JP2005510849A - 工具を使用せずに接続及び接続解除を行える係脱可能で導電能力を備えたコネクタ - Google Patents

Abstract

ツールレス型の電気コネクタ１０は、孔部１４を有するハウジング１２を備えている。孔部１４の内周面１８に溝１６が形成されており、この溝の底面２２と孔部の内周面１８との間に肩部２０が画成されている。また、板ばね４６を備えている。板ばね４６は溝１６の中に配設されており、板ばね４６と肩部２０との間にばねリング収容空間４８が画成されている。このばねリング収容空間４８の中に、傾斜コイルばねから成るばねリング２６が配設されている。また、ピン５２を備えている。ピン５２は周溝８４を備えており、この周溝は、ピン５２を孔部１４に挿入したときにばねリング２６がこの周溝に嵌合するようにしたものである。板ばね４６に形成した複数の第１の放射状突起７６が、ピン５２が挿入されていないときにばねリング２６をばねリング収容空間４８の中に保持している。板ばね４８に形成した複数の第２の放射状突起７８が、ピンの周溝８４に嵌合したばねリング２６と協働して、ハウジング１２とピン５２との間の相対的な軸方向移動を阻止する。

Description

本発明は、広くは電気コネクタに関し、より詳しくは、接続は小さな力で行うことができ、接続解除には大きな力を必要とするようにした、工具を使用せずに接続及び接続解除を行えるツールレス型の電気コネクタに関する。

様々な種類の電気機器において、電源とリード部材（リード線の末端に接続する導体部材）との間を電気的に接続するために、接続及び接続解除が可能なコネクタが用いられている。一般的に、この種のコネクタは、ハウジングと、ばねと、リード部材とで構成されており、そのハウジングが電流取出部となる。そして、そのハウジングから、ばねを介して、リード部材に至る電流経路が画成される。電気接続を確実なものとするために、通常は、止めねじを用いて、リード部材をハウジングにネジ止めにより固定するようにしている。このようにすることは、リード部材とハウジングとの間の接続部の電気抵抗を一定にする上で必要なことであった。

止めねじを使用した接続構造は、それなりの接続機能を提供しはするものの、その一方で、幾つかの短所をかかえている。例えば、ミニコネクタの場合などには、コネクタが非常に小型であるために、使用する止めねじも非常に小さなものになるが、そのような小さな止めねじを螺着する作業は容易でない。また、止めねじの締付トルクの過不足を防止する手段が装備されておらず、そのため、リード部材とハウジングとの間の電気接続が不確実になるおそれもあった。

また更に、止めねじによってリード部材をハウジングに完全に固定してしまうため、電流が流れることで発生する熱によって熱膨張を生じた場合に、その熱膨張を吸収する余地がなく、その結果として、リード部材が疲労破壊を起こすおそれがあった。

本発明の目的は、次のような電気コネクタを提供することにあり、その電気コネクタはツールレス型のものであって、従って、止めねじを使用しておらず、にもかかわらず、リード部材とハウジングとの間の接続部の電気抵抗を一定にできるようにリード部材を接続位置に確実に保持することのできる電気コネクタである。

本発明に係るツールレス型の電気コネクタは、その１つの実施の形態においては、孔部を有するハウジングを備えており、その孔部の内周面に溝が形成されている。この溝の底面と孔部の内周面との間に肩部が画成されている。

また、その溝の中に、板ばねが配設されており、この板ばねとハウジングの肩部との間にばねリング収容空間が画成されている。このばねリング収容空間の中に、傾斜コイルばねから成るばねリングが配設されている。

更に、ピンを備えており、このピンは、テーパ付き先端部と本体部とを備えており、本体部の外径寸法は、ハウジングの孔部の内周面に対して摺嵌可能な寸法としてある。このピンは更に、その本体部に形成された周溝を備えており、この周溝は、ピンをハウジングの孔部に挿入したときに、ばねリングがこの周溝に嵌合するようにしたものである。

上述した板ばねは、複数の第１の放射状突起を備えており、それら複数の第１の放射状突起は、ピンが挿入されていないときにばねリングをばねリング収容空間の中に保持しておくための手段として機能するものである。

上述した板ばねは更に、複数の第２の放射状突起を備えており、それら複数の第２の放射状突起は、ピンの周溝に嵌合したばねリングと協働してハウジングとピンとの間の相対的な軸方向移動を阻止するための手段として機能するものである。第２の放射状突起は、第１の放射状突起より短いものとすることが望ましい。更に、複数の第１の放射状突起及び複数の第２の放射状突起は、互いの間に間隔を置いて設け、周縁部から径方向内方へ向かって延出しているものとすることが望ましい。

