CN105453189B - 具有平坦轮廓的器件连接电缆 - Google Patents

Abstract

电缆(10)包括沿长度和垂直于长度的第一和第二横轴延伸的柔性夹套(70)。夹套(70)还限定平行于彼此并在第一横轴的相反两侧上间隔开的平坦的主表面。第一和第二内导线组件在夹套内延伸。夹套(70)将第一和第二内导线组件保持在沿第一横轴彼此在0.05mm内并设置在第二横轴的相反两侧的预定位置。第一和第二外导线组件也在夹套(70)内延伸。外导线组件包括导电细丝(62)的导线和围绕导线的瓷漆材料的绝缘层(64)。夹套(70)将第一和第二外导线组件保持在沿第一横轴并与第一和第二内导线组件间隔开的位置。

Description

具有平坦轮廓的器件连接电缆

相关申请的交叉引用

本申请是于2013年6月28日提交的美国专利申请No.13/930,982的继续申请，其公开内容通过引用结合于此。

技术领域

背景技术

各种形式的电缆用来传送信号到便携式电子装置并向便携式电子装置提供电力。在许多布置中，电缆可以用来将装置连接到墙上插座以提供电力用于直接操作或对内部的电池充电用于随后的使用。在其他的布置中，电缆可以用于促进便携式电子装置之间的连接，诸如智能手机和计算机之间，从一个计算机到另一个计算机，或从计算机到另一个外围装置。这样的电缆经常包含各种形式的匹配连接，其中例如电缆具有根据标准或专有构造配置的端部，在形状上以及关于在其中的电连接的数目和位置。这样的端部可以与例如计算机中的适当配置的端口匹配。电缆的另一端部可以具有对应于例如便携式电子装置中的端口的相同或不同的连接。

许多计算机和计算机外围连接件被配置为提供电力到便携式电子装置，包括通过电缆中的导线到装置中的对应电源针脚连接的指定连接件。在这样的布置中，还可以提供电源适配器，其可以与墙上插座连接并将插座电力转换为电源针脚和导线适于传送的电力。通常的电缆可以直接地向计算机提供电力和信号连接，或通过与适配器的连接而提供电源。

在其他的电缆配置中，夹套可以是围绕绝缘材料的薄壁外部结构，该绝缘材料本身围绕并保持各个导线的位置。

发明内容

本公开描述具有沿其长度延伸的柔性主体的连接电缆。主体在垂直于该长度的截面中具有大致平坦的轮廓，其包括平行的平坦主表面，该主表面可以限定部分的矩形截面。在一些实施例中，电缆可以包括在主体的相反两端的刚性连接部件。

在本公开的方面中，连接电缆包括大致柔性的夹套，该夹套沿其长度并沿第一和第二横轴延伸，该第一和第二横轴垂直于该长度。夹套还限定基本上平坦的第一和第二主表面，该第一和第二主表面大致平行于彼此并在第一横轴的相反两侧间隔开。第一和第二内导线组件在夹套内延伸。每个内导线组件包括由多个导电细丝组成的导线、围绕该导线的屏蔽层以及围绕屏蔽层并与导线间隔开的外部绝缘层。夹套将第一和第二内导线组件保持在沿第一横轴彼此在0.05mm内并设置在第二横轴的相反两侧的预定位置。第一和第二外导线组件也在夹套内延伸。每个外导线组件包括由多个导电细丝组成的导线和实质上由围绕该导线的瓷漆材料组成的绝缘层。夹套将第一和第二外导线组件保持在沿第一横轴并在第二横轴的相应的相反两侧与第一和第二内导线组件间隔开的预定位置。

本公开的另一个方面涉及用于制作连接电缆的方法。该方法包括在导线的长度上在第一径向方向上施加压力到多个导线以暂时减少每个导线在第一径向方向上的尺寸。该方法还包括在多个导线上形成夹套，该多个导线包含在一体结构中的导线。夹套被形成为限定在垂直于第一径向方向的第二方向上基本上平坦并沿该电缆的长度延伸的主表面，使得导线被保持在夹套内的预定位置从而它们被排列在第二方向上。

