JP2008041274A - 分岐コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】差動伝送の平衡通信線路の分岐点において、容易に小型化を達成できる簡単な構成でありながら、分岐点における反射によって支線を構成する通信線内で生じる高周波ノイズを早期に減衰させることができる分岐コネクタを提供する。
【解決手段】差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線を備えた複数のペア電線の端末プラグが嵌合される分岐コネクタ１であって、前記各ペア電線の一方の第１通信線をそれぞれ接続する複数の端子３と、前記複数の端子３の基端部３ａに固定する基板４と、前記各端子３に一端を接続すると共に他端を前記基板４上の分岐接続パターン４ａに接続している抵抗５およびコイル６と、前記各ペア電線の他方の第２通信線とそれぞれ接続する複数の分岐接続端子部７ａを備えたジョイントバスバー７とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、分岐コネクタに関し、特に通信線路の分岐部における反射などによる波形歪みを小さくするものである。

近年、自動車の機能増加に伴い、自動車に搭載される電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ:Electronic Control Unitという）が高性能化しており、その数も増加する傾向にある。つまり、複数のＥＣＵが通信線路によって接続されて車載ＬＡＮを構成するようになっている。多くの自動車に採用されているＣＡＮ（Controller Area Network)などの車載ＬＡＮはバストポロジーのネットワークであるので、各ＥＣＵはＣＡＮバスに分岐接続する支線である通信線を介して車載ＬＡＮに接続される。

また、ＣＡＮの通信線はＣＡＮ＿ＨとＣＡＮ＿Ｌの一対があり、これら一対の通信線を螺旋状に編み込むことによりツイストペアケーブルと呼ばれる通信線路を形成する。そして、これら一対の通信線（ＣＡＮ＿Ｈ，ＣＡＮ＿Ｈ）は、その間の電位差によって信号を伝送する差動伝送の平衡通信線路である。

ところで、ＥＣＵの数の増加に対応するために、ＣＡＮバスを構成する通信線路の一点において複数の通信線路からなる支線をスター状に接続するように構成された車載ＬＡＮを構成することもある。ところが、前記通信線路を一点において複数に分岐接続することによりインピーダンス不整合による電気信号の反射が発生するので、支線の長さに制約が生じるという問題が発生することがある。

特許文献１にはスター接続されたデータ通信システムの構成が示されている。このデータ通信システムでは、スター接続された各通信線の分岐点近傍にフェライトコアからなる減衰手段を設けると共に、分岐点に負荷インピーダンスを設けることにより、各支線側から見て分岐部において近似的に支線のインピーダンスをもって終端されているようにすることが記載されている。つまり、分岐接続部におけるインピーダンスの不整合によって生じる反射波の発生を抑えることが記載されている。

特表平７−５００４６３号公報

ところが、特に１点から複数に分岐するように構成された通信線路では、分岐点におけるインピーダンスが、各支線のインピーダンスの並列合成抵抗となるので、前記支線側から分岐点を見たインピーダンスを、支線のインピーダンスに正確に合わせることは極めて困難であった。また、フェライトコアを用いて、少なくとも高周波の帯域においては支線側から見た分岐点のインピーダンスを支線の通信線路のインピーダンスに合わせるようとすると、フェライトコアの大きさが大きくならざるを得ず、分岐コネクタが大型化してしまうという問題が発生する。

さらに、分岐点におけるインピーダンスの整合をとるには、各支線に挿入する減衰手段によるインピーダンスを大きくする必要が生じるので、これによって、ＣＡＮバスを介して通信する信号そのものが減衰するという問題が発生する。

前記問題に対しては、分岐点においてインピーダンスの整合をとるのではなく、分岐点において発生する反射波による高周波ノイズを減衰させるための必要最低限の電気的特性を有するノイズフィルタ回路を設けることが考えらえる。しかしながら、このようなノイズフィルタ回路を設けると、高密度化する分岐コネクタ内においてフィルタ回路を構成する各素子を分岐部近傍に配置することが困難になる。

前記抵抗およびコイルとして、表面実装に対応可能なチップ型の素子を用いて小型化を図ることも考えられるが、１対の信号線のそれぞれにノイズフィルタ回路を構成するために複数の素子（例えば抵抗とコイル）の両方を接続して多数の通信線路の分岐点を形成するためには、各素子を実装するために大きな面積が必要となり、分岐コネクタが大型化する問題がある。

