JP5083427B2 - 端子およびこれを用いたコネクタ - Google Patents

Description

本願発明は端子、例えば、ハウジングに組み込まれてコネクタを形成するだけでなく、基板の側端面に直接実装して使用できる端子に関する。

従来、端子としては、例えば、導電性チューブ内に、導電性ピンを突出および後退方向に摺動自在でしかも抜け出ないように配設するとともに、前記導電性ピンを前記突出方向に弾性付勢するコイルスプリングを縮設してなるスプリングコネクタにおいて、前記コイルスプリングのすくなくとも一部分の巻き外径を１タ−ンずれた他部分の巻き内径より小さくまたは同じとなるように設定し、前記コイルスプリングが収縮された状態で、前記一部分を前記他部分の内側に収容し得るように構成したことを特徴とするスプリングコネクタがある（特許文献１参照）。
そして、特許文献１の図１に示すように、前述のスプリングコネクタ２０では、導電性ピン１４がコイルスプリング２６で軸心方向に付勢されている。そして、その図５に示す、バッテリー４４の当接端子４６に圧接することにより、所定の接点圧を確保しつつ、電気的接続する構成となっている。

特開平１１−１４９９５４号公報

しかしながら、前述のスプリングコネクタでは、導電性ピンの先端面がバッテリーの接続パッドに接触する場合に、コイルスプリングのバネ力が接続パッドの先端面に局所的に集中するため、接続パッドの金メッキ層を破損するおそれがある。
また、大容量のバッテリーに前記スプリングコネクタを接続した場合、接触抵抗による発熱によって高温になりやすく、通電できる電流容量が低下するという問題点がある。
本発明に係る端子は、その可動接点部に対する付勢力を低下させずに接圧を軽減することにより、バッテリーの接続パッドの破損を防止できるとともに、可動接点部の発熱による通電容量の低下を防止できる端子を提供することを課題とする。

本発明に係る端子は、前記課題を解決するために、ハウジングの接点孔から出し入れ可能に突出する可動接点部を有する端子であって、前記可動接点部の接点面を、均一な厚さを有し、かつ、被接触物との接触時に前記接点面の曲率半径が増大するように弾性変形可能な円弧状薄肉部で形成するとともに、前記可動接点部の両端を、少なくとも２本の略平行に蛇行する弾性変形可能な延在部で支持した構成としてある。

本発明によれば、可動接点部の接点面がバッテリーのパッドに圧接した場合に弾性変形し、接触面積が増大することにより、可動接点部に対する付勢力を低下させずに接圧を低下させることができ、前記バッテリーの接続パッドの破損を防止できる。
また、可動接点部における露出面積が増大するので、冷却効率が向上し、高温になりにくく、通電できる電気容量が低下しにくい端子が得られる。
さらに、可動接点部の接点面を円弧状薄肉部で形成してあるので、前記可動接点部自体の質量が小さくなり、慣性力が小さくなる。このため、外部から衝撃力、例えば、落下による衝撃力がハウジングに負荷されても、可動接点部の慣性力で瞬間的に生じる電気的接続不良である瞬断を防止できる。
そして、プレス成形や電鋳加工で製造しやすい端子が得られる。

本発明に係る他の端子は、ハウジングの接点孔から出し入れ可能に突出する可動接点部を有する端子であって、
前記可動接点部の接点面を、基部に向かって順次、厚くなり、かつ、被接触物との接触時に前記接点面の曲率半径が増大するように弾性変形可能な円弧状薄肉部で形成するとともに、前記可動接点部の両端を、少なくとも２本の略平行に蛇行する弾性変形可能な延在部で支持した構成としてある。

本発明によれば、円弧状薄肉部の基部に応力が集中しにくくなり、寿命の長い端子が得られる。

本発明に係るコネクタは、前述の端子に係る可動接点部を、ハウジングに設けた接点孔から出し入れ可能に突出させた構成としてある。

本発明によれば、可動接点部の接点面がバッテリーの接続パッドに圧接した場合に弾性変形し、接触面積が増大することにより、可動接点部に対する付勢力を低下させずに接圧を低下させることができるので、前記バッテリーの接続パッドの破損を防止できる。
また、可動接点部における露出面積が増大するので、冷却効率が向上し、高温になりにくく、通電できる電気容量が低下しにくいコネクタが得られる。
さらに、可動接点部の接点面を円弧状薄肉部で形成してあるので、前記可動接点部自体の質量が小さくなり、慣性力が小さくなる。このため、外部から衝撃力、例えば、落下による衝撃力がハウジングに負荷されても、可動接点部の慣性力で瞬間的に生じる電気的接続不良である瞬断を防止できる。

