JP7357448B2 - 電気中継体ユニット - Google Patents

Description

本発明は、電気コネクタと接続対象とを電気的に接続する電気中継体に関する。

この種の電気中継体は、電気コネクタ組立体に用いられる中間コネクタとして特許文献１に開示されている。この特許文献１の中間コネクタは、ハウジング内に配置された２つの導電端子を有し、いずれの導電端子も、一端側の円柱状の第一接触部、他端側の円柱状の第二接触部を連結部により連結した形態をなしている。第一接触部の軸線と第二接触部の軸線とは直交した位置関係にあり、連結部は金属製帯板状でその板厚方向に屈曲された形状をなし、軸線同士が直交する第一接触部と第二接触部とを連結している。第一接触部が接続される相手方の第一取付コネクタは一つの回路基板に取り付けられており、第二接触部が接続される相手方の第二取付コネクタは他の回路基板に取りつけられている。

第一取付コネクタと第二取付コネクタのそれぞれは、ハウジングに形成された保持孔内に弾性筒状部材を保持している。該弾性筒状部材は、導電端子の第一あるいは第二接触部を軸線方向に受け入れる筒状をなし、軸線方向端部を除いて、軸線方向に延びるスリットが周方向に多数分布して形成されていて、軸線方向中間部が縮径された環状くびれ部を有している。

第一取付コネクタの弾性筒状部材へ第一接触部が挿入され、第二取付部材の弾性筒状部材へ第二接触部材へ第二接触部材が挿入されると、それぞれの弾性筒状部材は環状くびれ部が第一接触部あるいは第二接触部により弾性をもって拡径し、第一接触部あるいは第二接触部との間に接圧を生じるとともに、それぞれの軸線に対する第一接触部あるいは第二接触部の傾きをも上記環状くびれ部を支点として可能とし、フローティング特性をもたらしている。

特開２０１４－１２０３７７

特許文献１では、中間コネクタの導電端子に設けられた第一接触部、第二接触部は、それぞれの軸線まわりに第一取付コネクタ、第二取付コネクタとの間で相対的に回転できるとともに、上記フローティング特性のもとで、その軸線に対する傾きが許容されるが、その傾きの許容量は小さい。この傾きは、弾性筒状部材が半径方向で弾性変形可能な状態のもとで、環状くびれ部、すなわち最小内径部を支点として第一接触部、あるいは第二接触部を支持しているが故にこの支点を中心とした傾きが可能となっているのであり、弾性変形可能量以内での傾きとなる。その結果、許容傾き角は小さく、中間コネクタと第一、第二取付コネクタの取付誤差程度に対しては対応できるが、例えば取付位置の変更等には対応できない。

本発明は、かかる事情に鑑み、接触部材に対する接続部材の大きな傾きを許容できる電気中継体を提供することを課題とする。

本発明に係る電気中継体は、１つの軸線方向に延びる柱状をなす金属製の接触部材と、該接触部材と電気的に導通して連結される金属製の接続部材とを有し、接触部材が該接触部材の軸線方向で相手コネクタに挿入接続され、接続部材が該接続部材の接続対象に接続される。

かかる電気中継体において、本発明では、接触部材は、一端側が相手コネクタに対し該接触部材の軸線まわりに相対回転可能な円柱状をなし、接触部材の他端側と接続部材の一端側とで互に相対的に揺動可能な揺動構造をなしており、上記揺動構造は、上記接触部材の軸線と上記接続部材の一端側から他端側へ向かう軸線とに直交する他の軸線まわりに接触部材と接続部材とを相対的に揺動可能に接触部材と接続部材とが支持し合う構造であることを特徴としている。

このような構成の本発明によれば、接触部材の一端側が円柱状なので、該接触部材が相手コネクタに挿入接続された状態で該接触部材の軸線まわりに回転可能なことに加え、接触部材と接続部材の連結部が他の軸線まわり揺動可能なので、計２つの軸線まわりの自由度が得られる。したがって、接触部材そして接続部材の大きい範囲での位置そして方向変更が可能な状態のもとで、上記相手コネクタと上記接続対象とが、この電気中継体で中継される。

本発明において、上記揺動構造は、上記接触部材の他端側に設けられた環板部と上記接続部材の一端側に設けられた他の環板部とを、上記他の軸線に延びる連結部材で揺動可能に連結しているようにすることができる。

こうすることで、簡単な構造で、２つの環板部を連結部材で上記他の軸線まわりに揺動可能に支持でき、該他の軸線方向でも小型化できる。

本発明において、上記接続部材は、電気中継体を用いる機器の設計条件に応じて、該接続部材の一端側から他端側へ延びる部分が柱状部材、可撓なケーブル部材の少なくとも一方を含んでいるようにすることができる。

