具有绞合线对的线缆的制作方法

本发明涉及一种具有至少两个线对的线缆，其中线对被构造成用于传输差分数据信号。特别地，本发明涉及一种例如usb3.0线缆或usb3.1线缆的usb线缆。

背景技术：

usb信号的传输对于极其广泛的技术应用领域是必要的。例如，为了允许插接usb设备，在车辆的后部可能需要usb插座，这意味着需要将usb线缆从前部穿过车辆引到后部。在不同场所(办公室、公共机构、交通工具等)也可能需要用于连接usb设备的usb插座或usb连接，由此，为了该目的需要在这些场所设置usb线缆。

传统的usb2接口(例如usb2.0接口)仅具有一个信号线对(d+和d-)和用于供电的线对(gnd、vbus)。数据传输经由信号线对对称地进行，数据信号(“信号部”)通过信号线对中的一根线传输、相应的反向数据信号(“参照部”)通过另一根线传输。为此，为了使传输干扰最小化，用于传输usb2信号的线缆使用两根捻合的和被遮蔽的线作为信号导体对。信号接收器决定了经由信号线对差分传输的数据信号的差分电压，使得作用在信号线对的两根线上的相同程度的信号干扰被消除。

几年前引入了usb3标准。除了上述连接(d+、d-、gnd、vbus)之外，usb3接口(例如usb3.0接口)具有至少另外两个信号线对(sstx+和sstx-；ssrx+和ssrx-)。差分数据信号经由这两个信号线对中的各个信号线对传输。总体而言，这允许实现比传统的usb2标准更高的数据速率。

图2示出了传统的usb3.0线缆。图2示出了三个捻合线对(捻合对112、114、116)，其中各个捻合线对均构造用于传输差分数据信号。漏极引线115形式的接地导体能够设置成邻近捻合线对。除此之外，设置两根(未加捻)的线122、124用于供电。单独的线对被箔屏蔽件包围，并且所有的线都被共用屏蔽件130和保护鞘150包围。此外，为了保证线缆截面为圆形，可以设置填料元件140。

已经发现，在这种传统的线配置中，取决于线缆中的线对的路径和线对之间的距离，各单独线对之间可能发生不同强度的串扰。另外，传统的usb3.0线缆相对较厚，使得简单且节省空间的安装变得困难。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的是使上述类型的线缆更加紧凑并且同时保证抵抗外部干扰和由相邻的线对引起的干扰的满意的保护。

根据本发明，该目的通过根据方案1的线缆得以解决。本发明的有利的进一步发展描述在从属方案中。在根据本发明的线缆中，至少两个线对围绕共同的绞合中心呈螺旋线形状沿着线缆的纵向延伸。

换言之，线对的各根线并非总是捻合在一起；而是线对围绕共同的绞合中心绞合在一起。另外，由于根据本发明的绞合，各线对的相互路径(mutualpath)和沿着线缆与相邻线对的距离都是预定的，使得能够预期每线缆单元长度的可预测的、恒定的串扰水平。此外，由于围绕绞合中心的各线对的有序的路径，能够使线缆更紧凑并因此比传统线缆更薄且更省空间，因此能够降低投入安装的努力和降低运输成本。

与如图2所示的例如usb3.x线缆的具有可比较的内导体或线截面的传统线缆比较，根据本发明的线对配置使线缆直径降低约20％至约40％、特别地降低约30％。例如，具有可比较的线截面的传统usb3线缆的线缆直径在7mm至8mm之间。相比之下，根据本发明的usb3线缆具有5mm至6mm之间的线缆直径，特别地具有约5.5mm的线缆直径。

优选地，根据本发明的线缆具有围绕共同的绞合中心呈螺旋线形状延伸的正好三个线对。如果线缆是usb3.x线缆，则三个线对代表上述的导体对sstx+和sstx-；ssrx+和ssrx-；d+和d-。可选地，也能够构造用于差分信号传输的四个和更多个线对。

