JP4695054B2 - ケーブル組立体 - Google Patents

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Description

本発明は、ケーブル組立体に関する。
サーバやコンピュータなどの電子装置は、多くの場合、配電キャビネット内に組み込まれる(設置される)。配電キャビネットは、外部電源から電力を受け取り、その電力はキャビネットのバックプレーンに提供される。
キャビネットのバックプレーンは、間で(バックプレーンと電子装置と間で)結合されたブスバー(母線)および/またはケーブルを介して、キャビネットに収容された電子装置に電力を提供する。ブスバーとケーブルとは取り付けが難しく修理する費用が高い。
本発明のケーブル組立体は、中空スリーブと、中空スリーブ内の導電体と、スリーブの両端に固定される、導電体の両端の第1のコネクタと第2のコネクタとを備え、第1のコネクタが、キャビネットのバックプレーン上の対応するコネクタにブラインド嵌合するように構成され、第2のコネクタが、キャビネット内の電子装置に結合するように構成されており、導電体を介して、バックプレーンから電子装置に電力が供給されることを特徴とする。
次に、添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態を詳細に説明する。
以下の説明および特許請求の範囲の全体にわたって、いくつかの用語が特定のシステム構成要素を指すために使用される。当業者が理解するように、構成要素は会社によって異なる名前で呼ばれる場合がある。本明細書は、機能ではなく名前が異なる構成要素を区別するものではない。以下の考察と特許請求の範囲において、用語「含む」と「備える」とは、制限のない形式で使用され、したがって「〜を含むがそれらに限定されない」と解釈されるべきである。また、用語「結合する」は、間接と直接の両方の電気接続を意図する。したがって、第1の装置が第2の装置と結合する場合、その接続は、直接の電気接続によるものでも、他の装置および接続を介した間接の電気接続によるものでもよい。
以下の考察は、本発明の様々な実施形態を対象とする。これらの実施形態の1つまたは複数が好ましい場合があるが、開示した実施形態は、特許請求の範囲を含む開示の範囲を限定するように解釈されるべきではなく、他の形で使用される(さもなければ、限定するように使用される)べきでもない。更に、当業者は、以下の説明が幅広い応用例を有し、任意の実施形態の検討は単にその実施形態の例示であることを意味し、特許請求の範囲を含む開示の範囲がその実施形態に限定されることを暗示するものではないことを理解するだろう。
本明細書では、配電キャビネット(PDC)バックプレーンを、PDC内に収容された電子装置に電気的に結合するために使用されるケーブルを収容することができる、ケーブル組立体スリーブを開示する。このスリーブは、実質的に剛性の材料で作成され、PDC内にケーブル組立体と電子装置を設置するのを容易にするさらなる特性を備える。
図1は、PDC100の三次元図を示す。PDC100は、電源102、バックプレーン104、および複数の水平な棚板106のうちの1つの棚板に載せる電子装置108を含む。少なくともいくつかの実施形態において、電子装置108はセルボードであり、このセルボードは、電力変換装置、データバス、プロセッサ、メモリなどの構成要素から構成されるロジックボードである。さらに後で説明するように、いくつかのそのような実施形態において、複数のセルボードがサーバなどのシステムに収容される場合がある。PDC100は、PDC100の移動を容易にするホイール110を有するが、ホイール110は必ずしも必要ではない。電源は、電源接続118を含み、いくつかの実施形態において、電源接続118は、交流(AC)壁コンセントに嵌め込むことができるプラグを有する。電源102は、電源接続118を介して電力を受け取り、次に電源接続112を介して交流(AC)または直流(DC)電力をバックプレーン104に提供する。バックプレーン104は、図に示したコネクタ116などの複数の電源コネクタを有する。コネクタ116は、電子装置108上のコネクタ114に対応する。コネクタ116をコネクタ114に結合することによって、装置108に電力が供給される。したがって、電力の伝達は、キャビネット100外部の電源が、電源接続118を介して電源102に電力を提供し、電源102が、電源接続112を介してバックプレーン104に電力を提供し、バックプレーン104が、(ケーブル組立体200によって)コネクタ114に結合されたコネクタ116を介して電子装置108に電力を提供することにより行われる。バックプレーン104によって提供される電力は、さらに後で詳しく述べるように、バックプレーン104に収容された電力管理プロセッサ120によって調整される。
