JP5061241B2 - コネクタアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、ユニバーサルシリアルバス（以下、「ＵＳＢ」と略称する）コネクタ用プラグ（以下、「プラグ」と略称する）を用いたコネクタアッセンブリに関し、特に、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−ＡプラグまたはＳｔａｎｄａｒｄ−Ｂプラグの構造に関する。
本願は、２００８年１２月１７日に、日本に出願された特願２００８−３２１０９９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ＵＳＢコネクタは、パーソナルコンピュータを始めとする電子機器と周辺機器との接続に用いられるコネクタの一種で、機器への接続が容易である、いわゆるプラグアンドプレイやホットプラグが可能である、電源供給用の端子としても利用可能である等の利点を有するため、広く利用されている（特許文献１〜３、非特許文献１参照）。ＵＳＢコネクタを構成するプラグと、プラグが挿入されるレセプタクルの仕様は、それぞれ規格により定められている。

一方、プラグとケーブルとを接続し、ＵＳＢコネクタアッセンブリを形成する場合、接続部分の構造は特に定められていない。例えば、図７に示すように、プラグ１を金属製のコネクタシェル２内に格納し、コネクタシェル２の基端部に設けたクランプ部２ａにケーブル３のジャケット３ａを挟んで固定し、ジャケット３ａの先端から先端側に延びる複数本の電線３ｂを、プラグ１の基端部に配列された複数の電極１ａに接続する構造が採用されている。また、ＵＳＢ３．０規格用のケーブル３の場合、上記複数の電線３ｂは、周囲がシールドされた、ＵＳＢ３．０規格用の二対の信号線、周囲がシールドされていない、ＵＳＢ２．０規格用の一対の信号線、電源線及びアース線の計８本となる（図では５本のみ示されている）。なお、以下の記載中、特に断らない限り、図中左側（レセプタクルへの挿入側）を先端側、右側（ケーブルとの接続側）を基端側と定義する。

特開２００１−２１７０２６号公報 特表２００８−５０８６９４号公報 実用新案登録第３０５９７６８号公報

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｉｒｏｓｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｃａｔａｌｏｇｊ＿ｈｐ／ｊ２４００００１９

ところで、上記ケーブル３において、複数の電線３ｂは、外側からジャケット３ａ及び編組３ｃで覆われている。従って、上記接続に際しては、ジャケット３ａ及び編組３ｃを除去し、電線３ｂをプラグ１の電極１ａに接続可能とする、いわゆる「口出し」と呼ばれる作業が必要となる。上記従来のコネクタアッセンブリの場合、クランプ部２ａに固定されたケーブル３の、口出しによりジャケット３ａ及び編組３ｃが除去された箇所と、ＵＳＢプラグ１の個々の電極１ａとの距離（図７中符号Ｄで示す距離）は、ほぼ等しい。従って、口出しによりジャケット３ａ及び編組３ｃの先端から先端側に延びる（露出する）複数本の電線３ｂの長さは、ほぼ等しくなる。

しかしながら、上記露出部における複数本の電線３ｂの長さが等しくなると、特に周囲がシールドされていないＵＳＢ２．０規格用の信号線では、編組３ｃによる周囲のシールドがなくなるため、外部ノイズを受けやすくなる。また、編組３ｃがなくなるため、一対のＵＳＢ２．０規格用の信号線間におけるインピーダンスの不一致が起こる領域が広がるという問題もある。なお、図７は、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−Ａプラグの例を示しているが、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−Ｂプラグにおいても、同様の問題が生じている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＵＳＢコネクタ用プラグを用いたコネクタアッセンブリにおいて、ＵＳＢ２．０規格用の信号線が受ける外部ノイズの影響や一対のＵＳＢ２．０規格用の信号線間におけるインピーダンスの不一致を低下させることが可能なコネクタアッセンブリの提供を目的とする。

本発明の第一の態様は、ＵＳＢ２．０規格用の信号線、ＵＳＢ３．０規格用の信号線、電源線、及びアース線を含むケーブルと；ＵＳＢ３．０規格におけるユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグと；前記ケーブルの固定手段と；を備えたコネクタアッセンブリであって、前記ユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグの基端部が、前記ケーブル固定手段の先端に略当接する。

上記ユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグは、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−Ａプラグであってもよい。

また、上記ユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグは、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−Ｂプラグであってもよい。

前記ケーブルのジャケットの先端から前記ＵＳＢ２．０規格用の信号線の先端までの長さが、前記ジャケットの先端から前記ＵＳＢ３．０規格用の信号線の先端までの長さよりも短くてもよい。

