JP2019067719A - スプリングコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】可動ピンから導電性チューブに流れる電流による発熱を抑制することの可能なスプリングコネクタを提供する。【解決手段】スプリングコネクタ１は、可動ピン１０と、可動ピン１０の基端側を収容した導電性チューブ４０と、導電性チューブ４０内に設けられ、可動ピン１０を導電性チューブ４０から突出する方向に付勢するスプリング５０と、可動ピン１０と導電性チューブ４０とを互いに電気的に接続する、複数の板バネ部２２を有する板バネコンタクト２０と、を備える。複数の板バネ部２２は、可動ピン１０の周囲に全周に渡って設けられ、それぞれ導電性チューブ４０の内周面に弾接する。【選択図】図１

Description

本発明は、電気的接続に利用されるスプリングコネクタに関する。

図７に示す従来のスプリングコネクタは、可動ピン８１０のバイアスカットされた基端面をスプリング８５０で押圧することで可動ピン８１０を傾け、可動ピン８１０の基端外周部と導電性チューブ８４０の内周面とを接触させる構造である。この構造では、可動ピン８１０と導電性チューブ８４０との間の主となる電気接点が１点のみであり、高電流で使用した際に発生する高い発熱により、内部のスプリング８５０の応力が緩和してしまうという欠点があった。下記特許文献１は、可動ピンの基端部を弾性部材により軸心方向と略直角方向に弾性付勢して偏寄させて導電性チューブの内周面に弾接させる構造を開示する。

特開２００６−６６３０５号公報

特許文献１は、可動ピンと導電性チューブの内周面とを任意の弾力で直接接触させることを目的としており、主となる電気接点は１点のまま抵抗値を小さくするものであるが、当該１点に電流が集中しやすいため、発熱抑制の観点で改善の余地があった。また、スプリングは電気的に可動ピンと接続しており、高電流で使用した際にスプリングに通電することでスプリングが焼損してしまうという課題があった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その第１の目的は、可動ピンから導電性チューブに流れる電流による発熱を抑制することの可能なスプリングコネクタを提供することにある。

本発明の第２の目的は、スプリングの焼損リスクを低減することの可能なスプリングコネクタを提供することにある。

本発明の第１の態様は、スプリングコネクタである。このスプリングコネクタは、
可動ピンと、
前記可動ピンの基端側を収容した導電性チューブと、
前記導電性チューブ内に設けられ、前記可動ピンを前記導電性チューブから突出する方向に付勢するスプリングと、
前記可動ピンと前記導電性チューブとを互いに電気的に接続する、複数の板バネ部を有する板バネコンタクトと、を備え、
前記複数の板バネ部は、前記可動ピンの周囲に全周に渡って設けられ、それぞれ前記導電性チューブの内周面に弾接する。

前記スプリングの付勢力を受け、前記導電性チューブ内において前記板バネコンタクトの固定部を前記可動ピンに対して押し付けるインシュレータを備えてもよい。

前記インシュレータは、前記可動ピンと前記スプリングとを互いに絶縁してもよい。

本発明の第２の態様は、スプリングコネクタである。このスプリングコネクタは、
可動ピンと、
前記可動ピンの基端側を収容した導電性チューブと、
前記導電性チューブ内に設けられ、前記可動ピンを前記導電性チューブから突出する方向に付勢するスプリングと、
前記可動ピンと前記導電性チューブとを互いに電気的に接続する複数の板バネ部を有する板バネコンタクトと、
前記スプリングの付勢力を受け、前記導電性チューブ内において前記板バネコンタクトの固定部を前記可動ピンに対して押し付けるインシュレータと、を備え、
前記複数の板バネ部は、それぞれ前記導電性チューブの内周面に弾接し、
前記インシュレータは、前記可動ピンと前記スプリングとを互いに絶縁する。

前記可動ピンは、自身の基端に開口した筒状部を有し、
前記インシュレータは、前記可動ピンの前記筒状部内に位置する筒状部と、前記可動ピンの基端開口の内径よりも大径のフランジ部と、を有し、
前記スプリングは、前記インシュレータの前記筒状部の内側に延在し、
前記板バネコンタクトの固定部が、前記フランジ部と前記可動ピンの基端部との間に挟持されてもよい。

前記板バネコンタクトは、前記複数の板バネ部の少なくとも一端を互いに連結する連結部を有してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明の第１の態様によれば、可動ピンから導電性チューブに流れる電流による発熱を抑制することの可能なスプリングコネクタを提供することができる。