また、本発明において、電気中継体を用いる機器での設計条件に自由度があるときには、上記接触部材と接続部材とが同一形態をなしているようにすることができる。

こうすることで電気中継体を形成する部品の種類を少なくすることができ、部品の管理、生産コストの低減において改善がなされる。

本発明において、接触部材と接続部材のうち、少なくとも接触部材がハウジングで保持されているようにすることができる。こうすることで、電気中継体の保護がなされ、また、接触部材の相手コネクタへの接続作業や接続部材の接続対象への接続作業が安全かつ簡単に行える。

本発明は、以上のように、電気中継体は接触部材と接続部材とが連結され、接触部材の軸線そして接続部材の軸線と直交する他の軸線まわりに揺動可能な構造となっているので、一端側を円柱状とする接触部材がその軸線まわりに相手コネクタに対し回転可能なことに加え、接続部材が上記他の軸線まわりに接触部材に対し相対的に揺動可能となり、接触部材に対する接続部材の大きな傾きが許容され、２つの軸線まわりに大きな自由度を得られ、その結果、接触部材と接続部材の位置と方向について大きく変更が可能で、電気中継体を用いた周辺の設計の自由度を大いに向上させる。

本発明の一実施形態としての電気中継体を対をなすようにしてハウジングで保持した状態で、相手コネクタと共に外観を示す斜視図である。 図１における１つの電気中継体の各部材を分離して示す斜視図である。 図２の各部材を組み立てた１つの電気中継体について接続部材の揺動の様子を示す斜視図である。 図３の電気中継体を接続部材の軸線方向で見た図である。 図１の電気中継体及びハウジングと相手コネクタの断面図であり、図５（Ａ）は相手コネクタとの嵌合接続前、図５（Ｂ）は嵌合接続後を示す。 本発明の他の実施形態の電気中継体を示す斜視図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての電気中継体１０と、該電気中継体１０の一方の接続対象とする相手コネクタ６０との接続前の状態でそれらの外観を示す斜視図である。なお、図１において電気中継体１０の他方の接続対象の図示は省略されている。

図１に示される電気中継体１０は、ハウジング５０により支持されており、相手コネクタ６０における相手ハウジング７０で支持されている接触子としての弾性筒状部材６１に接続される。

ハウジング５０には、対をなす２つの電気中継体１０が並設支持されており、並設された両電気中継体１０は、同一形態に作られており、図１では互の対向方向で対称形態をなすように配置されている。

電気中継体１０は、各部材を分離して示す図２に見られるように、一方の接続対象たる相手コネクタ６０に一端側で電気的に接続される接触部材２０と、図示しない他方の接続対象に電気的に接続される接続部材３０と、両者を回転可能に連結するリベット状の連結部材４０とを有し、図２に示される上記接触部材２０の他端側と、接続部材３０の一端側と、さらに連結部材４０とで揺動構造Ｓを形成している。

接触部材２０は、帯状部分を有する金属板部材を加工して作られており、帯状部分をその長手方向を軸線として円筒状に丸めた形状の円柱部２１と、該円柱部２１の上端で該円柱部２１に対し半径外方に並んで突出する一対の係止片２２と、上記円柱部２１から上記軸線方向に延びその軸線方向に直径をもつ環板部２３とを有している。上記円柱部２１は、下端部で若干縮径され、相手コネクタ６０の弾性筒状部材６１内に接圧をもって容易に進入できるようになっている。一対の係止片２２は、ハウジング５０へ接触部材２０がその軸線方向に挿入組立てされた際にハウジング５０の係止段部に当接して該接触部材２０の軸線方向位置を定める。環板部２３は、後述の連結部材４０の柱部４２が貫通する孔部２３Ａが形成されている。

接続部材３０は、図示しない他方の接続対象に結線されるケーブル３１と、該ケーブル３１の外皮３１Ａが先端部で除去されて露呈する芯線３１Ｂにクランプされている金具３２とを有している。該金具３２は、金属板を加工して作られており、上記芯線３１Ｂにクランプされるクランプ部３３と、該クランプ部３３から延出して設けられた環板部３４とを有している。

上記クランプ部３３は、ケーブル３１の軸線に直角な断面形状がＣ字状片をなしていて、その先端同士を近づけるように圧潰されることで、該クランプ部３３の先端がケーブル３１の芯線３１Ｂをクランプするようになっている。該クランプ部３３から延出する環板部３４は、上記接触部材２０の環板部２３とほぼ同一の外径を有し、また接触部材２０の環板部２３の孔部２３Ａとほぼ同一内径の孔部３４Ａを形成している。