本公开的另一个方面涉及连接电缆。连接电缆包括沿其长度和沿垂直于该长度的第一和第二横轴延伸的大致柔性的夹套。电缆还包括在夹套内延伸的第一和第二电源线组件。每个电源线组件包括由多个导电细丝组成的导线以及实质上由围绕导线的瓷漆材料组成并填充导线的一些导电细丝之间的空间的绝缘层。夹套将第一和第二电源线组件保持在沿第一横轴的预定位置。

附图说明

图1示出根据本公开的方面的连接电缆。

图2示出图1所示的连接电缆的电缆主体之内的部件的剖视图。

图3示出图2的电缆主体的截面图。

图4示出根据本公开的另一个方面的制作电缆主体的方法中可使用的各种部件的示意图。

图5示出用于制作连接电缆的方法的流程图，包括通过图4中示出的部件进行的步骤。

具体实施方式

转向附图，附图中类似的附图标记用来表示类似的部件(除非另作说明)，图1示出根据本公开的实施方式的电缆组件10。电缆10被示出为具有电缆主体12的组件，该电缆主体12具有其端部20和30，该端部20和30被配置为提供电缆10与另外的电子装置、电源等之间的连接。电缆主体12可以包括在柔性导线夹套70(图2)内的许多单独的导线(诸如信号线40和电源线60，如下面进一步论述的)，该夹套70为内部的导线提供支撑和额外绝缘。任意数目的导线可以被包括在电缆主体12中，通常，这样的导线的数目可以对应于装置之间电缆10被配置为提供的连接的数目。在示例中，电缆10可以用于将电子装置与计算机连接。这样的电子装置可以包括智能手机、平板计算机、外部存储装置等，除了别的以外。在这样的示例中，电缆10可以用于在计算机和装置之间来回传送信息、提供电力到该装置、或两者的结合。电缆主体12可以配置为具有被期望来促进电子装置之间的连接的任何长度(当电缆组件被平放并使电缆主体12延伸为大致直线时，该长度可以例如通过端部20和30之间的距离来测量)。在示例中，不同的电缆10可以被提供为变化的长度，诸如0.5m、1.5m或3m。

为了允许电子装置之间的连接，如在以上示例中，电缆10被配置为具有端部20和30，该端部20和30被构造为通过插入其中而与电子装置或部件中的匹配端口连接。在图1的示例中，第一端部20包括为标准USB-A形式连接的接头22。接头22附接到壳体并从壳体延伸，壳体覆盖接头22的各个部件与导线(图1中未示出)之间的接合点，该导线延伸穿过电缆主体12。壳体还可以提供在插入接头22到匹配的USB端口中或从匹配的USB端口移除接头22时使用者可抓住的刚性部件。在另一些示例中，接头22可以配置为与计算机或其他的电子装置中的Firewire^TM端口或任何其他的标准化、专有的或专门的连接端口连接。在图1所示的示例中，具有USB-A形式连接接头22的第一端部20除了与计算机的USB端口连接之外还可以与例如电源适配器(未示出)中的USB电源接头来连接，该电源适配器可以与墙上插座连接。这允许同一个电缆10与计算机连接，用于对装置充电或装置和计算机之间的数据传送，或用于适配器对装置充电。其他的接头可以用于与适配器连接，包括配置用于输送电力的其他的计算机外围接头、圆筒型接头或其他的专有的或专门的接头。

如图1中还示出，第二端部30包括连接结构和壳体，壳体隐藏连接结构的导电部件与电缆主体12内的导线之间的任何内部接合点。连接结构可以布置为与电子装置连接，其可以通过类似于第一端部20的连接结构22的布置而包括。在另一些实施方式(诸如图1中示出的)，第二端部30的连接结构可以通常小于第一端部20的连接结构以与便携式电子装置(诸如，智能手机、头戴式显示器等)的通常更小的连接端口连接。在实施例中，连接结构可以是USB-B或USB-mini尺寸的连接结构、4针Firewire^TM连接结构等。在另外的实施方式中，连接结构可以是配置为与装置中的匹配端口连接的专门的或专有的结构。这样的结构可以用于提供电缆10的变化，该电缆10可以具有类似于第二端部30上的连接结构但是不同于第一端部20上的连接接头22的连接结构。尽管连接结构被示出为以与电缆主体12的长度成90°的角度突出，但是其他的示例是可能的，其中连接结构与电缆主体12成一直线或与其成另外的角度。更进一步，类似的电缆主体12可以被包括在替代的组件中，该替代的组件可用于仅传送信号(诸如在音频连接或耳机电缆中)或仅传送电力(诸如在电源电缆或适配器组件中)，被适当配置的连接端部用于任一实施方式。

