JP5258802B2 - プラグ電気コネクタ及びこれとレセプタクル電気コネクタとを有する電気コネクタ組立体 - Google Patents

Description

本発明はプラグ電気コネクタ及びこれとレセプタクル電気コネクタとを有する電気コネクタ組立体に関する。

互いに嵌合接続されるコネクタには、コネクタ同士の抜けを防止するためのロック構造が設けられることが多い。かかるロック構造を有するコネクタとしては、例えば、特許文献１のコネクタが知られている。

特許文献１には、リード線が接続されたプラグと他のリード線が接続されたレセプタクルとを有し互いに嵌合するコネクタが開示されている。上記プラグは、合成樹脂製の雄側ハウジング（絶縁体）に保持されるピン状のオス端子が該雄側ハウジングの環状の周壁部で包囲されており、該オス端子と該周壁部の内壁面との間に、メス端子を受け入れるための環状の受入空間が形成されている。該周壁部の内壁面には該内壁面の全周にわたって環状凹部（溝部）が形成されている。

一方、レセプタクルは、オス端子を受け入れるための開口部が形成されたメス端子が合成樹脂製の雌側ハウジング（絶縁体）に保持されており、該メス端子は、雌側ハウジングの環状の周壁部によって隙間なく覆われている。該周壁部の外壁面には該外壁面の全周にわたって環状突部が形成されている。コネクタ嵌合時において、上記レセプタクルのメス端子および周壁部は、プラグの受入空間に進入し、該レセプタクルの環状突部がプラグの環状凹部とコネクタ嵌合方向で係止し合う。この結果、プラグとレセプタクルとの抜けが防止されることとしている。

上記特許文献１のコネクタでは、互いに係止し合うプラグの環状凹部とレセプタクルの環状凸部は両方とも合成樹脂製であり強度が十分でないので、繰り返し使用することにより磨耗や変形が生じてロック機能を十分に確保できず、プラグとレセプタクルとの抜けが生じるおそれがあった。

コネクタ同士の抜けをより確実に防止すべく、合成樹脂よりも強度が大きい金属で作られた部分同士を係止させるロック構造を有するコネクタが知られている。例えば、互いに嵌合可能な径で筒状に加工した金属板にロック部が形成されたコネクタが挙げられる。具体的には、互いに係止し合うロック部の一方を、金属板を凸湾曲させた突部として形成し、他方を、金属板を上記ロック部と適合した形状に凹湾曲させた凹部（溝部）として形成し、該ロック部同士をコネクタ嵌合方向で係止させる。

特開平８−２０３５９３

しかし、このような金属板を加工して作られた筒状の部分に形成されたロック部を有するロック構造では、外側に位置するロック部が形成された部材は、コネクタ嵌合時に弾性変形可能な板厚の金属板のみで形成されているので、嵌合状態にあるコネクタに不用意な抜出力が作用したとき、該部材が容易に広がるように弾性変形してしまい、ロック部同士が係止した状態を維持できないおそれがある。

このような事情に鑑みて、本発明は、ロック部の十分な強度を確保するとともに、ロック部同士がしっかりと係止し合った状態を維持可能なプラグ電気コネクタ及びこれとレセプタクル電気コネクタとを有する電気コネクタ組立体を提供することを目的とする。

本発明に係る電気コネクタは、コネクタの嵌合方向に延びる端子と、該嵌合方向の軸線まわりで該端子を囲み、相手コネクタを受け入れるための受入空間を形成する金属製のシェルと、該端子およびシェルを保持する合成樹脂製のハウジングとを備えている。

かかる電気コネクタにおいて、本発明では、上記シェルは、嵌合方向に延び相手コネクタ側に開放されたスリットが形成されあるいは周方向の少なくとも一つの位置で分割されているとともに、上記受入空間を形成する内壁面に、嵌合方向で相手コネクタと係止するためのロック部が形成されており、ハウジングは、上記シェルの外壁面の全周にわたって該外壁面と接面して該シェルを覆うカバー部を有していることを特徴としている。

