JP2018006243A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】接続に斜め巻きコイルスプリングを利用しながらコストを低減することができる。【解決手段】コネクタＣは、平板状の端子２０と、導電性の線材１１が巻回軸Ａに対してらせん状に巻回されており、その巻回軸Ａと前記端子２０が平行になるように配されて、前記端子２０と平板状の相手端子７１との間に挟み込まれる斜め巻きコイルスプリング１０と、前記端子２０と前記斜め巻きコイルスプリング１０を収容すると共に、前記相手端子７１を前記端子２０と平行になるように挿入させる挿入路３７を有するコネクタハウジング３０と、前記コネクタハウジング３０に設けられ、前記斜め巻きコイルスプリング１０をその半周分の前記線材１１とその半周分の始点Ｐ１と終点Ｐ２とを結んだ直線Ｌによって定義される半周巻回面が、前記相手端子７１側がその挿入方向奥側となり前記端子２０側が前記相手端子７１の挿入方向手前側になるように前記巻回軸Ａに対して傾く回転姿勢に規制する回転規制部３３とを備えた。【選択図】図４

Description

本明細書に開示される技術はコネクタに関する。

コネクタは一対の端子を相互に嵌合させて接続する構成が一般的ではあるが、一対の端子間に導電性のバネを横倒し状態に挟むように配置して端子間を接続する構成のコネクタも知られている。このようなコネクタに使用される導電性のバネの一例として、図８及び図９に示すような斜め巻きコイルスプリング１０が知られている。この斜め巻きコイルスプリング１０は、導電性の線材１１をその巻回軸Ａに対して一方向に傾くように巻回することで形成されている。

ここで、線材１１の任意の始点Ｐ１とそこから半周分巻回された終点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌと、Ｐ１，Ｐ２間の線材１１によって定義された仮想面（以下、これを「半周巻回面」と呼ぶ）を見てみると、斜め巻きコイルスプリング１０では、どのようにとった半周巻回面でも巻回軸Ａに対する傾きαが、半周毎にその巻回軸Ａに対する角度は異なるもののいずれも９０度以内になっている。これに対して、一般の圧縮コイルバネは、図１０に示すように、上記の半周巻回面は巻回軸Ａに対する傾きが（９０−β）度と（９０＋β）度とが交互に並ぶ。

このような斜め巻きコイルスプリング１０を、図９に示すように、外周面の両側から（図９中の矢印の方向から）挟むように荷重をかけると、各半周巻回面が巻回軸Ａに対してさらに倒れこむ（αが小さくなる）ように傾いて圧縮される。

そして、斜め巻きコイルスプリングを用いた接触構造として、特開２００８−２０４６３４号公報（下記特許文献１）に開示されたものが知られている。具体的には、円柱状の端子の外周に溝を設け、その溝内に導電性の斜め巻きコイルスプリングの両端部を接合して環状にしたものを配置する。そして、円柱状の端子に円筒形の端子が外嵌することで、端子と端子の間に斜め巻きコイルスプリングが挟み込まれてその外周面に荷重がかかって圧縮されることで、端子同士が接続される。

特開２００８−２０４６３４号公報

しかしながら、特開２００８−２０４６３４号公報（上記特許文献１）のような円筒状の端子では、相互に嵌合させる構成のため高い寸法精度が要求され、切削加工により製造しなくてはならない。また、円柱の外周面にバネを保持するための溝構造を設ける際にも、切削加工により溝を形成することが一般的である。従って、これらの端子の製造コストは高くなるという問題があった。

本明細書で開示されるコネクタは、平板状の端子と、導電性の線材が巻回軸に対してらせん状に巻回されており、その巻回軸と前記端子が平行になるように配されて、前記端子と平板状の相手端子との間に挟み込まれる斜め巻きコイルスプリングと、前記端子と前記斜め巻きコイルスプリングを収容すると共に、前記相手端子を前記端子と平行になるように挿入させる挿入路を有するコネクタハウジングと、前記コネクタハウジングに設けられ、前記斜め巻きコイルスプリングをその半周分の前記線材とその半周分の始点と終点とを結んだ直線によって定義される半周巻回面が、前記相手端子側がその挿入方向奥側となり前記端子側が前記相手端子の挿入方向手前側になるように前記巻回軸に対して傾く回転姿勢に規制する回転規制部とを備えた。

