JP4251502B2 - 電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、弾性を用いて相手側のコンタクトと接続されるコンタクトを有する電気コネクタ（以下、単にコネクタと称する）に関するものである。

携帯電話等の電子機器内に用いられるコネクタ１００の一例の断面を図１１に示す。また、コネクタ１００のコンタクト１０２と相手側コネクタ２００のコンタクト２０１との接続前の状態を図１２に模式的に示す。コネクタ１００は、絶縁性のハウジング１０１と、ハウジング１０１に装着されたコンタクト１０２と、コンタクト１０２を覆うシェル１０３とを備えている。コンタクト１０２は、ハウジング１０１に形成された溝に挿入される。このコネクタ１００は、図１１中、左側において、図１１には図示しない相手側コネクタ２００と嵌合する。コンタクト１０２は、湾曲した接触部Ｃを先端部に有するビーム部１０２ａと、ビーム部１０２ａに連なる圧入固定部１０２ｂと、圧入固定部１０２ｂに連なるタイン部１０２ｃとから構成される。相手側コネクタ２００のコンタクト２０１とビーム部１０２ａの接触部Ｃとが接触して、コンタクト２０１とコンタクト１０２とが電気的に接続される。ハウジング１０１に装着されるコンタクト１０２は、圧入固定部１０２ｂがハウジング１０１に圧入されることによって、ハウジング１０１に固定される。コンタクト１０２は、この部分を固定端とする片持ち梁を構成する。コンタクト１０２のビーム部１０２ａは、ハウジング１０１のコンタクト収容溝内に弾性変位できるように収容される。したがって、ビーム部１０２ａは、図１２に示すように、相手側コネクタ２００のコンタクト２０１に対して撓みながら接続される。このとき、ビーム部１０２ａの接触部Ｃは、相手側コネクタ２００のコンタクト２０１と、相手側コネクタ２００の挿抜方向に摺動する。また、このコネクタ１００は、図１１中、コンタクト１０２のタイン部１０２ｃが回路基板１０４上の配線と電気的に接続される。回路基板１０４上の配線とタイン部１０２ｃとは、はんだにより接続される。コネクタ１００は、回路基板１０４と接続された状態でその外周を樹脂モールド１０５で被覆される。

コネクタ１００のコンタクト１０２、特に接触部Ｃは、設定された所定位置に保持されていることが、相手側コネクタ２００との適切な嵌合のために重要である。しかるに、ビーム部１０２ａは、前述のように弾性変位が許容される。特に、コンタクト１０２は、圧入固定部１０２ｂからビーム部１０２ａの接触部Ｃまでの長さが長いため、この接触部Ｃの位置を制御することは容易でない。ここで、タイン部１０２ｃを回路基板１０４にはんだ付けする際に、コンタクト１０２には外力が加わる。また、樹脂モールド１０５を被覆することにより、コネクタ１００には樹脂モールド１０５の硬化、収縮により応力が付与される。この外力、応力によって、接触部Ｃの位置が、所定の位置よりも上昇することがあった。このことを以下ではリフトアップと称する。図１２にビーム部１０２ａ（接触部Ｃ）がリフトアップした状態を実線で示している。なお、所定位置のビーム部１０２ａを一点鎖線で示している。このリフトアップのために、嵌合時にビーム部１０２ａの先端が、相手側コネクタ２００のコンタクト２０１に衝突して座屈等の損傷を起こすという課題があった。

以上のコンタクト１０２と同様に弾性を有するコンタクトを備えたコネクタが、特許文献１〜特許文献３に開示されている。ところが、これら先行技術に開示されているコネクタは、コンタクトの先端をハウジングに係止してコンタクト先端の位置を制御している。この点で、ビーム部１０２ａの接触部Ｃの変位が自由なコネクタ１００と、特許文献１〜特許文献３に開示されているコネクタは相違する。

