JP5101382B2

JP5101382B2 - 回転コネクタ

Info

Publication number: JP5101382B2
Application number: JP2008110011A
Authority: JP
Inventors: 一志藤井; 伸也弓立
Original assignee: EX CO Ltd
Current assignee: EX CO Ltd
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: JP2009105029A

Description

本発明は、電気的に配線接続を行う電気コネクタであり、特に、一方のコネクタ部品が、他方のコネクタ部品に対して相対的に回転可能な回転コネクタに関する。

従来、相対的に移動する第１の装置と第２の装置において、両装置間で電気信号のやりとりをする必要がある場合には、ケーブル配線やフレキシブルプリント基板等で両装置間を電気的に接続するケースが多かった。

しかし、第１の装置と第２の装置が相対的に３６０°以上回転する場合には、フレキシブル基板だと配線が破断してしまうし、何回転もする場合にはケーブル配線でも断線等が起こってしまう。このため、例えば、二軸ヒンジの折り畳み携帯電話機でも、本体側とディスプレイ側とが、相対的に３６０°以上回転するような構成を採用することはできなかった。

一方、電気コネクタとして、従来から、電子情報技術産業協会規格で定まった２極、３極、４極の単頭プラグ・ジャックや、下記特許文献１及び２に開示されるような５極以上の単頭プラグ・ジャック等が提供されている。
特開２００２−１３４２３７号公報特開２００２−４２９９６号公報

これらの多極プラグ及び多極ジャックは、一方のコネクタ部品であるプラグ側の軸部に、輪帯状の電極を、絶縁層を挟んで軸方向に順次露出させ、各電極に対向する位置において他方のコネクタ部品であるジャック側に導電接触端子を配置した構成である。よって、導電状態を維持したままで、軸回りに相対的に何回転もさせることが可能である。

すなわち、従来の多極プラグ及び多極ジャックであれば、プラグを一方の装置（その装置からの配線を含む）に取り付け、ジャックを他方の装置（その装置からの配線を含む）に取り付ければ、両装置を相対的に何回転も回転させることが可能である。

このように、従来の多極プラグ及び多極ジャックであれば、軸回りに相対的に回転することは可能であるが、上述した構造は、ジャック側の導電接触端子をプラグ電極に圧接させることで、回転軸であるプラグの軸部を導電接触端子により支持・固定しているだけである。

このため、回転軸が不安定であり、高速回転したりすると接触状態にあるプラグ側の電極とジャック側の導電接触端子とが離れてしまい、通電状態が途絶えたりする場合があり、信頼性に欠ける。

また、回転軸が不安定であるため、回転の際に電極や導電接触端子に余計な力が加わってしまい、相対的に１千回転もすれば、これらの部品が破損してしまう場合があり、耐久性にも欠ける。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、導電接続を行う電気コネクタであって、一方のコネクタ部品が、他方のコネクタ部品に対して相対的に回転可能であり、且つ、信頼性及び耐久性の高い回転コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る回転コネクタは、互いに絶縁された複数の電極が順次表面に露出する芯棒を有する多極プラグと、前記多極プラグの芯棒が収容されるプラグ収容空間を有し、前記多極プラグとの接続時に、前記電極とそれぞれ導電接触するように前記プラグ収容空間に面して設置された複数の導電端子を有する多極ジャックと、を備えた回転コネクタにおいて、前記多極プラグの芯棒の先端部又は前記多極ジャックのプラグ収容空間の奥部の一方に設けられた軸受けと、他方に設けられた回転軸であって、前記多極プラグと前記多極ジャックとが接続された際に前記軸受けに支持される回転軸と、を備えると共に、前記多極ジャックは、前記多極プラグの各電極とそれぞれ導電接触する２組の導電端子を有しており、第１の組の導電端子と第２の組の導電端子は、同一の電極に導電接触する導電端子が、軸方向において互いにずれた位置で導電接触するように配置されていることを特徴とする。

本発明に係る回転コネクタによれば、信頼性及び耐久性の高い回転コネクタを提供することができる。そして、多極プラグを第１の装置に設置し、多極ジャックを第２の装置に設置すれば、回転コネクタにより、第１の装置と第２の装置とを、回動可能に結合すると共に電気的にも接続することが可能である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係る回転コネクタは、多極プラグと多極ジャックとの組合せにより構成されている。

まず、図１及び図２に基づいて、本実施形態に係る回転コネクタを構成する多極プラグの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る多極プラグの斜視図、図２は、本実施形態に係る多極プラグの断面斜視図である。

