JP2011512618A - 電気接続デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、高レベル電流を伝送する電気接続デバイスに関し、少なくとも一つのチューリップ型コンタクトを有する一つのフラットコンタクトと、所定のブレード厚をもつコンタクトブレードとを含む。フラットコンタクトは、所定のブレード厚のコンタクトブレードを受け入れるのに適する。接触に必要な接触力は、接触領域の上部バネにより加えられる。チューリップ型コンタクトは、非装填状態で、ほぼ所定のブレード厚に一致する受け入れ幅を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気接続デバイスに関し、特に、様々な技術分野で必要とされる高レベルの電流を伝送する電気接続デバイスに関する。例えば、１２５アンペア以上のレベルの電流が、最大１０００ボルトの電圧で伝送される。これを可能とするには、断面積が２５ｍｍ^２または３５ｍｍ^２の導電体が必要となる。

従来より、高レベルの電流を伝送する様々な電気接続デバイスが知られている。これらの装置は、フラットコンタクトや、接点が基本的に回転対称に形成されている丸型ピンコンタクトを含む。通常、機械加工されたコンタクト部品を備えるプラグが、上記オーダーの高レベル電流を確実に伝送するのに使用される。

独国実用新案第８８１１０２０号明細書には、外側上部バネを有し、電流を伝送するスプリングアームコンタクトが開示されており、当該スプリングアームコンタクトは、一つのスプリングアームコンタクトベースと、前方に向かって延びる複数のスプリングアームとを備える。接点領域における接触力はスプリングアームを通じて伝達され、ブレードコンタクトを挿入する際には、締め付け力に抗じてスプリングアームを押し広げなくてはならない。外側上部バネは、スプリングアームが上方向に曲がってしまうのを防ぎ、また、スプリングアームを支持している。この種のスプリングアームコンタクトを使用する際に問題となるのは、経時変化により銅製のスプリングアームの係止力が低下し、その結果、実質的にバネ力が低下して、機能不良を起こす可能性がある。必要とされる締め付け力を恒久的に維持するためには、通常状態で高い締め付け力を最初から備える必要があるが、このようなコンタクトを使用する場合には、プラグコネクタを挿入したり外したりするの際に、高い締め付け力に応じた高い動作力が必要となり、動作の簡便性が著しく低下する。

市販されている丸型ピンコネクタの場合、要求される電流を伝送可能ではあるが、製造するには複雑な構造を有しており、相対的にコストが高くなっている。また、相対的にサイズが大きく、マルチピンコネクタには適していない。

上記のような従来技術における問題を背景とし、本発明は、高レベルの電流を伝送するのに適し、電流を恒久的に確実に伝送可能であると同時に低い挿入力および取り外し力で操作可能な電気接続デバイスを提供することを目的とする。

上記目的は、請求項１に係る特徴をもつ電気接続デバイスによって達成される。本発明の好ましい改善点を加えた構成については、従属項に記載する。本発明のその他の有効な特徴および構成については、実施形態に例示される。

本発明による電気接続デバイスは、特に高レベルの電流を伝送するのに適しており、一つのチューリップ型コンタクトを有する少なくとも一つのフラットコンタクトと、所定のブレード厚をもつコンタクトブレードとを備え、フラットコンタクトは、所定のブレード厚をもつコンタクトブレードを受け入れるのに適している。また、本発明によれば、電気接触させるための接触力が、接触領域の一つの上部バネにより加えられる。非装填状態では、チューリップ型コンタクトが、コンタクトブレードの所定のブレード厚にほぼ一致する大きさの受け入れ幅をもつ。

本発明の電気接続デバイスによれば、次のような優れた効果を得ることができる。上部バネを使用することにより所定の接触力を加えることができる。本発明の解決方法によれば、上部バネによって接触力を正確に接触領域に加えることができ、チューリップ型コンタクトによる係止が必要ない、または実質的に役割を果たす必要がないという利点がある。