前記ケーブルのジャケットの先端に対する、前記ＵＳＢ２．０規格用の信号線、前記電源線、及び前記アース線の先端までの長さが互いに異なっていてもよい。

本発明によれば、周囲がシールドされていないＵＳＢ２．０規格用の信号線を、従来のプラグに比して基端側にて電極に接続することが可能となるため、外部ノイズを受けやすいＵＳＢ２．０規格用の信号線の全長を短くすることが可能となる。その結果、ＵＳＢ２．０規格用の信号線の、外部ノイズを受けやすい範囲が短くなり、信号線に対する外部ノイズの影響が低下する。また、ＵＳＢ２．０規格用の信号線間におけるインピーダンスの不一致が起こる領域（未シールド領域）が狭くなるため、上記インピーダンスの不一致が低下する。

本発明の第一実施形態に係るＵＳＢコネクタ用プラグの構造の例を示す上方斜視図である。 本発明の第一実施形態に係るＵＳＢコネクタ用プラグの構造の例を示す下方斜視図である。 本発明の第一実施形態に係るコネクタアッセンブリの構造の例を示す一部断面図である。 本発明の第二実施形態に係るＵＳＢコネクタ用プラグの構造の例を示す上方斜視図である。 本発明の第二実施形態に係るＵＳＢコネクタ用プラグの構造の例を示す下方斜視図である。 本発明の第二実施形態に係るコネクタアッセンブリの構造の例を示す一部断面図である。 従来のコネクタアッセンブリの構造の例を示す上方斜視図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
本発明の第一の実施形態（実施例１）に係るＵＳＢコネクタ用プラグ１１の概略構成を図１及び図２に示す。図１はプラグ１１の表面側を示す上方斜視図、図２はプラグ１１の裏面側を示す下方斜視図である。このプラグ１１は、上記従来のプラグ１に相当するもので、規格的には、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−Ａプラグに該当する。

プラグ１１は、樹脂製の本体１２と、本体内に配設された電極１３ａ〜１３ｄとから構成されている。本体１２は、コネクタアッセンブリの形成時にコネクタシェル（後述する図３の符号２参照）に支持される中央部１２ａと、中央部１２ａから先端側に延び、レセプタクル（図示せず）に挿入される先端部１２ｂと、中央部１２ａから基端側に延び、後述するケーブルとの接続に使用される基端部１２ｃとを備えている。また、中央部１２ａ及び先端部１２ｂの形状並びに本体１２における電極１３ａ〜１３ｄの配置は、ＵＳＢ３．０規格に準拠している。

このプラグ１１では、基端部１２ｃの構成が、従来のプラグ１と異なっている。すなわち、このプラグ１１では、基端部１２ｃが、上記従来のプラグ１よりも基端側に延長されている。具体的には、基端部１２ｃは、コネクタアッセンブリの形成時にコネクタシェルのクランプ部（後述する図３の符号２ａ参照）の先端に略当接する位置まで、従来のプラグ１と同一幅、同一厚さで延長されている。ここで「クランプ部の先端に略当接する位置」とは、コネクタアッセンブリの形成時に、基端部１２ｃの基端縁１２ｄがクランプ部の先端面に当接するか、僅かな隙間を介して対向する位置である。

また、基端部１２ｃの裏面に位置する電極１３ｄ（ＵＳＢ２．０規格に対応する電線接続用）は、従来のプラグ１と異なり、幅方向に所定間隔で４個配列された状態で、基端部１２ｃの延長方向に沿って、基端縁１２ｄまで延設されている。なお、先端部１２ｂの表面基端部に位置する電極１３ａ（ＵＳＢ３．０規格に対応するレセプタクル接続用）及び先端部１２ｂの表面先端部に位置する電極１３ｂ（ＵＳＢ２．０規格に対応するレセプタクル接続用）、並びに基端部１２ｃの表面に位置する電極１３ｃ（ＵＳＢ３．０規格に対応する電線接続用）の配置は、従来のプラグ１と同様である。

そして、例えば図３に示すように、プラグ１１を金属製のコネクタシェル２内に格納し、コネクタシェル２の基端部に設けたクランプ部２ａ（ケーブル固定手段）に、口出しされたケーブル３０のジャケット３０ａを挟んで固定する。さらに、プラグ１１の電極１３ｃ、１３ｄと、ジャケット３０ａの先端から先端側に延びる複数本の電線（後述する符号３０ｂ〜３０ｅ参照）とを接続する。このようにして、コネクタアッセンブリ４０が形成される。

