KR20190133751A

KR20190133751A - 구조(構造) 케이블

Info

Publication number: KR20190133751A
Application number: KR1020197032170A
Authority: KR
Inventors: 아드난 에스마일; 인재 정; 루카스 조세프 판카우; 발라즈 싱; 맥스웰 파이퍼; 사티안 찬드라
Original assignee: 테슬라, 인크.
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2019-12-03
Also published as: US10586632B2; WO2018189700A1; CN110494934A; CN110494934B; KR102350712B1; US20180294075A1

Abstract

본 발명의 실시의 예에 따른 구조 케이블은 제1 전도체; 구조적 요소; 및 상기 제1 전도체 및 상기 구조적 요소 주위에 형성되는 중앙단부 및 말단부를 가지는 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 비전도성 소재로 제조된다. 상기 구조 케이블은 하나 이상의 추가적인 전도체를 포함할 수 있으며, 상기 전도체는 상기 구조 케이블의 길이를 따라 균일하게 위치할 수 있다.

Description

구조(構造) 케이블

본 발명은 구조(構造) 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 형태를 유지할 수 있는 구조 케이블에 관한 것으로, 와이어의 적어도 일부에서 적어도 일방향으로 조립체에 강성을 제공하는 구조적 요소와 함께 형성되는 다수의 동일 선상의 와이어 또는 전도체를 일반적으로 포함하는 구조 케이블에 관한 것이다.

[관련 출원에 대한 상호 참조]

본 PCT출원은 2018년 4월10일에 출원된 '구조 케이블'이라는 명칭의 미국 실용신안 출원 제15/949,250 및 2017년 4월 11일에 출원된 '구조 케이블'이라는 명칭의 미국 임시 출원 제 62/484,198에 대한 우선권을 주장한다. 상기 2018년 4월10일에 출원된 '구조 케이블'이라는 명칭의 미국 실용신안 출원 제15/949,250은 미국연방법 35 119조 e항에 의거하여 상기 2017년 4월 11일에 출원된 '구조 케이블'이라는 명칭의 미국 임시 출원 제 62/484,198에 대한 우선권을 주장하며, 두 출원의 내용 모두는 참조로서 본 출원에 포함되며 모든 목적을 위해 본 PCT출원의 일부를 구성한다.

컴포넌트 케이블, USB케이블 또는 HDMI 케이블과 같은 전통적인 케이블들은 상이한 구조물들 또는 장치들에 배치되는 적절한 커넥터와의 연결을 위하여 사람의 손으로 다루기가 용이하다. 그러나, 이들 케이블의 설치는 자동화하기 어렵다. 이들 케이블은 구조적으로 충분한 무결성과 강성이 부족하여 로봇 팔에 의해 용이하게 들어 올려지고, 이동되고 배치된다. 또한, 전통적인 케이블은 견고하지 못하기 때문에 상이한 형상으로 용이하게 형성되지 못하고 엄격한 공간적 제약속에서 미리 결정된 위치로 이동(routed)될 수 있다. 예를 들어 자동차 제조 도중에 상이한 구성 요소들을 연결하기 위해 제조 도중 기존의 가요성(可撓性, flexible) 케이블을 라우팅하는(routing) 것은 일반적으로 자동화할 수 없으므로 사람이 손으로 배치해야 한다. 이러한 수동 배치는 시간이 오래 걸리고 지루하며 비용이 많이 든다. 또한 USB Type-C 케이블과 같은 기존의 특정 케이블은 여러 가지 용도(예를 들어, 단일 케이블을 통한 전력 전송, 데이터 및 비디오)를 제공하도록 설계되지만, 특정 애플리케이션에서는 세 가지 유형의 정보를 모두 전송할 필요는 없다.

따라서, 상기 언급된 결점들을 극복하는 구조 케이블의 필요성이 대두된다.

도 1a는 본 발명의 특정 실시의 예에 따른 평평한 구성으로 배치되고 몸체에 내장된 구조적 요소에 나란히 위치한 다수 와이어를 가지는 몸체를 도시하는, 구조 케이블의 사시단면도이다.
도 1b는 본 발명의 특정 실시의 예에 따른 평평한 구성으로 배치되고 몸체 외부의 구조적 요소에 나란히 위치한 다수 와이어를 가지는 몸체를 도시하는, 구조 케이블의 사시단면도이다.
도 2는 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 객체를 회피하기 위하여 로봇 팔에 의해 조종되어 위치되고 있는 구조 케이블을 도시한다.
도 3은 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 도 1a의 구조 케이블을 제조하는 압출 공정을 도시한다.
도 4는 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 구조적 요소의 마주보는 면들에 위치한 제1 와이어 세트와 제 2와이어 세트를 보여주는 구조 케이블의 사시단면도이다.
도 5는 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 구조 케이블의 단부에 배치된 한 쌍의 커넥터 및 각 커넥터 내에 배치된 다수의 핀(pin)들을 도시하는 도 4의 구조 케이블을 도시한다.
도 6은 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 구조 케이블의 단부에서의 커넥터들을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 자동차에서 센서 구성 요소들을 연결하고 형태를 유지하는 구조 케이블의 바람직한 이용을 도시한다.
도 8은 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 90-옴(Ω) 차동으로 표준화된 기준에 따라 고속 와이어 쌍에 의한 최대 삽입 손실의 도면이다.
도 9는 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 90-옴(Ω) 차동으로 표준화된 기준에 따라 고속 와이어 쌍에 의한 최대 반사 손실의 도면이다.
도 10은 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 90-옴(Ω) 차동으로 표준화된 기준에 따라 고속 쌍에 의한 최대 누화(漏話, crosstalk)의 도면이다.
도 11은 본 발명의 특정 실시의 예에 따른 모드 전환을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 V_BUS와SBUx (x=1 및 2) 사이의 최대 단일-종단 누화의 도면이다.
도 13a는 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 구조 케이블에 연결될 수 있는 플랫(flat) 커넥터를 도시한다.
도 13b는 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 도 13a에 도시된 플랫 커넥터에 연결될 수 있는 용기(容器)를 도시한다.
도 14는 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 구조적 요소의 단면도들을 도시한다.
도 15는 본 발명의 특정 실시의 예에 따른 몸체 단면들을 도시한다.
본 발명의 실시의 예들 및 그 이점은 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해된다. 유사한 참조 번호는 하나 또는 그 이상의 도면에 있어서 도시된 유사한 구성 요소들을 식별하는데 이용되는 것을 이해해야 한다. 여기에 도시된 것들은 본 발명의 실시의 예들을 도시하는 목적이며 본 발명의 실시의 예들을 제한하려는 것이 아니다.

본 발명은 구조 케이블에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 구조 케이블에 적어도 한 방향으로 강성을 제공하는 구조적 요소가 형성된 하나 또는 그 이상의 와이어를 포함하는 구조 케이블에 관한 것이다. 통상적으로, 다수의 와이어 또는 전도체(또는 비틀린 와이어/전도체 쌍과 같은 다수의 와이어 다발 또는 전도체)는 동일 선상 배향으로 형성되거나, 그렇지 않으면 동일 선상 배향으로 펼쳐진 단부들을 가질 수 있다(즉, 와이어 또는 전도체는 대부분에 걸쳐 상이한 배향으로 존재할 수 있으나, 단부들은 동일 선상에 있을 수 있다).

본 발명에 따른 구조 케이블은 원하는 위치에 신뢰할 수 있는 데이터 연결을 제공하면서 자동화된 프로세스의 일부로서 로봇 팔에 의해 제자리로 조작될 수 있는 구조적 무결성을 가지는 케이블이다. 형태 조작의 일부로서, 구조 케이블은 우선적으로 상이한 기하학적 구조로의 조작을 가능하게 하여, 장애물을 회피하고, 자동화된 프로세스의 일부로서 구현되도록 재현 가능한 방식으로 수행 가능한 배치를 허용한다.

이제 특정한 측면 또는 특징을 상세히 참조할 것이며, 그 예들은 첨부된 도면에 도시되어 있다. 가능하다면, 대응하거나 동일한 참조 번호는 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 대응하는 부분을 지칭하는 데에 이용될 것이다.

도 1a는 구조 케이블(100)의 사시단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 구조 케이블(100)은 6개의 동일 선상 와이어 또는 전도체(102a 내지 102f)를 가진다. 그러나, 다른 실시의 예들에서, 6개의 와이어/전도체보다 적거나 많을 수 있고 와이어/전도체는 동일 선상에 있을 필요는 없다. 그럼에도 불구하고, 엔드(end) 커넥터의 용이한 부착을 위해 와이어/전도체 기하학적 구조를 가지는 것이 바람직하다(후술됨). 또한, 구조 케이블은 단일 와이어/전도체 대신에 표시된 위치에서 함께 배치된 다수의 와이어/전도체(예를 들어, 비틀린 와이어/전도체 쌍)를 포함할 수 있다. 다른 실시의 예들에서, 다수의 와이어/전도체(예를 들어, 한 쌍의 와이어/전도체)는 동축 랩핑될(wrapped) 수 있다. 다른 실시의 예에서, 다수의 와이어 또는 전도체는 동일 선상 배향으로 펼쳐진 단부를 가지는 구조 케이블의 길이에 걸쳐 함께 비틀릴 수 있다(즉, 와이어 또는 전도체는 대부분에 걸쳐 상이한 배향으로 존재할 수 있으나, 단부들은 동일 선상에 있을 수 있다).