図１及び図２に示すように、多極プラグ１０は、導電性金属からなる第１乃至第５電極１１ａ〜１１ｅと、各電極１１間を絶縁するための絶縁樹脂からなる第１乃至第４絶縁カラー１２ａ〜１２ｄとから構成されている。また、これらの電極１１及び絶縁カラー１２により、ジャック側に差し込まれる部分である棒状の芯棒部１４と、芯棒部１４の根本に位置する鍔状に出っ張ったフランジ部１５と、セット（装置）側に設置されて配線が接続されるリード部１６とが形成されている。

棒状の第１電極（チップ）１１ａは、多極プラグ１０の軸中心に位置し、先端において芯棒部１４の表面に露出しており、この露出部を接触部として、ジャック側の導電端子と導電接触する。また、リード部１６においても、先端において表面に露出している。さらに、芯棒部１４の先端部分（第１電極１１ａ）には、凹部１７が形成されており、この凹部１７が軸受けとして作用する。この軸受け１７に、後述するジャック側の回転軸が嵌め込まれて支持される。

第１電極１１ａの外側には、絶縁層としての第１絶縁カラー１２ａを挟んで、筒状の第２電極（リング）１１ｂが配置されている。そして、プラグの外側に向けて、同様に、筒状の第２絶縁カラー１２ｂ、第３電極（リング）１１ｃ、第３絶縁カラー１２ｃ、第４電極（リング）１１ｄ、第４絶縁カラー１２ｄ、第５電極（リング）１１ｅが順次設置されている。

このようにして、同軸上に順次設置された電極１１及び絶縁カラー１２は、芯棒部１４の先端側からフランジ部１５に向けて、第１電極１１ａ、第１絶縁カラー１２ａ、第２電極１１ｂ、第２絶縁カラー１２ｂ、第３電極１１ｃ、第３絶縁カラー１２ｃ、第４電極１１ｄ、第４絶縁カラー１２ｄ、第５電極１１ｅが、順次表面に輪帯状に露出している。

また、フランジ部１５では、第５電極１１ｅの一部が、輪帯状に突出して鍔部を形成している。リード部１６においても、フランジ部１５側からリード部１６先端に向かって、第５電極１１ｅ、第４絶縁カラー１２ｄ、第４電極１１ｄ、第３絶縁カラー１２ｃ、第３電極１１ｃ、第２絶縁カラー１２ｂ、第２電極１１ｂ、第１絶縁カラー１２ａ、第１電極１１ａが順次表面に露出している。そして、多極プラグ１０が一方の電子機器等の装置（セット）に設置される際には、芯棒部１４が装置外部に露出し、リード部１６がセット内に位置するように固定され、セット内のリード線が各電極１１の露出箇所に接続されることになる。

次に、図３及び図４に基づいて、本実施形態に係る回転コネクタを構成する多極ジャックの構成について説明する。図３は、本実施形態に係る多極ジャックの斜視図、図４は、本実施形態に係る多極ジャックを一部透視して示した斜視図である。

図３及び図４に示すように、多極ジャック２０は、合成樹脂からなる絶縁性の筐体２１と、多極プラグ１０の各電極１１と導電接触を行うように、筐体２１の所定の場所に設置された導電端子Ａ２３と、同じく各電極１１と導電接触を行う導電端子Ｂ２４と、筐体２１に固定された回転軸２５と、を備えている。

筐体２１内には、多極プラグ１０の芯棒部１４を収容するためのプラグ収容空間が形成されていると共に、筐体２１の一方の側面には、開口が開けられており、この入口から多極プラグ１０の芯棒部１４が筐体内２１に挿入される。芯棒部１４が筐体２１内に挿入されると、その先端の軸受け１７に回転軸２５が嵌合すると共に、芯棒部１４表面に露出する電極１１が導電端子２３，２４と接触して支持される。これにより、多極プラグ１０と多極ジャック２０が、軸回りに相対的に回転可能に接続される。

また、本実施形態に係る多極ジャック２０には、第１乃至第５電極１１ａ〜１１ｅと導電接触する導電端子として、導電端子Ａ２３と導電端子Ｂ２４の２組の導電端子が設置されている。第１の組の導電端子Ａ２３ａ〜２３ｅは、各端子の接触部がプラグ収容空間に面するようにして、軸方向に一列に並んで配置されている。第２の組の導電端子Ｂ２４ａ〜２４ｅは、プラグ収容空間を挟んで導電端子Ａ２３の反対側に、同じく一列に並んで配置されている。

