JP5871709B2 - 電気コネクタ及びその製造方法 - Google Patents

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本発明は、電磁波を遮蔽するシェルを備えた電気コネクタ、及びその製造方法に関する。
電気コネクタの一例として、ユニバーサルシリアルバスコネクタ(以下、「USBコネクタ」という)が知られている。USBコネクタは、家庭に静止状態で設置されるパーソナルコンピュータなどの民生用電子機器ばかりか、最近では自動車に搭載されるナビゲーション装置などの自動車用電子機器にも備えられることがある。それらのUSBコネクタには並列配置された二つの挿着ポートを有するものがある(例えば特許文献1参照)。
それらのUSBコネクタを、ここでは2段USBコネクタと呼び、図15及び図16を用いて簡単に説明する。図示の2段USBコネクタは、絶縁本体1と3つの遮蔽部材2、3、4とを含む。遮蔽部材2、3、4が絶縁本体1に装着されてシェルを構成する。かくして、二つの挿着ポート5、6を有しかつ電磁波を遮蔽するシェルを備えた2段USBコネクタが得られる。ここで、二つの挿着ポート5、6の表面部は遮蔽部材2、3で形成されている。即ち、遮蔽部材2、3が挿着ポート5、6の外郭をそれぞれ構成している。
特開2003−272773号公報
図15及び図16に示す2段USBコネクタに接続相手を接続する際、接続相手は二つの挿着ポート5、6に対し遮蔽部材2、3の内側に嵌合される。この嵌合作業が適切に行われた場合、例えば、接続相手を挿着ポート5、6の軸線に実質的に沿って移動させつつ嵌合させた場合には、殆ど問題はないであろう。
しかしながら、嵌合作業が不適切に行われた場合、例えば、接続相手を挿着ポート5、6の軸線に対し傾斜した方向から無理に嵌合させた場合や、嵌合途中又は嵌合後に接続相手に抉り力を与えた場合などには、遮蔽部材2、3が変形したり破壊されたりする恐れがある。
特に自動車用電子機器の場合は、嵌合作業が手探り操作で行われたり、手荒な操作で行われたりすることが想定される。また自動車用電子機器自体が衝撃や振動を受けてUSBコネクタに大きな外力が加わることも想定される。それらの場合にも、遮蔽部材2、3が変形したり破壊されたりする恐れがある。
なお、適切な嵌合作業以外の嵌合作業を、ここでは便宜上「意地悪嵌合」と呼ぶ。
それ故に本発明の目的は、電磁波を遮蔽するシェルを保護する部材を備えて強度を高めた製造容易な電気コネクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、電磁波を遮蔽するシェルを保護する部材を備えた電気コネクタを容易に製造できる製造方法を提供することにある。
本発明の一態様によれば、上板と、下板と、前記上板及び前記下板と協働して嵌合間口を規定する対の側板と、前記嵌合間口に備えた外向きのフランジとを有するシェルを含む電気コネクタであって、さらに、前記シェルを収容した収容部を規定する外部ハウジングを含み、前記外部ハウジングは、ラッチ係止部と、前記ラッチ係止部よりも前記嵌合間口側で、前記収容部から前記外部ハウジングの外面までのびたスリットとを有し、前記スリットは前記フランジを案内可能なものであり、前記シェルは、前記ラッチ係止部に係合したラッチを有することを特徴とする電気コネクタが得られる。
本発明の他の態様によれば、嵌合間口に備えた外向きのフランジと前記嵌合間口から離れたラッチとを有するシェルを用意すること、第1の方向にのびた収容部と、ラッチ係止部と、前記ラッチ係止部と前記収容部との間で、第1の方向に交差する第2の方向にのびて外面に至るスリットとを有する外部ハウジングを用意すること、前記スリットに前記フランジを案内させつつ前記シェルを前記第2の方向に移動させ、前記第1の方向において前記嵌合間口を前記収容部に対向させること、及び、その後に、前記シェルを前記第1の方向に移動させて前記収容部に収容しかつ前記ラッチを前記ラッチ係止部に係合させることを含むことを特徴とする電気コネクタの製造方法が得られる。
