JP2015084289A - コネクタ - Google Patents

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敏明 葛西
Toshiaki Kasai
敏明 葛西
裕治 石谷
Yuji Ishitani
裕治 石谷
和生 柳瀬
Kazuo Yanase
和生 柳瀬
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Abstract

【課題】スタック状電極の電極板を狭ピッチ化することができるコネクタを提供する。
【解決手段】コネクタ10のコネクタ本体30は、第1の箱状体411と、電極板の積層方向に沿って第1のピッチP分ずれて第1の箱状体に隣接する第2の箱状体412と、を含み、第1の本体部には、積層方向のピッチが第2のピッチPとなるよう配置された複数の挿入穴からなる第1の挿入穴群451が形成され、第2の本体部には、積層方向のピッチが第2のピッチとなるよう配置された複数の挿入穴からなる第2の挿入穴群452が形成され、第1の挿入穴群及び第2の挿入穴群は、積層方向に沿って相互に第1のピッチ分ずれており、下記(1)式を満たす。
=P/2・・・(1)
ただし、上記(1)式において、Pは第1のピッチであり、Pは第2のピッチである。
【選択図】 図3

Description

本発明は、スタック状電極と配線基板とを接続するコネクタに関するものである。
燃料電池のスタック状電極とフレキシブルプリント基板を接続するコネクタが知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2010−192384号公報
上記のスタック状電極は、相互に間隔を空けて多数の電極板を積層して構成されており、所定枚数の当該電極板に対して一つのコネクタが接続されている。そのため、燃料電池のスタック状電極には複数のコネクタが接続されており、こうした複数のコネクタは相互に密着して配置されている。この場合において、隣接するコネクタ同士が干渉し、当該スタック状電極の電極板を狭ピッチ化することができない場合がある、という問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、スタック状電極の電極板を狭ピッチ化することができるコネクタを提供する。
[1]本発明に係るコネクタは、相互に間隔を空けて第1のピッチで積層された複数の電極板から構成されるスタック状電極と、配線基板の配線パターンと、を電気的に接続するコネクタであって、前記配線パターンと電気的に接続されると共に前記電極板と接触する端子と、前記端子を保持するコネクタ本体と、を有し、前記コネクタ本体には、前記電極板がそれぞれ挿入される複数の挿入溝と、前記挿入溝とそれぞれ連通し且つ前記端子がそれぞれ挿入されている複数の挿入穴と、が設けられており、前記コネクタ本体は、第1の本体部と、前記電極板の積層方向に沿って前記第1のピッチ分ずれて前記第1の本体部に隣接する第2の本体部と、を含み、前記第1の本体部には、前記積層方向に向かって第2のピッチで配置された複数の前記挿入穴からなる第1の挿入穴群が形成され、前記第2の本体部には、前記積層方向に向かって前記第2のピッチで配置された複数の前記挿入穴からなる第2の挿入穴群が形成され、前記第1の挿入穴群及び前記第2の挿入穴群は、前記積層方向に沿って相互に前記第1のピッチ分ずれており、下記(1)式を満たすことを特徴とする。
=P/2・・・(1)
ただし、上記(1)式において、Pは前記第1のピッチであり、Pは前記第2のピッチである。
[2]上記発明において、前記コネクタ本体は、前記第1の本体部と、前記第2の本体部と、の間に形成された段差を有し、複数の前記挿入溝のうち、前記積層方向における最も外側の前記挿入溝は、前記段差において開口していてもよい。
本発明によれば、コネクタ同士を相互に密着して配置した場合において、当該コネクタ同士の干渉が抑制されため、スタック状電極の電極板を狭ピッチ化することができる。
