JP2019220409A - 電気コネクタ及び電気コネクタの製造方法 - Google Patents

電気コネクタ及び電気コネクタの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】良好な電気的特性を得ると共に、端子部材と信号線との接続部に悪影響を与える負荷を取り除くことにより端子部材と信号線との安定した接触を実現すること。【解決手段】電気コネクタ1は、絶縁性の外部絶縁部材20、内部絶縁部材30及び端子ガイド部材40と、接続相手と接続する前方接続部51と、電線100の中心導体102aに接続すると共に中心導体102aに接続した状態で前方接続部51よりも小径の後方接続部52と、を備え、外部絶縁部材20、内部絶縁部材30及び端子ガイド部材40に収容される導電性を有する端子部材50と、後方接続部52の外周面52aの周囲に設けられ、弾性力により端子ガイド部材40に係止されると共に後方接続部52に弾性接触する導電性を有するクリップ部材60と、を有する。【選択図】図4

Description

本発明は、電線に接続する電気コネクタ及び電気コネクタの製造方法に関する。
従来、高周波信号を伝送するために高周波対応の電線に接続される電気コネクタが知られている。このような電気コネクタは、電線の特性インピーダンスと整合されていない場合には高周波信号の反射による伝送効率の低下及びノイズの発生等の不具合を生じるので、このような不具合を抑制するために、特性インピーダンスの整合(マッチング)を図る必要がある。
特許文献1は、高周波対応の電線の信号線が端子の圧着部に圧着されて接続する電気コネクタを開示している。このような従来の電気コネクタの信号線を圧着後の圧着部は、信号線との電気的な接続信頼性を優先するために信号線に強固に圧着されることに伴って、端子の圧着部以外の部分よりも小径になる。このような圧着部の特性インピーダンスは、電線の特性インピーダンスに比べて高くなって電線の特性インピーダンスと不整合となる。これにより、高周波信号の反射による伝送効率の低下及びノイズの発生等の不具合を生じる。
これに対して、従来の電気コネクタは、筒状の金属製スリーブを更に圧着部の上から圧着して圧着部側を大径にすることにより、特性インピーダンスの不整合を解消している。
特開2003−163058号公報
しかしながら、従来の電気コネクタにおいては、筒状の金属製スリーブを更に圧着部の上から圧着する場合に、金属製スリーブと圧着部との電気的な接続信頼性を得られるように、金属製スリーブと圧着部とを強固に圧着する必要があるため、端子の圧着部を塑性変形させてしまう可能性がある。これにより、電線と端子との接続信頼性が低下し、極端な場合には電線が端子の圧着部から脱落してしまうという課題を有する。
本発明の目的は、良好な電気的特性を得ることができると共に、端子部材と信号線との接続部に悪影響を与える負荷を取り除くことにより端子部材と信号線との安定した接触を実現することができる電気コネクタを提供することである。
本発明に係る電気コネクタは、絶縁性のハウジングと、接続相手と接続する前方接続部と、電線の信号線に接続すると共に前記信号線に接続した状態で前記前方接続部よりも小径の後方接続部と、を備え、前記ハウジングに収容される導電性を有する端子部材と、前記後方接続部の外周面の周囲に設けられ、弾性力により前記ハウジングに係止されると共に前記後方接続部に弾性接触する導電性を有する接続部材と、を有する。
本発明に係る電気コネクタの製造方法は、電線に接続する電気コネクタの製造方法であって、接続相手と接続する前方接続部と後方接続部とを備える導電性を有する端子部材の前記後方接続部に前記電線の信号線を接続する工程と、前記後方接続部に前記信号線を接続した前記端子部材を、絶縁性を有するハウジングに収容する工程と、弾性変形可能な導電性を有する接続部材を、前記ハウジングに収容された前記端子部材の前記後方接続部に弾性接触させると共に前記ハウジングに係止させて、前記前方接続部よりも小径の前記後方接続部の外周面の周囲に前記接続部材を設ける工程と、を有する。
後方接続部に信号線を接続した際における後方接続部と後方接続部に接続する接続部材とにより構成される部分の径を、後方接続部の径よりも大径にして、特性インピーダンスの整合を図ると共に、接続部材が後方接続部の外周面に弾性接触することにより、後方接続部に対して信号線との接続に悪影響を及ぼす負荷が加わらない。
本発明によれば、良好な電気的特性を得ることができると共に、端子部材と信号線との接続部に悪影響を与える負荷を取り除くことにより端子部材と信号線との安定した接触を実現することができる。
