JP2014146437A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】防水機能およびロック機能を備えたコネクタを提供すること。
【解決手段】カードエッジコネクタ１は、嵌合方向Ｍに沿って回路基板４を受容するコネクタハウジング１０と、コネクタハウジング１０に配置される環状のシールリング２５と、コネクタハウジング１０の前端部に設けられるとともに、コネクタハウジング１０に対してシールリング２５を押さえて保持する嵌合シールリテーナ２０と、を備えている。嵌合シールリテーナ２０は、シールリング２５を押さえるシール押さえ部２１と、回路基板４のモールド部４１を係止するロックアーム２２と、コネクタハウジング１０外周のトンネル部１７に係合されることで、コネクタハウジング１０に対して嵌合方向Ｍと交差する方向に嵌合シールリテーナ２０が変位するのを規制するあおり規制突起２３と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、防水機能を持たせた電気コネクタの嵌合を保持する機構に関する。

カードエッジコネクタは、回路基板上に形成された端子パターンをコンタクトに見立て、回路基板に対して直接導通する構造とされており、一般にオス型とメス型の一対のコンタクトが必要とされる電気コネクタにあって一方のコンタクトを省ける利点を有する。
カードエッジコネクタは、電線に接続された複数のコンタクトと、それらのコンタクトを保持し、回路基板を受容する偏平なハウジングとを備えている（例えば、特許文献１）。
カードエッジコネクタと回路基板は互いに嵌合された状態で機器筐体内に収容されており、特許文献１では、筐体に、コネクタと回路基板との嵌合解除方向の動きを規制する固定爪を形成することにより、嵌合状態を維持している。

特開２０１２−１４２１６４号公報

カードエッジコネクタおよび回路基板は、現状で、機器筐体内に収容して用いられるので被水は想定されていないが、機器筐体に収容せずに、外部環境に露出した状態で使用する場合には、防水機能が必要となる場合がある。さらに、嵌合を維持するロック機能がコネクタの側に必要となる。
そこで、本発明は、防水機能およびロック機能を備えたコネクタを提供することを目的とする。

本発明者は、機器筐体を伴わないカードエッジコネクタおよび回路基板の単独使用について、以下のように検討し、本発明に想到した。
防水機能のためには、端子パターンが形成された部分を除いて回路基板を覆うとともに、回路基板とカードエッジコネクタとの間を封止する嵌合シール部材と、電線が引き出されるコネクタハウジングの後端部で電線の外周を封止する電線シール部材とを設ける必要がある。
ここで、嵌合シール部材（以下、シール部材）を押さえる構造を偏平で薄いコネクタハウジングに設けるのは難しいので、コネクタハウジングに対してシール部材を押さえて保持するシール保持部材も必要となる。

そのシール保持部材に、ロックアームを一体に設けることができる。ロックアームは、シール保持部材から前方に延び、回路基板に形成された被係止部を係止する。
ここで、ロックアームは、一般にコネクタハウジングと一体に形成されており、コネクタハウジング内に回路基板が挿入されるときにロックアームが挿入方向に対してあおられる懸念が少ない。
しかし、コネクタハウジングとは別体のシール保持部材にロックアームが形成されていると、コネクタハウジングとシール保持部材との間の隙間により、コネクタハウジングに対してシール保持部材があおられてしまう。そうしてシール保持部材が浮き上がると、嵌合を保持できないばかりか、防水性が損なわれるおそれがあるため、シール保持部材のあおりを規制する必要がある。

そこでなされた本発明のコネクタは、所定の嵌合方向に沿って嵌合相手を受容するコネクタハウジングと、コネクタハウジングに配置される環状のシール部材と、コネクタハウジングの前端側に設けられるとともに、コネクタハウジングに対してシール部材を押さえて保持するシール保持部材と、を備えている。
そして、本発明は、シール保持部材が、シール部材を押さえる押さえ部と、嵌合相手を係止するロック部と、コネクタハウジングに係合されることで、コネクタハウジングに対して嵌合方向と交差する方向にシール保持部材が変位するのを規制する変位規制部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、変位規制部がコネクタハウジングに係合されることにより、嵌合方向と交差する方向にシール保持部材が変位する（あおられる）のが規制される。これにより、防水機能、および嵌合保持のロック機能を担保できるので、本発明のコネクタは、屋外を含む外部環境で使用することが可能となる。

