JP2014010951A - 電気コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】ハウジングのサイズを大きくすることなく、オス型端子のブレを小さくできる電気コネクタを提供する。
【解決手段】第2オス型端子4と電気的に接続される第2メス端子11と、第2メス端子11を保持し、電気的な接続を行なう際に第2オス型端子4が挿入され挿通孔33を有する第1ハウジング30と、を備える。第1ハウジング30は、挿通孔33の周囲であって、第2オス型端子4が挿入される側の表面に形成される誘い込み37と、表面に対向する裏面であって、誘い込み37に対応して形成される規制突起38と、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、相手側端子の誘い込みが形成されたハウジングを有する電気コネクタに関する。
電気コネクタ(以下、単にコネクタ)は、通常、オス型端子を保持するオスコネクタと、オス型端子と電気的に接続されるメス型端子を保持するメスコネクタとが互いに嵌合されている。
この嵌合を行なう際に、オス型端子が位置ずれすることなくメス型端子に接続、嵌合できることが、嵌合完了後のコネクタの信頼性を確保する上で必要である。そのために、オス型端子が貫通して挿入されるメスコネクタのハウジングに、誘い込みを設けることが行なわれている(例えば、特許文献1 図8)。誘い込みは、オス型端子が貫通するハウジングの挿通孔の周囲であって、オス型端子が挿入される側の面を、当該挿入の向きに先細りにしたテーパ形状に加工したものである。
特開2007−5239号公報
誘い込みを設けておくことにより、多少の位置ずれをしていても、オス型端子をハウジングの挿通孔に導くことができる。しかしながら、挿通孔の軸線に対してオス型端子が傾いて挿入されると、オス型端子が位置ずれ(以下、ブレ)を起したままでメス型端子に嵌合されるおそれがある。挿通孔との間のクリアランスを狭くすることにより、オス型端子のブレを小さくできるが、ハウジングが樹脂を射出成形により作製されることを考慮すると限界がある。また、オス型端子が挿入される向きの挿通孔の長さ、換言すれば挿通孔を設けたハウジング壁の肉厚を厚くすれば、オス型端子のブレを小さくできる。しかし、低背化に代表される小型化の要請が大きいコネクタにおいて、ハウジングのサイズを大きくすることに繋がるこの方策は適用が限定される。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、ハウジングのサイズを大きくすることなく、相手側端子であるオス型端子のブレを小さくできる電気コネクタを提供することを目的とする。
本発明の電気コネクタは、相手側端子bと電気的に接続される端子aと、端子aを保持し、電気的な接続がなされる際に相手側端子bが挿入される挿通孔を有するハウジングと、を備える。このハウジングは、挿通孔の周囲であって、相手側端子bが挿入される側の表面に形成される誘い込みと、表面に対向する裏面であって、誘い込みに対応して形成される規制突起と、備えることを特徴とする。
本発明の電気コネクタは、規制突起を誘い込みに対応してハウジングに形成するので、ハウジングの肉厚を厚くしたとしても限られた領域に留まるので、ハウジングのサイズを実質的に大きくすることがない。しかも、規制突起を設けることで、オス型端子のブレを小さくできる。
特にオス型端子のブレを小さくする上で、本発明の電気コネクタにおいて、規制突起の頂点から、端子aと相手側端子bの接点までの距離をL1とし、規制突起の周囲の裏面から、接点までの距離をL2とすると、L1<L2を満たすことが好ましい。
本発明の電気コネクタにおいて、ハウジングが、外側に配置される第1ハウジングと、第1ハウジングよりも内側に配置される第2ハウジングと、を備えることがある。この場合、誘い込み及び規制突起が、第1ハウジングに形成され、規制突起を収容する凹部が、第2ハウジングに形成されることが好ましい。
本発明によれば、規制突起をハウジングに形成することで、ハウジングのサイズを大きくすることなく、オス型端子のブレを小さくできる。
本実施形態における電気コネクタの一構成要素であるハウジングの斜視図及びその部分拡大図である。 本実施形態における電気コネクタを示す縦断面図である。 図2の部分拡大図である。 本実施形態における電気コネクタを示し、メス型端子、第2ハウジング及び第3ハウジングを取り除いた状態の縦断面図である。 本実施形態におけるメス型端子を示す斜視図である。 本実施形態におけるブレを小さくできる理由を説明する図である。