为了实现线缆的特别紧凑的设计，已经证实有利的是：共同的绞合中心包括一根附加的线，该附加的线优选地在线缆的中央延伸，该附加的线特别是usb线缆的载流线(vbus)。通过具有沿线缆中央延伸的附加线的形式的绞合中心，其中线对围绕该绞合中心呈螺旋线形状延伸，也能够通过简单的方式，在不需要大量的填料元件的情况下，保证线缆的期望的圆度。

优选地，附加线具有截面面积比差分线对的导体的截面面积大的导体。一方面，这能够有助于围绕附加线的绞合的制造。例如，附加线的截面面积能够根据待围绕附加线绞合的线对的数量增加。此外，更高的电流强度或更高的电功率能够经由具有更大导体截面的线来传导。线对中各线的导体直径优选地小于附加线的导体直径的一半。

为了允许例如通过usb接口的移动设备的快速充电所需的可能必要的2a或者更高的高电流强度，已经证实有效的是：附加线的导体的截面面积是大于0.5mm²且小于1.5mm²、特别地大约为0.75mm²。特别是根据本发明的线缆用于汽车应用中时，由于已经能够经由根据本发明的线缆传导高电功率，所以在这种情况下可以免去除usb线缆之外的附加电缆的铺设。

优选地，附加线的导体包括十根或更多的、特别地15根或更多的铜线，铜线具有小于0.5mm、特别地小于0.25mm的直径。在hf技术方面，附加线的绝缘材料能够由“差”的材料、也就是说具有高耗散因子或高衰减的材料构成。例如，附加线的绝缘是聚氯乙烯(pvc)绝缘。这样，能够抑制线缆内的能够例如导致sstx/ssrx-线对之间的耦合增加的干扰的传播。

usb线缆通常具有屏蔽件，该屏蔽件为例如编织屏蔽件的形式。优选地，这种包围所有线对的共用屏蔽件也设置在根据本发明的线缆中。该屏蔽件优选地接地并且特别优选地形成线缆的接地导体(gnd)。这意味着能够在线缆中去除以附加线形式出现在传统usb线缆中的接地导体(图2中的附图标记124)。换言之，存在的屏蔽件形成接地导体，因此能够进一步提高线缆的紧凑性，同时保持屏蔽效果。特别地，在这种情况下能够以单线即usb线缆的载流线的形式设计绞合中心，因为不存在其它产生干扰的线，所以这使得绞合线缆的制造变得更加简单。

为了实现对于外部干扰的有效抑制，已经证实有效的是：各线对的螺旋线形状的节距大于40mm且小于120mm，优选地大于60mm且小于100mm，特别地为约80mm。节距是为了绕绞合中心缠绕360°，线对所需要的沿线缆的纵向的距离的长度。

与此同时，优选地在贯穿线缆的(所有)截面平面中，线对中的线之间的距离小于相邻线对之间的距离。特别地，至少两个线对中的两根线彼此直接相邻，同时它们与相邻最近的线对保持一定距离。为此，能够在各线对之间设置分隔元件，其中分隔元件能够与线对一起围绕共同的绞合中心绞合。因此，各线对以特别有序和紧凑的排列方式贯穿所述线缆。

在本发明的可选的实施方式中，至少两个线对中的两根线设置为彼此相邻，同时至少第三线对中的两根线设置为彼此间隔开一定距离。例如，第三线对中的两根线配置在绞合中心的相反两侧和/或相对于另外两个线对偏移约90°。优选地第三线对是usb线缆的高速线对(d+和d-)，其它两个线对是usb线缆的超高速线对(sstx+和sstx-；ssrx+和ssrx-)。重要的是至少一个第三线对的线也围绕共同的绞合中心绞合。优选地，至少两个线对具有独立的屏蔽件，该屏蔽件优选地为包住线对的箔屏蔽件的形式。为了实现紧凑的配置，各线对的箔屏蔽件由此能够相切地抵靠着形成绞合中心的附加线。

