コネクタとファスナーの性別

電気・機械の取引や製造業では、一対の嵌合コネクタまたはファスナーの各半分に、慣例的にオスまたはメスの指定が割り当てられます。^[1]メスコネクタは通常、オスコネクタを受け入れて保持するレセプタクルです。特に電気コネクタの場合は、プラグとソケットまたはジャックなどの代替用語が使用されることがあります。^[2]

この割り当ては、男性器と女性器に直接類似しており、1 つ以上の突起がある部分、またはもう一方の内側に収まる部分は男性と指定され、対応するくぼみがある部分、またはもう一方の外側に収まる部分は女性と指定されます。この類似性をさらに拡張すると、2 つの対応する部分を結合するプロセスを説明するために mateという動詞が使用されるようになります。

場合によっては (特に電源コネクタ)、コネクタの性別は厳格なルールに従って選択され、一方向の方向性 (たとえば、1 つのデバイスから別のデバイスへの電力の流れ) を強制します。この性別の区別は、安全でない構成や機能しない構成が設定されないようにすることで、安全性を高めたり、適切な機能を確保したりするために実装されています。

数学的なグラフ理論では、プラグとソケットで構成される電力分配ネットワークは有向ツリーであり、方向矢印は各嵌合接続を介したメスからオスへの電力の転送に対応しています。これは、安全なネットワーク トポロジを物理的に強制するために、オスとメスのコネクタが意図的に設計および割り当てられた例です。

配管などの他の状況では、コネクタの性別の割り当てによって一方向の流れが強制されることはありません。配管ネットワークを通る流れは、設計上冗長性がある地下の配水ネットワークのように双方向になることがあります。一方向の流れが望ましい配管の状況では、オスとメスの性別のスキームではなく、 他の手段（エアギャップや一方向チェックバルブなど）によって実装されます。

タルムードでは、矢じりと矢柄は構造によって雄型にも雌型にもなり得ると説明されており、雄型の矢じりの突起は中空の矢柄にフィットし、その逆も同様である。これは、雌型の矢柄が不浄なものを溜め込む恐れがあるため、スチャクとして使用しないことを定めているためである^{[3] 。}

18世紀の辞書や百科事典には、雄ネジと雌ネジ、あるいは蝸牛について言及されています。^{[4] 1736年の建築マニュアルでは、ネジの性別が}凸型と凹型の比喩として言及されています。

溝のある表面が凸状であれば、それは雄ねじと呼ばれ、凹状であれば雌ねじと呼ばれます。そして、動きを生み出す場所では、雄ねじと雌ねじは常に結合されます。^[5]

機械設計では、典型的な「オス」部品はねじ付きボルトですが、^[6]位置合わせポスト、取り付けボス、または板金タブコネクタもオスと見なされます。同様に、ねじ付きナット、位置合わせ穴、取り付け凹部、または板金スロットコネクタはメスと見なされます。

一部の機械設計は、繰り返されることを意図しない「1 回限りの」カスタム設定ですが、大量生産またはセミカスタム コンポーネントの製造に特化したファスナー業界全体があります。不要な混乱を避けるために、ファスナーの性別の従来の定義が定義され、合意されています。

一般的な組み立て玩具の中には、性別のある（場合によっては性別のない）機械的相互接続を具体化しているものがあります。たとえば、標準的なLEGOプラスチック ブロックには、下面に「女性」のくぼみがあり、上面に「男性」のボスまたは突起があります。MeccanoとErector には、頻繁に使用されるナットとボルトの留め具から始まり、性別のある接続が多数あります。

スティクル レンガは、連結するプラスチックの突起を使用しており、実質的にはジェンダーレスです (それでも非対称性は維持されています)。リンカーン ログは、非常に単純なジェンダーレス接続を使用しています。カプラまたはKEVA 板は、重力によってのみ相互接続された、極めて単純なジェンダーレス システムです。

数学者は、構築可能な構造の組み合わせの可能性を研究するために、群論を使用してよく知られている構成集合を分類し始めました。 ^[7]

配管継手では、「M」または「F」は通常、省略形の末尾ではなく先頭に付きます。例:

• MIPTは鉄管用雄ねじを表します。
• FIPTは鉄管用メスねじを表します。

両端に MIP ねじが付いている短いパイプは、ニップルと呼ばれることがあります。両端に FIP ねじが付いている短いパイプ継手は、カップリングと呼ばれることがあります。

