JP2013187136A

JP2013187136A - コネクタ装置

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Publication number: JP2013187136A
Application number: JP2012053094A
Authority: JP
Inventors: Taiji Ikari; 泰治碇
Original assignee: Dai Ichi Seiko Co Ltd
Current assignee: I Pex Inc
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: JP5929339B2

Abstract

【課題】接続（装着）作業が容易で、かつ配線板状部材を確実に保持できるコネクタ装置を提供する。
【解決手段】コンタクト５が配列されるコンタクト面を有するハウジング２と、ハウジング２に揺動自在に取り付けられて、配線板状部材１０２が挿入されるシェル３であって、コンタクト面と平行にされて配線板状部材１０２がコンタクトと当接する結合姿勢と、前記コンタクト面に対して仰角を持つ着脱姿勢とを選択できるシェル３と、シェル３が結合姿勢を保つように拘束するシェルロック爪７と、を備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、回路基板に固定されるコネクタ装置であって、該回路基板上の電気回路と他の配線板状部材とを電気的に接続するコネクタ装置に関する。

回路基板に固定されて、該回路基板上の電気回路と他の配線板状部材（例えば、フレキシブル印刷配線基板（ＦＰＣ）あるいはフレキシブル平板状ケーブル（ＦＦＣ））とを電気的に接続するコネクタ装置が知られている。このようなコネクタ装置は、一般に、ハウジングとコンタクト端子とで構成される。ハウジングは配線板状部材を収容する収容室を備え、該収容室の内部に複数本のコンタクト端子が所定間隔で配列されている。コンタクト端子は、自身を配線板状部材に当接させるための「ばね」としても機能する。そのため、特に、多数のコンタクト端子を有するコネクタ装置では、コンタクト端子の「ばね」の力の総計が大きくなるので、配線板状部材をコネクタ装置に抜き差しする際の抵抗（摩擦）が大きくなるという問題がある。抜き差しする際の抵抗が大きければ、接続作業の能率が低下するし、配線板状部材が損傷することもある。

このような問題を解決したコネクタ装置は既に知られていて、ＺＩＦ(Zero Insertion Force)コネクタと呼ばれる。そのＺＩＦコネクタの一種に、ハウジングに軸支されたカバー部材で、収容室を開閉自在に覆うようにしたコネクタ装置がある。

例えば、特許文献１に記載された電気コネクタは、本体に固定された支持プレートにロック部を備え、アクチュエータにラッチを備えて、アクチュエータを閉じた時に、ロック部とラッチが係合して、アクチュエータを係止するように構成されている。なお、前記において、本体はハウジングに、アクチュエータはカバー部材に、それぞれ相当する。

また、特許文献２に記載のフレキシブル基板用コネクタは、カバー部材の回転軸部に配線板状部材が挿通される挿通穴が形成されていて、収容室が開放されている状態で、配線板状部材をカバー部材の挿通穴に挿通して、その後にカバー部材を閉じて、配線板状部材をコンタクト端子に当接させるように構成されている。

これらのコネクタ装置は、カバー部材を閉じると配線板状部材がカバー部材に押圧されてコンタクト端子に当接するので、コンタクト端子の「ばね」が働く。一方、カバー部材を開くと、カバー部材による押圧が解除されるので、コンタクト端子の「ばね」が働かなくなり、配線板状部材をコネクタ装置に抜き差しする際の抵抗が無くなる。

特表２０１１−５０５６６２号公報特開２００９−２０６０９７号公報

前述したように、特許文献１，２に記載のコネクタ装置は、いずれも、配線板状部材をコネクタ装置に抜き差しする際に、カバー部材を開くことによってＺＩＦ状態が実現できる。また、特許文献１によれば、特許文献１に記載のコネクタ装置は、サイズがコンパクトであり、単純なステップによって接続が可能だとされている。また、特許文献２によれば、特許文献２に記載のコネクタ装置は、配線板状部材を確実に保持できるとともに、コネクタ装置を低背化するのに有利だとされている。

