JP6951200B2

JP6951200B2 - 電気コネクタ

Info

Publication number: JP6951200B2
Application number: JP2017217299A
Authority: JP
Inventors: 正亮佐伯
Original assignee: Hirose Electric Co Ltd
Current assignee: Hirose Electric Co Ltd
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: JP2019087517A; CN109768446B; US20190148867A1; CN109768446A; US10454195B2

Description

本発明は、電気コネクタに関し、特に高周波信号を伝送するのに適したＢＮＣ同軸コネクタに関する。

同軸ケーブルを接続する電気コネクタとして、従来からＢＮＣ同軸コネクタが知られている。ＢＮＣ同軸コネクタは、周波数特性が比較的良く、小型にできるため、計測用、通信用、映像信号用、医療機器用などに広く使用されている。ネジを使わず、一挙動で簡単にロックできる機構（バヨネットタイプ）を持つため着脱が容易である。そして、ＪＩＳ規格に準拠したＢＮＣ同軸コネクタが広く使用されている。

なお、このような同軸コネクタに関する技術として、例えば、特許文献１（特開２００１−５２８２１号公報）に記載される技術などが挙げられる。

特開２００１−５２８２１号公報

近年、伝送信号の高速化・大容量化に伴い、優れた周波数特性を有し、高周波信号に対応したＢＮＣ同軸コネクタが求められている。周波数特性向上のために、外部導体の接点構造としてバネが使用されるものがあるが、従来の接点構造では、４ＧＨｚ以上の周波数帯域で使用した場合、コジリ、振動時に接触が不安定になり、高周波数特性が安定せず、振動時に瞬断が発生する場合があった。

また、特許文献１に開示された同軸コネクタは、外部導体に複数の軸方向割溝１１ｄが存在する。一般に、ＢＮＣ等の同軸コネクタの外部導体は、このようなスリットを形成してバネ形状にするが、一般的な材料（黄銅等）は弾性限度が低く、相手コネクタのコジリ等で変形して、結果として接触不良になるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、ＢＮＣ同軸コネクタなどの電気コネクタにおいて、振動、コジリなどが発生した場合であっても、外部導体の接点部の接触が安定化し、高周波数特性が向上する技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明の電気コネクタは、円筒状の外部導体と、前記外部導体の中心軸上に位置する中心端子と、前記外部導体と前記中心端子との間に位置する絶縁体と、前記外部導体の内側に位置する帯状のＣリングと、を備え、前記外部導体の内周面の先端側には、前記Ｃリングを収容するための収容溝が形成されており、前記収容溝の先端部に、先端側の内径が後端側の内径より小さくなるような斜面が形成されているものである。

また、本発明の電気コネクタは、円筒状の外部導体と、前記外部導体の中心軸上に位置する中心端子と、前記外部導体と前記中心端子との間に位置する絶縁体と、前記外部導体の内側に位置する帯状のＣリングと、を備え、前記Ｃリングの外周面がローレット加工されているものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
（１）Ｃリングが波目加工又はローレット加工されているため、外部導体との接触が線接触又は多点接触になり、コジリなどがあっても接触が安定化し、高周波数特性が向上する。
（２）Ｃリング収容溝は、先端側が内側に傾斜する斜面を有するため、外部導体との接触が線接触又は多点接触になり、コジリなどがあっても接触が安定化し、高周波数特性が向上する。
（３）外部導体内周面及び中心端子外周面に形成された前方圧入部及び後方圧入部の存在により、絶縁体のガタツキが少なくなり、インピーダンス整合の安定化が図れる。

本発明の一実施の形態によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す斜視図である。本発明の一実施の形態によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す部分断面図を含む側面図である。本発明の一実施の形態によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す部分断面図を含む分解側面図である。図３に示す外部導体の嵌合部分の部分断面図の拡大図である。図３に示す中心端子の構成を示す拡大図である。Ｃリングの他の構成の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

図１は、本発明の一実施の形態によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施の形態によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す部分断面図を含む側面図である。図３は、本発明の一実施の形態によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す部分断面図を含む分解側面図である。

