JP5617754B2

JP5617754B2 - 同軸ケーブルコネクタ

Info

Publication number: JP5617754B2
Application number: JP2011090957A
Authority: JP
Inventors: 知之 ▲高▼原
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: JP2012226859A

Description

本発明は、同軸ケーブルを機器に接続するための同軸ケーブルコネクタに係り、特に、寒冷地での使用に好適な同軸ケーブルコネクタに関するものである。

図５に示すように、従来、同軸ケーブルコネクタ５０は、内部導体５１の先端に中心ピン（コネクタ側内部導体）５２が取り付けられた同軸ケーブル５３をガイド５４で保持し、これらをシェル（コネクタ側外部導体）５５に嵌合させた構造となっている（特許文献１参照）。

中心ピン５２はスペーサ（絶縁体）５６に保持されており、このスペーサ５６によって中心ピン５２とシェル５５との間の電気的な絶縁を維持するようになっている。

このような構造の同軸ケーブルコネクタ５０は様々な環境下で使用されているが、最近では南極等の寒冷地で使用したいという要望がある。

特開２０１０−１７７１０７号公報

同軸ケーブルコネクタ５０を寒冷地で使用する場合、同軸ケーブルコネクタ５０を構成する部材が熱収縮する。ここで特に問題となるのが、同軸ケーブル５３の熱収縮である。

同軸ケーブルコネクタ５０の全長は５０ｍｍ程度であるが、同軸ケーブル５３の全長は数十メートルにも及ぶ場合がある。この場合、同軸ケーブルコネクタ５０の熱収縮による長さの変化が同軸ケーブル５３の長さの変化に比べて大きいため、同軸ケーブルコネクタ５０と同軸ケーブル５３との間で寸法がズレてしまう。

同軸ケーブル５３の外部導体５７は、ガイド５４に螺合して固定されているため熱収縮による寸法変動の影響を受けにくいが、内部導体５１は、シェル５５に収容されているだけであるのでその影響を大きく受けてしまう。

つまり、従来の同軸ケーブルコネクタ５０を寒冷地で使用する場合、同軸ケーブル５３の内部導体５１が熱収縮してしまうことによって、内部導体５１に半田付けされた中心ピン５２が同軸ケーブル５３側に引き込まれてしまい、ＶＳＷＲ等の電気的特性を劣化させる問題がある。

そのため、同軸ケーブルコネクタ５０を寒冷地で使用するためには、中心ピン５２が同軸ケーブル５３側に引き込まれないようにしっかりと固定する必要がある。また、この中心ピン５２の固定をできる限り低コスト且つ簡易な構造で実現することが望ましい。

そこで、本発明の目的は、低コスト且つ簡易な構造で中心ピンを固定でき、寒冷地で使用する際に中心ピンの同軸ケーブル側への引き込みを防ぎ、安定した電気的特性を維持することができる同軸ケーブルコネクタを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、同軸ケーブルを保持すると共に外周面に雄ネジ部が形成されたガイドと、一部が筒状に形成され、その筒状の内部に前記ケーブルの内部導体が取り付けられると共に前記内部導体と電気的に接続される中心ピンと、前記中心ピンを収容すると共に前記同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続され、さらに内周部に前記雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が形成された筒状のシェルと、前記中心ピンに固定されると共に前記中心ピンと前記シェルとを電気的に絶縁するスペーサと、を備え、前記シェルは、その内周面に前記スペーサに対して延出する突起部を有し、前記スペーサは、その外周面に１周に亘って形成された溝部を有し、前記雄ネジ部と前記雌ねじ部が螺合することにより、前記シェルと前記ガイドが嵌合すると共に前記中心ピンと前記スペーサが前記シェル内に挿入され、前記突起部が前記スペーサの溝部と係合し、前記中心ピンの前記同軸ケーブル側への動きを規制する同軸ケーブルコネクタである。

前記シェルと前記ガイドは、同軸ケーブルの外部導体の端部を挟み込むようにして嵌合すると良い。

前記突起部は、前記同軸ケーブルの先端側に位置すると共に前記シェルの内周側に起立する垂直面と、前記同軸ケーブルの中央側に位置すると共に前記シェルの内周面から前記垂直面の先端までを接続する斜面と、からなる直角三角形状の断面を有すると良い。

