JP4489226B2 - モジュラ・ジャック - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、電気コネクタに関し、特に係合中、モジュラ・プラグによる垂直方向の運動を、垂直方向および水平方向の両方向に伝達する二方向手段を接点が持つ電話型モジュラ・ジャックで使用する改良形設計に関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】
電話型モジュラ・ジャックは、コンピュータ、モデム、プリンタおよび類似の電子装置を相互に接続するために、コンピュータ・ネットワーク業界および通信業界で広く使用されている。
【０００３】
本明細書においては、「モジュラ・ジャック」および「モジュラ・プラグ」という用語は、ウェスタン・エレクトリック社、およびベル・テレホン・ラボラトリーズ社が最初に開発した、小形で、相互に交換することができ、簡単に接続および取り外すことができるジャックおよびプラグを意味する。米国特許第３，６９９，４９８号，３，８５０，４９７号，および３，８６０，３１６号が、モジュラ・ジャックおよびモジュラ・プラグのいくつかの例を開示している。
【０００４】
モジュラ・プラグをプリント基板に直結するために、種々のモジュラ・ジャックが提案されてきた。米国特許第４，４５７，５７０号，５，４７８，２６１号その他が、この用途のためのモジュラ・ジャックのいくつかの例を開示している。米国特許第４，４５７，５７０号は、ギャップ差を持つ改良形モジュラ・ジャックを開示している。この改良形モジュラ・ジャックの主な特徴は、ジャックのプラグ収容開口部に、ジャックの後部から挿入される電気導体を備えることである。これにより、従来技術のジャックと比較すると、接触距離が短くなり、その結果、各接点を形成している高価なスプリング材の使用量が少なくてすむため、またジャックの接点と雄のプラグの接点との間の、電気的接続を信頼性の高いものにするために、金メッキしなければならない表面積が小さくなるので、かなり経済的になる。この設計は従来技術の設計を改良したものであるが、いくつかの欠点がある。この特殊な設計は、ある種のタイプのモジュラ・プラグと係合した場合、一つまたはそれ以上の接点に過度の応力が掛かる。
【０００５】
一つまたはそれ以上の接点に過度の応力が掛かるという問題は、すべての従来技術のモジュラ・ジャックにつきものである。例えば、モジュラ・プラグには、四つの基本的なタイプがある。これら四つのタイプとは、４位置タイプ、６位置タイプ、８位置タイプおよび１０位置タイプである。モジュラ・プラグは、ベル・テレホン・ラボラトリーズ社が設計したものであるが、連邦通信委員会、６８部、電話用プラグおよびジャック用国家規格が規定しているように、その構造は、ほぼ同じ物理的高さを持ち、取り外すことができる固定ラッチが、プラグの前部のノーズから同じ相対的セットバックを持つように、各プラグの中心にくるようになっている。前記四つのタイプのプラグは、６位置タイプのプラグの幅が、４位置タイプのプラグの幅より２．０３ｍｍ（０．０８０インチ）広く、８位置タイプおよび１０位置タイプのプラグの幅が、６位置タイプのプラグの幅より２．０３ｍｍ広いという点を除けば、重要な相互係合前部のその寸法は、本質的に同じである。このような設計配置になっているので、任意のプラグを、位置の数が同じの任意のプラグ、または位置の数が多い任意のジャックに、挿入して係合することができる。このことは、例えば、位置の数が４のプラグを、位置の数が４のジャックに、または位置の数が６のジャックに、または位置の数が８のジャックに、または位置の数が１０のジャックに挿入することができることを意味する。もう一つの例を挙げると、位置の数が６のプラグを、位置の数が６のジャックに、または位置の数が８のジャックに挿入することができる。位置の数が６のプラグを挿入すると、６の接点、および対応する雌のスプリング接点を収容するための、その各スロットが、通常の係合接続として正確に動作する。