JP6815991B2 - 安全性が強化されたシリアルバスコネクタ - Google Patents

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Description

下記の実施形態は、コネクタ、特に安全性が強化されたシリアルバスコネクタに関する。
シリアルバス規格は、準拠コネクタの要件を規定する。例えば、ユニバーサルシリアルバス(USB)規格は、４つの導体とシェルを備えたインタフェイス(相手方のUSB対応コネクタに接続するコネクタの一部)が必要である。USB規格はまた、４つの導体がシリアルのデジタル通信である信号を搬送することを規定している。シリアルデジタル通信はノイズ、クロストーク、インピーダンスによる劣化などの信号完全性の問題の影響を受けやすい。信号の整合性の問題を最小限に抑えるために、USB規格では、インタフェースの導体が指定された寸法を満たすことも要求される。しかし、インタフェースから、例えば回路基板まで、製造業者は、シリアルバス規格内の信号の一体性の要件が充足される限り、非標準仕様(例えば、顧客の回路基板レイアウト、シャーシ設計など)に合致するように導体を曲げることができる。
信号の完全性の要求を満たすために、製造業者は通常、導体を平面の曲面に曲げて回路基板と接続する。間隔は、導体の長さに沿って導体間で変化する。例えば、露出した導体に沿った部分では、間隔は、ポリマー（例えば、PTFE）絶縁体で囲まれた部分よりも広い場合がある。また、導体間、導体及びシェルとの間の絶縁体の表面に沿った距離は変化し得る。これらの問題は、クリアランスや沿面距離などの安全性の問題に関して問題になる可能性がある。
沿面距離は、各導体間の絶縁体の表面に沿った距離として定義される。沿面距離は、所定の電圧に対して導体間で放電が生じる距離であり得るので、沿面距離は問題である。導体間の放電は、安全性の問題から望ましくない。回路基板の設計者は基板レイアウトで沿面距離を規則的に指定するが、標準化されたシリアルバスコネクタの導体間の距離は、通常、信号の完全性を保証するために特定されている。つまり、標準化されたシリアルバスコネクタは、基本的な安全基準を満たしながらデータ転送速度を最大にするように設計されている。その結果、標準のシリアルバスコネクタは、多くの産業用途で要求される安全性が強化された規格(例えば、IEC 60079-7(安全性が強化された)にはあまり適していない。
図１及び図２は、代表的な標準シリアルバスコネクタ10を示す。図1に示すように、標準シリアルバスコネクタ10は、シェル14の内部に配置された導体12を含むUSB-Aコネクタである。標準シリアルバスコネクタ10から延びる導体12はパラレル構成に配置される。パラレル構成故に、最小の沿面距離は、導体12とシェル14との間である。その結果、放電が発生すると、導体12とシェル14との間に発生する可能性が高い。パラレル構成のピンとピンとの間隔はまた、安全性が強化された規格の間隔要件を満たしていない。さらに、PCBに取り付けた場合、はんだ付けに必要なPCB環状リングによって間隔がさらに狭まる。図２は、絶縁体16を含む標準的なシリアルバスコネクタ10の分解図を示している。図に見られるように、導体12間の間隔は導体12の長さに沿って変化する。導体12は、導体12の露出した部分の間の最小の間隔又は隙間にて放電し易い。最小の沿面距離及びクリアランスは、安全性が強化された基準によって要求される距離よりも小さい。その結果、導体12の間、ならびに導体12とシェル14との間の間隔は、安全性が強化された基準要件を満たさない。
安全性が強化された規格要件を満たす特許品コネクタの設計は、非常に高価である。例えば、特許品の設計は、新規性のあるコネクタ構成だけでなく、特許品コネクタと接続することができる対応した進歩性のあるケーブル、コネクタなど構築を必要とする。従って、標準的なケーブル又はコネクタと接続することができる、安全性が強化されたシリアルバスコネクタが必要とされている。
安全性が強化されたシリアルバスコネクタが提供される。安全性が強化されたシリアルバスコネクタは、第１の端部及び第２の端部を有するシェルを備え、第１の端部はシェルの端子端部であり、端子中心線を有し、第２の端部はシェルのリード端部である。安全性が強化されたシリアルバスコネクタは更に、シェルの内側に配置され、第１の端部から第２の端部に大凡延びる絶縁体と、絶縁体内に配置され、第１の端部から第２の端部に大凡延びる複数の導体を備える。複数の導体は、第１の端部に接近し、端子中心線に大凡平行な接触中心線を有する接触部を備える。複数の導体の各導体は隣接する導体から所定距離を以て離れ、該所定距離は、複数の導体上の電圧を規定するシリアルバス規格の間隔要件に大凡適合し、該所定距離はシリアルバス規格によって規定される前記電圧に対して、安全性が強化された最小距離の要件以上である。
安全性が強化されたシリアルバスコネクタを形成する方法が提供される。一態様に従って、方法は第１の端部及び第２の端部を有するシェルを形成するステップであって、該第１の端部はシェルの端子端部であり、端子中心線を有し、第２の端部はシェルのリード端部であるステップを備える。方法は更に、複数の導体を形成するステップであって、複数の導体の各導体は、隣接する導体から所定距離を以て離れ、該所定距離は、複数の導体上の電圧を規定するシリアルバス規格の間隔要件に大凡適合し、該所定距離はシリアルバス規格によって規定される前記電圧に対して、安全性が強化された最小距離の要件以上である、ステップを備える。