独国実用新案第８８１１０２０号明細書に開示される従来技術においては、外側上部バネは、スプリングアームの一部のみを覆って延びており、また、外側上部バネは接点に位置せず、接点から間隔を空けて設けられている。したがって、スプリングアームで係止し、上記のような電流レベルを伝送すると、接触力が実質的に変動してしまう。本発明では、役割が分担されており、チューリップ型コンタクトは、電流を伝送するために設けられ、上部バネは、接触力を加える役割を担う。このように二つの機能をはっきりと分けることにより、確実でそして恒久的に安定した電流伝送を保証することが可能となる。

また、本発明によれば、どのような場合であっても、接触力のほとんどが上部バネを通じて加えられているので、チューリップ型コンタクトが接触力のほんの一部を依然として提供しているか否かは重要ではない。非装填状態におけるチューリップ型コンタクトの受け入れ部の幅は、挿入されるコンタクトブレードのブレード厚にほぼ一致している。したがって、外側バネが設けられていなくても、力を加えることなくコンタクトブレードをチューリップ型コンタクトに挿入しておくことは可能であるが、電流の伝送が不安定になる。外側バネが所定の接触力で接触領域に装填されることにより、電流伝送のために必要な接触力を確保することができる。チューリップ型コンタクトによる係止とは無関係に、所定の状態は、恒久的に有効である。

したがって、実際の接触力を低減することが可能であり、その結果、動作の快適性が向上し、コンタクトを挿入し易くなる、および取り外し易くなる。

チューリップ型コンタクトは、少なくとも二つのコンタクトアームを有し、二つのコンタクトアームは、接触領域において互いに受け入れ幅分離間して設けられている。

また、本発明による改良形態では、特にチューリップ型コンタクトの後方部において意図せず突き抜けてしまうのを防ぐ、突き抜け防止機構が設けられている。

突き抜け防止機構は、チューリップ型コンタクトの二つのコンタクトアームを架橋するように橋型の構造であってもよく、簡単にしかし効果的に設けられた突き抜け防止機構を提供することができる。

本発明の好ましい改良形態では、上部バネおよびチューリップ型コンタクトが、それぞれに割り当てられる複数のブレード、または対になったコンタクトフィンガーを有する。例えば、３、４、５、６またはそれ以上の複数の対になったコンタクトフィンガーを設けてチューリップ型コンタクトまたはそのコンタクトアームを形成することができる。

好ましくは、それに対応する数の対になった上部スプリングフィンガーが設けられ、一対の上部スプリングフィンガーは、それぞれ一対のコンタクトフィンガーに割り当てられる。特に、一つのスプリングフィンガーが、チューリップ型コンタクトの一つのコンタクトフィンガーを押圧するように割り当てられるので、コンタクトフィンガーがそれぞれ基本的に同じ程度に装填されているのが望ましい。

本発明の好ましい改良形態では、少なくとも、チューリップ型コンタクの複数のコンタクトフィンガーの一つの長さが、上部バネの複数の上部スプリングフィンガーの一つの長さよりも大幅に長くなっている。特に、上部スプリングフィンガーが互いの方向にある角度で伸びているが、その面積は、コンタクトフィンガーが互いの方向に伸びる面積よりも小さい。好ましくは、コンタクトブレードの受け入れスペースに対する上部スプリングフィンガーの延在角度が、上部スプリングフィンガーの受け入れスペースに対するまたはコンタクトブレードに対する延在角度よりも非常に大きくなっている。その結果、上部バネのバネ力の方が相対的に大きくなっている一方で、長さが大きく相対的に浅い角度で設けられているコンタクトスプリングフィンガーは、低いバネ定数をもち、大きな接触面積を提供可能としている。接触力の大部分またはほぼ全てが、上部バネにより提供される。

全ての実施形態において、電気接続デバイスの接触力が３０Ｎ未満に設計されており、より好ましくは２０Ｎ未満に設計されている。また、対になったコンタクトフィンガーのそれぞれが加える接触力は、７Ｎ未満、好ましくは５Ｎ未満である。より好ましい実施形態においては、一対のコンタクトフィンガーにかかる接触力は、およそ３Ｎから４Ｎの間である。したがって、電気接続デバイスの電気接続を行うまたは解消する際の挿入および取り外しに必要な力が小さくて済むため、動作の簡易性が増す。

