JP4549277B2

JP4549277B2 - コネクタ

Info

Publication number: JP4549277B2
Application number: JP2005312941A
Authority: JP
Inventors: 勲亀山
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-10-27
Also published as: DE102006044479A1; DE102006044479B4; JP2007123025A; US7347721B2; US20070099486A1

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に配索されるケーブルに取り付けられるコネクタに関する。

自動車等の車両には、例えばナビゲーションシステム等の種々の電子機器が搭載されている。これらの電子機器に電力を供給し、また電子機器間で信号を伝送するため、車両には複数の電線群からなるケーブルが配策されており、ケーブルには、電子機器に設けられたコネクタに接続されるコネクタが取り付けられている。

例えば、上記したナビゲーションシステムでは、車両の現在位置等を算出する本体部と、車両の現在位置や目的位置を表示するためのディスプレイとで構成され、これら本体部とディスプレイとはケーブルを介して接続されている。そして、近年では、ディスプレイはより高解像度であることが求められていると共にリアルタイムに車両の現在位置等を表示することが求められていることから、本体部とディスプレイとの間で多量の信号を高速に伝送する必要が生じている。

高速伝送のために従来用いられてきた伝送形態としては、不平衡（シングルエンド）型と差動（ディファレンシャル）型とがある。不平衡型は、各信号経路に１本の信号線を使用し、グラウンド線を各経路共通とし、グラウンドを基準として信号線の電圧を信号として伝送する。一方、差動型は、各信号経路に２本の信号線を用い、２線間の電圧の差を信号として伝送する。差動型において２本の信号線の電圧は、大きさが互いに等しく且つ位相が１８０°異なっており、電磁ノイズのように２本の信号線に等しく加わる信号に対しては応答しないので、よって、差動型は、ノイズに強いという特長があり、高速伝送に適している。

このような差動型の伝送形態に用いられるコネクタとして、本出願人は、ケーブルの２本の信号線（便宜的に、一方をプラス信号用、他方をマイナス信号用とする）にそれぞれ接続されるプラス信号用端子及びマイナス信号用端子と、ケーブルのグランド線に接続されるグラウンド端子と、を備えたコネクタを提案している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のコネクタが取り付けられるケーブルは、プラス信号用の電線と、マイナス信号用の電線と、グラウンド用の電線とを備え、これらプラス信号用電線、マイナス信号用電線、及びグラウンド用電線は、互いに平行に配置されており、ケーブルの長手方向に垂直な断面においてトライアングル状（三角形の頂点にあたる位置）に配置されている。

ここで、ケーブル、ケーブルのコネクタ、及び電子機器のコネクタは、インピーダンスが整合されるようになっている。インピーダンスが不整合であると、その箇所で信号の反射が生じて正常な伝送が行われない原因となるためである。特に、多量の信号を高速で伝送する場合には、厳密にインピーダンスが整合されている必要がある。

そこで、特許文献１に記載のコネクタにおいては、プラス信号用端子、マイナス信号用端子、及びグラウンド用端子が、これら端子がそれぞれ接続されるケーブルの電線の配置形態と同様に、トライアングル状（三角形の頂点にあたる位置）に配置されている。これにより、ケーブルからコネクタにわたって信号経路（各電線、及び電線に接続されている各端子）の相対的な位置関係がほぼ一定となり、コネクタとケーブルとのインピーダンスの整合性の向上が図られている。

特開２００３−１００３９９号公報

近年、コネクタの小型化の要請により、端子の間隔も狭くなる傾向にあるが、コネクタのインピーダンスには、端子の間隔、端子間に介在している絶縁材、即ち、コネクタハウジングを形成する合成樹脂の誘電率、等も関与していることが知られている。

この点につき、特許文献１に記載のコネクタなど、従来構造のコネクタにおいては、コネクタハウジングを形成する合成樹脂を適宜変更することでインピーダンスを整合させることができる。つまり、コネクタハウジングを形成する合成樹脂に、より誘電率の低いものを用いることで、コネクタの小型化に伴う端子間隔の縮小によって低下するコネクタのインピーダンスを従来通りに維持することができる。例えばテフロンは、その誘電率は合成樹脂のなかでも極めて低く、好適である。