しかしながら、特許文献１，２に記載のコネクタ装置は、接続（装着）作業がしづらいという問題がある。一般に、接続（装着）作業は、コネクタ装置を固定した回路基板を作業台の上において行なうが、この場合、特許文献１，２のコネクタ装置では、ハウジングの収容室、および収容室に配置されたコンタクト端子は、カバー部材に遮られて作業者の視点から視認することが難しい。そのため、配線板状部材の収容室あるいはコンタクト端子に対する位置決めは、手探りや勘に頼ることになるが、このような状態での作業は難しいし、作業能率が上がらない。特に、特許文献２のコネクタ装置では、カバー部材の回転軸に設けた挿通口に配線板状部材を挿通するが、該挿通口は、作業者の視点からは事実上全く見えないので、接続（装着）作業が非常に難しい。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、接続（装着）作業が容易で、かつ配線板状部材を確実に保持できるコネクタ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るコネクタ装置は、コンタクトが配列されるコンタクト面を有するハウジングと、前記ハウジングに揺動自在に取り付けられて、配線板状部材が挿入されるシェルであって、前記コンタクト面と平行にされて前記配線板状部材が前記コンタクトと当接する結合姿勢と、前記コンタクト面に対して仰角を持つ着脱姿勢とを選択できるシェルと、前記シェルが前記結合姿勢を保つように拘束するロック手段と、を備える。

前記ロック手段は、前記シェルが前記結合姿勢を取る時に前記シェルの両側に位置するように前記ハウジングに取り付けられた２組のロックアームであって、前記ロックアームの側面にはシェルロック爪が突出するとともに、前記シェルの両側面に切り欠き部を備え、前記シェルが前記結合姿勢を取る時に、前記ロックアームの前記シェルロック爪が、前記シェルの前記切り欠き部と係合するようにしてもよい。

前記ロックアームの先端から突出する配線基板ロック爪を備えて、前記配線基板ロック爪は、前記シェルが前記結合姿勢を取る時に、前記配線板状部材の係合部と係合するようにしてもよい。

前記シェルに前記ロックアームを結合してシェルユニットを形成し、
前記シェルユニットを前記ハウジングに固定して構成されるようにしてもよい。

前記シェルは前記ロックアームとばね要素を介して結合されて、前記ロックアームに対して揺動するようにしてもよい。前記ばね要素は、揺動軸回りに捻れる捻りばねであってもよいし、揺動軸と前記シェルの間に掛け渡された板ばねであってもよい。

前記シェルは前記ロックアームに軸支されているようにしてもよい。

本発明によれば、コンタクト面に対して仰角を持つ着脱姿勢をシェルに取らせることができるので、作業者はシェルを斜め上から見下ろしてシェルの挿入口を視認しながら、配線板状部材をシェルに挿入することができる。また、配線板状部材の位置決めはシェルに対して行なう、つまり、配線板状部材をシェルに対して正しく位置決めすれば、ハウジング（≒コネクタ装置）に対する位置決めが完了する。そのため、配線板状部材の接続が容易になり、作業者のストレスが減少し、作業能率が向上する。

本発明の実施形態に係るコネクタ装置の斜視図である。コネクタ装置の平面図である。コネクタ装置の前面図である。シェルユニットの斜視図である。シェルユニットの平面図である。シェルユニットを後方から見た斜視図であり、（ａ）は全体図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部を拡大した部分拡大平面図である。コネクタ装置に配線板状部材を接続する過程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は図３のＡ−Ａ´線で切断した断面図である。コネクタ装置に配線板状部材を接続する過程を示す斜視図である。コネクタ装置に配線板状部材を接続する過程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は図３のＡ−Ａ´線で切断した断面図である。配線板状部材の変形例を示す平面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

最初に、図１ないし図３を参照しながら、本発明に係るコネクタ装置１の基本的な構成を説明する。なお、図１は、コネクタ装置１の外形を示す斜視図であり、図２は同じく平面図、図３は前面図である。

図１に示すように、コネクタ装置１は、主回路基板１０１に固定されて、主回路基板１０１と、配線板状部材１０２を電気的に接続する装置である。また、コネクタ装置１は、ハウジング２、シェル３及びロックアーム４を備えている。

ハウジング２は、絶縁性材料（例えば、合成樹脂）で形成された構造体であり、配線板状部材１０２を収容する凹部（基板収容部）を有し、基板収容部には複数のコンタクト５が配置されている。コンタクト５は配線板状部材１０２をコネクタ装置１に接続（結合）した時に、配線板状部材１０２上の配線パターン（図示せず）と当接して電気的に接触する端子である。また、図２に示すように、コンタクト５には、端部がハウジング２の前方（図２において下方）の下面に突出するグループと、端部がハウジング２の後方（図２において上方）の下面に突出するグループがあって、ハウジング２内に交互に配列されている。また、ハウジング２の下面に突出したコンタクト５の端部は、主回路基板１０１上の配線パターン（図示せず）に半田付けされる。なお、本明細書において、基板収容部に配置された複数のコンタクト５の配線板状部材１０２と当接する面を連ねた平面を「コンタクト面」と呼ぶことにする。また、ハウジング２はシェル３とロックアーム４を支持する構造体でもある。