しかし、位置の数が６のプラグの場合には、中央のスプリング接点のどちらかの側の一番外側のスプリング接点に対しては、対応する接点または収容スロットが存在しない。プラグが完全に挿入されると、一番外側のスプリング接点は、係合中の通常の最大の高さより、約０．５８ｍｍ（０．０２３インチ）だけ高いレベルに押し上げられる。このような係合状態の場合には、一番外側のスプリング接点に非常に大きな応力が掛かり、小さい方のプラグが係合状態でいる時間が長ければ長いほど、これら一番外側の接点上に時間加重応力が発生する。位置の数が８のジャックを、位置の数が６のモジュラ・プラグに挿入すると、すべての従来技術のモジュラ・プラグの場合、少なくとも一つの一番外側のスプリング接点は、通常、３回の挿入後には、接触が断続的になり、挿入の度毎に６０秒間だけしか係合状態を維持することができない。
【０００６】
米国特許第５，４７８，２６１号は、モジュラ・ジャックのこのような、非常に重大な潜在的なタイプの現場での故障を解決するために設計されたものである。接点の中間の遷移部分は、接点係合部分と接触し、スプリング接点の半田ポスト部分と接触する。接点係合部分は、いくつかの部分、すなわち、下部の直線状のビーム、引込み部、前の先端部および後のアングル部分からなる。接点のこの遷移部分は、通常、半田ポストから垂直方向に半径方向変更装置まで延びていて、そこからジャックの前面の方向に、水平方向に延びる。後部アングル・アップは、遷移部分に接続していて、下部直線ビームに接続するために、遷移部分から下方に延びる。後部アングル部分により、下部直線ビームは、ジャック内に位置することができ、その結果、そのビーム面は、遷移部分の水平部分より低くなる。引き込み部は、下部直線ビームから前の先端部へ上方へある角度で延びる。引込み部と後部アングル部分とを組合せると、係合ビーム面を接点に対する屈曲点から比較的遠くに位置させることができ、モジュラ・ジャックの接点上の過度の応力の原因になっている、高い上昇位置に上昇している接点の影響力が低減する。さらに、係合した状態で、通常の上昇位置まで上昇した場合、ビーム面は、プラグの雄の接点の上面と平行になる。これにより、以下に説明するように、コネクタの電気的特性が劇的に改善される。
【０００７】
モジュラ・ジャックが効率的に送信することができる周波数に対する電気的性能への要求はますます増大してきているので、モジュラ・ジャックの絶え間ない改善が強く求められている。すべての従来技術のジャックは、１秒間に１００メガビット（Ｍｂｐｓ）のような高い周波数の場合には、その信号の大部分を送ることができない。米国特許第５，４７８，２６１号の従来技術のジャックは、ジャックのスプリング接点のある角度で、プラグの雄の接点と係合する。その結果、プラグの雄の接点と雌のスプリング接点との間のインピーダンス整合がずれることになる。何故なら、これらの接点は、相互に実質的に整合していないからである。インピーダンス整合がずれる結果、元の信号の一部の反射が許容できないほどに多くなり、そのため、目的地に届くのは遥かに弱い信号となる。例えば、従来技術のジャックは、１００Ｍｂｐｓの周波数で送信された信号の場合、２．０より大きいＶＳＷＲを持つが、米国特許第５，４７８，２６１号のジャックは、１００Ｍｂｐｓの周波数で、１．１のＶＳＷＲを持つ。このことは、従来技術のジャックは、送信信号の３３％以上を反射し、目的地に送られるのは元の信号の２／３以下であることを意味する。米国特許第５，４７８，２６１号のジャックが反射するのは、送信信号の５％以下であり、元の信号の９５％以上が供給される。
【０００８】
米国特許第５，２４９，９８７号は、ジャックの上壁部に、柔軟なカバーを設置することにより、米国特許第５，４７８，２６１号の設計をさらに改善している。このカバーは、スプリング接点と任意の外部の電荷を持つ面、または導電面との間に誘電バリヤを設置するように設計されている。このカバーは、薄い部分が、ある程度の柔軟性を持っているポリマからできていて、そのため、高い上昇位置に上昇するスプリング接点を支持し、さらに現在上昇している接点を継続的に誘電絶縁する。このカバーは、最も高い上昇位置にあるこれらのスプリング接点と等しい高さまで上昇するように、上昇するスプリング接点と同時に上昇する。
