JP2011034854A - 分岐コネクタ、及び情報伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発生した磁界の影響を抑制することが可能な分岐コネクタ、及びこれにプラグが複数個接続されて構成される情報伝送装置を提供すること。
【解決手段】一対の信号線のうち一方に接続されたプラグ側コンタクト部材に接続される第１のコンタクト部材と、一対の信号線のうち他方に接続されたプラグ側コンタクト部材に接続される第２のコンタクト部材と、コイル及び抵抗を有し第１のコンタクト部材に一端が接続された第１のフィルタ部と、コイル及び抵抗を有し第２のコンタクト部材に一端が接続された第２のフィルタ部と、を有する複数の接続ユニットと、各接続ユニットにおける第１のフィルタ部及び第２のフィルタ部の他端が接続された基板等を備え、第１のフィルタ部のコイルと、第２のフィルタ部のコイルは、軸方向のなす角度が略直角であることを特徴とする、分岐コネクタ。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の信号線が少なくとも接続されたプラグを複数個接続可能な分岐コネクタ、及びこれにプラグが複数個接続されて構成される情報伝送装置に関する。

従来、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＦｌｅｘＲａｙ等の車載情報通信システムに、複数の通信線（例えばツイストペアケーブル等）がプラグを介して接続される分岐コネクタが用いられている。例えばＣＡＮ通信の場合、ツイストペアケーブルの一方の信号線がＨ信号を、他方がＬ信号を伝送し、その電位差によって信号を伝送する態様となっている。

分岐コネクタの一例として、複数の通信線の先端に端末プラグが設けられた伝送線を、互いに対向する方向から接続するようにした分岐コネクタについての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この分岐コネクタでは、分岐点におけるインピーダンス整合が困難であることに鑑み、信号の反射によって生じる高周波ノイズを低減するために、抵抗及びコイルの並列接続からなるローパスフィルタを組み入れている。また、互いに対向する方向からプラグが勘合する構成とし、フィルタを構成する抵抗とコイルを高密度で配置している。

特開２００８−４１２８７号公報

しかしながら、上記従来の分岐コネクタにおいては、ローパスフィルタのコイルの軸方向が同じ方向を向いているため、磁界が分岐コネクタ周辺で発生した際に、各コイルに一斉に悪影響を及ぼす場合がある。

係る悪影響は、特にコイルの軸方向と同方向に磁界が生じた場合、磁気飽和によりコイルのインダクタンスが低下し、フィルタの波形歪低減効果が低下するという現象に起因する。このコイルのインダクタンス変化量は、コイルの断面を貫く磁束の大きさによって決まる。従って、コイルの軸方向と磁界の方向のなす角度によって変化し、コイルの軸方向と同方向に磁界が生じた場合に最大となる。このため、コイルの軸方向が揃っていると、フィルタの高周波信号を減衰させる性能が一斉に低下して通信エラーを引き起こすおそれがある。

従って、上記従来の分岐コネクタでは、ローパスフィルタのノイズ減衰効果が低下し、通信エラーを引き起こすおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、発生した磁界の影響を抑制することが可能な分岐コネクタ、及びこれにプラグが複数個接続されて構成される情報伝送装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
一対の信号線を少なくとも含むケーブルが接続されたプラグを、複数個接続可能な分岐コネクタであって、
前記一対の信号線のうち一方に接続されたプラグ側コンタクト部材に接続される第１のコンタクト部材と、前記一対の信号線のうち他方に接続されたプラグ側コンタクト部材に接続される第２のコンタクト部材と、コイル及び抵抗を有し前記第１のコンタクト部材に一端が接続された第１のフィルタ部と、コイル及び抵抗を有し前記第２のコンタクト部材に一端が接続された第２のフィルタ部と、を有する複数の接続ユニットと、
前記各接続ユニットにおける前記第１のフィルタ部及び前記第２のフィルタ部の他端が接続された基板と、
前記複数の接続ユニット及び前記基板を収納するハウジングと、を備え、
前記第１のフィルタ部のコイルと、前記第２のフィルタ部のコイルは、軸方向のなす角度が略直角であることを特徴とする、
分岐コネクタである。

この本発明の第１の態様によれば、第１のフィルタ部のコイルと、第２のフィルタ部のコイルは、軸方向のなす角度が略直角であるため、分岐コネクタの置かれた環境で強い磁界が生じた場合であっても、第１のフィルタ部のコイルと、第２のフィルタ部のコイルのいずれかは軸方向が磁界と同方向とならずに済む。この結果、第１のフィルタ部のコイルと、第２のフィルタ部のコイルのいずれかの性能は高いまま維持されることになる。従って、発生した磁界の影響を抑制することができる。