本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、差動伝送の平衡通信線路の分岐点において、容易に小型化を達成できる簡単な構成でありながら、分岐点における反射によって支線を構成する通信線内で生じる高周波ノイズを早期に減衰させることができる分岐コネクタを提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、第１の発明として、
差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線を備えた、複数のペア電線の端末プラグが嵌合される分岐コネクタであって、
前記各ペア電線の一方の第１通信線にそれぞれ接続される複数の端子と、
前記複数の端子の基端部に固定される基板と、
前記各端子に一端が接続されると共に他端が前記基板上の分岐接続パターンに接続される抵抗およびコイルと、
前記各ペア電線の他方の第２通信線とそれぞれ接続される複数の分岐接続端子部を備えたジョイントバスバーと
を備えていることを特徴とする分岐コネクタを提供している。

前記差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線はツイストペア電線もしくはシールドツイストペア電線としていることが好ましい。
本発明の構成によれば、１つの差動伝送の平衡通信線路を構成するペア電線のうち、第１通信線を介して送られた信号は、第１通信線に接続された端子と、この端子に接続している抵抗およびコイルの並列接続回路とを介して基板上に形成された分岐接続パターンに流れる。また、分岐接続パターンには複数の抵抗およびコイルの他端が接続されているので、前記信号は抵抗およびコイルの並列接続回路と、この抵抗およびコイルに接続してある端子を介して他の第１通信線に送り出される。

したがって、前記分岐コネクタの分岐点を構成する分岐接続パターンの部分においてはインピーダンス不整合による信号の反射が起こるが、この反射によって生じる高周波ノイズを反射する度に抵抗およびコイルからなるフィルタ回路によって減衰させることができる。信号の山（または谷）はフィルタ回路を１回通るだけであるのに対し、反射波の山（または谷）は反射する度にフィルタ回路を通って減衰するので、信号に対する反射波の減衰量を大きくすることができる。フィルタ回路は信号帯域以外の信号成分を減衰させるように設計するが、反射によるリンギングの周波数帯域以外は、減衰量を可能な限り小さくすることが好ましい。このように、フィルタ回路を１回通過することにより得られる反射波の減衰量は小さく設定しても、前記抵抗およびコイルからなるフィルタ回路が取り付けられた通信線において生じるリンギングを効率的に減衰させることができる。

また、１つの通信線路を構成する一対の通信線のうち、第２通信線を介して送られた信号は、ジョイントバスバーにおいて直接的に分岐接続された別の通信線に送り出される。このとき、第２通信線においても、分岐点におけるインピーダンス不整合による反射が発生するが、差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線は互いに影響を与え合うことによりノイズの混入を防止されるため、差動伝送の平衡通信線路を構成する前記第１通信線に設けた抵抗とコイルによる高周波ノイズの減衰手段によって第２通信線における高周波ノイズを減衰させることが可能となる。
なお、各素子（抵抗、コイル）の電気的特性の大きさはフィルタ回路を一対の通信線の両方に設ける場合に最適な大きさの２倍とすることが好ましい。

このように、一対の通信線のうち、第１通信線に接続される部分にだけ抵抗とコイルからなるフィルタ回路を形成することにより、抵抗とコイルの数を少なくすることができる。よって、基板に形成する抵抗およびコイルの取り付け用端子の数を減らすことができるので、基板の面積を小さくして分岐コネクタのサイズを小さくすることができる。
また、第２通信線はジョイントバスバーに形成された複数の分岐接続端子部が接続されるように構成されているので、このジョイントバスバーに基板を接続する必要が無くなる。よって、第１通信線に接続される基板の面積を広くすることができ、無理のない素子の配置を行うことができる。
加えて、基板の面積が広いので、一面に必要な素子を全て搭載することができ、表裏両面に素子を搭載する場合に比べて製造容易であり、それだけ信頼性を向上することができる。

さらに、接続する素子の数が少なくなればなるほど組み付け工程を少なくすることができ、製造コストを削減することができる。かつ、基板を用いることにより各端子に対する抵抗とコイルの接続が容易となり、抵抗およびコイルの接続状態を安定させることができる。

また、分岐接続された通信線内で生じる高周波ノイズを減衰させて波形歪みを低減することができるので、本発明の分岐コネクタに接続する各通信線の長さを長くすることができる。

また、第２の発明として、差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線を備えた、複数のペア電線の端末プラグが、嵌合される分岐コネクタであって、
前記各ペア電線の一方の第１通信線とそれぞれ接続される複数の端子と、
前記複数の端子の基端部に一端が接続される抵抗およびコイルと、
前記抵抗およびコイルの他端に接続される分岐接続導体と、
前記各ペア電線の他方の第２通信線とそれぞれ接続される複数の分岐接続端子部を備えたジョイントバスバーと、
前記抵抗、コイル、分岐接続導体および前記抵抗とコイルに接続される前記端子の基端部をモールドしている樹脂製保持材と、
を備えていることを特徴とする分岐コネクタを提供している。