【０００９】
改良形ジャックも、依然として一つの欠点をもっている。その欠点というのは、スペースに制限のあるコンピュータ、ネットワーク・ボックス等においては、もっと小さい位置プラグが係合し、特定の接点が、高い上昇位置に上昇した場合、ジャックの上壁部の上のスペースが十分広くないので、スプリング接点およびカバーが、その完全に拘束されない位置まで曲がることができないという欠点である。
【００１０】
最近の従来技術は、モジュラ・ジャックのスプリング接点に、応力に対する抵抗を与えるという問題を解決する方向に、かなりの改善を行ってきたが、より小形の雄のプラグがジャックに係合し、その結果、これらスプリング接点が高い上昇位置に上昇した場合、本考案の従来技術のコネクタの応力に対する抵抗は、改善される方向にある。
【００１１】
【発明の目的】
本発明の主な目的は、応力に対する抵抗をさらに改善して従来技術の欠点を克服するために、応力に対する抵抗が非常に高い接点設計および滑り凹部を使用する、改善された接点形状および設計を持つ雌のモジュラ・ジャックを提供することである。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、ジャックのスプリング接点を、垂直方向および水平方向の両方向に移動する手段を提供することである。
【００１３】
本発明のもう一つの目的は、ジャック面またはジャック用カバー面を横切って、比較的容易に運動することができる凹部を持つスプリング接点を提供することである。
【００１４】
本発明のさらにもう一つの目的は、スプリング接点を、それ自身が水平方向に延びる前に、最初に垂直方向に上昇させるための手段を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記およびその他の目的は、本発明の１つの特徴に従い、接点係合部分、移動部分、半田尾部、および遷移部分からなるスプリング接点により達成される。
【００１６】
本発明のもう一つの特徴により、移動部分は、接点係合部分より前に位置していて、その結果、スプリング接点に対して梃子の点として機能することができる。
【００１７】
本発明のさらにもう一つの特徴により、接点係合部分は、下部直線ビーム、後部アングル部分、下部直線ビームが、ジャック内において、遷移部分の水平部分より相対的に下に位置する引き込み部からなる。
【００１８】
本発明のさらにもう一つの特徴により、移動部分は、引込み部より前に位置していて、その開放側面がジャックの底面の方を向いている形をしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図面について説明すると、数枚の図面全体を通して、類似の参照番号は、同一または対応する部品を示す。より詳細に説明すると、図１においては、参照番号７０は、本発明の好適な実施形態全体を示す。
【００２０】
雌のスプリング接点７０は、それぞれが、少なくとも他のもう一つの部分と、一体に結合している四つの部分からなり、そのため、これらの部分は、全体で一意の接点設計および形状を構成している。移動部分２０は、二つの部分、すなわち、先端部２４および移動凹部２２からなる。接点係合部分１０は、三つの部分、すなわち、下部直線ビーム１２、後部アングル部分１４、および引込み部１６からなる。遷移部分は、ほぼ水平な部分３２、半径方向変更装置３４、およびほぼ垂直な部分３６からなる。半田尾部は、スプレッダ部分および半田ポスト４２または４４からなる。先端部２４は、接点係合部分を、ハウジング８０の前壁部８４に隣接する内部棚部（図示せず）の上面上に位置する面を供給することにより、ジャック・ハウジング８０（図３）に対して、安定した制御位置の保持するように設計されている。内部棚部は、セパレータ５４の頂縁部の下に位置していて、前壁部８４の頂縁部の真後のハウジング８０内に位置する。