本発明では、ロック部は金属製のシェルの一部として形成されているので、ロック部の強度は合成樹脂等で形成される場合と比較して大きく、耐摩耗性・耐変形性が高い。また、シェルは、嵌合方向に延び相手コネクタ側に開放されたスリットが形成されあるいは周方向の少なくとも一つの位置で分割されている。したがって、相手コネクタが受入空間に進入したとき、シェルは広がるように弾性変位することが可能となっている。そして、本発明では、合成樹脂製のハウジングのカバー部が上記シェルの外壁面の全周にわたって該外壁面と接面して該シェルを覆っている。したがって、該合成樹脂製のカバー部自体の弾性変位によって、上記シェルの広がるような変位が許容されるとともに、該カバー部の弾性復元力（反力）によって、該シェルには原形に復帰させるような力が作用する。この結果、不用意な抜出力が作用しても、シェルが容易に広がるように変形することがなく、ロック部同士がしっかりと係止した状態が維持される。

シェルとハウジングとが一体成形されていることが好ましい。このように、シェルとハウジングとを一体成形することにより、該シェルと該ハウジングをそれぞれ別個に作ってそれらを組み立てる必要がないので、製造が容易であるうえに、製造コストを抑制できる。また、該シェルと該ハウジングとをしっかりと密着した状態で一体化させることができる。

ハウジングは、嵌合方向にてシェルの先端位置よりも相手コネクタ側へ延びる延出部を有しており、該延出部には、その全周にわたって該延出部の内壁面から突出し、コネクタ嵌合状態にて相手コネクタの外周面に接圧をもって当接する環状突部が形成されていることが好ましい。

このように構成された本発明では、コネクタ嵌合状態にて、環状突部が相手コネクタの外周面に接圧をもって当接することにより、コネクタ同士が密封状態となる。したがって、良好なシールが得られ、外部からの水分等の侵入を確実に防止できる。

以上のように、本発明では、金属性のシェルにロック部を形成することにより、ロック部の強度を大きくすることができる。また、シェルにスリットを形成しあるいは周方向の少なくとも一つの位置で分割するとともに、合成樹脂製のハウジングのカバー部によって該シェルを覆うことにより、シェルの広がるような弾性変位を許容しつつ、カバー部自体の弾性復元力によってシェルに対して原形に復帰させるような力を作用させて、ロック部同士がしっかりと係止した状態が維持される。

実施形態に係る電気コネクタと相手コネクタの嵌合前の状態を示す断面図である。 図１の電気コネクタのII−II断面図である。 図１の電気コネクタと相手コネクタとの嵌合状態を示す断面図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係る電気コネクタであるプラグコネクタ１と相手コネクタたるレセプタクルコネクタ２の嵌合前の状態を示す断面図であり、これらのコネクタの端子位置での断面を示している。また、図２は、図１のプラグコネクタ１のII−II拡大断面図であり、後述の端子１０の弾性腕部１２の位置での断面を示している。本実施形態に係るプラグコネクタ１およびレセプタクルコネクタ２は、いわゆる同軸コネクタとして形成されているが、本発明は、同軸コネクタ以外の電気コネクタにも適用することが可能である。

プラグコネクタ１は、コネクタの嵌合方向（図１における左右方向）に延びる信号端子としての端子１０と、該嵌合方向の軸線まわりで該端子１０を囲み、レセプタクルコネクタ２を受け入れるための受入空間の一部である環状空間を形成する金属製のシェル２０と、該端子１０およびシェル２０を保持する合成樹脂製のハウジング３０とを有している。

端子１０は、金属板を維持するように打抜き加工により形成されており、図１の紙面に対して平行に延びる板状をなしている。該端子１０は、左右方向の略中央部に位置する基部１１と、基部１１から互いに平行して左方へ向けて延びる二つの弾性腕部１２と、該基部１１から右方へ向けて延びケーブル（図示せず）が接続される接続部１３とを有している。また、二つの弾性腕部１２の左端には、互いに近づく方向に向けて突出する接触突部１２Ａが形成されている。

