JP6188804B2 - プラグコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、プラグコネクタに関し、特に、データレートが１０ギガビット（Ｇｂｉｔ）を超えるとともに帯域幅が５００メガヘルツ（ＭＨｚ）を超える高周波数信号の伝送を可能にするプラグコネクタに関する。

４つのワイヤペアを備えるツイストペアケーブルの接続用に設計されたプラグコネクタが非特許文献１から知られている。この目的のために、ツイストペアケーブルの計８つのワイヤの末端はそれぞれコンタクト要素に接続される。８つのコンタクト要素は、関連するプラグコネクタの絶縁体に組み込まれる。前記絶縁体は、それぞれが２つのコンタクト要素、すなわちコンタクト要素ペアを収容する４つの個別の絶縁区分を形成する。コンタクト要素ペアはそれぞれツイストペアケーブルのワイヤペアの末端に接続される。絶縁体は金属製ハウジングによって囲まれ、金属製ハウジングは内部に配置されるコンタクト要素のシールドとして働き、さらに、スレッド、バヨネット閉具、またはスナップ機構の形態の固定手段を有し、それにより２つの相補プラグコネクタがプラグコネクションを形成するために接続されうる。

非特許文献１に準拠の既知のプラグコネクタは、データレートが約１０ギガビットまでで帯域幅が約５００メガヘルツまでの高周波数信号の伝送に適している。

ＩＥＣ６１０７６−２−１０９規格

この先行技術から出発して、本発明は、特にデータレートが１０ギガビットを超えるとともに帯域幅が５００メガヘルツを超える高周波数信号の伝送に適した、改良されたプラグコネクタを提供するという課題に基づくものであった。

この課題は、独立請求項１に記載のプラグコネクタによって解決される。本発明によるプラグコネクタとツイストペアケーブルとから構成されるユニットは、別の独立請求項８の主題である。本発明による２つのプラグコネクタで構成されるプラグコネクションは、別の独立請求項１０の主題である。本発明によるプラグコネクタ、本発明によるユニット、および本発明によるプラグコネクションの有利な態様は、それぞれの従属請求項の主題である。

本発明は、高周波数信号の伝送を目的としてハウジング内に配置される少なくとも４つのコンタクト要素を有する汎用タイプのプラグコネクタであって、２つのコンタクト要素はそれぞれ絶縁体に組み込まれるコンタクト要素ペアを形成するプラグコネクタの伝送特性を改良するという着想に基づくものであり、絶縁体はそれぞれシールドによって包囲される。個々の絶縁体がこのように付加的にシールドされ、コンタクト要素ペアが絶縁体内に収容された結果、コンタクト要素ペア間の望ましくないクロストーク、および中心コンタクトが存在する場合はその中心コンタクトとの間の望ましくないクロストークが低減されうる。付加的なシールドは、外部電磁干渉に対するシールド挙動、および隣接するケーブルに対するシールド挙動を改善するようにも働きうる。

本発明によるユニットは、本発明によるプラグコネクタと、ツイストワイヤペアを含む（「ツイストペア」）ケーブルとを備え、ツイストワイヤぺアの末端はそれぞれコンタクト要素ペアのコンタクト要素に接続される。

本発明によるプラグコネクションは第１および第２のプラグコネクタを備え、（プラグコネクションの）嵌合状態で２つのプラグコネクタの少なくともコンタクト要素が接触する。

本発明によるユニットの好ましい態様では、ワイヤペアが、例えばアルミニウム箔によってシールドされ、それによりワイヤペアのシールドが導電方式でプラグコネクタのシールドに接続されてもよい。そのような（「ツイストペア」）ケーブルは、「シールド付ツイストペア」ケーブルまたは「箔付ツイストペア」ケーブルとも称される。