連結部材４０は、本実施形態では、金属製リベットとして形成されており、円板状の頭部４１と柱部４２とを有している。該柱部４２は、上記接触部材２０の環板部２３に形成された孔部２３Ａと、接続部材３０の環板部３４に形成された孔部３４Ａよりも若干小さい外径を有している。この連結部材４０は、本実施形態では、上記柱部４２よりも若干大きい内径の孔部４３Ａをもつ円錐円板状の皿ばね４３とともに用いられる。

上記連結部材４０は、該連結部材４０の柱部４２が、皿ばね４３の孔部４３Ａ、接続部材３０の環板部３４の孔部３４Ａ、接触部材２０の環板部２３の孔部２３Ａに順次貫通された後、図４に見られるごとくこの柱部４２の先端（図４にて左端）が圧潰されることで、接続部材３０が接触部材２０に対して柱部４２まわりに揺動自在とするように接続部材３０と接触部材２０の間の揺動構造Ｓを形成する。その際、皿ばね４３は圧縮状態となり、その圧縮弾性力によって接続部材３０の環板部３４と接触部材２０の環板部２３との間に接圧をもたらす。

ハウジング５０は、電気絶縁材で作られていて、図２の各部材を連結組立てして得られる電気中継体１０を２つ保持している。その際、この２つの電気中継体１０は、既述したように、図１に見られるように互に対称形態をなす姿勢で配置され並設されている。この２つの電気中継体１０は、この２つの電気中継体１０の対向方向で、互の係止片２２が離間する方向に向いて位置している。

上記ハウジング５０は、図１に見られるように、略立方体外形を有していて、上部に突出して設けられた区画突部５１の両側のそれぞれに電気中継体１０が位置するように該電気中継体１０を支持する。このハウジング５０は、図５（Ａ）に見られるように、上部と下部に凹部５２Ａ，５２Ｂが形成され、両凹部５２Ａ，５２Ｂの間の厚い中間壁５３に接触部材２０の円柱部２１が挿入支持される支持孔５３Ａを有している。

図５において表われていないが、上記中間壁５３には、円柱部２１が所定位置まで挿入されると、該円柱部２１から突出する既述の一対の係止片２２が当接する係止段部が図５にて紙面に対し直角方向で上記支持孔５３Ａの上部と連結して形成されている。かかる支持孔５３Ａ、係止段部は２つの電気中継体１０のそれぞれに対応して、対称形態をなしている。

上記ハウジング５０の下部に形成された凹部５２Ｂは、後述の相手コネクタ６０のハウジング７０に形成された後述の嵌合突部７２Ａを受け入れる形態をなしている。

このようなハウジング５０に２つの電気中継体１０を支持している場合、一回の操作で両電気中継体１０を相手コネクタ６０と嵌合接続させることが可能であるが、本発明では、ハウジング５０は必須ではなく、ハウジング５０に支持されていない２つの電気中継体１０を個別に相手コネクタ６０に接続させることもできる。

次に、相手コネクタ６０は、図１に見られるように、端子としての金属製の弾性筒状部材６１と、該弾性筒状部材６１を支持する電気絶縁材製の相手ハウジング７０と、該相手ハウジング７０に支持されていて回路基板（図示せず）に固定取付けされる取付金具８０とを有している。

弾性筒状部材６１は、比較的薄い金属板に細いスリットを間隔をもって平行に複数形成したスリット付帯状板を半加工部材として得た後、該スリットの長手方向を軸線方向とするようにして、該スリット付帯状版を円筒形に丸めて周方向端部同士を接合した後に、この円筒体を軸線方向中央位置で直径を小さくするように縮径加工を施して得られる。かくして得られた弾性筒状部材６１は、図５（Ａ），（Ｂ）に見られるごとく、周方向の複数位置に軸線方向に延びる複数のスリット６１Ａが形成され、軸線方向両端にはスリット不在の環状端部６１Ｂを有し、スリット６１Ａが形成されている軸線方向範囲では該スリット６１Ａの存在により半径方向で弾性を有しているとともに同方向の略中央位置で縮径部６１Ｃが形成されている。該縮径部６１Ｃの内径は、外力を受けない自由状態で、上記接触部材２０の円柱部２１の外径より若干小さく、該縮径部６１Ｃ内に該円柱部２１が挿入されたときに、該縮径部６１Ｃは円柱部２１により半径外方に圧せられて弾性拡径し、円柱部２１との間に接圧を生ずるとともに、該円柱部２１を支持する。該円柱部２１は、この縮径部６１Ｃと、軸線方向で狭い範囲で接触しているだけであり、弾性筒状部材６１内で軸線まわりに回転可能であるとともにこの縮径部６１Ｃを支点として若干ではあるが傾斜可能である。

