆材厚をｔｂ、前記中心軸の軸径をＲａ、前記ローラの外径をＲｂとするとき、歪みεの条件に基づく次の計算式
ε＝｛（（ｔａ／２）／（Ｒａ＋ｔａ／２＋ｔｂ））＋（（ｔａ／２）／（Ｒｂ+ｔａ／２＋ｔｂ））}／２
を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
（１１）  上記（８）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記歪みεの条件を満たし、且つ、前記組み合わせの各々と前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線の極小値に近い組み合わせである
ことを特徴とする巻取り機構。
【００１４】
上記（２）の構成の巻取り機構によれば、車両用等の用途に用いられる導体厚が０．１ｍｍ以上で０．１５ｍｍよりも小さい値のフラット配索材について、一般的に要求される屈曲耐久性の条件を満足するように、フラット配索材の屈曲半径を制限することができる。
上記（３）の構成の巻取り機構によれば、車両用等の用途に用いられる導体厚が０．１５ｍｍ以上で０．２ｍｍよりも小さい値のフラット配索材について、一般的に要求される屈曲耐久性の条件を満足するように、フラット配索材の屈曲半径を制限することができる。
上記（４）の構成の巻取り機構によれば、中心軸の軸径及びローラの外径の組み合わせが歪みεの条件を満たすので、フラット配索材の耐久性が所望の屈曲耐久回数Ｎを満足することになる。
上記（５）の構成の巻取り機構によれば、歪みεを上記計算式から簡単に算出できるので、所望の屈曲耐久回数Ｎを満足するように、中心軸の軸径及びローラの外径の組み合わせを定めることができる。
上記（６）の構成の巻取り機構によれば、上記計算式に基づいて、歪みεの条件を満たすように、中心軸の軸径及びローラの外径の組み合わせを定めることができる。
上記（７）の構成の巻取り機構によれば、フラット配索材の耐久性が所望の屈曲耐久回数Ｎを満足し、しかもケースの外径を最小化することが可能になる。
上記（８）の構成の巻取り機構によれば、中心軸の軸径及びローラの外径の組み合わせが歪みεの条件を満たすので、フラット配索材の耐久性が所望の屈曲耐久回数Ｎを満足することになる。
上記（９）の構成の巻取り機構によれば、歪みεを上記計算式から簡単に算出できるので、所望の屈曲耐久回数Ｎを満足するように、中心軸の軸径及びローラの外径の組み合わせを定めることができる。
上記（１０）の構成の巻取り機構によれば、上記計算式に基づいて、歪みεの条件を満たすように、中心軸の軸径及びローラの外径の組み合わせを定めることができる。
上記（１１）の構成の巻取り機構によれば、フラット配索材の耐久性が所望の屈曲耐久回数Ｎを満足し、しかもケースの外径を最小化することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の巻取り機構の設計方法及び巻取り機構によれば、必要とされるフラット配索材の屈曲耐久回数を考慮することが容易になり、ケース外径の小型化も容易になる。
【００１６】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の巻取り機構の設計方法を実施する場合の代表的な処理手順を表すフローチャートである。
【図２】図２は、巻取り機構の構成例を示す斜視図である。
【図３】図３は、巻取り機構の構造を示す分解斜視図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ仕様が異なる２種類のフレキシブルフラットケーブルの構成を示す側面図である。
【図５】図５は、屈曲耐久試験を行う際のフレキシブルフラットケーブルの配置状態の代表例を示す概略図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ導体厚が異なる２種類のフレキシブルフラットケーブルの屈曲耐久特性を表すグラフである。
【図７】図７は、フレキシブルフラットケーブルの屈曲耐久特性と、中心軸径及びローラ径の組み合わせとの関係を表すグラフである。
【図８】図８は、フレキシブルフラットケーブルの屈曲耐久特性曲線と、ケース寸法曲線との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の巻取り機構の設計方法及び巻取り機構に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【００１９】