本発明の第２の態様は、
本発明の第１の態様の分岐コネクタに、一対の信号線を少なくとも含むケーブルが接続されたプラグが、複数個接続されて構成される情報伝送装置である。

この本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様の分岐コネクタを備えるため、発生した磁界の影響を抑制することができる。

本発明によれば、発生した磁界の影響を抑制することが可能な分岐コネクタ、及びこれにプラグが複数個接続されて構成される情報伝送装置を提供することができる。

本発明の一実施例に係る分岐コネクタ１０、及び情報伝送装置１の構成を示す分解斜視図である。 分岐コネクタ１０、及びこれにプラグ５０が複数個接続されて構成される情報伝送装置１を回路図の形式で示したものである。 磁界の発生によってコイルのインダクタンスが低下するという解析結果を示す図である。 コイルのインダクタンスが低下していない（＝４８０［ｎＨ］）フィルタを用いた場合の高周波信号の減衰量と、コイルのインダクタンスが４２０［ｎＨ］まで低下したフィルタを用いた場合の高周波信号の減衰量を比較した図である。 分岐コネクタ１０のうち、信号線５２Ａが接続される第１のコンタクト２２Ａから基板３０に至る構成例、及びコイル２６Ａの構成例を示したものである。 分岐コネクタ１０のうち、信号線５２Ｂが接続される第２のコンタクト２２Ｂから基板３０に至る構成例を示したものである。 実験対象とした仮想的な情報伝送装置を示す図である。 図７に示した仮想的な装置において、（１）通常時、（２）磁界発生時（本実施例の分岐コネクタ１０を用いた場合）、（３）磁界発生時（コイルの軸方向が一方向を向いているコネクタを用いた場合）の、それぞれの信号電圧推移を示す図である。 本発明の他の実施例に係る分岐コネクタ、及び情報伝送装置の構成を示す分解斜視図である。 図９に示した分岐コネクタののうち、信号線５２Ａが接続される第１のコンタクト２２Ａから基板３０に至る構成例を示したものである。 図９に示した分岐コネクタののうち、信号線５２Ａが接続される第１のコンタクト２２Ａから基板３０に至る構成例を示したものである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、図面を参照し、本発明の一実施例に係る分岐コネクタ、及び情報伝送装置について説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る分岐コネクタ１０、及び情報伝送装置１の構成を示す分解斜視図である。情報伝送装置１は、分岐コネクタ１０にプラグ５０が複数個接続されて構成される。情報伝送装置１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）や、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）に代表される低速なボデー系通信プロトコル、ＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transport）に代表されるマルチメディア系通信プロトコル、ＦｌｅｘＲａｙ等の適切な通信プロトコルを用いた通信を行なうのに適している。

先に、プラグ５０について説明する。プラグ５０には、一対の信号線５２Ａ、５２Ｂを含むケーブル５２が接続されている。ケーブル５２は、例えばツイストペアケーブルであり、信号線５２Ａ、５２Ｂとなる一対の銅製の芯線、樹脂製の絶縁体、及び図示しないグランド線等が、樹脂製の保護膜に包含されている。ケーブル５２は、一方の端部がプラグ５０のコンタクト部材に、他方の端部がＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御装置、センサ類等に、それぞれ接続される。

分岐コネクタ１０は、複数の接続ユニット２０が基板３０に取り付けられた構造となっている。各接続ユニット２０は、第１のコンタクト２２Ａと、第２のコンタクト２２Ｂと、フィルタ２４Ａ、２４Ｂとを有する。第１のコンタクト２２Ａ、及び第２のコンタクト２２Ｂは、プラグ５０が分岐コネクタ１０に装着されると、プラグ側のコンタクト部材を介して、一対の信号線５２Ａ、５２Ｂのそれぞれに接続される。

ここでプラグ側のコンタクト部材と第１のコンタクト２２Ａ及び第２のコンタクト２２Ｂの接続態様には、ナイフ・フォーク、ベローズ等の種類が存在するが、本発明の適用上、特段の制限は存在しない。

フィルタ２４Ａは、一端が第１のコンタクト２２Ａに、他端が基板３０の電極に接続されている。同様に、フィルタ２４Ｂは、一端が第１のコンタクト２２Ｂに、他端が基板３０の電極に接続されている。

