JP2009224086A - コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】
ベースに嵌合されたソケットを取り外す際に、ハウジング、コンタクト及びソケットに連なるワイヤに負担をかけることなく取り外せるコネクタ構造を提供する。
【解決手段】
回路基板P1に実装されたベース30と、ワイヤW1の先端に連なったソケット10からなるコネクタ構造であって、ソケット10は、ソケットハウジング11の側面から水平方向に張出した張出し片19、19を具え、ソケット10がベース30の凹部31aに嵌め込まれた状態でソケット10を取外す際に、ソケット10に連なるワイヤW1を把持して引抜くのではなく、ソケットハウジング11に具わる張出し片19、19を指先又はピンセットで把持して引抜くことで、ソケット10をベース30から取り外す方法を採るコネクタ構造である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電気コネクタに関する。特に、回路基板に実装されたベースコネクタと、このベースコネクタに挿抜される、電線を装着した、ソケットコネクタに関する。
電子機器の小型軽量化により、コネクタの小型低背化が進んでいる。このようなコネクタの小型化は、中継タイプコネクタでは装着される電線の細線化を同時に伴う。装着される電線は一般に被覆電線であり、電線芯部のより線を絶縁ビニールで覆う構造をしている。よって、電線の細線化は、このより線の本数の減少化或いはより線の細線化に担うところが大きく、このようなより線の減少や細線化は、総体的な電線強度の低下を招く。
一方、コネクタの低背化が進むことで、回路基板に実装されたベースと、電線を装着したソケットとから成るコネクタ構造において、特許文献1記載のコネクタでは、矩形状のベースの中央部に形成された凹状の嵌合部に、ベースに比べて一回り小さい矩形状のソケットがその厚み全体を嵌め込むことで、コネクタの機械的嵌合と、コンタクトの電気的接続を確保する構造を採っている。
特開2006−128033号公報
このようなコネクタ構造では、ベースからソケットを引き抜く際に、ソケット本体はベースの凹部に埋もれていて、低背化を目標の一つに掲げていることもあり、ソケットの上面と、ベースの上面とは、同一面上にあり、嵌合部の隙間も極めて小さいものである。そのために、ソケットには指を掛けたり、把持するところが無く、唯一ソケットに連ながったワイヤに手を掛けて引き抜くこととなる。このような引き抜き方法でも、ワイヤに太さがあり、ワイヤ強度が嵌合保持力を十分に上回っている場合にはよいが、コネクタの小型化に伴って、ワイヤが細線化されるようになると、嵌合保持力の下限閾値でコンタクト保持力の設計をしていても、ワイヤの引張破断強度が嵌合保持力を下回る場合が生じてくる。
現行の携帯型電子機器に組み込まれるベース、ソケットからなるコネクタ構造では、低背化は高さ1.2mmまで進み、ソケットに連なるワイヤは、直径0.65mmが標準である。このとき、必要な嵌合保持力は、5〜6N(ニュートン)で、直径0.65mmワイヤの平均引張破断強度は8〜9N(ニュートン)であり、品質のばらつきや設計上の安全率等を考慮した場合、既に現状で、ワイヤを把持してソケットを引抜く方法の限界近くにあり、更に、今後一層の低背化が進み、ワイヤがより細線化することを考えれば、このような引抜き方法に代わる新たな方法の出現が待たれる。また、このようなワイヤを把持して引抜く方法では、ベースに対してソケットにかかる力は垂直方向に無く、こじる力がかかるものである。このような、こじる力は、合成樹脂性のソケットハウジングと、ベースハウジングとの係り合う部分や、コンタクトの嵌合部分に変形や損傷を来たすおそれを有している。
