JP2006302790A - 同軸ケーブル及び同軸コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】同軸コネクタに組み付けされた同軸ケーブルに引っ張り力が加わった時に、シールド導体やシースは外導体端子に固着されているにも拘らず、内導体端子が誘導体から抜けて導通しなくなることのないような、端子の信頼性に優れた同軸ケーブル及び同軸コネクタを提供すること。
【解決手段】信号導体１２ａの周りに絶縁体１４ａを介して編組からなるシールド導体１６ａが配され、このシールド導体１６ａの外周をシース２０ａにより被覆された同軸ケーブル１０ａであって、シールド導体１６ａとシース２０ａとの間に同軸ケーブルの伸縮を規制する複数本の素線を軸方向に添当てしてなる張力保持部材１８ａが介在された同軸ケーブル１０ａとする。例えば、上記素線は、導電性を有する丸線導体や平角導体などが適用される。また、この同軸ケーブルが組み付けられた同軸コネクタとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、同軸ケーブル及び同軸コネクタに関し、さらに詳しくは、高周波数の電気信号の伝送に好適に用いられる同軸ケーブル及びその端末にコネクタが接続されてなる同軸コネクタに関するものである。

近年、自動車のカーナビゲーションシステム等においては、電子部品やＩＣ（集積回路）等が制御用のプリント基板に実装されていることは周知の通りであるが、そのプリント基板へ伝送される電気信号は高速度化、高周波化され、また、そのプリント基板の回路パターンも高密度化されてきている。

このような制御用のプリント基板に伝送される電気信号の高速度化、高周波化に伴い、その電気信号を伝送するためプリント基板に接続され自動車に配策される同軸ケーブルについて高周波伝送に対応させる試みがなされている。

この場合、信号導体の周りに絶縁体を介して編組からなるシールド導体を配しその周りをシースにより被覆した同軸ケーブルにおいてその信号導体を太くすると同時にその周りの絶縁体の外径を太くして伝送時の信号の損失を抑えるようにしたものがあるが、これではその同軸ケーブルが曲がりにくくなるため、配線が密集した電気装置内での配策が困難になる。

そのため、一般的には同軸ケーブルの絶縁体を高発泡させたものが用いられている。このような絶縁体にすると同軸ケーブルの実効比誘電正接を低下させるため、誘電損失を減らすことができる。また、絶縁体の実効比誘電率が低下することから、高周波数の信号を伝送する時の損失を抑えるべく信号導体を太くする場合でも、インピーダンス整合させるために絶縁体の外径を大きくする必要がないため、同軸ケーブルが曲がりにくくなるといったことはない。

この場合、シールド導体としての編組と絶縁体との間に金属箔（金属テープ）などを配すことによって、編組のみの場合よりも微小なインピーダンス変動が減らせるため、信号の反射損失をより低減させることができる。

このような同軸ケーブルをコネクタに組み付ける場合、コネクタの外導体端子の圧着部で同軸ケーブルを圧着するが、同軸ケーブルの絶縁体が高発泡化され機械的強度が低下していることから、その圧着力によって絶縁体が潰れてしまい、電気信号が伝送される際、インピーダンスが大きく変動し、信号の反射が大きくなってしまう原因となる。また、圧着による圧縮により信号導体とシールド導体とが接近するため、短絡が生じるおそれもある。

このため、特許文献１では、シールド導体（編組）の下に金属円筒状のスリーブを挿入して、圧着の際に絶縁体が潰れないようにしている。

その構造を図５に示して説明すると、同軸ケーブル７０は、信号導体７２と、その上に形成された絶縁体７４と、その上に形成されたシールド導体（編組）７６と、その上に形成されたシース７８とからなり、コネクタ８０は、信号導体７２と接続される内導体端子８２と、その内導体端子８２が収容される誘電体８４と、この誘電体８４が収容される外導体端子８６とからなる。そして、このコネクタ８０に同軸ケーブル７０を組み付ける際、外導体端子８６の圧着部８６ａの圧着片８６ｂ，８６ｂで同軸ケーブル７０をかしめるが、同軸ケーブル７０の絶縁体７４がつぶれないよう、圧着部８６ａにおいて、シールド導体（編組）７６の下に金属円筒状のスリーブ８８を挿入した構造となっている。

