JP2017208170A - 信号端子とグランド端子を備えた電気コネクタ、及び、これを用いた電気コネクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレイン線に結線することなく簡単な構造でグランド端子をグランド接続させることができる電気コネクタやこれを用いた電気コネクタ装置を提供すること。【解決手段】信号端子及びグランド端子と、信号端子及びグランド端子を保持する絶縁ハウジングと、信号端子及びグランド端子の側部外周の少なくとも一部を覆う導電性シェルを備える。信号端子はペアを形成し、グランド端子は信号端子のペア同士の間に配置される。グランド端子の一部は、導電性シェルの内壁と直接接触している。【選択図】図２

Description

本発明は、信号端子とグランド端子を備えた電気コネクタ、及び、これを用いた電気コネクタ装置に関する。

特許文献１に、このような電気コネクタの一例が示されている。この種の電気コネクタでは、ツイストペアケーブルにそれぞれ接続されて差動信号の伝送に用いられる信号端子のペア同士の間にグランド端子を配置して、信号端子のペア間に生ずるクロストークの低減が図られている。この場合、グランド端子は、一般に、ペアケーブルに収容されたドレイン線に結線されるか、或いは、ドレイン線を使用しない場合にはいずれの部分とも接続されずに配置される。

特開２０１０−２８７５６０号公報

グランド端子をドレイン線に結線した場合、クロストークをより効率的に低減させることができるが、グランド端子をドレイン線に結線する作業は煩雑であり、製品コストの増大を招くといった問題が生じてしまう。
一方、ドレイン線を使用しない場合には、当然のことながら、クロストークの問題が顕在化し易く、特に近年では、コネクタの小型化に伴い端子間のピッチが狭小化しており、また、高周波信号の高速伝送が所望されていることから、クロストークの問題はより大きくなっている。
本願発明はこのような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、ドレイン線に結線することなく簡単な構造でグランド端子をグランド接続させることができる電気コネクタやこれを用いた電気コネクタ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様による電気コネクタは、信号端子及びグランド端子と、前記信号端子及び前記グランド端子を保持する絶縁ハウジングと、前記信号端子及び前記グランド端子の側部外周の少なくとも一部を覆う導電性シェルと、を備え、前記信号端子はペアを形成し、前記グランド端子は前記信号端子のペア同士の間に配置され、前記グランド端子の一部は、前記導電性シェルの内壁と直接接触していることを特徴として有する。
この態様の電気コネクタによれば、グランド端子を導電性シェルに直接接触させることにより、ドレイン線に結線することなく簡単な構造でグランド端子をグランド接続させることができ、従って、装置の構成を簡易化し、また、装置の製造コストを抑えることができる。また、信号端子のペア同士の間にグランド端子を配置することにより、ペア同士の間に生ずるクロストークを防止することができる。

上記態様の電気コネクタにおいて、前記信号端子又は前記グランド端子は、前記絶縁ハウジングによって固定された部分に対して相手コネクタの挿抜側に位置する部分において、同じ大きさ及び形状を有するのが好ましい。
この態様の電気コネクタによれば、信号端子とグランド端子の一部を同じ大きさ及び形状とすることにより、電気コネクタの製造を容易にすることができる等の効果が得られる。

また、上記態様の電気コネクタにおいて、前記信号端子及び前記グランド端子の一部は、前記絶縁ハウジングによって固定された部分に対して相手コネクタの挿抜側に位置する部分において、前記信号端子と前記グランド端子のピッチ方向において一列に配列されているのが好ましい。
この態様の電気コネクタによれば、信号端子とグランド端子の一部を一列に配列することにより、電気コネクタの製造を容易にすることができる等の効果が得られる。

更に、上記態様の電気コネクタにおいて、前記導電性シェルの内壁と直接接触している前記グランド端子の一部に、前記導電性シェルの内壁との接触側に向って負荷がかけられているのが好ましい。
この態様の電気コネクタによれば、予め負荷をかけておくことにより、グランド端子を絶縁ハウジングに保持させるだけで、グランド端子の一部を導電性シェルに直接接触させることができる。

