(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔全体構成〕
図1(a)および
図2に示す多極の端子台コネクタ1は、複数の雌型のコンタクト2と、それらのコンタクト2に電線7を接続する複数の電線接続ばね3とをハウジング4の内側に保持する。端子台コネクタ1は、圧着端子等を用いることなく、各コンタクト2に直接、電線7を接続することが可能である。
この端子台コネクタ1には、電線7の端末7Aを挿入するスロット8(
図4、
図3(b))が極数分、用意されている。結線された電線7は、スロット8から端子台コネクタ1の後方に向けて引き出される。
端子台コネクタ1には、前方から、図示しない嵌合対象(相手コネクタ)が嵌合される。
【0013】
端子台コネクタ1は、例えば、工作機械等に備えられた端子装置に組み込まれる。かかる端子装置は、典型的には多数の端子台コネクタ1を備える。多数の端子台コネクタ1は、側面同士を隣接させるように密に配置される。
【0014】
端子台コネクタ1が図示しない相手コネクタと挿抜される方向のことを端子台コネクタ1の前後方向D1と定義する。前後方向D1において、端子台コネクタ1が相手コネクタと嵌合される側を「前」、その反対側を「後」と言うものとする。
また、前後方向D1と直交し、複数のコンタクト2が並ぶ方向のことを端子台コネクタ1の幅方向D2と定義する。
【0015】
端子台コネクタ1は、
図2に示すように、コンタクト2と、電線接続ばね3と、コンタクト2および電線接続ばね3を収容するハウジング4と、ハウジング4の後端部に装着されるカバー5と、相手コネクタとのロックを解除するための解除操作ノブ6(解除操作部)とを備えている。
カバー5の電線挿入部51から前方に向けて、前後方向D1に沿ったスロット8(
図4)が形成されている。
図2には、組み付けられているコンタクト2および電線接続ばね3を一組だけ示している。実際には、端子台コネクタ1は、極数と同じ組数(ここでは3組)のコンタクト2および電線接続ばね3を備えている。
【0016】
本実施形態では、電線7をコンタクト2に直接的に接続する電線接続機構の一例として、所謂スプリングクランプ式の電線接続ばね3を示す。他の形態のばね式(結線用ツールが不要なプッシュイン式等)や、ねじの軸方向に動く部材を用いて電線7をコンタクト2に接続する電線接続機構も、端子台コネクタ1に適用することができる。
電線接続ばね3は、図示しない結線用ツール等により、
図4における上方から下方に向けて押されることで(矢印F参照)、
図6(b)に示すように弾性変形する。それに伴い、電線接続ばね3の第1端部31が第2端部32に対して下方へと変位する。
以下の説明における「上」および「下」は、
図4における上および下に従う。
【0017】
〔電線〕
電線7(
図1(b))は、良好な導線性を有する金属材料から形成された心線71と、心線71を被覆して絶縁するシース72とを有している。
図1(b)に示すように、シース72から心線71を露出させてなる電線端末7Aが、端子台コネクタ1に結線される。
図1(b)に示す電線7は、撚線からなる複数の心線71を有している。この電線7は一例に過ぎない。端子台コネクタ1に適用される電線接続機構の構成は、結線する電線7の構成に対応している。電線端末7Aの心線71に、筒状の部材(フェルール)が装着されていてもよい。また、電線7は、単一の心線を有するものであってもよい。
本実施形態では、複数のコンタクト2に個別に電線7が接続される。但し、複数のコンタクト2に1本の電線7が接続されたり、1つのコンタクト2に複数本の電線7が接続されたりしてもよい。
【0018】
〔コンタクト〕
コンタクト2(
図2、
図4)は、弾性および導電性を有する金属製の板材から、打ち抜き加工や曲げ加工により形成されている。
コンタクト2は、一対のコンタクトアーム21,21と、コンタクトアーム21,21の後側に連なる基端部22とを有している。