特開２０００−２６０５４０号公報（ヒロセ）

しかしながら、特許文献１に示される構造では、コネクタ８０に組み付けされた同軸ケーブル７０が比較的強い力で引っ張られた場合、スリーブ８８の上にあるシールド導体（編組）７６とシース７８は外導体端子８６の圧着部８６ａによる圧迫力によって外導体端子８６に固着されているので単に伸びるだけであるが、スリーブ８８の下にある信号導体７２や絶縁体７４は外導体端子８６の圧着部８６ａによる圧迫力が加わっていないため、その圧迫部分で固着されず、シールド導体（編組）７６とシース７８が引っ張り力によって伸びたときに絶縁体７４とスリーブ８８との間が滑ることにより、信号導体７２と接続された内導体端子８２に過大な力がかかって内導体端子８２が誘電体８４から抜け、導通しなくなることがあるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、同軸コネクタに組み付けされた同軸ケーブルに引っ張り力が加わったときに、シールド導体やシースは外導体端子に固着されたままであるにも拘らず、信号導体と絶縁体が滑ることにより内導体端子に力がかかり誘電体から抜けて導通しなくなることのないような、ケーブル端子の接続信頼性に優れた同軸ケーブル及び同軸コネクタを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、請求項１に記載のように、信号導体の周りに絶縁体を介して編組からなるシールド導体が配され該シールド導体の外周をシースにより被覆された同軸ケーブルであって、前記絶縁体と前記シールド導体との間又は前記シールド導体と前記シースとの間に同軸ケーブルの伸縮を規制するため複数本の素線を軸方向に添当てしてなる張力保持部材が介在されていることを要旨とする。

この場合、請求項２に記載のように、前記張力保持部材の素線は、導電性を有するものであることが望ましい。

また、請求項３に記載のように、前記張力保持部材は、複数本の丸線導体又は平角導体で前記絶縁体又は前記シールド導体の周囲を覆ってなるものであることが望ましい。

そして、請求項４に記載のように、前記シールド導体の内側に金属箔が配されているものに好適に用いることができる。

一方、本発明に係る同軸コネクタは、請求項５に記載のように、上記同軸ケーブルの前記信号導体に内導体端子が接続され、該内導体端子が誘電体を介して外導体端子の筒状収容部に収容された状態で前記シールド導体には前記外導体端子が接続されてなることを要旨とする。

この場合、請求項６に記載のように、前記絶縁体と前記シールド導体との間又は前記絶縁体と前記張力保持部材との間には円筒状のスリーブが挿入され、前記外導体端子により前記張力保持部材とともに前記スリーブが圧着されてなることが望ましい。

請求項１に記載の同軸ケーブルによれば、信号導体の周りの絶縁体とその外周のシールド導体との間又はそのシールド導体とシースとの間に同軸ケーブルの伸縮を規制する張力保持部材が介在されていることによって、コネクタに組み付けられた同軸ケーブルに引っ張り力が加わった時にシールド導体とシースが伸びようとしてもこの張力保持部材が伸びないため、外導体端子の圧着部が外力に耐え、内導体端子には力が加わらない。これにより、内導体端子が誘電体から抜けてしまうといったトラブルは生じなくなる。

この場合、前記張力保持部材の素線を、請求項２に記載のように、導電性を有するものにすることにより、同軸ケーブルのシールド性能がより高まるものとなる。

また、前記張力保持部材を、請求項３に記載のように、複数の丸線導体で前記絶縁体の周囲を覆う場合には、電磁波等に対する遮蔽率が高くなるため、同軸ケーブルのシールド性能が向上する。一方、複数本の平角導体で前記絶縁体の周囲を覆う場合には、さらに遮蔽率が高くなるため、同軸ケーブルのシールド性能がさらに向上する。

