JP6779082B2 - コネクタユニット - Google Patents

Description

本発明は、弾性的に嵌合する電気的接点を有するコネクタユニットに関するものである。

従来、電気的接点にフレキシブル基板を用いて構成されたコネクタユニットが知られている（特許文献１参照）。この種のコネクタユニットは、メス型及びオス型のそれぞれのハウジング同士を弾性変形可能なフレキシブル基板によって形成された電極を介して電気的接続を行うものである。

特開平８−３１５２７号公報

特許文献１に開示されているような従来のコネクタユニットにあっては、一方のハウジングに形成されている接続凹部に適合するように、他方のハウジングに形成されている接続凸部を形成している。この接続凸部を接続凹部に嵌合させる際には、接続凹部を押し広げるようにして接続凸部を押圧挿入させるため、頻繁な挿抜操作や経年変化に伴う劣化等によって、双方の接合部分に隙間が生じるなどの電気的又は機械的な接続性が低下するといった問題があった。

特に、前記接続凹部と接続凸部とがフレキシブル基板の一部を弾性的に変形させた接点を介して電気的接続を図るような構成にあっては、嵌合後においても、前記接点部分が弾性的に僅かに揺動することとなる。このように、前記接続凹部と接続凸部の嵌合位置が確実に固定されていないと、振動や外部からの衝撃によって、前記接点部分が抜けやすくなったり、導電性が劣化したりするなどの問題が生ずるおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、弾性的に相互の電気的接続を図るコネクタユニットにおいて、前記電気的接続の弾性的な接続位置を規制することによって、ブレのない安定した電気的接続性を得ることのできるコネクタユニットを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のコネクタユニットは、接続凹部の内周面に沿って
当該接続凹部の底面及び内側面に弾性変形可能に形成される第１電極を有する第１コネクタ部材と、前記接続凹部に嵌合する接続凸部の外周面に沿って当該接続凸部の上面及び外側面に弾性変形可能に形成される第２電極を有する第２コネクタ部材と、前記接続凹部と接続凸部との嵌合位置を規制する位置決め部と、を備え、前記接続凹部と接続凸部との嵌合時には、前記接続凹部の底面に形成される第１電極と前記接続凸部の上面に形成される第２電極とが接続され前記接続凹部の内側面に形成される第１電極と前記接続凸部の外側面に形成される第２電極とが弾性的に接続される。

本発明に係るコネクタユニットによれば、第１電極及び第２電極を介して接続凹部と接続凸部とが弾性的に嵌合する位置を規制する位置決め部を設けたことによって、前記接続凹部と接続凸部との嵌合位置を適正位置で保持することができる。これによって、弾性的に嵌合している前記第１電極と第２電極との保持位置が安定すると共に、良好な電気的接続性を得ることができる。

本発明のコネクタユニットを構成する第１コネクタ部材及び第２コネクタ部材の斜視図である。 上記第１コネクタ部材のＡ−Ａ断面図（ａ）及びＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。 上記第１コネクタ部材のＣ−Ｃ断面図（ａ）及びＤ−Ｄ断面図（ｂ）である。 上記第１コネクタ部材のＥ−Ｅ断面図（ａ）及びＦ−Ｆ断面図（ｂ）である。 上記コネクタユニットの嵌合後の斜視図である。 上記コネクタユニットのＧ−Ｇ断面図である。 上記コネクタユニットの嵌合前のＨ−Ｈ断面図（ａ）及びＩ−Ｉ断面図（ｂ）である。 上記コネクタユニットの嵌合後のＨ−Ｈ断面図（ａ）及びＩ−Ｉ断面図（ｂ）である。

以下、本発明に係るコネクタユニットの実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２に示すように、本発明のコネクタユニット１０は、リセプタクルに相当する第１コネクタ部材１１と、プラグに相当する第２コネクタ部材１２との組み合わせによって構成されている。

図１，図２（ａ）及び図３に示したように、前記第１コネクタ部材１１は、長手方向に沿った中央部に接続凹部１５を有する直方体形状の第１ハウジング１３と、この第１ハウジング１３の外周面に沿って被覆されるフレキシブル基板１９とを備える。前記接続凹部１５は、対向する一対の縁部１３ｄと、この一対の縁部１３ｄから直交する方向に下降する一対の内側面１５ｂと、この一対の内側面１５ｂとの間に広がる底面１５ａとを有している。また、前記フレキシブル基板１９は、前記接続凹部１５の長手方向と直交する方向に延びる複数の第１電極１７が形成されている。

