JP2014107193A - コネクタ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】雄コネクタを雌コネクタから取り外した状態においても、異物の侵入を効果的に抑止することが可能なコネクタを提供する。
【解決手段】雄コネクタ又は雌コネクタのうち少なくとも一方について２以上のコネクタが相互に論理的等価に配置されるとともに、当該２以上のコネクタのそれぞれに対応する保護部材を用いて保護構造を構成するにあたり、雄コネクタ及び雌コネクタの非係合時において、雄コネクタ又は雌コネクタのいずれか一方における金属端子を保護する保護部材を備え、当該保護部材は雄コネクタ又は雌コネクタによる押圧により、保護された金属端子の一部を露出させるとともに、当該保護部材に連結された弾性体を圧縮変形し、雄コネクタ又は雌コネクタによる押圧を解除した後、弾性体の復元力により、金属端子の一部を保護する位置に復帰するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明はコネクタ構造に関し、より詳しくは、電気機器において通電ないし信号の送受を行うための導線間を接続する際に用いられるコネクタについて、埃などの有害な要素がコネクタのハウジング内に意図せず侵入しないよう保護する構造を具備したコネクタ構造に関するものである。

特許文献１に示すように、従来より電気機器において通電ないし信号の送受を行うための導線、あるいは基板上に形成されたパターン間を接続する際、各導線の一端にそれぞれ金属製の硬質な端子ピンを導電可能に接続し、両端子ピンの周囲を樹脂等で形成されたハウジングで覆ったコネクタ構造が知られている。

この際、各導線の端部に形成される各ハウジングは相互に嵌合した状態で両端子ピンが接触導通するよう配置して固定するように形成され、端子ピン及びハウジングのそれぞれを雄コネクタ・雌コネクタと呼ぶ。また、ひとつのハウジング内における端子ピンの数は1本に限らず、複数の端子ピンを内包することも広く行なわれている。

特開２０００−３１５５５０号公報

例えば導線を介して端子ピンと電池を接続し、当該端子ピンを内包した雄コネクタと、電子回路に接続された雌コネクタとを相互に接続することで当該電子回路を構成する回路基板に電力を供給する場合において、電池を交換するためには雄コネクタを雌コネクタから取り外すことが必要となる。
しかし、コネクタを取り外すことにより回路基板への電力供給が一時的に絶たれてしまうため、回路基板上に揮発性のメモリが搭載されていた場合、その記憶情報を喪失することとなり不都合が生じる。これを避けるべく、雌コネクタを回路基板状に２つ以上設け、いずれか１つの雌コネクタ、あるいは２以上の雌コネクタに対して電池と接続された雄コネクタが挿入されていれば回路基板に電力を供給できるよう、換言すれば、いずれの雌コネクタに対しても電池と接続された雄コネクタが挿入されていない場合のみ回路基板への電源供給が絶たれるよう構成することが考えられる。本発明においては以降、このような各雌コネクタの関係を、相互に論理的等価であると表現する。

このような構成によれば、電池の交換に際してはまず、新しい電池と、これに接続された雄コネクタを用意し、空いている雌コネクタに接続することで回路基板への電力供給を確保できる。そのうえで古い電池及びこれに接続された雄コネクタを雌コネクタから取り外すことで、安全に新しい電池と交換する作業を行うことができる。

ところで、上述した従来のコネクタ構造において、雄コネクタ及び雌コネクタを相互に嵌合している場合、端子ピンの周辺は双方のハウジングによってほぼ密閉に近い状態を得ることが可能であるものの、両コネクタを取り外した場合、ハウジングの一端面は外に向けて開放されているので、この開放面から端子ピン間の導通を妨げるあるいは意図しない端子ピン間での導通（混線）が生じる原因となったり、あるいは端子ピンの錆を生じさせるなど、端子ピンにとって好ましくない影響を与える物質、例えば空気中の埃や水滴などが、コネクタのハウジング外部から侵入する可能性がある。

