WO2014002501A1 - 電気コネクタ - Google Patents

Description

電気コネクタ

　本発明は、相手側端子の誘い込みが形成されたハウジングを有す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続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。
　この嵌合を行なう際に、オス型端子が位置ずれすることなくメス型端子に接続、嵌合できることが、嵌合完了後のコネクタの信頼性を確保する上で必要である。そのために、オス型端子が貫通して挿入されるメスコネクタのハウジングに、誘い込みを設けることが行なわれている（例えば、特許文献１　図８）。誘い込みは、オス型端子が貫通するハウジングの挿通孔の周囲であって、オス型端子が挿入される側の面を、当該挿入の向きに先細りにしたテーパ形状に加工したものである。

特開２００７－５２３９号公報

　誘い込みを設けておくことにより、多少の位置ずれをしていても、オス型端子をハウジングの挿通孔に導くことができる。しかしながら、挿通孔の軸線に対してオス型端子が傾いて挿入されると、オス型端子が位置ずれを起したままでメス型端子に嵌合されるおそれがある。挿通孔との間のクリアランスを狭くすることにより、オス型端子の位置ずれを小さくできるが、ハウジングが樹脂を射出成形により作製されることを考慮すると限界がある。また、オス型端子が挿入される向きの挿通孔の長さ、換言すれば挿通孔を設けたハウジング壁の肉厚を厚くすれば、オス型端子の位置ずれを小さくできる。しかし、低背化に代表される小型化の要請が大きいコネクタにおいて、ハウジングのサイズを大きくすることに繋がるこの方策は適用が限定される。
　本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、ハウジングのサイズを大きくすることなく、相手側端子であるオス型端子の位置ずれを小さくできる電気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、相手側端子Ｙと電気的に接続される端子Ｘと、端子Ｘを保持し、電気的な接続がなされる際に相手側端子Ｙが挿入される挿通孔を有するハウジングと、を備える。このハウジングは、挿通孔の周囲であって、相手側端子Ｙが挿入される側の表面に形成される誘い込みと、表面に対向する裏面であって、誘い込みに対応して形成される規制突起と、備えることを特徴とする。
　本発明の電気コネクタは、規制突起を誘い込みに対応してハウジングに形成するので、ハウジングの肉厚を厚くしたとしても限られた領域に留まるので、ハウジングのサイズを実質的に大きくすることがない。しかも、規制突起を設けることで、オス型端子の位置ずれを小さくできる。

　特にオス型端子の位置ずれを小さくする上で、本発明の電気コネクタにおいて、規制突起の頂点から、端子Ｘと相手側端子Ｙの接点までの距離をＬ１とし、規制突起の周囲の裏面から、接点までの距離をＬ２とすると、Ｌ１＜Ｌ２を満たすことが好ましい。

　本発明の電気コネクタにおいて、ハウジングが、外側に配置される第１ハウジングと、第１ハウジングよりも内側に配置される第２ハウジングと、を備えることがある。この場合、誘い込み及び規制突起が、第１ハウジングに形成され、規制突起を収容する凹部が、第２ハウジングに形成されることが好ましい。

　本発明によれば、規制突起をハウジングに形成することで、ハウジングのサイズを大きくすることなく、オス型端子の位置ずれを小さくできる。

本実施形態における電気コネクタの一構成要素であるハウジングの斜視図及びその部分拡大図である。 本実施形態における電気コネクタを示す縦断面図である。 図２の部分拡大図である。 本実施形態における電気コネクタを示し、メス型端子、第２ハウジング及び第３ハウジングを取り除いた状態の縦断面図である。 本実施形態におけるメス型端子を示す斜視図である。 本実施形態におけるオス型端子の位置ずれを小さくできる理由を説明する図である。

　以下、添付する図１～５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は第１オス型端子３，第２オス型端子４と電気的に接続され、ハウジング５は回路基板６に固定される。第１オス型端子３は回路基板６に固定され、第２オス型端子４は、図中、回路基板６よりも下方に配置される他の機器に固定される。電気コネクタ１は、ハウジング５を構成する第１ハウジング３０に形成される誘い込み３７周囲の形状に特徴を有することにより、本発明の目的を達成する。以下、電気コネクタ１の各構成要素を順に説明する。

［メス型端子１０］
　メス型端子１０は、図５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。ほぼ同じ形状及び寸法（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、第１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。