本発明の実施形態によれば、図2aは、コネクタ116をコネクタ114に電気的に結合し、それによりバックプレーン104から電子装置108に電力を提供するために使用される導電ケーブル組立体200を示す。ケーブル組立体200は、剛性で中空の部分に、絶縁性のスリーブ202に収容されたケーブル201を含む。スリーブ202は、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリロニトリル−ブタジエンスチレン(ABS)、または様々な他のプラスチックのいずれかなどのプラスチック材料で作成することができる。スリーブ202を製造するために使用できるプラスチックの少なくともいくつかは、2003年9月にThomson Delmar Learning(社)のTerry L. Richardsonらによって「Industrial Plastics」に提供されており、これらは、引用により本明細書に組み込まれるものとする。代替として、スリーブ202は、非プラスチックを使用して製造されてもよい。ケーブル201は、銅配線などの任意の適切な導電材料や、この導電材料のまわりのプラスチックなどの絶縁材料を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ケーブル201は、スリーブモールド成形プロセスでスリーブ202に組み込まれてもよく、他の実施形態において、ケーブル201は、既に形成されたスリーブ202に組み込まれてもよい。本明細書に開示される様々な実施形態は、ケーブル202の観点で説明するが、これらの実施形態の少なくともいくつかは、ケーブル202の代わりの剛性金属(例えば、銅)のバーを代用することができる。
スリーブ202を製造するために使用される材料に関係なく、少なくともいくつかの実施形態では、材料は、約108オーム/単位面積(例えば、平方インチ、平方センチメートル)の抵抗率を有する。開示の範囲は、約108オーム/単位面積の材料を使用することに限定されるものではない。一般に、スリーブ202を製造するために使用される材料は、ケーブル組立体200とその隣りのケーブル組立体との間のアーク(アーク放電)発生を防ぐように十分に絶縁性である。しかしながら、スリーブ202は、また、コネクタ114での静電放電を防ぐように十分に導電性であり、これによりコネクタ114および/または電子装置108の破損を防ぐ。スリーブ202の形状は、円形、長方形または楕円の断面を有する円筒でよいが、任意の形状を使用することができる。スリーブ202のサイズ(例えば、長さ、幅、厚さ)は、用途に特有であり、必要に応じて調整されることがある。
スリーブ202は、図示したように両方の端(それぞれ片側)にコネクタ204および210を有する。各コネクタ204、210は、スリーブ202内に収容されたケーブル201に結合され、その結果、電流が、ケーブル201を介してコネクタ204とコネクタ210の間で流れる。コネクタ204、210は、それぞれコネクタ116、114に繋がる。コネクタ204、116とコネクタ210、114は、コネクタ204、116(コネクタ204、116間)とコネクタ210、114(コネクタ210、114間)を互いに(それぞれ)結合することができる限り、どのタイプのコネクタでもよい。例えば、コネクタ204は、雌型コネクタ116と嵌合する複数の雄型ピンを含んでもよく、あるいはその逆でもよい。必要に応じて他のタイプの接続を使用することができる。
スリーブ202は、必要に応じて、スリーブ202と同じ材料を使用して製造することができる複数のガイドピン206を備える。図2aに示したように、ガイドピン206は、スリーブ202のコネクタ204と同じ側の端に配置される。いくつかの実施形態において、ガイドピン206は、弾丸型(例えば、円筒状)の突起を有することができるが、(本発明の)開示の範囲はそのように限定されない。ガイドピン206は、後でさらに詳しく説明するように、コネクタ116と「ブラインド嵌合」するようにコネクタ204をガイドするのを支援するために使用される。スリーブ202は、また、コネクタ210と同じ端に結合された板212を有する。板212からは、コネクタ210だけでなく留めねじ208が突出することができる。留めねじ208は、板212を通り抜けてコネクタ210の反対側で突き出している。板212および/またはねじ208は、金属、プラスチックまたは他の適切なタイプの材料、ならびに任意の適切なサイズおよび形でよい。例えば、図2aに示したように、板212は、実質的に長方形のものであってよい。留めねじ208と板212は、後でさらに詳しく説明するように使用される。
