JP3923532B2 - 再充電可能なバッテリ用コネクタ - Google Patents

Description

【技術分野】
本発明は、印刷回路基板上に実装可能で、デバイス、特に分離可能な再充電可能なバッテリと接触するためのばねコンタクトを有する電気コネクタに関する。
【背景技術】
再充電可能なバッテリを有する代表的な携帯電話及び他の携帯装置は、ハウジングの嵌合面を越えて突出する弾性的な電気コンタクトを具備し、これらコンタクトはハウジング内に実装されると共にバッテリ装置が配置される際にハウジング内に偏倚可能である。このようなコンタクトは、比較的大きな公差を有すると共に接続及び接続解除を頻繁に行うので、長いばねアームを有すると共に大きな位置公差を吸収する大きな柔軟性を有し、コンタクトの弾性範囲内での動作を保証する。ばねコンタクトが嵌合面を越えて実質的に突出すると、外部物体がコンタクト先端の下に入り込んでばねコンタクトを損傷するおそれがある。
【発明の開示】
柔軟なばね性及び大きな変位量のため、接触点は嵌合方向のみならず、嵌合方向を横断する方向にも変位する。横方向に移動することにより、携帯装置にはより大きな接触パッドを必要とする。コンタクトの位置をより正確にすることによってより小さい接触パッドを設けることを可能にすると共に信頼性の高い接触を保証することが望ましい。
相手コンタクトの配置の公差を大きくすることを考慮すると、嵌合するコンタクトの接触力は極めて重要である。しかし、汚れが接触表面に存在している場合であっても信頼性の高い電気的な接触を保証する、合理的な最小の力が望ましい。コンタクトの嵌合の際にこのような接触力とある種のワイピング動作を組み合わせて接触表面の清浄化を補助できれば好都合である。
また、印刷回路基板上に実装するための低コストの電気コネクタを提供するという要請が継続的にある。さらに、可能な限りコンパクトなコネクタ、特に、回路基板上での占有面積が小さいコネクタであることが望ましい。
本発明は、再充電可能なバッテリ等の相手デバイスの接触パッドと接続するために、柔軟で弾性的なコンタクトを有する改良された電気コネクタを提供することを目的とする。
本発明の目的は、請求項１のコネクタを提供することにより達成される。本明細書に開示されているのは、実装面から嵌合面まで貫通して延びるキャビティを有するハウジングと、このキャビティ内に実装される端子とを具備し、この端子は、接続部と、相手コンタクトと接触するための接触部と、接続部及び接触部の間に延びる柔軟なばね部とを有し、端子の接触部が嵌合面から突出する電気コネクタにおいて、接触部は一端でばね部に弾性的かつ回転可能に取り付けられていると共に反対側の端で自由端部に取り付けられており、対向する両端はハウジングのキャビティ内の対向する端壁に近接して配置され、ハウジング内でコンタクトが偏倚する際に、端子のばね偏倚方向に対して横断する方向に接触部を配置するために、自由端部が対応するキャビティ端壁に対して弾性的に偏倚可能にしたことを特徴とする。利点は、柔軟で信頼性が高く低コストのばねコンタクトが得られることである。
接触点の横断方向の移動を案内するコネクタの壁を設けることにより、嵌合方向に沿った大きなばね変位量を許容しながらコンタクトの正確な配置を可能にする。
コンタクトの自由端に非接続状態のコンタクトに予応力を与える位置決め部材を配置することにより、許容できる最小の接触力を保証し、ワイピング動作と組み合わせることにより相手パッドとの良好な電気的接触を保証する。
コネクタハウジングの下に表面実装接触パッド又は脚を設けることにより、印刷回路基板上の使用表面積をより小さくすることになる。パッドがハウジングの下に設けられるからである。さらに、Ｕ字状曲げ部が、一実施形態における半田接続部の局部的な応力を低減するいくらかの弾性を与える。このため、後者は印刷回路基板へのコネクタのよりしっかりした取付を保証する。別の実施形態において、コンタクトの基部から直角に曲げられた複数の離間した印刷回路基板の脚が、印刷回路基板への堅牢な取付を保証する。
本発明のさらに有利な特徴は、特許請求の範囲に説明され、又は以下の説明及び図面から明らかになる。
【発明を実施するための形態】
