JP6567852B2 - フローティングコネクタ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、主に基板対基板(BOARD TO BOARD)タイプのコネクタとして用いるフローティングコネクタ装置に関する。
フローティングコネクタ装置は、一対の基板にそれぞれ固定されたプラグコネクタとリセプタクルコネクタの位置誤差を吸収して両者の嵌合を容易にする目的で用いられており、プラグコネクタとリセプタクルコネクタのいずれか一方を、基板に固定される固定ハウジング(固定インシュレータ)と、この固定ハウジングに対して可動の可動ハウジング(可動インシュレータ)とから構成し、基板に一端部が固定されたコンタクト群の他端部を可動ハウジングに固定している。つまり、可動ハウジングは、コンタクト群を介して固定ハウジングに接続されており、コンタクト群の弾性により、固定ハウジングに対して移動することができる(特許文献1、2)。
このようなフローティングコネクタ装置において、特許文献2は、可動ハウジングが過剰に移動してコンタクト群が塑性変形するのを防止するため、可動ハウジングの移動範囲(可動域)を移動規制金具によって制限する技術を提案している。
特開2007-265742号公報 特開2013-16363号公報
しかし従来のフローティングコネクタ装置は、一対の基板に固定した一対のコネクタを嵌合接続した状態において、嵌合方向と略直交する方向に移動可能にする、所謂フローティングコネクタを主に開発されてきたが、昨今のコネクタにおいては一対の基板の相対角度の変化にも対応するために嵌合後においても嵌合方向に対して角度変化も伴う移動も許容するという市場要求が出てきた。
本発明は、相手側コネクタとの嵌合後においても一対の基板の間の角度変化(調整、誤差)に対応できるフローティングコネクタ装置を得ることを目的とする。
本発明は、基板上に固定される固定ハウジングと、この固定ハウジングに対して可動の可動ハウジングと、一端部が上記基板に列状に固定され上記基板に対して傾斜する他端部が可動ハウジングの長手方向に列状に固定されることで上記固定ハウジングと上記可動ハウジングとを連結するコンタクト群とを有すること、
上記可動ハウジングは、相手方コネクタと接続される上記コンタクト群の上記他端部を有する接続板状部と、該接続板状部の上記長手方向の両端部に形成した一対の移動制限部を有すること、
上記固定ハウジングは、上記可動ハウジングの上記接続板状部を通過させる貫通長孔と、上記基板に対して非平行をなした状態で上記可動ハウジングの一対の上記移動制限部と対向し、可動ハウジングが該貫通長孔から抜け出るのを防止する一対の移動制限壁とを有すること、及び
一対の上記移動制限部と移動制限壁には、上記可動ハウジングの上記基板表面に沿う平行移動と、上記接続板状部の上記基板に対する揺動運動と、を上記接続板状部の板厚の中心を通る中心平面が上記コンタクト群の上記他端部に沿って上記基板に対して傾斜する状態を維持したまま許容する係合凸部と受容凹部がそれぞれ形成されていること、
を特徴としている。
可動ハウジングの係合凸部と固定ハウジングの受容凹部は、さらに上記可動ハウジングの上記基板との接離方向移動を可能とすることが望ましい。
可動ハウジングの係合凸部は、一実施形態では、接続板状部の中心平面に直交する断面において、上記中心平面に関し左右対称の凸状部からなり、固定ハウジングの受容凹部は、上記中心平面を中心とする左右対称の凹状部からなり、この凸状部と凹状部は、上記中心平面から離れるに従って、その距離を拡大する形状をなしている。
可動ハウジングには、一実施形態では、基板と対向する反力受け面が形成されており、この反力受け面と基板は非平行とすることができる。
本発明は、一実施形態では、上記固定ハウジングと可動ハウジングを含むコネクタ装置がプラグコネクタと該プラグコネクタに嵌合接続されるリセプタクルコネクタの一方であり、該プラグコネクタとリセプタクルコネクタの他方は、上記基板(第1の基板)とは非平行をなす第2の基板に固定されている。
