JP5972800B2 - 電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、複数のスプリングコンタクトプローブを備える電気コネクタに関する。

例えば医療現場で用いられる点滴装置等の医療機器において電気的接続を確保する電気コネクタには、薬剤等の液体が機器内部に侵入するのを防止する防水機能が求められる。下記特許文献１は、経肺投薬装置の回路基板とカートリッジとを電気的に接続する防滴コネクタを開示する。この防滴コネクタは、「ハウジング１の取付孔２内に圧入して嵌着固定される中空の胴体ピン１１と、この胴体ピン１１内に往復動可能に挿入される可動ピン１２と、これら胴体ピン１１の内底面と可動ピン１２の底面との間に介在されるコイルばね１７とを備え」（特許文献１の段落［００２０］）、可動ピン１２の側面の嵌合溝１６に防滴カバー２０（シリコーンゴム等）をきつく密嵌させた構造である（同文献段落［００２７］）。

一方、電気的接続に用いるコネクタにおいて、装着の際に、例えば、グランド、信号、電源の順に接続が行われるように構成することが知られている（下記特許文献２）。このようなコンタクトシーケンス機能を有する構成によれば、コネクタ接続前に回路内に残留していた電荷によりコネクタ接続時に急激な電流が発生することを防止できる。特許文献２では、コンタクトシーケンス機能を持たせるために、グランド、信号、電源の各コネクタの、相手方への突出長を相互に異ならせている。

特開２００７−１７３０７３号公報 特開平５−４０３７７号公報

複数のスプリングコンタクトプローブを備える電気コネクタにおいて、相手方への突出長を各スプリングコンタクトプローブ間で相互に異ならせてコンタクトシーケンス機能を持たせると、各スプリングコンタクトプローブに特許文献１のような防滴カバーを共通に設けた場合に、各スプリングコンタクトプローブのタイミングの異なる伸縮動作により防滴カバーが引っ張られて防水性が不十分になるという問題がある（必要に応じて図１１及び図１２で後述の比較例を参照）。また、各スプリングコンタクトプローブに非弾性カバー（樹脂板等）を共通に設けることを想定すると、各スプリングコンタクトプローブのタイミングの異なる伸縮動作に非弾性カバーが追従できず、非弾性カバーに過大な応力が加わったり非弾性カバーがスプリングコンタクトプローブの伸縮動作を妨げたりする問題が考えられる。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、複数のスプリングコンタクトプローブを所定の順序で接続する構成であるとともに各スプリングコンタクトプローブに共通のカバーを好適に設けることの可能な電気コネクタを提供することにある。

本発明のある態様は、電気コネクタである。この電気コネクタは、
複数のスプリングコンタクトプローブと、各スプリングコンタクトプローブを軸方向に移動可能に支持する支持体と、各スプリングコンタクトプローブの一端と接触可能に設けられた基板と、各スプリングコンタクトプローブの他端側の側面に共通に設けられたカバーとを備え、
各スプリングコンタクトプローブの前記他端の軸方向位置が相互に略同一であり、かつ各スプリングコンタクトプローブの伸長状態において、一部のスプリングコンタクトプローブの前記一端と他のスプリングコンタクトプローブの前記一端の前記基板からの距離が相互に異なる。

各スプリングコンタクトプローブは、前記一端側に位置する第１の導電部材と、前記他端側に位置する第２の導電部材と、前記第１及び第２の導電部材を相互に離間する方向に付勢する付勢手段とを有し、前記カバーが前記第２の導電部材の側面に設けられていてもよい。

前記一部のスプリングコンタクトプローブの前記一端が伸長状態で前記基板と接触し、前記他のスプリングコンタクトプローブの前記一端が伸長状態で前記基板から離間していてもよい。

前記一部のスプリングコンタクトプローブがグランド用であってもよい。

前記カバーが防水用の弾性部材であってもよい。

各スプリングコンタクトプローブの前記他端側の側面と前記カバーとに挟まれた水密封止部材を備えてもよい。

前記カバーに防水用の弾性部材が装着されていてもよい。

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。

本発明によれば、複数のスプリングコンタクトプローブを所定の順序で接続する構成であるとともに各スプリングコンタクトプローブに共通のカバーを好適に設けることの可能な電気コネクタを提供できる。