前記第１電極１７は、前記第１ハウジング１３の外周面に密着して設けられる弾性を有したフレキシブル基板１９の導電パターンからなる。具体的には一枚のフレキシブル基板１９を第１ハウジング１３の外周面に密着するように回し込んで、第１ハウジング１３の上面１３ａ、下面１３ｂ、外側面１３ｃ及び接続凹部１５の底面１５ａに粘着シート２３を介して固定している。前記フレキシブル基板１９は、第１ハウジング１３の外側面１３ｃには密着する一方、接続凹部１５の内側面１５ｂから浮き上がって内方に突出しており、前記内側面１５ｂとの間に中空部２１を有する膨らみのある第１弾性変形部２２を形成している。この第１弾性変形部２２は、前記接続凹部１５の入口側、すなわち内側面１５ｂの上部で最大の膨らみ部２２ａを有し、この膨らみ部２２ａから接続凹部１５の奥側、すなわち内側面１５ｂの下部に向かって緩く傾斜する緩斜面２２ｂを有する略半卵形の橋面状突起体である。この第１弾性変形部２２は、押圧力が加わることで弾性的な変形が可能であり、また、押圧力を取り除くことで、元の形状に復帰する。

前記フレキシブル基板１９は、弾性的に撓み変形可能なシート状の絶縁基材（ベースフィルム）１９ａの上に接着層を介して前記第１電極１７がパターン形成されている。この第１電極１７は、細長い短冊形状の導体箔をベースフィルム１９ａの上に一定のピッチで接着したもので、本実施形態では左右対称に接続凹部１５の底面１５ａから内側面１５ｂに沿って延び、さらには第１ハウジング１３の上面１３ａ、外側面１３ｃを回り込んで下面１３ｂまで延びている。前述したように、接続凹部１５の内側面１５ｂでは、フレキシブル基板１９のベースフィルム１９ａと一体となって、内方に突出する第１弾性変形部２２を形成している。前記第１電極１７の本数は特に限定されず、適宜変更が可能であり、その際は導体箔の幅を変えることで容易に対応できる。また、第１電極１７が導体箔によって形成されているので、一般的な金属接点とは異なって狭ピッチで配列することが可能となる。

また、前記フレキシブル基板１９は、長手方向に面した一端及び他端が前記第１ハウジング１３の下面１３ｂの長手方向に沿った中央部を挟むようにして対向配置される。前記第１ハウジング１３の下面１３ｂに対向する部分に形成されている第１電極１７は、基板やケーブル等に形成されている外部の電極端子との電気的接続を図るためのリード部２５となっている。

図１，図２（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、前記第１ハウジング１３には、前記接続凹部１５の長手方向の両端部に第１位置決め部４１が対向して設けられている。この一対の第１位置決め部４１は、図１及び図２（ｂ）に示したように、第２ハウジング１４に設けられる一対の第２位置決め部４２と係合することによって、前記接続凹部１５と接続凸部１６との嵌合位置を適正に規制するものである。

前記第１位置決め部４１には、前記第１ハウジング１３の接続凹部１５と連続する位置決め凹部４３が設けられている。この位置決め凹部４３は、図３（ｂ）に示したように、前記接続凹部１５の幅と略同一寸法の幅ｄ１を有した内壁４３ａを有し、この内壁４３ａの一部に係合突起４３ｂが設けられている。前記係合突起４３ｂは、前記位置決め凹部４３と、第２ハウジング１４に設けられている位置決め凸部４４とを密接に係合させるものであり、前記位置決め凸部４４が圧入によって挿入された際に弾性的に僅かに凹むことによって密接する。また、前記位置決め凹部４３の一端には、前記位置決め凸部４４が係合された状態を保持するための係合受部４７が設けられている。

次に、上記第１コネクタ部材１１に相互接続する第２コネクタ部材１２を図１，図２（ｂ）及び図４に基づいて説明する。この第２コネクタ部材１２は、前記第１ハウジング１３の接続凹部１５に嵌合する接続凸部１６が長手方向に沿って中央部に形成された第２ハウジング１４と、この第２ハウジング１４の接続凸部１６の外周面に設けられる第２電極１８とを備えている。第２電極１８は、前記第１電極１７と同様、前記第２ハウジング１４の外周面に密着して設けられる柔軟性のあるフレキシブル基板２０の導電パターンからなる。

具体的には一枚のフレキシブル基板２０を第２ハウジング１４の外周面に密着するように回し込んで、第２ハウジング１４の上面１４ａ、下面１４ｂ、外側面１４ｃ及び接続凸部１６の上面１６ａに粘着シート３３を介して固定している。このフレキシブル基板２０は、第２ハウジング１４の外側面１４ｃには密着する一方、接続凸部１６の外側面１６ｂから浮き上がって外方に突出しており、前記外側面１６ｂとの間に中空部３１を有する膨らみのある第２弾性変形部３２を形成している。この第２弾性変形部３２は、前記接続凸部１６の外側面１６ｂの上部で最大の膨らみ部３２ａを有し、この膨らみ部３２ａから接続凸部１６の外側面１６ｂの下部に向かって緩く傾斜する緩斜面３２ｂを有する略半卵形の橋面状突起体である。この第２弾性変形部３２は、前記第１電極１７を構成するフレキシブル基板１９に形成された第１弾性変形部２２と略同一形状であり、押圧力が加わることで弾性的な変形が可能であり、また、押圧力を取り除くことで、元の形状に復帰する。

