JP2018160393A - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＮＣ同軸コネクタなどの電気コネクタにおいて、高周波数特性が向上し、外部導体の接点部の耐久性が向上する技術を提供する。【解決手段】中心導体１０と、円筒状の外部導体３０と、外部導体３０の外周面に設けられた円筒状の外部コンタクト４０と、を備え、外部コンタクト４０は、第１及び第２の端部間が外側方向に湾曲した板状の複数の弾性部４１と、複数の弾性部４１の各々の第１の端部が連結される環状の第１の連結部４２と、複数の弾性部４１の各々の第２の端部が連結される環状の第２の連結部４３と、コネクタ先端側に位置し、外部導体３０に係合する係止部４４とを有し、レセプタクル２と嵌合するときに、外部コンタクト４０の弾性部４１が、レセプタクル２の外部導体２１の内周面２２と接触して変形するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電気コネクタに関し、特に高周波信号を伝送するのに適したＢＮＣ同軸コネクタに関する。

同軸ケーブルを接続する電気コネクタとして、従来からＢＮＣ同軸コネクタが知られている。ＢＮＣ同軸コネクタは、周波数特性が比較的良く、小型にできるため、計測用、通信用、映像信号用、医療機器用などに広く使用されている。ネジを使わず、一挙動で簡単にロックできる機構（バヨネットタイプ）を持つため着脱が容易である。そして、ＪＩＳ規格に準拠したＢＮＣ同軸コネクタが広く使用されている。

なお、このような同軸コネクタに関する技術として、例えば、特許文献１に記載される技術などが挙げられる。

特開２０１５−１５６２８２号公報

近年、伝送信号の高速化・大容量化に伴い、優れた周波数特性を有し、高周波信号に対応したＢＮＣ同軸コネクタが求められている。周波数特性向上のために、外部導体の接点構造としてバネが使用されるものがあるが、従来の接点構造では、４ＧＨｚ以上の周波数帯域で使用した場合、コジリ、振動時に接触が不安定になり、高周波数特性が安定せず、振動時に瞬断が発生する場合があった。

また、ＢＮＣ同軸コネクタの着脱を繰り返し行うと、接点構造としてのバネの変形が繰り返されるため、長期間使用時に、バネが塑性変形したり、破断したりする場合があり、接点部の耐久性に問題があった。

また、特許文献１に記載されたＢＮＣ同軸コネクタの場合、接点部（外部コンタクト）として、片持ち状のバネが使用されており、片側が開放状態であるため、耐久性が劣ると思われる。

そこで、本発明の目的は、ＢＮＣ同軸コネクタなどの電気コネクタにおいて、振動などが発生した場合であっても、外部導体の接点部の接触が安定化し、高周波数特性が向上する技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ＢＮＣ同軸コネクタなどの電気コネクタにおいて、長期間使用時においても、外部導体の接点部の耐久性が向上する技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、本発明の電気コネクタは、中心導体と、前記中心導体から絶縁された円筒状の外部導体と、前記外部導体の外周面に設けられた円筒状の外部コンタクトと、を備え、前記外部コンタクトは、各々がコネクタ先端側の第１の端部及びコネクタ基端側の第２の端部を有し、前記第１及び第２の端部間が外側方向に湾曲した板状の複数の弾性部と、前記複数の弾性部の各々の第１の端部が連結される環状の第１の連結部と、前記コネクタ先端側側から延出し、前記外部導体に係合する係止部と、を有し、相手側コネクタと嵌合するときに、前記外部コンタクトの前記弾性部が、前記相手側コネクタの外部導体の内周面と接触して変形するように構成されているものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
（１）外部導体の接点部に両持ちの複数のバネを使用しているため、接触が安定化し、高周波数特性が向上する。
（２）外部導体の接点部の両持ちの複数のバネのコネクタ先端側を外部導体に固定しているため、コネクタ基端側の部分が自由に移動でき、接点部の耐久性が向上する。