一態様に従って、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)は、第１の端部(110a)及び第２の端部(110b)を有するシェル(110)であって、該第１の端部(110a)はシェル(110)の端子端部であり、端子中心線(CL)を有し、第２の端部(110b)はシェル(110)のリード端部であるシェル(110)を備える。安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)は更に、シェル(110)の内側に配置され、第１の端部(110a)から第２の端部(110b)に大凡延びる絶縁体(120)と、絶縁体(120)の内側に配置され、第１の端部(110a)から第２の端部(110b)に大凡延びる複数の導体(130)であって、第１の端部(110a)に接近し、端子中心線(CL)に大凡平行な接触中心線(X、Y)を有する接触部(132)を有する複数の導体(130)を備える。複数の導体(130)の各導体(130a-130d)は、隣接する導体(130a-130d)から所定距離を以て離れ、該所定距離は、複数の導体(130)上の電圧を規定するシリアルバス規格の間隔要件に大凡適合し、該所定距離はシリアルバス規格によって規定される前記電圧に対して、安全性が強化された最小距離の要件以上である。
接触中心線(X、Y)は、シリアルバス規格によって規定される対応した距離よりも長い距離にて、端子中心線(CL)から離れているのが好ましい。
複数の導体(130)は、シリアルバス規格によって規定される幅よりも短い導体幅(WI、WO)を有するのが好ましい。
複数の導体(130)は、４つの導体(130a-130d)を備え、該４つの導体(130a-130d)は、大凡1.15mmだけ端子中心線(CL)から離れた内側接触中心線(X)を備えた２つの内側導体(130a-130b)と、大凡3.58mmだけ端子中心線(CL)から離れた外側接触中心線(Y)を備えた２つの外側導体(130c-130d)とを備えるのが好ましい。
複数の導体(130)は、４つの導体(130a-130d)を備え、該４つの導体(130a-130d)は、大凡0.60mmの内側接触幅(WI)を有する２つの内側導体(130a-130b)と、大凡0.85mmの外側接触幅(WO)を有する２つの外側導体(130c-130d)とを備えるのが好ましい。
安全性が強化された最小距離の要件は、沿面距離を含み、該沿面距離は絶縁体(120)の表面に沿った距離であるのが好ましい。
複数の導体(130)は、絶縁体(120)の表面に均一に分布され、絶縁体(120)の表面から絶縁体(120)の表面に対して大凡垂直に延びるのが好ましい。
絶縁体(120)の表面はリード対向面(124a)であり、前記複数の導体(130)はリード対向面(124a)に均一に分布されるのが好ましい。
シリアルバス規格は、ユニバーサルシリアルバス(USB)規格であるのが好ましい。
一態様に従って、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法は、第１の端部(110a)及び第２の端部(110b)を有するシェル(110)を形成するステップであって、該第１の端部(110a)はシェル(110)の端子端部であり、端子中心線(CL)を有し、第２の端部(110b)はシェル(110)のリード端部であるステップを備える。方法は更に、複数の導体(130)を形成するステップであって、複数の導体(130)の各導体(130a-130d)は、隣接する導体(130a-130d)から所定距離を以て離れ、該所定距離は、複数の導体(130)上の電圧を規定するシリアルバス規格の間隔要件に大凡適合し、該所定距離はシリアルバス規格によって規定される前記電圧に対して、安全性が強化された最小距離の要件以上である、ステップを備えるのが好ましい。
方法は更に、複数の導体(130)の少なくとも一部の周りに絶縁体(120)の少なくとも一部を形成するステップと、シェル(110)の内側に絶縁体(120)の少なくとも一部を配置し、第１の端部(110a)から第２の端部(110b)に大凡延ばすステップと、接触部(132)が第１の端部(110a)に接近し、端子中心線(CL)に大凡平行な接触中心線(X、Y)を有するように複数の導体(130)を位置決めするステップを備えるのが好ましい。
安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法は、複数の導体(130)を絶縁体(120)で包むステップを備えるのが好ましい。
複数の導体(130)を包むステップは、絶縁体(120)の表面に複数の導体(130)を均一に分布させるステップを備えるのが好ましい。
複数の導体(130)を包むステップは、絶縁体(120)の表面から絶縁体(120)の表面に対して大凡垂直に延びる方向に、複数の導体(130)を延ばすステップを備えるのが好ましい。
複数の導体(130)を形成するステップは、複数の導体(130)を平坦な仕様に形成し、曲げるステップを備えるのが好ましい。
複数の導体(130)を形成するステップは、複数の導体(130)の少なくとも１つを、シリアルバス規格にて規定される対応した幅未満の幅(WI)に形成するステップを備えるのが好ましい。
複数の導体(130)を形成するステップは、複数の導体(130)の少なくとも２つを、中心線(X)を有するように形成するステップを備え、中心線(X)と端子中心線(CL)との間の距離は、シリアルバス規格にて規定される対応した距離よりも長いのが好ましい。
シリアルバス規格は、ユニバーサルシリアルバス(USB)規格であるのが好ましい。
全ての図面において、同じ参照番号は、同じ構成要素を表している。図面は必ずしも寸法通りではないことは理解されるべきである。
代表的な標準シリアルバスコネクタ10を示す図である。 代表的な標準シリアルバスコネクタ10を示す図である。 実施形態に従った安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の斜視図である。 安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の平面図である。 図４にセクション５-５で破断した安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の断面図である。 安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の分解斜視図である。 複数の導体130を包含するリード部124を示す。 絶縁体120が無い複数の導体130を示す。 接続箇所における間隔を比較すべく、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100と標準的なシリアルバスコネクタ10の接続のブロック図を示す。 安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の平面図を示す。
