JP7227607B2 - 差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造 - Google Patents

Description

本発明は、差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造、特に、高周波数の差動信号を伝送するためのコネクタのシェル構造に関する。

図７は、従来の差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造７００の一例を示す図であり、図７（Ａ）は従来例のシェル構造７００の平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のシェル構造７００をＢ－Ｂ線で切断した断面図である。図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、従来のシェル構造７００は、シェル本体部７１０、コネクタインナーハウジング７２０、差動信号伝送ケーブル７３０を含む。

シェル本体部７１０は、所定長さを有する金属製かつ円筒状の部材であり、インナーハウジング収容部７１１とケーブル収容部７１２より構成される。インナーハウジング収容部７１１の内部にはコネクタインナーハウジング７２０が配置されている。差動信号伝送ケーブル７３０は一対以上の内部電線７３１を有しており、内部電線７３１の周囲は銅箔７３２により包囲されている。銅箔７３２の周囲は編組線７３３により包囲される。さらに編組線７３３の周囲には金属製のフェルール７３４が被せられ、フェルール７３４の周囲に編組線７３３が折り返されている。この状態で、差動信号伝送ケーブル７３０はシェル本体部７１０のケーブル収容部７１２に挿入され、内部電線７３１はコネクタインナーハウジング７２０内に導入されている。

このとき、シェル本体部７１０のインナーハウジング収容部７１１とケーブル収容部７１２との中間部分と、コネクタインナーハウジング７２０、内部電線７３１、編組線７３３およびフェルール７３４との間に空洞部７４０が生じる。この空洞部７４０があることにより、差動信号伝送ケーブル７３０に高周波信号を流した際に、特性インピーダンスやリターンロスが低下するという問題が生じる。

従来、上記空洞部７４０をなくすことや、空洞部７４０がもたらす悪影響を低減させることを目的として、内部電線７３１の外側に導体や絶縁体を挿入することによって内部電線７３１間の距離、あるいは内部電線７３１と外部導体（つまりシェル本体部７１０および編組線７３３）との距離を調整することが行われてきた。

例えば、下記特許文献１には、差動信号伝送のための少なくとも一対のワイヤが、拡幅セクションにおいてワイヤ間の距離が外装付きケーブルセクションよりも大きく離間しており、この部位に、ワイヤペア間の距離を縮小するために圧力を加えるスリーブが設けられる、プラグコネクタ構造が開示されている。

特表２０１８－５０８９４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているようなプラグコネクタ構造においては、内部の電線の距離を補正したり調整したりするために、内部の電線の外側に追加部品を挿入する必要があった。

そこで、本発明は、差動信号伝送ケーブル用のコネクタにおいて、コネクタのインナーハウジング、内部電線、および外部導体との間に生じ得る空洞を、特別な追加部品を用いることなくふさぐことのできる、差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造を提供することである。

本発明は、所定長さを有する金属製かつ円筒状の本体部と、前記円筒状の本体部の一端にＶ字状に開いて形成された切り欠きを有するカシメ部と、を備えたシェル構造であって、当該シェル構造に対して差動信号伝送ケーブルが挿入された場合に、前記カシメ部の径方向内側に前記差動信号伝送ケーブルの編組線が介在した状態でカシメ処理が行われると、前記カシメ部がカシメ処理前の円筒形状から円錐台形状へと変形し、前記カシメ部がその内側に挿入されている前記編組線に密着する差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造である。

また、本発明の一態様は、前記シェル構造に対して前記差動信号伝送ケーブルが挿入された場合に、前記カシメ部において、前記編組線の径方向内側にさらにフェルールが介在した状態でカシメ処理が行われていることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記カシメ部には、前記切り欠きが形成された部位とは異なる位置に、前記差動信号伝送ケーブルを圧着する圧着バレルが接続されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記本体部は金属平板から形成されており、前記本体部の継ぎ目と前記切り欠きとが連続していることを特徴とする。

