JP7041941B2 - ツイストペアケーブル用コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、ＲＪ４５，ＲJ４７コネクタなど、ツイストペアケーブル（以下、ＴＰケーブルと略記する。）と接続して用いられるコネクタに関する。

ＲＪ４５コネクタは、ＬＡＮなどのイーサネット（登録商標）における通信用コネクタとして広く使用されている。ＲＪ４５コネクタのプラグに８芯４組のＴＰケーブルを接続させたＬＡＮケーブルは、コンピュータ、Ｗｅｂカメラ、スイッチングハブ、無線ＬＡＮアクセスポイント、ＩＰ電話などのデータ機器に設けられているジャックにＲＪ４５コネクタプラグを差し込むことで通信機器間の信号送受信を行うことが行われている。

ＬＡＮケーブルは、ＴＰケーブルの外皮を除去し、内部の４組の芯線の撚りをばらして８本の芯線を一列に配列させ、その状態でコネクタに差し込んだ後、コネクタの端子（ピン）と芯線を圧着することにより組立てられる。ＬＡＮケーブルの組立てにおいて特許文献１（特開２００２－１８４５３４号公報）に示すように、４組８本の芯線は、１－２，３－６，５－４，７－８のピンに接続される。すなわち、４番線と６番ピンとを接続するなど、特殊な接続を必要とするため、いくつかの芯線を交差した状態に配列させて、コネクタに差し込む必要がある。

また、コネクタのピンと芯線の接続は、特許文献２（特開２０１４－２３５９０２号公報）に示すように、ＴＰケーブルをコネクタに差し込んだ状態で、コネクタをかしめることで実現されている。すなわち、芯線を差し込んだコネクタをかしめることで、コネクタの８本のピンが同時にコネクタ内に押し込まれ、それぞれのピンの上端の鋭利な先端部がＴＰケーブルの芯線に串刺しされることにより、電線の芯線とピンとを圧着させている（特許文献２，図７、図８参照）。

特開２００２－１８４５３４号公報 特開２０１４－２３５９０２号公報

ＴＰケーブルの芯線は、ノイズ除去のために２本ずつが撚った状態となっている。このため、特定のケーブルを一列に配列させるには、撚りをばらし、さらに規格にしたがった順番に配列させる必要がある。しかし、芯線のよりは磁束を反転させて外部へのノイズの放出及び外部からのノイズの影響防止のために設けられるものであるから、対となっている芯線の撚りを解くと、その部分のＬＡＮケーブルのインピーダンス特性が低下する。このため、芯線の撚りを解く長さをできるだけ短くしたいという要望がある。しかしながら、芯線を交差させて特定の順番に配列させるためには、芯線の撚りを解く長さを長くせざるを得ず、ＬＡＮケーブルの性能が低下するという問題があった。

また、それぞれの対の芯線は被覆の色を異ならせることで、線番号を視認しやすくし、芯線の配列時に識別できるようにしているが、ＬＡＮケーブルにはＡ結線（Ｔ５６８Ａ）とＢ結線（Ｔ５６８Ｂ）の異なる規格が存在する。上記のように、ＬＡＮケーブルでは、４番線を交差させて６番ピンに接続する必要がある。しかし、両結線方式において配列順が異なる芯線は、１，２番線と３，４番線であるから、Ａ結線とＢ結線とを間違って芯線を配列する等、芯線の配列ミス（スプリット）が生じやすいという問題があった。

さらに、ＴＰケーブルとピンとの接続は、ピンの上側先端を芯線に突き刺すだけであるため、不十分な接続となりやすく、ケーブルとピン間の電気抵抗が経時的に変化し、通信障害の原因ともなっていた。すなわち、温度サイクルや圧着部分の発熱などの影響により、ＴＰケーブルの芯線の外皮が縮小固形化する。これにより芯線とコネクタのピンとの接続部分において、芯線とピンとの圧着部分に隙間が生じ、接触抵抗が増加して発熱してしまうという問題があった。