＜代表的な巻取り機構の構成例＞
本実施形態の巻取り機構を含むフラットケーブル巻取装置１の構成例を図２に示す。また、図２の構成の主要部分を分解した状態を図３に示す。
【００２０】
このフラットケーブル巻取装置１は、例えば、車両等のフロアにスライド自在に設けられるスライドシートと車両との間に配索されるフラットケーブル２を巻き取るために用いられる。図２に示した構成においては、フラットケーブル２は一端がフロア側に設けられたコネクタに接続され、他端側はプロテクタＰを介してスライドシート側のコネクタに接続されている。フラットケーブル２の他端側は、プロテクタＰに案内されてスライドレールに沿って移動する。
【００２１】
図２に示したフラットケーブル巻取装置１は、スライドレールの近傍に設けられ、プロテクタＰの接近移動に伴ってフラットケーブル２を巻き取り、プロテクタＰの離隔移動に伴ってフラットケーブル２を繰り出すことで、当該巻取装置１とプロテクタＰとの間におけるフラットケーブル２の弛みを防止し、これによりフラットケーブル２がスライドシート等に干渉することを防止する。
【００２２】
フラットケーブル２は、可撓性を有し、ＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）とも呼ばれる。フラットケーブル２は、例えば図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に示すような構造を有している。すなわち、互いに平行に配置された複数の芯線（導体２１Ａ〜２１Ｄ）と、各芯線の周囲を被覆する絶縁被覆（被覆材２２）とを備え、厚みはほぼ一様になっている。したがって、フラットケーブル２は可撓性を有した薄い帯板状に形成されている。
【００２３】
芯線は複数の導線が撚られて構成され、被覆部は、合成樹脂から構成されている。このフラットケーブル２は、スライドシートのスライド距離よりも十分に長く形成され、その一端側２Ａ（図２に示す）が巻取装置１の内部に通されてから外部に引き出され、フロア側のコネクタに接続され、他端側２ＢがプロテクタＰを介してスライドシート側のコネクタに接続されている。なお、本実施形態では、複数の芯線が導体で構成されるフラットケーブル２を用いているが、例えば導体の代わりに光ファイバーを内蔵したフラットケーブルや、導体と光ファイバーとの両方を内蔵したフラットケーブルであっても適用できる可能性がある。
【００２４】
フラットケーブル巻取装置１は、図２、図３に示すように、巻き取ったフラットケーブル２を収容するケース３と、このケース３内に回動自在に設けられる回転テーブル４と、この回転テーブル４上に回転自在に支持された複数（本実施形態では、６個）のローラ５と、回転テーブル４をフラットケーブル２の巻取方向に付勢する付勢手段としての渦巻きばね６と、を備える。ケース３は、回転テーブル４及び渦巻きばね６を収容するロアケース３Ａと、このロアケース３Ａの上面側を覆って該ケース３を中空状に閉じるアッパケース３Ｂと、を備え、ロアケース３Ａ内の略中心部には、回転テーブル４を回動自在に軸支する中心軸７が立設されている。
【００２５】
ロアケース３Ａは、図３に示すように、車両のフロアに平置きで設置され、このフロアに対向する底部３１と、この底部３１の外周に沿って略円筒状に立設された周壁３２と、フラットケーブル２の他端側を外部に導出するためのケーブル導出部３３と、を有して構成されている。アッパケース３Ｂは、略円盤状の天面部３５と、この天面部３５の外周に沿って略円筒状に垂下されてロアケース３Ａの周壁３２に重なる垂下壁３６と、を有して構成されている。
【００２６】
中心軸７は、図３に示すように、ロアケース３Ａの底部３１内面に立設されて全体略円柱状に形成されており、その周囲７Ａによって回転テーブル４を回動自在に支持している。この中心軸７には、周囲７Ａから中心に向かって切り込まれるとともに上面７Ｂに開口したスリット７１と、このスリット７１に直交する方向に切り込まれて上面７Ｂに開口した係止溝７２と、が形成されている。スリット７１は、フラットケーブル２の一端側２Ａを挿通させて係止するもので、このスリット７１に挿通されたフラットケーブル２の一端側２Ａは、スリット７１に連通してロアケース３Ａの底部３１を貫通した貫通孔内に挿入され、ロアケース３Ａの外部に導出されてからフロア側のコネクタに接続される。
