KR20170088364A - 감김된 전선 쌍을 구비하는 케이블 - Google Patents

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군나르 암브레슈트
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로젠버거 호흐프리쿠벤츠테흐닉 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 케이블(10), 특히 USB 케이블에 관한 것인데, 각각 차동 데이터 신호를 전송하도록 설계된 적어도 두 전선 쌍(12, 14, 16)들을 구비하고; 이 적어도 두 전선 쌍(12, 14, 16)들이 케이블의 종방향(L)으로 공통 감김 중심(20) 둘레에 나선 구조로 연장된다.

Description

감김된 전선 쌍을 구비하는 케이블{CABLE COMPRISING BRAIDED PAIRS OF STRANDS}
본 발명은 각각 차동 데이터 신호를 전송하도록 구성된 적어도 두 전선 쌍을 가지는 케이블에 관한 것이다. 특히 본 발명은 예를 들어 USB 3.0 케이블 또는 USB 3.1 케이블 등의 USB 케이블에 관한 것이다.
USB 신호의 전송은 매우 넓은 범위의 기술적 응용분야에 필요하다. 예를 들어 USB 장치의 플러그 결합(plug)을 가능하게 하기 위해 차량의 후부(rear part)에 USB 소켓(socket)이 요구될 것인데, 이는 차량의 앞에서 뒤까지 USB 케이블이 연장될 필요가 있음을 의미한다. USB 소켓 또는 USB 연결은 USB 장치 연결을 위한 (사무실, 공공기관, 수송수단 등의) 다른 장소에도 요구될 것인데, 이를 위해 USB 케이블이 깔릴 필요가 있다.
(예를 들어 USB 2.0 인터페이스 등의) 종래의 USB2 인터페이스는 단지 하나의 신호 전선 쌍(D+ 및 D-)과 전원 공급(GND, VBUS)을 위한 전선 쌍(wire pair)만을 가진다. 데이터 전송은 신호 전선 쌍을 통해 대칭으로 이뤄지는데, 데이터 신호("신호부(signal part)")는 신호 전선 쌍의 한 전선(wire)을 통해 전송되고, 대응 반전(inverted) 데이터 신호("기준부(reference part)")는 다른 전선을 통해 전송된다. 이를 위해 USB2 신호의 전송을 위한 케이블은 전송에 대한 간섭(interference)을 최소화하기 위해 신호 도선(signal conductor)으로 두 꼬이고 차폐된 전선(wire)들을 사용한다. 신호의 수신기가 신호 전선 쌍을 통해 달리 전송된 차동 전압(differential voltage)을 판단하여, 신호 전선 쌍의 양 전선들에 같은 정도로 작용하는 간섭 신호가 제거된다.
몇 년 전, USB3 표준이 도입되었다. (예를 들어 USB 3.0 인터페이스 등의) USB3 인터페이스는 전술한 ((D+, D-, GND, VBUS) 연결들에 추가하여 적어도 두 신호 전선 쌍((SSTX+ 및 SSTX-; SSRX+ 및 SSRX-)을 더 가진다. 차동 데이터 신호는 각각 이들 두 신호 전선 쌍을 통해 전송된다. 전체적으로, 이는 종래의 USB2 표준에 비해 더 높은 전송 속도(data rate)를 달성할 수 있게 한다.
종래의 USB 3.0 케이블이 도 2에 도시되어 있다. 이는 세 꼬인(twisted) 전선 쌍(전선 쌍 112, 114, 116)들을 도시하는데, 각 전선 쌍은 차동 데이터 신호를 전송하도록 구성된다. 드레인 전선(drain wire; 115) 형태의 접지 도선(ground conductor)이 꼬인 전선 쌍들에 각각 인접하여 구비될 수 있다. 또한 두 (꼬이지 않은) 전선(122, 124)들이 전원 공급을 위해 구비된다. 개별적 전선 쌍들은 각각 포일 쉴드(foil shield)로 둘러싸이고, 모든 도선들은 공통 쉴드(common shield; 130)와 보호 피복(protective sheath; 150)으로 둘러싸인다. 또한 케이블 단면을 확실한 원형으로 하기 위해 충전 부재(filler elements 140)가 구비될 수 있다.
이러한 종래의 전선 구조에 있어서는, 케이블 내의 전선 쌍들 간의 경로와 거리에 따라 변화되는 강도의 혼선(crosstalk)이 개별적 전선 쌍들 사이에 발생될 수 있음이 밝혀졌다. 뿐만 아니라, 종래의 USB 3.0 케이블은 비교적 두꺼워 간단하고 공간 절약적인 설치가 어렵다.
