(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッドケーブルであって、
少なくとも１つの撚り対の信号導体を内部に有する信号伝導コアと、
前記信号伝導コアの外側周囲を囲むように周状に配置された第１の編組金属電力導体と、
前記第１の編組金属電力導体及び前記信号伝導コアの間で、前記信号伝導コアの外側周囲を囲むように周状に配置された第２の編組金属電力導体と、
前記第１の編組金属電力導体及び前記第２の編組金属電力導体の間で、前記第２の編組金属電力導体の外側周囲を囲むように周状に配置された内側絶縁層と、
前記第１の編組金属電力伝導層の外側周囲を囲むように周状に配置された外側絶縁カバーと、
該ハイブリッドケーブルの端部に配置された第１のコネクタであって、前記信号導体のそれぞれに対してコネクタピン又は接触子付きレセプタクルの一方を有し、且つ前記編組金属電力導体のそれぞれに接続された電気接触子を有する、第１のコネクタと
を備え、
前記信号伝導コアは、非導電性カバーと、前記非導電性カバーの内部で前記撚り対の信号導体を囲む絶縁材とをさらに有するハイブリッドケーブル。
【請求項２】
２つの撚り対の信号導体を有する、請求項１に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項３】
前記信号導体は、毎秒１０メガビットのデータを送ることができる、請求項２に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項４】
前記信号導体は、毎秒１００メガビットのデータを送ることができる、請求項２に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項５】
４つの撚り対の信号導体を有する、請求項１に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項６】
前記信号導体は、毎秒１，０００メガビットのデータを送ることができる、請求項５に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のハイブリッドケーブルであって、
前記ハイブリッドケーブルの第２の端部に配置された第２のコネクタをさらに有し、前記第１の編組金属電力導体、前記第２の編組金属電力導体、及び前記撚り対の信号導体はそれぞれ、前記第１のコネクタから前記第２のコネクタに連続して延びる、ハイブリッドケーブル。
【請求項８】
ハイブリッドケーブルにおいて、
少なくとも１つの撚り対の信号導体を有する信号伝導コアであって、絶縁材をさらに有し、前記撚り対の信号導体が該信号伝導コア内に配置される信号伝導コアと、
前記信号伝導コアのまわりに周状に配置された第１の編組金属電力導体と、
前記第１の編組金属電力導体及び前記信号伝導コアの間で周状に配置された第２の編組金属電力導体と、
前記信号導体及び前記編組金属電力導体を囲んで配置された外側絶縁カバーと、
該ハイブリッドケーブルの端部に配置されたコネクタであって、前記信号導体のそれぞれに対してコネクタピン又はレセプタクルの一方を有し、且つ前記編組金属電力導体のそれぞれに接続された接触子を有するコネクタと、
前記コネクタのハウジングを覆い且つ前記コネクタを対になるコネクタに連結して前記コネクタを保護する金属カラーと
を備え、
前記信号伝導コアは、非導電性カバーをさらに有し、前記絶縁材は、前記非導電性カバーの内部で前記撚り対の信号導体を囲むハイブリッドケーブル。
【請求項９】
２つの撚り対の信号導体を有し、前記信号導体は、毎秒１０メガビットのデータを送ることができる、請求項８に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項１０】
前記信号導体は、毎秒１００メガビットのデータを送ることができる、請求項９に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項１１】
４つの撚り対の信号導体を有し、前記信号導体は、毎秒１，０００メガビットのデータを送ることができる、請求項８に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか一項に記載のハイブリッドケーブルであって、
前記ハイブリッドケーブルの第２の端部に配置された第２のコネクタをさらに有し、前記第１の編組金属電力導体、前記第２の編組金属電力導体、及び前記撚り対の信号導体はそれぞれ、前記第１のコネクタから前記第２のコネクタに連続して延びる、ハイブリッドケーブル。
【請求項１３】
前記信号伝導コアは、前記第１の編組金属電力導体の内側に配置された、強化部材をさらに有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のハイブリッドケーブル。