また、本発明は、上記いずれかの態様のシェル構造を有する差動信号伝送ケーブル用コネクタである。

本発明の差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造によれば、本シェル構造が差動信号伝送ケーブル用のコネクタに使用された場合に、コネクタのインナーハウジング、内部電線、および外部導体との間に生じ得る空洞を、特別な追加部品を用いることなくふさぐことが可能となる。また、シェルのカシメ部の径方向内側に生じ得る空洞に差動信号伝送ケーブルの編組線が介在するため、カシメ部における高周波性能を安定させることが可能となる。

上記発明の一態様によれば、カシメ処理時の機械的圧力、および本シェル構造の使用時の温度変化から差動信号伝送ケーブルの内部電線を機械的に保護するとともに、外部導体、つまり編組線と本シェル構造の本体部との導通性能を安定させることが可能となる。

上記本発明の一態様によれば、差動信号伝送ケーブルを、容易に本シェル構造の本体部に挿入することが可能になるとともに、本シェル構造と堅固に接続することが可能となる。

本発明の一態様によれば、本シェル構造の製造が容易になり、製造費用を低減することが可能となる。

上記差動信号伝送ケーブル用コネクタの発明によれば、コネクタのインナーハウジング、内部電線、および外部導体との間に生じ得る空洞を、特別な追加部品を用いることなくふさぐことが可能となる。

本実施形態の差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造に含まれるシェル１１０の外観斜視図である。 図１のシェル１１０を含む本実施形態のシェル構造１００を分解した外観斜視図である。 本実施形態のシェル構造１００の組み立て工程を示す図であり、図３（Ａ）は、作動信号伝送ケーブル３００から部分的にケーブル外皮３４０を剥離しつつある状態、図３（Ｂ）は、編組線３３０をケーブル外皮３４０上に折り返した状態、図３（Ｃ）は、内部電線３１０の被覆を除去した状態、図３（Ｄ）は、導体３１１に対してコンタクト４００を接続した状態、図３（Ｅ）はフェルール５００を取り付けた状態、図３（Ｆ）はコンタクト４００および内部電線３１０をインナーハウジング２００に挿入した状態、図３（Ｇ）は編組線３３０をフェルール５００周囲に再度折り返した状態を示す図である。 図４（Ａ）は、シェル１１０に対して差動信号伝送ケーブル３００を挿入した、カシメ処理前の斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のシェル構造１００の組立体の上面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のシェル構造１００の組立体の側面図、図４（Ｄ）は、図４（Ｂ）のＤ－Ｄ線断面図である。 図５（Ａ）は、シェル１１０に対して差動信号伝送ケーブル３００を挿入して、カシメ処理を行った後の斜視図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のカシメ処理後のシェル構造１００の組立体の上面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のカシメ処理後のシェル構造１００の組立体の側面図、図５（Ｄ）は、図５（Ｂ）のＤ－Ｄ線断面図である。 本実施形態の差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造１００を採用したコネクタを用いた場合と、従来の差動信号伝送ケーブル用のコネクタのシェル構造を採用した場合の性能を比較して表した図であり、図６（Ａ）は特性インピーダンスの変化を示し、図６（Ｂ）はリターンロスの変化を示す図である。 従来の差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造７００の一例を示す図であり、図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ－Ｂ線で切断した断面図である。

以下、本発明の実施形態の差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造に含まれるシェル１１０の外観斜視図である。なお、以下の説明において、シェル１１０が延在する方向を長さ方向と呼び、長さ方向に直交する方向を径方向と呼ぶこととする。また、図１において、シェル１１０が差動信号伝送ケーブル用のコネクタに取り付けられる側、つまり紙面左側を長さ方向前方と呼び、反対に、差動信号伝送ケーブルが接続される側、つまり紙面右側を長さ方向後方と呼ぶこととする。

