JP5653150B2 - 半嵌合防止コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、半嵌合防止のコネクタに関するもので、特にショートバネやパッキンを構成に含みかつ半嵌合防止機能を持たせたコネクタに関する。

オスコネクタハウジングとメスコネクタハウジング相互の中途嵌合状態を検知する半嵌合防止機能を持たせたコネクタは知られている（例えば、特許文献１参照）。

（特許文献１記載の発明の目的と構成）
特許文献１記載の発明は、嵌合検知部材がメスコネクタハウジングに対してスライド移動する際に、嵌合作業をしている作業者の手指によってメスコネクタハウジングが押さえられた場合、嵌合できなくなるといった作業ミスを誘発することのないようにした発明で、具体的には、可撓ロックアームを有するコネクタハウジングと、嵌合方向に沿ってスライド移動可能にコネクタハウジングの外周に嵌合する筒状の検知部材本体と、可撓ロックアームとの係合によって検知部材本体を初期位置に規制する位置決め係止部とを有する嵌合検知部材と、を備え、嵌合検知部材には、嵌合時にコネクタハウジングの少なくとも可撓ロックアームを押圧しないように支持可能な指当て部が形成されるようにしている。

特開２００４−２４１２７５号公報

（特許文献１記載の発明の問題点）
特許文献１記載のコネクタは、ＣＰＡ（嵌合位置保障ロック）とパッキンだけを持つコネクタなので上記の半嵌合防止機能の効果を発揮したが、これに更にショートばねを含む構成が加わると、ショートばねへの短絡解除板部の挿入時に挿入力が高くなってしまうという問題点があった。
さらに、端子極数が多極になった場合にも挿入力が高くなる、という問題点もあった。

本発明は上記欠点を解決するためになされたもので、ＣＰＡとパッキンを持つコネクタが、さらに、ショートばねを含む構成になっても、挿入力が高くならないように、さらに、端子極数が多極になった場合にも挿入力が高くならないようにしたコネクタを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願第１発明は、前記第１コネクタが、オスビークと、ショートばねおよび端子と、を備え、
前記第２コネクタが、メスロックと、前記ショートばねおよび前記端子との間へ挿入される短絡解除板部と、を備えたコネクタにおいて、
前記オスビークが、前記メスロックが乗り越える傾斜面と、前記メスロックが係止する垂直面とから成り、さらに、前記傾斜面と前記垂直面の交差する部位近傍の前記傾斜面から近傍の前記垂直面に向けて引き込み傾斜面を形成したことにより、前記メスロックが前記引き込み傾斜面に差しかかったとき前記メスロックが元に戻ろうとする復元力がコネクタ嵌合の推進力となって、前記ショートばねと前記端子との間への前記短絡解除板部の挿入力を軽減することを特徴としている。
また、本願第２発明は、第１発明において、前記オスビークおよび前記メスロックを乗り越えるＣＰＡロックを前記ＣＰＡが備え、かつ、前記メスロックの先端部に先端傾斜面を形成したことにより、前記ＣＰＡロックが前記先端傾斜面に差しかかったとき元に戻ろうとする復元力を推進力としてワンアクション性を確保することを特徴としている。

第１発明によれば、ＣＰＡとパッキンを持つコネクタがさらにショートばねを持っても、挿入力がそれほど高くならず、しかも半嵌合防止を満足することができるようになる。
第２発明によれば、ＣＰＡロックが先端の傾斜面に差しかかったとき、メスロックが元に戻ろうとする復元力が推進力となって、ワンアクション性を確保できる。

図１は本発明に係るオスメスコネクタの嵌合前の縦断面図である。 図２はコネクタの嵌合開始（２）と嵌合途中（３）の縦断面図である。 図３はコネクタのメスロックが引き込みテーパにきたとき（４）とオスビークの先端に係合したとき（５）の縦断面図である。 図４はコネクタのＣＰＡロックが先端テーパにきたとき（６）と完全嵌合が完了したときの縦断面図である。 図５はオスビークの形状を説明する縦断面図で、（Ａ）は本発明に係るオスビーク１０Ｌ、（Ｂ）は従来品のオスビーク１０Ｌ’である。 図６はメスロックの形状を説明する縦断面図で、（Ａ）は本発明に係るメスロック２０Ｌ、（Ｂ）は従来品のメスロック２０Ｌ’である。 図７はコネクタの嵌合開始から完了までの各部材の挿入力の推移を示すグラフで、図７（Ａ）は本発明に係るコネクタのもの、図７（Ｂ）は従来のコネクタのものである。