【請求項１４】
輸送手段において、
本体と、
電気システムによって接続される、固有にアドレス指定可能な複数の下位システムと、
複数の電気で作動するセンサ、複数の電力を動力とする装置、並びに、データを送る信号導体及び電力を伝導する電力導体をもつ少なくとも１つのハイブリッドケーブルを有する前記電気システムであって、前記信号導体が、毎秒１０メガビットのデータを送ることができ、前記複数の電気で作動するセンサ及び前記複数の電力を動力とする装置の少なくともいくつかが順次接続されている電気システムと
を備え、
前記ハイブリッドケーブルは、
少なくとも１つの撚り対の信号導体を内部に有する信号伝導コアと、
前記信号伝導コアの外側周囲を囲むように周状に配置された第１の編組金属電力導体と、
前記第１の編組金属電力導体及び前記信号伝導コアの間で、前記信号伝導コアの外側周囲を囲むように周状に配置された第２の編組金属電力導体と、
前記第１の編組金属電力導体及び前記第２の編組金属電力導体の間で、前記第２の編組金属電力導体の外側周囲を囲むように周状に配置された内側絶縁層と、
前記第１の編組金属電力伝導層の外側周囲を囲むように周状に配置された外側絶縁カバーと、
前記ハイブリッドケーブルの端部に配置された第１のコネクタであって、前記信号導体のそれぞれに対してコネクタピン又は接触子付きレセプタクルの一方を有し、且つ前記編組金属電力導体のそれぞれに接続された電気接触子を有する、第１のコネクタと
を備え、
前記複数の電力を動力とする装置及び前記複数の電気で作動するセンサの少なくともいくつかが、前記ハイブリッドケーブルを用いて順次接続され、
前記信号伝導コアは、非導電性カバーと、前記非導電性カバーの内部で前記撚り対の信号導体を囲む絶縁材とをさらに有する、輸送手段。
【請求項１５】
請求項１４に記載の輸送手段であって、
前記ハイブリッドケーブルの第２の端部に配置された第２のコネクタをさらに有し、前記第１の編組金属電力導体、前記第２の編組金属電力導体、及び前記撚り対の信号導体がそれぞれ、前記第１のコネクタから前記第２のコネクタに連続して延びる、輸送手段。
【請求項１６】
前記信号導体は、毎秒１００メガビットのデータを送ることができる、請求項１４または１５に記載の輸送手段。
【請求項１７】
４つの撚り対の信号導体を有し、前記信号導体は、毎秒１，０００メガビットのデータを送ることができる、請求項１４または１５に記載の輸送手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気装置又は電子装置間において、デジタル信号を運ぶ第１の導電体セットと、交流作動電力又は直流作動電力を運ぶ第２の導電体セットとを有するハイブリッドケーブルに関する。本発明は、特に、輸送手段（vehicle）又は他の人工構造物の電気システムを構成し且つ離して配置された装置間において、デジタル信号及び作動電力を運ぶのに使用するハイブリッドケーブルに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００７年６月６日に出願し、「仮想電気及び電子装置インターフェース並びに管理システム（VIRTUAL ELECTRICAL AND ELECTRONIC DEVICE INTERFACE AND MANAGEMENT SYSTEM）」と題した米国特許出願第６０／９３３，３５８号と、２００８年６月６日に出願し、「データ及び電力を送るハイブリッドケーブル（HYBRID CABLE FOR CONVEYING DATA AND POWER)」と題した米国特許出願第１２／１３４，４５４号との優先権を主張するものであり、これらの特許出願は、参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
輸送手段又は他の人工構造物の電気システム全体にわたって、デジタル通信及び電力供給の両方を処理する統合ネットワークを形成することは、多くの開発者の目標である。ネットワーク化した電気システムを構成する種々の電気／電子装置を接続する物理的接続要素の特性は、非常に重要である。物理的接続要素によって、データ通信及び電力供給の両面で、ネットワーク化された電気システムの構築、保守、及び変更の簡易化が促進されるようになることが好ましい。
【０００４】
従来の輸送手段の電気システム、例えば、量産自動車に使用される電気システムは、通常、専用の有線回路を備えたワイヤハーネスを使用して電力を分配し、専用の有線回路は、それぞれ離れた電気／電子装置から、その装置とつながっている電源及び／又は制御スイッチに延びている。さらに、大抵の従来の輸送手段配線システムは、物理的に分離した電力導体と（必要な場合に）信号導体とを利用する。そのような従来の配線システムは、通常は特定のモデル用であり、ネットワーク化の可能性が（あるとしても）限定されており、全体的な制御機能及びデータ収集機能を何ら提供しない。それ故、そのような配線システムは、ネットワーク通信及び電力供給を統合したものを容易に適用することができない。さらに、生産が開始されてしまうと、固定されたワイヤハーネスを利用する配線システムを変更することは非常に難しく、費用がかかる可能性がある。
