JP2014216192A - 磁気接合式コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性に優れ、且つ、安定した接合・接続状態を得ることができる磁気接合式コネクタの提供。【解決手段】互いに接合される一方のコネクタ本体３の接合部に磁石体１１を備え、磁石体１１が他方のコネクタ本体４の接合部に配置された相手側磁性体４１と吸着することにより両コネクタ本体３，４が接合され、各コネクタ本体３、４の接合部に配置された接触端子５，６が互いに圧接されるようにしてなる磁気接合式コネクタ２において、磁石体１１は、一方のコネクタ本体３に揺動可能に保持されている。【選択図】図４

Description

本発明は、一対のコネクタ本体が磁力により接合されることにより電気的に接続される磁気接合式コネクタに関する。
従来、携帯電話機やスマートフォン等の電子機器と充電用ケーブル等の接続ケーブルとの接続には、接続ケーブルの一端に取り付けられた一方のコネクタ本体と、電子機器に内蔵された他方のコネクタ本体とを磁力により接合させる磁気接合式コネクタが広く使用されている（例えば、特許文献１を参照）。
この磁気接合式コネクタは、互いに接合される一方のコネクタ本体１００がその接合部に磁石１０１を備えるとともに、他方のコネクタ本体１０２がその接合部に磁石又は磁性体１０３を備え、両コネクタ本体１００，１０２が磁石の磁力により接合することにより一方のコネクタ本体１００の接合部に配置されたポゴピン等からなる可動接続端子１０４ａ，１０４ｂが他方のコネクタ本体１０２の接合部に配置された固定接触端子１０５，１０５に押当てられ、両コネクタ本体１００，１０２が電気的に接続されるようになっている。
このような従来のコネクタ本体１００では、絶縁性樹脂からなるハウジング１０６に接合面部側に開口した凹状の磁石収容部１０７を備え、この磁石収容部１０７に磁石１０１を圧入により嵌め込むことで、磁石１０１を接合部に露出するように固定するようになっていた。
特許第４７７４４３９号公報
しかしながら、上述の如き従来の技術では、磁石１０１が圧入によりハウジング１０６に固定される構造であるため、ハウジング１０６に対し磁石１０１が傾いた状態で固定された場合、図１０（ａ）に示すように、両コネクタ本体１００，１０２を接合させた際に、磁石１０１と磁性体１０３との間に隙間１０８を生じ、磁力の低下を招く虞があった。
一方、図１０（ｂ）に示すように、ハウジング１０６に対し磁石１０１が傾いた状態で固定され、且つ磁石１０１と磁性体１０３とが隙間なく吸着した場合、両コネクタ本体１００，１０２が互いに傾いた状態で接合され、それに伴ってコネクタ本体１００の一方の端部が他方のコネクタ本体１０３より離反してしまい、その離反側に配置された可動接触端子１０４ｂの移動量（ストローク量）が不足するため、両接触端子１０４ｂ、１０５間の接触不良が生じる虞があった。
その為、上述の如き従来の磁気接合式コネクタでは、磁石又は磁性体のハウジングに対する圧入作業に高い精度が要求されるところ、現在広く使用されているネオジム磁石等の希土類磁石は、その性質上高精度での成形が困難であるため、公差を大きく取らざるを得ず、ハウジングに対する安定した固定状態を得難いという問題があった。
そこで本発明は、このような従来の問題に鑑み、生産性に優れ、且つ、安定した接合・接続状態を得ることができる磁気接合式コネクタの提供を目的としてなされたものである。
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、互いに接合される一方のコネクタ本体の接合部に磁石体を備え、該磁石体が他方のコネクタ本体の接合部に配置された相手側磁石体又は磁性体と吸着することにより前記両コネクタ本体が接合され、一方のコネクタ本体の接合部に配置された接触端子が他方のコネクタ本体の接合部に配置された接触端子に圧接されるようにしてなる磁気接合式コネクタにおいて、前記磁石体は、前記一方のコネクタ本体に揺動可能に保持されたことにある。
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記相手側磁石体又は磁性体は、前記他方のコネクタ本体に揺動可能に保持されたことにある。
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記各コネクタ本体は、複数の前記接触端子が前記磁石体を介して対称配置に備えられてなることにある。