以下、ショートばねを持っても、さらに、端子極数が多極になった場合にも挿入力が高くならず、しかも半嵌合防止機能をも満足することができる本発明に係るコネクタについて、図面を用いて説明する。

〈本発明が対象とするコネクタの３構成要素〉
図１は本発明に係るコネクタの嵌合前の縦断面図である。
本発明に係るコネクタは、大きく分けて、第１コネクタ（例えば、オスコネクタ）１０と、第１コネクタと嵌合する第２コネクタ（例えば、メスコネクタ）２０と、メスコネクタ２０の外側にスライド可能に取り付けられたＣＰＡ（嵌合位置保障ロック）３０とから構成されている。
以下、オスコネクタ１０、メスコネクタ２０、ＣＰＡ３０について順次説明する。

〈オスコネクタ１０の構成〉
オスコネクタ１０は、オスハウジング１０Ｈと、このオスハウジング１０Ｈの内部空間にオスコネクタ端子１０Ｔと、オスコネクタ端子１０Ｔと接離可能なショートばね１０Ｓとを備えている。

《オスハウジング１０Ｈ》
オスハウジング１０Ｈにはメスロック２０Ｌが乗り越えて係止するための縦断面がノコギリ歯状をした突起であるオスビーク１０Ｌが設けられている。

《オスビーク１０Ｌの機能》
オスビーク自体は、従来より、図５（Ｂ）のような形状のもの１０Ｌ’が公知である。
図５はオスビーク近傍を表す縦断面図で、（Ａ）は本発明のもの、（Ｂ）は従来品のものである。従来品のオスビーク１０Ｌ’（図５（Ｂ））は、メスロック２０Ｌ’が乗り越える傾斜面Ｓと、メスロック２０Ｌ’が乗り越えた後係止する垂直面Ｖとから成っている。
傾斜面Ｓは、メスロック２０Ｌ’が乗り越えようとしている最中（半嵌合状態）に操作の手を離すと、メスロック２０Ｌ’の反発力によってコネクタを元の位置に戻るようにするため傾斜面であり、これによって半嵌合が防止される。
そして、メスロック２０Ｌ’が傾斜面Ｓを乗り越えてしまうと、メスロック２０Ｌ’は垂直面Ｖに係止し、操作の手を離してもコネクタはもう元の位置には戻らなく成る（完全嵌合状態）。従来品のオスビーク１０Ｌ’は傾斜面Ｓと垂直面Ｖを備えているので、半嵌合防止機能を備えている。
本発明のオスビーク１０Ｌ（図５（Ａ））も、従来品と同じくメスロック２０Ｌが乗り越える傾斜面Ｓと、メスロック２０Ｌが乗り越えた後係止する垂直面Ｖとを備えているので、半嵌合防止機能を備えている。
さらに、本発明のオスビーク１０Ｌは引き込み傾斜面Ｌｅを備えているのが特徴である。

《引き込み傾斜面Ｌｅ》
引き込み傾斜面Ｌｅは、図５（Ａ）に示すように、メスロック２０Ｌが乗り越える傾斜面Ｓと垂直面Ｖの交差する部位近傍の傾斜面Ｓから近傍の垂直面Ｖに向けて形成される斜面である。この引き込み傾斜面Ｌｅにメスロック２０Ｌが差しかかったときメスロック２０Ｌが元に戻ろうとする復元力が発生し、これが推進力となってコネクタ挿入力を減ずる機能が得られる（この機能についてはショートばね１０Ｓの説明後に再度説明する。）。

《オスコネクタ端子１０Ｔ》
オスコネクタ端子１０Ｔ（図１）は、オスコネクタ１０が相手側のメスコネクタ２０と嵌合した状態で、メスコネクタ２０のメスコネクタ端子２０Ｔ（図１）の間に挿入されて、電気的接続がなされる（図４（７）参照）。このとき、コネクタ端子同士が摩擦接触するので挿入力が必要となる。図７はコネクタの嵌合開始から完了までの各部材の挿入力の推移を示すグラフで、図７（Ａ）は本発明に係るコネクタのもの、図７（Ｂ）は従来のコネクタのものである。コネクタ端子の挿入力はＦｔで表されている。コネクタ端子の挿入力Ｆｔは、本発明に係るコネクタも従来のコネクタも同じ推移を示し、最初挿入力が徐々に増加し、あるところから一定になり、最後ゼロとなる。