本発明の実施形態に係る電気コネクタの斜視図である。 図1のA−A断面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタのクリップ部材を挿入した状態の内部の平面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタの一部の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタのクリップ部材を挿入する前の状態の内部の平面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタが備える端子部材の平面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタが備える端子部材の側面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタが備える端子部材の背面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタが備えるクリップ部材の底面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタが備えるクリップ部材の平面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタが備えるクリップ部材の側面図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタが備えるクリップ部材の正面図である。
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態に係る電気コネクタにつき、詳細に説明する。図中、x軸、y軸及びz軸は、3軸直交座標系を成し、y軸の正方向を前方向、y軸の負方向を後ろ方向、x軸方向を左右方向、z軸の正方向を上方向、及びz軸の負方向を下方向として説明する。
<電気コネクタの構成>
本発明の実施形態に係る電気コネクタ1の構成につき、図1から図12を参照しながら、以下に詳細に説明する。
本実施形態に係る電気コネクタ1は、図示しない相手側コネクタと電線100とを接続する。ここで、電線100は、複数本の芯線102の束を1つのシールド部101で被覆した構成を有している。各芯線102は、信号線としての中心導体102aと、中心導体102aを被覆する図示しない絶縁体と、この絶縁体を被覆する図示しないシールド部と、から構成されている。芯線102の数は、ここでは8つを例示する。なお、電気コネクタ1は、上記の芯線102の数及び構成の電線100に接続する場合に限らず、必要に応じた芯線102の数又は高周波信号を伝送可能な上記構成以外の構成の電線に接続することができる。
電気コネクタ1は、シールドケース10と、外部絶縁部材20と、内部絶縁部材30と、端子ガイド部材40と、端子部材50と、クリップ部材60と、を有している。外部絶縁部材20と、内部絶縁部材30と、端子ガイド部材40と、は絶縁性のハウジングを構成している。
なお、図4から図12に記載されているx軸、y軸及びz軸は、説明の便宜上、端子ガイド部材40の上面に収容される端子部材50及びクリップ部材60の方向を示しており、端子ガイド部材40の下面に収容される端子部材50及びクリップ部材60については上下及び左右の方向が逆になる。
シールドケース10は、導電性を有する材料によって形成されている。シールドケース10は、内部絶縁部材30を収容して保持していると共に外部絶縁部材20に収容されている。シールドケース10は、電線100のシールド部101に接続している。
外部絶縁部材20は、絶縁性を有する材料によって形成されている。外部絶縁部材20は、内部絶縁部材30を収容したシールドケース10を収容して保持している。
内部絶縁部材30は、絶縁性を有する材料によって形成されている。内部絶縁部材30は、外表面がシールドケース10により覆われていると共に、内部に端子ガイド部材40を収容して保持している。内部絶縁部材30は、前端に開口して端子部材50を外部に露出させる挿入孔31を有している。
端子ガイド部材40は、絶縁性を有する材料によって形成されている。端子ガイド部材40には、左右の側面から突出すると共に内部絶縁部材30の図示しない係合孔に係合して内部絶縁部材30に対して端子ガイド部材40を保持させる係合突起42が設けられている。端子ガイド部材40は、前端と後端との間で前後方向に延設されると共に端子部材50を位置決めして保持するガイド溝41を有している。
ガイド溝41は、端子ガイド部材40の上面及び下面において左右方向に所定間隔で設けられており、接続する電線100の芯線102の数と同一の数だけ設けられている。ガイド溝41は、前端が挿入孔31の後方に位置している。ガイド溝41は、左右方向に幅広の前方幅広部411と、前方幅広部411の後方に設けられると共に左右方向に幅広な後方幅広部412と、前方幅広部411の前端に設けられた段差部413と、前方幅広部411の後端に設けられた段差部414と、を備えている。後方幅広部412は、前方幅広部411よりも幅広になっており、後方接続部52とクリップ部材60とを収容している収容部である。
端子部材50は、導電性を有する材料によって形成されている。端子部材50は、前方接続部51と、後方接続部52と、連結部53と、係止部54と、係止部55と、を備えている。
前方接続部51は、筒状であると共に相手側コネクタの導電端子等の図示しない接続相手と接続し、二股部511と、側端部512と、溝513と、を備えている。