본 발명의 실시의 예들에 따르면, 구조 케이블(100)의 와이어(102a 내지 102f)는 전력 전송에 이용되도록 구성된 와이어/전도체 및/또는 데이터 전송에 이용하도록 구성된 와이어/전도체를 포함할 수 있다. 특정 실시의 예에서, 하나 또는 그 이상의 와이어/전도체(102)는 40옴(Ω) 내지 50옴(Ω), 이를테면 45옴(Ω)의 임피던스를 가진다.

또한, 도 1a에 도시된 바와 같이, 이들 와이어/전도체(102)는 평평한(및 동일 선상의) 구성으로 배열된다. 이러한 동일 선상의 구성은 필요하지는 않지만, 예를 들어 구조 케이블에 커넥터 추가의 자동화를 촉진하기 위해 와이어/전도체를 설정된 기하학적 구조로 배열하는 것이 바람직하다. 도 1a는 6개의 와이어/전도체 각각이 동일 선상에 있고 인접하여 위치한 와이어/전도체(102)의 각 쌍 사이의 거리d만큼 이격된 이 설정된 기하학적 구조의 예를 도시한다. 예를 들어, 와이어/전도체(102a 내지102b)와 와이어/전도체(102b 내지 102c)의 거리d는 동일하다. 그러나 와이어 간 거리는 다를 수 있다.

알려진 치수로 이격된 (그리고 바람직하게는 동일 선상인) 와이어/전도체 및 알려진 기하학적 구조를 가지는 이 플랫(flat) 케이블 구성의 이점은 플랫 와이어/전도체를 커넥터에 연결하는 프로세스가 예를 들어 크림핑(crimping), 전통적인 납땜 또는 레이저 납땜을 통해 자동화될 수 있다는 것이다. 특정 구현에서, 놓여진 와이어는 평평한 컨베이어 상에 또는 로봇 팔로 유지되고, 와이어 간격을 보존하기 위해 와이어는 스트리핑(stripping) 부착물을 이용하여 벗겨진다. 로봇 팔(또는 다른 로봇 팔)은 커넥터를 들어 올려 아래로 눌러(또는 적절한 도구를 활용하여) 커넥터를 와이어에 크림핑(crimping)할 수 있다. 특정 커넥터 및 연결 프로세스는 하기에서 보다 자세히 설명된다. 대안적으로, 공지된 일정한 간격의 와이어는 와이어를 커넥터에 확실하게 납땜하는 데에 이용될 수 있으며, 와이어는 커넥터의 핀(pin)에 연결된다. 또한, 와이어들 사이 및/또는 핀들 사이의 간격 d(즉, 핀 피치, pin pitch)은 케이블마다 그리고 동일한 구조 케이블 내에서 다를 수 있다. 예를 들어, 커넥터 내의 와이어들 및/또는 핀들 사이의 간격은 고주파 캐리어(carrier)에서의 신호 무결성을 최적화하고 전력 및 저주파 핀(pin)의 공간을 최소화하도록 변경될 수 있다. 또한 구조화된 케이블 외부의 회로를 제거하거나 줄이기 위해 (예를 들어, 용기(容器)에 연결된 인쇄 회로 기판에서) 임피던스를 제어하는 데에 이용될 수도 있다. 특정 실시의 예에서, 핀 대신, 끈(즉, 금속제 핑거), 패드, 와이어/전도체 자체, 소켓, 또는 다른 연결 방법이 구조 케이블을 커넥터 또는 다른 구성 요소에 연결하는데 이용될 수 있다.

구조 케이블(100)은 또한 구조적 요소(104)를 우선적으로 포함한다. 상기 구조적 요소(104)는 구조 케이블(100)이 도 2에 도시된 바와 같이 로봇 팔(106)에 의해 취급될 수 있도록 구조 케이블(100)에 미리 정해진 양의 강성을 제공하도록 구성된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 구조적 요소(104)는 유연하여 로봇 팔에 의해 취급되기 전에 로봇 팔 또는 다른 기계에 의해 조작될 수 있다. 일단 원하는 구조로 형성되면, 로봇 팔(106)은 도 2의 객체(108)와 같이 다른 객체 및 장애물을 피하기 위해 구조 케이블을 들어 올려 원하는 위치에 배치할 수 있다. 구조적 요소(104)는 구조 케이블(100)에 충분한 강성을 부여하여, 픽업(pick-up), 취급 및 배치 이후 로봇 팔 동작 동안 뿐만 아니라 굽힘 및 후속 배치 후에 케이블로 하여금 그 형상을 유지하게 한다. 다른 실시의 예에서, 굽힘 및 다른 구조적 특징은 로봇 팔의 움직임을 통해 부여될 수 있다. 예를 들어, 로봇 팔이 움직일 때, 원하는 방식으로 구조 케이블을 소성 변형시키기에 충분한 힘을 부여한다. 즉, 로봇 팔에 의한 구조 케이블의 이동 중에, 원하는 굽힘이 구조 케이블에서 일어날 수 있다.

구조적 요소(104)는 구조적 지지를 제공하지만 상이한 기하학적 구조로의 조작(예를 들어, 냉간 굽힘)을 허용하기 위해 스트립(strip)이거나 예를 들어 일정한 두께의 철, 강철, 스테인리스 강, 알루미늄, 구리, 주석 또는 니켈의 금속 바(bar)일 수 있다. 예를 들어, 구조적 요소(104)는 1.5mm 두께의 구리 바일 수 있다. 구조적 요소(104)는 로봇 팔(106)에 의한 설치 전에 냉간 압연되거나 로봇 팔(106) 자체에 의해 냉간 압연될 수 있다. 순수한 금속 이외에, 구조적 요소(104)는 적절한 양의 유연성 및 강성을 제공하는데 적합한 연성을 나타내는 합금을 포함하는, 하지만 이에 제한되지 않는, 다른 소재들로 형성될 수 있다. 구조적 요소(104)는 또한 비금속성일 수 있다. 예를 들어, 구조적 요소는 단량체(單量體), 중합체 또는 하이브리드 중합체-금속 합성물로 제조될 수 있다. 예시적인 중합체는 형태를 유지할 수 있고 가단성(可鍛性) 있는 실리콘 폴리에틸렌 복합 중합체, 양호하게 소성 변형을 유지할 수 있는 단일 중합체 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 다른 중합체를 포함한다. 특정 굽힘 및 기하학적 구조를 형성하기 위해, 국소 열을 이용하여 중합체를 열가소성 변형시킬 수 있다. 예시적인 중합체-금속 합성물은 폴리 염화 비닐에 매립된 구리 및 철 나노 입자이다. 원하는 구조로 형성되거나 변형될 수 있는 한 다른 구조적 요소들도 또한 이용될 수 있다.

또한, 구조적 요소(104)의 단면은 다양할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있고, 정사각형, 타원형, 원형 또는 다른 도형일 수 있다. 일 실시의 예에서, 구조적 요소(104)는 단위부피당 단위비용당 단위중량당 최대 강성을 달성하기 위해 속이 빈 매우 얇은 압출 금속 막대 또는 실린더이다. 다른 실시의 예에서, 구조적 요소(104)가 구조 케이블(100)의 하단부 또는 상단부에만 위치하더라도, 구조적 요소(104)는 다중 방향 강성을 달성하는 파장판(波長板)이다. 예시적인 구조적 요소의 단면이 도 14에 도시되어 있다. 특정 실시의 예에서, 구조적 요소의 구조적 무결성은 길이를 따라 또는 다른 치수들 중 하나로 달라질 수 있다. 예를 들어, 구조적 요소는 (예를 들어, 열처리로 인해) 더 미세하거나 더 거친 입자를 포함할 수 있어서, 구조적 요소의 특성을 변화시킨다. 다른 실시의 예들에서, UV-광, 열처리 또는 다른 기술이 구조적 요소의 구조를 변경하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, UV-광은 특정 영역에서 구조적 요소의 구조적 무결성을 중합시키고, 더 중합시키고, 교차 결합시키고, 더 교차 결합시키거나 또는 증가시킬 수 있다. 다른 실시의 예들에서, UV-광, 오존, 열처리, 노화 또는 다른 기술이 전체 길이를 따라 또는 선택적 영역에서 구조적 요소를 열화시키는 데에 이용될 수 있다. 이는 구조 케이블의 구조적 무결성이 예를 들어 자동차에 연결된 후 제거되는 동안 변경될 필요가 있거나 근처에 배치되어야만 하는 구조물 주위로 구조 케이블을 라우팅하는(route) 것을 도울 필요가 있는 경우에 있어서 유리할 수 있다.

