(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
プラグコネクタの該角部分において該プラグコンタクトが配置される多角形の接続構造は、該プラグコネクタの長さ方向に該プラグコンタクトが積層される積層構造を有し、対応される該レセプタクルコネクタもまたコンタクトの積層構造を有し、これにより該積層されたコンタクトは該プラグコネクタを該レセプタクルコネクタへ挿入しその該プラグコネクタを所定の角度回転することにより同時に接触状態になる請求項1記載のコネクタ。
【背景技術】
【0003】
従来の多芯コネクタにおいては、接続時の操作力を少なくさせるために、ZIF(zero insertion force)構造を持つコネクタが使用されている。例えば
図17、
図18に示すように、このコネクタ3−1,4−1は、プラグコネクタ3−2、4−2およびレセプタクルコネクタ3−3,4−3のそれぞれ対応する多数のコンタクト3−4、3−5、または4−4、4−5の配列をグリッド状に(
図17)、または直列方向(
図18)に配列し、カム等による倍力機構(図示せず)を設け、カム等を操作させてプラグコネクタ及びレセプタクルコネクタのコンタクトを接続させる構造としていた。
図17に示すようにグリッド上のコンタクト配列では、嵌合面に対してのコネクタのサイズが大きくなる。また
図18に示すように直列にコンタクトを配置した場合は、長手方向にコネクタが長くなるという問題があった。又ZIF構造のための、カム等の倍力機構も複雑でこの機構の占有面積もコネクタを大きくさせていた。
【0004】
例えば手術用の超音波診断装置に使用される場合、医療用カテーテルのプローブは身体に入るので測定器具においても断面積を小さくする必要がある。そしてプラグの径は小さくすると共に多芯化が要求されている。本発明は、断面積を小さくしても、多数の配線を接続可能な多芯コネクタを形成可能にするものである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
[実施例]
図1に本発明の1実例に係るプラグコネクタ1とレセプタクルコネクタ2を示す。長手方向に積層するようにプラグコンタクト1−2が形成された積層構造を有する柱状のプラグコネクタ1がレセプタクルコネクタ2に挿入される前の状態を示す。レセプタクルコネクタ2の挿入口2−4−4から柱状のプラグコネクタ1を挿入し、複数の対応するコンタクト同士を接触させる。なお、1−5は嵌合時におけるプラグコネクタ1の防水用のOリング、2−13はレセプタクルコネクタ2の防水用キャップである。接触部の断面の形状を正方形とし、正方形の四隅の角部分(R部)1−1−1においてコンタクト同士を接触させた構造の事例である。即ち、この事例ではレセプタクルコネクタ2および柱状のプラグコネクタ1の双方は挿入の該方向に並列する複数のコンタクトを有する。
【0017】
図2に多数のコンタクトを有するプラグコネクタ1の全体図を示す。プラグコネクタ1は複数の同一のハウジング部分の形状で形成することができる。コンタクト等の支持部材として上下に並列して配置するように互いに組み合わされたインシュレータA1−1(上側)およびインシュレータB1−1’(下側)の周囲に複数のプラグコンタクト1−2がインシュレータを取囲むように、そしてプラグコネクタ1の長手方向に積層するように、配置されている。
【0018】
支持部材として組み合わされたインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’は、概略四角柱に形成されている。この実施例の柱状部の断面は概略正方形である。正方形の四隅に角部分1−1−1が形成される。この角部分レセプタクルコネクタ2のコンタクト2−3−1−1と接触する。この事例ではそれぞれ4組のコンタクトが正方形断面の角部分において、挿入方向に対して垂直な面において放射状に配置され、さらに積層されている。プラグコネクタ1は挿入方向に並列する複数のコンタクト1−2を有する。
【0019】
図2において、インシュレータA1−1の上面にはキー溝部1−1−2,1−1−3,1−1−4が形成されている。キー溝部1−1−2,1−1−3はレセプタクルコネクタ2のインシュレータ2−3−1−3に設けたキー突起部2−3−1−3−1と係合する。また、キー溝部1−1−4はスロットノブ2−4内に形成されたキー突起2−4−2と係合する。