接続に要する力の大きさと接続解除に要する力の大きさとの差を、大きなものとするためには、ハウジングの孔部からピンを接続解除する際にばねリングの各巻きをその楕円形の短軸の方向に圧縮する上述したハウジングの肩部を、コネクタ中心線に直交する直線に対して約５°〜約４５°の範囲内の角度を成すように画成し、望ましくは、約７°の角度を成すように画成する。

接続解除に要する力の大きさはピンの周溝の前方肩部によっても制御でき、そのためには、この前方肩部を、コネクタ中心線に直交する直線に対して約１°〜約９０°の範囲内の角度を成すように画成し、望ましくは、約９０°の角度を成すように画成する。

本発明に用いることのできるばねリングの形態には様々なものがあり、ラジアル型ばねリングを用いることもでき、また、アキシャル型ばねリングを用いることもできる。
ばねリングとしては、ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、その各巻きの楕円形の長軸が一点に収束する形状のものを用いることもでき、その場合の収束角は約３０°〜約１６５°の範囲内の角度とすることができる。

本発明の１つの実施の形態においては、ばねリングが、ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、凸型配置とされており、また、本発明の別の実施の形態においては、ばねリングが、ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、凹型配置とされている。

本発明の更に別の実施の形態においては、板ばねが、第１ばね部材と第２ばね部材とを組合せて構成されており、第１ばね部材は、ハウジングの孔部にピンが挿入されていないときにばねリングをばねリング収容空間の中に保持しておくための複数の第１の放射状突起を備えており、第２ばね部材は、ピンの周溝に嵌合したばねリングと協働してハウジングとピンとの間の相対的な軸方向移動を阻止するための複数の第２の放射状突起を備えている。この実施の形態においては、複数の第１の放射状突起は互いの間に間隔を置かずに設け、複数の第２の放射状突起は互いの間に間隔を置いて設けるようにすることが望ましい。

添付図面と共に以下の説明を参照することにより、本発明の利点及び特徴を更に明瞭に理解することができる。
図１に示したツールレス型の電気コネクタ１０は、孔部１４を有するハウジング１２を備えている。このハウジング１２の孔部１４の内周面１８に、溝１６が形成されており、この溝１６の底面２２と孔部１４の内周面１８との間に、肩部２０が画成されている。

更に、傾斜コイルばねから成るばねリングを備えており、このばねリングとしては、図２及び図３に示したような、ラジアル型ばねリング２６を使用することもできる。このばねリング２６は、コイルばねの複数の巻き２８が連続することで構成されている。それら各巻き２８のばね断面における形状は、図３に示したように楕円形であり、この楕円形の長軸方向の差し渡し寸法が、各巻き２８の幅寸法３０であり、また、この楕円形の短軸方向の差し渡し寸法が、各巻きの高さ寸法３２である。

或いは、後に詳述するように、本発明においては、傾斜コイルばねから成るばねリングとして、図４及び図５に示したような、アキシャル型ばねリング３６を使用することも可能である。後に詳述するように、このばねリング３６は、コイルばねの複数の巻き３８が連続することで構成されている。それら各巻き３８のばね断面における形状は、図５に示したように楕円形であり、この楕円形の短軸方向の差し渡し寸法が、各巻き３８の高さ寸法４０であり、また、この楕円形の長軸方向の差し渡し寸法が、各巻き３８の幅寸法４２である。

更に、これも後に詳述するが、ラジアル型ばねリング２６は、ハウジングに対する相対的な配置関係を、凹型配置または凸型配置とすることも可能であり、また、使用するばねリング２６、３６は、様々な形態のものとすることができる。この種のばねリングを開示した特許文献には、米国特許第5,139,243号公報、米国特許第5,108,078号公報、それに米国特許第4,893,795号公報などがある。これら特許公報は、本発明に用いるのに適した種類のばねリングを記載した文献であり、これら特許公報の開示内容は、それらの全体がこの言及をもって本願開示に組込まれたものとする。

図１に示したように、コネクタ１０は板ばね４６を備えている。板ばね４６は、溝１６の中に配設されており、この板ばね１６と肩部２０との間に、図６〜図３２に示したように、ばねリング収容空間が画成されている。リテーナ５０が、この板ばね４６をハウジング１２から外れないように保持しており、このリテーナ５０は、例えば圧入などの適当な固定方法でハウジング１２に固定される。

コネクタ１０は更に、ピン５２を備えている。ピン５２は、テーパ付き先端部５４と本体部５６とを備えており、この本体部５６の外径寸法は、孔部１４の内周面１８に対して摺嵌可能な寸法としてある。

ピン５２は更に、本体部５６に形成された周溝５８を備えており、この周溝５８は、ピン５２を孔部１４に挿入したときにばねリング２６がこの周溝５８に嵌合するようにしたものである。