本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）及び相手側コネクタ（レセプタクル）のコネクタ先端側（嵌合側）の上部を切断した部分断面図である。 本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す図であり、（ａ）は接続スリーブの一部を切り取った斜視図、（ｂ）は接続スリーブの一部を切り取った正面図である。 本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の外部コンタクト部分を拡大した断面図であり、（ａ）は嵌合前の状態、（ｂ）は相手側コネクタ（レセプタクル）と嵌合した状態を示す。 本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の外部コンタクトの弾性部の１つを拡大した図である。 本発明の実施の形態２によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す図であり、（ａ）は接続スリーブの一部を切り取った斜視図、（ｂ）は接続スリーブの一部を切り取った正面図である。 本発明の実施の形態３によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す図であり、（ａ）は接続スリーブの一部を切り取った斜視図、（ｂ）は接続スリーブの一部を切り取った正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）及び相手側コネクタ（レセプタクル）の構成を示す図であり、コネクタ先端側（嵌合側）の上部を切断した部分断面図である。図２は、本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す図であり、（ａ）は接続スリーブの一部を切り取った斜視図、（ｂ）は接続スリーブの一部を切り取った正面図である。図３は、本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す分解斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の外部コンタクト部分を拡大した断面図であり、（ａ）は嵌合前の状態、（ｂ）は相手側コネクタ（レセプタクル）と嵌合した状態を示す。図５は、本発明の実施の形態１によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の外部コンタクトの弾性部の１つを拡大した図である。

まず、図１〜図３により、本実施の形態１による電気コネクタの構成の一例を説明する。本実施の形態１による電気コネクタは、同軸ケーブルが接続されるＢＮＣ同軸コネクタ（以下「プラグ（１）」という。）であり、機器等に取り付けられた相手側コネクタ（以下「レセプタクル（２）」という。）と嵌合することにより、ケーブル及び機器内の信号線が電気的に接続されるものである。

本実施の形態１によるプラグ１は、中心導体１０、中心導体１０から絶縁体２０によって絶縁された円筒状の外部導体３０、外部導体３０の外周面に設けられた円筒状の外部コンタクト４０、外部導体３０のコネクタ先端側（図１の右方向）に回転可能に被せられた接続スリーブ５０などから構成される。

外部導体３０は、その外周に被せて装着される外部コンタクト４０を有する。外部コンタクト４０は、外部導体３０先端の大径部３５よりも基端側を外部コンタクトの厚み以上小径にした部分に装着される。先端の大径部３５によって、レセプタクルとの嵌合する時に、第１連結部４２が保護される。外部コンタクト４０の複数本の弾性部４１は、プラグ１がレセプタクル２と嵌合するときに、レセプタクル２の外部導体２１の内周面２２に接触して窄められる。プラグ１のコネクタ基端側部（図１の左側の部分）に同軸ケーブル（図示せず）が接続される。レセプタクル２は機器等に固定される。プラグ１（ＢＮＣ同軸コネクタ）は、バヨネット結合機構を有し、手動操作により、プラグ１の開口端（図１の右端部）をレセプタクル２の開口端（図１の左端部）に対し軸方向に押し込んで右回り方向にひねることにより両者は連結される。この連結された状態からプラグ１を左回り方向にひねって引き抜くことにより両者の連結は解除される。このようにして、プラグ１とレセプタクル２は相互に着脱自在に連結（嵌合）される。プラグ１は、外部導体３０の内周側に絶縁体２０および中心導体（オス形中心コンタクト）１０を同心状に固定配置した構成を有する。

外部導体３０の外側には接続スリーブ５０が回転自在に被せて装着されている。接続スリーブ５０の側面の、周方向にバヨネット結合機構の、斜め方向に延在する切り溝５１が形成されている。接続スリーブ５０のプラグ基端側には、接続スリーブ５０を回転操作するための、外周面にローレット加工が施された回転操作部５２が設けられている。プラグ１の内部には、プラグ先端側に開口する開口部３３がプラグ中心軸と同心状に構成されている。

