JP5370862B2 - コネクタ - Google Patents

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本発明は、例えば、ハイブリッド車、電気自動車などのエコカーに用いられ、特に、大容量の電力を伝達する際に用いられる電力ハーネスのコネクタに採用される可能性がある技術である。
近年、著しい進歩を遂げているハイブリッド車、電気自動車などにおいて、モータとインバータとの間、又はインバータとバッテリとの間のように、機器間で大容量の電力を伝達する際に電力ハーネスが用いられている。この電力ハーネスは、その一端側に例えば、オス端子と該オス端子を収容する第1ターミナルハウジングとを備えたオス側コネクタ部と、オス端子と接続されるメス端子と該メス端子を収容する第2ターミナルハウジングとを備えたメス側コネクタ部とからなる2分割構成のコネクタが用いられている(例えば、特許文献1)。
2分割構成のコネクタでは、オス側コネクタ部とメス側コネクタ部との嵌合状態及び非嵌合状態の切り替え、つまり、メス側コネクタ部からのオス側コネクタ部の脱着(オス側コネクタ部からのメス側コネクタ部の脱着でもある)は、メス側コネクタ部の両側面部に備えられる回動軸を中心に回動する回動レバーによって行われる。
該回動レバーに係る動作メカニズムは、回動軸と、オス側コネクタ部の両側面部に備えられるスライド軸と、回動レバーの両側部に備えられるスライド湾曲孔、及びメス側コネクタ部の両側面部に備えられるスライド直線孔によって達成される。まず、スライド直線孔にスライド軸を挿入させ、オス側コネクタ部とメス側コネクタ部を仮嵌合させる。次いで、回動レバーを回動させることにより、スライド軸がスライド湾曲孔に沿って移動する。しかして、メス側コネクタ部にオス側コネクタ部が引きつけられるため、容易に、オス側コネクタ部とメス側コネクタ部との嵌合状態を達成することができる。同時に、第1と第2ターミナルハウジングの内部において、オス端子とメス端子とが接続される。
特開2009−070754号公報
従来のコネクタにおいては、電磁波遮蔽機能を持たせるために、第1と第2ターミナルハウジングがアルミで成型されたものがある。この構成の場合、両ターミナルハウジング同士が干渉して嵌合できなくなることを防止するため、また第1と第2ターミナルハウジングの製造時の寸法バラツキも考慮して、両ターミナルハウジングの間にある程度の隙間を設ける必要がある。
しかし、振動が発生する自動車のエンジンルームなどにこのコネクタを用いた場合、振動により第1と第2ターミナルハウジング間にガタツキが生じる。そして、両ターミナルハウジング内部に設けられたオス端子とメス端子の接触部が摺動を繰り返すことになる。このため、接触部においてオス端子やメス端子に施されているスズや銀によるめっきが磨耗してしまう。また、オス端子やメス端子の下地の銅がめっきの磨耗によって露出することにより、銅が酸化し、オス端子とメス端子の接触部の抵抗が増加するという問題が生じる。
そこで、特許文献1では、嵌合操作時にメス側コネクタ部の内部に挿入されたオス側コネクタ部の側面部を挟持し、振動による第1と第2ターミナルハウジング間のガタツキを抑制する係止部材を回動レバーに設けることで、第1と第2ターミナルハウジング間のガタツキを防止している。
しかし、特許文献1に提案されている係止部材を含む従来のガタツキ防止の対策を用いてもなお、振動に因る端子の磨耗や接触抵抗の増大等が発生するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を鑑みて、耐振動性をより向上させ、振動に起因した端子の磨耗や接触抵抗の増大等の発生を防ぐことができるコネクタを提供することにある。