雌雄同体接続は、オスとメスの両方の要素を 1 つのユニットに含む場合があり、Storz 消防ホースコネクタなどの一部の特殊な配管継手に使用されます。このような継手の図は、以下の「§ 性別なし (雌雄同体)」に記載されています。GEKA 製の交換​​可能なガーデン ホース継手も雌雄同体で、最終的な接続にはゴム製のガスケットを使用します。

縦樋(縦樋、雨水管、またはリーダーとも呼ばれる)は、屋根の雨どいから中空のパイプまたはチューブを通して地面に雨水を運ぶために使用されます。これらのチューブは通常、セクションに分かれており、オス端 (サイズをわずかに小さくするために特殊なツールで圧着されることが多い) を次のセクションのメス端に挿入して接続します。これらの接続は通常、密閉またはコーキングされておらず、代わりに重力を利用してオス端から雨水を移動させ、真下にある受信メス接続に送ります。

HVACシステムで空気を運ぶための金属板ダクトは、通常、性別の異なる接続を使用します。通常、ダクト接続を通る空気の流れは、オスからメスへです。ただし、強制空気ファンまたは送風機によって一方向の流れが実現されるため、すべての接続は通常、漏れを防ぐためにダクト シーリングマスチックまたはテープで密封されるため、一部のシステムでは「逆」性別の接続が頻繁に見られます。設計を簡素化し、必要な性別変換フィッティングの数を減らすために、フロー規則は通常緩く遵守されますが、必要に応じて例外が設けられます。

チューブや配管継手の性別は通常は明らかですが、電気コネクタの場合は構造がより複雑で多様なため、そうでない場合があります。コネクタの性別は慣例化されているため、初心者にはややわかりにくい場合があります。たとえば、メスのD サブミニチュアコネクタ本体はシャーシの取り付け面から外側に突き出ており、この突起が誤ってオスと解釈される可能性があります。代わりに、D サブミニチュア コネクタの「オス」は、コネクタの突起ではなく、オス ピンの存在によって定義されます (これは、 XLRなど、他の多くのピン ベース コネクタにも当てはまります)。オス/メスの区別は、ネジ ポストの周りに配置されるリング クリンプ ラグ コネクタではより明らかですが、スペード クリンプ ラグ コネクタやスプリット リング クリンプ ラグ コネクタでは、端だけがメスであるかどうかは明らかではありません。

さらに混乱を招く可能性があるのは、「ジャック」という用語です。この用語はメスコネクタとオスコネクタの両方に使用され、通常はコネクタペアの固定側（パネル側）を指します。IEEE STD 100、IEEE-315-1975、IEEE 200-1975（ASME Y14.44-2008に置き換えられました）では、「プラグ」と「ジャック」を性別ではなく、場所や可動性によって定義しています。^{[8] [9] [10]}

固定位置にあるコネクタは「ジャック」、可動コネクタは「プラグ」です。^{[8] [10]}この区別は相対的なものであり、ポータブルラジオはヘッドフォンのケーブルと比較して固定されていると見なされます。ラジオにはジャックがあり、ヘッドフォンケーブルにはプラグがあります。2本のフレキシブルケーブルが接続されている（「インライン」接続）など、関係が等しい場合は、それぞれがプラグと見なされます。ジャックは参照指定接頭辞Jを使用し、プラグは参照指定接頭辞Pを使用します。 ^{[8] [10]}

ジャックにはメスコネクタを使用するのが一般的であるため、非公式な性別に基づく使用法は、技術標準の機能説明と一致することがよくあります。ただし、常にそうであるとは限りません。よく見られる例外としては、コンピューターの AC 電源インレットと EIA232 DE9 シリアルポート、または外部電源アダプターをポータブル機器に接続するためのオス同軸電源ジャックなどがあります。

要約すると、コネクタの性別には「オス」と「メス」を使用し、コネクタの機能またはモビリティには「プラグ」と「ジャック」を使用するのがベストプラクティスであると考えられます。^{[引用が必要]}

