WO2014002408A1

WO2014002408A1 - 電気コネクタ

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Publication number: WO2014002408A1
Application number: PCT/JP2013/003646
Authority: WO
Inventors: 小宮山　隆一; 佳史末光
Original assignee: Tyco Electronics Japan GK
Current assignee: Tyco Electronics Japan GK
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2014-01-03
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: JP2014010950A

Description

電気コネクタ

　本発明は、相手端子と嵌合を行なう際に、自己の端子に位置ずれが起こるのを防ぐことができる電気コネクタに関する。

　電気コネクタ（以下、単にコネクタ）は、通常、オス型端子を保持するオスコネクタと、オス型端子と電気的に接触されるメス型端子を保持するメスコネクタとが互いに嵌合されている。両コネクタが嵌合された後に嵌合が外れるのを阻止するために、強い力で嵌合させる、あるいは、抜け止めのためのロック機構を設ける、といった対応を採る。一方で、作業性を考慮すると、嵌合の負荷を極力低くすることが望まれる。そのために、嵌合の作業を補助する治具を用いることが広く行なわれている（例えば、特許文献１）。

特開２００９－１４０８５７号公報

　オス型端子とメス型端子は互いに予定された位置で接触することが、電気的な接続状態を確保する上で重要である。ところが、嵌合時にオス型端子とメス型端子の間に不必要な位置ずれが生じると、予定されていた位置での接触が得られない。これではコネクタの信頼性が損なわれる。特に、端子が変位しうるようにハウジングに保持されているコネクタにおいては、この位置ずれを防ぐための手立てが必要である。そこで、位置ずれを起さないようにするために、治具を用いることもできるが、治具を用いることは作業効率の低下に繋がる。
　本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、端子が変位しうるようにハウジングに保持されているコネクタに相手側のコネクタを嵌合する際に、治具を用いることなく当該端子の位置ずれを防止できるコネクタを提供することを目的とする。

　本発明の電気コネクタは、相手側の端子ｂに電気的に接続される端子ａと、前記端子ａを保持するハウジングと、を備えている。そして、ハウジングは、ハウジングに一体的に形成されることで、初期位置と拘束位置との間を弾性により移動し、負荷を受けることで拘束位置において端子ａの変位を拘束する端子拘束体を備えることを特徴とする。
　本発明の電気コネクタは、端子拘束体が負荷を受けることで拘束位置において端子ａの変位を拘束するので、端子ａが変位しうるようにハウジングに保持されていても、端子ａが位置ずれを起こすのを防ぐことができる。しかも、端子拘束体はハウジングと一体的に形成されているので、治具を用いて端子ａの位置ずれを防ぐのに比べて、作業性がよい。

　本発明における端子拘束体は、端子ａを拘束するための負荷を取り除くと、弾性により初期位置に復帰させることができる。そうすれば、格別な作業を施すことなく端子拘束体を初期位置に復帰させることができる。

　端子拘束体は、相手側の端子ｂを端子ａに接続、典型的には嵌合する作業の際に動作される。つまり、当該作業の開始時に端子拘束体は初期位置から拘束位置に移動される。そうすると、端子拘束体は端子ａを拘束する。そして、作業の完了後に負荷を取り除くことで初期位置に戻る。

　端子拘束体は、端子拘束体の移動の向きをα、接続作業の際に端子ｂを動かす向きをβとすると、向きαと向きβが対向し、かつ、略同軸上に配置されることが好ましい。これにより、押し込むなどの一つの動作を端子拘束体に対して行うだけで、端子ａの動きを拘束するとともに、相手方の端子ｂとの接続による力を受け止めることができる。

　本発明における端子ａは、典型的には、メス型端子からなる。そして、少なくとも端子ｂと接続される部位が、ハウジングに対して相対的に変位ができるように、メス型端子がハウジングに保持されている場合に、本発明による効果を顕著に享受できる。

　本発明によれば、端子が変位しうるようにハウジングに保持されているコネクタに相手側のコネクタを嵌合する際に、治具を用いることなく当該端子の位置ずれを防止できる。

本実施形態におけるコネクタの外観を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図である。図１（ｂ）のII－II線矢視断面図である。本実施形態におけるコネクタの端子押さえ機能を示す部分断面図であり、（ａ）は押え機能が解放された状態を示し、（ｂ）は押え機能が発揮された状態を示す。本実施形態のコネクタに組み付けられるメス型端子を示す斜視図である。

