JP5801171B2 - ジャック - Google Patents

Description

本発明はジャックに関し、詳しくは、プラグ保持力が強化されたジャックに関する。

携帯機器の小型化によって、使用される接続端子も細くなりこのままでは弾接力は低下する。携帯機器に使用されるイヤホーン等のプラグを嵌合接続するジャックに対しても接続端子数の増加や、小型化薄型化によって、保持力強化の要求は高まっている。
保持力強化の技術として、たとえば特許文献１記載の技術は、金属製のＵ字形のロックピンを備え、このロックピンがプラグ先頭部のテーパー面に弾接し、プラグを挟んで対向位置にある接続端子と協働して、このプラグ先頭部を挟持することで嵌合位置にあるプラグに対して保持力を作用させるものである。

確かに、この方法によれば保持力強化の効果が得られる。しかし、ジャックを構成する要素に、ハウジングと、接続端子の他にロックピンが別途加わるものなので、部品点数が増加し、それにともない、生産工数が増加し、製造コストがアップするものである。さらには機器の小型化を阻害するおそれを有するものである。

特開２０１１−１６５５５１号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、部品点数の増加、生産工数の増加、製造コストの増加、さらには機器の小型化を阻害することがなく、プラグの嵌合保持力が強化されたジャックを提供することを目的とする。
さらに別の目的は、このように嵌合保持力が強化されたジャックと、プラグとからなるコネクタ構造を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明のジャックは、（１）円柱状のプラグが挿入される嵌合空間を有するハウジングを備えたジャックであって、前記プラグは、先頭部に先端から後方に向かって直径が漸次小さくなるテーパー部を備え、前記ジャックは、前記ハウジングの内周面の一部が隆起した弾性変形可能なロック部を前記ハウジングと一体的に備え、
前記ロック部は、前記ハウジングの内周面に沿って円弧状に延びる両裾部に形成された、内外方向に沿って弾性変形可能な平面視矩形状の切り欠き片で、
前記プラグが前記ジャックに挿入されて嵌合される過程で、前記プラグがそのテーパー部と前記ロック部との摺接によって正規嵌合位置に達し、前記ロック部はこの嵌合位置で前記プラグに対して挿入方向に直交する方向に面単位の押圧を加えるところに特徴を有するものである。

この発明によれば、ジャックを構成するハウジングがその内周面にプラグを嵌合保持するためのロック部を備えている。ロック部は、前記ハウジングの内周面の一部が内側（挿入されたプラグ側）に隆起した弾性変形可能なものである。ロック部は、嵌合位置にあるプラグのテーパー部に弾接するとともに、テーパー部は、プラグ先頭部に前方から後方に向かって直径が漸次縮径するように設けられている。これによって、正規嵌合位置にあるプラグは、挿入方向に対して横向きにロック部から押圧をそのテーパー部に受けてジャックに保持されている。これにより、正規嵌合位置にあるプラグが不用意に脱落することがないジャックが得られる。また、ロック部は、ハウジング本体と一体的に成形されるもの
だから新たな部品の増加を来たさず、ゆえに生産工数の増加や製造コストの増加を招くこともない。また、ロック部を備えることによって小型化が阻害されることもない。

この発明のロック部は、ハウジング本体と一体的に成形されるものである。ロック部は、周囲のハウジング内周面よりも内向き（挿入されたプラグ側）に隆起し、正規嵌合位置にあるプラグのテーパー面に係合することによって、挿入方向に対して横向きに押圧を与える。テーパー面は、挿入方向に対して登り勾配がついていて、押圧はこの傾斜面に作用する。これにより、押圧の分力は、横方向と同時に挿入方向にも作用する。このようにして、正規嵌合位置にあるプラグは、ジャックから抜けないようにロック部に保持されている。

ロック部は、ハウジング内周面の一部が切り欠き片のように成形されるものであってよい。切り欠き片は、内向き（挿入されたプラグ方向）に切り起こされた態様であってよいし、切り欠き片の表面に隆起体が形成されて、その結果内向き（挿入されたプラグ方向）に隆起した態様であってよい。ロック部は、平面視矩形であってよく、その矩形の一辺がハウジング本体とつながり他の三辺がハウジング本体から切り離された構造であってよいし、また隣り合う二辺がハウジング本体から切り離され残り二辺がハウジング本体とつながる構造であってよい。

