JPH07118350B2 - フィルタ付きコンタクト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、コネクタおよびそれに装着されるコンタク
ト構造に関するものであり、とくにフィルタを内蔵した
コンタクト構造に関するものである。

［従来の技術］ 多くの用途において、コンタクト構造が高エネルギ電磁
パルスまたは静電気により誘起された高電圧パルスを接
地点へ放散させ、周囲環境の電磁エネルギにより誘起さ
れた不所望な周波数の信号をフィルタして除去すること
が望まれている。そのような不所望な信号は一般にはEM
P（電磁パルス）、ESD（静電気放電）、EMI（電磁妨
害）、RFI（無線周波数妨害）と呼ばれ、またこれらを
総称してEMXと呼んでいる。ダイオードおよび容量性ま
たは容量性・誘導性フィルタがEMX効果を除去するため
にコネクタのコンタクトに接続されるが、その結果コン
タクト構造は比較的複雑になりそれらのコストが増加
し、大型で取扱いにくくなる。大型で取扱いにくいコン
タクト構造はコネクタの細い長い孔から故障したもの
（機械的または電気的故障によるもの）を引出して新し
いものをその位置へ挿入することが困難である。

米国特許第4,747,789号明細書には信号導体に接続され
たダイオードおよびフィルタを有するコネクタが記載さ
れているが、その装置、特にフィルタは大型で取扱いに
くく、その直径は信号導体の直径の数倍以上であり、米
国特許第4,746,310号明細書に記載されたような簡単な
信号コンタクトと同じように容易に交換することはでき
ない。この米国特許第4,746,310号明細書に記載された
信号コンタクトは比較的コンパクトな構造にすることを
目的としたものであって、ダイオードは信号導体の切り
込まれた凹部に配置され、インダクタは信号導体を囲む
フェライトスリーブから構成されている。しかしながら
このコネクタはコンタクト構造の部品ではない２個の大
きいキャパシタを必要とし、したがってコンタクト構造
の交換ではキャパシタの交換は行われない。

［発明の解決すべき課題］ 部品の数を最小のものとし、しかも有効フィルタ効果お
よび過渡現象抑制効果を得ることができるような、フィ
ルタおよび抑制素子を備えたコンタクト構造全体をコン
パクトにしたコンタクト構造は使用位置において交換す
るためにコネクタの小さい直径の孔に挿脱することが容
易なように細い頑丈な構造であることが重要である。

［課題解決のための手段および作用］ この発明の１態様においては、比較的簡単でコンパクト
な構成のコンタクト構造が提供される。このコンタクト
構造は信号導体を備え、それはダイオード、インダク
タ、および第１のキャパシタを保持する。ダイオードお
よびキャパシタの一方の端子は接地されている。ほぼ平
衡したπ型フィルタがインダクタと、第１のキャパシタ
と、ダイオードのキャパシタンスとによって形成され
る。ダイオードはインダクタの第１のキャパシタと反対
側に配置され、第１のキャパシタとほぼ等しいキャパシ
タンスを有することが好ましい。インダクタはフェライ
トのスリーブまたはビードであり、信号導体の一部を囲
んでいる。一方第１のキャパシタもスリーブ状であり、
信号導体を囲んでいる。接地導体は第１のキャパシタを
囲みそれと接続されているスリーブ状部分を備え、また
フェライトビードと接触することなくそれを越えて延在
する部分と、ダイオードの表面と接触するように延在す
る指状部分とを備えている。ダイオードを保持する信号
導体の切り込み部分およびコンタクト構造の隣接部分は
流動性で硬化するエポキシのようなプラスチック材料で
充填され、それはコネクタの細い孔にコンタクト構造を
容易に挿入できるようにほぼ円筒状のコンタクト構造の
中央部分を形成している。

