JP2004022547A

JP2004022547A - 摺動可能なプラグ部分・収容部を備えた差込式コネクタ

Info

Publication number: JP2004022547A
Application number: JP2003172406A
Authority: JP
Inventors: Michael Burmeister; ミヒャエル　ブールマイスター
Original assignee: Harting Electro Optics GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electro Optics GmbH and Co KG
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2004-01-22
Also published as: US20030232533A1; EP1376767A1; DE10227156A1

Abstract

【課題】ハウジング（１０）と、プラグ部分・収容部（１６）と、該プラグ部分・収容部に収容されている複数のコンタクトエレメント（２６）とを備えた差込ソケットを改良して、プラグ部分、特にプリント配線板の導体が高い精度でコンタクトすることができるような差込ソケットを提供する。
【解決手段】プラグ部分・収容部が可動に、特に宙に浮いたような形で、ハウジング内に収容されているので、公差が、プラグ部分をプラグ部分・収容部に差し込む際に補償され得るようにした。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングと、プラグ部分・収容部と、該プラグ部分・収容部に収容されている複数のコンタクトエレメントとを備えた差込ソケット（Ｓｔｅｃｋｂｕｃｈｓｅ）に関する。該差込ソケットには、差込接続を得るために、相補的なプラグ部分（Ｓｔｅｃｋｅｒｔｅｉｌ）を差し込むことができる。
【０００２】
【従来の技術】
あらゆる差込接続において生じる根本的な課題は、プラグ部分を差込ソケットに差し込む際に、プラグ部分が正確に差込ソケットに対して相対的に整列していることが保証されていなければならないか、もしくは公差補償を可能にする手段が講じられていなければならない点にある。その一方で、互いに接続したい導体が正しくコンタクト形成されていることを保証し得ない。この場合、誤整列の問題は、より多くのコンタクトが差込接続されなければならない場合や、そのコンタクトがより密に位置している場合にますます深刻なものとなってしまう。特に、プラグ部分が、近接して並んで位置した多数の導体路を備えたプリント配線板である場合、この導体路を位置正しくコンタクトさせることは特別な意義を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の差込ソケットを改良して、プラグ部分、特にプリント配線板の導体が高い精度でコンタクトすることができるような差込ソケットを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、プラグ部分・収容部が可動に、特に宙に浮いたような形で、ハウジング内に収容されているので、公差が、プラグ部分をプラグ部分・収容部に差し込む際に補償され得るようにした。
【０００５】
【発明の効果】
この目的のために本発明によって差込ソケットには、ハウジングと、該ハウジング内に、出発位置（Ａｕｓｇａｎｇｓｓｔｅｌｌｕｎｇ）と差込位置（Ｓｔｅｃｋｓｔｅｌｌｕｎｇ）との間で摺動可能であるように配置されている、絶縁性の材料から成るプラグ部分・収容部と、該収容部内に差し込まれるプラグ部分のコンタクト形成のために働く、前記プラグ部分・収容部に収容されている複数のコンタクトエレメントと、前記プラグ部分・収容部を出発位置へ負荷する、少なくとも１つのばねとが設けられている。プラグ部分・収容部が摺動可能であるために、プラグ部分・収容部はプラグ部分の差込時に、場合によっては生じ得る位置公差にも関わらず正しく整列するので、プラグ部分・収容部に配置されたコンタクトエレメントは、プラグ部分の、コンタクトエレメントに対応配置された導体に位置正しくコンタクトすることができる。