しかしながら、コネクタ毎に異なる合成樹脂を用いてはコネクタの製造コストが高騰する虞がある。また、コネクタの小型化がさらに進めば、テフロンによってもインピーダンスを整合させることが困難となることも考えられ、加えて、テフロンは比較的高価である。

さらに、端子と電線との電気的な接続をなす接合手段に半田付けが用いられる場合があり、その場合にはコネクタハウジングを形成する合成樹脂には耐熱性が要求される。耐熱性を向上させるためガラス繊維などを混入した合成樹脂もあるが、通常、混入物により誘電率は上昇する傾向にある。そのため、コネクタハウジングを形成する合成樹脂を適宜変更するにしても、耐熱性に優れ且つ誘電率の低い特殊な合成樹脂に限定されてしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コネクタハウジングを形成する合成樹脂によらず、ケーブルとインピーダンスを容易に整合させることができるコネクタを提供することにある。

上記した目的は、本発明に係る下記（１）〜（２）のコネクタにより達成される。

（１）整列して配設された複数の端子収容室を有するコネクタハウジングと、
複数の電線群からなるケーブルの当該電線の端部にそれぞれ接続されて且つ前記端子収容室にそれぞれ挿嵌される複数の端子と、
を備えたコネクタであって、
当該コネクタのインピーダンスを前記ケーブルに整合させるように、隣接する前記端子収容室間に介在する前記コネクタハウジングの隔壁の側面に凹設された肉抜き部を備え、
前記端子収容室が、断面矩形状であって、
前記肉抜き部が、前記隔壁の両側面に設けられており、
前記端子収容室を挟んで対向する２つの前記隔壁の側面にそれぞれ設けられた前記肉抜き部が、当該端子収容室の対角に配置されていることを特徴とするコネクタ。

（２）差動伝送用コネクタであることを特徴とする上記（１）のコネクタ。

上記（１）の構成のコネクタによれば、隣接する端子収容室間に介在しているコネクタハウジングの隔壁に肉抜き部がそれぞれ設けられており、従って、これら端子収容室に挿嵌された端子間には空隙が置かれることとなる。そして、空気の誘電率（約１．０）は、テフロンの誘電率（約２．２５）に比較してさらに低いものである。そこで、本構成のコネクタによれば、コネクタの小型化に伴う端子間隔の縮小によっても、コネクタハウジングを形成する材料によらず、そのインピーダンスをケーブルに整合させることができ、コネクタハウジングを形成する材料には、例えば、誘電率が比較的高くても成形性や耐熱性に優れる材料など、その他一般的に用いられる種々の材料を採用することができる。

また、肉抜き部が隔壁の後端から端子の端子収容室への挿入方向にその前端まで延びるように隔壁の側面に凹設されているので、端子収容室は、互いに完全に隔絶された状態にあり、隣接する端子間で短絡が生じる虞がない。

さらに、断面矩形状の端子収容室において、肉抜き部がその対角に配置され、端子収容室に挿嵌された端子は、肉抜き部が配置された対角とは他の対角で保持される。よって、本構成のコネクタによれば、端子を確実に保持した上で、隔壁により大きな肉抜き部を設けることができ、コネクタのさらなる小型化によっても、そのインピーダンスをケーブルに整合させることができる。また、隔壁の強度も確保することができる。

そして、上記（１）の構成のコネクタは、多量の信号を高速に伝送する差動伝送用コネクタに好適である。

本発明によれば、コネクタハウジングを形成する合成樹脂によらず、ケーブルとインピーダンスを容易に整合させることができるコネクタを提供することができる。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

(第１参考例)
図１は本発明のコネクタに係る第１参考例の分解斜視図、図２は図１に示すコネクタの組み立て後の外観斜視図、図３は図１に示すコネクタのコネクタハウジングの一部破断外観斜視図、図４は図３に示すコネクタハウジングのIV−IV線断面図である。