【００２７】
回転テーブル４は、図３に示すように、円盤状に形成されたテーブル本体４１と、このテーブル本体４１の上面に設けられて、複数のローラ５をそれぞれ回転自在に支持する複数（本実施形態では、６個）の案内部４２と、を一体に備えて構成されている。テーブル本体４１には、その中心位置に、中心軸７を挿通させる孔部４３が形成されている。
【００２８】
複数の案内部４２は、図３に示すように、テーブル本体４１の上面から突出して形成されるとともに、テーブル本体４１の周方向に沿って等間隔で並設されている。ここで、案内部４２の突出方向は、フラットケーブル巻取装置１の上下方向、及び、高さ方向を示している。
【００２９】
複数のローラ５は、その軸部を一対の支持部４２Ａ間に挿入することで一対の支持部４２Ａに支持されており、これら複数のローラ５の外周に沿ってフラットケーブル２が巻き付けられるようになっている。また、複数のローラ５のうち、１つのローラ５は、溝部３３Ａからケース３内部に導入されたフラットケーブル２を中心軸７に向かって反転させる反転ローラ５Ａ（図２に示す）とされている。
【００３０】
渦巻きばね６は、弾性を有する金属をスパイラル状に巻いて形成されている。この渦巻きばね６は、中心側の端部が中心軸７の係止溝７２に挿通固定され、外周側の端部が回転テーブル４の下面に係止されることにより、回転テーブル４をフラットケーブル２の巻取方向に付勢する。すなわち、回転テーブル４を巻取方向と反対方向に所定数だけ回転させて渦巻きばね６に付勢力を蓄えさせてから、反転ローラ５Ａで反転させたフラットケーブル２を複数のローラ５の外周に巻き付けることにより、渦巻きばね６の復元力によって回転テーブル４が巻取方向に付勢され、この付勢力によってフラットケーブル２が中心軸７及び回転テーブル４に巻き取られるようになっている。
【００３１】
＜フラットケーブル２の屈曲耐久性の説明＞
図２及び図３に示したフラットケーブル巻取装置１においては、フラットケーブル２の巻き取り及び繰り出しの際に、フラットケーブル２が複数のローラ５の外周及び中心軸７の外周に沿って案内されるため、比較的小さい屈曲半径で変形することになる。したがって、長期間にわたる車両の使用によりフラットケーブル巻取装置１が巻き取り及び繰り出しの動作を繰り返すと、フラットケーブル２の導体の断線などが生じる可能性がある。そのため、ローラ５及び中心軸７の影響により屈曲半径が小さくなる分だけ、フラットケーブル２の耐久性を考慮しなければならない。
【００３２】
例えば、５０００回の屈曲耐久回数が要求される環境において、ローラ５の外径や中心軸７の軸径の設計が不適切であると、屈曲回数が５０００回に到達する前に、フラットケーブル２の導体の断線等が生じる可能性がある。また、フラットケーブル２の耐久性を高めるために屈曲半径を大きくしようとすると、ローラ５の外径や中心軸７の軸径が大きくなるためケース３の外径を大きくせざるを得ず、装置の小型化の妨げになる。
【００３３】
＜巻取り機構の設計方法の説明＞
本発明の巻取り機構の設計方法を実施する場合の代表的な処理手順を図１に示す。すなわち、図１に示した手順で設計することにより、フラットケーブル巻取装置１におけるローラ５の外径及び中心軸７の軸径を適切な寸法に決定することが可能になる。
図１に示した内容について説明する前に、内容の理解に役立つ様々な事項について説明する。
【００３４】
＜本発明を適用するフラットケーブル２の仕様（代表例）の説明＞
それぞれ仕様が異なる２種類のフレキシブルフラットケーブルＦＦＣ１及びＦＦＣ２の構成を図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
【００３５】
図４（Ａ）に示すように、フレキシブルフラットケーブルＦＦＣ１は、４芯の導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄと、被覆材２２とで構成されている。詳細な仕様は次の通りである。
ＦＦＣ１の幅：１０．２［ｍｍ］
ＦＦＣ１の厚さ：０．４２７［ｍｍ］