【０００６】
本発明の有利な構成では、プラグ部分・収容部が長方形の横断面を有しており、コンタクトエレメントがプラグ部分・収容部の、幅広の側壁のうちの１つに配置されている。このプラグ部分・収容部は特に、プラグ部分としてのプリント配線板を収容するのに適しており、このプリント配線板は極めて小さな遊びを有して、プラグ部分・収容部の内室内に挿入されることができる。この際、コンタクトエレメントは、プリント配線板の上面および下面に配置された導体路にコンタクトするように配置されている。
【０００７】
本発明のさらに別の有利な構成では、コンタクトエレメントが摺動可能に、プラグ部分・収容部の側壁に配置されている。また、コンタクトエレメントは公差補償、要するにプラグ部分の厚さに関する公差補償のために働く。つまり、コンタクトエレメントはプラグ部分の挿入時に外方に押され、かつ対応する導体にコンタクトするようになるまでプラグ部分の表面に沿って滑動する。コンタクトエレメントとして特に適しているのは例えばコンタクトボールであって、該コンタクトボールは、プラグ部分・収容部の側壁に設けられた孔内に収容されている。但し、原理的には別のコンタクトエレメント、例えば円筒形のコンタクトエレメントまたはピンも適している。
【０００８】
本発明のさらに別の有利な構成では、コンタクトエレメントが弾性的に、プラグ部分・収容部の内室に向かって負荷される。このようにして、必要なコンタクト力が保証される一方で、同時に、場合によっては生じ得る公差を補償することが可能である。
【０００９】
本発明のさらに別の有利な構成では、プラグ部分・収容部を出発位置へ負荷するばねが、同じくコンタクトエレメントをプラグ部分・収容部の内室に向かって負荷している。ばねが二重の機能を有しているので、構成部分の少ない、特に簡単な構造が得られる。
【００１０】
本発明のさらに別の有利な構成では、ばねが、押圧端部と支持端部とを備えた円弧状ばねであって、押圧端部がハウジングに接して位置していて、かつ支持端部がコンタクトエレメントに支持されているので、コンタクトエレメントがプラグ部分・収容部の内室に向かって負荷される。このようにして、コンタクトエレメントがばねに加える力は直接にハウジングに支持される。
【００１１】
本発明のさらに別の有利な構成では、ばねがプラグ部分・収容部に固定されているので、プラグ部分・収容部が出発位置から差込位置へ摺動させられる際に、ばねがプラグ部分・収容部によって連行される。このことは、プラグ部分・収容部の摺動時に、ばねがコンタクトエレメントに加える力を変化させることを可能にする。このことは例えば、ハウジングがばねの押圧端部ための押圧面を有しており、該押圧面がプラグ部分・収容部の摺動方向に対して相対的に傾斜して延びているので、ばねがプラグ部分・収容部と共に出発位置から差込位置へ摺動させられる際に、ばねがますます緊縮されるようになっていることによって得られる。このようにして、プラグ部分がプラグ部分・収容部内に挿入される際には、僅かな押圧力が働くに過ぎないので、コンタクトエレメントは僅かな摩擦を有してプラグ部分の表面に沿って滑動する。プラグ部分が完全にプラグ部分・収容部内に挿入されていて、プラグ部分とプラグ部分・収容部との間で相対摺動がもはや存在しなくなった時に初めて、コンタクト力が、実際に必要な値にまで上昇する。
【００１２】
本発明のさらに別の有利な構成では、押圧面には、プラグ部分・収容部の摺動方向で見て手前に位置する端部に、切欠きが設けられており、プラグ部分・収容部がその出発位置に位置している場合には、前記切欠き内にばねの押圧端部が潜入している。切欠きはばねの押圧端部と一緒に、プラグ部分・収容部をその出発位置から摺動させるのに最初に必要な力が、プラグ部分をプラグ部分・収容部内に挿入するのに必要な力よりも大きいことを保証している。
