JP5158226B2

JP5158226B2 - 電気コネクタ

Info

Publication number: JP5158226B2
Application number: JP2011095386A
Authority: JP
Inventors: 好伸嶋田; 仁立石
Original assignee: Dai Ichi Seiko Co Ltd
Current assignee: I Pex Inc
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: JP2011165674A

Description

本発明は、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）やフレキシブル・フラット・ケーブル（ＦＦＣ）等を接続する電気コネクタに関する。

この種の電気コネクタの一例として、下記の特許文献１および特許文献２に記載されたＦＰＣ用コネクタが知られている。例えば、図４に示されているＦＰＣ用コネクタでは、多数の偏平な略エ字形状をなす金属製のコンタクト（導電端子）１が、中空状の絶縁ハウジング２内に適宜の狭小ピッチで列状をなすように装着されているとともに、前記絶縁ハウジング２の後端側には、回動軸３を介してアクチュエータ４が回動可能に取り付けられている。

このとき、上述した各コンタクト１は、図示を省略した接続対象物としてのＦＰＣの挿入方向に沿って延在する固定ビーム１ａおよび可動ビーム１ｂを有しており、図示上方側に配置された可動ビーム１ｂが、前記固定ビーム１ａに対して連結バネ部１ｃを介して揺動自在に接合されている。そして、アクチュエータ４に設けられたカム部４ａが回動されることにより、前記可動ビーム１ｂの後端側に設けられた被操作部１ｄが持ち上げられるようにして弾性的に変位されると、その可動ビーム１ｂの前端側に設けられた接触部１ｅが接続対象物のＦＰＣ側に押し付けられ、固定ビーム１ａの接触部１ｆとの間にＦＰＣが挟持されるようになっている。

ところが、このような従来の電気コネクタにおいては、固定ビーム１ａと可動ビーム１ｂとを互いに接合している連結バネ部１ｃが、それら両ビーム１ａ，１ｂどうしを略直線状に繋ぐストレート形状になされている。そのため、近年のように電気コネクタの薄型化または低背化が進められてくると、その分、ストレート形状を有する連結バネ部１ｃのスパン長が短縮化することとなってしまい、その結果として、ＦＰＣ等の接続対象物と接続させるように可動ビーム１ｂを変位させる際の変形応力が連結バネ部１ｃに集中し、連結バネ部１ｃが塑性変形を起こして必要な弾性を喪失してしまうおそれがある。

このような事情から、例えば図５に示された電気コネクタでは、連結バネ部１ｇをクランク形状に湾曲させることによってスパン長を延長する構成を採用し、それによって上述したような変形応力の集中を回避するようにしている（下記特許文献３参照）。しかしながら、このような構成を採用した電気コネクタにおいては、固定ビーム１ａ側から延出する連結バネ部１ｇが、ＦＰＣ等の接続対象物を挿入するコネクタ前端側（図５の右方側）に向かって延出する形状になされているため、連結バネ部１ｇの配置スペースが拡大してしまい、ＦＰＣ等の接続対象物が挿入される部位の長さが短くなって、接続対象物の挿入ガイド長および有効嵌合長が不十分なってしまうという問題がある。

そのため上述した図５にかかる電気コネクタでは、連結バネ部１ｇの配置位置をコネクタ後端側（図５の左方側）に偏らせることによって接続対象物の挿入スペースを確保することとしている。しかしながら、このような構成では、可動ビーム１ｂの揺動中心Ｗから前端側のＦＰＣ接触点Ｐまでの距離Ｘが、同じく揺動中心Ｗからアクチュエータ３の回動中心であるアクチュエータ操作点Ｑまでの距離Ｙに対してかなり大きい寸法になってしまう（Ｘ＞Ｙ）。そのため、アクチュエータ３の操作量に対する可動ビーム１ｂのＦＰＣ接触点Ｐにおける作用量が大幅に拡大されたものとなり、その結果、可動ビーム１ｂのＦＰＣに対する接触圧に大きなバラツキが発生して電気コネクタの信頼性を低下させる原因になるおそれが生じている。

なお、可動ビーム１ｂの揺動中心Ｗを固定ビーム１ａの略中央位置に設定することによって、ＦＰＣ接触点Ｐまでの距離Ｘと、アクチュエータ操作点Ｑまでの距離Ｙとを略等しくすることが考えられるが（Ｘ≒Ｙ）、その場合には、前述したように接続対象物の挿入スペースを確保することができなくなる。もしくは、接続対象物の挿入スペースを確保しようとすると、接続対象物の挿入方向へコネクタを延ばさなければならずコネクタが大型化してしまう。