イギリス、多くの英連邦諸国、およびフランスなどの一部の非英語圏の国では、「ジャック」という単語は、取り外し可能なケーブルの端にあるプラグを指す場合があります。これらのコネクタは、もともと「ジャックプラグ」、つまり固定されたレセプタクルまたはソケット（北米では「ジャック」と呼ぶ）と嵌合することを目的としたプラグと呼ばれていましたが、2番目の単語は削除されました。^[要出典] この異形の使用法は、北米での一般的な使用法や公式規格と直接矛盾しています。

たとえば、英国では、ヘッドホンのリード線の端にあるコネクタは「ジャック」と呼ばれ、本体のソケットに差し込みます。イタリアでも一般的に同じ用法が使われており、英語の「ジャック」はヘッドホンのリード線の端にあるコネクタを指すのによく使われます。^{[引用が必要]}

ルーマニアでは、女性の接続詞はmamă (「母」)と呼ばれ、男性の接続詞はtată (「父」) と呼ばれます。^{[引用が必要]}

標準文字「M」と「F」は、コネクタの性別を示すために部品番号でよく使用されます。たとえば、Switchcraft XLRマイクまたはハイドロフォンコネクタでは、部品番号は次のように示されます。

• A3F = オーディオ 3 ピン メス コネクタ;
• A3M = オーディオ 3 ピン オス コネクタ。

プラグ、ピン、プロングという用語は「オス」コネクタにもよく使用され、レセプタクル、ソケット、スロットは「メス」コネクタに使用されます。多くの場合、これらの用語は、特に非専門家向けのドキュメントでは、オスやメスよりも一般的です。これらのほぼ同義の用語は、ラベルで指定が短縮されると、かなりの混乱を引き起こす可能性があります。

たとえば、サイズ 1 シェルのメス型高密度D-sub ミニチュアコネクタは、DE15F または DE15S と命名できます (添付の写真を参照)。どちらの用語も同じ意味ですが、まったく異なるアイテムと解釈される可能性があります。同様に、サイズ 1 シェルのオス型標準密度 D-sub は DE9M または DE9P と命名できます。サイズ 2 シェルのメス型標準密度 D-sub は DA15F または DA15S と命名できます。サイズ 3 シェルのオス型高密度 D-sub は DB44M または DB44P と命名できます。

• オスとメスの電気コネクタ
• 
  ACライン電源を受け入れるように設計されたパネルマウント型IEC 60320 C14 オスコネクタジャック
• 
  オス50 オームBNC コネクタ プラグ。3 つの円形突起 (中央のピンを含む)がメス ジャックの 2 つのリングと連動します。
• 
  3軸BNCコネクタ、オスプラグ
• 
  ツインアキシャルケーブルコネクタ、オスプラグ
• 
  同軸N型コネクタ、オスプラグ
• 
  太陽光発電パネル用の耐候性プラグ（メス（左）とオス）
• 
  このHDMI プラグは、慣例的に男性に割り当てられています
• 
  Toslink オスプラグ 光ファイバーコネクタ

電子設計者は、設計する電子機器に固定して取り付ける場合、メス ジャック コネクタを選択することがよくあります。これは通常、メス コネクタの方が電気接点が隠れているか凹んでいるため、損傷や汚染に強いためです。マザーボード コネクタが損傷すると、高価な電子機器が廃棄される可能性があります。露出度の高いオス コンタクトを接続ケーブルに割り当てれば、損傷のリスクが軽減され、修理や交換にかかるコストも削減できます。

たとえば、RS-232 シリアル ポートでは、オス コネクタの方がメス コネクタよりも機械的に壊れやすいです。^[11]コストと信頼性を考慮して、多くのコンピュータ端末 (および一部のパーソナル コンピュータ) でシリアル ポートにメス ジャック コネクタを使用する設計が決定されましたが、これは RS-232 標準で "DTE" (データ端末装置) 接続用に明示的に指定されているコネクタの性別規則に直接違反しています。RS-232 コネクタの性別規則のこの混乱を招く逆転により、機能しないシリアル ポート装置の接続をトラブルシューティングしようとした無知なエンド ユーザーは、何時間もイライラすることになります。^[要出典]