図2bは、図2aに矢印250で示したような(矢印250の方向で見たときの)ケーブル組立体200の平面図を示す。詳細には、図2bは、コネクタ204とガイドピン206を含む組立体200の端を示す。コネクタ204は、複数の雄型接続ピン252を含むように示されているが、(本発明の)開示の範囲は、コネクタ間(コネクタ204とコネクタ116との間)の電気接続を確立するためにそのようなピンを使用することに限定されない。コネクタ204は、コネクタ204が実質的に動かないようにスリーブ202によって固定される。すなわち、コネクタ204は、コネクタ204に「動く余地(揺れる余地)」がほとんどない、すなわち全くないようにスリーブ202によってしっかりと固定される。後でさらに詳しく説明するように、コネクタ204をスリーブ202にそのように固定することによって、コネクタ204をコネクタ116に「ブラインド嵌合」しやすくなる。ガイドピン206が、スリーブ202の一部として形成されてもよく、ガイドピン206が、スリーブ202と別に形成され、次にスリーブ202に取り付けられてもよい。
図3は、キャビネット100に収容されたシャーシ300(図1のキャビネット100内には示されていない)を示す。より具体的には、シャーシ300は、電子装置108とバックプレーン104の間に配置される。シャーシ300は、図示したように、複数のIビーム302と、Iビーム302の間に形成された複数のトンネル304を有する。各トンネル304は中空であり、トンネルの各端に開口部がある。各トンネルは、前側面306に露出した1つの開口と、後側面308に露出した別の開口とを有する。後側面308は、前側面306と実質的に平行である。図示したように、トンネル304は、実質的にIビーム302と垂直になるように配置される。Iビーム302は、トンネル304を支持する役割をする。Iビーム302は、キャビネット100の壁などの任意の適切な構造によってキャビネット100内に支持されることがある。少なくともいくつかの実施形態において、シャーシ300は、PVCやABSなどの抵抗材料を含むが、開示の範囲は、これらの材料に限定されない。
図4は、ケーブル組立体200をシャーシ300のトンネル304aに差し込む様子を示す。スリーブ202は、シャーシ300の前側面306に露出したトンネル304aの開口に差し込まれる。少なくともいくつかの実施形態において、組立体200は、コネクタ210が前側面306に露出し、コネクタ204が後側面308に露出するように差し込まれる。トンネル304aは、組立体200がトンネル304a内にぴったりとはまり、組立体200がトンネル304aに完全に差し込まれたときに、後で説明するように、コネクタ210、204がそれぞれコネクタ114、116に結合できるようなサイズ(例えば、長さ、幅)のものである。具体的に示していないが、シャーシ300内の他のトンネル304にさらに別のケーブル組立体を差し込んで、バックプレーン104からキャビネット100内のさらに他の電子装置に電力を提供することができる。
図5は、キャビネット100に取り付けられたシャーシ300を示す。シャーシ300内の各トンネル304は、ケーブル組立体(200)を収容する。説明のために、トンネル304aは、トンネル304aの一部分とスリーブ202との一部分が除去された状態で示されている。トンネル304aが、スリーブ202内に収容されたケーブル201を含むことが分かる。板212がトンネル304aと接したとき、コネクタ204とガイドピン206とが、後側面308でトンネル304aから出る。
シャーシ300は、ケーブル組立体200がトンネル304aに完全に差し込まれたときに、コネクタ204が、バックプレーン104上のコネクタ116とぴったりと結合するようなバックプレーン104からの距離でキャビネット100に取り付けられる。いくつかの実施形態において、オプションのガイドピン206が、バックプレーン104上のコネクタ116の両側にある穴(特に図示していない)と嵌合する。シャーシ300がPDC100に組み込まれたとき、ケーブル組立体200をトンネル(例えば、トンネル304a)に差し込むことができ、それによりスリーブ202上のコネクタ204が、バックプレーン上の対応するコネクタ116と電気的に結合され、この操作は、必要に応じて、対応する穴と嵌合されるガイドピン206によって容易にされる。ケーブル組立体200が、コネクタ116と嵌合するコネクタ204を有するのと全く同じように、他のトンネル304に差し込まれた組立体も、バックプレーン104上のコネクタによってバックプレーン104にはまるコネクタ(および必要に応じてガイドピン)を有する。