前記第２の発明のペア電線もツイストペア電線もしくはシールドツイストペア電線としていることが好ましい。
第２の発明の構成によれば、１つの差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線のうち第１通信線を介して送られた信号は、この第１通信線に接続された端子と、これら端子に接続される抵抗およびコイルの並列接続回路を介して帯状バスバー等からなる分岐接続導体に流れる。
また、前記分岐接続導体に複数の抵抗およびコイルが接続されているので、前記信号は抵抗およびコイルの並列接続回路と、この抵抗およびコイルに接続している端子を介して他の第１通信線に送り出される。
さらに、端子の基端部、抵抗、コイルおよび分岐接続導体を樹脂製保持材でモールドしているため、各部の接続状態を安定的に保持できる共に基板を用いないことにより、さらなる小型化を達成することができる。

したがって、前記分岐コネクタの分岐点を構成する分岐接続導体の部分においてはインピーダンス不整合による信号の反射が起こるが、この反射によって生じる高周波ノイズは抵抗およびコイルからなるフィルタ回路を反射の度に通ることにより減衰させることができる。即ち、前記抵抗およびコイルからなるフィルタ回路が取り付けられた第１通信線において生じるリンギングを効率的に減衰させることができる。

また、１つの通信線路を構成する一対の通信線のうち、第２通信線を介して送られた信号は、ジョイントバスバーにおいて直接的に分岐接続された別の通信線に送り出され、分岐点におけるインピーダンス不整合による反射が発生するが、差動伝送の平衡通信線路を構成する前記第１通信線に設けた抵抗とコイルによる高周波ノイズの減衰手段によって第２通信線における高周波ノイズを減衰させることが可能である。なお、各素子（抵抗、コイル）の電気的特性の大きさはフィルタ回路を一対の通信線の両方に設ける場合に最適な大きさの２倍とすることが好ましい。

つまり、一対の通信線のうち、第１通信線に接続される部分にだけ抵抗とコイルからなるフィルタ回路を形成することにより、抵抗とコイルの数を少なくすることができ、それだけ、抵抗およびコイルを自由に配置することができ、分岐コネクタのサイズを小さくすることができる。

また、分岐接続された通信線内で生じる高周波ノイズを減衰させて波形歪みを低減することができるので、本発明の分岐コネクタに接続する各通信線の長さを長くすることができる。

前記抵抗は前記端子の基端部を中心とする前記コイルの反対方向に配置していると共に、前記抵抗およびコイルが、一対の通信線内において発生する反射波の信号成分をまとめて減衰させるフィルタ回路を形成できる電気的特性を有することが好ましい。

前記構成によれば、一本の端子の基端部に抵抗とコイルを効率よく配置することができるので、小型化を達成することができる。

前述したように、本発明によれば、差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線を備えた、複数のペア電線の端末プラグが嵌合される分岐コネクタにおいて、前記一対の通信線のうち、第１通信線に接続される部分にだけ抵抗とコイルからなるフィルタ回路を形成することにより、抵抗とコイルの数を少なくすることができ、それだけ、基板に形成する抵抗およびコイルの取り付け用端子の数を減らすことができるので、小型化を達成することができる。また、分岐接続された通信線内で生じる高周波ノイズを減衰させて波形歪みを低減することができるので、本発明の分岐コネクタに接続する各通信線の長さを長くすることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は、本発明の第一実施形態にかかる分岐コネクタ１の構成を示す図であり、図１は前記分岐コネクタ１の分解斜視図、図２は分岐コネクタ１の要部構成を背面（本明細書では分岐コネクタ１の受容口を正面とする）から見た図、図３は分岐コネクタ１をその側面から見た図である。

第１実施形態の分岐コネクタ１は、差動伝送の平衡通信線路２を構成する第１通信線２Ａ，第２通信線２Ｂからなるツイストペア電線同士を分岐接続するコネクタである。
分岐コネクタ１は前記ツイストペア電線のうち、第１通信線２Ａにそれぞれ接続する複数の端子３と、これら端子３の基端部３ａを並設状態で固定する基板４と、前記端子３にそれぞれ一端５ａ，６ａを接続すると共に他端５ｂ，６ｂを基板４上の分岐接続パターン４ａに接続する抵抗５およびコイル６と、他方の第２通信線２Ｂに接続する複数の分岐接続端子部７ａを連続部７ｂと一体的に形成しているジョイントバスバー７と、前記基板４およびジョイントバスバー７を収容保護するカバー体８を備えている。

