JP4755539B2 - コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、基板とフレキシブルプリント基板(FPC)等の接続対象物を電気的に導通させるためのコネクタに関する。
特許文献1は、基板とフレキシブルプリント基板(FPC)等の接続対象物を電気的に導通させる金属製(導電性)のコンタクトと、コンタクトを支持する絶縁材料からなるインシュレータと、インシュレータに回転可能に支持したアクチュエータとを備えるコネクタを開示している。このコンタクトは上辺部と下辺部の中間部を連結ばね部で連結したものであり、上辺部及び下辺部の前端部は接続対象物と接触可能であり、コンタクトの上辺部の後端部にはアクチュエータの端部に形成したカム部が接触可能である。
この発明ではアクチュエータが所定のロック位置に回転すると、カム部がコンタクトの下辺部の後端部に形成したカム受入凹部とコンタクトの上辺部の後端部とに回転しながら接触する。すると、コンタクトの上辺部の後端部が初期位置から上方に移動し、これに伴いコンタクトの上辺部の前端部が接続対象物に近づく方向に移動するので、コンタクトの前端部と接続対象物との接触圧力が高くなる。
さらに、アクチュエータがロック位置まで回転すると、コンタクトの上辺部の後端部及びカム受入凹部からカム部に力が及ぶので、アクチュエータにロック位置側への回転モーメント(アクチュエータがロック位置から初期位置に回転復帰するのを阻止する方向の回転モーメント)が発生する。従って、コンタクトの前端部と接続対象物の接触圧力は高い状態に保持される。
特許3484659号公報
特許文献1のコネクタは、アクチュエータが初期位置とロック位置の間を回転するとき、カム部がカム受入凹部と回転接触するが、アクチュエータを繰り返し回転させると、樹脂からなるカム部は金属の打ち抜き加工により形成されているカム受入凹部との繰り返しの摺動により削られ易い。このように削れが生じるとカム部の寸法が小さくなるため、アクチュエータがロック位置まで回転したときにコネクタの上辺部の後端部を所望の位置まで押圧できなくなり、その結果、コネクタの前端部と接続対象物の接触圧力が低下する虞があった。
さらに、カム部の表面にアクチュエータの回転操作時にコネクタと回転接触する凸部を形成することで、アクチュエータの操作性を向上させると共に適度なクリック感を得られるようにし、さらに操作の過程でアクチュエータを任意の回転位置に保持可能にしている。しかし、アクチュエータの回動の際にこの凸部は抵抗となるため、凸部は特に削られ易く、これらの効果が希薄になる虞があった。
本発明の目的は、合成樹脂製のカム部の削れよる変形を抑えることが可能であり、アクチュエータを繰り返し回転操作しても信頼性や作業性が低下することがなく、アクチュエータを確実にロック保持できるコネクタを提供することにある。
本発明のコネクタは、共に導電性の金属材料からなり交互に列状に並ぶ複数の第1のコンタクト及び第2のコンタクトと、該第1及び第2のコンタクトを保持し、かつ接続対象物が挿入される挿入孔を有する合成樹脂材料からなるインシュレータと、該インシュレータにアンロック位置とロック位置との間を回転可能として支持されたアクチュエータと、該アクチュエータの上記インシュレータ側の端部に形成された、該アクチュエータが上記ロック位置まで回転したときに上記第1及び第2のコンタクトを押圧して上記接続対象物に接触させる合成樹脂製のカム部と、を備えるコネクタにおいて、上記第1のコンタクトと第2のコンタクトの一方に第1の回転接触面を形成し、上記インシュレータに、上記アクチュエータが上記アンロック位置とロック位置の間を回転するときに上記第1の回転接触面が回転接触する第1の被接触面を形成し、上記カム部の他方のコンタクトと対向する部分に、その底面が対向離間面を構成する凹部を形成し、上記他方のコンタクトに、上記アクチュエータが上記アンロック位置とロック位置近傍の間を回転するときに上記対向離間面が対向しながら接触せずに相対回転する第2の被接触面を形成したことを特徴としている。