その上、本発明によれば、コネクタハウジングおよびシール保持部材が別体とされるので、それらの各々に求められる機能に応じて、コネクタハウジングには剛性が高い材料を使用し、シール保持部材には可撓性材料を使用するといった材料選定が容易となる。

本発明のコネクタでは、コネクタハウジングの外周に、嵌合方向に開口する開口部が形成され、変位規制部は、開口部に挿入されることでコネクタハウジングに係合されることが好ましい。
そうすると、コネクタハウジングが開口部に変位規制部を受け入れて拘束するので、シール保持部材が嵌合方向以外のあらゆる方向に変位するのを規制できる。

本発明のコネクタでは、シール保持部材にロック部を片持ち状に支持し、ロック部の支点近傍から後方に向けて突出する突起として変位規制部を形成することができる。
これにより、ロック部および変位規制部をまとまり良く配置できる。

本発明のコネクタは、回路基板を嵌合相手とするカードエッジコネクタに最適である。
そのとき、ロック部は、回路基板にハウジングとして設けられる被覆部を係止する。

本発明によれば、防水機能およびロック機能を備えたコネクタを提供できる。

本発明の実施形態に係る防水型カードエッジコネクタを示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 カードエッジコネクタの分解斜視図である。 嵌合シールリテーナの斜視図である。 モールドにより覆われた回路基板の斜視図である。 カードエッジコネクタおよび回路基板の嵌合状態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＶＩｂ−ＶＩｂ線断面図である。

以下、添付図面に示す実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１〜図３に示すカードエッジコネクタ１は、コネクタハウジング１０の軸線に沿った嵌合方向Ｍに沿って、図５に示す回路基板（プリント基板）４と嵌合される。
以下では、カードエッジコネクタ１において回路基板４と嵌合される側を「前」、その反対側を「後」として説明する。
カードエッジコネクタ１は、コネクタハウジング１０と、コネクタハウジング１０の前端部に設けられる嵌合シールリテーナ２０と、シールリング２５と、コネクタハウジング１０の後端部に設けられる電線シールリテーナ３０と、シール部材３５とを備えている。

コネクタハウジング１０は、電線が接続されるコンタクトを保持する。なお、電線およびコンタクトの図示を省略する。コネクタハウジング１０は、外力からコンタクトを保護するのに足りる高剛性の樹脂材料を用いて、射出成形により一体に形成されている。
コンタクトは、電線に圧着される圧着部と、回路基板４上の端子パターンＰ（図５）に接触導通されるバネ部とを有している。コンタクトは、上下二列に配列されており、回路基板４の表裏に形成される端子パターンＰに対して、列を交互に違えて導通される。

コネクタハウジング１０は、図２に示すように、コンタクトを保持する保持部１２と、保持部１２の前側に設けられる受容部１３と、保持部１２の後側に設けられるシール収容部１４とを備えている。
保持部１２には、コンタクトを収容するキャビティ１２１が形成されている。コンタクトは、このキャビティ１２１に挿入または装着されることで、保持部１２に保持される。

受容部１３は、回路基板４のモールド部４１を受容する（図６）。モールド部４１が受容部１３の奥まで挿入されると、モールド部４１の先端部が保持部１２の前端に突き当てられ、回路基板４の前後方向の位置決めがなされる。
受容部１３の基端内周には、シールリング２５が配置されている。
シール収容部１４は、保持部１２の後端部に配置されるシール部材３５を収容している。

コネクタハウジング１０の外周面１０Ａの前端側には、前端係止突起１５が突設されている。前端係止突起１５は、コネクタハウジング１０の表裏の外周面１０Ａの各々に、幅方向に間隔を設けて２つ形成されている。前端係止突起１５は、その後端側に斜面が形成されるとともに、前端が外周面１０Ａから垂直に起立している。この前端係止突起１５が嵌合シールリテーナ２０の環状係止部２４に嵌ると、コネクタハウジング１０から嵌合シールリテーナ２０が前方に向けて離脱するのが規制される。
また、コネクタハウジング１０の外周面１０Ａの後端側には、複数の後端係止突起１６が突設されている。後端係止突起１６は、その前端側に斜面が形成されるとともに、後端が外周面１０Ａから垂直に起立している。この後端係止突起１６が電線シールリテーナ３０の環状係止部３２に嵌ると、コネクタハウジング１０から電線シールリテーナ３０が後方に向けて離脱するのが規制される。