【０００５】
従来の輸送手段の電気システムにおける別の欠点は、（特に、自動車分野によく見られるが、）複数の電気回路に対する共通の中性点接続（すなわち接地接続）として、輸送手段のシャーシやフレームを使用することが広く普及して実施されていることである。このことが実施されたのは、自動車開発の初期の頃までさかのぼり、おそらく、コスト抑制の理由から継続されてきた。しかし、接地接続又は中性点接続として輸送手段のフレームやシャーシを使用することで、問題が生じることがある。まず、輸送手段のフレームやシャーシへの接地接続部は、輸送手段の耐用期間中で緩みを生じやすい。そのように接地接続部が緩むことにより、劣化した接続部の前後で電圧が降下し、このため、システムの電力供給面で支障をきたす。さらに、接地接続部が緩むと、電磁ノイズが発生することもあり、この電磁ノイズは、輸送手段のラジオや音響システムなどの輸送手段における他のサブシステムによって、「雑音」として取り込まれるかもしれない。データネットワークが輸送手段にある場合、そのような電磁ノイズは、ネットワーク通信の動作に干渉することもある。
【０００６】
現在のところ、マイクロコントローラ及び他の電気／電子コンポーネントが、輸送手段内で相互接続される場合は、相互接続は通常、装置に特化した（例えば、インストルメントパネル全体にわたる）ローカルバスを介して行われるか、又は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）プロトコルを使用するような専用の低速バスを通じて行われるかのいずれかによる。そのような相互接続は、設計に費用がかかり、通常、専用のアーキテクチャ及びソフトウェアに依存する。さらに、これらの相互接続は、少なくとも一部で、データ転送速度が制限されているために、一般的には、総合診断、障害検出、及び保守に関連したデータ収集に対応することができない。
【０００７】
現代の輸送手段で使用される多数の電気装置、センサ、及び制御部をネットワークに、より良好に組み入れるために、より高いデータ転送速度が必要とされている。データ転送速度が良好になると、個々の装置を順次互いに接続して（例えば、「デイジーチェーンで接続して」）、ホストコンピュータを用いて高いレベルで制御し、監視することも可能となる。また、電磁ノイズをなくすことは、所望のデータ転送速度を達成するために重要である。
【０００８】
コンピュータの高速ネットワーク化では、広く使用される１０Ｂａｓｅ−Ｔ方式、１００Ｂａｓｅ−Ｔ方式、及び１０００Ｂａｓｅ−Ｔ（ギガビットイーサネット（登録商標））（Gigabit Ethernet（登録商標））方式を含む「撚り対線によるイーサネット（登録商標）（Ethernet（登録商標））」などの、標準ネットワーク物理的接続方式（standard networking physical connectivity methods）を使用したものが公知であるが、これらの物理的接続による解決手法では、輸送手段、例えば、量産自動車の電気システムを構成する電気／電子装置の大部分をネットワーク化するには不十分である。これは、これらの物理的接続が、通常では、電力供給面を満足させることができないからである。例えば、１０Ｂａｓｅ−Ｔ、１００Ｂａｓｅ−Ｔ、及び１０００Ｂａｓｅ−Ｔの物理的接続用に通常使用されるカテゴリ５、５ｅ、６ケーブルは、元来電力容量に限度があり、この電力容量は、輸送手段に見られる高電流装置、例えば、自動車の直流電気モータ、電磁クラッチ、ソレノイド、照明などを確実に扱うのには不十分である。パワーオーバイーサネット（登録商標）（ＰＯＥ）などの改良された電力供給方式でさえ、一般的に、輸送手段全体にわたる電気システムのネットワークに対して十分な電力を供給することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、ネットワーク化した電気システム内を物理的に接続し、ネットワーク化したシステムのデータ通信面と電力供給面とをともに満足させるハイブリッドケーブルが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様では、ハイブリッドケーブルは、少なくとも１つの撚り対の信号導体を有する信号伝導コアを備える。第１の編組金属電力導体及び第２の編組金属電力導体が、信号導体のまわりに周状に配置され、電力導体間には絶縁層が配置されている。外側絶縁カバーが、第１の編組金属電力伝導層及び第２の編組金属電力伝導層並びにコアを囲んで配置されている。