전술한 문제를 감안하여, 본 발명의 목적은 전술한 방식의 케이블을 좀 더 컴팩트(compact)하게 하고 이와 동시에 외부적 간섭과 인접 전선 쌍에 의해 유발되는 간섭에 대한 만족스러운 보호를 보장하도록 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 이러한 목적은 청구항 1에 의한 케이블에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 유용한 실시예(development)들은 종속 청구항들에 기재되어 있다. 본 발명에 의한 케이블에서는, 적어도 두 전선 쌍이 공통 감김 중심(stranding centre) 둘레에 나선(helical) 구조로 케이블의 종방향으로 연장된다.
달리 말해, 전선 쌍의 개별 전선들은 각각 서로 꼬이는(twisted) 것이 아니라; 공통 감김 중심 둘레로 함께 감김(strand)된다. 또한 본 발명에 따른 감김 덕분에 케이블을 따른 개별 전선 쌍의 상호 경로와 인접 전선 쌍들 간의 거리가 사전 결정되어(predetermined) 예측 가능하고 일정한 케이블 단위길이 당 혼선 수준이 기대될 수 있다. 뿐만 아니라, 개별 도전쌍들의 감김 중심 둘레의 규칙적인 경로 덕분에, 케이블이 더 컴팩트해지고, 이에 따라 종래의 케이블보다 더 가늘고 더 공간 절약적인 케이블이 구성될 수 있으며, 그 결과 설치에 드는 노력과 운송비가 절감될 수 있다.
예를 들어 도 2에 도시된 USB 3.x 케이블 등, 비교 대상(comparable) 내부 도선(inner conductor) 또는 전선(wire) 단면을 가지는 종래의 케이블에 비해, 본 발명에 따른 전선 쌍의 구조(arrangement)는 약 20% 내지 40%, 특히 약 30%만큼 케이블 직경을 감소시킬 수 있게 한다. 예를 들어 비교 대상 전선 단면을 가지는 종래의 USB 3 케이블은 7mm 내지 8mm의 케이블 직경을 가진다. 이에 반해, 본 발명에 따른 USB 3 케이블은 5 내지 6mm, 특히 약 5.5mm의 케이블 직경을 가진다.
바람직하기로, 본 발명에 의한 케이블은 공통 감김 중심 둘레에 나선 구조로 연장되는 정확히 세 전선 쌍을 가진다. 케이블이 USB 3.x 케이블이라면, 세 전선 쌍은 전술한 도선 쌍(conductor pair) SSTX+ 및 SSTX-; SSRX+ 및 SSRX-; D+ 및 D-를 나타낸다. 이와는 달리, 각각 차동 신호를 전송하도록 구성된 넷 이상의 전선 쌍 역시 가능하다.
케이블의 특히 컴팩트한 설계를 달성하기 위해서는 공통 감김 중심이 추가 전선, 바람직하기로 케이블의 중심으로 연장되며, 특히 USB 케이블의 전류 반송 도선(VBUS)을 구비하는 것이 유용함이 밝혀졌다. 그 둘레로 전선 쌍들이 나선 구조로 연장되는, 케이블 중심을 따라 연장되는 추가 전선 형태의 감김 중심을 가짐으로써 많은 충전 부재가 없이도 케이블의 원형도(roundness) 역시 간단한 수단으로 보장될 수 있다.
바람직하기로 추가 전선은 차동 전선 쌍들의 도선(conductor)들보다 더 큰 단면적의 도선을 가진다. 이는 한편으로 추가 전선 둘레의 감김을 촉진한다. 예를 들어 추가 전선의 단면적은 그 둘레에 감김될 전선 쌍의 수에 따라 증가될 수 있다. 도선 단면적이 커지면 더 높은 전류 강도 또는 더 큰 전력이 전선을 통해 전송될 수 있다. 전선 쌍들의 개별 전선의 도선 직경은 바람직하기로 추가 전선의 도선 직경의 절반 미만이다.
예를 들어 USB 포트(port)를 통한 모바일 기기의 급속 충전에 필요한 2A 이상의 고전류 강도를 가능하게 하기 위해, 추가 전선의 도선의 단면적이 0.5 mm2 보다 크고 1.5 mm2 미만, 특히 약 0.75 mm2인 것이 유용함이 밝혀졌다. 본 발명에 따른 케이블이 특히 자동차 분야에 사용되는 경우, 큰 전력이 본 발명에 의한 케이블을 통해 이미 전송되므로 USB 케이블에 추가되는 추가적 전력 케이블을 깔 필요가 없다.