一方、このような構成を用いた場合、電池交換時を除いて各雌コネクタのうちいずれかは常に雄コネクタが挿入されていない状態となる。とりわけ電池交換の周期が年単位となるような場合、挿入されていない雌コネクタへの埃等異物の侵入のリスクが時間経過と共に大きくなる。

上記の課題を鑑みて本発明は、雄コネクタを雌コネクタから取り外した状態においても、前述したような異物の侵入を効果的に抑止することが可能なコネクタ構造を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るコネクタ構造は、金属端子と、前記金属端子を覆う絶縁材料からなるハウジングとを備えた雄コネクタと、前記雄コネクタにおける金属端子と対応して接触導通する金属端子と、当該金属端子を覆う絶縁材料からなり、前記雄コネクタにおけるハウジングと係合可能に形成されたハウジングを備えた雌コネクタと、前記雄コネクタ及び雌コネクタの非係合時において、前記雄コネクタ又は雌コネクタのいずれか一方における金属端子のうち、少なくとも一部を保護する保護部材とを備え、前記保護部材は前記雄コネクタ又は雌コネクタによる押圧により、前記保護された金属端子の一部を露出させるとともに、当該保護部材に連結された弾性体を圧縮変形し、前記雄コネクタ又は雌コネクタによる押圧を解除した後、前記弾性体の復元力により、前記金属端子の一部を保護する位置に復帰するよう構成されたコネクタ構造であって、前記雄コネクタ又は雌コネクタのうち少なくとも一方について２以上のコネクタが相互に論理的等価に配置されるとともに、当該２以上のコネクタのそれぞれに対応する前記保護部材を用いた保護構造とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係るコネクタ構造は、請求項１記載のコネクタ構造において更に、前記保護部材により保護される金属端子を有するコネクタが基板上に固定されるとともに、前記保護部材及び前記弾性体は、前記基板に固定して設けられた支持部材上に形成されたものであることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係るコネクタ構造は、請求項２記載のコネクタ構造において更に、前記保護部材及び前記支持部材は互いに係合するレール構造を備え、前記押圧を受けた前記保護部材は、前記弾性体を圧縮変形しながら前記支持部材のレール構造に沿って移動するよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係るコネクタ構造は、請求項３記載のコネクタ構造において更に、前記保護部材は、前記レールの長手方向に対して傾きを有する斜面部を有して構成され、前記斜面部に対して前記押圧を加えることにより、前記保護部材が前記支持部材のレール構造に沿って移動可能に構成されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、雄コネクタを雌コネクタから取り外した状態においても、異物の侵入を効果的に抑止することが可能なコネクタを提供することが可能となる。

本発明第一の実施例に係るコネクタ構造の概要を示す断面図である。 本発明第一の実施例に係る支持板４とカバー５のみを抽出した断面図である。 本発明第二の実施例に係るコネクタ構造の概要を示す断面図である。 本発明におけるカバー及びバネ部材を一体に形成する際の構造を示す図である。

図１は、本実施の形態に係るコネクタ構造の概要を示す断面図である。図１において、１、１’は雄コネクタ、２、２’は雌コネクタである。雄コネクタ１、１’には図示しない端子ピン１１が内包されるとともに、当該雄側端子ピン１１に対して、導線６の一端が雄側端子ピン１２と導通可能に接続される。雌コネクタ２、２’は、雄コネクタ１と嵌合可能な形状に構成されるとともに、相互の嵌合時において、雄側端子ピン１１と接触する、雌側端子ピン２１を内包して構成される。なお、本実施例においては雌側端子ピンの一端は回路基板３を貫通して配置され、回路基板３のうち、雌コネクタ２、２’が位置する面の背面に設けられたリードパターン３１にはんだ付けされることで導通接続される。また、リードパターン３１は雌コネクタ２、２’のうち、相互に対応する雌側端子ピン２１同士を直接または何等かの適宜な電子部品を介して相互に接続することで、雌コネクタ２、２’相互の相補性を担保している。導線６の他端側には電池７が接続され、電池７は導線６、雄側端子ピン１２、雌側端子ピン２１を介して、回路基板３に電力を供給する。