まず、図１〜図３により、本実施形態による電気コネクタの構成の一例を説明する。本実施の形態による電気コネクタは、同軸ケーブルが接続されるＢＮＣ同軸コネクタ（以下、単に「プラグ」という。）であり、電子機器等に取り付けられた相手側コネクタ（以下、単に「レセプタクル」という。）と嵌合することにより、ケーブル及び電子機器内の信号線が電気的に接続されるものである。

本実施形態によるプラグ１は、バヨネット嵌合部（カップリング）１０、Ｏリング２０、Ｃリング３０、絶縁体４０、外部導体５０、ワッシャ（皿ばね）６０、固定リング７０、保護スリーブ８０、中心端子９０などから構成される。また、同軸ケーブル１００は、中心導体１１０、誘電体１２０、シールド線（編組）１３０、外被１４０、熱収縮チューブ１５０などから構成される。

プラグ１は、バヨネット結合機構を有し、手動操作により、プラグ１の開口端（Ｘ₁方向の端部）をレセプタクルの開口端に対し軸方向に押し込んで右回り方向にひねることにより両者は連結される。この連結された状態からプラグ１を左回り方向にひねって引き抜くことにより両者の連結は解除される。このようにして、プラグ１とレセプタクルは相互に着脱自在に連結（嵌合）される。

バヨネット嵌合部（カップリング）１０は、外部導体５０の周りに回転可能に取り付けられる筒状の部材であり、ロック溝１１、回転操作部１２などから構成される。バヨネット嵌合部１０の側面の周方向にバヨネット結合機構の、斜め方向に延在するロック溝１１が形成されている。バヨネット嵌合部１０の後端側（Ｘ₂方向側）には、バヨネット嵌合部１０を回転操作するための、外周面にローレット加工が施された回転操作部１２が設けられている。外部導体５０の外側に、バヨネット嵌合部１０が回転自在に被せて装着される。また、レセプタクルとの嵌合時に、バヨネット嵌合部１０の内側と外部導体５０の外側の間の相手側外部導体収容部１３に、レセプタクルの外部導体が挿入される。

Ｏリング２０は、防塵用及び防水用のゴム製のリング状の部材であり、外部導体５０のフランジ５４の横のＯリング収容溝５５内に収容される。

Ｃリング３０は、金属製（ベリリウム銅、ステンレス等）の帯状の弾性部材（補強バネ）であり、外部導体５０の先端側の内壁に形成されたＣリング収容溝５２に嵌め込まれる。Ｃリング３０は、少なくとも先端側の端面が波目加工（多点接触加工）された波目加工部３１、凹凸状の隙間を形成する切欠き部３２などを有する。このように、Ｃリング３０に波目加工を施すことにより、Ｃリング３０の先端側が部分的に外部導体５０の内壁と接触し、Ｃリング３０と外部導体５０との接触が、点接触となり、同軸ケーブルを垂直方向に引っ張ってコジリが生じた場合であっても、接触が安定化し、電気的特性が向上する。

絶縁体４０は、円筒状の部材であり、外部導体５０と中心端子９０との間に位置する。絶縁体４０は、絶縁体外部導体５０内に収容され、その中心軸上の孔に中心端子９０が挿入される。

外部導体５０は、円筒状の金属製の導電性部材であり、円凸状の多数の外部コンタクト（当接部）５１、Ｃリング３０を収容するためのＣリング収容溝５２、スリ割５３、フランジ５４、フランジ５４に形成されたＯリング収容溝５５、後端側（Ｘ₂方向）の外周面に形成された滑り止め５６などを有する。

外部コンタクト５１は、先端側（嵌合側、Ｘ₁方向）の外壁に形成されており、外側に突出した曲面の突出形状を有する。相手側コネクタであるレセプタクルと嵌合するときに、レセプタクルの外部導体と外部コンタクト５１が接触して電気的に接続される。

また、外部導体５０の内周面には、絶縁体４０と接触する部分に、絶縁体４０を固定するための突起状の前方圧入部５７及び後方圧入部５８が形成されており、前方圧入部５７及び後方圧入部５８は、軸方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）において、中心端子９０の前方圧入部９１及び後方圧入部９２の間にそれぞれ形成されている。