図１に示すように、シェル１１０は、筒状の本体部１２０、本体部１２０の長さ方向後方側に形成されるカシメ部１３０、カシメ部１３０の長さ方向後方側にさらに形成される圧着バレル部１４０より構成される。本体部１２０は長さ方向に所定長さ、径方向に所定太さを有する中空の部材であり、カシメ部１３０が設けられるのと長さ方向反対側、つまり長さ方向前方側はインナーハウジング収容部１２１が設けられ、差動信号伝送ケーブル用コネクタ（図示せず）のインナーハウジングが収容可能となっている。なお、後述するが、インナーハウジングはカシメ部１３０側から挿入する。この本体部１２０は、金属平板を円筒形に丸め、長さ方向に略平行な継ぎ目１２３において金属平板の両端同士がつなぎ合わされることによって形成されている。

カシメ部１３０は、本体部１２０の、長さ方向後方側の一端に形成され、ケーブル収容口１３２を構成している。カシメ部１３０は、切り欠き１３１を有する。この切り欠き１３１は、上述の本体部１２０の継ぎ目１２３に連続しており、継ぎ目１２３との接続点を頂点として２つの対向辺１３３がＶ字状に開いた形状となっている。カシメ部１３０が後述するカシメ処理によりカシメられた際に、これら２つの対向辺１３３は互いに平行な位置関係となり、互いにつなぎ合わされる。

圧着バレル部１４０は、カシメ部１３０の、切り欠き１３１が形成された部位とは異なる位置、例えば、切り欠き１３１に対して径方向に対向する位置から長さ方向後方に向かって延設されており、カシメ部１３０の長さ方向後方側の端部から延設した幅狭な第１接続部１４１（図４（Ｄ）を参照）、第１接続部１４１に接続された編組バレル１４２、被覆バレル１４３、および編組バレル１４２と被覆バレル１４３を接続する幅狭な第２接続部１４４（図４（Ｄ）を参照）より構成される。

第１接続部１４１は、カシメ部１３０の長さ方向後方側の端部の、切り欠き１３１が形成された部分に対して径方向に対向する部位から長さ方向後方に向けて延設されており、第１接続部１４１にはさらに編組バレル１４２が接続される。編組バレル１４２は、長さ方向前方側が第１接続部１４１に接続された編組バレル底部１４２Ａと、編組バレル底部１４２Ａから長さ方向に対して直交方向に対称に延びる１対の編組把持片１４２Ｂ、１４２Ｂとを含み、これら編組把持片１４２Ｂ、１４２Ｂの間には差動信号伝送ケーブルのケーブル外皮を取り除いた編組線部分が収容可能となっている。なお、一対の編組把持片１４２Ｂ、１４２Ｂの、長さ方向に対して直交方向に延びる長さは、作動信号伝送ケーブルの編組線部分を把持することができれば、互いに等しい長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。

編組バレル１４２の編組バレル底部１４２Ａには長さ方向後方側に第２接続部１４４が延設されており、第２接続部１４４の長さ方向後方側には、被覆バレル１４３が接続されている。被覆バレル１４３は、長さ方向前方側が第２接続部１４４に接続された被覆バレル底部１４３Ａと、被覆バレル底部１４３Ａから長さ方向に対して直交方向に対称に延びる１対の被覆把持片１４３Ｂ、１４３Ｂとを含み、これら被覆把持片１４３Ｂ、１４３Ｂの間には差動信号伝送ケーブルのケーブル外皮を除去していない部分が収容可能となっている。なお、一対の被覆把持片１４３Ｂ、１４３Ｂの、長さ方向に対して直交方向に延びる長さは、上述の編組把持片１４２Ｂ、１４２Ｂと同様に、作動信号伝送ケーブルのケーブル外皮を把持することができれば、互いに等しい長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。

