JP6356125B2 - 接触要素 - Google Patents

Description

本発明は、外側導体と、外側導体の中に配設される中央導体とを有し、導体の各々が、端面で、コンポーネント、特にプリント回路基板との接触を行うことを意図したものである接触要素に関する。

この種の接触要素は例えば、ケーブルの形態の（同軸）導体をプリント回路基板の適切な接触点に接続するのに使用されうる。このような接触要素は、二つのプリント回路基板の導電性接続を意図したものでもある。

無線周波数信号のための伝送線路の一部としてこの種の接触要素が使用される場合には、外側および中央導体によりプリント回路基板の接触点に対して行われる接触により満たされなければならない特殊な要件が存在する。

その際、中央導体は通常、「ポゴピン」とも称されるバネ付勢接触ピンの形態を取る。この種のバネ付勢接触ピンは、スリーブと、接触用ヘッドを有するとともに一部が移動可能となるようにスリーブ内で案内されるロッドとを包含する。ロッドとスリーブとの間に支持されるコイルバネは、ロッドがその延出位置へバネ付勢されるようにする。バネ付勢によってロッドの接触用ヘッドは、常にプリント回路基板の接触点との確実接触状態になるとともに、公差のためにバネ付勢接触ピンと接触点との間に距離の差が存在する時でも適度な圧力が印加される。接触用ヘッドは通常、公差による接触点との垂直整合状態からのバネ付勢接触ピンの偏差を補正する半球形態である、つまり接触を行う接触用ヘッドのエリアは、常に実質上は同じサイズである。

通常は中央導体を同心状態で囲繞する外側導体は、多くの事例では接触用表面としても機能する環状の端面を有する。公差のため、外側導体がプリント回路基板の接触用表面との正確な垂直整合状態でない時には特に、これは不利である。接触用表面の片側が浮き上がると、外側導体の端面の比較的小さい部分のみにまだ存在している接触点との接触という結果を招く。この種の「非制御」接触は、無線周波数信号を伝送するのに当該の接触要素が使用される時には特に望ましくない。

上記の先行技術を出発点として、本発明の根底にある目的は、改良された一般的な種類の接触要素を特定することであった。特に、外側導体とプリント回路基板の関連の接触点との間の接触に関して、一般的な種類の接触要素が改良された。

この目的は、独立請求項１に規定の接触要素により達成される。有利な態様は従属請求項の主題を形成し、以下の本発明の説明から理解される。

外側導体と、外側導体の中に（好ましくは同軸に）配設される中央導体とを有する一般的な種類の接触要素であり、接触が行われるコンポーネント、特にプリント回路基板の接触点との接触を行う（少なくとも）一つの接触点を外側導体が長手軸上の端面の（少なくとも）一方に有する接触要素において、弾性的に取り付けられる接触点を有することにより本発明が前述の目的を達成する。

この事例では、好ましくは外側導体の本体に接続される接触用リングにより外側導体の端面が形成されるようにされうる。これは、接触点を弾性的に取り付ける手段の組み込みを単純化し、こうして本発明による接触要素の製造を単純化する。

外側導体の本体への接触用リングの接続を達成する単純な手法は、接触用リングの少なくとも一部分またはいくつかの部分が本体とキャップとの間に縁部で保持されるというものである。この事例では、例えば嵌入（圧入など）による、確実係合（バヨネットまたはネジ付きジョイントなど）による、および／または、接合または合着（はんだ付け、蝋着または溶接など）によるような、所望の手法でキャップが本体に接続されうる。

一態様では、接触用リングが（好ましくは穴開きディスクの形態の）波形リングの形態を取るようにされうる。この種の波形リングは周方向に起伏した形状のものであり、少なくとも一つ、好ましくは二つ以上の山部および谷部の組み合わせが形成される。その際、山部は例えば、プリント回路基板の接触点との接触を行う接触点として機能し、谷部は外側導体の本体との接触が行われることを保証する接触点として機能しうる。波形リングは好ましくは、例えば銅のような金属材料から形成される。こうして、接触点を弾性的に取り付ける手段が組み込まれるように材料の有利な弾性的性質を利用することも可能な導電性の接触用リングを、安価な手法で製作することが可能である。

さらに有利な態様では、好ましくは接触用リングの中心軸に向かって傾斜状態で延在する一つ以上の弾性舌部により、接触用リングの弾性的に取り付けられる好ましくは複数の接触点が形成されうる。弾性舌部は、好ましくはこの事例では接触用リングの本体に一体的に接続され、一つ（または少なくとも一つ）の接触点は、好ましくは弾性舌部（好ましくはその各々）の自由端部に設けられる。