そして、請求項４に記載のように、上記シールド導体の内側に金属箔を配すことにより、シールド導体である編組の内側表面の凹凸が緩和されるため、シールド導体のみの時より同軸ケーブルのインピーダンス変動を減らし、信号の反射損失を低減することができる。

一方、請求項５に記載の同軸コネクタによれば、上記同軸ケーブルを自動車等の電気装置に組み付けする場合において、同軸ケーブルに引っ張り力が加わった時に、外導体端子の圧着部は外れていないにも拘らず、内導体端子が誘電体から抜け、導通しないといった問題は起こらないため、端子の接続信頼性が高いものとなる。

この場合、請求項６に記載のように、上記絶縁体と上記シールド導体との間又は上記絶縁体と上記張力保持部材との間に円筒状のスリーブが挿入されていることにより、上記張力保持部材が上記外導体端子による圧着によって潰れたとしても、このスリーブがこの内側にある絶縁体を保護しているため、絶縁体が一緒に潰れることはなく、インピーダンス変動は起こらない。

以下に本発明の実施形態について、図１〜４を参照して詳細に説明する。

図１（ａ）〜（ｄ）に示すものは、本実施形態に係る同軸ケーブルの一例である。図１（ａ）に示す同軸ケーブル１０ａは、信号導体１２ａの上に高発泡化された樹脂からなる絶縁体層１４ａが設けられ、その上には、複数本の素線を帯状に並列させこれらを上下に編み込んだ形状を有する編組からなるシールド導体層１６ａが設けられ、その上には、丸線導体からなる素線が複数本配されたものからなる張力保持部材（テンションメンバー）１８ａが設けられ、さらにこの上をシース２０ａが覆った構造となっている。

図１（ｂ）に示す同軸ケーブル１０ｂは、上記同軸ケーブル１０ａと比べて張力保持部材（テンションメンバー）の配す場所が異なるものであり、張力保持部材（テンションメンバー）１８ｂは、絶縁体層１４ｂとシールド導体層１６ｂの間に配されたものである。

図１（ｃ）に示す同軸ケーブル１０ｃは、上記同軸ケーブル１０ａとほぼ同じ構成となっているが、さらに、絶縁体層１４ｃとシールド導体層１６ｃとの間に金属テープからなるシールド導体層２２ｃが設けられているものである。

図１（ｄ）に示す同軸ケーブル１０ｄは、上記同軸ケーブル１０ａと同じ構造をしているが、張力保持部材（テンションメンバー）１８ｄの素線が丸線導体ではなく平角導体からなるものである。

上記張力保持部材（テンションメンバー）１８ａ〜１８ｄは、同軸ケーブル１０ａ〜１０ｄの全長にわたって設けられており、その素線は軸方向に沿って真っ直ぐであり、円周方向に等間隔に配されているものが良い。例えば、上記素線が軸方向に沿って真っ直ぐではなく、螺旋状に巻かれている場合、同軸ケーブルに軸方向に引っ張り力が加わった時には上記素線の螺旋のピッチが大きくなって軸方向に伸びてしまうため、テンションメンバーとしての効果が得られず、好ましくない。

張力保持部材（テンションメンバー）１８ａ〜１８ｄに使われる素線の形状は、丸線形状や平角線形状などがあり、これらは伸びにくい（寸法安定性に優れる）材質であれば特に金属製のものでなくても良い。例えば、鋼線やケブラーなど、一般的なテンションメンバーが例示できる。また、素線が導電性を有するものである場合には、同軸ケーブルのシールド性能に寄与できるため、なお良い。

また、端末加工においてシース等の皮剥ぎを容易にするため、張力保持部材（テンションメンバー）となる素線は同心状に配されているものが好ましい。この場合、端末加工において一般的な方法である、刃を回転させて各構成を切断除去する（段階皮むきする）工法をとることが可能となる。一方、素線が同心状に配されていない場合には、端末加工がしにくいだけでなく、車体等への配策時のねじれ等が生じることがあるため、好ましくない。

