JP2010140884A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】挿脱操作性が良く、嵌合抜けの発生しにくいコネクタを提供する。
【解決手段】レセプタクル１の前端部の内面にはバネ１３が配置され、後端部にはコ字状のプラグ固定部１５が形成されている。プラグ２をプリント基板４に沿わせ、レセプタクルの下部に設けられた挿入口１６に向けてＡ方向に挿入する。ガイド１４に沿って先端部が上昇しＢ方向に移動し、バネ１３を押し込む。この状態でプラグ２の突起部２２をＣ方向に持ち上げる。プラグ２が水平になり、バネ１３によりＤの方向に押し返され、プラグ固定部１５とプラグ２のケーブル３側の端部１５３が嵌合し保持される。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板間を接続するツイストペアケーブルや細線同軸ケーブル用コネクタのような小形のロック機構付コネクタに関する。

（従来例１）
従来、ボディを保持する金属製取り付け板にロック用バネ片を一体に形成したソケットと、このロック用バネ片に形成された突部と嵌合する凹部が形成されたプラグとよりなるコネクタ構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
図９は、従来例１のコネクタ構造に用いられたプラグで、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
図において、５１はボディ、５２はボディ５１を囲むように被されて取り付けられた取り付け板である。ボディ５１上面には窓５３が形成され、取り付け板５２の、ボディ５１上面に位置する部分には、ボディ５１の窓５３を介して開口５４に臨むようにロック用のバネ片５５が一体に形成されている。
ロック用のバネ片５５はボディ５１の前後方向に伸長されて、その遊端がボディ５１の前面側とされ、図９（ｂ）に示したように、開口５４に突出する方向に、その基部において取り付け板５２の板面に対して角度θ１で折り曲げられ、さらに中間部において角度θ２ （θ２ ＞θ１ ）となるように折り曲げられた後、その遊端部が折り返されており、この開口５４に突出する折り返し部が相手方ソケットの挿入部に設けられた凹部と係合する突部５６とされる。
このように、従来のコネクタは、ボディに対して折り曲げられたバネ片に突部を形成し、この突部と相手方ソケットの挿入部に設けられた凹部とを係合することによってロック機構付コネクタを実現していた。

（従来例２）
また従来、支持・補強部材に係合突起を形成したプラグコネクタと、コネクタハウジングに、この係合突起と勘合するための系合穴部を形成されたレセプタクルコネクタよりなるコネクタ構造が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
図１０は、従来例２のコネクタ構造を示す斜視図である。
図において、プラグコネクタ６０をレセプタクルコネクタ７０のコネクタハウジング７１の両側壁７１ａ、７１ｂに形成された係合穴部７２に係合してプラグコネクタ６０のコネクタハウジング７１からの抜けを防止するための係合突起６３を形成されている。
このように、従来のコネクタは、支持・補強部材に係合突起を形成し、この係合突起とレセプタクルコネクタのコネクタハウジングに形成された系合穴部とを嵌合することによってロック機構付コネクタを実現していた。