特に、近年では、ＬＡＮケーブルはコンピュータ間の情報通信のほかに、ＰｏＥなどでも広く用いられるようになってきている。このため、ＬＡＮケーブルのコネクタが接続された電子機器が動く状態で使用されることも増えており、振動やケーブルの曲げなどによりコネクタ内におけるピンと芯線の接触不良が生じやすくなっているという問題もあった。

また、ＴＰケーブルとコネクタの接続作業は、上記の通り煩雑であるため、未だに自動化することができず、ほとんど手作業で行われている。このため、製造コスト、大量生産、製品間の品質のばらつきなどの問題が生じていた。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、端子と芯線との接続不良を起こすことなく、ＴＰケーブルとコネクタとの接続作業の手間を軽減し、さらに、インピーダンス特性を高くすることができるツイストペアケーブル用コネクタを提供することである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のツイストペアケーブル用コネクタを提供する。

本発明の第１態様によれば、外皮を有する２本の芯線が寄り合わされた芯線対を複数有するツイストペアケーブル用のコネクタであって、
下面に開口し一列に配列された複数のスロットを有するケーシングと、前記スロット内にそれぞれ挿入され下端部がスロット内で露出され上端部がツイストペアケーブルの芯線と接続可能な板状の端子と、を有し、
少なくとも２つの前記端子が交差した状態に配置されて、端子の上端部の配列と下端部の配列が異なるように配置されていることを特徴とする、コネクタを提供する。

本発明の第２態様によれば、前記上端部は、前記ツイストペアケーブルの芯線対を構成する２つの芯線がいずれも隣り合うように配列されていることを特徴とする、第１態様載のコネクタを提供する。

本発明の第３態様によれば、前記ケーシングは、前記スロットが設けられ、前記ツイストペアケーブルを収容し上方に開口する開口部を有する下部ケーシングと、前記下部ケーシングの開口を被覆する蓋体とで構成され、
前記下部ケーシングの前記スロットは、前記端子の上端部が開口部に露出するように構成されていることを特徴とする、第１又は第２態様のコネクタを提供する。

本発明の第４態様によれば、前記上端部は、前記外皮を除去した芯線と溶着されていることを特徴とする、第３態様のコネクタを提供する。

本発明の第５態様によれば、前記スロットは、前記端子の下端部と上端部の側面をそれぞれ支持する上部支持壁と下部支持壁を有することを特徴とする、第１から第４態様のいずれか１つのコネクタを提供する。

本発明の第６態様によれば、なくとも２つの前記端子が、前記上端部と前記下端部の間に逃げ部を有し、前記複数の端子の逃げ部を有することを特徴とする、第１から第５態様のいずれか１つのコネクタを提供する。

本発明の第７態様によれば、前記逃げ部は、前記交差する端子の前方及び後方に配置された切り欠きで構成されていることを特徴とする、第６態様のコネクタを提供する。

本発明の第８態様によれば、ＲＪ４５コネクタであって、前記逃げ部は、４番端子、５番端子、６番端子に設けられ、前記４番端子は、５番端子及び６番端子と交差するように配置されていることを特徴とする、第６又は第７態様のコネクタを提供する。

本発明において、ＴＰケーブルとは、２本の芯線が撚り合わさったより芯線対を複数組有するツイストペアケーブル自体を意味する。ＴＰケーブルには、芯線対にシールド加工が施されているケーブル（ＳＴＰケーブル）や芯線対にシールドがされていないケーブル（ＵＴＰケーブル）を含む。

本発明において、芯線とは、ＴＰケーブル内に設けられ金属線の表面が外皮で被覆された導線を意味する。芯線の金属線の構成としては単線と撚り線とを問わない。

本発明において、コネクタとは、ＴＰケーブルに対応し、ＴＰケーブルと接続されるＴＰケーブル用のコネクタを意味する。例えば、８Ｐ８Ｃコネクタ（ＲＪ４５コネクタ）などが例示できる。