【0020】
図3にレセプタクルコネクタ2の全体図を示す。ハウジングシェル2−1の前面に
図2に示したプラグコネクタ1のコンタクト接触操作のためのスロットノブ2−4が取り付けられている。中央の円形開口部はプラグコネクタ1を挿入するための挿入口2−4−4である。スロットノブ2−4の中央開口部内の上下部分に配置されているキー突起2−4−2は、プラグコネクタ1のキー溝1−1−4と組み合わされて、挿入後のプラグコネクタ1がスロットノブ2−4の回転と共同して回転するように作用する。レセプタクルコネクタ2は挿入方向に並列する複数のレセプタクルコンタクト2−3−1−1を有する。
【0021】
2−1−1はハウジングシェル2−1に形成されたロック溝である。プラグコネクタ1およびスロットノブ2−4が所定の回転をし、コネクタが使用可能となった場合に、プラグコネクタ1およびスロットノブ2−4の回転を防止するために使用される。回転防止のため、スロットノブ2−4に形成された上方向に付勢されているロックボタン2−5を受け入れ係合する。2−13はレセプタクルコネクタ2の防水用キャップである。2−3−1−3はレセプタクルコネクタ2を構成するインシュレータである。
【0022】
図4に、プラグコネクタ1の分解図を示す。複数のプラグコンタクト1−2を保持するためのインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’、複数のプラグコンタクト1−2、ケーブルブッシング1−3、コネクタ保護のためのアースを取るためのケーブルクランプ1−4、嵌合時の防水の用のOリング1−5等を含む。なお、インシュレータAおよびBはキー溝部1−1−2の断面形状が相違するように構成するのが良い。
【0023】
プラグコネクタ1の組立について説明する。プラグコンタクト1−2が圧入されたインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’の各コンタクトに、それぞれケーブルの芯線(図示せず)がコネクタ1−2の内部で接続される。それぞれ結線されたインシュレータアセンブリA1−1−5およびインシュレータアセンブリB1−1’−5、ケーブルと一体形成されたブッシング1−3、ケーブルクランプ1−4を組み込み、最後にインシュレータ内部に防水を兼ねた接着剤を注入して組み立てる。
【0024】
図5にプラグコネクタ1の接触部の断面(電線結線状態は省略)を示す。
【0025】
図4のインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’を上下に組み合わせた構造の断面図である。電気的接続部が形成され組み合わされたインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’は略四角形の断面を有し、四隅に角部分1−1−1を形成する。角部分1−1−1は接点部として作用しレセプタクルコネクタの接触部と回転しつつ接触させるため湾曲した形状とするのが望ましい。この事例においてはプラグコネクタ1の接触部の断面は略四角形であるが、四角形に変えて例えば三角形または5角形等の多角形であっても良い。
【0026】
略U字状に成形された複数のプラグコンタクト1−2は、インシュレータA1−1またはインシュレータB1−1’の角部分の孔部1−1−6に圧入され、溝部1−1−7内にそれぞれ組みこまれている。プラグコンタクト1−2には、インシュレータ1−1および1−1’の組み合わせ構造の1つの角部分において、レセプタクルコネクタの接触部と接触する四隅接点部1−2−1が形成される。またプラグコンタクト1−2の一方の端部には多芯ケーブルの芯線(図示せず)と接続する接続部1−2−2が形成される。
【0027】
1−1−2はキー溝部であり、プラグコネクタ1の挿入時にレセプタクルコネクタのインシュレータ2−3−1−3の表面に形成されたキー突起2−3−1−3−1と組み合わされガイドされる。
【0028】