図6aは、キャビネット100内に電子装置108を組み込むために使用することができるプロセス600を示す。このプロセスは、最初に、組立体200をトンネル304内に差し込み(ブロック602)、次にコネクタ204をコネクタ116とブラインド嵌合させる(ブロック604)。用語「ブラインド嵌合」は、コネクタ204、116を結合するユーザにコネクタ204、116が見えるかどうかに関係なく、スリーブ202の剛性により、コネクタ204をコネクタ116に容易に嵌合することができることを意味する。より具体的には、スリーブ202は、少なくともいくつかの実施形態においてケーブル201と違い剛性なので、スリーブ202は、コネクタ204、116のブラインド嵌合を容易にする。スリーブ202が剛性なので、ケーブル201(スリーブ202に収容された)をトンネル304aに簡単に挿入しバックプレーン104に結合させることができる。ガイドピン206は、コネクタ204及びコネクタ116が適切にブラインド嵌合されるようにし、コネクタ204、116の破損の回避を確実にするために使用されることもある。
スリーブ202がないと、コネクタ204をコネクタ116に結合することが難しくなる。その理由は、キャビネット100内に配線や他の電子装置が詰め込まれることがあり、さらにシャーシ300が手作業のための空間を小さくするか、なくしているからである。スリーブ202が、コネクタ204、116の結合を容易にするので、ケーブル組立体200を取り付けるにかかる時間の長さは、スリーブ202なしにケーブル201を取り付けるのにかかる時間よりも大幅に短くなる。
プロセス600は、さらに、ねじ208を使って板212をシャーシ300に固定し(ブロック606)、ケーブル組立体200をシャーシ300に有効に固定して組立体200が所定の位置からずれないように保持することを含む。プロセス600は、次に、まだ取り付けられていない場合は(電子装置108が取り付けられていない場合は)、電子装置108を(例えば、サーバ内に)取り付け、コネクタ114をコネクタ210に結合し(ブロック608)、それにより装置108とバックプレーン104の間の電気接続を確立することを含む。
少なくともいくつかの実施形態において、複数の電子装置108を一緒にサーバ(具体的に示していない)などの単一システム内に収容することができる。例えば、サーバは、複数(例えば、4台)の電子装置108(例えば、セルボード)を収容し、各装置108は、それ自体のケーブル組立体200を介してバックプレーン104から電力を受け取る。いくつかのそのような実施形態において、サーバに収容された電子装置108はホットスワップ可能である。すなわち、装置108のうちの1つが故障した場合に、サーバ及びこのサーバに収容されている他の装置108の電源を遮断せずに、故障した装置108を取り外し、修理または交換することができる。同様に、サーバ内のすべての装置108の電源を遮断することなく個々のケーブル組立体200を取り外し交換することができ、すなわち取り外されたケーブル組立体200に接続された装置108の電源だけが遮断される。
より具体的には、装置108(例えば、サーバに収容された装置108)および/または対応するケーブル組立体200が故障した場合、管理プロセッサ120は、故障を検出し、場合によってその(故障した)装置108とケーブル組立体200への電源を遮断することがある。いくつかの実施形態において、管理プロセッサ120は、キャビネットおよび/またはサーバに結合された表示装置(図示せず)に、ユーザに故障を警告するユーザへの警告メッセージを表示させることができる。そして次に、ユーザは、図6bに示したようなプロセス650を使用して故障に対処することができる。