　第１メス端子１１は、第１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から挿入される第１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第１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。なお、図２において、主リーフ１６は、第１オス型端子３が挿入されていない無負荷状態の位置に描かれているために、第１オス型端子３と重なっている。
　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とほぼ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、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６に近い位置に配置される。また、第２メス端子１２の係止突起１８は、後述するように、第１オス型端子３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。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１）に主に撓むことになる。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。

［第１オス型端子３，第２オス型端子４］
　タブ形状の第１オス型端子３，第２オス型端子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字形状の第１オス型端子３は、回路基板６の第一面７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、真直状の第２オス型端子４は、図示を省略する電気機器に固定される。

　第１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と電気的に接続される。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第１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と第１オス型端子３の電気的な接続が維持される。同様に、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第２オス型端子４は、端子本体１３の内壁に押し付けられることで、第２メス端子１２と第２オス型端子４の電気的な接続が維持される。回路基板６には表裏を貫通する挿通孔８が形成されており、第２オス型端子４はそこを通って受容キャビティ１５に挿入される。

［ハウジング５］
　ハウジング５は、図２，図３に示されるように、回路基板６上に固定され、かつ、メス型端子１０を内部に収容する。
　本実施形態におけるハウジング５は、第１ハウジング３０、第２ハウジング４０及び第３ハウジング５０という３つの要素からなる。なお、ハウジング５は、回路基板６の側から、第１ハウジング３０、第２ハウジング４０及び第３ハウジング５０の順に装着される。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１，２，４に示されるように、概ねキャップ（cap）を上下逆さまにした形状を有しており、回路基板６に対向する端子保持床３１と、端子保持床３１の周縁から立ち上る側壁３５と、端子保持床３１と側壁３５に取り囲まれる収容凹部３６と、を備えている。

　端子保持床３１には、第１オス型端子３が挿通される挿通孔３２と、第２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。挿通孔３２は、第１オス型端子３が圧入されるように、その開口寸法が設定される。一方、挿通孔３３は、挿通される第２オス型端子４との間に遊び（クリアランス）を有するように、その開口寸法が設定される。なお、遊びを有して孔に挿通することを、以下では遊嵌と称する。第１オス型端子３が十分な力で端子保持床３１に保持されるように、端子保持床３１は、挿通孔３２が形成される部分は挿通孔３３が形成される部分よりも厚く形成されている。また、この厚さの差異は、第１メス端子１１と第２メス端子１２の位置ずれ量に対応している。
　端子保持床３１の表面には、挿通孔３３の周囲がテーパ状に窪んだ誘い込み３７が形成されている。第２オス型端子４をハウジング５に挿入するときに、その先端が誘い込み３７のテーパ面に案内される。なお、端子保持床３１の回路基板６に対向する側の面を表面とし、その反対側の面を裏面とする。第２ハウジング４０についても同様である。
　一方、端子保持床３１の裏面には、挿通孔３３の周囲に誘い込み３７に対応して、規制突起３８が形成されている。規制突起３８は、図１に示すように、台形の外観を有している。第１ハウジング３０と第２ハウジング４０が組み付けられると、規制突起３８は第２ハウジング４０の誘い込み４９（図３）の内部に挿入される。
　ここで、規制突起３８は、端子保持床３１の中でも、肉厚の薄い部分に設けられている。挿通孔３２が設けられる端子保持床３１は肉厚が厚く形成されているが、第２メス端子１２が回路基板６に近い位置に配置されることとの関係で、挿通孔３３が形成されている部分は、端子保持床３１の肉厚が薄くされている。端子保持床３１の肉厚を厚くするのではなく、規制突起３８を設けたのはこのような背景も関連している。

　端子保持床３１の表面には、第１ハウジング３０を回路基板６の第一面７に固定するためのペグ３４が設けられている。ペグ３４を第一面７にはんだ付けすることにより、第１ハウジング３０は回路基板６に固定される。

　収容凹部３６の内部には、端子保持床３１を貫通する第１オス型端子３及び第２オス型端子４と、これらと嵌合されるメス型端子１０と、が収容される。また、収容凹部３６の内部には、メス型端子１０を保持する第２ハウジング４０と第３ハウジング５０が収容され、これらハウジングは第１ハウジング３０に対して固定される。