コンタクトフィンガー及び上部フィンガーの正確な数、およびそれぞれの接触力は、伝送される電流レベルに依存する。

本発明による電気接続デバイスの好ましい実施形態では、チューリップ型コンタクトの少なくとも一つの接触面が、銀を含有する層を有する。銀を含有する層または銀の層により摩擦を大きく軽減することができ、動作の快適性を向上させることができる。さらに、銀の層または銀を含有する層は、優れた電気伝導性を提供する。

他の実施形態では、摩擦を低減し腐食を防止するために、スズを含有する層、またはスズの層を設けてもよい。

本発明による電気接続デバイスの全ての実施形態において、電気接続デバイスは、８０アンペアより高い電流レベルの伝送に適し、好ましくは、１００アンペアより高い電流レベルの伝送に適する。

チューリップ型コンタクトは、少なくとも一部銅材によって構成されることが望ましく、より具体的には、帯状の銅の平板材を打ち抜き加工をした後、曲げることにより所望の形にする。

また、上部バネは、主に鋼材によって構成されるのが望ましく、上記と同様に、帯状の平板材を一回または複数回曲げる加工を行うことにより製造することができる。突き抜け防止機構は、互いの方向に曲げられた二つの領域によって形成される。

本発明による電気接続デバイスは、端子台に配置されていてもよいし、プラグコネクタとして設計されていてもよい。また、浮動接続の配置も可能である。

上記の本発明の実施形態に加えて、さらなる本発明の有益な構成が、従属項に記載される。

本発明の一実施形態を添付の図面に概略的に示し、図面を参照して以下に詳述する。

本発明による電気接続デバイスの斜視図である。 図１に示した電気接続デバイスの上部バネを取り除いた状態の本発明による電気接続デバイスの斜視図である。 図１に示した電気接続デバイスの上部バネの斜視図である。 図１に示した電気接続デバイスの上部バネの平らな半製品の状態を示した図である。 図１に示した電気接続デバイスのチューリップ型コンタクトの平らな半製品の状態を示した図である。 本発明によるさらなる電気接続デバイスの斜視図である。

図１は、本発明による電気接続デバイスである、電気接続コンタクトまたは電気接続デバイス１の斜視図である。電気接続デバイス１は、少なくとも一つのチューリップ型コンタクト３を有するフラットコンタクト２と、チューリップ型コンタクト３の外側を取り囲んで必要な接触力を確保している上部バネ６とを備える。

チューリップ型コンタクト３は、スプリングアーム１２および１３を備え、特に、図２および図５に示す平板状の半製品から、その構造を推測できる。各コンタクトアームは、複数のコンタクトフィンガー１５を有し、本実施例では、５本ずつのコンタクトフィンガー１５が対になって設けられ、対になる２本のコンタクトフィンガーが互いに対向するように配置されている。

非装填状態８に示されるように、所定の受け入れ幅９が、対になった２つのコンタクトフィンガー１５の間に設けられ、少なくとも主にコンタクトブレード４の所定のブレード厚５に対応する幅となっている。このような構成により、チューリップ型コンタクト３のスプリングアーム１２および１３によって必要とされる締め付け力が提供されているのではなく、上部バネ６の複数の上部スプリングフィンガー１７によって必要とされる接触力が提供されている。

上部バネは、好ましくは、鋼または他の同様な安定した材料によって形成され、対になった複数のコンタクトフィンガー１１を有するチューリップ型コンタクトは、好ましくは、銅または銅合金により形成される。

また、コンタクトフィンガー１５全体または接触面１８を、銀によってまたは銀を含有するコーティング材によって被覆して、導電率を上げると共に摩擦を軽減するようにしている。このように構成することにより、摩擦が軽減されることから、挿入および取り外しに必要な力を低減可能であり、動作の快適性を向上させることができる。

図１から５に示される実施形態のコンタクトブレード４は、プリント回路基板（図示せず）上でコンタクトブレード４を半田付けするための複数のはんだ付け端子２２を有する。

チューリップ型コンタクト３では、導体（図示せず）と接続可能な電気接続部１９を電気接続デバイス１が備える。

また、図１から５に示される実施形態では、電気接続デバイス１は、プラグコネクタとして使用可能であり、電線として機能し回路基板に取り付けられたコンタクトブレード５とプラグ接続可能である。