図1は、本発明の実施形態におけるコネクタを備えたコネクタ組立体を示す斜視図であり、スタック状電極を接続した状態を示す図である。 図2Aは、図1に示すコネクタ組立体の正面図である。 図2Bは、図2AのIIB-IIB線に沿った断面図である。 図2Cは、図2AのIIC-IIC線に沿った断面図である。 図3は、本発明の実施形態におけるコネクタを備えたコネクタ組立体を示す分解斜視図である。 図4Aは、本発明の実施形態におけるハウジング部材の平面図である。 図4は、図4AのIVB-IVB線に沿った断面図である。 図5Aは、本発明の実施形態におけるプリント配線板の平面図である。 図5Bは、図5AのVB-VB線に沿った断面図である。 図6Aは、本発明の実施形態においてハウジング部材にプリント配線板を取り付けた状態を示す平面図である。 図6Bは、図6AのVIB-VIB線に沿った断面図である。 図7は、本発明の実施形態におけるコネクタ組立体の断面図である。 図8は、本発明の実施形態におけるコネクタの複数に対してスタック状電極を挿入した際において、図2AのIIB-IIB線に沿った断面図に相当する図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1はコネクタとスタック状電極を接続した状態のコネクタ組立体を示す斜視図、図2A〜図2Cは本実施形態におけるコネクタを備えたコネクタ組立体の正面図及び断面図である。
本実施形態におけるコネクタ10を備えたコネクタ組立体1は、図1〜図2Cに示すように、2枚のプリント配線板60を備えており、当該コネクタ10を介して、スタック状電極80をプリント配線板60と電気的に接続する。
本実施形態におけるスタック状電極80は、例えば、燃料電池の電圧のモニタリング等に使用されるスタック電極である。このスタック状電極80は、相互に間隔を空けて積層された複数の電極板81から構成されている。複数の電極板81は、例えば、電極板81同士の中心間距離がピッチPとなるように配置されている。なお、本実施形態におけるピッチPが本発明の第1のピッチの一例に相当する。
本例では、図1、図2B及び図2Cに示すように、8枚の電極板81に対して一つのコネクタ組立体1が接続されている。従って、特に図示しないが、スタック状電極80を構成する多数の電極板81に対して複数のコネクタ組立体1が接続されており、この複数のコネクタ組立体1同士は相互に密着して配置されている。なお、一つのコネクタ組立体1に対して接続される電極板81の枚数は特に限定されない。
図3は本実施形態におけるコネクタを備えたコネクタ組立体を示す分解斜視図、図4A〜図4Bは本実施形態におけるハウジング部材の平面図及び断面図、図5A及び図5Bは本実施形態におけるプリント配線板の平面図及び断面図である。
コネクタ10は、図3に示すように、電極板81に接触する端子20と、当該端子20を保持するコネクタ本体30と、を備えている。
端子20は、図3に示すように、本体部21と、接触片221,222と、接続突起23と、を有している。この端子20は、金属材料等の導電性を有する材料で構成された板材を加工することで形成されており、本体部21、接触片221,222及び接続突起23が一体的に形成されている。なお、図3では、1本の端子20のみを示しているが、実際は8枚の電極板81に対してそれぞれ接触する8本の端子20をコネクタ10は備えている。
一対の接触片221,222は、相互に対向していると共に、本体部21から下方(−Z方向)に向かって突出している。この接触片221,222のバネ性を利用して電極板81を当該接触片221,222の間に挟み込むことで、端子20が電極板81と電気的に接触するようになっている。
これに対し、接続突起23は、接触片221,222とは反対の方向(+Z方向)に向かって本体部21から突出している。この接続突起23がプリント配線板60に半田付けされることで、端子20がプリント配線板60と電気的に接続されるようになっている。
コネクタ本体30は、図3に示すように、ハウジング部材40と、カバー部材50と、を有している。
ハウジング部材40は、例えば、樹脂材料等の電気絶縁性を有する材料から形成されており、それぞれ略箱形状を有する第1の箱状体411及び第2箱状体412から構成されている。これら第1及び第2の箱状体411、412は、図3に示すように、X方向に沿って互いに隣接するように形成されている。なお、本実施形態における第1の箱状体411が本発明の第1の本体部の一例に相当し、本実施形態における第2の箱状体412が本発明の第2の本体部の一例に相当する。
