JP6377467B2 - 電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、電気コネクタの端子を抜け止めするリテーナの改良に関する。

コネクタハウジング（以下、単にハウジング）のキャビティに収容される端子を抜け止めするリテーナを備えた電気コネクタ（以下、単にコネクタ）が知られている。このコネクタは、リテーナが、端子との干渉を避ける仮係止位置と端子と干渉する本係止位置との間で移動可能に装着され、本係止位置において、端子がハウジングから抜け出るのを阻止する。通常、コネクタは、リテーナがこの仮係止位置に置かれた状態で、製造元からユーザに納入され、ユーザにおいてリテーナを仮係止位置から本係止位置に移動する操作がなされる。例えば、端子を挿入するキャビティを変更する等といった理由により、仮係止位置から本係止位置に移動されたリテーナが、本係止位置から仮係止位置に操作され、さらに、仮係止位置から本係止位置に操作されることがしばしばある。

リテーナを備えるコネクタは、仮係止位置においてリテーナとハウジングを係止するロック構造と、本係止位置においてリテーナとハウジングを係止するロック構造を備えている。
本係止位置におけるロック構造としては、リテーナに設けられる突出量の小さい係止突起とハウジング側に形成される係止突起を互いに係止させる構造（例えば、特許文献１）と、リテーナに一体的に形成される片持ち梁状のアームに設けられる係止突起とを備え、このリテーナ側の係止突起とハウジング側の係止突起を互いに係止させる構造（例えば、特許文献２）が知られている。

特開平５−１４４４９９号公報 特開２００３−２２９１９７号公報

特許文献１に開示されるような突出量の小さい係止突起を備える構造は、係止突起が一体的に形成される部材の剛性が高い。そのために、リテーナ側の係止突起とハウジング側の係止突起が強い力で接触するので、リテーナの仮係止位置と本係止位置の間の操作を繰り返していると、双方の先端が削れてしまう。そうすると、リテーナを必要な力でハウジングに係止できなくなることがある。
片持ち梁状のアームを用いる構造は、リテーナ側の係止突起がハウジング側の係止突起と接触して乗り越える際にアームが撓むので、係止突起同士が接触する力が軽減される結果、双方の突起が削れるのを防止できる。しかし、この構造は、仮係止位置と本係止位置の間の操作する際に片持ち梁状のアームを撓ませるのに必要な操作力が大きいので、操作性が劣る。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、片持ち梁状のアームを有するリテーナを用いながらも、リテーナを小さい力で操作できるコネクタを提供することを目的とする。

本発明は、端子が挿入される複数のキャビティを備えるコネクタハウジングと、仮係止位置と本係止位置の間を移動可能に前記コネクタハウジングに保持され、本係止位置において端子を抜け止めするリテーナと、を備える電気コネクタに関し、リテーナが以下の特徴を有している。つまり、本発明に係るリテーナは、仮係止位置において、コネクタハウジングに係止される仮係止突起と、本係止位置において、前記コネクタハウジングに係止される本係止突起と、仮係止突起が自由端側に形成される片持ち梁状の第１弾性梁と、第１弾性梁に両端が支持され、本係止突起が形成される第２弾性梁と、を備え、本係止突起がコネクタハウジングと係合して第２弾性梁が撓むと、第１弾性梁が連動して撓むことを特徴とする。

本発明による電気コネクタは、第１弾性梁と第２弾性梁の二重の撓み構造を備えており、第１弾性梁と第２弾性梁の剛性を個別に設定することができる。したがって、第２弾性梁の剛性を低くすることにより、リテーナの本係止突起がコネクタハウジング側の対応する係止突起を乗り越える際に、リテーナの本係止突起に生ずる応力を第２弾性梁が受けて撓むので、操作力を低減できる。これにより、本係止突起が削れるのを防止できる。

本発明の電気コネクタにおいて、第２弾性梁を、第１弾性梁に長手方向に延びるスリットを設けることにより、第１弾性梁の一部に形成することが好ましい。そうすれば、第２弾性梁を第１弾性梁の寸法の範囲内に形成できるので、リテーナを含めた電気コネクタの寸法を抑えることができる。