本発明に用いるのに適した傾斜コイルばねから成るばねリング２６、３６には、様々な形態のものがある。図６〜図１４に示したラジアル型ばねリング２６は、ばねリング収容空間４８の中に配設された初期状態において、その各巻きの高さ（楕円形の短軸）３２がコネクタ中心線６０に対して垂直に延在する形態のものである。図１５〜図２０に示したように、凹型配置としたラジアル型ばねリング６４を用いることも可能である。このばねリング６４は、その各巻きの楕円形の長軸が一点に収束する形状のものであり、その収束角は、約３０°〜約１６５°の範囲内の角度とすることができ、図１５〜図２０に示したばねリング６４は、その収束角を１１０°にしたものである。

ここでいう凹型配置とは、ばねリング６４の各巻き６６の楕円形が傾斜しており、各巻き６６の楕円形の長軸が、矢印６８で示したピン５２の挿入方向から見て向こう側で一点に収束するような向きに、ばねリング６４が配設されていることをいう。

図２１〜図２６に示したように、凸型配置としてばねリング収容空間の中に配設したラジアル型ばねリング７０を用いることも可能である。このばねリング７０は、その各巻き楕円形の長軸が一点に収束する形状のものであり、その収束角は、約３０°〜約１６５°の範囲内の角度とすることができ、図２１〜図２６に示したばねリング７０は、その収束角を１１０°にしたものである。尚、この実施の形態における凸型配置とは、ばねリング７０の各巻き７２の楕円形が傾斜しており、各巻き７２の楕円形の長軸が、矢印７４で示したピン５２の挿入方向から見て手前側で一点に収束するような向きに、ばねリング７０が配設されていることをいう。

図４及び図５に示したアキシャル型ばねリング３６も、ばねリング収容空間４８の中に配設して用いることができ、このばねリング３６は、その各巻き３８の楕円形の長軸４２が、コネクタ中心線に対して９０°回転した方向に延在しているため、各巻き３８に対する押付け力の作用方向は、各巻き３８の幅方向である楕円形の長軸４２の方向となる。

以上の様々な形態のばねリング２６、３６、６４、７０はいずれも、コネクタの接続解除に際しては、そのばねリングの各巻き２８、３８、６６、７２が、楕円形の短軸の方向に変形させられる。

図１に示したように、板ばね４６は、細長い形状の複数の第１の放射状突起を備えている。それら複数の第１の放射状突起は、ピン５２が挿入されていないときに、ばねリング２６をばねリング収容空間４８の中に保持しておく機能を果たすものであり、また更に、例えば、図６、図１５、図２１、及び図２７などに示したように、挿入されるピン５２をセンタリングする機能を果たすものである。

板ばね４６は更に、複数の第２の放射状突起７８を備えている。複数の第１の放射状突起７６と複数の第２の放射状突起７８とは、互いの間に間隔を置いて設けられており、板ばね４６の周縁部８０から径方向内方へ向かって延出している。複数の第２の放射状突起７８は、例えば、図１１、図１８、及び図３０などに示したように、ばねリング２６と協働してハウジング１２とピン５２との間の相対的な軸方向移動を阻止する機能を果たすものである。尚、異なる図に示された構成要素であっても、互いに同一の構成要素ないし対応する構成要素に対しては、同一の参照符号を付してある。

複数の第２の放射状突起７８によって、ピン５２とハウジング１２との間の相対的な軸方向位置が確実に適切な位置に維持され、また、複数の第１の放射状突起７６によって、ハウジング１２の中でピン５２がセンタリングされるため、ハウジング１２からばねリング３８を介してピン５２に至る導電経路が、安定した導電経路として確立されるようになっている。尚、図示した実施の形態に係る板ばねは、２種類の放射状突起を設けたものであるが、コネクタの接続に際してばねリング３８を径方向に引き伸ばすために、どのような力を作用させる必要があるのかに応じて、様々に長さが異なる多数の放射状突起（不図示）を設けた板ばねを使用するようにすればよい。

動作について説明すると、ピン５２のテーパ付き先端部５４を挿入すると、ばねリング３８がテーパ付き先端部５４の傾斜した周面に押圧され、ばねリングの各巻き２８が軸方向へ回転すると共に、ばねリング３８がばねリング収容空間４８の中へ移動させられる。更にピン５２を軸方向へ移動させると、図６〜図１４に示したように、板ばね４６の複数の第１の放射状突起７８が、テーパ付き先端部５４の傾斜した周面に押圧されて、軸方向へ撓むが、ただしこのとき、ばねリング３８は、ばねリング収容空間４８の中に保持されている。