바람직하기로, 추가 전선의 도선은 각각 0.5mm 미만, 특히 0.25mm 미만의 직경을 가지는 10선 이상, 특히 15선 이상의 구리선(copper wire)들을 구비한다. 추가 전선의 절연은 HF 기술로 보면 "저질의(poor)" 재질로 구성되는데, 말하자면 유전계수(dissipation factor) 또는 감쇠율(attenuation (factor))이 높은 재질이다. 예를 들어 추가 전선의 절연체는 PVC 절연체이다. 이와 같은 방법으로, 예를 들어 SSTX/SSRX 전선 쌍들 간에 커플링(coupling)의 중가를 야기할 수 있는 케이블 내의 간섭의 전파가 추가적으로 억제될 수 있다.
USB 케이블은 일반적으로 예를 들어 땋은 망 쉴드(braided shield) 등의 쉴드를 가진다. 바람직하기로 모든 전선 쌍을 둘러싸는 이러한 공통의 쉴드 역시 본 발명에 따른 케이블에 구비된다. 이 쉴드는 바람직하기로 접지되고, 특히 바람직하기로 케이블의 접지 도선(GND)을 형성한다. 이는 종래의 USB 케이블에 존재하는 추가 전선 형태의 접지 도선(도 2의 부재번호 124)이 생략될 수 있음을 의미한다. 달리 말해, 어느 경우든 존재하는 쉴드가 접지 도선을 형성하고, 그 결과 쉴드 효과를 유지하면서도 케이블의 간결성을 더욱 향상시키는 것이다. 특히 단일한 도선, 즉 USB 케이블의 전류 반송 전선 형태의 감김 중심을 설계할 수 있는데, 이는 간섭을 생성하는 다른 전선이 존재하지 않으므로 감김된 케이블의 제조를 더욱 간단하게 해준다.
외부 간섭을 효율적으로 억제하기 위해서는, 개별 전선 쌍의 나선 구조의 감김길이(lay length)가 40mm보다 크고 120mm 미만, 바람직하기로 60mm보다 크고 100mm 미만, 특히 약 80mm인 것이 유용함이 밝혀졌다. 감김길이는 전선 쌍이 감김 중심(stranding centre) 둘레로 360° 감김(wind)되는데 필요한 케이블의 종방향에서의 거리의 길이(length of distance)다.
이와 동시에, 케이블을 통과하여 연장되는 (모든) 단면 평면에서, 전선 쌍의 전선들 간의 거리가 인접 전선 쌍들 간의 거리보다 작다. 특히 적어도 두 전선 쌍의 두 전선들이 다음으로 가까운 전선 쌍들과의 거리를 유지하면서 서로 바로 인접하여 위치한다. 이를 위해 개별 전선 쌍들 사이에 충전 부재(spacer element)가 구비될 수 있는데, 이 충전 부재는 공통 감김 중심 둘레에 전선 쌍들과 함께 감김(strand)될 수 있다. 결과적으로 개별 전선 쌍들은 특히 규칙적이고 컴팩트한 구조로 케이블 내에 연장된다.
본 발명의 대체적인 실시예에서, 적어도 제3 전선 쌍의 두 전선들이 서로 이격되어 배치되는 한편, 적어도 두 전선 쌍의 두 전선들은 각각 서로 인접하여 배치된다. 예를 들어 제3 전선 쌍의 두 전선들은 감김 중심의 반대측에 위치하거나 및/또는 두 다른 전선 쌍들에 대해 각각 약 90°씩 편심(offset)된다. 바람직하기로 제3 전선 쌍은 USB 케이블의 High Speed(고속) 전선 쌍(D+ and D-)이고, 다른 두 전선 쌍은 USB 케이블의 Super Speed(초고속) 전선 쌍(SSTX+ 및 SSTX-; SSRX+ 및 SSRX-)이다. 중요한 것은 적어도 하나의 제3 전선 쌍의 전선들 역시 공통 감김 중심 둘레에 감김된다는 것이다. 바람직하기로, 적어도 두 전선 쌍들은 바람직하기로 전선 쌍을 감싸는 포일 쉴드(foil shield) 형태의 별도의 쉴드를 가진다. 이에 따라 컴팩트한 구조를 달성하기 위해서는, 개별 전선 쌍의 포일 쉴드가 감김 중심을 형성하는 추가 전선에 대해 접선 방향으로 위치할 수 있다.