各導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの厚さ：０．１２７［ｍｍ］
各導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの幅  ：１．７［ｍｍ］
各導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの抵抗：８９．２［ｍΩ／ｍ］
被覆材２２の材質：ＰＢＴ ＲＳＸ１０６１３
被覆材２２の厚さ：０．１５［ｍｍ］
【００３６】
一方、図４（Ｂ）に示すフレキシブルフラットケーブルＦＦＣ２は、互いに幅が異なる３芯の導体２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃと、被覆材２４とで構成されている。詳細な仕様は次の通りである。
ＦＦＣ２の幅：１３［ｍｍ］
ＦＦＣ２の厚さ：０．５１［ｍｍ］
各導体２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの厚さ：０．１５［ｍｍ］
導体２３Ａの幅  ：５．８［ｍｍ］
導体２３Ｂの幅  ：１．７［ｍｍ］
導体２３Ｃの幅  ：３．５［ｍｍ］
導体２３Ａの抵抗：２０．９［ｍΩ／ｍ］
導体２３Ｂの抵抗：７２．４［ｍΩ／ｍ］
導体２３Ｃの抵抗：３４．６［ｍΩ／ｍ］
被覆材２４の材質：ＰＢＴ ＲＳＸ１０６１３
被覆材２４の厚さ：０．１５［ｍｍ］
【００３７】
＜フラットケーブル２の屈曲耐久試験の説明＞
フラットケーブル２の屈曲耐久特性の傾向を把握するためには、多数の試験サンプルのフラットケーブル２について事前に屈曲耐久試験を行い、試験結果のデータを取得する必要がある。
【００３８】
屈曲耐久試験を行う際には、例えば図５に示すように、外径が既知の２つのローラ状のガイド部材８１、８２の間にフラットケーブル２を挟み、１８０度の屈曲運動が反対方向に交互に繰り返されるように外部から力を加えてフラットケーブル２を折り曲げる。１往復の屈曲運動を屈曲回数の１回とする。この場合はガイド部材８１、８２の外径が既知であるため、試験時のフラットケーブル２の屈曲半径も把握できる。使用するガイド部材８１、８２の外径を変更することにより、様々な屈曲半径で試験することができる。
【００３９】
＜屈曲耐久特性の具体例＞
導体厚が異なる２種類のフレキシブルフラットケーブルの屈曲耐久特性の試験結果を図６（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示す。すなわち、図６（Ａ）に示すグラフは、導体厚が０．１２７［ｍｍ］のフラットケーブル２について行った屈曲耐久試験の結果のデータに基づいて作成したものであり、屈曲半径と、屈曲耐久回数との相関関係を表している。また、図６（Ｂ）に示すグラフは、導体厚が０．１５［ｍｍ］のフラットケーブル２について行った屈曲耐久試験の結果のデータに基づいて作成したものであり、屈曲半径と、屈曲耐久回数との相関関係を表している。
【００４０】
図６（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、フラットケーブル２の屈曲耐久回数は屈曲半径と相関関係がある。実際には、フラットケーブル２の導体に発生する歪みと、屈曲耐久回数との間に相関関係がある。例えば、屈曲半径が大きくなると、フラットケーブル２の導体に発生する歪みが小さくなり、屈曲耐久回数は増える。逆に、屈曲半径が小さくなると、フラットケーブル２の導体に発生する歪みが大きくなり、屈曲耐久回数は減少する。
【００４１】
すなわち、屈曲耐久回数Ｎと歪みεとの相関関係は次式で表すことができる。
Ｎ＝Ｋ１・ε−Ｋ２    ・・・（１）
ここで、Ｋ１、Ｋ２は定数であり、試験結果のデータに基づき特定できる。一例としてＫ１、Ｋ２は次の定数が割り当てられる。
Ｋ１＝９．６１・１０−６ 
Ｋ２＝４．１９
【００４２】
なお、常温と異なる環境でフラットケーブル２を使用する場合には、屈曲耐久性が変化する。したがって、低温又は高温の環境下でフラットケーブル２を使用する場合には、上記第（１）式の屈曲耐久回数Ｎを、次のように常温換算する。
低温時（−３０℃）のＮ＝（換算前のＮ）／０．４６
高温時（６５℃）のＮ＝（換算前のＮ）／０．３７
【００４３】
また、歪みεと屈曲半径Ｒとの相関関係は次式で表すことができる。
ε＝｛ｔａ／（Ｒ＋ｔａ／２＋ｔｂ）｝／２    ・・・（２）