本発明において、ＬＡＮケーブルとは、ＴＰケーブルとコネクタとが接続された状態にあるケーブルを意味する。カテゴリによる規格は問わない。

本発明によれば、ケーシングの１列に並ぶスロットに挿入される端子のうち少なくとも２つの端子が交差するように配置されているため、上端部と下端部の配列を異ならせることができる。これにより、芯線の並べ替えのミスをなくし、端子と芯線との接続不良を低減でき、さらにＴＰケーブルとコネクタを軽減することができる。

また、端子自体が交差しているので、ＴＰケーブルの芯線をケーシング内で交差させる必要がなく、撚りを解く長さを短くすることができる。よって、ツイストペアケーブル用コネクタのインピーダンス特性を高くすることができる。

図１は、本発明の実施形態にかかるコネクタを用いたＬＡＮケーブルの構成を示す外観図である。 図２は、図１のＬＡＮケーブルの分解構成図である。 図３は、図１のＬＡＮケーブルに用いられるＴＰケーブルの断面構造を示す図である。 図４は、図１のＬＡＮケーブルに用いられるコネクタの構成を示す分解斜視図である。 図５は、図１のＬＡＮケーブルに用いられるコネクタの下面側の構成を示す斜視図である。 図６は、図１のＬＡＮケーブルに用いられるコネクタの端子の配置構成を示す斜視図である。 図７は、図６の端子とＴＰケーブルとの接続状態を別角度から見た図である。 図８は、端子とＴＰケーブルとの接続構成を模式的に示す図である。 図９は、４番端子の構成を示す斜視図である。 図１０は、５番端子及び６番端子の構成を示す斜視図である。 図１１は、コネクタを前方方向からみた端子の支持構成を示す模式図である。 図１２は、図１のＬＡＮケーブルのコネクタとＴＰケーブルとの固定構造を説明する図である。

以下、本発明の実施形態に係るツイストペアケーブル用コネクタについて、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかるコネクタを用いたＬＡＮケーブルの構成を示す外観図である。図２は、本発明の実施形態にかかるコネクタを用いたＬＡＮケーブルの分解構成図である。本実施形態にかかるコネクタを用いたＬＡＮケーブル１は、ＴＰケーブル２の両端にコネクタ１０をそれぞれ接続した構成である。図１では、ＬＡＮケーブルの一端側のみを図示している。本実施形態では、ＬＡＮケーブルは、Ｂ結線の規格で構成されている。

ＴＰケーブル２は、図３に示すように、２本の芯線３（３－１～３－８）が寄り合わされた芯線対４（４－１～４－４）を４組備えたケーブルである。それぞれの芯線３は、金属線５の周囲を、規格にしたがって着色された外皮６で被覆した構造である。

本実施形態のＴＰケーブル２は、断面形状が円形に構成されているが、断面が扁平に構成されたフラットケーブルを用いることもできる。また、それぞれの芯線の太さは特に限定されるものではなく、ＡＷＧ２４程度からＡＷＧ２８～３２程度の細い芯線を用いることができる。また、金属線５は１本の金属線で構成された単線でもよいし、複数の細い金属線を束ね合せたより線でもよい。

また、本実施形態では、ＴＰケーブル２の先端部分に、コネクタ１０との境界部分を被覆するモジュラカバー７が設けられている。

芯線３（３－１～３－８）は、２本１組の芯線対４が同系色の外皮６を有しており、Ｂ結線にしたがって、橙白の外皮を有する１番線３－１と橙の外皮を有する２番線がよりあわされて芯線対４－１が構成されている。同様に、３番線３－３（緑白）と４番線３－４（緑）、５番線３－５（青白）と６番線３－６（青）、７番線３－７（茶白）と８番線３－８（茶）がより合わさってそれぞれ芯線対４－２，４－３，４－４が構成されている。なお、Ａ結線のＬＡＮケーブルは、１，２番線と３，４番線の芯線対が入れ替わっている点のみが相違し、ケーブルとしての構成は同様である。