上記第1の被接触面が扁平面であり、上記カム部が、上記アクチュエータが上記ロック位置まで回転したときに該第1の被接触面と面接触する扁平なロック保持面を備えるのが好ましい。
さらに、上記第2の被接触面が扁平面であり、上記カム部が、上記アクチュエータが上記ロック位置まで回転したときに該第2の被接触面と面接触する扁平なロック保持面を備えるのが好ましい。
上記第1のコンタクトを上記挿入孔側から上記インシュレータに装着されるコンタクトとし、上記第2のコンタクトを上記インシュレータに上記挿入孔とは反対側から装着されるコンタクトとしてもよい。
本発明によると、合成樹脂からなるカム部を金属からなるコンタクトの摺動を極力抑えた上で合成樹脂からなるインシュレータと摺動させているので、アクチュエータを繰り返し回転操作したとしてもカム部の削れを極めて効果的に抑止でき、カム部の形状を保持することができる。これによりカム部の削れに起因する接触圧力の低下(信頼性の低下)やクリック感等の作業性の低下を防止することができ、さらにはアクチュエータをアンロック位置及びロック位置に確実に保持することができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明中の前後の方向は、図1から図4に記載した矢印の方向を基準としている。
コネクタ10は、大きな構成要素としてインシュレータ20、第1のコンタクト40、第2のコンタクト50及びアクチュエータ60を具備している。
インシュレータ20は絶縁性かつ耐熱性の合成樹脂料を射出成形することにより得られたものであり、その底面には基板70が固着してある(図8(a)の仮想線参照。それ以外の図面では省略)。図3及び図4に示すようにインシュレータ20の後半部は前半部21に比べて凹んでおり、インシュレータ20の後半部には後方に向かうにつれて低くなる2つの段部22、段部23が形成してある。段部23の上面は水平面(扁平面)である第1の被接触面24となっている。インシュレータ20の前面にはフレキシブルプリント基板(接続対象物。以下、FPCと省略する)80を挿入するための横長方形の挿入孔25が穿設してある。図8から図11に示すように、挿入孔25の後端は前半部21の後部壁26の直前で終端している。インシュレータ20の挿入孔25の底面には前後方向に延びる多数の有底係合溝27が左右方向に並べて凹設してある。図8から図11に示すように、この有底係合溝27は後部壁26を貫通し段部23の内部にまで達している。さらに、後部壁26及び段部22の上面には、両者に跨ると共にインシュレータ20の内部において対応する有底係合溝27と連通する、有底係合溝27と同数の貫通係合溝28が形成してある。さらに、隣り合う有底係合溝27(貫通係合溝28)の間には挿入孔25の底面の前端から段部23の後端面にまで延びる多数の有底係合溝29が凹設してある。また、インシュレータ20の左右の後部側壁30の対向面には支持用凹部31が形成してある。
第1のコンタクト40は導電性の金属材料からなるものであり、側面視で略エ字形をなしている。即ち、共に略前後方向に延びる上辺部41及び下辺部42と、上辺部41と下辺部42の中間部を連結する弾性変形可能な弾性連結部43とを有している。上辺部41の下面の後端部近傍には被押圧面44(被押圧部)が形成してあり、上辺部41の下面の前端部近傍にはFPC80と電気的に導通するための接触凸部(接続部)45が突設してある。下辺部42の上面の接触凸部45と対向する位置にはFPC80と電気的に導通するための接触凸部46が突設してあり、下辺部42の前端部には鉤状導通部47が形成してある。
この第1のコンタクト40は、インシュレータ20の前面(挿入孔25)から各下辺部42を対応する各有底係合溝27に挿入することによりインシュレータ20に固定される。この際、上辺部41及び下辺部42の前半部を挿入孔25内に位置させ、さらに上辺部41の後端部を貫通係合溝28から後方(インシュレータ20の外部)に突出させ、鉤状導通部47をインシュレータ20の底部前端に係合させる。このようにしてインシュレータ20に固定した第1のコンタクト40は、その鉤状導通部47が基板70のランド部に半田付けされることにより基板70と電気的に導通する(図8(a)参照)。