図１に示したレセプタクル（相手側コネクタ）２は、外部導体２１の内周側に絶縁体（図示せず）および中心導体（メス形中心コンタクト）２３を同心状に固定配置した構成を有する。外部導体２１の内周面２２（プラグ１の弾性部４１が接触する面）は平滑であり、軸方向の全体のいずれの箇所にも段差は存在しない。中心導体２３の中心には中心穴２４が形成されている。外部導体２１の外周面の周方向に互いに反対側の２箇所にはバヨネット結合機構の２本の突起２５ａ，２５ｂが形成されている。

図２及び図３に示すように、外部コンタクト４０は、その中央付近が外側方向に湾曲した板状の複数の弾性部（バネ）４１、複数の弾性部４１の各々の第１の端部が連結される環状の第１の連結部４２、複数の弾性部４１の各々の第２の端部が連結される環状の第２の連結部４３、第１の連結部側に設けられた外部導体３０に固定するための係止部４４などから構成される。第１の連結部４２は、第２の連結部４３に対してコネクタ先端側（図１〜３の右側）に位置している。弾性部４１は、中央付近が幅広（周方向に）になっている。プラグ１がレセプタクル２と嵌合するときに、外部コンタクト４０の弾性部４１が、レセプタクル２の外部導体２１の内周面２２と接触して変形するように構成されている。弾性部４１の中央付近の外側方向の頂点が嵌合時の接触部となる。レセプタクル２との嵌合時には、中央付近(上記接触部)よりもコネクタ先端側が最初の衝突部となる。なお、係止部４４は、第１の連結部４２に設けてもよく、第１の連結部４２以外の場所に設けてもよい。また、第２の連結部４３を無くしてもよい。第２の連結部４３無くとも、弾性部の第２の端部がそれぞれ外部導体の外周面に接触もしくは近接しており、両持ち梁状のばねとして作用する。

外部導体３０は、その外周面のコネクタ先端側に周方向に延びた溝３１を有し、係止部４４は、コネクタ基端側（図１〜３の左側）に延びて、先端部が外部コンタクト４０の内側に曲げられた係止片４６を有し、係止片４６の先端部が溝３１に係合し、外部コンタクト４０の第１の連結部４２のコネクタ基端側への移動が規制されるように構成されている。また、外部導体３０の外周に、それぞれの係止片４６が嵌るような溝を設けて、係止片４６がその溝に嵌合するようにして、外部導体３０円周方向への外部コンタクト４０の回転を規制するようにしてもよい。また、第１の連結部の先端側を延長し、この延長部分が外部導体先端の大径部３５の基端側壁に、係止部４４の係止片４６が溝３１の基端側壁にそれぞれ規制されてはめ込んで固定するようにしてもよい。

外部コンタクト４０は、軸方向に沿った切れ目４５を有する。この切れ目４５は、平板状の金属板をプレス加工して、円筒状に丸めて外部コンタクト４０を作製するので、これにより、加工が容易になり、また、外部コンタクト４０装着の際、拡げて外部導体３０に被せることができるので組み立てが容易になる。また、外部コンタクト４０は、両持ちバネ構造を有するので加工が容易である。また、外部コンタクト４０は、１枚板から構成されるＣ字リング状の形状を有するが、１枚板に限らず、２枚以上のものを組み合わせて構成してもよい。また、第１の連結部４２の内周に突起を設けて接触位置を安定させるようにしてもよい。また、環状の第１の連結部４２に直線部を設けて、或いは多角形部分を設けて接触位置を安定させるようにしてもよい。

複数の弾性部４１の個数は、多いほど良いが、最低５本以上必要であり、好ましくは、１２〜１６本である（プラグの外部導体３０の内円周が２４ｍｍの場合）。また、複数の弾性部４１は、円周方向に沿って、ほぼ等間隔に配置されている。複数の弾性部４１の間隔は、６ｍｍ以下が好ましい。