図１及び図２に示すように、本参考例のコネクタ１０は、上述した差動型の伝送形態に用いられるコネクタであって、ケーブル６０の末端に取り付けられている。尚、以下で、電子機器等に設けられた相手側コネクタへのコネクタ１０の接続方向を前方として説明する。

ケーブル６０は、２つの信号経路を備え、各信号経路に２本の信号線６１，６２及びグランド用電線６３をそれぞれ有している。２本の信号線６１，６２の電圧は、大きさが互いに等しく且つ位相が１８０°異なっており、２線間の電圧の差が信号として伝送される。

コネクタ１０は、ケーブル６０の各系統の信号線６１，６２の末端を一列に整列した状態に保持する電線保持部材１３と、電線保持部材１３に保持された各系統の信号線６１，６２の末端にそれぞれ接続される４個の端子１１と、これら端子１１がそれぞれ挿嵌される端子収容室１９が設けられたコネクタハウジング１２と、このコネクタハウジング１２の外周を取り囲む遮蔽用シェル１４と、この遮蔽用シェル１４とケーブル６０の各系統のグランド用電線６３とを電気的に接続するシェルカバー１５と、を備えている。

各端子１１は、所謂圧接端子であり、その前端部に、電子機器に設けられた相手側コネクタの端子に電気的に接続される各筒状の電気接続部１６が設けられ、その後端部に、信号線６１又は６２が圧入されるスロットを画成する一対の圧接刃１７が設けられている。一対の圧接刃１７は、圧入された信号線６１又は６２の絶縁被覆に切れ込んで内部導体を挟持し、それにより、端子１１と信号線６１又は６２との電気的接続がなされる。

コネクタハウジング１２は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）など、比較的耐熱性・成形性（剛性）に優れた汎用の合成樹脂を射出成形したものであって、その前端部に、各端子１１の電気接続部１６が挿嵌される端子収容室１９が所定の間隔をおいて一列に整列して設けられており、その後端部に、後述する電線保持部材１３が装着される電線保持部材装着部１８が設けられている。

電線保持部材装着部１８は、上方及び後方に向けて開放されており、その底板部に、端子収容室内１９から露出した各端子１１の後端部を収容する４条の収容溝２０が形成されている。４個の端子１１の後端部は、それぞれ収容溝２０に収容され、所定の間隔をおいて一列に整列して配置されており、また、各端子１１の後端部に設けられた一対の圧接刃１７は、その先端が上方に向くように（換言すれば、一対の圧接刃１７より画成されるスロットの開口が上方に向くように）配置されている。

電線保持部材１３は、コネクタハウジング１２と同様の合成樹脂製であって、ケーブル６０の各系統の信号線６１，６２の末端を一列に整列した状態に保持しており、その底面から各信号線６１，６２に達し、各端子１１の一対の圧接刃１７が進入する溝が設けられている。この電線保持部材１３は、コネクタハウジング１２の電線保持部材装着部１８の上方から当該電線保持部材装着部１８に装着されるが、その際、前記溝に各端子１１の一対の圧接刃１７が進入し、それにより、上記の通り各端子１１と信号線６１又は６２との電気的接続がなされる。そして、この電線保持部材１３は、その両側部に形成された係合部２２を電線保持部材装着部１８の両側部に設けられた係止爪に係止され、当該電線保持部材装着部１８に装着される。

遮蔽用シェル１４は、導電性材料を角筒状に形成したものであって、電線保持部材１３が装着されたコネクタハウジング１２が内部に挿嵌され、コネクタハウジング１２の外周を取り囲んでいる。この遮蔽用シェル１４の後端両側部には、後述するシェルカバー１５組み付け用の一対の係合孔２３が形成されている。