一態様では、径方向内向きに延在するように弾性舌部が形成されるようにされうる。接触用リングの中心軸の周囲に円弧状に延在するように弾性舌部が形成されるという可能性も存在する。

好適である本発明による接触要素の態様では、接触用リング（の少なくとも一部）が金属フェルトから形成されるようにされうる。金属フェルトは、相互に絡み合わされた繊維による三次元構造であり、その少なくとも一部が導電性材料で構成される。その際に接触用リングにより示される弾性は、繊維の間の相対的可動性とともに繊維の弾性変形の結果である。金属フェルトの接触用リングの接触点は、繊維の部分により形成されうる。

好適なものとして説明される弾性取り付け接触点の複数またはすべての態様を本発明による接触要素の接触用リングが包含するという可能性も、もちろん存在する。例えば、波形リングの形態の接触用リングが、さらに弾性舌部を有するように形成されうる。また、おそらくは追加の弾性舌部を有する波形リングが、その下に位置する金属フェルトのもう一つの接触用リングと組み合わされうる。本発明による接触要素の接触用リングはゆえに、多層構造のものでもありうる。

図面に示された実施形態を参照することにより、本発明が以下で詳しく説明される。

本発明による接触要素の斜視図である。 図１に示された接触要素の分解図である。 図１および２に示された接触要素の長手断面図である。 図１乃至３に示された複数の接触要素のための接続器具とともにプリント回路基板を包含するシステムの分解図である。 図４に示されたシステムの平面図である。 図４および５に示されたシステムの側面図である。 図４乃至６に示されたシステムのプリント回路基板の下面図である。 図７に示されたプリント回路基板の断面図である。

図１乃至３は、本発明による接触要素１９の実施形態を示す。この接触要素の目的は、（同軸）ケーブル１をプリント回路基板２の関連の接触点に接続することである（図４乃至８参照）。この事例では、ケーブル１とプリント回路基板２との間で無線周波数信号が伝送される。

接触要素１９は、導電性材料、特に金属（銅および／または鋼など）の中央導体３を有し、この中央導体３はバネ付勢接触ピンの形態を取る。この中央導体は、長手軸の方向に延在する止まり穴を有するスリーブ４を包含する。この止まり穴に移動可能に取り付けられるのはロッド５であり、ロッド５の接触用ヘッドは、スリーブ４の止まり穴を越えて突出する。ロッド５は（コイル）バネ６によってスリーブ４に弾性的に取り付けられ、バネ６の予備付勢は、止まり穴の開放端部に向かってロッド５を押圧する。ロッド５の接触用ヘッドは、プリント回路基板２の関連の接触点との接触を行うことを意図した、湾曲状、特に半球状の接触用表面を有する。

中央導体３は、電気絶縁材料、特にプラスチック材料で製作された二つの絶縁体７の中の内部穴に保持される。ケーブル端部の近傍に配設される環状肩部８により、スリーブ４は、この事例ではケーブル端部に配設される絶縁体７に支持されるのに対して、接触用ヘッドの近傍にあるロッド５の環状突部９は、ケーブル端部に配設される絶縁体７との当接の結果としてスリーブ４からのロッド５のバネ付勢移動を制限する。

関連のケーブル１の中央導体への接触要素１９の中央導体３の接続は、差し込み接続を介して行われる。この目的のため、スリーブ４の後端部は、長手方向に延在する一つ以上のスロットを有するブシュ１０の形態を取り、ケーブル１の中央導体の雄型コネクタがここへ差し込まれる。

中央導体３を収容する絶縁体７は、外側導体の内部穴に保持される。この結果、中央導体３と外側導体とは（長手軸上の）同軸位置にある。多部材による外側導体は、実質上は円筒形態であるとともに同じく実質上は円筒形態である本体の第２部品１２にネジ結合される本体の第１部品１１を包含する。この目的のため、本体の第１部品１１は、本体の第２部品１２の内ネジ山にネジ結合される外ネジ山を形成する。

（導電性材料製の）はんだ付けブシュ１３が本体の第２部品１２のケーブル端部へ挿入され、嵌入によりここに固定される。はんだ付けブシュ１３と本体の第２部品１２とは異なる材料から成りうる。はんだ付けブシュ１３の収容開口部へ挿入されることで導電性接続を行うケーブル１の外側導体は、はんだ付けブシュ１３にはんだ付けされてケーブル１を定位置に固定する。