フィルタ２４Ａは、例えば、抵抗２５Ａ及びコイル２６Ａが並列に接続された周知のローパスフィルタである。同様に、フィルタ２４Ｂは、例えば、抵抗２５Ｂ及びコイル２６Ｂが並列に接続された周知のローパスフィルタである。

複数の接続ユニット２０と基板３０は、ハウジング４０に収納される。ハウジング４０は、ＬＣＰ等の熱可塑性樹脂を成型したものであり、基板３０が取り付けられるためのボルトやネジを挿入するための挿入孔等が形成されている。

係る構成によって、ある接続ユニット２０に接続されたプラグ５０及びケーブル５２に接続された機器は、基板３０を介して、他の接続ユニット２０に接続されたプラグ５０及びケーブル５２に接続された機器と信号又は電力の送受信を行なうことが可能となる。ところが、接続ユニット２０が多数となると、分岐点におけるインピーダンスが低下するため負の反射が生じ、通信波形に波形歪が生じる。この波形歪は通信信号を形成する周波数帯よりも高い周波数となる。そのため、フィルタ２４Ａ、２４Ｂはローパスフィルタとして構成され、波形歪を低減させている。

図２は、このような分岐コネクタ１０、及びこれにプラグ５０が複数個接続されて構成される情報伝送装置１を回路図の形式で示したものである。

ところで、このような構成を有するフィルタの問題点として、特にコイルの軸方向と同方向に磁界が生じた場合、磁気飽和によりコイルのインダクタンスが低下し、フィルタの波形歪低減効果が低下するという問題が存在する。

図３は、磁界の発生によってコイルのインダクタンスが低下するという解析結果を示す図である。ここでは、磁界が無い状態でインダクタンスが４８０［ｎＨ］のものを用いた。そして、図４は、コイルのインダクタンスが低下していない（＝４８０［ｎＨ］）フィルタを用いた場合の高周波信号の減衰量と、コイルのインダクタンスが４２０［ｎＨ］まで低下したフィルタを用いた場合の高周波信号の減衰量を比較した図である。図示するように、フィルタの高周波信号を減衰させる性能は、コイルのインダクタンス低下に応じて低下することが分かる。

コイルのインダクタンス変化量は、コイルの断面を貫く磁束の大きさによって決まる。従って、コイルの軸方向と磁界の方向のなす角度によって変化し、コイルの軸方向と同方向に磁界が生じた場合に最大となる。このため、コイルの軸方向が揃っていると、フィルタの高周波信号を減衰させる性能が一斉に低下して通信エラーを引き起こすおそれがある。

そこで、本実施例の分岐コネクタ１０では、フィルタ２４Ａのコイル２６Ａと、フィルタ２４Ｂのコイル２６Ｂの軸方向のなす角度が略直角となるように構成されている。

図５は、分岐コネクタ１０のうち、信号線５２Ａが接続される第１のコンタクト２２Ａから基板３０に至る構成例、及びコイル２６Ａの構成例を示したものである。なお、本図及び図６は、基板３０が部分的に２層構成となっている（２層部分を、それぞれ基板３０Ａ、３０Ｂとする）ことを前提とするが、本発明はこれに何ら限定されない。コイル２６Ａは、モールド樹脂２６Ａａに収納され、電極２６Ａｂに接続された巻線２６Ａｄ、及び巻線２６Ａｄが巻回されるフェライト等のコア２６Ａｃを有する。コイル２６Ａは、その軸方向が、第１のコンタクト２２Ａから基板３０Ａに向かう方向（図中Ｘ方向）を向いている。

図６は、分岐コネクタ１０のうち、信号線５２Ｂが接続される第２のコンタクト２２Ｂから基板３０に至る構成例を示したものである。コイル２６Ｂは、その軸方向が、第２のコンタクト２２Ｂから基板３０Ｂに向かう方向（図中Ｙ方向）を向いている。

なお、コイル２６Ａ、２６Ｂは軸方向が略直角であればよく、図５及び図６に示したように、長手方向が略直角である必要まではない。

このように分岐コネクタ１０を構成することにより、分岐コネクタ１０の置かれた環境で強い磁界が生じた場合であっても、コイル２６Ａ、２６Ｂのいずれかは軸方向が磁界と同方向とならずに済むため、その波形歪低減効果が高いまま維持されることになる。従って、発生した磁界の影響を抑制することができる。