また、本実施形態では、図4Aに示すように、第1の箱状体411に対して第2の箱状体412が、電極板81の積層方向(+Y方向)に沿って距離Dずれて形成されており、これにより、第1箱状体411と、第2の箱状体412と、の間には2か所の段差413A、413Bが形成されている。この距離Dは、電極板81のピッチPと等しくなっている(D=P)。
本実施形態において、複数のコネクタ10を相互に密着させた場合には、一方のコネクタ10のハウジング部材40の段差413Aが、他方のコネクタ10のハウジング部材40の段差413Bに入り込む。これにより、複数のコネクタ10同士がY方向に沿って積層できるようになっている。
図4A及び図4Bに示すように、このハウジング部材40の上面40aには、2つの第1の突起421,422と、4つの第2の突起431〜434と、が設けられている。2枚のプリント配線板がハウジング部材40に取り付けられた際に、3つの突起421,431〜432によって一方のプリント配線板60が位置決めされ、他の3つの突起422,433〜434によって他方のプリント配線板60が位置決めされる(図6A参照)。
また、このハウジング部材40には、図2B又は図2Cに示すように、挿入溝44と、挿入穴45が形成されている。
挿入溝44は、ハウジング部材40の下面40bに開口しており、電極板81の凸部82を受け入れることが可能となっている。一方、挿入穴45は、ハウジング部材40を上面40aから下面40bに貫通しており、上述の端子20を挿入可能な内径を有している。
図2B、図2C及び図4Bに示すように、挿入溝44と挿入穴45は相互に連通しており、電極板81の凸部82が挿入溝44に挿入されると、当該凸部82は、挿入穴45に収容されている端子20の接触片221,222によって挟持されるようになっている。
ハウジング部材40には、上述のように8枚の電極板81を受け入れるために、挿入溝44が8本形成されている。この8本の挿入溝44は、図2Cに示すように、当該挿入溝44の中心間距離がピッチPとなるように相互に平行に設けられており、この挿入溝44のピッチPは、電極板81のピッチPと実質的に同一となっている(P=P)。
また、図2Bに示すように、ハウジング部材40の段差413Aには、当該ハウジング部材40の最外側(−Y方向側)に位置する挿入溝44Aが開口する開口部441Aが設けられている。同様に、ハウジング部材40の段差413Bにも、当該ハウジング部材40の最外側(+Y方向側)に位置する挿入溝44Bが開口する開口部441Bが設けられている。また、ハウジング部材40の正面40cと背面40dには、凹部441がそれぞれ形成されている。
また、ハウジング部材40の最外側(−Y方向側)に位置する挿入溝44Aと、当該ハウジング部材40の正面40cとの間の距離Wは、挿入溝44同士を仕切る壁の厚さWと等しくなっている(W=W)。また、ハウジング部材40の最外側(+Y方向側)に位置する挿入溝44Bと、当該ハウジング部材40の背面40dとの間の距離Wも、挿入溝44同士を仕切る壁の厚さWと等しくなっている(W=W)。
ハウジング部材40の下部には、下方(−Z方向)に向かって突出する一対の係止片461,462が設けられている。この係止片461,462は、電極板81の凸部82が挿入溝44に挿入された際に、電極板81の凸部82に形成された開口83に係止するようになっている(図1及び図2A参照)。
挿入穴45も、8本の挿入溝44に対応するように、ハウジング部材40に8本形成されている。本実施形態において、当該8本の挿入穴45は、図4Aに示すように、第1の箱状体411に形成された4本の挿入穴45からなる第1の挿入穴群451と、第2の箱状体412に形成された4本の挿入穴45からなる第2の挿入穴群452と、から構成されている。
第1の挿入穴群451を構成する4本の挿入穴45は、Y方向のピッチがピッチPとなるようにそれぞれ配置されている。同様に、第2の挿入穴群452を構成する4本の挿入穴45も、Y方向のピッチがピッチPとなるようにそれぞれ配置されている。また、第1の挿入穴群451に対して、第2の挿入穴群452は、電極板81の積層方向(+Y方向)に沿って相互にピッチPだけずれて配置されている。
この場合において、上記のピッチP及びPは、下記(1)式を満たしている。
=P/2・・・(1)
このため、第1及び第2の挿入穴群451、452を構成する8本の挿入穴45同士における電極板81の積層方向(±Y方向)のピッチは、それぞれピッチPとなっている。なお、本実施形態におけるピッチPが本発明の第2のピッチの一例に相当する。