第1の基板と第2の基板のいずれか一方は、本発明の一実施形態では、車両のフロントガラスから前方を撮像する車載カメラを固定しており、他方は、車両のフロントガラスの内側に予め固定されている。
本発明は、基板上に固定される固定ハウジングと、この固定ハウジングに対して可動の可動ハウジングと、一端部が上記基板に列状に固定され他端部が可動ハウジングの長手方向に列状に固定されるコンタクト群とを有すること、
上記可動ハウジングは、相手方コネクタと接続される上記コンタクト群を有する接続板状部と、該接続板状部の上記長手方向の両端部に形成した一対の移動制限部を有すること、
上記固定ハウジングは、上記可動ハウジングの上記接続板状部を通過させる貫通長孔と、上記可動ハウジングの一対の上記移動制限部と対向し、可動ハウジングが該貫通長孔から抜け出るのを防止する一対の移動制限壁とを有すること、
一対の上記移動制限部と移動制限壁には、上記可動ハウジングの上記基板表面に沿う平行移動と、上記接続板状部の上記基板に対する揺動運動と、を許容する係合凸部と受容凹部がそれぞれ形成されていること、及び
上記可動ハウジングには、上記基板と対向する反力受け面が形成されており、この反力受け面と上記基板は非平行であること、
を特徴としている。
本発明によれば、相手側コネクタとの嵌合後においても一対の基板の間の角度変化(調整、誤差)に対応できるフローティングコネクタ装置を得ることができる。
本発明によるフローティングコネクタ装置を車両のカメラ用基板と制御基板との接続構造に適用した実施形態を示す、プラグコネクタとリセプタクルコネクタの嵌合前の状態の概念側面図である。 同コネクタ嵌合後の概念側面図である。 同コネクタ嵌合前と嵌合後の状態を示す斜視図である。 同コネクタ嵌合前と嵌合後の状態を示す、別の角度から見た斜視図である。 図3及び図4のV-V線に沿う断面図である。 図5のVI-VI線に沿う部分断面図である。 本発明をフローティングプラグコネクタに適用した一実施形態を示す分解斜視図である。 図3のVIII-VIII線(コンタクト非存在部分)に沿う断面図である。 図3のIX-IX線(コンタクト存在部分)に沿う断面図である。 図3のX-X線(コンタクト非存在部分)に沿う断面図である。 図3のXI-XI線(コンタクト存在部分)に沿う断面図である。 (A)、(B)、(C)は、本発明をフローティングプラグコネクタに適用した一実施形態を示す、プラグコネクタの典型的な移動態様を模式的に示す断面図である。
本実施形態は、例えば車載用のカメラ(ドライブレコーダ、衝突防止カメラ)とその制御基板(機構)とを接続するために本発明のフローティングコネクタ装置を適用した実施形態である。図1、図2に示すように、カメラKを取付可能な車両Cは、車内のフロントガラスG上方の視界を妨げない位置(天井近傍)に予め第1基板(回路基板、制御基板)B1が固定されている。カメラKは、予め第2基板B2に固定されている。カメラKを車内に取り付けるときには、第1基板(回路基板、制御基板)B1に実装されたコネクタ(本実施形態ではプラグコネクタ)10と、第2基板B2に実装されたコネクタ(同リセプタクルコネクタ)20とを嵌合接続する。この実施形態では、第1基板B1と第2基板B2は非平行であり、正規状態(設計状態)で、第1基板B1と第2基板B2は側面視で角度αをなしている。第1基板B1上の配線回路は、カメラ制御回路とプラグコネクタ10のコンタクト群に予め実装結合され、第2基板B2上のカメラKの配線回路とリセプタクルコネクタ20のコンタクト群とは予め実装結合されている。
本実施態様は、プラグコネクタ10とリセプタクルコネクタ20の嵌合状態で、カメラKの第1基板B1と平行なX方向への微調整(平行移動)と、カメラKの第1基板B1に対する傾斜角度θ(光軸Oの方向、チルト)方向、パン、光軸O回りの回転角の微調整(角度調整、回転移動)とを可能とするため、プラグコネクタ10にこれらの調整を可能とする調整機構が備えられている。X方向とθ方向の調整は、単独でも合成でも行うことができる。この実施形態では、プラグコネクタ10がフローティングコネクタ装置である。