また、本発明の電気コネクタにおいて、本係止突起は、仮係止突起が形成される第１弾性梁の側と同じ側に形成されることが好ましい。そうすれば、本係止突起と仮係止突起が同じ側に設けられると、異なる側に設けられるのに比べて、寸法を抑えることができる。

本発明によれば、第１弾性梁と第２弾性梁の二重の撓み構造を備えているので、第２弾性梁の剛性を低くすることにより、リテーナの本係止突起がコネクタハウジング側の対応する係止突起を乗り越える際に、リテーナの本係止突起に生ずる応力を第２弾性梁が受けて撓むことができる。したがって、本発明によると、リテーナの操作力を低減して、本係止突起が削れるのを防止できる。

リテーナが装着されている本実施の形態に係るコネクタを示す図である。 リテーナが抜き取られている本実施形態に係るコネクタを示す図である。 図１及び図２のリテーナを単体で示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 リテーナが仮係止位置にいるコネクタを示し、（ａ）はリテーナを含む部分の横断面図、（ｂ）は（ａ）のIVｂ部の拡大図である。 リテーナが本係止位置にいるコネクタを示し、（ａ）はリテーナを含む部分の横断面図、（ｂ）は（ａ）のVｂ部の拡大図である。 リテーナが仮係止位置にいるコネクタを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線矢視断面図である。 リテーナが本係止位置にいるコネクタを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線矢視断面図である。 リテーナがハウジングに装着される過程を示し、（ａ）はリテーナ側の仮係止突起がハウジング側の仮係止突起を乗り越える途中の状態を示し、（ｂ）はリテーナが仮係止位置にいる状態を示し、（ｃ）はリテーナ側の本係止突起がハウジング側の本係止突起を乗り越える途中の状態を示し、（ｄ）はリテーナが本係止位置にいる状態を示している。 本発明のリテーナの変形例を示す図である。

以下、添付図面に示す実施形態に基づいて本発明の電気コネクタ1を詳細に説明する。
コネクタ１は、片持ち梁構造のアームを有しながらも、リテーナ２０の仮係止位置と本係止位置の間の操作を小さい操作力で実現できるところに特徴を有している。具体的には、片持ち梁（cantilever）構造の中に両持ち梁（fixed-fixed beam）構造を設けたところに特徴を有している。以下、コネクタ１の構成を説明し、次いで、コネクタ１の作用・効果を説明する。

［コネクタ１］
コネクタ１は、図１及び図２に示すように、端子３０（図６及び図７参照）を収容するハウジング１０と、ハウジング１０とは独立して作製されるリテーナ２０を備える。リテーナ２０は、仮係止位置（図６参照）と本係止位置（図７参照）の間を移動可能にハウジング１０に装着される。コネクタ１は、図示を省略する相手側のコネクタ（以下、相手コネクタ）と嵌合されることにより、電気信号、電力を伝える役割を担う。ハウジング１０とリテーナ２０は、それぞれが絶縁性の樹脂を射出成形することで一体的に形成される。
なお、コネクタ１において、相手コネクタと嵌合される図１及び図２の下方を前Ｆと定義し、端子３０に接続される電線３１（図６及び図７参照）が引き出される図１及び図２の上方を後Ｒと定義することにする。また、図１及び図２に示すｘ軸方向を高さ方向、ｙ軸方向を幅方向及びｚ軸方向を前後方向と定義する。

通常、コネクタ１は、リテーナ２０が仮係止位置に装着された状態でコネクタ１の製造元からそれを機器に組み込むユーザに搬送される。ユーザは、端子３０をハウジング１０に挿入した後に、リテーナ２０を本係止位置に移動させる。そうすると、端子３０は、リテーナ２０により、ハウジング１０から抜け出るのが阻止される。リテーナ２０は、本係止位置に移動された後に、仮係止位置に戻されることがある。このように、リテーナ２０は、本係止位置と仮係止位置の間を繰り返して移動する操作がなされることがあり、この際の操作力を小さくすることが望まれる。

