JP2018160475A - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】Ｔｙｐｅ−Ｃのジャックコネクタの製造コストを安価にすること。【解決手段】本発明の電気コネクタ１は、Ｔｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタの回路端子に接続される電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂと、Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様におけるストッパ機構に相当するストッパ部材７０ａ，７０ｂと、電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂおよびストッパ部材７０ａ，７０ｂが装着される基台部５０と、基台部５０を覆う補強シェル６０と、を有し、基台部５０には、ストッパ部材７０ａ，７０ｂが電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂを挟んで両脇に装着され、ストッパ部材７０ａ，７０ｂの基台部５０から外部に延伸する部分には、電気コネクタ１が取り付けられる基板を把持する切欠部７２ａ，７２ｂを有するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、電気コネクタに関する。

ＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃは、ＵＳＢの次世代規格（ＵＳＢ３．１）で新たに制定された新しいコネクタ規格である。Ｔｙｐｅ−Ｃは、従来のＵＳＢコネクタと同様に、コネクタに接続された機器への電源供給が可能である（たとえば、特許文献１参照）。

従来のＵＳＢコネクタは、最大５Ｖ（ボルト）１．５Ａ（アンペア）７．５Ｗ（ワット）の給電であるのに対し、Ｔｙｐｅ−Ｃのコネクタは、最大２０Ｖ５Ａ１００Ｗの給電が可能であり、給電中の許容温度上昇は最大３０℃までとなっている。

さらに、Ｔｙｐｅ−Ｃのコネクタは、従来のマイクロＵＳＢコネクタ（５極）とほぼ同じスペース内に２４極分の端子を配列する必要があり高密度化されている。また、Ｔｙｐｅ−Ｃのコネクタは、必然的に端子も小型になるため、電源回路とグランド回路でそれぞれ４端子をコモン回路として通電することが可能となっている。

特開２００２−１９１１３３号公報

上述したように、Ｔｙｐｅ−Ｃのコネクタは、電源回路とグランド回路でそれぞれ４端子をコモン回路として電流を分岐すれば、１端子当たりの通電電流は四分の一となるが、最大電流（５Ａ）の通電時では１端子当たり１．２５Ａとなる。従来のＴｙｐｅ−Ｃのコネクタでは、端子が小型化されていて、コモン回路は、プリント基板を介して形成されており、電流容量が小さいため、通電温度上昇値が高くなる可能性が高い。

また、Ｔｙｐｅ−Ｃは、上述したように、従来のＵＳＢコネクタと比較すると端子部材が小さい。さらに、プラグコネクタとジャックコネクタとを嵌合させたときのストッパ機構をジャックコネクタ側に有するなど、複雑な構造である。このため、製造コストを安価にすることが難しい。

たとえば、従来のＵＳＢコネクタでは、ジャックコネクタの端子数を減らして機器への充電用として充電機能のみを有する安価なものが市販されている。これに対し、Ｔｙｐｅ−Ｃでは、充電用として端子数を減らしても小さい端子部材を基板上に配置するための精度の高い工程が要求されるため製造コストを安価にすることは難しい。また、Ｔｙｐｅ−Ｃでは、充電用としてもジャックコネクタ側のストッパ機構は必要である。このため、Ｔｙｐｅ−Ｃは、充電機能のみを有する安価なものを製造することが難しい。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、Ｔｙｐｅ−Ｃのジャックコネクタの電流容量に余裕を持たせることができると共に、製造コストを安価にすることができる電気コネクタを提供することを目的とする。

本発明は、ＵＳＢコネクタの規格であるＴｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタに接続される電気コネクタにおいて、Ｔｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタの回路端子に接続される端子と、Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様におけるストッパ機構に相当するストッパ部材と、端子およびストッパ部材が装着される基台部と、基台部を覆う補強シェルと、を有し、基台部には、ストッパ部材が端子を挟んで両脇に装着され、ストッパ部材の基台部から外部に延伸する部分には、当該電気コネクタが取り付けられる基板を把持する切欠部を有するものである。

上述の電気コネクタにおいて、ストッパ部材は、互いに基台部の内側に向かった反りを有すると共に、ストッパ部材の互いに有する基台部の内側に向かった反りによって、ストッパ部材同士の間隔が最も狭くなる端部付近に基台部の内側に凹む凹部を有し、凹部と、基台部の内壁との間に一定の隙間を有し、当該電気コネクタが勘合相手となるプラグコネクタに挿入されたとき、プラグコネクタが有する凸部とストッパ部材の凹部とが勘合することができる。