図6はレセプタクルコネクタ2の分解図の事例である。この事例においては、例えば金属製のハウジングシェル2−1、ハウジングシェルカバー2−2、コンタクトモジュール アッセンブリ2−3、スロットノブ2−4、防水用Oリング2−15、LED照射光透過用樹脂2−4−1、スロットノブ2−4の回転をロックするロックボタン2−5、ロックボタン2−5を垂直上向に付勢するスプリング2−6、ハウジングシェル用パッキン2−7、ハウジングシェル用ネジ2−8(4個)、ケーブルクランプ2−9(2個)、ケーブルクランプ用ネジ2−10(2個)、ケーブルクランプ用ナット2−11(2個)、ケーブルブッシング2−12、防水用キャップ2−13、キャップ用スプリングピン2−14を含む。
【0029】
上記レセプタクルコネクタ2の組立について説明する。ロックボタン2−5とスプリング2−6をスロットノブ2−4に組み込んだ後に、スロットノブ2−4をハウジングシェル2−1の内側から挿入する。ケーブルと一体成型されたブッシング2−12をハウジングシェルカバー2−2に挿入し、ケーブルのシールド部分をケーブルクランプ2−9で挟み、ケーブルクランプ用ネジ2−10とケーブルクランプ用ナット2−11で締め付け、ケーブルを固定する。
【0030】
レセプタクル側ケーブルにあらかじめ接続された4つの細線同軸コネクタをコンタクトモジュールアッセンブリ2−3のそれぞれのコネクタ2−3−1−5に接続する。ケーブル接続されたコンタクトモジュールアッセンブリ2−3をハウジングシェル2−1に挿入してハウジングシェルカバー2−2で挟み込んでハウジングシェル用ネジ2−8で締め付ける。
【0031】
防水用キャップ2−13はハウジングシェル2−1の軸受け部に組み込み、キャップ用スプリングピン2−14を挿入して固定する。
【0032】
図7にレセプタクルコネクタ2の内部に配置されるコンタクトモジュールアッセンブリ2−3の実例を示す。
図7のレセプタクルコネクタは複数の同一形状のコンタクトモジュールからなるハウジング部分により形成されている。
図7はコンタクトや基板等が組み込まれたコンタクトモジュール(2−3−1,2−3−2,2−3−3,2−3−4)4個を組み合わせた状態を示す。4個のモジュールを組み合わせた後にモジュール用ネジ2−3−5で固定される。
【0033】
図8はレセプタクルコネクタ2のコンタクトモジュールアッセンブリ2−3の4個のモジュールのうちの1つ2−3−1の分解説明図である。対応するプラグコンタクト1−2に適合するように積層された積層構造を有するレセプタクルコンタクト2−3−1−1はインサートモールド2−3−1−2と同時成形されている。前記レセプタクルコンタクト2−3−1−1がインサートされたインサートモールド2−3−1−2はインシュレータ2−3−1−3に圧入固定される。なお、この圧入固定された状態ではレセプタクルコンタクト2−3−1−1の先端部2−3−1−1−1はインシュレータ2−3−1−3の下部先端部2−3−1−3−2に一定保持荷重をかけて係合されている為にプラグコンタクト1−2に接触させた時に少ない移動量で大きな圧力で接触させることが可能になる。先端部2−3−1−1−1におけるプラグコンタクト1−2との接触部は凸部2−3−1−1−2の形状を有するようにするのが好ましい。
【0034】
細線同軸コネクタ2−3−1−5、インジケータ用LED2−3−1−6、検出スイッチ2−3−1−7(1モジュールのみに搭載する。)等が搭載された接続用基板、即ち印刷回路基板2−3−1−4をレセプタクルコンタクト2−3−1−1の上部基板接続部2−3−1−8に半田接続させる。
【0035】
図9はレセプタクルコネクタ2の接触部の断面図である。レセプタクルコネクタ2のハウジングシェル2−1内に4組のコンタクトモジュール2−3−1,2−3−2,2−3−3、および2−3−4が配置されている。コンタクト2−3−1−1の一端はインサートモールド2−3−1−2に固定されており接続用基板2−3−1−4の配線に半田接続される。
【0036】
レセプタクルコネクタの、挿入方向に対して垂直な1つの面における複数のコンタクトと、柱状のプラグコネクタの上記1つの面における対応する複数のコンタクトとを、柱状のプラグコネクタをレセプタクルコネクタに挿入し、柱状のプラグを回転することにより、接触させる。
【0037】
図10はレセプタクルコネクタ2にプラグコネクタ1が挿入された状態であって、スロットノブを回転させる前における接触部の断面図である。即ち、
図10はプラグコネクタ1の回転前の図である。この状態ではプラグコネクタ1のコンタクト1−2とレセプタクルのコンタクト2−3−1−1は接触していない。