［ハウジング１０］
ハウジング１０は、図１及び図２に示すように、ハウジング本体１１と、ハウジング本体１１を前後方向に貫通し、端子３０を収容する複数のキャビティ１２とを備えている。ハウジング本体１１は、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、キャビティ１２に向けて突出するハウジングランス１３を備えている。キャビティ１２の所定位置に挿入された端子３０は、ハウジングランス１３が係止されることで、ハウジング本体１１からの抜け止めが図られている。このハウジングランス１３による一次的な抜け止めを補完するために、コネクタ１は、リテーナ２０を備えている。リテーナ２０が本係止位置に押し込まれると、追って説明するように、端子３０を係止することで、二次的な抜け止めを図る。

ハウジング１０は、図２に示すように、リテーナ２０が挿入されるリテーナ収容凹部１４を備えている。
リテーナ収容凹部１４は、ハウジング本体１１の高さ方向ｘの一方の側面に開口する挿入口１５と、高さ方向ｘの他方の側面に開口する支持口１６（図４（ａ），図５（ａ）参照）と、を備えており、挿入口１５と支持口１６の間は、概ね直方体状の空隙をなしている。リテーナ２０は、挿入口１５からリテーナ収容凹部１４に挿入され、少なくとも仮係止位置まで押し込まれると、その先端２４が支持口１６に挿入される。
リテーナ２０が挿入口１５から挿入され、キャビティ１２に端子３０を挿入するまでは、リテーナ２０は端子３０との干渉を避ける位置、つまり仮係止位置に退避している。端子３０の挿入後、リテーナ２０がリテーナ収容凹部１４の奥の本係止位置まで挿入されると端子３０と干渉し、ハウジング１０から端子３０が抜け出るのを阻止する。

ハウジング１０は、図２及び図４に示すように、幅方向ｙの両方の側面に、本係止突起１７と仮係止突起１８が、挿入口１５の側からこの順に、ハウジング本体１１と一体的に形成されている。本係止突起１７と仮係止突起１８は、当該側面から突出する寸法は同じであるが、高さ方向ｘの寸法は仮係止突起１８の方が長く形成されている。これは、仮係止突起１８がリテーナ２０の抜け止めとしての機能を確実に担保するためである。

また、ハウジング１０は、図１及び図２に示すように、ハウジング本体１１の後端周縁に後方に向けて延びるシール保持壁１９が設けられており、このシール保持壁１９に取り囲まれる空隙内に図示を省略するワイヤシールが装着される。ワイヤシールは、後方からハウジング本体１１の内部に水が進入するのを阻止する一括のゴム栓である。

［リテーナ２０］
リテーナ２０は、図２〜図４に示すように、リテーナ収容凹部１４の内部に挿入されるリテーナ本体２１と、リテーナ本体２１の両側（幅方向ｙに沿った両端）に設けられる一対のロックアーム（第１弾性梁）２５，２５と、を備える。
リテーナ本体２１は、ハウジング１０のリテーナ収容凹部１４にほぼ隙間なく挿入される程度の外形及び寸法を有している。
リテーナ本体２１は、表裏を貫通して形成される複数の挿通孔２２を備えており、それぞれの挿通孔２２は、ハウジング本体１１のキャビティ１２と同様のピッチで設けられている。リテーナ本体２１は、それぞれの挿通孔２２に、その内側に向けて突出する抜け止め突起２３（図７（ｂ）参照）を備えており、抜け止め突起２３は、リテーナ２０が本係止位置に押し込まれると、端子３０に係止されることで、端子３０の抜け止めをする。
なお、リテーナ２０において、リテーナ収容凹部１４に先に挿入される側（図３（ａ）の上側）を前ｆとし、その逆側（図３（ａ）の下側）を後ｒと定義する。