前記目的を達成するために創案された本発明は、オス端子と該オス端子を収容する第1ターミナルハウジングとを備えたオス側コネクタ部と、前記オス端子と接続されるメス端子と該メス端子を収容する第2ターミナルハウジングとを備えたメス側コネクタ部とからなり、前記オス側コネクタ部の両側面部には、スライド軸が備えられており、前記メス側コネクタ部の両側面部には、前記スライド軸が挿入されるスライド直線孔と、回動軸を中心に回動する回動レバーとが備えられており、前記回動レバーの両側部には、前記スライド軸が挿入されるスライド湾曲孔が備えられており、前記回動レバーの回動により、前記オス側コネクタ部と前記メス側コネクタ部との嵌合が行われるコネクタであって、前記オス側コネクタ部と前記メス側コネクタ部とが嵌合状態にあるときに前記第2ターミナルハウジングの開口部の動きを規制するガタ防止部材を有し、該ガタ防止部材は、長板部と短板部とが連結された断面J字状に形成されると共に、前記第2ターミナルハウジングの上下面部のそれぞれを前記第2ターミナルハウジングの内外面から挟み込むように且つ前記長板部が前記第2ターミナルハウジングの外面側に配置されるように取り付けられることを特徴とするコネクタである。
前記ガタ防止部材の前記長板部には、前記第2ターミナルハウジングに係合するランス部が形成され、前記第2ターミナルハウジングには、前記ランス部が係合する係合部が形成されると良い。
前記第1ターミナルハウジングの上下面部のそれぞれは、その開口部側に向かって外面がテーパ状に形成されると良い。
前記第2ターミナルハウジングには、前記ガタ防止部材の動きを規制するリブが形成されると良い。
本発明によれば、耐振動性を向上させ、振動に起因した端子の磨耗や接触抵抗の増大等の発生を防ぐことができる。
本発明に係るコネクタが備えられた電力ハーネスの斜視図であり、ガタ防止部材を取り付ける前の図である。 本発明に係るコネクタに関し、オス側コネクタ部とメス側コネクタ部とが分離した様子を説明する説明図である。 本発明に係るコネクタに関し、オス側コネクタ部の第1ターミナルハウジングの内部を説明する説明図である。 本発明に係るコネクタに関し、オス端子と機器側オス端子とが一体形成であることを説明する説明図である。 高周波数においてメス側コネクタ部で発生する共振を説明する説明図である。 本発明に係るコネクタが備えられた電力ハーネスの斜視図であり、ガタ防止部材を取り付けた後の図である。 ガタ防止部材を示す図であり、(a)は上側斜視図、(b)は下側斜視図である。 本発明に係るコネクタの断面図である。
以下に、本発明に係るコネクタ及びその問題点について、図1乃至図5を用いて説明する。
本発明に係るコネクタ2は、図1及び図2に示すように、電力ハーネス1の少なくとも一端側に設けられ、オス側コネクタ部3とメス側コネクタ部4とを嵌合させると(図1の状態)、それぞれのコネクタ部内の収納空間に備えられるオス端子5と、それと対となるメス端子6とが電気的にそれぞれ接続される。
当該電力ハーネス1は、例えば、有毒ガスの排出を低減でき、大幅な燃料低減効果のあるHEV(Hybrid Electric Vehicle)を駆動するモータとインバータ間の接続に用いられ、HEVのシステムによっては100A以上の大容量の電流が通電される。
オス側コネクタ部3とメス側コネクタ部4との嵌合状態(図1の状態)及び非嵌合状態(図2の状態)の切り替え、つまり、メス側コネクタ部4からのオス側コネクタ部3の脱着(オス側コネクタ部3からのメス側コネクタ部4の脱着でもある)は、メス側コネクタ部4の両側面部に備えられる回動軸7を中心に回動する回動レバー8によって行われる。
該回動レバー8が図1に示す状態、つまり、ロック部9の位置にあるときは、オス側コネクタ部3とメス側コネクタ部4とは嵌合状態にあり、一方、回動レバー8が図1に示す状態から外れたときには、つまり、ロック部9の位置から外れたときには、オス側コネクタ部3とメス側コネクタ部4とは非嵌合状態となる。なお、回動レバー8に係る動作メカニズムは、回動軸7と、オス側コネクタ部3の両側面部に備えられるスライド軸10と、回動レバー8の両側部に備えられるスライド湾曲孔11、及びメス側コネクタ部4の両側面部に備えられるスライド直線孔12によって達成される。すなわち、回動レバー8の回動動作により、スライド軸10がスライド湾曲孔11に沿って移動し、メス側コネクタ部4にオス側コネクタ部3が引きつけられる。しかして、オス側コネクタ部3とメス側コネクタ部4との嵌合状態(図1の状態)を容易に達成することができる。更に、当該嵌合状態においては、コネクタ2は防水機能も発揮する。
次に、オス側コネクタ部3を説明する。
オス側コネクタ部3は、図1乃至図3に示すように、少なくとも、略直線状に配置された三個(三極)のオス端子5と、該三個のオス端子5が設けられ第1ターミナルハウジング13の所定の収納空間Aに収納される樹脂製の第1本体部14と、三個のオス端子5の先端部を臨ませる第1ハウジング開口部15を形成し三個のオス端子5及び第1本体部14を所定の収納空間Aに収納する第1ターミナルハウジング13と、から構成される。