【0038】
図11はプラグコネクタ1がレセプタクルコネクタ2に挿入された後に時計回りに例えば50度回転された状態の接触部の断面図である。プラグコネクタの断面が正方形の場合、50度程度の回転で接触するように構成するのが適切である。この状態でプラグコネクタのコンタクト1−2とレセプタクルのコンタクト2−3−1−1はプラグコネクタの角部分1−1−1において接触する。
【0039】
図12はレセプタクルコネクタ2にプラグコネクタ1が挿入された状態(プラグコネクタ1を回転させる前)の縦断面である。レセプタクルコネクタ2のコンタクトモジュール2−3には積層するように形成されたコンタクト2−3−1−1が等ピッチで配置されている。プラグコネクタ1が
図12に示すように所定の位置まで挿入されると、レセプタクルコネクタ2のコンタクト2−3−1−1とプラグコネクタ1の対応する積層されたそれぞれのプラグコンタクト1−2の位置が一致する。
【0040】
この状態において、プラグコネクタ1とレセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4はレセプタクルコネクタ2に対して回転可能状態になる。ロックボタン2−5はスプリング2−6によって垂直方向に付勢されており、この状態ではロックボタン2−5により仮ロック状態になっている(
図14参照)。
【0041】
尚、レセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4には防水用Oリング2−15が組み込まれている。又プラグコネクタ1の防水用Oリング1−5は嵌合状態でプラグコネクタ1を防水としている。
【0042】
レセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4にはLED照射光透過用樹脂2−4−1が2色成形されており、
図8に示す接続用基板2−3−1−4に実装されたインジケーター用LED2−3−1−6の光をスロットノブ2−4の表面まで円環状に透過させている。
【0043】
図13は、レセプタクルコネクタ2にプラグコネクタ1が挿入された後にスロットノブ2−4と共に時計回りに回転し、スロットノブ2−4に内蔵されたロックボタン2−5がハウジングシェル2−1のロック溝2−1−1に入りロックされた状態を示す。
【0044】
図14はレセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4に内蔵されたロックボタン2−5を押してロックを解除した後、プラグコネクタ1とスロットノブ2−4を反時計回りに回転させハウジングシェル2−1の仮ロック溝2−1−2にロックボタン2−5が入り仮ロック状態になった状態を示す。
【0045】
図15はレセプタクルコネクタ2にプラグコネクタ1が挿入された後にスロットノブ2−4と共に時計回りに回転しロック状態になった時の状態を示す。レセプタクルコネクタ2内の接続用基板2−3−1−4に実装された検出スイッチ2−3−1−7がスロットノブ2−4の検出突起部2−4−3によって押されON状態になる。なおハウジングシェルは説明のために未表示状態で示した。
【0046】
図16にインジケータ用LED2−3−1−6の実装例を示す。この事例ではLED2−3−1−6はレセプタクルコネクタ2のコンタクトモジュールアッセンブリ2−3の接続用基板2−3−1−4に実装される。LED2−3−1−6の照射光2−3−1−9はスロットノブ2−4の2色成形されたLED照射光透過用樹脂2−4−1によってスロットノブ2−4の前面2−4−5に光を透過させる。
【0047】
[動作概要]
上で説明したコネクタの動作概要を説明する。
【0048】
(1)プラグコネクタ1をレセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4前面の挿入口2−4−4より挿入する。プラグコネクタ1とレセプタクルコネクタ2の軸方向の位置合わせは、レセプタクルインシュレータ2−3−1−3及び挿入スロットノブ2−4の円形の内面部に、プラグコネクタ1のインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’を組み合わせた正方形の四隅角部分1−1−1が位置決めされて挿入される。尚、回転方向の極性はレセプタクルコネクタ2の挿入スロットノブ2−4の円形内面に設けたキー突起2−4−2 (