本発明の一態様による電気コネクタは、電磁波を遮蔽するシェル部分を保護する部材を備えて強度を高めてあり、かつ製造が容易である。
本発明の他の態様による製造方法は、電磁波を遮蔽するシェル部分を保護する部材を備えた電気コネクタの製造を容易にする。
本発明の一実施形態に係る電気コネクタの外観斜視図。 図1の電気コネクタの正面図。 図2のIII−III線に沿って得られた断面拡大図。 図1の電気コネクタを外部ハウジングと内部要素とに分解した分解図。 図4Aに示した外部ハウジングの、要部を誇張して示した正面拡大図。 図4Aに示した内部要素の分解図。 図5に分解状態で示した内部要素の組み立ての第1の手順を説明するための斜視図。 図5に分解状態で示した内部要素の組み立ての第2の手順を説明するための斜視図。 図5に分解状態で示した内部要素の組み立ての第3の手順を説明するための斜視図。 図5に分解状態で示した内部要素の組み立ての第4の手順を説明するための斜視図。 図4Aに分解状態で示した電気コネクタの組み立ての第1の手順を説明するための裏面側から見た斜視図。 図4Aに分解状態で示した電気コネクタの組み立ての第2の手順を説明するための裏面側から見た斜視図。 図11の状態の、図14に相当する平面断面図。 図12の状態から内部要素が外部ハウジングに挿入される途中の状態を示す、図14に相当する平面断面図。 図13の状態から内部要素が外部ハウジングに完全に挿入された状態を示す平面断面図(図2のXIV−XIVに沿って得られた断面図)。 特許文献1(特開2003−272773号公報)に開示されている電気コネクタの立体分解図。 図15の電気コネクタの立体組合せ図。
図1−図5を参照して、本発明の実施形態に係る電気コネクタの全体構造について説明する。
図示の電気コネクタ10は、自動車用電子機器に搭載される2段USBコネクタであり、「USB2.0Type−A」と呼ばれるUSBコネクタを二つ備えている。この電気コネクタ10は、プラスチックなどで一体成形された絶縁性の外部ハウジング11と、外部ハウジング11の内側に収容された内部要素12とを含んでいる。
外部ハウジング11は、前端面から水平な第1の方向A1にのびて貫通形成された上下二段の収容部、即ち、垂直な第2の方向A2に並んだ上段収容部13及び下段収容部14を有している。上段収容部13及び下段収容部14を形成する壁部15の内面には、第1の方向A1において両端間にのびた複数本の溝13a、14aと、これらの溝13a、14aの間の小さなダボ(図では誇張して表した)13b、14bとが形成されている。これらの溝13a、14a及びダボ13b、14bの機能については、後文にて明らかにする。なお、上段収容部13及び下段収容部14の間に対応した位置で壁部15の外面に沿って水平にのびた線16は、意匠効果を高めるための溝である。この位置に溝を形成しておけば、外部ハウジング11を樹脂成形する際の金型の分割をこの位置で行うことができ、外部ハウジング11に残る分割線は溝の奥になるので目立たない。さらに、樹脂成形する際のガス抜きの経路ともなるので、外部ハウジング11の正面の仕上がりがきれいになり、意匠効果が高められるという効果が得られる。
内部要素12は、プラスチックなどで一体成形された絶縁性の内部ハウジング21と、内部ハウジング21に保持された導電性の複数の信号端子22と、内部ハウジング21に装着される導電性の第1のシェル23及び第2のシェル24とを含んでいる。内部ハウジング21は、本体部21aと、本体部21aから前方に平行に突出した上下の凸部21b、21cとを有している。各信号端子22は、凸部21b、21cの下面側に突出する接点部22aと、内部ハウジング21の後部から下面側に曲がってのび、基板(図示せず)などに接続される端子部22bとを有する。第1のシェル23は、上の凸部21bを隙間をもって取り囲むように内部ハウジング21に装着される。第2のシェル24は、下の凸部21cを隙間をもって取り囲むように内部ハウジング21に装着される。内部ハウジング21に装着された状態では、第1のシェル23及び第2のシェル24が部分的に接触することで互いに電気的に接続される。