特開平１０−３２０４３号公報 特開２００５−９３２６９号公報

しかしながら、特許文献１記載のコネクタは、ボディに対して折り曲げられたバネ片に突部を形成し、この突部と相手方ソケットの挿入部に設けられた凹部とを係合し、バネ片によるボディ上下方向の力を利用してロックしているので、ソケットの抜脱方向に対しての力は弱く、ソケットに接続されたケーブルにソケットの抜脱方向の力が加わった場合、ソケット抜けが発生しやすいという問題があった。
また、特許文献２記載のコネクタは、係合穴部５２と係合突起で抜け防止を行っているが、嵌合時に操作部が外部にない為、抜脱時の操作性が悪いという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、嵌合位置において抜けが発生しにくく、抜脱時の操作性がよいコネクタを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、プリント基板に実装されコンタクトピンを備えた略直方体状のレセプタクルと複数本のケーブルが長手方向に並べて接続されるプラグから構成され、前記レセプタクルに前記プラグを挿入することによって、前記プリント基板と前記ケーブルを電気的に接続するコネクタであって、前記レセプタクルは、このレセプタクルの前端部の内面に固定され前記プラグ挿入時に前記プラグの先端部によって押圧され収縮することによって前記プラグへの挿入を可能にするとともに前記プラグとの嵌合時において前記プラグを前記レセプタクルの後部側に押し戻すバネと、前記レセプタクルの後端部に形成され前記プラグの上下方向および抜脱方向の移動を規制する断面コ字状のプラグ固定部と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、前記レセプタクルは、前記プラグの厚さの略２倍の高さを有し、前記プラグを挿入する挿入口が下部に形成され、前記プラグ挿入時に前記プラグを前記レセプタクルの上部に摺動案内する傾斜部および前記プラグの先端部を支える平坦部を有するガイド部を有し、前記コンタクトピンは、略Ｌ字状を成し、前記プラグの接続端子と接続するプラグ側接続端子が前記レセプタクルの上部内面に固定されていることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、前記プラグは、前記プラグのケーブル側下部に前記プラグ固定部と嵌合する切り欠き部が形成されていることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、前記レセプタクルは、前記プラグの厚さと同程度の高さを有し、前記プラグを挿入する挿入口が上部に形成され、前記プラグとの嵌合時において前記プラグの上下方向の動きを規制する断面コ字状のプラグ固定部を前記レセプタクルの前端部および後端部に備えたことを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、前記プラグは、前記挿入口から前記プリント基板に対して所定の傾きを持って挿入され、挿入時における前期前端部のプラグ固定部と前期プラグ先端部との干渉を防止するための切り欠きを前期プラグ先端部上面に備えたことを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、前記切り欠きは、くの字状の形状を成し、切り欠き角度は、前記プラグの挿入時に前記後端部のプラグ固定部と前記プラグのケーブル側の端部が干渉せずに挿入できる最小の角度であることを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、前記コンタクトピンの一方の端部には前記プリント基板と電気的に接続するための実装側接続端子が形成され、もう一方の端部には前記プラグの接続端子を接続するプラグ側接続端子が形成され、前記嵌合時において、前記コンタクトピンがもつバネ特性による接触圧によって前記プラグ側接続端子と前記プラグの接続端子を接続することを特徴としている。
また、請求項８に記載の発明は、前記プラグは、ケーブル側上部に、プラグ挿脱時においてプラグ挿入方向の力を加えるための突起部を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、レセプタクルは、プラグとの嵌合時においてこのプラグをレセプタクルの後端部側に押し戻すバネと、後端部にプラグの上下方向の動きを規制する断面コ字状のプラグ固定部を備えているので、プラグの抜けの発生しにくいコネクタが実現できる。

請求項２に記載の発明によると、レセプタクルの形状の一つは、プラグ挿入時にプラグをレセプタクルの上部に摺動案内するガイド部をもつので、挿入時に複雑な操作なく容易にプラグの挿入を実現できる。

請求項３に記載の発明によると、プラグにプラグ固定部と嵌合する切り欠き部が形成されているのでコネクタの高さ方向の距離を小さくでき小型のロック機構付コネクタが実現できる。

請求項４に記載の発明によると、レセプタクルがプラグの厚さと同程度の高さを有し、プラグを挿入する挿入口が上部に形成し、プラグとの嵌合時においてプラグの上下方向の動きを規制する断面コ字状のプラグ固定部をレセプタクルの前端部および後端部に備えれば、小形のコネクタが実現できる。

請求項５に記載の発明によると、プラグの先端部に、レセプタクルの先端面との干渉を防止するための切り欠きを備れば、レセプタクル上部に形成した挿入口から挿入が可能になり薄型のコネクタが実現できる。

請求項６に記載の発明によると、切り欠き角度をプラグの挿入時に後端部のプラグ固定部とプラグのケーブル側の端部が干渉せずに挿入できる最小の角度にすれば、切り欠きの深さが最小限に抑えられるので、プラグの機械的強度が大きく損なうことなく薄型のコネクタが実現できる。

