KR101676123B1 - 전기 커넥터 단자 - Google Patents

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KR101676123B1
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레슬리 엘. 존스
니콜 엘. 립탁
존 엘. 위크스
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델피 테크놀로지스 인코포레이티드
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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
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Abstract

케이블(100)을 둘러싸는 절연 재킷(126)을 갖는 도전성 와이어 케이블(100)의 단부에 부착되도록 구성된 전기 단자(128)가 개시된다. 전기 단자(128)는 절연 재킷(126)을 관통하도록 구성된 첨예한 단부를 갖는 갈퀴부(182)를 형성하여, 이에 의해 도전성 와이어 케이블(100)의 종축(A)에 대한 전기 단자(128)의 회전을 저지한다. 전기 단자(128)는 전기 커넥터 본체(192)의 캐비티(198) 내의 잠금 에지(216)에 결합하여, 이에 의해 캐비티(198)로부터 전기 단자(128)의 제거를 저지하도록 구성된 돌출하는 삼각형 잠금 탱부(204)를 형성할 수도 있다.

Description

전기 커넥터 단자 {ELECTRICAL CONNECTOR TERMINAL}
본 발명은 일반적으로 전기 커넥터 단자에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 전기 커넥터 단자가 부착되는 와이어 케이블의 종축에 대한 전기 커넥터 단자의 회전을 저지하도록 구성되고 그리고/또는 전기 단자로부터 돌출하는 삼각형 잠금 탱부(tang)에 의해 커넥터 본체의 캐비티 내로 잠금하도록 구성되는 전기 커넥터 단자에 관한 것이다.
디지털 데이터 프로세서 속도의 증가는 데이터 전송 속도의 증가를 유도하고 있다. 디지털 데이터 프로세서에 전자 부품을 접속하는데 사용된 전송 매체는 다양한 부품들 사이에 고속 디지털 신호를 효율적으로 전송하도록 구성되어야 한다. 접속되는 부품들이 고정 위치에 있고 비교적 근접하여 있는, 예를 들어 100 미터 미만만큼 분리되어 있는 용례에는 광파이버 케이블, 동축 케이블 또는 연선 케이블(twisted pair cable)과 같은 유선 매체가 적합할 수도 있다. 광파이버 케이블은 최대 거의 100 Gb/s까지의 데이터 전송율을 지원할 수 있는 전송 매체를 제공하고, 실용적으로 전자기 간섭에 내성이 있다. 동축 케이블은 통상적으로 최대 초당 100 메가비트(Mb/s)까지의 데이터 전송율을 지원하고, 전자기 간섭에 양호한 내성을 갖는다. 연선 케이블은 최대 대략 5 Gb/s까지의 데이터 전송율을 지원할 수 있지만, 이들 케이블은 통상적으로 전송 라인 또는 수신 라인에 전용된 케이블 내에 다수의 연선을 필요로 한다. 연선 케이블의 도전체들은 케이블 내의 연선들을 위한 차폐부를 포함함으로써 향상될 수 있는 전자기 간섭에 대한 양호한 저항을 제공한다.
범용 직렬 버스(USB) 3.0 및 고선명 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 1.3과 같은 데이터 전송 프로토콜은 5 Gb/s 이상의 데이터 전송율을 필요로 한다. 현존하는 동축 케이블은 이 속도 부근의 데이터 전송율을 지원할 수 없다. 광파이버 및 연선 케이블의 모두는 이들 전송율에서 데이터를 전송하는 것이 가능하지만, 광파이버 케이블은 연선보다 상당히 더 고가여서, 이들 광파이버 케이블을 높은 데이터 전송율 및 전자기 간섭 내성을 필요로 하지 않는 비용 민감성 용례에 대해 덜 매력적이게 한다.
자동차 및 트럭의 인포테인먼트(infotainment) 시스템 및 다른 전자 시스템은 높은 데이터 전송율 신호를 운반하는 것이 가능한 케이블을 요구하기 시작했다. 자동차 등급 케이블은 환경 요구(예를 들어, 내열성 및 내습성)에 부합해야 할 뿐만 아니라, 차량 배선 하네스(wiring harness) 내에서 라우팅되도록(routed) 또한 충분히 가요성이어야 하고 차량 연료 경제 요구에 부합하는 것을 돕도록 낮은 질량을 가져야 한다. 따라서, 낮은 질량을 갖고 차량 배선 하네스 내에 패키징되도록 충분히 가요성이면서, 광파이버 케이블에 의해 현재 부합될 수 없는 비용 목표에 부합하는 높은 데이터 전송율을 갖는 와이어 케이블에 대한 요구가 존재한다. 이 와이어 케이블에 대해 제공된 특정 용례는 자동차이지만, 이러한 와이어 케이블은 또한 항공우주, 산업 제어 또는 다른 데이터 통신과 같은 다른 용례에서도 또한 발견될 가능성이 있을 것이다.
배경기술 섹션에서 설명된 주제는 배경기술 섹션에서의 그 언급의 결과로서 단지 종래 기술인 것으로 간주되어서는 안된다. 유사하게, 배경기술 섹션에서 언급된 또는 배경기술 섹션의 주제와 연계된 문제점은 종래 기술에서 미리 인식되어 있던 것으로 간주되어서는 안된다. 배경기술 섹션에서의 주제는 단지 본질적으로 그리고 자체로 또한 발명들일 수도 있는 상이한 접근법들을 단지 표현하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 와이어 케이블을 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연 재킷을 갖는 도전성 와이어 케이블의 단부에 부착되도록 구성된 전기 단자가 제공된다. 전기 단자는 대응 정합하는 단자로의 부착을 위해 구성된 접속부 및 도전성 와이어 케이블의 단부로의 부착을 위해 구성된 부착부를 포함한다. 부착부는 도전성 와이어 케이블에 부착되도록 구성된 한 쌍의 와이어 크림핑 날개부(crimping wing)를 형성한다. 부착부는 절연 재킷을 관통하도록 구성된 첨예한 단부를 갖는 갈퀴부(prong)를 형성하여, 이에 의해 도전성 와이어 케이블의 종축에 대한 전기 단자의 회전을 저지한다. 부착부는 도전성 와이어 케이블을 종방향으로 둘러싸고 내부 절연체에 의해 도전성 와이어 케이블로부터 분리된 차폐부 도전체를 포함하는 차폐된 와이어 케이블에 부착되도록 구성될 수도 있다. 이 경우에, 한 쌍의 와이어 크림핑 날개부는 차폐부 도전체에 부착된다. 갈퀴부의 단부는 차폐부 도전체와 내부 절연체를 관통할 수도 있지만 도전성 와이어 케이블에는 접촉하지 않아야 한다. 접속부는 도전성 와이어 케이블에 부착된 제2 전기 단자를 종방향으로 둘러싸도록 구성된 슈라우드(shroud)를 형성할 수도 있다. 슈라우드는 제2 전기 단자와 도전성 와이어 케이블 사이의 접속부의 위치에 근접한 엠보싱부를 형성할 수도 있고, 엠보싱부는 접속부와 슈라우드 사이의 거리를 증가시켜, 이에 의해 접속부와 슈라우드 사이의 용량성 결합을 감소시킨다. 전기 단자는 전기 커넥터 본체의 캐비티 내에 배치되도록 구성될 수도 있다.
전기 단자는 전기 단자로부터 돌출하고 전기 커넥터 본체의 캐비티 내에 잠금 에지를 결합하여, 이에 의해 캐비티로부터 전기 단자의 제거를 저지하도록 구성된 삼각형 잠금 탱부를 형성할 수도 있다. 삼각형 잠금 탱부는 전기 단자에 부착된 제1 고정된 에지, 전기 단자에 부착되지 않고 전기 단자의 종축에 대해 예각을 형성하는 제2 자유 에지 및 전기 단자에 부착되지 않고 종축에 실질적으로 수직인 제3 자유 에지를 포함하고, 제2 자유 에지 및 제3 자유 에지는 전기 단자로부터 돌출한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 단지 비한정적인 예로서 제공된 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 상세한 설명의 숙독시에 더 명백히 나타날 것이다.