또한, 구조 케이블(100)은 도 1a에 도시된 바와 같이 각각의 와이어/전도체(102a 내지 102f) 주위에 형성되고 구조적 요소(104) 주위에 형성될 수 있는 몸체(110)를 포함한다. 몸체에 대해 'T'자형 기하학적 구조가 도시되어 있지만 더 평평한 기하학적 구조 또는 타원 형상의 기하학적 구조를 포함하는 다른 기하학적 구조들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 단면은 와이어/전도체의 불균일한 신호 무결성 특성(임피던스 포함)을 생성하는데 이용될 수 있다. 예시적인 몸체 단면들이 도 15에 도시되어 있다.

특정 실시의 예에서, 상기 몸체의 구조적 무결성은 길이를 따라 또는 다른 치수들 중 하나로 달라질 수 있다. 특정 실시의 예에서, UV-광, 열처리 또는 다른 기술이 몸체의 구조를 변경하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, UV-광은 특정 영역에서 몸체의 구조적 무결성을 중합시키고, 더 중합시키고, 교차 결합시키고, 더 교차 결합시키거나 또는 증가시킬 수 있다. 다른 실시의 예들에서, UV-광, 오존, 열처리, 노화 또는 다른 기술이 전체 길이를 따라 또는 선택적 영역에서 몸체를 열화시키는 데에 이용될 수 있다. 이는 몸체의 구조적 무결성이 예를 들어 자동차에 연결된 후 제거되는 동안 변경될 필요가 있거나 근처에 배치되어야만 하는 구조물 주위로 구조 케이블을 라우팅하는(route) 것을 도울 필요가 있는 경우에 있어서 유리할 수 있다.

몸체(110)는 우선적으로 비전도성 소재로 제조되며 유전체일 수 있다. 예를 들어, 몸체(110)는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 같은 유전성 열가소성 중합체, 폴리우레탄(PUR)과 같은 유전성 열가소성 탄성중합체(TPE), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR), 또는 다른 적합한 중합체 또는 소재로 제조될 수 있다. 몸체는 또한 케이블 형성 동안 또는 케이블 형성 후에 처리되어 몸체의 특성을 변경시킬 수 있는 단량체(또는 단쇄(shorter-chain) 중합체)로 형성된다. 예를 들어, 자외선, 열처리 또는 용매의 적용은 몸체의 특정 영역에서 추가적인 중합을 유발하여 강성, 항복 강도, 소수성(疏水性) 또는 다른 특성과 같은 몸체의 특성을 변경시킬 수 있다. 몸체(110)는 도 3을 참조하여 더 설명된 바와 같이 압출 공정을 통해 형성될 수 있다. 몸체(110)는 또한 적층(lamination) 공정을 통해 형성될 수 있다. 적층 동안, 구조 부재, 와이어 (또는 전도체) 및 비전도성 외부 소재 몸체의 하나 이상의 층이 층으로서 추가된 후, 고온 압착되어 구조화된 케이블을 형성할 수 있다.

본 발명의 특정 실시의 예에서, 몸체(110)의 두께(t)는 0.1 mm 내지 10 cm의 범위일 수 있다. 예를 들어, 몸체(110)의 두께(t)는 0.5mm일 수 있다. 다른 예로, 몸체(110)의 두께(t)는 2 mm 일 수 있다. 몸체(110)의 두께(t)는 와이어/전도체(102)와 구조적 요소(104)의 상호 크기 조정과 같은 요인들 및 상대 운동 기반의 예상되는 마모와 같은 애플리케이션의 다른 특정 요구 사항 또는 환경 기반 성능 요구 사항에 따라 적절하게 선택될 수 있음에 주목할 수 있다.

특정 실시의 예에서, 구조적 요소는 내장되지 않을 수 있고, 오히려 도 1b에 도시된 바와 같이, 외부 구조로서 부분적으로 또는 전부 몸체(110)의 외부에 있을 수 있다. 구조적 요소(104)는 도 1b에 도시된 바와 같이 막대일 수 있거나 중공관(中空管), 중실관(中實管), 평행판, 파장판 또는 다른 구조적 요소일 수 있다. 도 14는 예시적인 구조적 요소 단면을 도시한다. 구조적 요소(104)는 구조적 지지를 제공하지만 상이한 기하학적 구조으로의 조작(예를 들어, 냉간 굽힘)을 허용하기 위해 예를 들어 일정한 두께의 철, 강철, 스테인리스 강, 알루미늄, 구리, 주석 또는 니켈과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구조적 요소(104)는 1.5mm 두께의 구리 바일 수 있다. 구조적 요소(104)는 로봇 팔(106)에 의한 설치 전에 냉간 압연되거나 로봇 팔(106) 자체에 의해 냉간 압연될 수 있다. 순수한 금속 이외에, 구조적 요소(104)는 적절한 양의 유연성 및 강성을 제공하는데 적합한 연성을 나타내는 합금을 포함하는, 하지만 이에 제한되지 않는, 다른 소재들로 형성될 수 있다. 구조적 요소는 또한 비금속성일 수 있다. 예를 들어, 구조적 요소는 단량체(單量體), 중합체 또는 하이브리드 중합체-금속 합성물로 제조될 수 있다. 예시적인 중합체는 형태를 유지할 수 있고 가단성(可鍛性) 있는 실리콘 폴리에틸렌 복합 중합체, 양호하게 소성 변형을 유지할 수 있는 단일 중합체 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 다른 중합체를 포함한다. 형성을 위해, 국소 열을 이용하여 중합체를 열가소성 변형시킬 수 있다. 예시적인 중합체-금속 합성물은 폴리 염화 비닐에 매립된 구리 및 철 나노 입자이다. 원하는 구조로 형성되거나 변형될 수 있는 한 다른 구조적 요소들도 또한 이용될 수 있다.

구조적 요소(104)의 단면은 다양할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있고, 정사각형, 타원형, 원형 또는 다른 도형일 수 있다. 일 실시의 예에서, 구조적 요소(104)는 단위부피당 단위비용당 단위중량당 최대 강성을 달성하기 위해 속이 빈 매우 얇은 금속 막대 또는 실린더이다. 다른 실시의 예에서, 구조적 요소(104)가 구조 케이블(100)의 하단부 또는 상단부에만 위치하더라도, 구조적 요소(104)는 다중 방향 강성을 달성하는 파장판(波長板)이다. 예시적인 구조적 요소의 단면이 도 14에 도시되어 있다.

특정 실시의 예에서, 구조적 요소의 구조적 무결성은 길이를 따라 또는 다른 치수들 중 하나로 달라질 수 있다. 예를 들어, 구조적 요소는 (예를 들어, 열처리로 인해) 더 미세하거나 더 거친 입자를 포함할 수 있어서, 구조적 요소의 특성을 변화시킨다. 다른 실시의 예들에서, UV-광, 열처리 또는 다른 기술이 구조적 요소의 구조를 변경하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, UV-광은 특정 영역에서 구조적 요소의 구조적 무결성을 중합시키고, 더 중합시키고, 교차 결합시키고, 더 교차 결합시키거나 또는 증가시킬 수 있다. 다른 실시의 예들에서, UV-광, 오존, 열처리, 노화 또는 다른 기술이 전체 길이를 따라 또는 선택적 영역에서 구조적 요소를 열화시키는 데에 이용될 수 있다. 이는 구조 케이블의 구조적 무결성이 예를 들어 자동차에 연결된 후 제거되는 동안 변경될 필요가 있거나 근처에 배치되어야만 하는 구조물 주위로 구조 케이블을 라우팅하는(route) 것을 도울 필요가 있는 경우에 있어서 유리할 수 있다.

도 3은 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 도 1a의 구조 케이블을 제조하는 압출 공정을 도시한다. 도 3을 참조하면, 몸체(110)는 압출물(302)(통상적으로 전술한 바와 같은 중합체)로부터 몰드(mold)(320)를 이용하여 압출된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 원료(304)(예를 들어, 중합체 비드(polymer beads))는 압출기(300)의 호퍼(hopper)(306)에 공급될 수 있다. 압출기(300)는 모터(310)에 의해 작동적으로 회전하는 스크류로드(screw-rod)(308)를 가지어, 원료(304)를 압출기(300)의 케이싱(casing)(314)과 스크류로드(308) 사이에 위치한 압출기(300)의 환형 챔버(312) 내에서 혼합함으로써 원료(304)를 균질화한다. 스크류로드(308)의 회전은 또한 균질화된 원료(304)를 전방 방향으로 나아가게 하여 균질화된 원료(304)는 압출기(300)의 환형 챔버(312) 주위에 배치된 하나 이상의 히터(heater)(316)로부터 열을 받을 수 있다. 열을 받는 경우, 균질화된 원료(304)는 액체가 되고 흘러서 압출물(302)을 형성할 수 있다. 그러면, 압출물(302)은 노즐(318)로부터 배출되고 스크류로드(308)의 전진 방향 푸시에 의해 또는 유압식, 공압식 또는 전기 피스톤(미도시)에 의해 가해지는 압력하에서 몰드(320)로 흐르게 된다.