基部１１には、該基部１１の両側縁で突出する二つの被保持突部１４，１５が形成されている。該被保持突部１４，１５は、端子１０が後述のハウジング３０の収容溝部３５に左方へ向けて圧入される際に、収容溝部３５の内壁面に喰い込む。図１に示されているように、被保持突部１４および被保持突部１５のうち左方に位置する被保持突部１４は、被保持突部１５よりも突出量が小さくなっている。

また、基部１１から接続部１３への移行部分には、該移行部分の両側縁から突出する規制部１６が形成されている。図１に示されるように、該規制部１６は上下方向に延びる左方側の縁部、すなわち端子１０の圧入方向における前縁がハウジング３０の右端面に当接しており、端子１０のそれ以上の圧入を規制して圧入位置を定めている。

シェル２０は、図２によく見られるように、金属板を丸めて、周方向で端部同士を突き当てることにより円筒状に湾曲させて作られている。換言すると、筒状のシェル２０はその周方向にて金属板の端部同士の突当部２１の位置で分割されている。図１に見られるように、上記シェル２０は、後述するように端子１０の弾性腕部１２を収容するハウジング３０の小径部３４をその軸線まわりで囲んでいて、レセプタクルコネクタ２を受け入れるための受入空間３８の一部をなす環状空間３８Ａを形成している。

上述したように、シェル２０は周方向にて突当部２１の位置で分割されているので、コネクタ嵌合時において、上記環状空間３８Ａにレセプタクルコネクタ２が進入したとき、シェル２０はその径方向で広がるように弾性変位することが可能となっている。図１に示されるように、シェル２０の内壁面には左方寄り位置で該シェル２０の全周にわたって延びるロック溝部２２が形成されており、該ロック溝部２２は後述のレセプタクルコネクタ２のロック突部５３と左右方向で係止することによりロック機能を担っている。

本実施形態では、このような構成のシェル２０は、回路部（図示せず）と接続されるようになっており、後述のレセプタクルコネクタ２のシェル５０と接触して電源の供給を受ける電源端子として機能するが、これに代えて、シェル２０は信号端子あるいはグランド端子として用いられてもよく、あるいは、単なるロック部材として用いられてもよい。

ハウジング３０は、シェル２０との一体モールド成形で作られていて、圧入された端子１０を保持する本体部３１と、シェル２０の外側にあって該本体部３１の外周面から左方へ向けて延びる円筒状の外筒部３２とを有している。本体部３１において、略右半部は円柱外形の大径部３３として形成されており、略左半部は該大径部３３と同心をなし該大径部３３よりも小径の円柱外形の小径部３４として形成されている。本体部３１には、端子１０の基部１１および弾性腕部１２を収容するための収容溝部３５が、軸線方向（左右方向）全体にわたって該本体部３１を貫通して形成されている。

図１に示されているように、上記収容溝部３５において、左右方向にて大径部３３と対応する右部には、基部１１および弾性腕部１２の略右半部、すなわち基部１１寄り部分が収容されている。該右部において、右方側部分は左方側部分よりも溝深さ（図１における上下方向の寸法）が大きく形成されており、該右方側部分の内壁面には端子１０の被保持突部１５が、左方側部分の内壁面には被保持突部１４が喰い込むようになっている。また、上記収容溝部３５において、小径部３４と対応する左部には、弾性腕部１２の略左半部、すなわち先端側部分が収容されている。該収容溝部３５は、小径部３４の左端面の開口部３４Ａにて左方へ向けて開口している。