본 발명이 이제 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 표준 도전체를 갖는 와이어 케이블 조립체의 와이어 케이블의 절결 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 와이어 케이블의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 도 1의 와이어 케이블의 비틀림 길이를 도시하는 와이어 케이블의 부분 절결도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 중실 도전체를 갖는 와이어 케이블 조립체의 와이어 케이블의 절결 사시도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 도 4의 와이어 케이블의 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 중실 드레인 와이어를 갖는 와이어 케이블 조립체의 와이어 케이블의 절결 사시도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 도 6의 와이어 케이블의 단면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 도 6의 와이어 케이블의 단면도이다.
도 9는 다수의 고속 디지털 전송 표준의 신호 상승 시간 및 원하는 케이블 임피던스를 도시하는 차트이다.
도 10은 다수의 실시예에 따른 도 1 내지 도 7의 와이어 케이블의 다양한 성능 특성을 도시하는 차트이다.
도 11은 다수의 실시예에 따른 도 1 내지 도 7의 와이어 케이블의 차등 삽입 손실 대 신호 주파수의 그래프이다.
도 12는 일 실시예에 따른 와이어 케이블 조립체의 분해 사시도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 부품들의 서브세트의 분해 사시도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클(receptacle) 단자 및 플러그 단자의 사시도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 캐리어 스트립(carrier strip) 내에 수납된 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 단자의 사시도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 리셉터클 단자 홀더 내에 수용된 도 15의 리셉터클 단자 조립체의 사시도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 리셉터클 단자 커버를 포함하는 도 16의 리셉터클 단자 조립체의 사시도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 조립 사시도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 캐리어 스트립 내에 수납된 도 12의 와이어 케이블 조립체의 플러그 단자의 사시도이다.
도 20은 일 실시예에 따른 플러그 단자 홀더 내에 수용된 도 19의 플러그 단자 조립체의 사시도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 플러그 커넥터 차폐부 반부의 사시도이다.
도 22는 일 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 다른 플러그 커넥터 차폐부 반부의 사시도이다.
도 23은 일 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 커넥터 차폐부 반부의 사시도이다.
도 24는 일 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 다른 리셉터클 커넥터 차폐부 반부의 사시도이다.
도 25는 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 플러그 커넥터의 사시도이다.
도 26은 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 커넥터 본체의 단면도이다.
도 27은 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 커넥터의 사시도이다.
도 28은 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 커넥터 본체의 사시도이다.
도 29는 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 플러그 커넥터 본체의 사시도이다.
도 30은 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 플러그 커넥터의 단면도이다.
도 31은 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 사시도이다.
도 32는 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 대안 사시도이다.
도 33은 일 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 단면도이다.
USB 3.0 및 HDMI 1.3 성능 사양의 모두를 지원하기 위한 최대 초당 5 기가비트(Gb/s)(초당 50억 비트)까지의 전송율에서 디지털 신호를 운반하는 것이 가능한 와이어 케이블 조립체가 본 명세서에 제시된다. 와이어 케이블 조립체는 한 쌍의 도전체(와이어쌍) 및 도전성 시트를 갖는 와이어 케이블과, 전자기 간섭으로부터 와이어쌍을 격리하고 케이블의 특성 임피던스를 결정하기 위한 편조 도전체(braided conductor)를 포함한다. 와이어쌍은 와이어쌍과 차폐부 사이에 일정한 반경방향 거리를 제공하는 것을 돕는 유전성 벨트 내에 수용된다. 벨트는 또한 와이어쌍이 비틀리면 이들 와이어쌍 사이에 일정한 비틀림각을 유지하는 것을 도울 수도 있다. 와이어쌍과 차폐부 사이의 일정한 반경방향 거리 및 일정한 비틀림각은 와이어 케이블에 더 일정한 임피던스를 제공한다. 와이어 케이블 조립체는 와이어쌍에 접속된 경면 대칭 쌍의 플러그 단자를 갖는 전기 리셉터클 커넥터 및/또는 플러그 커넥터의 플러그 단자와 정합하도록 구성된 와이어쌍에 접속된 경면 대칭 쌍의 리셉터클 단자를 갖는 전기 플러그 커넥터를 또한 포함할 수도 있다. 리셉터클 단자 및 플러그 단자는 각각 일반적으로 직사각형 단면을 갖고, 제1 및 제2 전기 커넥터가 정합될 때, 리셉터클 단자의 주요폭은 플러그 단자의 주요폭에 실질적으로 수직이고, 리셉터클 단자와 플러그 단자 사이의 접촉점은 리셉터클 단자와 플러그 단자에 외부에 있다. 리셉터클 커넥터 및 플러그 커넥터의 모두는 리셉터클 단자 또는 플러그 단자를 종방향으로 둘러싸는 차폐부를 포함하고, 와이어 케이블의 편조 커넥터에 접속된다. 와이어 케이블 조립체는 리셉터클 단자 또는 플러그 단자 및 차폐부를 수납하는 절연성 커넥터 본체를 또한 포함할 수도 있다.
도 1 및 도 2는 와이어 케이블 조립체 내에 사용된 와이어 케이블(100a)의 비한정적인 예를 도시한다. 와이어 케이블(100a)은 이하에 제1 도전체(102a)라 칭하는 제1 내부 도전체와, 이하에 제2 도전체(104a)라 칭하는 제2 내부 도전체를 포함하는 중앙 쌍의 도전체를 포함한다. 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)는 미도금 구리 또는 은도금 구리와 같은 우수한 전도도를 갖는 도전성 재료로 형성된다. 본 명세서에 사용될 때, 구리는 원소 구리 또는 구리계 합금을 칭한다. 또한, 본 명세서에 사용될 때, 은은 원소 은 또는 은계 합금을 칭한다. 구리 및 은 도금 구리 도전체의 디자인, 구성 및 소스는 당 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 와이어 케이블(100a)의 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)는 각각 7개의 와이어 스트랜드(strand)(106)로 이루어질 수도 있다. 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)의 각각의 와이어 스트랜드(106)는 28 아메리칸 와이어 게이지(American Wire Gauge: AWG) 스트랜디드 와이어(stranded wire)에 일반적으로 동일한 0.12 밀리미터(mm)의 직경을 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)는 30 AWG 또는 32 AWG와 같은 더 작은 게이지를 갖는 스트랜디드 와이어로 형성될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 중앙 쌍의 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)는 예를 들어 매 8.89 mm마다 1회, 길이(L)에 걸쳐 종방향으로 비틀린다. 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)를 비틀림하는 것은 중앙 쌍에 의해 운반된 신호의 저주파수 전자기 간섭을 감소시키는 이익을 제공한다. 그러나, 본 발명자들은 만족스러운 신호 전송 성능이 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)가 하나가 다른 하나에 대해 비틀리지 않은 와이어 케이블에 의해 또한 제공될 수도 있다는 것을 발견하였다. 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)를 비틀림하지 않는 것은 비틀림 프로세스를 제거함으로써 와이어 케이블의 제조 비용을 감소하는 이익을 제공할 수도 있다.
도 1 및 도 2를 한번 더 참조하면, 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)의 각각은 이하에 제1 및 제2 절연체(108, 110)라 칭하는 각각의 제1 유전성 절연체 및 제2 유전성 절연체 내에 포위된다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 함께 접합된다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 와이어 케이블(100a)을 종료하기 위해 케이블의 단부들에서 제거되는 부분들을 제외하고는, 와이어 케이블(100a)의 전체 길이로 연장한다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 폴리프로필렌과 같은 가요성 유전 재료로 형성된다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 약 0.85 mm의 두께를 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다.
제1 절연체(108)를 제2 절연체(110)에 접합하는 것은 제1 및 제2 도전체(102a, 104a) 사이에 간격을 유지하는 것을 돕는다. 이는 또한 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)가 비틀림될 때 제1 및 제2 도전체(102a, 104a) 사이의 비틀림각(Θ)(도 3)을 일정하게 유지할 수도 있다. 접합된 절연체들을 갖는 한 쌍의 도전체를 제조하는데 요구되는 방법들은 당 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다.
제1 및 제2 도전체(102a, 104a)와 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 와이어 케이블(100a)을 종료하기 위해 케이블의 단부들에서 제거되는 부분들을 제외하고는, 이하에 벨트(112)라 칭하는 제3 유전성 절연체 내에 완전히 포위된다. 제1 및 제2 절연체(108, 110) 및 벨트(112)는 유전성 구조체(113)를 함께 형성한다.