몰드(320)는 몰드(320)의 하나 이상의 분할선을 따라 서로 분리 가능한 2개 이상의 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 실시의 예에 도시된 바와 같이, 몰드(320)는 몰드(320)를 개폐하기 위해 서로에 대해 작동적으로 이동할 수 있는 2개의 부분(322, 324)으로 구성된다. 이들의 이용시, 몰드(320)의 상기 2개의 부분 (322, 324)은 서로 폐쇄될 수 있다. 공급부(미도시)는 적절한 개구(미도시)를 통해 와이어/전도체(102a 내지 102f)(더 많거나 더 적은 와이어/전도체, 비틀린 와이어/전도체 쌍, 또는 동축 와이어 쌍) 및 구조적 요소(104)를 몰드(320)에 연속적으로 공급할 수 있다. 특정 실시의 예에서, 구조적 요소는 연속적으로 공급되지 않아서, 예를 들어 이들 영역에서 굽힘 또는 유연성을 용이하게 할 수 있다.

압출물(302)은 와이어/전도체(102a 내지 102f) 및 구조적 요소(104)의 몰드(320) 로의 연속적인 통과와 함께 몰드(320)로 흐르게 된다. 압출물(302)이 각 와이어/전도체의 외면(112) 및 구조적 요소(104)의 외면(114) 주위에 응고되는 반면 몰드(320)의 개구는 몰드(302) 내의 각 위치에 구조적 요소(104) 및 와이어/전도체를 위치시킨다. 이러한 방식으로, 구조 케이블(100)의 몸체(110)는 와이어/전도체(102a 내지 102f) 및 구조적 요소(104)와 일체로 형성되며, 이들 각각은 현재 구조 케이블(100)의 몸체(110) 내에 위치된다. 그러나, 특정 실시의 예에서, 구조적 요소는 몸체(110) 내에 내장되지 않고 몸체(100)에 부분적으로만 내장되거나 몸체(110) 외부에 있다. 형성된 구조 케이블(100)은 배출구(326)를 통해 몰드(320) 밖으로 압출되고 한 쌍의, 예를 들어 도 5에 도시된 커넥터, 도 13a에 도시된 커넥터 또는 USB-C 커넥터에 연결될 준비가 된다.

몸체(110)는, 몸체의 단면이 길이 전체에 걸쳐서 변하여 변화하는 강성 및 인장 강도를 포함하여 몸체의 다른 구조적 특성에 영향을 주도록 압출될 수 있다. 예를 들어, 몸체는 원형 직경을 변경할 수 있으며, 직경을 변경하여 구조 케이블에 다른 강성 또는 다른 특성을 부여할 수 있다. 구조적 요소의 단면은 또한 구조적 요소 상에 더 강성(또는 다른 특성)을 부여할 수 있다. 예를 들어, 구조적 요소의 특정 길이의 별 모양 단면(또는 더 큰 직경)이 이들 길이를 따라 구조적 요소의 강성을 증가시키는 데에 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 몸체 자체는 부분적으로 또는 전체적으로 구조적 요소로서 작용할 수 있다. 예시적인 몸체 단면이 도 15에 도시되어 있다.

특정 실시의 예에서, 배출구(326)는 (예를 들어, 압출된 케이블의 넓은 치수와 동일한 평면에서) 회전하여 구조 케이블(100)의 굽힘을 용이하게 한다. 이러한 방식으로 굽힘을 용이하게 하는 것은 전형적으로 와이어 간 거리를 유지하는 것인데, 이는 와이어/전도체 내에서 그리고 상이한 와이어/전도체 사이에서 전기적 특성을 유지하는 것이 바람직하다. 구조 케이블이 형성된 후 냉간 굽힘은 바람직하지 않은 와이어/전도체 간격의 변경을 야기할 수 있다 (예를 들어, 특정 와이어/전도체 사이의 누화(漏話, crosstalk)가 발생할 가능성이 더 높거나 와이어/전도체 임피던스가 변경될 수 있다).

다른 실시의 예에서, 배출구(326) 이후에 몸체(110)의 외면이 충분히 냉각된 후에, 다른 공급 노즐을 통해 또는 다른 방법을 통해 몸체(110)의 외면에 추가적인 소재들이 추가, 증착 또는 코팅될 수 있다. 이러한 소재들은 강성 및/또는 인장 강도를 제공하는 구조 재료일 수 있고, 다른 공급 노즐에 의해 또는 증착, 딥 코팅, 용해 주조 또는 다른 방법을 통해 코팅될 수 있다. 그러한 경우에, 구조적 요소(104)는 작을 수 있거나 몸체 및 와이어/전도체에 의해 전혀 압출되지 않을 수 있다. 즉, 압출 후 코팅은 구조적 요소가 없는 구조 케이블에 충분한 강성을 제공할 것이다.

특정 실시의 예에서, 배출구(326) 이후에, 와이어/전도체는 또한 특정 커넥터에의 부착을 위해 외층(410) (및 전도성 요소를 덮는 임의의 다른 소재들)을 형성하는 원료들(304)로 (창과 같은) 구멍을 형성하거나 벗겨질 수 있다. 와이어/전도체는 또한 다른 커넥터에의 부착을 위해 크림핑될(crimped) 수 있다. 또한 배출구(326) 이후에, 몸체와 공압출(共壓出)되고 몸체에 내장되거나 몸체 외부에 있는 구조적 요소(104)의 일부는 일정하지 않은 구조적 무결성을 가능하게 하는 종래의 프로세스에 의해 선택적으로 제거될 수 있다.

또한, 외면은 강성을 포함하는 기계적 특성의 변화를 야기하도록 선택적으로 코팅되거나 반응될 수 있다. 예를 들어, 열처리, 오존, 딥 코팅 또는 레이저 기술이 이용될 수 있다. 특정 실시의 예에서, 원료(304)는 케이블 형성 동안 또는 케이블 형성 후에 처리되어 몸체의 특성을 변경시킬 수 있는 단량체(또는 단쇄 중합체)일수 있다. 예를 들어, 자외선, 열처리 또는 용매의 적용은 단량체의 중합, 몸체의 특정 영역에서 이미 존재하는 중합체의 추가적인 중합(또는 교차 결합)을 유발하여 예를 들어 강성, 항복 강도, 소수성 또는 다른 특성과 같은 몸체의 특성을 변경시킬 수 있다. 다른 실시의 예에서, 외부 코팅의 특성은 열화되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 외부 코팅은 열처리, 오존, 레이저 기술에 노출될 수 있고, 시간이 지남에 따라 노화되거나, 시간이 지남에 따라 열화되어 강성 또는 인장 강도를 포함하는 기계적 특성을 변경하는 다른 방법일 수 있다.

도 3은 와이어/전도체 및 구조적 요소가 몰드(320)로 공압출되는 것을 도시하고 있으나, 와이어/전도체 및/또는 구조 케이블의 통과에 있어서 간헐적인 정지 또는 간격이 있는 배치(batch) 방식으로 와이어/전도체 및 구조적 요소(104)는 몰드(320) 내로 적절한 개구를 통해 통과될 수 있다. 간헐적인 정지는 압출물(302)이 와이어/전도체 및 구조적 요소 각각의 외면(112, 114) 주위에서 응고되기에 충분한 시간을 압출물(302)에 허용하는 데 유리할 수 있다. 이러한 정지 또는 간격은 강성 변화를 야기하여 구조 케이블의 길이를 따라 또는 특정 영역에서 구조 케이블 형성 중 또는 후에 굽힘을 용이하게 할 수도 있다. 예를 들어, 구조적 요소가 어느 섹션에 대해 압출되지 않으면, 구조 케이블(100)은 이 영역에서 덜 단단하고 더 유연할 것이다. 하나 이상의 유연한 부분이 구조 케이블 내에 배치되어 커넥터와 용기 사이의 연결을 용이하게 하는 느슨한 부분(slack, 슬랙)을 생성할 수 있다. 당업자는 압출 공정을 수행하는 다른 방법들을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 와이어/전도체, 구조적 요소(전체적으로 또는 부분적으로 몸체 내부에 놓인) 및 몸체는 또한 적층 공정을 통해 형성될 수 있다. 적층 동안, 구조 부재, 와이어 (또는 전도체) 및 비전도성 외부 소재 몸체의 하나 이상의 층이 층으로서 추가된 후, 고온 압착되어 구조화된 케이블을 형성할 수 있다..