《ショートばね１０Ｓ》
ショートばね１０Ｓは、オスコネクタ１０がメスコネクタ２０と嵌合していない状態（図１参照）では、オスコネクタ端子１０Ｔと接触しているが、オスコネクタ１０が相手側のメスコネクタ２０と嵌合した状態（例えば、図４（７）参照）では、メスコネクタ２０側の短絡解除板部２０Ｓがショートばね１０Ｓとオスコネクタ端子１０Ｔとの間に挿入するので、オスコネクタ端子１０Ｔとの接続が解除される。
短絡解除板部２０Ｓがショートばね１０Ｓとオスコネクタ端子１０Ｔとの間に挿入する際に大きな挿入力が必要となる。図７（Ａ）および（Ｂ）において、ショートばねの挿入力はＦｃで表されている。コネクタ端子の挿入力Ｆｔは、本発明に係るコネクタも従来のコネクタも同じ推移を示し、最初挿入力が急増し、ピークから急減し、最後ゼロとなる。
このようにコネクタ端子挿入力Ｆｔが急増する際に、本発明によればこの急増分を打ち消す方向に慣性力を発生させる（後述）ことで、全体の挿入力を従来品よりも小さくしたのである。

〈メスコネクタ２０の構成〉
メスコネクタ２０は、メスハウジング２０Ｈと、このメスハウジング２０Ｈの内部空間にメスコネクタ端子２０Ｔと、メスハウジング２０Ｈの外側にＣＰＡ３０がスライド可能に取り付けられている。

《メスハウジング２０Ｈ》
メスハウジング２０Ｈはオスハウジング１０Ｈの内部空間に挿入されてオスハウジング１０Ｈと嵌合する。ハウジング同士の挿入力は、図７（Ａ）および（Ｂ）において、Ｆｈで表されている。ハウジング同士の挿入力Ｆｈは最初から挿入力が大きく増加し、ピークに達する。このピークに達するまでは図７（Ａ）も（Ｂ）も同じである。ピークに達した後は、本発明に係るコネクタは従来のコネクタと大きく異なる（後述）。
また、メスハウジング２０Ｈには次のようなメスロック２０Ｌが片持ち支持状態に設けられている。

《メスロック２０Ｌ》
片持ち支持状態に設けられたメスロック２０Ｌの先端は、オスハウジング１０Ｈに設けられた縦断面ノコギリ歯状をしたオスビーク１０Ｌの傾斜面を乗り越えていき、最終的に傾斜面を乗り越えてオスビーク１０Ｌの垂直面と係止する。
メスロック２０Ｌはオスビーク１０Ｌの傾斜面Ｓを乗り越えようとしている最中（半嵌合状態の図２（３）参照）に操作の手を離すとメスロック２０Ｌの反発力によってコネクタを元の位置に戻り（半嵌合防止機能）、メスロック２０Ｌが傾斜面Ｓを乗り越えてしまうと垂直面Ｖに係止してしまい、操作の手を離してもコネクタはもう元の位置には戻らなく成る（完全嵌合状態の図４（７）参照）。

〈オスビーク１０Ｌの引き込み傾斜面Ｌｅとメスロック２０Ｌの協働機能〉
メスロック２０Ｌ（図５（Ａ））が、本発明によって形成された引き込み傾斜面Ｌｅ（図５（Ａ））に差しかかると、メスロック２０Ｌが元に戻ろうとする復元力が推進力となって、ショートばね１０Ｓの挿入時に必要とされる大きな挿入力を打ち消すように働く。

《本発明に係るメスロック２０Ｌの形状》
さらに、メスロック２０Ｌは本発明によって先端に斜面が形成されている。
図６はメスロック２０Ｌの形状を説明する縦断面図で、（Ａ）は本発明に係るメスロック２０Ｌ、（Ｂ）は従来品のメスロック２０Ｌ’である。従来品のメスロック２０Ｌ’は嵌合方向の先端部が角ばっているのに対して、本発明に係るメスロック２０Ｌは、図６（Ａ）に示すように、先端部が傾斜をした先端テーパＬｓが形成されている点が特徴である。この先端テーパＬｓにＣＰＡロック３０Ｌが差しかかったときＣＰＡロック３０Ｌが元に戻ろうとする復元力が発生し、こ復元力が推進力となってコネクタ挿入力を減ずる機能が得られる（この機能についてはＣＰＡロック３０Ｌの説明後に再度説明する。）。