上述の電気コネクタにおいて、電気コネクタは、ＵＳＢコネクタの規格であるＴｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタの電源回路端子を両側から挟み込む端子と、プラグコネクタのグランド回路端子を両側から挟み込む端子と、をそれぞれ一対ずつ有し、充電機能のみを有する電気コネクタであって、端子は、フォーク端子により構成され、一対となるフォーク端子は、その間を放熱板によって接続されることができる。

本発明によれば、Ｔｙｐｅ−Ｃのジャックコネクタの電流容量に余裕を持たせることができると共に、製造コストを安価にすることができる。

本発明の実施の形態に係る電気コネクタの分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気コネクタの分解斜視図であり、図１の反対側から見た図である。 図１の電気コネクタを組み立てた状態を示す斜視図である。 図２の電気コネクタを組み立てた状態を示す斜視図である。 既存のＴｙｐｅ−Ｃのジャックコネクタの斜視図である。 図１のストッパ部材の配設状態をプラグコネクタの凸部の配設状態と共に示す図である。 図６のストッパ部材の凹部がプラグコネクタの凸部と嵌合している状態を示す図である。 図１のストッパ部材が有する切欠部を説明するための図である。 電気コネクタが図８の切欠部によって基板に取り付けられた状態を示す図である。 プラグコネクタが挿入される挿入口の状態を示す切欠き斜視図である。 図１０の切欠き斜視図における切欠き部分を断面図に置き換えた図である。 グランド回路端子と電源回路端子の絶縁の状態を示す図である（図１２〜図１４は、いずれも基台部の短手方向の中心線に沿う断面図）。 グランド回路端子と電源回路端子の絶縁の状態を図１２の状態と比較するための図であり、挿入口から異物が侵入してグランド回路端子と電源回路端子とが短絡している状態を示す図である。 図１２のグランド回路端子に異物が付着したときの状態を示す図である。 その他の実施の形態に係る単独のフォーク端子を放熱板および半田付用端子と共に示す図である。 その他の実施の形態に係るグランド回路端子の半田付用端子を示す図である。 その他の実施の形態に係る電源回路端子の半田付用端子を示す図である。 その他の実施の形態に係る基台部および補強シェルの短手方向の中心線に沿う断面図である。 図１８の基台部および補強シェルを有する電気コネクタの斜視図である。

本発明の実施の形態に係る電気コネクタ１を図１〜図１９を参照して説明する。

（概要について）
本発明の実施の形態に係る電気コネクタ１は、図１〜図４に示すように、ＵＳＢコネクタの規格であるＴｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタ（不図示）の電源回路端子を両側から挟み込む端子である電源回路端子１０ａ，１０ｂと、プラグコネクタのグランド回路端子を両側から挟み込む端子であるグランド回路端子２０ａ，２０ｂと、をそれぞれ一対ずつ有し、充電機能のみを有し、電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂは、フォーク端子により構成されるものである。これらの電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂと、後述するストッパ部材７０ａ，７０ｂとが基台部５０に挿入され、基台部５０は、補強シェル６０に覆われている。補強シェル６０は、孔８０が設けられ、基台部５０に設けられた突起部９０と孔８０とが嵌合することにより基台部５０に固定される。電気コネクタ１を組み立てた状態を図３および図４に示す。

既存のＴｙｐｅ−Ｃのジャックコネクタの斜視図を図５に示す。既存のＴｙｐｅ−Ｃの仕様では、支持部材１００に配置された端子１１０によって、プラグコネクタ側の端子を両側から挟み込む端子を実現している。これに対し、電気コネクタ１は、図１，図２に示すように、フォーク端子を基台部５０に挿入することによって、前述の端子を実現している。さらに、電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂは、それぞれ対称に一対設けられている。これにより、電気コネクタ１は、Ｔｙｐｅ−Ｃ仕様のプラグコネクタとのリバーシブルな接続が可能となる。

このような電気コネクタ１は、電流容量に余裕を持たせることができると共に、部品点数および製造工程を簡略化することができ、製造コストを安価にすることができる。以下では、主要部材毎に分けてその構成および効果について詳細に説明する。

（電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂについて）
電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂは、図１および図２に示すように、それぞれ放熱板３０ａ，３０ｂによって接続されている。放熱板３０ａ，３０ｂは、半田付用端子４０ａ，４０ｂを有する。半田付用端子４０ａ，４０ｂは、電気コネクタ１を基板上に設けられた導体または電線に対し、半田付けにより接続するためのものであるが、放熱板３０ａ，３０ｂの延長として放熱効果にも寄与する。