更に、回路基板３には雌コネクタ２、２’の高さ程度離間した位置に支持板４が設けられるとともに、支持板４上にはカバー５が設けられ、雌コネクタ２の開口面２２を塞ぐよう位置している。支持板４上には、支持板４と略垂直に設けられたストッパー４１が形成されるとともに、バネ部材４２が設けられる。バネ部材４２の一端はストッパー４１に当接するとともに、他端はカバー５に当接して設けられる。また、バネ部材４２の伸縮方向に平行に、支持板４上にレール４３が設けられる。一方、カバー５は図に示されるように、雌コネクタの開口面２２と対向する面を、開口面２２に対して所定の角度で切り欠いた斜面５１として形成される。

図２は図１におけるＡ−Ａ線断面のうち、支持板４とカバー５のみを抽出した断面図である。図２に示すように、カバー５の両側面にそれぞれ設けられた係合凹部５２が、これに対応してレール４３にそれぞれ設けられた係合凸部４３１と係合する。このため、図１に示す矢印方向からカバー５を押圧することで、押圧力の一部がバネ部材４２を押し縮める方向の力として作用するので、カバー５はバネ部材４２を圧縮しながらレール４３に沿って移動することが可能となり、また、押圧力を取り除くことで、カバー５はバネ部材４２の復元力により、レール４３に沿って元の位置に復帰する。

このような構造により、雄コネクタ１、１’が接続されていない間は雌コネクタ２、２’の開口面２２はカバー５によって覆われており、カバー５によって埃や水滴などの異物侵入を防ぐことが可能となる。そして雄コネクタ１、１’を雌コネクタ２、２’に接続するにあたっては、雄コネクタ１、１’をカバー５の斜面５１に突き当てて押圧することにより、カバー５がレール４３に沿って移動し、雌コネクタ２、２’の開口面２２が開放されるので、雄コネクタ１、１’を雌コネクタ２、２’に差し込むことが可能となる。その後、雄コネクタ１、１’を雌コネクタ２、２’から取り外した場合、取り外しと同時にカバー５がバネ部材４２によって再度開口面２２を覆う位置に復帰するので、雄コネクタの取り付け・取り外しに際して何らの余計な操作を必要とすることなく、カバー５によって適切に雌コネクタを保護することが可能となる。また、カバー５が開口面２２上から移動した状態であっても、カバー５は常に支持板４上に位置し続けるため、例えばシールやキャップなどによって開口面２２を覆い、雄コネクタの取り付け時のみこれを除去する手法に比べ、カバー５自体を紛失するというおそれが無い。

更に副次的な効果として、カバー５を設けるために支持板４を設けることによって支持板４が回路基板３の少なくとも一部または全部を覆うこととなるため、支持板４が回路基板３の保護部材として機能し、回路基板３、ひいては回路基板３上に配置された、図示しない他の電子部品等の損傷を防止する効果が得られる。

図３に本発明の第二の実施例に係るコネクタ構造の概要を示す断面図を示す。前述した実施の形態においてはストッパー４１にバネ部材４２の一端を固定する手法を取ったが、本実施の形態においては図３に示すように、ストッパー４１を用いず、２つのカバー５、５’に対してバネ部材の両端をそれぞれ固定するよう構成している。このような構成であっても、第一の実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能となる。

なお、第一の実施例及び第二の実施例において、バネ部材４２としては一般的な金属バネのほか、ゴム材料など各種弾性材料を用いるものであってもよく、またこれら弾性材料はカバー及びストッパーと別途形成して組みつけられるものであってもよいし、カバーまたはストッパーの成型時において、バネ形状を併せて一体に成型したものであっても良い。

