JP5715882B2 - クリーニング機能を有する接点装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話機および携帯端末などの装置本体に設けられる固定側端子に、充電器の基台の可動側端子を確実に接触させて、電気的に接続することができるクリーニング機能を有する接点装置に関する。

携帯電話および携帯情報端末などに代表される携帯端末装置は、電池の充電およびＵＳＢ（Universal Serial Bus）を介する信号の送受信を、基台に該携帯端末装置の装置本体を装着した状態で、電気的に接続して行うように構成されている。

装置本体とクレードルとの電気的接続は、接触端子で行っており、装置本体に設けられる固定側端子である端子板に、クレードルに設けられる可動側端子である接触端子ばねを、該接触端子ばねのばね力によって弾発的に接触させることによって達成されている。

このように構成される第１の従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。この従来技術では、弾性を有する１本の線材からなる２つの捻りコイルばねの間に可動接触部としての電極接触部を有する電源端子が可動側端子として用いられる。

前記電極接触部は、前記２つの捻りコイルばねの各一端部が「く」字状に曲げられることによって形成される。携帯端末装置の装置本体には、電池が装着され、前記電極接触部が前記電池の電極に接触することによって、電池の電極に電極接触部を電気的に接続させて、該装置本体の電池から電源供給および信号の送受信を行うことができる。

前記電源端子は、線材による特性を活かしながら衝撃による変形量に対して降伏点に達し難く、電池の移動に対して電源端子が電池の電極に接触する力の変化を小さくしてばね力量を一定にし、電池の移動に対して電気的な断続の起こらない追従性のよい端子を実現する。このように、この従来技術では、外的衝撃などによる電源供給の断続、接触不良などを防止する接点装置を提案している。

第２の従来技術は、たとえば特許文献２に記載されている。この従来技術では、充電器に、情報コード読取装置の本体ケースの下部が差込まれる受入れ凹部が嵌合凹部として設けられる。受入れ凹部の内壁部には、一対の充電端子および係合突起が設けられる。

本体ケースの裏面側下部の凹所には、一対の受電端子およびクリーニングパッドが設けられる。前記凹所にはまた、受電端子およびクリーニングパッドを覆う保護カバーが、閉塞位置と開放位置との間でスライド移動可能に設けられる。保護カバーは、コイルばねによって、開放位置から閉塞位置に向けてばね付勢される。保護カバーの表面側には、充電器の前記係合突起に係合する被係合部を有する溝部が設けられる。

このような第２の従来技術では、本体ケースを充電器の受入れ凹部に差込むと、これに伴って充電器の係合突起に本体ケースの被係合部が係合して、保護カバーが閉鎖位置から開放位置へ移動し、クリーニングパッドが充電器の充電端子の表面を摺動して、充電端子の汚れが拭き取られる。

特開２００２−３５８１４１号公報 特開２００６−３４０６６号公報

前記第１の従来技術では、装置本体に装着された電池の電極に電源端子の電極接触部を弾発的に接触させるように構成されるので、電池の移動による電極接触部の電極への接触不良の発生は防止されるが、電池の電極に汚れを除去する機能を備えていないため、電池の電極に汚れが付着していると、接触不良を回避することができないという問題がある。

また、前記第２の従来技術では、充電端子の表面にクリーニングパッドを摺動させることによって、充電端子の表面の汚れを除去しているが、クリーニングパッドの充電端子に対する移動とともに、その充電端子からクリーニングパッドによって拭き取られた汚れも充電端子の表面に沿って移動している。したがって、セルフクリーニングした後であっても、充電端子が電極に確実に接触していない場合が多く発生し、確実な電気的接続が得られないという問題がある。

本発明の目的は、装置本体に設けられる端子または電極などの固定側端子と、基台に設けられる端子または電極などの可動側端子とを確実に接触させて、電気的に接続することができるクリーニング機能を有する接点装置を提供することである。