添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１及び図３を参照すると、デバイス１（部分的に図示）に接続するための電気コネクタ２は、絶縁ハウジング６内に実装された１対の端子４を具備する。コネクタ２は、セルラフォン等の装置内に実装され、ケース１５及び印刷回路基板３を有する。ハウジング６は、実装面８から嵌合面１０まで延びて、端子４を受容するために嵌合方向Ｄに延びる端子受容キャビティ１２を有する。コネクタ２は、実装面８が印刷回路基板（図示せず）に隣接する印刷回路基板上に実装可能である。嵌合面１０はコネクタ２と嵌合するために相手コネクタ３と対面している。相手コネクタは、再充電可能で再配置可能なバッテリ又はデバイス１を形成する他の電源の平坦な接触パッド７であってもよい。
図１及び図６を参照すると、端子４は、印刷回路基板実装部又は接続部１４、ハウジング保持部１６、ばね部１８、接触部２０及び自由端部２２を具備する。端子４は、金属板から一体部品として打抜き加工及び曲げ加工される。
ばね部１８は、略平坦部２８，３０，３２を相互接続する２個の略Ｕ字状曲げ部２４，２６からなる略Ｓ字部を有し、接触部２０を取付部１６に相互接続する。
取付部１６は、コネクタの嵌合方向Ｄに沿って直立すると共にハウジング６の相補的なキャビティ３６内に圧入で受容され得る保持タブ３４を有する。保持タブ３４は、タブをキャビティ３６内に固定収容するために逆刺（barbs）又は他の保持機構を具備することができ、これにより端子をハウジングに固定する。ハウジングのキャビティ１２及び保持機構３６，３４は、端子４が実装側面８からハウジング内に挿入可能になるようになっている。後者は、キャビティ１２内へ単一方向に端子４を「スティッチ」することにより、言い換えると、ばね圧縮方向Ｄに沿って端子４を単に押圧することにより、ハウジングへの端子の迅速な自動組立を可能にする。これにより、保持タブ３４がハウジングのキャビティ３６と係合する。
接触部２０は、円弧形状と、相手パッドと接触するための接触面を形成する中央のエンボス３８とを有する。
コンタクトの自由端部２２は、自由端部の縁４２を越えて横方向に延びる翼形状の予応力係合部材４０を有する。この翼４０は、ハウジングの肩の形状をなすと共にキャビティ１２の側壁内に窪んだ相補的な予応力係合部材４４と係合可能である。端子４をキャビティ１２内にスティッチする際、翼４０は肩４４と係合し、これによりコンタクトのばね部１８に予応力を与える。このため、相手コンタクトパッドがコンタクト３８をＤ方向に沿って若干変位させる場合であっても、最小のばね力を与える。本実施形態では、相手デバイス１はコネクタの嵌合面１０に対して略平行なＭ方向への移動によりコネクタ２に接続される。また、コネクタの構造は、コンタクトの偏倚方向Ｄに沿った嵌合を可能にする。
さらに、端子４は、非接続状態の嵌合面１０を越えて延びる接触部２０の下の実質的な面積を覆う保護板４６を有する。保護板４６は、コンタクトの両側に設けられて外部物体が円弧状の接触部２０の下に引っ掛かるのを防止し、これにより接触部の損傷を防止する。保護板４６は、一体的に設けられると共に自由端部２２から曲げられる。
さらに、自由端部２２は、接触部２０がハウジング内に押下されるとキャビティ１２の端壁５０に当接する凸状当接面４８を有する。ばね部１８のＵ字状曲げ部２４はキャビティ１２の反対側の端壁５２と当接するので、コンタクトは、押下される際にＤ方向に対して横断する方向に沿って案内される。接触点３８はＵ字状曲げ部２４の回りに回転するように移動するので、接続の際にコンタクトが横断方向にいくらか移動することができる。後者は、接触面上の汚れ又は酸化物を除去すると共に、Ｄ方向に沿った嵌合には特に有用であるワイピング動作を与える。
自由端部２２がキャビティの端壁５０と当接することは、コンタクト３８を相手接触パッドに対してより正確に配置するために所定の方法でコンタクト３８を確実に配置する。また、この当接により、デバイス１の接続の間に横断方向Ｍに沿った偏倚力及び摺動力に対抗する。このため、ばね部１８の過応力を防止する。言い換えると、デバイス１が接触部２０上を横断方向に摺動する間、自由端部２２は、キャビティの壁５０に当接すると共にハウジングのキャビティ１２内にコンタクトの偏倚方向Ｄに沿って接触部を円滑に案内する。デバイス１を引抜くと、予応力翼４０がハウジングのキャビティ側壁の凹部４７に係合することにより、端子の過応力、即ち接触部２０がＭ方向に過度に引張られて、Ｕ字状曲げ部２４のばね部を回転方向に変形させることを防止する。