第2のコンタクト50は導電性の金属材料からなるものであり、側面視で略エ字形をなしている。即ち、共に略前後方向に延びる上辺部51及び下辺部52と、上辺部51と下辺部52の中間部を連結する弾性変形可能な弾性連結部53とを有している。上辺部51の下面の後端部近傍には被押圧面54(被押圧部)が形成してあり、上辺部51の下面の前端部近傍にはFPC80と電気的に導通するための接触凸部(接続部)55が突設してある。下辺部52の上面の接触凸部55と対向する位置にはFPC80と電気的に導通するための接触凸部56が突設してあり、下辺部52の後端部には鉤状導通部57が形成してある。さらに下辺部52の上面の後端部近傍には水平面(扁平面)である第2の被接触面58が形成してあり、第2の被接触面58の直後には抜止用突部59が突設してある。
この第2のコンタクト50は、インシュレータ20の後面から各上辺部51及び下辺部52を対応する各有底係合溝29に挿入することによりインシュレータ20に固定される。この際、上辺部51と下辺部52の前半部及び弾性連結部53を挿入孔25内に位置させ、さらに鉤状導通部57をインシュレータ20の底部後端に係合させる。第2のコンタクト50をインシュレータ20に固定すると、第1のコンタクト40と第2のコンタクト50の前端部の位置が前後にずれるので、第1のコンタクト40と第2のコンタクト50はいわゆる千鳥形状を構成する。そして、このようにしてインシュレータ20に固定した第2のコンタクト50は、その鉤状導通部57が基板70のランド部に半田付けされることにより基板70と電気的に導通する(図8(a)参照)。さらに第2のコンタクト50をインシュレータ20に固定すると、第2のコンタクト50の第2の被接触面58とインシュレータ20の第1の被接触面24が側面視で同一平面上に位置する。
アクチュエータ60は耐熱性の合成樹脂材料を射出成形して得られたものであり、左右方向に延びる操作部61と、操作部61の下面から下方に延びる左右に並んだ複数の連結片62と、各連結片62の下端に連設した左右方向に延びるカム部63と、カム部63の左右の側面に突設した支持軸64と、を有している。カム部63にはその全長に渡って扁平なロック保持面65が形成してある。さらにカム部63のロック保持面65と反対側の部分はカム部63の全長に渡って形成した押圧用曲面66となっている。
カム部63の操作部61と反対側の端面の第2のコンタクト50と対向する部分には、図7から図11に示すように凹部67が形成してある。カム部63の操作部61と反対側の端面の凹部67が形成されていない部分にはアンロック保持面68aが形成してあり、ロック保持面65とアンロック保持面68aの間の角部には曲面からなる第1の回転接触面69aが形成してある。一方、各凹部67の底面は対向離間面68bとなっており、ロック保持面65と対向離間面68bとをつなぐ角部には曲面からなる第2の回転接触面69bが形成してある。
アクチュエータ60は、左右の支持軸64をインシュレータ20の左右の支持用凹部31にそれぞれ係合することにより、インシュレータ20に支持軸64回りに回転可能に支持される。隣り合う連結片62の間の隙間には、対応する第1のコンタクト40の上辺部41の後端部と第2のコンタクト50の上辺部51の後端部が相対移動可能に挿通する。このように左右の支持軸64を左右の支持用凹部31に係合すると、図8(b)に示すように第2のコンタクト50の抜止用突部59がカム部63の直後に位置するので、左右の支持軸64が左右の支持用凹部31から抜け出すのが防止される。さらに、カム部63の各アンロック保持面68a及び第1の回転接触面69aがインシュレータ20の各第1の被接触面24と対向し、かつカム部63の各凹部67(対向離間面68b及び第2の回転接触面69b)が各第2のコンタクト50の第2の被接触面58とそれぞれ対向する。
アクチュエータ60は図1、図8及び図9に示す、インシュレータ20に対して略起立するアンロック位置と、アンロック位置から後方に回転した図11に示すロック位置との間を回転可能である。
次に以上構成のコネクタ10の動作について図8から図11を参照しながら説明する。