如图1中可见的，电缆主体12的外部形状在横截面中可以大致为矩形。附图所示的电缆主体12的具体实施例在一个横向上拉长，与另一个横向相比，使得矩形横截面赋予大致“平坦”电缆的外观。这样的电缆可以是有益的，由于其对不期望的缠绕、打结和/或缠结的抵抗性。平坦电缆还可以通常被认为易于在不使用时聚集在一起或卷绕用于储藏。此外，平坦电缆在沿平行于该两个横向的较宽的一个的平面的方向上是抗扭折的(或保持其中的弯曲)。如图2和3所示，电缆主体12的外部形状由夹套70的外表面限定，夹套70包括两个间隔开的大致平行的主表面72，使两个另外的间隔开的大致平行的次表面74在主表面72的相反两侧之间延伸。如还示出的，主表面72和次表面71之间的交叉可以是切成圆角的以有助于制造和为了美学的目的。在示例中，以上描述的“平坦的”构造可以通过如下配置电缆主体12而实现，使得其沿垂直于主表面72和次表面74延伸的平面截取的截面具有宽度76，该宽度76是其高度78的至少两倍。在具体的示例中，宽高比可以为2.5:1或更大。在另一个示例中，宽度76可以为约6mm(+/-0.2mm)，高度78可以为约2.4mm(+/-0.2mm)。

如图3中的截面图以及图2的剖视图所示，主表面72可以延伸穿过电缆主体的几乎整个宽度76(例如，穿过其至少约90％)，该宽度的剩余部分在主表面72的任一侧由半径80限定。除了由电缆主体12的相对宽的截面给出的平坦外观之外，主表面72自身可以遍及电缆主体12的长度82和宽度76两者是基本上平坦的。这里相对于电缆主体12的参考配置描述了主表面72(以及总体上，电缆主体12)的平坦性。在此参考配置中，电缆主体12充分伸展使得电缆主体12的纵轴沿直线定位并使得电缆主体12不缠绕。然而，将理解，电缆主体12是柔性的并且柔软的使得它容易在各个其他的构造之间弯曲而在缺乏外力的情况下不保持那些构造。因而，电缆主体12可以在其自身重力下悬挂在边缘上、在表面之间等。电缆主体12还可以在被施加扭转力的情况下或者在一定条件下在其自身重力下而缠绕。在这样的其他的、非参考的构造中，电缆主体12可以仍然保持平坦电缆的一般外观。例如，图2中示出的平坦的截面可以仍然在电缆主体12的整个长度上是明显的而与其实际的构造或位置无关。

主表面72的平坦性的一个方面是缺少覆盖其中导线40和60延伸穿过夹套70的区域的凹入线(sink line)。类似地，主表面72可以没有在导线40和60的位置之间的任何下沉或凹入。在一些应用中，表面的平坦性可以使得电缆主体12的横截面对肉眼来说是大致平坦的，或使得主表面72在次表面74之间沿大致直线延伸而在大致手臂长度的距离处没有对肉眼的可见偏差。

夹套70的组成以及延伸穿过其的导线40和60的定位和结构可以有助于电缆主体12的平坦特性以及电缆主体12的柔性和触感。在一个示例中，夹套70可以通常为实心组件，该实心组件在其外周边与夹套70之内的导线40和60的单独表面之间的横截面(如图2所示)中延伸。在示例中，电缆主体12(如图3示意地示出)的横截面面积的至少80％可以被夹套70占据，剩余的横截面面积被内部的导线40和60(包括其单独的部件以及在其中的任何空的空间)占据。在另一个示例中，电缆主体12的横截面面积的约90％(+/-2％)可以被夹套70占据。在这样的示例中，夹套70的材料可以连续地占据这样的面积(具有用于该材料的任何孔隙率的余量)，该材料通常实心地穿过其延伸。夹套70可以由热塑性弹性体(TPE)等制成并可以在其中包括预定量的硅酮以改善其柔性和触觉品质。在示例中，夹套70可以是包括TPE以及在0.01％与5％之间的硅酮(按整个复合物的重量计算)的复合物。在另外的示例中，该复合物可以包括在0.01％与0.1％之间的硅酮。在另一示例中，该复合物可以包括在1％与3％之间的硅酮、或在0.5％与2％之间的硅酮。