上記弾性筒状部材６１は、図示されていないが、回路基板に電気的に接続される接続脚を一体に有し、あるいは別体の接続脚と導通している。

相手コネクタ６０における相手ハウジング７０は、上記接触部材２０を収めるハウジング５０の下部に形成された凹部５２Ｂに嵌合する嵌合突部７２Ａが設けられた上ハウジング７２と、これに組立てられる２つの下ハウジング７３とを有している。

上ハウジング７２は、図１に見られるように、略直方体外形の嵌合突部７２Ａと、該嵌合突部７２Ａの下部から周囲に張り出すフランジ部７２Ｂとを有し、上記嵌合突部７２Ａの側面には、位置決め突部７２Ａ－１が側方に突出して設けられている。

上記フランジ部７２Ｂは、上記ハウジング５０の凹部５２Ｂに進入する際、その該ハウジング５０の底面に当接して進入所定位置を決め、位置決め突部７２Ａ－１は上記ハウジング５０の側壁に形成された位置決め凹部５４（図１参照）に嵌入して位置決めに供するとともに、相手ハウジング７０の回路基板への取付けのための取付金具８０を保持している。図１に見られるように、該取付金具８０は上記位置決め突部７２Ａ－１に形成されたスリット７２Ａ－２へ上方から圧入取付けされる板状部材をなし、該取付金具８０の下端側が上記位置決め突部７２Ａ－１の下面から下方に突出している。

上記上ハウジング７２は、嵌合突部７２Ａに上記２つの電気中継体１０のそれぞれの接触部材２１に対応した貫通孔７４が２ヶ所で上下に貫通して形成されている。各貫通孔７４は、図５にみられるように下方から上記弾性筒状部材６１を収めた後述の下ハウジング７３が挿入されるに好適な孔径、孔長となっており上部には下ハウジング７３の上方位置を規制するための上段部７４Ａが設けられている。

図５（Ａ）に見られるように、各貫通孔７４に挿入される下ハウジング７３は有底筒体をなし、上方に開口する端子孔７３Ａが形成されており、該端子孔７３Ａには上方から端子としての上記弾性筒状部材６１が収められている。該下ハウジング７３の外周面には、上記貫通孔７４へ該下ハウジング７３の上半部を挿入したときにその挿入位置を定める環状突部７３Ｂが設けられており、該環状突部７３Ｂが上記上ハウジング７２の下面に当接し、下ハウジング７３の上半部の上記貫通孔７４への挿入位置が決まる。したがって、上記下ハウジング７３の下半部、すなわち、環状突部７３Ｂよりも下方の部分は、上記上ハウジング７２よりも下方に突出して位置する。

かかる下ハウジング７３は、各端子孔７３Ａ内に弾性筒状部材６１を収めた状態で、該下ハウジング７３の上半部が対応する上記貫通孔７４へ挿入されることで上ハウジング７２と一体的に組まれ、相手コネクタ６０が形成される。

この相手コネクタ６０は、回路基板（図示せず）上に配置される。回路基板には、上記下ハウジング７３の進入を許容する孔部（図示せず）と、上記上ハウジング７２に取付けられた取付金具８０の下端部の進入を許容するスリット（図示せず）が形成されていて、上記下ハウジング７３が回路基板の孔部に進入し、取付金具８０の下端部がスリットに進入した状態で、該取付金具８０の下端部が回路基板の対応部へ半田固定されることで、相手コネクタ６０は回路基板の所定位置に固定される。

かかる電気中継体１０は、次の要領で使用され作動する。図１に図示の本実施形態では、電気中継体１０は２つが対をなしてハウジング５０に支持されてユニット化された状態で並設されて用いられる。図１に見られるように２つの電気中継体１０は、対向方向で対称な姿勢でハウジング５０により支持されており、使用に際しては、該ハウジング５０で支持された状態で、相手コネクタ６０の直上位置にもたらされ、そのまま降下されて該ハウジング５０の下部に形成された凹部５２Ｂ内へ、相手コネクタ６０の相手ハウジング７０における上ハウジング７２の嵌合突部７２Ａを嵌合して収める。