［第２ハウジング４０］
　第２ハウジング４０は、図２，３に示されるように、第１ハウジング３０の端子保持床３１に対向する底床４１と、底床４１の周囲から立ち上る側壁４５と、底床４１と側壁４５に取り囲まれる領域を２つの収容凹部４７，４８に区切る仕切り４６と、を備えている。
　底床４１には、第１オス型端子３が挿通される挿通孔４２と、第２オス型端子４が挿通される挿通孔４３と、が形成されている。第１オス型端子３は挿通孔４２に、また、第２オス型端子４は挿通孔４３に、遊嵌される。
　底床４１の表面には、挿通孔４３の周囲にテーパ状に窪んだ誘いこみ４９が形成されている。誘い込み４９の内部には、第１ハウジング３０の規制突起３８が挿入される。したがって、誘いこみ４９は、規制突起３８を十分に収容できるだけの空間を有している。規制突起３８の表面と誘い込み４９のテーパ面の間に隙間があるが、これは第１ハウジング３０、第２ハウジング４０を作製する際の寸法公差を考慮しているためであり、本発明を限定する要素にはならない。

　収容凹部４７には第１メス端子１１が、また、収容凹部４８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４１に接するとともに、係止突起１８が側壁４５の上端に係止されることで、第２ハウジング４０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４１から離れており、かつその周囲には側壁４５及び仕切り４６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４８に接する側壁４５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４８の内部に宙吊りにされている。

［第３ハウジング５０］
　第３ハウジング５０は、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、第１オス型端子３、第２オス型端子４を含む、第１ハウジング３０及び第２ハウジング４０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３ハウジング５０に形成されるロック片が係合されることで、第３ハウジング５０は第１ハウジング３０から抜け止めされている。

　第３ハウジング５０は、天井５１と、天井５１の周囲から垂れ下がる側壁５２（５２Ａ，５２Ｂ）と、天井５１と側壁５２に取り囲まれる収容凹部５３と、を備えている。
　第３ハウジング５０が装着された状態で、側壁５２Ａ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２ハウジング４０の側壁４５と第３ハウジング５０の側壁５２Ａ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。ハウジング５は第１ハウジング３０が回路基板６の第一面７に固定されるので、第１メス端子１１は回路基板６に固定されているのと等しい。

　一方、第３ハウジング５０が装着された状態で、側壁５２Ｂ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いる。したがって、この状態では、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５３の内部には連結バネ２０が収容されるが、天井５１と側壁５２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５２Ｂと交差する天井５１には水平方向に突出する押圧突起５４が形成されている。押圧突起５４は、第２オス型端子４と第２メス端子１２を嵌合させる際に用いる。
　押圧突起５４を下向きに押すと、天井５１が反時計回りに撓むのに伴い、側壁５２Ｂ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。そこからさらに係止突起１８を下向きに押すと、係止突起１８が側壁４５の上端に突き当たるまで変位する。このようにして第２メス端子１２を一時的に拘束した状態で、第２オス型端子４と第２メス端子１２の嵌合を確実に行なうことができる。この嵌合の作業が終わったならば、押圧突起５４を押すのをやめて、第２メス端子１２を機械的な拘束を受けない状態に戻す。

　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。
　電気コネクタ１は、第１ハウジング３０の端子保持床３１に、誘い込み３７に加えて規制突起３８を設けることで、第２オス型端子４の位置ずれを小さくできる。理由は以下の通りである。
　第２オス型端子４は挿通孔３３に遊嵌される。その結果、誘い込み３７に案内されたとしても、第２オス型端子４は、挿通孔３３と同軸状に挿入されることは困難であり、挿通孔３３を傾いて貫通することを回避することは困難である。この傾きが大きくなると第２オス型端子４と第２メス端子１２との所望する接点において位置ずれが大きくなるので、この傾きを小さくすることが必要である。なお、接点ＣＰは、通常、電気コネクタ１の設計段階で定まる。

　傾きを小さくする要素は少なくとも２つある。
　一つ目の要素は挿通孔３３の挿抜方向の長さであり、二つ目の要素は第２オス型端子４と第２メス端子１２の接点までの距離である。以下、挿通孔３３の周囲を模擬的に示す図６を参照して説明する。
　図６（ａ）は挿通孔３３の挿抜方向の長さ、換言すれば挿通孔３３周囲の端子保持床３１の厚さが薄い（ｔ１）場合を、また図６（ｂ）は端子保持床３１の厚さが厚い（ｔ２）場合を示している。図６（ａ），（ｂ）ともに挿通される第２オス型端子４が挿通孔３３の内部で最大に傾いたものとして示している。第２オス型端子４と第２メス端子１２との接点をＣＰとすると、接点ＣＰにおける第２オス型端子４の軸線方向から位置ずれは、図６（ａ），（ｂ）から明らかなように、端子保持床３１の厚さが厚い図６（ｂ）の方が小さい（一つ目の要素）。
　次に、端子保持床３１の厚さは等しいが、接点ＣＰまでの距離が相違する場合には、図６（ｃ），（ｄ）から明らかなように、接点ＣＰまでの距離が短い方が、接点ＣＰにおける第２オス型端子４の軸線方向からの位置ずれは小さい（二つ目の要素）。