コネクタ１０は、ＲＪ４５コネクタであり、合成樹脂製のケーシング１１と８つの端子１２（１２－１～１２－８）とを有する。ケーシング１１は、図２及び図４に示すように、上下に分割された構成であり、下部ケーシング１３と下部ケーシング１３の蓋体１４とで構成される。

ケーシング１１は、前方下面側に端子を挿入するためのスロット１５を有する。図５に示すように、スロット１５は、コネクタ１０の下面１３ｂに幅方向に一列に並んで配列され、前面１３ａ及び下面１３ｂ側が開口し上下方向に延びる。それぞれのスロット１５には、端子１２（１２－１～１２－８）が挿入される。

コネクタ１０は、図示しないモジュラージャックにコネクタ１０が差し込まれると、モジュラージャックの端子がスロット１５内に入り、スロット１５内のコネクタの端子１２（１２－１～１２－８）と接触して、コネクタ１０とモジュラージャックが電気的な接続を確保する。

また、ケーシング１１の上面には、モジュラージャックからの抜け防止のためにラッチ１６が設けられている。

下部ケーシング１３は、上方に開口１７を有する有底箱状の構成であり、開口１７内の底壁の前方台部１８が高い位置となるように構成されている。前方台部１８には、スロット１５が連通する。

開口１７は、ＴＰケーブル２の先端を収容し、前方台部１８に芯線３を配置する。前方台部の前側に設けられているスロット１５からは、端子１２の上端が露出しており、当該端子１２に芯線３の外皮６を除去して露出した金属線５を取り付ける。

また、下部ケーシング１３の側壁１３ｃには、蓋体１４と係合するための凹部１９が合計４箇所に設けられている。凹部１９は、蓋体１４に設けられている４つの係合部２０と係合して、下部ケーシング１３と蓋体１４とを連結した状態に固定する。

図６は、本実施形態にかかるＬＡＮケーブルに用いられるコネクタの端子の配置構成を示す斜視図である。図７は、端子とＴＰケーブルとの接続状態を別角度から見た図である。図６及び図７に示すように、本実施形態にかかるＬＡＮケーブルでは、１番芯線３－１から８番芯線３－８までの８本の芯線３にそれぞれ、１番端子１２－１から８番端子１２－８までの端子１２がそれぞれ接続される。

芯線３は、先端部分の外皮６を剥離し、金属線５を露出させた状態で、端子１２と接続される。芯線３と端子１２との接続は、本実施形態では、図８に示すように、クリーム半田３５による半田付を採用する。ただし、芯線３と端子１２との接続は、半田付に限定されるものではなく、例えば、レーザ溶着などを採用することもできる。

本実施形態では、後述するように一部の端子１２が斜めに構成されているため、従来のように、かしめ時において、端子１２をスロットの奧に押し込み、芯線３に端子１２の上端先端部分を突き刺すことによる接着は困難である。このため、ケーシング１１の下部ケーシング１３の前方台部に連通するスロット１５から露出した端子１２の上端に芯線３を溶着する構成とする。

端子１２は、それぞれ対応するスロット１５に挿入されて、コネクタ１０の幅方向に一列に並ぶように互いに平行に配置される。しかし、４番端子１２－４は、５番端子１２－５及び６番端子１２－６と交差するように配置される。

この結果、スロット１５の上側開口に配列されている端子１２の上側部分の配列とケーシング下面１３ｂに開口されている端子の下側部分の配列が異なる。具体的には、スロット１５の前方台部１８側では端子１２の上側部分の配列は、図６及び図７に示すように、１番端子１２－１から８番端子１２－８が順番に配置されている。一方、ケーシング下面１３ｂに位置する端子の下側部分は、３番端子１２－３に隣接する位置に５番端子１２－５が配置され、４番端子１２－４は、６番端子１２-６と７番端子１２－７の間に配置される。

このように端子１２を交差して配置することによって、１，２番線の芯線対４－１と３，４番線の芯線対４－２とを、コネクタ内で交差させることなく、ＲＪ４５モジュラージャックの送信線及び受信線として用いることができる。