本発明は、
装置本体を着脱自在に嵌合可能な嵌合凹部を有する基台と、
装置本体の端部に設けられる固定側端子と、
導電性を有する材料からなる可動側端子であって、嵌合凹部から突出した突出位置と、突出位置よりも嵌合凹部側へ退避した退避位置とにわたって変位自在な可動接触部を有し、該可動接触部が、前記固定側端子によって突出位置から退避位置へ変位する方向への押圧力によって押圧されると、該可動接触部は、前記固定側端子に接触した状態で、該固定側端子に沿って一方向へ移動した後、前記一方向とは逆方向の他方向へ移動するように、前記基台に設けられる可動側端子とを含み、
前記可動側端子は、一端部が前記可動接触部に連なり、他端部が基台に固定される第１脚部と、一端部が前記可動接触部に連なり、他端部が第１脚部から離間した状態で変位自在な第２脚部とを有し、第２脚部の変位が制限された状態で前記可動接触部が押圧されると、第１脚部は第２脚部に近接する方向に弾性変形することを特徴とするクリーニング機能を有する接点装置である。

また本発明は、基台が、可動接触部が突出位置と退避位置との間の途中位置から退避位置に向かって変位するとき、第２脚部の他端部を前記押圧力に抗する側から支持する支持体を有することを特徴とする。

また本発明は、前記第１脚部が、第２脚部に近接する側に凸に屈曲した屈曲部分と、屈曲部分と第１脚部の他端部との間に設けられるコイル状部分とを有し、基台には、前記コイル状部分が装着される円柱状の取付け片を有することを特徴とする。

本発明によれば、基台は装置本体を着脱自在に嵌合させることができる嵌合凹部を有する。装置本体の端部には、固定側端子が設けられる。基台の嵌合凹部には、導電性を有する材料からなる可動側端子が設けられる。

可動側端子は、嵌合凹部から突出した突出位置と、突出位置よりも嵌合凹部側へ退避した退避位置とにわたって変位自在に配置される可動接触部を有し、この可動接触部が突出位置から退避位置へ変位する方向に該可動接触部が押圧されると、該可動接触部は、固定側端子に接触した状態で、一方向へ移動した後、前記一方向とは逆方向の他方向へ移動する。

装置本体を基台の嵌合凹部に装着すると、嵌合凹部から突出していた可動接触部は、固定側端子によって押圧される。このような可動接触部への押圧力の作用によって、可動接触部は固定側端子に沿って一方向へ移動した後、移動方向が反転して他方向へ移動する。可動接触部の一方向への移動によって、固定側端子に付着していた異物などによる汚れを可動接触部の摺動によって除去した後、可動接触部が他方向へ移動する。このような可動接触部の他方向への移動によって、前記一方向への可動接触部固定側端子の異物が残着しない清浄な表面に可動側端子の可動接触部を接触させて、固定側端子と可動側端子との確実な電気的接触を達成し、いわゆるセルフクリーニング機能を実現して、固定側端子に対する可動側端子の接触位置への汚れの再付着を防止し、固定側端子と可動側端子との確実な電気的接続状態を得ることができる。

また、可動側端子は、第１脚部と、第２脚部とを有する。第１脚部の一端部は、可動接触部に連なり、第１脚部の他端部は基台に固定される。また第２脚部の一端部は、可動接触部に連なり、第２脚部の他端部は、第１脚部から離間した状態で変位自在とされる。装置本体を基台へ装着すると、第２脚部の変位が制限された状態で可動接触部が固定側端子によって押圧され、第１脚部は第２脚部に近接する方向に弾性変形し、これによって可動接触部の移動方向を一方向から他方向へ反転させ、固定側端子と可動側端子との確実な電気的接続状態を得ることができる。このようにして、簡単な構成で、いわゆるセルフクリーニング機能を実現し、固定側端子に対する可動側端子の接触位置への汚れの再付着を防止することができる。

また本発明によれば、基台に設けられる支持体によって、可動接触部が突出位置と退避位置との間の途中位置から退避位置に向かって変位するとき、第２脚部の他端部が前記押圧力に抗する側から支持される。このように第２脚部の変位が制限または阻止された状態で、可動接触部が固定側端子によって押圧されると、第１脚部は第２脚部に近接する方向に弾性変形し、可動接触部の移動方向を一方向から他方向へ反転させることができる。このようにして、簡単な構成で、可動接触部を一方向から他方向へ移動させて、いわゆるセルフクリーニング機能を実現し、固定側端子に対する可動側端子の接触位置への汚れの再付着を防止することができる。