また、三個のオス端子5のそれぞれは、その一端部は、第1ハウジング開口部15に臨ませる一方、その他端部は、円弧状で且つ機器側の突起部(図示しない)と係合する機器接続孔16が形成される板状の機器側オス端子17と接続されている(実際は、オス端子5と機器側オス端子17とは、同じ部材で形成され一体形成となっている)。なお、この機器側オス端子17は、本実施形態においては、インバータ側に接続される。
しかして、メス端子6へ挿入されるオス端子5は、図4に示すように、横断面を略コの字状に形成され、一対の側壁部23と、後述するメス端子6の挟持手段と接触する底部24とからなる。これは、断面積、表面積を大きくする工夫であり、通電時の発熱軽減、通電時の熱発散性の向上に寄与している。また、オス端子5が設けられる樹脂製の第1本体部14の損傷、変形の抑止という効果もある。
また、略コの字状に形成されたオス端子5に関し、一対の側壁部23の前面23aは、底部24の前面24aより前方に位置しており、図4に示すように、ちょうど、一対の側壁部23の前面23aを含む端部が突出している構成となっている。なお、底部24の端部24bの両端には、それぞれ凹部25が形成されている。これにより、オス端子5にて、指等の異物が直接触れ難くするためのゴムキャップが引っ掛け易くなっている。また、一対の側壁部23の間隔は、指が挿入できない程度である。
また、第1ターミナルハウジング13は、金属製(例えば、アルミ製)で形成されており、その内部空間は、所定の収納空間Aを形成している。なお、本実施形態において、所定の収納空間Aとは、第1本体部14の端部側から第1ハウジング開口部15までの内部空間のことを指す。第1ターミナルハウジング13には、オス端子5の底部24の上下面に対向する位置であって、オス端子5を上下方向から挟むように所定の収納空間Aに突出して備えられる突出部29が備えられている。この突出部29は、上述のゴムキャップと同様に、オス端子5に手、指等の異物が直接触れ難くする効果を有する。
また、第1ターミナルハウジング13には、図3に示すように、後述する突出部29と突出部29との間であって、又は、オス端子5とオス端子5との間であって、所定の収納空間Aの内側に向かって突出しているガイド片36が備えられている。このガイド片36は、メス側コネクタ部4の収納空間に備えられているガイド溝37(図2参照)に係合し、オス端子5とメス端子6とがスムーズに接続されるように構成されている。
第1ターミナルハウジング13の機器側オス端子17に近い側であって、外面には、フランジ部27が形成されている。該フランジ部27の四隅には、機器に取り付ける際に利用可能なフランジ孔28が形成されている。
なお、本実施の形態では、第1本体部14は、絶縁性の樹脂製であり、その全体が第1ターミナルハウジング13に内蔵されているものを示したが、内蔵されていないものであっても良い。つまり、例えば、第1ターミナルハウジング13が第1本体部14の一部である端部を覆うように付設しても良い。ただし、この構成を採用する場合は、本実施形態でいうところのフランジ部27にあたる部分は、第1本体部14の方に形成した方が良い。
第1本体部14は、樹脂製であり、金型内にインサート品(オス端子5及び機器側オス端子17)を装填した後、樹脂を注入して該インサート品を溶融樹脂で包んで固化させ、一体化するインサート成形で製造されている。
また、第1本体部14には、振動吸収用の振動吸収マット44が貼付されている。これは、オス側コネクタ部3とメス側コネクタ部4との嵌合状態の安定性向上に寄与するものである。
次に、メス側コネクタ部4を説明する。
メス側コネクタ部4は、図2に示すように、少なくとも、三個のオス端子5と対となる三個のメス端子6と、三個のメス端子6の端部をそれぞれ臨ませる三つのメス端子開口部18を形成すると共に三個のメス端子6をそれぞれの所定の収納空間へ収納するメス端子ボックス19と、三個のメス端子6及びメス端子ボックス19が設けられる第2本体部(図示しない)と、三個のメス端子開口部18を臨ませる第2ハウジング開口部20を形成すると共にメス端子ボックス19及び第2本体部(図示しない)を所定の収納空間に収納する第2ターミナルハウジング21と、から構成される。