コネクタハウジング１０の外周面１０Ａには、トンネル部１７が突設されている。トンネル部１７は、コネクタハウジング１０の幅方向に間隔をあけて２つ形成されている。
トンネル部１７の内側は、前後方向（嵌合方向Ｍ）に沿って貫通する開口部１８とされている。この開口部１８に嵌合シールリテーナ２０のあおり規制突起２３が挿入される。
トンネル部１７は、コネクタハウジング１０の外周面１０Ａ上に間隔をおいて対向する屋根１７１と、屋根１７１に連続する一対の側壁１７２とを有している。
コネクタハウジング１０の外周面１０Ａには、剛性を高めるために、前後方向に沿って延びる複数のリブ１９が形成されている。リブ１９は、トンネル部１７を避けて形成されている。

電線シールリテーナ３０は、シール部材３５を後方から覆うとともに、シール部材３５をコネクタハウジング１０に押さえる。電線シールリテーナ３０には、電線が引き出される複数の引き出し孔３１と、後端係止突起１６が嵌る複数の環状係止部３２とが形成されている。
シール部材３５には、電線が挿入される複数の挿入孔３６が形成されている。シール部材３５が電線シールリテーナ３０により押さえられると、挿入孔３６の内壁に電線の外周が密着するとともに、シール部材３５の外周がシール収容部１４の内周に密着する。これにより、コネクタハウジング１０の内部に後端側から水が浸入するのが防止される。

次に、図２および図４を参照し、嵌合シールリテーナ２０の構成について説明する。
嵌合シールリテーナ２０は、樹脂射出成形により一体に形成されている。
嵌合シールリテーナ２０は、コネクタハウジング１０に対してシールリング２５を押さえるシール押さえ部２１を備えており、シールリング２５の浮き上がりを規制する。
また、嵌合シールリテーナ２０は、カードエッジコネクタ１と回路基板４との嵌合を保持するロックアーム２２およびあおり規制突起２３も備えている。つまり、嵌合シールリテーナ２０はロック機能が付加されている。
さらに、シール押さえ部２１の内筒２１Ａが回路基板４のモールド部４１をコネクタハウジング１０内で位置決めするので、嵌合シールリテーナ２０は、回路基板４のガイド機能も有している。

嵌合シールリテーナ２０は、受容部１３にシール押さえ部２１を装着し、前端係止突起１５を環状係止部２４に嵌め込むことで、コネクタハウジング１０の前側に組み付けられている。
シール押さえ部２１は、内筒２１Ａおよび外筒２１Ｂを備えている。内筒２１Ａと外筒２１Ｂは、前端側で繋がっている。内筒２１Ａは、外筒２１Ｂよりも軸方向に長い。外筒２１Ｂには、前端係止突起１５が各々に嵌る複数の環状係止部２４が形成されている。

嵌合シールリテーナ２０がコネクタハウジング１０に組み付けられると、内筒２１Ａが受容部１３の内側に配置され、また、外筒２１Ｂが受容部１３の外側に配置される。内筒２１Ａの先端がシールリング２５を保持部１２の前端に押さえるので、シールリング２５がコネクタハウジング１０から離脱することなく保持される。

ロックアーム２２およびあおり規制突起２３は、外筒２１Ｂに形成された矩形板状のベース２６に一体に形成されている。ベース２６は、嵌合シールリテーナ２０の幅方向中央に位置している。
ベース２６およびベース２６に形成されるロックアーム２２およびあおり規制突起２３は、嵌合シールリテーナ２０の表側に形成されているが、裏側にも形成することができる。

ロックアーム２２は、ベース２６に設けられた支持部２７によりベース２６上に片持ち状に支持されている。ロックアーム２２の支持部２７よりも後端側には、解除操作部２２Ｂが設けられている。ロックアーム２２，支持部２７、および解除操作部２２Ｂは一体に形成されている。
支持部２７は、ベース２６から面外方向に立ち上がり、ロックアーム２２の幅方向両側を支持している。

解除操作部２２Ｂは、カードエッジコネクタ１と回路基板４との嵌合解除の際にコネクタハウジング１０の外周面１０Ａに向けて押し下げられる。
ベース２６の幅方向両側には、前後方向に沿って壁体２８が形成されている。壁体２８は、ベース２６からロックアーム２２と同等の位置まで立ち上がり、ロックアーム２２を外力による破損から保護する。