コンタクトアーム21,21の間に、図示しない相手コネクタのタブ状の雄型コンタクトが挿入されると、接点部21Aにおいてコンタクト2と相手コンタクトとが導通する。
【0019】
上述のスロット8(
図4)は、電線挿入部51よりも前方に位置する基端部22の上壁221と、基端部22の下壁222の起立した後端部222Aと、ハウジング4の下壁41Cとにより区画されている。
図6(c)に示すように、後端部222Aに電線端末7Aの末端が突き当てられることで、電線端末7Aがハウジング4に対して位置決めされる。
【0020】
〔電線接続ばね〕
電線接続ばね3(
図2、
図4)は、弾性力により、電線7をコンタクト2に向けて加圧するとともに、電線端末7Aを保持する。
電線接続ばね3は、各コンタクト2に電線7を個別に接続する。
本実施形態の電線接続ばね3は、コンタクト2と同様に、弾性および導電性を有する金属製の板材から打ち抜き加工や曲げ加工により形成されている。
本実施形態の端子台コネクタ1は、コンタクト2と同数の電線接続ばね3を備えており、複数のコンタクト2に個別に電線接続ばね3が対応している。これに限らず、例えば、複数のコンタクト2に1つの電線接続ばね3が対応していたり、1つのコンタクト2に複数の電線接続ばね3が対応していたりしてもよい。
【0021】
図2および
図4は、負荷が加えられていない状態の電線接続ばね3を示している。
電線接続ばね3の第1端部31から第2端部32までが全体的に湾曲している。電線接続ばね3の弾性変形に伴い、電線接続ばね3に形成されている窓30が
図6(b)に示すようにスロット8の内側に変位する。このとき窓30はスロット8の一部を構成する。
窓30は、第1端部31の近傍の所定範囲に亘り、電線接続ばね3を板厚方向に貫通するように矩形状に形成されている。
【0022】
図4に示すように、窓30から第2端部32までの間に、窓30が形成された部分から前方に向けて湾曲した区間3Aと、窓30から前方に最も離れた区間3Bと、区間3Bに連なり、電線接続ばね3の内周に向けて窪んだ区間3Cとが存在する。区間3Bは、円弧状に形成されている。第2端部32が窓30に挿入されることで、電線接続ばね3は閉じた形状となっている。なお、区間3Cは、直線状であってもよい。
図6(b)に示すように、電線接続ばね3は、無負荷の状態(
図6(a))から、区間3Aが下方へと押されて区間3Bが略円形状となるまで弾性変形する。
【0023】
電線接続ばね3は、
図4に示すように、コンタクト2の基端部22の上壁221の表面に配置される。その上壁221の後端部221Aは、第2端部32と共に窓30に挿入されている。
電線接続ばね3が無負荷の状態にあるとき、窓30の下側の縁301と第2端部32との間にコンタクト2の後端部221Aが挟まれる。
【0024】
図6(c)に示すように電線端末7Aが窓30に通された状態において、電線接続ばね3の弾性力により窓30が上方に向けて復帰しようとすると、窓30の開口領域においてスロット8に連通している範囲の広さが電線端末7Aの外径に対して狭くなる。そのため、窓30の下縁301が食い込むように、下縁301により上方に押された電線端末7Aが、コンタクト2の上壁221の裏側に所定の接圧で接続されるとともに、窓30の内側に拘束される。
【0025】
電線接続ばね3は、本実施形態の形態には限らず、
図6(b)に示すように電線端末7Aを窓30に通すための窓30の変位量が得られ、かつ
図6(c)に示すように電線端末7Aを拘束する保持力が得られる適宜な寸法および形状に定めることができる。
【0026】
〔ハウジングおよびロックアーム〕
次に、ハウジング4(
図1(a)、
図2、
図4)は、上述したコンタクト2および電線接続ばね3を内側に収容する。ハウジング4は、絶縁性の樹脂材料を用いて射出成形により一体に形成されている。ハウジング4の射出成形には金型が使用される。
【0027】