必要とされる接触力は、上部バネ６によって生成され、複数の上部スプリングフィンガー１７が、対になった複数のコンタクトフィンガー１１を所定のバネ力で接触領域７に装填する。上部スプリングフィンガー１７の長さ１６は、コンタクトフィンガー１５の長さ１４よりも、実質的に短く設定されている。このように構成することにより、複数のコンタクトフィンガー１５が大きな接触面１８で利用可能となり、また、上部バネ６が相対的に高いバネ定数をもつことから、上部バネ６によるバネ力は、チューリップ型コンタクト３で生成されるどのバネ力よりも十分大きくなる。

上部バネ６は、接触力を生成する。したがって、チューリップ型コンタクト３のスプリングアーム１２および１３の保持力が、接触力に影響を及ぼすことがない、あったとしても非常に小さい影響にとどまる。このような理由から、非装填状態のチューリップ型コンタクト３では、コンタクトブレード４を挿入可能である開口部が開いた状態となっている。

出願人は、コンタクトブレードを備えない接続装置を特許請求の範囲とする権利を有する。

考慮すべき利点としては、スプリングアーム１２および１３が複数のコンタクトスプリングフィンガー１５を備え、スプリングアーム１２および１３がブレード形状に応じて配置されることが挙げられる。この実施形態では、合計して１０本のコンタクトスプリングフィンガー１５が設けられ、全部で５組の対になったコンタクトスプリングフィンガーを構成している。

コンタクトフィンガー１５は、それぞれ対応する上部スプリングフィンガー１７に割り当てられ、上部スプリングフィンガーは所定の接触条件を確保するような所定の接触力で対応するコンタクトフィンガー１５をあらかじめ装填する。

上部バネ６およびチューリップ型コンタクト３は、好ましくは、一片の金属薄板を曲げることにより形成される。図４および図５は、金属薄板の一部を打ち抜き加工して形成した、平らな状態の半製品を示している。単純で経済的な製造方法を採用することにより、生産性高くまた高品質な製品を製造可能である。

帯板状のバネ鋼を打ち抜きそして曲げることにより加工して、上部バネ６が、チューリップ型コンタクトの曲がり易い側を完全に囲むように閉じた箱形状を形成するよう設計されている。加えて、上部スプリングフィンガーの形状は、チューリップ型コンタクト３上のコンタクトスプリングフィンガー１５の数に適合した形となっている。

また、導体が突き抜けてしまうのを防ぐ、突き抜け防止機構１０が設けられている。

電気接続デバイス１は、特に、マルチピンコネクタを備える平らなブレード系の場合に使用することができる。本発明によれば、小型化を実現すると同時に高レベル電流での使用が可能となる。例えば、１５ｍｍしかない非常に狭い端子台に設けられた１０ピンコネクタであっても、確実に接続することができ、また、挿入および取り外しに必要な力を小さくすることが可能である。

また、銀を含有する表面を有するので、振動や絶えず変化する負荷による影響を受けたとしても、問題なく動作可能である。

一つの端子台に設けられた適切な半田付けピンを用いて、コンタクトブレードまたはチューリップ型コンタクトを接続することも可能であるし、チューリップ型コンタクト及びコンタクトブレードの両方がプラグに位置する浮動接続も可能である。

一つの接点における締め付け力が、具体的には４Ｎ未満という小さい値であるものの、高レベルの電流を継続的に安定して伝送することが可能であり、それと同時に、動作の行い易さが改善されている。これを可能としている一つの手段として挙げられるのが、接触力を生成している接触領域の上部バネである。また、本発明によれば、電気接続デバイス１を経済的に製造することが可能である。

１：電気接続デバイス
２：フラットコンタクト
３：チューリップ型コンタクト
４：コンタクトブレード
５：ブレード厚
６：上部バネ
７：接触領域
８：非装填状態
９：受け入れ幅
１０：突き抜け防止機構
１１：対になったコンタクトフィンガー
１２：スプリングアーム
１３：スプリングアーム
１４：長さ
１５：コンタクトフィンガー
１６：長さ
１７：上部スプリングフィンガー
１８：接触面
１９：電気接続部
２０：平板状の半製品
２１：平板状の半製品
２２：はんだ付け端子