본 발명의 가능한 제1 실시예에서는, USB 3 케이블의 경우 모두 세 전선 쌍인, 케이블의 모든 전선 쌍들은 별도의 쉴드를 가진다. 본 발명의 가능한 제2 실시예서는, USB 3 케이블의 경우 두 Super Speed 쌍인, 케이블의 적어도 두 전선 쌍들이 별도의 쉴드를 가지지만, USB 3 케이블의 경우 High Speed 쌍(D+, D-)인 적어도 제3 전선 쌍은 쉴드를 가지지 않는다. 후자의 경우, 제3 전선 쌍의 전선들이 케이블 내에 서로 충분한 거리로 이격, 바람직하기로 감김 중심의 반대측에 위치하면 유용할 것이다. 특히 후자의 경우, 제3 전선 쌍의 두 전선들이 모든 전선 쌍들을 둘러싸는 공통 쉴드에 인접하게 배치되어, 이들 전선들의 최대 커플링(coupling)의"공통 쉴드"접지를 보장하면 유용할 것이다. 이 경우 제3 전선 쌍의 전선들로부터 방사되는 전기장은 전류 반송 전선이 연장되는 케이블의 중심 방향이 아니라 인접한 공통 쉴드를 향하게 되므로, 케이블 중심에 연장되는 전류 반송 전선과 제3 전선 쌍을 통해 양호하게 디커플링(decoupling)되어 이를 "준 접지 기준 전송(quasi ground-referenced transmission)"이라고 지칭할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 예를 들어 포일 쉴드 등 전선 쌍을 둘러싸는 쉴드들은 모든 전선 쌍들을 둘러싸는 전술한 케이블의 집합적인(collective) 쉴드("공통 쉴드(common shield)")와 각각 전기적 접촉을 형성한다. 공통 쉴드가 접지되면 개별 전선 쌍의 쉴드들도 접지되거나 공통 전위(common electrical level)가 된다. 이에 따라 제조 공정에서 나타나는 포일 쉴드들의 갭(gap)이 각각 반경 방향 외측을 향함으로써 공통 쉴드를 대향하는 것이 유용함이 밝혀졌다. 뿐만 아니라, 이 경우 종래의 케이블에서 일반적으로 전선 쌍의 전선들에 추가하여 포일 쉴드 내에 구비되던 예를 들어 드레인 전선(drain wire) 등의 접지 도선이 없어도 된다.
케이블 내에 연장되는 (모든) 단면 평면에서 전선 쌍들의 개별 도선들이 각각 감김 중심으로부터 거의 동일한 거리로 배치되는 것이 유용함도 밝혀졌다. 달리 말해, 전선 쌍의 개별 전선의 중심들이 감김 중심 둘레의 원 상에 위치한다.
케이블 내에 연장되는 (모든) 단면 평면에서 전선 쌍들이 감김 중심에 대해 대략 회전 대칭 방식(rotationally symmetrical manner)으로 배치되므로 케이블의 간결성(compactness)이 더욱 향상될 수 있다. 특히 바람직하기로, 전선 쌍(또는 전선 쌍의 전선들의 중심)이 각각 감김 중심을 둘러싸는 정삼각형 또는 정사각형의 측변에 위치한다. 정삼각형의 경우에는 삼각형의 각 변에 하나씩, 최대 3개의 전선 쌍즐이 구비되고, 정사각형의 경우에는 사각형의 각 변에 하나씩 최대 4개의 전선 쌍이 구비된다.
개별 전선 쌍들 간의 소정 거리는 케이블의 종방향으로 로프 형(rope-like) 방식으로 연장되는 충전 부재(filler element)에 의해 보장될 수 있는데, 이는 전선 쌍들과 함께 공통 감김 중심 둘레로 나선 구조로 연장될 수 있다. 이와는 달리 또는 이에 부가하여, 충전 부재는 전체적으로 거의 원형의 케이블 단면이 이뤄지도록 케이블 내에 배치될 수 있다. 이와는 달리 또는 이에 부가하여, 충전 부재는 전선 쌍의 전선들의 단면에 거의 대응하는 단면을 가지도록 구비되어 전선 쌍들 뿐 아니라 충전 부재 쌍들도 감김 중심 둘레로 나선 구조로 연장되고 전체적으로 회전 대칭 구조를 형성하게 할 수 있다. 예를 들어, 케이블을 통과하는 단면 평면에서 세 전선 쌍들과 한 충전 부재 쌍이 정사각형의 네 변에 위치하여 공통 감김 중심 둘레로 감김될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 전선 쌍들에 추가하여 추가적 도선(conductor)들이 케이블 내에 연장되고 추가 전선을 중심으로 배치된다. 이들 추가적 도선들은 요구조건에 따라 데이터 신호, 제어 신호, 전류 등의 전송을 위해 구비된다. 추가적 도선들은 반드시 공통 감김 중심 둘레에 연장되어야 하는 것은 아니지만; 필요하다면 이들 역시 선형 경로(linear path)를 따를 수 있다. 이와는 달리 또는 추가적으로, 추가적 도선들이 전술한 로프 형 충전 부재를 대체하여 케이블 내의 그 위치에 구비될 수 있다.