プラグコネクタ10は、図3、図4に示すように、第1基板B1上に実装される固定(ガイド)ハウジング(固定インシュレータ)11と、この固定ハウジング11に可動に支持される可動ハウジング(可動インシュレータ)12と、可動ハウジング12と第1基板B1との間に実装されるプラグコンタクト13群とを有している。プラグコンタクト13群の整列方向をプラグコネクタ10(固定ハウジング11及び可動ハウジング12)の長手方向とする。
固定ハウジング11は、第1基板B1から起立する一対の起立壁11aと11b、この起立壁11aと11bの長手方向の両端部であって第1基板B1から離れた側を接続する一対の接続壁(移動制限壁)11cを有する平面矩形の枠状をなしており、これら起立壁11aと11b及び接続壁11cの間に、貫通長孔11e(図7〜図11)が形成されている。この実施形態では、起立壁11aと11bの第1基板B1方向への長さが異なり、固定ハウジング11を第1基板B1に実装した状態で、接続壁11cが第1基板B1に対して非平行(角度β(鋭角)、図5)をなす。また、起立壁11aと11bは、長手方向の中央部の第1基板B1に沿う部分が切除されて、第1基板B1との間に隙間S1、S2(図3、図4、図8〜図11)を形成する開口11a’と11b’が形成されている。
固定ハウジング11の両端部の起立壁11aと11b及び接続壁11cは、図5に示すように、断面略逆U字状をなしており、固定ハウジング11の長手方向の両端部は端壁11fによって閉塞されて一対の同一形状の収納室14が形成されている。収納室14と貫通長孔11eとは相互に繋がっている。
固定ハウジング11は、固定金具11jを介して第1基板B1に実装(固定)される。すなわち、固定ハウジング11には、図7に最もよく表れているように、起立壁11aの長手方向の両側に位置させて、金具圧入孔11kが形成されており、固定金具11jには、この金具圧入孔11kに圧入される圧入部11j1と、この圧入部11j1に略直交し第1基板B1に実装(半田付け)される実装脚11j2が形成されている。
可動ハウジング12は、固定ハウジング11の貫通長孔11eから外方に突出する接続板状部12cと、この接続板状部12cの長手方向の両端部の外側であって、接続板状部12cの先端部とは反対側に位置させて形成した一対の同一形状の移動制限部12aとを備えている。この一対の移動制限部12aは、固定ハウジング11の一対の収納室14内に収容されている。接続板状部12cは、移動制限部12aと同じ厚さの基部厚肉部12c1と、この基部厚肉部12c1より薄肉の先端部薄肉部(挿脱先端部)12c2とを有している。
可動ハウジング12の移動制限部12aの第1基板B1側の端面は、自由状態で第1基板B1と略平行をなす反力受け面12bを構成しており、この反力受け面12bには、第1基板B1との摺動抵抗を減ずる摺動パッド(突起)12s(図5、図8〜図11)が突設されている。摺動パッド12sは、例えばドーム状や円柱状とすることができる。
各プラグコンタクト13は、第1基板B1に実装される(ランドに半田付けされる)テール部13a(図3)と、固定ハウジング11の起立壁11bの内面に列状に形成した収納固定溝11h(図9、図11)に嵌まる固定部13bと、可動ハウジング12に形成した下方空間12d(図7ないし図11)に自由状態で位置する弾性変形部13cと、可動ハウジング12の接続板状部12c(先端部薄肉部12c2)に列状に形成した収納固定溝12e(図7、図9)に嵌まる固定接触部13dとを有している。列状のプラグコンタクト13群を第1基板B1、固定ハウジング11及び可動ハウジング12に組立実装した状態では、プラグコンタクト13群の一端部(テール部13a)は第1基板B1に固定される一方、他端部(固定接触部13d)は可動ハウジング12(の接続板状部12cの収納固定溝12e)に固定されることとなり、両者の中間部に位置する弾性変形部13cにより、可動ハウジング12は固定ハウジング11及び第1基板B1に対して相対的に可動な状態で支持される。プラグコンタクト13群のテール部13aは、起立壁11bの開口11b’から露出する(図3、図8〜図11)。
