JPH08507406A - 遠距離通信用コネクタ要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 銅ワイヤタイプの遠距離通信用システムにおいては、極めて高い伝送能力によりデータを取扱う際に関連するコネクタ要素の使用において限界的問題点があるということ、またその理由はこれらコネクタ要素が例えばケーブル自身の場合のように高い適用規格に従って開発されていないためということが判明している。本発明は、コネクタ要素であって、その内側リードが極めて高度な態様で配列されており、同コネクタ要素はそのインピーダンスに関する限り、実質的にゼロとなり、それにともなって前記限界的問題点も解消されているようなコネクタ要素を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 遠距離通信用コネクタ要素 本発明は、データ伝送ネットワークを包含する通信ネットワークに用いられる コネクタプラグまたはジャックに関するものである。これらのネットワークで従 来用いられている銅ワイヤは、光学繊維のように極めて高い伝送能力を有するも の、すなわち毎秒当りの極めて高いビット数を伝達する能力を有するものの挑戦 を受けている。しかしながら、銅ワイヤシステムは依然としていくつかの顕著な 利点を有しており、伝達能力の顕著な増大を達成するような銅ワイヤケーブルを 開発することが可能となってきている。大きな問題は、束ねられたワイヤにおけ るワイヤ間の電気的容量であるが、ワイヤをねじるがごとき異なる対策によって 極めて良好な結果が達成されている。 本発明に関連して、これらのシステムにおいては、コネクタ要素の使用と関連 する問題がネックであることが認識されている。すなわち、当該システムにおい ては、既存の標準からして、端子列を整然と配列し、これらをコネクタ要素内側 に設けた平行導体を介して対応するケーブルコネクタ端子と接続することが通常 行われる。かくして、不可避的にこれらの導体間にはある程度の容量的結合が生 じ、この結合は導体間の距離が小さくなる程強くなる。コネクタ要素は、可能な 限り小さくすべきというのが強い要望であり、このことはもちろん問題を惹起す る。何故ならば、小さな寸法が必要とされるということは単一のコネクタ要素の 内部リード間の相互距離が小さくなることを意味し、かくしてこれらリード間の 容量が比較的高くなることを意味するからである。 しかしながら、隣接する導体間の容量が比較的高くなる一方、非隣接導体間の 容量は望ましくない程度に低くなる可能性がある。今日ひんぱんに用いられてい る単一端子に対して設定された既存の標準は、コネクタ要素に理想的状況をもた らすのには幸いせず、容量に関する問題が発生するのみならず、導体のインダク タンスおよび相互インダクタンスに関しても問題が生ずる。ここに前者のインダ クタンスは導体の幅と関連しており、後者のインダクタンスは関連する導体対の コイル効果と関連している。 本発明は、これらの異なる現象の相互作用の考察に関してパイオニア的なもの であると考えられるが、本発明の物理的な結果が構造的に新規であると思われる ので、前記現象についてより詳細に説明する必要はないだろう。もちろん、本発 明に係る構造は前述の既存の標準規格と密接に関連していなければならないが、 そのような規格は変更される可能性があり、本発明に係るコネクタは十分に他の 規格にも適用され得るであろう。 その基本概念において、本発明は、コネクタ端子列とワイヤ受容端子間におい て互いに実質的に平行に延びている、コネクタ要素の内側のリードの従来の形態 と異なっているが、それはコネクタユニット内においてこれらのリードが全体と して３次元空間内に延在しており、異なるリードが横方向で離隔しているだけで なく、横方向離隔面に対して垂直方向にも離隔している点である。 容量に関する限り、コネクタ内の２つのリード間に所望の距離を維持する一方 、同時に２つの非隣接リードをより近付けてそれらの間の容量を増加させること が可能である。 相互インダクタンスに関しては、コイル軸線がある方向または他の方向に配向 されているか否かによって明らかに重要な差が発生する。また、軸線は通常導体 （線）の基礎的共通平面に対して直角に配置されるのが普通であるが、該軸線の 方向をして、同一ループに属するリードを、付加的に横断方向に互い違いになる か否かは問わず互いに上方、下方の関係になるよう配置することにより、多かれ 少なかれより傾斜した交差方向へ向けることが可能となる。このようにして相互 インダクタンスが大きく影響を与えられ、制御され得る。 