別の好ましい態様では、本発明によるユニットのケーブルにおいて、全ワイヤペアを包囲する包括的シールドに加えて、ワイヤペアが相互にシールドされてもよい、すなわち、ワイヤペアそれぞれがそれ自体のシールド（例えば、この場合もアルミニウム箔シース）を有してもよい。そのような（「ツイストペア」）ケーブルは、「遮蔽されたシールド付ツイストペア」ケーブルまたは「遮蔽された箔付ツイストペア」ケーブルとも称される。特に好ましくは、個々のワイヤペアのシールドは、これらに接続されるコンタクト要素ペアのそれぞれのシールドに接続される。

本発明によるプラグコネクションの個々のコンタクト要素ペアの途切れのないシールドを実現するために、好ましくは、プラグコネクションのプラグコネクタの２つのシールドがそれぞれ、相手方プラグコネクタの相補コンタクトラグに接触するように設計される少なくとも１つのコンタクトラグを形成してもよい。したがって、好ましくはコンタクトラグは嵌合移動方向（嵌合操作中の２つのプラグコネクタ間の相対的な移動方向）に対して斜めに向いている。２つのコンタクトラグの間に接触がなされるとき、コンタクトラグの少なくとも一方は（嵌合移動方向に対して）横方向に（少なくとも微小に）撓む。一方で、これは２つのコンタクトラグの相対位置に関する公差の補償を提供しうる。加えて、コンタクトラグ間の弾性的にプリバイアスされた接触は、良好な電気的接触を確実にする。

本発明によるプラグコネクタの別の好ましい態様では、プラグコネクタが電力供給エネルギーの伝送のためのコンタクト部品をさらに備えてもよい。

したがって好ましくは、コンタクト部品は、内側コンタクト部品と、内側コンタクト部品を包囲する外側コンタクト部品とを備える同軸コンタクト部品として設計されてもよい。この場合好ましくは、この同軸コンタクト部品は本発明によるユニットのケーブルの一部を形成する同軸導体に接続されてもよい。コンタクト部品を同軸コンタクト部品として設計する代わりに、これは単純な中実の導体として設計されうる。

また、コンタクト部品がハウジング内の中心に配置されてもよい。また、コンタクト要素ペアまたはこれらを収容する絶縁体がコンタクト部品を環状、特に円形の配置で包囲してもよい。

したがって、絶縁体がそれぞれ断面に環状区分を形成し、シールド板がそれぞれ２つの絶縁体の間に配置されてもよい。この場合、好ましくは各シールド板は、相手方コンタクトプラグの相補コンタクトラグに接触することを目的とした少なくとも１つのコンタクトラグを形成する。

また好ましくは、シールド板の少なくとも一部、好ましくは全部がさらに、絶縁体とコンタクト部品との間の隙間へ延出してもよい。これが、個々の絶縁体のほぼ途切れのないシールドを可能にし、特に好ましくは、２つのシールド板とハウジングの一区分とがそれぞれ、個々の絶縁体のための（全面的な）シールドを形成する。

本発明によるプラグコネクションの好ましい態様では、プラグコネクションは、第１および第２のプラグコネクタが一方向のみで嵌合されるのを可能にするコーディングを有してもよい。このために、本発明によるプラグコネクションの第１のプラグコネクタは例えば、相手方プラグコネクタの相補的な凹部または凸部が係合する凸部または凹部を有し、それにより前記係合は、２つのプラグコネクタの１つの相対的（回転）方向においてのみ可能になってもよい。

本発明によるプラグコネクションの別の好ましい態様では、プラグコネクションの嵌合のときに、特にプラグコネクタを相互にセンタリングするために先ずハウジングが互いに係合し、次にコンタクト部品が接触し、次にコンタクト要素が接触し、その後コンタクトラグが接触するように、第１および第２のプラグコネクタのハウジングと、コンタクト要素と、シールドのコンタクトラグと、コンタクト部品とが設計されてもよい。

本発明によるプラグコネクタ、本発明によるユニット、および本発明によるプラグコネクションは、コンタクト要素を収容する絶縁体の個別のシールド故に、データレートが１０ギガビットを超えうる、および／または帯域幅が５００メガヘルツを超えうる高周波数信号の伝送に有利に適している。