請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１、２又は３の構成に加え、前記コネクタ本体に、接合方向両端に開口し、前記磁石体が挿通される磁石挿通部と、該磁石挿通部の後端縁部に形成された凹状の保持用段部と、該保持用段部の後端側を閉鎖する後端閉鎖部材とを備えるとともに、前記磁石体が前記保持用段部に嵌め込まれるフランジ状の被保持部を後端に備え、且つ、前記磁石挿通部の内周面部と前記磁石体との間、前記被保持部と前記保持用段部内周面との間及び前記後端閉鎖部材と被保持部後端面との間にそれぞれ揺動用クリアランスが形成され、前記磁石体が前記一方のコネクタ本体に揺動可能に保持されるようにしたことにある。
請求項５に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記磁石体は、磁石の後端に該磁石の接合方向断面より大きな板状のフランジ用板材を固定することにより、後端に前記フランジ状の被保持部が形成されてなることにある。
本発明に係る磁気接合式コネクタは、上述したように、互いに接合される一方のコネクタ本体の接合部に磁石体を備え、該磁石体が他方のコネクタ本体の接合部に配置された相手側磁石体又は磁性体と吸着することにより前記両コネクタ本体が接合され、一方のコネクタ本体の接合部に配置された接触端子が他方のコネクタ本体の接合部に配置された接触端子に圧接されるようにしてなる磁気接合式コネクタにおいて、前記磁石体は、前記一方のコネクタ本体に揺動可能に保持されたことにより、両コネクタ本体を接合する際に、常に磁石体と相手側磁石体又は磁性体との吸着面同士が全体で吸着し、両吸着面間に隙間が生じないので磁力のロスを抑え、安定した吸着状態を得ることができる。また、磁石体又は相手側磁石体・磁性体の傾きが両コネクタ本体の接触端子どうしの接触ストロークに影響せず、安定した接触状態を得ることができる。
また、本発明において、前記相手側磁石体又は磁性体は、前記他方のコネクタ本体に揺動可能に保持されたことにより、より高い自由度を得ることができる。
更に、本発明において、前記各コネクタ本体は、複数の前記接触端子が前記磁石体を介して対称配置に備えられてなることにより、磁石体による吸着力に対する反力が分散して作用するので、磁石体が傾いた状態にあっても、両コネクタ本体が互いに平行配置に接合する。
更に又、本発明において、前記コネクタ本体に、接合方向両端に開口し、前記磁石体が挿通される磁石挿通部と、該磁石挿通部の後端縁部に形成された凹状の保持用段部と、該保持用段部の後端側を閉鎖する後端閉鎖部材とを備えるとともに、前記磁石体が前記保持用段部に嵌め込まれるフランジ状の被保持部を後端に備え、且つ、前記磁石挿通部の内周面部と前記磁石体との間、前記被保持部と前記保持用段部内周面との間及び前記後端閉鎖部材と被保持部後端面との間にそれぞれ揺動用クリアランスが形成され、前記磁石体が前記一方のコネクタ本体に揺動可能に保持されるようにしたことにより、コネクタ本体に容易に磁石体を揚動可能に組み込むことができる。
更に、本発明において、前記磁石体は、磁石の後端に該磁石の接合方向断面より大きな板状のフランジ用板材を固定することにより、後端に前記フランジ状の被保持部が形成されてなることにより、成形が困難な希土類磁石等の磁石部を単純な形状にすることができ安価に製造することができる。また、磁石の接合方向の厚みを変更することで複数の接合高さに対応でき、コストの低減を図ることができる。
本発明に係る磁気接合式コネクタの使用状態の一例を示す分解斜視図である。 本発明に係る磁気接合式コネクタを示す分解斜視図である。 同上の他の角度から見た分解斜視図である。 同上の断面図である。 図１中の一方のコネクタ本体の分解斜視図である。 (ａ)は図５中のハウジングの正面図、（ｂ）は同背面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は同横断面図である。 （ａ）は図５中の磁石体を示す斜視図、（ｂ）は同分解斜視図である。 磁石体部分の状態を示す部分拡大横断面図である。 （ａ）は図５中の可動接触端子を示す斜視図、（ｂ）は同側面図である。 従来の磁力接合式コネクタであって、ハウジングに対して磁石が傾いて固定された場合を示す断面図である。