請求項７に記載の発明によると、コンタクトピンは嵌合時において、コンタクトピンがもつバネ特性による接触圧によってプラグ側接続端子とプラグの接続端子を接続すれば、簡単な構造でケーブルとプリント基板の電気的接続を実現できる。

請求項８に記載の発明によると、プラグのケーブル側上部にプラグ挿脱時において挿脱方向に力を加えるための突起部を備えればコネクタ挿脱時にプラグの操作が容易になる。

本発明の第１実施例を示すロック機構付コネクタのフリー状態を示す斜視図 本発明の第１実施例のコネクタのロック状態を示す斜視図 本発明の第１実施例のコネクタの挿脱動作とロック機構を示す側面図 本発明の第２実施例を示すロック機構付コネクタのフリー状態を示す斜視図 本発明の第２実施例のロック時の嵌合の状態を示す側面図 本発明の第３実施例を示すロック機構付コネクタのフリー状態を示す斜視図 本発明のコネクタの第３実施例のロック状態を示す斜視図 本発明のコネクタの第３実施例の挿脱動作とロック機構を示す側面図 従来例１のコネクタ構造に用いられたプラグで、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図 従来例２のコネクタ構造を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１本発明の第1実施例を示すロック機構付コネクタのフリー状態を示す斜視図、図２は、ロック状態を示す斜視図である。

図１において、１はプリント基板に実装する略長方形状のレセプタクルであり、２は複数本のケーブルが長手方向に並べてアセンブリされ、レセプタクル１に挿入することでケーブル３とプリント基板内信号を接続するプラグである。１６はレセプタクル下部に設けられた挿入口であり、ここよりプラグ２を挿入する。２２はプラグ上面に設けられた突起部であり、プラグ両端を除いて中央部に設けられる。１４はプラグ挿入時にプラグ２をレセプタクル１の上部に摺動案内するガイド部、１５は嵌合時においてプラグ２の上下方向および抜脱方向への移動を規制する断面コ字状のプラグ固定部である。本発明のコネクタはレセプタクル１とプラグ２にて構成される。
図２に示すようにロック状態ではプラグ２はレセプタクルの上部に位置した状態で固定される。

図３は、本発明のコネクタの挿脱動作とロック機構を示す側面図である。
図において、４はプリント基板、１０はレセプタクル１に固定されたコンタクトピンである。コンタクトピン１０は略Ｌ字状を成し、レセプタクルの上部内面に固定され、プラグ２の接続端子２１と接続されるプラグ側接続用端子１１とプリント基板に半田付けして接続される実装側接続端子１２を備えている。

プラグ側接続用端子１１と実装側接続端子１２は導通しており、コンタクトピン１０をレセプタクル１内に複数配置することで多芯コネクタを実現している。１３はプラグ２の抜脱方向にプラグを押圧するバネ、１４はガイド部、１５はプラグ固定部である。バネ１３、ガイド部１４およびプラグ固定部１５はこれら３つの構成部位によりプラグ２の挿脱及びロック機構を実現している。また、２１はプラグ２に設けられた接続用端子でありプラグ内の長手方向に並べて配置されケーブル３と接続用端子２１はプラグ２内部で導通している。

本コネクタの挿脱動作について図３を用いて説明する。
先ず、挿入の動作について説明する。
図３（ａ）はコネクタの抜去（フリー）状態を示し、プラグ２の突起部２２を持ち、プリント基板４に沿わせてＡ方向にスライドさせて、レセプタクル１の下部に配置された開口部である挿入口１６からプラグ２を挿入する。

次に、図３（ｂ）に示すようにプラグ２はレセプタクル１のガイド１４に沿って先端部が上昇してＢ方向に移動し、バネ１３を押し込む。プラグ２はバネ１３を押し込むことによりレセプタクル１のプラグ固定部１５の端部１５１よりも内部まで入り込む。この状態でプラグ２の突起部２２をＣ方向に持ち上げるとプリント基板４に対してプラグ２が水平になる（図３（ｃ）参照）。