シェル３は、導電性材料（例えば、金属板）で構成され、前面図（図３）において下方が開放された略「コ」字形ないし「Ｃ」字形をなしている。また、図１に示すように、シェル３の両側面の一部は切り欠かれて係合穴６が形成されている。なお、図１ないし図３は、シェル３がコンタクト面に対して仰角をなす着脱姿勢を取った状態を示している。また、シェル３の姿勢（着脱姿勢と結合姿勢）については後述する。

図２から明らかなように、コネクタ装置１は２本のロックアーム４を有し、ロックアーム４はハウジング２の左右両側にあってハウジング２に固定されている。ロックアーム４の素材は特に限定されないが、一般には、所望のばね力が得られるような金属素材が選ばれる。ロックアーム４の中央部には、切れ目が入れられてシェル３に向かって、略「レ」字形に曲げられてシェルロック爪７が形成されている。また、ロックアーム４の先端は鍵形に曲げられて、配線基板ロック爪８が形成されている。

また本実施形態では、シェル３とロックアーム４は一体に形成されて、図４ないし図６に示すようなシェルユニット９を構成する。つまり、コネクタ装置１はハウジング２にコンタクト５とシェルユニット９を組み付けて製造される。なお、図４はシェルユニット９の外形を示す斜視図であり図５は同じく平面図である。図６（ａ）はシェルユニット９の全体を後方から見た斜視図であり、図６（ｂ）は（ａ）のＢ部を拡大した部分拡大平面図である。なお、図４ないし図６は、図１等と同様に、シェル３が着脱姿勢を取った状態を示している。

シェルユニット９は、一枚の金属板をプレスで所定の形状に打ち抜き、更に何工程かの曲げ加工を経て、図４及び図５に示すような形状に形成される。また、シェル３は結合部１０を介してロックアーム４に結合されている。

ここで、図６を参照して、結合部１０周りの詳細な構成を説明する。なお、図６（ｂ）に付したハッチングは、結合部１０の範囲を示すものである。前述したように、シェル３、ロックアーム４及び結合部１０は一枚の金属板から切り出される。結合部１０の基部はロックアーム４の下面から続いていて、直角に曲げられて上方に伸び、ロックアーム４の上面とほぼ同じ高さに届いたところで、再度直角に曲げられて水平になり、シェル３のスイングアーム３ａに続いている。結合部１０の先端のスイングアーム３ａに続く部分は非常に小さく、平面形において、１〜２ｍｍ程度の矩形である。またスイングアーム３ａは平面形において、細長い矩形を示し、シェル３が着脱姿勢を取った状態で、上向きに反っている。シェルユニット９は、このように構成されているので、シェル３をロックアーム４に対してスイング軸（図６（ｂ））回りに揺動させて、結合姿勢に変形させることができる。なお、着脱姿勢から結合姿勢への変形は、結合部１０の先端をスイング軸回りに捻るとともに、スイングアーム３ａの反りを戻す（つまり、スイングアーム３ａを下向きに曲げる）ことによって行なわれる。そのため、結合部１０の先端とスイングアーム３ａの寸法は、それらが所望のばね定数を有する、捻りばねと板ばねとして機能するように、選ばれる。

最後に、図７ないし図９を参照しながら、コネクタ装置１に配線板状部材１０２を接続する手順を説明する。なお、図７ないし図９は、接続過程をシーケンシャルに示す図であり、図７（ｂ）と図９（ｂ）はコネクタ装置１と配線板状部材１０２を図３のＡＡ’線で断面図示した図であり、図７（ａ）と図９（ａ）にそれぞれ対応する。

まず、図７に示すように、シェル３を着脱姿勢にして、配線板状部材１０２をシェル３に挿入する。シェル３は配線板状部材１０２を保持できる形状と寸法を備えていて、配線板状部材１０２を保持する。この時、作業者は、図７（ｂ）に示すように、斜め上に視点１１を置いて、シェル３の挿入口を視認しながら作業できるので、作業が容易である。なお、シェル３は、配線板状部材１０２がシェル３の底に突き当たるまで挿入されれば配線板状部材１０２がシェル３に対して正規に位置決めされるように設計される。