図8に示す状態、即ちインシュレータ20の挿入孔25にFPC80が挿入されておらず、かつアクチュエータ60がアンロック位置に位置するとき、アクチュエータ60のアンロック保持面68aが第1の被接触面24及び第2の被接触面58に面接触し、かつ、カム部63のロック保持面65及び第1の回転接触面69aが抜止用突部59と係合するので、アクチュエータ60はアンロック位置に保持される。この状態でFPC80をインシュレータ20の挿入孔25に前方から挿入すると、図9に示すように挿入孔25の内部においてFPC80が第1のコンタクト40の上辺部41と下辺部42の前端部の間及び第2のコンタクト50の上辺部51と下辺部52の前端部の間に進入する。
FPC80挿入時に仮保持をしたい場合は、図8に示す第1のコンタクト40と第2のコンタクト50の自由状態において、接触凸部45と接触凸部46の間隔及び接触凸部55と接触凸部56の間隔をFPC80の厚みより狭くするLIF(Low Insertion Force)構造とする。この場合は、FPC80が接触凸部45と接触凸部46の間及び接触凸部55と接触凸部56の間に進入すると、図9に示すように弾性連結部43と弾性連結部53が若干弾性変形し上辺部41と上辺部51がそれぞれ弾性連結部43と弾性連結部53を中心に図9の時計方向に僅かに回転する。そして、第1のコンタクト40の接触凸部45、接触凸部46と第2のコンタクト50の接触凸部55、接触凸部56がFPC80の上下両面に当接することにより、第1のコンタクト40と第2のコンタクト50を介してFPC80を仮保持することができる。
また、FPC80の挿入力を無負荷にしたい場合は、ZIF(Zero Insertion Force)構造とする。この場合は図8に示す第1のコンタクト40と第2のコンタクト50の自由状態で、接触凸部45と接触凸部46の間隔及び接触凸部55と接触凸部56の間隔をFPC80の厚みより大きくすることで、FPC80の無負荷での挿入が可能となる。
さらにFPC80の仕様により、電気的接続を上面側(接触凸部45、55)または下面側(接触凸部46、56)のみ、あるいは上下両面側において行うことが可能である。
この状態で操作部61を摘んでアクチュエータ60を支持軸64を中心としてロック位置側(後方)に回転させると、図10に示すようにカム部63が回転する。
このとき図10(a)に示すように、カム部63の押圧用曲面66が上辺部41の被押圧面44に回転接触するので上辺部41が弾性連結部43を中心に反時計方向に回転する。そのため、接触凸部45及び接触凸部46とFPC80の接触圧力が高まり、第1のコンタクト40とFPC80の導通状態が確実になる。このとき、カム部63の各第1の回転接触面69aが対向するインシュレータ20の各第1の被接触面24にそれぞれ回転接触する。
同様に図10(b)に示すように、カム部63の押圧用曲面66が上辺部51の被押圧面54に回転接触することにより上辺部51が弾性連結部53を中心に反時計方向に回転する。そのため、接触凸部55及び接触凸部56とFPC80の接触圧力がさらに高まり、第2のコンタクト50とFPC80の導通状態が確実になる。このとき、カム部63の各対向離間面68bは対向する第2のコンタクト50の第2の被接触面58には接触せず、かつ各第2の回転接触面69bは図11のロック位置に達する直前に対向する各第2の被接触面58に僅かだけ回転接触する。
この回動操作により、FPC80に形成されたパターン(不図示)と対応する各接触凸部45、46、55、56とがそれぞれ導通する。
図11に示すようにアクチュエータ60がロック位置に達すると、カム部63の押圧用曲面66が上辺部41の被押圧面44の後端部及び上辺部51の被押圧面54の後端部と面接触状態で係合する。さらに、カム部63のロック保持面65がインシュレータ20の第1の被接触面24及び下辺部52の第2の被接触面58と面接触状態で係合するので、アクチュエータ60はロック位置に保持される。このとき、各段部23の第1の被接触面24及び各被押圧面44からカム部63に、第1の被接触面24と各被押圧面44を結ぶ直線方向(図11においては上下方向)の反力が掛かり、かつ、各被押圧面54及び各第2の被接触面58からカム部63に、被押圧面54と第2の被接触面58を結ぶ直線方向の反力が掛かる。