更にピン５２を軸方向へ移動させると、ばねリング３８は径方向に引き伸ばされて、ピン５２の本体部５６の外径寸法に応じた直径にまで最大に引き伸ばされるが、ただしこのとき、ばねリング３８の軸方向位置は、一定の位置にとどまっている。そこから更にピン５２を挿入すると、ばねリング３８は、ピン５２の周溝に嵌合することによって収縮し、この周溝の底面８４に当接する。これによって、ハウジング１２とピン５２とが電気的に接続された状態が確立される。

コネクタの接続解除を行うには、図１２〜図１４に矢印８８で示したように、ピン５２を接続時とは逆向きに軸方向へ移動させる。これによって、ばねリング３８の各巻きが軸方向に、そして各巻きの楕円形の短軸３２の方向に、変形させられると共に、ばねリング３８が径方向に引き伸ばされる。そして、ピン５２を更に軸方向へ移動させることによって、ピン５２をハウジング１２から抜脱することができる。

既述のごとく、ばねリングとしては、その各巻きの楕円形の長軸が軸方向に延在する形状のラジアル型ばねリングを使用することもできれば、凹型配置または凸型配置とする形状のラジアル型ばねリングを使用することもでき、更には、アキシャル型ばねリングを使用することもできる。ラジアル型ばねリングでは、ピンをハウジングに挿入する際に、そのばねリングの各巻きを回転させなければならないが、アキシャル型ばねリングでは、そのばねリングを引き伸ばすだけでよい。

ラジアル型ばねリングを使用することによって、接続力（コネクタの接続に要する力）に対する接続解除力（コネクタの接続解除に要する力）の比を大きくすることができ、この比を最も大きくすることができるのは、各巻きの楕円形の長軸が軸方向に延在する形状のラジアル型ばねリングを使用した場合であり、次いで、凸型配置とするラジアル型ばねリングを使用した場合、その次が、凹型配置とするラジアル型ばねリングを使用した場合であり、この比が最も小さくなるのは、アキシャル型ばねリングを使用した場合である。

接続力と接続解除力との差を決定する要因には様々なものがあり、例えば、ピン５２のテーパ付き先端部５４のテーパ角の大きさ、ピン５２に形成する押付け面の押付け角Ｃの大きさ（図６参照）、ハウジング１２に形成する逃がし面の逃がし角Ｄの大きさ（図６参照）、接続解除に際して軸方向変形量が最大になったときのばねリングの中心線とリード部材（ピン５２）の押付け点との間の径方向距離、ばねリングを形成する線条の直径、ばねリングを形成する線条の直径に対するばねリングの巻きの高さ寸法の比、ばねリングの巻きの後方角及び前方角の大きさ、ばねリングの巻きどうしの間隔、ばね定数（単位変形量あたりの力の大きさ）、接続時及び接続解除時に板ばねの放射状突起から作用する力の大きさ、ばねリングを形成する線条の弾性率、接続解除時にばねリングとハウジングの逃がし面との間に作用する摩擦力に関する摩擦係数、それに、ばねリングの内径部及び外径部における後方角の大きさなどがあり、更にその他多くの要因がある。

ただし、接続力に対する接続解除力の比に対して、明確な影響を及ぼすことのできる要因は、押付け角Ｃ及び逃がし角Ｄの設定値である。ピンの周溝５８の肩部８６は、この周溝の底面８４と共に押付け角Ｃを有する押付け面を画成している。前方肩部８６によって画成されている押付け面の押付け角は、コネクタ中心線６０に対して約１°〜約９０°の範囲内の角度を成すものとすることができ、図に示した様々なコネクタは、この押付け角を９０°にしたものである。

逃がし角Ｄは、ハウジング１２の肩部２０が成す角度である。この逃がし角Ｄは、図示したように、コネクタ中心線６０に直交する直線９０に対して約５°〜約４５°の範囲内の角度とすることができる。肩部２０が成す角度であるこの逃がし角Ｄは、約７°とすることが望ましい。

逃がし角Ｄを小さく設定するほど、接続解除に要する力（接続解除力）は大きくなる。また、押付け角Ｃを大きく設定するほど、接続解除力は小さくなる。
コネクタ１０の接続力と接続解除力との差を大きくするということは、ピン５２をハウジング１２にしっかりと係止できるようにする上で重要である。特に、接続力に対する接続解除力の比を大きくすることによって、ピン５４の係止力を大きなものとすることができる。

接続力に対する接続解除力の比は、接続時ないし接続解除時に作用する種々の力によって影響される。接続力の大きさに影響を及ぼす要因には、例えば、ばねリング２６の引き伸ばし量、ばねリング２６が引き伸ばされた状態でそのばねリング２６の各巻き２８を回転させるために要する力の大きさ、ばねリング２６が引き伸ばされそのばねリング２６の各巻き２８が回転された状態におけるそれら各巻き２８の変形量、ばねリング２６が引き伸ばされた状態でのばねリング収容空間４８の幅寸法、ばねリング２６に対して作用する板ばね４６の軸方向の力の大きさ、逃がし角Ｄの大きさ、ハウジング１２と板ばね４６とばねリング２６との間に作用する摩擦力の大きさ、ピン５２のテーパ付き先端部５４のテーパ角の大きさ、それに、ピン５２の外径寸法などがある。