コンタクトの実装部１４は、ばね部１８の基部板３０からＵ字状曲げ部５４を経てハウジング６の下（嵌合方向に沿って見たとき）に位置する大きな表面実装接触パッド５６まで延びる。後者の配置は印刷回路基板の表面積の使用を減らし、さらにＵ字状曲げ部は、保持部１６に関して接触パッドにいくらかの弾性を与え、半田接続部に生ずる局部的な応力を低減する。さらに、表面実装パッド５８は、金属板から打抜き加工及び曲げ加工され（図５参照）、印刷回路基板にコネクタを付加的に機械的固定するために端子のコンタクトパッド５６とは反対側の端でハウジング６に組み込まれる。
次に、図７ないし図１０を参照して第２実施形態２'を説明する。コネクタの第２実施形態２'と図１ないし図６のコネクタ２との主な相違点のみについて説明する。ここで、同等又は極めて類似する機構については同一の番号が付与され、同一の機能を有するが異なる機構についてはプライム記号を付した番号を付与する。コネクタ２，２'の主な相違点は、コンタクト４，４'の印刷回路基板実装部１４，１４'にある。
第２実施形態２'の実装部又は接続部１４'は、ばね部１８'の平坦部３０'から延びる実装部１６'に対して略直交する平面内に延びる表面実装接触脚５６'、５７'を有する。摺動嵌合方向Ｍ（図７参照）に沿って離間し、ばねアーム３０'の延長方向に略平行である１対の表面実装接触脚５６'、５７'がある。表面実装接触脚５６'、５７'は、略平坦な実装部１６'の対向する横縁５９，６１から延びている。接触脚５６'、５７'は、印刷回路基板３の表面から実装部１６'を起こして接触脚の下側自由縁６３と当接し、この結果、下側ばねアーム３０'及び基板の間にギャップＧが形成される。このギャップにより、ばねアームが印刷回路基板の方に柔軟に移動することができ、ハウジングのキャビティ１２内への（即ち偏倚方向Ｄの）コンタクト３８の柔軟性が増大する。互いに離間した４本の接触脚５６'、５７'は、効果的な電気接続と共に印刷回路基板に対する極めてしっかりとした堅牢な機械的接続を提供する。実装部１６'の接触脚は、前の実施形態にあるように、ばねの押下の方向Ｄに沿って見たときにハウジングの略下に配置される。この結果、印刷回路基板３の占有面積が最小になる。
また、コンタクト４'はハウジング６'のキャビティ１２内にスティッチされる。ここで、ハウジング６'の保持突部３６'は、コンタクト実装部１６'内の切欠きの形状をなす保持部材３４'内に圧入で挿入される。また、ラッチ３７'はハウジング（図９参照）の側壁に設けられ、離間した１対の接触脚５６'、５７'間の凹部５５'内に係合する。このため、コンタクト４'は、単一の移動方向に挿入されることによりハウジング６'に迅速かつ簡単に組み付けることができる。略平坦な実装部１６'は、金属板から打抜き加工及び曲げ加工される間、キャリアストリップに接続されてもよい。コンタクトは、ばねアーム３０'が取り付けられた端部６７から反対側に離れた実装部１６'の自由端６５でキャリアストリップから切断される。横表面実装脚５６'、５７'により、端部６５がキャリアストリップに接続されるために自由になり、製造を容易にする。コンタクト４'の他の特徴、即ち自由端部２２の予応力翼４０、接触部２０、ばね部のＵ字状曲げ部２４，２６及びこれらの部品と協働するハウジング６'は前の実施形態と大体同じなので、さらに詳細には説明しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコネクタの断面図である。
【図２】本発明のコネクタを異なる方向からみた斜視図である。
【図３】本発明のコネクタを異なる方向からみた斜視図である。
【図４】本発明のコネクタを異なる方向からみた斜視図である。
【図５】本発明のコネクタの分解図である。
【図６】コネクタのコンタクトの斜視図である。
【図７】第２の実施形態を示す、図１と同様の断面図である。
【図８】頂面からみた第２実施形態の斜視図である。