プロセス650は、サーバの電源を遮断せずにコネクタ210、114を切り離すことを含む(ブロック652)。コネクタ210、114を切り離すことによって、装置108の電源が遮断されるが、サーバは他の方法で作動し続ける。したがって、装置108は、「ホットスワップ可能」である。装置108が故障した場合(ブロック654)、プロセス650は、装置108を修理または交換し(ブロック656)、修理または交換した装置108をサーバに差し込み(ブロック658)、コネクタ210、114を結合して装置108に電源を入れる(ブロック660)ことを含む。しかしながら、ケーブル組立体200が故障した場合(ブロック654)は、プロセス650は、ねじ208を外し(ブロック662)、ケーブル組立体200をトンネル304aから引き抜く(ブロック664)ことを含む。次に、プロセス650は、ケーブル組立体200を修理または交換し(ブロック666)、修理または交換したケーブル組立体200をトンネル304aに差し込む(ブロック668)。プロセス650は、さらに、ケーブル組立体200をトンネル304aに差し込み、コネクタ204、116とガイドピン206とを使って組立体200をバックプレーン104にブラインド嵌合し(ブロック670)、ねじ208を使って組立体200をシャーシ300に固定する(ブロック672)ことを含む。最後に、装置108のコネクタ114は、ケーブル組立体200のコネクタ210と嵌合され(ブロック674)、それにより装置108の電力が供給される。
以上の考察は、本発明の原理と様々な実施形態を例示するものである。上記の開示を完全に理解した後で、当業者には多数の変形および修正が明らかになる。例えば、実施形態は、電力を伝達するために使用されるように説明したが、電気データ信号を伝達するために使用されてもよい。添付の特許請求の範囲は、そのような変形および修正をすべて包含するように解釈されるべきである。
本発明の実施形態による説明的な配電キャビネット(PDC)の三次元図である。 本発明の実施形態によるケーブル組立体スリーブ内に収容された説明的なケーブル組立体の立体図(三次元図)である。 本発明の実施形態による図2aのスリーブの平面図である。 本発明の実施形態による、スリーブがキャビネットのバックプレーンに結合されるときにケーブル組立体スリーブを保護しガイドするために使用されるシャーシの立体図(三次元図)である。 本発明の実施形態によるPDCシャーシ内のケーブル組立体とスリーブの取り付けの立体図(三次元図)である。 本発明の実施形態によるPDCシャーシに組み込まれた複数のケーブル組立体とスリーブの立体図(三次元図)である。 本発明の実施形態によるPDC内に電子装置および/またはケーブル組立体を取り付けるかまたは修理するために使用されるプロセスのフローチャートである。 本発明の実施形態によるPDC内に電子装置および/またはケーブル組立体を取り付けるかまたは修理するために使用されるプロセスのフローチャートである。
符号の説明
100 キャビネット
104 バックプレーン
108 電子装置
116 コネクタ
200 ケーブル組立体
201 導電体
202 中空スリーブ
204、210 コネクタ
206 ガイドピン

Claims (9)

  1. 中空スリーブと、
    前記中空スリーブ内の導電体と、
    前記中空スリーブの両端に固定される、前記導電体の両端の第1のコネクタと第2のコネクタと
    前記第2のコネクタと同じ端で前記中空スリーブに結合される板とを備え、
    前記中空スリーブは、キャビネットによって支持されるシャーシのトンネル内に配置されるように構成され、
    前記中空スリーブは前記トンネルの長さよりも長く、
    前記中空スリーブは、前記第1のコネクタから前記トンネル内に差しこまれ、
    前記板が前記トンネルと接したとき、前記第1のコネクタは、前記トンネルの第1の開口部から突出して前記キャビネット内のバックプレーン上の対応するコネクタにブラインド嵌合し、前記第2のコネクタは、前記トンネルの第2の開口部から突出して前記キャビネット内の電子装置と結合し、
    前記導電体を介して、前記バックプレーンから前記電子装置に電力が供給されることを特徴とするケーブル組立体。
  2. 前記中空スリーブが、前記導電体よりも剛性であることを特徴とする請求項1に記載のケーブル組立体。
  3. 記板が前記シャーシに固定されることで、前記ケーブル組立体が所定の位置に固定されることを特徴とする請求項1に記載のケーブル組立体。
  4. 電気キャビネットであって、
    複数の第1のコネクタを介して電力を供給することができるバックプレーンと、
    前記複数の第1のコネクタの少なくとも1つから、各々が電力を受け取ることができる複数の電子装置と、
    複数の中空スリーブであって、前記複数の中空スリーブの各々が、両端を有し、その一方の端に固定された第2のコネクタとその他方の端に固定された第3のコネクタを有する導電体を含複数の中空スリーブと、
    前記第3のコネクタと同じ端で、前記複数の中空スリーブの各々に結合される板とを備え、