外部導体３０は、その外周面上に設けられ、複数の弾性部４１の一定以上の変形を規制するための断面がなだらかな三角形状の突起３２を有し、突起３２は、複数の弾性部４１の内側に位置する。これにより、弾性部４１の変位を制限し、曲がり過ぎを防止することができるので、外部コンタクト４０の耐久性が向上する。また、レセプタクル２の外部導体２１の内周面２２の先端部と外部コンタクト４０の弾性部４１とが、こじり状態で接触して、弾性部４１が過剰に変形したとしても、外部導体３０の外周面上には、第２の連結部４３よりも基端側に干渉する突起が無いので、外部コンタクト４０の破損が防止される。

図５に示すように、複数の弾性部４１の各々は、中央付近と第１の連結部４２との間、及び中央付近と前記第２の連結部４３との間の幅が、中央付近の幅よりも狭くなっている。これは、応力集中を分散させる形状であり、応力集中部のバネ幅を狭くして、へたりを防止するためである。また、図４及び図５に表されているように、第２の連結部４３は第１の連結部４２よりも長手方向で長い（Ｌ₂＞Ｌ₁）ので、弾性部４１の変形の際の摺動が安定する。

また、複数の弾性部４１の各々の中央付近に、内側から外側に向かって打ち出し加工された突起（ビート形状）を設けてもよい。弾性部４１は平板状であるのに対し、これに接触するレセプタクル２の外部導体２１の内周面２２は、曲面であるため、そのままでは、接触性が不安定になるが、突起を設けることにより、一点で接触するようになり、外部導体同士の電気的接触の安定性が向上する。

したがって、本実施の形態１の電気コネクタによれば、外部導体の接点部に両持ちの複数のバネを使用しているため、接触が安定化し、高周波数特性が向上する。また、外部導体の接点部の両持ちの複数のバネのコネクタ先端側を外部導体に固定しているため、接点部の耐久性が向上する。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す図であり、（ａ）は接続スリーブの一部を切り取った斜視図、（ｂ）は接続スリーブの一部を切り取った正面図である。

本実施の形態２によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）１ａは、前記実施の形態１と比較して、外部コンタクト４０の第１の連結部４２を外部導体３０に固定するための係止部４４の構造が異なるものである。

本実施の形態２において、外部導体３０は、コネクタ先端側に孔３３ａ，３３ｂを有する。第１の連結部４２の係止部４４は、先端部が孔３３ａ，３３ｂを通って外部導体３０の内側に曲げられた係止片４６ａ，４６ｂを有する。そして、係止片４６ａ，４６ｂが孔３３ａ，３３ｂに係合し、外部コンタクト４０のコネクタ基端側への移動が規制されるように構成されている。係止片４６ａは、コネクタ先端側（軸方向）に延びた爪を、孔３３ａを通して内側に折り曲げて固定される。係止片４６ｂは、周方向に延びた爪を、孔３３ｂを通して内側に折り曲げて固定される。なお、本実施の形態２では、係止片４６ａと係止片４６ｂの２種類をともに図示しているが、一方の種類だけの実施形態であってよい。

このような構造により、本実施の形態２によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）１ａは、前記実施の形態１と同様の効果を奏する。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）の構成を示す図であり、（ａ）は接続スリーブの一部を切り取った斜視図、（ｂ）は接続スリーブの一部を切り取った正面図である。

本実施の形態３によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）１ｂは、前記実施の形態１と比較して、外部コンタクト４０の第１の連結部４２を外部導体３０に固定するための係止部４４の構造が異なるものである。

本実施の形態３において、外部導体３０は、コネクタ先端側に複数の孔３３ｃを有する。第１の連結部４２の係止部４４は、孔３３ｃの壁面に沿って外部導体３０の内側に曲げられた円筒状の部材４７を有する。円筒状の部材４７によって、外部コンタクト４０が外部導体３０に固定されている。円筒状の部材４７は、バーリング加工（孔のまわりに立ち上がり加工する）により、外部導体３０の丸孔に固定される。

このような構造により、本実施の形態２によるＢＮＣ同軸コネクタ（プラグ）１ａは、前記実施の形態１と同様の効果を奏する。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態１〜３をそれぞれ適宜組み合わせてもよい。