本発明は、このような問題に鑑みて創出されたものであり、回路基板に装着されたベースと、ワイヤの先端に連なったソケットであって、ソケットがベースの凹部に嵌め込まれた状態でソケットを取外す際に、ソケットに連なるワイヤを把持して引抜くのではなく、ソケットハウジングの側面から水平方向に張出した張出し片を指先又はピンセットで把持して引抜くことで、ソケットをベースから取り外す方法を採るコネクタ構造を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、(1)最初に指示する方向を明確にしておくと、回路基板の基板面を水平面とし、該水平面に対する垂直軸の天地方向の天方向を上方とし、地方向を下方とし、ソケットの前記ワイヤが延出する面を前方とし、該前方向の反対方向を後方とし、該前後軸に水平面上で直交する直交軸で前記前方向から時計回りに90度回転した方向を左方とし、該直交軸で該左方向の反対方向を右方として、回路基板に実装されたベースに装着される、前面から被覆電線を延出するソケットであって、前記ソケットは前記ソケットの少なくとも左右側面の内一側面の上辺から水平方向に張出した張出し片を具え、前記張出し片は前記ベースの上面の全部或いは一部を覆い、前記張出し片の端部は前記ベースの少なくとも左右側面の一側面と同一面近傍に延びて、前記ソケットと前記ベースとが嵌合した状態で少なくとも左右方向の内一方向から指先又はピンセットで前記端部を把持できるソケットである。更に、前記張出し片の具わる位置が、(2)前記張出し片が前記ソケットの左右両側面の後方上辺に具わる(1)記載のソケットであり、また、前記張出し片の個数が、(3)前記張出し片が前記ソケットの左右側面の内一方の側面の上辺に具わる(1)記載のソケットある。
(1)の発明では、ソケットはソケット側面の上辺から水平方向に張出した張出し片を具えていて、ソケットがベースに嵌合した状態で、この張出し片がベース側面の近傍に達することで、指先又はピンセットでソケットハウジングと一体となった張出し片を把持して引抜くことで、ソケットをベースから取り外すことができるものである。
ここで、「張出し片はソケットの側面の上辺から水平方向に張出す」とは、張出し片の上面とソケット本体の上面とが同一面上にあってよく、また、両上面に段差があってもよい。両上面が同一面上にある場合或いは、張出し片の上面がソケット本体の上面に比べて低い場合には、コネクタ高さは変わらない。また、張出し片はソケットハウジングと一体で成形してもよく、張出し片を別途成形してその後ソケットハウジングに組み付けてもよい。また、張出し片の形状は矩形状であってよいが、矩形状に限るものではなく、必要な強度と、把持に適した形のもので、ベース形状を考慮した形状を採ることができる。
ここで、「張出し片はベースの上面の全部或いは一部を覆う」とは、張出し片の大きさに関して、張出し片はベース上面のソケットが嵌め込まれた部分以外の部分の全てを覆う大きさであってよいし、また、一部を覆う大きさであってよい。また、「張出し片の端部はベースの側面と同一面近傍に延びて」とは、張出し片の張出した端部は、ベースの側面の手前で終わってもよいし、ベースの側面を越えて張出してもよい。ベースの側面を越える場合は、張出し片の把持が一層容易に行なえる。
(2)の発明では、張出し片がソケットの左右両側面の後方上辺に具わるものである。張出し片が後方に具わるので、後方に位置するコンタクトの嵌合部及びハウジングの係合部に対して効率よく挿抜力を作用させることができる。
(3)の発明では、張出し片がソケットの左右側面の一方の側面にのみ具わるものである。張出し片がソケットの片側にのみ具わるので、ソケットをベースに挿入する際、誤った方向の嵌合を未然に防ぐ機能を有する。
ソケットに張出し片を具えることで、コネクタの低背化を妨げることなく、ベースの凹部に嵌合されたソケットを取り外す際、ワイヤ及びハウジング又はコンタクトに損傷を与えることなく、ソケットをベースから引抜くことができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の第1の実施形態によるソケットとベースについて図1から図7を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態によるワイヤに連結するソケットと、回路基板に実装されたベースとが嵌合した状態の外観斜視図である。図2は、同じくソケットとベースとを挿抜線上で分離した状態の外観斜視図である。図3は、同じく図2のソケットを反転させた状態の外観斜視図である。図4は、同じく図2のベースを反転させた状態の外観斜視図である。図5の(a)は、同じくソケットコンタクトの外観斜視図であり、(b)は、ソケットハウジングにソケットコンタクトを装着した状態の断面図である。図6の(a)は、同じくベースコンタクトの外観斜視図であり、(b)は、ベースハウジングにベースコンタクトを装着した状態の断面図である。図7は、ソケットコンタクトとベースコンタクトが嵌合した状態の断面図である。