また、上記態様の電気コネクタにおいて、前記導電性シェルの内壁と直接接触している前記グランド端子の一部は、前記絶縁ハウジングによって固定された部分に対して、相手コネクタの挿抜側とは反対側に位置付けられているのが好ましい。
この態様の電気コネクタによれば、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０との嵌合を妨げることなく、グランド端子を導電性シェルに接触させることができる。

また、上記態様の電気コネクタにおいて、前記導電性シェルの内壁と直接接触している前記グランド端子の一部は、前記絶縁ハウジングによって固定された部分に対して相手コネクタの挿抜側に位置付けられているのが好ましい。
この態様の電気コネクタによれば、電気コネクタを大型化することなく、グランド端子を導電性シェルに直接接触させることができる。

更にまた、上記態様の電気コネクタにおいて、前記導電性シェルの内壁と直接接触している前記グランド端子の一部は、前記導電性シェルの内壁に対して摺動可能に設けられているのが好ましい。
この態様の電気コネクタによれば、グランド端子と相手コネクタの端子との接触をスムースに行わせることができる。

上記態様の電気コネクタは相手コネクタと対にされて、電気コネクタ装置を形成してもよい。

本願発明によれば、ドレイン線に結線することなく簡単な構造でグランド端子をグランド接続させることができる電気コネクタやこれを用いた電気コネクタ装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態による電気コネクタ装置の斜視図である。 本発明の第一の実施形態による電気コネクタの中心線断面図である。 図２の斜視図である。 図３から板状シェルを取り除いた斜視図である。 端子の配列状態を示す斜視図である。 図５の正面図である。 信号端子とツイストペアケーブルの取付状態を示す概略斜視図である。 図７の平面図である。 本発明の第二の実施形態による電気コネクタの中心線断面図である。 図９の斜視図である。 図９から板状シェルを取り除いた斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態による電気コネクタ、及び、これを用いた電気コネクタ装置について説明する。
図１に、本発明の第一の実施形態による電気コネクタ装置１の使用状態の一例を斜視図で示す。電気コネクタ装置１は、挿抜、例えば、嵌合及び抜去作業を通じて、互いに着脱可能な電気コネクタ１０と相手コネクタ７０の組から成る。電気コネクタ１０は、例えば、電気ケーブル４に接続されたケーブルコネクタであってもよく、相手コネクタ７０は、例えば、基板３に接続された基板コネクタであってもよい。これらケーブルコネクタ１０及び基板コネクタ７０はそれぞれ、略対称形状を有すると考えてよい。

基板コネクタ７０は、主に、絶縁ハウジング７２と、絶縁ハウジング７２から一部を露出させた状態で絶縁ハウジング７２に保持された端子７１と、更に、絶縁ハウジング７２の前側及び底側以外の外周を実質的に覆う導電性シェル８０を有する。

絶縁ハウジング７２の前面には、嵌合穴７７が設けられており、嵌合穴７７には、更に、電気コネクタ１０の絶縁ハウジング２０に設けた嵌合凹部２８に適合する嵌合凸部（図示されていない）が設けられている。嵌合凸部には、端子７１の一端側が露出した状態で配列され、一方、端子７１の他端側７１Ａは、基板３に半田付けされている。

ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０は、図示矢印「α」方向に沿って移動させることにより、互いに嵌合させ或いは嵌合を解除することができる。ここで図示矢印「α」、「β」、「γ」は、互いに実質的に直交関係にある。ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０を嵌合させたとき、基板コネクタ７０の前面に設けた略矩形の嵌合穴７７に、フード１２から露出したケーブルコネクタ１０の導電性シェル３０や絶縁ハウジング２０の先端部分が挿入されるとともに、基板コネクタ７０の導電性シェル８０の天井部及び底板部に設けた被ロック部、例えば、貫通孔８５に、ケーブルコネクタ１０の導電性シェル３０の上部及び下部から弾性的に突出したロック部、例えば、図示矢印「β」方向に沿って変位可能とされたロック突部５５が嵌る。この結果、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０の嵌合はロックされる。ロック状態は、ケーブルコネクタ１０に設けたボタン１３を操作してロック突部５５を移動させることにより解除することができる。