接続解除力の大きさに影響を及ぼす要因には、例えば、押付け角Ｃの大きさや、押付け角Ｃと逃がし角Ｄとの差などがある。この差を小さく設定するほど、接続解除に要する力が大きくなり、接続力に対する接続解除力の比が大きくなる。

更に、接続解除の際の、ばねリングの巻きの中心線に対する押付け点の相対位置も重要な要因の１つである。押付け点がばねリングの巻きの中心線に近いほど、接続解除に要する力は大きくなる。更に、逃がし角Ｄを小さく設定するほど、接続解除に要する力は大きくなる。

接続力ないし接続解除力の大きさに影響を及ぼすその他の要因として、使用するばねリングの種類があり、即ち、そのばねリングが、先に説明したようにラジアル型か、アンギュラ型か、アキシャル型かによって、接続力ないし接続解除力の大きさが異なったものとなる。

アキシャル型ばねリング３６を使用した場合には、接続力に対する接続解除力の比が小さくなるが、その原因は主として、アキシャル型ばねリング３６を使用した場合には、ラジアル型ばねリングを使用した場合よりも、接続解除に要する力が小さいということにある。

ラジアル型ないしアンギュラ型のばねリング２６では、接続に際して、そのばねリングの各巻きを軸方向へ傾けるように回転させるために、より大きな力を必要とする。接続力に対する接続解除力の比は、下は１：１から上は２０：１以上までの範囲内で様々に設定することができる。殆どの用途では、この比を５：１とすることが望ましい。

接続力に対する接続解除力の比を大きく設定するほど、その比を達成することが難しくなり、また、その比を維持するために要求される許容寸法誤差が小さくなる。
以上に説明した構成は、非常に小さな部品に適用されるものであり、例えば、ばねリング２６に関する具体的な１つの数値例を示すならば、ばねリング２６を形成する線条の直径を０．００４インチ（約０．１０ｍｍ）とし、その巻きの幅寸法を０．０２２４インチ（約０．５７ｍｍ）とし、その巻きの高さ寸法を０．０２０インチ（約０．５１ｍｍ）とすることがある。

図３３〜図３７に示したのは、ハウジング１２、ピン５２、及びばねリング２６、３８を備えたコネクタに使用することのできる、先に説明したものとは別の実施の形態に係る板ばね１００である。この板ばね１００は、第１ばね部材１０２と第２ばね部材１０６とを組合せて構成したものである。第１ばね部材１０２は、複数の第１の放射状突起１０４を備えており、それら第１の放射状突起１０４は、孔部１４にピン５２が挿入されていないときに、ばねリング２６をばねリング収容空間４８の中に保持しておく機能を果たすものである。第２ばね部材１０４は、複数の第２の放射状突起１０８を備えており、それら第２の放射状突起１０８は、ピンの周溝５８に嵌合したばねリング２６と協働して、ハウジング１２とピン５２との間の相対的な軸方向移動を阻止する機能を果たすものである。

図３３に示したように、複数の第１の放射状突起１０４は、互いの間に間隔を置いて設けることが好ましく、一方、複数の第２の放射状突起１０８は、互いの間に間隔を置かずに設けることが好ましい。

図３４〜図３７に、夫々に異なる形態のばねリングを使用した構成を示した。図３４の構成は、各巻きの楕円形の長軸が軸方向に延在する形状のラジアル型ばねリングを使用したものである。図３５の構成は、凹型配置としたラジアル型ばねリングを使用したものである。図３６の構成は、凸型配置としたラジアル型ばねリングを使用したものである。図３７の構成は、アキシャル型ばねリングを使用したものである。図３４〜図３７に示した構成においても、その動作方式は、動作の各段階を連続的に示した図６〜図３２に示した動作方式と同様である。

図６〜図３２に示した動作方式について説明すると、先ず図６は、各巻きの楕円形の長軸が軸方向に延在する形状のラジアル型ばねリング２６が、ハウジングのばねリング収容空間４８の中に保持されているところへ、コネクタを接続するために、ピン５２のテーパ付き先端部が進入してきたところを示した図である。

図７は、ピンのテーパ付き先端部５４が更に進入したために、ばねリングが径方向に引き伸ばされると共に、板ばね４６の放射状突起７６が外方へ撓みはじめたところを示した図であり、このとき、ばねリング２６は更に引き伸ばすことが可能な状態にあり、また、ばねリング２６の各巻き２８は、軸方向へ傾くように回転しはじめている。