図７、図８は、本実施例の分岐コネクタ１０の効果を示すための説明図である。図７は、実験対象とした仮想的な情報伝送装置を示している。図示するように、送信側ノード６０から分岐コネクタ６４までのケーブル６２の長さ、及び分岐コネクタ６４から受信側ノード６０までのケーブル６２の長さは、共に４［ｍ］とした。

図８は、図７に示した仮想的な装置において、（１）通常時、（２）磁界発生時（本実施例の分岐コネクタ１０を用いた場合）、（３）磁界発生時（コイルの軸方向が一方向を向いているコネクタを用いた場合）の、それぞれの信号電圧推移を示す図である。

図８に示すように、上記（３）の場合には、図中、Highレベル判定タイミングと表記した判定タイミング以降においても、信号の判定電圧（図中、Highレベル判定電圧と表記した）に達してしまい、通信エラーを引き起こす結果となったが、上記（２）の場合には、信号の判定電圧に達しないため、通信エラーを回避することができた。

なお、この判定タイミングは、受信側が信号認識するタイミングから、分岐点におけるインピーダンス不整合に起因した反射によって生じる高周波ノイズが、ローパスフィルタによって減衰される程度の時間が経過したタイミングであり、これ以降において信号の判別が行なわれるものである。判定タイミングは、前述したＣＡＮ等のプロトコルによって定められている。

また、フィルタ２４Ａのコイル２６Ａと、フィルタ２４Ｂのコイル２６Ｂの軸方向のなす角度を略直角とすることにより、磁界の影響を抑制するだけでなく、相互インダクタンスによるインダクタンスの低下も抑制することができる。

以上説明した本実施例の分岐コネクタ１０によれば、フィルタ２４Ａのコイル２６Ａと、フィルタ２４Ｂのコイル２６Ｂの軸方向のなす角度が略直角となるように構成されているため、分岐コネクタ１０の置かれた環境で強い磁界が生じた場合であっても、コイル２６Ａ、２６Ｂのいずれかは軸方向が磁界と同方向とならずに済む。この結果、コイル２６Ａ、２６Ｂのいずれかの波形歪低減効果は高いまま維持されることになる。従って、発生した磁界の影響を抑制することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、図１等では、接続ユニット２０を並行して４個備える態様のものを例示したが、接続ユニット２０の個数に特段の制限はない。

また、プラグ５０を同じ方向から勘合させる必要はなく、図９に示すように、両側から勘合可能な構成としてもよい。図９は、本発明の他の実施例に係る分岐コネクタ、及び情報伝送装置の構成を示す分解斜視図である。また、図１０は、図９に示した分岐コネクタののうち、信号線５２Ａが接続される第１のコンタクト２２Ａから基板３０に至る構成例を示したものであり、図１１は、図９に示した分岐コネクタののうち、信号線５２Ａが接続される第１のコンタクト２２Ａから基板３０に至る構成例を示したものである。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

１ 情報伝送装置
１０ 分岐コネクタ
２０ 接続ユニット
２２Ａ 第１のコンタクト
２２Ｂ 第２のコンタクト
２４Ａ、２４Ｂ フィルタ
２５Ａ、２５Ｂ 抵抗
２６Ａ、２６Ｂ コイル
３０、３０Ａ、３０Ｂ 基板
４０ ハウジング
５０ プラグ
５２ ケーブル
５２Ａ、５２Ｂ 信号線
６０ ノード

Claims (2)

1. 一対の信号線を少なくとも含むケーブルが接続されたプラグを、複数個接続可能な分岐コネクタであって、
   前記一対の信号線のうち一方に接続されたプラグ側コンタクト部材に接続される第１のコンタクト部材と、前記一対の信号線のうち他方に接続されたプラグ側コンタクト部材に接続される第２のコンタクト部材と、コイル及び抵抗を有し前記第１のコンタクト部材に一端が接続された第１のフィルタ部と、コイル及び抵抗を有し前記第２のコンタクト部材に一端が接続された第２のフィルタ部と、を有する複数の接続ユニットと、
   前記各接続ユニットにおける前記第１のフィルタ部及び前記第２のフィルタ部の他端が接続された基板と、
   前記複数の接続ユニット及び前記基板を収納するハウジングと、を備え、
   前記第１のフィルタ部のコイルと、前記第２のフィルタ部のコイルは、軸方向のなす角度が略直角であることを特徴とする、
   分岐コネクタ。
2. 請求項１に記載の分岐コネクタに、前記一対の信号線を少なくとも含むケーブルが接続されたプラグが、複数個接続されて構成される情報伝送装置。