シェルカバー１５は、遮蔽用シェル１４と同様の導電性材料からなり、その前端部に、遮蔽用シェル１４の一対の係合孔２３にそれぞれ係合する一対の係止突起２７を有して遮蔽用シェル１４の後端部に組み付けられる断面コ字状の組付部２４が設けられ、その後端部に、ケーブル６０の各系統の信号線６１，６２およびグランド用電線６３を一体に加締める把持部２５、及びこの把持部２５の後方においてケーブル６０の外皮を加締める把持部２６が設けられている。シェルカバー１５の把持部２５にて加締められるグランド用電線６３の先端部は、被覆を剥がれて内部導体が露出されており、よって、遮蔽用シェル１４、シェルカバー１５、及び各系統のグランド用電線６３は電気的に接続され、コネクタ１０におけるグラウンド回路を形成している。

さらに図３及び図４を参照して、コネクタハウジング１２の前端部には、４個の端子収容室１９の並び方向に当該前端部を一気通貫する横穴が穿設されている。これにより、隣接する端子収容室１９間に介在する隔壁２８ａ、及びこれら端子収容室１９の並び方向に両端の端子収容室１９の外側にあるコネクタハウジング１２の側壁２８ｂには、コネクタ１０のインピーダンスをケーブル６０に整合させるように、端子収容室１９の並び方向に貫通し且つ端子収容室１９の並び方向に整列した肉抜き部２１がそれぞれ設けられている。

コネクタハウジング１２の前端部を一気通貫する前記横穴は、例えばコネクタハウジング１２を射出成形する金型に駒を設け、コネクタハウジング１２の射出成形時に穿設することもでき、また、コネクタハウジング１２の射出成形後に適宜な切削工具で穿設することもでき、いずれにしろ容易に穿設され得る。

ここで、コネクタハウジング１２の側壁２８ｂにも肉抜き部２１が設けられるが、上記したとおり、コネクタ１０のインピーダンスは、特に端子１１の間隔が小さいものにあっては、端子１１の間隔と、端子１１間に介在する隔壁２８ａの誘電率と、が支配的であり、よって、側壁２８ｂの肉抜き部２１は、コネクタ１０のインピーダンスに実質的に影響を与えることはない。また、コネクタハウジング１２の外周は遮蔽用シェル１４により取り囲まれているので、側壁２８ｂの肉抜き部２１を通してコネクタハウジング１２内に異物が進入する虞はない。

また、本参考例のコネクタ１０では、隔壁２８ａを貫通して肉抜き部２１が設けられることにより、隣接する端子１１が完全には隔絶された状態にないが、組み立て時に隔壁２８の肉抜き部２１に異物が進入しないよう留意することで、端子１１間の短絡は十分に防止することができる。

以上説明したように、本参考例のコネクタ１０によれば、隣接する端子収容室１９間に介在しているコネクタハウジング１２の隔壁２８ａに肉抜き部２１がそれぞれ設けられており、従って、これら端子収容室１９に挿嵌された端子１１間には空隙が置かれることとなる。そして、空気の誘電率（約１．０）は、テフロンの誘電率（約２．２５）に比較してもさらに低いものである。そこで、本参考例のコネクタ１０によれば、コネクタ１０の小型化に伴う端子間隔の縮小によっても、コネクタハウジング１２を形成する材料によらず、そのインピーダンス上げてケーブル６０のインピーダンスに整合させることができ、コネクタハウジング１２を形成する材料には、例えば誘電率が比較的高くても成形性や耐熱性に優れる材料など、その他一般的に用いられる種々の材料を採用することができる。さらに、本参考例のコネクタ１０によれば、肉抜き部２１の形状や配置を適宜調整することで、コネクタ１０におけるインピーダンスの不整合部分のみを調整することもでき、そして、部分的にインピーダンスを調整することで、コネクタハウジング１２の肉厚を薄くでき、コネクタの小型化にも寄与する。

また、本参考例のコネクタ１０によれば、肉抜き部２１が、端子収容室１９の並び方向に隔壁２８ａを貫通し、且つ端子収容室１９の並び方向に整列するように設けられているので、端子収容室１９の並び方向にコネクタハウジング１２を一気通貫する横穴を当該コネクタハウジング１２に穿設することで、これら肉抜き部２１を容易に形成することができ、また、これら肉抜き部２１の形状や配置を容易に調整することができる。

