JP5582849B2

JP5582849B2 - 光電気複合接続機構

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Publication number: JP5582849B2
Application number: JP2010086109A
Authority: JP
Inventors: 雄一是枝; 徹橋口
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: US8721190B2; CN102237598B; CA2735339A1; JP2011215544A; US20110243508A1; CN102237598A; CA2735339C

Description

本発明は、プラグ及びレセプタクルを備え、電線及び光ファイバを、他の電線及び光ファイバに、または、光電気複合デバイスに、それぞれ接続する光電気複合接続機構に関する。

光及び電気伝送媒体の末端で使用する光電気複合接続機構であって、光コネクタ形状のものとして、特許文献１が知られている。特許文献１では、図１８に示すようにレセプタクル７００の端部に導電性のワイヤバネ７１０を有し、図１９に示すようにプラグ８００の下面にワイヤバネ７１０に対応する部分に金属ブレード８１０を有し、ワイヤバネ７１０と金属ブレード８１０で電気的な接続を行う。また、プラグ８００の中央部に配置されたフェルール８２０をレセプタクルの整合スリーブ７２０に挿入して位置合わせを行い、光学的な接続を行う。

また電気コネクタ形状の光電気複合接続機構として特許文献２が知られている。特許文献２では、図２０に示すように非導電性のシェル９１０−１及び９１０−２で覆った導電性のフェルール９２０−１及び９２０−２を、非導電性の連結部材９３０（スリーブ）を用いて、当接させる、若しくは導電性のシェル９１０−１及び９１０−２で覆った非導電性のフェルール９２０−１及び９２０−２を、導電性の連結部材を９３０用いて当接させる。これにより、フェルール９２０−１及び９２０−２内部に保持される光ファイバにより光学的な接続を行い、導電性のフェルール９２０−１及び９２０−２、若しくは導電性の連結部材９３０を介して導電性のシェル９１０−１及び９１０−２で電気的な接続を行う。

特開２００２−１８２０７０号公報特開２００５−７１９４０号公報

しかし、特許文献１は、電気的に接触する部分（レセプタクル７００のワイヤバネ７１０及びプラグ８００の金属ブレード８１０）が露出されているため、直接人が触れることができ、感電する恐れがあるという問題がある。さらに、接触部分が露出されているため、接触部分に手や埃等の異物が接触、付着し、性能の低下や短絡、故障の原因となるという問題がある。

特許文献２は、導電性のフェルール９２０−１及び９２０−２、または、導電性のシェル９１０−１及び９１０−２が接触部分となるため、特許文献１に比べれば、接触部分の露出量は減るが根本的な解決には至っておらず、特許文献１と同様の問題がある。また、フェルール９２０−１及び９２０−２または連結部材９３０（スリーブ）を導電性（金等の金属）にすると、非導電性（ジルコニア等のセラミック）に比べ、使用により磨耗が生じるという問題や、精密加工の精度が落ちるという問題がある。この磨耗や加工精度の低下により、光学的接続を行う２つの光ファイバの中心位置にズレが生じ、性能の低下等が生じる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る光電気複合接続機構は、プラグ及びレセプタクルを備え、電線及び光ファイバを、他の電線及び光ファイバに、または、光電気複合デバイスに、それぞれ接続し、レセプタクルは、絶縁体のスリーブと導電性のコンタクトを内蔵し、プラグは、絶縁体のフェルールと、該フェルールを保持し電線が組み付けられる導電性の筒状部材とを備えるフェルール組立体を有し、レセプタクルにプラグを差し込んだときに、コンタクトと筒状部材が電気的に接触することを特徴とする。

本発明は、レセプタクルに導電体からなるコンタクトを内蔵し、プラグに電線が組み付けられる導電性の筒状部材を有し、レセプタクルにプラグを差し込んだときに、コンタクトと筒状部材が電気的に接触する構成としているので、接触部分が露出しない。そのため、接触部分の露出を原因とする感電等を防ぐことができるという効果を奏する。また、フェルール及びスリーブをセラミック部材（非導電性）としているため、使用による磨耗を防ぎ、加工精度を維持できる。