電圧や電流が傷害を引き起こすほど大きい電気接続では、電源に恒久的に接続される部分は必ず隠れた接点を持つメス型になっており、人や動物、またはショートを引き起こす可能性のある導電性の物体が通電中の導体にうっかり触れるのを防止します。 完全に露出した突起接点を持つオス型プラグは、電力を受け取るデバイスのコードに（または直接）取り付けられます。 機械的損傷に対して堅牢である必要があるデバイスでは、取り付けパネルの表面より下に埋め込まれた特殊なオス型IEC 60320 C14コネクタ（上のギャラリーを参照）を使用できます。これにより、安全規制に準拠しながら必要な物理的保護が提供されます。

消費者レベルの AC 電源の場合、コネクタの性別は、電源コネクタの安全な使用を暗黙的に強制するために使用されます。このため、 AC ライン電源を消費者レベルの機器に接続するために性別変換器を作成または使用することは、電気コード^{[どれですか]}の下では違法^{[明確化が必要]}です。

公益事業から供給される（「主電源」）電力用の両端オスコネクタは非常に危険であり、自殺ケーブルまたはウィドウメーカーコードと呼ばれることもあります。^[12]一部の金物店では、誤ってクリスマスの電飾を逆向きに吊るし、ソケットの端を壁のコンセントに接続したいという顧客や、^{[13]公益事業の停電に備えて発電}機またはインバータを自宅の電気回路に接続しようとしている顧客からの問い合わせに対して、そのようなコネクタの製造または販売を明確に拒否しています。 ^[12]ケーブルの通電端の露出した突起は、深刻な感電や火災の危険をもたらし、発電機のセットアップで不適切に使用すると、公益事業の電力が回復したときに機器が焼損する可能性があります。^[12]また、電力をグリッドに逆流させ、公益事業の機器を損傷したり、電力を回復しようとする電力線作業員を感電させたりする可能性があります。^[14]

同様に、12V の自動車用バッテリーのジャンパー ケーブルの露出した接続部は、高電流と高エネルギーが流れる可能性があるため、危険です。ワイヤが誤って車両アースにショートすると、火花、急速な加熱、さらにはバッテリーの爆発を引き起こす可能性があります。

データ通信などの低電圧使用では、感電の危険は問題にならず、使いやすさ、コスト、製造のしやすさなどの他の工学的要因に基づいて、オスまたはメスのコネクタが使用されます。たとえば、イーサネットに使用される一般的な「パッチ ケーブル」 (および電話に使用される同様のコード) には通常、両端にオスのモジュラー プラグがあり、機器のジャックに接続したり、壁に取り付けたりします。

電源コネクタの選択における設計上のトレードオフの一例として、同軸電源コネクタが挙げられます。これは通常、メスプラグからオスジャック (通常は電源を受け入れる電子機器の一部)に電力が供給されるように設定されています。プラグはメスで、中央の接点が部分的に凹んでいますが、金属物との偶発的な接触により電源がショートする可能性があります。電源アダプタの設計によっては、ショートに対して一時的にシャットダウンするか、代わりに内部の安全ヒューズを飛ばすことで反応する場合があります。

この例では、電源アダプタが低電圧を供給し、感電の危険をもたらさないため、コネクタ選択の限界信頼性は機器設計者によって許容可能とみなされました。偶発的なショートによる潜在的な火災の危険は内部安全ヒューズによって対処されますが、故障した電源アダプタを完全に交換する必要があります。別の設計では、電源アダプタが感電を引き起こすのに十分な電圧を供給することを意図している場合、メスプラグの半分露出した中央接点は許容できないほど危険であると見なされ、別のコネクタを選択する必要があります。

一部の電気コネクタは、性別に関係なく自由に相互接続できるように、単一のユニットにオスとメスの両方の要素が含まれているため、両性具有です。詳細については、この記事のジェンダーレス コネクタの説明を参照してください。

さらに複雑な点として、特定の電子コネクタの設計では、対応する位置に反対の性別のピンがある補完的なコネクタと嵌合するために、単一のコネクタ本体にオスとメスのピンの組み合わせが組み込まれている場合があります。たとえば、CEE 7/5ソケットにはオスのアース ピンがあります。これらの珍しいケースでは、性別は、混合性別のコネクタピンとソケットではなく、コネクタ本体の形状によって定義されることがよくあります。これらのタイプのコネクタは、嵌合コネクタが自由に交換できないため、厳密に言えば両性具有ではありません。これらのコネクタには、より正式な用語である混合性別に加えて、「両性具有」という非公式な用語が使用されています。したがって、たとえば、混合性別のメス プラグを混合性別のオス ジャックに接続することができます (ただし、この例では、コネクタの性別を逆に割り当てることがより一般的な設計上の選択です)。