바람직하기로, 케이블의 각 단면 평면에서 각 전선 쌍은 감김 중심을 통과하는 직선과 전선 쌍의 전선들과 교차하지 않는 전선 쌍의 전선들 간에 할당(assign)될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 충전 부재는 공통 감김 둘레에 전선 쌍들과 함께 나선 구조로 연장되는 로프 형 방식으로 케이블의 종방향으로 연장되는데, 그러면 전선 쌍들 간에 소정의 거리가 보장되며, 이는 감김 중심 상에 성형(mould onto)된다. 이는 별도의 충전 부재 등 별도의 부품 형태의 충전 부재를 필요 없게 하여 케이블의 제조 뿐 아니라 제조에 관련된 부품수급(logistics)을 간단하게 할 수 있다. 성형 충전 부재는 감김 중심의 전선을 피복(clad)하는 데 사용되는 재질로 구성될 수 있다. 이는 감김 중심이 일체로 성형된 충전 부재를 가지며 전선 및/또는 전선 쌍들이 부분적으로 매립(embed)될 홈(groove) 또는 인입부(recess)가 형성된 단일 부품으로 구성될 수 있음을 의미한다.
바람직한 실시예에서, 전선 짝의 두 도선(electrical conductor)은 공통의 전기적 절연 피복(insulating sheath)으로 피복(clad)된다. 이는 이러한 전선 쌍의 제조를 간단하게 한다.
바람직한 실시예에서, 개별 전선의 도선은 타원형 단면의 전기적 절연 피복으로 피복된다. 개별 전선은 추가 전선 쌍의 두 전선 중의 하나가 될 수 있다. 이 역시 충전 부재를 필요 없게 하며 이에 따라 케이블의 제조를 간단하게 한다.
이하에서, 본 발명에 있어 중요하며 상세히 설명되지 않는 본 발명의 상세를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것인데, 도면에서;
도 1a는 본 발명에 의한 케이블의 제1 실시예를 보이는 단면도(좌측) 및 측면도(우측),
도 1b는 본 발명에 의한 케이블의 제3 실시예를 보이는 단면도(좌측) 및 측면도(우측),
도 2는 종래의 USB 3.0 케이블을 보이는 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 케이블의 제3 실시예를 보이는 단면도,
도 4a는 본 발명에 의한 케이블의 제4 실시예를 보이는 단면도,
도 4b는 본 발명에 의한 케이블의 전선 쌍의 또 다른 실시예를 보이는 단면도,
도 5는 본 발명에 의한 케이블의 제5 실시예를 보이는 단면도이다.
도 1a에는 본 발명의 제1 실시예의 단면이 좌측에 도시되어 있고, 이 실시예가 부분 절개된 종방향 측면이 우측에 도시되어 있다. 이는 각각 차동 데이터 신호(differential data signal)를 전송하도록 구성된 전체 3개의 전선 쌍(wire pair; 12, 14, 16)을 가지는 USB 3.x 케이블(10)을 도시한다. 각 전선 쌍은 서로 인접하여 연장되며 예를 들어 포일 쉴드(foil shield) 등의 별도의 쉴드(15)로 둘러싸인 두 인접 전선(13)을 가진다.
동 주석 합금선으로 구성된 개별 전선(13)은 0.05 내지 0.2mm2의 도선 단면과 PP 절연(피복)을 가진다.
전선 쌍은 케이블(10)의 종방향(L)으로 공통 감김 중심(common stranding centre; 20) 둘레의 나선 구조(helical arrangement)로 연장되는데, 감김 중심은 케이블의 중심으로 연장되는 큰 도선 직경(X)의 추가 전선(22)에 의해 형성된다. 달리 말해, 개별 전선 쌍의 도선들은 서로 꼬이지 않고; 대신 전선 쌍들이 함께 단일한 연선(撚線; strand)을 형성하는데, 이는 특히 컴팩트하고 안정된 케이블을 가능하게 한다. 감김의 감김길이(lay length)는 약 80mm가 되는데, 요구조건이나 전선 쌍의 수, 그리고 감김 중심(20)의 직경에 따라 다른 감김길이도 가능하다. 케이블의 전체적 직경은 5mm 내지 6mm의 범위에 있다. 비교 대상(comparable) 종래의 USB 케이블은 약 20% 내지 40% 더 큰 전체적 직경을 가진다.
추가 전선(22)의 도선(24)의 단면적은 약 0.75mm2인 한편, 전선 쌍(12, 14, 16)의 도선(25)의 단면적은 약 0.14mm2이다. 이는 전선 쌍의 도선(25)의 직경(X)이 도선(24)의 직경(Y)의 약 절반 미만으로 작다는 것을 의미한다. 중앙의 추가 전선(22)은 2A 이상의 고전류를 전송하도록 구성된다, 이는 USB 케이블의 전류 반송 전선을 형성한다.