本発明に係るコネクタの実施形態としては、被接触物の押圧時に可動接点部の接点面が弾性変形する構成としてもよい。
本実施形態によれば、応力が集中しにくくなり、寿命の長いコネクタが得られるという効果がある。

本願発明の実施形態に係る端子が組み付けられるコネクタを示す分解斜視図である。 図２Ａおよび図２Ｂ，２Ｃは本願発明に係る端子を組み付けるハウジングを示す斜視図、および、図２Ａで示したＢ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線断面図斜視図である。 図３Ａ，３Ｂは図１で図示した固定具および端子の斜視図である。 図４Ａ，４Ｂは図１で図示したコネクタに係る端子の動作前後を示す平面図である。 図１で図示したコネクタに係る端子の動作前後を示す断面図である。 図６Ａ，６Ｂは本願発明に係る端子の可動接点部における接点面の弾性変形を異なる条件で算出した結果を示す図表である。 図６Ａに示した図表に係る端子の動作前後における接触圧力の変化を算出するための条件および結果を示す図表である。 図６Ｂに示した図表に係る端子の動作前後における接触圧力の変化を異なる条件で算出した結果を示す図表である。

本発明に係る端子の実施形態を図１ないし図８の添付図面に従って説明する。
本実施形態は、図１ないし図５に示すように、樹脂成形された高さ４ｍｍのハウジング１０に所定のピッチで固定金具２０を圧入するとともに、前記固定金具２０，２０の間に接続端子３０を圧入したコネクタに適用した場合である。

前記ハウジング１０は、図２に示すように、固定金具２０を上方から圧入できる第１収納スペース１１を所定ピッチで設けてあるとともに、前記第１収納スペース１１の対向する内側面には係止用突条１２を設けてある。また、前記ハウジング１０は、前記第１収納スペース１１，１１の間に接続端子３０を背面側から圧入できる３つの第２収納スペース１３を並設してある。特に、両端に設けた第２収納スペース１３は、仕切り壁１３ａで仕切られている。さらに、前記ハウジング１０は、その正面側に、前記第２収納スペース１３に連通し、かつ、後述する可動接点部３６を出し入れできる接点孔１４を設けてあるとともに、前記第２収納スペース１３に連通する圧入孔１５を設けてある。そして、前記接点孔１４の両側開口縁部に補強用リブ１６を突設するとともに、前記接点孔１４の上方縁部に位置規制用受け部１７を形成してある。また、前記ハウジング１０は、その上面の正面側縁部に前記第２収納スペース１３に連通する覗き孔１８を設けてある。

固定金具２０は、図３Ａに示すように、金属製薄板をプレス加工で打ち抜いて形成した略門型のプレス成形品であり、その内側面に係止爪２１を突設してある。このため、前記ハウジング１０の第１収納スペース１１に前記固定金具２０を上方から圧入すると、前記係止爪２１が前記ハウジング１０の係止用突条１２に係止し、前記固定金具２０が抜け止めされるとともに、前記固定金具２０の固定用下端部２２が前記ハウジング１０の底面から接続固定できるように露出する（図５）。