一対のロックアーム２５，２５は、図３及び図４に示すように、リテーナ本体２１の後端にリテーナ本体２１と一体的に接続される固定端２５Ａを有する片持ち梁状の部材であり、幅方向ｙの荷重を受けると当該方向に撓む弾性変形が可能に構成されている。
それぞれのロックアーム２５は、固定端２５Ａを除いて、リテーナ本体２１に対して概ね平行に設けられており、リテーナ本体２１に対向する面側に、本係止突起２６と仮係止突起２７が一体的に形成されている。本係止突起２６と仮係止突起２７は、ロックアーム２５の固定端２５Ａの側からこの順に配置されている。本係止突起２６はロックアーム２５の前後方向のほぼ中央に設けられており、仮係止突起２７はロックアーム２５のほぼ自由端２５Ｂに設けられている。

リテーナ２０が仮係止位置にいるときには、仮係止突起２７がハウジング１０の仮係止突起１８に係止されることにより、リテーナ２０が抜け止めされる。また、リテーナ２０が本係止位置にいるときには、本係止突起２６がハウジング１０の本係止突起１７に係止されることにより、端子３０が抜け止めされる。
仮係止突起２７は、リテーナ２０の抜け止めという機能を担保するために、突出寸法を大きくして仮係止突起１８との係り代を大きくする。これに対して、本係止突起２６は、仮係止から本係止への操作、及び、この逆の操作に要する操作力を小さくするために、突出寸法を小さくして本係止突起１７との係り代を小さくする。

ただし、本係止突起１７と本係止突起２６の係り代を小さくしたとしても、仮係止と本係止の操作を繰り返すと、本係止突起１７と本係止突起２６の双方の先端が削れてしまう。そこで、リテーナ２０は、この先端が削れるのを防止するために、図３に示すように、ロックアーム２５に両持ち梁構造（第２弾性梁）２８を設け、本係止突起２６をこの両持ち梁構造２８で支持することにした。
両持ち梁構造２８は、ロックアーム２５に表裏を貫通するスリット２９をロックアーム２５の長手方向に沿って形成することにより、片持ち梁状のロックアーム２５に両端が支持される。スリット２９は、固定端２５Ａの近傍及び自由端２５Ｂの近傍を除いた、ロックアーム２５の前後方向のほぼ全域に亘って形成されている。スリット２９の前端側及び後端側に、両持ち梁構造２８の固定端２８Ａ，２８Ｂが設けられる。本係止突起２６は、両持ち梁構造２８の前後方向のほぼ中央に設けられている。両持ち梁構造２８は、幅方向ｙの荷重を受けると当該方向に撓む弾性変形が可能に構成されている。リテーナ２０が仮係止位置から本係止位置に移動する過程で、本係止突起２６が本係止突起１７を乗り越える際に、両持ち梁構造２８は本係止突起２６を介して集中荷重を受けて撓む。これにより、本係止突起１７と本係止突起２６の接触する力が軽減され、上述した本係止突起１７と本係止突起２６が削れるのを防止することができる。

リテーナ２０が仮係止位置から本係止位置に移動する過程で、両持ち梁構造２８に上述の撓みが生ずると、ロックアーム２５も連動して撓むように構成されている。

［仮係止及び本係止］
次に、図４及び図５を参照して、リテーナ２０が仮係止位置及び本係止位置にいるときの、ハウジング１０の本係止突起１７、仮係止突起１８と、リテーナ２０の本係止突起２６、仮係止突起２７との係止関係を説明する。
図４に示すように、リテーナ２０が仮係止位置にいると、リテーナ２０の仮係止突起２７がハウジング１０の仮係止突起１８に係止されることにより、リテーナ２０がハウジング１０から抜け止めされる。一方で、リテーナ２０の本係止突起２６は、ハウジング１０の本係止突起１７の手前に位置している。そして、この仮係止位置において、リテーナ２０は、図６に示すように、抜け止め突起２３が端子３０の係止端３２から離れており、端子３０との干渉が回避されている。ただし、端子３０は、ハウジングランス１３により一次的に抜け止めされている。