【００１３】
本発明のさらに別の有利な構成では、ばねの支持端部とコンタクトエレメントとの間に、フレキシブルな導体シートが配置されており、該導体シートが一方ではプラグ部分・収容部に他方ではハウジングに固定されている。フレキシブルな導体シートは特に、摺動可能に配置されたプラグ部分・収容部への接続を製作するために適している。それというのは、導体シートはそのフレキシビリティもしくは柔軟性に基づいて、プラグ部分・収容部の運動に問題なく追随することができるからである。
【００１４】
本発明のさらに別の有利な構成では、プラグ部分・収容部の内室が、プラグ部分のための入口開口とコンタクトエレメントとの間に位置する領域で、入口開口に向かって導入ホッパの形式で拡幅している。このことは、プラグ部分の、プラグ部分・収容部内への差込を容易にする。
【００１５】
本発明のさらに別の有利な構成では、２つのばねが設けられており、該ばねがプラグ部分・収容部の、互いに対向して位置する側に配置されており、プラグ部分・収容部が束縛なしに宙に浮いたような形で、両方のばねの間に保持されている。このようにして、公差は特に良好に補償され得る。さらに、プラグ部分・収容部のための手間のかかる案内部を設ける必要がない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００１７】
まず図１および図２を参照しながら差込ソケットの構造を説明する。差込ソケットはハウジング１０を有しており、ハウジング１０は組付け面１２によって適当な担体に固定されることができる。ハウジング１０内には開口１４が形成されており、開口１４を通してプラグ部分５がハウジング１０内に挿入されることができる。開口１４の寸法はプラグ部分５の寸法よりも大きい。その他に、外面には導入傾斜部１５が設けられている。
【００１８】
プラグ部分５は特に導体プレートもしくはプリント配線板であって、プリント配線板には複数の導体路７（特に図２参照）が設けられている。導体路７は図示のプラグ部分５の場合、内部に配置されていて、表面においてコンタクト面９で終わっている。図示の実施形態とは異なって、導体路７がプリント配線板の表面を延在していてもよい。
【００１９】
ハウジングの内部にはプラグ部分・収容部１６が配置されている。プラグ部分・収容部１６は長方形の横断面を備えたカップの形で構成されていて、要するに、２つの比較的幅広の側壁１８と、２つの比較的狭幅の側壁２０と、１つの底部２２と、該底部に対向して位置する１つの入口開口２４とを有している。
【００２０】
幅広の側壁１８には複数のコンタクトエレメント２６が配置されており、これらのコンタクトエレメント２６はここではコンタクトボールとして構成されており、電気的に伝導性、つまり導電性の材料から成っている。有利にはコンタクトエレメント２６は金で被覆されている。コンタクトエレメント２６はそれぞれ孔２７内に配置されており、これらの孔２７はプラグ部分・収容部１６の内室に向かってテーパを成しており、それによって、対応するコンタクトエレメント２６が孔２７から内室側で脱落することがないようにされている。
【００２１】
プラグ部分・収容部１６の内室の横断面および寸法は、コンタクトエレメント２６とプラグ部分・収容部１６の底部２２との間に位置する領域で、プラグ部分５の寸法に相応するようになっているので、プラグ部分５は、僅かな遊びを有してプラグ部分・収容部１６内に収容されている。プラグ部分・収容部１６の内室の、コンタクトエレメント２６と入口開口２４との間に位置する領域において、内室の横断面は入口開口２４に向かって僅かに拡幅されているので、プラグ部分５のための導入ホッパが形成されている。
【００２２】