プラグ挿入前の光電気複合接続機構３００の断面図。プラグを挿入している最中の光電気複合接続機構３００の断面図。プラグ挿入後の光電気複合接続機構３００の断面図。レセプタクル１００の斜視図。レセプタクル１００の正面図。レセプタクル１００の断面の斜視図。プラグ２００の斜視図。プラグ２００の正面図。光電気複合ケーブルの断面図。光電気複合接続機構３００の要部拡大図。フェルール組立体２３０の斜視図。光モジュール４００の斜視図。光モジュール４００の正面図。コンタクト１１３０の斜視図。レセプタクル１１００の斜視図。レセプタクル１１００の正面図。プラグ１２００−１の正面図。特許文献１記載のレセプタクルを示す斜視図。特許文献１記載のプラグを示す分解斜視図。特許文献２記載のシェル、フェルール、連結部材の構成例を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

＜光電気複合接続機構３００＞
実施例１に係る光電気複合接続機構３００を説明する。光電気複合接続機構３００はレセプタクル１００とプラグ２００−１と２００−２を備え、光電気複合ケーブル１０−１Ａ及び１０−１Ｂの電線及び光ファイバを、他の光電気複合ケーブル１０−２Ａ及び１０−２Ｂの電線及び光ファイバにそれぞれ接続する。

図１〜３は光電気複合接続機構３００の断面図である。図４〜図６を用いてレセプタクル１００を、図７及び８を用いてプラグ２００を説明する。なお、図１〜３は、図５及び８の軸方向のＸ−Ｘ’断面を、図４、５、７及び８の矢印Ａの方向から見た図である。また、図９は光電気複合ケーブル１０−１Ａ、１０−１Ｂ、１０−２Ａ及び１０−２Ｂの断面図、図１０は図１の破線Ｅで囲んだ領域を拡大した（図５及び８の矢印Ａ’方向から見た）概略図である。

図１〜３において、他の光電気複合ケーブル１０−２Ａ及び１０−２Ｂは、プラグ２００−２に接続されている。プラグ２００−２は、後述するプラグ２００−１と同様の構成である。

＜プラグ２００−１＞
プラグ２００−１は、例えば、ジルコニア等の絶縁体のフェルール２１０と、フェルール２１０を保持し電線が組み付けられる導電性の筒状部材２２０とを備えるフェルール組立体２３０を有する。図７はプラグ２００の斜視図を、図８は図７の矢印Ｄ方向から見た正面図を、図１１はフェルール組立体２３０の斜視図を示す。本実施例では、双方向の光信号伝送、電気信号伝送を行うため、図７に示すように、２つの光電気複合ケーブル１０−１Ａ及び１０−１Ｂがプラグ２００−１に接続されている。そのため、プラグ２００−１は２つのフェルール組立体２３０を備えるが、本実施例では、説明を簡単にするため、一方のみについて説明する。他方についても、同様の構成を有する。光電気複合ケーブルに接続された一方のフェルール組立体は光電気信号を送信し、他方は光電気信号を受信する。

筒状部材２２０は、銅等の導電性の金属により形成してもよいし、プラスチック等に導電性の金属めっき（銅めっきや金めっき等）を施して、形成してもよい。

さらに、プラグ２００−１は、プラスチック等の絶縁体からなるハウジング２４０を備える。ハウジング２４０の形状（プラグ２００−１の外形）は、例えばＩＥＣ６１７５４−２０規格と同一寸法とし、ハウジング２４０の前部開口部２４１の空間には、フェルール２１０と筒状部材２２０を有するフェルール組立体２３０が収納される（図１参照）。図８に示すように、この前部開口部２４１には、後述するコンタクト１３０のための挿入溝２４８が２つ、ＩＥＣ６１７５４−２０規格の四角形の対角線上（角部）に配置される。

