JP2009531815A - 回路基板用接続端子 - Google Patents

Abstract

本発明は、全体として、基礎的な導電性接続構造の分野に関する。特に、プリント回路のために構成された、互いに絶縁された多くの接続部品の接続構造であり、そのような接続構造は、二つ以上の導電性部品間を、ばねを用いて直接接触させて電気的に接続する部品である。特に、挟持領域から成る、そのような接続部は、電気接続端子である。接続端子は、回路基板の接続技術において、産業用電子部品に確実に電源供給するとともに、プリント回路を経済的に個別配線するための接続部品としての役割を果たす。本発明によるばね力部材を対称的に取り付けた接続端子の接点差込部材の実施形態、本発明による簡単な幾何学的な断面を備えたばね力部材及びそのばね力部材の接点差込部材との有利な接続による簡単な取り付けによって、閉じた端子型枠が得られ、それによって、絶縁体ハウジングの構造の高さを決定的に低減することが可能となる。

Description

本発明は、全体として、基礎的な導電性接続構造の分野に関する。特に、プリント回路のために構成された、互いに絶縁された多くの接続部品の接続構造であり、そのような接続構造は、二つ以上の導電性部品間を、ばねを用いて直接接触させて電気的に接続する部品である。特に、挟持領域から成る、そのような接続部品は、電気接続端子である。接続端子は、回路基板の接続技術において、産業用電子部品に確実に電源供給するとともに、プリント回路を経済的に個別配線するための接続部品としての役割を果たし、例えば、差込コネクタと呼ばれている。

接続端子、特に、端子台を備えた回路基板、電気機器又はそれらと同等の機器に取り付けて電気的に接続するための、少なくとも一つの電気導体用の差込コネクタは、従来技術で周知の通り、多くの構造形態で、例えば、ブロック構成の、或いは並べて配置することが可能な絶縁体ハウジングを備えた単極又は多極式の形態で存在し、絶縁体ハウジングは、電気導体を差し込むための少なくとも一つの差込穴と、接点ピンをソケット接点に差し込むための少なくとも一つの差込穴と、操作工具を当てることによって挟持箇所を開くための押込部材の形の操作手段のための一つの開口部と、ばね力部材及び複数の機能の接点差込部材を収容するための一つの収容空間とを有する。

そのような接続端子、特に、差込コネクタは、従来技術で十分に知れ渡っており、例えば、非特許文献１から読み取ることができ、建築技術及び電気通信におけるほぼ全ての用途に対して、そのようなばね力式接続技術による差込コネクタが有る。全ての接続端子、特に、そのような形式の差込コネクタは、大きな挟持能力、省スペースサイズ及び接続技術の多彩性を特徴としている。これらの差込コネクタの一連の構造は、足ばね技術によるばね力式接続端子に関するものである。

この形式の差込コネクタは、大量生産品である。その結果、一方では、電気導体を速く問題無く接続することが可能であることと、他方では、導電部品に関する基準及び標準を考慮しつつ、差込コネクタの個別部材を安価に製造して、機械により簡単に生産できるとともに、基板上の益々小さくなる構造空間に差込コネクタを適合させるために、立体的なサイズに関する開発要件を考慮して、接続端子の絶縁体ハウジングの構造の大きさを低減することとの要求となっている。

従って、構造部品を合理的に製造して、処理することが可能であり、より高い品質要件を満たして、様々な用途に適したものであることが求められている。そのため、各構造部品は、その機能を最適化するとともに、接点の生成が絶縁体ハウジングと関係無く行われて、そのため高い温度での絶縁体ハウジングの軟化と変形によるばね力部材の変位も防止されるように、接点を生成するばね力部材が電気フレームの電流を通す接続面と接続されるような閉じたシステムを提供することが求められている。

最も近い従来技術として看做される特許文献１により、電源フレームに対して導体を押し付ける圧縮ばねを用いて、複数の電気導体を電源フレームと差込接続するためのばね端子が周知であり、この場合圧縮ばねは、ほぼＵ字形状のばね部材の架橋底部に、間隔を開けて折り曲げられた舌状部を有し、その脚部は、電源フレームとそれに覆い被さる絶縁体ハウジングとに固定することが可能である。この周知の構成は、確かに挟持箇所が複数となるように規定されているが、基本的に、基板技術用の接続端子としては適していない。また、その欠点は、特有のレバー式オープナーによって、個々の挟持接続部の速い解除が実現されていないことである。
ドイツ特許公開第２８０２６８６号明細書 フエニックス・コンタクト社の製品カタログ「基板用端子ＣＯＭＢＩＣＯＮ ２００５」ＴＮＲ５１６９４１２／３１．１２．２００４−００