本発明を、図面に示す例示的実施形態を参照して以下でより詳細に説明する。

プラグの形態の本発明によるプラグコネクタの一実施形態の斜視図である。 図１によるプラグコネクタに対する相手方プラグコネクタとして意図された、カプラの形態の本発明によるプラグコネクタの斜視図である。 図１によるプラグのプラグインターフェースの上面図である。 図１および３によるプラグの側面図である。 図１、３および４によるプラグの、図３の断面Ｖ−Ｖに沿った長手方向断面図である。 図２によるカプラのプラグインターフェースの上面図である。 図２および６によるカプラの側面図である。 図２、６および７によるカプラの、図６の断面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った長手方向断面図である。 図１から８による２つのプラグコネクタによって形成されるプラグコネクションの、５段階嵌合過程の第２段階における長手方向断面図である。 図９によるプラグコネクションのケーブル側の端部の、嵌合過程の第３段階における上面図である。 図１０によるプラグコネクションの、図１０の断面ＸＩ−ＸＩに沿った長手方向断面図である。 図１１の細部ＸＩＩの拡大図である。 図９から１２によるプラグコネクションの、嵌合過程の第５段階における上面図である。 図１３によるプラグコネクションの、図１３の断面ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った長手方向断面図である。 図１４の細部ＸＶの拡大図である。 図１３によるプラグコネクションの、図１３の断面ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った長手方向断面図である。

図１、３から５は、プラグ１の形態の本発明によるプラグコネクタの種々の図であり、これを分離して、すなわち、関連する相補的な相手方プラグコネクタなしで示されている。カプラ２の形態のこの相手方プラグコネクタは、図２、６から８において種々の視座から、分離して示されている。２つのプラグコネクタによって形成されるプラグコネクションが、図９から１６に示されている。

プラグコネクタはそれぞれ、導電性材料、特に金属（例えば、鋼、銅等）からなるハウジング３を備え、プラグ１のハウジング３は複数の部品で形成される。これは、実質的に円筒形の内側ハウジング４を備え、内側ハウジング４はその外側に環状肩部５を形成し、環状肩部５の一側部に固定スリーブ６が支持されうる（図１６参照）。固定スリーブ６はその内側に、カプラ２のハウジング３の外ねじ８と螺合するように設計される内ねじ７を有する。とりわけこれが２つのプラグコネクタによって形成されるプラグコネクションを、予期せぬ接続解除のないように固定する。

ハウジング３内に、プラグコネクタはそれぞれ、環状区分の形態の断面を有する４つの絶縁体９（例えば、セラミック材料または非導電性プラスチック製）を含有する。ここに示す実施形態では、絶縁体９はそれぞれプラグ１またはカプラ２の単体の絶縁体の一体部分を形成する。絶縁体９はそれぞれ、相互に平行であって２つのプラグコネクタの嵌合方向に対しても平行に通る２つの通路を有し、導電性材料（特に金属（例えば、鋼、銅等））製のコンタクト要素１０が各通路内に配置される。それによりコンタクト要素１０は嵌合方向に概ね不動に配置される。

プラグ１において、コンタクト部品１０はコンタクトソケットの形態に設計される。これらはコンタクトピンの形態のカプラ２のコンタクト要素１０を受け入れるように働く。

本発明によれば、プラグ１ならびにカプラ２の絶縁体９にはそれぞれ、関連するハウジング３の区分と２つのシールド板１１（の区分）とが合わさることで形成される個別のシールドが設けられる。シールド板１１はそれぞれハウジング３に接触し、したがってハウジング３と同じ電位を有する。プラグコネクタの個々のシールド板１１はそれぞれ、２つの隣接する絶縁体９の間に径方向に延在する平坦区分１２と、関連する絶縁体９の径方向内側をシールドする彎曲区分１３とを備える。