　以下、添付する図１（ａ）～４に示す電気コネクタ１に基づいてこの発明を詳細に説明する。
　本実施の形態に係る電気コネクタ１は、メス型端子１０と、メス型端子１０を収容するハウジング５と、から構成される。メス型端子１０はオス型端子３，４と電気的に接触され、ハウジング５は例えば図示を省略する回路基板に固定される。例えば、オス型端子３はハウジング５が固定される回路基板に固定され、オス型端子４は、図中、回路基板よりも下方に配置される他の機器に固定される。したがって、オス型端子３とオス型端子４は、振動の形態が相違する。電気コネクタ１は、この相違する振動形態を吸収するために、メス型端子１０が特徴的な構成を採用し、また、ハウジング５がメス型端子１０の特徴に対応する機能を有している。なお、回路基板は、図２において、ハウジング５の下側に位置する。

［メス型端子１０］
　メス型端子１０は、図４に示すように、第１メス端子１１と、第２メス端子１２と、第１メス端子１１と第２メス端子１２とを繋ぐ連結バネ２０とから構成される。メス型端子１０は、銅、銅合金のように高導電性の金属板に切断及び折り曲げを施すことにより、第１メス端子１１と、第２メス端子１２と、連結バネ２０とが、一体的に形成されている。同じ形状及び寸法（仕様）に作製されている第１メス端子１１と第２メス端子１２は、オス型端子３，４との挿抜方向Ａの位置をずらして、連結バネ２０により繋がれている。詳しくは後述するが、このようにして連結バネ２０により繋がれることで、第１メス端子１１と第２メス端子１２は独立して変位することができる。

　第１メス端子１１は、オス型端子３が挿入される受容口１４が一端側に開口されたボックス状の端子本体１３と、受容口１４から挿入されるオス型端子３を収容する受容キャビティ１５と、を備える。端子本体１３の他端側は、連結バネ２０が一体的に接続されている。受容キャビティ１５の内部には、図２に示される端子本体１３の内壁に向けて挿入されたオス型端子３を押し付ける主リーフ１６と従リーフ１７が設けられている。
　端子本体１３の外壁には、係止突起１８が形成されている。係止突起１８は、メス型端子１０がハウジング５に装着された状態で、ハウジング５に係止されることでハウジング５に対するメス型端子１０の位置決め及び抜け止めを担う。

　第２メス端子１２は、第１メス端子１１と同じ仕様を有しているため、第１メス端子１１と同じ構成要素には同じ符号を付することで、その説明を省略する。ただし、前述したように、第１メス端子１１と第２メス端子１２は挿抜方向Ａの位置をずらして配置されている。より具体的には、メス型端子１０がハウジング５に装着されると、第２メス端子１２が第１メス端子１１よりも回路基板に近い位置に配置される。また、第１メス端子１１と第２メス端子１２は、お互いの係止突起１８が外側を向き、かつ、主リーフ１６及び従リーフ１７が内側で対向するように逆向きに配置される。さらに、第２メス端子１２の係止突起１８は、後述するように、オス型端子４と第２メス端子１２を嵌合させる際に機能する。

　第１メス端子１１と第２メス端子１２を繋ぐ連結バネ２０は、一対の柱状部２１，２２と、柱状部２１，２２の先端同士を繋ぐ梁部２３と、を備えている。電気コネクタ１が振動を受けた際に、第１メス端子１１と第２メス端子１２が独立して変位できるように、連結バネ２０は弱い力で弾性変形するように配慮されている。

　柱状部２１は、第１メス端子１１の他端側に一体的に接続され、挿抜方向Ａに延設されている。同様に柱状部２２は、第２メス端子１２の他端側に一体的に接続され、挿抜方向Ａに延設されている。ただし、柱状部２１よりも柱状部２２の延設長を長くすることで、第１メス端子１１と第２メス端子１２の挿抜方向Ａの位置をずらしている。柱状部２１，２２は、挿抜方向Ａに沿って形成されているため、挿抜方向Ａと直交する幅方向Ｂ（図４）に主に撓むことになる。柱状部２１，２２は、第１メス端子１１，第２メス端子１２と接続される根元部分を細くすることで、振動が加わったときに、容易に撓むようにしている。

　梁部２３は、Ｓ字状に形成することでバネ定数を小さくして、主に挿抜方向Ａに容易に撓むことができる。メス型端子１０がハウジング５に装着されると、第１メス端子１１はハウジング５に対して固定、拘束されるが、第２メス端子１２はハウジング５に拘束されずに自由状態となるので、梁部２３は、柱状部２１との接続端を固定端とする片持ち梁として機能する。