벨트(112)는 폴리에틸렌과 같은 가요성 유전 재료로 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 벨트는 2.22 mm의 직경(D)을 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)의 단부들이 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)로부터 박리되어 와이어 케이블(100a)의 종료부들을 형성할 때 제1 및 제2 절연체(108, 110)로부터 벨트(112)의 제거를 용이하게 하기 위해, 탈크계 분말과 같은 이형제(114)가 접합된 제1 및 제2 절연체(108, 110)의 외부면에 도포될 수도 있다.
벨트(112)는 와이어 케이블(100a)을 종료하기 위해 케이블의 단부들에서 제거될 수도 있는 부분들을 제외하고는, 이하에 내부 차폐부(116)라 칭하는 도전성 시트 내에 완전히 포위된다. 내부 차폐부(116)는 벨트(112) 주위에 단일층으로 종방향으로 랩핑되어, 중앙 쌍의 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)에 일반적으로 평행하게 연장하는 단일의 시임(118)을 형성하게 된다. 내부 차폐부(116)는 벨트(112) 주위에 나선형으로 랩핑되거나 또는 소용돌이형으로 랩핑되지 않는다. 내부 차폐부(116)의 시임 에지는 중첩될 수도 있어, 내부 차폐부(116)가 벨트(112)의 외부면의 적어도 100 퍼센트를 덮는다. 내부 차폐부(116)는 알루미나화된 2축방향으로 배향된 PET 필름과 같은 가요성 도전성 재료로 형성된다. 2축방향으로 배향된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 상표명 MYLAR에 의해 통상적으로 공지되어 있고, 알루미나화된 2축방향으로 배향된 PET 필름은 이하에 알루미나화된 MYLAR 필름이라 칭할 것이다. 알루미니화된 MYLAR 필름은 주 표면들 중 단 하나에 적용되는 도전성 알루미늄 코팅이고, 다른 주 표면은 비-알루미나화되고, 따라서 비도전성이다. 단면(single-sided) 알루미나화된 MYLAR 필름을 위한 디자인, 구성 및 소스는 당 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다. 내부 차폐부(116)의 비-알루미나화된 표면은 벨트(112)의 외부면과 접촉하고 있다. 내부 차폐부(116)는 0.04 mm 이하의 두께를 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다.
벨트(112)는 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)와 내부 차폐부(116) 사이에 일정한 반경방향 거리를 유지하는 장점을 제공한다. 벨트(112)는 제1 및 제2 도전체(102a, 104a) 사이의 비틀림각(Θ)을 일정하게 유지하는 장점을 또한 제공한다. 종래 기술에서 발견되는 차폐된 연선 케이블은 통상적으로 연선과 차폐부 사이에 유전체로서 단지 공기만을 갖는다. 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)와 내부 차폐부(116) 사이의 거리와 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)의 유효 비틀림각(Θ)의 모두는 와이어 케이블 임피던스에 영향을 미친다. 따라서, 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)와 내부 차폐부(116) 사이에 더 일정한 반경방향 거리를 갖는 와이어 케이블은 더 일정한 임피던스를 제공한다. 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)의 더 일정한 비틀림각(Θ)은 또한 더 일정한 임피던스를 제공한다.
대안적으로, 와이어 케이블은 제1 및 제2 절연체 사이에 일정한 측방향 거리 및 제1 및 제2 절연체와 내부 차폐부 사이에 일정한 반경방향 거리를 유지하기 위해 제1 및 제2 절연체를 수용하는 단일의 유전성 구조체를 합체하는 것으로 고려될 수도 있다. 유전성 구조체는 또한 제1 및 제2 도전체의 비틀림각(Θ)을 일정하게 유지할 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 와이어 케이블(100a)은 이하에 내부 차폐부(116)의 외부에 배치된 드레인 와이어(120a)라 칭하는 접지 도전체를 부가적으로 포함한다. 드레인 와이어(120a)는 제1 및 제2 도전체(102a, 104a)에 일반적으로 평행하게 연장하고, 내부 차폐부(116)의 알루미나화된 외부면과 친밀하게 접촉하거나 또는 적어도 전기 통신한다. 도 1 및 도 2의 예에서, 와이어 케이블(100a)의 드레인 와이어(120a)는 7개의 와이어 스트랜드(122)로 구성될 수도 있다. 드레인 와이어(120a)의 각각의 와이어 스트랜드(122)는 일반적으로 28 AWG 스트랜디드 와이어에 동일한 0.12 mm의 직경을 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다. 대안적으로, 드레인 와이어(120a)는 30 AWG 또는 32 AWG와 같은 더 작은 게이지를 갖는 스트랜디드 와이어로 형성될 수도 있다. 드레인 와이어(120a)는 미도금 구리 와이어 또는 주석 도금 구리 와이어와 같은 도전성 와이어로 형성된다. 구리 및 주석 도금 구리 도전체의 디자인, 구성 및 소스는 당 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 와이어 케이블(100a)은 와이어 케이블(100a)을 종료하기 위해 케이블의 단부들에서 제거될 수도 있는 부분들을 제외하고는, 내부 차폐부(116)와 드레인 와이어(120a)를 포위하는, 이하에 외부 차폐부(124)라 칭하는 편조 와이어 도전체를 더 포함한다. 외부 차폐부(124)는 구리 또는 주석 도금 구리와 같은 복수의 직조 도전체로 형성된다. 본 명세서에 사용될 때, 주석은 원소 주석 또는 주석계 합금을 칭한다. 이러한 외부 차폐부를 제공하는데 사용된 편조 도전체의 디자인, 구성 및 소스는 당 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다. 외부 차폐부(124)는 내부 차폐부(116)와 드레인 와이어(120a)의 모두와 친밀 접촉하거나 또는 적어도 전기 통신한다. 외부 차폐부(124)를 형성하는 와이어는 내부 차폐부(116)의 외부면의 적어도 65 퍼센트와 접촉할 수도 있다. 외부 차폐부(124)는 0.30 mm 이하의 두께를 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 와이어 케이블(100a)은 이하에 재킷(126)이라 칭하는 외부 유전성 절연체를 더 포함한다. 재킷(126)은 와이어 케이블(100a)을 종료하기 위해 케이블의 단부들에서 제거될 수도 있는 부분들을 제외하고는, 외부 차폐부(124)를 포위한다. 재킷(126)은 와이어 케이블(100a)을 위한 전기 절연 및 환경적 보호의 모두를 제공하는 외부 절연층을 형성한다. 재킷(126)은 가교 결합된 폴리에틸렌과 같은 가요성 유전 재료로 형성된다. 재킷(126)은 약 0.1 mm의 두께를 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다.
와이어 케이블(100a)은 내부 차폐부(116)가 벨트(112)에 단단히 조여지고, 외부 차폐부(124)는 드레인 와이어(120a)와 내부 차폐부(116)에 단단히 조여지고, 재킷(126)은 외부 차폐부(124)에 단단히 조여져서 이들 요소들 사이에 공기 간극의 형성이 최소화되거나 치밀화되도록 구성된다. 이는 향상된 투자율을 갖는 와이어 케이블(100a)을 제공한다.
와이어 케이블(100a)은 95 오옴의 특성 임피던스를 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 전기 디지털 데이터 신호를 전송하기 위한 와이어 케이블(100b)의 다른 비한정적인 예를 도시한다. 도 4 및 도 5에 도시된 와이어 케이블(100b)은, 제1 및 제2 도전체(102b, 104b)가 일반적으로 28 AWG 중실 와이어에 동일한 약 0.321 제곱 밀리미터(mm2)의 단면적을 갖는 베어(bare)(미도금) 구리 와이어 또는 은 도금 구리 와이어와 같은 중실 와이어 도전체를 각각 포함하는 것을 제외하고는, 도 1 및 도 2에 도시된 와이어 케이블(100a)에 구성이 동일하다. 대안적으로, 제1 및 제2 도전체(102b, 104b)는 30 AWG 또는 32 AWG와 같은 더 작은 게이지를 갖는 중실 와이어로 형성될 수도 있다. 와이어 케이블(100b)은 95 오옴의 임피던스를 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다.