    前記複数の中空スリーブの各々は、前記電気キャビネットによって支持されるシャーシの複数のトンネルの各々の内に配置されるように構成され、
    前記複数の中空スリーブの各々は前記トンネルの長さよりも長く、
    前記複数の中空スリーブの各々は、前記第2のコネクタから前記トンネル内に差しこまれ、
    前記板が前記トンネルと接したとき、前記第2のコネクタは、前記トンネルの第1の開口部から突出して前記電気キャビネット内の前記バックプレーン上の対応する前記第1のコネクタにブラインド嵌合し、前記第3のコネクタは、前記トンネルの第2の開口部から突出して前記キャビネット内の前記電子装置と結合し、
    前記複数の電子装置の少なくとも1つはコンピュータで構成されることを特徴とする電気キャビネット。
  5. 前記複数の中空スリーブの少なくとも1つはガイドピンを備え、
    前記ガイドピンは、対応する前記第2のコネクタの近くに配置され、前記複数の第1のコネクタの一つに対応する前記複数の第2のコネクタをブラインド嵌合するために使用されることを特徴とする請求項4に記載の電気キャビネット。
  6. 導電ケーブルの第1のコネクタを使用して、複数の前記導電ケーブルをキャビネットのバックプレーンにブラインド嵌合することであって、前記複数の導電ケーブルの各々は異なる中空スリーブ内に収容され、異なる前記第1のコネクタを有する、ブラインド嵌合することと、
    各々が別個の第2のコネクタを有する前記複数の導電ケーブルの前記第2のコネクタに複数の電子装置を結合することによって、前記キャビネットの前記バックプレーンから前記複数の電子装置に電力を供給することとを含み、
    前記中空スリーブの各々の前記第1のコネクタ及び前記第2のコネクタは、前記中空スリーブの両端から突出し、前記両端に固定され
    前記中空スリーブには、前記第2のコネクタと同じ端で板が結合され、
    前記中空スリーブは、前記キャビネットによって支持されるシャーシのトンネル内に配置されるように構成され、
    前記中空スリーブは前記トンネルの長さよりも長く、
    前記中空スリーブは、前記第1のコネクタから前記トンネル内に差しこまれ、
    前記板が前記トンネルと接したとき、前記第1のコネクタは、前記トンネルの第1の開口部から突出して前記キャビネット内の前記バックプレーン上の対応するコネクタにブラインド嵌合し、前記第2のコネクタは、前記トンネルの第2の開口部から突出して前記キャビネット内の前記電子装置と結合することを特徴とする方法。
  7. 前記キャビネットの前記バックプレーンに前記複数の導電ケーブルのひとつを前記ブラインド嵌合することは、プラスチックの前記中空スリーブ内に収容されるケーブルを使用することを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記キャビネットの前記バックプレーンに前記複数の導電ケーブルのひとつを前記ブラインド嵌合することは、約108オーム/単位面積の抵抗率を有するプラスチックの前記中空スリーブ内に収容されるケーブルを使用することを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  9. キャビネットのバックプレーンと電子装置との間で電力を供給する手段と、
    電力を供給するために、前記電子装置と前記手段とを結合する手段と、
    前記キャビネットの前記バックプレーンと前記電子装置との間で電力を供給する前記手段をブラインド嵌合するための手段とを備え、
    前記電力を供給するための前記手段は、前記キャビネットによって支持されるトンネル内に配置されるように構成され、
    前記電子を供給するための前記手段は、中空スリーブと、前記中空スリーブ内の導電体と、前記中空スリーブの両端に固定される、前記導電体の両端の第1のコネクタと第2のコネクタと、前記第2のコネクタと同じ端で前記中空スリーブに結合される板とを備え、
    前記中空スリーブは前記トンネルの長さよりも長く、
    前記中空スリーブは、前記第1のコネクタから前記トンネル差しこまれ、
    前記板が前記トンネルと接したとき、前記第1のコネクタは、前記トンネルの第1の開口部から突出して前記キャビネット内の前記バックプレーン上の対応するコネクタにブラインド嵌合し、前記第2のコネクタは、前記トンネルの第2の開口部から突出して前記キャビネット内の前記電子装置と結合することを特徴とする装置。
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