케이블(10)은 또한 구리 주석 합금선의 땋은 망(braid) 형태로 모든 전선들을 감싸 USB 케이블의 접지 도선(ground conductor)을 형성하는 공통 쉴드(common shield; 30)를 포함한다. 그러므로 케이블 내에 연장되는 추가적인 접지 전선은 없어도 된다. 개별 전선 쌍들의 포일 쉴드(foil shield; 15)들은 공통 쉴드(30)와 전기적 접촉된다. 그러므로 포일 쉴드(15) 내로 연장되는 추가적인 드레인 전선(drain wire)들이 없어도 된다.
좌측의 단면도에 명확히 보이듯, 세 전선 쌍(12, 14, 16)들은 추가 전선(22) 둘레에 삼중 회전 대칭성(threefold rotational symmetry)을 가지는 대략 회전 대칭 방식으로 배치된다. 달리 말해, 각 전선 쌍들은 감김 중심에 대해 그 사이를 약 120o 각도로 둘러싼다(enclose). 이 회전 대칭 구조는 각각 전선 쌍(12, 14, 16)들 사이에 배치되어 역시 감김 중심(20) 둘레에 감김(strand)되는 충전 부재(filler element; 41)들에 의해 보장된다.
케이블(10)은 예를 들어 PVC로 구성되는 보호 피복(protective sheath; 50)에 의해 둘러싸인다.
도 1b에는, 본 발명의 제2 실시예가 좌측에 단면으로 도시되고, 우측에 특히 일부가 절개된 측면으로 도시되어 있다. 이 케이블(10') 역시 각각 차동 데이터 전송 신호를 위한 전체 3개의 전선 쌍(12, 14, 16)을 가지는 USB 케이블(USB 3.x 케이블)이다. 다음에 설명할 예외사항을 제외하고는, 제2 실시예에 의한 케이블(10')은 제1 실시예에 의한 케이블(10)에 대응하므로 전술한 설명을 참조할 수 있다.
이 세 전선 쌍(12, 14, 16) 역시 단면이 대략 회전 대칭으로 전류 반송 전선(22)에 의해 형성되는 공통 감김 중심(20) 둘레에 나선 구조로 연장된다. 그러나 제1 실시예와 달리, 이 실시예의 회전 대칭은 4중으로, 한 쌍의 충전 부재(40)가 (존재 않는) 네 번째 전선 쌍의 공간을 차지한다. 달리 말해, 각 단면 평면에서 세 전선 쌍(12, 14, 16)과 한 상의 충전 부재(40)가 감김 중심(20)을 둘러싸는 정사각형의 네 변 상에 위치한다. 그러므로 충전 부재(40)의 직경은 전선 쌍(12, 14, 16)의 도산(13)들의 직경에 거의 대응한다.
감김 중심(20)에 대해 각 전선 쌍은 그 사이를 약 90o의 각도로 둘러싼다.
요구조건에 따라, 전선 쌍(12, 14, 16)들의 소정의 상호 구조를 보장하거나 및/또는 찌그러짐 등이 없는 전체적으로 원형의 케이블을 생산하기 위해 추가적 충전 부재(40, 41)들이 구비될 수 있다. (비도전성) 충전 부재(40) 대신에, 데이터, 신호, 전류 등의 전송에 사용될 수 있는 추가적 도선이 케이블 내에 구비될 수 있다. 이와는 달리 또는 추가적으로, 예를 들어 선형의 추가적 도선 등 감김되지 않은(non-stranded) 도선들이 케이블 내에 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 USB 3.x 케이블(10")의 제3 실시에를 단면으로 도시하고 있다. 이 케이블(10")은 각각 공통 쉴드(30)에 전기적 접촉하는 별도의 포일 쉴드(15)로 둘러싸인 두 전선 쌍(112, 114)(USB 케이블의 두 Super Speed 쌍)을 가진다. 이들 두 전선 쌍(112, 114)들은 중앙의 전류 반송 전선(22)의 양 반대측에 배치되어 전선(22)으로 형성된 공통 감김 중심(20) 둘레에 나선 구조로 연장된다. 제3 전선 쌍(116)의 두 전선(High Speed 쌍의 D+, D-)들은 중앙의 전류 반송 전선(22)의 양 반대측에 서로 어떤 거리로 이격되어 배치되고, 각각 두 전선 쌍(112, 114)에 약 90o만큼 편심(offset)된다. 제3 전선 쌍(116)의 전선들 역시 감김 중심(20) 둘레로 감김되어, 케이블은 감김 중심(20) 둘레의 회전(rotation)을 제외하면 모든 단면 평면에서 동일한 전선의 배치를 가진다. 제3 전선 쌍(116)의 두 전선들은 이에 따라 접지 공통 쉴드(30)에 바로 인접하여 배치되어, 실제적으로 중앙의 전류 반송 전선(22) 방향으로의 커플링(coupling) 없이 준 접지 기준 전송을 달성한다.
