JP2012186087A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】平面状接点部を有する装置と電気的に接続するコネクタにおいて、コンタクトの構造をより簡単なものとしながらも、ワイピングの効果は勿論、接圧力の確保、維持が容易なコネクタを提供する。
【解決手段】ハウジング２１の底面２１ｂ側に固定される基部３１と、コンタクトばね部３２と、平面状接点部に対して、接圧によって摺擦する先端接点部３３とを備える。
コンタクトばね部３２は、微小角度傾斜し、互いに平行な直線部３２ａと、隣接する直線部３２ａとを内側曲率半径の異なる湾曲部３２ｂ_１、３２ｂ_２でつないで、直線部３２ａの傾斜下方側の間隔ａと直線部３２ａの傾斜上方側の間隔ｂとを異ならしめている。
先端接点部３３は、ワイピング方向に線接触するように微小長さの直線部である摺擦接触部３３ａを有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、接続対象の平面状接点部に電気的に接続するコネクタに関し、特に、平面状接点部とコネクタとが接圧することで酸化被膜を除去する機能を有する、コネクタに関するものである。

電気コネクタにおいては、端子や該端子と接続される平型導体の端子（対応回路部）の表面に経時的に酸化被膜等の絶縁被膜が形成されたり、端子と対応回路部との間に埃塵が存在したりすることがある。該絶縁被膜や埃塵の存在は、電気的接続状態に不具合を生じさせる要因となる。かかる不具合を回避すべく、電気コネクタ同士あるいは電気コネクタと平型導体との接続時に、接圧をもって接触する端子同士を擦り合わせることによって該絶縁被膜や埃塵を除去する、いわゆるワイピングが行われる電気コネクタもある。

例えば平板形状の相手接点に接触するコンタクトを有する電気コネクタが提案されている（特許文献１参照）。
この電気コネクタでは、有効ワイピング距離を長く確保することを目的とした構造のコンタクト１を備えている（図１０ａ、図１０ｂ参照）。すなわち、このコンタクト１は薄い導電板で形成され、多数のコンタクトを収容するハウジング（図示省略）に組み付けられ、さらにハウジング上に取り付けられる保護カバー（図示省略）の上面のスリットから、先端の接触部を突没可能に保持されている。

さらに詳述すると、コンタクト１は、基部２から上方に向かって延びる第１ばね部３と、第１ばね部３から上方に向かって延びる第２ばね部４と、第２ばね部４の先端に形成された接触部５とを有し、第２ばね部４は、第１ばね部３よりも撓み易く形成されている。

このような構造により、コンタクト１は、平板形状の相手接点Ｃにより接触部５が下方に押し込まれる際に、第１ばね部３の変形によって接触部５が動く向きαと第２ばね部４の変形によって接触部５が動く向きβとが互いに逆向きとなる動作をなす（図１０ａ、図１０ｂ参照）。
したがって、コンタクト１が、平板状の相手接点Ｃにより接触部５を介して下方に押し込まれる際に、接触部５が相手接点Ｃに対して往復動することにより、有効ワイピング距離を長く確保することが可能となるとしている。

また、特許文献２に見られるように、ワイピング量およびワイピング開始位置を設定して相手方コネクタとの間で良好な電気的接続を可能とした電気コネクタが提案されている。
すなわちこの電気コネクタでは、外部端子（図示省略）に押圧されて電気的接続がされる接触部１０Ａと、この接触部１０Ａに接触圧力を与えるバネ体部１０Ｄ及び該バネ体部１０Ｄから延設されてコネクタハウジング１１に取付ける取付け固定部を有する良導電性材料からなるコンタクト１０を備えている（図１１ａ、図１１ｂ参照）。このコンタクト１０のバネ体部１０Ｄは、接触部１０Ａに十分な接触圧力を与えるために、所定の間隔をあけて対向する一対の平行部１０ｄ１と、この平行部１０ｄ１の一端を連結する湾曲部１０ｄ２とを有するＵ字型バネを複数個連接し、全体が略Ｓ字型に蛇行したもので形成されている。
さらにこのコンタクト１０には、接触部１０Ａとバネ体部１０Ｄとの間に、接触部１０Ａが外部端子で押圧されたときに、コネクタハウジング１１のコンタクト収容部１２に接触して摺動される過程で接触部１０Ａを該接触部１０Ａの接線方向へ所定距離移動させて外部端子との間で接触して所定量ワイピングするワイピング量及び該ワイピングの開始位置を設定するワイピング付与部１０Ｂが設けられている。