張力保持部材（テンションメンバー）を同軸ケーブルに配す位置は、シールド導体（編組）の内側、外側のどちらでも構わない。なお、シールド導体（編組）の内側に位置するもの（同軸ケーブル１０ｂの場合）は、素線が平角導体からなる場合、特にスキンデプス内の導電率が向上するため、よりシールド性能の向上に有効となる。

図１（ｃ）に示す同軸ケーブル１０ｃのように、これらの同軸ケーブルは金属箔を含んでも良いし、含まないものであっても良い。この金属箔２２ｃは、例えば、ＰＥＴフィルム上にＡｌ箔やＣｕ箔などを貼り合わせたものとして用いることができる。なお、この金属箔は、シールド導体の編組の表面凹凸をなくして、擬似的なセミリジッドケーブルとし、シールド導体（編組）のみのときよりも微少なインピーダンス変動を減らして信号の反射損失を低減する目的で用いるため、シールド導体（編組）の内側に配すことが好ましい。

上記のように、同軸ケーブルの構成として金属箔（金属テープ）を含む場合、この金属箔（金属テープ）の摩擦力が小さいことから、シールド導体と絶縁体との間又はシールド導体とシースとの間がより滑りやすくなるため、張力保持部材（テンションメンバー）を縦添えした本実施形態に係る同軸ケーブルとすることの効果はさらに高まることとなる。

なお、上記張力保持部材（テンションメンバー）が導体の場合にはシールド導体の役目も有するが、上記張力保持部材（テンションメンバー）は軸方向に沿って真っ直ぐに配されたものであり、円周方向は素線で完全には覆われていないため、例えば、同軸ケーブルが曲げられた時には、これら素線間に隙間ができるため、その隙間がスロットアンテナとなってしまう。よって、この同軸ケーブルのシールド性能を落とさないためには、シールド導体（編組）と張力保持部材（テンションメンバー）とを一緒に用いることが必要である。

本発明に係る同軸ケーブルの製造工程としては、ｉ）信号導体に絶縁体を被覆する、ｉｉ）被覆した絶縁体の上に編組機を用いて編組を編み込む、ｉｉｉ）編組の上に、縦方向に真っ直ぐに、円周方向に等間隔に素線を配置して張力保持部材（テンションメンバー）で覆う、ｉｖ）押し出し成形によりその外周をシースで覆う工程からなる。これらの工程は、従来の同軸ケーブルの分野で行われてきたものと同様であり、シースを被覆する工程ｉｖ）の直前にｉｉｉ）の張力保持部材（テンションメンバー）を縦添えする工程を入れるものなので、機械による自動化が可能である。

上記工程のｉｉ）とｉｉｉ）は順番が入れ替わっても良いし、また、ｉｉ）の前に金属箔を覆う工程を入れても良い。

図２に示す同軸コネクタ３０は、同軸ケーブル１０ａ、同軸ケーブルの信号導体１２ａと接続される内導体端子３２、その内導体端子３２が収容される誘電体３４、この誘電体３４が収容される外導体端子３６、シールド導体１６ａが外導体端子３６と接続される際、シールド導体１６ａの内側に挿入されるスリーブ２４とで構成される。同軸ケーブル１０ａの信号導体１２ａと接続される内導体端子３２には高周波信号が伝達されるようになっており、外導体端子３６はこの内導体端子３２の周囲を覆って電磁的にシールドするためのもので、誘電体３４は両端子間を絶縁状態にするものである。