図８は、ピンのテーパ付き先端部５４が更に奥まで進入したために、ばねリング２６が更に引き伸ばされ、また、ばねリング２６の各巻き２８が更に回転したところを示した図である。このとき、ばねリング２６は、各巻き２８の楕円形の短軸の方向に僅かに圧縮されて変形している。尚、このばねリング２６の変形量は、先に列挙した多くの要因によって決まるものである。

図９は、ピン５２が更に前方へ押し込まれたために、ばねリング２６が更に径方向に引き伸ばされ、また、ばねリング２６の各巻き２８が、更に回転すると共に、その楕円形の短軸の方向に僅かながら更に圧縮されて変形したところを示した図である。このとき、板ばね４６の第２の放射状突起７８は、ばねリング２６に対して、このばねリング２６をばねリング収容空間４８の中に保持するための力を作用させており、それによって、各巻き２８を圧縮変形させている。

図１０は、ばねリング２６が、ピン５２のテーパ付き先端部の最大直径部分に当接することによって、最大に引き伸ばされたところを示した図であり、このテーパ付き先端部の最大直径部分は本体部５６の直径と同径である。また、ばねリング２６の各巻き２８は、更に回転すると共に、その楕円形の短軸３２の方向に僅かながら更に圧縮されて変形している。更に、このとき、複数の第１の放射状突起７６は、テーパ付き先端部５４の周面に沿って僅かに撓んでおり、一方、複数の第２の放射状突起７８は、ばねリング２６をばねリング収容空間の中に保持している。

図１１は、ハウジング１２とピン５２との接続が完了した状態を示した図であり、このときばねリング２６は、ピンの周溝５８中に落ち込んで嵌合しており、この周溝５８の底面８４に当接している。また、板ばね４６の複数の第１の放射状突起７６は、ピン５２のテーパ付き先端部５４の周面に当接して、軸方向外方へ僅かに撓んだ状態にあり、一方、複数の第２の放射状突起７８は、ばねリング２６に当接している。

この状態にあるとき、ばねリング２６の多くの箇所が、ハウジング１２に形成されたばねリング収容空間４８の内面に接触しており、また、同じくばねリング２６の多くの箇所が、ピンに形成された周溝５８の内面に接触しており、それらによって、ハウジング１２からピン５２への導電経路が確立されている。更にこのとき、複数の第２の放射状突起７８は、ばねリング２６に対して軸方向の力を作用させており、それによって軸方向の遊び量が最小となっている。このばねリング２６の軸方向の遊び量は、構成部品の寸法誤差、及び／または、ばねリング２６の変形量の大小によって左右されるものである。

図１２は、コネクタの接続解除を行うために、ピン５２を抜脱しはじめたときの状態を示した図であり、このとき、ばねリング２６の各巻き２８はコネクタ軸方向に、そしてそれら各巻き２８の楕円形の短軸３２の方向に、圧縮されて変形している。ここから更にピン５２を軸方向に移動させると、ばねリング２６は更に圧縮され、それと同時に、押付け角Ｃを有する押付け面と、逃がし角Ｄを有する逃がし面とが協働して、ばねリング２６を径方向に引き伸ばす。

図１３は、ピン５２がばねリング２６を押圧して、ばねリング２６の各巻き２８をその楕円形の短軸３２の方向に更に圧縮して変形させると共に、ばねリング２６を径方向に引き伸ばしているところを示した図である。

図１４は、ばねリング２６が、ピン５２のテーパ付き先端部のうちの、本体部の外径寸法と同径の部分にまで押し上げられて、径方向に最大に引き伸ばされたところを示した図であり、これによって、ばねリング２６の各巻き２８は、圧縮から解放され、コネクタ軸方向に、そしてそれら各巻き２８の楕円形の短軸３２の方向に、膨らみが戻っている。

図１５〜図２０は、凹型配置としたラジアル型ばねリングの動きを示した図であって、図６〜図１４に対応した図である。図２１〜図２６は、凸型配置としたラジアル型ばねリングの動きを示した図であって、図１４〜図２０に関連して説明した各段階に対応した各段階を連続的に示した図である。図２７〜図３２は、アキシャル型ばねリングの動きを連続的に示した図である。

以上、工具を使用せずに係脱することができ電気的接続を行うことができる、本発明に係るツールレス型の電気コネクタの具体的な構成について説明したが、以上の説明は、本発明を効果的に利用することのできる実施の形態を例示することを目的としたものであって、本発明が以上に説明した実施の形態に限定されるというものではない。即ち、以上に例示した構成要素によって、本発明を好適に構成することが可能であるということを示したものである。更に、以上に例示した実施の形態は、その構成要素のうちの幾つかを省略しても好適に実施し得るものであるが、そのようにした実施の形態についての具体的な説明は省略する。従って、当業者が想到し得る限りの改変構成、変更構成、または均等構成は全て、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲に包含されるものである。