特開平９−１３４７５０号公報 特開２００４−２０６９６３号公報 特開２００５−５６７８９号公報

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、片持ち梁状のコンタクトのリフトアップによる相手側コネクタとの衝突を効果的に防止することのできるコネクタを提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明のコネクタは、湾曲した接触部を先端部に有するビーム部と、ビーム部に連なる圧入固定部と、圧入固定部に連なるタイン部とから構成される複数のコンタクトと、複数の各コンタクトのビーム部が弾性変位可能に収容される複数の溝を備えた平板部と、平板部の一方端側に立設するとともに貫通孔を有し、複数の各コンタクトの圧入固定部が貫通構内で圧入固定される基部とから構成されるハウジングと、平板部と所定の間隔を隔ててコンタクトのビーム部を覆うシェルと、コンタクトのビーム部に対応する平板部とシェルの間に配設されるコンタクトキャップと、を備えることを特徴とする。
本発明のコネクタの特徴部分は、コンタクトのビーム部に対応する平板部とシェルの間にコンタクトキャップを配設したことである。このコンタクトキャップにより、ビーム部にリフトアップが生じても相手側コネクタとの衝突が発生しない程度に規制する。この規制は、リフトアップが一切生じないようにすることも包含する。

本発明の好ましい形態におけるコンタクトキャップは、コンタクトのビーム部に対向してコンタクトのコンタクトキャップ側への変位を規制するコンタクト変位規制部と、コンタクト変位規制部から立設した係止部とを備える。また、この好ましい形態におけるシェルは、コンタクトキャップのコンタクト変位規制部に接触して押圧するコンタクトキャップ押圧部と、コンタクトキャップ押圧部から立設したキャップ保持部とを備える。そして、シェルのキャップ保持部と基部の間に形成される間隙に、コンタクトキャップの係止部が嵌合されることによって、コンタクトキャップのコンタクトの先端部方向への変位が規制される構成とする。
コンタクトキャップがコンタクト先端部方向へ自由に変位してしまうと、コンタクトの弾性変位を妨げてしまうおそれがある。また、この変位が大きくなると、相手側コンタクトとの嵌合のための空隙がなくなるおそれがある。そこで、コンタクトキャップのコンタクト先端部方向への変位を確実に防止するために、コンタクトキャップの形状及びシェルの形状を上記のように特定する。この構成には、所定位置に配設されるシェルを利用することによって、コンタクトキャップのコンタクト先端部方向への変位を確実に防止することができる利点がある。

また本発明のコネクタにおいて、コンタクトキャップは、平板部の複数の溝に嵌入される複数の突条が、平板部に対向する面に形成されていることが好ましい。
本発明は、コンタクトキャップの平板部に対向する面を平坦にすることを包含する。しかし、コンタクトキャップに設けた複数の突条を平板部の複数の溝に嵌入する構成にすれば、コンタクトキャップの突条の高さを変えることにより、リフトアップの規制量を任意に設定できる利点がある。

以上説明したように、本発明によれば、コンタクトのリフトアップを規制することができる。したがって本発明のコネクタによれば、相手側コネクタとの嵌合の際に、コンタクトが相手側コネクタと衝突するのを防止することができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態によるコネクタ１の分解斜視図である。また、図２はコネクタ１の平面斜視図、図３はコネクタ１の底面斜視図である。
図１〜図３に示すように、コネクタ１は、樹脂製のハウジング２と、ハウジング２に装着される複数のコンタクト３と、ハウジング２の嵌合部を覆う金属製のシェル４とを備えている。この嵌合部は、コネクタ１と相手側コネクタとの嵌合のためのものである。
コネクタ１は、コンタクト３のリフトアップを規制するためのコンタクトキャップ５を備えている。詳しくは後述するが、コンタクトキャップ５は、ハウジング２とシェル４との間に設置されることにより、コンタクト３のリフトアップを規制する。

以上が、コネクタ１の基本的な構成要素であるが、以下ではさらに図４〜図８をも参照しつつコネクタ１を説明する。なお、図４はコネクタ１の正面図、図５はコネクタ１の背面図である。また、図６は図４の６−６断面図、図７は図４の７−７断面図、図８は図６の８−８断面図である。