本発明の第1の実施形態によるコネクタ構造は、ソケット10とベース30とから成る。ソケット10は、絶縁性の樹脂成形品のソケットハウジング11と、ソケットハウジング11に固定される、導電性の金属帯状体に曲げ加工を加えて形成されるソケットコンタクト12とを有する。ベース30は、絶縁性の樹脂成形品のベースハウジング31と、ベースハウジング31に固定される導電性の金属帯状体に打ち抜き加工を加えて形成されるベースコンタクト32とを有する。ここで、指示する方向を明確にするために、図1、図2で方向の定義付けをしておく、ワイヤW1が延出する軸上で手前を前、これに反対する方向を後、この軸に水平面上で交差する軸上で紙面に向かって右手を右、これに反対する方向を左、そしてこれら2軸に直交する軸上で上方及び下方を定義する。
<ソケット>
図1から図3を参照してソケットについて説明する。ソケット10に具わるソケットハウジング11は、箱体状の樹脂成形品で、前方には、ワイヤW1が進入する開口部15が具わり、開口部15の奥(後方)には、ワイヤW1に連結したソケットコンタクト10を収容する収容室16を具える。第1の実施形態では、開口部15及び収容室16は、左右方向に2個並置している。また、後方には、収容室16の後端を塞ぐ後壁14が具わり、後壁14には、ベース30と嵌合する際に、ベース30の対応する部分と嵌め合う嵌合凸部14a、14a及びここから突起し、ベース30の対応する部分と係合する係合凸部14b、14bが具わる(後方ロック機構)。また、ソケットハウジング11の左右側面には、垂直に立設する側壁12、13が具わり、側壁12,13には、ベース30と嵌合する際に、ベース30との嵌め合い状態を固定するための嵌合凸部12a、13aが具わる(側方ロック機構)。更に、下面は平坦な底壁17で区画され、底壁17の後方にはベースコンタクト40が進入するための溝17a、17aが形成されている。この溝17a、17aは底壁17から連なり直角に立ち上がる後壁14に亘って形成されている。
次に、ソケットハウジング11の上面について説明する。上面は、底壁17に平行する天壁18で区画されている。天壁18には、ソケットコンタクト20を固定するためのランス孔18a、18aが穿設されている。また、天壁18の後方には、側壁12、13の上辺から水平方向に張出した矩形状の張出し片19、19を一体的に具える。張出し片19、19は、ソケット10がベース30の凹部31aに嵌合した際、ベース30の側壁32、33及び後壁34の上面の切り欠きによって形成された窪み39、39に収まる。このとき、張出し片19、19は、その肉厚が窪み39、39の凹部の深さに相当するので、張出し片19、19を具えたことによって、ソケット10とベース30との嵌合高さを変えることはない。また、張出し片19、19の左右方向の張り出しの端部は、側壁32、33の側面よりやや突出した所に位置する。よって、張出し片19、19の端部は、指先或いはピンセットに掛かり易い状態に位置している。
次に、図5を参照してソケットコンタクト20について説明する。ソケットコンタクト20は、金属の帯状体を成形して、一端にワイヤW1に接続する接続部20aと、この接続部20aから一体的に連なり対応するベースコンタクト30に接触する接触部20dとを具える。接続部20aは、ワイヤW1の芯線を圧着するワイヤバレル20bと、被覆部を固定するインシュレーションバレル20cとを有する。接触部20dは、幅方向中央部に長手方向に亘る打ち抜き加工により形成された切抜き20eを設け、接触部20dの長手方向の真中当たりで180度の曲げ戻しの成形によって曲率部20fを形成することで、先の切抜き20eと、この曲率部20fとから垂直方向に板状のものを懐深く挟持し得るガイド20hを形成している。また、この切抜き20eの切断面からガイド20hを臨む方向に一対の突起20g、20gを具えている。このようにして形成されたガイド20hは、ベースコンタクト40をガイドし、一対の突起20g、20gは、このベースコンタクト40を挟持することで、ソケットコンタクト20と、ベースコンタクト40との間で電気的機械的接続状態を形成する。