外筒部３２は、本体部３１の大径部３３の左方側部分の外周面から左方へ向けて延びており、その先端は小径部３４よりも左方に位置している。該外筒部３２は、該シェル２０の外壁面の全周にわたって該外壁面と接面して該シェル２０を覆うカバー部３６と、該シェル２０の左端位置よりも左方へ延びる延出部３７とを有している。該延出部３７の内壁面および上記シェル２０の内壁面によって、レセプタクルコネクタを受け入れるための受入空間３８が左方へ開口して形成されている。

このような構成のプラグコネクタ１は、既述のように、シェル２０とハウジング３０とが一体モールド成形された後に、ハウジング３０の収容溝部３５内に端子１０が右方から、該端子１０の規制部１６がハウジング３０の右端面に当接するまで圧入されることにより組み立てられる。本実施形態では、シェル２０とハウジング３０とが一体成形されているので、該シェル２０と該ハウジング３０をそれぞれ別個に作ってそれらを組み立てる必要がなく、製造が容易であるうえに、製造コストを抑制できる。また、該シェル２０と該ハウジング３０とをしっかりと密着した状態で一体化させることができる。なお、該シェル２０とハウジング３０とを一体成形することなく、ハウジング３０に対してシェル２０を取り付けるようにしてもよいことは言うまでもない。

レセプタクルコネクタ２は、図１に示されているように、コネクタの嵌合方向（図１における左右方向）に延びるピン状をなす信号端子としての端子４０と、該嵌合方向の軸線まわりで該端子４０を囲むように位置する金属製のシェル５０と、該端子４０およびシェル５０を保持するように一体モールド成形された合成樹脂製のハウジング６０と、該ハウジング６０の外周面に取り付けられる合成樹脂製のＯリング７０とを有している。

端子４０は、図１に示されているように、該端子４０の中間部分にて略クランク状に屈曲しハウジング６０に保持される被保持部４１と、ハウジング６０の軸線上で該被保持部４１から右方へ延び後述のハウジング６０の受入空間６２内へ突出する対応接触部４２と、被保持部４１から左方へ延びハウジング６０外へ延出しケーブル（図示せず）と接続される接続部４３とを有している。図１に見られるように、上記対応接触部４２は、ハウジング６０の受入空間６２内にて該ハウジング６０と同心に位置している。

シェル５０は、後述のハウジング６０の嵌合部６１の外周面を覆う円筒部５１と、該円筒部５１の左端縁の周方向の一部から左方へ向けて延びる腕状の直状部５２とを有している。図１によく見られるように、円筒部５１は外部に露出しており、直状部５２はハウジング６０内に埋設されているとともに左端側部分が左方へ向けてハウジング６０外へ延出している。また、円筒部５１は、全周にわたって径方向外方へ向けて延び凸湾曲した環状のロック突部５３を有している。

本実施形態では、該シェル５０は、直状部５２が電源回路部（図示せず）と接続されるようになっており、プラグコネクタ１のシェル２０と接触することにより該プラグコネクタ１に電源を供給する電源端子として機能しているが、これに代えて、該シェル５０は信号端子あるいはグランド端子として用いられてもよく、あるいは、単なるロック部材として用いられてもよい。

ハウジング６０の右方側部分は、プラグコネクタ１との嵌合時において、該プラグコネクタ１の環状空間３８Ａ内に進入する円筒状の嵌合部６１として形成されている。該嵌合部６１には、上記嵌合時にプラグコネクタ１の小径部３４を受け入れるための受入空間６２が右方に開口して形成されている。また、該ハウジング６０の左右方向中間部、すなわち嵌合部６１よりも左方位置の外周面には、Ｏリング７０を取り付けるための環状の取付溝部６３が形成されている。

このような構成のレセプタクルコネクタ２は、端子４０およびシェル５０がハウジング６０と一体成形された後、該ハウジング６０の取付溝部６３にＯリング７０が取り付けられることにより組み立てられる。

以下、プラグコネクタ１とレセプタクルコネクタ２との嵌合接続について説明する。図３は、図１のプラグコネクタ１とレセプタクルコネクタ２との嵌合状態を示す端子位置での断面図である。