因为夹套70占据导线40和60与电缆主体12的外周边之间的全部或几乎全部横截面面积，所以在夹套17与导线40和60之间没有单独的绝缘材料(尽管夹套70的材料可以自身提供一定程度的绝缘)。因此，导线40和60所需要的任何绝缘和/或屏蔽可以是导线自身固有的。在图2和图3所示的示例中，最内部的导线(即，靠近电缆主体12的垂直轴18的导线)可以是配置为在电缆10所连接的部件之间传送电子信号的信号线40。为了防止信号线40接收或发送对不与电缆10相连的其他部件的干扰以及防止信号损失或退化，信号线可以包括围绕导线40的导电芯42的内绝缘44。导电芯可以由导电材料诸如铜等的多个单独的细丝制成。这样的细丝可以被缠绕或以别的方式聚集以共同形成通常横截面为圆形的芯42。绝缘44也可以在横截面中为大致圆形并可以由柔性电介质材料诸如聚合材料或塑料材料制成。绝缘44也可以由绝缘材料或纤维材料诸如芳纶纤维(aramid fiber)的细丝或其他的不连续的元件组成。另外，信号线40可以包括在绝缘层42上的屏蔽层46，屏蔽层46可以为导电材料，诸如铜、铝等。屏蔽层46可以由导电材料的细丝编织或织成并可以进一步防止被所传送的信号干扰或与该信号的干扰。绝缘护套48可以覆盖屏蔽材料并可以限定信号线40的外周边。护套48可以为柔性的电介质材料诸如高密度聚乙烯(HDPE)。

最外面的导线(即，最靠近夹套70的次表面74定位的那些)可以配置为在与电缆10相连的装置之间传送电力，这可以意味着与信号线40相比需要较少的对信号干扰的屏蔽或抵抗。这样的电源线60可以是具有导电芯62和瓷漆绝缘层64的漆包线。如信号线40一样，电源线60的芯62可以包括导电材料诸如铜等的多个细丝，该多个细丝被缠绕或以别的方式聚集以限定大致圆形的横截面。绝缘层64可以是瓷漆材料，诸如环氧树脂或聚氨酯树脂等、或在与其他的适合的材料的混合中包括这些材料的其他的化合物。绝缘层64或瓷漆材料可以通过液态的瓷漆材料而形成为芯62上的涂层，使得它固化为芯62上的固体形式。在这样的结构中，瓷漆材料可以至少与芯62的最外面细丝更牢固地接触。在一些应用中，部分的瓷漆材料可以延伸并填充这样的细丝之间的空间或另外地散布在芯62的一些细丝内，从而提供与采用单独形成的绝缘护套的导线结构(诸如用于信号线40的那些)相比更一体的结构。因此，对于电源线60使用漆包线可以有助于电缆主体12的更柔性的总体结构并由于导线60内的减少的空的空间而可以减少主表面72中的凹入线的外观。

同样，导线40和60在夹套70内的定位以及导线自身彼此之间和相对于夹套70的比例可以有助于主表面72的平坦性以及电缆主体12的总体柔性和触感。参照图3，信号线可以具有约0.8mm(+/-5％)的外径。与以上示例中给出的夹套70的尺寸相比，夹套的示例可以具有为信号线40的直径的至少2.5倍的高度78。在这里论述的关于信号线40的具体尺寸中，相应夹套的示例可以在覆盖信号线40的区域中具有至少0.7mm(+/-10％)的材料厚度。电源线60可以具有例如0.5mm(+/-5％)的外径。因此，在电缆主体12的示例中，夹套可以具有电源线60的至少4.8倍的厚度78。