この発明の特徴とする構成は特許請求の範囲に記載され
ている。この発明は添付図面を参照にした以下の詳細な
説明により当業者には明白であろう。

［実施例］ 第１図はコネクタ10を示し、それは電気的に接地された
取付け板12上に取付けられている。コネクタ10は固定用
ナット16により取付け板12に保持された金属シェル14を
有するハウジング11を備えている。複数個のコンタクト
構造20は金属シェル14内に、前部絶縁体22、後部絶縁体
24、および後部絶縁体24をバックアップする鳩目26中に
取付けられている。表面シール28はコンタクトの前部を
密封し、表面シール28の周縁部は周辺シール30によって
密封されている。金属接地面32は外側接地スプリング34
により金属シェル14に電気的に接続され、接地導体80の
部分で内側接地スプリング36によりコンタクト構造20に
電気的に接続されている。コンタクト構造20の後部40は
導体（図示せず）を介して電気信号を伝送する多くのコ
ンタクト構造に接続されている。コンタクト構造20は保
持クリップ42によてコネクタ中に保持され、この保持ク
リップ42はコンタクト構造20の肩部44と接触している。
コンタクト構造20は保持クリップ42の指を広げてコンタ
クト構造20を引張る抽出工具によって使用場所で交換さ
れることができる。新しいコンタクト構造20は、保持ク
リップ42がコンタクト構造20の肩部44の後方に弾性的に
係合するまでのコネクタの細いほぼ円筒形の孔46中でコ
ンタクト構造20を前方に動かすことによって孔46中に装
着することができる。

第３図はコンタクト構造の回路図であり、信号導体54
（信号および、または装置の給電のための電流を伝送す
る）を介して連結された前端部50と後端部52および接地
端子56を有する。多くの適用において、信号導体中に高
電圧を生成するEMP（電磁パルス）および信号導体中に
不所望な高周波信号を生じるEMI（電磁妨害）に対して
コンタクト構造を保護することが望まれる。高電圧は保
護目的に応じてユニポーラまたはパイポーラのいずれか
のツェナーダイオードのようなダイオード60によって避
けることができる。ダイオード60の両端86,88はそれぞ
れ接地端子56および信号導体54に接続されている。EMI
は所定周波数より低い信号のみを通過させるローパスフ
ィルタであるフィルタ62によって回避される。

最も有効で簡単なフィルタは平衡π型フィルタであり、
それは信号導体54に結合されたインダクタ64とこのイン
ダクタ64の両端で信号導体54と接地端子56との間に接続
された２個のキャパシタ66,68を具備している。最良の
結果は２個のキャパシタ66,68のキャパシタンスが実質
的に等しいフィルタが平衡しているときに得られた。以
下説明するようにインダクタ64の１端とキャパシタ66,6
8の１つの一方の端子との間に抵抗を配置することによ
りさらに良好な結果が得られた。キャパシタの１つとし
てダイオード60の有するキャパシタンスを使用し、他方
のキャパシタのキャパシタンスと等しくすることによっ
てコンタクト構造中に含まれるキャパシタの数を最小の
ものとすることができる。ダイオード機能と所定のキャ
パシタンスを有する全体のダイオードは図では76として
示されている。第１のキャパシタの両端67,69はそれぞ
れ接地端子56および信号導体54に接続されている。イン
ダクタ64またはインダクタおよび抵抗素子の代りに抵抗
素子のみを使用することも可能であるが、この場合には
損失が増加する。したがってインダクタ64の部分に使用
する部品はインダクタおよび抵抗素子が好ましい。

第４図および第５図はコンタクト構造20を詳細に示して
いる。説明の都合上、図示の方向Ｆを前方と考える。し
かし反対方向を前としてもよい。信号導体54は小直径の
円筒状外面を有するピンの形態で前部部分70が形成され
ている。第１のキャパシタ68はビードキャパシタであ
り、インダクタ64はフェライトビードであり、両環状装
置は信号導体54の前部部分70に設けられている。信号導
体54はまたダイオード76が取付けられる支持部分74を有
する切り込まれた凹部73を形成された中央部分72を備え
ている。接地導体80は第１のキャパシタ68の外側端子お
よびダイオードの一方の端子と接触し、両者を接地して
いる（第１図の接地用スプリング36により）。しかしな
が接地導体80はインダクタ64とは接触しない。接地導体
80は第１のキャパシタ68を囲む前部スリーブ部分82と、
ダイオードと接触する後方に延在する指状部分84を備え
ている。ダイオードの両側の面88,86は信号導体54の支
持部分74および接地導体80の指状部分84に半田づけされ
ている。第１のキャパシタ68はその半径方向の内側およ
び外側表面端子を備え、半田づけによって信号導体54お
よび接地導体80の前部スリーブ部分82に機械的および電
気的に接続される。フェライトビードインダクタ64はそ
の内側がコンタクト部分70に密接してそれと緊密な結合
をするように構成されている（フェライトピードインダ
ク64は信号導体と機械的または電気的に直列に接続され
ていないが、信号導体上の物理的位置によって所望の電
気的効果を生じるものである）。