Claims (11)

1. 特に高レベル電流を伝送する電気接続デバイス（１）であって、
   チューリップ型コンタクト（３）を有する少なくとも一つのフラットコンタクト（２）と、
   所定のブレード厚（５）をもつコンタクトブレード（４）とを備え、
   接触領域（７）における前記フラットコンタクト（２）は、前記所定のブレード厚（５）をもつ前記コンタクトブレード（４）を受け入れるのに適し、
   接触させるための接触力が、前記接触領域（７）の上部バネ（６）により加えられ、
   前記チューリップ型コンタクト（３）が、前記コンタクトブレード（４）が接触する際に、前記コンタクトブレード（４）の前記所定のブレード厚（５）に応じた距離で互いに高さ方向に離間する前記接触領域（７）を有する複数の前記フラットコンタクト（２）のみによって構成され、
   複数の上部スプリングフィンガー（１７）を有する前記上部バネ（６）と、複数の対になったコンタクトフィンガーを（１１）を有する前記チューリップ型コンタクト（３）とが、それぞれ同じ数の対のフィンガー（１１、１７）を含み、
   前記コンタクトブレード（４）が接触する際に、前記複数の対になったコンタクトフィンガー（１１）の実質的な接触面（１８）の合計の大きさが、８０アンペアを超える電流レベルを伝送可能なように設定されている電気接続デバイス（１）。
2. ３、４、５、６またはそれ以上の前記複数の対になったフィンガー（前記コンタクトフィンガー及び前記上部スプリングフィンガー）が設けられ、さらに、突き抜け防止機構が設けられる請求項１に記載の電気接続デバイス（１）。
3. 前記チューリップ型コンタクト（３）の前記コンタクトフィンガー（１５）の長さ（１４）が、実質的に前記上部バネの前記複数の上部スプリングフィンガー（１７）の長さ（１６）よりも大きい請求項１または２に記載の電気接続デバイス（１）。
4. 主に前記上部バネ（６）の前記複数の上部スプリングフィンガー（１７）によって決定される前記複数の対になったコンタクトフィンガーのそれぞれの対にかかる接触圧力は、８０アンペアを超える電流レベルを伝送可能なように設定可能である請求項１から３のいずれかに一つに記載の電気接続デバイス（１）。
5. 前記接触力が２０Ｎ未満であるように設計されている請求項１から４のいずれか一つに記載の電気接続デバイス（１）。
6. 前記複数の対になったコンタクトフィンガー（１１）のそれぞれの対にかかる接触力が５Ｎ未満である請求項１から５のいずれか一つに記載の電気接続デバイス（１）。
7. 前記チューリップ型コンタクト（３）の少なくとも一つの接触面（１８）に、銀を含有する層が設けられている請求項１から６のいずれか一つに記載の電気接続デバイス（１）。
8. 前記電気接続デバイスが、１００アンペアを超える電流レベルを伝送するのに適した設計になっている請求項１から７のいずれか一つに記載の電気接続デバイス（１）。
9. 前記チューリップ型コンタクト（３）が少なくとも一部銅材を含む、前記上部バネが主に鋼材を含む、または、前記チューリップ型コンタクト（３）が少なくとも一部銅材を含み、かつ前記上部バネが主に鋼材を含む請求項１から８のいずれか一つに記載の電気接続デバイス（１）。
10. 端子台に設置されている、プラグコネクタとして設計されている、または、端子台に設置されており、かつプラグコネクタとして設計されている請求項１から９のいずれか一つに記載の電気接続デバイス（１）。
11. 前記上部バネ（６）が存在しない非装填状態（８）における前記チューリップ型コンタクト（３）が、上記コンタクトブレード（４）の上記所定のブレード厚（５）にほぼ一致する大きさの受け入れ幅（９）をもつように設計されている請求項１から１０のいずれか一つに記載の電気接続デバイス（１）。

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