JP2006228614A - 同軸コネクタ及び通信装置 - Google Patents

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Tsutomu Uratani
力 浦谷
Yuichi Maruyama
祐市 丸山
Hiromi Wakamatsu
弘己 若松
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Abstract

【課題】 機械的及び電気的に安定した状態でレセプタクルに結合でき、かつ、背が低い同軸コネクタ及び通信装置を提供する。
【解決手段】 横断面が略C字形状を有するばね接触部3は、レセプタクルの中心導体43の外周面に周方向においてn個の接点を有するようにn−1の曲部を有している。嵌合前、ばね接触部3は仮想径φ0.42mmの円Kと内接する寸法に設定され、二つの曲部R1,R2を有している。レセプタクルの中心導体43が圧入されると(嵌合後)、ばね接触部3は弾性限界以下の範囲内で、その径方向外方に変位し、外径φ0.45mmの中心導体43の外周面と3箇所の接点P1〜P3で圧接する。第1接点P1、第2接点P2及び第3接点P3は120°の等間隔で配置されている。
【選択図】 図6

Description

本発明は、同軸ケーブルを備えた同軸コネクタ、特に、携帯通信機器の構成部品等として使用される同軸コネクタ及び通信装置に関する。
特許文献1に記載されているように、従来のこの種の同軸コネクタとして、図12及び図13に示すものが知られている。図12に示す同軸コネクタのソケット60は、ばね性を有する金属からなり、各々の先端側にてレセプタクルの中心導体65の外周面に圧接する二枚のばね接触片60aを有している。これら2枚のばね接触片60aは結合部60bにより互いに一体に結合されている。つまり、断面略U字形のソケット60が、相手側レセプタクルの円筒型中心導体65を挟み込む構造になっている。ソケット60と円筒型中心導体65との接点は2箇所であり、ほぼ点接触である。
ところで、近年、通信機器は非常に小型で厚みも薄いものが普及しつつある。それに伴って、これらの機器に使用される電子部品も小型で背の低いものが使用されており、同軸コネクタにあっても、小型で低背化されたものが求められている。図12の同軸コネクタを低背化するためには、レセプタクルとの嵌合部分の長さを短くする必要がある。
しかしながら、同軸コネクタのレセプタクルとの嵌合部分の長さを短くすると、それに伴って、ソケット60の二枚のばね接触片60aの長さを短くしなければならない。そして、これらばね接触片60aは、その長さが短くなるにつれてばね限界(復帰力を失わずにもとの位置に復帰できるばね変位の限界値)が小さくなる。
このため、同軸コネクタを構成する部品の寸法のばらつきによっては、レセプタクルに同軸コネクタを結合させると、ばね接触片60aのばね変位がばね限界を越えてしまい、ばね接触片60aが破損する場合がある。あるいは、レセプタクルに同軸コネクタを何回か着脱すると、ばね接触片60aが十分な圧力でレセプタクルの中心導体65に圧接することができなくなる場合がある。従って、図12の同軸コネクタは、低背化によりレセプタクルとの安定な結合状態が損なわれるという問題を有していた。
また、図13に示す同軸コネクタのソケット70は、一定幅を有する板ばねを横断面形状がC字状となるように湾曲させた形状のばね接触部70aを有している。ばね接触部70aは、レセプタクルの中心導体75が圧入されると、その径方向外方に変位し、中心導体75の外周面にばね接触部70aの内周面の任意の部分が圧接する。つまり、C字形のばね接触部70aが、相手側レセプタクルの円筒型中心導体75を包み込む構造になっている。
しかしながら、図13の同軸コネクタは、ソケット70のばね接触部70aと円筒型中心導体75との接点位置が一定ではないため、接点の接触力が安定しないという問題があった。
特開平11−307158号公報