また本発明によれば、第１脚部は屈曲部分とコイル状部分とを有する。第１脚部は、第２脚部に近接する側に凸に屈曲する。またコイル状部分は、屈曲部分と第１脚部の他端部との間に設けられる。さらに基台には、円柱状の取付け片が設けられ、この取付け片には前記コイル状部分が装着され、基台に可動側端子の可動接触部を安定に移動可能に保持し、固定側端子と可動側端子との摺動接触時における導体抵抗および接触抵抗の変動を少なくして、機械的および電気的により安定な接点を実現することができる。

本発明の一実施形態のクリーニング機能を有する接点装置が適用される携帯端末ユニット１を模式化して示す断面図である。 図１に示す可動側端子７付近の拡大断面図である。 可動側端子７の取付け構造を示す分解斜視図である。 支持体２５の構成を示す斜視図である。 接点装置の可動側端子７の動作を説明するための図であり、図５(1)は可動側端子７の支持体２５に非接触状態における動作を示し、図５(2)は可動側端子７の支持体２５に接触した状態における動作を示す。 本発明の他の実施形態のクリーニング機能を有する接点装置の可動側端子７ａを示す斜視図である。

図１は本発明の一実施形態のクリーニング機能を有する接点装置が適用される携帯端末ユニット１を模式化して示す断面図であり、図２は図１に示す可動側端子７付近の拡大断面図である。本実施形態の携帯端末ユニット１は、装置本体２と、装置本体２を着脱自在に嵌合可能な嵌合凹部３を有する基台４と、装置本体２の前記嵌合凹部３に嵌合する側の端部である下部２ａに設けられる固定側端子５と、嵌合凹部３から突出した（図２に実線で示す）突出位置Ｐ１と、突出位置Ｐ１よりも嵌合凹部３側へ退避した（図２において仮想線で示す）退避位置Ｐ３とにわたって変位自在に配置される可動接触部６を有する可動側端子７とを含んで構成される。

前記可動側端子７は、可動接触部６が突出位置Ｐ１から途中位置Ｐ２を経て退避位置Ｐ３へ変位する装着方向Ａに押圧されると、該可動接触部６は前記固定側端子５に接触した状態で、前記装着方向Ａに垂直な一方向Ｃへ第１距離Ｌ１だけ移動した後、前記一方向Ｃとは逆方向の他方向Ｄへ第２距離Ｌ２だけ移動することができるように構成される。

前記距離Ｌ１は、たとえば２〜５ｍｍであり、距離Ｌ２はたとえば０．３〜２ｍｍである。装置本体２は、たとえばＰＤＡ（Personal Digital Assistants）および携帯電話機などの携帯端末であり、基台４は装置本体２に内蔵される充電池（図示せず）を充電する充電装置としてのクレードルである。

装置本体２は、中空で略直方体状の合成樹脂製のケーシング８を有し、このケーシング８の底部９および底部９に連なる周壁１０の一部１０ａによって、前記嵌合凹部３に嵌合する下部２ａを構成する。底部９には、ケーシング８の内部空間に連通する透孔１１が形成され、透孔１１の周縁部の前記内部空間に臨む表面に、前記固定側端子５が設けられる。

固定側端子５は、矩形で板状の金属から成る。このような固定側端子５は、ケーシング８に一体的に形成されているボスなどにビス止めされて固定的に取付けられている。固定側端子５のケーシング８への固定的な取付け手法としては、前記ボスへのビス止めに限るものではなく、たとえば前記透孔１１の周縁部の内面に一体成形した嵌合溝部へ固定側端子５の周縁部を嵌合させることによって固定的に設けられてもよく、その他の手法で固定的に取付けられてもよい。

前記基台４は、前記嵌合凹部３を含む筐体１２と、筐体１２内に装備される配線基板１３とを有する。筐体１２は、合成樹脂製の中空の成型体からなり、底部１２ａ、背後壁部１２ｂ、前壁部１２ｃ、図１の左方である正面視で左右に配置される一対の側壁部１２ｄ、底部１２ａに平行な前方天板部１２ｅ、後方天板部１２ｆ、装置本体２を図１の右方である背後から支持する背受け部１２ｇ、前方天板部１２ｅの最も背受け部１２ｇ寄りの端部から底部１２ａに近接するにつれて前壁部１２ｃ側に傾斜し、背受け部１２ｇと平行な嵌合壁部１２ｈ、および嵌合壁部１２ｈの下端から背受け部１２ｇの下端にわたって背受け部１２ｇに垂直に延びる支持壁部１２ｉを有する。