メス端子ボックス19は、樹脂製であり、三個のメス端子6がそれぞれ収納することができる三つの収納空間が形成されている。つまり、本実施形態でいうところのメス端子ボックスとは、少なくともメス端子を収納する収納空間を複数形成している構成ならば、何でも良い。
また、メス端子6は、一端部には、電線22が接続されている。接続される電線22は、耐熱性及び耐油性に優れた電線であり、例えば、中心導体(銅、又はアルミ)−絶縁体(架橋ポリエチレン)−シールド−シールの構成で構成されている。なお、メス端子6の本体は、略箱状に形成され、その内部には、オス端子5を上下方向から挟持する挟持手段(図示しない)を備えている。
次に、本発明の要部である2分割構成のコネクタの振動を抑制する構成について説明する。
従来のガタツキ防止の対策を用いてもなお発生するコネクタの振動について、本発明者は、鋭意研究を行い、特に高周波数において第2ターミナルハウジング21の先端部(第2ハウジング開口部20)で共振が発生していることを見出した。すなわち、図5に示すように、メス側コネクタ部4の両側面部には、オス側コネクタ部3とメス側コネクタ部4が嵌合する際にオス側コネクタ部3の両側面部に備えられているスライド軸10を引き込むためのスライド直線孔12が備えられている。高周波数における共振の発生は、第2ターミナルハウジング21にスライド直線孔12が形成されていることで、高周波数の振動印加時に第2ターミナルハウジング21の先端部である第2ハウジング開口部20が図示上下方向に開いてしまう(振動する)ことによるものである。
そこで、本発明は、オス側コネクタ部3と前記メス側コネクタ部4とが嵌合状態のときに、第2ターミナルハウジング21の先端部(第2ハウジング開口部20)の動きを規制するガタ防止部材を有するものである。このガタ防止部材は、第2ターミナルハウジング21の上面部と下面部をそれぞれ上下から挟持していることが好ましい。
本実施の形態におけるガタ防止部材50は、図6、図7(a),(b)に示すように、長板部51と短板部52とが連結された断面J字状に形成されると共に、第2ターミナルハウジング21の上下面部のそれぞれを第2ターミナルハウジング21の内外面から挟み込むように且つ長板部51が第2ターミナルハウジング21の外側に配置されるように取り付けられる。
ガタ防止部材50の長板部51には、第2ターミナルハウジング21に係合するランス部53が形成される。ランス部53は、長板部51と短板部52とが連結された部分を根元として、長板部51と同一面をなす舌片状に延出するように形成されている。また、ランス部53は、その先端部に、第2ターミナルハウジング21に係合するように第2ターミナルハウジング21側に突出した爪部54を有する。
これに対応して、第2ターミナルハウジング21の外側(ガタ防止部材50が取り付けられる上下面部の外面側)には、ランス部53の爪部54が係合する係合部55が形成される(図1参照)。
これにより、ガタ防止部材50を第2ターミナルハウジング21の上下面部に取り付けたときに、爪部54が係合部55に係合し、第2ターミナルハウジング21からガタ防止部材50が外れることを防止できる。
一方、第2ターミナルハウジング21からガタ防止部材50を取り外すときには、ランス部53を第2ターミナルハウジング21から離間させる方向に押し上げた上で、ガタ防止部材50を第2ハウジング開口部20側へスライドさせることで取り外すことができる。
このように、ガタ防止部材50は容易に取り付け及び取り外しができるので、生産時、或いはメンテナンス時の組み立て効率が良く、ガタ防止部材50の取り付けによって製造時間やメンテナンス作業時間が現状に比べて大きく増加することはない。
また、第2ターミナルハウジング21の外側(ガタ防止部材50が取り付けられる上下面部の外面側)には、ガタ防止部材50の動きを規制するリブ56が形成される(図1参照)。このリブ56は、ガタ防止部材50の両側面側を挟み込むように2箇所に形成されており、ガタ防止部材50の側面方向へのガタツキを防止するものである。
これら係合部55及びリブ56によって、ガタ防止部材50自体のガタツキが防止されている。