この時点でレセプタクル１のプラグ側接続端子１１とプラグ２の接続端子２１が接触し電気的に接続された状態になる。水平になったプラグ２は、バネ１３によりＤの方向（抜脱方向）に押し返され、レセプタクル１の上部にあるプラグ固定部１５とプラグ２のケーブル側の端部が嵌合しコネクタ挿入状態にて保持される（図３（ｄ）参照）。

この状態においてプラグ２はケーブルの引っ張り方向にはレセプタクル１のプラグ固定部１５によって抜脱方向への移動が規制される為、強固なロック機構を実現できる。反ケーブル側の端部（先端部）は、コンタクトピンがもつバネ特性によって下向きの力が加わっているが、ガイド１４の平坦部１４１で支えられ固定されている。

次に、抜去動作について説明する。前記挿入動作の逆の動作を行う。
すなわち、プラグ２の突起部２２を持ちプラグ２を図３（ｃ）に示したＤと逆方向に押し込む。これによってバネ１３が縮み、プラグ固定部１５とプラグ２のケーブル側の端部の嵌合が外れる。

次に、図３（ｂ）に示したＣ方向と逆方向に突起部２２を下げ、プラグ２を斜めにし、Ｂ方向と逆方向に突起部２２を引き抜くことで図３（ａ）に示す抜去状態になる。

このように本コネクタの抜去については一度ケーブル引出し方向と逆に押し込む動作が必要となる為、嵌合位置において抜けの発生しにくい確実なロック機構を実現できる。
また、プラグが突起部を備えているのでコネクタ挿脱時にプラグの操作が容易になる。

図４本発明の第２実施例を示すロック機構付コネクタのフリー状態を示す斜視図である。
図において２３は、プラグ２のケーブル側の両下端に形成した切り欠き部である。切り欠き部２３はプラグ２のケーブル側下部にプラグ固定部１５と嵌合するように形成されている。本実施例が第１実施例と異なる点はプラグ２に切り欠き部２３を形成した点である。

図５はロック時の嵌合の状態を示す側面図である。
図においてｈ１はプリント基板４の上面からプラグ固定部１５の下端までの距離、ｈ２はプラグ固定部１５の下端からレセプタクル１の上面までの距離である。ｈ１については、プラグ挿脱時にプラグ固定部１５の下端に接触しないよう実施例１の場合と同様な距離が必要となるが、ｈ２については切り欠き部２３をプラグ固定部１５と嵌合させることによってその距離を短くすることができる。

このように、本実施例ではプラグに切り欠き部を形成したので、コネクタの高さ方向の距離を小さくでき小型のロック機構付コネクタが実現できる。

図６本発明の第３実施例を示すロック機構付コネクタのフリー状態を示す斜視図、図７は、ロック状態を示す斜視図である。

図６において、１０１はプリント基板に実装するレセプタクルであり、１０２はケーブル３をアセンブリしレセプタクル１０１に挿入することでケーブル３とプリント基板内信号を接続するプラグである。１１６はレセプタクルに設けられた挿入口であり、ここよりプラグ１０２を挿入する。１２２はプラグ上面に設けられた突起部であり、プラグ両端を除いて中央部に設けられる。

１１５は嵌合時においてプラグ１０２の上下方向および抜脱方向への移動を規制する断面コ字状のプラグ固定部で、１１５Ａはレセプタクルの後端部に形成されたプラグのケーブル側を固定するプラグ固定部、１１５Ｂは前端部に形成されたプラグの先端部を固定するプラグ固定部である。
図７に示すようにロック状態では、プラグ１０２はレセプタクル１０１のプラグ固定部１１５Ａ、１１５Ｂにより、内部に固定された状態となる。