図３〜図１０及び以下の説明は、安全性が強化されたシリアルバスコネクタの実施形態の最良の態様を作製及び使用するやり方を当業者に教示するための具体的な例を示している。本発明の原理の教示という目的のために、いくつかの従来からの態様は、簡略化または省略されている。当業者であれば、本記載に包含されるこれらの例からの変種を理解できるであろう。当業者であれば、以下で説明される特徴をさまざまなやり方で組み合わせることで、安全性が強化されたシリアルバスコネクタの多数の変種を形成できることを、理解できるであろう。結果として、以下に記載された実施形態は、以下で説明される具体的な例に限定されず、特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ限定される。
図３は、実施形態に従った安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の斜視図を示す。図示されているように、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、第１の端部110a及び第２の端部110bを有するシェル110を含む。図示の実施形態では、第１の端部110aはシェル110の終端部であり、第２の端部110bはシェル110の先端部である。絶縁体120がシェル110の内部に配置され、第１の端部110aから第２の端部110bまで延びる。代替の実施形態では、絶縁体は、第１の端部110aから第２の端部110bまで延びていなくてもよい。追加的または代替的に、絶縁体は、コーティングされ又は絶縁材料の他の適切な構成であってもよい。図示の実施形態では、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、絶縁体120に部分的に配置された複数の導体130も含む。複数の導体130は、第１の端部110aから第２の端部110bまで延びている。以下に説明されるように、図３に示されている、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、実質的にシリアルバス規格に準拠している。
シリアルバス規格は、USB2.0及びUSB3.0規格のようなUSB規格の1つであるが、代替の実施形態は他の規格を含む。シリアルバス規格は、準拠シリアルバスコネクタ内の導体のための間隔仕様を含む。シリアルバス規格は、導体上の電圧をも規定する。シリアルバス規格で定義された電圧は、安全性が強化された規格を参照することにより、最小限の安全距離と相関付けることができる。安全性が強化された規格は、シリアルバス規格の間隔仕様では満たされない規格である。例えば、USBシリアルバス規格に準拠した標準のシリアルバスコネクタは、安全性が強化された最小限の距離要件については、IEC 60079-7規格を満たしていない。５ボルトを搬送する導体の場合、強化された安全規格により、1.60mm以上の沿面距離が必要になる場合がある。従って、標準的なシリアルバスコネクタ10は、シリアルバス規格に準拠しているが、安全性が強化された規格に準拠していない。
安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、シリアルバス規格によって規定された間隔仕様に準拠していない。その代わりに、複数の導体130の各々間の間隔は、複数の導体130とシェル110との間の間隔と同様に、安全性が強化された最小の距離以上である。例えば、複数の導体130の各々の間の間隔は、約1.6mmであってもよく、これは、安全性が強化された規格を満たし、1.00mmのUSB標準シリアルバスコネクタの間隔よりも大きい。それにもかかわらず、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、相手方コネクタとの互換性、伝送速度、信号完全性、電磁適合性（EMC）要件などのようなシリアルバス規格の他の要件を満たすことができる。従って、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、以下でより詳細に説明されるように、シリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小限の距離要件を依然として満たしながら、実質的にシリアルバス規格に準拠することができる。
図４は、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の平面図を示す。安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100のインタフェース端が示されている。安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、USB-A形式の構成の第１の端部110a及び第２の端部110bを有するシェル110を含むものとして示されている。また、絶縁体120及び複数の導体130も示されている。複数の導体130は第１の導体130a、第２の導体130b、第３の導体130c及び第４の導体130dで構成される。４つの導体130a-130dが示されているが、代替実施形態では、より多い又は少ない導体を使用することができる。図４に示す実施形態では、４つの導体130a-130dは、内側導体130a、130b及び外側導体130c、130dを有する実質的に平坦な構成で第1の端部110aに配置される。
シェル110はまた、結合タブ112を含む。図４には示されていないが、USB標準雄プラグは、第1の端部110aでシェル110に挿入され、結合タブ112に押し付けられ得る。結合タブ112は、USB標準雄プラグを押して、シェル110をUSB標準のオスプラグのシェルに電気的に連結させる。結合タブ112はまた、USB標準雄プラグをシェル110内に機械的に結合し、保持する。さらに、複数の導体130は、USB標準雄プラグの対応する導体と接続することができる。従って、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、伝送速度、信号完全性、EMC要求、及びシリアルバス規格における他の仕様を満たすことができる。しかし、以下にさらに詳細に説明するように、複数の導体130は、シリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離要件以上の距離で離間されている。