本体の第２部品１２は、図４乃至８に示されて後の箇所で詳しく説明される接続器具に接触要素１９を正確に配置するように機能するバネ１４により、外側が囲繞される。

プリント回路基板２の接触点との接触を行うことを意図した長手軸上での外側導体の前端面は、波形リングの形態の接触用リング２８により形成され、このリングは周方向に起伏した形状のものである。この事例では合計三つの山部および谷部が形成され、谷部は外側導体の本体の第１部品１１の端面に当接するのに対して、接触点として作用する山部はプリント回路基板２の接触点との接触を行うことを目的とする。谷部の各々の領域で、接触用リング２８は径方向外向きである舌部１５も有する。舌部１５は、本体の第１部品１１と嵌入によりこれに接続されるキャップ１６との間に形成される間隙の定位置に確実係合状態で固定される。舌部１５は好ましくは、この事例では本体の第１部品１１とキャップ１６との間に実質上は挟持されず、こうして外側導体の本体に波形リング２８が回転可能に締結される。波形リング２８によりプリント回路基板２の接触点との接触が行われる場合には、波形リングが多かれ少なかれ変形され、例えば銅から形成される波形リング２８の弾性的性質ゆえに、山部の形態の接触点がバネ付勢される結果となる。この事例では接触点が個別に変形され、その結果、プリント回路基板の接触点と波形リング２８との間の不均一な間隔について補正が行われ、これは特に、接触要素１９の長手軸がプリント回路基板２の接触点と垂直方向に正確に整合されていないことにより生じるものである。このような配置ミスにも関わらず、バネ付勢は、波形リング２８のすべての接触点がプリント回路基板２の関連の接触点との持続的な接触を行うことを保証する。

図１乃至３に示された接触要素１９の事例では波形リング２８の代わりに使用されうる接触用リング２８の代替的実施形態としては、以下のものがある。

第１および第２実施形態の接触用リング２８の事例では、接触用リング２８の平坦で環状の本体と一体的に形成される弾性舌部により接触点が形成される。第１実施形態では径方向内向きであって第２実施形態では接触用リング２８の中心軸の周囲に円弧状に配設される接触用舌部は、この事例では中心軸に向かって若干傾斜した状態で延在するように配設される。その結果、弾性舌部により形成される接触点は、（接触要素１９の長手軸により規定される方向に）本体から規定の距離にある。プリント回路基板２の接触点との接触状態にある時には、こうして接触要素１９のケーブル端部の方向にバネ付勢状態で個別に撓曲できる。こうして、特に、正確には相互に平行に整列されていないことによる接触用リング２８の本体からのプリント回路基板２の接触点の不均一な間隔について、補正が行われることが可能である。このような配置ミスにも関わらず、バネ付勢は、接触要素１９のすべての接触点がプリント回路基板２の関連の接触点との持続的な接触を行うことを保証する。

第３実施形態では、接触用リング２８は金属フェルトから形成される、つまり相互にランダムに絡み合わされた多数の金属繊維（線）を包含する。複数の繊維は、個々の繊維の弾性変形およびその間での繊維の相対的移動により、プリント回路基板２の接触点との接触が行われる場合に弾性的に撓曲できる一つ以上の接触点を形成する。この接触用リング２８の実施形態も持続的な接触を可能にし、こうしてケーブル１とプリント回路基板２との間での無線周波数信号の確実な伝送を可能にする。

図４乃至８は、例えば図１乃至３に示されているような複数の接触要素１９がプリント回路基板２に接続されうるようにするための接続器具を示す。

接続器具は、下部２０と上部２１とを有するハウジングを包含する。ハウジングの下部２０は接触要素１９の数に対応するいくつかの貫通孔を有し、貫通孔の各々に接触要素１９が挿入される。プリント回路基板２にすぐ隣接するハウジングの下部２０の外面の領域（この面は接触用端部にある）では、貫通孔の直径を縮小する環状肩部が貫通孔の各々の中に設けられる。貫通孔に収容される接触要素１９の接触用端部が支持されるのは、これらの肩部である。肩部により貫通孔に設けられる直径は、この事例では、端面で接触要素１９の外側導体に形成される接触点がハウジングの下部を通ってこれを越えて突出するのに充分なほど大きい。