ハウジング4は、複数のコンタクト2を収容するコンタクト収容部41と、複数の電線接続ばね3を収容する機構収容部42と、端子台コネクタ1に嵌合された図示しない相手コネクタを係止するロックアーム43のアーム本体430と、ロックアーム43を保護する保護壁44とを一体に備えている。本実施形態の一つの特徴として、コンタクト収容部41に対して上方に突出した機構収容部42と上下方向D3(ハウジング4の厚み方向)の同じ側であって機構収容部42よりも前方に、ロックアーム43が配置されている。
【0028】
ここで、ロックアーム43は、ハウジング4と一体に形成されたアーム本体430と、ハウジング4とは別体の解除操作ノブ6とから構成される。
【0029】
(コンタクト収容部)
コンタクト収容部41は、略直方体の外形を呈し、相手コネクタに備わるハウジングと嵌合される。コンタクト収容部41は、相手コネクタの雄コンタクトが挿入される挿入口411と、挿入口411から前後方向D1に沿って延びるキャビティ412(
図4)とを形成する。
【0030】
コンタクト収容部41の上面側に、コンタクト収容部41の前端部に片持ち状に支持されたアーム本体430が配置されている。ハウジング4の幅方向D2の側方にはロックアームが配置されないため、ハウジング4の幅方向D2の両側面は平坦である。このことは、端子台コネクタ1を幅方向D2に密に並べる観点から有利である。
【0031】
(ロックアーム)
コンタクト収容部41の上面側には、幅方向D2に並んだ複数のアーム本体430(
図2、
図4)が配置されている。相手コネクタの係止に必要な力を単一のアームにより得る場合のアームと比べて、複数のアーム本体430はそれぞれが容易に撓む。そのため、端子台コネクタ1を相手コネクタに嵌合させる操作と、嵌合を解除する操作とに必要な力を抑えることができる。つまり、挿入容易性が向上する。
その上、コンタクト収容部41の幅方向D2のほぼ全体に亘りアーム本体430が分布しているため、1箇所にロックアームが配置される場合よりも安定して相手コネクタを係止することができる。
【0032】
端子台コネクタ1が必ずしも複数のアーム本体430を備えている必要はない。端子台コネクタ1が、単一のアーム本体430を備えていてもよい。
【0033】
アーム本体430は、コンタクト収容部41の前端部に支持される固定端431と、固定端431よりも後方に位置する自由端としての後端部432とを有する。
アーム本体430の表面43Aには、相手コネクタのハウジングの被係合部と係合する係合突起43Cが形成されている。
アーム本体430の背面43Bと、コンタクト収容部41の上面41Aとの間には、空隙43Sが形成されている。空隙43Sの横断面の面積は、前方から後方に向かうにつれて次第に大きくなっている。
【0034】
図示しない相手コネクタのハウジングにハウジング4が挿入されると、相手コネクタハウジングに押されてアーム本体430が下方へと撓み、係合突起43Cが相手コネクタハウジングの係合孔に挿入される。すると、アーム本体430により相手コネクタハウジングが係止されるので、端子台コネクタ1と相手コネクタとが嵌合した状態にロックされる。このため、振動や衝撃等の外力が作用しても、端子台コネクタ1と相手コネクタとを嵌合したままの状態に維持することができる。
【0035】
アーム本体430の近傍には、保護壁44(
図1(a)、
図3(a))が配置されている。
保護壁44は、ロックアーム43の後端部432の近傍に位置するL字状部441と、L字状部441から前方へと延在している直線状部442とからなる。
本実施形態では、コンタクト収容部41の幅方向D2の両端側から上方に保護壁44が突出している。
L字状部441における各保護壁44の上端部は、幅方向D2の内側に向けて突出している(
図3(a))。L字状部441は、
図3(a)に示すように端子台コネクタ1の前方から見たときにL字状に形成されている。
保護壁44のL字状部441は、配線時に電線7や指がロックアーム43に直接触わってロックアーム43にあおり方向へ過大な負荷が加えられないように、ロックアーム43の近傍に配置される。また、L字状部441および直線状部442は、電線7がロックアーム43の背面側の空隙43Sに入り込むのを防止する。