上記多極プラグ１０が多極ジャック２０に挿入された場合には、第１導電端子Ａ２３ａ及び第１導電端子Ｂ２４ａが第１電極１１ａと接触し、第２導電端子Ａ２３ｂ及び第２導電端子Ｂ２４ｂが第２電極１１ｂと接触し、第３導電端子Ａ２３ｃ及び第３導電端子Ｂ２４ｃが第３電極１１ｃと接触し、第４導電端子Ａ２３ｄ及び第４導電端子Ｂ２４ｄが第４電極１１ｄと接触し、第５導電端子Ａ２３ｅ及び第５導電端子Ｂ２４ｅが第５電極１１ｅと接触するように、各導電端子２３，２４が設置されている。

導電端子Ａ２３と導電端子Ｂ２４とは、同一の電極１１と接触する対応する導電端子２３と導電端子２４とが、軸方向において若干ずれて配置されており、本実施形態では、導電端子Ａ２３よりも導電端子Ｂ２４が筐体２１の開口側（入口側）に0.3mm寄って配置されている。

また、導電端子２３，２４は導電性金属から構成されており、各導電端子２３，２４は、プラグとジャックを接続した際に、弾性力により各電極１１に圧接するように形成、配置されている。

具体的には、各導電端子２３，２４の接触部が、多極プラグ１０の未挿入時においてプラグ収容空間に若干突出して位置しており、多極プラグ１０が挿入された際に、各導電端子２３，２４の接触部が各電極１１ａ〜１１ｅによって押し戻されて変形することで、軸に垂直な方向の弾性力が発生し、接触部が各電極１１ａ〜１１ｅに圧接する。このように、導電端子２３，２４の接触部がプラグ側の電極１１に圧接していれば、プラグやジャックに多少の外力が加わっても、導電接触を良好に維持可能である。

ここで、本実施形態では、導電端子Ａ２３の電極１１へ圧接する接触力と、導電端子Ｂ２４の電極１１への圧接する接触力とが異なるように構成されている。具体的には、導電端子Ａ２３の電極１１への接触力が0.5〜0.7[N]、導電端子Ｂ２４の電極１１への接触圧が0.3〜0.5[N]と、導電端子Ａ２３の接触力のほうが高くなるように構成されている。

接触力が高ければ、プラグとジャックとの接触によって電極１１表面の酸化膜等を剥がす等のクリーニング効果が生じ、初期の導電接触を安定させることができる。接触力が低ければ、接続した状態でのプラグとジャックとの相対的な回転数が多くなっても、導電金属が削られることによる劣化がほとんど無く、安定した導電接触を長期にわたって維持することができる。

よって、本実施形態のように、多極ジャック２０の導電端子として接触位置が互いにシフトしていると共に接触力の異なる２組の導電端子２３，２４を用いれば、接触圧の高い導電端子Ａ２３により初期の導電接触を安定させ、接触圧の低い導電端子Ｂ２４によりその後の安定した接触状態を維持することができ、１組の導電端子のみを用いる場合と比較して、長期にわたって常時安定した導電接触を実現できる。

回転軸２５は、ステンレス等の固い金属で形成されており、円柱状の軸の両端が半球状に成形され、軸方向の中央付近に輪帯状に突出した鞘部が形成されている。回転軸２５は筐体２１のプラグ収容空間の奥部に位置し、この鞘部において、筐体２１の入口と反対側の側面に固定されている。

また、回転軸２５の多極プラグ１０と嵌合する一方の軸部と反対側の軸部は、筐体２１の側面に開けられた穴から外部に突出している。そして、多極ジャック２０をセット（装置）に固定する際に、回転軸２５のこの突出軸部もセット側に直接固定することで、回転軸２５をより安定させることができる。

以上、多極プラグ１０及び多極ジャック２０の構成についてそれぞれ説明したが、次に、多極プラグ１０と多極ジャック２０とを接続した状態について説明する。図５は、本実施形態に係る多極プラグと多極ジャックとを接続した状態の回転コネクタを示す断面斜視図である。このように多極プラグ１０と多極ジャック２０とを接続した状態で回転コネクタ１の機能が発揮される。