接続端子３０は、図３Ｂに示すように、圧入用固定部３１から上方に略Ｊ形状の支持部３２を突出するとともに、前記支持部３２の先端に位置する第１分岐部３３ａから第１延在部３４ａと第２分岐部３３ｂとが延在し、前記第２分岐部３３ｂから第２，第３延在部３４ｂ，３４ｃが分岐している。
前記圧入用固定部３１には、その一端部の上面に係止爪３１ａを突設してある一方、その他端部の下面から接続部３１ｂを設けることにより、圧入用切り欠き部３１ｃを形成してある。
また、前記第１分岐部３３ａ，第２分岐部３３ｂから分岐した第１，第２，第３延在部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが略平行に蛇行するように延在することにより、第１，第２スリット３５ａ，３５ｂを形成してある。このため、分岐部３３ａ，３３ｂに対する応力集中が生じにくくなり、寿命が伸びるとともに、設計の自由度が広がるという利点がある。
さらに、前記第１，第２，第３延在部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの先端部を一体化して形成した自由端部に可動接点部３６を設けてあるとともに、前記第１延在部３４ａの先端に位置規制用突部３７を突設してある。前記可動接点部３６は、その接点面３６ａを弾性変形可能な円弧状薄肉部３８で形成してある。なお、前記円弧状薄肉部３８は弾性変形可能であればよく、均一な厚さを有する場合だけでなく、基部に向かって順次、厚くなるように形成してもよい。

なお、本実施形態では、第１，第２，第３延在部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの湾曲部分における厚さ寸法を順次、大きくしてある。このため、動作時における応力集中が生じにくくなり、寿命が伸びるという利点がある。
また、本実施形態に係る第１，第２スリット３５ａ，３５ｂの巾寸法は、接続端子３０の可動接点部３６を動作させても第１，第２，第３延在部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが相互に接触しない大きさとなっている。このため、所定の動作時において第１，第２，第３延在部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが相互に接触することがなく、不快な接触音が生じない。
さらに、前記可動接点部３６の可動接点面３６ａを弾性変形可能な円弧状薄肉部で形成してあるので、可動接点面３６ａの背後に冷却用貫通孔が形成され、露出面積が増大している。このため、接触抵抗に基づいて発熱しても、効率的に冷却でき、可動接点部３６が高温になりにくいという利点がある。

そして、図１に示すように、前記ハウジング１０の第２収納スペース１３に背面側から前記接続端子３０を挿入する。そして、前記圧入用固定部３１を圧入孔１５に圧入し、係止爪３１ａを圧入孔１５の内面に係止するとともに、切り欠き部３１ｃをハウジング１０の縁部に係合することにより、固定できる。これにより、接続端子３０の位置規制用突部３７がハウジング１０の位置規制用受け部１７に当接して位置規制されるとともに、接続端子３０の接続部３１ｂが固定金具２０の固定用下端部２２と面一となる。

ついで、図示しないプリント基板に実装した前記コネクタに、例えば、携帯電子機器のバッテリーを圧接させることにより、可動接点部３６を押し込むと、第１，第２，第３延在部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが弾性変形するとともに、支持部３２が弾性変形する。そして、所定の押し込み量の範囲内であれば、第１，第２スリット３５ａ，３５ｂの巾寸法を大きくしてあるので、第１，第２，第３延在部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが相互に接触することがなく、摩擦音を発生させることがない。特に、可動接点部３６と圧入用固定部３１との間に、蛇行する第１，第２，第３延在部３４ａ，３４ｂ，３４ｃおよび支持部３２が配置され、バネ長が長いので、所望の変位量を確保できるとともに、応力集中が生じにくい。このため、接触信頼性が向上するとともに、寿命の長いコネクタが得られる。
また、接触抵抗に基づいて可動接点部３６が発熱しても、冷却用貫通孔３８ａを設けてあるので、効率的に冷却でき、高温になりにくいという利点がある。

なお、前述の実施形態では、接触信頼性を高めるために２枚１組の接続端子と１枚の接続端子とを組み合わせる場合について説明したが、全て１枚の接続端子だけで構成してもよく、あるいは、全て２枚１組の接続端子で構成してもよい。さらに、３枚１組で接続端子を組み込んでも良く、必要に応じて接続端子の数を選択できることは勿論である。
また、延在部およびスリットは一様な巾寸法である必要はなく、必要に応じて巾寸法を変化させてもよい。例えば、延在部の湾曲部分のうち、外側の位置する延在部の湾曲部分の巾寸法だけを大きくし、応力集中の発生を防止することにより、耐久性を高めてもよい。
さらに、前記実施形態では、ハウジングに接続端子を組み込む場合について説明したが、プリント基板自体をハウジングとし、その側端面に本願の接続端子を直接組み込んでもよい。これによれば、前述のハウジングおよび固定金具を必要とせず、結果として装置全体をより一層小型化できるという利点がある。