【0036】
アーム本体430は、相手コネクタハウジングの極間壁を収容する溝413(
図1(a)、
図2)の位置を避けて、キャビティ412内のコンタクト2のそれぞれの真上に配置されている。
これらのアーム本体430には、一括して操作可能な解除操作ノブ6が装着される。
本実施形態では、解除操作ノブ6により、全ての(3つの)アーム本体430が連結されている。本実施形態よりも極数が多いためアーム本体430の数も多ければ、一括して押される複数のアーム本体430をいずれも十分に撓ませて確実に解除操作を行うため、適切な数の隣り合うアーム本体430からなるロックアーム群に分けて、ロックアーム群のそれぞれに解除操作ノブ6を与えるようにすればよい。
【0037】
3つのアーム本体430の各々の後端部432には、解除操作ノブ6が装着される装着部433(
図2)が形成されている。
装着部433は、後端部432の表面から突出した垂直壁433Aと、垂直壁433Aの上端に支持され、垂直壁433Aと直交する矩形板状の水平壁433Bとを備えている。
【0038】
(機構収容部)
次に、機構収容部42(
図2、
図4)は、アーム本体430の後端部432の近傍で、コンタクト収容部41から上方に向けて突出している。機構収容部42は、電線接続ばね3の全体を収容する内部空間42Sに加えて、機構前側開口421と、ツール作用開口422とを形成する。
ツール作用開口422は、機構収容部42の外側から電線接続ばね3へのアクセスを可能とする。ツール作用開口422は、機構収容部42の上壁42Bを板厚方向に貫通している。
【0039】
機構前側開口421は、アーム本体430の後端部432の直後に位置する前端壁42Aを板厚方向に貫通している。
前端壁42Aは、コンタクト収容部41の上面41Aから垂直に突出した垂直部42Cと、垂直部42Cの上端に連なり、上下方向に対して傾斜した傾斜部42Dとからなる。機構前側開口421は、垂直部42Cと、傾斜部42Dの一部とに亘り形成されている。
【0040】
前端壁42Aの形状は、この限りでなく、機構収容部42の内側に、電線接続ばね3を収容する適切な形状および寸法の内部空間42Sが形成されるように、前端壁42Aを適宜な形状に定めることができる。
機構前側開口421は、前後方向D1(挿抜方向)において、アーム本体430の後端部432と、内部空間42Sに配置された電線接続ばね3との間に位置している。
この機構前側開口421は、少なくともアーム本体430を後方に向けて投影した範囲に亘り前端壁42Aに形成されている。
機構前側開口421の開口領域は、後述するようにアーム本体430の背面43B側を成形する金型部品の動きを考慮して、あるいは、コンタクト2同士の絶縁に必要な空間距離および沿面距離を考慮して定めることが好ましい。
機構前側開口421による作用効果については後述する。
【0041】
ハウジング4の内側には、上述のキャビティ412と内部空間42Sとに亘り、極数分の収容室45が形成される。これらの収容室45は、極間壁4Wにより仕切られている。
ハウジング4の開口されている後端部4Bから、各収容室45に、コンタクト2および電線接続ばね3からなる組付体が配置される。コンタクト2は、コンタクト収容部41に収容される。
【0042】
〔カバー〕
カバー5(
図2、
図3(b))は、ハウジング4の後端部4Bに設けられる。カバー5も、ハウジング4と同様に絶縁性の樹脂材料から形成されている。
カバー5は、電線挿入部51と、結線用ツールを支持するツール支持部52と、ハウジング4へのカバー5の取付けに必要な係合突起53,54(
図4)および位置決め突起55とを備えている。
【0043】
電線挿入部51は、スロット8の挿入口に相当する開口を有している。電線挿入部51およびツール支持部52はそれぞれ、極数分、カバー5に形成されている。
ツール支持部52は、結線用ツールの端部を支持する。その端部を支点として、結線用ツールを前方へと倒すと、ツールの作用突起がツール作用開口422から内部空間42Sへと突出して電線接続ばね3を下方へと押し込む。