第1のシェル23はUSB規格に準じて形成されたもので、上板23aと、下板23bと、上板23a及び下板23bと協働して、USBプラグなどの接続相手が嵌合する長方形状の挿着ポート又は嵌合間口23cを規定する対の側板23dとを有する。嵌合間口23cには、上板23a、下板23b、及び対の側板23dに、接続相手を案内するための外向きのフランジ23eがそれぞれ備えられている。第1のシェル23は一枚の金属板から作られ、加締部23fの結合により、嵌合間口23cを所定形状に維持するように構成されている。さらに、上板23a及び下板23bの各々には、嵌合間口23cの近傍で内面側に突出した複数のフリクション・ロック23gを備えている。
第2のシェル24もUSB規格に準じて形成されたもので、上板24aと、下板24bと、上板24a及び下板24bと協働して、接続相手が嵌合する長方形状の挿着ポート又は嵌合間口24cを規定する対の側板24dとを有する。嵌合間口24cには、上板24a、下板24b、及び対の側板24dに、接続相手を案内するための外向きのフランジ24eがそれぞれ備えられている。第2のシェル24も一枚の金属板から作られ、加締部24fの結合により、嵌合間口24cを所定形状に維持するように構成されている。さらに、上板24a及び下板24bの各々には、嵌合間口24cの近傍で内面側に突出した複数のフリクション・ロック24gを備えている。
なお、第1のシェル23及び第2のシェル24については、後文でも説明する。
次に図6−図9を参照して、内部要素12の組み立ての手順を説明する。
図6に示すように、内部ハウジング21に信号端子22を予め組み付ける。その後、第1のシェル23を第1の方向A1にスライドさせつつ、内部ハウジング21に装着し、第1のシェル23の係止ラッチ23iを内部ハウジング21の係止部21dに係止させる。かくして、第1のシェル23が内部ハウジング21に固定される。このとき、第1のシェル23の後端に備えたノイズ遮蔽パネル23hは、上板23a及び側板23dの延長上にある。
次に、第2のシェル24を第1の方向A1にスライドさせつつ、図8に示すように内部ハウジング21に装着し、第2のシェル24の係止ラッチ24hを内部ハウジング21の係止部21eに係止させる。かくして、第2のシェル24が内部ハウジング21に固定される。このとき、第1のシェル23のシェル接続部23kに第2のシェル24のシェル接続部24iが接触する。
しかる後に、図9に示すようにノイズ遮蔽パネル23hを下方に直角に折り曲げ、第1のシェル23の係止ラッチ23pを第2のシェル24の係止部24pに係止させてスプリングバックを阻止する。かくして、内部要素12の組み立てが完了し、第1のシェル23及び第2のシェル24が上下の凸部21b、21c及び本体部21aを取り囲んだ状態が得られる。この状態では、信号端子22は内部ハウジング21により第1のシェル23及び第2のシェル24から絶縁される。また第1のシェル23及び第2のシェル24の一部23l、24kをグランド端子として使用できる。なお、第2のシェル24は、その後部に、複数のノイズ遮蔽パネル24lを備えている。
この内部要素12によると、内部要素12の後面にノイズ遮蔽パネル23hが存在すると共に、第1のシェル23及び第2のシェル24がシェル接続部23k、24i、係止ラッチ23p、及び係止部24pを介して互いに電気的に接続される。したがって、第1のシェル23及び第2のシェル24の少なくとも一方をグランドに接続することで、信号端子22について良好なノイズ遮蔽効果が得られる。