전체적으로 감김 중심(20) 둘레에 전선들의 대략 4중 회전 대칭 구조가 달성되는데, 한편으로 두 전선 쌍(112, 114)들과 다른 한편으로 제3 전선 쌍(116)의 두 개별 전선들이 케이블(10") 내에서 서로 반대측에 위치한다.
도 3은 또한 이 실시예에서, 네 충전 부재(40)들이 감김 중심(20)과 두 전선 쌍(112, 114) 및 제3 전선 쌍(116) 사이에 배치된 것을 도시한다.
공통 쉴드(30)이 도전성의 섬유사(thread) 및/또는 전선 및/또는 도전성 포일의 땋은 망(braid)을 구비함에도 주목해야 한다.
그 이외에는 전술한 본 발명의 제1 및 제2 실시예들의 특징들을 참조할 수 있는데, 이 특징들은 제3 실시예에도 구비될 수 있다.
도 4a는 감김 중심(20)이 그 위에 성형된 충전 부재(40a)를 가지는 점에서 제3 실시예와 차이나는 본 발명에 의한 USB 3.x 케이블(10"')의 제4 실시예의 단면을 도시한다. 이 실시예에서 성형된 충전 부재(40a)는 전선(22)을 피복(clad)하는 절연(피복)의 재질로 구성된다. 이에 따라 제4 실시예에서는, 감김 중심(20)이 이 위에 성형된 충전 부재(40a)를 가지는 단일 부품으로 구성된다. 성형된 충전 부재(40a)를 가지는 감김 중심(20)은 또한 두 전선 쌍(112, 114)과 제3 전선 쌍(116)이 적어도 부분적으로 매립되는(embedded) 홈(groove) 또는 인입부(recess)를 형성한다.
그 이외에는 전술한 본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시예들의 특징들을 참조할 수 있는데, 이 특징들은 제4 실시예에도 구비될 수 있다.
도 4b는 두 전산 쌍(112, 114)의 두 전기 도선들이 각각 공통의 전기적 절연 피복(200)으로 둘러싸인 점에서 제3 실시예와 다른 두 전선 쌍(112, 114)의 다른 실시예를 보인다.
도 5는 각각 제3 전선 쌍(116)의 두 전기 도선들을 둘러싸는 두 피복(sheath; 202a, 202b)의 단면이 타원형인 점이 제4 실시예와 다른, 본 발명에 의한 제5 실시예의 단면을 보인다.
이 실시예에서, 감김 중심(20)은 도 3에 도시된 제3 실시예에서와 같이 원형 단면을 가질 수 있다. 그러나 이와는 달리 감김 중심(20)은 제4 실시예와 유사하게 거기에 성형된 충전 부재(40a) 역시 가질 수 있다. 또한 제5 실시예는 도 3 및 4a에 도시된 두 전선 쌍(112, 114)의 실시예나 도 4b에 도시된 두 전선 쌍(112, 114)의 실시예도 가질 수 있다.
본 발명은 설명된 실시예들에 한정되지 않는다. 특히 본 발명에 의한 케이블이 반드시 USB 케이블일 필요는 없다. 또한 본 발명에 의한 케이블은 둘만의 또는 셋보다 많은 감김된 전선 쌍을 포함할 수도 있다. 회전 대칭 구조를 보장하기 위해, 하나 이상의 전선 쌍이 충전 부재 쌍으로 대체될 수 있다. 본 발명에 따라 특히 중요한 것은 공통 감김 중심 둘레에 전선 쌍들이 감김(stranding)된다는 것으로, 감김 중심은 바람직하기로 중앙에 배치된 USB 케이블의 전류 반송 전선으로 형성된다.

Claims (18)

  1. 각각 차동 데이터 신호를 전송하도록 구성된 적어도 두 전선 쌍(12, 14, 16)을 가지는 특히 USB 케이블 등의 케이블(10)에서,
    적어도 두 전선 쌍(12, 14, 16)이 공통 감김 중심(20) 둘레에 나선 구조로 케이블의 종방향(L)으로 연장되는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  2. 청구항 1에서,
    세 전선 쌍(12, 14, 16)이 공통 감김 중심(20) 둘레에 나선 구조로 케이블의 종방향(L)으로 연장되며, 케이블(10)이 바람직하기로 USB 3 케이블인 것을
    특징으로 하는 케이블.