在本发明的第一个可能的实施方式中，线缆的所有线对，在usb3线缆的情形中所有的三个线对，都具有独立的屏蔽件。在本发明的第二个可能的实施方式中，线缆的至少两个线对，在usb3线缆的情形中两个超高速对，都具有独立的屏蔽件，但至少线缆的第三线对，在usb3线缆的情形中高速对d+、d-，不具有独立的屏蔽件。在后者的情形中有利的是：第三线对的线以距离彼此适当距离的方式、优选地位于绞合中心的相反两侧地配置在线缆中。特别地，在后者的情形中有利的是：第三线对的两根线配置成与包围所有线对的共用屏蔽件相邻，使得保证了这些线与接地的“共用屏蔽件”的最大耦合。在这种情况下，由于从第三线对的线产生的电场被导向附近的共用屏蔽件，而非导向载流线延伸的线缆中心的方向，随着从沿着线缆中心向下延伸的载流线中良好去耦，可以说成是经由第三线对的“准接地参考传输”。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，例如箔屏蔽件的包围线对的屏蔽件与线缆的前述包围所有线对的集体屏蔽件(“共用屏蔽件”)发生电接触。如果共用屏蔽件接地，就意味着各线对的屏蔽件也接地或处于共同的电平。由此证明有效的是：由制造工艺造成的箔屏蔽件的间隙放射状地向外指向并因此面向共用屏蔽件。此外，在这种情况下例如漏极引线的接地导体可以被除去，而在传统线缆中，除了线对中的两根线外，接地导体通常设置在箔屏蔽件内。

还证明有效的是：在贯穿线缆的(所有)截面平面中，线对的单独的线均设置在距离绞合中心大致相同的距离处。换言之，线对的各线的中心均落在围绕绞合中心的圆上。

由于在贯穿线缆的(所有)截面平面中，线对相对绞合中心以大致旋转对称的方式布置，因此线缆的紧凑性能够得到进一步提升。特别优选地，线对(或者线对的线的中心)大致落在包围绞合中心的等边三角形或正方形的边上。在等边三角形的情况中，设置最多三个线对——三角形的每条边上各有一个线对——在正方形的情况中设置最多四个线对——正方形的每条边上各有一个线对。

通过在线缆的纵向上以绳索状的方式延伸的填料元件能够确保各线对之间的特定的距离，其中填料元件能够与线对一起围绕共同的绞合中心呈螺旋线形状延伸。可选地或额外地，填料元件能够配置在线缆内，使得整体上产生大致圆形的线缆截面。可选地或额外地，能够设置具有与线对的线的截面大致相对应的截面的填料元件，使得不仅线对、还有填料元件对均能够围绕绞合中心呈螺旋线形状延伸并且形成整体上旋转对称的配置。例如，在通过线缆的截面平面中，三个线对和一对填料元件位于正方形的四条边并且围绕共同的绞合中心绞合。

在优选的实施方式中，除了线对和布置在中心的附加线外，附加的导体在线缆中延伸。这些附加的导体可以根据要求设置用于数据信号、控制信号、电流或类似项的传输。附加的导体不必围绕共同绞合中心呈螺旋线形状延伸；如果必要这些导体也能采用一条直线路径。可选地或附加地，附加的导体可以设置成取代前述绳索状的填料元件并填补它们在线缆中的位置。

优选地，在线缆的每一个截面平面中，每一个线对可以分派一条直线，该直线通过绞合中心且在线对中的线之间而不与线对中的线相交。

在优选的实施方式中，填料元件沿线缆的纵向以绳索状的方式延伸，填料元件和线对一起围绕共同的绞合中心呈螺旋线形状延伸，这保证了线对之间的特定的距离并且填料元件被模制于绞合中心。这使得能够去除诸如独立填料元件的独立部件形式的填料元件，并且通过这种方式简化线缆的制造和与线缆的制造相关的后勤。模制的填料元件能够由用于包覆绞合中心的线的绝缘的材料形成。这意味着绞合中心能够与完整模制填料元件形成单件式并形成线缆和/或线对能够部分嵌入的沟槽或凹部。