図２に、図１に示したケーブルコネクタ１０の中心線断面図を、更に、図３に、図２の斜視図を示す。明確のため、図２に、図１に示した基板コネクタ７０側の端子７１とシェル８０の一部を二点鎖線で示し、また、図２及び図３では、図１に示した、ケーブルコネクタ１０のフード１２、及び、電気ケーブル４に設けた外側の被覆部４ａは、省略している。これらの図から明らかなように、図１に示した１本の電気ケーブル４には、計４本のツイストペアケーブル５（図２、図３には、２本のツイストペアケーブル５のみが示されている）が含まれる。各ツイストペアケーブル５は、１本の内部チューブ５ｂを含み、１本の内部チューブ５ｂは２個の絶縁被覆５ｃを含み、各絶縁被覆５ｃは１本の導線５ｄを含む。

ケーブルコネクタ１０は、主に、絶縁ハウジング２０と、絶縁ハウジング２０から一部を露出させた状態で絶縁ハウジング２０に保持された複数の信号端子１１及びグランド端子１４と、これら複数の信号端子１１及びグランド端子１４の実質的に長手方向に沿う側部外周を覆う導電性シェル３０と、更に、図２、図３では便宜上省略した導電性シェル３０の外周を覆う絶縁性のフード１２を含む。尚、導電性シェル３０は、信号端子１１及びグランド端子１４の側部外周の全体を覆っているのが好ましいが、必ずしも全体を覆っている必要はなく、少なくとも一部を覆っていれば足りる。

絶縁ハウジング２０は、本体ハウジング２１と、本体ハウジング２１の内部に収容された補助ハウジング２２を含む。本体ハウジング２１は、信号端子１１及びグランド端子１４の前側、換言すれば、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０との挿抜側を保持し、一方、補助ハウジング２２は、信号端子１１及びグランド端子１４の後側、換言すれば、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０との挿抜側とは反対側を保持する。本体ハウジング２１は全体として略断面矩形の筒状に形成されており、大径の本体２４と、本体２４から前側（挿抜側）に延びる小径の被挿入部２５とを含む。

導電性シェル３０は、本体シェル３１、板状シェル３２、及び筒状シェル３３を含む。いずれも、一枚の金属板を打ち抜き折り曲げることにより製造されており、多少の弾性を有する。本体シェル３１、板状シェル３２、及び筒状シェル３３は、互いに物理的且つ電気的に接続され、従って、いずれもグランド機能を発揮し得る。

図４に、図３から板状シェル３２を取り除いた斜視図を示す。本体シェル３１は、全体として略Ｃの字状の断面を有し、主に、絶縁ハウジング２０の本体２４の側部外周と補助ハウジング２２の側部外周の一部を覆う。本体シェル３１には、支持部４４によって連結された弾性腕５０が設けられており、図１に示したロック突部５５は、この弾性腕５０の一部として形成され、弾性腕５０には、ロック突部５５を操作するためのボタン１３が固定される。

板状シェル３２は、全体として略コの字状の断面を有し、主に、本体シェル３１に対して取り付けられ、本体シェル３１によって覆われていない、絶縁ハウジング２０の本体２４の側部外周と補助ハウジング２２の側部外周を覆う。