도 6 및 도 7은 전기 디지털 데이터 신호를 전송하기 위한 와이어 케이블(100c)의 다른 비한정적인 예를 도시한다. 도 6 및 도 7에 도시된 와이어 케이블(100c)은, 드레인 와이어(120b)가 일반적으로 28 AWG 중실 와이어에 동일한 약 0.321 mm2의 단면적을 갖는 미도금 구리 도전체, 주석 도금 구리 도전체, 또는 은 도금 구리 도전체와 같은 중실 와이어 도전체를 포함하는 것을 제외하고는, 도 4 및 도 5에 도시된 와이어 케이블(100b)에 구성이 동일하다. 대안적으로, 드레인 와이어(120b)는 30 AWG 또는 32 AWG와 같은 더 작은 게이지를 갖는 중실 와이어로 형성될 수도 있다. 와이어 케이블(100c)은 95 오옴의 임피던스를 갖는 것으로서 특징화될 수도 있다.
도 8은 전기 디지털 데이터 신호를 전송하기 위한 와이어 케이블(100d)의 또 다른 비한정적인 예를 도시한다. 도 5에 도시된 와이어 케이블(100d)은 도 1 내지 도 7에 도시된 와이어 케이블(100a, 100b, 100c)에 구성이 유사하지만, 와이어 케이블(100d)은 다수의 쌍의 제1 및 제2 도전체(102b, 104b)를 포함한다. 벨트(112)는 또한 다수의 와이어쌍 도전체를 갖는 와이어 케이블에 대해 종래 기술에서 보여지는 바와 같이 와이어쌍의 분리를 유지하기 위한 스페이서의 요구를 제거한다. 도 8에 도시된 예는 중실 와이어 도전체(102b, 104b, 120b)를 포함한다. 그러나, 대안적인 실시예는 스트랜디드 와이어(102a, 104a, 120a)를 포함할 수도 있다.
도 9는 USB 3.0 및 HDMI 1.3 성능 사양을 위한 신호 상승 시간[피코초(ps) 단위의] 및 차등 임피던스[오옴(Ω) 단위]를 위한 요구를 도시한다. 도 9는 또한 USB 3.0 및 HDMI 1.3 표준의 모두에 동시에 부합하는 것이 가능한 와이어 케이블을 위한 조합된 요구를 도시한다. 와이어 케이블(100a 내지 100c)은 도 9에 도시된 조합된 USB 3.0 및 HDMI 1.3 신호 상승 시간 및 차등 임피던스 요구를 부합하는 것으로 예상된다.
도 10은 0 내지 7500 MHz(7.5 GHz)의 신호 주파수 범위에 걸쳐 와이어 케이블(100a 내지 100c)에 대해 예상된 차등 임피던스를 도시한다.
도 11은 0 내지 7500 MHz(7.5 GHz)의 신호 주파수 범위에 걸쳐 7 m의 길이를 갖는 와이어 케이블(100a 내지 100c)에 대해 예상된 삽입 손실을 도시한다.
따라서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 최대 7 미터까지의 길이를 갖는 와이어 케이블(100a 내지 100c)은 20 dB 미만의 삽입 손실을 갖는 최대 초당 5 기가비트까지의 속도에서 디지털 데이터를 전송하는 것이 가능한 것으로 예상된다.
도 12의 비한정적인 예에 도시된 바와 같이, 와이어 케이블 조립체는 전기 커넥터를 또한 포함한다. 커넥터는 리셉터클 커넥터(128) 또는 리셉터클 커넥터(128)를 수용하도록 구성된 플러그 커넥터(130)일 수도 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 리셉터클 커넥터(128)는 2개의 단자, 즉 제1 내부 도전체(102)에 접속된 제1 리셉터클 단자(132) 및 와이어 케이블(100)의 제2 내부 도전체(도면의 관점에 기인하여 도시되어 있지 않음)에 접속된 제2 리셉터클 단자(134)를 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 리셉터클 단자(132)는 일반적으로 직사각형 단면을 갖고 제1 외팔보부(136)의 자유 단부 부근에서 제1 외팔보부(136)로부터 현수하는 볼록형 제1 접촉점(138)을 형성하는 제1 외팔보부(136)를 포함한다. 제2 리셉터클 단자(134)는 일반적으로 직사각형 단면을 갖고 제2 외팔보부(140)의 자유 단부 부근에서 제2 외팔보부(140)로부터 현수하는 볼록형 제2 접촉점(142)을 형성하는 유사한 제2 외팔보부(140)를 또한 포함한다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 와이어 케이블(100)의 내부 도전체의 단부를 수용하도록 구성된 부착부(144)를 각각 포함하고 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104)를 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)에 부착하기 위한 표면을 제공한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 부착부(144)는 L 형상을 형성한다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 종축(A)에 대해 좌우 대칭성을 갖는 경면 대칭된 단자쌍을 형성하고, 종축(A)에 대해 그리고 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 도시된 실시예에서, 제1 외팔보부(136)와 제2 외팔보부(140) 사이의 거리는 중심간에 2.85 mm이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)를 형성하기 위해 시트를 절결하고 만곡하는 스탬핑 프로세스에 의해 도전성 재료의 시트로부터 형성된다. 스탬핑 프로세스는 또한 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)가 부착되는 캐리어 스트립(146)을 형성한다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 스톡 두께를 통해 적어도 80% 이상의 전단 절단을 제공하는 미세 블랭킹 프로세스를 사용하여 형성된다. 이는 외팔보부의 부 에지 상에 더 평활한 표면 및 리셉터클 커넥터(128)와 플러그 커넥터(130) 사이의 접속부 연마를 감소하는 접촉점을 제공한다. 부착부(144)는 이어서 후속의 성형 작업에서 L 형상으로 만곡된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)를 부분적으로 수용하는 리셉터클 단자 홀더(148)를 형성하는 인서트 성형 프로세스(insert molding process)를 위해 캐리어 스트립(146)에 부착되어 유지된다. 리셉터클 단자 홀더(148)는 이들 단자들이 캐리어 스트립(146)으로부터 분리된 후에 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134) 사이의 광간 관계를 유지한다. 리셉터클 단자 홀더(148)는 또한 이들 도전체가 와이어 케이블(100)로부터 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착부(144)로 전이한 후에 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104) 사이의 일정한 분리를 유지하는 것을 돕는 한 쌍의 와이어 가이드 채널(150)을 형성한다. 리셉터클 단자 홀더(148)는 액정 폴리머와 같은 유전 재료로 형성된다. 이 재료는 성형, 가공 및 전기 유전성 특성을 위한 폴리아미드 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은, 다른 가공 플라스틱에 비해 성능 장점을 제공한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 캐리어 스트립(146)의 부분은 제거되고, 리셉터클 단자 커버(152)는 이어서 리셉터클 단자 홀더(148)에 부착된다. 리셉터클 단자 커버(152)는, 리셉터클 커넥터(128)가 취급되는 동안 그리고 플러그 커넥터(130)가 리셉터클 커넥터(128)와 접속되거나 분리될 때 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)를 만곡으로부터 보호하도록 구성된다. 리셉터클 단자 커버(152)는 플러그 커넥터(130)가 리셉터클 커넥터(128)에 접속될 때 제1 및 제2 외팔보부(136, 140)가 굴곡하게 하는 한 쌍의 홈(154)을 형성한다. 리셉터클 단자 커버(152)는 또한 리셉터클 단자 홀더(148)와 동일한 액정 폴리머 재료로 형성될 수도 있지만, 다른 유전 재료가 대안적으로 사용될 수도 있다. 리셉터클 단자 홀더(148)는 리셉터클 단자 홀더(148)에 의해 형성된 가늘고 긴 포스트(158)에 정합되는 가늘고 긴 슬롯(156)을 형성한다. 리셉터클 단자 커버(152)는 슬롯(156) 내에 포스트(158)를 초음파 용접함으로써 리셉터클 단자 홀더(148)에 결합된다. 대안적으로, 리셉터클 단자 커버(152)에 리셉터클 단자 홀더(148)를 결합하는 다른 수단이 채용될 수도 있다.