フェルール２１０内を貫通する軸通路２０１はガラスファイバ１７の端部を受容する大きさを有する（図１及び図１０参照）。光電気複合ケーブルのガラスファイバ１７はフェルール２１０の軸通路２０１内に接着剤によって保持され、フェルール２１０は筒状部材２２０の前端部分に、高分子材料層１６は筒状部材２２０の後端部分に保持される。

また、電線の導電体１３は、筒状部材２２０の組み付け部２２１に、巻きつけられる。

光電気複合ケーブル１０を従来技術（例えば特許文献１）と同様にプラグ２００−１に組み付ける。以下、概略を説明する。図示しないプラスチックチューブによって筒状部材２２０の組み付け部２２１とこれに巻きつけられた導電体１３が包囲され、さらにプラスチックチューブが図示しないらせん状バネ等によって取り囲まれる。バネの一端は筒状部材２２０上のフランジ２２３に押し付けられ、他端はハウジング２４０内のストッパに押し付けられ、これにより筒状部材２２０が前方に付勢され、フェルール２１０の前端がハウジング２４０の開口部２４１から押し出される。

ハウジング２４０はまた、上面にトリガー２４６を備え、これはラッチ２４３と相互作用するように設計されている（図７参照）。トリガー２４６はハウジング２４０の後部の方向に配置された固定端と、ハウジング２４０の前部方向に伸びる自由端とを有する。トリガー２４６の自由端はラッチ２４３の自由端にスライドしてかみ合い、トリガー２４６を押すとラッチ２４３の自由端が下方へ曲がるように設計される。トリガー２４６は、コードの束の中からプラグを後方に引っ張ったときにプラグが他のケーブルに絡まないように保持するだけでなく、ラッチ２４３の操作を容易にする。

組み立てる際には、曲げ制限デバイス１８等が、ジャケットを剥離しない光電気複合ケーブルに装着される。次に、種々のケーブル構成要素の適当な長さ分が除去される。これらの構成要素は具体的には外側ジャケット１２、絶縁層１４、高分子材料層１６、ガラスファイバ１７上の保護コーティング及び繊維状補強部材１１である（図９参照）。次に接着剤が注射器によって、軸通路２０１及びボア２２５に注入される。光電気複合ケーブルはプラグ２００−１に挿入されて、ガラスファイバ１７がフェルール２１０の軸通路２０１内に設置され、フェルール２１０及び高分子材料層１６が筒状部材２２０のボア２２５内に設置される。

＜レセプタクル１００＞
レセプタクル１００は、絶縁体のスリーブ１４０と導電性のコンタクト１３０を内蔵する。図４はレセプタクル１００の斜視図、図５は図４の矢印Ｂからレセプタクル１００を見た図（正面図）、図６は図５のＹ−Ｙ’断面を示すレセプタクル１００の斜視図である。

例えば、第１ハウジング１１０−１と第２ハウジング１１０−２からなるレセプタクル１００の外形はＩＥＣ６１７５４−２０規格と同一寸法とし、レセプタクル１００は、それらハウジングでスリーブ１４０とコンタクト１３０を覆い、内蔵する構成とする（図１参照）。

（スリーブ１４０）
スリーブ１４０は、ジルコニア等の絶縁体により形成される。このようにスリーブ１４０と前述したフェルール２１０をジルコニア等の絶縁体で形成することで、加工精度を高める、または、維持することができる。さらに、ジルコニア等のセラミックは、磨耗に強いため、使用による変形等を防ぐことができる。