筒状シェル３３は、全体として略矩形断面を有した筒状体であって、主に、絶縁ハウジング２０の被挿入部２５の外周を覆う。筒状シェル３３は、筒状の本体６０と、この本体６０から径方向に延びる、立片６４、段部６１ａ、段部６３ａを有する。本体６０は、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０との嵌合時に、基板コネクタ７０のシェル８０の一部と接続され（図２参照）、この接続を通じて、ケーブルコネクタ１０の導電性シェル３０と基板コネクタ７０のシェル８０は互いに導通される。筒状シェル３３は、本体６０に絶縁ハウジング２０の被挿入部２５を挿入するとともに、立片６４、段部６１ａ、段部６３ａを、絶縁ハウジング２０や本体シェル３１の所定部分に突き当てることにより、これら絶縁ハウジング２０や本体シェル３１に対して安定した状態で位置決めされる。筒状シェル３３は、例えば、段部６１ａを介して本体シェル３１側に延びた取付片６１の係止穴６１ｂに、絶縁ハウジング２０の外面に突出した係止突部２４ｂを嵌めることによって、また、段部６３ａに連結された取付片６３を、本体シェル３１によって外側から挟み込むようにして、絶縁ハウジング２０に固定され得る。

信号端子１１及びグランド端子１４は、一枚の金属板を打ち抜き、折り曲げることにより製造されていてもよい。図５、図６に、絶縁ハウジング２０における信号端子１１及びグランド端子１４の配列状態を示す。図５は、この配列状態を示す斜視図、図６は、その正面図である。

信号端子１１及びグランド端子１４は、２組の端子群を形成している。各端子群は、「β」方向に沿って同ピッチで水平に配置された、４本の信号端子１１と１本のグランド端子１４を、信号端子１１、信号端子１１、グランド端子１４、信号端子１１、信号端子１１の順に含む。各端子群において、グランド端子１４を挟んで左右にそれぞれ配置された相隣り合う２本の信号端子１１は、それぞれ、差動信号を伝送するためのペア１１Ａ、１１Ｂを形成しており、各ペアに含まれる２本の信号端子１１には、それぞれ、各ツイストペアケーブルに含まれる差動信号を伝送するための２本の導線の各々が接続される。１本のグランド端子１４は、「β」方向に配置されたこれら２組の信号端子１１のペア１１Ａとペア１１Ｂの間に、両側から挟み込まれるようにして配置される。このように、信号端子１１のペア１１Ａとペア１１Ｂの間にグランド端子１４を配置することにより、ペア間のクロストークを防止することができるようになっている。

これら２組の端子群は、基板コネクタ７０の嵌合凸部（図示されていない）を挟み込む位置に、例えば、図５、図６の例で言えば、嵌合凹部２８を挟んで対向するように「上側」と「下側」にそれぞれ配置されている。図６によく示されているように、上側の端子群１１’、１４’と下側の端子群１１、１４は、「β」方向に沿って互いに１ピッチずらされている。以下、上側の端子群と下側の端子群を区別する必要があるときにのみ、上側の端子群に含まれる端子については、下側の端子群に含まれる端子と同じ参照番号に「’」を付して示す。

各信号端子１１は、実質的にその長手方向に沿って、基部１１ａと、基部１１ａに対して前側に位置する接点１１ｄと、基部１４ａに対して後側（挿抜側とは反対側）に位置する導線取付部１１ｂと、基部１４ａと導線取付部１１ｂを連結する首部１１ｃを含む。基部１１ａは幅広に形成されており、絶縁ハウジング２０を構成する本体ハウジング２１の本体２４（図２等参照）に対して圧入等によって固定され、導線取付部１１ｂは、絶縁ハウジング２０を構成する補助ハウジング２２（図２等参照）に対して圧入等によって固定される。補助ハウジング２２に固定された導線取付部１１ｂにはそれぞれ、図７、図８に示すように、ツイストペアケーブル５に含まれる導線５ｄが取り付けられる。ここで図７は、信号端子１１とツイストペアケーブル５の取付状態を示す概略斜視図、図８は、その平面図である。接点１１ｄは、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０との嵌合時に、（図２に示したグランド端子１４と同様に）基板コネクタ７０の所定の端子７１と接触し得る。