캐리어 스트립(146)의 나머지는 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104)를 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)에 부착하기 전에 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)로부터 제거된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104)는 초음파 용접 프로세스를 사용하여 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착부(144)에 부착된다. 도전체들을 단자들에 음파 용접하는 것은 납땜과 같은 다른 결합 프로세스보다 더 양호한 도전체와 단자 사이의 조인트의 질량의 제어를 허용하고, 따라서 도전체와 단자 사이의 조인트와 연계된 캐패시턴스에 대한 더 양호한 제어를 제공한다. 또한, 납땜을 사용함으로써 야기되는 환경 문제를 피할 수 있다.
도 13을 재차 참조하면, 플러그 커넥터(130)는 2개의 단자, 즉 제1 내부 도전체(102)에 접속된 제1 플러그 단자(160) 및 와이어 케이블(100)의 제2 내부 도전체(도시 생략)에 접속된 제2 플러그 단자(162)를 또한 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 플러그 단자(160)는 일반적으로 직사각형 단면을 갖는 제1 가늘고 긴 평면형 부분(164)을 포함한다. 제2 플러그 단자(162)는 유사한 제2 가늘고 긴 평면형 부분(166)을 또한 포함한다. 플러그 단자들의 평면형 부분들은 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 제1 및 제2 접촉점(138, 142)을 수용하여 접촉하도록 구성된다. 평면형 부분의 자유 단부는 플러그 커넥터(130) 및 리셉터클 커넥터(128)가 정합될 때, 정합하는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)가 제1 및 제2 평면형 부분(164, 166)의 자유 단부 위에 그리고 그에 걸쳐 얹히도록 하는 경사진 형상을 갖는다. 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104)의 단부들을 수용하도록 구성된 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착부(144)에 유사한 부착부(144)를 각각 포함하고, 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)에 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104)를 부착하기 위한 표면을 제공한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 부착부(144)는 L 형상을 형성한다. 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 종축(A)에 대해 좌우 대칭성을 갖는 경면 대칭된 단자쌍을 형성하고, 종축(A)에 대해 그리고 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 도시된 실시예에서, 제1 평면형 부분과 제2 평면형 부분 사이의 거리는 중심간에 2.85 mm이다. 본 발명자들은 경면 대칭된 평행한 리셉터클 단자 및 플러그 단자가 와이어 케이블 조립체의 임피던스 및 삽입 손실에 강한 영향을 미치는 것을 컴퓨터 시뮬레이션으로부터 얻어진 데이터를 통해 관찰하였다.
도 19에 도시된 바와 같이, 플러그 단자는 플러그 단자들을 형성하기 위해 시트를 절결하고 만곡하는 스탬핑 프로세스에 의해 도전성 재료의 시트로부터 형성된다. 스탬핑 프로세스는 또한 플러그 단자가 부착되는 캐리어 스트립(168)을 형성한다. 부착부(144)는 이어서 후속의 성형 작업에서 L 형상으로 만곡된다.
도 20에 도시된 바와 같이, 플러그 단자는 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)를 부분적으로 수용하는 플러그 단자 홀더(170)를 형성하는 인서트 성형 프로세스를 위해 캐리어 스트립(168)에 부착되어 유지된다. 플러그 단자 홀더(170)는 이들 플러그 단자가 캐리어 스트립(168)으로부터 분리된 후에 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162) 사이의 공간 관계를 유지한다. 플러그 단자 홀더(170)는, 리셉터클 단자 홀더(148)에 유사하게, 이들 도전체가 와이어 케이블(100)로부터 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착부(144)로 전이함에 따라 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104) 사이의 일정한 분리를 유지하는 것을 돕는 한 상의 와이어 가이드 채널(150)을 형성한다. 플러그 단자 홀더(170)는 액정 폴리머와 같은 유전 재료로 형성된다.
캐리어 스트립(168)은 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104)를 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)에 부착하기 전에 플러그 단자들로부터 제거된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 와이어 케이블(100)의 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104)는 초음파 용접 프로세스를 사용하여 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)의 부착부(144)에 부착된다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162) 및 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는, 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)가 정합될 때 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 주요폭이 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)의 주요폭에 실질적으로 수직이도록 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130) 내에 배향된다. 본 명세서에 사용될 때, 실질적으로 수직이라는 것은 주요폭이 절대 수직의 ±15°인 것을 의미한다. 본 발명자들은 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)와 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134) 사이의 이 배향이 삽입 손실에 대해 강한 효과를 갖는다는 것을 관찰하였다. 또한, 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)가 정합될 때, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)에 중첩한다. 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 단지 제1 및 제2 접촉점(138, 142)만이 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)의 평면형 블레이드부에 접촉하고 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)와 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162) 사이에 형성된 접촉 면적이 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)와 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162) 사이에 중첩된 면적보다 작도록 구성된다. 따라서, 때때로 와이프 거리(wipe distance)라 칭하는 접촉 면적은 단자들 사이의 중첩부에 의해서가 아니라 제1 및 제2 접촉점(138, 142)의 면적에 의해 결정된다. 따라서, 리셉터클 및 플러그 단자는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 제1 및 제2 접촉점(138, 142)이 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)와 완전히 결합되자마자, 일정한 접촉 면적을 제공하는 이익을 제공한다. 양 플러그 및 리셉터클 단자는 경면 대칭된 쌍이기 때문에, 제1 리셉터클 단자(132)와 제1 플러그 단자(160) 사이의 제1 접촉 면적 및 제2 리셉터클 단자(134)와 제2 플러그 단자(162) 사이의 제2 접촉 면적은 실질적으로 동일하다. 본 명세서에 사용될 때, 실질적으로 동일하다는 것은 제1 접촉 면적과 제2 접촉 면적 사이의 접촉 면적차가 0.1 mm2 미만인 것을 의미한다. 본 발명자들은 플러그와 리셉터클 단자 사이의 접촉 면적과 제1 접촉 면적과 제2 접촉 면적 사이의 차이가 와이어 케이블 조립체의 삽입 손실에 강한 영향을 미친다는 것을 컴퓨터 시뮬레이션으로부터 얻어진 데이터를 통해 관찰하였다.
제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134) 내에 수용되지 않고, 따라서 제1 접촉 면적은 제1 플러그 단자(160)의 외부에 있고, 제2 접촉 면적은 플러그 커넥터(130)가 리셉터클 커넥터(128)에 정합될 때 제2 플러그 단자(162)의 외부에 있다.
제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134) 및 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 구리계 재료의 시트로부터 형성될 수도 있다. 제1 및 제2 외팔보부(136, 140) 및 제1 및 제2 평면형 부분(164, 166)은 구리/니켈/은계 도금을 사용하여 선택적으로 도금될 수도 있다. 단자들은 5 스킨 두께로 도금될 수도 있다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134) 및 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 리셉터클 커넥터(128) 및 플러그 커넥터(130)가 약 0.4 뉴턴(45 그램)의 낮은 삽입 수직력을 나타낸다. 낮은 수직력은 접속/분리 사이클 중에 도금의 마모를 감소시키는 이익을 제공한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 플러그 커넥터(130)는 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124)에 부착된 플러그 차폐부(172)를 포함한다. 플러그 차폐부(172)는 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162) 및 플러그 단자 홀더(170)로부터 분리되고 이들의 종방향으로 둘러싼다. 리셉터클 커넥터(128)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134), 리셉터클 단자 홀더(148) 및 리셉터클 단자 커버(152)로부터 분리되어 이들을 종방향으로 둘러싸는 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124)에 부착된 리셉터클 차폐부(174)를 또한 포함한다. 리셉터클 차폐부(174) 및 플러그 차폐부(172)는 서로 활주식으로 접촉하고, 정합될 때 부착된 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부 사이에 전기적 연속성 및 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)에 전자기 차폐를 제공한다.