さらに、従来の電気コネクタにおいては、図４に示されているように固定ビーム１ａが絶縁ハウジング２に対して完全に固定された状態に取り付けられているため、例えばＦＰＣ等の接続対象物が図示上方側に煽られるような変形力を受けた際に、可動ビーム１ｂもＦＰＣ等の接続対象物に追従して上方に弾性変形する。しかし、固定ビーム１ａは、絶縁ハウジング２に固定されており弾性変形しない為にその先端部の接触部１ｆがＦＰＣ等の接続対象物から離間してしまうことがあり、接続対象物に対する接触圧が不安定になる。特に接続対象物が下接点の場合には、電気的導通が瞬間的に切断されてしまうおそれもある。

特許第３０４７８６２号公報特許第３１０１９５１号公報特開平１１−３０７１９８号公報

そこで本発明は、簡易な構造で、可動ビームおよび固定ビームのＦＰＣ等の接続対象物に対する接触状態を良好に維持することができるようにした電気コネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明にかかる電気コネクタでは、接続対象物の挿入方向に沿って一端側から他端側まで一体的に延在する固定ビームおよび可動ビームを有し、それら固定ビームと可動ビームとの間に前記接続対象物が挿入されるコンタクトと、そのコンタクトを内部に保持する絶縁ハウジングと、前記接続対象物を挿入する側と相対する側に位置し、前記コンタクトを前記接続対象物に接触させるように弾性変形させるアクチュエータとを備え、前記コンタクトの可動ビームが、前記固定ビームから延出して当該可動ビームと前記固定ビームとを接合する連結バネ部を介して揺動自在に支持され、それら固定ビームと可動ビームと連結バネ部とにより前記接続対象物の挿入スペースが形成されているとともに、その可動ビームの前記一端側に前記接続対象物に接続される接触部が設けられた電気コネクタにおいて、前記固定ビームには、当該固定ビームにおける前記延在方向の一端側に、前記接続対象物に接続される接触部が設けられているとともに、前記延在方向の他端側に、プリント基板と半田接続される接続端子部が設けられ、その固定ビームの接触部とともに前記可動ビームの接触部が、前記固定ビームと可動ビームと連結バネ部とにより形成された前記挿入スペース内に挿入された前記接続対象物を挟持する構成になされたものであって、前記連結バネ部の延出形状を形成している当該連結バネ部の両側端縁の双方が、前記固定ビームとの接合部分から前記接続対象物が挿入される方向であるコネクタ後端側に向かって側面略クランク状の湾曲状に延出する形状を有し、その連結バネ部は、当該連結バネ部の両側端縁同士の間における板幅が、比較的狭い板幅を有する前記前記固定ビームとの接合部分から比較的広い幅の板幅をなすように変化しながら前記可動ビームまで延びて接合されている一方、前記固定ビームの前記接触部と前記接合部分との間において上向きに反るように配置された当該固定ビームの上向き反り部分が、前記絶縁ハウジングの底面部から離間して弾性変位可能に構成されている。

このような構成を有する電気コネクタによれば、固定ビームから延出する連結バネ部の接合部分を固定ビームの略中央部分に配置した場合であっても、その連結バネ部は、接続対象物の挿入方向であるコネクタ後端側に向かって略クランク状に延びていることから、連結バネ部よりも前方側の接続対象物の挿入スペースが十分に確保される。

また、前記固定ビームに対する連結バネ部の接合部分である可動ビームの揺動中心から可動ビームの前方側接触点までの距離と、アクチュエータ操作点までの距離とがほぼ同じにすることが可能になるため、可動ビームに対するアクチュエータの操作量と、可動ビームの前方側接触点における作用量とがほぼ一致することとなり、接続対象物に対する可動ビームの接触圧がほぼ一定に維持されるようになっている。

また、本発明にかかる電気コネクタでは、固定ビームの接触部が接続対象物に対して弾性的に変位するように形成されているから、ＦＰＣ等の接続対象物が固定ビーム側から離間する方向に煽られるように変位した場合においても、固定ビームの接触部と接続対象物との電気導通性が良好に維持されるようになっている。