前記第１、第２通信線２Ａ，２Ｂの先端部には前記カバー体８の受容口８ａに個別に挿入可能であると共に、差し込んだ状態で第１、第２通信線２Ａ，２Ｂを前記端子３およびジョイントバスバー７の分岐接続端子部７ａに嵌合接続する端末プラグ２Ｃを設けている。

前記端子３は導電率の良い金属からなる棒状体からなり、分岐接続する平衡通信線路２の数に合わせた数を前記受容口８ａの間隔に合わせて、前記カバー体８の奥部に形成された壁面８ｂに開設された孔８ｃ（図３のみに図示）に差し込こんで並設固定している。

前記基板４は前記端子３の間隔に合わせて孔４ｂを開設し、端子３の基端部３ａを孔４ｂに挿入し、孔４ｂの背面側に設けた半田付け用バット４ｃに端子３を半田付けして、端子３の位置決めと固定を同時に行っている。

前記抵抗５およびコイル６は、前記パット４ｃと分岐接続パターン４ａに半田付けによって表面実装するチップ形状の素子としている。このように、抵抗５、コイル６をチップ型素子とすることで小型化でき基板４の表面積を小さくすることができる。
なお、本発明は抵抗５およびコイル６はチップ状素子に限定されず、挿入型実装を行う素子を用いてもよい。
前記基板４に実装する全ての抵抗５およびコイル６の他端側は基板４の分岐接続パターン４ａによって１つに接続していることで、各端子３を抵抗５とコイル６の並列接続回路からなるフィルタ回路Ｆを介して分岐接続パターン４ａを中心とするスター状に接続している。

また、抵抗５は端子３の基端部３ａを中心としてコイル６の反対側に位置するように基板４上に搭載しているので、端子３の間隔Ｗを狭く形成することが可能となり、それだけ分岐コネクタ１を小型化することができる。

なお、本発明の分岐コネクタ１はフィルタ回路Ｆを第１通信線２Ａにのみ形成して、不平衡にしているので、１つのフィルタ回路Ｆを用いて２本の第１、第２通信線２Ａ，２Ｂにおける高周波ノイズを減衰させるために、抵抗５とコイル６の電気的な特性は１本の第１通信線２Ａにおける高周波ノイズを減衰させるのに最適な値の２倍としている。

前記ジョイントバスバー７は導電性金属板を打ち抜き加工して形成し、連結部７ｂから、前記端子３と並行に、複数の分岐接続端子部７ａを突設している。該ジョイントバスバー７の連結部７ｂをカバー体８の奥部の壁面８ｂに形成した孔８ｄに差し込んで、カバー体８に固定している。

前記カバー体８は、本体８Ａと、本体８Ａの背面に位置する蓋体８Ｂとからなり、蓋体８Ｂは前記基板４を保護している。該カバー体８は硬質の合成樹脂で成形している。本実施形態に示すカバー体８には、前記端末プラグ２Ｃをそれぞれ個別に挿脱する受容口８ａにガイドリブ８ｄを設けている。

上記構成の分岐コネクタ１を用い、受容口８ａに端末プラグ２Ｃを挿入することにより、各端末プラグ２Ｃを介して接続される各通信線路２をスター状に分岐接続することができる。分岐コネクタ１に接続する平衡通信線路２の数は任意に増減可能であり、本実施形態では例えば７本の平衡通信線路２を接続可能としている。
なお、端末プラグ２Ｃは一対の通信線２Ａ，２Ｂからなる複数の通信線路２をまとめて受容口８ａに挿入できるように、１つの端末プラグ２Ｃに複数の通信線２Ａ，２Ｂのペアを接続するように構成してもよい。

分岐コネクタ１に接続する平衡通信線路２の数が増えれば増えるほど、分岐コネクタ１内でインピーダンスの不整合が生じ、信号の反射が生じるが、これによって生じる高周波ノイズは前記抵抗５とコイル６の並列接続回路からなるフィルタ回路Ｆによって減衰できる。即ち、反射波は高周波ノイズとなって現れるが、支線となる第１、第２通信線２Ａ，２Ｂの端部において反射が生じる毎にフィルタ回路Ｆによって減衰しているため、高周波ノイズを効果的に減衰させることができる。