オスコネクタのピンは、多くの場合、シェル（シュラウド、サラウンド、またはシールドとも呼ばれる）で保護されており、嵌合時にメスコネクタ全体を包むことがあります。RF コネクタには、同軸ケーブルや三軸ケーブルのシールドを適切に接続するために、複数層のインターロックシェルが付いていることがよくあります。 このような場合、性別は最も内側の接続ポイントに基づいて割り当てられます。 逆極性の BNC または TNC を除き、外側のシェルによって性別が決まり、最も内側の接続ポイントは標準コネクタとは逆になります。たとえば、メスの RP-TNC コネクタには、最も内側のピンがしっかり付いています。

USB、FireWire (IEEE-1394)、HDMI、およびThunderboltシリアル データ バス接続に使用されるコネクタでも、あいまいな状況が発生します。これらのコネクタを詳しく調べると、接点の「ピン」は実際にはピンではなく、嵌合時に互いに滑り合う導電性の表面であることがわかります。したがって、従来のピンとソケットの命名法は適用できません。代わりに、ほとんどのコンピューター ハードウェア関係者は、プラグ コネクタのラップアラウンド メタル シールドをコネクタピンのように参照します。この慣例により、シリアル バス ケーブルのコネクタは「オス プラグ」であり、機器の対応するコネクタは「メス ジャック」です。

USB「タイプ A」プラグ コネクタをざっと見ただけでは、両性具有であるという誤った印象を受けるかもしれません。しかし、2 本の USB「タイプ A」ケーブルを物理的に接続してみると、コネクタが相互接続されないことがわかります。数学的なグラフ理論に従って分類すると、USB バスは有向ツリーですが、FireWire バスは真のバス ネットワークトポロジを持ちます。この違いは、使用されるバス コネクタに反映されており、USB ケーブルは非対称 (一方の端がタイプ A、もう一方の端がタイプ B) であるのに対し、FireWire ケーブルは両端に同一のコネクタが付いている場合があります。最近のUSB-Cケーブルも両端に同一のコネクタが付いている場合があります (この場合、論理的なA端とB端は、プラグによって直接示されるのではなく、接続されたデバイス間でネゴシエートされます)。

接点自体が雌雄同体のコネクタの例として、ELCO Varicon が挙げられます。このコネクタでは、接点が十字形の窪みに二股に分かれており、90 度回転して軸方向に互いにかみ合います。この例では、プラグの接点は横向きになっており、ソケットは縦方向に配置されています。

定義上、両性具有コネクタには、突起とくぼみの両方を含む補完的な一対の同一部品を含む、同時にオスとメスの側面を持つ嵌合面が含まれます。これらの嵌合面は、性別に関係なく自由に嵌合できる同一の継手に取り付けられます (サイズとタイプが既に一致している場合)。別名には、両性具有、両性具有、性別なし、無性、組み合わせ(またはコンボ)、ツーインワン、双方向、およびその他の説明的な用語があります。これらの後者の別名のいくつかは意味が曖昧であり、文脈で注意深く定義されない限り使用しないでください。真の両性具有コネクタを、この記事の他の場所で説明されている混合性別コネクタ と混同しないでください。

もう一つの関連したタイプは、電子機器用のスタッカブル コネクタです。これは通常、片面にオス ピンがあり、反対側の面に補完的なメス ソケットがあり、複数のユニットをプラスチック製のミルク クレートのように積み重ねることができます。この例としては、スタッカブル バナナ プラグや、IEEE-488計装バス用に指定された相互接続ケーブルなどがあります。スタッカブル メザニン バス コネクタは、 Arduinoアドオン ドーターボード (「シールド」と呼ばれる)などのシステム用のモジュール式マイクロコンピュータ アクセサリ ボードで使用されます。古いPC/104組み込み PC モジュールは、相互接続に同様のスタッカブル形式を使用します。スタッカブル コネクタは、厳密には両性具有とは分類されませんが、より緩い用法ではそのように説明されることがよくあります。