また、単一リードのインダクタンスも調節可能である。何故ならば、いったん リードが３次元的パターンになされると、それらは一般的に相互インダクタンス を増大させる形で配列させることが可能だからであり、その際それらの幅を幾分 変化させても容量に大きな影響を与えないで済むからである。 もちろん、実際には、容量、インダクタンスおよび相互インダクタンスの定量 値は構造と強い相関を有しているが、事実上コネクタを電気的な意味で単純に消 失させ、しかも極めて高い伝送能力においても信号伝達に関する乱れを生じさせ ないようコネクタのレイアウトを設計可能なることが判明している。レイアウト の詳細は端末のシーケンスおよび種々の電気的条件に対して用いられる規格に依 存するであろうが、条件さえ与えられれば、本発明に係る構造はそのような規格 に対して広く適用可能である。 通常は、前記内部リードのストリップ端部として製造されるコネクタ接点要素 は極めて幅狭であり、小さな相互間隙を有する列内に配設されることが望ましく 、そのように説明もされているが、ワイヤコネクタ端子はそれに対応するよう配 設することは該端子がずっと幅広である必要があるため不可能である。ＵＳ−Ａ −５１８６６４７号に記載の既知のコネクタにおいては、この問題点はワイヤリ ング端子をコネクタの両横断方向サイドに配設することにより克服されているが 、このような方策はコネクタの全幅を増すことになる。本発明においては、リー ドを空間的に（３次元的に）配設したことにより、これらの端子を２列に配列す る、すなわち一方の端子を他方の端子の後方かつ下位レベルに配列することが可 能となり、かくしてコネクタの全幅を小さく維持することが可能であろう。加え て、もしも端子がワイヤ端部を収納するための切欠きでこれら端部の両側へと切 り込まれている上向きに開口した切欠きを設けたタイプのものであった場合には 、すべてのワイヤを単一の押圧キャップ作業により装着することが可能である。 以下、添付図を引用して本発明を詳細に説明する。 第１図は本発明に係るコネクタユニットの斜視図である。 第２図はコネクタの正面端部から眺めた、同コネクタの内部リードの拡大斜視 図である。 第３図は後方端部から眺めた類似の図である。 第４図は異なるリードを２つの層へと形成するための穿孔ストリップ部材のセ クションの平面図である。 第５図はこれらの層を互いに配設した時の上面図である。 第６図は第１図および第２図に係るリードの側面図である。 第７図および第８図はリードの異なる空間的配置を示す横断面図である。 第９図は第１図に対応する斜視図であるが、ユニットをより詳細に示している 図である。 第１０図は第９図に示したユニットにもとづく完成コネクタの斜視図である。 第１１図は前記ユニットの断面図である。 第１図に示されたコネクタユニットは、８つの接点ばね２を有しており、該ば ね２は、コネクタの正面において突出するとともに、ばねの作動位置へ折り曲げ られている（これについては、ばねが点線により作動位置にあることが示されて いる第６図も参照されたい）。コネクタのリードは、プラスチックブロック４中 に鋳込まれており、該ブロックにおいて接点ばね２はそれぞれ個々のワイヤコネ クタ端子６と接続されている。前記端子６は各列に４個宛並んで２列に配設され ている。すなわち最前列の高レベル列８と最後列の低レベル列１０の２列である 。これらの逆倒立U字形状端子の各々には水平方向に配設されたワイヤ端部を収 納するための切欠き１２が設けられており、導体ブロック４上においてそれら端 子には高い列８においては奇数数字１〜７が付され、（第３図に示すように）低 列１０においては偶数数字２〜８が付されている。 第２図、第３図は、導体ブロック胴４内に鋳込まれる用意のできたリードのパ ッキングを示している。後方列１０内のワイヤ端子を関連する接点ばね２と接続 しているリードは前方に突出するも、まだ折り曲げられていない接点ばね２の平 面内を延びる一方、これらのリード上には倒立U字形状の端子６のみが設けられ ている。残りの４本のリードは接点ばね２に近接した根元において、すなわち１ ４において短かい距離上向きに折り曲げられており、その後前記リードは後方に 向かう短かい水平方向伸長部１６を経て延び、次に上向きに傾斜した伸長部１８ を経て更に延び、上側端子列内の連結端子６を形成する倒立Ｕ字部材へと延びて いる。前記リードは、更に後方側へ下向きに傾斜した伸長部２０を経て延び、次 に最前方の水平方向伸長部１６とほぼ面一にある、すなわち最下方リードのレベ ル（高さ）よりわずかに上方に隔置された位置にある後方伸長部へと延びている 。