図２は、図１のシェル１１０を含む本実施形態のシェル構造１００を分解した外観斜視図である。図２に示すように、シェル構造１００は、上述のシェル１１０に加えて、インナーハウジング２００、差動信号伝送ケーブル３００、コンタクト４００、フェルール５００を含む。

インナーハウジング２００は、シェル１１０の本体部１２０に挿入可能な、長さ方向に所定長、径方向の大きさを有する円柱状の絶縁体に、長さ方向に平行な４つの通路２１０を形成したものである。それぞれの通路２１０は、内部電線収容通路２１１とコンタクト収容通路２１２より構成されており、それぞれの通路２１０は径方向外側が外部に連通しており、後述するコンタクトとそれに接続された内部電線を径方向外側から、あるいは長さ方向後方から当該通路２１０に挿入することができるようになっている。なお、通路２１０は、径方向外側が外部に連通していなくてもよく、その場合には、コンタクトとそれに接続された内部電線はインナーハウジング２００の長さ方向後方側から通路２１０内に挿入される。なお、通路２１０の数は、このシェル構造１００に接続する差動信号伝送ケーブル３００の内部電線の数に応じて２つ、あるいは８つなどであってもよい。

差動信号伝送ケーブル３００は、本実施形態においては２対、合計４本の内部電線３１０を含む。内部電線３１０はケーブル内部において互いに撚り合わされており、内部電線３１０全体の周囲は銅箔３２０によって包囲され（図３（Ｂ）を参照）、撚り合わされた内部電線３１０が解けないように保護している。銅箔３２０の外周囲は金属製の編組線３３０が包囲しており、内部電線３１０に対する外部導体を構成している。金属製の編組線３３０の周囲は樹脂製のケーブル外皮３４０が包囲している。

さらに、図２に示すように、それぞれの内部電線３１０の導体にはコンタクト４００が接続される。コンタクト４００は、本実施形態においては、相手方コネクタの雄コンタクトを受け入れる雌コンタクトであるが、雄コンタクトであってもよい。これら内部電線３１０およびコンタクト４００は、上述したインナーハウジング２００の内部電線収容通路２１１とコンタクト収容通路２１２にそれぞれ収容される。

フェルール５００は、長さ方向に所定長さを有する、金属製で中空の円筒形の部材である。フェルール５００は、本実施形態においては、差動信号伝送ケーブル３００の銅箔３２０の周囲、編組線３３０の径方向内側に嵌め込まれる。なお、この組み立て工程については後述する。フェルール５００は、差動信号伝送ケーブル３００がシェル１１０に挿入され、カシメ部１３０がカシメられた際に、フェルール５００よりも径方向内側に位置する内部電線３１０を機械的に保護すると同時に、編組線３３０とシェル１１０との物理的な接触状態を向上させ、電気的導通状態を向上させる。

次に、図３～図５を参照して、本実施形態のシェル構造１００の組み立て工程について説明する。図３（Ａ）に示すように、差動信号伝送ケーブル３００のケーブル外皮３４０の、ケーブル端から所定長の部分に切り込みを入れ、ケーブル外皮３４０を剥離する。図３（Ａ）は、ケーブル外皮３４０のみが差動信号伝送ケーブル３００から剥離されつつあり、内部の編組線３３０が視認可能となった状態が示されている。

次に、図３（Ｂ）に示すように、露出した編組線３３０を、長さ方向後方に向かってケーブル外皮３４０の外側に折り返す。すると、編組線３３０よりも径方向内側の銅箔３２０が露出する。この銅箔３２０をケーブル端から所定長の部分で切断し、内部電線３１０が露出した状態とする。

次いで、図３（Ｃ）に示すように、内部電線３１０の被覆をケーブル端から所定長で除去し、導体３１１を露出させる。さらに、図３（Ｄ）に示すように、露出させた導体３１１に対してコンタクト４００を圧着接続する。ここでは詳細な説明は省略するが、コンタクト４００は、相手方コネクタの雄コンタクトを受け入れる雌コンタクト部分と、導体３１１を圧着接続するための把持片からなる接続部を含んでおり、この把持片の間に導体３１１を挿入し、把持片をカシメて圧着接続する。