図１〜図３に示すように、コネクタ１のハウジング２は、平板部２１と、平板部２１の長手方向の一方端側に立設する基部２２から構成される。なお、基部２２が配置される側をコネクタ１の後端又は後端側、その逆側をコネクタ１の前端又は前端側と称することにする。
平板部２１は、図８に示すように、その上面に複数の突条２１１が形成されている。この突条２１１は、前端側から後端側に向けて平行に延設されている。この突条２１１間に溝が形成され、この溝にコンタクト３のビーム部３１ａ、３２ａが収容される。ビーム部３１ａ、３２ａは、この溝内でその上下方向に弾性変位が可能である。
基部２２は、図２〜４、図６〜８に示されるように、底壁２２１と、各々の底壁２２１から立設する一対の側壁２２２と、側壁２２２の上端を繋ぐ上壁２２３とから構成されている。底壁２２１は、平板部２１よりも幅が広く、その両端が平板部２１の両端から突出している。底壁２２１、側壁２２２及び上壁２２３で取り囲まれる領域内には貫通孔２２ｈが形成されており、後述するコンタクト３の圧入固定部３１ｂ、３２ｂは、この貫通孔２２ｈ内において圧入固定され。この貫通孔２２ｈ内において、コンタクト３の圧入固定部３１ｂ、３２ｂが圧入される。基部２２には、後述するシェル４のタイン４３が貫通する貫通孔２２２ｈが形成されている。また、上壁２２３の上面には、後述する金属製のシェル４との係止を確保する突起２２３ａが形成されている。

次に、図１、図６及び図７に示されるように、導電体で構成されるコンタクト３は、圧入固定部３１ｂ、３２ｂからタイン部３１ｃ、３２ｃにかけて形状が異なる２種類のコンタクト３１、３２から構成される。コンタクト３１は、ビーム部３１ａと、ビーム部３１ａに連なる圧入固定部３１ｂと、圧入固定部３１ｂに連なるタイン部３１ｃとから構成される。また、コンタクト３２は、ビーム部３２ａと、ビーム部３２ａに連なる圧入固定部３２ｂと、圧入固定部３２ｂに連なるタイン部３２ｃとから構成される。
ビーム部３１ａ、３２ａは、各々、その先端部に相手側コネクタのコンタクトとの接触する接触部Ｃを備えている。接触部Ｃは、下方が開口する略Ｕ字状に湾曲した断面形状を有している。ビーム部３１ａ、３２ａは、ハウジング２の平板部２１と所定間隔隔てて配置されるシェル４に覆われる。ビーム部３１ａ、３２ａは、相手側コネクタのコンタクトと接続される際に、下方に弾性変位する。

コンタクト３１、３２の圧入固定部３１ｂ、３２ｂよりも後端側にタイン部３１ｃ、３２ｃが形成されている。図１及び図５に示すように、タイン部３１ｃは下側に、またタイン部３２ｃは上側に配列されている。複数のタイン部３１ｃは所定間隔を隔てて直線上に配列される。また、複数のタイン部３２ｃもまた、所定間隔を隔てて直線上に配列される。このように上・下２段に配列するのは、タイン部３１ｃ、３２ｃ間のピッチを小さくするためである。タイン部３１ｃ、３２ｃは、先端から所定長の部分はハウジング２の基部２２の外部に配置されている。タイン部３１ｃ、３２ｃは、図１１に示したように、例えば回路基板１０４上の配線と接続される。

金属製のシェル４は、図６及び図７に示すように、ハウジング２と組合された状態で、平板部２１との間の所定領域に空隙を形成する。ビーム部３１ａ、３２ａはシェル４に覆われる。また、シェル４は、後述するコンタクトキャップ５の位置を保持する。そのために、図１、図６及び図７に示すように、シェル４は、コンタクトキャップ押圧部４１と、キャップ保持部４２とを備えている。また、シェル４は、先端がＵ字状に切り欠かかれたタイン４３を備えている。このタイン４３は、コンタクト３１、３２のタイン部３１ｃ、３２ｃと図示しない回路基板の配線とを接続する際に、当該回路基板を挟持することにより、コンタクト３１、３２のタイン部３１ｃ、３２ｃと回路基板の相対的な位置を保持する。