《メスコネクタ端子２０Ｔ》
メスコネクタ端子２０Ｔ（図１）は、オスコネクタ１０側のオスコネクタ端子１０Ｔを挿入させるため互いに対向する２つの端子構造となっている。したがって、オスコネクタ１０がメスコネクタ２０と嵌合した状態ではオスコネクタ端子１０Ｔがメスコネクタ端子２０Ｔ（図１）の間に挿入されて、電気的接続がなされる（図４（７）参照）。端子同士の挿入力Ｆｔについては既述したとおりである。

〈ＣＰＡ３０の構成〉
ＣＰＡ３０は、オスコネクタ１０とメスコネクタ２０が嵌合した状態でメスロック２０Ｌがオスビーク１０Ｌを乗り越えて係止しているが、何らかの拍子にメスロック２０Ｌがオスビーク１０Ｌとの係止から外れてしまうことがあるのを防止するために設けられたもので、ＣＰＡロック３０Ｌがメスロック２０Ｌの上を覆って戻らないようにしている。

〈メスロック２０Ｌの先端テーパＬｓとＣＰＡロック３０Ｌの協働機能〉
メスロック２０Ｌは、図６（Ａ）で説明したように、嵌合ピークから離れた部分で荷重が上がらないように先端テーパＬｓを設けており、ＣＰＡロック３０Ｌが先端テーパＬｓに差しかかると、ＣＰＡロック３０Ｌが元に戻ろうとする復元力が推進力となって、ワンアクション性を確保している。
これに対して、図６（Ｂ）の従来品では先端テーパＬｓがなくて上り傾斜面がまだ続いているため、ＣＰＡロック３０Ｌがメスロック２０Ｌの上り傾斜面を登っていくときは大きな挿入力が必要となり、挿入フィーリングが２段階で生じてしまいワンアクション性が得られない。したがって、スムーズな挿入ができない。

〈本発明に係るコネクタの総合挿入力の推移〉
以上の説明を纏めて、嵌合開始から嵌合完了までの本発明に係るコネクタの総合挿入力の推移について、図７（Ａ）のグラフを用いて説明する。
図７（Ａ）は嵌合開始から嵌合完了までの本発明に係るコネクタの総合挿入力の推移を示すグラフである。Ｆｈはハウジングの挿入力の推移、Ｆｔは端子の挿入力の推移、ＦｃはＣＰＡの挿入力の推移、Ｆｓはショートばねの挿入力の推移をそれぞれ表している。また、図７（Ｂ）は嵌合開始から嵌合完了までの従来品のコネクタの総合挿入力の推移を示すグラフである。

《（１）嵌合前》
オスハウジング１０とメスハウジング２０がまだ互いに離れている状態（図１（１）参照）である。

《（２）嵌合開始：ハウジング挿入力Ｆｈのみ》
ハウジング同士の嵌合を開始した初期（図２（２））は、まだオス端子１０Ｔがメス端子２０Ｔに挿入する前なので端子の挿入力Ｆｔは発生していなくて、オスハウジング１０Ｈとメスハウジング２０Ｈとの摩擦による挿入力Ｆｈだけが増加している。したがって、総合挿入力ＦＡはハウジング挿入力Ｆｈだけである。

《（３）嵌合途中：半嵌合防止機能》
嵌合を続ける（図２（３））と、メスロック２０Ｌがオスビーク１０Ｌに差しかかって持ち上げられる。オス端子１０Ｔがメス端子２０Ｔに挿入開始し、挿入が進むにつれて摩擦力が増加し、端子の挿入力Ｆｔは増加していく。
また、ＣＰＡロック３０Ｌはオスビーク１０Ｌに差しかかったばかりでＣＰＡロックの挿入力Ｆｃはまだわずかであるが、挿入力Ｆｃはこれから急激に増加していく。
このとき手を離すと、メスロック２０Ｌの大きな反発力によりメスコネクタ２０は元に戻る（半嵌合防止）。この半嵌合防止機能は従来技術である。

《（４）メスロック２０Ｌが引き込み傾斜面Ｌｅに：ショートばね挿入力Ｆｓの打消し》
さらに嵌合を続ける（図３（４））と、メスロック２０Ｌがオスビーク１０Ｌを登りきり、本発明によって設けられた引き込み傾斜面（図５（Ａ））に差しかかると、メスロック２０Ｌが元に戻ろうとする復元力がコネクタ嵌合の推進力となりハウジング挿入力Ｆｈは負の方向に大きく向かって、この間の端子挿入力Ｆｔとショートばね挿入力Ｆｓを打ち消すようになる。このショートばね挿入力Ｆｓ打ち消し機能が本発明の効果Ａである。
これに対して、引き込み傾斜面のない従来品であるオスビーク１０Ｌ’（図５（Ｂ））では、メスロック２０Ｌが元に戻ろうとする力が発生しないため、総合挿入力ＦＢのピークＰ’はそれまでのピークＰよりもさらに高くなってしまう。