在优选的实施方式中，线对的两个电导体被共同的电绝缘的鞘包覆。这简化了这种线对的制造。

在优选的实施方式中，单独的线的电导体被椭圆截面的电绝缘的鞘包覆。单独的线可以是附加线对的两根线中的一根线。这也使得能够去除填料元件并因此简化线缆的制造。

附图说明

下文参照附图描述本发明，附图示出了对于本发明重要的和在描述中未详细解释的本发明的细节，其中：

图1a示出了根据本发明的线缆的第一实施方式的截面图(左)和侧视图(右)，

图1b示出了根据本发明的线缆的第二实施方式的截面图(左)和侧视图(右)，

图2示出了传统的usb3.0线缆的截面图，

图3示出了根据本发明的线缆的第三实施方式的截面图，

图4a示出了根据本发明的线缆的第四实施方式的截面图，

图4b示出了根据本发明的线缆的线对的另一实施方式的截面图，以及

图5示出了根据本发明的线缆的第五实施方式的截面图。

具体实施方式

在图1a中，左侧示出了本发明的第一实施方式的截面图，右侧的部分省略的侧视图示出了这个实施方式的纵向视图。示出了具有总共三个均被构造用于差分数据信号传输的线对12、14、16的usb3.x线缆10。各个线对均具有两根彼此紧邻延伸的相邻的线13并且被例如箔屏蔽件的单独的屏蔽件15包围。

由镀锡的铜线构成的单独的线13具有在0.05mm²至0.2mm²之间的导体截面和聚丙烯(pp)绝缘材料。

线对围绕共同的绞合中心20呈螺旋线形状地沿线缆10的纵向l延伸，其中绞合中心由在线缆的中心延伸的、具有大的导体直径x的附加线22形成。换言之，各线对的线并未捻合在一起；而是线对绞合在一起形成了单股，这导致了特别紧凑和稳定的线缆。绞合的节距为大约80mm，其中根据要求、根据线对的数量和绞合中心20的直径，其它的节距也是可能的。线缆的总直径在5mm和6mm之间。可比的传统usb线缆具有大约大20％到40％的总直径。

附加线22的导体24的截面面积为大约0.75mm²，同时线对12、14、16的导体25的截面面积为大约0.14mm²。这意味着线对的导体25的直径y小于导体24的直径x的一半。中央的附加线22被构造用于大于2a的大电流的传输。附加线22形成了usb线缆的载流线。

线缆10还包括由镀锡铜线制成的编织物形式的、包围所有线的共用屏蔽件30，共用屏蔽件30形成usb线缆的接地导体。因此能够省略在线缆内部延伸的附加的接地线。各线对的箔屏蔽件15与共用屏蔽件30发生电接触。因此不必需要在箔屏蔽件15内延伸的附加的漏极引线(drainwire)。

如能够在左侧示出的截面图中清楚地看见的，三个线对12、14、16以大体上旋转对称的方式、三重旋转对称地围绕附加线22配置。换言之，各个线对在它们之间围成相对于绞合中心20的约120度角。该旋转对称的配置借助于填料元件41来保证，填料元件41配置在线对12、14、16之间并且也围绕绞合中心20绞合。

线缆10被能够由例如聚氯乙烯(pvc)形成的保护鞘50包围。

在图1b中，左侧示出了本发明的第二实施方式的截面图，右侧的部分省略的侧视图示出了这个实施方式的纵向视图。该线缆10’也是具有总共三个均用于差分数据信号传输的线对12、14、16的usb线缆(usb3.x线缆)。除了具有下面描述的特征之外，根据第二实施方式的线缆10’与根据第一实施方式的线缆10一致，因而可以参照上述阐释。