図８は、本発明のコネクタの挿脱動作とロック機構を示す側面図である。
図において、４はプリント基板、１１０はレセプタクル１０１に固定されたコンタクトピンである。コンタクトピン１１０は略Ｉ字状を成し、プラグの接続端子１２１と電気的に接続するためのプラグ側接続端子１１１を備えている。そして、コンタクトピン１１０をレセプタクル１０１内に複数配置することで多芯コネクタを実現している。ケーブル３とプラグの接続端子１２１はプラグ１０２内部で接触し導通している。
また、１３はプラグ１０２の抜脱方向にプラグを押圧するバネ、１１５Ａ、１１５Ｂはプラグ固定部である。本発明のコネクタは、バネ１３およびプラグ固定部１１５Ａ、１１５Ｂによりプラグ１０２の挿脱及びロック機構を実現している。

本コネクタの挿脱動作について図８を用いて説明する。
先ず、挿入の動作について説明する。
図８（ａ）はコネクタの抜去（フリー）状態を示し、プラグ１０２の突起部１２２を持ち、Ａ方向にスライドさせて、レセプタクル１０１に配置された開口部である挿入口１１６からプラグ１０２を挿入する。

次に、図８（ｂ）に示すようにプラグ１０２はレセプタクル１０１の挿入口１１６に沿ってプリント基板４に対して所定の傾きを持って先端部をＡ方向に移動し、バネ１１３を押し込む。ここで１２３はプラグ固定部１１５Ｂとプラグ１０２の先端部上面との干渉を防ぐためのくの字状の切り欠きである。θａは切り欠き角度で、切り欠きの深さが出来るだけ小さくなるように、プラグの挿入時に後端部のプラグ固定部１１５Ａとプラグのケーブル側の端部１５３が干渉せずに挿入できる最小の角度にしてある。θａは、プラグ１０２を最もＡ方向に押し込んだ時のプラグ１０２とプリント基板４との成す角度θｂに等しい。

このように、切り欠き１２３の切り欠き角度θａは、プラグ１０２が図８（ｂ）の状態のとき、プラグ１０２とプリント基板４が成す角θｂと等しい角度となるように形成されている。このように構成することで、切り欠きの深さが最小限に抑えられるので、プラグの機械的強度が大きく損なうことなく薄型のコネクタが実現できる。

プラグ１０２はバネ１３を押し込むことによりレセプタクル１０１のプラグ固定部１１５Ａの端部１５２よりも内部まで入り込む。この状態でプラグ１０２の突起部１２２をＢ方向に押し下げるとプリント基板４に対してプラグ１０２が水平になる（図８（ｃ）参照）。

この時点でプラグ側接続端子１１１とプラグ１０２の接続端子１２１が接触し電気的に接続された状態になる。水平になったプラグ１０２は、バネ１３によりＣ方向に押し返され、プラグ固定部１１５Ａとプラグのケーブル側の端部１５３が嵌合しコネクタ挿入状態にて保持される（図８（ｄ）参照）。

この状態においてプラグ１０２はケーブルの引っ張り方向にはレセプタクル１０１のプラグ固定部１１５によって抜脱方向への移動が規制される為、強固なロック機構を実現できる。反ケーブル側の端部（先端部）は、コンタクトピン１１０がもつバネ特性によって上向きの力が加わっているが、プラグ固定部１１５Ｂで支えられ固定されている。

次に、抜去動作について説明する。前記挿入動作の逆の動作を行う。
すなわち、プラグ１０２の突起部１２２を持ちプラグ１０２を図８（ｃ）に示したＣと逆方向に押し込む。これによってバネ１３が縮み、プラグ固定部１１５Ａとプラグ１０２のケーブル側の端部１５３の嵌合が外れる。

次に、図８（ｂ）に示したＢ方向と逆方向に突起部１２２を持ち上げ、プラグ１０２を斜めにし、Ａ方向と逆方向に突起部１２２を引き抜くことで図８（ａ）に示す抜去状態になる。

このように本コネクタの抜去については一度ケーブル引出し方向と逆に押し込む動作が必要となる為、嵌合位置において抜けの発生しにくい確実なロック機構を実現できる。
また、プラグが突起部を備えているのでコネクタ挿脱時にプラグの操作が容易になる。