カバー5には、コンタクト2の後端部221Aの上方に屈曲した端縁221Bを受け入れる窪み56も形成されている。
【0044】
位置決め突起55を機構収容部42の凹部42Fに挿入することでカバー5をハウジング4に位置決めしつつ、機構収容部42の上壁42Bと下壁42Gとの間にカバー5を挿入すると、カバー5がハウジング4に取り付けられる。このとき、上壁42Bの係合孔には係合突起53が挿入され、下壁42Gの係合孔には係合突起54が挿入される。
【0045】
〔解除操作ノブ〕
解除操作ノブ6(
図1(a)、
図5)は、ハウジング4に一体に形成されているアーム本体430の後端部432に装着される。解除操作ノブ6が装着されることで、ロックアーム43の後端部432が手指で押し易いサイズとなる。したがって、嵌合のロックを解除するため、解除操作ノブ6を押し下げ、係合突起43Cが相手コネクタハウジングの係合孔から離脱するまでアーム本体430を撓ませる操作を容易に行うことができる。解除操作ノブ6の前側かつ上側は、面取りされていて押し易い。
【0046】
この解除操作ノブ6は、アーム本体430の後端部432に着脱可能に装着される。ここで、高さ等のサイズや形状の異なる複数種類の解除操作ノブ6が用意されていることが好ましい。そうすると、例えば、操作感を高めるため、よりサイズが大きい解除操作ノブ6をアーム本体430に与えたり、組み込まれる装置における高さの制約により、背の低い解除操作ノブ6をアーム本体430に与えたりといった、解除操作ノブ6のデザインを変更する要望への対応がタイムリーに(適時に)、小ロットでも可能となる。解除操作ノブ6はアーム本体430とは別体であるから、金属材料から解除操作ノブ6を形成することもできる。
【0047】
加えて、端子台コネクタ1の解除操作ノブ6を顧客の要望に合うタイプに変更することで、多品種にわたる端子台コネクタ1の在庫削減にも寄与できる。
【0048】
図5に示すように、解除操作ノブ6の裏側かつ後側には、アーム本体430の装着部433(
図2)と係合する係合突起60および係合部65が形成されている。これら係合突起60および係合部65は、解除操作ノブ6の裏面から上方に向けて掘り下げられるように形成されている。係合突起60および係合部65が露出しないので、解除操作ノブ6の見栄えがよい。
【0049】
解除操作ノブ6の裏側には、解除操作ノブ6を後方に向けてスライドさせると装着部433と噛み合う複数の係合突起60が突設されている。2つの係合突起60,60の間と、両隣には、装着部433の水平壁433Bを受容する凹部61が存在する。係合部65が装着部433と係合することにより、解除操作ノブ6の装着部433からの離脱が規制される。
【0050】
解除操作ノブ6を装着部433の前側に配置し、アーム本体430の背面43Bに冶具により支持しながら解除操作ノブ6をアーム本体430に対して後方へとスライドさせると、3つのアーム本体430の各々の装着部433と係合突起60とが係合するとともに、幅方向D2の両端側に位置する装着部433の垂直壁433Aに係合部65が係合する。こうして解除操作ノブ6がアーム本体430と一体化される。
【0051】
解除操作ノブ6がアーム本体430に組み付けられると、両側の係合部65により、解除操作ノブ6の前方への離脱が規制される。
また、係合突起60と、それと略相似形状の装着部433とが、解除操作ノブ6とアーム本体430との間の隙間を塞ぐように係合するので、上下方向D3および幅方向D2への解除操作ノブ6の動きが規制される。このため、解除操作ノブ6を安定して押し下げることができる。
【0052】
〔機構前側開口による作用効果〕
以下、端子台コネクタ1の機構収容部42に形成された機構前側開口421の作用効果について説明する。
機構前側開口421により、内部空間42Sが機構収容部42の前側へと開放される。このことにより、機構収容部42の内側から外側への放熱に寄与することができる。