特に前述した第二の実施例において、カバー５、５’及びバネ部材４２を一体に形成する際の構造の一例を図４に示す。ここで、図４（ａ）はカバー５およびバネ部材を示す上面図である。図に示すように、バネ部材４２は２つのカバー５を相互に接続するような、ここでは波状の部材として一体に成型することで、バネ部材４２とカバー５ないし支持板４との取り付け作業が不要になるという利点を奏する。

図４（ｂ）はカバー５、５’及びバネ部材４２を一体に形成した構造における正面図、図４（ｃ）は同側面図である。第一の実施の形態において示した係合凹部５２に代えて、図に示す係合爪５３を構成することにより、図４（ｃ）における矢印方向にカバー５、５‘及びバネ部材４２を押し込むことで、レール４３に対しこれを容易に取り付けることが可能になるという効果を奏する。

以上に本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。例えば、前述した実施の形態においては雌コネクタを回路基板上に固定し、これをカバーで保護する方式を説明したが、逆に雄コネクタを回路基板上に固定、カバーで保護するよう変更しても何ら支障は無いし、上述した実施の形態とは異なり、雄コネクタ及び雌コネクタが２対以上、例えば３対であっても構わないことは言うまでも無い。

以上の通り、本発明によれば、雄コネクタを雌コネクタから取り外した状態においても、異物の侵入を効果的に抑止することが可能なコネクタを提供することが可能となる。

１ 雄コネクタ
２ 雌コネクタ
２１ 端子ピン
２２ 開口面
３ 回路基板
３１ リードパターン
４ 支持板
４１ ストッパー
４２ バネ部材
４３ レール
４３１ 係合凸部
５ カバー
５１ 斜面
５２ 係合凹部
５３ 係合爪部
６ 導線
７ 電池

Claims (4)

1. 金属端子と、前記金属端子を覆う絶縁材料からなるハウジングとを備えた雄コネクタと、
   前記雄コネクタにおける金属端子と対応して接触導通する金属端子と、当該金属端子を覆う絶縁材料からなり、前記雄コネクタにおけるハウジングと係合可能に形成されたハウジングを備えた雌コネクタと、
   前記雄コネクタ及び雌コネクタの非係合時において、前記雄コネクタ又は雌コネクタのいずれか一方における金属端子のうち、少なくとも一部を保護する保護部材とを備え、
   前記保護部材は前記雄コネクタ又は雌コネクタによる押圧により、前記保護された金属端子の一部を露出させるとともに、当該保護部材に連結された弾性体を圧縮変形し、
   前記雄コネクタ又は雌コネクタによる押圧を解除した後、前記弾性体の復元力により、前記金属端子の一部を保護する位置に復帰するよう構成されたコネクタ構造であって、
   前記雄コネクタ又は雌コネクタのうち少なくとも一方について２以上のコネクタが相互に論理的等価に配置されるとともに、当該２以上のコネクタのそれぞれに対応する前記保護部材を用いた保護構造と
   を備えたことを特徴とする、コネクタ構造。
2. 前記保護部材により保護される金属端子を有するコネクタが基板上に固定されるとともに、
   前記保護部材及び前記弾性体は、前記基板に固定して設けられた支持部材上に形成されたものであることを特徴とする、請求項１記載のコネクタ構造。
3. 前記保護部材及び前記支持部材は互いに係合するレール構造を備え、前記押圧を受けた前記保護部材は、前記弾性体を圧縮変形しながら前記支持部材のレール構造に沿って移動するよう構成されたことを特徴とする、請求項２記載のコネクタ構造。
4. 前記保護部材は、前記レールの長手方向に対して傾きを有する斜面部を有して構成され、前記斜面部に対して前記押圧を加えることにより、前記保護部材が前記支持部材のレール構造に沿って移動可能に構成されたことを特徴とする、請求項３記載のコネクタ構造。
   

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