そこで、本発明の目的は、機械的及び電気的に安定した状態でレセプタクルに結合でき、かつ、背が低い同軸コネクタ及び通信装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係る同軸コネクタは、
(a)中心導体と外導体とを有した同軸ケーブルと、
(b)レセプタクルの外部導体に接触する筒状部を有し、前記同軸ケーブルの外導体に電気的に接続するハウジングと、
(c)前記レセプタクルの中心導体が圧入されて径方向外方に拡がり、該中心導体の外周面に圧接する横断面が略C字形状を有するばね接触部と、該ばね接触部から一体に引き出されかつ該ばね接触部の中心軸方向に対して略直交する方向に折曲された、前記同軸ケーブルの中心導体に接続される接続部とを有したソケットと、
(d)前記ソケットを収容する収容孔を有し、前記ハウジングの筒状部内に装着されるブッシングとを備え、
(e)前記ソケットのばね接触部は前記レセプタクルの中心導体の外周面に周方向においてn個の接点を有するようにn−1の曲部を有していること、
を特徴とする。
また、本発明に係る同軸コネクタは、ソケットのばね接触部とレセプタクルの中心導体が、略120°の間隔で配置された第1接点、第2接点及び第3接点を有し、かつ、ばね接触部は二つの曲部を有していてもよい。
さらに、ソケットのばね接触部は、レセプタクルの中心導体が圧入される前の状態において、レセプタクルの中心導体の中心から支点である第1接点までの距離L1と、レセプタクルの中心導体の中心から第2接点までの距離L2と、レセプタクルの中心導体の中心から第3接点までの距離L3との関係が、L1>L2>L3であり、レセプタクルの中心導体の半径をRとしたときにL1≦Rであることが好ましい。
また、ソケットと同軸ケーブルの中心導体とが接続される接続部と、ハウジングの蓋部との間には、厚さ0.15mm以下の絶縁シートが配置されていてもよい。
本発明によれば、ソケットのばね接触部とレセプタクルの中心導体とのn個の接点を、常に一定の位置に配置できるので、接点の接触力を安定させることができる。この結果、同軸ケーブルを機械的及び電気的に安定した状態でレセプタクルに結合でき、かつ、背が低い同軸コネクタが得られる。特に、ソケットのばね接触部とレセプタクルの中心導体が、略120°の間隔で配置された第1接点、第2接点及び第3接点を有する場合、ばね接触部は二つの曲部を有する簡素な構造となり、生産性の優れた同軸コネクタとなる。
さらに、ソケットと同軸ケーブルの中心導体とが接続される接続部と、ハウジングの蓋部との間に、厚さ0.15mm以下の絶縁シートを配置することにより、ソケットとハウジングの蓋部との間で電気的な絶縁を実現したうえで、同軸コネクタの高さを一層低くすることができる。
また、本発明に係る通信装置は、前述の特徴を有する同軸コネクタを備えることにより、低背化することができる。
以下、本発明に係る同軸コネクタ及び通信装置の実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、同軸コネクタ1は、同軸ケーブル26、ばね性を有する金属からなるハウジング21、ハウジング21内に装着される絶縁性を有する樹脂からなるブッシング22、ブッシング22に保持されるばね性を有する金属からなるソケット2、絶縁シート20を有している。
ハウジング21は、レセプタクル41の外部導体42に接触する筒状部24、該筒状部24の上部開口を覆う蓋部25、筒状部24から引き出されて同軸ケーブル26の外導体26aをその両側からそれぞれ覆う断面円弧状の一対のカバー部27、蓋部25から引き出されてカバー部27の上にカシメられてこれらカバー部27の上から同軸ケーブル26を把持するカシメ部28を有している。カシメ部28は、その一部が同軸ケーブル26の外皮26bの上にカシメられる爪部28aとなっている。ハウジング21の筒状部24内には、上部開口からブッシング22が挿入されて固定される。
