JP2014082079A - コネクター、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクターをどちらの向きでも挿入できるとともに、コネクターサイズをコンパクトにしたコネクター、及びこのコネクターを使用した電子機器を提供する。
【解決手段】所定の電圧又は信号が流れる第１端子と、同第１端子と電気的に絶縁された第２端子とが配置された１組の支持体と、前記各支持体を、前記各端子を向かい合わせた状態で、コネクター挿入方向に相対的に変位させる変位機構と、を有し、前記各支持体に配置される各端子は、前記支持体の位置を変位させた際、前方に位置する前記支持体の前記第１端子及び前記第２端子が、それぞれ、後方に位置する前記支持体の前記第２端子に接触するよう配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＳＢ規格に対応したコネクターに関し、特に、どちらの向きにも差し込むことができるコネクターに関する。

従来、ＵＳＢ規格に対応したコネクターが知られている。このコネクターでは、挿入する側のオス側コネクターと、このオス側コネクターと嵌合するメス側コネクターとがある。また、コネクター内部には、電気的な接続の接点となる端子と、この端子が配置される支持体とを備え、オス側コネクターとメス側コネクターを嵌合させることで、端子同士が接触し、電気的な接続が確立される。

引用文献１、２には、オス側コネクターの挿入面をどちらの向きにして挿入しても電気的な接続が行われるコネクターが開示されている。このコネクターでは、メス側コネクターは、コネクター挿入方向にスライドする２つの支持体を備える。そして、オス側コネクターをこのメス側コネクターに挿入すると、いずれかの支持体が後方に退避し、退避しなかったメス側コネクターの支持体と、オス側コネクターの支持体が電気的に接触する（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００９−１７６５４３号公報 特開２００３−２１７７２８号公報

特許文献１、２に記載された発明は、コネクター同士を嵌合させる際、退避する支持体は、退避しない方の支持体と端子同士が接触しない位置まで退避させる必要がある。そのため、コネクターは、いずれかの支持体が退避できるだけの空間をその内部に確保しておく必要があり、奥行方向を長くする必要があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、コネクターをどちらの向きでも挿入できるとともに、コネクターサイズをコンパクトにしたコネクター、及びこのコネクターを使用した電子機器の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一局面では、ＵＳＢ規格のコネクターと嵌合するコネクターにおいて、所定の電圧又は信号が流れる第１端子と、同第１端子と電気的に絶縁された第２端子とが配置された１組の支持体と、前記各支持体を、前記各端子を向かい合わせた状態で、コネクター挿入方向に相対的に変位させる変位機構と、を有し、前記各支持体に配置される各端子は、前記支持体の位置を変位させた際、前方に位置する前記支持体の前記第１端子及び前記第２端子が、それぞれ、後方に位置する前記支持体の前記第２端子に接触するよう配置されている。

上記のように構成された発明では、支持体には、第１端子と第２端子とがそれぞれ配置されている。また、変位機構は、支持体を、各端子を向かい合わせた状態で、コネクター挿入方向に相対的に変位させる。また、支持体を相対的に変位させた際、前方に位置する支持体の第１端子及び第２端子が、それぞれ、後方に位置する支持体の第２端子と接触する。
ここで、配置されるとは、端子が支持体の表面に位置している以外にも、同端子が支持体の表面又は内部にパターン状に形成されている場合をも含む概念である。
また、コネクターの挿入方向とは、嵌合する１組のコネクターの内、一方が他方に挿入される向きを意味する。
そのため、第２端子は、向かい合う支持体に配置された第２端子を介して第１端子と電気的に接続し、電圧又は信号が流れる。そのため、オス側コネクターの端子を前方に位置する支持体の第２端子に接触させることで、コネクター間を電気的に接続させることができる。
このとき、後方に位置する支持体は、前方に位置する支持体の第２端子及び第１端子に第２端子が接触するだけ退避すればよい。そのため、支持体を退避させるのに必要な奥行方向の空間を小さくすることができる。