本発明のコネクタは基板間を接続するツイストペアケーブルや通信ラインや入出力信号などの信号線に使用する細線同軸ケーブルのコネクタに適用できる。また、狭小スペースに配置するような小形の機器に実装する際にもコネクタ外部にロック機構がないため、隣接したコネクタ配置が可能となり、ケーブルの可動性と狭小スペースへの配置が要求される移動体ロボットのケーブルのコネクタにも適用できる。

１ レセプタクル
１０ コンタクトピン（接続ピン）
１０１ レセプタクル
１０２ プラグ
１１０ コンタクトピン（接続ピン）
１１、１１１ プラグ側接続端子
１２ 実装側接続端子
１２２ 突起部
１２３ 切り欠き部
１３ バネ
１４ ガイド
１４１ 平坦部
１５、１１５、１１５Ａ、１１５Ｂ プラグ固定部
１５１、１５２ プラグ固定部の端部
１５３ プラグのケーブル側の端部
１６、１１６ 挿入口
２ プラグ
２１、１２１ 接続端子
２２ 突起部
２３ 切り欠き部
３ ケーブル
４ プリント基板

Claims (8)

1. プリント基板に実装されコンタクトピン（１０）を備えた略直方体状のレセプタクル（１）と複数本のケーブル（３）が長手方向に並べて接続されるプラグ（２）から構成され、前記レセプタクルに前記プラグを挿入することによって、前記プリント基板と前記ケーブルを電気的に接続するコネクタであって、
   前記レセプタクルは、このレセプタクルの前端部の内面に固定され前記プラグ挿入時に前記プラグの先端部によって押圧され収縮することによって前記プラグへの挿入を可能にするとともに前記プラグとの嵌合時において前記プラグを前記レセプタクルの後部側に押し戻すバネ（１３）と、前記レセプタクルの後端部に形成され前記プラグの上下方向および抜脱方向の移動を規制する断面コ字状のプラグ固定部（１５）と、を備えたことを特徴とするコネクタ。
2. 前記レセプタクルは、前記プラグの厚さの略２倍の高さを有し、前記プラグを挿入する挿入口（１６）が下部に形成され、前記プラグ挿入時に前記プラグを前記レセプタクルの上部に摺動案内する傾斜部および前記プラグの先端部を支える平坦部を有するガイド部（１４）を有し、前記コンタクトピンは、略Ｌ字状を成し、前記プラグの接続端子と接続するプラグ側接続端子（１１）が前記レセプタクルの上部内面に固定されていることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
3. 前記プラグは、前記プラグのケーブル側下部に前記プラグ固定部（１５）と嵌合する切り欠き部（２３）が形成されていることを特徴とする請求項２記載のコネクタ。
4. 前記レセプタクルは、前記プラグの厚さと同程度の高さを有し、前記プラグを挿入する挿入口（１１６）が上部に形成され、前記プラグとの嵌合時において前記プラグの上下方向の動きを規制する断面コ字状のプラグ固定部（１１５）を前記レセプタクルの前端部および後端部に備えたことを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
5. 前記プラグは、前記挿入口から前記プリント基板に対して所定の傾きを持って挿入され、挿入時における前期前端部のプラグ固定部と前期プラグ先端部との干渉を防止するための切り欠き（１２３）を前期プラグ先端部上面に備えたことを特徴とする請求項４記載のコネクタ。
6. 前記切り欠き（１２３）は、くの字状の形状を成し、切り欠き角度は、前記プラグの挿入時に前記後端部のプラグ固定部（１１５Ａ）と前記プラグのケーブル側の端部（１５３）が干渉せずに挿入できる最小の角度であることを特徴とする請求項５記載のコネクタ。
7. 前記コンタクトピンの一方の端部には前記プリント基板と電気的に接続するための実装側接続端子が形成され、もう一方の端部には前記プラグの接続端子を接続するプラグ側接続端子が形成され、前記嵌合時において、前記コンタクトピンがもつバネ特性による接触圧によって前記プラグ側接続端子と前記プラグの接続端子を接続することを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
8. 前記プラグは、ケーブル側上部に、プラグ挿脱時においてプラグ挿入方向の力を加えるための突起部を備えたことを特徴とする請求項１記載のコネクタ。

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