二股部511は、前方接続部51の前方に設けられており、二股に分岐した形状を有している。側端部512は、溝513を介して互いに対向している。溝513は、前方接続部51の側端部512が互いに対向することにより設けられており、前方接続部51の前端から後端まで延設されている。
後方接続部52は、図8に示すように、前後方向に貫通する貫通孔521を備えている。後方接続部52には、貫通孔521に挿通された電線100の各芯線102の中心導体102aが圧着されて接続している。後方接続部52は、図4に示すように、中心導体102aに接続した状態で前方接続部51よりも小径になっている。後方接続部52の外周面52aのうちの露出面52bは、クリップ部材60の開放部63から露出している。なお、中心導体102aが圧着された後方接続部52の後方から見た形状は、図4に示す形状に限らず、真円形状又は図4に示す形状以外の略円形状であればよい。
連結部53は、前方接続部51と後方接続部52とを連結している。
係止部54は、前方接続部51から側方に突出していると共に前端が左右方向に平行になっており、前方幅広部411の段差部413に係止されている。
係止部55は、係止部54よりも後方において前方接続部51から側方に突出していると共に後端が左右方向に平行になっており、前方幅広部411の段差部414に係止されている。係止部54の前端と係止部55の後端との長さは、前方幅広部411の前後方向の長さよりも若干大きくなっている。
クリップ部材60は、導電性を有する材料によって形成されていると共に、全体的に弾性変形可能になっている。クリップ部材60は、後方幅広部412に収容されていると共に、後方接続部52の外周面52aの周囲に設けられている。クリップ部材60は、クリップ方式で後方接続部52に装着され、自身の弾性力により端子ガイド部材40の後方幅広部412の内壁に係止されていると共に、後方接続部52の外周面52aに弾性接触する接続部材である。クリップ部材60は、挟持片61と、係止片62と、開放部63と、を備えている。
挟持片61は、前後方向と直交する平面(x−z平面)で切断した断面の形状が略コの字状であると共に後方接続部52の全体を収容しており、後方接続部52の外周面52aを左右から挟持している。挟持片61は、弾性接続部611と、突出部612と、当接接続部613と、押圧部614と、貫通孔615と、を備えている。
弾性接続部611は、後方接続部52の外周面52aの左右に弾性接触している。
突出部612は、外周面52aに対向して設けられると共に、外周面52aから離れる方向に突出している。
当接接続部613は、一対の突出部612の間に設けられている。当接接続部613は、外周面52aのうちの開放部63から露出する露出面52bの反対面52c(図4参照)に当接して接続している。
押圧部614は、後方から見て中心導体102aの中心を通るy−z平面と平行な仮想線に対して、左右対称となるように一対設けられており、クリップ部材60の後方幅広部412に対する収容方向(図4において下方)と反対方向(図4において上方)に直線状に突出している。押圧部614の突出方向(図4において上方)の先端部(図4において上端部)は、突出部612の突出方向の先端部とx−z平面又は同一のy−z平面と平行な同一の平面上に位置している。
貫通孔615は、板厚方向に貫通していると共に挟持片61の前後方向の中央において前後方向に延設されており、押圧部614を切り起こして形成した際に形成されたものである。
係止片62は、挟持片61の後方幅広部412への収容方向の先端61aから外方に折り返された後に挟持片61に対向して内方に向けて延設されている延設部621と、延設部621の延設方向の先端から外方に向けて延設されている延設部622と、延設部622の延設方向の先端に設けられると共に端子ガイド部材40の後方幅広部412の内壁に係止される係止部623と、を備えている。
開放部63は、クリップ部材60の内部に端子部材50を収容可能なようにクリップ部材60の内部を外部に開放している。
<電気コネクタの製造方法>
本発明の実施形態に係る電気コネクタ1の製造方法につき、以下に詳細に説明する。
まず、端子部材50の後方接続部52の貫通孔521に対して電線100の各芯線102の中心導体102aを挿通した状態で、後方接続部52を圧着することにより後方接続部52に中心導体102aを固定して中心導体102aと端子部材50とを接続する。
次に、中心導体102aを接続した端子部材50を端子ガイド部材40のガイド溝41に収容して、係止部54を前方幅広部411の段差部413に係止すると共に係止部55を前方幅広部411の段差部414に係止し、更に後方接続部52を後方幅広部412に収容して図5に示す状態にする。
次に、後方幅広部412とクリップ部材60とを位置合わせした後に、クリップ部材60の押圧部614の突出方向の先端部を図示しない冶具等で突出方向と反対方向(図4において下方)に押圧することにより、クリップ部材60を後方幅広部412内に収容していく。この際に、クリップ部材60の突出部612等の押圧部614以外を押圧せずに押圧部614を押圧することにより、クリップ部材60の変形を防ぐことができるため電気コネクタ1の電気的性能の低下を防ぐことができる。また、後方から見て中心導体102aの中心を通るy−z平面と平行な仮想線に対して、左右対称となるように一対設けられた突出部612を、この仮想線に沿って押圧するため、後方幅広部412に対してクリップ部材60が斜めに収容されないようにすることができる。