本発明によれば、低コスト且つ簡易な構造で中心ピンを固定でき、寒冷地で使用する際に中心ピンの同軸ケーブル側への引き込みを防ぎ、安定した電気的特性を維持することができる。

本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルコネクタを示す断面図である。図１の同軸ケーブルコネクタに同軸ケーブルを接続した状態を示す断面図である。図１の同軸ケーブルコネクタに接続される同軸ケーブルを示す側面図である。図１の部分Ａの拡大図である。従来の同軸ケーブルコネクタを示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は本発明の好適な実施の形態に係る同軸ケーブルコネクタを示す断面図であり、図２は同軸ケーブルを接続した状態を示す断面図である。

図１，２に示すように、本実施の形態に係る同軸ケーブルコネクタ１０は、同軸ケーブル３０の内部導体３１が取り付けられると共に内部導体３１と電気的に接続される中心ピン１１と、中心ピン１１を収容すると共に同軸ケーブル３０の外部導体３２と電気的に接続される筒状のシェル１２と、中心ピン１１に固定されると共に中心ピン１１とシェル１２とを電気的に絶縁するスペーサ１３と、を備え、シェル１２は、その内周面にスペーサ１３に対して延出する突起部１４を有し、突起部１４は、スペーサ１３を同軸ケーブル３０と共にシェル１２内に挿入するとスペーサ１３と係合することを特徴とする。

同軸ケーブル３０は、図３に示すように、内部導体３１と、内部導体３１の外周に形成された絶縁層（発泡絶縁層）３３と、絶縁層３３の外周に設けられた外部導体３２と、外部導体３２の外周に形成されたシース３４と、を有する。

内部導体３１は銅線からなり、例えば、−４０℃の低温環境下において２１ｍあたり６ｍｍ程度熱収縮する。この内部導体３１を収容する中心ピン１１は、その一部が筒状に形成され、その筒状の内部に内部導体３１が収容される。中心ピン１１に収容された内部導体３１は、半田付け等によって固定され、これら中心ピン１１と内部導体３１とが電気的に接続される。

中心ピン１１は、フッ素樹脂やポリエチレンで形成されたスペーサ１３で保持され、このスペーサ１３によって中心ピン１１とシェル１２との間の間隔が維持されると共に電気的な絶縁が維持される。

スペーサ１３は、図４に示すように、その外周面に突起部１４に係合する溝部１５を有する。この溝部１５は、スペーサ１３の外周面に１周に亘って形成される。

再び図１，２を参照し、外部導体３２は、その表面に螺旋状の凹凸部を有し、この凹凸部が同軸ケーブル３０を保持するための筒状のガイド１６の内周面に形成された第１雌ネジ部１７に螺合する雄ネジ部３５となる。

ガイド１６は真鍮で形成され、その内部に弾性部材（例えば、ショア硬度５０のシリコンゴム）で形成されたガスケット１８を有する。

ガスケット１８には、その内周面に第１雌ネジ部１７と連続形状をなすように第２雌ネジ部１９が形成される。これにより、外部導体３２の雄ネジ部３５がガスケット１８の第２雌ネジ部１９からガイド１６の第１雌ネジ部１７にかけて連続的に螺合するようにされる。

第１雌ネジ部１７が形成されたガイド１６の端部には、その内径を拡径する拡径部２０が形成される。また、ガイド１６の外周には、シリコンゴムで形成されたＯリング２１が設けられ、ガイド１６とシェル１２との間の気密を保つようにされる。

なお、シェル１２の内周面には図示しない雌ネジ部が形成されると共にガイド１６の外周面には図示しない雄ネジ部が形成されており、これら雌ネジ部と雄ネジ部が螺合することで、シェル１２にガイド１６が嵌合するようになっている。

シェル１２は、その内部にガイド１６が嵌合されるように構成される。また、シェル１２の内周面には、ガイド１６の拡径部２０に向けて突出する突出部２２が形成される。この突出部２２と拡径部２０との間に同軸ケーブル３０の外部導体３２が挟み込まれて固定されると共に、シェル１２と外部導体３２が電気的に接続されて同電位とされる。