ロック部は、平面視矩形であってよく、矩形の長辺が軸方向（挿入方向、反挿入方向）に沿う構造であってよい。切り欠き片のめくれる方向は、軸方向と平行であってよいし、また軸方向に直交する方向であってよい。或いは、たとえば隣り合う二辺がハウジング本体から切り離された場合のように両方向が重なり合う態様であってよい。このような場合も、正規嵌合位置にあるプラグを保持するジャックが得られる。

また、ロック部は、ハウジング内周面の一部が内向き（挿入されたプラグ側）に肉盛り成形されることによって周囲の面に比べて隆起した構造をとるものであってよい。この場合ハウジングを形作る合成樹脂の剛性によって弾性的変形が生じるので、挿抜性を考慮して、隆起の規模は僅かにとどめるのが好ましい。

さらに好ましくは、本発明のジャックは、（２）前記ロック部が、背面に中空の肉抜き部を備えているとともに、挿入方向又は挿入方向に直交する方向に沿って少なくともひとつの辺に前記肉抜き部に連通した開口部を備えているところに特徴を有する（１）記載のものである。

この発明によれば、ロック部は、背面の肉抜き部、および挿入方向又は挿入方向に直交する方向に沿って少なくともひとつの辺に、この肉抜き部に連通した開口部を備えている。これによって、軸方向に直交する横方向（半径方向）に沿って弾性的に変形可能である。これにより、ロック部はプラグ先頭部に対して弾性的に押圧を作用させるので、挿抜特性を損なうことなく正規嵌合位置にあるプラグを保持することができる。したがって、部品の増加、生産工数の増加、製造コストの増加を招くことなく、また小型化が阻害されることもなく、正規嵌合位置にあるプラグを保持するジャックが得られる。

肉抜き部は、ハウジング本体と一体的に成形された袋状の中空構造であってよい。中空構造の肉抜き部は、ロック部が弾性的変形するための変形空間の機能を有している。そのために、肉抜き部の厚みは、プラグからのロック部に対する押代分は最低限必要である。ロック部が平面視矩形の場合、肉抜き部はそれに対応した大きさの矩形であってよい。

また、この発明によれば、ロック部は、挿入方向又は挿入方向に直交する方向に沿った少なくとも一つの一辺に開口部を備えている。これにより、ロック部は、一辺、又は二辺
、或いは三辺に内部の肉抜き部に連通した開口部を有する切り欠き片を備えた構造をとることができる。隣り合う二辺が連通して開口部を構成するとき、ロック部は、残りの辺でハウジング本体に連なっている。この場合ロック部は、ノートの角が開閉するように動作する。すなわち正面視略三角形の切り欠き片が前後方向に開閉する。また、三辺が連通して開口部を構成する場合、ロック部は、固定端と自由端とからなる板ばねのように動作する。このような切り欠き片構造であれば弾性的変形可能でプラグに対して押圧をかけるのに適している。さらに一辺だけがハウジング本体から切り離された構造であってもよく、この場合、ロック部を構成する合成樹脂の剛性、ロック部の厚み等によって任意の弾性特性が選択可能である。

隣り合う三辺が連通して開口部を構成する場合、ロック部は板ばね状である。この板ばねの自由端の延びる方向は、軸方向であってよいし、軸方向に直交する方向であってよい。また、自由端の延びる方向が軸方向である場合、挿入口側が自由端であってよいし、反挿入口側が自由端であってよい。このような場合にも、部品の増加、生産工数の増加、製造コストの増加を招くことなく、また小型化が阻害されることもなく、正規嵌合位置にあるプラグを保持するジャックが得られる。

図１は、本発明の実施形態に係るジャックの外観斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係るジャックの正面図であって、（Ａ）は、全体図、（Ｂ）はロック部の拡大図である。 図４は、同ジャックのロック部を斜め下からのアングルで外観を示した拡大図である。 図５は、同ジャックにプラグが挿入される過程を示す工程図であって、（Ａ）は、挿入中、（Ｂ）は、挿入完了の図である。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で実施することができる。図１は、本発明の実施形態に係るジャックの外観斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、本発明の実施形態に係るジャックの正面図であって、（Ａ）は、全体図、（Ｂ）はロック部の拡大図である。図４は、本発明に実施形態に係るジャックのロック部を斜め下からのアングルで外観を示した拡大図である。
なお、説明中指示方向が明確になるよう方向を定義しておくと、図２に示されるように、紙面に向かって右手側が前、反対方向が後、上側が右、反対側が左である。