本発明の実施の形態１に係る電気コネクタ１の、伸長状態（非接続状態）の断面図。 図１に示す電気コネクタ１の、収縮状態（接続状態）の断面図。 図１に示す電気コネクタ１の分解斜視図。 図１に示す電気コネクタ１の斜視図。 本発明の実施の形態２に係る電気コネクタ２の、伸長状態（非接続状態）の断面図。 図５に示す電気コネクタ２の、収縮状態（接続状態）の断面図。 本発明の実施の形態３に係る電気コネクタ３の、伸長状態（非接続状態）の断面図。 図７に示す電気コネクタ３の、収縮状態（接続状態）の断面図。 本発明の実施の形態４に係る電気コネクタ４の、伸長状態（非接続状態）の断面図。 図９に示す電気コネクタ４の、収縮状態（接続状態）の断面図。 比較例に係る電気コネクタの、伸長状態（非接続状態）の断面図。 図１１に示す電気コネクタの、収縮状態（接続状態）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。

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気コネクタ１の、伸長状態（非接続状態）の断面図である。本図において、左側のグランド用スプリングコンタクトプローブ１０のみ導電性チューブ１１の内部を図示している。図２は、図１に示す電気コネクタ１の、収縮状態（接続状態）の断面図である。図３（Ａ）は、図１に示す電気コネクタ１の分解上方斜視図である。図３（Ｂ）は、同分解下方斜視図である。図４（Ａ）は、図１に示す電気コネクタ１の上方斜視図である。図４（Ｂ）は、同下方斜視図である。

電気コネクタ１は、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０と、信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０と、絶縁性の支持体３０と、基板４０と、絶縁性の弾性カバー５０と、絶縁性の蓋６０とを備える。グランド用スプリングコンタクトプローブ１０は、導電性チューブ１１と、導電性ピン１２と、付勢手段としてのスプリング１９とを有する。導電性ピン１２は第１の導電部材の例示であり、導電性チューブ１１は第２の導電部材の例示である。

導電性チューブ１１は、銅合金等の導電性金属体であり、相手方装置７０との接続用である（図２参照）。導電性ピン１２は、銅合金等の導電性金属体であり、基板４０との接続用である。なお、基板４０及び相手方装置７０の電極や導電パターンの図示は省略している。スプリング１９は、例えばピアノ線やステンレス線等の一般的な材質で形成されたコイルスプリングであり、導電性チューブ１１の内側に保持される。スプリング１９の一端は導電性チューブ１１の底面に当接し、他端は導電性ピン１２の末端の傾斜面１８を押圧し導電性ピン１２を突出方向に付勢する。導電性チューブ１１の末端はかしめ部１５となっている。導電性ピン１２の大径部１６がかしめ部１５に係止されることで、導電性チューブ１１からの導電性ピン１２の抜けが防止される。導電性ピン１２の小径部１７は、導電性チューブ１１のかしめ部１５から突出し、先端が基板４０上の不図示の電極と接触する。

グランド用スプリングコンタクトプローブ１０と信号用スプリングコンタクトプローブ２０は、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０の小径部１７が信号用スプリングコンタクトプローブ２０の小径部１７より長い点を除き同一構成である。グランド用スプリングコンタクトプローブ１０の小径部１７の先端は伸長状態で基板４０上の不図示の電極と接触する一方、信号用スプリングコンタクトプローブ２０の小径部１７の先端は伸長状態で前記電極と非接触である（グランド用スプリングコンタクトプローブ１０の小径部１７の先端と信号用スプリングコンタクトプローブ２０の小径部１７の先端は基板４０からの距離が相互に異なる）。

弾性カバー５０は、防水用の例えばシリコーンゴム等のゴムであり、導電性チューブ１１が挿入されて導電性チューブ１１の側面と密着する貫通穴５２を有し、導電性チューブ１１の凹溝１１ａに嵌り込んで弾接し、凹溝１１ａを水密封止する。弾性カバー５０は導電性チューブ１１の側面から鍔状に広がる。弾性カバー５０はグランド用スプリングコンタクトプローブ１０と信号用スプリングコンタクトプローブ２０に共通に設けられる。弾性カバー５０は、導電性チューブ１１の側面から所定距離だけ隔てた位置に、部分的に厚みが大きくなったリング状の凸部５１を両面に有する。凸部５１は全周に渡って支持体３０の上面と蓋６０とに挟まれて圧縮され、支持体３０と蓋６０との間が水密封止される。蓋６０は中央部が開口した枠形状である。