ハイブリッドケーブルの端部に配置された第１のコネクタが、各信号導体に対して接続ピン又は接触子付きレセプタクルの一方を有し、且つ各編組金属電力導体に接続された電力接触子を有する。一変形形態では、ハイブリッドケーブルは、２つの撚り対の信号導体を有し、最大１０メガビット／秒（毎秒最大１０メガビット）又は最大１００メガビット／秒（毎秒最大１００メガビット）のデータを送ることができる。別の変形形態では、ハイブリッドケーブルは、最大１０００メガビット／秒（毎秒最大１０００メガビット）のデータを送ることができる、４つの撚り対の信号導体を有する。信号伝導コアは、第１の電力導体の内側に配置された、絶縁材又は強化部材の一方を有することができ、撚り対の信号導体はコア内に配置されている。ハイブリッドケーブルは、ハイブリッドケーブルの第２の端部に配置された第２のコネクタをさらに有することができ、第１の編組電力導体、第２の編組電力導体、及び撚り対の信号導体はそれぞれ、第１のコネクタから第２のコネクタに連続して延びている。
【００１１】
別の変形形態では、ハイブリッドケーブルは、少なくとも１つの撚り対の信号導体を有し、その信号導体のまわりに金属シールドが配置されている。第１の金属電力導体及び第２の金属電力導体が、信号導体に対して実質的に平行に配置され、外側絶縁カバーが、信号導体、金属シールド、及び電力導体を囲んで配置されている。ハイブリッドケーブルの第１の端部に配置されたコネクタが、各信号導体に対して接続ピン又はレセプタクルの一方を有し、且つ各電力伝導層に接続された接触子を有する。一変形形態では、ハイブリッドケーブルは、２つの撚り対の信号導体を有し、その信号導体は、最大１０メガビット／秒のデータを送ることができる。別の変形形態では、ハイブリッドケーブルは、４つの撚り対の信号導体を有し、その信号導体は、最大１０００メガビット／秒のデータを送ることができる。ハイブリッドケーブルは、ハイブリッドケーブルの第２の端部に配置された第２のコネクタを有することができ、第１の金属電力導体、第２の金属電力導体、及び撚り対の信号導体はそれぞれ、第１のコネクタから第２のコネクタに連続して延びている。
【００１２】
別の態様では、電気で作動するセンサと電力を動力とする装置とを有する電気システムを備える輸送手段は、データを送る信号導体と電力を伝導する電力導体とを有する少なくとも１つのハイブリッドケーブルを備え、信号導体は、最大１０メガビット／秒のデータを送ることができる。外側カバーが、信号導体及び電力導体を覆って配置され、電力を動力とする複数の装置が、ハイブリッドケーブルを用いて順次接続されている。
【００１３】
より完全に理解するために、添付の図面に関する説明をここで行う。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】本開示によるハイブリッドケーブルの概略図である。
【図１ｂ】輸送手段のネットワーク化した電気システム内を物理的に接続する、図１ａのハイブリッドケーブルの概略図である。
【図２ａ】本開示によるハイブリッドケーブルの横断面図である。
【図２ｂ】図２ａのケーブルで使用するコネクタの端面図である。
【図３】図２ｂの３−３線に沿って切り取った、図２ｂのコネクタの縦断面図である。
【図４】本開示によるハイブリッドケーブルの第１の代替実施形態の横断面図である。
【図５】図４のハイブリッドケーブルで使用するコネクタの端面図である。
【図６】本開示によるハイブリッドケーブルの参考例の部分斜視図である。
【図７】本開示によるハイブリッドケーブルを使用する車両の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで図面を参照すると、本明細書では、同様の要素を示すのに、同様の参照番号が全体にわたって使用されている。データ及び電力を送るハイブリッドケーブルの様々な図及び実施形態が、図示及び説明され、他の可能な実施形態も説明されている。図は必ずしも一定の尺度で描かれているわけではなく、場合によっては、単に図示を目的として、図面は、所々で、誇張され且つ／又は簡略化されている。当業者ならば、可能な実施形態についての下記の実施例を基にして、多くの可能な応用例及び変形形態を理解するであろう。
【００１６】
ここで図１ａを参照すると、本開示によるハイブリッドケーブル２０の概略図が示されており、ハイブリッドケーブル２０は、輸送手段又は他の人工構造物におけるネットワーク化された電気システム全体にわたって、デジタル信号及び電力の両方を運ぶように構成されている。この適用例において、「輸送手段」という用語は、それらに限定するものではないが、自動車、トラック、単車、列車、軽量軌道車両、モノレール、航空機、ヘリコプタ、ボート、船舶、潜水艦、及び宇宙船を含めた任意の可動な人工構造物を指すことができる。「他の人工構造物」という用語は、それらに限定するものではないが、オフィスビル、商業ビル、倉庫、集合住宅ビル、及び一戸建て住宅を含む不動な人工構造物を指すことができる。