図５に示すように、リテーナ２０が本係止位置係止に移動すると、リテーナ２０の仮係止突起２７はハウジング１０の仮係止突起１８から離れるものの、仮係止突起２７が依然として仮係止突起１８を越えた位置にいるため、抜け止めの機能は維持される。一方で、リテーナ２０の本係止突起２６は、ハウジング１０の本係止突起１７を乗り越える。そして、この本係止状態においては、リテーナ２０は、図７に示すように、抜け止め突起２３が端子３０の係止端３２と干渉する位置まで押し込まれることで、端子３０は二次的に抜け止めされる。

［ロックアーム２５、両持ち梁構造２８の撓み］
次に、図８を参照して、リテーナ２０をハウジング１０のリテーナ収容凹部１４に挿入する過程における、ロックアーム２５及び両持ち梁構造２８の撓みの挙動を説明する。
はじめに、ロックアーム２５の仮係止突起２７がハウジング１０の仮係止突起１８に乗り越える途中には、図８（ａ）に示すように、片持ち梁としてのロックアーム２５は、自由端２５Ｂが幅方向ｙの外側に向くように変位して撓む。このとき、本係止突起２６には荷重が加わらずに、両持ち梁構造２８が撓むことはないので、片持ち梁としてのロックアーム２５だけに弾性撓みが生ずる。
リテーナ２０をリテーナ収容凹部１４の奥に向けてさらに押し込むと、仮係止突起２７は仮係止突起１８を乗り越えて、リテーナ２０は図８（ｂ）に示すように、仮係止位置に達する。コネクタ１は、通常、リテーナ２０がこの仮係止位置に置かれた状態で、製造元からユーザに納入される。

リテーナ２０が押し込まれて仮係止位置から本係止位置に移動する過程で、図８（ｃ）に示すように、リテーナ２０の本係止突起２６はハウジング１０の本係止突起１７に乗り上げる。このとき、本係止突起２６は幅方向ｙの外側に向けて荷重を受けるので、両持ち梁構造２８は、本係止突起２６の位置に集中荷重を受けたことになり、当該位置を最大変位とする弾性撓みが生ずる。なお、この位置では、自由端２５Ｂは、より外側に位置してもよい。さらにリテーナ２０を押し込むと、図８（ｄ）に示すように、本係止突起２６が本係止突起１７を乗り越えて、リテーナ２０は本係止位置に達する。本係止突起２６が本係止突起１７を乗り越える過程においては、片持ち梁としてのロックアーム２５に弾性撓みが生ずる。

以上のように、リテーナ２０は、主に仮係止の操作の過程で撓むロックアーム２５と、本係止の操作の過程で撓む両持ち梁構造２８を備え、ロックアーム２５と両持ち梁構造２８からなる二重の撓み構造を備えている。

［コネクタ１の効果］
以上の構成を備えるコネクタ１の効果を説明する。
コネクタ１は、上述したように、リテーナ２０が二重の撓み構造を備えており、両持ち梁構造２８は仮係止と本係止の相互の操作に必要な力を小さくするために剛性を低くしている。
このコネクタ１は、リテーナ２０の本係止突起２６がハウジング１０の本係止突起１７を乗り越える際に、本係止突起２６に生ずる応力を両持ち梁構造２８で受けて撓むので、仮係止と本係止の相互の操作の際に、本係止突起１７と本係止突起２６が削れるのを防止できる。

また、コネクタ１は、本係止突起２６と仮係止突起２７を、それぞれ、両持ち梁構造２８と片持ち梁状のロックアーム２５に設けている。したがって、仮係止と本係止の相互間の操作力を低く抑えつつ、リテーナ２０の抜け止めを確実に行うことができる。

次に、コネクタ１は、本係止突起２６と仮係止突起２７を、ロックアーム２５の幅方向ｙの同じ側に設けているので、ロックアーム２５の幅方向ｙの寸法を抑えることができる。また、コネクタ１は、均一な幅を有するロックアーム２５にスリット２９を設けることにより、両持ち梁構造２８を形成しているので、ロックアーム２５の幅を広くする必要がない。したがって、コネクタ１は、リテーナ２０を含めた１の幅方向ｙの寸法を抑えることができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、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したりすることができる。