ダイオード76、インダクタ64、第１のキャパシタ68、お
よび接地導体80が信号導体54に設置された後、エポキシ
のような流動性で硬化可能なポリマー材料90によってそ
れらを密封することが好ましい。ダイオード76を取付け
られた信号導体54の中間部分72はほぼ円筒状のモールド
型内に置かれ、エポキシがモールド型内に流し込まれ
る。エポキシはダイオード76および指状部分84を囲み、
信号導体54の凹部73を充填した部分92およびインダクタ
64を直接囲み、インダクタ64と接地導体80の中間部分と
の間を充填した部分94を含む。したがってコンタクト構
造20はパルスを消滅させるためのダイオードと、高周波
電流を消滅させるための実効的フィルタを比較的簡単で
コンパクトな構造で備えることができ、それはコンタク
ト構造20を挿脱するコネクタ中に形成された細い孔に適
合させることができる。

１実施例においては、信号導体54は30ミル（１ミル＝1/
1000インチ）の直径Ａの前部部分と80ミルの最大直径Ｂ
の部分とを有し、ダイオード76は幅および長さがそれぞ
れ37ミル、高さが10ミルである。ダイオード76のキャパ
シタンスは約2000ピコファラッドであり、第１のキャパ
シタ68のキャパシタンスは2000ピコファラッドである。
ダイオード76はダイオード材料本体およびその両面の端
子を備え、この形式の大部分のダイオードは100ピコフ
ァラッド以上のキャパシタを有する。インダクタ64は10
マイクロヘンリのインダクタンスを有する。ダイオード
76は±６ボルトの破壊電圧を有するツェナーダイオード
である。インダクタ64、第１のキャパシタ68、およびダ
イオード76のキャパシタンスにより形成されたフィルタ
は信号導体54を通過する信号に10MHzで10デシベルの減
衰を与える。実質的な減衰は約1MHzより上でのみ生じ、
それ故この設計ではコンタクト構造は約1MHzまでの周波
数の信号を伝送するのに有効である。

インダクタの両側に結合した１対のキャパシタンスを有
する簡単なπ型フィルタは高周波電流を阻止するのに有
効であるが、さらに良好な効率はπ型フィルタに域似す
るがインダクタと直列に抵抗を有するRLC回路によって
得られる。第６図はこの形式のフィルタ回路100を示
し、それはインダクタ64（またはその代りのインダク
タ）に加えて抵抗102を有し、さらに第１のキャパシタ6
8およびダイオード60のキャパシタンスを表すダイオー
ドキャパシタ66を有する。上記のような値のキャパシタ
ンスおよびインダクタンス値を有するフィルタに対し
て、5000オーム程度の抵抗値を有する抵抗102が適当で
ある。もちろん信号導体54は抵抗を有するが、それは無
視できる程度であり、実効的なフィルタの抵抗はずっと
大きくなければならない。

第７図は第４図のコンタクト構造と類似したコンタクト
構造を示し、それは信号導体118の前部部分と後部部分
に直列に結合された抵抗素子112を備えている。抵抗素
子112は抵抗102（第６図）を形成するために表面に抵抗
層117と導電層119,120を有する円筒形の誘電体素子115
（第８図）を具備している。素子の構成において、抵抗
値117がまず誘電体素子115上に被着され、それから導電
層119,120が抵抗層117の両端部に少なくとも一部が重な
るように被着される。信号導体118の前部部分114と後部
部分116に孔122,124が形成され、その孔に誘電体素子11
5の端部が嵌合する。導電層119,120は部分114と116にそ
れぞれ半田づけされ、それによって抵抗層117を信号導
体の部分114,116と直列に電気的に接続し、またある程
度の機械的結合を行う。接地導体80Aは第４図のものと
類似しているが、その指状部分84Aは抵抗素子112を考慮
に入れて多少長くされている。部品を組み立てた後、構
造はエポキシ90Aで密封され、部品は一体され、流動性
の硬化プラスチック材料により形成されたほぼ平滑な円
筒形外面が得られる。

この様にして、この発明は比較的簡単で、コンパクトな
コンタクト構造を提供し、堅牢で低コストで、故障した
コンタクト構造をその場で交換することの容易なコンタ
クト構造が得られる。コンタクト構造は高電圧パルスを
消去するためのダイオードと、インダクタとその両側と
接地点との間に結合したキャパシタを備えたフィルタと
を具備し、キャパシタの一つはダイオードのキャパシタ
ンスを利用したものである。インダクタと第１のキャパ
シタは信号導体の円筒部分を囲むビードから構成される
ことができ、一方接地導体はビードキャパシタを密接し
て囲んで延在するがインダクタとは接触せず、ダイオー
ドと接触するための指状部分を有するスリーブとした形
成される。コンタクト構造はそれからエポキシのような
流動性の硬化プラスチック材料により密封され、全ての
部品を一体に保持し、使用状態においてコンタクト構造
を容易に交換できるようにするため、コンタクト構造の
中央部分に沿って実質上円筒形の外面が形成される。