プラグ部分・収容部１６の幅広の側壁１８の外面に、フレキシブルな２つの導体シート２８，３０が配置されており、導体シート２８，３０はそれぞれ複数の導体路３１を有している。各導体路にそれぞれ１つのコンタクトエレメント２６が対応配置されている。導体シート２８は、図１で見て下側の側壁１８に配置されており、カーブを描いて最初にハウジング１０の左側の壁に向かって延びた後で、そこから下方に向かって延びて、組付け面１２の領域でハウジング１０を後にする。導体シート３０は、プラグ部分・収容部１６の、上側の側壁１８に配置されており、そこから右方向に延びた後で下方に向かって延びて、同じく組付け面１２の領域でハウジング１０を後にする。各導体シート２８，３０はプラグ部分・収容部１６に複数の固定ピン３２によって固定されており、これらの固定ピン３２は側壁１８の外面に形成されており、導体シート２８，３０の、対応する開口に係入する。
【００２３】
プラグ部分・収容部１６の側壁１８と、ハウジング１０との間にはそれぞれ１つのばね３４が配置されている。各ばね３４は円弧状ばね（Ｂｕｅｇｅｌｆｅｄｅｒ）であって、押圧端部３６と、支持端部３８と、両者間に位置する湾曲区分４０とを有している。各ばね３４の支持端部３８は導体シート２８もしくは３０上に、コンタクトエレメント２６が配置されている領域で位置している。このようにして、ばねは導体シートの導体路をコンタクトエレメント２６に押し付けることを保証するので、ひいては電気的なコンタクトが保証されている。
【００２４】
ばね３４の、支持端部３８と湾曲区分４０との間に位置する領域で、ばね３４はプラグ部分・収容部１６に固定されている。この目的のために、プラグ部分・収容部１６の、側方に配置されたウェブ４２（特に図２参照）に、保持ノーズ４４が設けられており、保持ノーズ４４は、ばね３４の、相補的な側方の切欠きに係入する。
【００２５】
ばね３４の押圧端部３６は、図１に示した出発位置では、それぞれ１つの切欠き４６内に位置しており、切欠き４６は互いに対向して位置するようにハウジング１０内に形成されている。各切欠き４６には押圧面４８が接続しており、押圧面４８は切欠き４６から出発して、図１で見て右方向へ、要するにハウジング１０の開口１４から離間する方向に延びている。押圧面４８は傾いて配置されているので、上下の押圧面４８の間の間隔は、開口１４から離れるに従って減少する。
【００２６】
図１に示した出発位置では、プラグ部分・収容部１６は実質的にばね３４によってのみ、その図示されている出発位置に保持される。出発位置において、プラグ部分・収容部１６の入口開口２４はハウジング１０の開口１４に接続している。差込ソケット内に差し込みたいプラグ部分５は、開口１４の導入傾斜部１５と、プラグ部分・収容部１６内に形成された導入ホッパとによって、プラグ部分・収容部１６の内室内に導入される。
【００２７】
プラグ部分５がプラグ部分・収容部１６に差し込まれるに際して、ハウジング１０に設けられた切欠き４６内に係入した押圧端部３６は、プラグ部分・収容部１６をその出発位置に、プラグ部分５が完全にプラグ部分・収容部１６内に挿入されて底部２２に当接するようになるまで保持することを保証する。ばね３４を図１および図３で見て右方向に動かし、かつこの際に押圧端部３６を切欠き４６から引き出すために必要となるであろう力はすなわち、プラグ部分５の挿入時にプラグ部分・収容部１６とプラグ部分との間、特にプラグ部分５とコンタクトエレメント２６との間で作用する摩擦力よりも大きい。プラグ部分・収容部１６が浮遊状態（ｓｃｈｗｉｍｍｅｎｄ）、つまり宙に浮いたような形で両ばね３４の間に支承されているために、プラグ部分・収容部１６はプラグ部分５の差込時に自律的に最適に整列するので、仮にプラグ部分が傾いてハウジング内に差し込まれたとしても、プラグ部分５は正しくプラグ部分・収容部１６内に位置することになり、コンタクト面９は位置正しく、対応するコンタクトエレメント２６の下に位置するようになっている。
【００２８】