シェル１２の外周には、機器側のコネクタに接続するための接続ナット２３が設けられる。接続ナット２３の内周にはストップリング溝２４が形成され、このストップリング溝２４に弾性力のあるＣ字形状のストップリング２５が係合される。

ストップリング溝２４は、ストップリング２５が係合されたときに、ストップリング２５の内周側の一部が接続ナット２３の内周面から突出するような深さに形成される。

ストップリング２５をシェル１２の外周面に形成されたストップリング収容溝２６の側面に引っかけるようにしてシェル１２の外周に接続ナット２３が配置される。これにより、接続ナット２３が同軸ケーブル３０の長手方向に対して固定されると共に回転自在にされる。

ストップリング収容溝２６は、その深さがストップリング２５を押し込んだときにストップリング２５が完全に収容されるような深さに形成される。

接続ナット２３の内周側に面するシェル１２の端面には、機器側のコネクタに接続したときに両コネクタ間の気密を保つ弾性部材（例えば、ショア硬度４０〜４５のシリコンゴム）で形成されたガスケット２７が設けられる。

さて、本実施の形態に係る同軸ケーブルコネクタ１０においては、シェル１２の内周面にスペーサ１３に対して延出する突起部１４が形成される。

この突起部１４は、図４に示すように、同軸ケーブル３０の先端側に位置すると共にシェル１２の内周側に起立する垂直面４１と、同軸ケーブル３０の中央側に位置すると共にシェル１２の内周面から垂直面４１の先端までを接続する斜面４２と、からなる直角三角形状の断面を有し、中心ピン１１の同軸ケーブル３０側への引き込みを防止するためのものである。なお、突起部１４の形状は一例であり、本実施の形態で説明した形状に限定されるものではない。

突起部１４は、シェル１２の内周面に１周に亘って形成されており、スペーサ１３の外周面に形成された溝部１５に係合される。なお、突起部１４と溝部１５は２周以上に亘って形成されていても良いし、部分的に形成されていても良い。

また、本実施の形態では、シェル１２の内周面に段差部４３が形成されると共にスペーサ１３の外周面に係止部４４が形成され、スペーサ１３を同軸ケーブル３０と共にシェル１２内に挿入していくと、スペーサ１３の係止部４４がシェル１２の段差部４３で係止され、同軸ケーブル３０がそれ以上シェル１２内に挿入されないようになっている。

この同軸ケーブルコネクタ１０を組み立てる際には、先ず、同軸ケーブル３０を端末処理し、内部導体３１と外部導体３２とを順次露出させ、その内部導体３１の先端部を中心ピン１１に収容すると共に半田付け等により固定する。

次いで、中心ピン１１を取り付けた同軸ケーブル３０を、ガスケット１８が収容されると共にＯリング２１が取り付けられたガイド１６に挿入する。そして、同軸ケーブル３０の外部導体３２で形成された雄ネジ部３５を、ガスケット１８の第２雌ネジ部１９からガイド１６の第１雌ネジ部１７にかけて螺合し、同軸ケーブル３０をガイド１６に保持させ、さらに、中心ピン１１の外周にスペーサ１３を嵌め込んで固定する。

その後、同軸ケーブル３０が保持されたガイド１６をガスケット２７が設けられたシェル１２に嵌合する。このとき、同軸ケーブル３０の外部導体３２の端部をラッパ状（テーパ状）に広げておき、この広げた端部をガイド１６の拡径部２０とシェル１２の突出部２２との間に挟み込むようにして嵌合する。この嵌合により、シェル１２の突起部１４がスペーサ１３の溝部１５に係合すると共に、スペーサ１３の係止部４４がシェル１２の段差部４３で係止され、同軸ケーブル３０がその長手方向に動かないように固定される。

最後に、ストップリング２５を用いてシェル１２の外周に接続ナット２３を固定する。このとき、ストップリング２５をシェル１２のストップリング収容溝２６に押し込んで収容し、この状態で接続ナット２３にシェル１２を嵌合する。シェル１２と接続ナット２３との嵌合が進むと、ストップリング溝２４とストップリング収容溝２６の位置が一致し、ストップリング収容溝２６に収容されたストップリング２５がその弾性力によって拡径し、ストップリング溝２４に係合する。これにより、シェル１２と接続ナット２３との位置関係が固定され、同軸ケーブルコネクタ１０が組み立てられる。