４つのシールド板１１の彎曲区分１３は、内側ハウジング内の中心に配置されるコンタクト部品１４に対して絶縁体９をシールドするシリンダ胴を形成する。

２つの隣接する絶縁体９の間に形成される隙間へ延出するシールド板１１の平坦区分１２はそれぞれ、嵌合方向（２つのプラグコネクタの長手方向軸１６に相当する）に対して斜めに彎曲するコンタクトラグ１５を有する。プラグ１のシールドとカプラ２のシールドとの間の導電接続は、コンタクトラグ１５を介して成立する（図１５参照）。

プラグ１の場合、ハウジング３内の中心に配置されるコンタクト部品１４はコンタクトピンとして設計され、コンタクトピンをシールド板１１の彎曲区分１３に対して（電気的に）絶縁する別の絶縁体１７内に配置される。対照的に、カプラ２の場合、コンタクト部品１４はコンタクトソケットの形態に設計され、この場合も、コンタクトソケットをシールド板１１の彎曲区分１３に対してシールドする付加的な絶縁体１７内に配置される。

コンタクト要素１０を収容するプラグ１の絶縁体９の１つは凹部１８を有し、その凹部にカプラ２の絶縁体９の相補的な凸部１９が係合しうる。このことが、２つのプラグコネクタが１つの相対的方向のみで完全に嵌合されるのを可能にするコーディングを形成する。別々のプラグコネクタが配設され、プラグコネクタの凸部／凹部ペアの差異が、断面の幾何学形状（断面のサイズを含む）に関するもの、および／またはプラグコネクタのハウジング内での位置付けに関するものである限り、コーディングは、プラグコネクションを形成するために機能的に合致するプラグコネクタのみが接続されうるように付加的に設計されうる。

プラグ１とカプラ２とが嵌合されると、先ずプラグ１の内側ハウジング４のプラグ側の端部がカプラ２のハウジング３の中心開口部に係合する（嵌合過程の第１段階）。このことが、２つのプラグコネクタの相対的なセンタリングを実現する。

嵌合移動が続いていくと、コンタクトソケットとして形成されるカプラ２のコンタクト部品１４を包囲する絶縁体１７のプラグ側の端部は、４つのシールド板１１の彎曲区分１３によって形成されるシリンダ胴に係合する（嵌合過程の第２段階、図９参照）。このことも、２つのプラグコネクタの相対的な（さらに改善された）センタリングを確実にする。

嵌合移動がさらに続いていくと、次にカプラ２の凸部１９がプラグ１の凹部１８に係合する（嵌合過程の第３段階、図１１参照）。しかし、このためには２つのプラグコネクタが相対的に正しい向きであることが必要である。異なるコーディングをされたプラグコネクタが存在する限り、２つの機能的に合致するプラグコネクタ、プラグ１とカプラ２とが互いに接続されることも必要である。

嵌合移動がさらに続いていくと、次にコンタクト部品１４が接触する、すなわち、プラグ１の中心コンタクトピンがカプラ２の中心コンタクトソケットに係合する。

嵌合移動がさらに続いていくと、次に２つのプラグコネクタのコンタクト要素１０が接触し、カプラ２のコンタクトピンがプラグ１の関連するコンタクトソケットに係合することになる（嵌合過程の第４段階）。

嵌合移動のさらなる継続の結果として、次に２つのプラグコネクタのシールド板１１のコンタクトラグ１５が互いに接触させられる（嵌合工程の第５段階、図１４および１５参照）。

その後プラグ１のハウジング３の固定スリーブ６がカプラ２のハウジング３と螺合されると、プラグコネクションも予期せぬ接続解除に備えて付加的に固定される。同時に、プラグコネクタのハウジング３の間（特定的にはプラグ１のハウジング３の環状肩部５とカプラ２のハウジング３のプラグ側の端部との間）に緊締されるシーリングリング２０が、ハウジング３内に配置される機能性要素を周囲に対して密封する。

本発明によるプラグコネクタ（プラグおよび／またはカプラ）の別の実施形態では、図面に示してはいないが、４つのシールド板１１は好ましくは鋳造部材として、特に亜鉛ダイキャスト部材として経済的に製造されうる単体のシールド体として設計されうる。