［オス型端子３，４］
　タブ形状のオス型端子３，４は、図２に示されるように、各々、第１メス端子１１、第２メス端子１２と嵌合される。
　Ｌ字形状のオス型端子３は、回路基板の表面（ハウジング５に対向する面）に固定される。固定は、例えばはんだ付け（図示省略）により行なわれる。また、真直状のオス型端子４は、図示を省略する電気機器に固定される。この電気機器は、回路基板と機械的な拘束関係を有していない。したがって、この電気機器と回路基板とを備える上位のデバイスが振動したとすると、電気機器と回路基板とは振動形態が相違するので、オス型端子３とオス型端子４の振動形態も相違することになる。

　オス型端子３は、その先端側が第１メス端子１１の受容キャビティ１５に挿入されることで、第１メス端子１１と電気的に接触される。弾性変形する主リーフ１６及び従リーフ１７から押圧力を受けるオス型端子３は端子本体１３の内壁に押し付けられることで、第１メス端子１１とオス型端子３の電気的な接触が維持される。
　第２オス型端子４も同様に、その先端側が第２メス端子１２の受容キャビティ１５に挿入されることで、第２メス端子１２と電気的に接触し、主リーフ１６及び従リーフ１７から押圧力を受けることで、第２メス端子１２との電気的な接触が維持される。

　ここで、オス型端子３と第１メス端子１１の電気的な接触を安定して維持するためには、電気コネクタ１を使用している間に、第１メス端子１１とオス型端子３が接触する位置が維持されることが望まれる。位置ずれを起すと、第１メス端子１１とオス型端子３の接触面の摩耗に伴う接触圧力の不足によって、電気的な接触を維持することができなくなるからである。オス型端子４と第２メス端子１２についても同様である。

［ハウジング５］
　ハウジング５は、図１（ａ）～（ｃ）および図２に示されるように、メス型端子１０を内部に収容するとともに、例えば回路基板（図示を省略）上に固定される。
　本実施形態におけるハウジング５は、第１ハウジング３０及び第２ハウジング４０という２つの要素からなる。なお、これらのハウジング要素は、絶縁性の樹脂を射出成形することで作製される。

［第１ハウジング３０］
　第１ハウジング３０は、図１（ａ）～（ｃ）および図２に示されるように、底床３１と、底床３１の周囲から立ち上る側壁３５と、底床３１と側壁３５に取り囲まれる領域を２つの収容凹部３７，３８に区切る仕切り３６と、を備えている。
　底床３１には、オス型端子３が挿通される挿通孔３２と、オス型端子４が挿通される挿通孔３３と、が形成されている。オス型端子３は挿通孔３２に、また、オス型端子４は挿通孔３３に、遊嵌される。

　収容凹部３７には第１メス端子１１が、また、収容凹部３８には第２メス端子１２が収容される。
　第１メス端子１１は、受容口１４が形成される一端（下端）が底床３１に接するとともに、係止突起１８が側壁３５の上端に係止されることで、第１ハウジング３０に保持される。
　一方、第２メス端子１２は、受容口１４が形成される一端（下端）が底床３１から離れており、かつその周囲には側壁３５及び仕切り３６との間に遊びが設けられている。また、第２メス端子１２の係止突起１８は、収容凹部３８に接する側壁３５の上端との間に隙間が設けられている。したがって、第２メス端子１２は連結バネ２０を介して収容凹部３８の内部に宙吊りにされている。

［第２ハウジング４０］
　第２ハウジング４０は、図１（ａ）～（ｃ）および図２に示されるように、概ねキャップ（cap）状の形状を有しており、メス型端子１０、オス型端子３、オス型端子４を含む、第１ハウジング３０の上部を覆うように、第１ハウジング３０に装着される。なお、図示は省略されているが、第１ハウジング３０に形成されるロック片と第２ハウジング４０に形成されるロック片が係合されることで、第２ハウジング４０は第１ハウジング３０から抜け止めされている。

　第２ハウジング４０は、天井４１と、天井４１の周囲から垂れ下がる側壁４２（４２Ａ，４２Ｂ）と、天井４１と側壁４２に取り囲まれる収容凹部４３と、を備えている。
　天井４１は、側壁４２Ａに近い側の肉厚が厚くされているのに対して、それよりも側壁４２Ｂに近い側の肉厚が薄くされている。したがって、天井４１は、肉薄の領域が弾性変形が容易にできるように形成されている。
　第２ハウジング４０が装着された状態で、側壁４２Ａは下端が第１メス端子１１の係止突起１８に接触する。したがって、第１メス端子１１は、係止突起１８が第１ハウジング３０の側壁３５と第２ハウジング４０の側壁４２Ａにより上下から挟まれることで、ハウジング５に対して固定される。