以上のことから、本発明の課題は、前記の従来技術で周知の構成の欠点を防止した冒頭に述べた形式の接続端子を実現することと、容易かつ速く生産することが可能であり、幾何学的機能形状が簡単で、構造サイズが小さく安価であり、挟持して接触させることが絶縁体ハウジングと関係無く行われる接続端子を製造可能とする、基板接続のための技術的解決策を提供することとである。

この課題は、本発明にもとづき、請求項１の特徴部分によって解決される。本発明の有利な実施形態及び改善構成は、添付の従属請求項及び以下の説明から明らかとなる。

本発明では、機器製造業者及び基板処理業者の配線要件を考慮して、本発明の特徴を備えた小型化された形態の速く確実で普遍的な挟持接続用のばね力技術による接続端子を製造するために、一方で、電気接点を最適に保証するとともに、他方で、構造サイズの低減を可能とする差込コネクタを実現することを提案している。差込コネクタは、省スペースの構造形状とばね力による速い接続技術を特徴とし、プラグと端子台又はソケット台のロック部分を持たない。

この接続端子を普遍的に使用することが可能であることは、端子台に、従って、基板上の接続すべき電気導体に対して接続すべき差込コネクタの差込方向が垂直でも水平でも可能であることに関するものである。

この速く確実な挟持接続は、特殊な工具を用いることなく、一つ又は複数の電気導体を速く接続するためのばね力式接続技術によって実現することが求められている。そのような挟持システムは、足ばねの原理にもとづき、一つ又は複数の電気導体を同じ又は異なる力で挟持することができるものである。

主要な課題は、絶縁体ハウジングの構造サイズを低減するとともに、容易かつ速く生産することが可能な簡単な構造部品を製造することである。

前記の全ての要件は、接続端子、特に、差込コネクタに集約することが求められている。

その課題は、本発明にもとづき、信頼できる機械的な接続部と信頼できる電気接点とによって、ばね力式技術の利点と高い挟持安定性の利点とを保証する差込コネクタを開発し、更に、構造グループを小型化すると同時に、基板上での集積密度を向上させることによって解決される。

接続端子、特に、差込コネクタは、通常絶縁体ハウジング、接点差込部材、ばね力部材から構成され、構造形式に応じて、レバー式オープナーを備えるか、或いは備えない。差込コネクタは、本発明の特徴にもとづき、平坦な導電性のベルト状材料から型抜きされた一体的な接点差込部材を有し、ベルト状材料は、応力割れと腐食に強い高価な銅合金から構成されており、そのため電流の流れに影響を与えない。

本発明では、ベルト状材料を型抜きして、多くのエンドピース、有利には、五つのエンドピースを作り出している。ベルト状材料は、一方で、電気フレームとしての役割を果たして、接続すべき電気導体に最適な接触面を提供し、他方で、エンドピースから、例えば、端子台における、接点ピンを接続するためのソケット接点としての接点部材を形成するという課題を担っている。本発明では、更に別のエンドピースが、ばね力部材に対して、固定手段としての役割を果たし、これらの固定手段としてのエンドピースは、Ｕ字形状のばね型枠を形成している。このＵ字形状のばね型枠は、二つの支持アームを備えており、ばね力部材の保持手段を収容するための開口部を有し、ばね力部材の保持手段は、ばね型枠の支持アームの開口部と係合する突出部から構成されている。その場合、Ｕ字形状のばね型枠は、付勢力を受けており、その結果ばね型枠は、取付時に隙間無く、足ばねの接触面上に載ることとなる。そのように取り付けた構造グループは、追加措置無しに、対応する絶縁体ハウジングに実装するのに十分な安定性を有する。ばね力部材の変位は、十分に屈座に強い電気導体を挿入することによって、或いは絶縁体ハウジング内に有る操作手段、有利には、商用の操作工具を用いて操作することが可能なばね押え器具を用いて行われる。ばね力部材は、ばね集合体から構成することもでき、そのばね集合体は、単一の足ばねから組み立てられる。このような本発明の利点は、接点差込部材の支持アームにおける様々な大きさの開口部によって実現することが可能である。本発明によるばね力部材を対称的に取り付けた接点差込部材の実施形態、本発明による簡単な幾何学的な断面を備えたばね力部材及びそのばね力部材の接点差込部材との有利な接続による簡単な取り付けによって、閉じた端子型枠が得られ、それによって、絶縁体ハウジングの構造の高さを決定的に低減することが可能となる。従って、射出成形法により熱可塑性プラスチックから製造される絶縁体ハウジングを、構造的に電気絶縁特性に最適に適合させることができる。