筒状部24には、レセプタクル41の挿入方向に対して略垂直な方向に切り込み24bが設けられている。この切り込み24bによって、筒状部24の半径方向のばね剛性が弱くなり、レセプタクル41に挿抜するときのハウジング21の変形が弾性変形範囲内となる。
ブッシング22は、ハウジング21の筒状部24への挿入方向先端側(下部側)の外径が上部側の外径よりも小さく、テーパ状となっている。ブッシング22の上部には、径方向に突出した二つの突片22aが対向して設けられている。これら二つの突片22aは、筒状部24の上部開口側に形成された切欠き部24aに嵌合する。これにより、ブッシング22はハウジング21に対して位置決めされる。
さらに、ブッシング22は、後述するソケット2のばね接触部3の支持部3aが嵌合する四角形状の嵌合凹部32と、ブッシング22の中心軸の方向に貫通している、ソケット2のばね接触部3を収容するばね接触部収容孔35とを有している。ばね接触部収容孔35には、レセプタクル41の中心導体43の圧入により径方向外方に変位したソケット2のばね接触部3を受け入れるのに十分な空間が確保されている。
ソケット2は、ばね接触部3と、同軸ケーブル26の中心導体26cに接続される接続部9とを有している。ばね接触部3は、一定幅を有する板厚0.1mmの板ばね(リン青銅)を丸め加工して、横断面形状が略C字状となるように湾曲させたものである。ばね接触部3は、レセプタクル41の中心導体43が圧入されると、その径方向外方に変位し、中心導体43の外周面と所定の箇所で圧接する。ばね接触部3の内径は、弾性限界以下の範囲内で、中心導体43の外径より小さく設定される。また、ばね接触部3の下部側3b(図4参照)は面取り加工が施され、中心導体43が挿入し易い構造になっている。
また、ばね接触部3はその上部に支持部3aを有している。支持部3aはブッシング22の嵌合凹部32の寸法にほぼ等しい寸法を有しており、ばね接触部3から一体に引き出されている。支持部3aからは、同軸ケーブル26の中心導体26cを電気的に接続するための接続部9が一体に引き出されている。接続部9は、ばね接触部3の中心軸方向に対して直交する方向に折曲されている。
ソケット2は、図2に示すように、ばね接触部3の支持部3aがブッシング22の嵌合凹部32に嵌合すると共に、ばね接触部3がばね接触部収容孔35内に収容される。次に、ブッシング22をハウジング21の筒状部24内に収容する。ソケット2の接続部9上に、端末加工した同軸ケーブル26の中心導体26cの先端部が配置され、中心導体26cと接続部9がはんだ付けされる。これにより、ソケット2が同軸ケーブル26の中心導体26cに電気的に接続される。
そして、定形カットした絶縁シート20(厚さ:0.1〜0.15mm)がブッシング22の上面に設けた凹部22bに配置される。この状態で、ハウジング21の蓋部25を折り曲げブッシング22の上面に被せる。
これにより、図3に示すように、ソケット2と同軸ケーブル26の中心導体26cとが接続される接続部と、ハウジング21の蓋部25との間が、絶縁シート20で絶縁される。絶縁シート20には、厚みの薄いものを採用できるので、同軸コネクタ1の低背化が可能となる。なお、組立の際には、粘着性のある絶縁シート20を予め、ハウジング21の蓋部25の裏面に貼り付けておいてもよい(図2において点線にて表示している)。
次に、ハウジング21のカシメ部28を一対のカバー部27の上にカシメ付けてこれらカバー部27の上から同軸ケーブル26を把持する。さらに、爪部28aを同軸ケーブル26の外皮26bの上にカシメる。
こうして得られた同軸コネクタ1は、レセプタクル41に結合されると、図4及び図5に示すように、レセプタクル41の円筒型中心導体43がソケット2のばね接触部3に圧入される。中心導体43の先端部はR面又はC面となるように加工されている。ばね接触部3は、レセプタクル41の中心導体43の圧入によって径方向外方に変位し、そのばね力により中心導体43の外周面に圧接する。