図３は可動側端子７の取付け構造を示す分解斜視図である。前記可動側端子７は、一端部が前記可動接触部６に連なり、他端部が基台４に固定される第１脚部２１と、一端部が前記可動接触部６に連なり、他端部が第１脚部２１から離間した状態で変位自在な第２脚部２２とを有し、第２脚部２２の変位が制限された状態で前記可動接触部６が押圧されると、第１脚部２１は第２脚部２２に近接する方向Ｅに弾性変形する。

このような可動側端子７は、導電性を有する材料からなる。導電性を有する材料としては、たとえばベリリウム銅、リン青銅などの電気抵抗値が低いばね合金が用いられる。

前記第１脚部２１は、第２脚部２２に近接する側に凸に屈曲した屈曲部分２１ａと、屈曲部分２１ａと第１脚部２１の他端部との間に設けられるコイル状部分２１ｂとを有する。基台４には、前記コイル状部分２１ｂが装着される円柱状の取付け片２３が設けられる。取付け片２３は、その軸線方向一端部が基台４の底部１２ａに立設されるリブ２４に一体的に形成される。この取付け片２３の軸線は、底部１２ａと平行である。

コイル状部分２１ｂの端部は、配線基板１３にたとえば電源ラインとして形成された配線１３ａに半田付けされて接続され、配線基板１３上に構築される回路に電源電力を供給することができるように構成されている。

第２脚部２２は、一端部が可動接触部６に連なる一直線状に延びる直線状部分２２ａと、直線状部分２２ａの他端から前記第１脚部２１から離反する側にほぼ直角に屈曲して連なる屈曲部分２２ｂと、屈曲部分２２ｂの前記第１脚部２１から最も離れた部分から可動接触部６側にほぼ直角に屈曲して前記直線状部分２２ａとほぼ平行に延びる立上がり部分２２ｃとを有する。

基台４にはまた、可動接触部６が突出位置Ｐ１と退避位置Ｐ３との間の途中位置Ｐ２から退避位置Ｐ３に向かって変位するとき、第２脚部２２の他端部を装着方向Ａの押圧力に抗する側から支持する支持体２５が設けられる。

図４は、支持体２５の構成を示す斜視図である。図１〜図３をも参照して、前記支持体２５は、基台４の底部１２ａに立設される直方体状の第１部分２５ａ、四角錐台状の第２部分２５ｂ、第２部分２５ｂの上面に連なる直方体状の第３部分２５ｃ、および第３部分２５ｃの上面に連なり、第２部分２５ｂ上に突出する第４部分２５ｄを有する。

第２部分２５ｂには、装置本体２の嵌合凹部３への着脱方向に平行な装着方向Ａおよび引抜き方向Ｂに垂直な仮想一平面Ｓ１に対して第１脚部２１に臨む方向に角度θを成して傾斜する支持面２６が形成される。

このような角度θは、支持面２６によって装着方向Ａに装置本体２を嵌合凹部３に装着したとき、立上がり部分２２ｃと屈曲部分２２ｂとの交差部Ｍが接触して摺動し、第２脚部２２から第１脚部２１への反力によって、第１脚部２１が後述の図５(2)に示すように屈曲して、接触部が一方向Ｃに前進した後に、他方向Ｄに後退するように設定される。このような角度θとしては、たとえば０〜２５°に選ばれる。

図５は接点装置の可動側端子７の動作を説明するための図であり、図５(1)は支持体２５に非接触状態における可動側端子７の動作を示し、図５(2)は支持体２５に接触状態における可動側端子７の動作を示す。装置本体２を基台４の嵌合凹部３に装着すると、図５(1)に示すように、装置本体２の固定側端子５と基台４の可動側端子７とが突出位置Ｐ１で接触する。