本発明の実施例を図面に単に模式的に図示して、以下で詳しく説明する。

図１には、端子台５を取り付けた基板４上に差し込むことが可能である、本発明による接続端子１の有利な実施形態が、差込コネクタ２の部類に属する形式による完成した形で絶縁体ハウジング３を小型化した形態のブロック構成により断面を示した斜視図で図示されており、端子台５は、２〜１２までの極数を有し、例えば、スルーホールリフロー法により、基板４に対して垂直又は水平な差込方向で固定することが可能である。

接続端子１は、絶縁体ハウジング３の部材から構成され、絶縁体ハウジング３は、ブロック構成により、上方と下方のハウジング半体の二つの部分に分割されて、収容空間２７を形成しており、少なくとも一つの操作手段８、有利には、操作工具１０を当てることにより挟持箇所９を開くためのプラスチックから成る押え部分と、電気導体６を挟持するための帯状材料１２、有利には、ばね用帯鋼から型抜きして成形した足ばね１３から成る少なくとも一つのばね力部材１１と、導電性のベルト状材料１５から型抜きして成形した電気フレーム１６から成る少なくとも一つの接点差込部材１４とを有し、電気フレーム１６は、電気導体６用の接触面１７と、接続端子１を接点ピン７に差し込むためのソケット接点としての接点部材１８と、絶縁体ハウジング３を固定するための手段１９とを備えている。本発明によるばね力部材１１と接点差込部材１４の実施構成は、図２と図３から見て取れる。

図２は、本発明による単一の足ばね１３から成るばね力部材１１の有利な実施形態の斜視図を図示しており、ばね力部材１１は、（図示されていない）ばね集合体から構成することもできる。ばね集合体は、単一の足ばね１３を複数、有利には、二つの足ばね１３を組み合わせて構成することができる。ばね集合体に用いられる足ばね１３は、同じ輪郭を持つか、さもなければ異なる輪郭を持つこともできる。同じ輪郭の場合、又もや帯状材料１２の材料の強度に応じて、異なる厚さで使用することができ、そうすることによって、接続端子の挟持箇所における力を多くの異なる形に調整することができる。即ち、同じ接続端子を用いて、使用要件に必要な挟持力は、それに対応して足ばね１３を選定することによって、個々に調整することができ、それにより、基板との接続時に信頼できる機械的な接続と信頼できる接点が得られる。それと関連して、個別には、単線の形の異なる電気導体６に適用できることは、即ち、固い（単線又は複線による）導体も、柔らかい（細い、或いは非常に細い線による）導体もフェルールを用いて、或いはフェルールを用いないで挟持することができることを意味する。例えば、固い電気導体６を接続するための接続端子１は、接点差込部材１４とばね力部材１１を備えており、細い線による導体６に関する導体横断面が同じ場合には、異なるばね力部材１１を配備することができる。

二つの脚部２３，２４から構成される足ばね１３の形状は、付勢されていない状態では、脚部の長さが同じでない、ほぼ「Ｕ」字形に等しい。頂点には、Ｕ字形状のループ部２５が有る。成形された足ばね１３のＵ字形状のループ部２５は、自由な脚部２４の可動性と接点差込部材１４の開口部４７内に固定された脚部２３からの力を動く脚部２４に偏向することに寄与する。

従って、ばね力部材１１は、接点差込部材１４と固定するための手段２０を有し、その手段２０は、幾何学的な構造の保持手段２１から構成される。接点差込部材１４のＵ字形状のばね型枠４５の開口部４７にばね力部材１１を掛ける、或いは固定するために、足ばね１３の輪郭は、互いに平行に置かれた二つの保持手段２１を、固定すべき脚部２３の端部における足ばね１３の二つの長い方の側面２６に配置するように構成されている。保持手段２１は、突出部２２で構成され、突出部２２の形状は、接点差込部材１４の開口部４７の形状に適合するとともに、横断面が正方形又は長方形、有利には、長方形を成す。