支持体３０は、例えば絶縁樹脂製であり、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０をそれぞれ軸方向に移動可能に支持する貫通穴３２を有する。支持体３０の上面３４の中央には凹部３１が設けられ、凹部３１の底面に貫通穴３２が開口する。貫通穴３２の内面には凸条３３が設けられる。凸条３３は、導電性チューブ１１の側面の凸条１４と係合して導電性チューブ１１の上方への抜けを防止し、また導電性チューブ１１の最大突出量を規定する。凸条３３は、さらに、導電性チューブ１１の側面の段部１３と係合して導電性チューブ１１の下方への抜けを防止し、また導電性チューブ１１の最大引込位置を規定する。支持体３０の底面には基板４０が取付け固定される。

図１に示すように、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０と信号用スプリングコンタクトプローブ２０は、導電性チューブ１１の凹溝１１ａに固定される弾性カバー５０から上方への突出量が相互に略同一である。すなわち、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の上端（相手方装置７０との接触部）の軸方向位置は相互に略同一である。コンタクトシーケンス機能は、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の下端（基板４０との接触部）の軸方向位置、すなわち基板４０から各スプリングコンタクトプローブの下端までの距離を相互に異ならせることで実現する。具体的には、図１に示す伸長状態から図２に示す収縮状態に移行する過程で、まず、相手方装置７０はグランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の上端とほぼ同時に接触する。このとき、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０の下端は既に基板４０と接触しているため、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０による基板４０と相手方装置７０との電気的接続が確立する。一方、信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の下端は基板４０から離間しているため、信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０による基板４０と相手方装置７０との接続はまだ確立されない。その後、相手方装置７０を基板４０に向けて押し付けていくと、信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の下端が基板４０と接触し、信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０による基板４０と相手方装置７０との電気的接続が確立する。

本実施の形態の電気コネクタによれば、図１に示す伸長状態から図２に示す収縮状態に移行する過程で各スプリングコンタクトプローブの上端は同じタイミングで下降するため、弾性カバー５０が不要に引っ張られることがない。これに対し、図１１に示す比較例のようにグランド用スプリングコンタクトプローブ８１０,８１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ８２０,８２０の上端の伸長状態での軸方向位置を異ならせることでコンタクトシーケンス機能を実現すると、図１２に示すように収縮時に弾性カバー５０がグランド用スプリングコンタクトプローブ８１０,８１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ８２０,８２０の間で引っ張られ、特に各スプリングコンタクトプローブを狭ピッチで配置する場合に防水性の確保が困難となる。本実施の形態の電気コネクタでは、各スプリングコンタクトプローブを狭ピッチで配置する場合も比較例に示すような問題を発生させずにコンタクトシーケンス機能を実現することができる。

実施の形態２
図５は、本発明の実施の形態２に係る電気コネクタ２の、伸長状態（非接続状態）の断面図である。図６は、図５に示す電気コネクタ２の、収縮状態（接続状態）の断面図である。本実施の形態の電気コネクタ２は、図１等に示した実施の形態１のものと異なり、実施の形態１の弾性カバー５０の代わりに、弾性カバー５０及び非弾性カバー６０を備えている。各スプリングコンタクトプローブの導電性チューブ１１の側面に、溝ではなく段部１１ｂを形成し、この段部１１ｂに設けた水密封止部材としてのＯリング６２を非弾性カバー６１で圧縮することで水密封止を行っている。非弾性カバー６１は例えば樹脂板である。なお、非弾性とは、ゴム等の弾性部材と比較して弾性変形しにくいことを示す。弾性カバー５０は、非弾性カバー６１の側面の凹溝６１ａに嵌り込んで弾接し、凹溝６１ａを水密封止する。実施の形態１では、伸長状態において、シリコーンゴム等のゴムからなる弾性カバー５０が信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の重量を支えていた。これに対し本実施の形態では、伸長状態において、ゴム等と比較して弾性変形しにくい非弾性カバー６１がＯリング６２を圧縮することで信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の重量を支えるため、実施の形態１と比較して信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の支持が強固になる。本実施の形態のその他の点は実施の形態１と同様であり、同様の効果を奏することができる。