プラグ部分５がプラグ部分・収容部１６の底部２２に当接し、さらに差込ソケット内に押し込まれるとすぐに、プラグ部分・収容部１６は差込方向（図４に示した矢印Ｐ参照）に連行され、これによって、ばね３４も保持ノーズ４４によって連行される。この際に、ばね３４の押圧端部３６は切欠き４６から引き出され、内方に向かって運動させられる。これにより、ばね３４は緊縮される。高められたばね緊張によって、支持端部３８がより大きな力で導体シート２８もしくは３０に支持されるようになり、このことは、より高いコンタクト力を、一方では導体シート２８，３０の導体路３１とコンタクトエレメント２６との間で、他方ではコンタクトエレメント２６とプラグ部分５のコンタクト面９との間で生ぜしめる。特に有利であることは、この高められたコンタクト力が働くのは、プラグ部分・収容部１６に設けられたコンタクトエレメント２６とプラグ部分５のコンタクト面９との間の相対摺動が実施されなくなってからである点である。これによって、一方ではプラグ部分の差込が容易になり、他方ではコンタクトエレメント２６とコンタクト面９との間の高い摩擦と、結果として生じるコンタクト面の高い摩耗とが回避される。
【００２９】
プラグ部分５がさらに差込ソケット内に挿入されると、プラグ部分・収容部１６も同様にさらにハウジング１０内に、最終的に図５に示した差込位置に到達するまで押し込まれる。この際に、ばね３４のプレロードがさらに高まる。それというのは、ばね３４が押圧面４８の傾斜した経過に基づいてさらに予負荷されるからであって、最終的に差込位置に達すると同時に最大のコンタクト力も達成される。図３〜図５を比較すれば判るように、導体シート２８，３０はプラグ部分・収容部１６の摺動運動に問題なく追随する。
【００３０】
プラグ部分５が再び差込ソケットから引き出されるべき場合、差込時に説明したステップが逆の順序で進行する。プラグ部分・収容部１６がプラグ部分５と一緒にまず最初に、図５に示した差込位置から図３に示した出発位置へ移行させられるが、このことは、プラグ部分５がプラグ部分・収容部１６から引き抜かれる前に実施される。すなわち、プラグ部分５をプラグ部分・収容部１６から引き抜くのに必要な力は、プラグ部分・収容部１６がその出発位置に位置していない以上は、プラグ部分・収容部１６を出発位置の方向に摺動させるのに必要な力よりも大きい。このことは、押圧面４８が傾斜して配置されていることで、押圧端部３６と押圧面４８との間で働く力が、ばね３４を切欠き４６の方向に負荷する成分を含んでいることに帰因する。それと同時に、ばね３４がまだ緊縮されているために、高い摩擦力がコンタクトエレメント２６とプラグ部分５との間で働いている。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラグ部分・収容部が出発位置にある、差込ソケットの断面図である。
【図２】図１に示したプラグ部分・収容部およびプラグ部分の、概略的な斜視図である。
【図３】プラグ部分がプラグ部分・収容部内に差し込まれていて、但しプラグ部分・収容部はまだ出発位置にある、図１に示した差込ソケットの断面図である。
【図４】プラグ部分・収容部がその出発位置と差込位置との間の中間ポジションにある、図３に示した差込ソケットの断面図である。
【図５】プラグ部分が完全に差込ソケット内に挿入されていてプラグ部分・収容部が差込位置にある、図４に示した差込ソケットの断面図である。
【符号の説明】
５　プラグ部分、　７　導体路、　９　コンタクト面、　１０　ハウジング、１２　組付け面、　１４　開口、　１５　導入傾斜部、　１６　プラグ部分・収容部、　１８　側壁、　２０　側壁、　２２　底部、　２４　入口開口、　２６　コンタクトエレメント、　２７　孔、　２８　導体シート、　３０　導体シート、　３１　導体路、　３２　固定ピン、　３４　ばね、　３６　押圧端部、３８　支持端部、　４０　湾曲区分、　４２　ウェブ、　４４　保持ノーズ、４６　切欠き、　４８　押圧面

Claims

ハウジング（１０）と、プラグ部分・収容部（１６）と、該プラグ部分・収容部に収容されている複数のコンタクトエレメント（２６）とを備えた差込ソケットにおいて、プラグ部分・収容部が可動に、特に宙に浮いたような形で、ハウジング内に収容されているので、公差が、プラグ部分をプラグ部分・収容部に差し込む際に補償され得ることを特徴とする、摺動可能なプラグ部分・収容部を備えた差込式コネクタ。