次に、本発明に係る磁気接合式コネクタの実施の態様を図１〜図９に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は充電用ケーブル等の接続ケーブルである。
この磁気接合式コネクタ２は、互いに接合される一対のコネクタ本体３，４を備え、充電用ケーブル等の接続ケーブル１の一端に取り付けられた一方のコネクタ本体３と、電子機器に内蔵される他方のコネクタ本体４とを磁力により接合させることにより、各コネクタ本体３，４の接合部に配置された接触端子５，６が互いに圧接され、電子機器と接続ケーブル１とが電気的に接続されるようになっている。
一方のコネクタ本体３は、接続ケーブル本体１ａの先端に接続され、且つ、インサート成形により接合部を露出させた状態で絶縁性樹脂製の外部カバー７に組み込まれるようになっている。
この一方のコネクタ本体３は、絶縁性樹脂製のハウジング１０と、ハウジング１０に揺動可能に保持された磁石体１１と、ハウジング１０の接合側端面より押し込み可能に突出した複数のピン状の可動接触端子５，５と、ハウジング１０の背面側に配置された接続基板１２とを備えている。
ハウジング１０は、図６に示すように、絶縁性樹脂材により横長に配置された直方体状に形成され、その中央部に接合方向両端に開口した長孔状の磁石挿通部１３と、磁石挿通部１３の後端縁部に形成された凹状の保持用段部１４と、保持用段部１４の後端側を閉鎖する後端閉鎖部材１５とを備えている。
一方、磁石体１１は、図７に示すように、直方体状の磁石１７の後端に接着テープ等の固定手段１８を介して平板状のフランジ用板材１９を固定することにより凸状に形成され、磁石挿通部１３に挿通される磁石１７からなる磁石部の後端に外向きに張り出した形状の被保持部２０が備えられている。
尚、この磁石体１１は、磁石１７の後端にフランジ用板材１９を固定することにより凸状に形成される構造としたことで、磁石１７の形状を単純で成形が容易な形状とすることができ、また、磁石１７の接合方向の厚みを変更することで複数の接合高さに対応でき、コストの低減を図ることができる。
この磁石体１１は、ハウジング１０の後端側より磁石１７が磁石挿通部１３に挿し込まれるとともに、後端の被保持部２０が保持用段部１４に嵌め込まれ、その保持用段部１４の後端側を後端閉鎖部材１５により閉鎖することにより、被保持部２０が保持用段部１４の凹状底部１４ａと後端閉鎖部材１５との間に挟まれ、磁石１７をハウジング１０の接合側端面より突出させた状態で一方のコネクタ本体１に揺動可能に保持されるようになっている。
また、磁石体１１の磁力による吸着力は、保持用段部１４の凹状底部１４ａと後端閉鎖部材１５との間に挟まれた被保持部２０を介してハウジング１０に伝達されるようになっている。
磁石１７は、例えば、ネオジム磁石等の希土類磁石からなる永久磁石をもって構成され、接合方向両端面が平行な直方体状に形成されている。
また、磁石１７は、磁石挿通部１３の内空部接合方向断面より一回り小さい断面が接合方向に連続した形状に形成され、磁石１７を磁石挿通部１３に挿通させた際に、磁石挿通部１３の内周面と磁石体１１との間に揺動用クリアランスｃ１が形成されるようになっている。
一方、フランジ用板材１９には、加工精度の高いステンレス鋼材等の磁性体材料を使用し、当該磁性体材料により磁石１７の接合方向断面より大きな平板材に形成されている。
このフランジ用板材１９は、外形、即ち接合方向断面が磁石１７のそれより大きく、且つ、保持用段部１４の接合方向断面より小さく、また、厚みが保持用段部１４の凹部底面１４ａと後端閉鎖部材１５前端面との間の距離よりも薄く形成され、このフランジ用板材１９を磁石１７の後端に固定することにより被保持部２０が磁石体１１の後端に外向きに張り出した形状に形成されるとともに、被保持部２０を保持用段部１４に嵌め込んだ際に、被保持部２０と保持用段部１４内側面との間及び後端閉鎖部材１５と被保持部２０後端面との間にそれぞれ揺動用クリアランスｃ２，ｃ３が形成されるようになっている。
このように磁石挿通部１３の内周面部と磁石部１７との間、被保持部２０と保持用段部１４内側面との間及び後端閉鎖部材１５と被保持部２０後端面との間にそれぞれ揺動用クリアランスｃ１，ｃ２，ｃ３が形成されることにより、磁石体１１が一方のコネクタ本体３に揺動可能に保持された状態、即ち、磁石体１１がハウジング１０に対してフローティング構造を形成するようになっている。