도 4는 제 1세트의 와이어/전도체(401a 내지 401f) 및 제 2세트의 와이어/전도체(402a 내지 402f)를 도시하는 구조 케이블(400)의 사시단면도를 도시한다. 제 1 및 제 2 세트의 와이어/전도체는 도 4에 도시된 바와 같이 동일 선상에 형성된다. 다른 실시의 예에서, 각각의 세트에는 6개보다 적거나 많은 와이어/전도체가 있을 수 있고, 와이어/전도체 세트들은 동일 선상에 있을 필요는 없다. 그러나, 엔드 커넥터의 용이한 부착을 위해 와이어/전도체 기하학적 구조를 가지는 것이 바람직하다(후술됨). 또한, 구조 케이블은 단일 와이어/전도체 대신에 표시된 위치에서 함께 배치된 다수의 와이어/전도체(예를 들어, 비틀린 와이어/전도체 쌍)를 포함할 수 있다. 다른 실시의 예들에서, 다수의 와이어/전도체(예를 들어, 한 쌍의 와이어/전도체)는 동축 랩핑될(wrapped) 수 있다. 다른 실시의 예에서, 다수의 와이어 또는 전도체는 동일 선상 배향으로 펼쳐진 단부를 가지는 구조 케이블의 길이에 걸쳐 함께 비틀릴 수 있다(즉, 와이어 또는 전도체는 대부분에 걸쳐 상이한 배향으로 존재할 수 있으나, 단부들은 동일 선상에 있을 수 있다).

도 4에 도시된 바와 같이, 제 1세트의 와이어/전도체(401a 내지 401f) 및 제 2세트의 와이어/전도체(402a 내지 402f)는 구조 케이블(400)의 몸체(410) 내에 통합되고, 제 1 및 제 2세트의 와이어/전도체는 구조적 요소의 서로 마주 보는 면에 있다. 와이어/전도체 쌍들은 또한 구조적 요소의 측면 또는 동일한 측면에 배치될 수 있다(예를 들어, 한 세트의 와이어/전도체 세트가 다른 세트의 와이어/전도체 상부에 배치되어 '2층' 구성을 형성). 제 1 및 제 2세트의 와이어/전도체 내의 와이어/전도체는 후술하는 바와 같이 전력 전송 또는 데이터 전송을 수행할 수 있다. 다른 실시의 예에서, '2층' 구성은 와이어/전도체 세트들이 전도체의 동일면에 있도록 할 수 있다. 다른 실시의 예에서, 와이어는 구조적 요소의 3면 또는 모든 면에 배향될 수 있다. 예를 들어, 와이어는 원형 단면을 가지는 구조적 요소 주위에 원형 방식으로 배열될 수 있거나, 대안적으로 와이어는 원형 단면을 가지는 구조적 요소 주위에 부분적으로 배열될 수 있다.

구조적 요소(404)는 도 1b에 도시된 바와 같이 막대일 수 있거나 중공관(中空管), 중실관(中實管), 평행판, 파장판 또는 다른 구조적 요소일 수 있다. 도 14는 예시적인 구조적 요소 단면을 도시한다. 구조적 요소(404)는 구조적 지지를 제공하지만 상이한 기하학적 구조으로의 조작(예를 들어, 냉간 굽힘)을 허용하기 위해 예를 들어 일정한 두께의 철, 강철, 스테인리스 강, 알루미늄, 구리, 주석 또는 니켈과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구조적 요소(404)는 1.5mm 두께의 구리 바일 수 있다. 구조적 요소(404)는 로봇 팔(106)에 의한 설치 전에 냉간 압연되거나 로봇 팔(106) 자체에 의해 냉간 압연될 수 있다. 순수한 금속 이외에, 구조적 요소(404)는 적절한 양의 유연성 및 강성을 제공하는데 적합한 연성을 나타내는 합금을 포함하는, 하지만 이에 제한되지 않는, 다른 소재들로 형성될 수 있다. 구조적 요소(404)는 또한 비금속성일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 폴리에틸렌 복합 중합체가 이용될 수 있으며 형태를 유지할 수 있고 가단성(可鍛性)이 있다. 단일 중합체 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 다른 중합체가 또한 이용될 수 있고 양호하게 소성 변형을 유지할 수 있다. 형성을 위해, 국소 열을 이용하여 중합체를 열가소성 변형시킬 수 있다. 원하는 구조로 형성되거나 변형될 수 있는 한 다른 구조적 요소들도 또한 이용될 수 있다.

몸체(410)는 도 3에서 설명된 바와 같이 압출 공정을 통해 형성될 수 있다. 몸체(410)는 또한 적층(lamination) 공정 또는 다른 공정을 통해 형성될 수 있다. 적층 동안, 구조 부재, 와이어 (또는 전도체) 및 비전도성 외부 소재 몸체의 하나 이상의 층이 층으로서 추가된 후, 고온 압착되어 구조화된 케이블을 형성할 수 있다.

또한, 구조적 요소(404)의 단면은 다양할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있고, 정사각형, 타원형, 원형 또는 다른 도형일 수 있다. 일 실시의 예에서, 구조적 요소(404)는 단위부피당 단위비용당 단위중량당 최대 강성을 달성하기 위해 속이 빈 매우 얇은 금속 막대 또는 실린더이다. 다른 실시의 예에서, 구조적 요소(404)가 구조 케이블(400)의 하단부 또는 상단부에만 위치하더라도, 구조적 요소(404)는 다중 방향 강성을 달성하는 파장판(波長板)이다. 예시적인 구조적 요소의 단면이 도 14에 도시되어 있다.

도 5는 도 4의 구조 케이블(400)의 사시도를 도시한다. 도 4는 본 발명의 특정 실시의 예에 따른 구조 케이블(400)의 단부들(400a, 400b)에 배치된 한 쌍의 커넥터(502, 504)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 커넥터(502) 중 제 1커넥터는 다수의 핀(pin)을 포함한다. 유사하게, 커넥터(504) 중 제 2커넥터는 다수의 핀(pin)을 포함한다. 도 5의 예시된 실시의 예에서, 제 1커넥터(502)와 관련된 핀 및 제 2커넥터(504)와 관련된 핀은 제 1 및 제 2커넥터(502, 504) 각각에 선형으로 배열되어 있다. 예를 들어, 각각 12개의 핀(A1 내지 A12 및 B1 내지 B12)을 가지는 제 1행 및 제 2행이 커넥터(504)와 연관되는 것으로 도시되는 반면, 각각 12개의 핀(A1 내지 A12 및 B1 내지 B12)을 가지는 제 1행 및 제 2행은 커넥터(502)와 연관되는 것으로 도시되어 있다.

한 쌍의 커넥터(502, 504)는 암 커넥터로 도시되어 있지만, 커넥터(502, 504) 중 하나 또는 둘 모두는 수 커넥터일 수 있다. 다른 커넥터들은 USB-C 커넥터와 같은 구조 케이블 또는 도 13에 도시된 커넥터에 연결될 수 있다. 또한, 도 5의 제 1 및 제 2 커넥터(502, 504) 각각으로부터의 각각의 핀이 서로 유사한 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시의 예에서, 주어진 커넥터(502/504)에 존재하는 핀과 연결하는 데에 이용되는 와이어/전도체의 유형, 주어진 와이어/전도체와 관련된 기능, 즉 데이터 전송 또는 전력 전송, 및/또는 제 1 및 제 2 커넥터(502, 504) 각각과의 연결을 용이하게 하는데 이용되는 포트의 유형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 요인들에 따라, 주어진 커넥터(502/504)로부터의 하나 이상의 핀은 서로 다를 수 있다. 특정 실시의 예에서, 핀 대신, 커넥터는 끈(즉, 금속제 핑거), 패드, 와이어/전도체 자체, 소켓, 또는 다른 연결 구조를 포함할 수 있다.

하나의 예시적인 커넥터는 도 13a에 도시된 평평한 커넥터이다. 상기 커넥터는 평평한 단일 행 접점들로 구성된다. 커넥터는 전통적인 납땜, 레이저 납땜을 통해, 크림핑(crimping)을 통해, 또는 다른 연결 방법을 통해 구조 케이블에 연결될 수 있다. 커넥터의 중요한 측면은 커넥터 몸체 및 유지 특징에는 우선적으로 자동 조립을 위한 자기(自己) 정렬 요소(예를 들어, 노치(notch) 또는 키잉(keying) 구조)가 있다는 것이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 후크(1302) 및 가이드 요소(1320)는 자기 정렬 요소로서 작동한다. 후크(1302)는 도 13b에 도시된 용기의 수용 영역(1304)에 삽입되도록 설계된다. 가이드 요소(1320)는 도 13b에 도시된 용기의 수용 요소(1322)에 삽입되도록 설계된다. 후크 (1302) 또는 가이드 요소(1320)는 자기 정렬 요소로서 개별적으로 기능할 수 있다(두 기능이 모두 자기 정렬될 필요는 없음). 다른 자기 정렬 요소들도 이용될 수 있다. 또한, 핀들 사이의 간격(즉, 피치)은 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 간격은 고주파 반송파의 신호 무결성을 최적화하고 전력 및 저주파 핀의 공간을 최소화하도록 변경될 수 있다. 접지된 커넥터 핀 또는 핀들은 접지와 단일 전도체를 공유하고 커넥터 실드(shield)에서 종료될 수 있다. 커넥터 자체는 일반적으로 IEC 표준 60529 IP57 등급 또는 그 이상에 해당하는 수준으로 밀봉된다. 즉, 커넥터는 커넥터 작동에 영향을 미치는 먼지로부터 최소한 보호하고, 최대 1 미터 깊이의 물에 잠기는 것으로부터 보호한다.