【図９】底面からみた第２実施形態の斜視図である。
【図１０】第２実施形態のコンタクトの一つを示す斜視図である。

Claims (11)

1. 実装面（８）から嵌合面（１０）まで貫通して延びるキャビティ（１２）を有するハウジング（６）と、前記キャビティ（１２）内に実装される端子（４，４'）とを具備し、該端子は、接続部（１４）と、相手コンタクトと接触するための接触部（２０）と、前記接続部及び前記接触部の間に延びる柔軟なばね部（１８）とを有し、前記端子の前記接触部が前記嵌合面（１０）から突出する電気コネクタにおいて、
   前記接触部（２０）は、一端（２４）で前記ばね部に弾性的かつ回転可能に取り付けられていると共に反対側の端で自由端部（２２）に取り付けられており、対向する両端は前記ハウジングの前記キャビティ（１２）内の対向する端壁（５０，５２）に近接して配置され、
   前記ハウジング内で前記接触部（２０）が偏倚する際に、前記端子のばね偏倚方向（Ｄ）に対して横断する方向に前記接触部を配置するために、前記自由端部が、対応する前記キャビティの前記端壁（５０）の垂直な面に当接し、
   前記接触部が弾性的かつ回転的に取り付けられた前記ばね部の前記一端（２４）は、前記接触部が前記ハウジングの前記キャビティ（１２）内に偏倚している間、対応する前記ハウジングキャビティの端壁（５２）と当接することを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記端子の前記接続部（１４）が、Ｕ字状曲げ部（５４）を経て前記ばね部（１８）に取り付けられることにより前記ハウジング（６）の下に配置された印刷回路基板実装パッド（５６）を具備することを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
3. 前記端子の前記接続部（１４'）が、前記ばね部（１８）のアーム（３０'）から延びる基部と、印刷回路基板（３）に表面実装接続するために前記基部の横縁（５９，６１）から略直交して延びる印刷回路基板脚（５６'、５７'）とを具備することを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
4. 前記各縁（５９，６１）に、前記ばねアーム（３０'）の延長方向に沿って配置された凹部（５５'）により分離された１対の印刷回路基板脚（５６'、５７'）があることを特徴とする請求項３記載のコネクタ。
5. 前記接触部の下に少なくとも１枚の保護板（４６）が設けられ、突出した前記接触部とコネクタの前記嵌合面との間への外部物体の挿入を防止することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載のコネクタ。
6. 前記保護板（４６）が、前記接触部（２０）と一体的に形成されると共に前記接触部から曲げられることを特徴とする請求項５記載のコネクタ。
7. 前記接触部（２０）の自由端の自由端部（２２）が、前記ハウジングの相補的な予応力部材（４４）と係合する予応力部材（４０）を具備し、非接続状態の前記端子に予応力を与えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載のコネクタ。
8. 前記コンタクトの前記予応力部材（４０）が、前記相補的な予応力部材を形成するハウジングの肩（４４）と当接する横翼延長部（４０）であることを特徴とする請求項７記載のコネクタ。
9. 前記端子が、前記端子のばね偏倚方向（Ｄ）に沿って前記実装面から前記ハウジングキャビティ（１２）内に組み付けられることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載のコネクタ。
10. 前記端子が、前記端子ばね偏倚方向（Ｄ）に沿って延びると共に前記接続部に近接した前記ばね部（１８）の一端に配置された保持タブ（３４）を具備し、前記ハウジングのキャビティ（３６）内に圧入で挿入されることを特徴とする請求項９記載のコネクタ。
11. 前記ハウジングは、組立の間、前記端子の前記実装部（１４'）を把持するラッチ部材（３６'、３７'）を具備し、前記端子を前記ハウジングに固定することを特徴とする請求項９記載のコネクタ。

Images