このような構成では、相手端子が挿入路に挿入されて端子と平行な状態に配されると、斜め巻きコイルスプリングが相手端子と端子の間に挟み込まれて、端子と相手端子とが電気的に接続される。この際に、仮に、斜め巻きコイルスプリングの巻回軸に対する半周巻回面の傾きが、相手端子側が相手端子の挿入方向手前側で端子側が相手端子の挿入方向奥側になっていると、相手端子を挿入する際に斜め巻きコイルスプリングの相手端子と接触する部分に相手端子が引っかかり、相手端子の挿入が困難になる。しかしながら、上記構成では、半周巻回面の傾きが、相手端子側が相手端子の挿入方向奥側で端子側が相手端子の挿入方向手前側になるように、斜め巻きコイルスプリングの巻回軸に対して傾く回転姿勢に回転規制部によって規制されている。そのため、相手端子が斜め巻きコイルスプリングに引っかかることを抑制でき、相手端子の挿入力を低減することができる。また、端子が平板状となっており、単純なプレス加工により形成することができるため、コストを低減できる。

本明細書に開示されるコネクタの実施の態様として、以下の構成としてもよい。
前記コネクタハウジングには前記斜め巻きコイルスプリングを収容するバネ収容部が設けられ、前記端子と前記バネ収容部の内壁のうち前記端子と対向する部分との間の対向寸法を、その対向方向と直交する方向における前記斜め巻きコイルスプリングの外径寸法よりも小さくすることで前記回転規制部が構成されている構成としても良い。

このような構成では、斜め巻きコイルスプリングを挿通路と端子収容部の間に連通して設けられたバネ収容部に収容する。斜め巻きコイルスプリングが所定位置に収容されると、仮に斜め巻きコイルスプリングが回転しようとしても、端子とバネ収容部の内壁のうち端子と対向する部分との間の寸法が、その対向方向と直交する方向における斜め巻きコイルスプリングの外形寸法よりも小さくなっていることから、斜め巻きコイルスプリングの回転が抑制され斜め巻きコイルスプリングの傾きが変化することを規制することができる。

前記バネ収容部には、前記斜め巻きコイルスプリングの前記巻回軸に沿って設けられ、前記斜め巻きコイルスプリング内に挿入された軸部が設けられている構成としても良い。

このような構成では、軸部が斜め巻きコイルスプリングをバネ収容部に収容する際のガイドの役割を果たすことができる。また、斜め巻きコイルスプリングが過度に撓むことを抑制することができる。

本明細書に開示されるコネクタによれば、接続に斜め巻きコイルスプリングを用いつつ、コストを低減することができる。

実施形態にかかるコネクタの分解斜視図 リテーナを取り付ける前のコネクタの背面図 相手コネクタと嵌合前の状態の平面図 図３におけるＩＶ−ＩＶ位置での断面図 相手コネクタと嵌合後の状態の斜視図 相手コネクタと嵌合後の状態の平面図 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ位置での断面図 斜め巻きコイルスプリングの斜視図 斜め巻きコイルスプリングの側面図 一般的な圧縮コイルバネの側面図

＜実施形態＞
実施形態を図１から図９の図面を参照しながら説明する。
本実施形態のコネクタＣは、図３に示すように、相手コネクタ７０と嵌合接続する。また、コネクタＣは、図１に示すように、斜め巻きコイルスプリング１０と、端子２０と、コネクタハウジング３０と、リテーナ５０とを備えている。以下の説明では、上下方向については、図３における上側を上側とし、図３における下側を下側とする。また、コネクタＣ及び相手コネクタ７０において、その嵌合方向（互いに近接する側）を前側とし、それぞれにおいて離脱方向を後側とする。