図８に示すように、配線板状部材１０２がシェル３に保持されたら、シェル３を矢印Ａの方向に押し下げる。シェル３とロックアーム４を結合する結合部１０は所望のばね要素として機能するように設計されているので、シェル３を矢印Ａの方向に押し下げると、結合部１０が弾性変形（曲げ、捩じり）して、シェル３はロックアーム４に対して回動する。その結果、シェル３は、コンタクト面に対して平行になって、配線板状部材１０２がコンタクト面と当接する。つまり、シェル３は、図９（ａ）に示すような結合姿勢を取る。

シェル３が結合姿勢を取ると、ロックアーム４のシェルロック爪７がシェル３の係合穴６と係合して、シェル３をロックする。また、配線基板ロック爪８が配線板状部材１０２の係合突起１０３と係合して、配線板状部材１０２はコネクタ装置１にロックされる。つまり、配線板状部材１０２はシェル３から抜け取れなくなる。また、図９（ｂ）に示すように、配線板状部材１０２（の図示しない配線パターン）はコンタクト５に当接して、コンタクト５と電気的に接続される。なお、係合突起１０３は本発明に係る係合部の具体例だが、係合部の形態は係合突起１０３に限定される訳ではない。

また、配線板状部材１０２がシェル３に対して正規に位置決めされていなければ、つまり配線板状部材１０２がシェル３の底に突き当たるまで挿入されていなければ、シェル３に結合姿勢を取らせるときに、配線板状部材１０２の係合突起１０３が配線基板ロック爪８と干渉するので、その時に作業者が位置決め不良を知ることができ、位置決めを修正できるので、接続作業の過程で配線板状部材１０２あるいはコネクタ装置１が損傷する危険が小さい。

配線板状部材１０２とコネクタ装置１との接続を解除する場合は、図９（ａ）に示すように、ロックアーム４を矢印Ｂの方向に引っ張って、ロックアーム４の先端をシェル３から離れる方向に変位させると、シェルロック爪７とシェル３の係合穴６の係合が解けて、シェル３のロックが解除される。シェル３のロックが解除されると、コンタクト５と結合部１０の弾性によって、シェル３が跳ね上がり、シェル３は着脱姿勢に戻る。また、シェル３が着脱姿勢に戻ると、配線基板ロック爪８と係合突起１０３の係合も解けて、配線板状部材１０２のロックが解除される。つまり、配線板状部材１０２をシェル３から抜き取ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、シェルがコンタクト面に対して仰角を持つ姿勢で、配線板状部材をシェルに挿入できるので、作業者がシェルの挿入口を視認しながら、接続（装着）作業を行なえる。また、配線板状部材のコネクタ装置に対する位置決めは、配線板状部材をシェルに正しく挿入した段階で完了する。そのため、接続作業の能率が改善される。

なお、上記実施態様は、本発明の具体的な実施態様の例示であって、本発明の技術的範囲は上記実施態様によっては限定されない。本発明は特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲において、自由に応用、変形、あるいは改良して実施することができる。

例えば、シェル３は、ロックアーム４と一体化されてシェルユニット９を構成するものには限定されない。シェル３はロックアーム４とは別体に構成されて、ハウジング２に直接取り付けられても良い。また、上記実施態様においては、シェル３がばね要素を介してハウジング２に揺動自在に取り付けた例、つまりシェル３とロックアーム４の間に結合部１０を置いた例を示したが、ばね要素を省いて、シェル３がロックアーム４に軸支されて自在に回動するようにしても良い。あるいは、シェル３がハウジング２に直接軸支されて自在に回動するようにしても良い。

また、シェル３とハウジング２の間に介在するばね要素は結合部１０には限定されない、つまり、ばね要素はシェル３とロックアーム４と一体化されたものには限定されない。シェル３をロックアーム４に軸支して、シェル３とロックアーム４の間に別部品のばねを掛け渡してもよい。あるいは、シェル３をハウジング２に直接軸支して、シェル３とハウジング２の間に別部品のばねを掛け渡してもよい。

また、上記実施態様では、ロックアーム４を備えて、シェル３をロックアーム４で係止する例を示したが、ロックアーム４を備えない構成を選ぶこともできる。例えば、シェル３を係止する爪をハウジング２に直接形成しても良い。また、係合穴６やシェルロック爪７の形状や形式が図示のものに限定されないことは言うまでもない。

また、上記実施態様では、ロックアーム４にシェルロック爪７と配線基板ロック爪８を備えて、シェル３と配線板状部材１０２の両方のロック機能をロックアーム４に持たせた例を示したが、ロック機能はどちらか一方であっても良い。例えば、前述したようにシェル３を係止する爪をハウジング２に直接形成して、ロックアーム４のシェルロック爪７を省いても良い。あるいは、配線板状部材１０２をロックする機構をシェル３又はハウジング２に設けて、ロックアーム４の配線基板ロック爪８を省いても良い。