このガタ防止部材50は、オス側コネクタ部3とメス側コネクタ部4とを嵌合させたときに、その短板部52が第1ターミナルハウジング13の外周面と第2ターミナルハウジング21の内周面との間に介在し、第1ターミナルハウジング13と第2ターミナルハウジング21とのクリアランスを埋めて、第1ターミナルハウジング13と第2ターミナルハウジング21との嵌合をより強固にすることで、第2ハウジング開口部20の動きを規制する。
ここで、ガタ防止部材50の断面形状をJ字状とした理由を述べる。
ガタ防止部材50を第2ターミナルハウジング21に取り付ける際には、ランス部53が爪部54の突出高さ分だけ板ばねのように撓んで第2ターミナルハウジング21の外側をスライドし、爪部54が係合部55の直上に配置されたときに、ランス部53の撓みが解除されて、爪部54が係合部55に係合する。
このとき、ランス部53の長さが短いと、ランス部53が大きく撓んだ形で第2ターミナルハウジング21の外側をスライドすることになり、ランス部53に過大な負荷が掛かり、場合によってはランス部53が折れたりして破損する虞がある。
そこで、本実施の形態では、このような問題を回避すべく、短板部52に比べて長く形成した長板部51にランス部53を形成し、ガタ防止部材50を第2ターミナルハウジング21に取り付け、或いは取り外す際に、ランス部53の根元に掛かる負荷をできるだけ少なくなるようにしている。
一方、高周波数の振動印加時に第2ターミナルハウジング21の先端部である第2ハウジング開口部20における振動を効果的に抑制するためには、第1ターミナルハウジング13と第2ターミナルハウジング21との嵌合状態において、ガタ防止部材50が第1ターミナルハウジング13と第2ターミナルハウジング21とのクリアランスを完全に埋めるように介在されるのが好ましい。
しかし、そもそもクリアランスを設けているのは、両ターミナルハウジング同士が干渉して嵌合できなくなることを防止するためであり、クリアランスを小さくして行くにつれて、嵌合のし易さ(嵌合性)は低下していくことになる。
また、高周波数の振動印加時に問題となるのは、第2ターミナルハウジング21の先端部である第2ハウジング開口部20における振動である。つまり、第2ハウジング開口部20におけるクリアランスを埋めることができれば、振動の抑制には十分である。
そのため、本実施の形態では、嵌合性と振動抑制(ガタツキ防止)の両立を図るべく、第2ターミナルハウジング21の内側に配置されるガタ防止部材50の部分、即ち、短板部52を長板部51に比べて短く形成している。
このような理由から、ガタ防止部材50を長板部51と短板部52とからなる断面J字状に形成するようにしている。
しかして、第2ターミナルハウジング21の先端部(第2ハウジング開口部20)が上下方向に開き、共振することを防ぐことができる。したがって、本発明によると、振動に起因した端子の磨耗や接触抵抗の増大等の発生を防ぐことができる。また、電気的接続の信頼性や長期耐久性を確保することができる。
さらに、ガタ防止部材50を断面J字状に形成することで、第1ターミナルハウジング13と第2ターミナルハウジング21との嵌合性と、第2ハウジング開口部20の振動抑制とを両立することができる。
なお、第2ターミナルハウジング21の第2ハウジング開口部20は、上下方向に振動しているため、共振を防ぐためには、第2ターミナルハウジング21の上面部と下面部の動きを規制することが効果的であり、特に第2ターミナルハウジング21の先端部の近傍で動きを抑制することが効果的である。このため、本実施の形態においても、ガタ防止部材50は、第2ターミナルハウジング21の第2ハウジング開口部20の近傍の上面部と下面部に取り付ける構成となっている。
ガタ防止部材50としては、樹脂を用いることができる。ガタ防止部材50に用いられる樹脂は、耐熱性(例えば、高温でのヒートエージング特性、強度や剛性の維持)を有することが好ましく、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)やザイテル(登録商標)を用いることができる。
[その他の実施形態]
第1ターミナルハウジング13と第2ターミナルハウジング21との嵌合性をより向上させるために、図8に示すように、第1ターミナルハウジング13の上下面部のそれぞれが、その開口部側(即ち、第1ハウジング開口部15側)に向かって外面がテーパ状に形成されようにしても良い。