在电缆主体12的示例中，如图3进一步示出的，信号线40可以均沿电缆主体12的水平横轴16定位并可以进一步彼此相邻定位在电缆主体12的垂直横轴18的相反两侧。在一些应用中，信号线40可以至少沿遍及电缆主体12的长度的各个点而彼此接触。由于电缆主体12自身的结构，在信号线40之间的实际相对定位上存在变化。例如，可以存在导线通过夹套70的薄的部分分隔的部分。此外，信号线60可以在沿电缆主体12的长度的各个点处实际上略微地交叉垂直轴18。在另外的示例中，信号线40可以在其间故意分隔一距离使得它们通过夹套70的一部分而被一致地分隔。这样的距离可以例如小于0.1mm。

在这样的示例中，电源线60还可以在垂直轴18的相反两侧定位在水平轴16上。此外，电源线60可以远离垂直轴18并远离信号线40。在图2和图3所示的示例中，电源线60可以定位在距相应的信号线40的一距离66处，该信号线40定位在垂直轴18的相同侧。电源线60还可以定位在距夹套70的次表面74中的也在垂直轴18的相同侧的相应的一个次表面的距离68处。在示例中，距离66和68可以彼此大致相等或彼此在约25％内。距离66和68的每个也可以为电源线60自身的外径的至少约75％。

根据本公开的另一个方面的制作电缆主体12的方法参照图4来论述。这样的方法可以进一步有助于主表面72的平坦，包括减少了与导线40和60有关的表面72的平坦中的凹入线或其他的可见中断的出现。如图4所示，专门的机器可以用于通过挤压工艺在信号线40和电源线60上形成夹套70。这可以被进行以实现在邻近并围绕导线40和60的区域与电缆主体12的外轮廓之间的夹套70的实心横截面轮廓。这可以通过提供具体的电缆主体构造中使用的每个导线的单独的供应来进行。在与图2和图3所示的类似的制造电缆的示例中，两个信号线供应90可以被提供用于将要被包括在电缆主体12中的每个信号线40。类似地，两个电源线供应92可以为每个电源线60提供。该方法可以包括从相应的源90和92拉出信号线40和电源线60(图5中的步骤100和102)。然后信号线40和电源线60的被拉出部分可以通过辊94被传送然后穿过挤压机96，在挤压机96中被加热的TPE与导线40和60接触并成形为夹套70的期望轮廓，诸如以上论述的(图5中的步骤108)。然后电缆主体12从挤压机96出来，在该处它被拉成适当的长度用于在被收集在大量电缆主体12的供应98中之前冷却用于夹套70的TPE。

由于夹套70的实心构造，如以上讨论的，在电缆主体12的横截面中，夹套70的材料厚度可以是不均匀的。具体地，夹套70在信号线40与主表面70之间的区域可以比夹套的其他部分基本上更薄。由于挤压工艺的特性，其中用于夹套70的材料以被加热的状态提供，因此需要挤压材料的冷却。聚合材料，包括TPE，在这样的冷却期间表现出一些材料收缩。这种材料收缩与冷却的材料的体积成比例。因为此体积取决于材料厚度，所以较厚部分将比较薄部分收缩得更多。较厚部分(例如，电源线60与信号线40之间)的收缩可以在覆盖导线40和60的区域上拉动，引起应力，因此使这些区域进一步变薄。这种应力和变薄会潜在地成为在主表面72的邻近导线40和60的区域中的凹痕的原因。

为了补偿夹套70的在导线40和60与主表面72之间的部分的任何变薄，导线40和60可以在挤压步骤108之前在垂直轴18(图3)的方向上被压缩。如图4所示，多个辊94可以提供为相对的对，信号线40和电源线60可以分别穿过该相对的对以在挤压步骤108之前在期望的方向上压缩导线(图5中的步骤104和106)。压缩步骤可以配置为对应于主表面72中预期的变薄或凹入的量并可以进一步配置为仅暂时地使导线40和60变形。因此，导线40和60可以在其上的夹套70的挤压期间以及在至少夹套材料的初始冷却期间保持被压缩。在这样的冷却期间或之后，导线40和60可以返回到其初始形状，这将包括在垂直轴18的方向上的膨胀。这种膨胀可以向外推动在主表面72中产生的凹陷的任何区域而使它们返回到可接受的平坦构造。