【００１７】
ハイブリッドケーブル２０は、デジタルデータを運ぶ第１の内部導体セット（例えば、図２ａの導体１１４）と、電力（電流及び電圧）を運ぶ第２の内部導体セット（例えば、図２ａの導体１０４、１０８）とを含むケーブル部分２２を有する。コネクタ部材２４が、ケーブル部分２２の各端部に設けられている。各コネクタ部材２４は、コネクタ部材２４に取り付けられ且つ第１の内部導体セットのそれぞれに機能可能に接続された、複数の第１の電気端子２６と、コネクタ部材２４に取り付けられ且つ第２の内部導体セットのそれぞれに機能可能に接続された、複数の第２の電気端子２８とを有する。当然のことながら、一方のコネクタ部材２４の第１の電気端子２６及び第２の電気端子２８は、もう一方のコネクタ部材の各第１の電気端子及び各第２の電気端子と常に電気的に接続されているので、ケーブル２０が一方の端部の端子２６から他方の端部の端子２６にデータ信号を運び、一方の端部の端子２８から他方の端部の端子２８に電力を運ぶのが可能になる。実施形態によっては、ハイブリッドケーブル２０は、特定の浸入保護規格（ingress protection standard）（例えば、ＩＰ−６７又は同等のレベルの保護シールとしての資格を得るもの）を満たす防水コネクタ（図示せず）を有することができ、この浸入保護規格により、接続されるネットワーク装置に頑丈なインターフェースがもたらされる。
【００１８】
ハイブリッドケーブル２０の電力導体及び電力端子２８によって運ばれる電力は、所望の電圧又は所望の電圧範囲で、直流電流又は交流電流のいずれかの形態をとることができる。例えば、ハイブリッドケーブルの実装形態の中には、直流１２ボルトの電力の用途に対応しさえすればよいものもあり得るし、一方、他の実装形態では、より高い電圧、例えば、直流２４ボルト、直流４８ボルト、又は、５０Ｈｚ／６０Ｈｚで交流１１０ボルト／交流２２０ボルトなどを必要とすることもある。実施形態によっては、ハイブリッドケーブルの電圧／電力の定格は、色分けされたケーブル部分２２若しくはコネクタ部材２４を使用する、並びに／又は、電力的に適合しない機器を接続する可能性をなくすために異なった形に形成し且つキーを設けた、コネクタ部材２４及び／若しくは端子２６、２８を使用することによって、識別される。
【００１９】
さらに下記で説明するように、実施形態によっては、ハイブリッドケーブル２０のデータ導体及びデータ端子２６は、１つ又は複数の高速ネットワーク通信プロトコルに対応するように構成されている。例えば、ハイブリッドケーブル２０は、様々なレベルのイーサネット（登録商標）（例えば、１０ｂａｓｅＴ、１００ｂａｓｅＴ、及び１０００ｂａｓｅＴ）に対応することができる。他の実施形態では、イーサネット（登録商標）に加えて、又はこれの代替として、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコル、ファイヤワイヤ、ＣＡＮ、及びフッレクスレイ（Flexray）などのプロトコルに対応することができる。さらに別の実施形態では、コネクタ部材２４は、過酷な適用環境に適した温度定格をもつ耐蝕性材料から、航空宇宙規格で製造されてもよい。さらにほかの実施形態では、ケーブル部分２２は、整合する被覆物を有することができ、そして、ネットワークデータトラフィックに干渉しないレベルに、クロストーク（crosstalk）又は他のノイズを維持するのに十分なシールドで、被覆されてもよい。
【００２０】
変形形態によっては、ハイブリッドケーブル２０は、接地ループの防止、ノイズの低減、及び信頼性の向上のために、中性配線を単一ケーブルの概念の中に組み込んでいる。すでに説明したように、自動車、ボート、航空機、及び同様の環境のものは、従来から輸送手段の金属シャーシを直流動作電圧用のリターンパスとして使用してきた。このことは、主にコスト節減策として行われるが、下流に不具合をもたらす恐れがある。例えば、接地への複数の電気的接続部は、使用する材料の仕上げ及び組成に応じた異なるガルバニ電位状態となることがあり、このことは、すでに不良な動作環境にある場合、腐蝕を加速させる恐れがある。回路の電気抵抗は、時間の経過とともに変化することにより、同じ共通した接地に伝わる電圧を変化させることがあり、そして、回路経路間に電気ノイズをしばしば引き起こす。よって、本明細書に開示されるようなハイブリッドケーブル２０を使用することにより、これらの問題が最小化されるか又はなくなる。そして、それは、ハイブリッドケーブル２０が、気密性、高信頼性の接続部を有する保護された接地線として構成され、接続部が、電気回路のリターンパスを絶縁し、引き起こされる電気クロストークを最小限にするか又はなくすように設計されているためである。
【００２１】