この同軸ケーブル１０ａには、外導体端子３６で同軸ケーブル１０ａをかしめる際、シールド導体１６ａの下にスリーブ２４が挿入されているが、これは、高発泡させた絶縁体１４ａがつぶれないようにするためであり、同軸コネクタ３０のインピーダンス整合に重要となるものである。このスリーブ２４は、張力保持部材（テンションメンバー）１８ａの内側にあるものが良い。このスリーブ２４が張力保持部材（テンションメンバー）１８ａの外側にあると、後述する外導体端子３６で同軸ケーブルをかしめる際、張力保持部材（テンションメンバー）１８ａは外導体端子３６にかしめられないので、同軸ケーブル１０ａに引っ張り力が加わったときに、張力保持部材（テンションメンバー）１８ａが外導体端子３６の圧着部３６ｂで滑ってしまうので、シース等が伸び、内導体端子３２に力がかかって、テンションメンバーとしての効果がないものとなるからである。

なお、外導体端子３６の圧迫力によって張力保持部材（テンションメンバー）１８ａが潰されない場合には、その内側にある高発泡化された絶縁体１４ａも潰されないため、スリーブ２４を挿入しなくても良い。

内導体端子３２は、導電性板材を型抜きした後、プレスにより曲げて略筒状にしたもので、図示しない相手方コネクタの内導体端子と接続して電気信号の受け渡しが行われる。この内導体端子３２はいわゆるメス型の端子形状を有しており、前方部に長手方向のスリットにより周方向に分割された円弧状の接触片３２ｂ，３２ｂを有する筒部３２ａを備えており、この接触片３２ｂ，３２ｂの内側に、図示しない相手方となるオス側コネクタのオス型端子と弾性的に接触して接続される。

内導体端子３２の後方部には、剥き出しになった同軸ケーブル１０ａの信号導体１２ａを固着するための圧着部３２ｃが備えられており、この圧着部３２ｃに形成された一対の圧着片３２ｄ，３２ｄで信号導体１２ａにかしめる。

この内導体端子３２が挿入される誘電体３４は、所定の誘電率を有する樹脂製の絶縁性材料から成形されており、内導体端子３２と後述する外導体端子３６との間に組み付けられて両端子間を絶縁状態にする。誘電体３４には、内導体端子３２の筒部３２ａのほぼ全体を収容する挿入孔３４ａが前後に開口して本体部３４ｂに形成されている。本体部３４ｂは前方部３４ｃとその前方部３４ｃよりも大径のフランジ部３４ｄが構成されている。

外導体端子３６は、導電性板材を型抜きした後、プレス等によって曲げ加工することで、前後に開口した円筒状の本体筒部３６ａと、その本体筒部３６ａの後端には、剥き出しになった同軸ケーブル１０ａのシールド導体１６ａ及びシース２０ａを固着するための圧着部３６ｂが備えられており、この圧着部３６ｂに形成された一対の圧着片３６ｃ，３６ｃでかしめる。そして、外導体端子３６の本体筒部３６ａの内側の収容室３６ｄには、前述の誘電体３４が収容可能となっている。

このような構成の同軸コネクタ３０の組み付け工程としては、ｉ）外導体端子３６に同軸ケーブル１０ａを通す、ｉｉ）同軸ケーブル１０ａを皮剥ぎして、所定長さに信号導体１２ａとシールド導体１６ａを露出させる、ｉｉｉ）信号導体１２ａに内導体端子３２を圧着する、ｉｖ）シールド導体１６ａを拡げ、シールド導体１６ａの下にスリーブ２４を挿入する、ｖ）内導体端子３２に誘電体３４を装着する、ｖｉ）誘電体３４を外導体端子３６に挿入する、ｖｉｉ）外導体端子３６を圧着するという工程となる。

上記工程を経ることにより、図３に示す同軸コネクタ３０が完成する。これらの加工工程は、従来のコネクタの分野で行われてきたものと同様である。

図３の同軸コネクタ３０の断面図を図４に示す。本実施形態に係る同軸ケーブル１０ａは図示のように、シールド導体１６ａとシース２０ａとの間に張力保持部材（テンションメンバー）１８ａが介在され、外導体端子３６の圧着部３６ｂにおいて圧着片３６ｃ，３６ｃでこの張力保持部材（テンションメンバー）がかしめられ、固着されている。