より詳細に説明すると、図6(A)はレセプタクル41の中心導体43と嵌合する前のばね接触部3の形状(最適形状)を示す図であり、図6(B)は嵌合した後のばね接触部3の形状を示す図である。
図6(A)に示すように、嵌合前、ばね接触部3は仮想径φ0.42mmの円Kと内接するような寸法に設定される。ばね接触部3は二つの曲部R1,R2を有している。
そして、図6(B)に示すように、レセプタクル41の中心導体43が圧入されると(嵌合後)、ばね接触部3は弾性限界以下の範囲内で、その径方向外方に変位し、外径φ0.45mmの中心導体43の外周面と3箇所の接点P1〜P3で圧接する。第1接点P1、第2接点P2及び第3接点P3は120°の等間隔で配置され、各接点P1〜P3でのばね接触部3の抗力(反発力)は中心導体43の中心方向に向かって作用し、これを圧接力として利用する。
これにより、各圧接力がほぼ均等となり、安定した接触状態を維持できる。このような効果は、ばね接触部3は中心導体43の外周面に周方向においてn個の接点を有するようにn−1の曲部を有していることに起因する。即ち、ソケット2のばね接触部3とレセプタクル41の中心導体43との3個の接点P1〜P3を、常に一定の位置に配置でき、支点と力点の距離が変化しないので、接点の接触力を安定させることができる。
接点P1〜P3のうち第1接点P1がばね接触部3の固定点(支点)となる。なぜなら、ソケット2は支持部3aがブッシング22の嵌合凹部32に嵌合することにより位置決めされ、さらにブッシング22は突片22aがハウジング21の切欠き部24aに嵌合することにより位置決めされるからである。一方、第2接点P2及び第3接点P3が自由に変位することになる。
ここに、ソケット2のばね接触部3は、レセプタクル41の中心導体43が圧入される前の状態において、中心導体43の中心から支点である第1接点P1までの距離L1と、中心導体43の中心から第2接点P2までの距離L2と、中心導体43の中心から第3接点P3までの距離L3との関係が、L1>L2>L3であり、中心導体43の半径をRとしたときにL1≦Rであるように設定されている。
なお、接点がn個の場合には、支点である第1接点P1から一番離れた接点を第n接点Pnとし、中心導体43の中心から第n接点Pnまでの距離Lnとすれば、L1>L2…>Ln及びL1≦Rであるように設定すればよい。
これにより、ソケット2のばね接触部3とレセプタクル41の中心導体43の嵌合が始まると、中心導体43の先端部にR面もしくはC面が設けられているため、第3接点P3、第2接点P2の順にばね接触部3が変位する。従って、全ての接点P1〜P3で、ばね接触部3と中心導体43が確実に接触でき、ばね力を有効に使ったばね接触部3を実現できる。
第1接点P1を支点(固定点)とした場合は、第2接点P2が力点になる。第2接点P2を支点とした場合は、第3接点P3が力点になる。ばね接触部3の仮想径がレセプタクル41の中心導体43の直径より常に小さく設定されているので、第2接点P2は支点としての機能と力点としての機能の両方を担う。
従って、L1>L2>L3かつL1≦Rの条件を維持すれば、ばね接触部3の仮想径がφ0.42mmより小さくなった場合でも、曲部R1,R2が均等に塑性変形を起こすため、一度嵌合したばね接触部3は仮想径φ0.42mmの状態に移行し、その後は常に三つの接点P1〜P3の接触を最適な状態で維持でき、接点P1〜P3のうちいずれかの接点がオープンとなることはない。
なお、図7(B)に示すように距離L1〜L3の関係がL1<L2<L3である場合や、図7(C)に示すように距離L1〜L3の関係がL1>L2、かつ、L2<L3である場合には、第2接点P2や第3接点P3が形成されないので、ばね接触部3と中心導体43の接触状態が不安定になる。
また、図12に示した従来の同軸コネクタのソケット60のばね接触片60aとレセプタクルの中心導体65との接触部分が、中心導体65の軸方向に延在しているのに対して、本実施例の同軸コネクタ1のソケット2のばね接触部3とレセプタクル41の中心導体43との接触部分は、中心導体43の外周方向に延在している。従って、ソケット2とレセプタクル41の中心導体43との結合部分の高さを低くすることができる。