〔ハウジング〕
ジャック１は、図１に示されるように、絶縁性合成樹脂の射出成形によるハウジング１０と、このハウジング１０に保持される導電性金属板材から切り出された図示しない接続端子と、を備えている。合成樹脂材は、ＰＢＴ、ナイロンなどの柔軟性のある材料が一般的に使用されている。金属板材は、導電特性、耐久性等を考慮して、リン青銅等の銅合金材料が広く使用されている。

ハウジング１０は、図１、図２に示されるように、中央やや上方に断面円形の穿孔が備わる断面略四角形の柱状体である。この穿孔は、軸心に沿って前後方向に延び両端に外部に連通する開口部１７、１８を備えている。ハウジング１０は、内部にプラグＰが挿入される嵌合空間１９（上記の穿孔）を形成している。ハウジング１０は、周囲四方が、上壁１１、左右側壁１３、１２、下壁１４で囲まれている。前後面１５、１６は、嵌合空間１９に連通した開口部１７、１８を備えている。ハウジング前面１５の開口部１７の下方には、接続端子を圧入保持するための溝が軸心に沿って形成されている。溝は３段に亘って開口部１７近くから奥（後方）に向かって形成されている。
プラグＰは、後面１６の開口部１８から挿入されて、正規嵌合位置でプラグＰの先頭部Ｐ１は、前面１５の開口部１７近くに達する。

嵌合空間１９は、図１、図２に示されるように、断面円形の柱状で、プラグＰの輪郭に対応した形状である。すなわち、断面円形の嵌合空間１９を形成する周面は、後方から前方に移るにつれてその半径が段階的に小さくなっている。これにより、後面１６の開口部１８から嵌合空間１９に挿入されて正規嵌合位置に達したプラグＰは、その全周面がハウジング１０の内周面によって抱えられる態様で保持される。なお、ハウジング１０内部には、プラグＰの導電部に接続するための接続端子が複数個配置されているが、図１で半田実装部が前面１５に示される他は省略されている。

〔上壁、側壁、下壁〕
上壁１１は、図１、図３に示されるように、ハウジング１０の上部を構成する曲面構造の壁である。上壁１１は、左辺で左側壁１３に連なり、右辺で右側壁１２に連なっている。左右側壁１３、１２の下方内側には、図示しない接続端子を保持するための保持部が備わっている。保持部は、接続端子の固定部の縁部が圧入される溝で構成されている。溝は３段あり前面１５の開口部１７近くから奥（後方）に向かって並行に延びている。左右側壁１３、１２に備わる溝に応じる対の溝は、左右側壁１３、１２の中間部に位置する縦壁の両側面に備わっている。左右側壁１３、１２の外面は平坦である。

下壁１１は、ハウジング１０の下面を構成する壁である。ハウジング１０の下部には、上述した縦壁が備わっている。この縦壁は、前面１５の開口部１７から奥（後方）に向かって延びている。また、ハウジング１０の下部には、接続端子が弾性的に変形するために必要な変形空間が形成されている。左右側壁１３、１２、及び下壁１４の外面は平坦である。下壁１４は、左右側辺で左右側壁１３、１２に連なっている。

左右側壁１３、１２は、図１から図３に示されるように、ハウジング１０の左右側面を構成する壁である。左右側壁１３、１２は、左右側面に備わりほぼ対称形である。左右側壁１３、１２の内側は、嵌合空間１９を画成する内周面の一部を構成している。左右側壁１３、１２は、正規嵌合位置にあるプラグＰを保持するためのロック部２０をその内周面に備えている。

〔ロック部〕
ロック部２０は、図２から図４に示されるように、射出成形によってハウジング１０と一体的に成形される正面視矩形の切り欠き片である。ロック部２０は、ハウジング１０の左右側壁１３、１２の前方やや下方にそれぞれ一つ備わっている。ロック部２０の前辺は、側壁１３、１２の前端が切り開かれた態様の縦開口部２３を備え、前面１５開口部１７に臨む一方、後辺は、ハウジング１０内周面に連なっている。また、ロック部２０の下辺は、側壁１３、１２の下端が切り開かれた態様の横開口部２４を備えるとともに、嵌合空間１９を構成する円弧状に延びる内周面の左右両辺の一部を構成している。さらにロック部２０上辺は、ハウジング内周面に連なっている。

断面円形の嵌合空間１９は、ハウジング１０下部に備わる接続端子の保持部や、接続端子の変形空間に連通しているのだが、嵌合空間１９を構成するハウジング１０の内周面は、プラグＰを抱え込む態様で保持するために半円よりも長い円弧を描いて構成されている（本実施形態の場合は約２７０度の円弧）。ロック部２０の下辺は、この円弧の左右両裾の一部を構成している。