この構成では、第1ターミナルハウジング13と第2ターミナルハウジング21との嵌合初期においては、両ターミナルハウジングの上面部同士及び下面部同士は接触せず、嵌合を進行して行くにつれてガタ防止部材50の効果も相まって徐々に嵌合が強固になっていくこととなる。嵌合後期においては、第1ターミナルハウジング13と第2ターミナルハウジング21とのクリアランスが狭くなっていくことでその嵌合性が低下してくるが、回動レバー8を回転させることで回動軸7を支点としたテコの原理により、嵌合性の低下を気にすることなく、嵌合を容易に進行することができる。
また、前述の実施の形態では、スライド直線孔12がメス側コネクタ部4の両側面部に設けられているが、回動レバー8の配置が変わり当該スライド直線孔12がオス側コネクタ部3の上面部、下面部に設けられているときは、第1ターミナルハウジング13の第1ハウジング開口部15が左右方向に振動することを防ぐようにガタ防止部材50を配置すれば良い。
以上、本発明の実施形態を図示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の技術思想、技術的範囲から逸脱することなく種々の変更及び修正が可能であることは明白である。かかる変更及び修正は全て本発明の技術思想、技術的範囲に包含されるべきものである。
1 電力ハーネス
2 コネクタ
3 オス側コネクタ部
4 メス側コネクタ部
5 オス端子
6 メス端子
7 回動軸
8 回動レバー
9 ロック部
10 スライド軸
11 スライド湾曲孔
12 スライド直線孔
13 第1ターミナルハウジング
14 第1本体部
15 第1ハウジング開口部
16 機器接続孔
17 機器側オス端子
18 メス端子開口部
19 メス端子ボックス
20 第2ハウジング開口部
21 第2ターミナルハウジング
22 電線
23 側壁部
24 底部
25 凹部
27 フランジ部
28 フランジ孔
29 突出部
30 底面部
36 ガイド片
37 ガイド溝
44 振動吸収マット
50 ガタ防止部材
51 長板部
52 短板部
53 ランス部
54 爪部
55 係合部
56 リブ

Claims (4)

  1. オス端子と該オス端子を収容する第1ターミナルハウジングとを備えたオス側コネクタ部と、
    前記オス端子と接続されるメス端子と該メス端子を収容する第2ターミナルハウジングとを備えたメス側コネクタ部とからなり、
    前記オス側コネクタ部の両側面部には、スライド軸が備えられており、
    前記メス側コネクタ部の両側面部には、前記スライド軸が挿入されるスライド直線孔と、回動軸を中心に回動する回動レバーとが備えられており、
    前記回動レバーの両側部には、前記スライド軸が挿入されるスライド湾曲孔が備えられており、
    前記回動レバーの回動により、前記オス側コネクタ部と前記メス側コネクタ部との嵌合が行われるコネクタであって、
    前記オス側コネクタ部と前記メス側コネクタ部とが嵌合状態にあるときに前記第2ターミナルハウジングの開口部の動きを規制するガタ防止部材を有し、
    該ガタ防止部材は、長板部と短板部とが連結された断面J字状に形成されると共に、前記第2ターミナルハウジングの上下面部のそれぞれを前記第2ターミナルハウジングの内外面から挟み込むように且つ前記長板部が前記第2ターミナルハウジングの外面側に配置されるように取り付けられることを特徴とするコネクタ。
  2. 前記ガタ防止部材の前記長板部には、前記第2ターミナルハウジングに係合するランス部が形成され、
    前記第2ターミナルハウジングには、前記ランス部が係合する係合部が形成されることを特徴とする請求項1に記載のコネクタ。
  3. 前記第1ターミナルハウジングの上下面部のそれぞれは、その開口部側に向かって外面がテーパ状に形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のコネクタ。
  4. 前記第2ターミナルハウジングには、前記ガタ防止部材の動きを規制するリブが形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のコネクタ。
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