後端閉鎖部材１５は、金属製板材により横長の矩形状に形成され、ハウジング１０の上面又は下面に形成されたスリット状の挿し込み孔２１を通してハウジング１０に圧入することにより保持用段部１４の後端側を閉鎖するようになっている。
可動接触端子５は、図９に示すように、ハウジング１０に接合方向でスライド可能に収容される導電性金属材製のスライドピン２２と、スライドピン２２の後端側に配置される後端板２３ａを有する導電性金属材からなるコ字状のターミナル部材２３と、スライドピン２２と後端板２３ａとの間に配置される押し出しバネ２４とを備え、ハウジング１０の両側部に形成された可動端子収容部２５，２５に磁石体１１を介して対称配置を成すように組み込まれている。
この可動接触端子５は、後端側に開口した可動端子収容部２５，２５にスライドピン２２、押し出しバネ２４を挿入するとともにターミナル部材２３を圧入することにより、押し出しバネ２４が後端板２３ａに反力を取ってスライドピン２２を接合方向押し出し側に付勢し、スライドピン２２の先端部が突出孔２６を通してハウジング１０の接合側端面より接合方向で押し込み可能に突出するようになっている。
ターミナル部材２３は、ハウジング１０に組み込まれた際に常にスライドピン２２の外側面と圧接した状態にある弾性圧触片２７，２７と、後端板２３ａの側縁より後方に向けて延出した形状の基板接続端子片２８とを備え、基板接続端子片２８が接続基板１２に形成されたスルーホール２９に挿入されるようになっている。
尚、図中符号１６は、ハウジング１０の接合端面部に一体に形成された端子保護部であって、ハウジング１０の接合側端面より押し込み可能に突出した可動接触端子５の周囲を囲い、可動接触端子５の先端部を保護するようになっている。
接続基板１２は、矩形板状に形成され、両端部にそれぞれスルーホール２９，２９を有するとともに、後端側面部に導電性膜材によりケーブル接続用パターン３０，３０が形成され、スルーホール２９に挿し込まれた基板接続端子片２８を半田付けすることにより、可動接触端子５がケーブル接続用パターン３０，３０に接続されるようになっている。
また、この接続基板１２は、防水性の接着テープ３１を介してハウジング１０の後端面部に固定され、この接着テープ３１がパッキンとして機能し、ハウジング１０の後端外周縁部と接続基板１２の固定面側周縁部との間の隙間が密封されるようになっている。
このようにハウジング１０と接続基板１２とを防水性の接着テープ３１により固定することで、インサート成型により外部カバー７内にコネクタ本体３を組み込む際に、特別な事前処理を施すことなく、樹脂がコネクタ本体３内部に流れ込むことを防止することができ、インサート成型時の工数及び費用の低減を図ることができるとともに、高い品質を確保することができるようになっている。
他方のコネクタ本体４は、合成樹脂製のハウジング４０と、ハウジング４０の接合端面部に配置された相手側磁性体４１と、導電性金属材からなる固定接触端子６，６とを備え、相手側磁性体４１及び固定接点端子６，６が一体成形によりハウジング４０に組み込まれている。
相手側磁性体４１は、ステンレス鋼材等の強磁性体材により平板プレート状に形成され、吸着面がハウジング４０の接合側端面と略同一平面上に露出するようにハウジング４０に固定されている。
固定接触端子６は、ハウジング４０の接合側端面より突出した凸部４２の先端側に露出する圧接部６ａを備え、両コネクタ本体３，４が接合した際に、凸部４３がコネクタ本体３の端子保護部１６内に嵌合され、圧接部６ａにスライドピン２２が圧接されるようになっている。
このように構成された磁気接合式コネクタ２は、両コネクタ本体３，４を接合させる際、磁石体１１がハウジング１０、即ち一方のコネクタ本体３に対して揺動可能に保持された状態、即ち磁石体１１がフローティング構造であるため、磁石体１１の吸着面と相手側磁性体４１の吸着面とに傾きが生じている場合でも、磁石体１１が揺動してその傾きを吸収し、磁石体１１と相手側磁性体４１とが、常に吸着面全体で吸着し、磁石体１１と相手側磁性体４１との間に隙間が生じないようになっている。
また、一方のコネクタ本体３に磁石体１１がハウジング１０に対し揺動可能な状態に保持される構造、即ち、磁石体１１がフローティング構造であるので、磁石体１１がハウジング１０に対して傾いた状態であっても、両可動接点端子５，５のストローク量が制限されることがない。