용기 핀(1312)이 'V자' 형 또는 개방형 삼각형인 반면, 커넥터 핀(1310)은 도 13a에 도시된 바와 같이 '역V자' 형 또는 개방형 삼각형이다. 우선적으로, 커넥터의 핀들에 의해 형성된 (V의) 각도는 용기의 핀들에 의해 형성된 (V의) 각도보다 약간 더 크다. 예를 들어, 커넥터 핀의 각도는 90 ° 이고 용기의 핀의 각도는 89 °이다. 연결되는 경우, 이 차이로 인해 각 핀의 양측에 접촉력이 가해진다. 이러한 힘은, 자동차를 운전하는 도중 발생하는 진동과 같은 진동이 발생하는 경우, 커넥터와 용기의 핀들이 서로 접촉을 유지하도록 돕는다. 이 힘은 또한 핀들이 핀(1310)과 핀(1312) 사이의 접촉 저항을 최소화하는 것을 도와 효율적인 전력 및 데이터 전송을 지원한다. 접촉력이 가해져 커넥터 핀들과 용기 핀들 사이의 접촉 유지를 돕는 한 정확한 각도와 그 각도들 사이의 차이는 상이할 수 있다.

도 13b는 본 발명의 특정 실시의 예에 따른 용기를 도시한다. 핀(1312)은 플라스틱 가이드에서 제자리에 오버 몰딩되어 집적 인쇄 회로 기판(PCB)의 필요성을 회피할 수 있다. 즉, 용기는 PCB 또는 다른 전기적 구성 요소에 통합될 수 있다. 상기 용기 핀은 납땜 패드 연결(예를 들어, 각 핀의 V의 끝이 납땜 패드에 납땜될 수 있다) 또는 다른 연결 방법을 통해 PCB로 끝날 수 있다. 도 13b에 도시된 바와 같이 용기 핀(1312)은 V형상으로 전술한 바와 같이 진동이 발생하는 경우 연결을 유지하는 것을 돕는다. 핀들(1312)은 핀들의 분리를 유지하고 핀들의 변형을 방지하는 플라스틱 가이드에 오버 몰딩될 수 있다. 용기는 전술한 바와 같이 일반적으로 PCB에 몰딩되고, 센서, GPU/CPU 또는 다른 장치/구성 요소에 연결되거나, 그렇지 않으면 용기는 센서, GPU/CPU 또는 다른 장치/구성 요소에 연결된다. 용기는 전술한 바와 같이 자기 정렬 요소를 이용하여 커넥터에 연결될 수 있다. 특정 실시의 예에서, 핀 대신에, 커넥터 및 용기는 끈(즉, 금속 핑거), 패드, 와이어/전도체 자체, 소켓 또는 다른 연결 방법을 가진다.

구조 케이블과 커넥터 사이를 연결하기 위해, 특정 실시의 예에서, 몸체(410)는 몸체를 지나 연장되는 와이어/전도체로 끝나야 한다. 특정 실시의 예에서, 커넥터는 구조적 요소를 수용하도록 배치되며, 이 경우 커넥터는 (와이어/전도체를 따라) 몸체를 지나 연장될 수 있다. 제 1 및 제 2커넥터(502, 504) 각각의 각 핀은 구조 케이블(400)에 포함된 하나 이상의 와이어/전도체와 결합될 수 있다.

구조 케이블의 양단의 커넥터(502, 504)는 원하는 경우 우선적으로 교체될 수 있다. 즉, 커넥터(502, 504)는 구조 케이블(400)로부터 제거 가능하다. 커넥터가 양 측에서 주(主) 케이블 구조와 결합된 경우, 특정 실시의 예에 따르면 결과적인 케이블은 IEC 표준 60529에 따라 IPX7 등급이다. 즉, 구조 케이블은 우선적으로 1 미터의 물에의 우발적 잠김을 최대 30 분 동안 견딜 수 있다. 림(rim) 구조, 하나 이상의 O-링(ring), 액상 개스킷, 경화 또는 성형 개스킷 또는 페이스 시일(face seal) 또는 다른 구조가 IPX7 등급을 달성하는 데 이용될 수 있다. 다른 실시의 예에서, 구조 케이블은 연속적인 수중 사용을 위해 IPX8 등급이다.

특정 실시의 예에서, 구조 케이블(400)에 대한 각 커넥터(502/504)의 결합은 자물쇠-열쇠 메커니즘(lock and key mechanism)(예를 들어, 플러그 커넥터의 노치 및 그 노치에 있는 주 케이블 구조의 구조물 또는 그 반대의 경우)을 가지어 플러그 커넥터와 케이블 구조 사이에 단일 결합 방향만 허용한다. 특정 실시의 예에서, 오버 몰드 영역에 키 또는 노치와 같은 기계적 특징이 있어서 결합은 하나의 (정상) 방향으로만 가능하다. 이 자물쇠-열쇠 메커니즘은 상기 언급된 커넥터 몸체의 자기 정렬 또는 유지 특징과 공존할 수 있거나 공존할 수 없다.

상기 결합은 처음 100 사이클에 적용되기 위해 10 N 또는 그 이하의 힘을 우선적으로 필요로 하며 일단 결합되면 결합된 플러그 커넥터와 주 케이블 구조는 우선적으로 처음 100 사이클 동안 최대 75 N의 견인력을 견딜 수 있다. 그러나, 플러그 커넥터를 주 케이블 구조와 결합시키기 위해 다소의 힘이 필요할 수 있다. 다른 실시의 예에서, 결합된 플러그 커넥터 및 주 케이블 구조가 우선적으로 견딜 수 있는 견인력은 대략75 N이다. 적어도 75N의 견인력이 1 분간 인가되고 구조 케이블(400)의 일단을 고정하는(clamping) 동안 물리적 손상이 일어나지 않도록, 구조 케이블(400)은 우선적으로 적어도 75 N의 견인력을 견딘다.

특정 실시의 예에서, 구조 케이블은 회전될 때 회전 변형에 대한 저항성을 가지며, 다시 말해서, 구조 케이블의 중심축을 따른 회전은 최종 형태에서 비틀림을 덜 발생시킨다. 예를 들어, 구조 케이블의 중심축을 따라 90 ° 회전하면 45 °의 냉간 비틀림 또는 냉간 굽힘만 발생한다(45 °는 회복, 45 °는 새로운 형태 채택). 마찬가지로, 180 ° 비틀림는 이전보다 90 ° 오프셋되는 새로운 형태를 만들어 낸다. 다른 실시의 예에서, 회전 시의 회전 변형의 양은 다소일 수 있다. 다른 실시의 예에서, 특정 임계 값(예를 들어, 20 °) 미만의 낮은 레벨 회전은 새로운 형태를 야기하지 않지만, 이 임계 값을 넘어, 한정된 성형이 발생한다. 다른 실시의 예에서, 구조 케이블은 구조 케이블의 길이를 따른 회전 변형에 대해 상이한 저항성을 가진다.

구조 케이블도 회전 무결성을 가질 수 있다. 즉, 90 ° 비틀림과 같은 전술한 회전 운동에서, 구조 케이블의 평면에서 와이어/전도체 거리를 변경하지 않거나, 비틀림이 와이어/전도체에 대한 구조적 요소의 상대 위치에 영향을 미치지 않을 것이다. 서로에 대한 그리고 구조적 요소에 대한 와이어/전도체의 상대적인 기하학적 구조는 동일하게 유지되기 때문에, 신호 무결성 및 전력 및 데이터 전송 능력도 유지된다. 또한, 즉각적인 스프링-백(spring-back)과 시간 지연 스프링-백이 회전 입력의 10 %를 초과하지 않도록, 예를 들어 45 ° 새로운 형태 오프셋을 야기하는 90 ° 회전 입력이 새로운 45 ° 형태 상태에서 9 ° 내에서 튀어 오르도록, 구조 케이블은 회전 스프링 백을 우선적으로 가지고 있다.