また下側端子６は後方に突出する部分を有する。 第２図、第３図は、見たとおりのものであるが、後に説明を加える。 第２図、第３図によるリードパッキング（配列構造体）は２つの重ね合わせた 層からなっており、これら各層は第４図に示されるように４つのリードから成っ ている。この図は、青銅ストリップ２４から繰返して２つの底部層２６および２ つの頂部層２８をパンチングされたものの一部を示しており、当該層は次に端子 ６および上側層の隆起ラン１８、２０を形成するべく三次元的に成形加工される 。その後、前記２つの異なる層は、順次重ね合わされ、射出成形機に送られ、同 機において第１図におけるプラスチックブロック４を付される。直後の結果が、 第９図に詳細に示されており、同図においては、接点ばね２がブロック４を水平 方向に伸長し、外側端部が各層における一体の交差ストリップ３によって連結さ れている状態が示されている。プラスチックブロック４のモールド成形後、これ らのストリップは切断され、第１図に従ってばねが折り曲げられる。 その後、第１０図に示すように、ユニットには正面フレーム部材５が設けられ 、該部材はブロックユニットの最前方平坦部分の下側にある図示しない孔内へと スナップ（ｓｎａｐ）錠止により固定される。 第１０図には、押圧キャップ部材３０が点線により示されており、該部材３０ は既知の原理により、孤立化されたコネクタワイヤを自己切断タイプのワイヤリ ング端子６、１２内に装着するのを容易ならしめることができる。そのような装 着部材においては、真直ワイヤ端部をキャップ部材の後方側における規則正しく 並んだ穴内に挿入して、ワイヤ端部がキャップ押圧時に正しい端子内に自動的に 押圧下されるようにするのが自然であろう。しかしながら、電気的条件は極めて 微妙であり、そのような装着部材すなわち第６図において一点鎖線で示すワイヤ 対Ａの代りに、同図においてワイヤ対Ｂで示すように、ワイヤを配列する方がよ い。すなわち、ワイヤを押圧キャップ３０の頂部を貫通させる方がよい。何故な らば、ワイヤＡ、特に上側ワイヤはコネクタのリードとループを形成するからで あり、第６図から判るようにこれらのループの領域はワイヤＡよりもワイヤＢの 方が著しく小さくなるからである。ワイヤＢは第１１図に示すように押圧キャッ プ内に装着される。 図示例では、或る具体的な標準に従ってコネクタが作られており、それによれ ば第１図において番号１〜８が付された異なる端子を異なる回路に対して対によ り用いなければならず、これらの対は１−２、４−５、３−６、７−８として規 定される。 これらの対のうち少なくとも１対において、組合わされるリード１８は一方が 他方の上方に位置するという特徴があり、これらが形成するループ部分はその交 差軸が水平方向に位置するか、または相並んで走行するリードのように垂直方向 というよりは斜平面内に位置する。このことが第８図において例示されており、 同図においては２本のリード（a）および（b）がフィールド（界）軸線Ｘを有す るコイル部分を形成している。別のワイヤ対（c）、（d）は鉛直平面内に位置し ており、かくして水平方向のループ軸線を有している。これらのフィールド配向 はワイヤ対間の相互インダクタンスにとって重要である。 緊密に配設された接点ばね２に対して、コネクタの内部のリードは極めて開い た構造において配設されていることが理解されよう。空間配置をすることにより 、リード間の距離は一般的に言って大いに増大し、従って種々異なる幅のリード を用いても所望の結果を得るべくインダクタンスを最適化することができる。 バランスさせるべき重要なパラメータは、リード間すなわち単一対および異な る対のリード間それぞれの間の容量である。一般的に言って、開いた構造にする ことは容量を減少させる条件を与えるが、場所によって更に容量を減少させる必 要もあるし、他の場所においては減少の割合を抑える必要もあるし、場合によっ ては容量を増大させる必要もある。このことも空間的（３次元的）構造の故に調 整可能なることを第７図を引用して説明する。 第７図は、空間的な３角形のパターンに配設された３つのリード（e）、（f） 、（g）を示している。これらを対応する平坦なシステムすなわちリード（g）を （g'）で表わす位置にもってきたシステムと比較してみる。この場合（g'）、（ e）のみならず（e）、（f）間の容量は満足すべきものであろうが、（g'）、（f ）間の容量を増大したいという可能性がある。平面システムにおいては、このこ とは他の容量に悪影響を与えることなく実施することは不可能である。