<ベース>
次に、図1、図2及び図4を参照してベースについて説明する。ベース30は、絶縁性の合成樹脂から成るベースハウジング31と、ベースハウジング31に固定される金属の帯状体からなるベースコンタクト40とを具える。
ベースハウジング31は底面に底壁37を具え、この底壁37の左右側面に側壁32,33と、後面に後壁34とを立設し、更に前面には、左右側壁32,33間に亘る開口部35を形成している。底壁37と、左右側壁32、33及び後壁34とで窪み形状の凹部31aを形成している。このようにして形成された凹部31aは、ソケット10を嵌め込むための窪みである。また、側壁32、33には、ソケットハウジング11の側壁12、13に具わる嵌合凸部12a、13aに係合する嵌合凸部32a、33aが具わり、前方端には、回路基板P1との接続を補強する補強タブ36B、36Bを圧入するための圧入孔36A、36Aを具える。更に、後壁34には、ソケットハウジング11に具わる嵌合凸部14a、14a及び係合凸部14b、14bに係合する嵌合凹部34a、34a及び係合凸部34b、34bを具え、更に、平板状のベースコンタクト40を圧入によって固定するための貫通孔36、36を具える。ベースハウジング31は、張出し片19、19に重なる部分は切欠かれていて凹状の窪み39、39を形成している。
次に、図6を参照してベースコンタクト40について説明する。ベースコンタクト40は、金属の帯状体を切抜いて形成された略L字状の金属片である。本実施形態では、基材に銅合金を使用し、ニッケルめっき下地に、表面を金めっきで保護した構成である。ベースコンタクト40は、略L字状の短片側は回路基板P1と、はんだによる接続をし、略L字状の長辺側はソケットコンタクト20の接触部20dの切抜き20eと、屈曲部20fとで形成されたガイド20hに嵌合し、切抜き20eの切断面に具わる突起20g、20gに挟持されることで、ベースコンタクト40と、ソケットコンタクト20との間で、電気的機械的接続状態が形成される。
<嵌合>
次に、図1、図2及び図7を参照してソケット10と、ベース30との嵌合について説明する。ソケット10は、ベース30の中央部に形成された窪み凹部31aに全体が嵌まり込む。この嵌合の際、ソケットハウジング11の側壁12、13に形成された突起状の嵌合凸部12a、13aと、ベースハウジング31の側壁32、33に形成された窪み状の嵌合凹部32a、33aとが対応し、挿入時、当接しながら突起を乗り越え嵌合状態に至る(側方ロック機構)。また、ソケットハウジング11の後壁14に形成された嵌合凸部14a、14aにある突起状の係合凸部14b、14bと、ベースハウジング31の後壁34に形成された嵌合凹部34a、34aにある突起状の係合凸部34b、34bとが対応し、挿入時、互いに反力を受けながら突起を乗り越え嵌合状態に至る(後方ロック機構)。更に、挿入段階で、ソケット10に固定されているソケットコンタクト20の接触部20dに形成された切溝状のガイド20hと、ベース30に固定されているベースコンタクト40の切刃状の接触部40bとが対応し、接触部40bがガイド20hに嵌り込む。このとき、切欠き20eの切断面から延出する一対の突起20g、20gは、切刃状の接触部40bの腹部を表裏から挟持する。このベースコンタクト40の接触部40bをソケットコンタクト20の接触部20bが挟持する状態によってソケットコンタクト20及びベースコンタクト40間に信頼性の高い電気的接続状態が生じることとなる。
ここで、嵌合状態のソケット10及びベース30間の嵌合保持力について説明する。上述したようにソケット10及びベース30は、嵌合した状態で側壁12、13及び32、33に具わる側方ロック機構と、後壁14及び34に具わる後方ロック機構、及びソケットコンタクト20及びベースコンタクト40間に作用する挟持力との総和による嵌合保持力を得ている。ソケット10及びベース30間の嵌合保持力は、電子機器の振動や予期せぬ落下等の衝撃による電気回路の瞬断(瞬間的な断絶)や断絶から電子機器を守るためにも少なくとも本実施形態では、5〜6N(ニュートン)の力を確保するように、それぞれのロック強度や挟持強度を調節している。