この場合、本実施形態のプラグ１１では、上述の通り、本体１２の基端部１２ｃが、コネクタアッセンブリ４０の形成時にコネクタシェル２のクランプ部２ａの先端に略当接する位置まで延長されている。また、基端部１２ｃの裏面に位置する電極１３ｄは、基端部１２ｃの延長方向に沿って、基端縁１２ｄまで延設されている。
従って、コネクタアッセンブリ４０の形成に際し、電極１３ｄに接続される、周囲がシールドされていない、ＵＳＢ２．０規格用の一対の信号線３０ｃ、電源線３０ｄ及びアース線３０ｅの、電極１３ｄへの接続位置を、基端部１２ｃの延長方向に沿って互いに変えることが可能となる。その結果、基端部１２ｃの先端側に位置する電極１３ｃに接続される、ＵＳＢ３．０規格用の二対の信号線３０ｂの長さと、電極１３ｄに接続される電線（信号線３０ｃ、電源線３０ｄ及びアース線３０ｅ）との長さ、並びに電極１３ｄに接続される電線（信号線３０ｃ、電源線３０ｄ及びアース線３０ｅ）同士の長さを、互いに異ならせることが可能となる。

特に、周囲がシールドされていない一対の信号線３０ｃを、従来のプラグ１に比して基端側にて電極１３ｄに接続することが可能となるため、外部ノイズを受けやすい信号線３０ｃの全長を短くすることが可能となる。その結果、信号線３０ｃの、外部ノイズを受けやすい範囲が短くなり、信号線３０ｃに対する外部ノイズの影響が低下する。また、一対の信号線３０ｃ間におけるインピーダンスの不一致が起こる領域が狭くなるため、上記インピーダンスの不一致が低下する。その結果、一対の信号線３０ｃ間における信号の反射と、それに伴う信号の減衰、並びにクロストークが低下する。

本発明の第二の実施形態（実施例２）に係るＵＳＢコネクタ用プラグ５１の概略構成を図４及び図５に示す。図４はプラグ５１の表面側を示す上方斜視図、図５はプラグ５１の裏面側を示す下方斜視図である。このプラグ５１は、規格的には、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−Ｂプラグに該当する。

このプラグ５１は、上述した第一実施形態のプラグ１１同様、樹脂製の本体５２と、本体内に配設された電極５３ａ〜５３ｄとから構成されている。本体５２は、コネクタアッセンブリの形成時にコネクタシェルに支持される中央部５２ａと、中央部５２ａから先端側に延び、レセプタクル（図示せず）に挿入される先端部５２ｂと、中央部５２ａから基端側に延び、ケーブルとの接続に使用される基端部５２ｃとを備えている。また、基端部５２ｃは更に、先端側に位置する肉厚の基部５２ｄと、基部５２ｄから基端側に延びる、薄肉の端部５２ｅとから構成されている。そして、中央部５２ａ、先端部５２ｂ、及び基端部５２ｃの基部５２ｄの形状並びに本体５２における電極５３ａ〜５３ｄの配置は、ＵＳＢ３．０規格に準拠している。

このプラグ５１では、基端部５２ｃの端部５２ｅの構成が、ＵＳＢ３．０規格における従来のＳｔａｎｄａｒｄ−Ｂプラグ（以下、「従来のプラグ」と略称する）と異なっている。すなわち、このプラグ５１では、端部５２ｅが、従来のプラグよりも基端側に延長されている。具体的には、端部５２ｅは、コネクタアッセンブリの形成時にコネクタシェルのクランプ部（後述する図６の符号２ａ参照）の先端に略当接する位置まで、上記従来のプラグの端部と同一幅、同一厚さで延長されている。また、「クランプ部の先端に略当接する位置」は、上述した第一実施形態のプラグ１１と同様に定義される。

また、符号５３ｃ、５３ｄで示す電極（ＵＳＢ２．０規格に対応する電線接続用）は、従来のプラグ１と異なり、基端部５２ｃの端部５２ｅの表裏面に、幅方向に所定間隔で２個ずつ配列された状態で、端部５２ｅの延長方向に沿って、その基端縁５２ｆまで延設されている。なお、先端部５２ｂの表面に位置する電極５３ａ（ＵＳＢ３．０規格に対応するレセプタクル接続用）及び先端部５２ｂの端面に位置する電極（ＵＳＢ２．０規格に対応するレセプタクル接続用、図示せず）、並びに基端部５２ｃの基部５２ｄの表面に位置する電極５３ｂ（ＵＳＢ３．０規格に対応する電線接続用）の配置は、従来のプラグと同様である。

そして、例えば図６に示すように、プラグ５１を金属製のコネクタシェル２１内に格納し、コネクタシェル２１の基端部に設けたクランプ部２１ａ（ケーブル固定手段）に、口出しされたケーブル３０のジャケット３０ａを挟んで固定する。さらに、プラグ５１の電極５３ｂ〜５３ｄと、ジャケット３０ａの先端から先端側に延びる複数本の電線（後述する符号３０ｂ〜３０ｅ参照）とを接続する。このようにして、コネクタアッセンブリ６０が形成される。