しかし、 もしも空間システムを採用するならば、リード（g'）は中心を（e）とする円に 沿ってまわされることにより、（e）に対する容量を保持したまま（f）に対する 容量を増加することができる。かくして位置（g）において、リード（g）は（e ）に対する所望の容量を維持しながら（f）に対する容量を所望の程度増大させ ることができる。 同様にして、（g'）、（e）間の容量を変化させることなく（g'）、（f）間の 容量を減少させたい場合には（e）を（f）から遠去かるように（g'）のまわりで 揺動させれ ばよい。加えるに（g'）、（e）間の容量を変化させるべく（e）を多少とも（g' ）に近付けることも可能であり、更にはリードの幅を変化させることも容量に影 響を与える。 かくして、やはり前述の目的にかなうことであるが、いったん少なくとも１つ のリードがその下にあるリードのレベルよりも高くなった場合、例えば第２図の 折り曲げられたリード部分１４のような場合、これらのリードの１方の長手方向 部分は横方向に変位し、前述したような非水平方向ループを形成するばかりでな く、付加的にまたは選択的に近隣部分における対応した容量の調整作用をもたら すことができる。この場合、リードは異なる平面内において互いを横切る可能性 もあるが、これまでのところ、そのような交差は必要がないことが判っており、 むしろ特に第５図からも明らかなように、リードが互いの直上にくるようもっぱ ら対をなして延びるようにすることが好適に実施可能である。しかしながら、第 ５図により理解されるように、２つの層内のリード間の水平方向間隔が不均一で あるため５つのリードパスが用いられている。幾つかの詳細に関し第５図は別の 設計例を示しており、例えば後方部分２３は異なる幅を有している。 第９図によれば、３２で示されるような幾つかのリード部分が鋳造プラスチッ クブロック胴４上において露出していることは明らかである。そのような露出さ れた領域はまたこのプラスチックブロック胴の下側においても発生しているが、 その意図はリードの任意の場所でのリードの誘電性を最適化することにある。 リードシステムの詳細構造部が決定され、実行されると、すなわち打抜かれて ３次元的に形成されたならば、このリード構造体をダイカスト機に搬送すること は通常極めて微妙な事柄となる。何故ならば、精度に対する要求が極めて高度で あるからである。かくして、数百分の１ミリメータに過ぎない偏倚または変形量 があっても、制限された目的に対してはコネクタが使用不能となってしまう。こ のような背景の故に、本リードシステムは、突起３４（第３図）および端子６の 上側列からの後方延長部材２０、２２のような種々の部分を設けることによって 、これらの部分が適当な搬送装置によって把持可能なるようにしている。これら の電気的には必要とされていない部分の存在はシステムの設計の際特別の注意を 払う必要がある。何故ならば、それらの部分は少なくとも幾つかの潜在的に関連 し たパラメータに影響を及ぼすからである。 図示したコネクタは、剛直なコネクタ端子を備えたプラグとして作られた共役 のコネクタを受取るための雌ジャックないしソケット部材である。そのようなプ ラグはここで開示したジャックと極めて類似の設計のものとすることもできるし 、少なくともリードの空間的配列に関して同一の原理によって設計することがで きる。 例示したリードの詳細設計構造に限らず、多くの変形例が本発明の範囲内で可 能である。実際的な見地からすれば、下位レベルにあるリードが共通平面すなわ ち第１図、第２図のように、当初に打抜きされた接点ばね２をも有する底部平面 内において延びるのが望ましいが、これらのリードまたはその幾つかが上向きま たは下向きのように異なって延びるということも可能であろう。同じことが上側 リードの列についても言え、これらリードは必らずしも共通の平面内に位置する 必要はない。端子６は互いに一直線または同レベルにおいて設ける必要もない。 すなわち電気的適合性から言えばこれらリードを他の態様で配設するには相応の 理由がある。しかしながらこれらリードを整然とした列に配設することは極めて 実際的であることを理解されたい。加えるに、潜在的に高容量であるこれらの端 子を長手方向に分離可能ならしめる一方、横断方向においては機械的に必要とさ れる実質的な幅をもたせながら、コネクタ要素の全幅が過度なものにならないよ うにすることが極めて好適である。加えるに、付図からも明らかなことであるが 、単一列内の端子は非一様的な空隙によって隔てられてもよい。 