これにより、芯線３は、互いに芯線対４を構成する２つの芯線３がいずれも隣り合うように配列されることになり、コネクタ内で芯線３を交差させる必要がない。このため、各芯線対４の撚りを解く長さを短くすることができる。また、芯線３を１列に並べる作業において、誤って配列するリスクを少なくすることができる。

端子１２は、図８に示すように、矩形の金属製の薄板で構成されているが、互いに交差する４番端子１２－４から６番端子１２－５については、コネクタ１０内で互いに接触することがないように、異なる形状を採用する。

図９は、４番端子の構成を示す斜視図である。図１０は、５番端子及び６番端子の構成を示す斜視図である。４番端子１２－４，５番端子１２－５及び６番端子１２－６は、それぞれ、上端部３０、斜行部３１、下端部３２とを備える。４番端子１２－４は、５番端子１２－５及び６番端子１２－６と交差しており、斜行部３１はコネクタの前方から見て、右側に屈曲する。一方、５番端子及び６番端子は、斜行部３１はコネクタの前方から見て、左側に屈曲する。

上端部３０及び下端部３２は、後述するように、スロット１５内での支持のために、上下方向に伸びるように構成されている。また、芯線３やモジュラージャックの端子との接触を確実にするために、他の端子１２と同様の長さに構成されている。

また、４番端子１２－４，５番端子及び６番端子１２－６の斜行部３１には、それぞれ逃げ部３３が設けられており、交差部分で端子同士が接触しないようになっている。本実施形態では、４番端子１２－４では斜行部３１の後方側縁が切り欠かれ、５番端子１２－５及び６番端子１２－６では、斜行部３１の前方側縁が切り欠かれることによって、それぞれに逃げ部３３が形成されている。

なお、逃げ部３３の構成は、図９及び図１０に示すような切り欠きに限定されるものではなく、互いの端子が接触しないように端子を交差可能に構成されていれば、他の構成であってもよい。

上述のように、本実施形態では、４番端子１２－４，５番端子及び６番端子１２－６は、コネクタ内で互いに交差するため、斜め方向に傾斜して配置される。このため、端子１２を上下方向に圧接すると、当該端子１２が変形するおそれがある。この問題を解決するために、本実施形態では、芯線３と端子１２の接続手段として、カシメによる突き刺しを採用せず、溶着を用いている。

上記のように、端子１２は、下部ケーシング１３の開口１７に設けられている前方台部１８に連通するスロット１５から上端部３０の上縁が露出するように設けられている。よって、当該端子の上端部３０に芯線３を配置し、レーザ溶着やはんだ付けなどの手段により、芯線３と端子１２とを強固に接続する。

これにより、端子１２と芯線３との接着が強固になり、振動やケーブルの曲げなどによってもコネクタ内における端子１２と芯線３の接触不良の発生を軽減することができる。

また、本実施形態にかかるコネクタでは、ケーシング１１内部で端子１２が交差するように配置されるため、交差する端子１２を支持するスロット１５は、端子１２の上端部３０及び下端部３２のみを支持する。具体的には、図１１に示すように、下部ケーシング１３のスロット１５に、上部支持壁２１及び下部支持壁２２が設けられており、端子を左右から挟んで支持する。一方、上部支持壁２１及び下部支持壁２２の間には、空間２３が形成されており、４番端子１２－４，５番端子及び６番端子１２－６の斜行部３１が配置される。

なお、交差しない１～３番端子及び７，８番端子については、上端及び下端のみの支持ではなく、上下方向の全体にわたってスロット１５により支持してもよい。

図１２は、コネクタとＴＰケーブルとの固定構造を説明する図である。ＴＰケーブル２の芯線３と端子を溶着したあとで、下部ケーシング１３に蓋体１４を固定する。このとき、芯線対４は、開口１７内では撚りを解かず、前方台部１８の部分から芯線３を配列する。このため、コネクタ内での芯線対４の長さＡを十分に確保することができ、ＬＡＮケーブルの性能を劣化させることがない。