このように、電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂは、放熱板３０ａ，３０ｂおよび放熱板３０ａ，３０ｂの延長としての半田付用端子４０ａ，４０ｂを有することにより、電気コネクタ１による充電時の発熱を抑えることができる。

また、電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂを形成するフォーク端子は、プラグコネクタの電源回路端子またはグランド回路端子を両側から挟み込むＴｙｐｅ−Ｃの仕様に基づく純正の端子の体積よりもさらに大きい体積を有する。たとえば、既存のＴｙｐｅ−Ｃの仕様では、端子１１０を形成する金属板の厚さは０．２ｍｍであるのに対し、電源回路端子１０ａ，１０ｂ、グランド回路端子２０ａ，２０ｂ、放熱板３０ａ，３０ｂ、半田付用端子４０ａ，４０ｂを形成する金属板の厚さは、たとえば０．２５ｍｍである。これにより、電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂは、それ自体の熱容量が既存のＴｙｐｅ−Ｃの端子１１０よりも大きいため、充電時の発熱をより吸収することができる。

（ストッパ機構としてのストッパ部材７０ａ，７０ｂについて）
電気コネクタ１は、Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様におけるストッパ機構として、図１〜図４に示すように、ストッパ部材７０ａ，７０ｂを有する。ストッパ部材７０ａ，７０ｂは、板厚が補強シェル６０を形成する金属板よりもさらに厚い金属板によって形成される。たとえば、ストッパ部材７０ａ，７０ｂは、０．４ｍｍの金属板によって形成される。ストッパ部材７０ａ，７０ｂは、基台部５０の両脇に挿入される。ストッパ部材７０ａ，７０ｂは、先端部付近に凹部７１ａ，７１ｂを有する。

基台部５０に挿入されたストッパ部材７０ａ，７０ｂは、図６に示すように、互いに基台部５０の内側に向かった反りを有し、基台部５０の内壁と凹部７１ａ，７１ｂとの間に一定の隙間を有する。ここで、図７に示すように、Ｔｙｐｅ−ＣのプラグコネクタＰが基台部５０に挿入されると、プラグコネクタＰが有する凸部Ｐａ，Ｐｂとストッパ部材７０ａ，７０ｂの凹部７１ａ，７１ｂとが嵌合する。これにより、電気コネクタ１とプラグコネクタＰとは所定の結合力によって結合される。

また、ストッパ部材７０ａ，７０ｂの基台部５０から外部に延伸する部分には、図８に示すように、電気コネクタ１が取り付けられる基板１００を把持する切欠部７２ａ，７２ｂを有する。これにより、図９に示すように、切欠部７２ａ，７２ｂによって、電気コネクタ１を基板１００に取り付けることができる。このとき、半田付用端子４０ａは基板１００の上側（電源側）に位置し、半田付用端子４０ｂは基板１００に下側（グランド側）に位置する。

このように、ストッパ部材７０ａ，７０ｂによって、Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様におけるストッパ機構を実現すると共に、電気コネクタ１を基板１００に取付ける機構の２つの機構を同時に実現することができる。これにより、電気コネクタ１の部品点数および製造工数を削減し、製造コストを安価にすることができる。なお、本発明を実施するための形態では、充電機能のみを有する電気コネクタ１を前提として説明したが、ストッパ部材７０ａ，７０ｂについては、ＵＳＢコネクタの規格であるＴｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタであれば、充電機能のみを有するものに限定することなく適用が可能であり、電気コネクタの部品点数および製造工数を削減し、製造コストを安価にすることができる。

（挿入口５１について）
基台部５０は、図１０および図１１に示すように、Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様におけるプラグコネクタの挿入口５１を有する。挿入口５１の開口面積は、Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様における開口面積に比べて狭い。具体的には、挿入口５１の短手方向の幅は、既存のＴｙｐｅ−Ｃの仕様に比べて約３０％狭くなっている。これにより、プラグコネクタが電気コネクタ１に挿入されたときに、プラグコネクタと電気コネクタ１との間の隙間を小さくして埃等の異物の侵入を防ぐことができる。