図５は、図４に示されたセクション５-５で破断された、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の断面図を示す。安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、上述した第1の端部110aを有するシェル110を含む。破断により、第２の端部110bは示されていない。シェル110は、上述の端子中心線CL及び結合タブ112とともに示されている。絶縁体120は、シェル110内に配置され、第２の導体130bを取り囲んでいる。図５に示すように、シェル110、絶縁体120及び第２の導体130bは破断されている。
図５に示すように、複数の導体130は、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100のインタフェース端部において同一面内の曲線上にある。見られるように、複数の導体130は、絶縁体120内で、同一面内の曲線から分布する。特に、第１の導体130a、第２の導体130b及び第４の導体130dは、絶縁体120内に均一に分布している。第３導体130cは、破断のために図示されていないが、均一に分布している。均一な分布は、複数の導体130の各々の間の間隔が、シリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件以上であることを保証する。
図６は、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の分解斜視図を示す。シェル110、絶縁体120及び複数の導体130を備えた安全シリアルバスコネクタ100は上述されている。絶縁体120及び複数の導体130は、明確化のためにシェル110から離れて配置されているように示されている。
シェル110は、第１の端部110a及び第２の端部110bならびにグラウンドポスト114を含む。グラウンドポスト114は、例えば、回路基板内のグラウンドトレースと接続し、はんだ付けされるように適合され得る。代替の実施形態は、タブ、リッジ、又はシェル110をボードまたは他の構成要素に結合する他の手段を含むことができる。シェル110は、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100のためのグラウンドを提供することができる。例えば、シェル110は、複数の導体130によって搬送される信号が歪まないことを確実にしノイズ源等に結合されているスズ被覆銅のような導体から構成される。各複数の導体130の間隔と、複数の導体130とシェル110との間の間隔は、絶縁体120によって決定される。
絶縁体120は、端子部122とリード部124とからなるとして示されている。端子部122は、明瞭化のためにリード部124から離れて配置されているものとして示されている。端子部122はリード部124に連結するように構成されている。端子部122は、第１の接触溝122a、第２の接触溝122b、第３の接触溝122c、及び第４の接触溝122dを含むように示されている。接触溝122a-122dは、複数の導体130間の間隔が安全が強化された最小距離の要件以上であることを保証する寸法を有することができる。絶縁体120は、複数の導体130を機械的に支持することもできる。
複数の導体130は、接触部132及びリード134を含む。接触部132は、前述したUSB標準オスコネクタの対応する接触部に電気的に結合するように構成されている。複数の導体130の各々は、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100が組み立てられたときに接触溝122a-122d内に嵌合するように構成される。接触溝122a-122dの寸法は、接触部132が所望の力でUSB標準雄プラグの対応する接触部に押し付けられるように選択することができる。所望の力を選択することは、接触部132の寸法に対して、シリアルバス規格によって指定された伝送速度である所望の伝送速度を許す圧力を考慮する。複数の導体130の寸法は、複数の導体130が絶縁体120によって包まれる前に決定され、これについては、図７及び図８を参照して以下に説明する。
図７は、複数の導体130を包含するリード部124を示す。リード部124は、リード対向面124aを備えて示されている。図示するように、リード対向面124aから延びる複数の導体130は、リード対向面124aに対して実質的に垂直である。第１乃至第４の導体130a-130dとして示される複数の導体130の各々は、接触部132を含む。図示の実施形態では、接触部132は、第1-第4の接触部132a-132dを備える。リード部124はまた、絶縁体120の端子部122と接続するように構成されたインターフェース対向面124bを含む。端板124cは、インターフェース対向面124bに一体的に形成されるように示される。
リード134は、インターフェース対向面124bから、インターフェース対向面124bに実質的に垂直な方向に延在する。示されるように、リード134は、接触部132に垂直な方向に向けられている。例えば、接触部132は、端子中心線CLに平行に延びている。リード134は、端子中心線CLに対して垂直に延びている。示されるように、リード134は、絶縁体120のリード対向面124a内に均一に分布している。