ハウジング（１０）と、該ハウジング内に、出発位置と差込位置との間で摺動可能であるように配置されている、絶縁性の材料から成るプラグ部分・収容部（１６）と、該収容部内に差し込まれるプラグ部分（５）のコンタクト形成のために働く、前記プラグ部分・収容部（１６）に備え付けられている複数のコンタクトエレメント（２６）と、前記プラグ部分・収容部（１６）を出発位置へ負荷する、少なくとも１つのばね（３４）とが設けられている、特に請求項１記載の差込ソケット。
プラグ部分・収容部（１６）が長方形の横断面を有しており、コンタクトエレメント（２６）がプラグ部分・収容部（１６）の、幅広の側壁（１８）のうちの１つに配置されている、請求項２記載の差込ソケット。
コンタクトエレメント（２６）が摺動可能に、プラグ部分・収容部（１６）の側壁（１８）に配置されている、請求項２または３記載の差込ソケット。
コンタクトエレメント（２６）がコンタクトボールであって、コンタクトボールが、プラグ部分・収容部（１６）の側壁（１８）に設けられた孔内に収容されている、請求項４記載の差込ソケット。
コンタクトエレメント（２６）が弾性的に、プラグ部分・収容部（１６）の内室に向かって負荷される、請求項４または５記載の差込ソケット。
プラグ部分・収容部（１６）を出発位置へ負荷するばね（３４）が、同じくコンタクトエレメント（２６）をプラグ部分・収容部（１６）の内室に向かって負荷する、請求項６記載の差込ソケット。
ばね（３４）が、押圧端部（３６）と支持端部（３８）とを備えた円弧状ばねであって、押圧端部（３６）がハウジング（１０）に接して位置していて、かつ支持端部（３８）がコンタクトエレメント（２６）に支持されているので、コンタクトエレメント（２６）がプラグ部分・収容部（１６）の内室に向かって負荷される、請求項７記載の差込ソケット。
ばね（３４）がプラグ部分・収容部（１６）に固定されているので、プラグ部分・収容部（１６）が出発位置から差込位置へ摺動させられる際に、ばね（３４）がプラグ部分・収容部（１６）によって連行される、請求項８記載の差込ソケット。
ハウジングがばね（３４）の押圧端部（３６）ための押圧面（４８）を有しており、該押圧面（４８）がプラグ部分・収容部（１６）の摺動方向に対して相対的に傾斜して延びているので、ばね（３４）がプラグ部分・収容部（１６）と共に出発位置から差込位置へ摺動させられる際に、ばね（３４）がますます緊縮されるようになっている、請求項９記載の差込ソケット。
押圧面（４８）には、プラグ部分・収容部（１６）の摺動方向で見て手前に位置する端部に、切欠き（４６）が設けられており、プラグ部分・収容部（１６）がその出発位置に位置している場合には、前記切欠き（４６）内にばね（３４）の押圧端部（３６）が潜入している、請求項１０記載の差込ソケット。
ばね（３４）の支持端部（３８）とコンタクトエレメント（２６）との間に、フレキシブルな導体シート（２８，３０）が配置されており、該導体シート（２８，３０）が一方ではプラグ部分・収容部（１６）に他方ではハウジング（１０）に固定されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の差込ソケット。
プラグ部分・収容部（１６）の内室が、プラグ部分（５）のための入口開口（２４）とコンタクトエレメント（２６）との間に位置する領域で、入口開口に向かって導入ホッパの形式で拡幅している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の差込ソケット。
２つのばね（３４）が設けられており、該ばね（３４）がプラグ部分・収容部（１６）の、互いに対向して位置する側に配置されており、プラグ部分・収容部（１６）が自由に宙に浮いたような形で、両方のばね（３４）の間に保持されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の差込ソケット。