図16参照)及び、レセプタクルコネクタ2のインシュレータ2−3−1−3の表面に設けたキー突起2−3−1−3−1(
図7参照)によりガイドされる。即ちプラグコネクタ1のインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’のキー溝部1−1−2 (
図2参照)が挿入された場合、プラグコネクタ1は所定の配置で回転不可能な状態で挿入される。プラグコネクタ1はレセプタクルコネクタ2に対して回転不可能な状態で挿入される為にレセプタクルコネクタ2の内部に露出しているレセプタクルコンタクト2−3−1−1にプラグコネクタ1は接触することなく挿入される。
【0049】
(2)プラグコネクタ1が最終位置まで挿入されると、レセプタクルコネクタ2のインシュレータ2−3−1−3に設けたキー突起2−3−1−3−1は、プラグコネクタ1のインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’において、キー溝部1−1−2から円周方向に延在し、プラグコネクタ1を回転可能にするキー溝部1−1−3に回転可能な状態で係合さる。このため、プラグコネクタ1は一方向(時計回り)に回転可能な状態となる。プラグコネクタ1の回転はスロットノブ2−4を回転することにより行われることができる。
【0050】
即ちこの状態において、レセプタクルコネクタ1のスロットノブ2ー4の開口部に設けたキー突起2−4−2(
図16参照)が、プラグインシュレータA1−1およびプラグインシュレータB1−1’にそれぞれ形成されたキー溝部1−1−2の端部の溝1−1−4に係合される。このためプラグコネクタ1はレセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4の回転と同期して回転することとなる。
【0051】
図10に示す挿入状態から、スロットノブ2−4の回転に同期してプラグコネクタ1が時計回りに回転し始める。プラグコネクタ1はレセプタクルコネクタ2のインシュレータ2−3−1−3のキー突起2−3−1−3−1がプラグコネクタ1のインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’の回転可能キー溝部1−1−3に対して円周方向に回転するように移動して係合される。そしてプラグコネクタ1はレセプタクルコネクタ2から引抜不可能な状態となる。
【0052】
(3)プラグコネクタ1をレセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4により時計回りに回転させと、
図5に示すプラグコネクタ1のコンタクト1−2の4隅の接点部1−2−1が、
図10および
図11に示すレセプタクルコンタクト2−3−1−1の先端部2−3−1−1−1を押圧する、このため
図11に示すようにレセプタクルコンタクト2−3−1−1およびプラグコンタクト1−2が電気接続状態となる。コンタクト同士を4隅で接触させるので力が均等に配分され、4隅のそれぞれにおいて安定した接触が得られる。
【0053】
(4)プラグコネクタ1をレセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4と共に所定の角度(例えば50度)まで回転させると、
図12に示すスロットノブ2−4に組み込まれ外周方向に負勢されているスプリング2−6を内蔵したロックボタン2−5が上昇する。そして、
図13に示すようにレセプタクルコネクタ2のハウジングシェル2−1のロック溝2−1−1に係合する。このためスロットノブ2−4は回転不可能状態にロックされる。
【0054】
(5)プラグコネクタ1とレセプタクルコネクタ2の嵌合を解除する場合は、レセプタクルコネクタ2のスロットノブ2−4のロックボタン2−5を下方に押し下げてロックボタン2−5によるロック解除させる。その後スロットノブ2−4とプラグコネクタ1をロック時とは逆方向に半時計回りに回転させる。このようにしてプラグコネクタ1とレセプタクルコネクタ2のコンタクト接触は解除される。
【0055】