図５に示すように、多極プラグ１０と多極ジャック２０を接続した状態では、回転軸２５の一方の軸部が、ジャック２０内に挿入される多極プラグ１０先端の軸受け１７に嵌挿されて支持される。よって、接続された多極プラグ１０と多極ジャック２０は、回転軸２５が軸受け１７に支持されることで、相対的に安定して回転可能である。なお、回転軸２５と軸受け１７の接触部には、グリスを塗布しておくこが望ましい。

このように、本実施形態では、多極プラグ１０の先端に軸受け１７を設けると共に、この軸受け１７に嵌合する回転軸２５を多極ジャック２０に設け、この回転軸２５と軸受け１７により多極プラグ１０と多極ジャック２０の相対的な回転を実現しているので、安定した回転を担保できる。よって、本実施形態によれば、長期にわたって導電状態を維持することができ、信頼性及び耐久性の高い回転コネクタを提供できる。

また、本実施形態では、多極プラグ１０側に軸受け１７を設け、多極ジャック２０側に回転軸を設けているので、回転コネクタ１の軸方向の寸法を小さく抑えることができる。すなわち、多極プラグ１０の先端に位置する第１電極１１ａの内部に軸受け１７を設け、軸方向において、第１電極１１ａの芯棒部１４における露出面と、軸受け１７とを重畳して配置することができるので、回転コネクタ１の軸方向の寸法を小さくできる。

また、多極プラグ１０先端に凹状の軸受け１７を設ければ、回転軸と軸受けとの摺動によって生じる削れカスやグリスが軸受け内部にたまるので、削れカス等が電極１１と導電端子２３，２４との接点部分に移動して導電接触の支障となるといったことを防止することができる。

次に、本実施形態の変形例について図６を参照して説明する。図６は、本変形例に係る回転コネクタの断面斜視図である。なお、上記実施形態と比較して、本変形例に係る回転コネクタ１’は、多極プラグ１０’側に回転軸１８を形成し、多極ジャック２０’側に軸受け２７を設けた点が構成上異なり、それ以外の構成は上記実施形態と同様である。よって、上記実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付し、説明は省略する。

本変形例に係る回転コネクタ１’は、多極プラグ１０’及び多極ジャック２０’から構成される。多極プラグ１０’の芯棒部の先端に位置する第１電極１１ａ’の再先端が、回転軸１８を構成している。回転軸１８は、第１電極１１ａ’の導電端子２３，２４と導電接触する接触部よりも先端側である。一方、多極ジャック２０’のプラグ収容空間の奥部には、ステンレス製のリングである軸受け２７が設置されている。

図６に示すように、多極プラグ１０’と多極ジャック２０’を接続した状態では、回転軸１８が軸受け２７に嵌合され、回転自在に支持されている。よって、多極プラグ１０’と多極ジャック２０’とは、導電状態を維持しながら、軸周りに相対的に安定して回転することが可能である。

以上、本変形例に係る回転コネクタによれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができると共に、軸受け２７がリング状であるため、凹部の場合と比較して、摩擦熱の放熱効果が高い。また、リング状の軸受け２７としてベアリングを用いれば、さらに回転軸を安定させることができ、削れ等も発生しない。

続いて、本実施形態に係る回転コネクタの使用態様例について図面を参照しながら説明する。図７及び図８は、本実施形態に係る回転コネクタの使用態様を一部透視して示す概略図である。

図７は、折り畳み式携帯電話機のヒンジ部分に回転コネクタ１を適用した構成を示している。同図に示すように、二点鎖線で図示する液晶ディスプレイ部５１（第２の装置）が、回転コネクタ１を介して、点線で図示する携帯電話機本体５０（第１の装置）に回動可能に支持されている。そして、導電接触する多極プラグ１０と多極ジャック２０とを備えた回転コネクタ１によって、携帯電話機本体５０と液晶ディスプレイ部５１との導電接続が実現されている。

具体的には、多極ジャック２０が携帯電話機本体５０のヒンジ部に同軸上に２箇所設置され、多極プラグ１０が液晶ディスプレイ部５１に２箇所設置されている。そして、それぞれ対向する多極ジャック２０と多極プラグ１０を接続することで、同軸上に並ぶ２つの回転コネクタ１が構成され、この２つの回転コネクタ１により、携帯電話機本体５０と液晶ディスプレイ部５１とが回転コネクタ１の軸周りに回動可能に接続されることになる。

