JP3970939B2 - 同軸スイッチコネクタ組立体 - Google Patents

Description

【技術分野】
本発明は、同軸コネクタ組立体に関する。
【背景技術】
スイッチ機能を有する同軸コネクタの一般的な応用分野が、携帯（Cellular）電話に見られる。携帯電話は、アンテナを具備するが、例えば自動車内の支持体に実装されると自動車のアンテナに接続される。自動車アンテナへの携帯電話の接続により、携帯電話を支持体に差し込む（嵌合する）際にスイッチを必要とする。アンテナコネクタは、接地導体によって同心状に囲まれる内部導体を有する同軸型コネクタが代表的である。
同軸スイッチコネクタ組立体の一例は、欧州特許出願公開第６８５９１１号公報に示される。スイッチ機能は、同軸中心導体ピンの周囲に同心状に実装されると共に導体パッドに対して偏倚されるばね付勢ブッシュを具備することにより達成される。中心ピン及び導体パッド間の接続解除は、同心状ブッシュを押圧する相手コネクタを差し込む際に生ずる。
この設計及び他の同軸コネクタの一つの問題は、互いに嵌合する部品の位置決めにおいて比較的大きな誤差を吸収するようになっていないことである。この問題は、携帯電話等の応用分野において、コネクタの寸法と比較して支持体（受け台）内の携帯電話の位置が大きく変化する点で特に重要である。
携帯電話等の応用分野においては、挿入及び抜去が頻繁であること、及びコンタクトが受ける衝撃及び力が比較的大きいことから、別の問題が生ずる。機械的誘引が高く、小型で低コストな方法で多数の接続回数を支持する同軸コネクタを提供することが望ましい。
【発明の開示】
本発明は、信頼性の高い方法で多数の挿入及び抜去に耐える同軸コネクタを提供することを目的とする。互いに嵌合する部品間の比較的大きな誤差を許容することが可能な同軸コネクタ組立体を提供することが有利である。多数の接続及び接続解除の回数に耐えるスイッチ機能付き同軸コネクタ組立体を提供することが有利である。更に、低コスト、小型且つ堅牢であるこのようなコネクタ組立体を提供することが有利である。
本発明の目的は、請求項１の同軸コネクタ組立体を提供することにより達成される。ここに開示されるのは、軸方向に嵌合可能な第１同軸コネクタ及び第２同軸コネクタを具備し、各コネクタが、外部コンタクトにより囲まれると共に絶縁体により分離された内部コンタクトを有する嵌合部を具備し、第１又は第２の同軸コネクタが、挿入の際に第１及び第２のコネクタの嵌合部を案内すると共に位置決めするテーパを有する漏斗状導入部を有する同軸コネクタ組立体において、第１のコネクタの内部コンタクトが、ピン形状を有すると共に軸方向に弾性的に移動可能である同軸コネクタ組立体である。
更なる利点は、可動側コネクタの中心コンタクトに突き当たる、固定側コネクタの軸方向に移動可能な中心コンタクトを具備することである。これにより、衝撃に対する抵抗を強化すると共に、多数の挿入及び抜去に対して信頼性の高い接続を可能にする。中心コンタクトの面対面突当てによりコンタクトが絶縁体の嵌合面から少量だけ突出することが可能になるので、曲げ又は中心ピンコンタクトの損傷の危険を低減する。
一方のコネクタは、軸方向に直交する半径方向に弾性を有するばねを具備してもよい。このばねは、嵌合部とデバイスに固定取付けするための支持体との中間に配置されることにより、コネクタがデバイスに対して半径方向に弾性的に浮動可能になる。このばねは、コネクタが軸方向に弾性的に移動するために、更に軸方向に弾性を有してもよい。
従って、利点は、多数回にわたる信頼性の高い相互接続及び互いに嵌合する部品の損傷の危険を低減するために、互いに嵌合する部品間の大きな誤差を吸収することである。
本発明の更なる利点は、以下の説明、図面又は特許請求の範囲から明らかであろう。
【発明を実施するための形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１及び図２を参照すると、同軸コネクタ組立体２は、携帯電話等のデバイス内の印刷回路基板（ＰＣＢ）５に実装された第１コネクタ４を具備する。携帯電話は、第２コネクタ１０が第１コネクタ４と嵌合するために実装されている電話受け台８等のデバイスに受容されるための外部ハウジング６を有する。以下では、第１コネクタ４を可動側デバイスコネクタと呼び、第２コネクタ１０を固定側デバイスコネクタと呼ぶ。