도 13, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 플러그 차폐부(172)는 2개의 부분으로 제조된다. 도 21에 도시된 제1 플러그 차폐부(172A)는 와이어 케이블(100)을 수용하도록 구성된 부착부(180)에 인접한, 2개의 쌍의 크림핑 날개부, 즉 도전체 크림프 날개부(176) 및 절연체 크림프 날개부(178)를 포함한다. 도전체 크림프 날개부(176)는 도전체 크림프 날개부(176)가 와이어 케이블(110)에 크림프될 때 와이어 케이블(100)의 노출된 외부 차폐부(124)를 둘러싸도록 구성되고 오프셋된 바이패스형 크림프 날개부이다. 드레인 와이어(120a)는 와이어 케이블(100)의 드레인 와이어(120a)가 와이어 케이블(110)의 외부 차폐부(124)와 내부 차폐부(116) 사이에 개재되기 때문에, 제1 플러그 차폐부(172A)가 외부 차폐부(124)에 크림프될 때 제1 플러그 차폐부(172A)에 전기적으로 결합된다. 이는 크림핑 전에 드레인 와이어(120)를 차폐부와 관련하여 배향할 필요 없이 플러그 차폐부(172)를 드레인 와이어(120)에 결합하는 이익을 제공한다.
부착부(180) 및 도전체 크림프 날개부(crimp wing)(176)의 내부는 제1 플러그 차폐부(172A)와 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124) 사이의 전기 접속성을 향상시키도록 구성된 복수의 편능형 만입부(rhomboid indentation)를 형성할 수도 있다. 이러한 편능형 만입부는 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 미국 특허 제8,485,853호에 설명되어 있다.
절연 크림프 날개부는 또한 플러그 차폐부(172)가 와이어 케이블(110)에 크림프될 때 와이어 케이블(100)의 재킷(126)을 둘러싸도록 구성되고 오프셋된 바이패스형 날개부이다. 각각의 절연 크림프 날개부는 적어도 와이어 케이블(100)의 외부 절연체를 관통하도록 구성된 첨예한 단부(pointed end)를 갖는 갈퀴부(prong)(182)를 더 포함한다. 갈퀴부(182)는 힘이 플러그 차폐부(172)와 와이어 케이블(100) 사이에 인가될 때 플러그 차폐부(172)가 와이어 케이블(100)로부터 분리되는 것을 저지한다. 갈퀴부(182)는 또한 플러그 차폐부(172)가 와이어 케이블(100)의 종축(A) 둘레로 회전하는 것을 저지한다. 갈퀴부(182)는 또한 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124), 내부 차폐부(116) 또는 벨트(112)를 관통할 수도 있지만, 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 관통하지 않아야 한다. 도시된 예는 2개의 갈퀴부(182)를 포함하지만, 본 발명의 대안적인 실시예는 단지 제1 플러그 차폐부(172A)에 의해 형성된 단일 갈퀴부(182)를 사용하는 것이 고려될 수도 있다.
제1 플러그 차폐부(172A)는 플러그 단자의 부착부(144)와 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104) 사이의 접속부에 근접하는 엠보싱부(184)를 형성한다. 엠보싱부(184)는 부착부(144)와 제1 플러그 차폐부(172A) 사이의 거리를 증가시켜, 따라서 이들 사이의 용량성 결합을 감소시킨다.
제1 플러그 차폐부(172A)는 도 22에 도시된 바와 같이 제2 플러그 차폐부(172B) 내에 형성된 대응 복수의 구멍(188)과 인터페이스하도록 구성된 복수의 돌기(218) 또는 범프(186)를 또한 형성한다. 범프(186)는 구멍(188) 내에 스냅 결합되어, 따라서 제2 플러그 차폐부(172B)를 제1 플러그 차폐부(172A)에 기계적으로 고정하고 전기적으로 접속하도록 구성된다.
도 13, 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 리셉터클 차폐부(174)는 유사하게 2개의 부분으로 제조된다. 도 23에 도시된 제1 리셉터클 차폐부(174A)는 와이어 케이블(110)을 수용하도록 구성된 부착부(180)에 인접한, 2개의 쌍의 크림핑 날개부, 즉 도전체 크림프 날개부(176) 및 절연체 크림프 날개부(178)를 포함한다. 도전체 크림프 날개부(176)는 도전체 크림프 날개부(176)가 와이어 케이블(100)에 크림프될 때 와이어 케이블(100)의 노출된 외부 차폐부(124)를 둘러싸도록 구성되고 오프셋된 바이패스형 크림프 날개부이다. 부착부(144) 및 도전체 크림프 날개부(176)의 내부는 제1 플러그 차폐부(172A)와 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124) 사이의 전기 접속성을 향상시키도록 구성된 복수의 편능형 만입부를 형성할 수도 있다.
절연 크림프 날개부는 또한 플러그 차폐부(172)가 와이어 케이블(100)에 크림프될 때 와이어 케이블(100)의 재킷(126)을 둘러싸도록 구성되고 오프셋된 바이패스형 날개부이다. 절연 크림프 날개부는 적어도 와이어 케이블(100)의 외부 절연체를 관통하도록 구성된 첨예한 단부를 갖는 갈퀴부(182)를 더 포함한다. 갈퀴부(182)는 또한 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124), 내부 차폐부(116) 또는 벨트를 관통할 수도 있다. 도시된 예는 2개의 갈퀴부(182)를 포함하지만, 본 발명의 대안적인 실시예는 단지 단일의 갈퀴부(182)만을 사용하는 것으로 고려될 수도 있다.
제1 리셉터클 차폐부(174A)는 제2 리셉터클 차폐부(174)를 제1 리셉터클 차폐부(174A)에 고정하는 제2 리셉터클 차폐부(174B) 내에 형성된 대응 복수의 구멍(188)과 인터페이스하도록 구성된 복수의 돌기(218) 또는 범프(186)를 형성한다. 제1 리셉터클 차폐부(174A)는, 접속부와 리셉터클 차폐부(174) 사이의 거리가 리셉터클 차폐부(174) 내의 플러그 차폐부(172)의 삽입을 수용하도록 더 크기 때문에, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착부(144)와 제1 및 제2 내부 도전체(102, 104) 사이의 접속부에 근접한 엠보싱부를 형성하지 않을 수도 있다.
도시된 예의 플러그 차폐부(172)의 외부는 리셉터클 차폐부(174)의 내부에 활주식으로 결합하도록 구성되지만, 리셉터클 차폐부(174)의 외부가 플러그 차폐부(172)의 내부에 활주식으로 결합하는 대안적인 실시예가 고려될 수도 있다.
리셉터클 차폐부(174) 및 플러그 차폐부(172)는 구리계 재료의 시트로부터 형성될 수도 있다. 리셉터클 차폐부(174) 및 플러그 차폐부(172)는 구리/니켈/은 또는 주석계 도금을 사용하여 도금될 수도 있다. 제1 및 제2 리셉터클 차폐부(174A, 174B) 및 제1 및 제2 플러그 차폐부(172A, 172B)는 당 기술 분야의 숙련자들에 잘 알려진 스탬핑 프로세스에 의해 형성될 수도 있다.
본 명세서에 예시된 플러그 커넥터 및 리셉터클 커넥터의 예는 와이어 케이블에 접속되지만, 플러그 커넥터 및 리셉터클 커넥터의 다른 실시예들은 회로 기판 상의 도전성 트레이스(conductive trace)에 접속되는 것으로 고려될 수도 있다.
진동 및 분리 저항과 같은 자동차 환경에서의 용례의 요건에 부합하기 위해, 와이어 케이블 조립체(100)는 도 12에 도시된 바와 같이, 플러그 커넥터 본체(190) 및 리셉터클 커넥터 본체(192)를 더 포함할 수도 있다. 플러그 커넥터 본체(190) 및 리셉터클 커넥터 본체(192)는 폴리에스터 재료와 같은 유전 재료로 형성된다.
도 12를 재차 참조하면, 리셉터클 커넥터 본체(192)는 리셉터클 커넥터(128)를 수용하는 캐비티(194)를 형성한다. 리셉터클 본체(192)는 또한 플러그 커넥터 본체(190)를 수용하도록 구성된 슈라우드(shroud)를 형성한다. 리셉터클 커넥터 본체(192)는 플러그 및 리셉터클 커넥터 본체(190, 192)가 완전히 정합될 때, 리셉터클 커넥터 본체(192)를 플러그 커넥터 본체(190)에 고정하도록 구성된 잠금 아암(196)을 갖는 저프로파일 래치 결합 기구를 또한 형성한다. 플러그 커넥터 본체(190)는 유사하게 플러그 커넥터(130)를 수용하는 캐비티(198)를 형성한다. 플러그 커넥터 본체(190)는 플러그 및 리셉터클 커넥터 본체(190, 192)가 완전히 정합될 때, 리셉터클 커넥터 본체(192)를 플러그 커넥터 본체(190)에 고정하도록 잠금 아암(196)에 의해 결합되는 잠금탭(200)을 형성한다. 와이어 케이블 조립체(100)는 이들의 각각의 커넥터 본체 캐비티(194, 198) 내에 리셉터클 커넥터(128) 및 플러그 커넥터(130)를 보유하는 커넥터 위치 보장 장치(202)를 또한 포함한다.