次に、当接接続部613が後方接続部52に当接するまで後方幅広部412に対するクリップ部材60の収容を継続して、挟持片61の内部に後方接続部52を収容することにより、クリップ部材60の挟持片61が後方接続部52に押圧されて左右に拡径すると共に、挟持片61の弾性復帰力により挟持片61が後方接続部52に弾性接触する。また、係止片62の係止部623が後方幅広部412の内壁により押圧されて延設部621及び延設部622が内方に弾性変形すると共に、係止片62の係止部623が後方幅広部412の内壁に係止されることにより、端子部材50及びクリップ部材60を端子ガイド部材40に仮固定した図3に示す状態になる。
これにより、クリップ部材60を後方接続部52に圧着して接続させることなく弾性接続させることにより、中心導体102aと後方接続部52との安定した接続を得ることができると共に接続性能や圧着強度を劣化させないようにすることができ、加工設備を簡単にすることができるため製造コストを低減することができる。また、クリップ部材60に後方接続部52を収容する際のストッパ部と、クリップ部材60と後方接続部52とを電気的に接続する接続部と、を当接接続部613で兼用することにより、クリップ部材60を簡易な構成にすることができ、製品コスト又は製造コストを低減することができる。
また、図3に示す仮固定した状態において、図4に示すように、後方接続部52の全体を挟持片61の内部に収容することにより、弾性接続部611と先端61aとの距離を長くすることができるため、クリップ部材60が浮き上がって後方幅広部412から脱落してしまうことを確実に防ぐことができる。また、挟持片61を後方接続部52の全体を内部に収容できる長さにすることにより、先端61aから係止部623までの長さを長くすることができることにより、後方幅広部412内に係止部623を係止させる際の弾性力を大きくすることができるため、係止部623を後方幅広部412内に確実に係止させることができる。
次に、端子部材50及びクリップ部材60を仮固定した端子ガイド部材40を内部絶縁部材30に挿入すると共に、端子ガイド部材40の係合突起42を内部絶縁部材30の図示しない係合孔に係合することにより、端子ガイド部材40を内部絶縁部材30に固定する。これにより、内部絶縁部材30に仮固定された端子部材50及びクリップ部材60は、ガイド溝41が内部絶縁部材30の内壁によって塞がれることにより、内部絶縁部材30から脱落することなく内部絶縁部材30に収容される。
次に、端子ガイド部材40を固定した内部絶縁部材30を、外部絶縁部材20に挿入して図示しない固定機構によって外部絶縁部材20に固定する。
次に、外部絶縁部材20の外表面を覆うようにシールドケース10を取り付けることにより、電気コネクタ1の製造及び組み立てを終了する。
<電気コネクタの電気的特性>
本発明の実施形態に係る電気コネクタ1の電気的特性につき、図4を参照しながら、以下に詳細に説明する。
端子部材50の後方接続部52の外周面52aの周囲に後方接続部52に弾性接触するクリップ部材60を設けることにより、後方接続部52側の径を後方接続部52の径R1よりも大きいクリップ部材60の径R2にすることができる。これにより、後方接続部52側の径R2と前方接続部51の径R3との差を小さくすることができるため、クリップ部材60によって後方接続部52の断面調整を行うことができ、電気コネクタ1全体の特性インピーダンスの整合を図ることができる。
前方接続部51の径R3に応じてクリップ部材60の突出部612の突出量を調整して径R2を調整することにより、前方接続部51の径R3の大きさに応じて、後方接続部52側の径R2と前方接続部51の径R3との差を小さくすることができ、電気コネクタ1全体の特性インピーダンスの整合を図ることができる。また、クリップ部材60に当接接続部613を設けた場合であっても、突出部612を設けることにより、後方接続部52側の径R2を大きくすることができる。
このように、本実施形態によれば、後方接続部52の外周面52aの周囲に設けられ、弾性力により端子ガイド部材40に係止されると共に後方接続部52に弾性接触する導電性を有するクリップ部材60を設けることにより、良好な電気的特性を得ることができると共に、端子部材と信号線との接続部に悪影響を与える負荷を取り除くことにより端子部材と信号線との安定した接触を実現することができる。
本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
具体的には、上記実施形態において、クリップ部材60に突出部612を設けたが、クリップ部材に突出部を設けずに、クリップ部材の突出部を設けている部分を平坦な構成にしてもよい。
また、上記実施形態において、クリップ部材60に当接接続部613を設けたが、当接接続部613を無くしてもよい。この場合には、クリップ部材の当接接続部を設けていた部分を、後方接続部52に当接させるか又は後方接続部52と所定の距離を設けて対向するようにする。