特開２００８−２７６９８７号公報 特開２０１０−２１９０１４号公報

しかしながら、上述の特許文献１における電気コネクタのコンタクト１では、平板状の相手接点Ｃとの最終的な接圧力を生じる軸線方向と直交する向きに、第１ばね部３と第２ばね部４とが配列されているため、所定の電気的接続を得る接圧力を維持し得るのか、強度的な懸念がある。

一方、特許文献２における電気コネクタのコンタクト１０は、バネ体がＵ字型バネを複数個軸線方向に連接し、全体が略Ｓ字型に蛇行したもので形成されているため、接触部１０Ａに平板状の相手接点Ｃとの十分な接触圧力を与えることができる。
しかしながら、かかる構造のコンタクト１０では、十分な接触圧力を得るものの、コンタクト１０の伸縮動作のみで、単独では、コンタクト１０の伸縮動作方向と直交する方向のワイピング動作を得ることができない。
そのため、コンタクト１０の伸縮動作方向と直交する方向のワイピング動作を得るためのワイピング付与部１０Ｂを設ける必要がある。すなわち、上記電気コネクタではこのワイピング付与部１０Ｂにより、コンタクト収容部１２の開口近傍の開口中心に向かって突出する側壁１２ｆに接触させることで、はじめてワイピングを可能としている。

本発明は、以上のような背景から提案されたものであって、接続対象の平面状接点部に電気的に接続するコネクタにおいて、コンタクトの構造をより簡単なものとしながらも、ワイピングの効果、すなわちワイピング距離を確保することは勿論、接圧力の確保、維持が容易なコネクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１にかかる発明では、接続対象の平面状接点部に電気的に接続するコンタクト部を有するコネクタであって、前記コンタクト部は、コンタクトばね部と、前記コンタクトばね部の先端に設けられ、前記平面状接点部に圧接することで前記平面状接点部と電気的に接続される先端接点部と、を備え、前記コンタクトばね部は、前記平面状接点部に対する接圧により前記先端接点部を前記平面状接点部に摺擦させる傾斜蛇行部を具備することを特徴とする。

これにより、コンタクト部の先端接点部を、平面状接点部に対して圧接させていくことで、先端接点部が、平面状接点部上を摺擦するので、接点部表面に生じる酸化被膜や塵埃等が、拭い去られ、接触抵抗の増大を招くことなく、安定した電気的接続を確保することができる。

また、請求項２にかかる発明では、傾斜蛇行部は、コンタクトばね部の軸線方向に対して所定角度傾斜する、複数の直線部と、複数の直線部の隣り合う直線部同士をつなぐ複数の湾曲部であって、各湾曲部は、一つの直線部の一端と隣り合う他の一つの直線部の一端とをつなぎ、全体として交互に配置される湾曲部と、を備え、隣り合う直線部は、傾斜下方側の間隔と傾斜上方側の間隔とを変えて連続している、ことを特徴とする。

これにより、コンタクト部を、平面状接点部に対して軸線方向に押し付けていくことで、コンタクトばね部の各直線部をつなぐ湾曲部を中心として座屈していく。
この場合、各直線部は、傾斜下方側の間隔と傾斜上方側の間隔とが異なるように、湾曲部でつながっているので、傾斜下方側の間隔と傾斜上方側の間隔をなす湾曲部の座屈量が異なり、先端接点部が平面状接点部に圧接されるだけでなく、コンタクトばね部がコンタクトばね部の軸線方向に対して所定方向に傾くように変位し、この結果先端接点部が平面状接点部上を圧接状態で変位せしめられ、平面状接点部上を摺擦するワイピング効果がもたらされる。