主として図１、図２、図７及び図８を参照すると、固定側デバイスコネクタ１０は、嵌合部１２、実装部１４及び接続部１６を具備する。接続部１６は、同軸（即ちアンテナ）ケーブル２６の絶縁体２４により囲まれる内部導電線２２を受容するための通路２０を有する管状部１８を具備する。管状部１８の外面２８は、ケーブル２６の外部導体３０をその上に受容する。外部導体３０は、その周囲に設けられ、圧着の際に塑性変形する金属リング３２を設けることにより、管状部に圧着される。後者即ち金属リングは、一方では外部導体３０及び接続部間の良好な電気的接触を確保し、他方では第２コネクタ１０にケーブル２６を確実に保持するためのストレインリリーフとして作用する。図１に示されるように、固定リング３２の後部３３は、ケーブル２６の外部絶縁体の周囲に圧着する。接続部１６は、管状部１８と一体であって管状部と直交し、内部導体受容キャビティ２０に連通する軸方向延出通路３６を有する導電性ケース３４を具備する。軸方向の通路３６は、ケーブルが第２コネクタ１０に一旦組み付けられると通路の後端を閉塞する端キャップ３７を具備する。特に、通路３６の開放端により、ケーブル内部導体２２を、例えばコネクタの内部コンタクト４０の接続部３８に半田付けすることができる。内部コンタクト４０を外部ハウジング、及び外部導体の機能を果たすカバー３４、３７から分離するために、カバー３７の実装に先立って内部コンタクトの接続部３８上に配置するための絶縁キャップ４２を更に具備することができる。
内部コンタクト４０は、その周囲に同心状に外部コンタクト４６を更に支持すると共に軸方向Ａに沿って延びる絶縁体４４内に実装される。外部コンタクト４６は、その接続端部で肩５０の周囲に圧着される接続部の変形可能な圧着タブ４８により、接続部の外部導体３４に電気的及び機械的に接続される。絶縁体４４は、その固定取付けのために、外部導体ハウジング３４及び外部コンタクト４６間に挟まれる肩５２が設けられる。
内部コンタクト４０は、内部コンタクトに沿って設けられ絶縁体４４に圧入（干渉係合）する保持逆刺５４によって、絶縁体４４に固定保持される。略筒状の内部コンタクト４０の嵌合端には、本実施形態では円錐形状の凹部５６が設けられる。凹部５６は、軸方向に弾性的に突き当てられた状態で、可動側デバイスコネクタ４の相手ピンコンタクト５８を受容し位置決めするための接触面を形成する。内部コンタクト４０の嵌合端５７は、コネクタの嵌合面５９に対して若干窪む。しかし、若干異なる実施形態を示す図７と図１とを比較するとよく分かるように、絶縁体の嵌合面５９’の位置を変えることができる。後者は、内部コンタクト、特に接触面５６に対する付加的な保護を提供する。
外部コンタクト４６は、嵌合端５９から延びる弾性片持ち梁接触アーム６０を具備する。これらアームの自由端６２は、内方に（即ち内部コンタクト４０に向かう半径方向に）弾性的に偏倚可能である。自由端６２には、嵌合相手の可動側デバイスコネクタ４の同心状の外部コンタクト６６と弾性的に接触する接触突起６４が設けられる。弾性片持ち梁６０は、略管状の外部コンタクト４６から軸方向に延びるスリットを切断することにより形成される。
実装部１４は、一端７０がコネクタの嵌合部１２に固定され、他端７２が、デバイス８に固定取り付けされた例えば携帯電話受容受け台のハウジングになり得る支持部材７４に固定されたばね部材６８を具備する。軸方向の突き当て部材７６は、接続端７５近傍のコネクタ嵌合部１２に固定取り付けされ、固定側デバイス８の嵌合側７８を超えたコネクタの軸方向の変位を制限する。突き当て部材７６は、支持体８の肩７９と係合する。ばね部材６８は、本実施形態では略テーパ状又は円錐形状を有するコイルばねである。このコイルばねにおいて、小径端部は、嵌合部の取付け端７０で外部コンタクト４６の周囲に巻き付けられると共に外部コンタクト４６に取り付けられ、大径端部は、支持体の取付け端７２で支持リング７４に突き当てられている。ばねの円錐形状により、軸方向Ａの移動及びこの軸方向Ａに直交する方向Ｒの平面内での半径方向の移動の両方が可能になる。このため、コネクタの突き当て部材７６は、デバイス８の表面７９に対して摺動可能に実装される。ばね６８の軸方向の偏倚力は、コネクタ４、１０の嵌合完了の際の嵌合力より若干大きい。このため、誤差に依存してコネクタが一旦嵌合完了すると、ばねは略軸方向にのみ圧縮される。嵌合したコネクタ間の誤差が、ばねが軸方向に圧縮される程度の場合、突き当て部材７６は、デバイス８の支持面７９から離れる。ばねは、例えば可動側デバイスハウジング６又は他の物体が軸方向又は半径方向に弾性的に移動するようにコネクタに突き当たると、固定側デバイスコネクタ１０に対する衝撃を吸収するように作用することもできる。このため、このような衝撃による損傷の危険を低減する。