しかし、インシュレータ20の第1の被接触面24及び第2のコンタクト50の第2の被接触面58はこれらの反力に直交する水平面なので、これらの反力によりアクチュエータ60をロック位置に確実に保持することができ、振動や衝撃等の外的要因等によりアクチュエータ60がアンロック位置に回転してしまうことを防止できる。また、アクチュエータ60をロック位置まで押し切らない(ロック位置の直前までしか回転させない)等の不完全操作した場合は、各第1のコンタクト40、第2のコンタクト50によるカム部63への反力によりアクチュエータ60にロック位置方向へ回転させる回転モーメントが働き、アクチュエータ60が自動的に正規のロック位置に回転するので、アクチュエータ60の不完全操作を防止できる。
さらに、インシュレータ20(及び第1のコンタクト40)や第2のコンタクト50にカム部63のロック保持面65側の端部を係合させるので、カム部63のロック保持面65、インシュレータ20の第1の被接触面24、及びリアコンタクト50の第2の被接触面58の各形状を直線・平面等に単純化できる。そのため、インシュレータ20、第1のコンタクト40及び第2のコンタクト50の形状精度及び生産性を向上できるとともに、応力等が集中することがないため、強度的な安定性を高めることができる。
さらに、アクチュエータ60がアンロック位置からロック位置まで回転するとき、カム部63の第1の回転接触面69aがインシュレータ20の第1の被接触面24に回転接触するが、カム部63とインシュレータ20を合成樹脂によって成形してあるのでインシュレータ20によってカム部63が摩耗(変形)することは殆どない。また、アクチュエータ60のアンロック位置からロック位置までの回転中に、カム部63の対向離間面68bは金属製である第2のコンタクト50の第2の被接触面58に接触せず、さらに第2の回転接触面69bはロック位置に達する直前に僅かに第2の被接触面58に接触するだけなので、第2のコンタクト50の下辺部52の第2の被接触面58によって生じるカム部63の摩耗(変形)量は極めて小さい。
このようにアクチュエータ60を繰り返し回転操作してもカム部63に摩耗は殆ど生じない。そのため、アクチュエータ60を繰り返し回転操作した場合であっても、アクチュエータ60をロック位置に回転させればカム部63によって上辺部41の接触凸部45、46、55、56とFPC80の接触圧力を確実に維持することができ、さらにアクチュエータ60をロック位置に確実に保持できる。
また、アクチュエータ60をアンロック位置とロック位置との間で回転させるとき、各第1の回転接触面69aが各第1の被接触面24に摺接するので、適度なクリック感を得ることが出来る。
また、カム部63の形状を維持できることから、アクチュエータ60の操作の信頼性及びクリック感等の作業性を維持することができる。
なお、本実施形態では第1のコンタクト40の下辺部42の後端部の上面を段部23で覆い、第2のコンタクト50の下辺部52の上面を露出させている。しかし、第1のコンタクト40の下辺部42の後端部上面を露出させて、第2のコンタクト50の下辺部52の後端部の上面を段部23で覆い、カム部63の各凹部67を各下辺部42と対向する位置に形成する構造にしてもよい。この場合は、下辺部42の後端部の上面に第2の被接触面58に相当する平面を構成し、アクチュエータ60がロック位置に回転したときに、(下辺部52の後端部上面を覆う)段部23の第1の被接触面24にカム部63のロック保持面65を接触させる。
また、接続対象物はFPC以外のもの、例えばフレキシブルフラットケーブル(FFC)であってもよい。