また、前記変位機構は、前記各支持体を、前記コネクターの挿入方向に、互いに変位させるクランク機構を備える構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、クランク機構により、支持体のそれぞれがコネクター挿入方向の前後に変位するため、コネクターの奥行き方向の長さをより短くすることができる。

そして、前記所定の電圧又は信号が流れる給電部を有し、前記第１端子は、前記支持体を変位させた際、後方に位置する前記支持体の前記第１端子が、前方に位置する前記支持体の前記第１端子に接続する位置であって、且つ、前記給電部と接触する位置に配置されている、構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、後方に位置する支持体の第１端子が給電部に接触し、初めて電圧又は信号がこの第１端子を経由して、前方に位置する支持体の第１端子に供給されるため、コネクターを短絡等から保護することができる。

さらに、前記第２端子は、付勢力を備える板バネとしてもよい。
上記のように構成された発明では、第２端子を板バネにより構成することで、端子間の接触をより確実に行うことができる。

また、本発明は、本発明のコネクターを備える電子機器に対しても適用することができる。

以上説明したように本発明によれば、コネクターをどちらの向きでも挿入できるとともに、メス側コネクターのサイズをコンパクトにすることができる。

ＵＳＢコネクターを説明する図である。 メス側コネクターの構成を示す図である。 端子の構成を説明する図である。 端子の接続を示す図である。 コネクター３０とレセプタクル１０との接続方法を説明する断面図である。 メス側コネクターの構成を示す断面図である。 端子の接続を示す図である。 メス側コネクターとオス側コネクターの嵌合を説明する図である。

以下、図を参照しつつ下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。なお、同一の符号を付した箇所は同一及び相等の箇所を示し、その説明は繰返さない。
１．第１の実施形態：
２．第２の実施形態：
３．その他の実施形態：

１．第１の実施形態：
図１は、ＵＳＢコネクターを説明する図である。また、図２は、メス側コネクターの構成を示す図である。そして、図３は、端子の接続を示す図である。さらに、図４は、端子の構成を説明する図である。

この第１の実施形態では、コネクターは、レセプタクル（メス側コネクター）として実現され、ＵＳＢ２．０／１．１に対応したオス側コネクターと接続することができる。そして、レセプタクル１０は、図１（ａ）に示すＰＣ等の電子機器１の一部として実現される。また、オス側コネクターは、レセプタクル１０に抜き差しして使用されるＵＳＢメモリー１００の一部として実現される。なお、ＵＳＢメモリー１００は、ＥＰＲＯＭ等の記録手段を内蔵する。
ここで、本発明のコネクターをメス側コネクターに適用することは一例に過ぎず、本発明をオス側コネクターに適用してもよい。

図１、２に示すように、レセプタクル１０は、第１の支持体１１と、第２の支持体１２と、クランク機構１３と、ハウジング受け２０を備える。

第１の支持体１１は、薄板形状であり、コンタクト面１１ａには、第１端子２２と、第２端子２１と、がそれぞれ配置されている。また、第１端子２２と第２端子２１とはそれぞれ絶縁された状態で、第１の支持体１１に配置されている。ここで、端子２１、２２が配置されているとは、端子２１、２２が第１の支持体１１の表面に位置している以外にも、同端子２１、２２が第１の支持体１１の表面又は内部にパターン状に形成されている場合をも含む概念である。なお、第２の支持体１２においても同様である。

図３（ａ）は、各端子をコンタクト面１１ａ側から見た図である。図３（ａ）に示すように、第２端子２１は、Ｖｃｃ端子２１ａ、データ端子２１ｂ、２１ｃ、グランド端子２１ｄの４つの端子により構成される。Ｖｃｃ端子２１ａには、Ｖｃｃ電圧が流れる。また、データ端子２１ｂ、２１ｃには、Ｄ＋信号、Ｄ−信号がそれぞれ流れる。そして、グランド端子２１ｄは、グランドとして機能する。