さらに、請求項３に記載の発明では、コンタクトばね部の先端接点部は、平面状接点部に圧接して摺擦する直線状の摺擦接触部を備えている、ことを特徴とする。

これにより、効果的なワイピング効果がもたらされ、安定した電気的接続が可能となる。

本発明によれば、簡単な構造により、ワイピングの効果を発揮させ、接触抵抗の抑制を図り、電気的接触の信頼性を確保可能なコネクタを提供することができる。

本発明にかかるコネクタの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示すコネクタの一側面図である。 図１に示すコネクタの上面図である。 図１に示すコネクタの正面図である。 図１に示すコネクタの底面図である。 図３に示すコネクタのＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明にかかるコネクタのコンタクト部の全体線図である。 本発明にかかるコネクタと平面状接点部との接続作業を示す断面説明図である。 図８に示すコネクタにおけるコンタクト部の変位挙動を示す模式的説明図である。 従来の電気コネクタにおけるコンタクトの形状、作用を説明する図である。 従来の電気コネクタにおけるコンタクトの形状、作用を説明する図である。 従来の電気コネクタにおけるコンタクトの形状、作用を説明する図である。 その他の従来の電気コネクタにおけるコンタクトの形状、作用を説明する図である。 その他の従来の電気コネクタにおけるコンタクトの形状、作用を説明する図である。

以下、本発明にかかるコネクタの一実施形態について、添付の図面に基づき、詳細に説明する。
図１、図２にコネクタ２０を示す。このコネクタ２０は平面状接点部を有する装置の平面状接点部と電気的に接続するためのもので、ハウジング２１と、ハウジング２１に収容装着された複数のコンタクト部３０を備えている。なお、平面状接点部を有する装置とは、ここでは図示、説明を省略するが、例えばインクジェットプリンタがある。勿論、インクジェットプリンタに限られない。

ハウジング２１は、略長方体形状の筺体で、絶縁性の樹脂で成形されており、底面２１ｂに例えば回路基板等（図示省略）の所定部位に位置決め固定するための突起部２２、２２が設けられている。
そしてハウジング２１には、図３、図４、図５、図６に示すように複数のコンタクト部３０を縦横にそれぞれ所定間隔ごとに収容装着するためのコンタクト部収容部２３が、底面２１ｂから上部面２１ｔに亘って、貫通するように形成されている。

次に、図７にコンタクト部３０の全体外形を示す。
コンタクト部３０は周知の良導電性金属板で形成される。良導電性金属板としては、例えば銅を主成分とし、強度とばね特性に優れ、電気機器材料として好適なリン青銅板を用いることができる。
すなわちコンタクト部３０は、図７に示すように、ハウジング２１の底面２１ｂ側に固定される基部３１と、基部３１から上方に向かって延びるコンタクトばね部３２と、平面状接点部を有する装置の平面状接点部に対して、接圧によって接点部表面を摺擦する（ワイピング）、先端接点部３３とを備えている。

基部３１は、ハウジング２１の底面２１ｂ側のコンタクト部収容部２３から突出させた、端子ピン３１ａを有する。端子ピン３１ａは、ハウジング２１を位置決め固定する回路基板のプリント配線部に電気的に接続される。