アーク面の開放側面が、コネクタ８０の上面と異なる方向を向くように配置されているアーク形の案内凹部２２が、先端部２４に近接して隣接している。そのため、カバー６０の下面６４を横切って移動するように設計された、湾曲していて、平滑でバリを含まない面が形成される。滑り凹部２２の一番上の点は、下面６４と接線方向で接触していて、その結果、下面６４の表面を横切る、滑り凹部２２の移動に対する、カバー６０の抵抗は比較的小さくなる。接点係合部分１０は、ハウジング８０の前壁部８４に対してある角度を持つ引込み部１６からなる。このように角度がついているので、引き込み部は、雄のプラグで接接点ブレードの前半径と係合することができ、その結果、接点ブレードは、プラグの接点ブレードがジャックの後部の方向に移動するにつれて、接点係合部分を徐々に上昇させることができる。この上昇運動により、接点ブレードの上面に容易に移動するため、下部直線ビーム１２は上昇し、その結果、ビーム１２と接点ブレードの上面との間に一組の係合部分が形成される。後部アングル部分１４は、下部直線ビームを、遷移部分３０、より詳細に説明すると、遷移部分３０の水平部分３２と結合させる。これにより、遷移部分は、接点係合部分と一緒に動作し、それにより、プラグの接点ブレードと係合している間に、接点係合部分が上昇した結果発生する応力を分配するために、かなりの長さを供給する。遷移部分は、後部アングル部分から長い距離を供給する水平部分３２、および半径方向変更装置３４からなる。半径方向変更装置は、湾曲部材を通して垂直部分３６と結合する。この組合せは、接点上昇により少し弓形をしている長いスパンの水平部分３２に送られた応力を吸収し、一方、上昇応力の一部は、湾曲した形の半径変更装置３４を通して、垂直部分３６に伝わる。応力がこのように吸収されるので、遥かに長い水平距離の行動をシミュレートすることになり、接点が処理することができる応力の限界が増大し、その結果、より高い位置まで上昇させても、接点は応力により損傷しない。半田尾部４０は、プリント基板のメッキした貫通孔に挿入されるように設計されている半田ポスト４０、４２を持つ。
【００２１】
図２は、スプリング接点７０’の他の実施形態である。この図においては、接点係合部分１０’および移動部分２０’は、それぞれ、図１の接点係合部分１０および移動部分２０に対応する。図２の下部直線ビーム１２’の長さが、図１の下部直線ビーム１２より短いこと、図２の引き込み部１６’が、図１の引き込み部１６より大きな角度を持つこと、また図２の滑り凹部２２’の弓形が、図１の滑り凹部２２の弓形より大きいこと、また図２の先端部２４’の長さが、図１の先端部２４の長さより長いことが分かるだろう。これらの違いは、図２の別のスプリング接点７０’が、図１のスプリング接点７０とは異なる機能を持っているからである。ヨーロッパ諸国においては、電源との偶発的な接触の危険性を少なくするために、コネクタの安全災害要件が規定されている。通常の状態では、二つの隣接するスプリング接点の間の電圧は、４５ボルトＤＣである。呼出音を発生する信号入力信号に応じて、上記二つの隣接するスプリング接点の間の電圧は、１２０ボルトＤＣに達する場合がある。この電圧は、通常、健康な成人にとって危険なものではないが、老人または治療を受けている人には有害である場合もある。そのため、スプリング接点７０’は、短くした下部直線ビーム１２’を持ち、もっと角度の大きい引き込み部１６’を持ち、そのため、内部の露出接点係合部分１０’は、ジャック８０の前壁部８４から、さらに奥に引っ込んでいる。そのため、ジャック８０のスプリング接点１０’の電圧に、偶発的に触れる危険性はかなり少なくなっている。これは非常に望ましい機能で、モジュラ・ジャック、またはモジュラ・ジャックを含む装置の、消費者ユーザの安全がハッキリと保護される。
【００２２】