本実施形態では、プリント配線板60の配線パターン61(後述)の形状に合わせて、第1の挿入穴群451を構成する4本の挿入穴45のうち中央の2つの挿入穴45が、外側の2つの挿入穴45よりも内側(第2の箱状体412側)に配置されている。同様に、第2の挿入穴群452を構成する4本の挿入穴45のうち中央の2つの挿入穴45が、外側の2つの挿入穴45よりも内側(第1の箱状体411側)に配置されている。
また、ハウジング部材40の一方の側面40eには、ハウジング部材40の上面40aから下方(−Z方向)に向かって延在する係止溝471が形成されており、この係止溝471には係止突起481が立設されている。
同様に、ハウジング部材40の他方の側面40fにも、ハウジング部材40の上面40aから下方(−Z方向)に向かって延在する係止溝472が形成されており、この係止溝472に係合突起482が立設されている。
また、ハウジング部材40の側面40e,40fは、電極板81の積層方向(±Y方向)に対して実質的に平行であり、且つ、コネクタ10に対する電極板81の挿抜方向(±Z方向)に対しても実質的に平行な面である。
カバー部材50も、例えば、樹脂材料等の電気絶縁性を有する材料から構成されており、図3に示すように、それぞれ略箱形状を有する第1の箱状部511及び第2の箱状部512を相互に±Y方向にずらして並べたような全体形状を有し、左右の箱状部511,512の間には段差513A、513Bが形成されている。
このカバー部材50は、図1に示すように、平面視においてハウジング部材40と実質的に等しい形状を有しており、第1の箱状部511の形状が第1の箱状体411の形状に、第2の箱状部512の形状が第2の箱状体412の形状に、それぞれ対応している。そして、複数のコネクタ10を相互に密着させると、一方のコネクタ10のカバー部材50の段差513Aが、他方のコネクタ10のカバー部材50の段差513Bに入り込むようになっている。
本実施形態のカバー部材50は、第1の箱状部511からハウジング部材40側に向かって突出する係止片521と、第2の箱状部512からハウジング部材40側に向かって突出する係止片522と、を有している。
一方の係止片521は、ハウジング部材40に設けられた一方の係止溝471に対応している。カバー部材50がハウジング部材40に取り付けられると、当該係止片521の先端に設けられた係止爪531(図7参照)が、係止溝471に立設された係止突起481に係止する。
同様に、他方の係止片522も、ハウジング部材40に設けられた他方の係止溝472に対応している。カバー部材50がハウジング部材40に取り付けられると、当該係止片522の先端に設けられた係止爪532(図7参照)が、係止溝472に立設された係止突起482に係止する。
プリント配線板60は、図5A及び図5Bに示すように、4本の配線パターン61を有するフレキシブルプリント配線基板である。なお、フレキシブルプリント配線基板に代えて、フレキシブルフラットケーブルをプリント配線板60として用いてもよい。或いは、PETやPENから構成された基材を備えたメンブレン基板を、プリント配線板60として用いてもよい。
このプリント配線板60の端部には、基材62をそれぞれ貫通する第1の貫通孔621と一対の切欠622,623が形成されている。第1の貫通孔621には、ハウジング部材40の第1の突起421(又は422)が挿入され、一対の切欠622,623には、ハウジング部材40の第2の突起431,432(又は433,434)が挿入される。
また、このプリント配線板60の端部から離れた位置には、基材62を貫通する開口部624が形成されており、配線パターン61はこの開口部624を回避するように基材62上に設けられている。この開口部624は、上述のカバー部材50の係止片521(又は552)を挿入可能な大きさを有している。
さらに、それぞれの配線パターン61の先端には第2の貫通孔625が形成されている。この第2の貫通孔625は、端子20の接続突起23を挿入可能な大きさを有している。この貫通孔625に接続突起23を挿入して半田付けすることで、接続部63が形成されると共に、端子20と配線パターン61とが電気的に接続される。