さらにスロットノブ2−4を初期の回転角まで回転させると、レセプタクルコネクタ2のインシュレータ2−3−1−3に設けたキー突起2−3−1−3−1が、プラグコネクタ1のインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’の回転可能キー溝部1−1−3から係合解除される。この状態においてインシュレータA1−1およびインシュレータB1−1’のキー溝部1−1−2の角度がキー突起2−4−2の位置と一致してプラグコネクタ1は引抜き可能状態となる。
【0056】
この状態では、
図14に示すように、前記スロットノブ2−4のロックボタン2−5は、ハウジングシェル2−1に形成された深さの浅い仮ロック溝2−1−2に入り、仮ロック状態となる。仮ロック状態では、一定のトルク印加以下状態ではスロットノブ2−4は回転不可能状態となる。
【0057】
(6)
図15に示すように、本事例ではレセプタクルコネクタ2にプラグコネクタ1が挿入された後に、プラグコネクタ1がスロットノブ2−4と共に時計回りに回転し、ロック状態になった時、接続用基板2−3−1−4に実装された検出スイッチ2−3−1−7が、スロットノブ2−4の検出突起部2−4−3によって、ロックされる角度で検出スイッチ2−3−1−7をONにする構造とした。
【0058】
(7)
図16に示すように、本事例ではオプションとしてレセプタクルコネクタ2のコンタクトモジュールアッセンブリ2−3の接続用基板2−3−1−4に実装されたLED2−3−1−6がスロットノブ2−4に2色成形されたLED照射光透過用樹脂2−4−1によってスロットノブ2−4の前面に光を透過させる構造として通信中にイルミネーションで動作確認を可能にした。
【0059】
以上本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の技術的範囲を逸脱せずに、種々の変形が可能である。即ち、本願発明は、上記実施例に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を変形しない範囲で種々変形することが可能である。更に上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々な発明が抽出され得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求範囲に記載された発明を付する。
[1]
レセプタクルコネクタの第1の面における複数のコンタクトと、柱状のプラグコネクタの前記第1の面における対応する複数のコンタクトとを、該柱状のプラグコネクタを該レセプタクルコネクタに挿入し、該柱状のプラグコネクタを回転することにより、接触させるようにするロータリー接触多芯コネクタであって、
前記第1の面は挿入の方向に垂直であり、
該レセプタクルおよび柱状のプラグコネクタの双方は挿入の該方向に並列する複数のコンタクトを有し、
該柱状のプラグコネクタの少なくとも一部は多角形の断面を有し、
前記第1の面のプラグコンタクトはそれぞれ該多角形の角部分に配置され、
適合されるレセプタクルコンタクトは該プラグコネクタの挿入方向の軸に関して放射状に配置され、そして
該プラグコネクタを該レセプタクルコネクタに挿入し、そしてその後該プラグコネクタを所定の角度回転することにより、該プラグコンタクトは対応するレセプタクルコンタクトと接触状態になるコネクタ。
[2]
プラグコネクタの該角部分において該プラグコンタクトが配置される多角形の接続構造は、該プラグコネクタの長さ方向に該プラグコンタクトが積層される積層構造を有し、適合される該レセプタクルコネクタもまたコンタクトの積層構造を有し、これにより該積層されたコンタクトは該プラグコネクタを該レセプタクルコネクタへ挿入しその該プラグコネクタを所定の角度回転することにより同時に接触状態になる[1]記載のコネクタ。
[3]
該多角形は正方形である[1]又[2]に記載のコネクタ。
[4]
該柱状部はインシュレータで形成された多角形の支持部材を有する[1]乃至[3]のいずれか1に記載のコネクタ。
[5]
該レセプタクルコネクタは複数の同一のハウジング部分の形状で形成される[1]乃至[4]のいずれか1に記載のコネクタ。
[6]
該レセプタクルコネクタコンタクトは印刷回路基板に取り付けられ、この印刷回路基板は前記ハウジング部分の1つに固定される[5]記載のコネクタ。
[7]
該プラグコネクタは複数の同一のハウジング部分の形状で形成される[1]記載のコ
ネクタ。