斜め巻きコイルスプリング１０は、図１、図８及び図９に示すように、導電性の線材１１をその巻回軸Ａに対してらせん状に巻回することで形成されており、全体として巻回軸Ａに沿った直線状になっている。上記したように、線材１１の任意の始点Ｐ１とそこから半周分巻回された終点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌと、Ｐ１，Ｐ２間の線材１１によって定義された仮想面（以下、これを「半周巻回面」と呼ぶ）を見てみると、斜め巻きコイルスプリング１０では、どのようにとった半周巻回面でも巻回軸Ａに対する傾きが、半周毎にその巻回軸Ａに対する角度は異なるもののいずれも９０度以内に（同じ方向に倒れこむように）なっている。

そして、図２に示すように、斜め巻きコイルスプリング１０は、その端面（前方もしくは後方から見た面）において楕円形となっており、長軸方向の寸法Ｌａと短軸方向の長さ寸法Ｌｂとを有している。なお、長軸方向の寸法Ｌａは、短軸方向の寸法Ｌｂよりも大きくなっている。そして、斜め巻きコイルスプリング１０の短軸方向の両側から挟むように荷重をかけると、各半周巻回面が巻回軸Ａに対してさらに倒れこむように傾いて、斜め巻きコイルスプリング１０の高さ寸法（巻回軸Ａに垂直な方向での寸法）が小さくなるように変形する。そして、斜め巻きコイルスプリング１０は、その変位量（ばねの高さの変位量）を変化させても、ばね荷重があまり変化しない非線形領域を有している。

端子２０は、図１に示すように、銅合金などの金属板材をプレス加工したものであって、平板状となっている。端子２０は、コネクタハウジング３０内に収容される接続部２１と、コネクタハウジング３０の後方外側に露出された外部接続部２３とを有している。接続部２１は、斜め巻きコイルスプリング１０の軸方向（前後方向）の寸法よりその前後方向の寸法が長く、斜め巻きコイルスプリング１０の外径寸法より幅広の等幅の平板状となっており、その上面が斜め巻きコイルスプリング１０と接触する接触面２５となっている。また、接続部２１の後端部には、コネクタハウジング３０に端子２０を係止するための平面視矩形状の係止孔２７が設けられている。そして、外部接続部２３には、外部回路にボルト固定される長孔状のボルト孔２９が設けられている。

コネクタハウジング３０は、合成樹脂製であって、図３及び図４に示すように、端子２０及び斜め巻きコイルスプリング１０を収容するハウジング本体部３１と、ハウジング本体部３１の後端に設けられたフランジ部４５とを備えている。ハウジング本体部３１には、斜め巻きコイルスプリング１０を収容するバネ収容部３３と、端子２０を収容する端子収容部３５と、バネ収容部３３の上端部に前方に開口するようにして設けられた挿入路３７とが３つずつ並んで設けられている。また、ハウジング本体部３１の外面には、図１及び図２に示すように、リテーナ５０を係止するためのリテーナ係止部３９が上面と下面とに２つずつ設けられている。上面側のリテーナ係止部３９は、両端のバネ収容部３３の上に設けられており、下面側のリテーナ係止部３９は、端子収容部３５の間に設けられている。

バネ収容部３３は、図２及び図４に示すように、ハウジング本体部３１の中を前後方向に延びて後方に開口している。バネ収容部３３の内壁のうち、上面３３Ａは平坦で、上端部の略３分の１が前方にも開口した挿入路３７となっている。挿入路３７には、端子収容部３５に収容された端子２０に平行になるように、後記する相手端子７１が挿入される。バネ収容部３３の内壁のうち、両側面３３Ｂは、背面視円弧状となる曲面で、下方は端子収容部３５に連通するように開口部３３Ｃとなっており、バネ収容部３３は、全体として背面視楕円形状となっている。そして、端子２０（開口部３３Ｃ）とバネ収容部３３の内壁のうち端子２０と対向する部分（上面３３Ａ）との間の対向寸法Ｌｃは、その対向方向と直交する方向における斜め巻きコイルスプリング１０の外径寸法（長軸方向の寸法Ｌａ）よりも小さくなっている。また、対向寸法Ｌｃは、自然状態の斜め巻きコイルスプリング１０の短軸方向の寸法Ｌｂとほぼ同じか若干大きくなっている。