また、同軸コネクタ1を低背化しても、ソケット2のばね接触部3のばね限界は、レセプタクル41の中心導体43が圧入される圧入のストロークに関係なく常に一定となる。従って、ソケット2のばね接触部3は中心導体43に安定に接触し、同軸コネクタ1とレセプタクル41との結合状態の機械的及び電気的な信頼性や安定性を十分に確保することができる。この結果、機械的及び電気的に安定した状態でレセプタクルに結合でき、かつ、背が低い同軸コネクタが得られる。
また、前記第1実施例では、ソケット2のばね接触部3とレセプタクル41の中心導体43との接点Pが3個の例を説明したが、必ずしも3個に限定されるものではない。ソケット2のばね接触部3とレセプタクル41の中心導体43との接点数がn(n≧3)のときには、360°/nの等間隔で接点Pを配置すれば、接点Pの抗力を中心導体43の中心に向かわせることができ、前記第1実施例と同様の効果を奏することができる。
例えば、図8に示すように、ソケット2のばね接触部3とレセプタクル41の中心導体43との接点数が4個のときには、90°の等間隔で接点P1〜P4を配置すれば、接点P1〜P4の抗力を中心導体43の中心に向かわせることができる。図8(A)はレセプタクル41の中心導体43と嵌合する前のばね接触部3の形状(最適形状)を示す図であり、図8(B)は嵌合した後のばね接触部3の形状を示す図である。
また、図9に示すように、ソケット2のばね接触部3とレセプタクル41の中心導体43との接点数が5個のときには、72°の等間隔で接点P1〜P5を配置すれば、接点P1〜P5の抗力を中心導体43の中心に向かわせることができる。図9(A)はレセプタクル41の中心導体43と嵌合する前のばね接触部3の形状(最適形状)を示す図であり、図9(B)は嵌合した後のばね接触部3の形状を示す図である。
さらに、レセプタクル41の円筒型中心導体43の直径を常に同じ寸法と仮定すれば、接点の数を増やすにつれて、ばね接触部3と中心導体43を嵌合させたときの最外径の寸法が小さくなる。従って、レセプタクル41の外部導体42の直径を小さくでき、実装面積の小さい面実装同軸コネクタ1が実現できる。
次に、本発明に係る通信装置として携帯電話を例にして説明する。図10は携帯電話の高周波回路120を示し、該高周波回路120は、アンテナ素子122を備えるとともに、デュプレクサ123、接続器125、送信側アイソレータ131、送信側増幅器132、送信側段間用バンドパスフィルタ133、送信側ミキサ134、受信側増幅器135、受信側段間バンドパスフィルタ136、受信側ミキサ137、電圧制御発振器(VCO)138及びローカル用バンドパスフィルタ139によって構成されている。
ここに、接続器125として、前記同軸コネクタ1及びレセプタクル41を使用することができる。同軸ケーブル26の中心導体26cはアンテナ素子122に接続され、レセプタクル41の中心導体43はデュプレクサ123に接続される。なお、この接続関係は逆であってもよい。また、同軸コネクタ1及びレセプタクル41は、携帯電話に内蔵されている複数の基板間を接続するための接続器として使用することもできる。
なお、本発明に係る同軸コネクタ及び通信装置は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
例えば、図11(A)に示すように、レセプタクル41の中心導体43の外周面に突起45を設け、この突起45の部分でソケット2のばね接触部3と圧接するようにしてもよい。これにより、ばね接触部3の曲げ加工が簡単になるとともに、突起45がばね接触部3に点接触するので接点の抗力が大きくなる。
あるいは、図11(B)に示すように、ばね接触部3の内周面に凹部4を設け、この凹部4以外の部分で中心導体43と圧接するようにしてもよい。これにより、ばね接触部3の曲げ加工が簡単になる。