ロック部２０は、ハウジング１０内周面の隣り合う二辺が一部切り開かれた切り欠き片の構造を備えている。矩形のロック部２０は、前辺に切り開かれた縦開口部２３と、下辺に切り開かれた横開口部２４とを備えるとともに、縦開口部２３と、横開口部２４とはその端部でつながっている。また、ロック部２０は、縦開口部２３、及び横開口部２４に連通した中空の肉抜き部２２をその背面に備えている。

ロック部２０の周方向の一側は、図４に示されるように、ハウジング１０内周面の左右両裾の一部を構成し、内周面と同じ曲率で内向きにカーブしている。内周面が半円弧を越えて下方に延びるあたりから、内周面（ロック部２０）の肉厚を一定に保つようにして縦開口部２３が形成されている。そのために、縦開口部２３は、正面視略三角形である。この内周面（ロック部２０）と、ハウジング１０側壁１３、１２との間に中空の肉抜き部２２、２２が形成されている。
ロック部２０の軸方向は、図４に示されるように、一側がハウジング１０前面１５の開口部１７に臨み、嵌合空間１９を構成するハウジング１０内周面の前端の一部を構成している。また、他側は、後方でハウジング１０内周面に連なっている。ロック部２０は、正規嵌合位置にあるプラグ先頭部Ｐ１の軸方向に沿って形成されていて、中空の肉抜き部２２は、正規嵌合位置あるプラグテーパー部Ｐ３の中間あたりにまで及んでいる。また、横開口部２４は、それに応じた範囲に形成されている。横開口部２４は、正面視矩形である。

ロック部２０は、このように矩形の隣り合う二辺が切り開かれた切り欠き片であるとともに、背面に中空の肉抜き部２２を備えている。これにより、ロック部２０は、この肉抜き部２２を変形空間として内外方向（半径方向）に弾性的に変形可能である。矩形の隣り合う二辺がハウジング１０内周面に連なるこのロック部２０の構造は、構造的に厚みや大きさに制限があるなかで、繰り返されるプラグＰの挿抜に対してロック部２０の剛性を維持するために効果的である。このような構造を有することで、ロック部２０はノートの角が前後方向に開閉するように弾性的に動作する。

ロック部２０は、図３、図４に示されるように、表面に隆起部２１を備えている。隆起部２１は、正面視矩形で中央部に挿入方向に対して横方向に頂部が続く屋根形である。隆起部２１は、ロック部２０の軸方向中間部に備わり、挿入されて正規嵌合位置にあるプラグＰに対して、その頂部をプラグテーパー部Ｐ３に係合させる。この係合箇所は、プラグ最大拡径部Ｐ２のやや後方の位置にある。隆起部２１は、その傾斜面をプラグテーパー部Ｐ３に係合させ、そのとき面接触構造をとることで、プラグＰに対して強力に保持力を作用させるものである。すなわち、プラグを引き抜くためには、最大拡径部Ｐ２を越える程度までロック部２０を変形させる必要があり、その変形量は、テーパー面上の係合位置と、最大拡径部Ｐ２と高さ方向の差分相当量であり、また、その変形過程は、隆起部２１とテーパー部Ｐ３との接触面を摺接移動させるため相当の摩擦抵抗が生じるものである。このようにして、隆起部２１を備えたロック部２０はプラグＰを固く保持することができる。

〔嵌合〕
ジャック１は、上述した合成樹脂製の絶縁ハウジング１０に、金属製の接続端子が圧入
されて組みあがる。
プラグＰとジャック１との嵌合について、図面を参照しつつ説明する。図５は、本発明の実施形態に係るジャックにプラグが挿入される過程を示す工程図であって、（Ａ）は、挿入中、（Ｂ）は、挿入完了の図である。

プラグＰとジャック１との嵌合は、図５に示されるように、ジャック１の後面１６の開口部１８から、プラグＰの先頭部Ｐ１を嵌合空間１９に挿入し、そのままの姿勢で最終端まで押し進めていく要領でおこなわれる。プラグＰが嵌合空間１９の中間あたりを過ぎると、先頭部Ｐ１の最大拡径部Ｐ２がロック部２０の最も内向きに張出している隆起部２１の後方側の裾野に当接する。この最初に当接した位置からプラグＰがさらに前方に進むにつれて、最大拡径部Ｐ２は、隆起部２１の傾斜面に沿って頂部に近づいていく。この過程でロック部２０の弾性的変形量は増していく。これにより、プラグＰに対するロック部２０の保持力は大きくなる。