固定リング７０は、段差を有するリング状の部材であり、組み立て時に、バヨネット嵌合部１０の右側の端部が内側に折り曲げられ、バヨネット嵌合部１０が、中心軸に対して回転可能に、かつ前後方向（Ｘ₁及びＸ₂方向）に対してスライド移動可能に、固定リング７０に係止される。

保護スリーブ８０は、筒状の部材であり、組み立て時に、同軸ケーブル１００のシールド線１３０の周りに保護スリーブ８０を被せて圧着して固定するものである。

次に、図４により、外部導体５０のＣリング収容溝５２の構造を詳細に説明する。図４は、図３に示す外部導体の嵌合部分の部分断面図の拡大図である。図４に示すように、Ｃリング収容溝５２は、外部導体５０の先端側（Ｘ₁方向）の内周面に沿って形成された窪みである。また、Ｃリング収容溝５２の先端部には、先端側（Ｘ₁方向）の内径が後端側（Ｘ₂方向）の内径より小さくなるような斜面５９が内周面に沿って形成されている。斜面５９は、先端側が内側に傾斜している。また、Ｃリング収容溝５２に形成された斜面５９の後端側（Ｘ₂方向）の終了位置６９は、外部コンタクト５１の後端側の終了位置６８より後端側（Ｘ₂方向）に位置する。

Ｃリング３０がＣリング収容溝５２に収容された状態で、Ｃリング３０の内面と、外部導体５０の内面とが略同一平面上にある（すなわち、面一となる）。また、Ｃリング収容溝５２は、外部導体５０の内周面を打ち出して形成されてもよい。また、Ｃリング収容溝５２の先端部に加えて、Ｃリング収容溝５２の後端部にも後端側（Ｘ₂方向）の内径が先端側（Ｘ₂方向）の内径より小さくなるような斜面を形成してもよい。このように、Ｃリング収容溝５２に斜面を形成することにより、Ｃリング３０の端部外周が外部導体５０の内壁と接触し、Ｃリング３０と外部導体５０との接触が、線接触又は点接触となり、同軸ケーブルを垂直方向に引っ張ってコジリが生じた場合であっても、接触が安定化し、電気的特性が向上する。

次に、図５により、中心端子９０の構造を詳細に説明する。図５は、中心端子の構成を示す拡大図である。中心端子９０は、金属製の針状の部材であり、外部導体５０の中心軸上に位置する。中心端子９０は、絶縁体４０に固定するための突起状の前方圧入部９１及び後方圧入部９２、前方圧入部の切欠き部９３、後方圧入部の切欠き部９４、半田孔９５、中心導体接続部９６、圧入時のストッパとしての圧入ストッパ９７などを有する。

前方圧入部９１及び後方圧入部９２は、中心端子９０の外周面に突起状に形成され、絶縁体４０と接触する部分の両端部分にそれぞれ形成されている。また、後方圧入部９２の方が前方圧入部９１よりも径方向に大きい。前方圧入部９１及び後方圧入部９２は、軸方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）において、外部導体５０の前方圧入部５７及び後方圧入部５８の外側に、それぞれ形成されている。前方圧入部５７，９１及び後方圧入部５８，９２の存在により、絶縁体４０のガタツキが少なくなり、コジリに強くなる。また、前方圧入部５７と前方圧入部９１との位置、後方圧入部５８と後方圧入部９２との位置を円周方向にずらすことにより（例えば９０度ずらす）、圧入時にお互いに干渉しなくなり組み立てが容易になり、絶縁体４０の径（内径と外径の間）を一定に保持することができ、インピーダンス整合の安定化が図れる。また、前方圧入部９１及び後方圧入部９２の存在により、図２に示すように、中心導体９０の外周と絶縁体４０の内周との間に僅かな空気層を安定的に設けることができる。

また、中心端子９０の後端側（Ｘ₂方向）の中心導体接続部９６には、溝が形成され、同軸ケーブル１００の中心導体１１０がその溝に挿入され、半田孔９５を利用して半田付けされる。また、相手側コネクタであるレセプタクルと嵌合するときに、レセプタクルの中心端子と中心端子９０が接触して電気的に接続される。