（グランド回路端子２０ａ，２０ｂと電源回路端子１０ａ，１０ｂの絶縁部材５２ａ，５２ｂ，５３について）
基台部５０は、電源回路端子１０ａ，１０ｂの一部を覆う絶縁部材５３と、グランド回路端子２０ａ，２０ｂの一部を覆う絶縁部材５２ａ，５２ｂとを有する。グランド回路端子２０ａ，２０ｂは、図１２に示すように、基台部５０の絶縁部材５２ａ，５２ｂに覆われていない部分を有する。電源回路端子１０ａ，１０ｂは、図１２に示すように、基台部５０の絶縁部材５３に覆われていない部分を有する。このとき、電源回路端子１０ａ，１０ｂの絶縁部材５３は、グランド回路端子２０ａ，２０ｂの絶縁部材５２ａ，５２ｂよりも１段奥まった位置に配設される。すなわち、グランド回路端子２０ａ，２０ｂが基台部５０内の絶縁部材５２ａ，５２ｂに覆われていない部分の長さと電源回路端子１０ａ，１０ｂが基台部５０内の絶縁部材５３に覆われていない部分の長さとは、互いに異なる。

ここで、比較例として、図１３に示すように、グランド回路端子２０ａ，２０ｂが絶縁部材２００に覆われていない部分の長さと電源回路端子１０ａ，１０ｂが絶縁部材２００に覆われていない部分の長さが同じである場合、異物３００が挿入口５１から内部に侵入したときに、グランド回路端子２０ｂと電源回路端子１０ｂとが短絡するとする。このとき、図１４に示すように、グランド回路端子２０ａ，２０ｂが基台部５０内の絶縁部材５２ａ，５２ｂに覆われていない部分の長さと電源回路端子１０ａ，１０ｂが基台部５０内の絶縁部材５３に覆われていない部分の長さとが互いに異なると、異物３００によるグランド回路端子２０ｂと電源回路端子１０ｂとの短絡は発生しない。特に、Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様（２０Ｖ５Ａ１００Ｗ）では、最大で５Ａの比較的大きな電流が流れるため、上述のように、電源回路端子１０ａ，１０ｂとグランド回路端子２０ａ，２０ｂとが異物３００の侵入によって短絡しないようにする構成とすることは有用である。

このように、グランド回路端子２０ａ，２０ｂが絶縁部材５２ａ，５２ｂに覆われていない部分の長さと電源回路端子１０ａ，１０ｂが絶縁部材５３に覆われていない部分の長さとが互いに異なることにより、異物３００の侵入などによる電源回路端子１０ａ，１０ｂとグランド回路端子２０ａ，２０ｂとの短絡を防ぐことができる。

（その他の実施の形態）
上述した実施の形態は、その要旨を逸脱しない範囲において、様々に変更が可能である。

たとえば、電源回路端子１０ａ，１０ｂまたはグランド回路端子２０ａ，２０ｂは、図１５に示すように、全て、または、いずれか一方がそれぞれ単独であってもよい。単独に形成された電源回路端子１０ａ，１０ｂまたはグランド回路端子２０ａ，２０ｂは、放熱板３０ｃおよび半田付用端子４０ｃを有する。

このように、電源回路端子１０ａ，１０ｂ、グランド回路端子２０ａ，２０ｂを単独のものとすることにより、たとえば、１種類のフォーク端子部材を使って、電源回路端子１０ａ，１０ｂ、グランド回路端子２０ａ，２０ｂを構成することができる。これにより、部品点数を削減することができる。

また、図１６に示すように、グランド回路端子２０ａ，２０ｂの半田付用端子４０ｄは、図１に示す半田付用端子４０ｂと比べると幅が広い。同様に、図１７に示すように、電源回路端子１０ａ，１０ｂの半田付用端子４０ｅは、図１に示す半田付用端子４０ａと比べると幅が広い。このように、半田付用端子の幅は、様々に変更が可能である。また、図１５に示した単独のフォーク端子の場合も半田付用端子４０ｄの幅は様々に変更することができる。また、半田付用端子４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅは、半田付を容易にするために孔が開いているが、この孔は省略してもよい。

このように、半田付用端子の幅や孔の有無を適宜変更することにより、様々な設計仕様に対応することができる。

また、図１８および図１９に示すように、基台部５０ａは、電気コネクタ１ａが取り付けられる基板１００を把持する切欠部７２ａａ，７２ｂａを有し、補強シェル６０ａは、両側面の一部が内側に折り込まれて形成されるＴｙｐｅ−Ｃの仕様におけるストッパ機構に相当するストッパ部材７０ｃ，７０ｄを有するようにしてもよい。

これにより、ストッパ部材７０ａ，７０ｂを省略することができると共に、切欠部７２ａａ，７２ｂａの部材を単純化することができるので、製造コストを削減することができる。