図２によく示されるように、互いに嵌合するコネクタ１０、４間の位置決めの際に半径方向の誤差を吸収するために、円錐形状のコイルばね６８により、固定側デバイス８に対する固定側デバイスコネクタ１０の略半径方向の移動が可能になる。嵌合部１２が受容されるデバイス８のキャビティ８２を覆うために、嵌合部１２の外部コンタクト４６に取り付けられた柔軟なフィルム即ち薄膜８０が設けられてもよい。後者即ち薄膜は、デバイス内への埃等の侵入を防止するよう作用する。
主として図１ないし図５を参照すると、可動側デバイスコネクタ４は絶縁ハウジング８４を具備し、このハウジング８４内には中心コンタクト５８が軸方向に摺動可能に実装されていると共に、その周囲に外部コンタクト６６が同心状に実装されている。コネクタ４は、嵌合部８６及び接続部８８を有する。接続部８８は、絶縁体８４の印刷回路基板実装端８３でそれぞれ凹部９１、９２に実装された第１コンタクト脚部８９及び第２コンタクト脚部９０を具備する。コンタクト脚部８９、９０は、例えば移動電話の電気部品と相互接続するために、印刷回路基板５上の表面実装半田付け用の表面実装接触部９３を有する。第２コンタクト脚部９０は、第１コンタクト脚部８９の接触面９８に対して係合するための接触突起９７を有する弾性接触アーム９６を具備する。接触アーム９６は、絶縁体８４内に実装される際に接触面９７、９８が信頼性高く電気的接触するための所定力で突き当たるように、予荷重がかけられている。弾性接触アーム９６は、中心ピンコンタクト５８の丸められた接続端９９を横切って且つ接続端９９の下に軸方向に延びる。ピンコンタクト５８が印刷回路基板５に向かって押圧されると、接触アーム９６が押圧され、脚部８９、９０間の電気的接続が断たれる。コネクタ１０、４が完全嵌合すると、内部コンタクト４０、５８の突き当てにより、図２に示されるようにコンタクト脚部８９、９０間の接触が断たれる。後者即ちコンタクト脚部のスイッチ機能により、携帯電話が実装される際に、例えば携帯電話のアンテナが固定側デバイス８のアンテナに接続される。また、弾性接触アームは、嵌合する内部コンタクト４０に摺動可能な内部コンタクト５８を突き当てるためのばね力も提供するので、スイッチ機能及び接触機能を提供するために要する部品の数が少ない。図２に示される摺動可能な内部コンタクト５８及び内部コンタクト４０の軸方向の面対面突き当てにより、摺動可能な接触端８５が絶縁体８４の嵌合面８７を若干量だけ突出することができる。後者即ち接触端が若干量だけ突出することは、差し込みの際、又は外部物体に対するコンタクトの損傷の危険を低減する。
外部コンタクト６６は、差し込みの際に嵌合部１２を案内するための大きな円錐状の導入部９４を具備する。テーパ状即ち円錐状の導入部９４は、コネクタ４、１０の半径方向の位置決めにおける比較的大きな誤差を吸収するために、極めて重要である。
金属板を打ち抜き加工及び曲げ加工して低コストで製造することができるコンタクト脚部８９、９０は、絶縁体８４の実装部９３内でスロット１０２の対向する壁内に入り込むＶ字状の保持部材１００を具備する。このため、コンタクト脚部は、スロット１０２内に保持部１００を単に押圧することにより、絶縁体８４に対して固定取付け及び位置決めされる。コネクタ４は、コンタクト脚部の半田接続部９３に加えて外部コンタクト６６の半田接続部により、印刷回路基板上に堅牢に支持される。外部コンタクト６６の半田接続部は、印刷回路基板５に対して実装可能な、対向する半田実装延長部１０４を具備する。図６に示されるように、印刷回路基板５には、外部コンタクトの半田実装延長部１０４に半田接続するために円弧状の導電パターン（traces）１０６を具備する。外部コンタクト６６の筒形状に略連続する延長部１０４の円弧形状により、半田接続の堅牢さを強化するコネクタ４周囲の半田領域を提供する可能性に加えて、印刷回路基板に対する堅牢な取付けが提供される。また、半田接続部は、外部コンタクト６６及び内部コンタクト５８に対する電気的接続をも提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の同軸コネクタ組立体の嵌合直前の状態を示す断面図である。
【図２】コネクタ組立体の嵌合完了状態を示す図１と同様の断面図である。
【図３】コネクタ組立体の固定側コネクタの側面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５】図４の矢印５から見た図である。
【図６】図３ないし図５のコネクタが受容される印刷回路基板の部分を示す平面詳細図である。
【図７】図１及び図２のコネクタ組立体の可動側コネクタの分解断面図である。