コンタクトばね部３２は、軸線方向に沿って、所定回数、Ｓ字状に蛇行し、軸線方向先端の先端接点部３３に連なっている。すなわち、コンタクトばね部３２は、微小角度（略７度）傾斜し、後述する間隔で位置し、互いに平行な直線部３２ａと、直線部３２ａ両端において、隣接する直線部３２ａに連なる、湾曲部３２ｂ_１、３２ｂ_２とを有する。
この場合、隣接する直線部３２ａ間の間隔において、直線部３２ａの図中右端の湾曲部３２ｂ_１を挟んだ直線部３２ａ間の間隔をａ（例えば０．４ｍｍ）とし、図中左端の湾曲部３２ｂ_２を挟んだ直線部３２ａ間の間隔をｂ（例えば０．３ｍｍ）としている。
すなわち、湾曲部３２ｂ_１、３２ｂ_２は、それぞれの内側の曲率半径は、図中右端の湾曲部３２ｂ_１が図中左端の湾曲部３２ｂ_２に比較して、若干大としている。

先端接点部３３は、コンタクトばね部３２の最上の直線部３２ａの端部に連なり、先端に向かって、直線部３２ａの傾斜角度に比較してはるかに大きな仰角で突出している。
そして先端接点部３３は、コンタクト部３０が自然長にある状態のときに、ハウジング２１の上部面２１ｔ側のコンタクト部収容部２３から突出して、平面状接点部に接する摺擦接触部３３ａを有している。なお、この摺擦接触部３３ａは平面状接点部との摺擦部は、ワイピング方向に線接触するように微小長さの直線部としている。

本発明にかかるコネクタ１は以上のように構成されるものであり、次に平面状接点部を有する装置の平面状接点部にこのコネクタ１を接続する際の作用について説明する。
接触対象である平面状接点部との非接触状態では、コンタクト部３０は、ハウジング２１のコンタクト部収容部２３に自然長で、外力によるストレスなしで装着された状態になっている。この場合、図１、図２、図４、図６に示すように、先端接点部３３の摺擦接触部３３ａは、ハウジング２１の上部面２１ｔ側のコンタクト部収容部２３から突出している。

次いで、このコネクタ１と装置の平面状接点部Ｋとの接続が開始されると、平面状接点部がコネクタ１のコンタクト部３０における先端接点部３３の摺擦接触部３３ａに押し当てられる。
そして、さらに装置の平面状接点部Ｋを押し込んでいくと（軸線方向に）、平面状接点部Ｋは、二点鎖線で示すようにコンタクト部３０を収容するハウジング２１の上部面２１ｔに当接状態となると共に、平面状接点部Ｋとコンタクト部３０における先端接点部３３の摺擦接触部３３ａとが、所定の接圧状態で電気的接続状態が達成される（図８参照）。

以上のような平面状接点部Ｋとコンタクト部３０の摺擦接触部３３ａとが、所定の接圧状態で電気的接続状態になる過程において、コンタクト部３０における先端接点部３３の摺擦接触部３３ａには、コンタクトばね部３２を構成する全体の直線部３２ａと、直線部３２ａ両端の湾曲部３２ｂ_１、３２ｂ_２とがなす、反力Ｆがかかる。

すなわち、コンタクト部３０は、軸線方向に押し込められることで、軸線方向の伸縮変形によってコンタクトばね部３２は、直線部３２ａと湾曲部３２ｂ_１、３２ｂ_２とは、全体が軸線方向に縮まるように変形する。このとき、コンタクトばね部３２は、弾性に富むリン青銅によって形成されているので、軸線方向に反発力Ｆｖが生起される。
そして、全ての直線部３２ａは、微小角度（７度）傾斜させており、左右における湾曲部３２ｂ_１、３２ｂ_２を中心とする回転モーメントが生じる。
この場合、隣接する直線部３２ａ間の間隔において、直線部３２ａの傾斜下方側の間隔ａ（例えば０．４ｍｍ）と直線部３２ａの傾斜上方側の間隔ｂ（例えば０．３ｍｍ）と、傾斜下方側の間隔ａが傾斜上方側の間隔ｂに比較して微妙に大きく設定されているので、傾斜上方側の間隔ｂをなす、内側曲率半径の比較的小さい湾曲部３２ｂ_２の座屈量が若干大きく、全体が図９に示すように変形するのである。
これにより、先端接点部３３は、軸線方向に退縮すると共に軸線方向に直交する方向に変位せしめられる。先端接点部３３が軸線方向に直交する方向に変位せしめられることで、先端接点部３３の摺擦接触部３３ａがすなわち直線部が、装置の平面状接点部Ｋに対して、接圧力下に所定距離（略０．３ｍｍ）、摺動し、平面状接点部Ｋ表面に生じる酸化被膜や塵埃等が、拭い去られるワイピング効果がもたらされ、接触抵抗の増大を招くことなく、安定した電気的接続を確保することができる。