リセプタクルコネクタ20は、図8〜図11に示すように、プラグコネクタ10の接続板状部12c(先端部薄肉部12c2)を受け入れるリセ凹部21を有し、このリセ凹部21内に、各リセプタクルコンタクト22を受け入れる収納溝23(図9、図11)が列状に形成されている。リセプタクルコンタクト22は、第2基板B2に実装されるテール部22aと、収納溝23内で弾性変形可能な弾性変形部22b(図9、図11)を備えている。各テール部22aは、第2基板B2の対応するランドに半田付けにより導通接続される。弾性変形部22bは、接続板状部12cの挿脱先端部をリセ凹部21に挿入すると、可動ハウジング12の先端部薄肉部12c2に支持されている固定接触部13dにより弾性変形されてプラグコンタクト13群と導通する。
固定ハウジング11の長手方向の両端部に形成された一対の収納室14と、可動ハウジング12の長手方向の両端部に形成した一対の移動制限部12aとは、可動ハウジング12の第1基板B1と平行な方向Xの動きと、第1基板B1に対する傾動θとを可能とするものである。勿論、固定ハウジング11の貫通長孔11eと可動ハウジング12の接続板状部12c(基端厚肉部12c1)との間には、可動ハウジング12の動きを許容するクリアランスが存在している。収納室14を構成する起立壁11aと11b及び接続壁11cは、可動ハウジング12(の移動制限部12a)の移動範囲を制限し、接続壁11cは、移動制限部12aと対向して可動ハウジング12が貫通長孔11eから抜け出るのを防止する移動制限壁を構成する。また、起立壁11aと11bは、可動ハウジング12の第1基板B1と平行な方向の移動範囲を制限する。
図5において、可動ハウジング12の反力受け面12bが第1基板B1と平行をなし、接続板状部12cが貫通長孔11eの中心にあって起立壁11a、11bと平行をなす状態を基準状態とする。いま、可動ハウジング12の接続板状部12cの板厚の中心を通る平面を中心平面Pとし、この中心平面Pと直交する断面を考える。固定ハウジング11の接続壁11cには、移動制限部12a側から見て凹の中心平面Pに関して対称の受容凹部(凹状部)14aが形成されている。一方、可動ハウジング12の移動制限部12aには、この受容凹部14aに対応する、受容凹部14a側に向かって突出する係合凸部(凸状部)14bが形成されている。受容凹部14aと係合凸部14bとの距離は、中心平面P上において最小で、中心平面Pから離れるに従って大きくなっている。受容凹部14aと係合凸部14bは、例えば曲面から構成することができるが、厳密に曲面である必要はない。また、受容凹部14aと係合凸部14bとの間には、反力受け面12b(摺動パッド12s)と第1基板B1が接触している状態においてクリアランスZが存在し、可動ハウジング12のX方向、Y方向及びθ方向の移動を許す。すなわち、受容凹部14aと係合凸部14bを形成したことにより、可動ハウジング12が回転・移動するクリアランスを維持しつつ、可動ハウジング12のY方向(抜け方向)へのガタツキを小さくすることができる。
図12は、以上のプラグコネクタ10の可動ハウジング12の動きを誇張して描いたものである。同図(A)は、可動ハウジング12が、反力受け面12bと第1基板B1との平行状態を維持しながらX方向に移動する状態を示している。受容凹部14aと係合凸部14bとの間のクリアランスZは、この平行移動を許容する大きさに設定する。同図(B)は、可動ハウジング12が、接続板状部12cの中心平面P上にあって該接続板状部12cの長手方向に延びる仮想揺動軸線Q(図5)を中心に回動(θ揺動)する状態を示している。この状態では、係合凸部14bと受容凹部14aが略並行になり、クリアランスを維持しつつガタツキを小さくすることができる。同図(C)は、同図(A)のX方向平行移動と同図(B)のθの回転移動との合成移動が生じている状態を示している。