即ち、従来技術における導体12の並列配置とは対照的に、複数の導体130はリード対向面124a内に均一に分布している。複数の導体130の均一な分布は、複数の導体130の各々と、複数の導体130とシェル110との間の距離が、シリアルバス規格で規定される電圧に対して安全性が強化された最小距離の要件以上であることを保証することができる。例えば、各リード134の間の距離は、環状リング間の沿面距離が安全性が強化された最小距離の要件以上になるように、回路基板上の環状リング間の間隔によって決定され得る。理解されるように、複数の導体130間の各距離は、複数の導体130が形成されるときに決定される。
図８は、絶縁体120のない複数の導体130を示す。複数の導体130は、第１-第４の導体130a-130dを含む。また、第１-第４の接触部132a-132dを含む接触部132が示されている。複数の導体130はまた、第１-第４のリード134a-134dを含むリード134と共に示されている。接触部132は、アセンブリストリップ136に結合されて示されている。アセンブリストリップ136は、複数の導体130が形成された後に廃棄されることを示すために仮想線で示される。
図から分かるように、複数の導体130の各々は、隣接する導体130a-130dから離間している。複数の導体130の各々の間隔は、複数の導体130上の電圧を規定することができるシリアルバス規格の間隔要件に実質的に一致することができる。複数の導体130の各々の間隔は、シリアルバス規格で規定されている電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件以上になる。例えば、複数の導体130の各々の間の間隔は、1.6mmとすることができ、これは、安全性が強化された規格を満たし、1.00mmのUSB標準シリアルバスコネクタの間隔よりも大きい。理解されるように、複数の導体130の各々の間隔は、複数の導体130が形成されたときに決定され、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100のインタフェースにおける複数の導体130の間隔を含む。
図９は、インターフェースにおける間隔を比較するために、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100と標準シリアルバスコネクタ10とのインタフェースのブロック図を示す。安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、標準シリアルバスコネクタ10と同軸に整列して示されている。端子中心線CLは、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100から標準シリアルバスコネクタ10に亘って延びている。標準シリアルバスコネクタ10内の導体12は、内側接触中心線PX及び外側接触中心線PYを有するものとして示されている。理解されるように、導体12は同じ幅を有し、これは1.00mmであってもよい。
図９に示すように、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の複数の導体130は、４つの導体130a-130dを含む。複数の導体130は、内側接触中心線Xを有する内側導体130a-130bを含む。複数の導体130はまた、外側接触中心線Yを有する外側導体130c-130dを含む。安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の内側接触中心線Xは、従来の内部接触中心線PXよりも端子中心線CLから離れている。加えて、内側導体130a-130bは、外側接触幅WOより小さい内側接触幅WIを有する。
標準シリアルバスコネクタ10と安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100とを比較することによってもわかるように、内側接触幅WIはシリアルバス規格に準拠していなくてもよいが、標準シリアルバスコネクタ10の２本の内側導体12及び安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の内側導体130a-130bは、いくつかの重なり合う表面を有する。その結果、複数の導体130は、USB標準の雄インタフェースの対応する導体と接続することができる。従って、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、シリアルバス規格の間隔要件に実質的に準拠することができる。
外側導体130c-130dは、同じ幅を有し、ほぼ同じ距離だけ中心線CLからずらされているように示されているが、代替の実施形態における外側導体は、異なる幅を有し、２つの外側導体12とは異なる間隔で配置されてもよい。図示の実施形態では、標準シリアルバスコネクタ10の導体12の幅は、1.00mmの幅である。安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100内の外部導体130c-130dは、約1.00mmであってもよい。しかし、内側導体130a-130bは、0.60mm幅とすることができ、これは２つの内側導体12の幅よりも小さい。いくつかの実施形態では、外側導体130c-130dは、幅0.85mmとすることができる。結果として、複数の導体130の間隔は、シリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件以上であり得る。
例えば、図示の実施形態では、シリアルバス規格は、複数の導体130上の電圧を５ボルトにする必要がある。導体上の５ボルトに対する安全性が強化された規格は、複数の導体130の各々の間の沿面距離が約1.60mm以上であることを必要とする。
標準シリアルバスコネクタ10の導体12の幅と複数の導体130の幅W1、WOとの差と同様に、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の接触中心線X、Yと標準シリアルバスコネクタ10の接触中心線PX、PYとの距離差によって、各シリアルバスコネクタ100間の間隔は、シリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件以上であり得る。