図３について説明すると、この図は、モジュラ・ジャックを構成している三つの主要な構成部分の分解図である。取り外すことができるカバー６０は、スプリング接点７０がハウジング８０内に装填された後で、ハウジング８０内にインターロックされる。前壁部８４は、開口部８２内に雄のモジュラ・ジャックを収容することができる形および大きさの開口部８２を含む。隣接する前壁部８４は、開口部８２の入口のところに位置する二つの受け８６である。これらの受け８６は、雄のモジュラ・プラグの固定アーム上の二つの対応する突起を捕捉するように設計されている。面８５は、雄のプラグ固定アームの突起が、受け８６の背後にパチンと係合するまで、雄のプラグが開口部８２内に挿入された場合に、その上に位置する雄のモジュラ・プラグに対して、案内および支持面となる。開放溝５２および５６は、溝５２および溝５６の幅が、接点部分３２、１４、１２、１６、２２および２４用のスプリング接点７０の幅より広くなるように、各溝５２、５６に一つのスプリング接点を収容することができる幅と長さを持つ。そのため、各スプリング接点７０は、その対応する接点溝で、自由に運動するための手段を持つことになる。その結果、スプリング接点７０は、それが開口部８２内に挿入されるとき、および雄のプラグが、開口部８２内に完全に設置された後で、プラグの運動を追随することができる。カバー支持棚部５７は、コネクタ８０の上面に沿って位置していて、コネクタ８０の後部の奥の方向に、前部の約１／２の長さを持つ前壁部８４から後に向かって延びる。支持棚部５７は、取り外すことができるカバー６０の下面上の、引っ込んだ溝６６に対して、物理的な止め金具および支持面となる。支持棚部５７の機能は、カバー６０の前部オーバハング６２の正確な位置決めを維持することである。そのため、カバー６０は、移動凹部２２がカバー６０の下面６４に係合するように、スプリング接点が十分高く上昇するまでスプリング接点７０による力を変えない。カバー６０の引っ込んだ溝６６を持つ支持棚部５７、および上縁部５８とオーバハング６２の外縁部との間の整合により、スプリング接点７０から外部ブラケット、またはフレームへアークしている電圧に対して、より大きな誘電バリヤが形成される。雄のプラグは開口部８２内に挿入され、係合接点部分１０が上昇すると、滑り凹部２２は、カバー６０の下面６４と係合するために、それに応じて上昇する。オーバハング６２が、上昇している滑り凹部２２の係合状態から上昇すると、オーバハング６２は、それが固定対象物または面と遭遇しない限り、自由に上昇を続ける。任意のそのような固定対象物または面は、オーバハング６２のそれ以上の上昇を防止し、それに応じて滑り凹部２２がさらにそれ以上上昇するのを防止する。それにより、接点係合部分１０のそれ以上の垂直方向の運動を阻止する。それにより、滑り凹部２２は、ハウジング８０の前壁部８４の方向に、オーバハング６２の下面６４に沿ってスライドを開始する。その結果、接点係合部分１０の形は圧縮され、先端部２４および滑り凹部２２は、前壁部８４の方向に移動し、延長し、それにより、接点係合部分１０の上昇による、追加の応力を吸収し、接点係合部分１０の永久的な変形を防止する。さらに、これにより、取り外すことができるカバー６０用に、もっと硬質の材料を使用することができるようになり、その結果、カバー６０それ自身が、スプリング接点７０の上昇距離を制限する。
【００２３】
図４は、本発明の他の実施形態の斜視分解図である。コネクタ・ハウジング８０、カバー６０およびスプリング接点７０’は、図３に示すプロセス類似のプロセスで組み立てられる。類似のプライム記号付の番号は、図３の類似の番号と機能的に対応する。
【００２４】
【効果】
本発明によるモジュラ・ジャックは、応力に対して抵抗を持つ接点を有し、この接点は、雄のプラグから接点が上昇した場合に発生する応力を吸収するために、水平方向および垂直方向の両方向に移動することができるという効果をもたらす。
【００２５】
本発明を種々に修正し、変更することができることは明らかである。それ故、特許請求の範囲から逸脱することなしに、本明細書に詳細に記載した方法とは、別の方法で本発明を実行することができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】あるタイプの接点係合形状を特徴とし、雌のモジュラ・ジャックで使用するように設計された下部直線ビームを持つスプリング接点の側面図である。