実施の形態３
図７は、本発明の実施の形態３に係る電気コネクタ３の、伸長状態（非接続状態）の断面図である。図８は、図７に示す電気コネクタ３の、収縮状態（接続状態）の断面図である。本実施の形態の電気コネクタ３は、図１等に示した実施の形態１のものと異なり、弾性カバー５０及び蓋６０を設けず、樹脂板等の非弾性カバー６３をグランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の導電性チューブ１１の側面に例えば圧入により装着している。非弾性カバー６３の上面は支持体３０の上面３４と略同一平面上にあるとよい。本実施の形態は、実施の形態１のような防水機能は無いものの、非弾性カバー６３により防塵効果や外観性向上効果が得られる。

実施の形態４
図９は、本発明の実施の形態４に係る電気コネクタ４の、伸長状態（非接続状態）の断面図である。図１０は、図９に示す電気コネクタ４の、収縮状態（接続状態）の断面図である。本実施の形態の電気コネクタ４は、図７及び図８に示した実施の形態３のものと異なり、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の導電性チューブ１１の先端が基板４０と接触し、導電性ピン１２の先端が相手方装置７０と接触する。非弾性カバー６３は、導電性ピン１２の側面に例えば圧入により装着される。コンタクトシーケンス機能は、他の実施の形態では、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０と信号用スプリングコンタクトプローブ２０の各導電性ピン１２の小径部１７の長さを異ならせることで実現していたが、本実施の形態では、いずれの導電性ピン１２も同一長さとし、その代わりに導電性チューブ１１の長さを異ならせることで実現している。

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。

各実施の形態において、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０の下端が基板４０から離間してしていてもよい。この場合、グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０の下端の基板４０からの離間距離は、信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０の下端の基板４０からの離間距離より小さくすればよい。

グランド用スプリングコンタクトプローブ１０,１０及び信号用スプリングコンタクトプローブ２０,２０は、実施の形態の構造に限定されず、他の周知のスプリングコンタクトプローブを用いてもよい。

１〜４ 電気コネクタ、１０ グランド用スプリングコンタクトプローブ、１１ 導電性チューブ、１１ａ 凹溝、１２ 導電性ピン、１３ 段部、１４ 凸条、１５ かしめ部、１６ 大径部、１７ 小径部、１８ 傾斜面、１９ スプリング、２０ 信号用スプリングコンタクトプローブ、３０ 支持体、３１ 凹部、３２ 貫通穴、３３ 凸条、３４ 上面、４０ 基板、５０ 弾性カバー、５１ 凸部、５２ 貫通穴、６０ 蓋、６１ 非弾性カバー、６１ａ 凹溝、６２ Ｏリング、６３ 非弾性カバー、７０ 相手方装置

Claims (7)

1. 複数のスプリングコンタクトプローブと、各スプリングコンタクトプローブを軸方向に移動可能に支持する支持体と、各スプリングコンタクトプローブの一端と接触可能に設けられた基板と、各スプリングコンタクトプローブの他端側の側面に共通に設けられたカバーとを備え、
   各スプリングコンタクトプローブの前記他端の軸方向位置が相互に略同一であり、かつ各スプリングコンタクトプローブの伸長状態において、一部のスプリングコンタクトプローブの前記一端と他のスプリングコンタクトプローブの前記一端の前記基板からの距離が相互に異なる、電気コネクタ。
2. 各スプリングコンタクトプローブは、前記一端側に位置する第１の導電部材と、前記他端側に位置する第２の導電部材と、前記第１及び第２の導電部材を相互に離間する方向に付勢する付勢手段とを有し、前記カバーが前記第２の導電部材の側面に設けられている、請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記一部のスプリングコンタクトプローブの前記一端が伸長状態で前記基板と接触し、前記他のスプリングコンタクトプローブの前記一端が伸長状態で前記基板から離間している、請求項１又は２に記載の電気コネクタ。
4. 前記一部のスプリングコンタクトプローブがグランド用である請求項３に記載の電気コネクタ。
5. 前記カバーが防水用の弾性部材である請求項１から４のいずれか一項に記載の電気コネクタ。
6. 各スプリングコンタクトプローブの前記他端側の側面と前記カバーとに挟まれた水密封止部材を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の電気コネクタ。
7. 前記カバーに防水用の弾性部材が装着されている請求項６に記載の電気コネクタ。