前記フレキシブル基板２０は、前記の第１電極１７を構成するフレキシブル基板１９と同様、絶縁性のベースフィルム２０ａの上に接着層を介して前記第２電極１８となる導電パターンを形成した構造である。この第２電極１８は、前記第１電極１７と同様、細長い短冊形状の導体箔をベースフィルム２０ａの上に第１電極１７と同じ一定のピッチで接着したものである。そして、左右対称に接続凸部１６の上面１６ａから外側面１６ｂに沿って延び、さらには第２ハウジング１４の上面１４ａ、外側面１４ｃを回り込んで下面１４ｂまで延びている。前述したように、接続凸部１６の外側面１６ｂでは、フレキシブル基板２０のベースフィルム２０ａと一体となって、外方に突出する第２弾性変形部３２を形成している。第２電極１８の本数及びピッチは第１電極１７に対応しており、また、第１電極１７と同様、一般的な金属接点とは異なって狭ピッチでの配列が可能である。

また、前記フレキシブル基板２０は、長手方向に面した一端及び他端が前記第２ハウジング１４の下面１４ｂの長手方向に沿った中央部を挟むようにして対向配置される。前記第２ハウジング１４の下面１４ｂに対向する部分に形成されている第２電極１８は、基板やケーブル等に形成されている外部の電極端子との電気的接続を図るためのリード部３５となっている。

図１，図２（ｂ）及び図４（ｂ）に示したように、前記第２ハウジング１４には、前記接続凸部１６の長手方向の両端部に第２位置決め部４２が対向して設けられている。この一対の第２位置決め部４２は、前述したように、第１位置決め部４１に係合されることによって、第１ハウジング１３の接続凹部１５と、第２ハウジング１４の接続凸部１６とを適正位置で嵌合させることができる。

前記第２位置決め部４２には、前記第２ハウジング１４の接続凸部１６と連続する位置決め凸部４４が設けられている。この位置決め凸部４４は、図４（ｂ）に示したように、前記接続凹部１５の幅と略同一寸法の幅ｄ２に広がる上面４４ａ及び一対の側壁４４ｂによって形成されており、前記一対の側壁４４ｂが前記位置決め凹部４３に設けられている係合突起４３ｃに押圧接触することによって嵌合する。

前記位置決め凸部４４には、切込部４５が設けられ、この切込部４５を介した先端部に係合爪部４８が形成されている。この係合爪部４８は、前記切込部４５によって弾性的に撓み変形可能となっており、図５及び図６に示すように、第１コネクタ部材１１と第２コネクタ部材１２とを嵌合する際に、前記位置決め凹部４３に嵌り込み、この位置決め凹部４３と位置決め凸部４４とが完全に係合した際には、前記係合受部４７に係止され、係合状態を保持することができる。このような係合状態は、前記係合爪部４８を内側に撓ませることで容易に解除することができる。

次に、上記第１コネクタ部材１１と、第２コネクタ部材１２とが嵌合する状態を図１，図７及び図８に基づいて説明する。

図１に示したように、前記第１コネクタ部材１１は接続凹部１５を上向きに、第２コネクタ部材１２は接続凸部１６を前記接続凹部１５と対面するように下向きにして嵌め入れる（図５）。このとき、図７（ｂ）に示すように、第１位置決め部４１の位置決め凹部４３に第２位置決め部材４２の位置決め凸部４４が圧入され、図７（ａ）に示すように、弾性変形部２２，３２を介して挿入される接続凹部１５と接続凸部１６の中心位置Ｏ−Ｏが略一致した状態となる。

このようにして、第２コネクタ部材１２を多少押し込むことで、図７（ａ）に示したように、接続凹部１５の内側面１５ｂから内方に突出する第１電極１７の第１弾性変形部２２を接続凸部１６の外側面１６ｂから外方に突出する第２電極１８の第２弾性変形部３２が押圧する。第１弾性変形部２２は、第２弾性変形部３２との接触により押圧力を受け弾性的に押圧変形しながら押し込まれていく。第２弾性変形部３２も同様に、第１弾性変形部２２との接触により押圧力を受けて弾性的に押圧変形する。