図２、図３及び図８に示すように、コンタクトキャップ押圧部４１はハウジング２の平板部２１と所定間隔隔てて対向配置される平板部４１１と、平板部４１１の幅方向両端に配置されるスライド部４１２とを備えている。平板部４１１はコンタクトキャップ５の上面に接触してコンタクトキャップ５を平板部２１側へ押圧する。スライド部４１２は、断面が概ねＣ字状をなしており、平板部２１の幅方向の端部と係合される。シェル４をハウジング２に組付ける際に、このスライド部４１２をハウジング２の平板部２１の幅方向の端部に当接させながら、コネクタ１の前端側から後端側に向けてスライドさせる。
キャップ保持部４２は、コンタクトキャップ押圧部４１の端部から垂直に立設する部分及びこの部分からコンタクトキャップ押圧部４１と平行な部分とを備えている。したがって、コンタクトキャップ押圧部４１とキャップ保持部４２は階段状をなしている。キャップ保持部４２には、図１に示すように、基部２２の突起２２３ａに嵌合される嵌合孔４２１が２箇所に形成されている。

コンタクトキャップ５は、ハウジング２の平板部２１とシェル４との間に配設されることにより、ビーム部３１ａ、３２ａのリフトアップを規制する。このコンタクトキャップ５は、コンタクト３１、３２のビーム部３１ａ、３２ａに対応する位置に配設される。
図１、図６及び図７に示すように、コンタクトキャップ５は、略偏平状のコンタクト変位規制部５１と、コンタクト変位規制部５１の後端側において垂直に立設する係止部５２とから構成される。コンタクト変位規制部５１は、図８に示すように、ハウジング２の平板部２１に対向する面に、前端側から後端側に向けて平行に延設される複数の突条５１１を備えている。したがって、コンタクト変位規制部５１の平板部２１に対向する面には、複数の溝が平行に形成されている。

図８に示すように、平板部２１の突条２１１がコンタクト変位規制部５１の溝に嵌入される。また、コンタクト変位規制部５１の突条５１１が平板部２１の溝に嵌入される。コネクタ１は、コンタクト変位規制部５１の前記溝の上壁と平板部２１の突条２１１の頂面とが突き当たるように構成されている。したがって、コンタクト変位規制部５１は平板部２１に支持されていることになる。コンタクト変位規制部５１の突条５１１は、平板部２１の溝に嵌入されるが、コンタクト３１、３２が定位置にある場合には、コンタクト３１、３２のビーム部３１ａ、３２ａとは接触しない。コンタクト３１、３２のビーム部３１ａ、３２ａとコンタクト変位規制部５１の突条５１１とが接触する構成とした場合には、製造誤差により突条５１１の高さが所定値よりも大きくなると、突条５１１がコンタクト３１、３２に当接してコンタクト３１、３２を変形させる虞がある。そこで、コネクタ１は、コンタクト変位規制部５１の突条５１１とコンタクト３１、３２のビーム部３１ａ、３２ａとを接触させずに、突条５１１とビーム部３１ａ、３２ａとの間に間隙を設けている。この間隙は、リフトアップが発生したとしても相手側コネクタとの嵌合に支障がない範囲にリフトアップ量を規制するように、その高さが設定される。

図６〜図８に示すように、コンタクトキャップ５のコンタクト変位規制部５１は、突条５１１が形成された面と対向する面が、シェル４に接触して、押圧される。また、コンタクトキャップ５の係止部５２は、基部２２の上壁２２３の前端側の端面と、シェル４のキャップ保持部４２との間に嵌合される。したがって、シェル４を所定位置に配設することにより、コンタクトキャップ５は、ハウジング２の平板部２１の平面方向及びそれに直交する方向の２方向への変位が規制される。

コンタクトキャップ５は、その長手方向の長さが規定される。つまり、コンタクトキャップ５の長さが長すぎると、相手側コネクタと嵌合するためのスペースを、ハウジング２の平板部２１とシェル４との間に確保することができない。また、コンタクトキャップ５の長さが短すぎると、コンタクト３１、３２のリフトアップ抑制効果を得ることができない。以上のことを考慮して、コンタクトキャップ５の長さを決定すればよい。