以下、添付する図1〜5に示す電気コネクタ1に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態に係る電気コネクタ1は、メス型端子10と、メス型端子10を収容するハウジング5と、から構成される。メス型端子10は第1オス型端子3,第2オス型端子4と電気的に接続され、ハウジング5は回路基板6に固定される。一方の第1オス型端子3は回路基板6に固定され、他方の第2オス型端子4は、図中、回路基板6よりも下方に配置される他の機器に固定される。電気コネクタ1は、ハウジング5を構成する第1ハウジング30に形成される誘い込み37周囲の形状に特徴を有することにより、本発明の目的を達成する。以下、電気コネクタ1の各構成要素を順に説明する。
[メス型端子10]
メス型端子10は、図5に示すように、第1メス端子11と、第2メス端子12と、第1メス端子11と第2メス端子12とを繋ぐ連結バネ20とから構成される。メス型端子10は、銅、銅合金のように高導電性の金属板に切断及び折り曲げを施すことにより、第1メス端子11と、第2メス端子12と、連結バネ20とが、一体的に形成されている。同じ形状及び寸法(仕様)に作製されている第1メス端子11と第2メス端子12は、第1オス型端子3,4との挿抜方向Aの位置をずらして、連結バネ20により繋がれている。
第1メス端子11は、第1オス型端子3が挿入される受容口14が一端側に開口されたボックス状の端子本体13と、受容口14から挿入される第1オス型端子3を収容する受容キャビティ15と、を備える。端子本体13の他端側は、連結バネ20が一体的に接続されている。受容キャビティ15の内部には、図2に示される端子本体13の内壁に向けて挿入された第1オス型端子3を押し付ける主リーフ16と従リーフ17が設けられている。なお、図2において、主リーフ16は、第1オス型端子3が挿入されていない無負荷状態の位置に描かれているために、第1オス型端子3と重なっている。
端子本体13の外壁には、係止突起18が形成されている。係止突起18は、メス型端子10がハウジング5に装着された状態で、ハウジング5に係止されることでハウジング5に対するメス型端子10の位置決め及び抜け止めを担う。第2メス端子12は、第1メス端子11と同じ仕様を有しているため、第1メス端子11と同じ構成要素には同じ符号を付することで、その説明を省略する。ただし、メス型端子10がハウジング5に装着されると、第2メス端子12が第1メス端子11よりも回路基板6に近い位置に配置される。また、第2メス端子12の係止突起18は、後述するように、第1オス型端子3と第2メス端子12を嵌合させる際に機能する。
第1メス端子11と第2メス端子12を繋ぐ連結バネ20は、一対の柱状部21,22と、柱状部21,22の先端同士を繋ぐ梁部23と、を備えている。柱状部21,22は、挿抜方向Aに沿って形成されているため、挿抜方向Aと直交する幅方向B(図1)に主に撓むことになる。梁部23は、S字状に形成することでバネ定数を小さくして、主に挿抜方向Aに容易に撓むことができる。メス型端子10がハウジング5に装着されると、第1メス端子11はハウジング5に対して固定、拘束されるが、第2メス端子12はハウジング5に拘束されずに自由状態となる。
[第1オス型端子3,4]
タブ形状の第1オス型端子3,4は、図2に示されるように、各々、第1メス端子11、第2メス端子12と嵌合される。
L字形状の第1オス型端子3は、回路基板6の表面7に固定される。固定は、例えばはんだ付け(図示省略)により行なわれる。また、真直状の第2オス型端子4は、図示を省略する電気機器に固定される。
第1オス型端子3は、その先端側が第1メス端子11の受容キャビティ15に挿入されることで、第1メス端子11と電気的に接続される。弾性変形する主リーフ16及び従リーフ17から押圧力を受ける第1オス型端子3は端子本体13の内壁に押し付けられることで、第1メス端子11と第1オス型端子3の電気的な接続が維持される。第2オス型端子4も同様である。回路基板6には表裏を貫通する挿通孔8が形成されており、第2オス型端子4はそこを通って受容キャビティ15に挿入される。
[ハウジング5]
ハウジング5は、図2,図3に示されるように、回路基板6上に固定され、かつ、メス型端子10を内部に収容する。
本実施形態におけるハウジング5は、第1ハウジング30、第2ハウジング40及び第3ハウジング40という3つの要素からなる。なお、ハウジング5は、回路基板6の側から、第1ハウジング30、第2ハウジング40及び第3ハウジング40の順に装着される。なお、これらのハウジング要素は、絶縁性の樹脂を射出成形することで作製される。