本発明の第２の態様によれば、スプリングの焼損リスクを低減することの可能なスプリングコネクタを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るスプリングコネクタ１の断面図。 可動ピン１０を導電性チューブ４０内に引っ込む方向に押圧した状態のスプリングコネクタ１の断面図。 スプリングコネクタ１における、可動ピン１０、板バネコンタクト２０、及びインシュレータ３０の分解斜視図。 同組立状態の斜視図。 可動ピン１０の先端を平面状とした実施の形態に係るスプリングコネクタ１Ａの断面図。 可動ピン１０の先端を稜線状とした実施の形態に係るスプリングコネクタ１Ｂの断面図。 従来のスプリングコネクタの断面図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１〜図４を参照し、本発明の実施の形態に係るスプリングコネクタ１について説明する。スプリングコネクタ１は、可動ピン１０と、板バネコンタクト２０と、インシュレータ３０と、導電性チューブ４０と、スプリング５０と、を備える。

可動ピン１０は、導電性金属体であり、先端側から順に、突出部１１、抜止め用の大径部１２、絞り部（小径部）１３、及び筒状部１５を有する。突出部１１は、先端が球面状に加工された円柱状であって、外径が導電性チューブ４０の狭窄部４１の内径よりも小径であり、導電性チューブ４０から外方に突出する。大径部１２は、突出部１１の基端側において可動ピン１０の軸周り方向に一周するように設けられた凸部であり、外径が導電性チューブ４０の狭窄部４１の内径よりも大径である。大径部１２が狭窄部４１と係合することで、導電性チューブ４０からの可動ピン１０の抜けが防止される。絞り部１３は、外径が大径部１２及び筒状部１５の外径よりも小径とされ、これにより、導電性チューブ４０の内周面に押されて変形した板バネ部２２の先端の位置するスペースが確保される。筒状部１５は、外径が大径部１２よりも小径かつ絞り部１３よりも大径であり、内部にインシュレータ３０の筒状部３１及びスプリング５０の一部を収容する。

板バネコンタクト２０は、例えば板状金属のプレス加工によって形成された板金部品であり、可動ピン１０と導電性チューブ４０とを互いに電気的に接続する部材である。板バネコンタクト２０は、成形体であってもよい。板バネコンタクト２０は、連結部２１及び複数の板バネ部２２を有する。なお、図３に示すスリット２３は、板金を筒状に加工した場合に生じる隙間である。

連結部２１は、複数の板バネ部２２の一端を互いに連結する部分であり、可動ピン１０の筒状部１５の基端側外周部を軸周り方向に略一周する帯状部分である。連結部２１の内周面は、可動ピン１０の筒状部１５の外周面と接触（当接）する。可動ピン１０を挿入する前の段階おける連結部２１の内径を、可動ピン１０の筒状部１５の外径よりも僅かに小径としておくことで、連結部２１のバネ性により連結部２１の内周面を筒状部１５の外周面に接触（面接触）させられる。連結部２１からは、固定部としての複数の（図示の例では４つの）舌片部２１ａが軸周り方向に等角度間隔で延出する。なお、舌片部２１ａの配置ピッチは等角度間隔でなくてもよく、その場合も固定部としての機能を果たすことができる。各舌片部２１ａは、径方向内側に湾曲し、可動ピン１０の筒状部１５の開口端部（開口端面）と、インシュレータ３０のフランジ部３２の板バネコンタクト２０側の面と、の間に延出する。各舌片部２１ａが、可動ピン１０の筒状部１５の開口端部（すなわち可動ピン１０の基端部）とフランジ部３２の板バネコンタクト２０側の面とに挟持されることで、板バネコンタクト２０が可動ピン１０に対して固定（抜止め）される。

板バネ部２２は、可動ピン１０の大径部１２よりも基端側の部分に軸周り方向の全周に渡って多数（好ましくは３つ以上、さらに好ましくは５つ以上）設けられ、それぞれ片持ち構造であって連結部２１から可動ピン１０の先端側に向かって径方向外側に広がるように延びて導電性チューブ４０の内周面に弾接する。板バネ部２２は、導電性チューブ４０に収容される前の段階では導電性チューブ４０の内周面よりも径方向外側となる位置まで広がっているが、導電性チューブ４０に収容されると導電性チューブ４０の内周面によって径方向内側に押圧されて変形し、変形の復元力により導電性チューブ４０の内周面に弾接する。各板バネ部２２は、径方向外側に広がった先に径方向内側に湾曲した湾曲部２２ａを有し、湾曲部２２ａの外面（Ｒ面）が導電性チューブ４０の内周面に弾接する（板バネ部２２のエッジ部は、径方向内側に向かって湾曲している）ため、板バネ部２２のエッジ部が導電性チューブ４０の内周面を傷つけることを抑制できる。板バネ部２２は、両持ち構造であってもよい（他端側も連結部で連結されてもよい）。