図４乃至図６に、本発明の第二実施形態にかかる分岐コネクタ１０を示す。
図４乃至図６において、図１乃至図３と同一部材は同一符号を付して説明を省略する。

図４乃至図６において、１１はツイストペア電線の第１通信線２Ａに接続する端子、１２は前記端子１１の基端部１１ａに抵抗５およびコイル６を介して接続される帯状のバスバーからなる分岐接続導体である。１３は樹脂製保持材で、前記抵抗５、コイル６、端子１１の基端部１１ａおよび分岐接続導体１２をモールドしている。

本実施形態では、抵抗５およびコイル６と端子１１との接続は、端子１１の基端部１１ａに半田付け面１１ｂを形成し、抵抗５およびコイル６の一端５ａ，６ａを半田付け面１１ｂに半田付けしている。また、全ての抵抗５の他端部５ａとコイル６の他端部６ｂを分岐接続導体１２に並列状態で接続している。

前記樹脂製保持材１３は、端子１１の基端部１１ａをモールドすることで、端子１１を位置決め固定すると共に、抵抗５、コイル６、端子１１の基端部１１ａおよび分岐接続導体１２の接続部に外力が直接加わらないように保護している。

第２実施形態においても、他方の第２通信線２Ｂに接続する複数の分岐接続端子部７ａを連続部７ｂと一体的に形成しているジョイントバスバー７と、該ジョイントバスバー７および前記樹脂製保持材を収容保護する本体８Ａと蓋体８Ｂとからなるカバー体８を備えている。

前記第２実施形態の分岐コネクタ１０は、第１通信線２Ａを各端子１１および分岐接続導体１２を介して分岐接続すると共に、第２通信線２Ｂをジョイントバスバー７を介して分岐接続し、第１通信線２Ａと分岐接続導体１２の間にフィルタ回路Ｆを形成しているため、分岐点におけるインピーダンス不整合に起因する高周波ノイズを早期に減衰させることができ、波形改善を行うことができる。

また、第２実施形態の分岐コネクタ１０は、基板を用いずに形成しているため、製造コストを削減することができる。

第１実施形態の分岐コネクタを示す分解斜視図である。 前記分岐コネクタの要部を背面から見た図である。 前記分岐コネクタの縦断面図である。 第２実施形態の分岐コネクタを示す分解斜視図である。 前記分岐コネクタの要部を背面から見た図である。 前記分岐コネクタの縦断面図である。

符号の説明

１，１０ 分岐コネクタ
２ 平衡通信線路
２Ａ 第１通信線
２Ｂ 第２通信線
２Ｃ 端末プラグ
３，１１ 端子
３ａ，１１ａ 端子の基端部
４ 基板
４ａ 分岐接続パターン
５ 抵抗
６ コイル
７ ジョイントバスバー
７ａ 分岐接続端子部
１２ 分岐接続導体
１３ 樹脂製保持材

Claims (4)

1. 差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線を備えた、複数のペア電線の端末プラグが嵌合される分岐コネクタであって、
   前記各ペア電線の一方の第１通信線にそれぞれ接続される複数の端子と、
   前記複数の端子の基端部に固定される基板と、
   前記各端子に一端が接続されると共に他端が前記基板上の分岐接続パターンに接続される抵抗およびコイルと、
   前記各ペア電線の他方の第２通信線とそれぞれ接続される複数の分岐接続端子部を備えたジョイントバスバーと、
   を備えていることを特徴とする分岐コネクタ。
2. 差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線を備えた、複数のペア電線の端末プラグが、嵌合される分岐コネクタであって、
   前記各ペア電線の一方の第１通信線とそれぞれ接続される複数の端子と、
   前記複数の端子の基端部に一端が接続される抵抗およびコイルと、
   前記抵抗およびコイルの他端に接続される分岐接続導体と、
   前記各ペア電線の他方の第２通信線とそれぞれ接続される複数の分岐接続端子部を備えたジョイントバスバーと、
   前記抵抗、コイル、分岐接続導体および前記抵抗とコイルに接続される前記端子の基端部をモールドしている樹脂製保持材と、
   を備えていることを特徴とする分岐コネクタ。
3. 前記端子の基端部の両側に前記抵抗とコイルが接続配置され、かつ、
   前記抵抗およびコイルに前記ペア電線の第１通信線と第２通信線内において発生する反射波の信号成分を減衰するフィルタ回路を形成している請求項１または請求項２に記載の分岐コネクタ。
4. 前記差動伝送の平衡通信線路を構成する一対の通信線を備えたペア電線はツイストペア電線もしくはシールドツイストペア電線である請求項１乃至請求項３のいずれか１項の記載の分岐コネクタ。

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