[第1ハウジング30]
第1ハウジング30は、図1,2,4に示されるように、概ねキャップ(cap)を上下逆さまにした形状を有しており、回路基板6に対向する端子保持床31と、端子保持床31の周縁から立ち上る側壁35と、端子保持床31と側壁35に取り囲まれる収容凹部36と、を備えている。
端子保持床31には、第1オス型端子3が挿通される挿通孔32と、第2オス型端子4が挿通される挿通孔33と、が形成されている。挿通孔32は、第1オス型端子3が圧入されるように、その開口寸法が設定される。一方、挿通孔33は、挿通される第2オス型端子4との間に遊び(クリアランス)を有するように、その開口寸法が設定される。なお、遊びを有して孔に挿通することを、以下では遊嵌と称する。第1オス型端子3が十分な力で端子保持床31に保持されるように、端子保持床31は、挿通孔32が形成される部分は挿通孔33が形成される部分よりも厚く形成されている。また、この厚さの差異は、第1メス端子11と第2メス端子12の位置ずれ量に対応している。
端子保持床31の裏面には、挿通孔33の周囲がテーパ状に窪んだ誘い込み37が形成されている。第2オス型端子4をハウジング5に挿入するときに、その先端が誘い込み37のテーパ面に案内される。なお、端子保持床31の回路基板6に対向する側の面を裏面とし、その反対側の面を表面とする。第2ハウジング40についても同様である。
一方、端子保持床31の表面には、挿通孔33の周囲に誘い込み面37に対応して、規制突起38が形成されている。規制突起38は、図1に示すように、台形の外観を有している。第1ハウジング30と第2ハウジング40が組み付けられると、規制突起38は第2ハウジング40の誘い込み49の内部に挿入される。
ここで、規制突起38は、端子保持床31の中でも、肉厚の薄い部分に設けられている。挿通孔32が設けられる端子保持床31は肉厚が厚く形成されているが、第2メス端子12が回路基板6に近い位置に配置されることとの関係で、挿通孔33が形成されている部分は、端子保持床31の肉厚が薄くされている。端子保持床31の肉厚を厚くするのではなく、規制突起38を設けたのはこのような背景も関連している。
端子保持床31の裏面には、第1ハウジング30を回路基板6の表面7に固定するためのペグ34が設けられている。ペグ34を表面7にはんだ付けすることにより、第1ハウジング30は回路基板6に固定される。
収容凹部36の内部には、端子保持床31を貫通する第1オス型端子3及び第2オス型端子4と、これらと嵌合されるメス型端子10と、が収容される。また、収容凹部36の内部には、メス型端子10を保持する第2ハウジング40と第3ハウジング50が収容され、これらハウジングは第1ハウジング30に対して固定される。
[第2ハウジング40]
第2ハウジング40は、図2,3に示されるように、第1ハウジング30の端子保持床31に対向する底床41と、底床41の周囲から立ち上る側壁45と、底床41と側壁45に取り囲まれる領域を2つの収容凹部47,48に区切る仕切り46と、を備えている。
底床41には、第1オス型端子3が挿通される挿通孔42と、第2オス型端子4が挿通される挿通孔43と、が形成されている。第1オス型端子3は挿通孔42に、また、第2オス型端子4は挿通孔43に、遊嵌される。
底床41の裏面には、挿通孔43の周囲にテーパ状に窪んだ誘いこみ49が形成されている。誘い込み49の内部には、第1ハウジング30の規制突起38が挿入される。したがって、誘いこみ49は、規制突起38を十分に収容できるだけの空間を有している。規制突起38の表面と誘い込み49のテーパ面の間に隙間があるが、これは第1ハウジング30、第2ハウジング40を作製する際の寸法公差を考慮しているためであり、本発明を限定する要素にはならない。
収容凹部47には第1メス端子11が、また、収容凹部48には第2メス端子12が収容される。
第1メス端子11は、受容口14が形成される一端(下端)が底床41に接するとともに、係止突起18が側壁45の上端に係止されることで、第2ハウジング40に保持される。
一方、第2メス端子12は、受容口14が形成される一端(下端)が底床41から離れており、かつその周囲には側壁45及び仕切り45との間に遊びが設けられている。また、第2メス端子12の係止突起18は、収容凹部48に接する側壁45の上端との間に隙間が設けられている。したがって、第2メス端子12は連結バネ20を介して収容凹部48の内部に宙吊りにされている。