また、図11(C)に示すように、ばね接触部3の内周面に突起5を設け、この突起5の部分で中心導体43と圧接するようにしてもよい。突起5が中心導体43に点接触するので接点の抗力が大きくなる。
本発明に係る同軸コネクタの一つの実施例を示す分解斜視図。 図1に示した同軸コネクタの組立斜視図。 図2のIII−III断面図。 同軸コネクタのソケットとレセプタクルの中心導体の拡大斜視図。 同軸コネクタのソケットとレセプタクルの中心導体の嵌合状態を示す斜視図。 (A)はレセプタクルの中心導体と嵌合する前のばね接触部の形状(最適形状)を示す平面図、(B)は嵌合した後のばね接触部の形状を示す平面図。 ばね接触部の最適形状を説明するための説明図。 本発明に係る同軸コネクタの他の実施例を示すもので、(A)はレセプタクルの中心導体と嵌合する前のばね接触部の形状(最適形状)を示す平面図、(B)は嵌合した後のばね接触部の形状を示す平面図。 本発明に係る同軸コネクタの別の他の実施例を示すもので、(A)はレセプタクルの中心導体と嵌合する前のばね接触部の形状(最適形状)を示す平面図、(B)は嵌合した後のばね接触部の形状を示す平面図。 本発明に係る通信装置の高周波回路を示すブロック図。 本発明に係る同軸コネクタの変形例を示す平面図。 従来の同軸コネクタの一例を示す説明図。 従来の同軸コネクタの別の一例を示す説明図。
符号の説明
1…同軸コネクタ
2…ソケット
3…ばね接触部
9…接続部
20…絶縁シート
21…ハウジング
22…ブッシング
24…筒状部
26…同軸ケーブル
35…ばね接触部収容孔
41…レセプタクル
42…外部導体
43…中心導体
P1〜P5…接点
L1〜L3…距離

Claims (5)

  1. 中心導体と外導体とを有した同軸ケーブルと、
    レセプタクルの外部導体に接触する筒状部を有し、前記同軸ケーブルの外導体に電気的に接続するハウジングと、
    前記レセプタクルの中心導体が圧入されて径方向外方に拡がり、該中心導体の外周面に圧接する横断面が略C字形状を有するばね接触部と、該ばね接触部から一体に引き出されかつ該ばね接触部の中心軸方向に対して略直交する方向に折曲された、前記同軸ケーブルの中心導体に接続される接続部とを有したソケットと、
    前記ソケットを収容する収容孔を有し、前記ハウジングの筒状部内に装着されるブッシングとを備え、
    前記ソケットのばね接触部は前記レセプタクルの中心導体の外周面に周方向においてn個の接点を有するようにn−1の曲部を有していること、
    を特徴とする同軸コネクタ。
  2. 前記ソケットのばね接触部と前記レセプタクルの中心導体が、略120°の間隔で配置された第1接点、第2接点及び第3接点を有し、かつ、ばね接触部は二つの曲部を有していることを特徴とする請求項1に記載の同軸コネクタ。
  3. 前記ソケットのばね接触部は、前記レセプタクルの中心導体が圧入される前の状態において、レセプタクルの中心導体の中心から支点である第1接点までの距離L1と、レセプタクルの中心導体の中心から第2接点までの距離L2と、レセプタクルの中心導体の中心から第3接点までの距離L3との関係が、L1>L2>L3であり、レセプタクルの中心導体の半径をRとしたときにL1≦Rであることを特徴とする請求項2に記載の同軸コネクタ。
  4. 前記ソケットと前記同軸ケーブルの中心導体とが接続される接続部と、前記ハウジングの蓋部との間に、厚さ0.15mm以下の絶縁シートを配置したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の同軸コネクタ。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の同軸コネクタを備えたことを特徴とする通信装置。
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