バネ収容部３３には、図２及び図４に示すように、収容された斜め巻きコイルスプリング１０の巻回軸Ａに沿って前後方向に延びる軸部４１が設けられている。軸部４１は、バネ収容部３３の前壁の中央位置から後方に突出しており、斜め巻きコイルスプリング１０の自然状態での前後方向の寸法とほぼ同じ前後方向の寸法になっている。また、軸部４１は、背面から見た際に上下方向が短軸となる楕円形状となっている。

そして、図４に示すように、斜め巻きコイルスプリング１０は、軸部４１に挿通されてバネ収容部３３内に収容される。この際に、斜め巻きコイルスプリング１０の半周巻回面が、挿入路３７側（相手端子７１側）がその挿入方向奥側となり、開口部３３Ｃ（端子２０側）が相手端子の挿入方向手前側になるように巻回軸Ａに対して傾くように収容される。つまり、断面視で、斜め巻きコイルスプリング１０の上側が後側で、下側が前側になるように巻回軸Ａに対して傾くように、斜め巻きコイルスプリング１０はバネ収容部３３内に自然状態で収容される。

また、図１及び図４に示すように、バネ収容部３３の上面３３Ａの幅方向中央位置には、上下方向に貫通した切り欠き溝４９が設けられている。切り欠き溝４９は、挿入路３７の前端から相手端子７１が進入してくる位置より若干後方まで設けられている。切り欠き溝４９は、リテーナ係止部３９の前端位置まで設けられている。

端子収容部３５は、図２及び図４に示すように、ハウジング本体部３１を前後方向に貫通しており、バネ収容部３３の下側にバネ収容部３３と開口部３３Ｃで連通して設けられている。端子収容部３５は、斜め巻きコイルスプリング１０の巻回軸Ａに平行になるように端子２０を保持する。端子収容部３５の上下方向の内寸は、端子２０の板厚とほぼ同じか若干大きくなっている。そして、端子収容部３５に収容された端子２０が開口部３３Ｃから斜め巻きコイルスプリング１０と接触可能となっている。また、端子収容部３５の下面には、上下方向に弾性変形可能なランス４３が設けられている。ランス４３は、ハウジング本体部３１の前端部から後方に片持ち状に延びており、ランス４３の下に設けられた撓み空間に撓むことで、上下方向に弾性変形可能となっている。そして、ランス４３の凸部４３Ａが端子２０の係止孔２７に係止することで、端子２０を端子収容部３５内に係止する。

フランジ部４５は、図１及び図２に示すように、ハウジング本体部３１の後端から幅方向外側に突出するようにして設けられている。フランジ部４５には、金属製のカラー４７が埋め込まれている。

リテーナ５０は、図１及び図４に示すように、平板状のリテーナ本体部５１と、ハウジング本体部３１のリテーナ係止部３９に係止するための係止片５３と、バネ収容部３３内に突出する突出片５５とを備えている。リテーナ本体部５１は、３つのバネ収容部３３を後方から覆うように、後方から見たときに幅方向に長い矩形状となっている。係止片５３は、リテーナ本体部５１の上下方向の縁部から前方に突出しており、ハウジング本体部３１の外面に設けられたリテーナ係止部３９に係止する。突出片５５は、リテーナ本体部５１の前面から前方に突出しており、バネ収容部３３の上部に収容される。

相手コネクタ７０は、図３及び図４に示すように、相手端子７１と相手ハウジング８０とを備えている。相手端子７１は、導電性の金属で形成されており、平板状となっている。相手端子７１のうち端子２０に対向する一端側の下面が対向面７３とされている。

また、相手端子７１は相手ハウジング８０にインサート成形によって保持されている。相手ハウジング８０は、合成樹脂製であって、図３及び図４に示すように、ハウジング本体部３１に外嵌するフード部８１と、外部回路と接続する端子台８３と、フード部８１と端子台８３との間に設けられた相手フランジ８５とを備えている。

フード部８１は、ハウジング本体部３１に外嵌するように、角筒状となっている。フード部８１内には、相手端子７１の前端部が突出している。そして、フード部８１内で相手端子７１を支持するように、フード部８１内の上壁には、端子支持部８７が設けられている。端子支持部８７は、上壁から下方に突出しており、相手端子７１に支持している。端子支持部８７は、切り欠き溝４９の内寸法より幅狭になっており、コネクタＣと相手コネクタ７０とが嵌合すると、端子支持部８７は切り欠き溝４９を挿通して相手端子７１を支持する。