　一方、第２ハウジング４０が装着された状態で、側壁４２Ｂの下端と第２メス端子１２の係止突起１８との間に間隙が設けられており、第２メス端子１２の係止突起１８は、機械的な拘束を受けない。
　収容凹部４３の内部には連結バネ２０が収容されるが、天井４１と側壁４２は微小の間隔を隔てて連結バネ２０に沿って設けられている。側壁４２Ｂと交差する天井４１には水平方向に突出する押圧突起（端子拘束体）４４が形成されている。押圧突起４４は、図３（ａ）に示す初期位置と、図３（ｂ）に示す拘束位置との間を移動することができる。初期位置にある押圧突起４４を下向きに押すと、天井４１は肉薄の強度の低い部分が、側壁４２Ａと天井４１交差部分を中心にして、反時計回りに撓む。
　押圧突起４４を下向きに押すと、天井４１が反時計回りに撓むのに伴い、側壁４２Ｂが下向きに変位して第２メス端子１２の係止突起１８に接触する。そこからさらに押圧突起４４を下向きに押すと、係止突起１８が側壁３５の上端に突き当たるまで変位する。このようにして、押圧突起４４が拘束位置において第２メス端子１２を一時的に拘束した状態で、オス型端子４と第２メス端子１２の嵌合を行なう。この嵌合の作業が終わったならば、押圧突起４４を下向きに押すのをやめて、第２メス端子１２を機械的な拘束を受けない状態に戻す。

［作用・効果］
　以上の構成を備える電気コネクタ１の作用・効果を以下説明する。
　第１メス端子１１はハウジング５に固定されているのに対して、連結バネ２０を介して、第２メス端子１２は宙吊りにされている。第２メス端子１２にオス型端子４を挿入しようとしても、オス型端子４が所定の位置まで到達することなく、連結バネ２０が上向きに撓んでしまうおそれがある。しかし、本実施形態によると、第２メス端子１２にオス型端子４を挿入するときに、押圧突起４４を押し込むと、係止突起１８を介して第２メス端子１２に下向きの力が加わる。したがって、オス型端子４に上向きの力を加えて第２メス端子１２に挿入する際に、天井４１が第２メス端子１２の上向きの動きを拘束して、オス型端子４の挿入による力を受け止める。その結果、第２メス端子１２をオス型端子４の適切な位置まで無理なく挿入することができる。しかも、押圧突起４４は第２ハウジング４０の一部を構成するものであるから、他に同様の機能を果たす治具を用意する手間が省ける。

　本実施形態は、押圧突起４４を押す向きαとオス型端子４を挿入する向きβとが対向し、かつ両方の向きがほぼ同軸上に揃っている。したがって、押圧突起４４を押し込むという一つの動作を行うだけで、第２メス端子１２の動きを拘束するとともに、オス型端子４の挿入による力を受け止めることができる。ただし、対向かつ同軸という形態に本発明は限定されるものではなく、押圧突起４４を押す向きとオス型端子４を挿入する向きが直交するように、第２ハウジング４０を作製してもよい。ただし、この場合には、第２メス端子１２の動きを拘束するための動作と、オス型端子４の挿入による力を受け止めるための動作が、別々になってしまう。

　第２メス端子１２の挿入作業が終了して押圧突起４４への負荷を解除すると、押圧突起４４は第２メス端子１２を拘束している位置（拘束位置）から、天井４１が持つ弾性による反力によって、図３（ａ）の当初の位置（初期位置）に復帰するので、第２メス端子１２は機械的な拘束を受けない宙吊りの状態に戻る。つまり、第１メス端子１１が振動を受けてハウジング５とともに変位したとしても、第２メス端子１２はハウジング５の振動に追従して変位するとは限らない。しかるに、本実施形態では、第２メス端子１２とオス型端子４の挿抜力Ｆ２は連結バネ２０が弾性変形するのに要する負荷Ｆ１を超えるので、第２メス端子１２とオス型端子４は接触位置を維持したままで、変位することができる。このように、第１メス端子１１と第２メス端子１２は、相対的に独立して変位することができるので、第１メス端子１１が固定される回路基板（図示省略）と、第２メス端子１２が固定される電子機器（図示省略）との振動形態が異なっているとしても、ともにオス型端子との接触位置を維持しながら回路基板と電子機器の各々の振動形態に同調して振動することができる。したがって、電気コネクタ１は、異なる振動形態を有する機器類に固定されるオス型端子と接触されても、オス型端子とメス型端子の電気的な接触を安定して維持できる。