（コンタクト１３０）
コンタクト１３０は、導電性の金属（銅や金等）、または、プラスチック等に導電性の金属めっき（銅めっきや金めっき等）を施して、形成される。

図６に示すように、コンタクト１３０はレセプタクル１００の中央部で支持された片持ち梁形状であり、２本のコンタクト１３０が図５に示すようにＩＥＣ６１７５４−２０規格の四角形の対角線上（角部）に配置される。このようにコンタクト１３０と挿入溝２４８を角部に配置することで、コンタクト１３０の寸法を十分なものとすることができる。そのため、作製が容易になり、電流容量を多く取ることができる。

第１ハウジング１１０−１及び第２ハウジング１１０−２の内部の空間に、それぞれプラグ２００−１及び２００−２を収容する。図４に示すように第２ハウジング１１０−２はプラグ２００−２を収容するための一般的に矩形の入り口１１５を有する。一般的に矩形である入り口の上部に、プラグ上のラッチ２４３を収容するためのもう一つの入り口１１６が設置される。なお、第１ハウジング１１０−１も第２ハウジング１１０−２と同様の構成を備える。

図６に示すように、第１ハウジング１１０−１及び第２ハウジング１１０−２の内部の空間にそれぞれボス１１３−１及び１１３−２が突出することによって共通縦軸２０−２０が、背中合わせに配置された第１ハウジング１１０−１及び第２ハウジング１１０−２の内部を通る。第１ハウジング１１０−１のボス１１３−１にスリーブ１４０を挿嵌する（図１０参照）。さらに、第２ハウジングのボス１１３−２に、ボス１１３−１から飛び出したスリーブ１４０を挿嵌する。スリーブ１４０の軸方向の長さは、ボス１１３−１とボス１１３−２の軸方向の長さの和と等しい。このようにして、ボス１１３−１とボス１１３−２により、共通縦軸２０−２０とスリーブ１４０の中心軸が同一となるようにスリーブ１４０を固定する。

なお、スリーブ１４０の内周は前述のフェルール２１０の外周よりわずかに小さく作られることが可能であり、スリーブ１４０の軸方向にスリットを設けて、フェルール２１０を挿嵌することで、軸方向に固定することができる。

第１ハウジング１１０−１及び第２ハウジング１１０−２はさらに、それぞれプラグ２００−１及び２００−２の肩２４５（図８参照）をロックするための内部ラッチング表面１４５を備える（図１参照）。

＜接続状態の説明＞
レセプタクル１００にプラグ２００−１を差し込んだときに、プラグ２００−１とプラグ２００−２に固定された光ファイバ同士が光学的に接続する（図１０参照）。さらに、
コンタクト１３０の自由端１３１と、プラグ２００−１とプラグ２００−２に内蔵された筒状部材がそれぞれ電気的に接触し、筒状部材に巻きつけられた電線から電線へと電気的に接続する。例えば、２つの自由端の距離Ｗを筒状部材２２０の幅よりも狭く配置する。このように配置することで、プラグ２００−１が差し込まれると、筒状部材２２０が２つの自由端１３１を押し広げて挿入され、挿入後に、コンタクト１３０と筒状部材が電気的に接触する。

例えば、ハウジング２４０は上面に一つのラッチ２４３を備え、これはレセプタクル１００のハウジングの内部ラッチング表面１４５と相互にロックするように設計されている（図１及び図３参照）。ラッチ２４３はハウジング２４０の前部開口部２４１の方向に配置された固定端２４４と、ハウジング２４０の後部方向に伸びる自由端とを有する。一対の肩２４５−２４５が入り口１１６からレセプタクル１００内に進入し、その中のラッチング表面１４５（図１、図４及び図８参照）とかみ合うように、ラッチ２４３の自由端が下方へ曲げられ、プラグ２００−１は、レセプタクル１００に固定される。

＜効果＞
このような構成とし、コンタクトと筒状部材をそれぞれプラグとレセプタクルに内蔵することで、接触部分の露出を原因とする感電等を防ぐことができるという効果を奏する。また、フェルール及びスリーブを非導電性のジルコニア等としているため、使用による磨耗を防ぎ、加工精度を維持できる。なお、例えば特許文献１の光電気複合接続機構において、単に接続部分（レセプタクルのワイヤバネ及びプラグの金属ブレード）を内蔵しようとすると、ハウジング部分が大きくなり、小型化、高密度化を実現することができない。

