JPWO2020071197A1 - コネクタ - Google Patents
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Abstract
少なくとも１つの芯線及び芯線の周囲に絶縁材を介して配されるシールド線を備えるケーブルと、ケーブルと接続され、レセプタクルと嵌合自在とされたプラグ部と、芯線とプラグ部の導電材の接続部を含む１次成型部と、ケーブルの導出部に配される２次成型部とを備え、１次成型部の寸法がプラグ部の外径又は厚みであるコネクタである。
図２
図２
Description
本技術は 例えば同軸コネクタに適用できるコネクタに関する。
同軸コネクタは、コネクタ部に対して同軸ケーブルの線材の一端が接続されたもので、テレビジョン信号の伝送などに使用される。コネクタ部と線材を接続する場合において、線材とコネクタの接続部を保護するための１次成型（例えばＰＰ（ポリプロピレン））と人がつまんで使えるようにするために、つかむ部分を保護するために２次成型（エラストマー、塩ビなど）を行って、同軸ケーブルが作成されていた。例えば特許文献１には、防水性能を高めた同軸コネクタが記載されている。特許文献１では、線材の接続部をホットメルトで封止してから全体をオーバーモールドで成型している。
従来の同軸コネクタでは、１次成型と２次成型によって同じ部分を二重の樹脂で覆うためにコネクタ部の外形が大きくなるという問題があった。コネクタ部が大きいということは、複数の同軸コネクタを並べて挿入する構成において、製品側のレセプタクルの間隔（ピッチ）を小さくできないことを意味する。したがって、製品の基板面積の有効な活用が阻害される。
したがって、本技術の目的は、コネクタ部を小型することができるコネクタを提供することにある。
本技術は、少なくとも１つの芯線及び芯線の周囲に絶縁材を介して配されるシールド線を備えるケーブルと、
ケーブルと接続され、レセプタクルと嵌合自在とされたプラグ部と、
芯線とプラグ部の導電材の接続部を含む１次成型部と、
ケーブルの導出部に配される２次成型部とを備え、
１次成型部の寸法がプラグ部の外径又は厚みであるコネクタである。
ケーブルと接続され、レセプタクルと嵌合自在とされたプラグ部と、
芯線とプラグ部の導電材の接続部を含む１次成型部と、
ケーブルの導出部に配される２次成型部とを備え、
１次成型部の寸法がプラグ部の外径又は厚みであるコネクタである。
少なくとも一つの実施形態によれば、本技術は、コネクタの隣接間ピッチの縮小による製品の基板面積の有効活用を可能となり、また、小型化による使用樹脂の使用量を削減することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果であっても良い。
以下に説明する実施形態は、本技術の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本技術の範囲は、以下の説明において、特に本技術を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限定されないものとする。
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄを参照して従来の同軸コネクタ例えばＩＥＣ(International Electrotechnical Commission)規格の同軸コネクタの一例について説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、従来の同軸コネクタの１次成型後の平面図及び断面図であり、図１Ｃ及び図１Ｄは、従来の同軸コネクタの２次成型後の平面図及び断面図である。
同軸ケーブル１は、芯線２と、芯線２の周囲を覆う絶縁材３と、絶縁材３を覆うシールド線４と、シールド線４を覆う被覆５を有している。同軸ケーブル１がプラグ部１１に対して接続される。
プラグ部１１は、レセクタプルと嵌合自在とされている。すなわち、プラグ部１１は、レセプタクルが挿入される受け空間を有する円筒状受け部１２と、円筒状受け部１２内に取り付けられた絶縁ホルダー１３と、円筒状受け部１２の中心位置となるように絶縁ホルダー１３に圧入された導電材としての中心導体１４を備える。絶縁ホルダー１３の後面（コネクタ端面と称する）１３ａに絶縁ホルダー１３を貫通した中心導体１４の端部１４ａが突出する。