さらに装置本体２を装着方向Ａに押圧すると、可動側端子７は、コイル状部分２１ｂを回転支点にして、固定側端子５の表面を滑りながら接触点を一方向Ｃに移動させる方向Ｃ１に回転すると、図５(2)に示すように、接触点が可動側端子７の第２脚部２２の交差部Ｍが支持体２５の支持面２６に接触する位置まで移動し、固定側端子５と充電端子ばね４の接触位置は途中位置Ｐ２となる。

さらに装置本体２が装着方向Ａに移動すると、可動側端子７はコイル状部分２１ｂを回転中心に回転するが、交差部Ｍと支持面２６とが接触しているために、可動側端子７は自然回転せず、支持体２５の支持面２６を滑りながら、他方向Ｄに戻る。このときの固定側端子５と可動側端子７の接触点は、固定側端子５の表面を滑りながら、装置本体２が退避位置Ｐ３で止まって装着動作が完了すると、接触点は距離Ｌ２だけ戻る。

このように、装置本体２を基台４に装着後、基台４の可動側端子７が装置本体２の固定側端子５に接触した時点から装着完了までに、可動側端子７と固定側端子５との接触点は、一方向Ｃへ移動するが、装着完了時点の直前で接触点を他方向Ｄへ少し戻すことにより、接触点がセルフクリーニングされた後の表面に可動側端子７の可動接触部６を接触させ、これによって可動接触部６を固定側端子５の汚れを除去した跡に常に接触点が来るようにして、より確実な電気的接点を実現することができる。

したがって、装置本体２を基台４に装着する毎に、可動側端子７の接触点がクリーニングされた清浄な表面に位置し、充電時の給電障害およびデータ送受信時の通信障害をなくすことができる。

以上のように本実施形態によれば、装置本体２を基台４の嵌合凹部３に装着すると、嵌合凹部３から突出位置Ｐ１に突出していた可動接触部６は、途中位置Ｐ２まで固定側端子５によって押圧される。このような可動接触部６への押圧力の作用によって、可動接触部６は固定側端子５に沿って一方向Ｃへ移動した後、移動方向が反転して他方向Ｄへ移動する。可動接触部６の一方向Ｃへの移動によって、固定側端子５に付着していた異物などによる汚れを可動接触部６の摺動によって除去した後、可動接触部６が他方向Ｄへ移動することによって、固定側端子５の異物が残着しない清浄な表面に可動側端子７の可動接触部６を接触させて、固定側端子５と可動側端子７との確実な電気的接触を達成し、いわゆるセルフクリーニング機能を実現して、固定側端子５に対する可動側端子７の接触位置への汚れの再付着を防止し、固定側端子５と可動側端子７との確実な電気的接続状態を得ることができる。

また、可動側端子７は、第１脚部２１と、第２脚部２２とを有する。第１脚部２１の一端部は、可動接触部６に連なり、第１脚部２１の他端部は基台４に固定される。また第２脚部２２の一端部は、可動接触部６に連なり、第２脚部２２の他端部は、第１脚部２１から離間した状態で変位自在とされる。装置本体２を基台４へ装着すると、第２脚部２２の変位が制限された状態で可動接触部６が固定側端子５によって押圧され、第１脚部２１は第２脚部２２に近接する方向に弾性変形し、これによって可動接触部６の移動方向を一方向Ｃから他方向Ｄへ反転させ、固定側端子５と可動側端子７との確実な電気的接続状態を得ることができる。このようにして、簡単な構成で、いわゆるセルフクリーニング機能を実現し、固定側端子５に対する可動側端子７の接触位置への汚れの再付着を防止することができる。

また、基台４に設けられる支持体２５によって、可動接触部６が突出位置Ｐ１と退避位置Ｐ３との間の途中位置Ｐ２から退避位置Ｐ３に向かって変位するとき、第２脚部２２の他端部が支持体２５の支持面２６に接触し、前記押圧力に抗する側から支持され、支持面２６からの反力を受ける。

このように第２脚部２２の変位が制限または阻止された状態で、可動接触部６が固定側端子５によって押圧されて途中位置Ｐ２から退避位置Ｐ３へ変位すると、第１脚部２１は第２脚部２２に近接する方向Ｅに弾性変形し、可動接触部６の移動方向を一方向Ｃから他方向Ｄへ反転させることができる。

このようにして、簡単な構成で、可動接触部６を一方向Ｃから他方向Ｄへ移動させて、いわゆるセルフクリーニング機能を実現し、固定側端子５に対する可動側端子７の接触位置への汚れの再付着を防止することができる。