以上述べたように本発明にかかる電気コネクタは、可動ビームと固定ビームとを繋ぐ連結バネ部を、固定ビームとの接合部分からコネクタ後端側に向かって側面略クランク状に湾曲状に延出する形状とし、連結バネ部の接合部分を固定ビームの略中央部分に配置した場合であっても当該連結バネ部よりも前方側の接続対象物の挿入スペースを十分に確保するとともに、可動ビームの揺動中心から可動ビームの前方側接触点までの距離と、アクチュエータ操作点までの距離とを略同一とすることが可能となり、可動ビームに対するアクチュエータの操作量と可動ビームの前方側接触点における作用量とをほぼ一致させることにより接続対象物に対する可動ビームの接触圧をほぼ一定に維持するように構成したものであるから、小型かつ簡易な構造で、可動ビームおよび固定ビームのＦＰＣ等の接続対象物に対する接触状態を良好に維持することができ、電気コネクタの信頼性を低コストで大幅に向上させることができる。

本発明の一実施形態にかかるＦＰＣ用電気コネクタのアクチュエータ解除状態を表した外観斜視説明図である。図１に示されたＦＰＣ用電気コネクタにおける横断面形状を拡大して表した横断面説明図である。図２に示されたＦＰＣ用電気コネクタのアクチュエータ作動状態を表した横断面説明図である。従来例におけるＦＰＣ用電気コネクタの横断面説明図である。他の従来例におけるＦＰＣ用電気コネクタの横断面説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図２および図３に示されている本発明の一実施形態にかかるＦＰＣ用電気コネクタ１０は、細長状に延在する中空状の絶縁ハウジング１１を備えているとともに、その絶縁ハウジング１１の内部には、金属製部材から形成された多数のコンタクト（導電端子）１２が幅方向（長手方向）に沿って適宜のピッチで列状をなすように収容されている。

さらに、絶縁ハウジング１１は、図１に示すように奥側（図１の上方側）の長手方向両端に凸部１１ａ，１１ａをそれぞれ備え、長手方向中央部に細長スリット状に形成された抜き部にアクチュエータ１６を配置する。

前記各コンタクト１２は、後述する接続対象物としてのＦＰＣ（図３参照）が挿入されるコネクタ前端側（図３右方側）から後端側（図３左方側）に向かって延在する一対の可動ビーム１３と固定ビーム１４とを有している。これら可動ビーム１３および固定ビーム１４は、前記絶縁ハウジング１１の内部空間内において図示上下に対面するように配置されており、それらの両ビーム１３，１４が連結バネ部１５により連結されている。

上述した固定ビーム１４は、前記絶縁ハウジング１１の底部側に固定状態となるように取り付けられている。具体的には、固定ビーム１４において、連結バネ部１５と固定ビーム１４の接合部分、若しくはそれよりコネクタの後端側（図３左方側）に略直線状をなすように延出するコンタクト１２の直線状部分に対して板厚方向にディンプル加工等を施し、部分的に変形するようにして絶縁ハウジング１１に固定している。また、固定ビーム１４のコネクタ前端側（図３右方側）には、前記接続対象物としてのＦＰＣの導電路（図示省略）に接続される接触凸部１４ａが図示上向きの突状をなすように設けられている。この固定ビーム１４側の接触凸部１４ａと前記接合部分との間部分は、コネクタ前端方側（図２右方側）に向かってやや上向きに反るように配置されており、その上向き反り部分が、前記絶縁ハウジング１１の底面部からやや離間した自由端として弾性的に変位可能に構成されている。また、この固定ビーム１４のコネクタ後端側（図３左方側）には、図示を省略したプリント基板と半田接続される接続端子部１４ｂが設けられている。

一方、上述した可動ビーム１３は、前記固定ビーム１４に対して相対的に揺動可能となるように前記連結バネ部１５を介して固定ビーム１４側に接合されている。連結バネ部１５の構造については後述するが、この可動ビーム１３のコネクタ前端側（図３右方側）には、前記ＦＰＣ（図３参照）の導電路（図示省略）に接続される接触凸部１３ａが図示下向きの突状をなすように設けられていて、当該接触凸部１３ａは、上述した固定ビーム１４側の接触凸部１４ａとともに前記ＦＰＣを上下から挟持する構成になされている。

さらに、上述した可動ビーム１３のコネクタ後端側（図３左方側）には、アクチュエータ１６に対する被作動部１３ｂが設けられている。アクチュエータ１６は、細長の板状部材から形成されたものであって、前記被作動部１３ｂに沿うように配置された回動軸１６ａの軸方向両端部分が、前記絶縁ハウジング１１のコネクタ後端側（図２の左方側）に回動自在に支持されていることにより、前記回動軸１６ａを中心としてアクチュエータ１６の全体が回動自在に配置されている。具体的には、アクチュエータ１６の長手方向の両端で、回動軸１６ａの位置に凸部（図示無し）を設け、絶縁ハウジング１１の両端凸部１１ａの内側面に溝形状１１ｂを設けてそれらを嵌合させて支持している。そして、このようなアクチュエータ１６は、図２のように絶縁ハウジング１１の上面に対してほぼ直立した解除位置と、図３のように絶縁ハウジング１１の上面に対してほぼ水平に倒した作動位置との間で回動操作される構成になされている。