中心導体１４の端部１４ａに対して同軸ケーブル１の芯線２が圧着（カシメ）又は半田付けされる。中心導体１４は、銅に金メッキ処理したもの等の導電性を有する金属材料により形成される。さらに、同軸ケーブル１のシールド線４が絶縁ホルダー１３のコネクタ端面１３ａ側から円筒状受け部１２に向かって延長され、円筒状受け部１２の内面に配されている導電部材と半田付けされる。
上述した従来の同軸コネクタは、中心導体１４の端部１４ａと同軸ケーブルの芯線２の接続部を含んで樹脂例えばＰＰ（ポリプロピレン）によって１次成型し、１次成型部１５が得られる（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。次に、１次成型部１５の全体を覆うように、エラストマー、塩化ビニール樹脂で成型して製造される（図１Ｃ及び図１Ｄ参照）。このように２回の成型を行うために、１次形成部１５の表面の全体に２次形成部１６が重なり、円筒形のプラグ部１１の外径Ｐが１５．６mm＋／−０．５mm程度となってしまう。
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄを参照して本技術の一実施形態について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、本技術の一実施形態による同軸コネクタの１次成型後の平面図及び断面図であり、図２Ｃ及び図２Ｄは、本技術の一実施形態による同軸コネクタの２次成型後の平面図及び断面図である。一実施形態は、ＩＥＣ規格の同軸コネクタの例であり、したがって、上述した従来の同軸コネクタと同様の構成を有している。同軸ケーブル１の芯線２がプラグ部１１の導電材としての中心導体１４の端部１４ａに圧着（カシメ）又は半田付けされる。同軸ケーブル１のシールド線４が絶縁ホルダー１４のコネクタ端面１３ａより前面側に延長され、延長端が円筒状受け部１２の内面に配されている導電部材と半田付けされる。
同軸ケーブル１とプラグ部２０の導電部材の接続部、すなわち、芯線２と中心導体１４の端部１４ａの接続部、並びにシールド線４と円筒状受け部１２の内面に配されている導電部材の接続部を覆うように、例えばＰＰ（ポリプロピレン）によって１次成型がなされ、１次成型部２１が得られる（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。ＰＰは、表面の硬さが、Ｒ８０〜１１０である。１次成型部２１の寸法がプラグ部２０の外形の寸法を規定する。１次成型部２１の外表面には、１周回ってリング状の凸部２１ａが形成される。凸部２１ａは、同軸コネクタを抜き差しする場合の引っ掛かり部となる。
さらに、同軸コネクタの同軸ケーブル１が導出される根元側で屈曲の必要な部分がエラストマー、塩ビなどの樹脂によって２次成型され、２次成型部２２が形成される（図２Ｃ及び図２Ｄ参照）。軟質ＰＶＣ材料（塩ビ）の場合、表面硬さが、Ａ５０〜１００である。同軸ケーブル１の導出部側で、１次成型部２１の上に２次成型部２２が重なる区間が形成され、強度と屈曲性を兼ね備えるようになされている。
また、２次形成部２２を形成する樹脂の他の例は、磁性粉を合成樹脂に混合させた磁性粉混合樹脂である。磁性粉混合樹脂を使用することによって、ノイズに対する耐性を高めることができる。合成樹脂の一例は、スチレン系エラストマーである。これ以外のオレフィン系エラストマー、ＰＶＣ等の合成樹脂を使用するようにしても良い。磁性粉の一例は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトである。鉄紛、フェライト粉末の割合は、樹脂との重量比７０％以上９５％以下とされる。磁性粉としては、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、軟磁性金属系、銅系、マグネシウム系、リチウム系、亜鉛系、鉄系（例えばパーマロイ）、コバルト系等の磁性粉を使用することもできる。
１次成型部２１の同軸ケーブル１の導出側の近傍の表面に、平行して２本の溝２１ｂ及び２１ｃが形成される。これらの溝２１ｂ及び２１ｃは、抜け止め部としての作用を有する。溝２１ｂ及び２１ｃは、例えば断面が矩形で、１次成型部２１の表面をそれぞれ１周するものである。２次成型時には，２次成型用の樹脂が溝２１ｂ及び２１ｃ内に入り込む。これによって、同軸コネクタを抜き差しする時に、２次成型部２２が１次成型部２１から抜けることを防止できる。また、溝２１ｂ及び２１ｃを設けることによって同軸ケーブル１が屈曲しやすくなる利点もある。