以上に説明したコネクタ組立体1は、以下のように組み立てられる。図6A〜図6Bは本実施形態においてハウジング部材に配線基板を取り付けた状態を示す平面図及び断面図、図7は本実施形態におけるコネクタ組立体の断面図である。
すなわち、先ず、プリント配線板60の第2の貫通孔625に端子20を挿入して半田付けし、4本の端子20をそれぞれ接続したプリント配線板60を2枚準備する。次いで、図6A及び図6Bに示すように、一方のプリント配線板60の4本の端子20を、第1の挿入穴群451を構成する4本の挿入穴45に挿入し、他方のプリント配線板60の4本の端子20を、第2の挿入穴群452を構成する4本の挿入穴45に挿入する。この様にして、2枚のプリント配線板60をハウジング部材40の上面40aに載置する。
この際、一方のプリント配線板60が3つの突起421,431〜432によってハウジング部材40に対して位置決めされ、他の3つの突起422,433〜434によって他方のプリント配線板60がハウジング部材40に対して位置決めされる。
次いで、図7に示すように、カバー部材50をプリント配線板60に被せてハウジング部材40に取り付ける。この際、カバー部材50の係止片521,522をプリント配線板60の開口部63内をそれぞれ通過させた後に、当該係止片521,522を係止突起481,482にそれぞれ係止させる。これにより、プリント配線板60がハウジング部材40とカバー部材50の間に保持されると共に、端子20とプリント配線板60との接続部63がハウジング部材40とカバー部材50によって保護される。
以上のように組み立てられたコネクタ組立体1では、プリント配線板60は、電極板81の積層方向(±Y方向)に対して実質的に直交し、且つ、コネクタ10に対する電極板81の挿抜方向(±Z方向)に対して実質的に直交する方向(±X方向)に沿って、コネクタ10から導出している。
そして、スタック状電極80をコネクタ組立体1に接続する場合には、8枚の電極板81の凸部82をコネクタ10のハウジング部材40の挿入溝44にそれぞれ挿入して、端子20の接触片221,222の間に凸部82を挟む。これにより、電極板81がコネクタ10を介してプリント配線板60と電気的に接続される。この際、ハウジング部材40の係止片461,462が電極板81の凸部82の開口83に係止することで、コネクタ10からの電極板81の抜け止めが図られている。
以上のように、本実施形態では、プリント配線基板60に開口部624を形成し、この開口部624を介して、カバー部材50の係止片521,522をハウジング部材40の係止突起481,482に係止させる。
次に、本実施形態における作用について説明する。
図8は、本実施形態におけるコネクタの複数に対してスタック状電極を挿入した際において、図2AのIIB-IIB線に沿った断面図に相当する図である。
本実施形態におけるコネクタ10では、上述したように、第1及び第2の挿入穴群451、452をそれぞれ構成する4本の挿入穴45は、±Y方向に沿ってピッチPとなるように配置されている。また、当該第1及び第2の挿入穴群451、452は、相互に±Y方向に沿ってピッチP分ずれている。この場合において、ピッチP及びPは上記(1)式を満たしているため、コネクタ10が有する計8本の挿入穴45は、±Y方向に沿ってそれぞれピッチPで配置される。
また、第1の箱状体411と第2の箱状体412がY方向に沿って相互に距離Dずれており(図4A参照)、この距離Dは電極板81のピッチPと等しくなっている(D=P)。このため、図8に示すように、複数(本例では2つ)のコネクタ10を、電極板81の積層方向(±Y方向)に沿って相互に密着させて配置すると、図中上側(+Y方向側)のコネクタ10(以下、コネクタ10Aとも称する。)のハウジング部材40の段差413Aが、図中下側(−Y方向側)のコネクタ10(以下、コネクタ10Bとも称する。)のハウジング部材40の段差413Bに入り込む。
そして、コネクタ10Aにおける挿入溝44のうち最も図中下側(−Y方向側)の挿入溝44Aと、コネクタ10Bにおける挿入溝44のうち最も図中上側(+Y方向側)の挿入溝44Bと、の間の距離Pは、スタック状電極80の電極板81同士の間のピッチPと等しくなる(P=P)。
これにより、スタック状電極80の電極板81に対して複数のコネクタ10を配置した場合であっても、複数の当該コネクタ10が有する全ての挿入穴45は、電極板81の積層方向(±Y方向)に沿ってピッチPとなるようにそれぞれ配置される。このため、当該スタック状電極80の電極板81を狭ピッチ化することができる。