[第3ハウジング50]
第3ハウジング50は、図2に示されるように、概ねキャップ(cap)状の形状を有しており、メス型端子10、第1オス型端子3、第2オス型端子4を含む、第1ハウジング30及び第2ハウジング40の上部を覆うように、第1ハウジング30に装着される。なお、図示は省略されているが、第1ハウジング30に形成されるロック片と第3ハウジング50に形成されるロック片が係合されることで、第3ハウジング50は第1ハウジング30から抜け止めされている。
第3ハウジング50は、天井51と、天井51の周囲から垂れ下がる側壁52(52A,52B)と、天井51と側壁52に取り囲まれる収容凹部53と、を備えている。
第3ハウジング50が装着された状態で、側壁52Aは下端が第1メス端子11の係止突起18に接触する。したがって、第1メス端子11は、係止突起18が第2ハウジング40の側壁45と第3ハウジング50の側壁52Aにより上下から挟まれることで、ハウジング5に対して固定される。ハウジング5は第1ハウジング30が回路基板6の表面7に固定されるので、第1メス端子11は回路基板6に固定されているのと等しい。
一方、第3ハウジング50が装着された状態で、側壁52Bの下端と第2メス端子12の係止突起18との間に間隙が設けられている。したがって、この状態では、第2メス端子12の係止突起18は、機械的な拘束を受けない。
収容凹部53の内部には連結バネ20が収容されるが、天井51と側壁52は微小の間隔を隔てて連結バネ20に沿って設けられている。側壁52Bと交差する天井51には水平方向に突出する押圧突起54が形成されている。押圧突起54は、第1オス型端子3と第2メス端子12を嵌合させる際に用いる。
押圧突起54を下向きに押すと、天井51が反時計回りに撓むのに伴い、側壁52Bが下向きに変位して第2メス端子12の係止突起18に接触する。そこからさらに係止突起18を下向きに押すと、係止突起18が側壁45の上端に突き当たるまで変位する。このようにして第2メス端子12を一時的に拘束した状態で、第2オス型端子4と第2メス端子12の嵌合を確実に行なうことができる。この嵌合の作業が終わったならば、押圧突起54を押すのをやめて、第2メス端子12を機械的な拘束を受けない状態に戻す。
以上の構成を備える電気コネクタ1の作用・効果を以下説明する。
電気コネクタ1は、第1ハウジング30の端子保持床31に、誘い込み37に加えて規制突起38を設けることで、第2オス型端子4のブレを小さくできる。理由は以下の通りである。
第2オス型端子4は挿通孔33に遊嵌される。その結果、誘い込み37に案内されたとしても、第2オス型端子4は、挿通孔33と同軸状に挿入されることは困難であり、挿通孔33を傾いて貫通することを回避することは困難である。この傾きが大きくなると第2オス型端子4と第2メス端子12とを所望する接点においてブレが大きくなるので、この傾きを小さくすることが必要である。なお、接点CPは、通常、電気コネクタ1の設計段階で定まる。
傾きを小さくする要素は少なくとも2つある。
一つ目の要素は挿通孔33の挿抜方向の長さであり、二つ目の要素は第2オス型端子4と第2メス端子12の接点までの距離である。以下、挿通孔33の周囲を模擬的に示す図6を参照して説明する。
図6(a)は挿通孔33の挿抜方向の長さ、換言すれば挿通孔33周囲の端子保持床31の厚さが薄い(t1)場合を、また図6(b)は端子保持床31の厚さが厚い(t2)場合を示している。図6(a),(b)ともに挿通される第2オス型端子4が挿通孔33の内部で最大に傾いたものとして示している。第2オス型端子4と第2メス端子12との接点をCPとすると、接点CPにおける第2オス型端子4の軸線方向からブレは、図6(a),(b)から明らかなように、端子保持床31の厚さが厚い図6(b)の方が小さい(一つ目の要素)。
次に、端子保持床31の厚さは等しいが、接点CPまでの距離が相違する場合には、図6(c),(d)から明らかなように、接点CPまでの距離が短い方が、接点CPにおける第2オス型端子4の軸線方向からのブレは小さい(二つ目の要素)。
本実施形態において、誘い込み37に加えて規制突起38を設けることは、二つの要素を同時に兼ね備えることを意味している。つまり、規制突起38を設けることなく端子保持床31の表面を偏平なままとした場合に比べると、規制突起38を設けた部分は端子保持床31の厚さが厚くなるので、一つ目の要素を備える。また、規制突起38を設けることにより、挿通孔33の表側の端部から接点位置までの距離が短くなるので、二つ目の要素を備える。こうして、電気コネクタ1は、第2オス型端子4のブレを小さくできる。しかも、電気コネクタ1は、挿通孔33の周囲にのみ規制突起38を形成しており、この規制突起38は第2ハウジング40の誘い込み49に挿入されるので、第2ハウジング40をも考慮すれば、挿通孔33の周囲のハウジング5の厚さを厚くすることにはならない。