上述した内部要素12において、第1のシェル23の側板23dと第2のシェル24の側板24dには、グランド接点部23m、24mとラッチ23n、24nが形成されている。グランド接点部23m、24mは、嵌合間口23c、24cに接続相手が嵌合したときにそれのシェルと接触するための部分である。なお、ラッチ23n、24nについては、後文にて明らかにする。
次に図10−図14を参照して、外部ハウジング11と内部要素12との組み立てについて説明する。
図10は、外部ハウジング11と内部要素12との組み立ての第1の手順を説明するための裏面側から見た図である。外部ハウジング11の後部には、下段収容部14側(図10では上面側)に開放された後部収容部25が形成されている。上段収容部13及び下段収容部14はいずれも後部収容部25に連通している。後部収容部25に対応した壁部15のうち第1及び第2の方向A1、A2に直交する第3の方向A3で互いに対向した部分には、ラッチ係止部26とスリット27とテーパ部28とが形成されている。
ラッチ係止部26は、上段収容部13及び下段収容部14の後端の開口から少し離れた位置にある。スリット27は、ラッチ係止部26と上段収容部13及び下段収容部14との間に位置し、第2の方向A2において後部収容部25から外部ハウジング11の外面(底面)に至るまでのびている。スリット27は、具体的には、ラッチ係止部26に隣接形成された、第3の方向A3における外側に底部をもつ溝形状を有したものである。テーパ部28はラッチ係止部26に隣接した位置において第3の方向A3で内側に傾斜しつつ隆起したものである。
組み立てに当たり、まず図10に示すように、外部ハウジング11の後部収容部25の下段収容部14側の開放面に内部要素12を対向させる。そして、フランジ23e、24eをスリット27に差込み、スリット27にフランジ23e、24eを案内させつつ内部要素12を第2の方向A2に移動させる。こうして、内部要素12の前部を後部収容部25に収容し、図11及び図12に示す状態を得る。なお、この状態では、フランジ24e(23e)は外部ハウジング11の溝14a(13a)にそれぞれ対応した位置にある。
続いて、内部要素12を第1の方向A1で前方に押し動かし、上段収容部13及び下段収容部14に挿入する。このとき、フランジ24e(23e)は外部ハウジング11の溝14a(13a)に沿ってそれぞれ移動する。内部要素12が外部ハウジング11に挿入される途中の状態を図13に示し、この状態ではラッチ24n(23n)がテーパ部28に乗り上げる寸前である。
さらに内部要素12を第1の方向A1で前方に押し動かすと、図14に示すように内部要素12が外部ハウジング11に完全に挿入される。この結果、ラッチ24n(23n)がテーパ部28を乗り越え、第1の方向A1においてラッチ係止部26に対向して係合し、内部要素12を外部ハウジング11に固定する。この状態では、図1に示すように、第1のシェル23の嵌合間口23c及び第2のシェル24の嵌合間口24cがいずれも、上段収容部13及び下段収容部14の前端の開口を通してコネクタ外部に露出する。かくして、電気コネクタ10が容易に製造される。
この電気コネクタ10は、第1のシェル23の嵌合間口23c及び/又は第2のシェル24の嵌合間口24cに接続相手を差し込むことで、所望の電気的接続を得ることができる。このとき、嵌合間口23c、24cに対する接続相手の差込みは、フランジ23e、24eにより案内されるので、スムースに行われる。
また、内部要素12を後部収容部25から前方に移動させる際に、第1のシェル23及び第2のシェル24が、図4Bに誇張して示したダボ13b、14bを押し潰すことを伴って、上段収容部13及び下段収容部14に圧入される。この結果、第1のシェル23及び第2のシェル24が外部ハウジング11の壁部15によって裏打ちされた状態となる。したがって、この電気コネクタ10は、前述したような意地悪嵌合に対しても十分に高い強度をもつことになる。