インシュレータ３０は、例えば絶縁性の樹脂成形体であり、筒状部３１及びフランジ部３２を有する。筒状部３１は、有底円筒状であり、可動ピン１０の筒状部１５の内側に位置する。筒状部３１の内側に、スプリング５０が延在する。フランジ部３２は、筒状部３１の一端に設けられ、外径が可動ピン１０の筒状部１５の内径よりも大径である。インシュレータ３０は、スプリング５０によって可動ピン１０側に向けて付勢（押圧）され、その付勢力（押圧力）を受けてフランジ部３２が板バネコンタクト２０の各舌片部２１ａを可動ピン１０の筒状部１５の開口端部に対して押し付ける。インシュレータ３０により、可動ピン１０及びスプリング５０が、互いに非接触となり絶縁される。

導電性チューブ４０は、有底円筒状の導電性金属体であり、押圧状態ではない場合、可動ピン１０の基端側（大径部１２及びそれよりも基端側の部分）、板バネコンタクト２０、インシュレータ３０、及びスプリング５０を収容する。なお、導電性チューブ４０は、底の無い円筒状であってもよく、その場合は図示しない他の部材で底部の代用部分を構成すればよい。導電性チューブ４０の先端は狭窄部４１とされ、狭窄部４１の内径が大径部１２の外径よりも小径であることにより、可動ピン１０が導電性チューブ４０に対して抜け止めされる。

スプリング５０は、例えばピアノ線やステンレス線等の一般的な金属線材をコイル状に成形したコイルスプリングであり、一端が導電性チューブ４０の底部に接触し、他端がインシュレータ３０の筒状部３１の底部に接触し、導電性チューブ４０の底部とインシュレータ３０の筒状部３１とを互いに離れる方向に付勢する。スプリング５０は、インシュレータ３０を介して可動ピン１０を、導電性チューブ４０から突出する方向に付勢する。これにより、可動ピン１０に、図示しない相手方端子との接触力が付与される。図２は、可動ピン１０が、図示しない相手方端子に接触して、スプリング５０を圧縮しながら導電性チューブ４０内に引っ込む方向に移動した状態を示している。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 可動ピン１０と導電性チューブ４０とを互いに電気的に接続する板バネコンタクト２０を備え、板バネコンタクト２０は、可動ピン１０の周囲に全周に渡って多数設けられてそれぞれ導電性チューブ４０の内周面に弾接する板バネ部２２を有するため、板バネコンタクト２０と導電性チューブ４０との間は、多点接触により電流が分散されて全体として抵抗値が低くなり、発熱が抑制される。また、板バネコンタクト２０の連結部２１の内周面が可動ピン１０の筒状部１５の外周面と広い面積で接触するため、接触部での抵抗値が低くなり、発熱が抑制される。なお、連結部２１の内周面が可動ピン１０の筒状部１５の外周面との接触によらなくても、板バネコンタクト２０は、複数の舌片部２１ａにより可動ピン１０の筒状部１５の開口端部と接触する（電気的に接続される）ため、舌片部２１ａの数だけ電流が分散されて全体として抵抗値が低くなり、発熱が抑制される。また、各舌片部２１ａは、スプリング５０によって可動ピン１０の筒状部１５の開口端部に押し付けられて筒状部１５の開口端部と比較的広い面積で面接触するため、接触部での抵抗値が低くなり、発熱が抑制される。以上のように発熱が抑制されることで、スプリング５０の応力が緩和してしまうことを抑制できる。

(2) インシュレータ３０により可動ピン１０及びスプリング５０を互いに絶縁するため、スプリング５０に流れる電流を抑制でき（スプリング５０が電流経路となることを防止でき）、スプリング５０の焼損リスクを低減することができる。また、インシュレータ３０は、板バネコンタクト２０の各舌片部２１ａを可動ピン１０の筒状部１５の開口端部に押し付ける（可動ピン１０に対する板バネコンタクト２０の抜止めを行う）部材としても機能することから、部品点数の増加を抑制できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