以上が本実施形態の主要な効果であるが、以下の効果をも奏する。
電気コネクタ1は、第1メス端子11と第2メス端子12が、挿抜方向に位置がずれて配置される。
そうすることで、第1メス端子11にオス型端子3が嵌合されるタイミングと、第2メス端子12に第2オス型端子4が嵌合されるタイミングとがずれる。したがって、第1メス端子11と第2メス端子12が挿抜方向の同じ位置に配置されるのに比べて、同じ時点に必要な嵌合力を低減できる。
また、第1メス端子11と第2メス端子12を挿抜方向の位置をずらしているので、異なる長さの第1オス型端子3、第2オス型端子4を接続することができる。
さらに、回路基板6に近い側の第2メス端子12においては、主リーフ16と第1オス型端子4との接触点よりも第2メス端子12の他端側までの距離を必要に応じて長くできるので、第2オス型端子4と第2メス端子12における有効接触長を確保するのが容易である。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
本実施形態では、ボックス形状のメス型端子、タブ形状のオス型端子の例を示したが、他のタイプのメス型端子、オス型端子に本発明を適用することができる。
電気コネクタ1は、規制突起38の外観を台形としているが、これは第2オス型端子4がタブ(平形)形状であることに由来している。したがって、オス型端子の形状に応じて規制突起の外観を特定でき、例えば、断面が円形のオス型端子であれば、規制突起は円錐台をなすことになる。
また、電気コネクタ1は、規制突起38を備える第1ハウジング30の他に、規制突起38を収容する誘い込み49が形成された第2ハウジング40、さらには第3ハウジング50を備えるが、本発明は第1ハウジング30に相当するハウジングのみを備える電気コネクタに適用できる。この場合、規制突起38を収容するハウジングを有しないことになるが、規制突起38はごく限られた範囲にしか存在しないので、電気コネクタの他の部材との組み付けの障害になることはほとんどない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
1 電気コネクタ
3 第1オス型端子
4 第2オス型端子
5 ハウジング
6 回路基板
7 表面
8 挿通孔
10 メス型端子
11 第1メス端子
12 第2メス端子
13 端子本体
14 受容口
15 受容キャビティ
16 主リーフ
17 従リーフ
18 係止突起
20 連結バネ
21,22 柱状部
23 梁部
30 第1ハウジング
31 端子保持床
32,33 挿通孔
34 ペグ
35 側壁
36 収容凹部
37 誘い込み
38 規制突起
40 第2ハウジング
41 底床
42 挿通孔
43 挿通孔
45 側壁
47,48 収容凹部
50 第3ハウジング
51 天井
52,52A,52B 側壁
53 収容凹部
54 押圧突起
CP 接点

Claims (3)

  1. 相手側端子bに電気的な接続がなされる端子aと、
    前記端子aを保持し、前記電気的な接続がなされる際に前記相手側端子bが挿入される挿通孔を有するハウジングと、を備え、
    前記ハウジングは、
    前記挿通孔の周囲であって、前記相手側端子bが挿入される側の表面に形成される誘い込みと、
    前記表面に対向する裏面であって、前記誘い込みに対応して形成される規制突起と、備えることを特徴とする電気コネクタ。
  2. 前記規制突起の頂点から、前記端子aと前記相手側端子bの接点までの距離をL1とし、
    前記規制突起の周囲の前記裏面から、前記接点までの距離をL2とすると、
    L1<L2 を満たす、
    請求項1に記載の電気コネクタ。
  3. 前記ハウジングは、
    外側に配置される第1ハウジングと、
    前記第1ハウジングよりも内側に配置される第2ハウジングと、を備え、
    前記誘い込み及び前記規制突起が、前記第1ハウジングに形成され、
    前記規制突起を収容する凹部が、前記第2ハウジングに形成される、
    請求項1に記載の電気コネクタ。
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