一方、第１端子２２は、各第２端子と同様、Ｖｃｃ端子２２ａ、データ端子２２ｂ、２２ｃ、グランド端子２２ｄにより構成される。また、図４に示すように、第１端子２２は、ＰＣ１の内部で、プリント基板２５と電気的に接続されている。本実施形態では、Ｖｃｃ端子２２ａは、プリント基板２５のＶｃｃ電圧が流れるパターン２５ａに接続されている。また、データ端子２２ｂは、プリント基板２５のＤ＋信号が流れるパターン２５ｂに接続されている。そして、データ端子２２ｃは、プリント基板２５のＤ−信号が流れるパターン２５ｃに接続されている。さらに、グランド端子２２ｄは、プリント基板２５のグランド２５ｄに接続されている。

第２の支持体１２は、第１の支持体１１と同様、薄板形状であり、コンタクト面１２ａには、第１端子２４と、第２端子２３とが、それぞれ接続されている。また、第１端子２３と第２端子２４とは、それぞれ絶縁された状態で、第２の支持体１２に配置されている。

図３（ｂ）は、各端子をコンタクト面１２ａ側から見た図である。図３（ｂ）に示すように、第２の支持体１２に配置される第２端子２３は、Ｖｃｃ端子２３ａ、データ端子２３ｂ、２３ｃ、グランド端子２３ｄの４つの端子により構成される。一方、第１端子２４は、各第２端子と同様、Ｖｃｃ端子２４ａ、データ端子２４ｂ、２４ｃ、グランド端子２４ｄにより構成される。

図４に示すように、Ｖｃｃ端子２４ａは、プリント基板２５のＶｃｃ電圧が流れるパターン２５ａに接続されている。また、データ端子２４ｂは、プリント基板２５のＤ＋信号が流れるパターン２５ｂに接続されている。そして、データ端子２４ｃは、プリント基板２５のＤ−信号が流れるパターン２５ｃに接続されている。さらに、グランド端子２４ｄは、プリント基板２５のグランド２５ｄに接続されている。

また、各第１端子２２（２４）は、コネクター挿入方向で、各第２端子２１（２２）に対して水平な軸上に所定距離Ｓｃだけ離れて配置されている。距離Ｓｃは、クランク機構１３による、第１の支持体１１と第２の支持体１２との相対的な変位量を超えない値である。
さらに、第１の支持体１１と第２の支持体１２とに配置される各端子は、コンタクト面１２ａ、１２ｂを同じ方向に向けた場合に、端子の配置順序が同じになるよう配置されている。即ち、後述する、コネクター（オス側コネクター）３０をどちらの向きに挿入した場合でも、端子が正しく接触するように配置されている。
そして、第２端子２１、２３は、板バネ状の端子により構成されてもよい。第２端子２１、２３を板バネ状にすることで、第１又は第２の支持体１１、１２を変位させた際、板バネの付勢力により第２端子２１、２３を確実に他の端子に接触させることができる。

第１の支持体１１と第２の支持体１２とは、例えば、樹脂成型により製造される。さらに、第２端子２１、２３と第１端子２２、２４とは、インジェクション成形により第１の支持体１１又は第２の支持体１２にそれぞれ配置される。

クランク機構１３は、第１の支持体１１と第２の支持体１２との位置関係をコネクター挿入方向に相対的に変位させる。クランク機構１３は、第１の支持体１１と第２の支持体１２とが各コンタクト面１１ａ、１２ａを内側に向かい合わせるように配置した状態で、同第１の支持体１１と第２の支持体１２との側面に接続されている。そして、クランク機構１３は、第１又は第２の支持体のいずれかをコネクター挿入方向に退避させると、退避しなかった他方の第１又は第２の支持体をコネクター挿入方向に前進させる。