更に、両ハウジング１０，４０間で作用する磁石体１１の吸着力に対する反力は、磁石体１１を介してコネクタ本体３の両側部に対称配置された可動接触端子５，５部分に分散されるので、磁石体１１がハウジング１０に対して傾いた状態であっても、両可動接触端子５，５の押し出しバネ２４，２４の付勢力により、両コネクタ本体３，４が互いに平行配置となる方向に付勢され、安定した接続状態を得ることができるようになっている。
尚、上述の実施例では、一方のコネクタ本体３の磁石体１１のみを揚動可能に保持させた例について説明したが、他方のコネクタ本体４に相手側磁石体又は磁性体を揚動可能に保持させ、両コネクタ本体３，４の磁石体又は磁性体をそれぞれ揺動できるようにしてもよい。
また、上述の実施例では、磁石１７を横長の直方体状に形成した例について説明したが、磁石１７の形状は、上述の形状に限定されず、円柱状等のその他の同一断面形状が接合方向で連続するような単純形状であってもよい。
更に、上述の実施例では、磁石１７に固定手段１８によりフランジ用板材１９を固定することで磁石体１１が後端に被保持部２０を有する凸状に形成された例について説明したが、磁石を凸状に成形することにより磁石１７の後端に被保持部２０を一体に備えるようにしてもよい。
更にまた、上述の実施例では、磁石体１１の両側部に一対の可動接点端子５，５を配置したコネクタ本体３について説明したが、複数の可動接点端子を磁石体１１の周方向に並べて配置したものであってもよい。
また、上述の実施例では、各コネクタ本体３，４の接触端子をそれぞれ押し込み可能なスライドピン２２を有する可動接点端子５と、スライドピン２２が押し当てられる圧接部６ａを有する固定接点端子６とした例について説明したが、接点端子は上述の如き構成に限定されず、例えば、導電性金属材により接合方向で圧接される板バネ状に形成されたものであってもよい。
１ 接続ケーブル
２ 磁気接合式コネクタ
３ 一方のコネクタ本体
４ 他方のコネクタ本体
５ 可動接触端子
６ 固定接触端子
７ 外部カバー
１０ ハウジング
１１ 磁石体
１２ 接続基板
１３ 磁石挿通部
１４ 保持用段部
１５ 後端閉鎖部材
１６ 端子保護部
１７ 磁石
１８ 固定手段（接着テープ）
１９ フランジ用板材
２０ 被保持部
２１ 挿し込み孔
２２ スライドピン
２３ ターミナル部材
２４ 押し出しバネ
２５ 可動端子収容部
２６ 突出孔
２７ 弾性圧触片
２８ 基板接続端子片
２９ スルーホール
３０ ケーブル接続用パターン
３１ 接着テープ
４０ ハウジング
４１ 相手側磁性体
４２ 固定接触端子
４３ 凸部

Claims (5)

  1. 互いに接合される一方のコネクタ本体の接合部に磁石体を備え、該磁石体が他方のコネクタ本体の接合部に配置された相手側磁石体又は磁性体と吸着することにより前記両コネクタ本体が接合され、一方のコネクタ本体の接合部に配置された接触端子が他方のコネクタ本体の接合部に配置された接触端子に圧接されるようにしてなる磁気接合式コネクタにおいて、
    前記磁石体は、前記一方のコネクタ本体に揺動可能に保持されたことを特徴としてなる磁気接合式コネクタ。
  2. 前記相手側磁石体又は磁性体は、前記他方のコネクタ本体に揺動可能に保持された請求項１に記載の磁気接合式コネクタ。
  3. 前記各コネクタ本体は、複数の前記接触端子が前記磁石体を介して対称配置に備えられてなる請求項１又は２に記載の磁気接合式コネクタ。
  4. 前記コネクタ本体に、接合方向両端に開口し、前記磁石体が挿通される磁石挿通部と、該磁石挿通部の後端縁部に形成された凹状の保持用段部と、該保持用段部の後端側を閉鎖する後端閉鎖部材とを備えるとともに、前記磁石体が前記保持用段部に嵌め込まれるフランジ状の被保持部を後端に備え、
    且つ、前記磁石挿通部の内周面部と前記磁石体との間、前記被保持部と前記保持用段部内周面との間及び前記後端閉鎖部材と被保持部後端面との間にそれぞれ揺動用クリアランスが形成され、前記磁石体が前記一方のコネクタ本体に揺動可能に保持されるようにした請求項１、２又は３に記載の磁気接合式コネクタ。
  5. 前記磁石体は、磁石の後端に該磁石の接合方向断面より大きな板状のフランジ用板材を固定することにより、後端に前記フランジ状の被保持部が形成されてなる請求項４に記載の磁気接合式コネクタ。
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