　本実施形態において、誘い込み３７に加えて規制突起３８を設けることは、二つの要素を同時に兼ね備えることを意味している。つまり、規制突起３８を設けることなく端子保持床３１の表面を偏平なままとした場合に比べると、規制突起３８を設けた部分は端子保持床３１の厚さが厚くなるので、一つ目の要素を備える。また、規制突起３８を設けることにより、挿通孔３３の裏側の端部から接点位置までの距離が短くなるので、二つ目の要素を備える。こうして、電気コネクタ１は、第２オス型端子４の位置ずれを小さくできる。しかも、電気コネクタ１は、挿通孔３３の周囲にのみ規制突起３８を形成しており、この規制突起３８は第２ハウジング４０の誘い込み４９に挿入されるので、第２ハウジング４０をも考慮すれば、挿通孔３３の周囲のハウジング５の厚さを厚くすることにはならない。

　以上が本実施形態の主要な効果であるが、以下の効果をも奏する。
　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に第２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、異なる長さの第１オス型端子３、第２オス型端子４を接続することができる。
　さらに、回路基板６に近い側の第２メス端子１２においては、主リーフ１６と第１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、第２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。

　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。
　本実施形態では、ボックス形状のメス型端子、タブ形状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。
　電気コネクタ１は、規制突起３８の外観を台形としているが、これは第２オス型端子４がタブ（平形）形状であることに由来している。したがって、オス型端子の形状に応じて規制突起の外観を特定でき、例えば、断面が円形のオス型端子であれば、規制突起は円錐台をなすことになる。
　また、電気コネクタ１は、規制突起３８を備える第１ハウジング３０の他に、規制突起３８を収容する誘い込み４９が形成された第２ハウジング４０、さらには第３ハウジング５０を備えるが、本発明は第１ハウジング３０に相当するハウジングのみを備える電気コネクタに適用できる。この場合、規制突起３８を収容するハウジングを有しないことになるが、規制突起３８はごく限られた範囲にしか存在しないので、電気コネクタの他の部材との組み付けの障害になることはほとんどない。
　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　　　第１オス型端子
４　　　第２オス型端子（相手側端子Ｙ）
５　　　ハウジング
６　　　回路基板
７　　　第一面
８　　　挿通孔
１０　　メス型端子
１１　　第１メス端子
１２　　第２メス端子（端子Ｘ）
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　　端子保持床
３２，３３　挿通孔
３４　　ペグ
３５　　側壁
３６　　収容凹部
３７　　誘い込み
３８　　規制突起
４０　　第２ハウジング
４１　　底床
４２　　挿通孔
４３　　挿通孔
４５　　側壁
４７，４８　収容凹部
５０　　第３ハウジング
５１　　天井
５２，５２Ａ，５２Ｂ　側壁
５３　　収容凹部
５４　　押圧突起
ＣＰ　　接点

Claims (5)

1. 　相手側端子Ｙに電気的な接続がなされる端子Ｘと、
   　前記端子Ｘを保持し、前記電気的な接続がなされる際に前記相手側端子Ｙが挿入される挿通孔を有するハウジングと、を備え、
   　前記ハウジングは、
   　前記挿通孔の周囲であって、前記相手側端子Ｙが挿入される側の表面に形成される誘い込みと、
   　前記表面に対向する裏面であって、前記誘い込みに対応して形成される規制突起と、備えることを特徴とする電気コネクタ。
2. 　前記規制突起の頂点から、前記端子Ｘと前記相手側端子Ｙの接点までの距離をＬ１とし、
   　前記規制突起の周囲の前記裏面から、前記接点までの距離をＬ２とすると、
   　Ｌ１＜Ｌ２　を満たす、
   請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 　前記ハウジングは、
   　外側に配置される第１ハウジングと、
   　前記第１ハウジングよりも内側に配置される第２ハウジングと、を備え、
   　前記誘い込み及び前記規制突起が、前記第１ハウジングに形成され、
   　前記規制突起を収容する凹部が、前記第２ハウジングに形成される、
   請求項１に記載の電気コネクタ。
4. 　前記相手側端子Ｙがタブ形状であり、
   　前記規制突起の外観が台形である、請求項１に記載の電気コネクタ。
5. 　前記挿通孔の周囲がテーパ状に窪むことにより、前記誘い込みが形成されている、請求項１に記載の電気コネクタ。

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