また、上記実施態様では、配線基板ロック爪８と係合する係合部の具体例として係合突起１０３を示したが、係合部は係合突起１０３には限定されない。係合部は図１０に示すような係合切り欠き１０４であってもよい。この場合、配線基板ロック爪８の形状は係合切り欠き１０４に係合する形状が選ばれる。なお、図１０において、１０５は配線板状部材１０２に形成されて、コンタクト端子５と当接する配線パターンである。

また、上記実施態様では、コンタクト５に、端部がハウジング２の前方の下面に突出するグループと、端部がハウジング２の後方の下面に突出するグループがあって、両者がハウジング２内に交互に配列されている例を示したが、本発明の技術的範囲がこれに限定されないことは言うまでもない。ハウジング２内に配列される全てのコンタクト５の端部がハウジング２の前方に突出していても良いし、全てのコンタクト５の端部がハウジング２の後方に突出していても良い。また、特許文献２に記載のコネクタ装置のように、コンタクト５の列が前後に２列配置されていても良い。

また、上記実施態様では、ハウジング２を樹脂で構成し、シェル３、ロックアーム４及びコンタクト５を金属素材で構成すると説明したが、これらの素材は特に限定されない。コネクタ装置１の機能が保証されるならば、公知の素材、あるいは将来出現する新規な素材を適宜選択して使用することができる。ハウジング２は、所望の機械的強度と絶縁性能が得られるのであれば、各種の樹脂素材を任意に選択することができる。また、樹脂以外の素材を選択することもできる。シェル３とロックアーム４も、所望の機械的特性（例えば強度と弾性）が得られるのであれば、各種の金属素材を任意に選択することができる。あるいは、シェル３とロックアーム４を非金属素材で構成する場合もある。コンタクト５も所望の電気的特性と機械的特性（例えば強度と弾性）と得られるのであれば、各種の素材を任意に選択することができる。

１・・・コネクタ装置，２・・・ハウジング，３・・・シェル，３ａ・・・スイングアーム，４・・・ロックアーム，５・・・コンタクト，６・・・係合穴，７・・・シェルロック爪，８・・・配線基板ロック爪，９・・・シェルユニット，１０・・・結合部，１１・・・視点，１０１・・・主回路基板，１０２・・・配線板状部材，１０３・・・係合突起，１０４・・・係合切り欠き，１０５・・・配線パターン

Claims

コンタクトが配列されるコンタクト面を有するハウジングと、
前記ハウジングに揺動自在に取り付けられて、配線板状部材が挿入されるシェルであって、前記コンタクト面と平行にされて前記配線板状部材が前記コンタクトと当接する結合姿勢と、前記コンタクト面に対して仰角を持つ着脱姿勢とを選択できるシェルと、
前記シェルが前記結合姿勢を保つように拘束するロック手段と、
を備えるコネクタ装置。
前記ロック手段は、前記シェルが前記結合姿勢を取る時に前記シェルの両側に位置するように前記ハウジングに取り付けられた２組のロックアームであって、
前記ロックアームの側面にはシェルロック爪が突出するとともに、
前記シェルの両側面に切り欠き部を備え、
前記シェルが前記結合姿勢を取る時に、前記ロックアームの前記シェルロック爪が、前記シェルの前記切り欠き部と係合する
ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ装置。
前記ロックアームの先端から突出する配線基板ロック爪を備えて、
前記配線基板ロック爪は、前記シェルが前記結合姿勢を取る時に、前記配線板状部材の係合部と係合する
ことを特徴とする請求項２に記載のコネクタ装置。
前記シェルに前記ロックアームを結合してシェルユニットを形成し、
前記シェルユニットを前記ハウジングに固定して構成される
ことを特徴とする請求項２に記載のコネクタ装置。
前記シェルは前記ロックアームとばね要素を介して結合されて、前記ロックアームに対して揺動する
ことを特徴とする請求項４に記載のコネクタ装置。
前記ばね要素は、揺動軸回りに捻れる捻りばねである
ことを特徴とする請求項５に記載のコネクタ装置。
前記ばね要素は、揺動軸と前記シェルの間に掛け渡された板ばねである
ことを特徴とする請求項５に記載のコネクタ装置。
前記シェルは前記ロックアームに軸支されている
ことを特徴とする請求項４に記載のコネクタ装置。