なお、同軸ケーブルコネクタ１０の組立手順は一例であり、本実施の形態で説明した組立手順に限定されるものではない。

以上説明したような同軸ケーブルコネクタ１０によれば、同軸ケーブル３０の内部導体３１が熱収縮しても、シェル１２の内周面にスペーサ１３に対して延出する突起部１４が形成されているため、スペーサ１３を介して中心ピン１１をシェル１２に対して固定することができる。即ち、シェル１２の内周面にスペーサ１３に対して延出する突起部１４を形成するという低コスト且つ簡易な構造で中心ピン１１を固定でき、中心ピン１１の同軸ケーブル３０側への引き込みを防ぎ、安定した電気的特性を維持することができる。

なお、本実施の形態においては、突起部１４を溝部１５に係合させることで、中心ピン１１の同軸ケーブル３０側への引き込みを防止するものとしたが、突起部１４をスペーサ１３の挿入方向後端側の側面（同軸ケーブル３０の中央側に位置する端面）に当接させることで突起部１４とスペーサ１３を係合させ、これによって同軸ケーブル３０側へのスペーサ１３の動きを規制するようにしても良い。

前述した同軸ケーブルコネクタ１０において、シェル１２の内周面に形成された突起部１４の高さをパラメータとし、中心ピン１１に接続ナット２３側から力を加え、シェル１２から中心ピン１１（スペーサ１３）が抜けたときの荷重の大きさを測定した。その結果を表１に示す。

表１より、突起部１４の高さを高くするにつれて中心ピン１１が抜けにくくなり、機械的特性が向上していることが分かる。

ところが、突起部１４の高さを高くするにつれてインピーダンス整合のズレが大きくなるため、電気的特性が若干悪くなる。

従って、機械的特性と電気的特性とはトレードオフの関係になっており、同軸ケーブルコネクタ１０の使用環境によってその関係を適宜最適化することが好ましい。

例えば、−４０℃の寒冷地において、中心ピン１１が内部導体３１の熱収縮により受ける力は１３０Ｎになるため、表１を参照すると突起部１４の高さは０．１０ｍｍ以上とすることが好ましく、少しでも電気的特性が良いものを採用するとなると０．１０ｍｍのものを選択することが好ましい。

このように、突起部１４の高さの最適条件は、同軸ケーブルコネクタ１０の使用環境、ケーブル条長により、内部導体３１の熱収縮による引張荷重が異なってくるため、顧客仕様に合うように、臨機応変に適用していくことになる。

１０同軸ケーブルコネクタ
１１中心ピン
１２シェル
１３スペーサ
１４突起部
３０同軸ケーブル
３１内部導体
３２外部導体

Claims

同軸ケーブルを保持すると共に外周面に雄ネジ部が形成されたガイドと、
一部が筒状に形成され、その筒状の内部に前記同軸ケーブルの内部導体が取り付けられると共に前記内部導体と電気的に接続される中心ピンと、
前記中心ピンを収容すると共に前記同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続され、さらに内周部に前記雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が形成された筒状のシェルと、
前記中心ピンに固定されると共に前記中心ピンと前記シェルとを電気的に絶縁するスペーサと、
を備え、
前記シェルは、その内周面に前記スペーサに対して延出する突起部を有し、
前記スペーサは、その外周面に１周に亘って形成された溝部を有し、
前記雄ネジ部と前記雌ねじ部が螺合することにより、前記シェルと前記ガイドが嵌合すると共に前記中心ピンと前記スペーサが前記シェル内に挿入され、前記突起部が前記スペーサの溝部と係合し、前記中心ピンの前記同軸ケーブル側への動きを規制することを特徴とする同軸ケーブルコネクタ。
前記シェルと前記ガイドは、前記同軸ケーブルの外部導体の端部を挟み込むようにして嵌合する請求項１に記載の同軸ケーブルコネクタ。
前記突起部は、前記同軸ケーブルの先端側に位置すると共に前記シェルの内周側に起立する垂直面と、前記同軸ケーブルの中央側に位置すると共に前記シェルの内周面から前記垂直面の先端までを接続する斜面と、からなる直角三角形状の断面を有する請求項１又は２に記載の同軸ケーブルコネクタ。