固定ハウジング11側の受容凹部14aと、可動ハウジング12側の係合凸部14bとの距離は、中心平面P上において最小で、中心平面Pから離れるに従って大きくなっているため、図12(C)の複合移動が可能となる。別言すれば、受容凹部14aと係合凸部14bの形状(の差)は、この平行移動と回動移動の複合移動を許容するように定める。可動ハウジング12の第1基板B1との接離移動(Y方向移動)は必ずしも必須でない(小さい方が好ましい)が、本実施形態ではクリアランスZの存在で可能である。反力受け面12bは、可動ハウジング12(プラグコネクタ10)をリセプタクルコネクタ20(相手側コネクタ)に嵌合接続する際に、第1基板B1に当接して該可動ハウジング12をリセプタクルコネクタ20に挿入する力を与える。
係合凸部14bと受容凹部14aの作用(効果)は、これらをそれぞれ平面とした場合と比較すると明らかである。これらが平面であると、両者の間にクリアランスがなくなり易くなり、また、クリアランスがなくなったとき可動ハウジング12が固定ハウジング11に固定された状態となってしまう。また、このような固定状態になることを避けるために、移動制限部12aと移動制限壁11cのクリアランスを大きくすると、基準位置でのガタツキが異常に大きくなってしまう。本実施形態では、受容凹部14a内に係合凸部14bの一部が入り込むことが可能(必ず入り込むわけではない)であるため、回転・移動・微小のクリアランスが確保され、X方向移動とθ方向移動が可能となる。
以上の可動ハウジング12の位置調整(動き)は、第1基板B1側のプラグコネクタ10と第2基板B2側のリセプタクルコネクタ20とが結合されている状態においても可能である。従って、カメラKを車両に搭載した状態において、カメラKの位置調整及び光軸調整を行うことができる。
以上の実施形態では、プラグコネクタ10を固定ハウジング11と可動ハウジング12とから構成したが、リセプタクルコネクタ20側を固定ハウジングと可動ハウジングから構成することも可能である。すなわち、以上の実施形態では、可動ハウジング12の接続板状部12cの収納固定溝12eに、プラグコンタクト13の固定接触部13dを固定して設けているが、可動ハウジング12の接続板状部12cに、プラグコネクタを受け入れる凹部を形成して、プラグとリセプタクルの関係を逆にしても、本発明は成立する。
以上の実施形態では、固定ハウジング11を第1基板B1に実装した状態で、接続壁11cが第1基板B1に対して非平行で角度αをなしているが、角度αは直角でもよく、所望に応じて設定可能である。第2基板B2とリセプタクルコネクタ20は、リセプタクルコネクタ20をプラグコネクタ10に抜き挿しする方向と平行に設定したが、平行でなくてもよい。
以上の実施形態では、車載カメラと制御基板の接続に適用したが、他の電子部品と制御回路、電子部品同士の接続にも適用できる。
C 車両
B1 第1基板(基板)
B2 第2基板
K カメラ
G フロントガラス
10 プラグコネクタ(フローティングコネクタ装置)
11 固定ハウジング
11a 11b 起立壁
11c 接続壁(移動制限壁)
11e 貫通長孔
11f 側壁
11h 収納固定溝
11j 固定金具
11k 金具圧入孔
12 可動ハウジング
12a 移動制限部
12b 反力受け面
12c 接続板状部
12c1 基部厚肉部
12c2 先端部薄肉部(挿脱先端部)
12d 下方空間
12e 収納固定溝
13 プラグコンタクト
13a テール部
13b 固定部
13c 弾性変形部
13d 固定接触部
14 収納室
14a 受容凹部(凹状部)
14b 係合凸部(凸状部)
20 リセプタクルコネクタ
21 リセ凹部
22 リセプタクルコンタクト
22a テール部
22b 弾性変形部

Claims (7)

  1. 基板上に固定される固定ハウジングと、この固定ハウジングに対して可動の可動ハウジングと、一端部が上記基板に列状に固定され上記基板に対して傾斜する他端部が可動ハウジングの長手方向に列状に固定されることで上記固定ハウジングと上記可動ハウジングとを連結するコンタクト群とを有すること、