クランク機構１３により生じる第１の支持体１１又は第２の支持体との相対的な変位量は、第２端子２１、２３と第１端子２２、２４との間のコネクター挿入方向での隙Ｓｃ以上である必要がある。

ハウジング受け２０は、コネクター挿入方向に開口する凹部を備える。ハウジング受け２０は、ＵＳＢメモリー１００のコネクター３０がこの凹部に挿入された場合に、同コネクター３０と嵌合する。
また、いずれかの支持体１１、１２の端子表面と対向するハウジング受け２０の内壁との間隔ｓ１は、コネクター３０の支持体３１の厚みと比べて広い必要があり、略同寸であることが望ましい。

次に、図１（ｂ）をもとに、ＵＳＢメモリー１００の構成を説明する。ＵＳＢメモリー１００は、コネクター（オス側コネクター）３０と、ハウジング４０と、を備える。そして、コネクター３０は、支持体３１と、端子３２と、プラグシェル３３と、を備える。

支持体３１は、端子３２を所定位置に支持する。また、支持体３１は、矩形状である。そして、支持体３１は、ハウジング４０から延設するよう配置されている。例えば、支持体３１は樹脂成型により形成される。

端子３２は、支持体３１の面３１ａに配置されている。端子３２は、ハウジング４０内部で、図示しない記録手段と電気的に接続されている。端子３２は、レセプタクル１０の各端子に対応する図示しない、Ｖｃｃ端子、データ端子（＋、−）、グランド端子の４つの端子により構成される。例えば、端子３２は、インジェクション成形により支持体３１に配置される。

プラグシェル３３は、支持体３１の外周を覆う箱形状である。また、プラグシェル３３は、コネクター挿入方向に開口を有し、この開口から支持体３１を露出させている。また、プラグシェル３３は、レセプタクル１０に挿入する際の挿入部としても機能する。プラグシェル３３は、例えば、金属板を曲げ加工して形成される。

ハウジング４０は、その内部に記録手段を収容する。この記録手段は、上記した端子３２に電気的に接続されている。

次に、コネクター３０とレセプタクル１０との接続方法を説明する。
図５は、コネクター３０とレセプタクル１０との接続方法を説明する断面図である。

図５（ａ）に示すように、ＵＳＢメモリー１００のコネクター３０の端子３２を上に向けた状態でレセプタクル１０のハウジング受け２０に挿入する場合を想定する。この場合、コネクター３０の支持体３１と干渉するレセプタクル１０の第２の支持体１２は、クランク機構１３により退避する。一方、第１の支持体１１は、クランク機構１３により前進する。

さらに、オス側コネクター３０の挿入を継続すると、前方に位置する第１の支持体１１の第２端子２１と第１端子２２とに、後方に位置する第２の支持体１２の第２端子２３とが接触し、第２端子２１と第１端子２２とが第２端子２３を経由して接続される。そのため、第２端子２１は、第２端子２３、第１端子２２を介してプリント基板２５と電気的に接続される。

一方、第２の支持体１２が退避したことで生じたハウジング受け２０内部の空間には、オス側コネクター３０の支持体３１が侵入しており、第２端子２１と、端子３２とが接触する。そのため、コネクター３０の端子３２は、プリント基板２５と電気的に接続され、ＰＣ１からの信号がＵＳＢメモリー１００に供給される。

一方、図５（ｂ）に示すように、ＵＳＢメモリー１００のコネクター３０を、端子３２を下に向けた状態でレセプタクル１０のハウジング受け２０に挿入する場合を想定する。この場合、レセプタクル１０の第１の支持体１１は、オス側コネクター３０の支持体３１と干渉し、退避する。

そして、第２の支持体１２の第２端子２３と第１端子２４とに、退避した第１の支持体１１の第２端子２１が接触し、第２端子２３と第１端子２４とが第２端子２１を経由して接続される。そのため、第２端子２３は、第２端子２１及び第１端子２４を介してプリント基板２５に電気的に接続される。上記同様、ＵＳＢメモリー１００の端子３２は、第２端子２３と接触しているため、ＰＣ１からの信号がＵＳＢメモリー１００に送信される。