また、図６に示すように、レセプタクル１００内部にはコンタクト１３０が突出する形状となっているため、従来の（挿入溝のない）プラグを挿入しようとすると、プラグとコンタクトが接触し、誤挿入を防止することができる。

また、従来の規格（ＩＥＣ６１７５４−２０規格）と同一の外形であるため、生産時のコストを抑えることができる。例えば、ＩＥＣ６１７５４−２０規格の光ケーブル及び光接続機構を用いていた製品等に、他の部品を変更せずに置き換えることができる。なお、例えば特許文献１は、その形状を規格と異なるものとしているため、部品等を置き換えようとするとコストが大きくなる。

［変形例１］
他の電線及び光ファイバは他の光電気複合ケーブル１０−２Ａ及び１０−２Ｂの電線及び光ファイバ以外であってもよい。光電気複合デバイス（例えば光モジュール４００）と、光電気複合ケーブル１０−１Ａ及び１０−１Ｂを接続する構成であってもよい。この場合、光モジュールに光電気複合接続機構３００を備えてもよい。図１２は光モジュール４００の斜視図、図１３は図１２の矢印Ｆ方向から見た光モジュール４００の正面図である。また、図１４は光モジュール４００に内蔵されるコンタクト１１３０の斜視図を示す。例えば、光モジュール４００はＬＥＤやフォトトランジスタ等を備える。さらに、光モジュールはレセプタクル１００と同様の構成（スリーブやコンタクト）を備え、光ファイバとＬＥＤやフォトトランジスタの光軸を一致させ、光学的に接続させる。これにより、光信号を送受信する。コンタクト１１３０は、筒状部材２２０と電気的に接触する自由端１１３１を有し、さらに、光モジュール４００を設置する基板上のパターンと電気的に接触する接触ピン１１３３を有し、電線と基板上のパターンを電気的に接続する。

［変形例２］
図１５から図１７に示すように、レセプタクル１１００のハウジングは凸部１１０９を有し、プラグ１２００−１のハウジングは、凸部１１０９に対応する凹部１２０９−１を有する。

実施例１において、レセプタクル１００内部にはコンタクト１３０が突出する形状となっているため、従来の（挿入溝のない）プラグを挿入しようとすると、プラグとコンタクトが接触するため、誤挿入を防止することができることを説明したが、利用者によって、プラグとコンタクトが接触しても無理にプラグをレセプタクル内に挿入しようとすることも考えられる。その場合、コンタクトの変形を伴う誤挿入やプラグまたはレセプタクルを破損する可能性がある。本変形例２では、従来のプラグを挿入しようとすると、レセプタクルとプラグのハウジング同士が接触するため、このような誤挿入や破損等を防ぐことができる。なお、レセプタクル側に凹部を設けると、従来のプラグも挿入できるため、この効果を得ることはできない。

［他の変形例］
筒状部材２２０は、コンタクト１３０と接触する部分が導電性であればよく、他の部分は絶縁体により形成してもよい。例えば、プラスチック等の一部（コンタクト１３０と接触する部分のみ）に金めっき等を施してもよい。

プラグ２００−１は挿入溝２４８に代えて挿入穴を有してもよい。それ以外であっても、レセプタクル１００のコンタクト１３０との接触を回避する形状にプラグ２００−１のハウジング２４０を作製すればよい。

また、プラグ２００−１のハウジング２４０が備える挿入溝２４８及びレセプタクル１００の備えるコンタクト１３０は、２つに限定されるものではなく、例えば図５及び図８において、破線で表す２つの挿入溝２４８’及び２本のコンタクト１３０’を加え４つの挿入溝（または挿入穴）及び４本のコンタクトを、四角形の対角線上（角部）に配置する構成としてもよい。但し、必ずしも対角線上（角部）に配置する必要はないし、２つまたは４つ以外であってもよい。例えば、角部に配置する場合には、１つ以上４つ以下の挿入溝（または挿入穴）と、対応するコンタクト（１本以上４本以下）を設けることができる。