本発明の実施の形態に係るツールレス型電気コネクタの分解斜視図であり、周溝を形成したピンと、溝を形成したハウジングと、傾斜コイルばねから成るばねリングと、板ばねと、リテーナとを示した図である。 本発明に用いるのに適した傾斜コイルばねから成るラジアル型ばねリングの正面図である。 図２のばねリングの断面側面図である。 本発明に用いるのに適した傾斜コイルばねから成るアキシャル型ばねリングの正面図である。 図４のばねリングの断面側面図である。 巻き回転角が０°の（ばねリングの各巻きの楕円形の長軸がコネクタ中心線に対して平行な）ラジアル型ばねリングを用いた実施の形態における、コネクタの接続を行う際の１つの段階を示した断面側面図である。 図６の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図６の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図６の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図７の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図６の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図８の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図６の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図９の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図６の実施の形態における、コネクタの接続が完了した状態を示した断面側面図である。 図６の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の１つの段階を示した断面側面図である。 図６の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の図１２の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図６の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の図１３の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 ばねリング収容空間の中に凹型配置で配設したラジアル型ばねリングを用いた実施の形態における、コネクタの接続を行う際の１つの段階を示した断面側面図である。 図１５の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図１５の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図１５の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図１６の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図１５の実施の形態における、コネクタの接続が完了した状態を示した断面側面図である。 図１５の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の１つの段階を示した断面側面図である。 図１５の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の図１９の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 ばねリング収容空間の中に凸型配置で配設したラジアル型ばねリングを用いた実施の形態における、コネクタの接続を行う際の１つの段階を示した断面側面図である。 図２１の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図２１の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図２１の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図２２の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図２１の実施の形態における、コネクタの接続が完了した状態を示した断面側面図である。 図２１の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の１つの段階を示した断面側面図である。 図２１の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の図２５の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図４及び図５に示したアキシャル型ばねリングを用いた実施の形態における、コネクタの接続を行う際の１つの段階を示した断面側面図である。 図２７の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図２７の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図２７の実施の形態における、コネクタの接続を行う際の図２８の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 図２７の実施の形態における、コネクタの接続が完了した状態を示した断面側面図である。 図２７の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の１つの段階を示した断面側面図である。 図２７の実施の形態における、コネクタの接続解除を行う際の図３１の段階に続く１つの段階を示した断面側面図である。 ２枚のばね部材を組合せて構成した、別の実施の形態に係る板ばねの斜視図である。 図３３に示した板ばねと、各巻きの楕円形の長軸がコネクタ中心線に対して平行なラジアル型ばねリングとを用いた実施の形態の断面側面図である。 図３３に示した板ばねと、凹型配置で配設したラジアル型ばねリングとを用いた実施の形態の断面側面図である。 図３３に示した板ばねと、凸型配置で配設したラジアル型ばねリングとを用いた実施の形態の断面側面図である。 図３３に示した板ばねと、アキシャル型ばねリングとを用いた実施の形態の断面側面図である。

Claims (24)