在大量电缆主体12被收集之后，它可以通过从供应源98拉出期望的长度并切割电缆主体12以暴露导线40和60的芯42和62而被进一步处理(图5中的步骤112)。然后接头22和连接结构可以与导线40和60接合，壳体组装在导线40和60以及接头22和连接结构的部分上以完成电缆组件10(图5中的步骤114)。取决于电缆组件10的具体要求以及端部20和30的具体构造，可以包括其他的结束步骤。

虽然已经参照具体实施例进行了这里的描述，但是将理解，这些实施例仅是对本公开的原理和应用的说明。因此，将理解，可以对说明性的实施例进行许多的变型并且可以作出其他的布置而没有背离本公开的精神和范围，本公开的范围如所附的权利要求限定。

Claims (13)

1.一种连接电缆，包括：

大致柔性的夹套，沿其长度并沿垂直于其长度的第一和第二横轴延伸，并限定基本上平坦的第一和第二主表面，所述第一和第二主表面大致平行于彼此并在所述第一横轴的相反两侧上间隔开；

第一和第二内导线组件，在所述夹套内延伸，每个所述内导线组件包括由多个导电细丝组成的导线、围绕所述导线的屏蔽层以及围绕所述屏蔽层并与所述导线间隔开的外绝缘层，所述夹套将所述第一和第二内导线组件保持在沿所述第一横轴彼此在约0.05mm内并设置在所述第二横轴的相反两侧的预定位置，且所述内导线组件至少沿着遍及夹套的长度的各个点彼此接触；以及

第一和第二外导线组件，也在所述夹套内延伸，每个所述外导线组件包括由多个导电细丝组成的导线以及实质上由围绕所述导线的瓷漆材料构成的绝缘层，所述夹套将所述第一和第二外导线组件保持在沿所述第一横轴在所述第二横轴的相反两侧并与所述第一和第二内导线组件中的相应的相邻一个间隔开的预定位置。

2.如权利要求1所述的连接电缆，其中所述瓷漆材料填充所述外导线组件的一些导电细丝之间的空间。

3.如权利要求1所述的连接电缆，其中所述夹套在沿由所述第一和第二横轴限定的假想平面的截面中限定大致矩形的外部轮廓。

4.如权利要求3所述的连接电缆，其中所述夹套还限定第一和第二次表面，所述第一和第二次表面的每个在所述第一和第二主表面之间在所述第二横轴的相应的相反两侧延伸，所述主表面和所述次表面沿其与所述假想平面的交叉限定边界的相应的部分。

5.如权利要求3所述的连接电缆，其中所述夹套连续地填充位于所述轮廓内并位于所述内导线组件和所述外导线组件之外的区域中的截面。

6.如权利要求1所述的连接电缆，其中所述第一和第二外导线组件处于自所述夹套的相应的外边缘以及自所述内导线组件的相邻的最外部分等距离的相应的位置。

7.如权利要求6所述的连接电缆，其中所述第一和第二外导线组件与相应的靠近的内导线组件分隔开至少0.5mm的相应距离。

8.如权利要求1所述的连接电缆，其中所述第一和第二主表面与所述内导线组件的相应的最靠近部分间隔开至少0.5mm的相应距离。

9.如权利要求8所述的连接电缆，其中所述内导线组件的每个具有彼此基本上相等的直径，并且其中所述主表面和所述内导线组件之间的相应距离等于所述内导线组件的直径+/-10％。

10.如权利要求1所述的连接电缆，还包括分别位于所述电缆的夹套的相反两端的基本上为刚性的第一和第二连接元件，其中所述电缆在所述连接元件之间大致是柔性的。

11.如权利要求1所述的连接电缆，其中所述夹套是包括热塑性弹性体和硅酮的挤压复合材料。

12.如权利要求1所述的连接电缆，其中所述内导线组件的每个包括在其屏蔽层内部的相应的内绝缘体层。

13.如权利要求1所述的连接电缆，其中所述瓷漆材料是固化的环氧树脂。