図５は、可動ピン１０の先端を平面状とした実施の形態に係るスプリングコネクタ１Ａの断面図である。図６は、可動ピン１０の先端を稜線状とした実施の形態に係るスプリングコネクタ１Ｂの断面図である。図１等に示したスプリングコネクタ１では可動ピン１０の先端を球面状としたが、図５に示すように可動ピン１０の先端を平面状として、平面状の相手方端子９０Ａに対してより大きな接触面積を得られるようにしてもよい。あるいは、図６に示すように可動ピン１０の先端を稜線上として、球面状（ボール状）の相手方端子９０Ｂに対してより大きな接触面積を得られるようにしてもよい。ここで、図７に示す従来のスプリングコネクタでは、可動ピン８１０の先端接点部は、基端面をバイアスカットすることで可動ピン８１０を傾けて内部の接続を得るという構造上、平面の相手側端子に対して容易に傾くことができるように相手側端子と１点で接触する必要があるという制約があり、高電流負荷時に電流が１点に集中することで高い発熱があるという欠点があった。これに対し本実施の形態では、板バネコンタクト２０によって内部の接続を得るという構造上、可動ピン１０を傾ける必要が無いため、可動ピン１０の先端を、図５若しくは図６に示す形状、又はその他の任意の形状とすることで、接点数を増やしたり接触面積を大きくしたりして、電流を分散して発熱を抑制することができる。

インシュレータ３０による可動ピン１０とスプリング５０との絶縁は省略してよく、その場合であっても、板バネコンタクト２０により可動ピン１０と導電性チューブ４０との間の電気抵抗が低くなっているため、スプリング５０に流れる電流は抑制され、スプリング５０の焼損リスクは低減される。インシュレータ３０による板バネコンタクト２０の抜止めは省略してもよく、板バネコンタクト２０の連結部２１のバネ性による保持力で板バネコンタクト２０を可動ピン１０に対して固定（係止）してもよい。

板バネ部２２は、可動ピン１０の軸周り方向における一部のみに設けられ、可動ピン１０を傾動させて大径部１２を導電性チューブ４０の内周面に押し付ける構成であってもよい。その場合であっても、インシュレータ３０による可動ピン１０とスプリング５０との絶縁によりスプリング５０の焼損リスクは低減され、またインシュレータ３０により板バネコンタクト２０を可動ピン１０に対して確実に固定（抜止め）できる。

１、１Ａ、１Ｂ スプリングコネクタ、
１０ 可動ピン、１１ 突出部、１２ 大径部（凸部）、１３ 絞り部（小径部）、１５ 筒状部、
２０ 板バネコンタクト、２１ 連結部、２１ａ 舌片部（固定部）、２２ 板バネ部、２２ａ 湾曲部、２３ スリット、
３０ インシュレータ、３１ 筒状部、３２ フランジ部、
４０ 導電性チューブ、４１ 狭窄部、
５０ スプリング

Claims (6)

1. 可動ピンと、
   前記可動ピンの基端側を収容した導電性チューブと、
   前記導電性チューブ内に設けられ、前記可動ピンを前記導電性チューブから突出する方向に付勢するスプリングと、
   前記可動ピンと前記導電性チューブとを互いに電気的に接続する、複数の板バネ部を有する板バネコンタクトと、を備え、
   前記複数の板バネ部は、前記可動ピンの周囲に全周に渡って設けられ、それぞれ前記導電性チューブの内周面に弾接する、スプリングコネクタ。
2. 前記スプリングの付勢力を受け、前記導電性チューブ内において前記板バネコンタクトの固定部を前記可動ピンに対して押し付けるインシュレータを備える、請求項１に記載のスプリングコネクタ。
3. 前記インシュレータは、前記可動ピンと前記スプリングとを互いに絶縁する、請求項２に記載のスプリングコネクタ。
4. 可動ピンと、
   前記可動ピンの基端側を収容した導電性チューブと、
   前記導電性チューブ内に設けられ、前記可動ピンを前記導電性チューブから突出する方向に付勢するスプリングと、
   前記可動ピンと前記導電性チューブとを互いに電気的に接続する複数の板バネ部を有する板バネコンタクトと、
   前記スプリングの付勢力を受け、前記導電性チューブ内において前記板バネコンタクトの固定部を前記可動ピンに対して押し付けるインシュレータと、を備え、
   前記複数の板バネ部は、それぞれ前記導電性チューブの内周面に弾接し、
   前記インシュレータは、前記可動ピンと前記スプリングとを互いに絶縁する、スプリングコネクタ。
5. 前記可動ピンは、自身の基端に開口した筒状部を有し、
   前記インシュレータは、前記可動ピンの前記筒状部内に位置する筒状部と、前記可動ピンの基端開口の内径よりも大径のフランジ部と、を有し、
   前記スプリングは、前記インシュレータの前記筒状部の内側に延在し、
   前記板バネコンタクトの固定部が、前記フランジ部と前記可動ピンの基端部との間に挟持される、請求項２から４のいずれか一項に記載のスプリングコネクタ。
6. 前記板バネコンタクトは、前記複数の板バネ部の少なくとも一端を互いに連結する連結部を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のスプリングコネクタ。

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