例えば、前記実施の形態においては、外部コンタクトをプラグ側に設けたが、レセプタクルの内周面に、内側に湾曲した弾性部を有する外部コンタクトを設けてもよい。

例えば、前記実施の形態においては、ＢＮＣ同軸コネクタについて説明したが、これに限定されるものではなく、他の電気コネクタについても適用可能である。

本発明は、計測用、通信用、映像信号用、医療機器用の電気コネクタに適用可能である。

１ プラグ（ＢＮＣ同軸コネクタ）
２ レセプタクル（相手側コネクタ）
１０ 中心導体
２０ 絶縁体
２１ 外部導体
２２ 内周面
２３ 中心導体
２４ 中心穴
２５ａ，２５ｂ 突起
３０ 外部導体
３１ 溝
３２ 突起
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 孔
３４ 開口部
３５ 大径部
４０ 外部コンタクト
４１ 弾性部
４２ 第１の連結部
４３ 第２の連結部
４４ 係止部
４５ 切れ目
４６ 係止片
４７ 円筒状の部材
５０ 接続スリーブ
５１ 切り溝
５２ 回転操作部

Claims (13)

1. 中心導体と、
   前記中心導体から絶縁された円筒状の外部導体と、
   前記外部導体の外周面に設けられた円筒状の外部コンタクトと、を備える電気コネクタであって、
   前記外部コンタクトは、
   各々がコネクタ先端側の第１の端部及びコネクタ基端側の第２の端部を有し、前記第１及び第２の端部間が外側方向に湾曲した板状の複数の弾性部と、
   前記複数の弾性部の各々の第１の端部が連結される環状の第１の連結部と、
   前記コネクタ先端側から延出し、前記外部導体に係合する係止部と、を有し、
   相手側コネクタと嵌合するときに、前記外部コンタクトの前記弾性部が、前記相手側コネクタの外部導体の内周面と接触して変形するように構成されている、電気コネクタ。
2. 前記外部導体は、その外周面のコネクタ先端側に溝を有し、
   前記係止部は、コネクタ基端側に延びて、先端部が前記外部コンタクトの内側に曲げられた係止片を有し、
   前記係止片の先端部が前記溝に係合し、コネクタ基端側への前記外部コンタクトの移動が規制されるように構成されている、請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記外部導体は、コネクタ先端側に孔を有し、
   前記係止部は、先端部が前記孔を通って前記外部導体の内側に曲げられた係止片を有し、
   前記係止片が前記孔に係合し、コネクタ基端側への前記外部コンタクトの移動が規制されるように構成されている、請求項１に記載の電気コネクタ。
4. 前記外部導体は、コネクタ先端側に孔を有し、
   前記係止部は、前記孔の壁面に沿って前記外部導体の内側に曲げられた円筒状の部材を有し、
   前記円筒状の部材によって、前記外部コンタクトが前記外部導体に固定されている、請求項１に記載の電気コネクタ。
5. 前記外部コンタクトは、軸方向に沿った切れ目を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
6. 前記複数の弾性部の個数は５以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
7. 前記複数の弾性部は、前記外部コンタクトの円周方向に沿って、ほぼ等間隔に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
8. 前記複数の弾性部の各々は、前記第１及び第２の端部間の中央部分と前記第１の端部との間、及び前記中央部分と前記第２の端部との間の幅が、前記中央部分の幅よりも狭くなっている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
9. 前記複数の弾性部の各々は、前記中央部分に、内側から外側に向かって打ち出し加工された突起を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
10. 前記外部導体は、外周面上に設けられ、前記複数の弾性部の一定以上の変形を規制するための突起を有し、
    前記突起は、前記複数の弾性部の内側に位置する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
11. 前記外部コンタクトは、前記複数の弾性部の各々の第２の端部が連結される第２の連結部をさらに有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
12. 前記外部コンタクトの前記係止部は、前記第１の連結部に設けられている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
13. 前記電気コネクタはＢＮＣ同軸コネクタである、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気コネクタ。

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