　電気コネクタ１は、第１メス端子１１と第２メス端子１２が、挿抜方向に位置がずれて配置される。
　そうすることで、第１メス端子１１にオス型端子３が嵌合されるタイミングと、第２メス端子１２にオス型端子４が嵌合されるタイミングとがずれる。したがって、第１メス端子１１と第２メス端子１２が挿抜方向の同じ位置に配置されるのに比べて、同じ時点に必要な嵌合力を低減できる。
　また、第１メス端子１１と第２メス端子１２を挿抜方向の位置をずらしているので、異なる長さのオス型端子３、オス型端子４を接続することができる。
　さらに、回路基板に近い側の第２メス端子１２においては、主リーフ１６とオス型端子４との接触点よりも第２メス端子１２の他端側までの距離を必要に応じて長くできるので、オス型端子４と第２メス端子１２における有効接触長を確保するのが容易である。

　電気コネクタ１は、コネクタとして使用されているときには第２メス端子１２が宙吊りになっているが、オス型端子４との嵌合時には押圧突起４４を操作することで一時的に機械的な拘束ができるので、第２メス端子１２とオス型端子４との嵌合を確実に行なうことができる。

　以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
　例えば、上記実施形態では押圧突起４４が係止突起１８を介して第２メス端子１２の上向きの動きを拘束したが、係止突起１８を設けることなく、押圧突起４４が第２メス端子１２に直接接することで動きを拘束してもよい。また、第２ハウジング４０を構成する部位であれば、押圧突起４４に限らず、第２メス端子１２に直接することでその動きを拘束することを本発明は許容する。
　その他、連結バネ２０の形態は一例にすぎず、例えば、梁部２３はＳ字状ではなく直線状であってもよいし、一対の柱状部２１，２２の長さを等しくしてもよい。また、本実施形態では、２つのメス端子を連結バネ２０で繋いだ例を示しているが、３つ以上のメス端子をバネで繋ぐこともできる。
　さらに、本実施形態では、ボックスタイプのメス型端子、タブタイプのオス型端子の例を示したが、他のタイプのメス型端子、オス型端子に本発明を適用することができる。
　これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１　　　電気コネクタ
３，４　オス型端子
５　　　ハウジング
１０　　メス型端子
１１　　第１メス端子
１２　　第２メス端子
１３　　端子本体
１４　　受容口
１５　　受容キャビティ
１６　　主リーフ
１７　　従リーフ
１８　　係止突起
２０　　連結バネ
２１，２２　柱状部
２３　　梁部
３０　　第１ハウジング
３１　　底床
３２，３３　挿通孔
３５　　側壁
３７，３８　　収容凹部
４０　　ハウジング
４１　　天井
４２，４２Ａ，４２Ｂ　側壁
４３　　収容凹部
４４　　押圧突起

Claims

　相手側の端子ｂに電気的に接続される端子ａと、前記端子ａを保持するハウジングと、を備え、
　前記ハウジングは、
　前記ハウジングに一体的に形成されることで、初期位置と拘束位置との間を弾性により移動し、
　負荷を受けることで前記拘束位置において前記端子ａの変位を拘束する端子拘束体を備える、
ことを特徴とする電気コネクタ。
　前記端子拘束体は、
　前記端子ａを拘束するための前記負荷を取り除くと、弾性により前記初期位置に戻る、
請求項１に記載の電気コネクタ。
　前記端子拘束体は、
　相手側の前記端子ｂを前記端子ａに接続する作業の開始時に前記初期位置から前記拘束位置に移動し、
　前記作業の完了後に前記負荷を取り除くことで前記初期位置に戻る、
請求項２に記載の電気コネクタ。
　前記端子拘束体は、
　前記端子拘束体の前記移動の向きαと、相手側の前記端子ｂを前記端子ａに接続する作業の際に前記端子ｂを動かす向きβと、が、対向し、かつ、略同軸上に配置される、
請求項１に記載の電気コネクタ。
　前記端子ａは、メス型端子からなり、
　少なくとも、前記端子ｂと接続される部位が、前記ハウジングに対して相対的に変位ができるように、前記ハウジングに保持されている、
請求項１に記載の電気コネクタ。