かくして２列またはそれ以上の列のワイヤ接続端子６を図示とは異なって配置 してもよいし、接点ストリップ２にも同様のことが言え、これらストリップは必 らずしも１つのきれいな列をなして配設する必要はない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，Ｄ Ｋ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｋ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気的導線にもとづいた高周波通信網に用いられるコネクタジャックまた はプラグ部材であって、１つの相手方プラグまたはジャックの対応する端子と接 続されるべき接点端子の線形列を有しており、前記コネクタ要素は更に前記ジャ ックまたはプラグ要素内の内部リードを介して前記接点端子と接続されているワ イヤコネクタ端子を備えているコネクタ要素において、コネクタの前記内部リー ドは、それらの内の少なくとも幾つかが相互に横方向に離隔されるだけでなく、 この離隔横方向に対して交差する方向に配置されるよう、空間的にすなわち３次 元的に配設されていることを特徴とするコネクタ要素。 ２．請求項１に記載のコネクタ要素において、接点端子から後方へと延びてい るリードが、全体的に相互に遠去かるよう広がっており、リードの幾つかは１つ の共通の平面内を延びており、該平面内でそれらは互いに横方向に分散しており 、残りのリードは前記共通の平面から離散する１つ以上の平面内で分散する態様 をもって延びていることを特徴とするコネクタ要素。 ３．請求項１に記載のコネクタ要素において、リードは横断方向で列をなして 配置されたそれぞれのワイヤコネクタ端子へと延びており、該端子は所望により 各列内で非一様な幅と相互間隔を有するとともに、一方の列は他方の列の後方に 離隔配置され、好ましくは他方の列から接点端子と前記他方のコネクタ端子列の 間の接続平面に直角な方向にも離隔配置されていることを特徴とするコネクタ要 素。 ４．請求項１に記載のコネクタ要素において、前記リードが全体として２層を なして配設されており、各層の接点端子は他方の層の接点端子と同一高さで、か つ互いに織り交ざった状態において配置されており、各層内のリードは前記ワイ ヤコネクタ端子からコネクタ要素の後方端部へと後向きに連続していることを特 徴とするコネクタ要素。 ５．請求項４に記載のコネクタ要素において、底部層が、前記要素の後方端部 付近の上向きに折り曲げられたワイヤ端子ループを除いて、全体的に平面形態で 延びており、一方頂部層は前記底部層上を全体として上向きにかつ後向きに傾斜 して、前記底部層のワイヤ端子の上方および正面にある一体のワイヤ端子列まで 延び、次に更に要素の後方端部に向けて後向きかつ下向きに延びていることを特 徴とするコネクタ要素。 ６．請求項１に記載のコネクタ要素において、リードの関連する接点端子から 後向きに延びる少なくとも１つのリードがその近隣のリードから上向きに突出し 、次に前記近隣リードの頭上の位置へと横方向に延び、次に前記近隣リードの頭 上を後方へと延びるとともに垂直方向に離散していることを特徴とするコネクタ 要素。 ７．請求項３に記載のコネクタ要素であって、１つの押圧キャップが含まれて おり、該キャップはそれぞれのワイヤ端部をしてキャップの端子上への押圧作用 によりコネクタ端子内の切欠き内へと集合的に装着せしめるよう作動可能なコネ クタ要素において、前記押圧キャップにはその頂部側内にワイヤ貫通孔が設けら れており、かくしてキャップの装着位置においてワイヤ端部は前記端子列の間の 領域にほぼ配置されることを特徴とするコネクタ要素。 ８．請求項１に記載のコネクタ要素において、リードは絶縁体材料の鋳造ブロ ック内に配設されており、幾つかのリード領域部分は端子を除いて前記ブロック の表面上において露出していることを特徴とするコネクタ要素。 ９．請求項４に記載のコネクタ要素の製造方法において、２層の端部が連結さ れた穿孔リードであって、その内の１層が単一リードの折り曲げられたワイヤ端 子部分を除いては実質的に平面状態をなしており、他方の層はそのリードが下側 層のリードから上向きに離散して延びている２層のリードを互いに寄せ集める段 階と、次に前記リードを射出溶接されたブロック部材内に組み込むことで該リー ドを固定する段階と、リード端部間の連結部分を切り去る段階とを有することを 特徴とするコネクタ要素の製造方法。 10．請求項９に記載の製造方法において、ワイヤコネクタ端子は隔置された横 断方向列内に配置され、最後部の横断方向接続部分が設けられ、これら部分が最 終的に切離されるように製造されることを特徴とするコネクタ要素の製造方法。