ヘルツの理論式を用い、円弧状薄肉部が均一な厚さを有する場合（図６Ａ，図７）と、円弧状薄肉部の厚さが基部に向かって厚くなる場合（図６Ｂ，図８）とにおける接触圧力の変換を計算した結果をそれぞれ図６Ａ，図６Ｂに示す。
（実施例１）

すなわち、円弧状薄肉部を厚さ０．１ｍｍ、接点面における曲率半径を０．５ｍｍ、その基部における厚さを０．１ｍｍとした場合に、バネ力として接触力０．９Ｎを負荷したとき、接点面の曲率半径が０．５ｍｍから０．７ｍｍに変化するとともに、接圧が１２１０（Ｎ／ｍｍ^２）から９６７（Ｎ／ｍｍ^２）に低下することが判った。これにより、同じ接触力であっても、接点面の曲率半径が大きくなることで、被接触物との接触面積が大きくなり、局所的な応力集中が緩和され、バッテリーの接続パッドの破損を防止できることが判った。
（実施例２）

円弧状薄肉部の接点面において厚さ０．１ｍｍ、接点面における曲率半径を０．５ｍｍ、その基部における厚さを０．１７ｍｍとした場合に、バネ力として接触力０．９Ｎを負荷したとき、接点面の曲率半径が０．５ｍｍから０．８５ｍｍに変化するとともに、接圧が１２１０（Ｎ／ｍｍ^２）から８４９（Ｎ／ｍｍ^２）に低下することが判った。これにより、前述と同様、接点面の曲率半径がより大きくなることで、被接触物との接触面積がより大きくなり、局所的な応力集中が緩和され、バッテリーの接続パッドの破損を防止できることが判った。

なお、円弧状薄肉部の厚さが基部に向かって薄くなる場合には、バネ力として接触力を負荷しても、接点面の曲率半径は変化せず、局所的な応力集中の緩和を図ることはできなかった。
したがって、円弧状薄肉部が被接触物を押圧したときに弾性変形する条件は、円弧状薄肉部が均一な厚さを有する場合、もしくは、円弧状薄肉部の厚さが基部に向かって厚くなる場合である。

本発明に係る端子は、前述の形状に限らず、可動接点部の接点面を弾性変形可能な円弧状薄肉部で形成したものであれば、特に限定するものではない。

１０：ハウジング
１３：第２収納スペース
１４：接点孔
１７：位置規制用受け部
２０：固定金具
３０：接続端子
３１：圧入用固定部
３２：支持部
３３ａ，３３ｂ：第１分岐部，第２分岐部
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ：第１，第２，第３延在部
３５ａ，３５ｂ：第１，第２スリット
３６：可動接点部
３６ａ：接点面
３７：位置規制用突部
３８：円弧状薄肉部
３８ａ：冷却用貫通孔

Claims (4)

1. ハウジングの接点孔から出し入れ可能に突出する可動接点部を有する端子であって、
   前記可動接点部の接点面を、均一な厚さを有し、かつ、被接触物との接触時に前記接点面の曲率半径が増大するように弾性変形可能な円弧状薄肉部で形成するとともに、前記可動接点部の両端を、少なくとも２本の略平行に蛇行する弾性変形可能な延在部で支持したことを特徴とする端子。
2. ハウジングの接点孔から出し入れ可能に突出する可動接点部を有する端子であって、
   前記可動接点部の接点面を、基部に向かって順次、厚くなり、かつ、被接触物との接触時に前記接点面の曲率半径が増大するように弾性変形可能な円弧状薄肉部で形成するとともに、前記可動接点部の両端を、少なくとも２本の略平行に蛇行する弾性変形可能な延在部で支持したことを特徴とする端子。
3. 請求項１または２に記載の端子の可動接点部を、ハウジングに設けた接点孔から出し入れ可能に突出させたことを特徴とするコネクタ。
4. 被接触物の押圧時に可動接点部の接点面が弾性変形することを特徴とする請求項３に記載のコネクタ。

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