上述した本技術の一実施形態は，同軸コネクタの外径Ｐを規定するのが１次成型部２１のみであるため，外径Ｐを従来より小さくすることができる。例えば外径Ｐが１３．７mm＋／−０．３mmとできる。また、プラグ部２０の成型が１回でよいので、公差も２回成型と比較して小さくすることができ、寸法精度が高い同軸コネクタを実現することができる。さらに、成型樹脂の使用量を削減することができ、環境負荷を小さくし、コストを低減することができる。
上述した本技術の一実施形態による同軸コネクタは、引張り強度試験（４９Ｎの力で１０秒引っ張る）の結果、２次成型部２２が抜けるおそれがないことを確かめた。
また、屈曲試験（１００ｇの錘を付けて、毎分４０回で、左右９０°屈曲の往復を１回とする試験）の結果、５００回持つことが確かめられた。
また、屈曲試験（１００ｇの錘を付けて、毎分４０回で、左右９０°屈曲の往復を１回とする試験）の結果、５００回持つことが確かめられた。
本技術は、上述した同軸コネクタに限らず、他のケーブル付コネクタ（ＵＳＢ(Universal Serial Bus)ケーブル、ＨＤＭＩ（登録商標）(High-definition multimedia interface)ケーブル、電源ケーブルなど）に対しても適用することができる。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、本技術が適用されたＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃのコネクタの正面図、水平断面図及び垂直断面図である。図４Ａは、１次成型後のコネクタの斜視図であり、図４Ｂは、２次成型後のコネクタの斜視図である。
ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃは、表裏のどちらの面を上にしてもレセプタクルに挿入できるリバーシブルのコネクタであり、且つ、パワーデリバリー、高速伝送を兼ね備えたコネクタである。ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃのコネクタは、２組のピンの配列を有する。一方の配列（Ａサイド）及び他方の配列（Ｂサイド）がそれぞれ１２個のピンを有している。プラグが挿入される側（レセプタクル）も同様に、Ａサイド及びＢサイドにそれぞれ１２個の接点が設けられている。
ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃにおいてピン割当は下記のように規定されている。
Ａサイド
Ａ１：ＧＮＤ：グラウンド
Ａ２：ＳＳＴＸｐ１：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の＋側
Ａ３：ＳＳＴＸｎ１：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の−側
Ａ４：ＶＢＵＳ ：バスパワー
Ａ５：ＣＣ１：コンフィギュレーションチャネル
Ａ６：Ｄｐ１（又はＤ＋）：ＵＳＢ２．０で規定されているデータ伝送の＋側
Ａ７：Ｄｎ１（又はＤ−）：ＵＳＢ２．０で規定されているデータ伝送の−側
Ａ８：ＳＢＵ１：サイドバンドユース
Ａ９：ＶＢＵＳ ：バスパワー
Ａ１０：ＳＳＲＸｎ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の−側
Ａ１１：ＳＳＲＸｐ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の＋側
Ａ１２：ＧＮＤ：グラウンド
Ａサイド
Ａ１：ＧＮＤ：グラウンド
Ａ２：ＳＳＴＸｐ１：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の＋側
Ａ３：ＳＳＴＸｎ１：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の−側
Ａ４：ＶＢＵＳ ：バスパワー
Ａ５：ＣＣ１：コンフィギュレーションチャネル
Ａ６：Ｄｐ１（又はＤ＋）：ＵＳＢ２．０で規定されているデータ伝送の＋側
Ａ７：Ｄｎ１（又はＤ−）：ＵＳＢ２．０で規定されているデータ伝送の−側
Ａ８：ＳＢＵ１：サイドバンドユース
Ａ９：ＶＢＵＳ ：バスパワー
Ａ１０：ＳＳＲＸｎ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の−側
Ａ１１：ＳＳＲＸｐ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の＋側