【図２】他のタイプの接点係合形状を特徴とし、雌のモジュラ・ジャックで使用するように設計された下部直線ビームを持つスプリング接点の側面図である。
【図３】ジャック・ハウジング、スプリング接点の一実施形態、および取り外すことができるカバーを示す雌のモジュラ・ジャックの斜視分解図である。
【図４】ジャック・ハウジング、スプリング接点の他の実施形態、および取り外すことができるカバーを示す雌のモジュラ・ジャックの斜視分解図である。

Claims (8)

1. 電話型モジュラ・プラグと電気接続する電話型モジュラ・ジャックであって、ハウジング（８０）と複数の細長いスプリング接点（７０、７０’）を有し、
   ハウジング（８０）は、オーバーハング（６２）と、電話型モジュラ・プラグを収容する開口部（８２）を有する前壁部（８４）と、複数の接点収容溝（５２、５６）を備え、
   スプリング接点（７０、７０’）は、ハウジングの接点収容溝（５２、５６）に収容され、またプラグ係合部（１０、１０’）とハウジングから延出する尾部（４０、４０’）とを有し、プラグ係合部（１０、１０’）は、先端部（２４、２４’）と、先端部に隣接し先端部より高い位置に配置される滑り凹部（２２、２２’）と、滑り凹部に隣接し滑り凹部より低い位置に配置される直線状の接触ビーム（１２、１２’）とを有し、該接触ビームは電話型モジュラ・プラグと電話型モジュラ・ジャックとの接続の際に、電話型モジュラ・プラグの接点ブレードと係合し、
   電話型モジュラ・プラグと電話型モジュラ・ジャックとの接続の際に、プラグ係合部（１０、１０’）は、接触ビーム（１２、１２’）がハウジングオーバーハング（６２）方向に向けて上昇して滑り凹部（２２、２２’）がハウジングオーバーハング（６２）に当接するように、弾性変形し、滑り凹部（２２、２２’）がハウジングオーバーハング（６２）に沿ってハウジング前壁部（８４）の方向へ容易に滑るようにすることを特徴とするモジュラ・ジャック。
2. プラグ係合部（１０、１０’）は、尾部（４０、４０’）への遷移部を形成する水平部（３２、３２’）と、水平部と接触ビーム（１２、１２’）との間に配置される後部アングル部（１４、１４’）と、接触ビーム（１２、１２’）と滑り凹部（２２、２２’）との間に配置される引込み部（１６、１６’）とをさらに有し、
   プラグ係合部（１０、１０’）は、電話型モジュラ・プラグと電話型モジュラ・ジャックとの接続の際に、平坦になる傾向を持つことを請求項１記載のモジュラ・ジャック。
3. ハウジング（８０）はさらに、ハウジングオーバーハング（６２）を形成する脱着自在のカバー（６０）を有することを請求項１記載のモジュラ・ジャック。
4. 滑り凹部（２２、２２’）はカバー（６０）の下面（６４）と係合し、この下面に沿って移動可能であることを特徴とする請求項３記載のモジュラ・ジャック。
5. スプリング接点（７０、７０’）は、電話型モジュラ・プラグと電話型モジュラ・ジャックとの接続の際に変形して、滑り凹部（２２、２２’）をカバー下面（６４）と係合しない位置から係合する位置へ移動させることを特徴とする請求項４記載のモジュラ・ジャック。
6. ハウジング（８０）はカバー（６０）を支持するカバー支持面を有し、カバー支持面は電話型モジュラ・プラグと電話型モジュラ・ジャックとの接続の前には滑り凹部（２２、２２’）と係合しないようにカバー下面（６４）を維持することを特徴とする請求項５記載のモジュラ・ジャック。
7. カバー（６０）はカバー下面（６４）に隣接する溝（６６）を有し、ハウジング（８０）は、カバー支持面を形成するとともにカバーの溝（６６）を収容するカバー支持棚部（５７）を有することを特徴とする請求項６記載のモジュラ・ジャック。
8. カバー（６０）は、滑り凹部（２２、２２’）がカバー下面（６４）と係合する際、ハウジング（８０）から持ち上がることを特徴とする請求項７記載のモジュラ・ジャック。

Images