更に、端子中心線CLと接触中心線X、Yとの間の距離は、複数の導体130上の電圧を規定するシリアルバス規格によって規定される範囲内にない場合がある。例えば、標準シリアルバスコネクタ10における端子中心線CLからの２つの内側導体12の従来の内部接触中心線PXは、1.00±0.05mm（0.95〜1.05mm）に明確に制限することができる。安全性が強化されたバスコネクタ100の内側導体130a-130bの内側接触中心線Xの距離は、1.15±0.05mm（1.10-1.20mm）に指定される。
同様に、複数の導体130の各々の幅は、シリアルバス規格によって規定された範囲内にないことがある。例えば、内側導体130a-130bは、0.60mm±0.05（0.55mm-0.65mm）に指定され得る。外部導体130c-130dは、0.85mm±0.05（0.80mm-0.90mm）の幅を有することができる。シリアルバス規格は、導体12の幅が1.00mm±0.05（0.95mm-1.05mm）であることを要求する。従って、端子中心線CLと接触中心線X、Yとの間の距離、及び複数の導体130の各々の幅W1、WOは、シリアルバス規格によって規定される範囲内にない場合がある。
複数の導体130の寸法がシリアルバス規格で規定された範囲内にない場合もあるが、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、複数の導体130の電圧を規定するシリアルバス規格の間隔要件に実質的に準拠することができる。例えば、複数の導体130の寸法が導体12と同じでなくても、それにも拘わらず、接触部132はUSB標準雄プラグに結合することができる。その結果、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、依然として実質的にシリアルバス規格に準拠しながら、安全性が強化された距離要件を満たすことができる。例えば、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、データが、例えば、USB標準雄コネクタと安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100との間でデータを伝送することを可能にすることによって、シリアルバス規格に実質的に準拠することができる。説明した安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100のインターフェイスに関して、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100のリード部を記載する。
図１０は、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の平面図を示す。図示のように、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、第１-第４の導体130a-130dからなる複数の導体130を含む。シェル110は、絶縁体120を取り囲む。シェル110はまた、グラウンドポスト114を含む。図１０に示すように、シェル110の第２の端部110bは、複数の導体130間の沿面距離と、複数の導体130の各々とグラウンドポスト114との間の沿面距離を示す。第１の端部110a及び第２の端部110bの両方において、端子中心線CLは安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100の中心を通って延びるように示される。
図からわかるように、複数の導体130は、第２の端部110bにて絶縁体120内に均一に分布している。その結果、複数の導体130の間の沿面距離は実質的に同じである。沿面距離が実質的に同じであると、最小間隔がシリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件以上となることを確実にすることができる。しかし、代替の実施形態では、複数の導体130の各々の間の沿面距離は、実質的に同じでなくても、シリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件を満たす。
また、理解されるように、第２の端部110bはまた、複数の導体130の各々とグラウンドポスト114の間に沿面距離を有する。例えば、第３の導体130cと第３の導体130cに近接しているグラウンドポスト114との間の距離はほぼ同じである。複数の導体130の各々と近接するグラウンドポスト114の間の距離は、沿面距離がシリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件以上になることを保証する。
安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、様々な方法によって形成することができる。例えば、図８に示すように、アセンブリストリップ136が、例えば、１つ以上の成形ツール、又は複数の導体130を形成することができる他の適切なデバイスを通って移動されたとき、複数の導体130が形成される。複数の導体130を形成する前に、アセンブリストリップ136は、材料のブランクストリップから構成されてもよい。アセンブリストリップ136が例えば1つ以上の成形機を通って移動されるときに、複数の導体130の平坦に型打ちした仕様は、アセンブリストリップ136を型打ちすることによって形成することができる。平らに型打ちされた複数の導体130は、例えば、複数の導体130の各々を連続的に曲げることによって、図８に示す形状に曲げることが出来る。しかし、複数の導体130を形成するのに、他の方法が用いられ得る。
複数の導体130は、複数の導体130の一部分を被包する射出成形機に挿入することができる。例えば、図８に示すような形状に平らに型打ちされて曲げられた複数の導体130は、射出成形機を用いて絶縁体120のリード部124によって封止されてもよい。従って、リード対向面124aから延びる複数の導体130は、シェル110によって包まれる前に均一に分布させることができる。絶縁体120は、後続の製造工程中に、複数の導体130が一様に分布することを確実にするように堅い。例えば、シェル110が絶縁体120の周囲に包まれている場合、絶縁体120は被包が複数の導体130を変位させるのを防ぐことができる。