このため、同軸ケーブル１０ａをコネクタに組み付ける際、同軸ケーブル１０ａに引っ張り力が加わった時でも、この張力保持部材（テンションメンバー）１８ａが滑ることはないので、この張力保持部材（テンションメンバー）１８ａの上にあるシース２０ａが伸びず、張力保持部材（テンションメンバー）１８ａの下にあるシールド導体１６ａや絶縁体１４ａ、信号導体１２ａには力が加わらない。

そして、このシールド導体１６ａの内側にはスリーブ２４が挿入され、上記の圧着によってもスリーブ２４下の絶縁体１４ａが潰れないものとなっている。一方、この圧着部３６ｂでは、スリーブ２４下の絶縁体１４ａや信号導体１２ａは圧迫されていない。

従来のように、張力保持部材（テンションメンバー）がない場合には、引っ張り力によってシースやシールド導体（編組）が伸びたときには絶縁体や信号導体に力がかかってしまうが、本実施形態に係る同軸コネクタ３０では、絶縁体１４ａや信号導体１２ａには力がかからないため、スリーブ２４と絶縁体１４ａとの間が滑って、信号導体１２ａに接続される内導体端子３２が誘電体３４から抜けてしまうといったトラブルは生じなくなる。これによって、同軸コネクタにおいて導通しないといったことはなくなるため、端子の接続信頼性が高いものとなる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、上記実施形態において、図２〜４に示す外導体端子は、内導体端子が信号導体と接続する部分において露出しているものであるが、この露出部分を覆う遮蔽体等があっても良いし、また、この外導体端子がスリーブ一体型のものであっても良い。外導体端子や内導体端子等の形状が限定されるものでもない。

本発明に係る同軸ケーブル及び同軸コネクタは、高周波数の電気信号の伝送をする電気装置等に組み付けする同軸ケーブル及び同軸コネクタとして使用することができる。

本発明に係る同軸ケーブルの一例を示す図である。 本発明に係る同軸ケーブルとコネクタの接続前の分解斜視図である。 本発明に係る同軸ケーブルとコネクタが組み付けられた図である。 図３に示される構造の断面図である。 従来のスリーブ付き同軸ケーブルとコネクタが接続されたものの断面図である。

符号の説明

１０ 同軸ケーブル
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 信号導体
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 絶縁体
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ シールド導体（編組）
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 張力保持部材（テンションメンバー）
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ シース
２２ｃ 金属箔
２４ スリーブ
３０ 同軸コネクタ
３２ 内導体端子
３４ 誘電体
３６ 外導体端子

Claims (6)

1. 信号導体の周りに絶縁体を介して編組からなるシールド導体が配され該シールド導体の外周をシースにより被覆された同軸ケーブルであって、前記絶縁体と前記シールド導体との間又は前記シールド導体と前記シースとの間に同軸ケーブルの伸縮を規制するため複数本の素線を軸方向に添当てしてなる張力保持部材が介在されていることを特徴とする同軸ケーブル。
2. 前記張力保持部材の素線は、導電性を有するものであることを特徴とする請求項１記載の同軸ケーブル。
3. 前記張力保持部材は、複数本の丸線導体又は平角導体で前記絶縁体又は前記シールド導体の周囲を覆ってなるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の同軸ケーブル。
4. 前記シールド導体の内側には、金属箔が配されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の同軸ケーブル。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の同軸ケーブルの前記信号導体に内導体端子が接続され、該内導体端子が誘電体を介して外導体端子の筒状収容部に収容された状態で前記シールド導体には前記外導体端子が圧着接続されてなることを特徴とする同軸コネクタ。
6. 前記絶縁体と前記シールド導体との間には円筒状のスリーブが挿入され、前記外導体端子により前記張力保持部材とともに前記スリーブが圧着接続されてなることを特徴とする請求項５記載の同軸コネクタ。
   

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