《（５）嵌合前》
さらに嵌合は続き（図３（５））、メスロック２０Ｌがオスビーク１０Ｌの先端に係合するときの慣性力でＣＰＡロック３０Ｌが前方向に動き、オスビーク１０Ｌを登りきる。このように慣性力でＣＰＡロック３０Ｌのオスビーク１０Ｌを登るようにして、半嵌合を防止する技術は従来技術でもある。

《（６）ＣＰＡロック３０Ｌが先端テーパＬｓに：ワンアクション性》
さらに嵌合が続き（図４（６））、ＣＰＡロック３０Ｌが嵌合ピークＰ（図７（Ａ））から離れた部分Ｔ（図７（Ａ））で荷重が上がらないようにするため、本発明によってメスロック２０Ｌに設けられた先端テーパＬｓ（図５（Ａ））にＣＰＡロック３０Ｌが差しかかると、ここからＣＰＡロック３０Ｌが元に戻ろうとする復元力が発生し、この復元力が推進力となりＣＰＡロック挿入力Ｆｃは大きく負の方向に下がり、総合挿入力ＦＡは低く抑えられ、ワンアクション性が確保される。このワンアクション性の確保が本発明の効果Ｂである。
これに対して、先端テーパＬｓのない従来品であるメスロック２０Ｌ’（図５（Ｂ））では、ＣＰＡロック３０Ｌが元に戻ろうとする力が発生しないため、総合挿入力ＦＡは高くなり、ツーアクションとなり、スムーズな挿入ができない。

《（７）嵌合前》
このようにして、半嵌合状態が排除されて、完全嵌合が完了する（図４（７））。

〈まとめ〉
以上、本願第１発明によれば、引き込み傾斜面を設けたことにより、ＣＰＡとパッキンを持つコネクタにショートばねが加わっても、さらに、端子極数が多極になった場合にも、引き込み傾斜面に差しかかったメスロックに元に戻ろうとする復元力が発生し、この復元力が推進力となってショートばねの短絡解除時の挿入力を低減させるので、全体の挿入力がそれほど高くならず、しかも半嵌合防止も従来通り機能することができる。
さらに、本願第２発明によれば、先端テーパＬｓを設けたことにより、先端テーパＬｓに差しかかったＣＰＡロックに元に戻ろうとする復元力が推進力となってワンアクション性が確保される。

１０ オスコネクタ
１０Ｌ オスビーク
１０Ｓ ショートばね
１０Ｔ オス端子
２０ メスコネクタ
２０Ｌ メスロック
２０Ｓ 短絡解除板部
２０Ｔ メス端子
３０ ＣＰＡ
３０Ｌ ＣＰＡロック
Ｌｅ 引き込み傾斜面
Ｌｓ 先端テーパ

Claims (2)

1. 第１コネクタ（オスコネクタ）と、前記第１コネクタと嵌合する第２コネクタ（メスコネクタ）と、前記メスコネクタの外側にスライド可能に取り付けられた嵌合位置保障ロック（ＣＰＡ）と、を備えたコネクタであって、
   前記第１コネクタが、オスビークと、ショートばねおよび端子と、を備え、
   前記第２コネクタが、メスロックと、前記ショートばねおよび前記端子との間へ挿入される短絡解除板部と、を備えたコネクタにおいて、
   前記オスビークが、前記メスロックが乗り越える傾斜面と、前記メスロックが係止する垂直面とから成り、さらに、前記傾斜面と前記垂直面の交差する部位近傍の前記傾斜面から近傍の前記垂直面に向けて引き込み傾斜面を形成したことにより、前記メスロックが前記引き込み傾斜面に差しかかったとき前記メスロックが元に戻ろうとする復元力がコネクタ嵌合の推進力となって、前記ショートばねと前記端子との間への前記短絡解除板部の挿入力を軽減することを特徴とする半嵌合防止コネクタ。
2. 前記ＣＰＡが、前記オスビークおよび前記メスロックを乗り越えるＣＰＡロックを備え、
   かつ、前記メスロックの先端部に先端傾斜面を形成したことにより、
   前記ＣＰＡロックが前記先端傾斜面に差しかかったとき元に戻ろうとする復元力を推進力としてワンアクション性を確保することを特徴とする請求項１記載の半嵌合防止コネクタ。

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