上述の実施の形態では、電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂを有する例を示したが、これ以外に、適宜、信号端子などの端子を増設することができる。たとえば、電気コネクタ１を、Ｔｙｐｅ−Ｃ以外の仕様（たとえば、Ｔｙｐｅ−Ａなど）のコネクタを搭載している機器に対しても充電可能とするために、仕様に応じて対応する信号端子を付加し、Ｔｙｐｅ−Ｃ以外のコネクタとの接続を可能とすることができる。これによれば、電気コネクタ１を様々な仕様のコネクタと互換性を有するものとすることができる。

（本発明の実施の形態に係る効果について）
このように、電気コネクタ１は、電流容量に余裕を持たせることができると共に、部品点数および製造工程を簡略化することができ、製造コストを安価にすることができる。

さらに詳細に説明すると、従来のＴｙｐｅ−Ｃのコネクタは、基板のパターンを介するために、回路の導体断面積が小さく、放熱するための表面積も小さく、導体の熱容量が小さかった。これに対し、電気コネクタ１は、Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様に基づく端子の体積よりもさらに大きい体積により形成されるフォーク端子を電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂに用いることにより、電流容量および熱容量が大きくなる。このため、通電時の電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂの発熱量が小さく、且つ熱の吸収量が大きくなる。よって、通電時の電源回路端子１０ａ，１０ｂおよびグランド回路端子２０ａ，２０ｂの温度上昇を従来に比べて低く抑えることができる。

また、半田付用端子４０ａ，４０ｂは、基板に半田付けをする他にも電線に直接半田付けを行うことができる。このように、電線に直接半田付けすることは、従来のＴｙｐｅ−Ｃのコネクタでは不可能である。電気コネクタ１は、充電機能のみを有するのであるから、電流容量の大きな電線に対し、半田付用端子４０ａ，４０ｂを直接半田付けできることは有用である。

また、このような電気コネクタ１は、製造に際し、小さい端子部材を基板上に配置するための精度の高い工程を要求されることもなく、ストッパ機構も単純な形状の部材によって実現している。このため、電気コネクタ１は、安価に製造することができる。

１…電気コネクタ、１０ａ，１０ｂ…電源回路端子、２０ａ，２０ｂ…グランド回路端子、３０ａ，３０ｂ…放熱板、４０ａ，４０ｂ…半田付用端子、５０，５０ａ…基台部、５１…挿入口、５２ａ，５２ｂ，５３…絶縁部材、６０，６０ａ…補強シェル、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ…ストッパ部材、７２ａ，７２ｂ，７２ａａ，７２ｂａ…切欠部

Claims (3)

1. ＵＳＢコネクタの規格であるＴｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタに接続される電気コネクタにおいて、
   前記Ｔｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタの回路端子に接続される端子と、
   Ｔｙｐｅ−Ｃの仕様におけるストッパ機構に相当するストッパ部材と、
   前記端子および前記ストッパ部材が装着される基台部と、
   前記基台部を覆う補強シェルと、
   を有し、
   前記基台部には、前記ストッパ部材が前記端子を挟んで両脇に装着され、
   前記ストッパ部材の前記基台部から外部に延伸する部分には、当該電気コネクタが取り付けられる基板を把持する切欠部を有する、
   ことを特徴とする電気コネクタ。
2. 請求項１記載の電気コネクタにおいて、
   前記ストッパ部材は、互いに前記基台部の内側に向かった反りを有すると共に、前記ストッパ部材の互いに有する前記基台部の内側に向かった反りによって、前記ストッパ部材同士の間隔が最も狭くなる端部付近に前記基台部の内側に凹む凹部を有し、
   前記凹部と、前記基台部の内壁との間に一定の隙間を有し、
   当該電気コネクタが勘合相手となるプラグコネクタに挿入されたとき、前記プラグコネクタが有する凸部と前記ストッパ部材の前記凹部とが勘合する、
   ことを特徴とする電気コネクタ。
3. 請求項１または２に記載の電気コネクタにおいて、
   前記電気コネクタは、ＵＳＢコネクタの規格であるＴｙｐｅ−Ｃのプラグコネクタの電源回路端子を両側から挟み込む端子と、前記プラグコネクタのグランド回路端子を両側から挟み込む端子と、をそれぞれ一対ずつ有する電気コネクタであって、
   前記端子は、フォーク端子により構成され、
   一対となる前記フォーク端子は、その間を放熱板によって接続される、
   ことを特徴とする電気コネクタ。

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