まず、図１のように、プラグコネクタ１とレセプタクルコネクタ２とを同軸線上で互いに対向した姿勢にもたらし、該レセプタクルコネクタ２を該プラグコネクタ１の受入空間３８内へ挿入する。該レセプタクルコネクタ２の挿入は、図３に見られるように、該レセプタクルコネクタ２の嵌合部６１の先端面（右端面）が、プラグコネクタ１の環状空間３８Ａの底面、すなわち該プラグコネクタ１の大径部３３の左端面に当接するまで行われる。また、レセプタクルコネクタ２がプラグコネクタ１の受入空間３８に挿入されると同時に、レセプタクルコネクタ２の受入空間６２内にプラグコネクタ１の小径部３４が挿入される。

上記レセプタクルコネクタ２の挿入が完了した結果、図３に示されるように、レセプタクルコネクタ２の端子４０の対応接触部４２は、プラグコネクタ１の小径部３４の開口部３４Ａ内を経て収容溝部３５内に進入している。該収容溝部３５内において、上記対応接触部４２は端子１０の二つの弾性腕部１２の接触突部１２Ａ同士の間隔を広げながら該弾性腕部１２同士間に進入し、二つの該接触突部１２Ａに挟持されることにより該接触突部１２Ａと弾性接触する。この結果、プラグコネクタ１の端子１０とレセプタクルコネクタ２の端子４０とが電気的に導通する。

また、レセプタクルコネクタ２の挿入が完了した状態において、レセプタクルコネクタ２の嵌合部６１そして該嵌合部６１の外周面に対して一体成形されたシェル５０の円筒部５１がプラグコネクタ１の環状空間３８Ａ内に進入し、該円筒部５１のロック突部５３がプラグコネクタ１のシェル２０のロック溝部２２と弾性接触する。この結果、プラグコネクタ１のシェル２０とレセプタクルコネクタ２のシェル５０とが電気的に導通される。また、上記ロック突部５３と上記ロック溝部２２とが左右方向で係止することによりコネクタ同士の不用意な抜けが防止される。本実施形態では、上記ロック突部５３とロック溝部２２は、金属板から作られたシェル２０およびシェル５０の一部であり、合成樹脂製のロック部と比較して強度が大きく、耐摩耗性・耐変形が高い。

既述したように、上記プラグコネクタ１のシェル２０は、周方向にて突当部２１の位置で分割されているので、コネクタ嵌合状態において、該シェル２０のロック溝部２２がレセプタクルコネクタ２のロック突部５３と弾性接触して該ロック突部５３から該シェル２０の径方向で押圧力を受ける結果、該シェル２０は径方向で広がるように弾性変位する。

本実施形態では、合成樹脂製のハウジング３０のカバー部３６が上記シェル２０の外壁面の全周にわたって該外壁面と接面して該シェル２０を覆っている。したがって、合成樹脂製の上記カバー部３６自体の弾性変位によって、上記シェル２０の広がるような変位が許容されるとともに、該カバー部３６の弾性復元力（反力）によって、該シェル２０には原形に復帰させるような力が作用する。この結果、不用意な抜出力が作用しても、シェル２０が容易に広がるように変形することがなく、上記ロック突部５３とロック溝部２２とがしっかりと係止した状態が維持される。

また、レセプタクルコネクタ２のハウジング６０の取付溝部６３に取り付けられたＯリング７０は、プラグコネクタ１の延出部３７の内壁面と接圧をもって当接する。図３に見られるように、Ｏリング７０は、延出部３７の内壁面に当接した状態において、径方向に圧縮されて変形している。このようなＯリング７０と延出部３７の内壁面との当接により、コネクタ同士が密封状態となる。したがって、良好なシールが得られ、外部からの水分等の侵入を確実に防止できる。