以上この発明の特定の実施例について説明されたが、当
業者にはこの発明の技術的範囲を逸脱することなく種々
の変形、変更を行うことが可能である。したがって、そ
のような種々の変形や等価物が特許請求の範囲に含まれ
るべきものであることを認識すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例のコネクタの一部を断面で
示した側面図である。 第２図は第１のコネクタの正面図である。 第３図は第１図のコネクタのコンタクト構造の等価回路
図である。 第４図は第１図のコンタクト構造の断面図である。 第4A図は第４図の線4A−4Aに沿った断面図である。 第５図は第４図のコンタクト構造の分解斜視図である。 第６図はフィルタ中に抵抗を含むこの発明の別の実施例
のコンタクト構造の回路図である。 第７図は第６図の回路を有するコンタクト構造の断面図
である。 第８図は第７図のコンタクト構造の部分的分解斜視図で
ある。 10……コネクタ、12……取付け板、14……金属シェル、
20……コンタクト構造、54……信号導体、64……インダ
クタ、66,68……キャパシタ、76……ダイオード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラレンス・レスター・クリャット・ザ・ サード アメリカ合衆国、アリゾナ州 85035、フ ェニックス、ウエスト・バーノン・アベニ ュー 5218 (72)発明者 エリック・ジェームス・パウラス アメリカ合衆国、アリゾナ州 85254、ス コッツデール、イースト・マルコニ 5301 (72)発明者 アルバート・ラグル アメリカ合衆国、アリゾナ州 85202、メ サ、ダブリュ・ナランジャ 2419 (72)発明者 スコット・アレン・ゼーラング アメリカ合衆国、アリゾナ州 85254、ス コッツデール、イースト・アイアリブル 6528 (56)参考文献 特開 昭56−36880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−112276（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−73993（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−108182（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4954794（ＵＳ，Ａ) 米国特許4746310（ＵＳ，Ａ) ヨーロッパ特許公開393853（ＥＰ，Ａ １)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングとハウジング中の複数のフィル
   タコンタクト構造とを具備しているコネクタにおいて、 各コンタクト構造は、 第１および第２の端部を有する信号導体と、 この信号導体に結合されたインダクタおよび抵抗素子の
   うちの少なくとも１つの素子と、 接地導体と、 前記信号導体と接地導体との間に接続されたダイオード
   と、 前記信号導体と接地導体との間に接続された第１のキャ
   パシタとを具備し、 前記ダイオードは予め定められたキャパシタンスを有
   し、このダイオードと第１のキャパシタは前記少なくと
   も１つの素子の互いに反対側で前記信号導体に沿った位
   置に接続され、前記第１のキャパシタは前記ダイオード
   のキャパシタンスと実質的に等しいキャパシタンスを有
   することを特徴とするコネクタ。
2. 【請求項２】前記第１のキャパシタは前記信号導体を実
   質的に囲むビード状の環状素子であり、前記ダイオード
   は前記第１のキャパシタと反対側の前記少なくとも１つ
   の素子の一方の側で前記信号導体上に配置され、前記接
   地導体は前記第１のキャパシタを囲んでそれと接触し、
   さらに延在するが前記少なくとも１つの素子とは接触せ
   ず、前記ダイオードと接触する指状部分を備えている請
   求項１記載のコネクタ。
3. 【請求項３】流動性で硬化するプラスチック材料が前記
   接地導体と前記少なくとも１つの素子との間の空間に充
   填され、また実質的に前記接地導体の指状部分およびダ
   イオードを囲み、前記信号導体に接着され、前記接地導
   体を前記少なくとも１つの素子と接触させないで前記ダ
   イオードと接触するように保持している請求項２記載の
   コネクタ。
4. 【請求項４】前記信号導体は前部部分と後部部分と前記
   少なくとも１つの素子を構成して前記信号導体の両部分
   を高オーム状態の抵抗値で接続する抵抗装置とを備え、
   前記ダイオードは前記信号導体の一方の部分上に配置さ
   れてそれと接続され、前記第１のキャパシタは前記信号
   導体の他方の部分に接続されている請求項２記載のコネ
   クタ。