尚、本参考例のコネクタ１０において、各筒状の電気接続部１６を有する端子１１に対応して端子収容室１９が断面矩形状に図示されているが、これに限定されず、例えば端子１１の電気接続部１６が円筒状であって、これに対応して端子収容室１９が断面円形であってもよい。

(第１実施形態)
次に、図５及び図６を参照して本発明のコネクタに係る第１実施形態について説明する。図５は本発明のコネクタに係る１実施形態に用いられるコネクタハウジングの一部破断外観斜視図、図６は図５に示すコネクタハウジングのVI−VI線断面図である。
尚、本実施形態のコネクタは、上述した第１参考例のコネクタ１０との比較において、端子収容室１９が設けられたコネクタハウジング１２の前端部のみ相違するものであり、よって、コネクタの全体図は省略すると共に、上述したコネクタ１０と共通する構成要素や機能的に同様な構成要素等については図中に同一符号あるいは相当符号を付すことによって説明を簡略化あるいは省略する。

図５に示すように、本実施形態のコネクタ３０においては、第１参考例のコネクタ１０においてコネクタハウジング１２の隔壁２８ａ及び側壁２８ｂを貫通して設けられた肉抜き部２１に替えて、コネクタハウジング１２の隔壁２８ａの側面及び側壁２８ｂの内側面に、その後端から端子１１の端子収容室１９への挿入方向にその前端まで延びるように肉抜き部３１が凹設され、それにより、コネクタ３０のインピーダンスがケーブル６０のインピーダンスに整合されている。尚、本実施形態のコネクタ３０では、肉抜き部３１は隔壁２８ａの側面及び側壁２８ｂの内側面にその後端から端子１１の端子収容室１９への挿入方向にその前端まで延在しているが、肉抜き部３１は各隔壁２８ａの少なくとも一部に凹設さていればよい。

これらの肉抜き部３１は、例えばコネクタハウジング１２を射出成形する金型において端子収容室１９を抜くための金型部分に張り出し部を設けることで、コネクタハウジング１２の射出成形時に形成することもでき、また、コネクタハウジング１２の射出成形後に、端子収容室１９への端子１１の挿入用開口から当該端子収容室１９内に適宜な切削工具を進入させて形成することもでき、いずれにしろ容易に形成され得る。

そして、これらの肉抜き部３１は、コネクタハウジング１２の隔壁２８ａ又は側壁２８ｂを貫通するものではないので、端子収容室１９は互いに完全に隔絶された状態にあり、特に留意せずとも隣接する端子１１間で短絡が生じる虞がなく、また、外部からのコネクタハウジング１２内への異物の進入もない。

さらに、本実施形態のコネクタ３０においては、端子収容室１９は断面矩形状であり、そして、隔壁２８ａの両側面及び側壁２８ｂの内側面には、端子収容室１９の並び方向に交互に、その上縁側又は下縁側に肉抜き部３１が凹設されている。それにより、端子収容室１９を挟んで対向する２つの隔壁２８ａの側面、又は隔壁２８ａの側面と側壁２８ｂの内側面とにそれぞれ設けられた肉抜き部３１は、端子収容室１９の対角に配置されている。

端子収容室１９に挿嵌された端子１１は、肉抜き部３１が配置された対角とは他の対角でがたつき無く保持される。よって、本実施形態のコネクタ３０によれば、端子１１を確実に保持した上で、より大きな肉抜き部３１を隔壁２８ａに設けることができ、コネクタのさらなる小型化によっても、そのインピーダンスをケーブル６０に整合させることができる。

次に、図７〜図１０を参照して、上述した第１実施形態のコネクタ３０の変形例について説明する。図７は図５に示すコネクタハウジングの変形例の一部破断外観斜視図、図８は図７に示すコネクタハウジングのVIII−VIII線断面図、図９は図５に示すコネクタハウジングの他の変形例の外観斜視図、図１０は図９に示すコネクタハウジングのX−X線断面図である。