また、このアクチュエータ１６の回動軸１６ａの図示上半部分には、上述した可動ビーム１３の被作動部１３ｂに略半円状をなすように凹設された軸受部１３ｃが上方から覆うようにして摺動可能に当接されている。

ここで、上記アクチュエータ１６は、前記回動軸１６ａからコネクタ外方に向かって延出する操作部１６ｂと、前記回動軸１６ａから前記操作部１６ｂとは反対側に延出するカム部１６ｃとを有しており、そのカム部１６ｃの外周側表面は、前記絶縁ハウジング１１の内部底面に対して接触摺動する配置関係になされている。そして、作業者が上述した操作部１６ｂを手で把持して図２の解除位置から図３の作動位置側に向かって回動させると、前記カム部１６ｃの回転半径が増大するように変化し、その径変化に従って前記可動ビーム１３の被作動部１３ｂが図示上方側に持ち上げられるように変位することとなる。それにより、可動ビーム１３の被作動部１３ｂが上方に押し上げられ、反対側（コネクタ前端側）に設けられた接触凸部１３ａが下方に押し下げられていくことから、上述した固定ビーム１４側の接触凸部１４ａとの間にＦＰＣが挟持されるようになっている。

このように可動ビーム１３は、前記固定ビーム１４に対して相対的に揺動される構成になされているが、その可動ビーム１３の揺動中心Ｗは、前記連結バネ部１５と固定ビーム１４との接合部分となっている。そして、特に図２に示されているように、上述した連結バネ部１５と固定ビーム１４との接合部分である揺動中心Ｗは、前記固定ビーム１４の延在方向において略中央部分に位置するように配置されており、その可動ビーム１３の揺動中心Ｗから当該可動ビーム１３のコネクタ前端側に配置された接触凸部１４ａのＦＰＣ接触点Ｐまでの距離Ｘが、同じく前記揺動中心Ｗから上述したアクチュエータ１６の回動軸１６ａの軸中心であるアクチュエータ操作点Ｑまでの距離Ｙとほぼ等しくなるように設定されている（Ｘ≒Ｙ）。

さらに本実施形態では、前記揺動中心Ｗを含む前記固定ビーム１４との接合部分から延出している連結バネ部１５が略クランク形状をなすようにして可動ビーム１３側に向かって延びる形状になされている。より具体的には、当該連結バネ部１５は、前記固定ビーム１４との接合部分から、接続対象物としてのＦＰＣの挿入方向であるコネクタ後端側（図２の左方側）に向かって湾曲するように延出している。この連結バネ部１５と前記固定ビーム１４との接合部分は、側面視において比較的挟い幅の板幅となるように形成されている。そうする事により、当該接合部分及びその接合部分より延出している部分が弾性を増し、スムーズに変位することが出来る。

さらに、固定ビーム１４との接合部分からコネクタ後端側（図２の左方側）に湾曲して延出した連結バネ部１５は、斜め上方に湾曲しながら前記可動ビーム１３に向かって延びていき、揺動中心Ｗを含む比較的狭い板幅の接合部分から、上方側に向かって比較的広い幅の板幅をなすように変化しながら延出して前記可動ビーム１３と接合する形状になされている。

このような本実施形態にかかる電気コネクタでは、固定ビーム１４から可動ビーム１３側に向かって延出する連結バネ部１５と固定ビーム１４との接合部分が、固定ビーム１４の略中央部分に配置されているが、当該連結バネ部１５はコネクタ後端側に向かって延びていることから、接続対象物としてのＦＰＣの挿入スペースが十分に得られ、ＦＰＣ挿入時のガイド長および有効嵌合長が十分に確保されるようになっている。

また、固定ビーム１４に対する連結バネ部１５の接合部分である揺動中心Ｗから可動ビーム１３の前方側ＦＰＣ接触点Ｐまでの距離Ｘと、同じく可動ビーム１３のアクチュエータ操作点Ｑまでの距離Ｙとがほぼ同じ（Ｘ≒Ｙ）になっていることから、可動ビーム１３に対するアクチュエータ１６の操作量と、可動ビーム１３の前方側ＦＰＣ接触点Ｐにおける作用量がほぼ一致することとなり、接続対象物としてのＦＰＣに対する可動ビーム１３の接触圧がほぼ一定に維持され、従来のような接触圧のバラツキが低減されるようになっている。