    上記可動ハウジングは、相手方コネクタと接続される上記コンタクト群の上記他端部を有する接続板状部と、該接続板状部の上記長手方向の両端部に形成した一対の移動制限部を有すること、
    上記固定ハウジングは、上記可動ハウジングの上記接続板状部を通過させる貫通長孔と、上記基板に対して非平行をなした状態で上記可動ハウジングの一対の上記移動制限部と対向し、可動ハウジングが該貫通長孔から抜け出るのを防止する一対の移動制限壁とを有すること、及び
    一対の上記移動制限部と移動制限壁には、上記可動ハウジングの上記基板表面に沿う平行移動と、上記接続板状部の上記基板に対する揺動運動と、を上記接続板状部の板厚の中心を通る中心平面が上記コンタクト群の上記他端部に沿って上記基板に対して傾斜する状態を維持したまま許容する係合凸部と受容凹部がそれぞれ形成されていること、
    を特徴とするフローティングコネクタ装置。
  2. 請求項1記載のフローティングコネクタ装置において、
    上記可動ハウジングの係合凸部と固定ハウジングの受容凹部は、さらに上記可動ハウジングの上記基板との接離方向移動を可能とするフローティングコネクタ装置。
  3. 請求項1または2記載のフローティングコネクタ装置において、
    上記可動ハウジングの係合凸部は、上記接続板状部の中心平面に直交する断面において、上記中心平面に関し左右対称の凸状部からなり、上記固定ハウジングの受容凹部は、上記中心平面を中心とする左右対称の凹状部からなり、この凸状部と凹状部は、上記中心平面から離れるに従って、その距離を拡大する形状をなしているフローティングコネクタ装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項記載のフローティングコネクタ装置において、
    上記可動ハウジングには、上記基板と対向する反力受け面が形成されており、この反力受け面と上記基板は非平行であるフローティングコネクタ装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項記載のフローティングコネクタ装置において、上記固定ハウジングと可動ハウジングを含むコネクタ装置は、プラグコネクタと該プラグコネクタに嵌合接続されるリセプタクルコネクタの一方であり、該プラグコネクタとリセプタクルコネクタの他方は、上記基板とは非平行をなす第2の基板に固定されているフローティングコネクタ装置。
  6. 請求項5記載のフローティングコネクタ装置において、
    上記基板と第2の基板のいずれか一方は、車両のフロントガラスから前方を撮像する車載カメラを固定しており、他方は、車両のフロントガラスの内側に予め固定されているフローティングコネクタ装置。
  7. 基板上に固定される固定ハウジングと、この固定ハウジングに対して可動の可動ハウジングと、一端部が上記基板に列状に固定され他端部が可動ハウジングの長手方向に列状に固定されるコンタクト群とを有すること、
    上記可動ハウジングは、相手方コネクタと接続される上記コンタクト群を有する接続板状部と、該接続板状部の上記長手方向の両端部に形成した一対の移動制限部を有すること、
    上記固定ハウジングは、上記可動ハウジングの上記接続板状部を通過させる貫通長孔と、上記可動ハウジングの一対の上記移動制限部と対向し、可動ハウジングが該貫通長孔から抜け出るのを防止する一対の移動制限壁とを有すること、
    一対の上記移動制限部と移動制限壁には、上記可動ハウジングの上記基板表面に沿う平行移動と、上記接続板状部の上記基板に対する揺動運動と、を許容する係合凸部と受容凹部がそれぞれ形成されていること、及び
    上記可動ハウジングには、上記基板と対向する反力受け面が形成されており、この反力受け面と上記基板は非平行であること、
    を特徴とするフローティングコネクタ装置。
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