次に、図３（Ｅ）に示すように、銅箔３２０の周囲にフェルール５００を取り付ける。さらに、図３（Ｆ）に示すように、コンタクト４００およびコンタクト４００に接続された内部電線３１０を、インナーハウジング２００に挿入する。具体的には、コンタクト４００をインナーハウジング２００のコンタクト収容通路２１２に挿入し、内部電線３１０をインナーハウジング２００の内部電線収容通路２１１に挿入する。

次に、図３（Ｇ）に示すように、ケーブル外皮３４０上に、つまり長さ方向後方に折り返されていた編組線３３０を、フェルール５００の周囲を覆うように再び長さ方向前方に折り返す。これにより編組線３３０の先端部分はインナーハウジング２００の長さ方向後端部分にまで達する。

次いで、上記の工程で組み立てられた差動信号伝送ケーブル３００、インナーハウジング２００、およびフェルール５００の組立体を、シェル１１０に対して長さ方向後方から前方に向けて挿入する。なお、図４（Ａ）は、シェル１１０に対して差動信号伝送ケーブル３００を挿入した、シェル構造１００のカシメ処理前の斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のシェル構造１００の組立体の上面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のシェル構造１００の組立体の側面図、図４（Ｄ）は、図４（Ｂ）のＤ－Ｄ線断面図である。

このとき、シェル１１０の被覆バレル１４３、編組バレル１４２、および切り欠き１３１が設けられているカシメ部１３０は、それぞれカシメ処理前の開いた状態であるので、差動信号伝送ケーブル３００、差動信号伝送ケーブル３００の編組線３３０、およびインナーハウジング２００を容易にシェル１１０に挿入することができる。この挿入工程により、差動信号伝送ケーブル３００に接続されたインナーハウジング２００はシェル１１０のインナーハウジング収容部１２１内に位置する。また、差動信号伝送ケーブル３００のケーブル外皮３４０はシェル１１０の被覆バレル１４３の１対の被覆把持片１４３Ｂ、１４３Ｂの間に位置し、編組線３３０はシェル１１０の編組バレル１４２の１対の編組把持片１４２Ｂ、１４２Ｂの間に位置する。

図４（Ｄ）から分かるように、編組線３３０は、シェル１１０のカシメ部１３０、インナーハウジング２００、内部電線３１０、およびフェルール５００の間に介在しており、この部分を埋めた状態となっている。

次いで、図５に示すように、シェル１１０のカシメ部１３０、編組バレル１４２、被覆バレル１４３を圧着工具によりカシメる。なお、図５（Ａ）は、シェル１１０に対して差動信号伝送ケーブル３００を挿入して、カシメ処理を行った後の斜視図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のカシメ処理後のシェル構造１００の組立体の上面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のカシメ処理後のシェル構造１００の組立体の側面図、図５（Ｄ）は、図５（Ｂ）のＤ－Ｄ線断面図である。

このとき、シェル１１０のカシメ部１３０と編組バレル１４２は同一工程において同時にカシメ処理される。これにより、カシメ部１３０の切り欠き１３１の２つの対向辺１３３は、カシメ処理前はＶ字状に開いていたものが、カシメ処理後は互いに接触して閉じた状態となる。また、Ｖ字状に開いていた対向辺１３３が互いに接触するようにカシメ処理を行ったため、カシメ部１３０は、カシメ処理前の円筒形状から円錐台形状へと変形する（図４（Ｄ）と図５（Ｄ）を比較）。なお、本実施形態においては、対向辺１３３が互いに平行に接し合う場合を説明しているが、互いに上下に重なりあうようにカシメられてもよい。さらに、編組バレル１４２は、２つの編組把持片１４２Ｂが互いに一部分が重なり合うように径が縮まり、それにより内部の編組線３３０が堅牢に把持される。同様に、被覆バレル１４３は、２つの被覆把持片１４３Ｂが互いに一部分が重なり合うように径が縮まり、内部に挿入されているケーブル外皮３４０が堅牢に把持される。