図３は、本発明による接点差込部材１４の有利な実施形態の斜視図であり、差込コネクタ２に関して課題となっている形状を見て取れる。接点差込部材１４は、平坦な導電性のベルト状材料１５から製造される。ベルト状材料１５から型抜きされて、曲げ技術で成形された接点差込部材１４は、一体形であり、電気フレーム１６を形成している。電気フレーム１６の輪郭は、展開図で見ると、基本的に、幅の狭い架橋部３０と、それに繋げて形成された多くのエンドピース３１，３２，３３，３４，３５とから構成され、二つのエンドピース３１，３２のそれぞれ対向する端部３６，３７が、ベルト状材料１５から作り出された幅の狭い架橋部３０の中心軸上に配置されている。エンドピース３１は、脚部３８を介して、エンドピース３１及び幅の狭い架橋部３０の中心軸と平行に延びるエンドピース３３と繋がっている。二つのエンドピース３１，３２は、一緒になって、ソケット接点を形成しており、接点ピン７、例えば、端子台５の接点ピン（図１参照）を受け入れる接点部材１８を構成する。ソケット接点１８は、図３に図示されている通り、挟持力を高めるために追加的な押え部４１を備えることができる。押え部４１は、二つのエンドピース３１，３３を挟み込み、押え部４１の固定は、それぞれエンドピース３１，３２の外側にプレスされた、押え部４１の孔４３と係合するプレス加工部４２によって行われる。押え部４１とエンドピースとのそれ以外の固定方式、例えば、鋲による固定なども考えられる。接点差込部材１４の別の実施構成では、エンドピース３３における自由端と逆側に有る狭い側面３９が、有利には、溶接によって、電気フレーム１６と接続され、それ以外の固定方式も考えられる。例えば、狭い側面３９の所から９０°折り曲げた（図３に破線で図示された）脚部４０を形成して、ソケット接点１８を開く際に接点ピン７によって生じる力に対抗して作用させるものである。そうすることによって、押え部４１を省くことができる。

境を接するエンドピース３２の下で、かつ接点部材１８の上に配置された二つのエンドピース３４，３５は、エンドピース３２と共に、Ｕ字形状のばね型枠４５を形成する。ばね型枠４５は、二つの支持アーム４６と、電気フレーム１６の領域又は電気フレーム１６における電気導体６に対して挟持箇所９の接触面１７としての役割を果たす領域とから構成され、二つの支持アーム４６は、ばね力部材１１を固定する役割を果たしている。そのため、エンドピース３２は、複数の機能を担っている。第一の機能は、エンドピース３２がＵ字形状の領域においてエンドピース３４と３５の間の接続部を形成することである。エンドピース３２の側方に配置されたガイドレール４８は、更に別の機能を果たす。それによって、一方では、ばね力部材１１の動く脚部２４を誘導するとともに、他方では、閉じたばね型枠４５を形成している。同時に、平行に間隔を開けた二つのガイドレール４８は、同じく電気導体６に対して、誘導と電気接点の役割を果たす、支持アーム４６の短い「Ｌ」字形状の脚部をも形成し、支持アーム４６は、長い「Ｌ」字形状の脚部となっている。更に、ガイドレール４８は、力を受け入れる際の、例えば、ばね力部材１１によって、支持アーム４６に生じる撓みに対する電気フレーム１６の強度を強化している。エンドピース３２には、型抜き方式により作り出された貫通穴５０、有利には、三つの貫通穴５０が、更に設けられており、それらの穴は、有利には、成形プロセスにおいて、接点差込部材１４を製造する際に作り出される。エンドピース３２に配置された、折り曲げられた鉤フック４９から成る固定手段１９は、接点差込部材１４に対して、保持機能を提供し、それに対して、互いに平行な、電気フレーム１６の中心軸に対して垂直に置かれた二つの支持アーム４６は、ばね力部材１１を収容して、固定する役割を果たす。そのために、支持アーム４６は、ばね力部材１１に配置された、有利には、突出部２２から成る保持手段２１と係合する開口部４７を有する。支持アーム４６の開口部４７の形状は、縦長の穴５１を成し、縦長の穴５１の横断面は、正方形又は長方形、有利には、長方形を成す。二つの縦長の穴５１を支持アーム４６に配置することも考えられる。縦長の穴５１の幅は、ばね力部材１１の帯状材料１２を採用するか、或いは複数の足ばね１３から成るばね集合体を採用するかに応じて調整される、即ち、開口部４７の大きさは、ばね力部材１１の材料の強度に対応して製造される、或いは適合される。

基板上に取り付けられた端子台に対する接続端子の断面を示した模式図 本発明によるばね力部材の斜視図 本発明による接点部材の斜視図

符号の説明

１ 接続端子
２ 差込コネクタ
３ 絶縁体ハウジング
４ 基板
５ 端子台
６ 電気導体
７ 接点ピン
８ 操作手段
９ 挟持箇所
１０ 操作工具
１１ ばね力部材
１２ 帯状材料
１３ 足ばね
１４ 接点差込部材
１５ ベルト状材料
１６ 電気フレーム
１７ 接触面
１８ 接点部材
１９ 固定手段
２０ 手段
２１ 保持手段
２２ 突出部
２３ （固定された）脚部
２４ （動く）脚部
２５ ループ部
２６ 長い方の側面
２７ 収容空間
２８ 自由部
２９ 自由部
３０ 架橋部
３１ エンドピース
３２ エンドピース
３３ エンドピース
３４ エンドピース
３５ エンドピース
３６ 端部
３７ 端部
３８ 脚部
３９ 狭い側面
４０ （折り曲げられた）脚部
４１ 押え部
４２ プレス加工部
４３ 孔
４４ 自由部
４５ ばね型枠
４６ 支持アーム
４７ 開口部
４８ ガイドレール
４９ 鉤フック
５０ 貫通穴
５１ 縦長の穴