ここで図１ｂを参照すると、輸送手段のネットワーク化された電気システム内を物理的に接続するハイブリッドケーブル２０の概略図が示されている。この実施形態では、電気システム３０は、ネットワークコントローラ３２、ハイブリッドな（hybrid）データ／電力スイッチ３４、及び３つの装置モジュール３６、３８、４０を有する。コントローラ３２は、デジタルデータ信号４４を用いてコンピュータ４６や他の制御装置と双方向通信を行うための、複数のデータ端子４２を有する。コントローラ３２はまた、電源５２から電力５０を受け取るための複数の電力端子４８を有する。コントローラはさらに、ケーブルインターフェース（cable interface）５４を有し、ケーブルインターフェース５４は、デジタルデータ信号４４を送信／受信するための端子と、電力５０を送るための他の端子とを含む。スイッチ３４は、１つの入力ポート５６及び３つの出力ポート５８を有し、各ポートは、ケーブルインターフェース５４を有し、ケーブルインターフェース５４は、デジタルデータ信号４４を送信／受信するための端子と、電力５０を受け取る（入力ポートの場合）か、又は送る（出力ポートの場合）ための他の端子とを含む。各装置モジュール３６、３８、４０は、電気／電子装置、このケースでは、ライト６０、燃料センダ（gas gauge sender）６２、及び回転計６４にそれぞれ動作可能に接続され、それにより、ネットワークコントローラ３２に装置６０、６２、６４を監視して操作することを可能にさせる低レベルのインターフェースが提供される。
【００２２】
引き続き図１ｂを参照すると、ハイブリッドケーブル２０は、各ネットワーク構成要素３２、３４、３６、３８、４０のケーブルインターフェース５４間に接続されている。ケーブルインターフェース５４の物理的構成は、ハイブリッドケーブル２０の端部部材２４と相互に嵌め合うことによって、ケーブル２０の各端部において装置同士の適切なデータ端子間又は電力端子間に電気的な導通をもたらすように選択されている。これにより、ネットワークにおけるデジタルデータ通信面及び電力供給面の両方のための、ネットワーク全体にわたる物理的な接続が得られる。すなわち、データ通信信号４４が、スイッチ３４を経由してコントローラ３２から装置モジュール３６、３８、４０に（そしてその逆に）双方向に進むのを可能にし、それと同時に、電力が、スイッチを経由してコントローラから装置モジュールに分配され、最終的には、装置６０、６２、６４が作動するようにこれらの装置に供給されるのを可能にする。
【００２３】
ここで図２ａを参照すると、本開示による別のハイブリッドケーブルのケーブル部分の横断面図が示されている。図示のように、ケーブル１００は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、又はテフロン（登録商標）などの適切な樹脂で形成することのできる外側カバー１０２を有する。第１の電力導体１０４が、カバー１０２の内側に配置されている。一変形形態では、電力導体１０４は、ケーブル１００の内部でカバー１０２の下に周を囲むように延びる編組金属被覆である。絶縁層１０６が、第１の編組導体１０４の下に配置されている。第２の電力導体１０８が、絶縁層１０６の下で軸方向に配置されている。一変形形態では、第２の電力導体１０８は、ケーブル１００の内部で絶縁層１０６の下に周を囲むように延びる第２の編組金属被覆を構成する。コア１３０が、第２の電力導体１０８の内側に配置されている。一変形形態では、コア１３０は、カバー１１０を有し、カバー１１０は、適切な樹脂から形成してもよい。２つの電力導体を使用することにより、電力導体１０４、１０８の一方は中性点接続又は接地接続することができるので、電力を動力とする装置を輸送手段のフレーム又はボディに接地する必要がなくなる。
【００２４】
撚り対の信号導体１１４が、コア１３０内に配置されている。図示した実施形態では、２つの撚り対の信号導体１１４が示されているが、他の変形形態では、単一の撚り対の信号導体が使用されてもよく、或いは３つ以上の撚り対の信号導体が使用されてもよい。この撚り対構成は、パルス状の直流電流が導体を流れて電磁誘導効果をもたらした場合に起こり得る、クロストークを低減するために使用される。２つの撚り対の信号導体は、１０Ｂａｓｅ−Ｔ又は１００Ｂａｓｅ−Ｔの物理的接続を使用して、１０メガビット／秒（毎秒１０メガビット）又は１００メガビット／秒（毎秒１００メガビット）のデータを送ることができる。４つの撚り対の信号導体を使用することにより、１０００Ｂａｓｅ−Ｔの物理的接続を用いて最大１０００メガビット／秒（毎秒最大１０００メガビット）を送ることができる。一変形形態では、絶縁材１１２が、コア１３０内で撚り対の信号導体１１４を囲んで配置される。
【００２５】