また、本実施形態における電気コネクタでは、固定ビーム１４の接触凸部１４ａが接続対象物としてのＦＰＣに対して弾性的に変位可能に形成されていることから、ＦＰＣが固定ビーム１４側から離間する方向に煽られるように変位した場合においても、固定ビーム１４の接触凸部１４ａとＦＰＣとの電気導通性が良好に維持されるようになっている。この固定ビーム１４の接触凸部１４ａは、連結バネ部１５と前記固定ビーム１４との接合部よりコネクタ前端側（図３右方側）については、比較的挟い幅の板幅となるように形成してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態は、アクチュエータ１６が回動する型式のＦＰＣ用電気コネクタに本発明を適用したものであるが、本発明はそれに限定されることはなく、ＦＰＣ以外の多種多様な接続対象物を挿入する電気コネクタに対しても同様に適用することが可能であり、さらに解除位置と作用位置との間で直動するアクチュエータ（スライダー）を備えた電気コネクタに対しても本発明は同様に適用することが可能である。

また、本実施形態ではコンタクトの接点部を上下両接点部で説明しているが、どちらか一方に接点部を有する形態でも適応される事は言うまでもない。

本発明は、各種電気機器に使用する多種多様な電気コネクタに対して広く適用することが可能である。

１０ＦＰＣ用電気コネクタ
１１絶縁ハウジング
１２コンタクト（導電端子）
１３可動ビーム
１３ａ接触凸部
１３ｂ被作動部
１３ｃ軸受部
１４固定ビーム
１４ａ接触凸部
１４ｂ端子部
１５連結バネ部
１６アクチュエータ
１６ａ回動軸
１６ｂ操作部
１６ｃカム部
Ｗ揺動中心
ＰＦＰＣ接触点
Ｑアクチュエータ操作点
２５連結バネ部

Claims

接続対象物の挿入方向に沿って一端側から他端側まで一体的に延在する固定ビームおよび可動ビームを有し、それら固定ビームと可動ビームとの間に前記接続対象物が挿入されるコンタクトと、
そのコンタクトを内部に保持する絶縁ハウジングと、
前記接続対象物を挿入する側と相対する側に位置し、前記コンタクトを前記接続対象物に接触させるように弾性変形させるアクチュエータと、を備え、
前記コンタクトの可動ビームが、前記固定ビームから延出して当該可動ビームと前記固定ビームとを接合する連結バネ部を介して揺動自在に支持され、
それら固定ビームと可動ビームと連結バネ部とにより前記接続対象物の挿入スペースが形成されているとともに、その可動ビームの前記一端側に前記接続対象物に接続される接触部が設けられた電気コネクタにおいて、
前記固定ビームには、当該固定ビームにおける前記延在方向の一端側に、前記接続対象物に接続される接触部が設けられているとともに、前記延在方向の他端側に、プリント基板と半田接続される接続端子部が設けられ、
その固定ビームの接触部とともに前記可動ビームの接触部が、前記固定ビームと可動ビームと連結バネ部とにより形成された前記挿入スペース内に挿入された前記接続対象物を挟持する構成になされたものであって、
前記連結バネ部の延出形状を形成している当該連結バネ部の両側端縁の双方が、前記固定ビームとの接合部分から前記接続対象物が挿入される方向であるコネクタ後端側に向かって側面略クランク状の湾曲状に延出する形状を有し、
その連結バネ部は、当該連結バネ部の両側端縁同士の間における板幅が、比較的狭い板幅を有する前記前記固定ビームとの接合部分から比較的広い幅の板幅をなすように変化しながら前記可動ビームまで延びて接合されている一方、
前記固定ビームの前記接触部と前記接合部分との間において上向きに反るように配置された当該固定ビームの上向き反り部分が、前記絶縁ハウジングの底面部から離間して弾性変位可能に構成されていることを特徴とする電気コネクタ。
前記可動ビームの遥動中心から前記接続対象物に当接する接触部分までの距離と、前記可動ビームの遥動中心からアクチュエータの操作点までの距離とは、ほぼ等しくなっていることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ。
前記アクチュエータは、その中心に位置する回動軸と、その回動軸からコネクタ外方に向かって延出する操作部と、前記回動軸から前記操作部とは反対側に延出するカム部からなり、前記回動軸を軸心として前記操作部を操作する事により前記カム部を回動し、前記カム部によって前記コンタクトの可動ビームを遥動させて、前記コンタクトと前記接続対象物を接触させることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ。