JP6129143B2 - Ｕｓｂケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本出願は、２００９年４月３日出願の米国特許仮出願番号６１／１６６，２４８に基づく優先権を主張する。本出願は、一般にＵＳＢコードに関し、より詳しくは格納式リールにつながったＵＳＢコードに関する。

ユニバーサルシリアルバス、すなわち、「ＵＳＢ」は、２つの電子機器を接続する規格として、すなわち、機器とホストコンピュータとをつなぐ規格として一般に用いられる用語である。ＵＳＢ技術を用いて、複数の周辺機器を単一の標準化されたインターフェースソケットを使って接続することができる。ホットスワッピングを可能とすること、すなわち、コンピュータを再起動させたり機器を停止させたりすることなく機器を接続及び取り外しを可能とすることでプラグアンドプレイ機能を改善することもできる。ＵＳＢ技術の他の特徴として、低電力消費機器に電源を供給し、外部から電源を供給する必要をなくし、製造業者特有の機器ドライバをインストールすることなく多くの機器を用いることができるようにしたことがあげられる。

場合によって、ＵＳＢコードをどのように、また、いつ用いるかに応じてＵＳＢコードを伸ばしたり格納式リールに格納したりすることができるように、ＵＳＢコードを格納式リールに格納することが望ましいこともある。

本発明は、以下の特徴、構成要素の１以上又はその組み合わせに関する。

１つの実施の形態において、格納式ＵＳＢリールは、ＥＭＩ／ＲＦＩシールドで覆われた、１対の隣接するデータワイヤを含む。データワイヤは相互により合わせてもよい。導体は、データワイヤの周りに置きデータワイヤに巻きつけることも、又は、データワイヤと平行にすることもできる。結果生じたワイヤ及びシールドは、低摩擦材料で覆いさらにＥＭＩ／ＲＦＩシールドで覆う。

他の実施の形態においては、電気導電材と共にコードリールが提供される。コードリールは、固定したＵＳＢコイルと移動可能なＵＳＢコイルを持ち運べるような形状とし、２つのコイルが相互に通信可能なようになっている。

本発明の１つの実施形態による、ＵＳＢ接続フラットケーブルの平面図である。 本発明の１つの実施形態による、ＵＳＢコードリールの斜視図であり、該ＵＳＢコードリールは、コードリールの内部構成を示している。 ＵＳＢコードリールの斜視図である。 ジャケットを除いた、本発明の１つの実施形態の斜視図である。

図１に示すように、ＵＳＢフラットケーブル１０は、第１のデータワイヤ１２、第２のデータワイヤ１４を含む。第１及び第２のデータワイヤ１２，１４は、説明に役立つよう相互に隣り合い、相互によりあわせてある。他のワイヤ１６，１８，２０，２２，２４，２６，及び２８もまた、第１及び第２のデータワイヤ１２，１４の隣におくことができる。図示した例では、他のワイヤ１６，１８，２０，２２，２４，２６，及び２８は、第１及び第２のデータワイヤ１２，１４の両側又は片側に、実質的に平行に一段の構成となっている。多様なワイヤ１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，及び２８を糸素材で相互にまとめている。

本発明は、ＵＳＢケーブルを編成し管理するケーブル管理システムを具備し、任意的にＵＳＢケーブルと接続される他のケーブル及び／又はワイヤを具備する。このような管理システムは、乗用車を含む種々の環境におけるＵＳＢコードの使用及び収納を容易にする。

図２に示すように、実例となるケーブル管理システム３０は、ケーブル収納ユニット３２、ケーブルリール３４、ケーブル３６、及びＵＳＢコネクタ３８を具備する。第２のＵＳＢコネクタ又は他の電気コネクタ４０をケーブル管理システム３０の他端に用意することもできる。さらにコネクタ３９，４１を追加することもできる。ケーブル収納ユニット３２は、中にテンション調整機構及び／又はラチェットをリール３４に付けることができる。ここで、テンション調整機構は、ケーブル３６をハウジングから抜き出すときの抵抗の役割を果たし、ラチェットはケーブル３６を延ばした位置、又は縮めてリールに巻きつけた位置に保持する役割を果たす。

ケーブル収納ユニット３２は、シート、乗り物、その他の構造物に取り付けるように作ることができる。同様のケーブル収納ユニット及びケーブル管理システムは、バークの米国特許番号５，０９４，３９６に記載されており、記載内容は参照として本明細書に組み込むものとする。また、米国特許出願番号２００７／０２６２１８５についても、記載内容は参照として本明細書に組み込むものとする。

図２及び図３に示した実施の形態において、ケーブル収納ユニット３２には、スプールすなわちリール３４があり、ケーブル３６の全長がそれで巻き取られる。ケーブル収納ユニット３２にはベースすなわちハウジング４０もある。ハウジング４０には、リール３４をハウジング４０に対して相対的に回転させることができるように、間隔をあけて複数のタブ４２を取り付けることができる。加えて、タブ４２は、ケーブルを巻き取った部分４４をリール３４に保持するように作ることができる。ハウジング４０の内側表面を電気的に導電性のあるコーティングでコーティングすることもできる。

ハウジング４０には、乗客シートの下又は他のどこかの場所にケーブル収納ユニット３２を取り付けるのに便利なように取り付け穴４６をあけておくこともできる。当然のことながら、ケーブル３６は、複合タイプのワイヤ及び／又はコネクタを含むことができる。例えば、図２及び図３に示した例において、２つのコネクタ３８，３９及び４０，４１がケーブル管理システム３０の端部にある。

ケーブル３６の製造及び構造について図４に示し、以下のとおり概説する。１対のＵＳＢデータワイヤは、実質的にお互いの相対位置を固定するような方法で、相互に隣り合うよう配置する。例えば、ＵＳＢデータワイヤを、１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約４回ねじるようにして相互により合わせることがもくろまれる。そして、このＵＳＢデータワイヤは、編組シールド４８で覆われる。シールド４８は、データワイヤ同士のすき間を実質的に除去し、さらに、近接するワイヤや機器からの混信からＵＳＢデータワイヤを保護するのに役立たせることができる。１つの実施形態において、シールドはらせん状に編組した横巻きシールドである。総称として、ＵＳＢデータワイヤとシールドは、ここで、「第１の構造」と称する。

第１の構造との緊密な空間関係を保って導体／データワイヤを追加し、実質的に周辺が円形の断面を持つ第２の構造を生成する。追加した導体は、１インチ（２５．４ｍｍ）当たり２回ねじるようにして第１の構造の周りにらせん状に巻きつけるか又はらせん状の縁模様になるようにすることができる。あるいは、追加した導体は、第１の構造の周りに巻きつけることなく、第１の構造に平行に沿わせることもできる。必要なら、「中心充填物」を、コードを実質的に円形の構造とするために用いることもできる。この「第２の構造」は、曲げ半径が実質的に５５ｍｍ以上になるよう形成するのが理想である。

そして、第２の構造は、ＰＴＦＥのような摩擦の小さい材料で被覆し、続いてＥＭＩ／ＲＦＩシールドのような第２のシールドで被覆する。この工程により、５５ｍｍ以上の曲げ半径、少なくとも５メートルの長さ、及び少なくとも１．５Ｍｂの信号レートを持つ理想的なＵＳＢケーブルを製造することができる。

電子機器及びデータ成分を動作させるのに十分なインピーダンスを持つＵＳＢコードを用意することも興味深いことである。多くのデータアプリケーションに推奨する公称インピーダンスは９０オームである。従って、記載した実施形態の１つの目的は、実際に約９０オームのインピーダンスになるようなＵＳＢコードを作ることである。

インピーダンスは、ワイヤとその構造の物理的及び幾何学的特性に左右されることが分かっている。ワイヤの絶縁材の壁厚のみならずワイヤ同士の間隔も重要である。また、ワイヤを曲げることもインピーダンスに影響を与える。従って、ＵＳＢコードをどのように配置又は湾曲させるかにかかわらず、ＵＳＢデータワイヤの特性を実質的に均一に保持することが重要である。

ＵＳＢワイヤに沿って追加配置した導体／ワイヤもインピーダンスに影響を与えることがある。従って、このような追加導体の位置及びこの導体とＵＳＢワイヤとの間のシールドも、ＵＳＢコードを組み立てるときの考慮事項となる。ＵＳＢでない導体の周りにシールドを追加することも必要となるかもしれない。最後に、全体の上部に編組ナイロンジャケットを形成することもできる。このナイロンジャケットは下にあるデータワイヤに圧力を加えることによりインピーダンスに影響を与えるであろう。さらに、「二重横巻きシールド」の実施形態では、インピーダンスが影響を受けるであろう。

以下の表は、選択した「Ｐ３」の実施形態における、種々のインピーダンス及びインピーダンスの減少を示す。用語「ジャケットなし」はナイロンジャケットを使っていないことを意味する。用語 「ジャケット」は編組ナイロンジャケットを意味する。１重及び２重は、コード中の構成物の周囲のシールドの数を意味する。

上記データから、９０オームのインピーダンスとするためには、高いインピーダンスのデータワイヤを用いなければならないことが分かる。ＵＳＢコードの構造に関する補注は別紙Ａに記載されており、別紙Ａは参照として添付し本明細書組み込まれる。

本開示内容は種々の修正及び代替的な形態が可能であるが、実施例として具体的な典型的実施形態を図に示し、詳細に記述した。しかしながら、開示した特定の実施形態に本開示内容を限定することを意図するものではなく、逆に、本開示内容の精神と範囲に入る、すべての修正、等価物、及び代替物を含むことを意図するものであることは了解されよう。

Claims (23)