以上のように、本実施形態のコネクタ１のコンタクト部３０によれば、装置の平面状接点部Ｋにこのコネクタ１を接続する際、平面状接点部Ｋをコンタクト部３０を収容するハウジング２１の上部面２１ｔに当接状態となる限界位置まで押し込むことで、コンタクトばね部３２を構成する複数の直線部３２ａおよび湾曲部３２ｂの反発力が限界位置で最大となるべく増大していき、それと同時に、先端接点部３３の摺擦接触部３３ａが装置の平面状接点部Ｋに対して最大距離ずれてワイピングＷが付与されるので、平面状接点部Ｋがハウジング２１の上部面２１ｔに当接状態となる限界位置まで達することで、常に良好な電気的接続が達成されるのである。

従って、本発明のコネクタによれば、先行技術文献が開示するコネクタのコンタクトに比較して、良好なワイピング効果と共に、接圧力を確保することができ、しかも、コンタクトにおけるコンタクトばね部３２を構成する複数の直線部３２ａおよび湾曲部３２ｂ_１、３２ｂ_２に対し、軸線方向からの押圧力に対して回転モーメントが与えられ、コンタクト単独でワイピング効果をもたらすことができる。

以上、本発明にかかるコネクタについて、一実施形態を挙げ、説明したが、本発明におけるコネクタの平面状接点構造を有するものであれば、特定の用途に限らず、採用され得ることは勿論である。また、コンタクトの形状はこの実施形態に対応したものであるので、用いられる装置によって、複数の直線部３２ａおよび湾曲部３２ｂ_１、３２ｂ_２の具体的な規格寸法は適宜、変更可能である。

２０ コネクタ
２１ ハウジング
２１ｂ 底面
２１ｔ 上部面
２２ 突起部
２３ コンタクト部収容部
３０ コンタクト部
３１ 基部
３１ａ 端子ピン
３２ コンタクトばね部
３２ａ 直線部
３２ｂ_１、３２ｂ_２ 湾曲部
３３ 先端接点部
３３ａ 摺擦接触部
Ｋ 平面状接点部
Ｗ ワイピング

Claims (3)

1. 接続対象の平面状接点部に電気的に接続するコンタクト部を有するコネクタであって、
   前記コンタクト部は、コンタクトばね部と、
   前記コンタクトばね部の先端に設けられ、前記平面状接点部に圧接することで前記平面状接点部と電気的に接続される先端接点部と、を備え、
   前記コンタクトばね部は、前記平面状接点部に対する接圧により前記先端接点部を前記平面状接点部に摺擦させる傾斜蛇行部を具備することを特徴とするコネクタ。
2. 前記傾斜蛇行部は、前記コンタクトばね部の軸線方向に対して所定角度傾斜する、複数の直線部と、
   前記複数の直線部の隣り合う直線部同士をつなぐ複数の湾曲部であって、各湾曲部は、一つの前記直線部の一端と隣り合う他の一つの前記直線部の一端とをつなぎ、全体として交互に配置される湾曲部と、を備え、
   隣り合う直線部は、傾斜下方側の間隔と傾斜上方側の間隔とを変えて連続している、ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記コンタクトばね部の前記先端接点部は、前記平面状接点部に圧接して摺擦する直線状の摺擦接触部を備えている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ。

Images