ｔａ：導体厚
ｔｂ：被覆材厚
【００４４】
＜中心軸７の軸径とローラ５の外径の決定＞
図２及び図３に示したような構成の巻取り機構を使用する場合には、フラットケーブル２はローラ５の外周形状及び中心軸７の外周形状に沿って変形する。また、ローラ５の外径と中心軸７の軸径の寸法は独立しているので、これらに従って上記第（２）式における屈曲半径Ｒが変化する。
【００４５】
歪みεと中心軸７の軸径Ｒａ及びローラ５の外径Ｒｂとの関係は次式で表される。
【数１】
2015209109.tif 000003
【００４６】
所望の屈曲耐久回数Ｎに基づき上記第（１）式から求められる歪みεを、上記第（３）式に代入すると、中心軸７の軸径Ｒａ及びローラ５の外径Ｒｂの様々な組み合わせが、歪みεの条件を満たすか否かを識別できる。例えば、所望の屈曲耐久回数Ｎが５０００回で、フラットケーブル２の導体厚が０．１２７［ｍｍ］の場合には、図７に示すような特性曲線Ｃ１１が得られる。この特性曲線Ｃ１１は、中心軸７の軸径Ｒａ及びローラ５の外径Ｒｂの組み合わせが歪みεの条件、つまり所望の屈曲耐久回数Ｎの条件を満たすか否かの境界を表している。したがって、例えば図７の特性曲線Ｃ１１を利用して、所望の屈曲耐久回数Ｎが得られるように、中心軸７の軸径Ｒａ及びローラ５の外径Ｒｂの組み合わせを決定することができる。
【００４７】
＜ケース３の外径と中心軸７の軸径及びローラ５の外径との関係＞
一方、フラットケーブル巻取装置１のケース３は、図２及び図３に示すように、中心軸７及び全てのローラ５を収容する必要がある。したがって、ケース３の外径を最小化しようとすると、ケース３の外径の下限が、中心軸７の軸径及びローラ５の外径の制約を受けて変化する。実際には、例えば図８に示すケース寸法曲線Ｃ１２のように、中心軸７の軸径及びローラ５の外径の組み合わせに応じて、ケース３の外径の下限が変化する。
【００４８】
したがって、例えば図８に示す状況においては、歪みεに相当する特性曲線Ｃ１１の条件を満たし、且つ、ケース寸法曲線Ｃ１２の極小値に近くなるように、中心軸７の軸径Ｒａ及びローラ５の外径Ｒｂの組み合わせを決定する。これにより、所望の屈曲耐久回数Ｎの要求を満たし、フラットケーブル巻取装置１のケース３を小型化することができる。
【００４９】
＜設計手順の説明＞
以上の説明を纏めると、代表的な設計手順は図１に示すようになる。図１の内容について以下に説明する。
【００５０】
事前に、様々なフラットケーブル２について図５に示したような状態で屈曲耐久試験を実施し、様々な屈曲半径について実際の屈曲耐久回数を取得する。これにより、例えば図６（Ａ）、（Ｂ）のようなデータが得られるので、データベースＤＢ１に登録しておく。
【００５１】
また、事前に実行するステップＳ１０では、データベースＤＢ１に登録されている試験データに基づいて、フラットケーブル２の屈曲耐久回数Ｎと歪みεとの相関関係を表す計算式の定数Ｋ１、Ｋ２を算出する。
【００５２】
ステップＳ１１では、設計対象の巻取り機構に適用される実際のフラットケーブル２の仕様に基づき、その導体厚ｔａ及び被覆材厚ｔｂを決定する。
【００５３】
ステップＳ１２では、設計対象の巻取り機構が使用される環境において要求される屈曲耐久回数Ｎを決定する。
【００５４】
ステップＳ１３では、前記第（１）式に決定した屈曲耐久回数Ｎを代入し、歪みε（要求を満たす上限値）を算出する。ここで、前記第（１）式の定数Ｋ１、Ｋ２については、ステップＳ１０で決定した定数を適用する。
【００５５】
ステップＳ１４では、Ｓ１３で算出した歪みεを前記第（２）式に代入し、屈曲耐久回数Ｎに対応する屈曲半径Ｒを算出する。なお、ステップＳ１４は省略しても良い。
【００５６】
ステップＳ１５では、Ｓ１３で算出した歪みεを前記第（３）式に代入し、屈曲耐久回数Ｎ及び屈曲半径Ｒに対応する中心軸７の軸径Ｒａ及びローラ５の外径Ｒｂの組み合わせを算出する。つまり、例えば図７及び図８に示した特性曲線Ｃ１１に相当する境界条件を決定する。
【００５７】
ステップＳ１６では、歪みεの条件を満たすＲａ、Ｒｂの組み合わせの中から、ケース寸法曲線Ｃ１２に基づき、ケース３の外径が最小になる組み合わせを選択し、最終的な中心軸７の軸径Ｒａ及びローラ５の外径Ｒｂの組み合わせを決定する。例えば、図８に示す条件の場合には、歪みεの条件を満たす特性曲線Ｃ１１よりも上の領域の中で、ケース寸法曲線Ｃ１２の極小値又はそれに近い位置のＲａ、Ｒｂの組み合わせを選択する。これにより、要求される屈曲耐久回数Ｎの条件を満たし、しかもケース３の外径を最小化するように巻取り機構の寸法を最適化することができる。