1. 繰り返して巻き取り巻き戻しが可能なケーブルアセンブリであって、該ケーブルアセンブリは、
   ａ）互いに隣り合い、相互に１インチ（２５．４ｍｍ）当たり複数回より合わせた第１及び第２のデータワイヤ、
   ｂ）前記第１及び第２のデータワイヤに隣接する２以上の追加導体、及び
   ｃ）前記追加導体と第１及び第２のデータワイヤとを被覆するらせん状に編組した横巻きシールドであって、該横巻きシールドは前記第１及び第２のデータワイヤに対する電磁妨害を削減するのに十分な被覆率を有していることを特徴とする横巻きシールド
   を具備することを特徴とするケーブルアセンブリと、
   前記ケーブルアセンブリの端部に取り付けたコネクタと、
   ハウジングと、
   前記ケーブルアセンブリを受け入れるため前記ハウジングに回転可能に取り付けた格納式リールと、
   を具備するコードリール器具。
2. 前記追加導体は前記第１及び第２のデータワイヤに巻きつけられていることを特徴とする請求項１に記載のコードリール器具。
3. 前記ケーブルアセンブリは電子機器及びデータ成分を動作させるのに十分な公称インピーダンスを有することを特徴とする請求項１に記載のコードリール器具。
4. 前記ケーブルアセンブリは公称９０オームのインピーダンスを有することを特徴とする請求項３に記載のコードリール器具。
5. 前記コネクタは、ユニバーサルシリアルバスコネクタであることを特徴とする請求項１に記載のコードリール器具。
6. 前記格納式リールは、自動格納式リールであることを特徴とする請求項１に記載のコードリール器具。
7. 選択的に前記リールの回転を抑制するロッキング機構であって、前記ケーブルを、延ばした位置、または縮めてリールに巻きつけた位置に保持することができることを特徴とする、ロッキング機構をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のコードリール器具。
8. 前記第１及び第２のデータワイヤは、１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約４回相互により合わせられていることを特徴とする請求項１に記載のコードリール器具。
9. 繰り返して巻き取り巻き戻しが可能な、ユニバーサルシリアルバスに準拠するケーブルであって、該ケーブルは
   ａ）互いに隣り合い、相互により合わせた第１及び第２のデータワイヤ、
   ｂ）前記第１及び第２のデータワイヤに隣接する２以上の追加導体、
   ｃ）前記追加導体と第１及び第２のデータワイヤとを被覆するらせん状に編組した横巻きシールドであって、該横巻きシールドは電磁妨害を削減するのに十分な被覆率を有していることを特徴とする横巻きシールド
   を具備することを特徴とするユニバーサルシリアルバスに準拠するケーブルと、
   前記ケーブルアセンブリの端部に取り付けたユニバーサルシリアルバスに準拠するコネクタと、
   ハウジングと、
   前記ケーブルアセンブリを受け入れるため前記ハウジングに回転可能に取り付けた格納式リールと、
   を具備するユニバーサルシリアルバスに準拠するコードリール器具。
10. 前記追加導体は、前記第１及び第２のデータワイヤの周りに巻きつけられていることを特徴とする請求項９に記載のコードリール器具。
11. 繰り返して巻き取り巻き戻しが可能なケーブルアセンブリであって、該ケーブルは
    ａ）互いに隣り合い、１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約４回相互により合わせた第１及び第２のデータワイヤ、
    ｂ）電磁妨害あるいは無線周波妨害を防止するため、前記第１及び第２のデータワイヤを囲む第１のらせん状に編組した横巻きシールド、
    ｃ）前記第１及び第２のデータワイヤに隣接する２以上の追加導体、
    ｄ）前記追加導体と第１及び第２のデータワイヤとを被覆する第２のらせん状に編組した横巻きシールド、及び
    ｅ）前記第２の横巻きシールドを被覆する第３のらせん状に編組した横巻きシールドであって、前記第２及び第３のシールドは、前記第１及び第２のデータワイヤに対する電磁妨害を削減することを特徴とする第３の横巻きシールド
    を具備することを特徴とするケーブルアセンブリと、
    前記ケーブルアセンブリの端部に取り付けたユニバーサルシリアルバスに準拠するコネクタと、
    ハウジングと、
    前記ケーブルアセンブリを受け入れるため前記ハウジングに回転可能に取り付けたリールと、
    選択的に前記リールの回転を抑制するために、ハウジングに取り付けたラチェットであって、前記ケーブルを延ばした位置、または縮めてリールに巻きつけた位置に保持することができることを特徴とする、ラチェットと、
    を具備するユニバーサルシリアルバスに準拠するコードリール器具。
12. 前記追加導体、及び、前記第１及び第２のデータワイヤは、相互により合わされていることを特徴とする請求項１１に記載のコードリール器具。
13. 繰り返して巻き取り巻き戻しが可能なケーブルアセンブリであって、該ケーブルアセンブリは
    ａ）互いに隣り合い、１インチ（２５．４ｍｍ）当たり約４回相互により合わせた第１及び第２のデータワイヤ、
    ｂ）前記第１及び第２のデータワイヤの周りに巻きつけられた２以上の追加導体、
    ｃ）前記追加導体と第１及び第２のデータワイヤとを被覆するらせん状に編組した横巻きシールドであって、前記ケーブルアセンブリの前記第１及び第２のデータワイヤは、約９０オームのインピーダンスを有することを特徴とする、横巻きシールドと、
    を具備することを特徴とするケーブルアセンブリと、
    前記ケーブルアセンブリの端部に取り付けたコネクタと、
    ハウジングと、
    前記ケーブルアセンブリを受け入れるため前記ハウジングに回転可能に取り付けた格納式リールと、
    を具備するコードリール器具。
14. 電磁妨害あるいは無線周波妨害を防止するため、前記第１及び第２のデータワイヤを囲む第１の編組シールドをさらに具備することを特徴とする請求項１３に記載のコードリール器具。
15. 前記ケーブルアセンブリの端部に取り付けたコネクタの内の少なくとも１つはユニバーサルシリアルバスに準拠することを特徴とする請求項１３に記載のコードリール器具。
16. 前記ハウジングは航空機に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のコードリール器具。
17. 前記ハウジングは航空機に取り付けられることを特徴とする請求項９に記載のコードリール器具。
18. 前記ハウジングは航空機に取り付けられることを特徴とする請求項１１に記載のコードリール器具。
19. 前記ハウジングの表面は導電性のあるコーティングでコーティングされていることを特徴とする請求項１３に記載のコードリール器具。
20. 前記ハウジングの表面は導電性のあるコーティングでコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載のコードリール器具。
21. 前記ハウジングの表面は導電性のあるコーティングでコーティングされていることを特徴とする請求項９に記載のコードリール器具。
22. 前記ハウジングの表面は導電性のあるコーティングでコーティングされていることを特徴とする請求項１１に記載のコードリール器具。
23. 前記ハウジングは航空機に取り付けられることを特徴とする請求項１３に記載のコードリール器具。

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