図６は、Ｃリングの他の構成の一例を示す斜視図である。前記実施形態では、Ｃリング３０は、少なくとも先端側の端面が波目加工されていたが、図６に示すように、Ｃリング３０ａの外側表面をローリング加工することにより、前記実施の形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、ローレット加工された表面の凸部３３が外部導体５０の内壁と接すので、線接触又は点接触となり、同軸ケーブルを垂直方向に引っ張ってコジリが生じた場合であっても、接触が安定化し、高周波特性が向上する。また、ローレット加工のパターンは、平目、編目などの多数の凹凸が存在するものであればよい。また、ローレット加工は、表面全体ではなく、先端側のみであってもよい。

したがって、本実施形態の電気コネクタによれば、Ｃリング収容溝の先端部に、先端側の内径が後端側の内径より小さくなるような斜面が形成されているため、線接触又は多点接触となり、接触が安定化し、コジリなどがあっても、高周波数特性が向上する。

また、本実施形態の電気コネクタによれば、Ｃリングが波目加工又はローレット加工されているので線接触又は多点接触となり、接触が安定化し、コジリなどがあっても、高周波数特性が向上する。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態においては、ＢＮＣ同軸コネクタについて説明したが、これに限定されるものではなく、他の電気コネクタについても適用可能である。

本発明は、計測用、通信用、映像信号用、医療機器用の電気コネクタに適用可能である。

１プラグ
１０バヨネット嵌合部（カップリング）
１１ロック溝
１２回転操作部
１３相手側外部導体収容部
２０Ｏリング
３０Ｃリング
３１波目加工部
３２切欠き部
３３凸部
４０絶縁体
５０外部導体
５１外部コンタクト（当接部）
５２Ｃリング収容溝
５３スリ割
５４フランジ
５５Ｏリング収容溝
５６滑り止め
５７前方圧入部
５８後方圧入部
５９斜面
６０ワッシャ
６８終了位置
６９終了位置
７０固定リング
８０保護スリーブ
９０中心端子
９１前方圧入部
９２後方圧入部
９３前方圧入部の切欠き部
９４後方圧入部の切欠き部
９５半田孔
９６中心導体接続部
９７圧入ストッパ
１００同軸ケーブル
１１０中心導体
１２０誘電体
１３０シールド線（編組）
１４０外被
１５０熱収縮チューブ

Claims

円筒状の外部導体と、
前記外部導体の中心軸上に位置する中心端子と、
前記外部導体と前記中心端子との間に位置する絶縁体と、
前記外部導体の内側に位置する帯状のＣリングと、を備える電気コネクタであって、
前記外部導体の内周面の先端側には、前記Ｃリングを収容するための収容溝が形成されており、
前記収容溝の先端部に、先端側の内径が後端側の内径より小さくなるような斜面が形成されている、電気コネクタ。
前記Ｃリングは、先端側の端面が波目加工されている、請求項１に記載の電気コネクタ。
前記外部導体の外周面の先端部には、相手側コネクタの外部導体と接触するための当接部が形成されており、
前記当接部は、外側に突出している、請求項１又は２に記載の電気コネクタ。
前記当接部の突出形状は曲面であり、
前記収容溝に形成された斜面の後端側の終了位置は、前記当接部の後端側の終了位置より、後端側にある、請求項３に記載の電気コネクタ。
前記Ｃリングが前記収容溝に収容された状態で、前記Ｃリングの内面と、前記外部導体の内面とが略同一平面上にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
前記収容溝は、前記外部導体の内周面を打ち出して形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
前記中心端子の外周面には、前記絶縁体と接触する部分に、第１及び第２の突起が形成されており、
前記第１及び第２の突起は、前記絶縁体の先端部及び後端部の付近に形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
前記外部導体の内周面には、前記絶縁体と接触する部分に、第３及び第４の突起が形成されており、
前記第３及び第４の突起は、軸方向において前記第１及び第２の突起の間に形成されている、請求項７に記載の電気コネクタ。