ハウジングの上部２１は、接触要素１９のケーブル端部を囲繞する。ハウジングの上部２１の内側に配設されるのは、ハウジングの下部２０と実質上は同じ外寸のものであって、同様に接触要素１９の一つの外側導体のケーブル端部が各々に挿入される複数の貫通孔も有する嵌合支持体２２である。貫通孔の直径は、この事例では接触要素１９のケーブル端部の外径より若干だけ大きく、こうして接触要素１９の外側導体の本体の第２部品１２へ挿入されるバネ１４のケーブル端部が、嵌合支持体２２に支持される。接触要素１９の外側導体の本体の第２部品１２の環状肩部にバネ１４の前部が支持されることに加えて、接続器具が組立状態にある時には、ハウジングの下部２０の貫通孔の肩部に接触要素１９が押圧されるためのバネ付勢が得られる。特にこれが保証することが意図されているのは、接触要素１９の外側導体の接触点によるプリント回路基板２の関連の接触点との良好な接触である。

ハウジングの下部２０と嵌合支持体２２とハウジングの上部２１との間の接続は、所望の手法で行われうる。好適であるのは、例えば係止接続により形成されうる解除可能な接続である。

ハウジングの下部２０の長手方向両側の各々に締結されるのは、弾性で好ましくは金属の材料（鋼など）の二つの係止用舌部２３である。係止用舌部２３はハウジングの下部２０の接触用端部を越えて突出することで、プリント回路基板２の貫通孔２４へ突出する。係止用舌部２３の各々は、プリント回路基板２の関連の貫通孔２４の縁部の後方に嵌着する少なくとも一つの突部を形成し、こうして接続器具とプリント回路基板２との間で係止接続が行われる。

特に図８から理解されうるように、プリント回路基板２の貫通孔２４は段状の形態である。段部（二つが示されているが三つ以上が有利に設けられうる）の各々は、接続器具の関連の係止用舌部２３の突部が後方に嵌着できる縁部を形成する。プリント回路基板２の接触側に位置する表面からの距離が異なる貫通孔２４の段部は、特に接続器具のコンポーネント部品の間の公差のため、寸法に比較的大きな差がある時でも、プリント回路基板２に容易かつ確実に接続器具が接続されることを可能にする。

接続器具のハウジングの下部２０は、接触要素１９のための貫通孔の隣に配設されるとともに、―これと同じく―直径を縮小するようにハウジングの下部２０の接触用端部に環状肩部を有する二つの追加貫通孔も有する。これら二つの貫通孔の各々は、好ましくは金属から形成されるネジ付きスリーブ２５を収容する。締結ネジ２６の外ネジ山は（内ネジ山を有する）これらのネジ付きスリーブ２５の各々にネジ結合されうる。その際、締結ネジ２６はプリント回路基板２の追加貫通孔２７から突出して、プリント回路基板２の接触側とは反対側に支持される。こうして、持続的な確実締結のための特殊な要件がある時には特に、接続器具をプリント回路基板２にネジ結合するという選択肢が得られる。締結ネジのヘッドは相対的に大きな直径のものであり、―選択肢として―ネジ接続が手動で締結および解除されることを可能にするローレットを縁部に備えて設けられる。

接続器具およびプリント回路基板２のコンポーネントのサイズと、バネ６，１４および接触要素１９の弾性的に作用する接触用リング２８のバネ定数の設計とは、接続器具のハウジングの下部２０の接触用端部がプリント回路基板２の隣接表面に直接当接しないような手法で好ましくは選択される。それよりも、小さな間隙が残されるべきである。さもなければ、ハウジングの下部２０がプリント回路基板２に当接するという事実は、個々またはすべての接触要素１９の中央および／または外側導体（または言い換えると接触用リング２８により形成される接触点）が規定のバネ付勢接触を行うことを妨げるかもしれない。

Claims (5)

1. 外側導体と、前記外側導体の中に配設される中央導体（３）とを有し、前記外側導体が、接触が行われるコンポーネントの接触点との接触を行う少なくとも一つの接触点を長手軸上の端面の一方に有し、前記接触点が弾性的に取り付けられる接触要素（１９）であって、前記外側導体の本体に接続され、前記本体とキャップ（１６）との間に縁部で保持され、前記外側導体の前記本体に回転可能に取り付けられる、波形リングの形態の接触用リング（２８）により、前記端面が形成されることを特徴とする、接触要素（１９）。
2. 前記接触用リング（２８）が弾性舌部を有することを特徴とする、請求項１に記載の接触要素（１９）。
3. 径方向内向きに延在するように前記弾性舌部が形成されることを特徴とする、請求項２に記載の接触要素（１９）。
4. 前記接触用リング（２８）の中心軸の周囲に円弧状に延在するように前記弾性舌部が形成されることを特徴とする、請求項２に記載の接触要素（１９）。
5. 前記接触用リング（２８）が金属フェルトから形成されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の接触要素（１９）。

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