  3. 청구항 1 또는 2에서,
    공통 감김 중심(20)이 바람직하기로 케이블의 중심으로 연장되며, 특히 USB 케이블의 전류 반송 케이블인 추가 전선(22)을 구비하는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  4. 청구항 3에서,
    추가 전선이 전선 쌍(12, 14, 16)의 도선(25)보다 더 큰 단면적의 도선(24)을 가지는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  5. 청구항 3 또는 4에서,
    추가 전선(22)의 도선(24)의 단면적이 0.5 mm2보다 크고 1 mm2 미만, 특히 약 75 mm2인 것을
    특징으로 하는 케이블.
  6. 선행하는 청구항들 중 한 항에서,
    모든 전선 쌍(12, 14, 16)들을 둘러싸는 공통 접지 쉴드(30)가 구비되고, 이 쉴드가 바람직하기로 USB 케이블의 접지 도선을 형성하는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  7. 선행하는 청구항들 중 한 항에서,
    전선 쌍(12, 14, 16)들의 나선형 구조의 감김길이가 40mm보다 크고 120mm 미만, 바람직하기로 60mm보다 크고 100mm 미만, 특히 80mm인 것을
    특징으로 하는 케이블.
  8. 선행하는 청구항들 중 적어도 한 항에서,
    케이블을 통과하는 단면 평면에서, 전선 쌍(12)의 도선(13)들 간의 거리가 각각 인접 전선 쌍(12, 14) 간의 거리보다 작은 것을
    특징으로 하는 케이블.
  9. 선행하는 청구항들 중 적어도 한 항에서,
    적어도 두 전선 쌍(12, 14, 16), 특히 모든 전선 쌍들이 각각, 바람직하기로 전선 쌍을 둘러싸는 포일 쉴드 형태의 별도의 쉴드(15)를 가지는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  10. 선행하는 청구항들 중 한 항에서,
    적어도 하나의 추가적 전선 쌍(118)이 별도의 쉴드를 가지지 않으며, 추가적 전선 쌍(116)의 전선들이 서로 어떤 거리로 이격, 특히 감김 중심(20)의 양 반대측에 배치되는 것을
    특징으로 하는 케이블(10").
  11. 청구항 10에서,
    한편으로 두 전선 쌍(112, 114)와 다른 한편으로 추가 전선 쌍(116)의 두 전선들이 감김 중심(20)의 반대측에 배치되고, 추가 전선 쌍(116)의 전선들이 바람직하기로 공통 접지 쉴드(30)에 인접하여 배치되는 것을
    특징으로 하는 케이블(10").
  12. 선행하는 청구항들 중 적어도 한 항에서,
    케이블을 통과하는 단면 평면에서, 전선 쌍(12, 14, 16)들의 개별 전선(13)이 각각 감김 중심(20)으로부터 거의 동일한 거리에 배치되는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  13. 선행하는 청구항들 중 적어도 한 항에서,
    케이블을 통과하는 단면 평면에서, 전선 쌍(12, 14, 16)들이 감김 중심(20)에 대해 대략 회전 대칭 방식으로 배치되고, 각각 감김 중심(20)을 둘러싸는 삼각형 또는 정사각형의 각 변들 상에 배치되는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  14. 선행하는 청구항들 중 적어도 한 항에서,
    케이블의 종방향(L)으로 로프 형 방식으로, 전선 쌍(12, 14, 16)들과 함께 공통 감김 중심(20) 둘레에 나선 구조로 연장되며, 전선 쌍(12, 14, 16)들 간이 소정 거리로 이격되도록 보장하는 충전 부재(40, 41)를 구비하는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  15. 청구항 13 또는 14에서,
    케이블을 통과하는 단면 평면에서, 세 전선 쌍(12, 14, 16)들과 한 필러 부재(40)의 쌍이 정사각형의 네 변 상에 위치하여 공통 감김 중심(20) 둘레로 감김되는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  16. 선행하는 청구항들 중 적어도 한 항에서,
    케이블의 종방향(L)으로 로프 형 방식으로, 전선 쌍(12, 14, 16)들과 함께 공통 감김 중심(20) 둘레에 나선 구조로 연장되고, 전선 쌍(12, 14, 16)들 간이 소정 거리로 이격되도록 보장하며, 감김 중심(20) 상에 성형되는 충전 부재(40a)를 구비하는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  17. 선행하는 청구항들 중 적어도 한 항에서,
    전선 쌍(112, 114)의 두 전기 도선들이 공통의 전기적 절연 피복으로 피복되는 것을
    특징으로 하는 케이블.
  18. 선행하는 청구항들 중 적어도 한 항에서,
    개별 전선(116)의 전기 도선이 타원형 단면을 가지는 전기적 절연 피복으로 피복되는 것을
    특징으로 하는 케이블.
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