端子台８３は、相手端子７１の後端部の上面を露出するようになっている。そして、相手フランジ８５は、図３に示すように、フード部８１の後端から幅方向外側に突出するようにして設けられている。相手フランジ８５には、フランジ部４５のカラー４７に対向する位置に金属製のカラーが埋め込まれている。

本実施形態のコネクタＣは、以上のような構成であって、続いてその組み立て方法及び作用を説明する。
図１及び図４に示すように、端子２０を端子収容部３５に収容する。端子２０を端子収容部３５の後端開口から押し込むと、ランス４３の凸部４３Ａを端子２０に乗り越えさせるためにランス４３が下方に弾性変形する。そして、端子２０の係止孔２７にランス４３の凸部４３Ａが係止する位置で弾性復帰して、端子２０が所定位置に係止される。

一方で、斜め巻きコイルスプリング１０をバネ収容部３３に収容する。斜め巻きコイルスプリング１０を軸部４１に挿通するようにして、斜め巻きコイルスプリング１０を収容する。軸部４１がバネ収容部３３内に設けられていることで、軸部４１が斜め巻きコイルスプリング１０をバネ収容部３３に収容する際のガイドの役割を果たすことができる。

斜め巻きコイルスプリング１０をバネ収容部３３に収容する際には、図２及び図４に示すように、斜め巻きコイルスプリング１０の外径寸法が短い方（短軸方向）が上下方向になるように、斜め巻きコイルスプリング１０をバネ収容部３３に挿入する。また、斜め巻きコイルスプリング１０の半周巻回面の上側が後側となり、下側が前側になるように巻回軸Ａに対して傾くように収容される。

図２に示すように、正しい向きに装着された斜め巻きコイルスプリング１０は、バネ収容部３３内で回転することが規制されている。具体的には、端子２０（開口部３３Ｃ）とバネ収容部３３の内壁のうち端子２０と対向する部分（上面３３Ａ）との間の対向寸法Ｌｃは、その対向方向と直交する方向における斜め巻きコイルスプリング１０の外径寸法（長軸方向の寸法Ｌａ）よりも小さくなっている。そのため、斜め巻きコイルスプリング１０にこれを回転させる力が働いたとすると、その斜め巻きコイルスプリング１０の半周巻回面を巻回軸Ａに対してより傾かせることになって弾性力による抵抗が発生するため、斜め巻きコイルスプリング１０の回転が抑制される。

そして、図３及び図４に示すように、リテーナ５０をハウジング本体部３１に装着する。リテーナ本体部５１がバネ収容部３３の後端開口を覆うようにハウジング本体部３１の後方から装着し、突出片５５がバネ収容部３３内に挿入される。そして、係止片５３がハウジング本体３１の外面に設けられたリテーナ係止部３９に係止片５３が係止することで、リテーナ５０がハウジング本体部３１に装着される。

このようにして組み立てられたコネクタＣと相手コネクタ７０とを嵌合する。相手コネクタ７０のフード部８１内にコネクタＣのハウジング本体部３１が内嵌しだすと、相手端子７１の先端部が挿入路３７の前端開口から進入する。そして、コネクタＣと相手コネクタ７０とがさらに近接すると、相手端子７１が挿入路３７の後方に進みつつ、相手端子７１を支持する端子支持部８７が切り欠き溝４９に進入する。

また、コネクタＣと相手コネクタ７０とが近接すると、相手端子７１が斜め巻きコイルスプリング１０の外周を押しつぶしながら、挿入路３７（バネ収容部３３の上端部）を後方に進入する。この際に、斜め巻きコイルスプリング１０の半周巻回面が、挿入路３７側（相手端子７１側）が相手端子７１の挿入方向奥側となり、開口部３３Ｃ（端子２０側）が相手端子の挿入方向手前側になるように巻回軸Ａに対して傾くように斜め巻きコイルスプリング１０がバネ収容部３３内に収容されていることから、相手端子７１が斜め巻きコイルスプリング１０に引っかかることなく進入することができ、相手端子７１の挿入力を低減することができる。