一方、各グランド端子１４は、基部１４ａと、基部１４ａに対して前側に位置する接点１４ｄと、基部１４ａに対して後側に位置するシェル接触部１４ｅと、基部１４ａとシェル接触部１４ｅを連結する首部１４ｃを含む。基部１４ａは、絶縁ハウジング２０を構成する本体ハウジング２１の本体２４（図２等参照）に対して圧入等によって固定される。接点１４ｄは、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０との嵌合時に、基板コネクタ７０の所定の端子７１と接触し得る（図２参照）。

図２乃至図４等に示すように、シェル接触部１４ｅは、導電性シェル３０の内壁と常時接触させた状態で使用される。上側のシェル接触部１４ｅ’の端部１４ｈ’は、導電性シェル３０を構成する板状シェル３２の内壁３２ａに、下側のシェル接触部１４ｅの端部１４ｈは、導電性シェル３０を構成する本体シェル３１の内壁３１ａに、それぞれ直接接触させている。このように、グランド端子１４と導電性シェル３０を直接接触させることにより、ケーブルコネクタに含まれるドレイン線をグランド端子に結線する必要がなくなり、この結果、装置構成を簡易化し、また、装置の製造コストを抑えることができる。尚、シェル接触部１４ｅは、絶縁ハウジング２０に固定された基部１４ａに対して後側に位置付けられていることから、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０との嵌合が妨げられることはない。尚、ここでいう「直接接触」とは、電気的に直接接触している意味であり、従って、ハンダや導電性樹脂等を介した接触も含まれる。

シェル接触部１４ｅを導電性シェル３０と接触させるため、首部１４ｃは導電性シェル３０に向って折り曲げられている。シェル接触部１４ｅには、グランド端子１４を絶縁ハウジング２０に固定する前に、首部１４ｃ等を利用して導電性シェル３０の内壁３１ａ、３２ａとの接触側に向って予め負荷をかけておくのが好ましい。これにより、グランド端子を絶縁ハウジングに保持させるだけで、グランド端子の一部を導電性シェルに直接接触させることができる。

信号端子１１やグランド端子１４の先端１１ｆ、１４ｆは、図２乃至図４等に示すように、絶縁ハウジング２０の縦長の収容溝２５ａに配置される。このとき、先端１１ｆ、１４ｆは、絶縁ハウジング２０の本体２５の隔壁２５ｃを介して導電性シェル３０と相対峙し、導電性シェル３０と接触することはない。各収容溝２５ａの上部には開口２５ｂが設けられており、信号端子１１やグランド端子１４の接点１１ｄ、１４ｄ付近を、絶縁ハウジング２０の嵌合凹部２８に露出させている。ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０との嵌合時には、これらの開口２５ｂを通じて、信号端子１１やグランド端子１４と基板コネクタ７０の所定の端子７１（図１参照）とを接触させることができる。

信号端子１１やグランド端子１４の、基部１１ａ、１４ａや、これら基部１１ａ、１４ａに対して前側に位置する部分、例えば、接点１１ｄ、１４ｄや先端１１ｆ、１４ｆ等は、同じ大きさ及び形状を有しているのが好ましい。同じ大きさ及び形状とすることにより、電気コネクタの製造を容易にすることができる。
また、各端子群を形成している信号端子１１やグランド端子１４の、基部１１ａ、１４ａや、これら基部１１ａ、１４ａに対して前側に位置する部分、例えば、接点１１ｄ、１４ｄや先端１１ｆ、１４ｆ等は、信号端子１１とグランド端子１４のピッチ方向「β」において一列に配列されているのが好ましい。これにより、電気コネクタの製造を容易にすることができる。
同様の理由から、上側及び下側の信号端子１１、或いは、上側及び下側のグランド端子１４は、それぞれ、全て同じ大きさ及び形状を有しているのが好ましい。