また、レセプタクル１００及びプラグ２００−１は、必ずしもＩＥＣ６１７５４−２０規格と同形状でなくともよく、レセプタクルに導電体からなるコンタクトを内蔵し、プラグに電線が組み付けられる導電性の筒状部材を有し、レセプタクルにプラグを差し込んだときに、コンタクトと筒状部材が電気的に接触する構成であれば本発明の効果を得ることができる。

また、一方向の光信号伝送、電気信号伝送を行う場合にも、当然本発明を利用することが可能であり、１本の光電気複合ケーブルがプラグに接続され、そのプラグがレセプタクルに接続される構成となる。

また、電線の導電体１３は、導電性の筒状部材２２０に電気的に組み付けられればよく、例えば、半田付け等により電気的に接続されてもよい。

また、光電気複合接続機構は、必ずしも光電気複合ケーブルの電線及び光ファイバを他の電線及び光ファイバに接続するものでなくともよい。例えば、光ケーブルが接続されたプラグ２００−１に対し、導電体を通す貫通孔を設け、この貫通孔を介して筒状部材に導電体を組み付ける構成としてもよい。

本発明は、光電気複合ケーブル同士の接続や、光電気複合ケーブルと光電気複合デバイスの接続に利用することができる。さらに、単独の電線及び光ファイバと、光電気複合ケーブルや光電気複合デバイスとの接続に利用することができる。

１０−１Ａ、１０−１Ｂ、１０−２Ａ、１０−２Ｂ光電気複合ケーブル
１００、１１００レセプタクル
１１０９凸部
１３０、１１３０コンタクト
１４０スリーブ
２００−１、２００−２、１２００−１プラグ
１２０９−１凹部
２４８挿入溝
２１０フェルール
２２０筒状部材
２３０フェルール組立体
３００光電気複合接続機構

Claims

プラグ及びレセプタクルを備え、電線及び光ファイバを、他の電線及び光ファイバに、または、光電気複合デバイスに、それぞれ接続する光電気複合接続機構であって、
前記レセプタクルは、絶縁体のスリーブと、前記スリーブと平行に延設されて自由端が前記スリーブの前端よりも前に位置するように延長された片持ち梁形状の導電性のコンタクトを内蔵し、
前記プラグは、絶縁体のフェルールと、前端部分においては内側に前記フェルールの後端部を収容保持し、後端部分においては内側に前記光ファイバが保持されるとともに外側に前記電線が組み付けられる導電性の筒状部材とを備えるフェルール組立体を有し、
前記レセプタクルに前記プラグを差し込んだときに、前記フェルールの前端部が前記スリーブに挿嵌されるとともに、前記コンタクトの前記自由端と前記筒状部材が電気的に接触する、
ことを特徴とする光電気複合接続機構。
請求項１記載の光電気複合接続機構において、
前記プラグのハウジングには前記コンタクトのための挿入穴または挿入溝が設けられている、
ことを特徴とする光電気複合接続機構。
請求項１または２記載の光電気複合接続機構において、
前記プラグ及びレセプタクルの外形はＩＥＣ６１７５４−２０規格と同一寸法であり、
前記プラグは、１つから４つの前記挿入穴または挿入溝を角部に配置し、
前記レセプタクルは、１本から４本の前記コンタクトを角部に配置する、
ことを特徴とする光電気複合接続機構。
請求項１から３の何れかに記載の光電気複合接続機構において、
前記レセプタクルのハウジングは凸部を有し、
前記プラグのハウジングは、前記凸部に対応する凹部を有する、
ことを特徴とする光電気複合接続機構。