コネクタ１は、図１、図５〜図７に示すように、ボトムキャップ６を備えている。ボトムキャップ６は、コネクタ１の後端側に配設される。ボトムキャップ６は、コネクタ１の基部２２を含む部分を樹脂でモールドする際に、樹脂が基部２２内部に侵入することを阻止するために設けられる。樹脂が基部２２内部に侵入すると、その硬化後に不必要な応力をコンタクト３１、３２に付与して、コンタクト３１、３２が位置ずれを起こすおそれがあるからである。ボトムキャップ６には、タイン部３１ｃ、３２ｃが貫通する貫通孔が複数形成されている。タイン部３１ｃ、３２ｃの先端側は、この貫通孔を貫通して基部２２の外部に露出する。したがって、ボトムキャップ６は、タイン部３１ｃ、３２ｃを所定位置に整列させる機能をも有している。なお、基部２２内への樹脂の侵入によるコンタクト３１、３２の位置ずれが軽微であると判断される場合には、ボトムキャップ６を省略することもできる。この場合、樹脂がビーム部３１ａ、３２ａまで侵入すると、相手側コネクタとの嵌合に支障を与えることになる。しかし、コネクタ１はコンタクトキャップ５を備えているため、ビーム部３１ａ、３２ａまで樹脂が侵入することはない。

以上のように構成されたコネクタ１は、概略以下のようにして組立てられる。ハウジング２の溝に対して複数のコンタクト３１、３２を所定位置に配置する。コンタクト３１、３２の圧入固定部３１ｂ、３２ｂは、ハウジング２に対して圧入、固定される。ビーム部３１ａ、３２ａは、平板部２１の溝内に弾性変位可能に収容される。次いで、コンタクトキャップ５を所定位置に配設する。次に、シェル４を前端側からハウジング２に沿ってスライドさせる。シェル４は、その嵌合孔４２１が基部２２の突起２２３ａに嵌合する位置までスライドさせる。以上により、コネクタ１が組立てられる。

コネクタ１は、ハウジング２とは別部材であるコンタクトキャップ５を用いてコンタクト３１、３２のリフトアップを規制する。ビーム部３１ａ、３２ａが先端まで直線状であれば、コンタクトキャップ５をハウジング２と一体的に形成しても、ハウジング２の所定位置にコンタクト３１、３２を配設することができる。コンタクトキャップ５に相当する部分と平板部２１との間に真直なビーム部３１ａ、３２ａを後端側から挿入することができるからである。ところが、ビーム部３１ａ、３２ａは、その先端部に湾曲した接触部Ｃを備えているため、コンタクトキャップ５に相当する部分と平板部２１との間に、ビーム部３１ａ、３２ａを後端側から挿入することができない。勿論、コンタクトキャップ５に相当する部分と平板部２１との間の間隙を広くすれば挿入することは可能であるが、そうすると、間隙が広すぎてリフトアップを規制することができない。したがって、本実施の形態では、コンタクトキャップ５をハウジング２と別部材とした。

次に、リフトアップを防止することだけを考えると、コンタクトキャップ５を、図９に示す位置に配設すればよい。この形態においても、コンタクトキャップ５のコネクタ１の前端側又はコネクタ１の後端側への変位を規制する必要がある。前端側への変位は相手側コネクタとの嵌合に不都合を与え、また、後端側への変位はリフトアップ規制効果を減少させるからである。シェル４にコンタクトキャップ５を固定することが一応考えられる。しかし、前述したように、シェル４はハウジング２に対してコネクタ１の前端側からスライドさせる。その際に、シェル４に固定したコンタクトキャップ５がコンタクト３１、３２のビーム部３１ａ、３２ａ、特に接触部Ｃと干渉して、ビーム部３１ａ、３２ａを変形させる虞がある。または、シェル４を所定位置までスライドさせることができない虞もある。したがって、コンタクトキャップ５を図９に示す位置に設けることは、シェル４をスライドして装着する形態のコネクタ１では困難である。これに対してコネクタ１は、ハウジング２の平板部２１上にコンタクトキャップ５を載置し、その後にシェル４をスライドさせてハウジング２に装着するので、コンタクトキャップ５とビーム部３１ａ、３２ａが干渉することはない。しかも、コンタクトキャップ５が基部２２に達する長さを有しているため、シェル４を所定位置に配設することによって、コンタクトキャップ５の変位を阻止することができる。