図９乃至図１１に、本発明の第二の実施形態を示す。これら図９乃至図１１は、図２乃至図４にそれぞれ対応する。第二の実施形態では、第一の実施形態と同様の部材には同様の参照番号を付す。

第一の実施形態では、シェル接触部１４ｅは、絶縁ハウジング２０に固定された基部１４ａに対して後側に位置付けられていたのに対し、第二の実施形態では、シェル接触部１５ｅは、絶縁ハウジング２０に固定された基部１５ａに対して前側に位置付けられている。この構成によれば、電気コネクタを大型化することなく、グランド端子１４を導電性シェル３０に直接接触させることができる。

第二の実施形態では、グランド端子１５の先端１５ｅがシェル接触部として使用される。このシェル接触部１５ｅは、絶縁ハウジング２０を介さずに、導電性シェル３０の内壁６０ａに直接接触されている。シェル接触部１５ｅは、基板コネクタ７０との接点１５ｄの近傍に設けられていることから、ケーブルコネクタ１０と基板コネクタ７０の嵌合時に、或いは、嵌合の解除時に、シェル接触部１５ｅが内壁６０ａに対して移動するおそれがある。シェル接触部１５ｅの移動時における絶縁ハウジング２０の削れ等を防止するため、グランド端子１５のシェル接触部１５ｅは、導電性シェル３０の内壁６０ａに対して摺動可能に設けられているのが好ましい。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。従って、ここに開示された実施形態は例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって定められるべきであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

１ 電気コネクタ装置
４ 電気ケーブル
５ ツイストペアケーブル
１０ ケーブルコネクタ（電気コネクタ）
１１ 信号端子
１１ａ 基部（固定部）
１１ｂ 導線取付部
１４ グランド端子
１４ａ 基部（固定部）
１４ｅ シェル接触部
１４ｈ 端部
１５ グランド端子
２０ 絶縁ハウジング
３０ 導電性シェル
７０ 基板コネクタ（相手コネクタ）
７１ 端子
７２ 絶縁ハウジング
８０ 導電性シェル

Claims (8)

1. 信号端子及びグランド端子と、
   前記信号端子及び前記グランド端子を保持する絶縁ハウジングと、
   前記信号端子及び前記グランド端子の側部外周の少なくとも一部を覆う導電性シェルと、を備え、
   前記信号端子はペアを形成し、前記グランド端子は前記信号端子のペア同士の間に配置され、前記グランド端子の一部は、前記導電性シェルの内壁と直接接触していることを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記信号端子又は前記グランド端子は、前記絶縁ハウジングによって固定された部分に対して相手コネクタの挿抜側に位置する部分において、同じ大きさ及び形状を有する請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記信号端子及び前記グランド端子の一部は、前記絶縁ハウジングによって固定された部分に対して相手コネクタの挿抜側に位置する部分において、前記信号端子と前記グランド端子のピッチ方向において一列に配列されている、請求項１又は２に記載の電気コネクタ。
4. 前記導電性シェルの内壁と直接接触している前記グランド端子の一部に、前記導電性シェルの内壁との接触側に向って負荷がかけられている、請求項１乃至３のいずれかに記載の電気コネクタ。
5. 前記導電性シェルの内壁と直接接触している前記グランド端子の一部は、前記絶縁ハウジングによって固定された部分に対して相手コネクタの挿抜側とは反対側に位置付けられている、請求項１乃至４のいずれかに記載の電気コネクタ。
6. 前記導電性シェルの内壁と直接接触している前記グランド端子の一部は、前記絶縁ハウジングによって固定された部分に対して相手コネクタの挿抜側に位置付けられている、請求項１乃至４のいずれかに記載の電気コネクタ。
7. 前記導電性シェルの内壁と直接接触している前記グランド端子の一部は、前記導電性シェルの内壁に対して摺動可能に設けられている、請求項６に記載の電気コネクタ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の前記電気コネクタと相手コネクタとから成る電気コネクタ装置。

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