一方、電子機器の低背化によってコネクタの低背化も進み、本実施の形態では、ソケット10と、ベース30との嵌合コネクタ高さは1.2mmであり、装着されるワイヤ径は0.65mmである。このようなワイヤの細線化によってワイヤ強度(引張破断強度)は低下し、0.65mm径では通常8N(ニュートン)前後である。この数値を通常の品質のばらつきや、設計上の安全率を考慮してみると、嵌合保持力に対してワイヤ強度はもはや限界に近い段階にきており、従来品のようにワイヤを把持してベース30からソケット10を抜き離すことは困難に成ってきている。
次に、ソケットハウジング11に具わる張出し片19、19について説明する。張出し片19、19は、ソケットハウジング11の上面でワイヤW1が進入する反対側の両隅部に一対具わり、ソケットハウジング11の表面と面を一にする。その面の広がりは、ベースハウジング31の側面及び後面から張出した位置に及ぶ。ベースハウジング31は、張出し片19、19に重なる部分は切欠かれていて窪み39、39を形成している。
このようにして具わる張出し片19、19は、コネクタの低背化を妨げることなく、又コネクタの投影面積の小型化を妨げることなく、ソケット10の把持部としての機能を有するものであり、把持の方法も、空間的余裕のない細かなポイントを定めて把持点とするものではなく、比較的空間的余裕のあるソケット10と、ベース30との嵌合状態のコネクタの周囲から凡その目安をつけて微調整をしつつ把持先を狭めていくことで、張出し片19、19の端部に接触することができるものであり、この接触状態から把持し、続いて上方に引抜き力を加えることで、ワイヤW1に負荷を加えることなくソケット10をベース30からスムーズに取外すことができるようになる。
また、張出し片19、19は、ソケットハウジング11の側壁12、13の上辺後方よりから張出すので、張出し片19、19を把持して引抜き力を加えた際に、その力が後方に位置する後方ロック機構及び側面の後方よりに位置する側方ロック機構に効率よく伝わり、更に後方位置で嵌合するソケットコンタクト20とベースコンタクト40の嵌合部にも差し込み方向に対してほぼ同一線方向に力がかかるので、両コンタクト20及び40に無理な力を加えることなく、嵌合状態を解くことができるものである。
更に、ソケット10と、ベース30とが嵌合した際、張出し片19、19は、ベース30の側壁32、33及び後壁34とが交差する隅部を切欠いた窪み39、39に収まるので、誤ってワイヤW1にワイヤW1が進入する方向と逆方向に力が掛かった場合、張出し片19、19の前面部19cが窪み39、39を形成する側壁32、33の縦壁に衝突しソケット10がベース30から誤って抜けるのを防ぐことができる。
次に、図8、図9を参照して第2の実施形態について、及び図10、図11を参照して第3の実施形態について説明する。構成要素で第1の実施形態と共通するものは、第1の実施形態で用いた記号と同じ記号を使用し、作用、機能が対応するものは、第2実施形態の場合には、第1の実施形態で用いた記号に先頭に1を加えた記号を新たに使用し、第3の実施形態の場合には、第1の実施形態で用いた記号に先頭に2を加えた記号を新たに使用する。
第2の実施形態によるソケット110のソケットハウジング111に具わる張出し片119、119は、ベース30の両側面に具わる側壁32、33の上面を全面覆うように張出し、補強タグ36Bを固定する貫通孔36Aを中心にしたその周囲に重なる部分を逃がすようにして矩形状の窓119d、119dが設けられている。また、張出し片119、119は、その先端部がベース30の側壁32、33を越えて張出している。
この第2の実施形態による張出し片119、119によれば、張出し片119、119に重なるベース30に具わる側壁32、33の上面は、張出し片119、119の厚み相当分の厚みが切欠かれていて、張出し片119、119を具えたことによるコネクタの高さに増加は生じない。また、張出し片119、119は、平面上の広がりが大きく、前後方向に亘る長さも長いので、指先やピンセットでの把持が容易であって、ワイヤW1を把持することなく、ソケット110をベース30から容易に引抜くことができる。