도 25에 도시된 바와 같이, 제1 플러그 차폐부(172A)는 제1 플러그 차폐부(172A)로부터 돌출하는 삼각형 잠금 탱부(tang)(204)를 형성하고 플러그 커넥터 본체(190)의 캐비티(198) 내에 플러그 커넥터(130)를 고정하도록 구성된다. 잠금 탱부(204)는 제1 플러그 차폐부(172A)에 부착되고 플러그 차폐부(172)의 종축(A)과 실질적으로 평행한 고정된 에지(도시 생략)와, 제1 플러그 차폐부(172A)에 부착되지 않고 종축(A)에 대해 예각을 형성하는 선단 에지(206)와, 제1 플러그 차폐부(172A)에 또한 부착되지 않고 종축(A)에 실질적으로 수직인 후단 에지(208)를 포함한다. 선단 에지(206) 및 후단 에지(208)는 제1 플러그 차폐부(172A)로부터 돌출한다. 도 26에 도시된 바와 같이, 플러그 커넥터 본체(190)의 캐비티(198)는 협폭부(210) 및 광폭부(212)를 포함한다. 플러그 커넥터(130)가 초기에 협폭부(210) 내에 삽입될 때, 잠금 탱부(204)의 선단 에지(206)는 협폭부(210)의 상부벽(214)에 접촉하고 잠금 탱부(204)를 압축하여, 플러그 커넥터(130)가 캐비티(198)의 협폭부(210)를 통해 통과하게 한다. 잠금 탱부(204)가 캐비티(198)의 광폭부(212)에 진입할 때, 잠금 탱부(204)는 그 비압축된 형상으로 복귀한다. 잠금 탱부(204)의 후단 에지(208)는 이어서 캐비티(198)의 광폭부(212)의 후방벽(216)에 접촉하여, 플러그 커넥터(130)가 플러그 커넥터 본체 캐비티(198)의 협폭부(210)를 통해 재차 통과하는 것을 저지한다. 잠금 탱부(204)는 플러그 커넥터(130)가 캐비티(198)의 광폭부(212)의 전방에 취출 도구를 삽입함으로써 캐비티(198)로부터 제거될 수도 있도록 압축될 수도 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 리셉터클 차폐부(174)는 리셉터클 커넥터 본체(192)의 캐비티(194) 내에 리셉터클 커넥터(128)를 고정하도록 구성된 유사한 잠금 탱부(204)를 형성한다. 리셉터클 커넥터 본체(192)의 캐비티(194)는 유사한 상부벽 및 후방벽을 갖는 유사한 광폭부 및 협폭부를 포함한다. 잠금 탱부(204)는 제1 플러그 차폐부(172A) 및 제1 리셉터클 차폐부(174A)를 형성하는 스탬핑 프로세스 중에 형성될 수도 있다.
도 12를 재차 참조하면, 리셉터클 차폐부(174)는 리셉터클 커넥터 본체(192)의 캐비티(194) 내에 리셉터클 커넥터(128)를 정렬하여 배향하기 위해 리셉터클 커넥터 본체 캐비티(194)의 측벽에 형성된 한 쌍의 홈(220)과 인터페이스하도록 구성된 한 쌍의 돌기(218)를 또한 포함한다. 플러그 차폐부(172)는 플러그 커넥터 본체(190)의 캐비티(198) 내에 플러그 커넥터(130)를 정렬하고 배향하기 위해 플러그 커넥터 본체 캐비티(198)의 측벽 내에 형성된 한 쌍의 홈(도면의 관점에 기인하여 도시되어 있지 않음)과 인터페이스하도록 구성된 한 쌍의 돌기(218)를 유사하게 형성한다.
도 12에 도시된 리셉터클 및 플러그 커넥터 본체(190, 192)의 예는 단지 단일의 캐비티를 포함하지만, 커넥터 본체의 다른 실시예는 커넥터 본체가 다수의 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)를 포함하거나 또는 대안적으로 플러그 또는 리셉터클 커넥터(128, 130)에 추가하여 다른 커넥터 유형을 포함하도록 복수의 캐비티를 포함하는 것이 고려될 수도 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 리셉터클 커넥터 본체(192)는 리셉터클 커넥터 본체(192)로부터 외향으로 연장하는 잠금탭(200)을 형성한다.
도 29에 도시된 바와 같이, 플러그 커넥터 본체(190)는 종방향으로 연장하는 잠금 아암(196)을 포함한다. 잠금 아암(196)의 자유 단부(222)는 리셉터클 커넥터 본체(192)의 잠금탭(200)에 결합하도록 구성된 내향으로 연장하는 잠금 첨두(224)를 형성한다. 잠금 아암(196)의 자유 단부(222)는 외향으로 연장하는 정지부(226)를 또한 형성한다. 잠금 아암(196)은 잠금 아암(196)이 휴지 상태로부터 피벗될 때 잠금 아암(196)의 자유 단부(222) 상에 보유력(230)을 부여하도록 구성된 탄성 U형 스트랩(228)에 의해 소켓 커넥터 본체에 일체로 연결된다. 플러그 커넥터 본체(190)는 고정된 단부들 사이의 플러그 커넥터 본체(190)에 일체로 연결되고 리셉터클 커넥터 본체(192)와 플러그 커넥터 본체(190) 사이에 인가된 종방향 분리력(234)이 제1 임계치를 초과할 때 정지부(226)에 결합하도록 구성된 횡방향 보유 보(232)를 더 포함한다. 임의의 특정 작동 이론에 구속되지 않고, 분리력(234)이 인가될 때, U형 스트랩(228)의 전방부(236)는 잠금 아암(196)의 자유 단부(222) 상의 정지부(226)가 보유 보(232)에 접촉할 때까지 분리력(234)에 의해 변위된다. 정지부(226)와 보유 보(232) 사이의 이 접촉은 잠금 첨두(224) 상의 보유력(230)을 증가시켜, 이에 의해 잠금탭(200)과 잠금 첨두(224)의 결합을 유지하는데, 이는 리셉터클 커넥터 본체(192)로부터 플러그 커넥터 본체(190)의 분리를 저지한다.
플러그 커넥터 본체(190)는 일반적으로 U형 스트랩(228)과 동일 평면 상에 있고 U형 스트랩(228)에 결합하도록 구성된 숄더(238)를 더 포함한다. 임의의 특정 작동 이론에 구속되지 않고, 리셉터클 커넥터 본체(192)와 플러그 커넥터 본체(190) 사이에 인가된 종방향 분리력이 제2 임계치를 초과할 때, U형 스트랩(228)의 전방부(236)는 전방부(236)가 숄더(238)의 면에 접촉하여 이에 의해 잠금 첨두(224) 상의 보유력(230)을 증가시켜 잠금탭(200)과 잠금 첨두(224)의 결합을 유지할 때까지 변위된다. 제2 임계치에서 분리력(234)은 제1 임계치에서의 분리력(234)보다 크다. 정지부(226) 및 U형 스트랩(228)은 보유력(230)을 증가시키는 것을 돕기 때문에, 자동차 표준에 부합할 수 있는 폴리에스터 재료를 사용하여 분리력에 저항하는 것이 가능한 저프로파일 잠금 기구를 갖는 커넥터 본체를 제공하는 것이 가능하다.
잠금 아암(196)은 U형 스트랩(228)의 후방에 배치된 누를 수 있는 핸들(240)을 또한 포함한다. 잠금 첨두(224)는 잠금탭(200)과 잠금 첨두(224)의 분리를 가능하게 하기 위해 핸들을 누름으로써 잠금탭(200)으로부터 이격하여 외향으로 이동 가능하다. 도 30에 도시된 바와 같이, 잠금 아암(196)은 잠금 첨두(224)와 누를 수 있는 핸들(240) 사이에 배치된 내향으로 연장하는 지지점(fulcrum)(242)을 더 포함한다.