そして、図７に示すように、コネクタＣと相手コネクタ７０とが嵌合すると、端子２０の接触面２５と相手端子７１の対抗面７３とが平行な状態で対向し、端子２０の接触面２５と相手端子７１の対向面７３との間に斜め巻きコイルスプリング１０が挟み込まれる。そして、端子２０と相手端子７１とが斜め巻きコイルスプリング１０を介して電気的に接続される。この際に、端子２０は端子収容部３５の内壁に支持されており、相手端子７１は端子支持部８７に支持されていることから、斜め巻きコイルスプリング１０に対して十分な荷重をかけて、接圧を確保することができる。また、斜め巻きコイルスプリング１０内に軸部４１が挿入されていることから、想定以上に荷重がかかった場合であっても、斜め巻きコイルスプリング１０の端部がへたることを抑制できる。

以上のように、本実施形態のコネクタＣでは、相手端子７１が挿入路３７に挿入されて端子２０と平行な状態に配されると、斜め巻きコイルスプリング１０が相手端子７１と端子２０の間に挟み込まれて、端子２０と相手端子７１とが電気的に接続される。そして、斜め巻きコイルスプリング１０の半周巻回面の傾きが、相手端子７１側が相手端子７１の挿入方向奥側で端子２０側が相手端子７１の挿入方向手前側になるように、斜め巻きコイルスプリング１０の巻回軸Ａに対して傾く回転姿勢にバネ収容部３３によって規制されている。そのため、相手端子７１が斜め巻きコイルスプリング１０に引っかかることを抑制でき、相手端子７１の挿入力を低減することができる。また、端子２０が平板状となっており、単純なプレス加工により形成することができるため、コストを低減できる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、バネ収容部３３内に軸部４１が設けられていたが、軸部４１がなくても良い。

（２）上記実施形態では、バネ収容部３３の内寸法によって斜め巻きコイルスプリング１０の回転を規制していたが、軸部の外径寸法を調節して斜め巻きコイルスプリング１０が回転しようとした場合に軸部が斜め巻きコイルスプリング１０の内側に接触して回転を抑制させるなど他の構造によって回転を規制しても良い。

１０…斜め巻きコイルスプリング
２０…端子
３０…コネクタハウジング
３１…ハウジング本体部
３３…バネ収容部
３３Ａ…上面
３３Ｂ…側面
３３Ｃ…開口部
３５…端子収容部
３７…挿入路
４１…軸部
５０…リテーナ
７０…相手コネクタ
７１…相手端子
８０…相手ハウジング
Ｃ…コネクタ
Ｐ１…始点
Ｐ２…終点
Ａ…巻回軸

Claims (3)

1. 平板状の端子と、
   導電性の線材が巻回軸に対してらせん状に巻回されており、その巻回軸と前記端子が平行になるように配されて、前記端子と平板状の相手端子との間に挟み込まれる斜め巻きコイルスプリングと、
   前記端子と前記斜め巻きコイルスプリングを収容すると共に、前記相手端子を前記端子と平行になるように挿入させる挿入路を有するコネクタハウジングと、
   前記コネクタハウジングに設けられ、前記斜め巻きコイルスプリングをその半周分の前記線材とその半周分の始点と終点とを結んだ直線によって定義される半周巻回面が、前記相手端子側がその挿入方向奥側となり前記端子側が前記相手端子の挿入方向手前側になるように前記巻回軸に対して傾く回転姿勢に規制する回転規制部とを備えたコネクタ。
2. 前記コネクタハウジングには前記斜め巻きコイルスプリングを収容するバネ収容部が設けられ、
   前記端子と前記バネ収容部の内壁のうち前記端子と対向する部分との間の対向寸法を、その対向方向と直交する方向における前記斜め巻きコイルスプリングの外径寸法よりも小さくすることで前記回転規制部が構成されている請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記バネ収容部には、前記斜め巻きコイルスプリングの前記巻回軸に沿って設けられ、前記斜め巻きコイルスプリング内に挿入された軸部が設けられている請求項２に記載のコネクタ。

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