Claims (23)

1. 少なくとも一つの電気導体（６）を電気的に接続するとともに、端子台（５）を備えた基板（４）又は電気機器に取り付けるための接続端子（１）、特に、差込コネクタ（２）であって、
   ブロック構成の、或いは並べて配置することが可能な絶縁体ハウジング（３）と、
   プラスチックから成る、少なくとも一つの操作手段（８）と、
   帯状材料（１２）から型抜きして成形した足ばね（１３）から成る、電気導体（６）を挟持するための少なくとも一つのばね力部材（１１）と、
   導電性のベルト状材料（１５）から型抜きして成形した電気フレーム（１６）から成り、電気フレーム（１６）が電気導体（６）に対する接触面（１７）と、接続端子（１）を接点ピン（７）に差し込むための接点部材（１８）と、絶縁体ハウジング（３）に固定するための手段（１９）とを有する、少なくとも一つの接点差込部材（１４）と、
   を備えた接続端子において、
   ばね力部材（１１）が、接点差込部材（１４）に固定するための手段（２０）を有することを特徴とする接続端子。
2. 手段（２０）が、幾何学的な構造を持つ保持手段（２１）から構成されることを特徴とする請求項１に記載の接続端子（１）。
3. 保持手段（２１）が、突出部（２２）で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の接続端子（１）。
4. 突出部（２２）の形状の横断面が、長方形又は正方形に形成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
5. ばね力部材（１１）が、ばね集合体から構成されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
6. 当該のばね集合体が、少なくとも二つの足ばね（１３）から構成されることを特徴とする請求項５に記載の接続端子（１）。
7. 当該のばね集合体に用いられる足ばね（１３）が、同じ輪郭を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の接続端子（１）。
8. 当該のばね集合体に用いられる足ばね（１３）が、異なる輪郭を有することを特徴とする請求項５から７までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
9. 接点差込部材（１４）が、一体的に平坦な導電性のベルト状材料（１５）から型抜きして成形されるとともに、電気フレーム（１６）を形成していることを特徴とする請求項１に記載の接続端子（１）。
10. 電気フレーム（１６）の輪郭が、多くのエンドピース（３１，３２，３３，３４，３５）から形成されていることを特徴とする請求項９に記載の接続端子（１）。
11. 二つのエンドピース（３１，３２）が、ベルト状材料（１５）の中心軸上に配置されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の接続端子（１）。
12. 二つのエンドピース（３１，３２）が、接点部材（１８）を形成することを特徴とする請求項９から１１までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
13. 三つのエンドピース（３２，３４，３５）が、Ｕ字形状のばね型枠（４５）を形成することを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
14. エンドピース（３２）が、側方にガイドレール（４８）を有することを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
15. ガイドレール（４８）が、ばね力部材（１１）の動く脚部（２４）を誘導する役割と電気導体（６）を誘導する役割を果たすことを特徴とする請求項１から１４までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
16. エンドピース（３２）が、貫通穴（５０）を有することを特徴とする請求項１から１５までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
17. エンドピース（３２）には、固定手段（１９）が設けられていることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
18. 固定手段（１９）が、鉤フック（４９）で構成されることを特徴とする請求項１から１７までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
19. Ｕ字形状のばね型枠（４５）が、ばね力部材（１１）を固定するための二つの支持アーム（４６）を備えていることを特徴とする請求項１から１８までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
20. 支持アーム（４６）が、ばね力部材（１１）の保持手段（２１）を受け入れるための開口部（４７）を備えていることを特徴とする請求項１から１９までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
21. 開口部（４７）の形状が、縦長の穴（５１）を成すことを特徴とする請求項１から２０までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
22. 縦長の穴（５１）の横断面が、長方形を成すことを特徴とする請求項１から２１までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。
23. 開口部（４７）の大きさを、ばね力部材（１１）の材料の強度に合わせていることを特徴とする請求項１から２２までのいずれか一つに記載の接続端子（１）。

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