また、この場合において、コネクタ10Aの挿入溝44Aは、開口部441Aにおいて開口していると共に、コネクタ10Bの挿入溝44Bも、開口部441Bにおいて開口している。このため、上記の距離Pを最小限に抑えることができ、スタック状電極80の電極板81をより狭ピッチ化することができる。
また、本実施形態では、プリント配線基板60に開口部624を形成し、この開口部624を介して、カバー部材50の係止片521,522をハウジング部材40の係止突起481,482に係止させている。
これにより、係止突起481,482をハウジング部材40の側面40e,40fに設けることができると共に、ハウジング部材40の正面40cや背面40dの肉厚を薄くすることができるので、電極板81の積層方向(±Y方向)におけるコネクタ10のサイズを小型化することができる。
また、本実施形態では、係止突起481,482を、ハウジング部材40の正面40cや背面40dではなく、当該ハウジング部材40の側面40e,40fに設けているので、プリント配線基板60の±Y方向に沿った幅を広くすることもできる。
さらに、本実施形態では、係止突起481,482をハウジング部材40の側面40e,40fに設けているので、コネクタ10同士が密着している状態でも、カバー部材50をハウジング部材40から着脱することができるので、コネクタ10のメンテナンス作業性にも優れている。
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
10・・・コネクタ
20・・・端子
30・・・コネクタ本体
40・・・ハウジング部材
411・・・第1の箱状体
412・・・第2の箱状体
413A、413B・・・段差
44・・・挿入溝
441A、441B・・・開口
45・・・挿入穴
451・・・第1の挿入穴群
452・・・第2の挿入穴群
50・・・カバー部材
511・・・第1の箱状部
512・・・第2の箱状部
513・・・段差
60・・・プリント配線板
61・・・配線パターン
80・・・スタック状電極
81・・・電極板

Claims (2)

  1. 相互に間隔を空けて第1のピッチで積層された複数の電極板から構成されるスタック状電極と、配線基板の配線パターンと、を電気的に接続するコネクタであって、
    前記配線パターンと電気的に接続されると共に前記電極板と接触する端子と、前記端子を保持するコネクタ本体と、を有し、
    前記コネクタ本体には、
    前記電極板がそれぞれ挿入される複数の挿入溝と、
    前記挿入溝とそれぞれ連通し且つ前記端子がそれぞれ挿入されている複数の挿入穴と、が設けられており、
    前記コネクタ本体は、
    第1の本体部と、
    前記電極板の積層方向に沿って前記第1のピッチ分ずれて前記第1の本体部に隣接する第2の本体部と、を含み、
    前記第1の本体部には、前記積層方向のピッチが第2のピッチとなるよう配置された複数の前記挿入穴からなる第1の挿入穴群が形成され、
    前記第2の本体部には、前記積層方向のピッチが前記第2のピッチとなるよう配置された複数の前記挿入穴からなる第2の挿入穴群が形成され、
    前記第1の挿入穴群及び前記第2の挿入穴群は、前記積層方向に沿って相互に前記第1のピッチ分ずれており、
    下記(1)式を満たすことを特徴とするコネクタ。
    =P/2・・・(1)
    ただし、上記(1)式において、Pは前記第1のピッチであり、Pは前記第2のピッチである。
  2. 請求項1に記載のコネクタであって、
    前記コネクタ本体は、前記第1の本体部と、前記第2の本体部と、の間に形成された段差を有し、
    複数の前記挿入溝のうち、前記積層方向における最も外側の前記挿入溝は、前記段差において開口していることを特徴とするコネクタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021064568A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 矢崎総業株式会社 コネクタ

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