上記した、第１の支持体１１又は第２の支持体１２のいずれを退避させる場合でも、後方に変位する支持体は、前方に位置する支持体の第２端子と第１端子とに第２端子が接触するだけ変位すればよい。そのため、支持体を退避させるために必要なハウジング受け２０の奥行方向の長さを短くすることができる。
また、クランク機構１３を用いることで、第１又は第２の支持体１１、１２のいずれかが他方の退避に合わせて前進するため、ハウジング受け２０の奥行き方向の長さを、より短くすることができる。

以上説明したように、この第１の実施形態では、オス側コネクター３０をどちらの向きでレセプタクル１０に挿入した場合でも、電気的な接続を確立することができる。
また、レセプタクル１０の奥行き方向の長さを短くすることができ、同レセプタクル１０をコンパクトにすることができる。

２．第２の実施形態：
図６は、第２の実施形態に係るメス側コネクターの構成を示す断面図である。また、図７は、端子の接続を示す図である。そして、図８は、メス側コネクターとオス側コネクターの嵌合を説明する図である。

図６に示すように、レセプタクル１０は、第１の支持体１１と、第２の支持体１２と、クランク機構１３と、を備える。上記した各部は、第１の実施形態のレセプタクル１０と同じであり説明を省略する。
一方でこの第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、給電部５０を備え、第１端子２２、２４の配置及び配線状態が異なる構成において異なる。

給電部５０は、ハウジング受け２０の奥行き面から露出して配置されている。この給電部５０は、第１の支持体１１又は第２の支持体１２のいずれかが後方に退避した際、退避した支持体１１、１２の第１端子２２、２４と接触する位置に配置されている。

図７に示すように、給電部５０は、第１又は第２の支持体１１、１２の第１端子２２、２４に対応する、Ｖｃｃ端子５０ａ、データ端子５０ｂ、５０ｃ、グランド端子５０ｄの４つの端子を備える。そして各端子は、ＰＣ１内部でプリント基板２５と電気的に接続されている。即ち、Ｖｃｃ端子５０ａは、プリント基板２５のＶｃｃ電圧が流れるパターン２５ａに接続されている。また、データ端子５０ｂは、プリント基板２５のＤ＋信号が流れるパターン２５ｂに接続されている。そして、データ端子５０ｃは、プリント基板２５のＤ−信号が流れるパターン２５ｃに接続されている。さらに、グランド端子５０ｄは、プリント基板２５のグランド２５ｄに接続されている。

また、第１端子２２、２４は、第１又は第２の支持体１１、１２のいずれかが退避した場合に、前方に位置する第１又は第２の支持体１１、１２の第１端子２２、２４に接触するよう、同第１又は第２の支持体１１、１２の所定位置に配置されている。

図８（ａ）に示すように、オス側コネクター３０の端子３２を上に向けた状態でレセプタクル１０のハウジング受け２０に挿入すると、支持体３１と干渉する第２の支持体１２は、後方に退避する。

さらに、オス側コネクター３０の挿入を継続すると、前方に位置する第１の支持体１１の第２端子２１と第１端子２２とに、後方に位置する第２の支持体１２の第２端子２３とが接触し、第２端子２１と第１端子２２とが第２端子２３を経由して接続される。更に、第２の支持体１２の第１端子２４が第１の支持体１１の第１端子２２と、給電部５０とに接触する。そのため、第１の支持体１１の第２端子２１は、第２の支持体１２の第２端子２４並びに第１端子２３、及び第１の支持体１１の第１端子２２を経由して、給電部５０と電気的に接続される。