図８に示すように、コンタクト３１、３２の圧入固定部３１ｂ、３２ｂは基部２２の貫通孔２２ｈに圧入される。したがって、平板部２１の上面側はその幅方向に伸びるために、平板部２１には上面側が突となる反りが発生する。ところが、コンタクトキャップ５を配設することにより、この反りを矯正することができる。図１０はこれを模式的に示す図である。図１０（ａ）に示すように、平板部２１に反りが発生した状態でシェル４を装着しても、平板部２１とシェル４との間に空隙が存在するだけであるから、反りを矯正することはできない。これに対して、図１０（ｂ）に示すように、コンタクトキャップ５を配設する。このコンタクトキャップ５は、その上面がシェル４と接触し、その下面が平板部２１と接触する。樹脂製のコンタクトキャップ５は、所定の剛性を備えており、その上面が金属性のシェル４と接触しているため、図１０（ｂ）に矢印で示す方向に平板部２１を押圧する。したがって、平板部２１に発生した反りを矯正することができる。この平板部２１の反り矯正は、コンタクトキャップ５による予期せぬ効果である。
また、ハウジング２の平板部２１とシェル４の間にコンタキャップ５を配設したことにより、コネクタ１の嵌合部の強度向上にも寄与する。つまり、この嵌合部には、相手側コネクタを嵌合した状態で「こじり」等の外力が加わるが、コンタクトキャップ５を配設したことにより、嵌合部の剛性が向上して、外力に対抗することができる。

本実施の形態によるコネクタの分解斜視図である。 本実施の形態によるコネクタの平面斜視図である。 本実施の形態によるコネクタの底面斜視図である。 本実施の形態によるコネクタの正面図である。 本実施の形態によるコネクタの背面図である。 図４の６−６断面図である。 図４の７−７断面図である。 図６の８−８断面図である。 コンタクトキャップの配置例を示す図である。 本実施の形態によるコネクタの反り防止効果を説明する模式図である。 従来のコネクタの断面図である。 従来のコネクタの課題を説明する模式図である。

符号の説明

１…コネクタ、２…ハウジング、２１…平板部、２２…基部、２２ｈ…貫通孔、３，３１，３２…コンタクト、３１ａ、３２ａ…ビーム部、３１ｂ、３２ｂ…圧入固定部、３１ｃ、３２ｃ…タイン部、４…シェル、４１…コンタクトキャップ押圧部、４２…キャップ保持部、５…コンタクトキャップ、５１…コンタクト変位規制部、５２…係止部、６…ボトムキャップ

Claims (3)

1. 湾曲した接触部を先端部に有するビーム部と、前記ビーム部に連なる圧入固定部と、前記圧入固定部に連なるタイン部とから構成される複数のコンタクトと、
   複数の前記各コンタクトの前記ビーム部が弾性変位可能に収容される複数の溝を備えた平板部と、前記平板部の一方端側に立設するとともに貫通孔を有し、複数の前記各コンタクトの前記圧入固定部が前記貫通孔内で圧入固定される基部とから構成されるハウジングと、
   前記平板部と所定の間隔を隔てて前記コンタクトの前記ビーム部を覆うシェルと、
   前記コンタクトの前記ビーム部に対応する前記平板部と前記シェルの間に配設されるコンタクトキャップと、
   を備えることを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記コンタクトキャップは、
   前記コンタクトの前記ビーム部に対向して前記コンタクトの前記コンタクトキャップ側への変位を規制するコンタクト変位規制部と、前記コンタクト変位規制部から立設した係止部とを備え、
   前記シェルは、
   前記コンタクトキャップの前記コンタクト変位規制部に接触して押圧するコンタクトキャップ押圧部と、前記コンタクトキャップ押圧部から立設したキャップ保持部とを備え、
   前記シェルの前記キャップ保持部と前記基部の間に形成される間隙に、前記コンタクトキャップの前記係止部が嵌合されることによって、前記コンタクトキャップの前記コンタクトの前記先端部方向への変位が規制されることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記コンタクトキャップは、前記平板部の複数の前記溝に嵌入する複数の突条が、前記平板部に対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気コネクタ。

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