本明細書で使用される「電力導体」という用語は、ファンモータ、フロントガラスのワイパモータ、輸送手段のヘッドライト、テールライト、方向指示器、及び同様の電力を動力とした装置などの装置に作動電流を送る導体を指す。それ故、輸送手段の電力導体は、例えば、１アンペア以上の電流を運ぶことができる。また、「信号導体」という用語は、装置アドレス、センサ測定値、及び制御信号などのデータを送るのに電気的な小信号を使用する導体を指す。信号導体を流れる電流は通常、ミリアンペアの範囲にある。したがって、電力導体を流れる電流は、信号導体を流れる電流よりも１０００〜１００，０００倍程度大きくなり得る。
【００２６】
図２ｂは、ケーブル１００で使用するコネクタの端面図である。コネクタ１１６は、適切な非導電性材料で形成することのできるハウジング１１８を有する。図示のように、円形の金属ブレード又は突起１２０が、ハウジング１１８内に取り付けられている。ブレード１２０は、第１の電力導体１０４に接続され、その電力導体を流れる電流の流路を形成している。ブレード１２０は、第２のコネクタ又はレセプタクル（receptacle）内の嵌合する（mating）凹部又は相補的な凹部に挿入できるように構成されている。図示した実施形態では、ブレード１２０は、ハウジング１１８の内部で周を囲むように連続して延びている。他の変形形態では、ブレード１２０は、ハウジング１１８の内部で周を囲むように部分的に延びるか、又は、間隔をあけた複数の間隙を有するように配置された、複数の個別の接触子に分割することができる。
【００２７】
環状をした凹部１２２が、ハウジング１１８内でブレード１２０の半径方向内側に形成されている。凹部１２２内に取り付けられた接触子１２４が、第２の電力導体１０８に接続されている。接触子１２４は、対になるコネクタに第２の電力導体１０８を接続する電気接触子を形成している。図示した実施形態では、単一の円形をした接触子１２４が、環状の凹部１２２によって形成される円周をまわるように延びている。他の変形形態では、凹部１２２の円周を部分的にだけまわるように延びる単一の接触子１２４を使用するか、又は、複数の接触子１２４を、凹部１２２の円周をまわるように、間隙をあけて離して配置することができる。接触子１２４は、第２の電力導体１０８に接続されている。
【００２８】
図３は、図２ｂの３−３線に沿って切り取った、コネクタ１１６の縦断面図である。一変形形態では、雌ねじが切られた金属カラー１３４は、ハウジング１１８を覆うように使用され、コネクタ１１６を対になるコネクタに連結し、コネクタをさらに保護することができる。図示のように、コネクタピン１３２及びピンレセプタクル１２６が、コネクタ１１６において、環状をした凹部１２２の半径方向内側に配置されている。接触子１２８が、ピンレセプタクル１２６の内側に配置されている。ピン１３２及び接触子１２８は、コネクタ１１６を通る信号経路を形成している。ピン１３２及び接触子１２８は、撚り対の導体１１４にそれぞれ接続することができる。一変形形態では、１つのピン１３２及び１つのレセプタクル１２６を、ケーブル１００内の撚り対の信号導体１１４のそれぞれに対して設けることができる。
【００２９】
理解されるように、ハイブリッドケーブルアセンブリ１００は、電力及びデータを送る統合された手段を形成している。電力は、電力導体１０４、１０８を通じて送られ、一方、データ信号及び／又は制御信号は、撚り対の導体１１４を通じて送られる。電力導体１０４、１０８は、撚り対の信号導体１１４を電磁効果から遮蔽し、データ転送を改善する。
【００３０】
図４は、本開示によるハイブリッドケーブルの代替実施形態の横断面図である。図５は、図４のケーブル２００で使用するコネクタの端面図である。図１〜３に示した実施形態と同様に、（図４に示した）ケーブル２００は、カバー２０２、第１の電力導体２０４、絶縁層２０６、及び第２の電力導体２０８を有している。第１の電力導体２０４及び第２の電力導体２０８は、編組金属被覆とすることができる。コア２３０が、第２の導体２０８の半径方向内側に配置されている。コア２３０は、適切な非導電性材料で形成されたカバー２１０を有することができる。４つの撚り対の信号導体２１４がコア２３０内に配置されている。コア２３０はまた、撚り対の信号導体２１４を囲んで配置された絶縁材２１２を有することができる。一変形形態では、コア２３０は、強化部材２３６を有することにより、ケーブルアセンブリ２００の強度を高め、撚り対の導体２１４の保護を強化することができる。強化部材２３６は、ワイヤ、樹脂フィラメント若しくは樹脂ストランド、及び／又は他の適切な繊維質で形成することができる。
【００３１】
図５を参照すると、コネクタ２１６は、図２ｂ及び図３に示したコネクタ１１６に構造上類似している。ハウジング２１８はハウジング１１８と同様であり、ブレード２２０はブレード１２０と同様であり、接触子２２４は接触子１２４と同様である。撚り対の信号導体２１４は、図１〜３に示した実施形態に関連してすでに説明したものと同様にして、ピン２３２とピンレセプタクル２２６内の接触子２２８とに接続されている。金属製若しくは樹脂製の、シールド又はカバー（図示せず）が、図３のカラー１３４と同様に、対になるコネクタ又はレセプタクルにコネクタ２１６を連結し且つ接続部を保護するために、設けられてよい。