なお、本発明は上記の2段USBコネクタの実施形態に限られることはなく、1段USBコネクタにおいても同様の作用/効果を奏するものであり、またその一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るがそれらには限られない。
(付記1)
上板(23a、24a)と、下板(23b、24b)と、前記上板及び前記下板と協働して嵌合間口(23c、24c)を規定する対の側板(23d、24d)と、前記嵌合間口に備えた外向きのフランジ(23e、24e)とを有するシェル(23、24)を含む電気コネクタ(10)であって、
さらに、前記シェルを収容した収容部(13、14)を規定する外部ハウジング(11)を含み、
前記外部ハウジングは、ラッチ係止部(26)と、前記ラッチ係止部よりも前記嵌合間口側で、前記収容部から前記外部ハウジングの外面までのびたスリット(27)とを有し、
前記スリットは前記フランジを案内可能なものであり、
前記シェルは、前記ラッチ係止部に係合したラッチ(23n、24n)を有する
ことを特徴とする電気コネクタ(10)。
(付記2)
前記上板及び前記下板のうち少なくとも一方は内面側に突出したフリクション・ロック(23g、24g)を備え、前記ラッチは前記対の側板の外面側に備えられている、付記1に記載のコネクタ。
(付記3)
前記収容部は、第1の方向(A1)に貫通形成されて前記嵌合間口をコネクタ外部に露出させており、前記スリットは、前記第1の方向に交差する第2の方向(A2)にのびている、付記1又は2に記載のコネクタ。
(付記4)
前記外部ハウジングは、前記上板、前記下板、及び前記対の側板の全てに対向するように一体形成された壁部(15)を有し、前記壁部の内面には前記フランジを受け入れた溝(13a、14a)が形成され、前記溝は前記第1の方向において前記スリットまでのびている、付記3に記載のコネクタ。
(付記5)
前記壁部の内面には少なくとも一つのダボが形成され、前記上板、前記下板、及び前記対の側面のうち少なくとも一つが前記ダボを押し潰すことを伴って、前記シェルが圧入されている、付記4に記載のコネクタ。
(付記6)
さらに、前記シェルの内側に配された内部ハウジング(21)と、前記内部ハウジングによって前記シェルから絶縁された少なくとも一つの信号端子(22)とを含む、付記1−5のいずれかに記載のコネクタ。
(付記7)
前記外部ハウジングは前記収容部を独立した形態で複数有する一体部品であり、前記複数の収容部の各々に前記シェルが収容されている、付記1−6のいずれかに記載のコネクタ。
(付記8)
前記複数の収容部に収容されたシェルは互いに電気的に接続されている、付記7に記載のコネクタ。
(付記9)
前記外部ハウジングの正面には、前記複数の収容部の間に溝(16)を有する、付記7又は8に記載のコネクタ。
(付記10)
嵌合間口(23c、24c)に備えた外向きのフランジと前記嵌合間口から離れたラッチ(23n、24n)とを有するシェル(23、24)を用意すること、
第1の方向(A1)にのびた収容部(13、14)と、ラッチ係止部(26)と、前記ラッチ係止部と前記収容部との間で、第1の方向に交差する第2の方向(A2)にのびて外面に至るスリット(27)とを有する外部ハウジング(11)を用意すること、
前記スリットに前記フランジを案内させつつ前記シェルを前記第2の方向に移動させ、前記第1の方向において前記嵌合間口を前記収容部に対向させること、及び、
その後に、前記シェルを前記第1の方向に移動させて前記収容部に収容しかつ前記ラッチを前記ラッチ係止部に係合させること
を含むことを特徴とする電気コネクタの製造方法。
1 絶縁本体
2〜4 遮蔽部材
5、6 挿着ポート
10 電気コネクタ
11 外部ハウジング
12 内部要素
13 上段収容部
13a 溝
13b ダボ
14 下段収容部
14a 溝
14b ダボ
15 壁部
16 溝