図７及び図８に示すコネクタ３０’は、上述した第１参考例のコネクタ１０においてコネクタハウジング１２の隔壁２８ａ及び側壁２８ｂを貫通して設けられた肉抜き部２１が、上述した第１実施形態のコネクタ３０のコネクタハウジング１２に併設されたものである。本変形例のコネクタ３０’によれば、コネクタのさらなる小型化によっても、そのインピーダンスをケーブル６０に整合させることができる。

さらに、図９及び図１０に示すコネクタ３０”は、上述した第１実施形態のコネクタ３０の変形例であるコネクタ３０’において、端子１１と遮蔽用シェル１４との間に介在するコネクタハウジング１２の上壁２９に、当該上壁２９を上下に貫通する肉抜き部４１が設けられたものである。

コネクタ３０”のインピーダンスは、特に端子１１の間隔が小さいものにあっては、端子１１の間隔、即ち、隔壁２８ａの厚みと、隔壁２８ａの誘電率と、が支配的であるが、端子１１の間隔に比べて端子１１と遮蔽用シェル１４との間隔が同程度、即ち、隔壁２８ａの厚みと比べてコネクタハウジング１２の側壁２８ｂや上壁２９及び底壁の厚みが同程度である場合には、これら側壁２８ｂや上壁２９及び底壁の厚み及びそれらの誘電率もコネクタ３０”のインピーダンスに関与する。

そこで、コネクタ３０”においては、コネクタハウジング１２の上壁２９にも肉抜き部４１が設けられており、端子１１と遮蔽用シェル１４との間に空隙を置いて、端子間隔の縮小によって低下するコネクタ３０”のインピーダンスを上げ、ケーブル６０に整合させるようにしている。

尚、端子１１の間隔に比べて端子１１と遮蔽用シェル１４との間隔が小さい場合には、コネクタ３０”のインピーダンスは、側壁２８ｂや上壁２９及び底壁の厚み及びそれらの誘電率が支配的となるので、積極的に側壁２８ｂや上壁２９及び底壁に肉抜き部を形成し、端子１１と遮蔽用シェル１４との間に空隙を設けるとよい。

本発明は、上述した参考例又は実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。

本発明のコネクタに係る第１参考例の分解斜視図である。図１に示すコネクタの組み立て後の外観斜視図である。図１に示すコネクタのコネクタハウジングの一部破断外観斜視図である。図３に示すコネクタハウジングのIV−IV線断面図である。本発明のコネクタに係る第１実施形態に用いられるコネクタハウジングの一部破断外観斜視図である。図５に示すコネクタハウジングのVI−VI線断面図である。図５に示すコネクタハウジングの変形例の一部破断外観斜視図である。図７に示すコネクタハウジングのVIII−VIII線断面図である。図５に示すコネクタハウジングの他の変形例の外観斜視図である。図９に示すコネクタハウジングのX−X線断面図である。

１０コネクタ
１１端子
１２コネクタハウジング
１９端子収容室
２１肉抜き部
２８ａ隔板
２８ｂ側壁
６０ケーブル
６１，６２信号線（電線）

Claims

整列して配設された複数の端子収容室を有するコネクタハウジングと、
複数の電線群からなるケーブルの当該電線の端部にそれぞれ接続されて且つ前記端子収容室にそれぞれ挿嵌される複数の端子と、
を備えたコネクタであって、
当該コネクタのインピーダンスを前記ケーブルに整合させるように、隣接する前記端子収容室間に介在する前記コネクタハウジングの隔壁の側面に凹設された肉抜き部を備え、
前記端子収容室が、断面矩形状であって、
前記肉抜き部が、前記隔壁の両側面に設けられており、
前記端子収容室を挟んで対向する２つの前記隔壁の側面にそれぞれ設けられた前記肉抜き部が、当該端子収容室の対角に配置されていることを特徴とするコネクタ。
差動伝送用コネクタであることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。