両性具有設計は、複数の複雑または長いコンポーネントをさまざまな組み合わせで任意に接続する必要がある場合に役立ちます。たとえば、ホースに両性具有の継手が付いている場合、別のホースに接続する性別が間違っているために長いホースを引っ張って反転させる必要がなく、接続できます。一部の軍用光ファイバーケーブルにも両性具有のコネクタが付いており、現場での展開時にコネクタの性別が間違っているという問題を防ぎます。同様に、鉄道車両には通常、両性具有の鉄道連結機構が装備されており、車両のどちらの端も最初に鉄道車両を回転させなくても列車に接続できます。同じ理由で、両性具有周辺接続システム、NASA ドッキング システム、および中国のドッキング メカニズムなど、いくつかの宇宙船ドッキング機構は「両性具有」になるように設計されています。

ジェンダーレスコネクタがない場合、ジェンダーチェンジャーフィッティングを使用して特定の接続を可能にすることができます。接続システムの設計者は、任意の接続を可能にするために 1 つまたは両方のスキームを使用することも、両方のスキームを 1 つのシステムに組み合わせることもできます。

安全上またはその他の理由により、一方向性または「一方向の流れ」を強制する必要がある場合 (AC 電源接続など)、望ましくない構成を防ぐためにコネクタの性別の厳密な割り当てが実装され、性別変更は禁止されます。

よく見られる雌雄同型コネクタの例としては、12 V DC 電源用の SAE コネクタ、ジャックハンマーのエアホース コネクタ、およびモジュラー高電流電源コネクタのAnderson Powerpoleシリーズなどがあります。現在は廃止されているIBM トークン リングコネクタも広く普及している例です。General Radio Corporation は、しばしば「 GR コネクタ」と呼ばれる雌雄同型同軸無線周波数コネクタを開発しました。

一部のオーディオ多芯ケーブルには、現場での使いやすさを考慮し、両性具有のマルチピンクイックディスコネクトコネクタが取り付けられている。このオーディオ信号ケーブルの1つのスタイルは、両端にコネクタが取り付けられており、それぞれ半分にピン、半分にソケットが取り付けられている。ユーザーにとっての利点は、どちらの端をステージに接続し、どちらをオーディオミキサーに接続するかは問題ではなく、セットアップが迅速になることである。^[15]別のスタイルのコネクタは、ハイブリッドオス/メスピンを使用し、各2本のピンの中央に受容スロットが取り付けられており、ピン軸を90度回転させて嵌合する。コネクタハウジング自体には、オスとメスの性別がある。^[16]

同じ性別のコネクタ 2 つを結合するために使用されるデバイスには、たとえば、「ジェンダー チェンジャー」、「ジェンダー メンダー」、「ジェンダー ベンダー」、「ジェンダー ブレンダー」など、さまざまな用語があります。^[17]特定のジェンダー チェンジャーは、コネクタの性別、または接続するように設計された性別のいずれかで参照できるため、非常に曖昧な用語になります。したがって、「男性用ジェンダー チェンジャー」には、2 つの男性端を結合するためのメス コネクタ、または 2 つの女性端を結合するためのオス コネクタが付いている場合があります。

混乱を招く可能性がさらに高まるため、一部のジェンダーチェンジャーには、クロスオーバーピン配列などの追加機能も組み込まれています。アクティブケーブルには、通信プロトコルまたはロジックレベルの変更のための組み込みシステムが組み込まれている場合があり、技術的には「アダプタ」になりますが、マーケティング資料や一般的な使用法ではこの区別が無視されることがあります。

• 同軸電源コネクタ、低電圧DC接続用
• 電化製品の電源コードは（オス）プラグで終わり、壁の（メス）ソケットまたは延長コードに接続します。
• ビデオやその他の高周波信号に使用される同軸 ケーブルは、通常、両端が内側のピンと外側の固定または回転シェルで構成されるコネクタで終端されており、これらは通常、オスと見なされます。
• ネジ付きナットはメス、ボルトはオスです。
• 大型トラックや鉄道設備のエアブレーキホースのコネクタには、男女兼用の「グラッドハンド コネクタ」が使用されています。鉄道のエアブレーキでは、これによって車両の向きが無関係になり、車両同士を接続する北米標準の鉄道カプラー(男女兼用) と一緒に使用されます。

• 嵌合接続
• 配管および配管継手
• ねじ山
• セックスボルト
• ツイストロック–輸送コンテナ用の標準化された留め具