1. ツールレス型の電気コネクタにおいて、
   孔部を有するハウジングと、板ばねと、傾斜コイルばねから成るばねリングと、ピンとを備え、
   前記ハウジングの前記孔部の内周面に溝が形成されており、該溝の底面と前記孔部の内周面との間に肩部が画成されており、
   前記板ばねは前記溝の中に配設されており、該板ばねと前記肩部との間にばねリング収容空間が画成されており、
   前記ばねリングは前記ばねリング収容空間の中に配設されており、
   前記ピンはテーパ付き先端部と本体部とを備えており、該本体部の外径寸法は、前記孔部の内周面に対して摺嵌可能な寸法としてあり、前記ピンは更に、前記本体部に形成された周溝を備えており、該周溝は、前記ピンを前記孔部に挿入したときに前記ばねリングが該周溝に嵌合するようにしたものであり、
   前記板ばねは、前記ピンが挿入されていないときに前記ばねリングを前記ばねリング収容空間の中に保持しておくための複数の第１の放射状突起を備えており、
   前記板ばねは、前記ピンの前記周溝に嵌合した前記ばねリングと協働して前記ハウジングと前記ピンとの間の相対的な軸方向移動を阻止するための、前記複数の第１の放射状突起より短い複数の第２の放射状突起を備えている、
   ことを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記複数の第１の放射状突起及び前記複数の第２の放射状突起は、互いの間に間隔を置いて設けられ、周縁部から径方向内方へ向かって延出している請求項１記載の電気コネクタ。
3. 前記肩部は、コネクタ中心線に直交する直線に対して約５°〜約４５°の範囲内の角度を成すように画成されている請求項１記載の電気コネクタ。
4. 前記肩部は、前記コネクタ中心線に対して約７°の角度を成すように画成されている請求項３記載の電気コネクタ。
5. 前記ピンの前記周溝は、前記ハウジングの前記孔部から前記ピンを接続解除する際に前記ばねリングの各巻きをその楕円形の短軸の方向に圧縮する前方肩部を備えている請求項１記載の電気コネクタ。
6. 前記前方肩部は、コネクタ中心線に直交する直線に対して約１°〜約９０°の範囲内の角度を成すように画成されている請求項５記載の電気コネクタ。
7. 前記前方肩部は、前記コネクタ中心線に直交する直線に対して約９０°の角度を成すように画成されている請求項６記載の電気コネクタ。
8. 前記ばねリングは、ラジアル型ばねリングである請求項１記載の電気コネクタ。
9. 前記ばねリングは、アキシャル型ばねリングである請求項１記載の電気コネクタ。
10. 前記ばねリングは、前記ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、その各巻きの楕円形の長軸が一点に収束する形状であり、その収束角が約３０°〜約１６５°の範囲内の角度である請求項８記載のコネクタ。
11. 前記ばねリングは、前記ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、凸型配置とされている請求項１０記載の電気コネクタ。
12. 前記ばねリングは、前記ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、凹型配置とされている請求項１０記載の電気コネクタ。
13. ツールレス型の電気コネクタにおいて、
    孔部を有するハウジングと、板ばねと、傾斜コイルばねから成るばねリングと、ピンとを備え、
    前記ハウジングの前記孔部の内周面に溝が形成されており、該溝の底面と前記孔部の内周面との間に肩部が画成されており、
    前記板ばねは前記溝の中に配設されており、該板ばねと前記肩部との間にばねリング収容空間が画成されており、
    前記ばねリングは前記ばねリング収容空間の中に配設されており、
    前記ピンはテーパ付き先端部と本体部とを備えており、該本体部の外径寸法は、前記孔部の内周面に対して摺嵌可能な寸法としてあり、前記ピンは更に、前記本体部に形成された周溝を備えており、該周溝は、前記ピンを前記孔部に挿入したときに前記ばねリングが該周溝に嵌合するようにしたものであり、
    前記板ばねは、第１ばね部材と第２ばね部材とを組合せて構成されており、前記第１ばね部材は、前記孔部に前記ピンが挿入されていないときに前記ばねリングを前記ばねリング収容空間の中に保持しておくための複数の第１の放射状突起を備えており、前記第２ばね部材は、前記ピンの前記周溝に嵌合した前記ばねリングと協働して前記ハウジングと前記ピンとの間の相対的な軸方向移動を阻止するための複数の第２の放射状突起を備えている、
    ことを特徴とする電気コネクタ。
14. 前記複数の第１の放射状突起は互いの間に間隔を置いて設けられ、前記複数の第２の放射状突起は互いの間に間隔を置かずに設けられている請求項１３記載の電気コネクタ。
15. 前記肩部は、コネクタ中心線に直交する直線に対して約５°〜約４５°の範囲内の角度を成すように画成されている請求項１３記載の電気コネクタ。
16. 前記肩部は、前記コネクタ中心線に対して約７°の角度を成すように画成されている請求項１５記載の電気コネクタ。
17. 前記ピンの前記周溝は、前記ハウジングの前記孔部から前記ピンを接続解除する際に前記ばねリングの各巻きをその楕円形の短軸の方向に圧縮する前方肩部を備えている請求項１３記載の電気コネクタ。
18. 前記前方肩部は、コネクタ中心線に直交する直線に対して約１°〜約９０°の範囲内の角度を成すように画成されている請求項１７記載の電気コネクタ。
19. 前記前方肩部は、前記コネクタ中心線に直交する直線に対して約９０°の角度を成すように画成されている請求項１８記載の電気コネクタ。
20. 前記ばねリングは、ラジアル型ばねリングである請求項１３記載の電気コネクタ。
21. 前記ばねリングは、アキシャル型ばねリングである請求項１３記載の電気コネクタ。
22. 前記ばねリングは、前記ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、その各巻きの楕円形の長軸が一点に収束する形状であり、その収束角が約３０°〜約１６５°の範囲内の角度である請求項２０記載のコネクタ。
23. 前記ばねリングは、前記ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、凸型配置とされている請求項２２記載の電気コネクタ。
24. 前記ばねリングは、前記ばねリング収容空間の中に配設された初期状態において、凹型配置とされている請求項２２記載の電気コネクタ。

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