また、上記実施形態において、後方接続部52と接続する接続部材をクリップ形状のクリップ部材60とする場合に限らず、後方接続部52の外周面52aの周囲に設けられ、弾性力により端子ガイド部材40に係止されると共に外周面52aに弾性接触することができれば後方接続部52と接続する接続部材はどのような形状であってもよい。
また、上記実施形態において、後方接続部52と中心導体102aとは、圧着されて接続する場合に限らず、前方接続部51の径よりも小さい径となる圧着以外の接続方式で接続されていてもよい。
また、上記実施形態において、端子ガイド部材40の上面及び下面にガイド溝41を設けて芯線102を配列したが、端子ガイド部材の上面及び下面の何れか一方のみにガイド溝を設けて芯線102を配列するようにしてもよい。
また、上記実施形態において、挟持片61の内部に後方接続部52全体を収容したが、挟持片の内部に後方接続部52の一部が収容されるようにしてもよい。
また、上記実施形態において、クリップ部材60を後方接続部52の外周面52aに弾性接触させたが、これに限らず、クリップ部材60を後方接続部に弾性接触させることができれば、クリップ部材60を後方接続部の外周面以外の部分に弾性接触させてもよい。
本発明は、電線に接続する電気コネクタ及び電気コネクタの製造方法に好適である。
1 電気コネクタ
10 シールドケース
20 外部絶縁部材
30 内部絶縁部材
40 端子ガイド部材
41 ガイド溝
42 係合突起
50 端子部材
51 前方接続部
52 後方接続部
52a 外周面
53 連結部
54 係止部
55 係止部
60 クリップ部材
61 挟持片
61a 先端
62 係止片
63 開放部
100 電線
101 シールド部
102 芯線
102a 中心導体
411 前方幅広部
412 後方幅広部
413 段差部
414 段差部
511 二股部
512 側端部
513 溝
521 貫通孔
611 弾性接続部
612 突出部
613 当接接続部
614 押圧部
615 貫通孔
621 延設部
622 延設部
623 係止部

Claims (7)

  1. 絶縁性のハウジングと、
    接続相手と接続する前方接続部と、電線の信号線に接続すると共に前記信号線に接続した状態で前記前方接続部よりも小径の後方接続部と、を備え、前記ハウジングに収容される導電性を有する端子部材と、
    前記後方接続部の外周面の周囲に設けられ、弾性力により前記ハウジングに係止されると共に前記後方接続部に弾性接触する導電性を有する接続部材と、
    を有することを特徴とする電気コネクタ。
  2. 前記接続部材は、
    前記外周面に弾性接触する弾性接続部と、前記外周面に対向して設けられると共に前記外周面から離れる方向に突出する突出部と、を備える、
    ことを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ。
  3. 前記接続部材は、
    内部に前記端子部材を収容可能なように前記内部を外部に開放する開放部を備え、
    前記突出部は、
    前記外周面のうちの前記開放部から外部に露出する露出面の反対面に当接する当接部を備える、
    ことを特徴とする請求項2記載の電気コネクタ。
  4. 前記後方接続部は、
    前記信号線が圧着されている、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の電気コネクタ。
  5. 前記ハウジングは、
    前記接続部材を収容する収容部を備え、
    前記接続部材は、
    前記収容部に対する収容方向と反対方向に直線状に突出する押圧部を備える、
    ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の電気コネクタ。
  6. 前記接続部材は、
    前記後方接続部の全体を収容すると共に前記後方接続部を左右から挟持することにより前記後方接続部に弾性接触する挟持片と、前記挟持片の先端から外方に折り返されて前記挟持片に対向すると共に前記ハウジングに係止される係止片と、を備える、
    ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の電気コネクタ。
  7. 電線に接続する電気コネクタの製造方法であって、
    接続相手と接続する前方接続部と後方接続部とを備える導電性を有する端子部材の前記後方接続部に前記電線の信号線を接続する工程と、
    前記後方接続部に前記信号線を接続した前記端子部材を、絶縁性を有するハウジングに収容する工程と、
    弾性変形可能な導電性を有する接続部材を、前記ハウジングに収容された前記端子部材の前記後方接続部に弾性接触させると共に前記ハウジングに係止させて、前記前方接続部よりも小径の前記後方接続部の外周面の周囲に前記接続部材を設ける工程と、
    を有することを特徴とする電気コネクタの製造方法。
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