シェル110が絶縁体120に亘って包まれている場合、シェル110と複数の導体130との間の距離は、シリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件以上である。例えば、絶縁体120のリード対向面124aは、複数の導体130とグラウンドポスト114との間の沿面距離が、シリアルバス規格によって規定される電圧に対する安全性が強化された最小距離の要件以上であることを確実にする大きさである。
上記の実施形態は、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100を提供する。上記で説明したように、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、実質的にシリアルバス規格に準拠することができる。例えば、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、複数の導体130を含むことができ、導体130a-130dの各々は、隣接する導体130a-130dから、シリアルバス規格の間隔要件に実質的に一致する距離だけ離間される。その結果、接触部132は、USB規格のオス型プラグコネクタを用いて、データをシリアルバス規格で規定された速度で送信しながら、依然として安全性が強化された距離の要件を満たすことができる。
安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、シリアルバス規格の間隔要件に実質的に準拠することができ、安全性が強化された最小距離の要件を満たすことができる。例えば、複数の導体130は、シリアルバス規格によって規定された幅よりも小さい接触幅W1、W0を含む。複数の導体130は、シリアルバス規格で規定された対応する距離よりも大きい距離を以て端子中心線CLから離間することもできる。追加的または代替的に、複数の導体130の各々は、絶縁体120の表面に均一に分布することもできる。従って、複数の導体130の各々間の沿面距離は、安全性が強化された最小距離よりも大きくてもよい。
シリアルバス規格の間隔要件に実質的に一致する距離にて隔てられた複数の導体130を有する結果として、既存の製造ツールを使用して、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100を形成することができる。これにより、完全に新しい特許に係る設計よりも安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100を実施するコストを減じることが出来る。更に、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、シリアルバス規格に準拠した標準コネクタと互換性がある。これにより、既存のケーブル及びコネクタの既存の在庫を引き続き使用することができ、一方、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は安全性が強化された規格を準拠することができる。従って、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ100は、安価に設計され、安全性が強化された規格を満たす工業製品に組み込むことができる。
上記の実施形態の詳細な記述は、本発明の範囲内にある発明者らによって熟考された全ての実施形態の完全な記述ではない。実際に当業者は、さらに実施形態を作成するために上記実施形態のある要素が種々に組み合わせられるかもしれないし除去されるかもしれないことを認識している、そしてそのような、さらなる実施形態は現在の記述の範囲及び開示の範囲内にある。本発明の範囲及び開示内にある追加の実施形態を作成するために、上記実施形態の全部或いは一部が組み合わせられるかもしれないことも当業者には明白である。
従って、本発明の特定の実施形態が説明の目的のためにここに記述されているが、当業者が認識するように、様々な等価な修正は本願の範囲内で可能である。ここに提供される開示は、他の安全性が強化されたシリアルバスコネクタに適用可能であり、上記に記載され添付の図面に示された実施形態だけではない。従って、上記の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲から決定されるべきである。

Claims (15)

  1. 安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)であって、
    第１の端部(110a)及び第２の端部(110b)を有するシェル(110)であって、該第１の端部(110a)はシェル(110)の端子端部であり、端子中心線(CL)を有し、第２の端部(110b)はシェル(110)のリード端部であるシェル(110)と、
    前記シェル(110)の内側に配置され、第１の端部(110a)から第２の端部(110b)に大凡延びる絶縁体(120)と、
    前記絶縁体(120)の内側に配置され、第１の端部(110a)から第２の端部(110b)に大凡延びる複数の導体(130)であって、第１の端部(110a)に接近し、端子中心線(CL)に大凡平行な接触中心線(X、Y)を有する接触部(132)を有する複数の導体(130)を備え、
    前記複数の導体(130)の各導体(130a-130d)は、隣接する導体(130a-130d)から所定距離を以て離れ、
    該所定距離は、複数の導体(130)上の電圧を規定するシリアルバス規格の間隔要件に大凡適合し、該所定距離はシリアルバス規格によって規定される前記電圧に対して、安全性が強化された最小距離の要件以上であり、
    複数の導体(130)は、シリアルバス規格に準拠するコネクタの導体に接続され、
    前記の接触中心線(X、Y)は、シリアルバス規格によって規定される対応した距離よりも長い距離にて、端子中心線(CL)から離れている、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)。