Ａ１２：ＧＮＤ：グラウンド
Ｂサイド
Ｂ１２：ＧＮＤ：グラウンド
Ｂ１１：ＳＳＲＸｐ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の＋側
Ｂ１０：ＳＳＲＸｎ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の−側
Ｂ９：ＶＢＵＳ ：バスパワー
Ｂ８：ＳＢＵ２：サイドバンドユース
Ｂ７：Ｄｎ２（又はＤ＋）：ＵＳＢ２．０で規定されているデータ伝送の＋側
Ｂ６：Ｄｐ２（又はＤ−）：ＵＳＢ２．０で規定されているデータ伝送の−側
Ｂ５：ＣＣ２：コンフィギュレーションチャネル
Ｂ４：ＶＢＵＳ ：バスパワー
Ｂ３：ＳＳＴＸｎ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の−側
Ｂ２：ＳＳＴＸｐ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の＋側
Ｂ１：ＧＮＤ：グラウンド
Ｂ１２：ＧＮＤ：グラウンド
Ｂ１１：ＳＳＲＸｐ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の＋側
Ｂ１０：ＳＳＲＸｎ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の−側
Ｂ９：ＶＢＵＳ ：バスパワー
Ｂ８：ＳＢＵ２：サイドバンドユース
Ｂ７：Ｄｎ２（又はＤ＋）：ＵＳＢ２．０で規定されているデータ伝送の＋側
Ｂ６：Ｄｐ２（又はＤ−）：ＵＳＢ２．０で規定されているデータ伝送の−側
Ｂ５：ＣＣ２：コンフィギュレーションチャネル
Ｂ４：ＶＢＵＳ ：バスパワー
Ｂ３：ＳＳＴＸｎ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の−側
Ｂ２：ＳＳＴＸｐ２：ＵＳＢ３．１で規定されているデータ伝送の＋側
Ｂ１：ＧＮＤ：グラウンド
このコネクタは、プラグ部３１を有し、プラグ部３１に対してケーブル３２が接続される。ケーブル３２は、上述したＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃの規格に基づくデジタル信号伝送ケーブルであり、複数の芯線３３、シールド、外部皮膜などからなる。芯線３３は、導体を絶縁体で被覆した絶縁電線である。芯線３３及びシールドがプラグ部３１内のプリント回路基板３４に対して接続される。
プラグ部３１のレセプタクルに対して挿入される前面側に金属シェル３５を有する。金属シェル３５は、導電性金属板材を所定の形状に打ち抜き、曲げ加工することにより筒状に形成されたものである。金属シェル３５の内部に上述したＡサイド及びＢサイドのピンが設けられている。
他の実施形態のコネクタでは、図４Ａに示すように、プリント回路基板３４と、金属シェル３５の一部、ケーブル３３の芯線３３及びプリント回路基板３４上の電極の接続部（半田付け部）を含むように、例えばＰＰによって１次成型を行う。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、１次成型部４１には、外表面を１周するような溝４１ａ及び４１ｂが形成される。また、１次成型部４１のケーブル導出側は、厚みが薄くされている。図３及び図４において、１次成型部４１の範囲を斜線領域で表す。
さらに、ケーブル３２が導出される根元側で屈曲の必要な部分がエラストマー、塩ビなどの樹脂によって２次成型され、２次成型部４２が形成される。図３及び図４において、２次成型部４２の範囲を１次成型部４１に対する斜線と異なる傾きの斜線領域で表す。２次成型部４２を形成する樹脂は、１次成型部４１を形成する樹脂より柔らかいものとされる。また、２次形成部４２を形成する樹脂として、磁性粉を合成樹脂に混合させた磁性粉混合樹脂を使用してもよい。
２次成型時には，２次成型用の樹脂が溝４１ａ及び４１ｂ内に入り込む。これによって、コネクタを抜き差しする時に、２次成型部４２が１次成型部４１から抜けることを防止できる。また、１次成型部４１のケーブル導出側の一部分に対して、２次成型部４２が重なる区間が形成される。この区間の１次成型部４１の厚みが薄くされており、プラグ部３１の厚みがほぼ均一となり、厚みが増加することを防止できる。この１次成型部４１及び２次成型部４２の重なる区間を設けることによって、屈曲性と強度の両方を兼ね備えることができる。