また、第１脚部２１は屈曲部分２１ａとコイル状部分２１ｂとを有する。第１脚部２１は、第２脚部２２に近接する側に凸に屈曲する。またコイル状部分２１ｂは、屈曲部分２１ａと第１脚部２１の他端部との間に設けられる。

さらに基台４には、円柱状の取付け片２３が設けられ、この取付け片２３には前記コイル状部分２１ｂが装着され、基台４に可動側端子７の可動接触部６を安定に移動可能に保持し、固定側端子５と可動側端子７との摺動接触時における導体抵抗および接触抵抗の変動を少なくして、機械的および電気的により安定な接点装置を実現することができる。

図６は本発明の他の実施形態のクリーニング機能を有する接点装置の可動側端子７ａを示す斜視図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けて説明は省略する。

前述の実施形態では、金属の線材から成る捩りコイルばねによって可動側端子７が実現されたが、本発明の他の実施形態では、図６に示すように、金属製の帯状の板材から成る捩りばねによって可動側端子７ａが実現されてもよい。この場合、可動側端子７ａは、前述のコイル状部分２１ｂに代えて折曲げ部２１ｃを設け、配線基板１３または基台４の底部１２ａに設けられるボス部３０に配線３１に芯線に接続されたラグ３２ととともに、ビス３３によって固定し、配線３１と可動側端子７ａとが機械的および電気的に接続され、可動側端子７ａによる大きなばね反力が要求される部位に有利に実施することができる。

このような構成によってもまた、前述した図１〜図５の実施形態と同様な効果を達成し、セルフクリーニング機能を実現することができる。

１ 携帯端末ユニット
２ 装置本体
２ａ 下部
３ 嵌合凹部
４ 基台
５ 固定側端子
６ 可動接触部
７，７ａ 可動側端子
８ ケーシング
９ 底部
１０ 周壁
１１ 透孔
１２ 筐体
１３ 配線基板
２１ 第１脚部
２１ａ 屈曲部分
２１ｂ コイル状部分
２２ 第２脚部
２２ａ 直線状部分
２２ｂ 屈曲部分
２２ｃ 立上がり部分
２３ 取付け片
２４ リブ
２５ 支持体
２６ 支持面
Ａ 装着方向
Ｂ 引抜き方向
Ｃ 一方向
Ｄ 他方向
Ｅ 近接方向
Ｐ１ 突出位置
Ｐ２ 途中位置
Ｐ３ 退避位置
θ 角度

Claims (3)

1. 装置本体と、
   装置本体を着脱自在に嵌合可能な嵌合凹部を有する基台と、
   装置本体の端部に設けられる固定側端子と、
   導電性を有する材料からなる可動側端子であって、嵌合凹部から突出した突出位置と、突出位置よりも嵌合凹部側へ退避した退避位置とにわたって変位自在な可動接触部を有し、該可動接触部が、前記固定側端子によって突出位置から退避位置へ変位する方向への押圧力によって押圧されると、該可動接触部は、前記固定側端子に接触した状態で、該固定側端子に沿って一方向へ移動した後、前記一方向とは逆方向の他方向へ移動するように、前記基台に設けられる可動側端子とを含み、
   前記可動側端子は、一端部が前記可動接触部に連なり、他端部が基台に固定される第１脚部と、一端部が前記可動接触部に連なり、他端部が第１脚部から離間した状態で変位自在な第２脚部とを有し、第２脚部の変位が制限された状態で前記可動接触部が押圧されると、第１脚部は第２脚部に近接する方向に弾性変形することを特徴とするクリーニング機能を有する接点装置。
2. 基台は、可動接触部が突出位置と退避位置との間の途中位置から退避位置に向かって変位するとき、第２脚部の他端部を前記押圧力に抗する側から支持する支持体を有することを特徴とする請求項１に記載のクリーニング機能を有する接点装置。
3. 前記第１脚部は、第２脚部に近接する側に凸に屈曲した屈曲部分と、屈曲部分と第１脚部の他端部との間に設けられるコイル状部分とを有し、基台は、前記コイル状部分が装着される円柱状の取付け片を有することを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング機能を有する接点装置。

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