【００５８】
図１に示した設計手順を用いて設計された巻取り機構については、フラットケーブル２の導体厚ｔａが０．１ｍｍ以上で０．１５ｍｍよりも小さい値のとき、中心軸７の軸径が１０〜４０ｍｍの範囲内、ローラ５の外径が１０〜３０ｍｍの範囲内にそれぞれ定められる。また、フラットケーブル２の導体厚ｔａが０．１５ｍｍ以上で０．２ｍｍよりも小さい値のとき、中心軸７の軸径が１０〜５０ｍｍの範囲内、ローラ５の外径が１０〜４０ｍｍの範囲内にそれぞれ定められる。
【００５９】
以上、本発明の巻取り機構の設計方法及び巻取り機構によれば、必要とされるフラット配索材の屈曲耐久回数を考慮することが容易になり、ケース外径の小型化も容易になる。
【００６０】
ここで、上述した本発明に係る巻取り機構の設計方法及び巻取り機構の実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）〜（１１）に簡潔に纏めて列記する。
（１）  導体（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）と前記導体を保護する被覆材（２２，２４）とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材（フラットケーブル２）の少なくとも一部分を収容可能なケース（３）と、前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸（７）と、前記中心軸を中心として回動自在な回転体（回転テーブル４）と、前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラ（５）とを備える巻取り機構の、各部の寸法を決定するための巻取り機構の設計方法であって、
前記中心軸及び前記ローラの外径により定まる前記フラット配索材の屈曲半径（Ｒ）に応じて前記フラット配索材に発生する歪み（ε）と、前記フラット配索材の屈曲耐久性との相関関係を表す耐久性特性曲線（第１式）を求め、
前記耐久性特性曲線に基づき、前記歪みが所望の耐久性の条件を満たす範囲内（Ｃ１１よりも上の範囲）で、前記中心軸の軸径と、前記ローラの外径との組合せを決定し、
前記組合せの各々と、前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線（Ｃ１２）とに基づいて、前記ケースの外径を最小化するために必要な前記中心軸の軸径と、前記ローラの外径とを決定する、
ことを特徴とする巻取り機構の設計方法。
（２）  導体（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）と前記導体を保護する被覆材（２２，２４）とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材（フラットケーブル２）の少なくとも一部分を収容可能なケース（３）と、
前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸（７）と、
前記中心軸を中心として回動自在な回転体（回転テーブル４）と、
前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラ（５）と
を備える巻取り機構であって、
前記フラット配索材の導体厚が０．１ｍｍ以上で０．１５ｍｍよりも小さい値のとき、前記中心軸の軸径が１０〜４０ｍｍの範囲内、前記ローラの外径が１０〜３０ｍｍの範囲内にある、
ことを特徴とする巻取り機構。
（３）  導体（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）と前記導体を保護する被覆材（２２，２４）とで構成され、厚みがほぼ一様なフラット配索材（フラットケーブル２）の少なくとも一部分を収容可能なケース（３）と、
前記ケースの内部に配置され前記フラット配索材の一端側が固定された中心軸（７）と、
前記中心軸を中心として回動自在な回転体（回転テーブル４）と、