  2. 前記複数の導体(130)は、シリアルバス規格によって規定される幅よりも短い導体幅(WI、WO)を有する、請求項１に記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)。
  3. 前記複数の導体(130)は、４つの導体(130a-130d)を備え、該４つの導体(130a-130d)は、
    大凡1.15mmだけ端子中心線(CL)から離れた内側接触中心線(X)を備えた２つの内側導体(130a-130b)と、
    大凡3.58mmだけ端子中心線(CL)から離れた外側接触中心線(Y)を備えた２つの外側導体(130c-130d)とを備える、請求項１又は２に記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)。
  4. 前記複数の導体(130)は、４つの導体(130a-130d)を備え、該４つの導体(130a-130d)は、
    大凡0.60mmの内側接触幅(WI)を有する２つの内側導体(130a-130b)と、
    大凡0.85mmの外側接触幅(WO)を有する２つの外側導体(130c-130d)とを備える、請求項１乃至３の何れかに記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)。
  5. 前記複数の導体(130)は、絶縁体(120)の表面に均一に分布され、絶縁体(120)の表面から絶縁体(120)の表面に対して大凡垂直に延びる、請求項１乃至４の何れかに記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)。
  6. 前記絶縁体(120)の表面はリード対向面(124a)であり、前記複数の導体(130)はリード対向面(124a)に均一に分布された、請求項５に記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)。
  7. シリアルバス規格は、ユニバーサルシリアルバス(USB)規格である、請求項１乃至６の何れかに記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)。
  8. 安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法であって、
    第１の端部(110a)及び第２の端部(110b)を有するシェル(110)を形成するステップであって、該第１の端部(110a)はシェル(110)の端子端部であり、端子中心線(CL)を有し、第２の端部(110b)はシェル(110)のリード端部であるステップと、
    複数の導体(130)を形成するステップであって、複数の導体(130)の各導体(130a-130d)は、隣接する導体(130a-130d)から所定距離を以て離れ、
    該所定距離は、複数の導体(130)上の電圧を規定するシリアルバス規格の間隔要件に大凡適合し、
    該所定距離はシリアルバス規格によって規定される前記電圧に対して、安全性が強化された最小距離の要件以上である、ステップを備え、
    複数の導体(130)は、シリアルバス規格に準拠するコネクタの導体に接続され、
    複数の導体(130)を形成するステップは、中心線(X)を有する少なくとも２つの導体(130)を形成するステップを備え、中心線(X)と端子中心線(CL)との間の距離は、シリアルバス規格にて規定される対応した距離よりも長い、安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法。
  9. 更に、
    複数の導体(130)の少なくとも一部の周りに絶縁体(120)の少なくとも一部を形成するステップと、
    シェル(110)の内側に絶縁体(120)の少なくとも一部を配置し、第１の端部(110a)から第２の端部(110b)に大凡延ばすステップと、
    接触部(132)が第１の端部(110a)に接近し、端子中心線(CL)に大凡平行な接触中心線(X、Y)を有するように複数の導体(130)を位置決めするステップを備える、請求項８に記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法。
  10. 更に、
    複数の導体(130)を絶縁体(120)で包むステップを備える、請求項８又は９に記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法。
  11. 複数の導体(130)を包むステップは、絶縁体(120)の表面に複数の導体(130)を均一に分布させるステップを備える、請求項１０に記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法。
  12. 複数の導体(130)を包むステップは、絶縁体(120)の表面から絶縁体(120)の表面に対して大凡垂直に延びる方向に、複数の導体(130)を延ばすステップを備える、請求項１０に記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法。
  13. 複数の導体(130)を形成するステップは、複数の導体(130)を平坦な仕様に形成し、曲げるステップを備える、請求項８乃至１２の何れかに記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法。
  14. 複数の導体(130)を形成するステップは、複数の導体(130)の少なくとも１つを、シリアルバス規格にて規定される対応した幅未満の幅(WI)に形成するステップを備える、請求項８乃至１３の何れかに記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法。
  15. シリアルバス規格は、ユニバーサルシリアルバス(USB)規格である、請求項８乃至１４の何れかに記載の安全性が強化されたシリアルバスコネクタ(100)を形成する方法。
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