次に、図10、図11を参照して第3の実施形態について説明する。第3の実施形態によるソケット210のソケットハウジング211に具わる張出し片219は、第2の実施形態では、両側に具わっていた張出し片119、119の片側の張出し片119が無い状態で、片側に具わる張出しのみから成る。張出し片219がソケットハウジング211の片側面にのみ具わるので、嵌合方向の方向性が明確になり、嵌合の際、ベース30に対してソケット210の挿入方向を天地逆転にした場合、挿入初期段階にその誤りに気づき、無理な誤挿入によるコネクタの変形、破損を未然に回避することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施可能である。
本発明の第1の実施形態によるワイヤに連結するソケットと、回路基板に実装されたベースとが嵌合した状態の外観斜視図である。 同じくソケットとベースとを挿抜線上で分離した状態の外観斜視図である。 図2のソケットを反転させた状態のソケットの外観斜視図である。 図2のベースを反転させた状態のベースの外観斜視図である。 (a)は本発明の第1実施形態によるソケットコンタクトの外観斜視図である。(b)はソケットハウジングにソケットコンタクトを装着した状態の断面図である。 (a)は同じくベースコンタクトの外観斜視図である。(b)はベースハウジングにベースコンタクトを装着した状態の断面図である。 同じくソケットコンタクトとベースコンタクトとが嵌合した状態のコネクタの断面図である。 本発明の第2の実施形態によるワイヤに連結するソケットと、回路基板に実装されたベースとが嵌合した状態の外観斜視図である。 同じくソケットとベースとを挿抜線上で分離した状態の外観斜視図である。 本発明の第3の実施形態によるワイヤに連結するソケットと、回路基板に実装されたベースとが嵌合した状態の外観斜視図である。 同じくソケットとベースとを挿抜線上で分離した状態の外観斜視図である。
符号の説明
10、110、210 ソケット
11、111、211 ソケットハウジング
12、13 側壁
14 後壁
15 開口部
16 収容室
17 底壁
18 天壁
19、119、219 張出し片
20 ソケットコンタクト
30 ベース
31 ベースハウジング
32、33 側壁
34 後壁
35 開口部
36 圧入孔
37 底壁
38 天壁
39 窪み
40 ベースコンタクト
P1 回路基板
W1 ワイヤ

Claims (3)

  1. 最初に指示する方向を明確にしておくと、
    回路基板の基板面を水平面とし、
    該水平面に対する垂直軸の天地方向の天方向を上方とし、地方向を下方とし、
    ソケットのワイヤが延出する面を前方とし、
    該前方向の反対方向を後方とし、
    該前後軸に水平面上で直交する直交軸で前記前方向から時計回りに90度回転した方向を左方とし、
    該直交軸で該左方向の反対方向を右方として、
    回路基板に実装されたベースに装着される、
    前面から被覆電線を延出するソケットであって、
    前記ソケットは前記ソケットの少なくとも左右側面の内一側面の上辺から水平方向に張出した張出し片を具え、
    前記張出し片は前記ベースの上面の全部或いは一部を覆い、
    前記張出し片の端部は前記ベースの少なくとも左右側面の一側面と同一面近傍に延びて、
    前記ソケットと前記ベースとが嵌合した状態で少なくとも左右方向の内一方向から指先又はピンセットで前記端部を把持できるソケット。
  2. 前記張出し片が前記ソケットの左右両側面の後方上辺に具わる請求項1記載のソケット。
  3. 前記張出し片が前記ソケットの左右側面の内一方の側面の上辺に具わる請求項1記載のソケット。
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JP2011171073A (ja) * 2010-02-17 2011-09-01 Kel Corp 電気コネクタ
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