【図８】図７のコネクタの部分の平面図である。

Claims (9)

1. 軸方向（Ａ）に嵌合可能な第１同軸コネクタ（４）及び第２同軸コネクタ（１０）を具備し、前記コネクタの各々が、外部コンタクト（６６、４６）により囲まれると共に絶縁体（８４、４４）により分離された内部コンタクト（５８、４０）を有する嵌合部（８６、１２）を具備し、前記第１同軸コネクタが、挿入の際に前記第１及び第２同軸コネクタの前記嵌合部（８６、１２）を案内すると共に位置決めするテーパを有する漏斗状導入部（９４）を有し、前記第１同軸コネクタ（４）の前記内部コンタクト（５８）が略ピン形状を有する同軸コネクタ組立体（２）において、
   前記第１同軸コネクタ（４）の前記内部コンタクト（５８）は、前記第１同軸コネクタ（４）の前記絶縁体（８４）に対して前記軸方向（Ａ）に弾性的に移動可能であり、
   前記第１同軸コネクタが、スイッチ機能を提供する第１及び第２コンタクト脚部（８９、９０）を更に具備し、
   該第１及び第２コンタクト脚部の少なくとも一方は、前記両コネクタが嵌合解除する際に他方の前記脚部の接触部（９８）と係合するために弾性的に支持されたコンタクト（９６）を有し、
   該弾性的に支持されたコンタクト（９６）は、前記両コネクタ（４、１０）の嵌合の際に前記第１同軸コネクタの前記内部コンタクト（５８）が前記軸方向に押圧されると該内部コンタクト（５８）と係合可能であり、
   前記第２同軸コネクタ（１０）の前記内部コンタクト（４０）は、前記絶縁体（４４）に対して固定されると共に前記第１同軸コネクタの前記内部コンタクト（５８）と突き当て接触する窪んだ接触面（５６）を有することを特徴とする同軸コネクタ組立体。
2. 前記接触面（５６）が略円錐状をなすことを特徴とする請求項１記載のコネクタ組立体。
3. 前記第２同軸コネクタの前記嵌合部（１２）が、デバイス（８）の支持体（７２、７４）に弾性的に浮動可能に実装されることを特徴とする請求項１又は２記載のコネクタ組立体。
4. 前記第１同軸コネクタ（４）上の前記漏斗状導入部（９４）が、前記第１コネクタの前記絶縁体（８４）の嵌合部（８７）を超えて延び、
   前記第１同軸コネクタの前記ピン状中心コンタクト（５８）は、前記絶縁体の嵌合部（８７）を超える突出量が前記漏斗状導入部（９４）の突出量より小さい接触端（８５）を有することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載のコネクタ組立体。
5. 少なくとも前記第２同軸コネクタ（１０）が、前記軸方向に直交する半径方向（Ｒ）に弾性を有するばね（６８）を有し、
   該ばねが、前記嵌合部（１２）と前記第２同軸コネクタが実装されるデバイス（８）に固定取付けするための支持体（７４）との中間に配置されることにより、前記第２同軸コネクタ（１０）が前記デバイス（８）に対して半径方向に弾性的に浮動可能であることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載のコネクタ組立体。
6. 前記ばねが前記軸方向（Ａ）にも弾性を有し、これによりばね力が前記同軸コネクタ（４、１０）を嵌合完了するために要する嵌合力よりも大きいことを特徴とする請求項５記載のコネクタ組立体。
7. 前記ばねは、小径端部（７０）が前記第２同軸コネクタ（１０）の前記嵌合部（１２）と係合し、大径端部（７２）が前記支持体（７４）と係合する、略円錐状のコイルばねであることを特徴とする請求項５又は６記載のコネクタ組立体。
8. 前記第１同軸コネクタの前記コンタクト脚部（８９、９０）は、印刷回路基板（５）上に半田付けするために、前記コネクタの対向する両端に配置された表面実装接触パッド（９３）をそれぞれ有することを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項記載のコネクタ組立体。
9. 前記第１同軸コネクタの外部コンタクト（６６）は、印刷回路基板（５）上に実装するために前記絶縁体（８４）の対向する両側に延長部（１０４）を有し、
   該延長部は、前記外部コンタクトの略筒状嵌合部の軸方向に連続する湾曲形状を有し、この結果、前記延長部（１０４）の端部に配置された導電パターン（１０６）が略円弧形状を有することを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項記載のコネクタ組立体。

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