そのような鋳造部材へのコンタクトラグ１５の一体化の実行は必ず困難を伴うため、別法として、プラグおよびカプラのシールド体は、例えば、２つの隣接する絶縁体９の間に延在するプラグおよびカプラのシールド体の平坦部分１２の一区分が重なることで、横方向に接触しうる。当然、別法として或いは付加的に、中心コンタクト部品１４を包囲するシールド体の円筒形部分は、例えば、これらが対応して異なる直径を有することによって、重なりうる。

或いは、この別の実施形態によるプラグコネクタは、図面に示されて説明された実施形態のように設計されうる。

Claims (13)

1. ハウジング（３）と、高周波数信号の伝送のために前記ハウジング（３）内に配置される少なくとも４つのコンタクト要素（１０）とを有するプラグコネクタであって、２つのコンタクト要素（１０）の各ペアは絶縁体（９）に組み込まれるコンタクト要素ペアを形成し、前記絶縁体（９）の各々はシールドによって包囲されるプラグコネクタにおいて、前記ハウジング（３）内の中心に配置され、環状の配置で前記コンタクト要素ペアによって包囲される、電力供給エネルギーの伝送のためのコンタクト部品（１４）を特徴とするプラグコネクタ。
2. 前記シールドは、前記プラグコネクタの嵌合方向に対して斜めに向いた相手方プラグコネクタの相補コンタクトラグ（１５）に接触するための少なくとも１つのコンタクトラグ（１５）を形成することを特徴とする請求項１に記載のプラグコネクタ。
3. 前記コンタクト部品（１４）は、内側コンタクト部品と、前記内側コンタクト部品を包囲する外側コンタクト部品とを備える同軸コンタクト部品として設計されることを特徴とする請求項１または２に記載のプラグコネクタ。
4. 前記絶縁体（９）の各々は断面に環状区分を形成し、各シールド板（１１）は２つの絶縁体（９）の間に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプラグコネクタ。
5. 各シールド板（１１）は少なくとも１つのコンタクトラグ（１５）を形成することを特徴とする請求項４に記載のプラグコネクタ。
6. 前記シールド板（１１）の少なくとも一部はさらに前記絶縁体（９）と前記コンタクト部品（１４）との間に形成される隙間へ延出することを特徴とする請求項４または５に記載のプラグコネクタ。
7. ２つのシールド板（１１）と前記ハウジング（３）の一部とはそれぞれ絶縁体（９）のためのシールドを形成することを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載のプラグコネクタ。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のプラグコネクタとケーブルとから構成されるユニットであって、前記ケーブルはツイストワイヤペアを含み、個々のワイヤペアの末端はそれぞれコンタクト要素ペアのコンタクト要素（１０）に接続されるユニット。
9. 前記ワイヤペアはシールドされ、前記ワイヤペアのシールドは前記プラグコネクタのシールドに接続されることを特徴とする請求項８に記載のユニット。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の第１および第２のプラグコネクタを備えるプラグコネクションであって、前記プラグコネクタの嵌合状態で少なくともコンタクト要素（１０）が接触するプラグコネクション。
11. 前記第１および第２のプラグコネクタが一方向のみで嵌合されるのを可能にするコーディングを特徴とする請求項１０に記載のプラグコネクション。
12. 前記プラグコネクタが嵌合されるときに、先ず前記ハウジング（３）が互いに係合し、次に前記コンタクト部品（１４）が接触し、次に前記コンタクト要素（１０）が接触し、その後前記コンタクトラグ（１５）が接触するように、前記第１および第２のプラグコネクタの前記ハウジング（３）と、前記コンタクト要素（１０）と、前記シールドと、前記コンタクト部品（１４）とが設計されることを特徴とする請求項１０または１１に記載のプラグコネクション。
13. 請求項１から７のいずれか一項に記載のプラグコネクタ、および／または請求項８または９に記載のユニット、および／または請求項１０または１１に記載のプラグコネクションを使用して、データレートが１０ギガビットを超え、および／または帯域幅が５００メガヘルツを超える高周波数信号を伝送するシステム。

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