21 内部ハウジング
21a 本体部
21b 凸部
21c 凸部
21d 係止部
21e 係止部
22 信号端子
22a 接点部
22b 端子部
23 第1のシェル
23a 上板
23b 下板
23c 嵌合間口
23d 側板
23e フランジ
23f 加締部
23g フリクション・ロック
23h ノイズ遮蔽パネル
23i 係止ラッチ
23k シェル接続部
23l 第1のシェルの一部(グランド端子)
23m グランド接点部
23n ラッチ
23p 係止ラッチ
24 第2のシェル
24a 上板
24b 下板
24c 嵌合間口
24d 側板
24e フランジ
24f 加締部
24g フリクション・ロック
24h 係止ラッチ
24i シェル接続部
24k 第2のシェルの一部(グランド端子)
24l ノイズ遮蔽パネル
24m グランド接点部
24n ラッチ
24p 係止部
25 後部収容部
26 ラッチ係止部
27 スリット
28 テーパ部
A1 第1の方向
A2 第2の方向
A3 第3の方向

Claims (9)

  1. 上板と、下板と、前記上板及び前記下板と協働して嵌合間口を規定する対の側板と、前記嵌合間口に備えた外向きのフランジとを有するシェルを含む電気コネクタであって、
    さらに、前記シェルを収容した収容部を規定する外部ハウジングを含み、
    前記外部ハウジングは、ラッチ係止部と、前記ラッチ係止部よりも前記嵌合間口側で、前記収容部から前記外部ハウジングの外面までのびたスリットとを有し、
    前記スリットは前記フランジを案内可能なものであり、
    前記シェルは、前記ラッチ係止部に係合したラッチを有する
    ことを特徴とする電気コネクタ。
  2. 前記上板及び前記下板のうち少なくとも一方は内面側に突出したフリクション・ロックを備え、前記ラッチは前記対の側板の外面側に備えられている、請求項1に記載のコネクタ。
  3. 前記収容部は、第1の方向に貫通形成されて前記嵌合間口をコネクタ外部に露出させており、前記スリットは、前記第1の方向に交差する第2の方向にのびている、請求項1又は2に記載のコネクタ。
  4. 前記外部ハウジングは、前記上板、前記下板、及び前記対の側板の全てに対向するように一体形成された壁部を有し、前記壁部の内面には前記フランジを受け入れた溝が形成され、前記溝は前記第1の方向において前記スリットまでのびている、請求項3に記載のコネクタ。
  5. さらに、前記シェルの内側に配された内部ハウジングと、前記内部ハウジングによって前記シェルから絶縁された少なくとも一つの信号端子とを含む、請求項1−4のいずれかに記載のコネクタ。
  6. 前記外部ハウジングは前記収容部を独立した形態で複数有する一体部品であり、前記複数の収容部の各々に前記シェルが収容されている、請求項1−5のいずれかに記載のコネクタ。
  7. 前記複数の収容部に収容されたシェルは互いに電気的に接続されている、請求項に記載のコネクタ。
  8. 前記外部ハウジングの正面には、前記複数の収容部の間に溝を有する、請求項6又は7に記載のコネクタ。
  9. 嵌合間口に備えた外向きのフランジと前記嵌合間口から離れたラッチとを有するシェルを用意すること、
    第1の方向にのびた収容部と、ラッチ係止部と、前記ラッチ係止部と前記収容部との間で、第1の方向に交差する第2の方向にのびて外面に至るスリットとを有する外部ハウジングを用意すること、
    前記スリットに前記フランジを案内させつつ前記シェルを前記第2の方向に移動させ、前記第1の方向において前記嵌合間口を前記収容部に対向させること、及び、
    その後に、前記シェルを前記第1の方向に移動させて前記収容部に収容しかつ前記ラッチを前記ラッチ係止部に係合させること
    を含むことを特徴とする電気コネクタの製造方法。
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