このように、本実施形態に係る回転コネクタ１は、折り畳み式携帯電話の本体５０とディスプレイ部５１とを回動自在に結合する支持部材として機能すると共に、両者を電気的に接続する電気コネクタとしても機能している。よって、従来のように、回動のための支持部材に加えて、電気的接続のためのフレキシブル基板等を別途用意する必要がなく、構造を簡略化して、コストを低減することができる。

図８は、ポータブルＡＶプレイヤーに回転コネクタ１を適用した構成を示している。同図に示すように、二点鎖線で図示する液晶ディスプレイ部６１（第２の装置）が、回転コネクタ１を介して、点線で図示するポータブルＡＶプレイヤー本体６０（第１の装置）に回動自在に支持されている。そして、導電接触する多極プラグ１０と多極ジャック２０とを備えた回転コネクタ１によって、ポータブルＡＶプレイヤー本体６０と液晶ディスプレイ部６１との導電接続が実現されている。

具体的には、多極ジャック２０がポータブルＡＶプレイヤー本体６０に同軸上に２箇所設置され、多極プラグ１０が液晶ディスプレイ部６１に２箇所設置されている。そして、それぞれ対向する多極ジャック２０と多極プラグ１０を接続することで、２つの回転コネクタ１１が構成され、この２つの回転コネクタ１により、ポータブルＡＶプレイヤー本体６０と液晶ディスプレイ部６１とが、相対的に軸周りに回転可能に導電接続されることになる。

このように、本実施形態に係る回転コネクタ１は、ポータブルＡＶプレイヤーの本体６０とディスプレイ部６１とを回動自在に連結する支持部材として機能すると共に、両者を電気的に接続する電気コネクタとしても機能している。よって、従来のように、電気的接続のためのフレキシブル基板等を別途用意する必要がなく、構造を簡略化して、コストを低減することができる。

以上、変形例も含めて本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態によれば、多極プラグ及び多極ジャックから構成され、導電接続を行う回転コネクタであって、信頼性及び耐久性の高い回転コネクタを提供することができる。そして、多極プラグを第１の装置に設置し、多極ジャックを第２の装置に設置すれば、回転コネクタにより、第１の装置と第２の装置とを、回動可能に結合すると共に電気的にも接続することが可能である。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば、本実施形態では、５極プラグと５極ジャックとから回転コネクタを構成したが、プラグ及びジャックの極数は適宜変更できるのは言うまでもない。また、ジャックの筐体等は、セット（装置）側と一体に形成されていても良い。

図１は、本実施形態に係る多極プラグの斜視図である。図２は、本実施形態に係る多極プラグの断面斜視図である。図３は、本実施形態に係る多極ジャックの斜視図である。図４は、本実施形態に係る多極ジャックの一部透視した斜視図である。図５は、本実施形態に係る回転コネクタを示す断面図である。図６は、本実施形態の変形例に係る回転コネクタを示す断面図である。図７は、本実施形態に係る回転コネクタの使用態様を一部透視して示す概略図である。図８は、本実施形態に係る回転コネクタの使用態様を一部透視して示す概略図である。

符号の説明

１回転コネクタ
１０多極プラグ
１１電極
１２絶縁カラー
１４芯棒部
１５フランジ部
１６リード部
１７軸受け（凹部）
２０多極ジャック
２１筐体
２３導電端子Ａ
２４導電端子Ｂ
２５回転軸

Claims

互いに絶縁された複数の電極が順次表面に露出する芯棒を有する多極プラグと、
前記多極プラグの芯棒が収容されるプラグ収容空間を有し、前記多極プラグとの接続時に、前記電極とそれぞれ導電接触するように前記プラグ収容空間に面して設置された複数の導電端子を有する多極ジャックと、を備えた回転コネクタにおいて、
前記多極プラグの芯棒の先端部又は前記多極ジャックのプラグ収容空間の奥部の一方に設けられた軸受けと、
他方に設けられた回転軸であって、前記多極プラグと前記多極ジャックとが接続された際に前記軸受けに支持される回転軸と、を備えると共に、
前記多極ジャックは、前記多極プラグの各電極とそれぞれ導電接触する２組の導電端子を有しており、第１の組の導電端子と第２の組の導電端子は、同一の電極に導電接触する導電端子が、軸方向において互いにずれた位置で導電接触するように配置されていることを特徴とする回転コネクタ。
前記多極プラグと前記多極ジャックとが接続された際の前記第１の組の導電端子の前記プラグの電極への接触力が、前記第２の組の導電端子の接触力よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の回転コネクタ。