三个线对12、14、16还围绕由载流线22形成的共同的绞合中心20以螺旋线形状、在截面中大致旋转对称排列的方式延伸。然而，与在第一实施方式中不同，在该情况中的旋转对称是四重的，其中一对填料元件40占据了(不存在的)第四线对的空间。换言之，在每个截面平面中，三个线对12、14、16和填料元件对40各位于包围绞合中心20的正方形的一条边上。因此，填料元件40的直径大体上与线对12、14、16的线13的直径一致。

线对相对于绞合中心20在它们之间围成约90°角。

根据需要，为了保证线对12、14、16的特定的共同排列和/或为了在没有任何凹陷等的情况下产生圆形线缆整体，可以设置另外的填料元件40、41。能够在用于传输数据、信号、电流等的线缆内设置附加的导体来代替(非导电性的)填料元件40、41。可选地或附加地，能够在线缆内设置例如线性附加导体的非绞合导体。

图3示出了根据本发明的usb3.x线缆10”的第三实施方式的截面图。该线缆10”具有两个线对112、114(usb线缆的两个超高速对)，线对112、114均被与共用屏蔽件30发生电接触的单独的箔屏蔽件15包围。这两个线对112、114配置在中央载流线22的相反两侧并围绕由线22形成的共同绞合中心20呈螺旋线形状延伸。第三线对116(高速对d+、d-)的两根线彼此间隔开一定距离地配置在线缆内、在中央载流线22的相反两侧，并且均相对于两个线对112、114偏移约90°。第三线对116的线也围绕绞合中心20绞合，使得除了围绕绞合中心20旋转，线缆在任意截面平面都具有相同的配置。因此，第三线对116的两根线布置成与接地的共用屏蔽件30直接相邻，使得在中央载流线22的方向上几乎没有任何耦合地发生准接地参考传输(quasiground-referencedtransmission)。

总体而言，围绕绞合中心20的线的大体上四重旋转对称的布置产生了：其中一方面两个线对112、114在线缆10”内彼此相对地放置，另一方面第三线对116的两根单独的线在线缆10”内彼此相对地放置。

图3还示出了在该实施方式中四个填料元件40配置在绞合中心20和两个线对112、114以及第三线对116之间。

还应注意共用屏蔽件30包括导电丝和/或导电线和/或导电箔的编织物。

另外，参照上述本发明的第一实施方式和第二实施方式的特征也能够设置于第三实施方式。

图4a示出了根据本发明的usb3.x线缆10”’的第四实施方式的截面图，其与第三实施方式的不同在于：绞合中心20模制有填料元件40a。本实施方式中的模制的填料元件40a由包覆线22的绝缘材料形成。因此，在第四实施方式中，绞合中心20与模制于其上的填料元件40a形成为单件。具有模制的填料元件40a的绞合中心20还形成有供两个线对112、114和第三线对116至少部分嵌入的沟槽或凹部。

另外，参照上述本发明的第一实施方式、第二实施方式和第三实施方式的特征也能够设置于第四实施方式。

图4b示出了两个线对112、114的另一实施方式，其与第三实施方式的不同在于：两个线对112、114的两个电导体被共同的电绝缘的鞘200包围。

图5示出了根据本发明的usb3.x线缆10””的第五实施方式的截面图，其与第四实施方式的不同在于：包围第三线对116的两个电导体的两个鞘202a、202b的截面是椭圆的。

在本实施方式中，绞合中心20能够具有如图3所示的第三实施方式中的圆形截面。然而可选地，绞合中心20还能够具有类似第四实施方式的模制于绞合中心20上的填料元件40a。此外，本第五实施方式能够具有图3和图4a所示的两个线对112、114的实施方式或图4b所示的两个线对112、114的实施方式。

本发明不限于所述的实施方式。特别地，根据本发明的线缆不必是usb线缆。此外，根据本发明的线缆也能够包含仅仅两个或多于三个绞合线对。为了保证旋转对称的结构，多于一个的线对能够被一对填料元件取代。根据本发明特别重要的是围绕共同绞合中心的线对的绞合，其中绞合中心优选地由usb线缆的配置在中央的载流线形成。