相手コネクタ６０の上記嵌合突部７２Ａが上記ハウジング５０の凹部５２Ｂに収まると、該ハウジング５０から下方へ突出している電気中継体１０の接触部材２１が相手コネクタ６０の弾性筒状部材６１内へ進入する。上記接触部材２１は円柱状をなし上記弾性筒状部材６１の縮径部６１Ｃよりも若干大径なので、該縮径部６１の内径を拡げるようになり弾性的に接圧をもった状態で、軸線まわりに回転可能であり、さらには、縮径部６１を支点として若干ながら傾斜、そして半径方向変位も可能となる。

上記接触部材２１に揺動自在に連結されている接続部材３０は、上記ハウジング５０と相手コネクタ６０との嵌合の後、もしくはその前に接続対象（図示せず）に接続される。

上記接続部材３０と接触部材２０とは連結部材４０により連結されていて揺動構造Ｓを形成していて、図３の二点鎖線で示されるごとく、接続部材３０は連結部材４０の軸線まわりで接触部材２０に対して揺動可能であり、該接触部材２０に対する接続部材３０の大きな傾きが許容されている。しかも、上述のごとく、接触部材２０がその軸線まわりに回転可能であるので、接続部材３０は、上記連結部材４０の軸線まわりそして接触部材２０の軸線まわりで大きく自由度をもって方向を変えられ、したがって、接続部材３０の接続対象の位置が定まっていなくとも、その位置に対して追従が可能となる。

本実施形態では、接続部材３０は、図１ないし図５のごとく、ケーブル３１とこのケーブル３１の芯線にクランプされる金具３２とによって構成することに限定されず、接触部材２０と同一構造とすることも可能である。図６では、接触部材２０と、接続部材３０とを同一構造として連結部材４０にて揺動自在に連結している。図６では、接続部材３０に、図２における接続部材３０と共通部位には同一符号を付し、図２における接触部材２０と共通部位には新たに、円柱部に対し「３５」を、係止片に対し「３６」を付してある。この図６のごとく、接触部材２０と接続部材３０とを同一構造とすれば、電気中継体１０の部品の共通化により構成が簡単となる。

本発明は、図１や図５で示したように電気中継体をハウジングにより支持した状態で用いることに限定されず、ハウジングなしで直接に相手コネクタに接続して使用することも可能である。また、相手コネクタの端子（弾性筒状体）の数に応じて、単一の電気中継体として用いることも、二以上の電気中継体として用いることも可能である。

１０ 電気中継体
２０ 接触部材
２３ 環板部
３０ 接続部材
３４ 環板部
４０ 連結部材
５０ ハウジング
Ｓ 揺動構造

Claims (6)

1. 電気中継体と、上記電気中継体を支持するハウジングとを有する電気中継体ユニットであって、
   上記電気中継体は、１つの軸線方向に延びる柱状をなす金属製の接触部材と、該接触部材と電気的に導通して連結される金属製の接続部材とを有し、上記接触部材が該接触部材の軸線方向で相手コネクタに挿入接続され、上記接続部材が該接続部材の接続対象に接続される電気中継体ユニットにおいて、
   上記接触部材は、一端側が上記相手コネクタに設けられた端子に接触した状態で該端子に対し上記接触部材の軸線まわりに相対回転可能な円柱状をなし、
   上記接触部材の他端側と上記接続部材の一端側とで互に相対的に揺動可能な揺動構造をなしており、
   上記揺動構造は、上記接触部材の軸線と上記接続部材の一端側から他端側へ向かう軸線とに直交する他の軸線まわりに上記接触部材と上記接続部材とを相対的に揺動可能に上記接触部材と上記接続部材とが支持し合う構造であり、
   上記電気中継体は、上記他の軸線が延びる方向に複数並設されており、
   複数の上記電気中継体は、１つの上記ハウジングに支持されていることを特徴とする電気中継体ユニット。
2. 上記揺動構造は、上記接触部材の他端側に設けられた環板部と上記接続部材の一端側に設けられた他の環板部とを、上記他の軸線に延びる連結部材で揺動可能に連結していることとする請求項１に記載の電気中継体ユニット。
3. 上記接続部材は、該接続部材の一端側から他端側へ延びる部分が柱状部材、可撓なケーブル部材の少なくとも一方を含んでいることとする請求項１又は請求項２に記載の電気中継体ユニット。
4. 上記接続部材が上記接触部材と同一形態をなしていることとする請求項１又は請求項２に記載の電気中継体ユニット。
5. 上記ハウジングは、隣接する上記電気中継体の揺動構造同士の間に突出して設けられた区画突部を有していることとする請求項１ないし請求項４のうちの一つに記載の電気中継体ユニット。
6. 隣接する上記電気中継体は、上記他の軸線が延びる方向で対称形態をなすように配置されていることとする請求項１ないし請求項５のうちの一つに記載の電気中継体ユニット。

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