本実施形態では、レセプタクルコネクタのＯリングがプラグコネクタの延出部の内壁面と当接することによりコネクタ同士の密封状態を形成することとしたが、これに代えて、Ｏリングを設けることなくコネクタ同士の密封状態を形成することとしてもよい。例えば、プラグコネクタの延出部に、その全周にわたって延出部の内壁面から突出する環状突部を形成し、コネクタ嵌合状態において該環状突部がレセプタクルコネクタのハウジングの外周面に接圧をもって当接することによりコネクタ同士の密封状態を形成することが可能である。また、これに代えて、レセプタクルコネクタのハウジングの外周面に環状突部を形成し、該環状突部がプラグコネクタの延出部の内壁面に接圧をもって当接することによりコネクタ同士の密封状態を形成することも可能である。

本実施形態では、プラグコネクタのシェルは、一つの金属板を筒状に湾曲させることにより周方向にて一箇所でのみ分割された形態としたが、これに代えて、円弧状に湾曲した複数の金属板部材を、円形をなすように配列することにより、全体として周方向の複数箇所で分割された筒状部材をなすような形態にしてもよい。

また、本実施形態では、プラグコネクタのシェルは周方向で分割されていることとしたが、これに代えて、シェルを分割することなく、コネクタの嵌合方向（図１における左右方向）の中間位置から延びレセプタクルコネクタ側へ開放されたスリットをシェルに形成してもよい。

本実施形態では、プラグコネクタのシェルにロック溝部を設け、レセプタクルコネクタのシェルにロック突部を設けることとしたが、これに代えて、プラグコネクタのシェルにロック突部を設け、レセプタクルコネクタのシェルにロック溝部を設けてもよい。

本実施形態では、プラグコネクタおよびレセプタクルコネクタのそれぞれに一つの信号端子を設けたが、これに代えて、複数の信号端子を設けてもよい。

１ プラグコネクタ ２２ ロック溝部（ロック部）
２ レセプタクルコネクタ（相手コネクタ） ３０ ハウジング
１０ 端子 ３６ カバー部
２０ シェル ３７ 延出部

Claims (3)

1. コネクタの嵌合方向に延びる端子と、該嵌合方向の軸線まわりで該端子を囲み、レセプタクル電気コネクタを受け入れるための受入空間を形成する金属製のシェルと、該端子およびシェルを保持する合成樹脂製のハウジングとを備えるプラグ電気コネクタにおいて、
   上記シェルは、嵌合方向に延びレセプタクル電気コネクタ側に開放されたスリットが形成されあるいは周方向の少なくとも一つの位置で分割されているとともに、上記受入空間を形成する内壁面に、嵌合方向でレセプタクル電気コネクタと係止するためのロック部が全周にわたって形成されており、ハウジングは、上記シェルの外壁面の全周にわたって該外壁面と接面して該シェルを覆うカバー部を有しており、上記シェルとハウジングとが一体成形されていることを特徴とするプラグ電気コネクタ。
2. ハウジングは、嵌合方向にてシェルの先端位置よりもレセプタクル電気コネクタ側へ延びる延出部を有しており、該延出部には、その全周にわたって該延出部の内壁面から突出し、コネクタ嵌合状態にてレセプタクル電気コネクタの外周面に接圧をもって当接する環状突部が形成されていることとする請求項１に記載のプラグ電気コネクタ。
3. 請求項１のプラグ電気コネクタとこれに嵌合接続されるレセプタクル電気コネクタとから成る電気コネクタ組立体において、レセプタクル電気コネクタは、コネクタの嵌合方向に延びる端子と、該嵌合方向の軸線まわりで該端子を囲むように位置する金属製のシェルと、該端子およびシェルを保持するように一体モールド成形された合成樹脂製のハウジングとを有し、ハウジングは端子の先端の接触部の外周に位置して円筒状に形成された嵌合部を有し、該嵌合部の外周面にシェルの円筒部が保持されており、該円筒部にプラグ電気コネクタのロック部と係合する被ロック部が設けられていることを特徴とする電気コネクタ組立体。

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