本発明の一実施形態であるコネクタの後方から見た斜視図である。 コネクタの前方から見た斜視図である。 コネクタの後方から見た分解斜視図である。 コネクタの前方から見た分解斜視図である。 アクチュエータがロック位置に位置するときのコネクタの平面図である。 図5のVI−VI矢線に沿う断面図である。 アクチュエータ単品の拡大斜視図である。 (a)FPCが非挿入状態にありかつアクチュエータがアンロック位置にあるときの図1のVIIIa−VIIIa矢線に沿う断面図である。(b)FPCが非挿入状態にありかつアクチュエータがアンロック位置にあるときの図1のVIIIb−VIIIb矢線に沿う断面図である。 (a)FPCが挿入状態にありかつアクチュエータがアンロック位置にあるときの図8(a)と同様の断面図である。(b)FPCが挿入状態にありかつアクチュエータがアンロック位置にあるときの図8(b)と同様の断面図である。 (a)FPCが挿入状態にありかつアクチュエータが回転途中にあるときの図8(a)と同様の断面図である。(b)FPCが挿入状態にありかつアクチュエータが回転途中にあるときの図8(b)と同様の断面図である。 (a)FPCが挿入状態にありかつアクチュエータがロック位置まで回転したときの図8(a)と同様の断面図である。(b)FPCが挿入状態にありかつアクチュエータがロック位置まで回転したときの図8(b)と同様の断面図である。
符号の説明
10 コネクタ
20 インシュレータ
21 前半部
22 23 段部
24 第1の被接触面
25 挿入孔
26 後部壁
27 有底係合溝
28 貫通係合溝
29 有底係合溝
30 後部側壁
31 支持用凹部
40 第1のコンタクト
41 上辺部
42 下辺部
43 弾性連結部
44 被押圧面(被押圧部)
45 46 接触凸部(接続部)
47 鉤状導通部
50 第2のコンタクト
51 上辺部
52 下辺部
53 弾性連結部
54 被押圧面(被押圧部)
55 56 接触凸部(接続部)
57 鉤状導通部
58 第2の被接触面
59 抜止用突部
60 アクチュエータ
61 操作部
62 連結片
63 カム部
64 支持軸
65 ロック保持面
66 押圧用曲面
67 凹部
68a アンロック保持面
68b 対向離間面
69a 第1の回転接触面
69b 第2の回転接触面
70 基板
80 FPC(接続対象物)


Claims (4)

  1. 共に導電性の金属材料からなり交互に列状に並ぶ複数の第1のコンタクト及び第2のコンタクトと、
    該第1及び第2のコンタクトを保持し、かつ接続対象物が挿入される挿入孔を有する合成樹脂材料からなるインシュレータと、
    該インシュレータにアンロック位置とロック位置との間を回転可能として支持されたアクチュエータと、
    該アクチュエータの上記インシュレータ側の端部に形成された、該アクチュエータが上記ロック位置まで回転したときに上記第1及び第2のコンタクトを押圧して上記接続対象物に接触させる合成樹脂製のカム部と、を備えるコネクタにおいて、
    上記第1のコンタクトと第2のコンタクトの一方に第1の回転接触面を形成し、
    上記インシュレータに、上記アクチュエータが上記アンロック位置とロック位置の間を回転するときに上記第1の回転接触面が回転接触する第1の被接触面を形成し、
    上記カム部の他方のコンタクトと対向する部分に、その底面が対向離間面を構成する凹部を形成し、
    上記他方のコンタクトに、上記アクチュエータが上記アンロック位置とロック位置近傍の間を回転するときに上記対向離間面が対向しながら接触せずに相対回転する第2の被接触面を形成したことを特徴とするコネクタ。
  2. 請求項1記載のコネクタにおいて、
    上記第1の被接触面が扁平面であり、
    上記カム部が、上記アクチュエータが上記ロック位置まで回転したときに該第1の被接触面と面接触する扁平なロック保持面を備えるコネクタ。
  3. 請求項1または2記載のコネクタにおいて、
    上記第2の被接触面が扁平面であり、
    上記カム部が、上記アクチュエータが上記ロック位置まで回転したときに該第2の被接触面と面接触する扁平なロック保持面を備えるコネクタ。
  4. 請求項1から3のいずれか1項載のコネクタにおいて、
    上記第1のコンタクトを上記挿入孔側から上記インシュレータに装着されるコンタクトとし、上記第2のコンタクトを上記インシュレータに上記挿入孔とは反対側から装着されるコンタクトとしたコネクタ。

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