上述した本技術の他の実施形態は、一実施形態と同様に、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタの厚みを規定するのが１次成型部４１のみであるため，厚みを従来より小さくすることができる。また、プラグ部３１の成型が１回でよいので、公差も２回成型と比較して小さくすることができ、寸法精度の高いＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタを実現することができる。さらに、成型樹脂の使用量を削減することができ、環境負荷を小さくし、コストを低減することができる。
以上、本技術の一実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、本技術は少なくとも１本以上の信号線で構成される被覆をもつケーブルに対して適用することができる。また、２次成型部の抜け止めは、溝に限らず突起であってもよい。また、１次成型及び２次成型にそれぞれ使用する樹脂としては、上述したもの以外の種々のものを使用できる。また、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。
１・・・同軸ケーブル、２・・・芯線、４・・・シールド線、１２・・・円筒状受け部、１３ａ・・・コネクタ端面、１４・・・中心導体、２０・・・プラグ部、２１・・・１次成型部、２２・・・２次成型部、３１・・・プラグ部、３２・・・ケーブル、
３３・・・芯線、３４・・・プリント回路基板、４１・・・１次成型部、
４２・・・２次成型部
３３・・・芯線、３４・・・プリント回路基板、４１・・・１次成型部、
４２・・・２次成型部
Claims (18)
- 少なくとも１つの芯線及び前記芯線の周囲に絶縁材を介して配されるシールド線を備えるケーブルと、
前記ケーブルと接続され、レセプタクルと嵌合自在とされたプラグ部と、
前記芯線と前記プラグ部の導電材の接続部を含む１次成型部と、
前記ケーブルの導出部に配される２次成型部とを備え、
前記１次成型部の寸法が前記プラグ部の外径又は厚みであるコネクタ。 - 前記ケーブルの導出部側で、前記１次成型部の上に前記２次成型部が重なる区間が形成された請求項１に記載のコネクタ。
- 前記１次成型部及び前記２次成型部の重なる区間に、前記２次成型部の抜けを防止する抜け止め部が形成された請求項２に記載のコネクタ。
- 前記抜け止め部は、前記１次成型部の表面に形成された凹部又は凸部である請求項３に記載のコネクタ。
- 前記１次成型部に比して前記２次成型部が柔軟である請求項１又は２に記載のコネクタ。
- 前記ケーブルが同軸ケーブルである請求項１、２又は５に記載のコネクタ。
- 前記ケーブルがデジタル信号伝送ケーブルである請求項１、２、５又は６に記載のコネクタ。
- 前記プラグ部にプリント回路基板が収容された請求項１、２、５、６又は７に記載のコネクタ。
- 前記２次成型部が磁性粉と樹脂を混合したもので形成されるようになされた請求項１、２、５、６、７又は８に記載のコネクタ。
- 少なくとも１本以上の信号線で構成される被覆をもつケーブルと、
前記ケーブルと接続され、レセプタクルと嵌合自在とされたプラグ部と、
前記信号線と前記プラグ部の導電材の接続部を含む１次成型部と、
前記ケーブルの導出部に配される２次成型部とを備え、
前記１次成型部の寸法が前記プラグ部の外径又は厚みであるコネクタ。 - 前記ケーブルの導出部側で、前記１次成型部の上に前記２次成型部が重なる区間が形成された請求項１０に記載のコネクタ。
- 前記１次成型部及び前記２次成型部の重なる区間に、前記２次成型部の抜けを防止する抜け止め部が形成された請求項１１に記載のコネクタ。
- 前記抜け止め部は、前記１次成型部の表面に形成された凹部又は凸部である請求項１２に記載のコネクタ。
- 前記１次成型部に比して前記２次成型部が柔軟である請求項１０又は１１に記載のコネクタ。
- 前記ケーブルが同軸ケーブルである請求項１０、１１又は１４に記載のコネクタ。
- 前記ケーブルがデジタル信号伝送ケーブルである請求項１０、１１、１４又は１５に記載のコネクタ。
- 前記プラグ部にプリント回路基板が収容された請求項１０、１１、１４、１５又は１６に記載のコネクタ。
- 前記２次成型部が磁性粉と樹脂を混合したもので形成されるようになされた請求項１０、１１、１４、１５、１６又は１７に記載のコネクタ。
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