【００３２】
図６は、本開示による参考例のハイブリッドケーブルの斜視図である。図示のように、ハイブリッドケーブル３００は、カバー３０２を有し、カバー３０２は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、及び／又はテフロン（登録商標）などの適切な樹脂で形成できる。一変形形態では、雄コネクタ３１２は、ハイブリッドケーブル３００の端部に取り付けられている。図示のように、コネクタ３１２は、ハウジング３１４と、第１の電力用突起３１６及び第２の電力用突起３１８とを有し、第１の電力用突起３１６及び第２の電力用突起３１８は、電力リード線又は電力導体３０４、３０６にそれぞれ接続されている。コネクタ３１２はまた、金属製のシールド３２０の内側に取り付けられた複数の信号伝送ピン３２２を有する。ピン３２２は、信号導体３０８に接続されており、信号導体３０８は、図１に示したものと同様の撚り対の導体とすることができる。一参考例では、信号導体３０８は、導体を電磁干渉から遮蔽するために、シールド３２０に接続された編組金属被覆３１０で覆われている。電力導体３０４、３０６は信号導体３０８とともに、カバー３０２で覆われている。ハイブリッドケーブル３００は、単一の統合されたケーブルを通じて、電力及びデータの両方を送る。図示した参考例では、４つの撚り対の信号導体３０８が示されているが、使用する数量はそれより少なくても、又は多くてもよい。４つの撚り対の信号導体を使用することで、１，０００Ｂａｓｅ−Ｔの物理的接続が可能になる。
【００３３】
図７は、本開示によるハイブリッドケーブルを利用する車両４００の概略図である。一変形形態では、ホストコンピュータ４０２が、電気機器を制御するために、且つ車両に配置された各種センサから入力信号を受け取り、この信号を処理するために設けられている。一変形形態では、図１ａ、図４、及び図６に関連して説明したものと同様に、ハイブリッドケーブル４０８が使用されて、ホストコンピュータ４０２を各種装置及びセンサに接続している。例えば、ケーブル４０８を使用して、ホストコンピュータ４０２をフロントガラスのワイパモータ４０４、エンジン制御モジュール４０６、及びヘッドライト４１０に接続することができる。ハイブリッドケーブル４０８を使用することで、これらの装置を「デイジーチェーン」で順次接続することが可能になり、それによって、各装置に対して別々に配線する必要がなくなる。各装置には、ネットワークアダプタを設けることができ、且つ／又は、装置から発信する信号若しくは装置に送られる信号を識別するために、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）やイーサネット（登録商標）ハードウェアアドレス（ＥＨＡ）などの固有のアドレスを割り当てることができる。ハイブリッドケーブル４０８を利用してホストコンピュータ４０２に接続できる他の装置には、圧力センサ及び温度センサと、車両のシートに取り付けられた搭乗者存在センサ（passenger presence sensor）と、車両のタンク内の燃料の量及び車両のエンジンへの燃料の流れを監視するレベルセンサ及び流量計とがある。ハイブリッドケーブルを通じて送られるデータを使用することにより、車両の動作及び性能を反映する情報を監視及び収集し、それと同時に、電力を動力とする装置に作動電力を供給することができる。
【００３４】
このデータ及び電力を送るハイブリッドケーブルによって、自動車などの輸送手段において使用するように構成された、電力及びデータを送るハイブリッドケーブルが得られることは、本開示の恩恵を受ける当業者には理解されるであろう。当然のことながら、本明細書の図面及び詳細な説明は、限定的にではなく例示的に考えられるものであると理解すべきであり、開示した特定の形態及び実施例に限定していることを意図とするものではない。それどころか、当業者にとって明らかな、任意のさらなる修正、変更、再構成、置換、代替、設計選択、及び実施形態が、添付の請求項によって定義されるように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、含まれている。それ故、添付の請求項が、かかるさらなる修正、変更、再構成、置換、代替、設計選択、及び実施形態をすべて包含すると解釈されることが意図されている。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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