このカシメ処理により、シェル１１０のカシメ部１３０が円錐台形状に縮まり、その内側に挿入されている編組線３３０に密着するため、シェル１１０のカシメ部１３０、インナーハウジング２００、内部電線３１０、およびフェルール５００の間が、編組線３３０によって占有された状態となり、空間がほとんど残らない状態となる。

これにより、追加部品を使用したりすることなく内部電線３１０とシェル１１０や編組線３３０といった外部導体との距離、およびそれらの間の電気的特性を一定に保つことが可能となる。

図６は、本実施形態の差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル１１０を採用したコネクタを用いた場合と、従来の差動信号伝送ケーブル用のコネクタのシェル構造を採用した場合の性能を比較して表した図であり、図６（Ａ）は特性インピーダンスの変化を示し、図６（Ｂ）はリターンロスの変化を示す図である。

図６（Ａ）に示すように、本実施形態のシェル構造１００を採用した差動信号伝送ケーブル用のコネクの特性インピーダンスを１００Ωで設計した場合、本実施形態のシェル１１０を採用したコネクタのほうが従来のシェル構造を採用したコネクタよりも、特定インピーダンスが改善されている。また、図６（Ｂ）に示すように、リターンロスは、本実施形態のシェル構造１００を採用したコネクタの場合に、例えば１ＧＨｚ以上の高周波で従来のものよりも改善されている。

１００ シェル構造
１１０ シェル
１２０ 本体部
１２１ インナーハウジング収容部
１２３ 継ぎ目
１３０ カシメ部
１３２ ケーブル収容口
１３３ 対向辺
１４０ 圧着バレル部
１４１ 接続部
１４２ 編組バレル
１４２Ａ 編組バレル底部
１４２Ｂ 編組把持片
１４３ 被覆バレル
１４３Ａ 被覆バレル底部
１４３Ｂ 被覆把持片
１４４ 接続部
２００ インナーハウジング
２１０ 通路
２１１ 内部電線収容通路
２１２ コンタクト収容通路
３００ 差動信号伝送ケーブル
３１０ 内部電線
３１１ 導体
３２０ 銅箔
３３０ 編組線
３４０ ケーブル外皮
４００ コンタクト
５００ フェルール

Claims (5)

1. 所定長さを有する金属製かつ円筒状の本体部と、
   前記円筒状の本体部の一端にＶ字状に開いて形成された切り欠きを有するカシメ部と、
   を備えたシェル構造であって、
   当該シェル構造に対して差動信号伝送ケーブルが挿入された場合に、前記カシメ部の径方向内側に前記差動信号伝送ケーブルの編組線が介在した状態でカシメ処理が行われると、前記カシメ部がカシメ処理前の円筒形状から円錐台形状へと変形し、前記カシメ部がその内側に挿入されている前記編組線に密着する差動信号伝送ケーブル用コネクタのシェル構造。
2. 前記シェル構造に対して前記差動信号伝送ケーブルが挿入された場合に、前記カシメ部において、前記編組線の径方向内側にさらにフェルールが介在した状態でカシメ処理が行われている、請求項１記載のシェル構造。
3. 前記カシメ部には、前記切り欠きが形成された部位とは異なる位置に、前記差動信号伝送ケーブルを圧着する圧着バレルが接続されている、請求項１に記載のシェル構造。
4. 前記本体部は金属平板から形成されており、前記本体部の継ぎ目と前記切り欠きとが連続している、請求項１から３のいずれかに記載のシェル構造。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のシェル構造を有する差動信号伝送ケーブル用コネクタ。
   

Images