また、第２の支持体１２が退避したことで生じたハウジング受け２０内部の空間には、オス側コネクター３０の支持体３１が侵入しており、第１の支持体１１の第２端子２１と、オス側コネクター３０の端子３２とが接触する。そのため、レセプタクル１０の第２端子２１と接触するオス側コネクター３０の端子３２は、ＵＳＢコントローラーと電気的に接続され、ＰＣ１からの信号がＵＳＢメモリー１００に送信される。

上記した一例の動作は、図８（ｂ）に示すように、第１の支持体１１が退避する場合も同様である。なお、第１の支持体１１が退避する例では、レセプタクル１０の第２端子２３は、第２端子２１、第１端子２４、第１端子２２、を経由して給電部５０に電気的に接続される。

以上説明したようにこの第２の実施形態では、第１の実施形態による効果に加えて以下の効果を奏する。即ち、第１又は第２の支持体１１、１２のいずれかが後方に退避して給電部５０と接触することで、初めて通電が行われるため、レセプタクル１０をショート等から保護することができる。

３．その他の実施形態：
コネクターが備えられる電子機器は、ＰＣに限定されない。即ち、コネクターを備える電子機器であればどのようなものであってもよい。

また、第１及び第２の支持体１１、１２を退避させる変位機構は、クランク機構に限定されない。例えば、レセプタクル１０の内壁にスライド溝を設け、第１及び第２の支持体１１、１２のいずれかがこのスライド溝に沿って退避する構成としてもよい。

そして、本発明のコネクターをオス側コネクターに適用する場合、オス側コネクターは、例えば、図１、２に示す、第１の支持体１１と、第２の支持体１２と、クランク機構１３と、を備えることとなる。そして、このように構成されたオス側コネクターは、ＵＳＢ２．０／１．１に対応したメス側コネクターと嵌合する。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。
即ち、上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用してもよい。
公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用してもよい。
公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用してもよい。

１…電子機器、１０…レセプタクル、１１…第１の支持体、１２…第２の支持体、１３…クランク機構、２０…ハウジング受け、２１、２３…第２端子、２２、２４…第１端子、３０…コネクター、３１…支持体、３２…端子、３３…プラグシェル、４０…ハウジング、５０…給電部、１００…ＵＳＢメモリー

Claims (5)

1. ＵＳＢ規格のコネクターと嵌合するコネクターにおいて、
   所定の電圧又は信号が流れる第１端子と、同第１端子と電気的に絶縁された第２端子とが配置された１組の支持体と、
   前記各支持体を、前記各端子を向かい合わせた状態で、コネクター挿入方向に相対的に変位させる変位機構と、を有し、
   前記各支持体に配置される各端子は、前記支持体の位置を変位させた際、前方に位置する前記支持体の前記第１端子及び前記第２端子が、それぞれ、後方に位置する前記支持体の前記第２端子に接触するよう配置されている、コネクター。
2. 前記変位機構は、前記各支持体を、前記コネクターの挿入方向に、互いに変位させるクランク機構を備える、請求項１に記載のコネクター。
3. 前記所定の電圧又は信号が流れる給電部を有し、
   前記第１端子は、前記支持体を変位させた際、後方に位置する前記支持体の前記第１端子が、前方に位置する前記支持体の前記第１端子に接続する位置であって、且つ、前記給電部と接触する位置に配置されている、請求項１から請求項２のいずれかに記載のコネクター。
4. 前記第２端子は、付勢力を備える板バネである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコネクター。
5. ＵＳＢ規格のコネクターと嵌合するコネクターを有する電子機器において、
   前記コネクターは、
   所定の電圧又は信号が流れる第１端子と、同第１端子群と電気的に絶縁された第２端子とが配置され、前記各端子を向かい合わせた状態で位置する１組の支持体と、
   前記各支持体を、コネクター挿入方向に相対的に変位させる変位機構と、を有し、
   前記各支持体に配置される各端子は、前記支持体の位置を変位させた際、前方に位置する前記支持体の前記第１端子及び前記第２端子が、それぞれ、後方に位置する前記支持体の前記第２端子に接触するよう配置されている、電子機器。

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