あおり規制突起２３は、ベース２６の後端部から、嵌合方向Ｍに沿って後方に向けて突出している。あおり規制突起２３は、一対の支持部２７の各々の近傍に設けられている。
あおり規制突起２３がトンネル部１７の開口部１８に挿入されると、トンネル部１７によりあおり規制突起２３の変位が、開口部１８の開口する方向である嵌合方向Ｍを除いては規制される。
本実施形態は、あおり規制突起２３がトンネル部１７に係合されることにより、嵌合シールリテーナ２０のあおりが規制される点に最も大きな特徴を有する。
仮に、環状係止部２４および前端係止突起１５のみによって嵌合シールリテーナ２０がコネクタハウジング１０に係止されているとすると、環状係止部２４および前端係止突起１５は、あおり方向（嵌合方向Ｍに交差する方向）への変位に対しては係止力が十分でないので、コネクタハウジング１０から嵌合シールリテーナ２０が離脱するおそれがある。

図１に座標軸を示す。あおり規制突起２３がトンネル部１７の開口部１８に挿入されると、あおり規制突起２３は、トンネル部１７の屋根１７１および側壁１７２と、外周面１０Ａとによって包囲される。これにより、コネクタハウジング１０の幅方向であるｘ方向、コネクタハウジング１０の高さ方向であるｙ方向、およびｘ、ｙ、ｚ軸の各々の軸周り方向へのあおりが規制される。したがって、嵌合シールリテーナ２０に許容される変位の方向は、嵌合方向Ｍに一致するｚ方向のみに限定される。

さて、回路基板４は、図５に示すように、カードエッジコネクタ１のコンタクトと接触導通される端子パターンＰが形成された基板端部を除いて、樹脂により被覆されている。その回路基板４上の被覆部は、オーバーモールドの手法などにより成形されるモールド部４１とされている。モールド部４１が回路基板４上に密着することで、回路基板４上の回路素子および回路パターンが防水されている。モールド部４１は、種類が異なる樹脂からなる複数の層により形成することもできる。

モールド部４１の外周には、ブロック状の被係止部４２がモールド部４１と一体に成形されている。被係止部４２には、カードエッジコネクタ１のロックアーム２２に係止される段差部４２１と、ロックアーム２２を弾性変形させながら段差部４２１へと案内する斜面４２２と、被係止部４２の幅方向両側に前後方向に沿って形成された一対のガイド壁４２３とが形成されている。

本実施形態のカードエッジコネクタ１に回路基板４を嵌合するときは、図６に示すように、受容部１３に回路基板４を挿入し、モールド部４１の端部を保持部１２の前端に突き当てる。それにより、コンタクトのバネ部が回路基板４の端子パターンＰに接触導通される。
このとき、シールリング２５により受容部１３とモールド部４１との間が封止される。これによって、シールリング２５とシール部材３５との間に位置するコンタクトと端子パターンＰが防水される。

一方、回路基板４が受容部１３に挿入されるのに伴い、ロックアーム２２は、支持部２７を支点として図６（ｂ）の反時計回りに撓む。そして、ロックアーム２２の前端部２２Ａが被係止部４２の斜面４２２を乗り越えて段差部４２１に陥入する。これにより、被係止部４２がロックアーム２２により係止される。
嵌合シールリテーナ２０には、被係止部４２の係止のために十分な可撓性を有する樹脂材料が用いられている。

上記の回路基板４の挿入、およびロックアーム２２の係止に並行して、あおり規制突起２３がトンネル部１７の内側に挿入される。そうしてトンネル部１７とあおり規制突起２３が係合されると、嵌合方向Ｍに対して回路基板４が傾いて挿入されたとしても、嵌合シールリテーナ２０は、あおられてコネクタハウジング１０から離脱することなく、コネクタハウジング１０に確実に係止される。
したがって、嵌合シールリテーナ２０が浮き上がることなく、コネクタハウジング１０の所定位置でシールリング２５を押さえるとともに、嵌合シールリテーナ２０に形成されたロックアーム２２が被係止部４２から外れることなく嵌合が保持される。