この場合、本実施形態のプラグ５１では、上述の通り、本体５２の基端部５２ｃのうち、基端側に位置する端部５２ｅが、コネクタアッセンブリ６０の形成時にコネクタシェル２１のクランプ部２１ａの先端に略当接する位置まで延長されている。また、端部５２ｅの表裏面に位置する電極５３ｃ、５３ｄは、端部５２ｅの延長方向に沿って、基端縁５２ｆまで延設されている。
従って、コネクタアッセンブリ６０の形成に際し、電極５３ｃ、５３ｄに接続される、周囲がシールドされていない、ＵＳＢ２．０規格用の一対の信号線３０ｃ、電源線３０ｄ及びアース線３０ｅの、電極５３ｃ、５３ｄへの接続位置を、端部５２ｅの延長方向に沿って互いに変えることが可能となる。その結果、基端部５２ｃの基部５２ｄに位置する電極５３ｂに接続される、ＵＳＢ３．０規格用の二対の信号線３０ｂの長さと、電極５３ｃ、５３ｄに接続される電線（信号線３０ｃ、電源線３０ｄ及びアース線３０ｅ）との長さ、並びに電極５３ｃ、５３ｄに接続される電線（信号線３０ｃ、電源線３０ｄ及びアース線３０ｅ）同士の長さを、互いに異ならせることが可能となる。

特に、周囲がシールドされていない一対の信号線３０ｃを、従来のプラグに比して基端側にて電極５３ｃ、５３ｄに接続することが可能となるため、外部ノイズを受けやすい信号線３０ｃの全長を短くすることが可能となる。その結果、信号線３０ｃの、外部ノイズを受けやすい範囲が短くなり、信号線３０ｃに対する外部ノイズの影響が低下する。また、一対の信号線３０ｃ間におけるインピーダンスの不一致が起こる領域（未シールド領域）が狭くなるため、上記インピーダンスの不一致が低下する。その結果、一対の信号線３０ｃ間における信号の反射と、それに伴う信号の減衰、並びにクロストークが低下する。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態のプラグ１１、５１では、ＵＳＢ２．０規格に対応する電線接続用の電極１３ｄ、５３ｃ、５３ｄが、全て基端部１２ｃ、５２ｃの基端縁１２ｄ、５２ｆまで延設されている。しかしながら、周囲がシールドされていない、ＵＳＢ２．０規格用の一対の信号線３０ｃの全長を短くする目的であれば、これらの電極１３ｄ、５３ｃ、５３ｄのうち、少なくともＵＳＢ２．０規格用の一対の信号線３０ｃが接続される電極のみを、基端部１２ｃ、５２ｃの基端縁１２ｄ、５２ｆまで延設すればよい。

本発明によれば、ＵＳＢコネクタ用プラグ及びこれを用いたコネクタアッセンブリにおいて、ＵＳＢ２．０規格用の信号線が受ける外部ノイズの影響や一対のＵＳＢ２．０規格用の信号線間におけるインピーダンスの不一致を低下させることが可能なユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグ及びコネクタアッセンブリを提供することができる。

２，２１…コネクタシェル
２ａ，２１ａ…クランプ部（ケーブル固定手段）
１１，５１…プラグ
１３ｄ，５３ｃ，５３ｄ…電極
３０…ケーブル
３０ａ…ジャケット
３０ｂ…ＵＳＢ３．０規格用の信号線
３０ｃ…ＵＳＢ２．０規格用の信号線
３０ｄ…電源線
３０ｅ…アース線
４０，６０…コネクタアッセンブリ

Claims (5)

1. ＵＳＢ２．０規格用の信号線、ＵＳＢ３．０規格用の信号線、電源線、及びアース線を含むケーブルと；
   ＵＳＢ３．０規格におけるユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグと；
   前記ケーブルの固定手段と；
   を備えたコネクタアッセンブリであって、
   前記ユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグの基端部が、前記ケーブル固定手段の先端に略当接することを特徴とするコネクタアッセンブリ。
2. 前記ユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグが、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−Ａプラグであることを特徴とする請求項１に記載のコネクタアッセンブリ。
3. 前記ユニバーサルシリアルバスコネクタ用プラグが、ＵＳＢ３．０規格におけるＳｔａｎｄａｒｄ−Ｂプラグであることを特徴とする請求項１に記載のコネクタアッセンブリ。
4. 前記ケーブルのジャケットの先端から前記ＵＳＢ２．０規格用の信号線の先端までの長さが、前記ジャケットの先端から前記ＵＳＢ３．０規格用の信号線の先端までの長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタアッセンブリ。
5. 前記ケーブルのジャケットの先端に対する、前記ＵＳＢ２．０規格用の信号線、前記電源線、及び前記アース線の先端までの長さが互いに異なることを特徴とする請求項４に記載のコネクタアッセンブリ。

Images