そして、図８（ｂ）に示すように、位置決め凹部４３に位置決め凸部４４が完全に係合された状態になると同時に、図８（ａ）に示すように、第１コネクタ部材１１の接続凹部１５と第２コネクタ部材１２の接続凸部１６とが完全に嵌合した状態となり、双方の弾性変形部２２，３２が相互の押圧力を受けることで大きく弾性変形して、第１電極１７と第２電極１８が広い範囲で面接触する。また、接続凹部１５の底面１５ａと接続凸部１６の上面１６ａとの間、及び第１ハウジング１３の上面１３ａと第２ハウジング１４の上面１４ａとの間においても、第１電極１７と第２電極１８が接触するので、複数の箇所で接点同士の導通が得られることになり、第１コネクタ部材１１と第２コネクタ部材１２との確実な相互接続によってコネクタの信頼性が高くなる。

前記第１電極１７に設けられた第１弾性変形部２２は、接続凹部１５の入口側が狭くて奥側が広くなるような曲面突起形状をしており、一方、第２電極１８に設けられた第２弾性変形部３２は、前記第１弾性変形部２２とは逆向きの傾斜面をなしているので、図８（ａ）に示したように、互いに嵌合した状態では接続凹部１５の入口側が狭くて接続凸部１６を引き抜きにくい構造となるため、コネクタ部材１１，１２同士の接続強度が高まることになる。

このように、本発明のコネクタユニット１０にあっては、接続凹部１５及び接続凸部１６の双方に設けられている弾性変形部２２，３２を介して電気的接続を図る際に、位置決め凹部４３及び位置決め凸部４４を有する第１位置決め部４１及び第２位置決め部４２によって、前記接続凹部１５及び接続凸部１６の嵌合をガイドしつつ、所定位置で固定させることができる。これによって、第１コネクタ部材１１と第２コネクタ部材１２とが嵌合後においても、その嵌合位置がぶれることがないので、安定した電気的接続性を維持することができる。

１０ コネクタユニット
１１ 第１コネクタ部材
１２ 第２コネクタ部材
１３ 第１ハウジング
１３ａ 上面
１３ｂ 下面
１３ｃ 外側面
１３ｄ 縁部
１４ 第２ハウジング
１４ａ 上面
１４ｂ 下面
１４ｃ 外側面
１５ 接続凹部
１５ａ 底面
１５ｂ 内側面
１６ 接続凸部
１６ａ 上面
１６ｂ 外側面
１７ 第１電極
１８ 第２電極
１９ フレキシブル基板
１９ａ ベースフィルム
２０ フレキシブル基板
２０ａ ベースフィルム
２１ 中空部
２２ 第１弾性変形部
２２ａ 膨らみ部
２２ｂ 緩斜面
２３ 粘着シート
２５ リード部
３１ 中空部
３２ 第２弾性変形部
３２ａ 膨らみ部
３２ｂ 緩斜面
３３ 粘着シート
３５ リード部
４１ 第１位置決め部
４２ 第２位置決め部
４３ 位置決め凹部
４３ａ 内壁
４３ｂ 係合突起
４４ 位置決め凸部
４４ａ 上面
４４ｂ 側壁
４５ 切込部
４７ 係合受部
４８ 係合爪部

Claims (7)

1. 接続凹部の内周面に沿って、当該接続凹部の底面及び内側面に弾性変形可能に形成される第１電極を有する第１コネクタ部材と、
   前記接続凹部に嵌合する接続凸部の外周面に沿って、当該接続凸部の上面及び外側面に弾性変形可能に形成される第２電極を有する第２コネクタ部材と、
   前記接続凹部と接続凸部との嵌合位置を規制する位置決め部と、を備え、
   前記接続凹部と接続凸部との嵌合時には、前記接続凹部の底面に形成される第１電極と前記接続凸部の上面に形成される第２電極とが接続され、前記接続凹部の内側面に形成される第１電極と前記接続凸部の外側面に形成される第２電極とが弾性的に接続されるコネクタユニット。
2. 前記第１電極は、前記接続凹部の底面及び内側面に設けられるフレキシブル基板の導電パターンからなる請求項１に記載のコネクタユニット。
3. 前記フレキシブル基板は、前記接続凹部の内側面との間に中空部を有する膨らみのある第１弾性変形部を形成している請求項２に記載のコネクタユニット。
4. 前記第１弾性変形部は、前記内側面の上部から下部に向かって緩く傾斜する緩斜面を有し、押圧力が加わることで弾性的に変形可能である請求項３に記載のコネクタユニット。
5. 前記第２電極は、前記接続凸部の上面及び外側面に設けられるフレキシブル基板の導電パターンからなる請求項１に記載のコネクタユニット。
6. 前記フレキシブル基板は、前記接続凸部の外側面との間に中空部を有する膨らみのある第２弾性変形部を形成している請求項５に記載のコネクタユニット。
7. 前記第２弾性変形部は、前記外側面の上部から下部に向かって緩く傾斜する緩斜面を有し、押圧力が加わることで弾性的に変形可能である請求項６に記載のコネクタユニット。

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