고속 쌍의 차동 임피던스는 결합된 커넥터 창에서 90 옴(Ω) +/- 5 % 이고 케이블 벌크 창(cable bulk window)에서 45 옴(Ω) +/- 3 Ohm 일 수 있다. TDR 측정 상승 시간은 20 % 내지 80 % 에서 30ps 일 수 있다. 또한, 커넥터들(502, 504)을 가지는 구조 케이블(400)은 USCAR-21 개정 3의 사양에 따른 열 충격 저항성을 우선적으로 허용하고 USCAR-2 개정 6의 사양에 따른 진동 저항성을 가진다. 열 충격 저항성 및 진동 저항성은 주변 온도 변동 및 작동(예를 들어, 가연성 있는 차량을 포함하는 차량에서 전기 차량 배터리 방전 또는 모터 작동 중에 발생하는 열)을 통해 큰 온도 차이가 발생할 수 있는 자동차 응용 분야에 대해 특히 중요하다.

도 6은 본 발명의 특정 실시의 예에 따른 구조 케이블(400)에 연결된 한 쌍의 커넥터(502, 504)의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 커넥터들 중 하나, 예를 들어 커넥터(502)는 24개의 핀을 가질 수 있으며, 이들 각각은 구조 케이블(400)로부터의 적어도 하나의 와이어(401/402)에 대응할 수 있다. 도 6의 도시된 실시의 예에서, 커넥터(502)의 핀들(A1, A4, A9, A12, B1, B4, B9 및 B12)는 접지 핀이다. 이 핀들은 접지 와이어에 연결되어 있다. 유사하게, 커넥터(502)의 핀들(A5 및 B5)은 전원 와이어에 연결되는 전원 핀이다. 때때로, 특정 핀은 생략될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 실시의 예에서, 핀(A6, A7, B6 및 B7)은 구조 케이블(400)에 존재하는 임의의 와이어(401/402)에 연결되지 않도록 생략된다. 핀이 생략되면, 나중에 할당되고 궁극적으로 와이어에 연결될 수 있다. 핀 배열은 특정 커넥터 및 전송 요구 사항에 따라 변경될 수 있다.

일 실시의 예에서, 도 6에 도시된 핀 구성을 가지는 커넥터(502, 504)에 연결되는 12개의 와이어(401 또는 402)가 존재한다. 12개의 와이어는 데이터 전송을 위해 와이어 4쌍으로 이루어진다. 이 쌍들은 3 미터 케이블 길이에 대해 32.4 Gbps (원시) 대역폭으로 우선적으로 집계되는 고속 쌍이다. 2개의 와이어는 최대 1A 전류 공급을 수행하고 전원 및 접지 와이어 모두에 대해 DC 저항을 가지는 전원 및 접지 와이어이다. 마지막 두 와이어는 2차 버스 와이어 역할을 하며 SBU1 핀 및 SBU2 핀(A8 및 B8)에 연결된다. 이들 2차 버스 와이어는 비차폐 및 단일 종단일 수 있다. 각각의 와이어는 바람직하게는 각각의 단부에서 금속 쉘을 통해 커넥터로 차폐되고 종료된다.

구체적으로, 핀은 표 1에 따라 와이어에 매핑될 수 있다.

커넥터 #1		케이블 벌크		커넥터 #2
핀	신호명	와이어 번호	신호명	핀	신호명
A1, A4, A9, A12, B1, B4, B9, B12	GND	1	GND_PWR	GND	A1, A4, A9, A12, B1, B4, B9, B12
A2	HS1_P	2	HS1_P	A2	HS1_P
A3	HS1_N	3	HS1_N	A3	HS1_N
A10	HS2_P	4	HS2_P	A10	HS2_P
A11	HS2_N	5	HS2_N	A11	HS2_N
A5, B5	PWR	12	PWR	A5, B5	PWR
B2	HS3_P	6	HS3_P	B2	HS3_P
B3	HS3_N	7	HS3_N	B3	HS3_N
B10	HS4_P	8	HS4_P	B10	HS4_P
B11	HS4_N	9	HS4_N	B11	HS4_N
A8	SBU1	10	SBU1	A8	SBU1
B8	SBU2	11	SBU2	B8	SBU2

모든 고속 와이어는 개별적으로 감싸서 동축 구조를 형성할 수 있다. 타겟 임피던스는 45 Ohm +/- 3 Ohm 일 수 있다. 또한, 와이어 게이지 28은 고속 와이어에 대해 우선적으로 이용되어 도 8을 참조하여 후술하는 바와 같이 요구되는 삽입 손실을 달성한다. 전력 및 접지 와이어는 일반적으로 원하는 DC 저항 및 원하는 루프 인덕턴스를 충족하도록 크기가 조정된다. SBU1 핀 및 SBU2 핀에 연결되는 2차 버스 와이어는 일반적으로 비차폐 및 단일 종단된다. 표 2는 특정 실시의 예에 따른 12개의 와이어에 대한 와이어 게이지 및 타겟 임피던스를 나타낸다. 13 번째 와이어가 포함되어 실드 역할을 할 수 있다(그러나 타겟 게이지 또는 임피던스가 없음).

와이어 번호	신호명	와이어 게이지	타겟 임피던스
1	GND_PWR	22-28	NA
2	HS1_P	28	45 Ohm
3	HS1_N	28	45 Ohm
4	HS2_P	28	45 Ohm
5	HS2_N	28	45 Ohm
6	HS3_P	28	45 Ohm
7	HS3_N	28	45 Ohm
8	HS4_P	28	45 Ohm
9	HS4_N	28	45 Ohm
10	SBU1	34	45 Ohm
11	SBU2	34	45 Ohm
12	PWR	22-28	10-30 Ohm
13	차폐	NA	NA

특정 실시의 예에서, 전력 및 접지 경로에 대한 DC 저항은 정지 모드 및 진동/열(즉, 드라이브) 모드 모두에 대해 표 3에 지정된 요구 사항을 충족하여, 1A 전력 공급에 대해 케이블 어셈블리를 걸친 IR 강하가 700mV 또는 그 이하가 되도록 보장한다. 우선적으로, 진동/열 모드에서의 DC 저항은 각각의 고속 신호에 대해 5 옴(Ω) 이하이고, SBU 신호에 대해 10 옴(Ω) 이하이다.

신호명	DC저항, 정지모드에서의 최대	DC저항, 진동/열 모드에서 최대
GND	100 mOhm	200 mOhm
HS0_P	2.5 Ohm	5 Ohm
HS0_N	2.5 Ohm	5 Ohm
HS1_P	2.5 Ohm	5 Ohm
HS1_N	2.5 Ohm	5 Ohm
HS2_P	2.5 Ohm	5 Ohm
HS2_N	2.5 Ohm	5 Ohm
HS3_P	2.5 Ohm	5 Ohm
HS3_N	2.5 Ohm	5 Ohm
SBU0	5 Ohm	10 Ohm
SBU1	5 Ohm	10 Ohm
PWR	200 mOhm	500 mOhm

특정 실시의 예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 모든 고속 쌍은 90-옴(Ω) 차동으로 표준화된 기준에 따라 다음과 같은 삽입 손실 요구 사항을 충족해야 한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 삽입 손실은 HBR, HBR2 및 HBR3 속도의 나이퀴스트(Nyquist) 주파수에 대해 각각 4dB@1.35GHz, 7dB@2.7GHz 및 10dB@4.05GHz를 초과하지 않아야 한다.

특정 실시의 예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 모든 고속 쌍은 90-옴(Ω) 차동으로 표준화된 기준에 따라 다음과 같은 반사 손실 요구 사항을 충족해야 한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 반사 손실은 최대 4.05 GHz의 주파수에 대해 -15 dB 이상이다.

특정 실시의 예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 각 고속 쌍은 90-옴(Ω) 차동으로 표준화된 기준에 따라 나머지 고속 쌍과 함께 다음의 누화(漏話, crosstalk) 요구 사항을 충족해야 한다. 최대 4.05 GHz의 주파수에 대해서, 두 고속 쌍들 사이의 원단누화(遠端漏話)는 -34dB 이하이어야 한다.

특정 실시의 예에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 최대 8.1 GHz의 주파수에 대해, 모드 전환은 -20dB로 제한된다. 미세 동축 와이어 구성에 대하여, 모드 전환은 쌍 내부 스큐(skew)(즉, 차동 쌍의 P 레그와 N 레그 사이의 길이 차이)에 선형적으로 비례한다. 우선적으로, 15ps(즉, 15ps/meter)의 단위 길이 스큐는 -20 dB 모드 전환에 정렬된다.

특정한 실시의 예에 있어서, V_BUS와 SBUx (x=1 및 2) 사이의 단일-종단 누화는 도12에 도시된 요구사항을 만족시켜 돌입 또는 하중 해제 이벤트에서 SBU 신호에 대한 전력 과도 잡음 유입을 억제한다.