また、前方台部１８上の芯線３は蓋体１４の下面に設けられた押圧部２４と前方台部１８とで挟まれて固定され、コネクタ内でのガタツキを防止することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかるＴＰケーブル用コネクタによれば、ケーシングの１列に並ぶスロットに挿入される端子のうち少なくとも２つの端子が交差するように配置されているため、上端部と下端部の配列を異ならせることができる。これにより、芯線の並べ替えのミスをなくし、端子と芯線との接続不良を低減でき、さらにＴＰケーブルとコネクタを軽減することができる。

また、端子自体が交差しているので、ＴＰケーブルの芯線をケーシング内で交差させる必要がなく、撚りを解く長さを短くすることができる。よって、ツイストペアケーブル用コネクタのインピーダンス特性を高くすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。本実施形態では、コネクタはＲＪ４５コネクタを用いて説明しているが、ＴＰケーブルと共に使用可能な他の規格にしたがったコネクタであってもよい。例えば、ＲＪ１１、ＲＪ９、ＲＪ１４、ＲＪ２５、ＲＪ４８、ＲＪ６１などの規格を例示することができる。また、結線規格はＴ５６８Ｂに従ったＢ結線としたが、Ａ結線としてもよい。

本実施形態では、ＲＪ４５コネクタのピンアウトに従い、４から６番端子のみを交差する構成としたが、他の端子を交差させてもよい。例えば、クロスケーブルを構成するために、両端に設けられているコネクタで端子の配置構成を変更してもよい。

１ ＬＡＮケーブル
２ ＴＰケーブル
３ 芯線
４ 芯線対
５ 金属線
６ 外皮
１０ コネクタ
１１ ケーシング
１２ 端子
１３ 下部ケーシング
１４ 蓋体
１５ スロット
１６ ラッチ
１７ 開口
１８ 前方台部
１９ 凹部
２０ 係合部
２１ 上部支持壁
２２ 下部支持壁
２３ 空間
２４ 押圧部
３０ 上端部
３１ 斜行部
３２ 下端部
３３ 逃げ部

Claims (7)

1. 外皮を有する２本の芯線が寄り合わされた芯線対を複数有するツイストペアケーブル用のコネクタであって、
   下面に開口し一列に配列された複数のスロットを有するケーシングと、前記スロット内にそれぞれ挿入され下端部が前記スロット内で露出され上端部がツイストペアケーブルの芯線と接続可能な板状の端子と、を有し、
   少なくとも２つの前記端子は、前記コネクタを上方から見て各端子の上端部及び下端部が他の端子と交差することなく且つ前記各端子の上端部の配列と下端部の配列が異なるように、交差した状態で配置され、
   前記複数の芯線対を構成する芯線は、前記ケーシング内で、前記コネクタを上方から見て他の芯線対の芯線と交差することなく前記端子に接続され、
   前記端子の上端部は、前記外皮を除去した芯線と溶着されていることを特徴とする、
   コネクタ。
2. 前記上端部は、前記ツイストペアケーブルの芯線対を構成する２つの芯線がいずれも隣り合うように配列されていることを特徴とする、請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記ケーシングは、前記スロットが設けられ、前記ツイストペアケーブルを収容し上方に開口する開口部を有する下部ケーシングと、前記下部ケーシングの開口を被覆する蓋体とで構成され、
   前記下部ケーシングの前記スロットは、前記端子の上端部が前記開口部に露出するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコネクタ。
4. 前記スロットは、前記端子の下端部と上端部の側面をそれぞれ支持する上部支持壁と下部支持壁を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載のコネクタ。
5. 少なくとも２つの前記端子が、前記上端部と前記下端部の間に逃げ部を有し、前記複数の端子の逃げ部を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載のコネクタ。
6. 前記逃げ部は、前記交差する端子の前方及び後方に配置された切り欠きで構成されていることを特徴とする、請求項５に記載のコネクタ。
7. ＲＪ４５コネクタであって、前記逃げ部は、４番端子、５番端子、６番端子に設けられ、前記４番端子は、５番端子及び６番端子と交差するように配置されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載のコネクタ。

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