以上で説明したように、本実施形態によれば、あおり規制突起２３がトンネル部１７に係合されることにより、コネクタの挿抜時や、外力が加わったときの嵌合シールリテーナ２０のあおりを解消できる。これにより、防水機能、および嵌合保持のロック機能を担保できるので、本実施形態のカードエッジコネクタ１は、機器筐体に収容せずに、屋外を含む外部環境で使用することが可能となる。また、機器筐体から露出する入出力ポートにもカードエッジコネクタ１を使用可能となる。
以上のように、カードエッジコネクタ１を種々の用途に利用できるので、端子パターンＰをコンタクトに代替できるカードエッジコネクタ１の利点と相まって、カードエッジコネクタ１の利用を促進することができる。

ところで、一般のコネクタでは、コネクタハウジングにロックアームが一体に形成される。そうすると、コネクタハウジングには、嵌合相手との接続を良好に維持するための剛性と、ロックアームが被係止部を乗り越えるための可撓性とが要求される。これらの要求は相反するため、コネクタハウジングの材料選定が容易ではない。
これに対して、本実施形態では、コネクタハウジング１０および嵌合シールリテーナ２０が別体とされており、剛性の高いコネクタハウジング１０に嵌合シールリテーナ２０が一体に組み付けられるので、コネクタハウジング１０には剛性が高い材料を使用し、嵌合シールリテーナ２０には可撓性材料を使用するといったことが容易にできる。つまり、コネクタハウジング１０および嵌合シールリテーナ２０の各々に適した材料を選定することで、各々に求められる機能を十分に担保することができる。

以上で述べた以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施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。
変位規制部と、変位規制部が係合されるコネクタハウジングは、種々の形態をとることができる。
例えば、トンネル部１７の開口部１８が貫通孔ではなく、トンネル部１７の後端側が塞がれていてもよい。
また、トンネル部１７の側壁１７２を屋根１７１の幅方向の一方の側のみに形成することもできる。
さらには、側壁１７２を形成せずに、屋根１７１が後端側で外周面１０Ａ上に支持される構造も、本発明は包含する。

本発明は、カードエッジコネクタに限らず、コネクタハウジングの前端部にシール保持部材が設けられる構造に適用できる。

１ カードエッジコネクタ
４ 回路基板
１０ コネクタハウジング
１０Ａ 外周面
１２ 保持部
１３ 受容部
１４ シール包囲部
１５ 前端係止突起
１６ 後端係止突起
１７ トンネル部
１８ 開口部
１９ リブ
２０ 嵌合シールリテーナ（シール保持部材）
２１ シール押さえ部（押さえ部）
２１Ａ 内筒
２１Ｂ 外筒
２２ ロックアーム（ロック部）
２２Ａ 前端部
２２Ｂ 解除操作部
２３ あおり規制突起（変位規制部）
２４ 環状係止部
２５ シールリング（シール部材）
２６ ベース
２７ 支持部
２８ 壁体
３０ 電線シールリテーナ
３１ 引き出し孔
３２ 環状係止部
３５ シール部材
３６ 挿入孔
４１ モールド部（被覆部）
４２ 被係止部
１２１ キャビティ
１７１ 屋根部
１７２ 側壁
４２１ 段差部
４２２ 斜面
４２３ ガイド壁
Ｍ 嵌合方向
Ｐ 端子パターン

Claims (4)

1. 所定の嵌合方向に沿って嵌合相手を受容するコネクタハウジングと、
   前記コネクタハウジングに配置される環状のシール部材と、
   前記コネクタハウジングの前端側に設けられるとともに、前記コネクタハウジングに対して前記シール部材を押さえて保持するシール保持部材と、を備え、
   前記シール保持部材は、
   前記シール部材を押さえる押さえ部と、
   前記嵌合相手を係止するロック部と、
   前記コネクタハウジングに係合されることで、前記コネクタハウジングに対して前記嵌合方向と交差する方向に前記シール保持部材が変位するのを規制する変位規制部と、を有する、
   ことを特徴とするコネクタ。
2. 前記コネクタハウジングの外周には、前記嵌合方向に開口する開口部が形成され、
   前記変位規制部は、前記開口部に挿入されることで前記コネクタハウジングに係合される、
   請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記ロック部は、前記シール保持部材に片持ち状に支持され、
   前記変位規制部は、前記ロック部の支点近傍から後方に向けて突出する突起とされている、
   請求項１または２に記載のコネクタ。
4. 回路基板を前記嵌合相手とするカードエッジコネクタであり、
   前記ロック部は、前記回路基板にハウジングとして設けられる被覆部を係止する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のコネクタ。

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