以上の説明では、本係止突起２６と仮係止突起２７を、ロックアーム２５の幅方向の同じ側に設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されず、図９（ａ）に示すように、ロックアーム２５の幅方向の異なる側に設けることもできる。この場合には、ハウジング１０の本係止突起１７と仮係止突起１８を設ける位置を、ロックアーム２５の幅方向の異なる側に対応させて設ける必要がある。
また、以上の説明では、均一な幅を有するロックアーム２５にスリット２９を設けて両持ち梁構造２８を形成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、図９（ｂ）に示すように、両持ち梁構造２８の部分だけロックアーム２５の幅方向に突出するように形成することもできる。
また、以上の説明では、ハウジング１０にリテーナ２０を係止するコネクタ１に二重の撓み構造を適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、互いに二つの係止突起を備える部材の組み付け構造に広く適用することができる。
つまり、本発明は、第１係止位置と第２係止位置の間を移動可能に係止対象物に保持される係止構造体として捉えることができる。この係止構造体は、第１係止位置において、係止対象物に係止される第１係止突起と、第２係止位置において、係止対象物に係止される第２係止突起と、第１係止突起が自由端側に形成される片持ち梁状の第１弾性梁と、第１弾性梁に両端が支持され、第２係止突起が形成される第２弾性梁と、を備える。

１ コネクタ（電気コネクタ）
１０ ハウジング（コネクタハウジング）
１１ ハウジング本体
１２ キャビティ
１３ ハウジングランス
１４ リテーナ収容凹部
１５ 挿入口
１６ 支持口
１７ 本係止突起
１８ 仮係止突起
１９ シール保持壁
２０ リテーナ
２１ リテーナ本体
２２ 挿通孔
２３ 抜け止め突起
２４ 先端
２５ ロックアーム（第１弾性梁）
２５Ａ 固定端
２５Ｂ 自由端
２６ 本係止突起
２７ 仮係止突起
２８ 両持ち梁構造（第２弾性梁）
２８Ａ 固定端
２８Ｂ 固定端
２９ スリット
３０ 端子
３１ 電線
３２ 係止端

Claims (4)

1. 端子が挿入される複数のキャビティを備えるコネクタハウジングと、
   仮係止位置と本係止位置の間を移動可能に前記コネクタハウジングに保持され、前記本係止位置において前記端子を抜け止めするリテーナと、を備え、
   前記リテーナは、
   前記仮係止位置において、前記コネクタハウジングに係止される仮係止突起と、
   前記本係止位置において、前記コネクタハウジングに係止される本係止突起と、
   前記仮係止突起が自由端側に形成される片持ち梁状の第１弾性梁と、
   前記第１弾性梁に両端が支持され、前記本係止突起が形成される第２弾性梁と、
   を備え、
   前記本係止突起が前記コネクタハウジングと係合して前記第２弾性梁が撓むと、前記第１弾性梁が連動して撓むことを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記第２弾性梁は、
   前記第１弾性梁に長手方向に延びるスリットを設けることにより、前記第１弾性梁の一部に形成される、
   請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記本係止突起は、前記仮係止突起が形成される前記第１弾性梁の側と同じ側に形成される、
   請求項１又は２に記載の電気コネクタ。
4. 第１係止位置と第２係止位置の間を移動可能に係止対象物に保持される係止構造体であって、
   前記係止構造体は、
   前記第１係止位置において、前記係止対象物に係止される第１係止突起と、
   前記第２係止位置において、前記係止対象物に係止される第２係止突起と、
   前記第１係止突起が自由端側に形成される片持ち梁状の第１弾性梁と、
   前記第１弾性梁に両端が支持され、前記第２係止突起が形成される第２弾性梁と、を備え、
   前記第２係止突起が前記係止対象物と係合して前記第２弾性梁が撓むと、前記第１弾性梁が連動して撓むことを特徴とする係止構造体。

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