前記中心軸の外側に配置され前記フラット配索材を案内する１個以上のローラ（５）と
を備える巻取り機構であって、
前記フラット配索材の導体厚が０．１５ｍｍ以上で０．２ｍｍよりも小さい値のとき、前記中心軸の軸径が１０〜５０ｍｍの範囲内、前記ローラの外径が１０〜４０ｍｍの範囲内にある、
ことを特徴とする巻取り機構。
（４）  上記（２）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記フラット配索材の屈曲耐久回数Ｎから求められる前記フラット配索材の前記導体に生じる歪みεの条件を満たすように定められている、
ことを特徴とする巻取り機構。
（５）  上記（４）の構成の巻取り機構であって、
前記歪みεは、前記屈曲耐久回数をＮ、事前に決定した定数をｋ１及びｋ２とするとき、次の計算式
Ｎ＝ｋ１・ε−ｋ２ 
を満たす、
ことを特徴とする巻取り機構。
（６）  上記（４）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、導体厚をｔａ、被覆材厚をｔｂ、前記中心軸の軸径をＲａ、前記ローラの外径をＲｂとするとき、歪みεの条件に基づく次の計算式
ε＝｛（（ｔａ／２）／（Ｒａ＋ｔａ／２＋ｔｂ））＋（（ｔａ／２）／（Ｒｂ+ｔａ／２＋ｔｂ））}／２
を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
（７）  上記（４）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記歪みεの条件を満たし、且つ、前記組み合わせの各々と前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線の極小値に近い組み合わせである、
ことを特徴とする巻取り機構。
（８）  上記（３）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記フラット配索材の屈曲耐久回数Ｎから求められる前記フラット配索材の前記導体に生じる歪みεの条件を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
（９）  上記（８）の構成の巻取り機構であって、
前記歪みεは、前記屈曲耐久回数をＮ、事前に決定した定数をｋ１及びｋ２とするとき、次の計算式、
Ｎ＝ｋ１・ε−ｋ２ 
を満たす、
ことを特徴とする巻取り機構。
（１０）  上記（８）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、導体厚をｔａ、被覆材厚をｔｂ、前記中心軸の軸径をＲａ、前記ローラの外径をＲｂとするとき、歪みεの条件に基づく次の計算式
ε＝｛（（ｔａ／２）／（Ｒａ＋ｔａ／２＋ｔｂ））＋（（ｔａ／２）／（Ｒｂ+ｔａ／２＋ｔｂ））}／２
を満たすように決定される、
ことを特徴とする巻取り機構。
（１１）  上記（８）の構成の巻取り機構であって、
前記中心軸の軸径、及び前記ローラの外径の組み合わせは、前記歪みεの条件を満たし、且つ、前記組み合わせの各々と前記ケースの外径との相関関係を表すケース寸法曲線の極小値に近い組み合わせである
ことを特徴とする巻取り機構。
【符号の説明】
【００６１】
１  フラットケーブル巻取装置
２  フラットケーブル
３  ケース
４  回転テーブル
５  ローラ
６  渦巻きばね
７  中心軸
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ  導体
２２，２４  被覆材
４１  テーブル本体
４２  複数の案内部
Ｃ１１  特性曲線
Ｃ１２  ケース寸法曲線
ＤＢ１  データベース
Ｋ１，Ｋ２  定数
Ｎ  屈曲耐久回数
ε  歪み
Ｒａ  中心軸の軸径
Ｒｂ  ローラの外径
ｔａ  導体厚
ｔｂ  被覆材厚
【図１】
2015209109.tif 000004
【図２】
2015209109.tif 000005
【図３】
2015209109.tif 000006
【図４】
2015209109.tif 000007
【図５】
2015209109.tif 000008
【図６】
2015209109.tif 000009
【図７】
2015209109.tif 000010
【図８】
2015209109.tif 000011