도 7은 본 발명의 특정 실시의 예에 따라 자동차 내의 센서를 연결하기 위한 구조화된 케이블의 예시적인 이용을 도시한다. 커넥터(502, 504)를 가지는 구조화된 케이블(400)은 자동차(700) 내에서 센서(702, 704)를 GPU/CPU(706)에 연결한다. 데이지 체인(daisy chain) 방식으로 센서들을 서로 연결하고 GPU/CPU에 연결하여, 커넥터를 가지는 구조화된 케이블을 이용하여 센서는 GPU 및/또는 CPU에 연결될 수 있다. 대안적으로, 센서는 다른 센서들에 데이지 체인 연결되지 않고 GPU 및/또는 CPU에 직접 연결될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 구조 케이블은 굽혀져 원하는 기하학적 구조를 달성하여 원하는 곳에 구조 케이블을 라우팅할 수 있고, 작동 기간 동안 굽혀진 기하학적 구조를 유지할 수 있다. 센서는 광학 또는 적외선 카메라일 수 있다. 대안적으로, 센서는 레이더, LIDAR, 초음파 센서, 다른 센서 또는 다른 장치일 수 있다. 엔드 커넥터가 있는 구조 케이블을 보다 정밀하게 라우팅하기 때문에 (연결하는 데 많은 양의 슬랙이 필요한 기존의 유연한 케이블과 비교하여), 소정 위치들 사이의 보다 짧은 케이블을 이용하여 신호 대 잡음비를 증가시킬 수 있다. 또한, 구조적 강성은 전술한 바와 같이 설치 시간을 크게 줄이고 자동화를 증가시킬 수 있다.

전술한 설명은 본 개시를 정확한 형태 또는 개시된 특정 사용 분야로 제한하려는 것이 아니다. 이와 같이, 본 명세서에 명시적으로 설명되거나 묵시적이든 본 발명에 대한 다양한 대안적인 실시의 예들 및/또는 수정들이 본 발명에 비추어 가능할 것이다. 이와 같이 본 발명의 실시의 예들을 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항이 변경될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, '와이어'또는 '와이어들'이 언급되지만, 당업자는 특정 실시의 예에서 하나 이상의 전도체(예를 들어, 절연 또는 외부 피복이 없는 금속)가 대체될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 청구 범위에 의해서만 제한된다.

전술한 명세서에서, 본 개시는 특정 실시의 예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자라면, 본 명세서에 개시된 다양한 실시의 예는 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 다른 방식으로 수정되거나 달리 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 이 설명은 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 당업자에게 개시된 구조 케이블 어셈블리의 다양한 실시의 예를 만들고 이용하는 방식을 가르치기 위한 것이다. 본 명세서에 도시되고 설명된 개시의 형태는 대표적인 실시의 예로서 취해지는 것으로 이해되어야 한다. 등가의 요소 또는 소재는 본 명세서에서 대표적으로 예시되고 설명된 것으로 대체될 수 있다. 더욱이, 본 개시의 이러한 설명의 이점을 얻은 후 당업자에게 모두 명백한 바와 같이, 본 개시의 특정 특징은 다른 특징의 이용과 독립적으로 이용될 수 있다. 본 명세서를 기술하고 청구하는데 사용된 '포함하는', '포함하는', '포함하는', '구성하는', '가지고 있다', '이다'와 같은 표현들은 비배타적인 방식으로 해석되도록 의도되며, 즉 명시적으로 기술되지 않은 항목, 구성 요소 또는 요소도 존재하는 것으로 허용한다. 단수에 대한 언급은 또한 복수에 관한 것으로 해석되어야 한다.

또한, 여기에 개시된 다양한 실시의 예는 예시적이고 설명적인 의미로 취해져야 하며, 결코 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 모든 결합 참조(예를 들어, 부착된, 붙인, 결합된, 연결된 등)는 독자의 본 발명의 이해를 돕기 위해 사용될 뿐이며, 제한, 특히 본 명세서에 개시된 방법 및/또는 시스템의 위치, 방향 또는 사용에 대한 제한을 두지 않을 수 있다. 따라서, 결합 참조(있는 경우)는 광범위하게 해석되어야 한다. 더욱이, 이러한 결합 참조는 반드시 두 요소가 서로 직접 연결되어 있다고 추론할 필요는 없다.

또한, 모든 수와 관련된 용어, 예를 들어, 하지만 이에 제한되지 않는 '제 1', '제 2', '제 3', '1 차', '2 차', '주(主)' 또는 다른 임의의 일반적인 용어 및/또는 숫자 용어도 본 개시의 다양한 요소들, 실시의 예들, 변형들 및/또는 수정들에 대한 독자의 이해를 돕기 위해 단지 식별자로서 이용되어야 하고, 임의의 제한을 두지 않고, 특히 다른 요소, 실시의 예, 변형 및/또는 수정에 대한 임의의 요소, 실시의 예, 변형 및/또는 수정의 순서 또는 선호에 관한 어떠한 제한도 두지 않을 수 있다.

상기 도면에 도시된 하나 이상의 요소들은 또한 보다 분리된 또는 통합된 방식으로 구현될 수 있거나, 특정 응용에 따라 유용하다 할지라도 특정한 경우에서는 심지어 제거되거나 작동 불가능하게 될 수도 있다.

Claims

구조 케이블로서,
제1 전도체;
구조적 요소; 및
상기 제1 전도체 및 상기 구조적 요소 주위에 형성되는 중앙단부 및 말단부를 가지는 몸체를 포함하고,
상기 몸체는 비전도성 소재로 제조되는,
구조 케이블.
제1항에 있어서,
상기 제 1전도체에 연결된 상기 몸체의 중앙단부에 배치되는 제 1 커넥터; 및
상기 제 1 전도체에 연결되는 상기 몸체의 말단부에 배치되는 제 2 커넥터를 더 포함하는,
구조 케이블.
제2항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 커넥터들에 연결되는 제 2 전도체를 더 포함하는,
구조 케이블.
제3항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전도체에 연결되는 제 3 전도체를 더 포함하며, 상기 제1, 제 2 및 제 3 전도체들은 서로 동일 선상에 있는,
구조 케이블.
제3항에 있어서,
상기 몸체는 압출 공정에서 얻어진 압출물을 상기 전도체의 외면 및 상기 구조적 요소의 외면 주위로 흐르게 하고, 또한 상기 전도체의 외면 및 상기 구조적 요소의 외면 상에서 상기 압출물을 응고시키는 단계를 통해서 몰딩되는,
구조 케이블.
제3항에 있어서,
상기 구조적 요소는 비전도성 소재를 포함하는,
구조 케이블.
제3항에 있어서,
상기 몸체는 적층(lamination) 공정을 통해 형성되는,
구조 케이블.
제4항에 있어서,
상기 전도체들 사이의 거리는 반복가능한 피치(pitch)인,
구조 케이블.
제8항에 있어서,
복수 개의 전도체들로부터 인접하여 위치한 전도체들의 각 쌍 사이의 거리는 동일한,
구조 케이블.
제4항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 커넥터들은 그 안에 배치된 복수 개의 핀(pin)들을 가지는,
구조 케이블.
제10항에 있어서,
상기 복수 개의 핀들은 상기 구조적 요소의 일측에 선형으로 배치되는,
구조 케이블.
제11항에 있어서,
상기 복수 개의 핀들은 V형상이거나 개방형 삼각형인,
구조 케이블.
제11항에 있어서,
상기 핀들은 제 1 핀 세트 및 제 2 핀 세트를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 핀 세트들은 상기 구조적 요소의 마주보는 면들에 배치되는,
구조 케이블.
제13항에 있어서,
하나 이상의 핀들은 접지 전도체에 연결되고, 하나 이상의 핀들은 고속 데이터 통신 수행이 가능한 전도체에 연결되는,
구조 케이블.
제14항에 있어서,
상기 커넥터는 데이터 통신을 위한 전도체에 연결되는 핀들, 전력 전송을 위한 전도체에 연결된 핀들, 및 2차 버스로 이용하기 위해 전도체에 연결된 핀들을 포함하는,
구조 케이블.
제15항에 있어서,
상기 전도체는 40옴(Ω) 내지 50옴(Ω) 사이의 임피던스를 가지는,
구조 케이블.
구조 케이블로서,
제 1및 제 2커넥터들에 연결되는 제 1 및 제 2 전도체 ―상기 제 1 및 제 2 전도체는 고속 데이터 통신을 수행할 수 있음―;
전력을 전달할 수 있는 제 3 전도체;
구조적 요소; 및
상기 제1, 제 2, 및 제 3 전도체들 및 상기 구조적 요소 주위에 형성되는 중앙단부 및 말단부를 가지는 몸체를 포함하고,
상기 몸체는 비전도성 소재로 제조되는,
구조 케이블.
제17항에 있어서,
상기 제 1, 제 2, 및 제 3 전도체들에 연결된 제 1 및 제 2 커넥터들을 더 포함하는,
구조 케이블.
제18항에 있어서,
상기 제 1 커넥터는 제 1 핀 세트 및 제 2 핀 세트를 포함하는,
구조 케이블.
제19항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 핀 세트들은 상기 구조적 요소의 마주보는 면들에 배치되는,
구조 케이블.