コンタクト2と電線端末7Aの心線71とが接触する箇所や、コンタクト2の接点部21A等における電気抵抗に伴い、コンタクト2や心線71が発熱する。コンタクト2と心線71とが接触する箇所のすぐ近くで、第2端部32がコンタクト2に接触し、窓30の下縁301が心線71に接触しているので、コンタクト2や心線71から電線接続ばね3へと熱伝導し易い。機構前側開口421は電線接続ばね3の近傍に位置するため、機構前側開口421を通じて、コンタクト2や心線71から伝導した電線接続ばねの熱を十分に外部の空気へと放出することができる。そのため、電線7やハウジング4の過熱を避けて大電流の通電を可能にすることができる。
【0053】
本実施形態のハウジング4およびカバー5には、機構前側開口421に加え、ツール作用開口422や、カバー5のツール支持部52にあいた孔を含めると、複数の開口が存在する。そのため、これらの開口のうちの一部の開口から収容室45内に入った空気が他の開口から出ていくことで、収容室45内の換気が行われる。そのため、収容室45内に熱がこもるのをさけることができる。
【0054】
上述した放熱の観点に加えて、機構前側開口421は、ハウジング4の厚みを抑えつつ、端子台コネクタ1にロック機能を与えることを実現する。
機構収容部42の前端壁42Aに機構前側開口421が形成されているため、以下に説明するように、ハウジング4と一体のアーム本体430およびその周辺部分を成形する金型部品に関する干渉の問題が生じない。そのため、ハウジング4の厚み方向において機構収容部42と同じ側であって、機構収容部42よりも前方のスペースに、アーム本体430および保護壁44をハウジング4と一体成形できるので、機構収容部42が突出した端子台コネクタ1にあって、厚みを抑えることができる。
【0055】
仮に、機構前側開口421が存在しないとすれば、アーム本体430の背面43B側を成形する金型部品の動く方向を前後方向D1と直交する幅方向D2に設定する必要がある。
しかし、そうすると、アーム本体430の保護に欠かせない保護壁44を成形することができない。
【0056】
上述したように、機構前側開口421は、前後方向D1において、アーム本体430の後端部432と、内部空間42Sに配置された電線接続ばね3との間に位置している。そのため、内部空間42Sから、機構前側開口421を通って空隙43Sまで至る経路が前後方向D1に沿って延びている。
そして、装着部433も含めてアーム本体430を後方に向けて投影した範囲が、機構前側開口421の開口領域内に収まる。
【0057】
そのため、アーム本体430の背面43B側から装着部433の裏側および後側までを成形する金型部品(図示しない)が機構前側開口421を通過できる。したがって、この金型部品を前後方向D1に沿って移動可能であるため、アーム本体430の背面43B側を成形することができる。
一方、保護壁44は、アーム本体430の背面43B側を成形する金型部品とは別の金型部品により成形される。
【0058】
本実施形態の保護壁44は、ハウジング4の外周部を成形する主型により成形される。保護壁44の形態や位置に応じて、主型とは別の金型部品が用いられる。保護壁44のL字状部441によれば、ロックアーム43のあおりを防止してその破損をより確実に防ぐことができる。
端子台コネクタ1の使用環境や、破損防止の必要度に応じて、適宜な規模の保護部をアーム本体430の近傍に配置することができる。
【0059】
以上で説明した本実施形態によれば、機構前側開口421により、ハウジング4の厚みを抑えつつ端子台コネクタ1にロック機能を具備することができ、しかも、放熱にも寄与できる。機構前側開口421の開口面積によりアーム本体430の高さに制約があるとしても、アーム本体430への解除操作ノブ6の装着により対応することができる。さらには、アーム本体430に対して複数種類の解除操作ノブ6から選択自在であることに上述した付加価値もある。
【0060】
上記以外にも、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可能である。