プラグＰがさらに前方に進むにしたがって、最大拡径部Ｐ２が隆起部２１の傾斜面を上り詰め、その頂部に達する（Ａ）。このとき、ロック部２０の弾性的変形量は、最大になり、最も大きな力を横方向からプラグ先頭部Ｐ１に作用させている。しかし、頂点同士が接触するこの位置は、不安定であり、平衡関係がずれてロック部２０の反発力が、プラグＰが抜ける方向に作用する場合も生じうる。その点を考慮して、正規嵌合位置は、もう少しプラグＰを前方に進めたところにある。

正規嵌合位置において、最大拡径部Ｐ２は、ロック部２０の最も内側に張出した隆起部２１の頂部を越えて、前方の傾斜面上にある（Ｂ）。正規嵌合位置で、プラグ先頭部Ｐ１のテーパー部Ｐ３は、ロック部２０の隆起部２１の傾斜面上にあり、テーパー部Ｐ３と傾斜面とはその表面同士が摺合して面接触する。これにより、プラグＰの引き抜き時には、ロック部２０とプラグＰとの接触面に抵抗摩擦が生じる。また、テーパー部Ｐ３にロック部２０の隆起部が位置し、横方向にプラグＰに対して押圧を加えているので、押圧の分力の一部は、常にプラグＰをジャック１に挿入する方向に作用している。その結果、プラグＰは、ロック部２０に強く保持されるので、不用意な抜け方向の力が掛かった場合でもプラグは、ジャックから抜けにくくなっている。

〔効果〕
ロック部は、ハウジングと一体的に形成されるものである。これにより、部品点数の増加、生産工数の増加、製造コスト増加をともなうことなく、正規嵌合位置にあるプラグを固く保持するジャックが得られる。
ロック部は、ハウジング内部の嵌合空間に形成されるものである。これにより、ジャックの小型化を阻害することなく、正規嵌合位置にあるプラグを固く保持するジャックが得られる。
ロック部は、ハウジング内周面の左右側壁にそれぞれ備わり、正規嵌合位置にあるプラグを対向位置から挟持する。その結果、正規嵌合位置にあるプラグをより固く保持するジャックが得られる。
プラグ先頭部のテーパー部は、ロック部の突起部の傾斜面に摺合する形状であるから、プラグ先頭部は、ロック部に面接触するものである。これにより、面状に抵抗摩擦が生じるのでプラグは、ロック部に保持されるものである。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、発明思想の範囲内で種々の変更が可能である。たとえば、本実施形態の場合、ロック部はハウジングに２個備わっているが、ロック部が１個の場合であってよいし、３個以上備わる場合であってよい。このような場合も概ね上述した効果が得られる。

１ ジャック
１０ ハウジング
１１ 上壁
１２、１３ 側壁
１４ 下壁
１５ 前壁
１６ 後壁
１７、１８ 開口部
１９ 嵌合空間
２０ ロック部
２１ 隆起部
２２ 肉抜き部
２３ 縦開口部
２４ 横開口部
Ｐ プラグ
Ｐ１ 先頭部
Ｐ２ 最大拡径部
Ｐ３ テーパー部

Claims (3)

1. 円柱状のプラグが挿入される嵌合空間を有するハウジングを備えたジャックであって、前記プラグは、先頭部に先端から後方に向かって直径が漸次小さくなるテーパー部を備え、前記ジャックは、前記ハウジングの内周面の一部が隆起した弾性変形可能なロック部を前記ハウジングと一体的に備え、
   前記ロック部は、前記ハウジングの内周面に沿って円弧状に延びる両裾部に形成された、内外方向に沿って弾性変形可能な平面視矩形状の切り欠き片で、
   前記プラグが前記ジャックに挿入されて嵌合される過程で、前記プラグがそのテーパー部と前記ロック部との摺接によって正規嵌合位置に達し、前記ロック部はこの嵌合位置で前記プラグに対して挿入方向に直交する方向に面単位の押圧を加えるところに特徴を有するジャック。
2. 前記ロック部は、背面に中空の肉抜き部を備えているとともに、挿入方向又は挿入方向に直交する方向に沿って少なくともひとつの辺に前記肉抜き部に連通した開口部を備えているところに特徴を有する請求項１記載のジャック。
3. 請求項１又は２の内一項記載のジャックと、プラグと、からなるコネクタ構造。
   

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