이에 따라, 와이어 케이블 조립체(100a 내지 100c)가 제공된다. 와이어 케이블(100a 내지 100c)은 5 Gb/s 이상의 데이터 전송율을 갖는 디지털 데이터 신호를 전송하는 것이 가능하다. 와이어 케이블(100a 내지 100c)은 카테고리 7 케이블과 같은 유사한 데이터 전송율을 지원하는 것이 가능한 다른 고속 케이블에 사용된 바와 같은 다수의 연선보다는 단일 쌍의 도전체를 통해 이 전송율에서 신호를 전송하는 것이 가능하다. 와이어 케이블(100a 내지 100c)에서와 같이 단일 쌍을 사용하는 것은 다수의 연선을 갖는 다른 와이어 케이블(100a) 내의 연선들 사이에서 발생하는 누화에 대한 가능성을 제거하는 장점을 제공한다. 와이어 케이블(100a 내지 100c) 내의 단일 와이어쌍은 또한 자동차와 항공 우주와 같은 중량 민감성 용례에서 중요한 인자인 와이어 케이블(100a 내지 100c)의 질량을 감소시킨다. 제1 및 제2 도전체(102a, 104a, 102b, 104b)와 내부 차폐부(116) 사이의 벨트(112)는, 특히 케이블이 자동차 배선 하네스 조립체 내의 와이어 케이블(100a 내지 100c)을 라우팅하는데 요구되는 바와 같이 만곡될 때 제1 및 제2 도전체(102a, 104a, 102b, 104b)와 내부 차폐부(116) 사이에 일정한 반경방향 거리를 유지하는 것을 돕는다. 제1 및 제2 도전체(102a, 104a, 102b, 104b)와 내부 차폐부(116) 사이에 일정한 반경방향 거리를 유지하는 것은 일정한 케이블 임피던스 및 더 신뢰적인 데이터 전송율을 제공한다. 벨트(112) 및 제1 및 제2 절연체(108, 110)의 접합은, 특히 케이블이 제1 및 제2 도전체(102, 104) 사이의 와이어 분리를 일반적으로 유도할 각도에서 차량을 통해 라우팅되게 함으로써 만곡될 때, 와이어쌍 내의 제1 및 제2 도전체(102a, 104a, 102b, 104b) 사이에 비틀림각(Θ)을 유지하는 것을 돕는다. 이는 또한 일정한 케이블 임피던스를 제공한다. 리셉터클 커넥터(128) 및 플러그 커넥터(130)는 일정한 케이블 임피던스를 제공하도록 와이어 케이블과 협동한다. 따라서, 와이어 케이블(100a 내지 100c)이 만곡될 때에도, 5 Gb/s 이상의 속도에서 디지털 신호를 전송하는 것이 가능한 일정한 임피던스 및 삽입 손실 특성을 갖는 와이어 케이블 조립체(100a 내지 100c)를 제공하는 것은 임의의 하나의 특정 요소가 아니라, 제1 및 제2 절연체(108, 110)의 접합, 벨트(112), 내부 차폐부(116), 단자(132, 134, 160, 162)와 같은 요소들의 조합이다.
본 발명은 그 바람직한 실시예의 견지에서 설명되었지만, 이와 같이 한정되도록 의도되는 것은 아니고, 오히려 단지 이어지는 청구범위에 설명된 정도로만 한정된다. 더욱이, 용어 제1, 제2 등의 사용은 임의의 중요한 순서를 나타내는 것은 아니라, 오히려 용어 제1, 제2 등은 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하는데 사용된다. 더욱이, 단수 표현의 용어의 사용은 양의 제한을 나타내는 것은 아니라, 오히려 언급된 아이템들의 적어도 하나의 존재를 나타낸다.

Claims (9)

  1. 도전성 와이어 케이블 및 내부 절연체에 의해 도전성 와이어 케이블로부터 분리되고 도전성 와이어 케이블을 종방향으로 둘러싸는 차폐부 도전체를 구비하고, 차폐부 도전체을 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연 재킷을 더 구비하는 차폐된 와이어 케이블의 단부에 부착되도록 구성된 전기 커넥터 차폐부이며, 상기 전기 커넥터 차폐부는,
    대응 정합하는 전기 커넥터 차폐부와의 연결을 위해 구성된 접속부와,
    차폐부 도전체의 단부로의 부착을 위해 구성된 도전체 크림프 날개부 및 절연 재킷의 단부로의 부착을 위해 구성된 절연체 크림프 날개부를 갖는 부착부를 포함하고,
    상기 접속부는 도전성 와이어 케이블에 부착되는 전기 단자를 종방향으로 둘러싸도록 구성된 슈라우드를 형성하고,
    상기 슈라우드는 전기 단자와 도전성 와이어 케이블 사이의 접속부의 위치에 근접한 엠보싱부를 형성하고, 엠보싱부는 접속부와 슈라우드 사이의 거리를 증가시키도록 외향으로 돌출하는 전기 커넥터 차폐부.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연체 크림프 날개부는 절연 재킷을 관통하도록 구성된 첨예한 단부를 갖는 갈퀴부를 형성하는 전기 커넥터 차폐부.
  3. 제1항에 있어서, 전기 커넥터 차폐부는 전기 커넥터 본체의 캐비티 내에 배치되도록 구성되고,
    전기 커넥터 차폐부는 전기 커넥터 차폐부 상의 제1 고정된 에지, 전기 커넥터 차폐부의 종축에 대해 예각을 형성하고 전기 커넥터 차폐부로부터 연장되는 제1 자유 에지 및 종축에 대해 실질적으로 직각을 형성하고 전기 커넥터 차폐부로부터 연장되는 제2 자유 에지에 의해 형성되는 3개의 에지를 갖는 삼각형 잠금 탱부를 형성하고,
    제2 자유 에지는 전기 커넥터 본체의 캐비티 내에 잠금 에지와 결합하여, 이에 의해 캐비티로부터 전기 커넥터 차폐부의 제거를 저지하도록 구성되고, 제1 자유 에지 및 제2 자유 에지는 전기 커넥터 차폐부로부터 돌출하는 전기 커넥터 차폐부.
  4. 내부 절연체에 의해 도전성 와이어 케이블로부터 분리되고 도전성 와이어 케이블을 종방향으로 둘러싸는 차폐부 도전체를 구비하고, 차폐부 도전체를 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연 재킷을 더 구비하는 차폐된 와이어 케이블의 단부에 부착되도록 구성되고, 또한 전기 커넥터 본체의 캐비티 내에 배치되도록 구성된 전기 커넥터 차폐부이며, 전기 커넥터 차폐부는,
    대응 정합하는 전기 커넥터 차폐부와의 연결을 위해 구성된 접속부와,
    차폐부 도전체로의 부착을 위해 구성된 부착부를 포함하고,
    상기 부착부는 전기 커넥터 차폐부 상의 제1 고정된 에지, 전기 커넥터 차폐부의 종축에 대해 예각을 형성하고 전기 커넥터 차폐부로부터 연장되는 제1 자유 에지 및 종축에 대해 실질적으로 직각을 형성하고 전기 커넥터 차폐부로부터 연장되는 제2 자유 에지에 의해 형성되는 3개의 에지를 갖는 삼각형 잠금 탱부를 형성하고,
    제2 자유 에지는 전기 커넥터 본체의 캐비티 내에 잠금 에지와 결합하여, 이에 의해 캐비티로부터 전기 커넥터 차폐부의 제거를 저지하도록 구성되고, 제1 자유 에지 및 제2 자유 에지는 부착부로부터 돌출하고,
    상기 접속부는 도전성 와이어 케이블에 부착되는 전기 단자를 종방향으로 둘러싸도록 구성된 슈라우드를 형성하고, 상기 슈라우드는 전기 단자와 도전성 와이어 케이블 사이의 접속부의 위치에 근접한 엠보싱부를 형성하고, 엠보싱부는 접속부와 슈라우드 사이의 거리를 증가시키도록 외향으로 돌출하는 전기 커넥터 차폐부.
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