JPS6249705B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は、電気的回路の２つの部分を相互接続
するための装置に係り、特に多数の電気的回路を
相互接続するために同時に動作されるその様な装
置に係る。

本発明の背景 電気的回路接続装置の発展は長い歴史を有して
いる。従来に於て、電気的回路を相互接続するた
めの極めて多数の異なる機構が考案され、用いら
れている。電気的回路技術の進歩とともに、電気
的回路接続装置にも新しい条件が課せられる様に
なつた。電気的回路接続装置に於ける厄介な問題
の１つは、多数の電気的回路を単純な手で操作さ
れる装置によつて同時に相互接続するための満足
し得る結合装置を得ることである。例えば、数百
個又は数千個の個々の電気的回路を接続装置の２
次元配列体を用いることにより簡単に相互接続す
るための装置が必要とされている。

本発明の要旨 １つ又は多数の電気的回路のための本発明によ
る接続装置は、互いに異なるが相補的な２つの部
分より成る。相互接続されるべき各回路は、１つ
の導電性の突起（prong）と電気的導体の１つの
スタンドとを必要とし、『上記導体は上記突起が
少くとも２つの上記導体の間に挿入されて上記突
起と上記導体との間に拭い接触（wiping
contact）が生じ得る様に、好ましくは或る短い
距離だけ相互に離隔されて、相互に実質的に平行
に配置されている。』突起が導体間に挿入される
と、導体と突起との間にそれらの２つの構成素子
の長手方向軸に沿つて拭い接触が生じる。突起が
引き抜かれると、弾性を有する導体はそれらの始
めの位置に戻る。挿入中に導体の弾性限界を越え
る力が加えられることはないので、多くの反復挿
入が可能である。『導体が実質的に細長い導電材
の円柱でありそして突起が凹面状の表面を有する
回転体である構造関係』により、挿入に要する力
が最小限される。１好実施例に於ては、上記表面
は次式により定義される線に沿つている。

Ｙ＝（WX²／24EI）（X²−4LX＋6L²） 上記式に於て、 Ｘ＝突起の軸に沿つた寸法 Ｙ＝曲線上の或る点の上記軸からの距離 Ｗ＝突起に沿う単位長さ当りの一定の力 Ｅ＝スタンド内の導体のヤング率 Ｉ＝導体の断面慣性モーメント Ｌ＝導体の長さ である。

上記曲線は、均一な負荷を加えられた片持ばり
の形に於ける１つの導体の曲線であることが理解
されよう。拭い動作は、最小量の挿入力で接触を
可能にするとともに、低い電気的接触抵抗を得る
ために最も有効な相互接続を達成する。或る相互
接続装置は単一の突起に接続する多数のその様な
導体より成る。

この相互接続装置は、簡単に“プラグ及びソケ
ツト”の関係で配置されそしてその様な方法で手
により操作され得る、多数のその様な装置の１つ
として設けられ得る。例えば、ケーブルが導電性
突起の２次元のマトリツクスを有するプラグに於
て終端され、該プラグがソケツト中に又は機械の
パネルの背後に配置された導体のスタンドの同様
なマトリツクス中に組合わされる。

先行技術 本発明に関連する先行技術については、例え
ば、米国特許第RE11968号、第663750号、第
2156272号、第2969520号、第3427551号、第
3560909号、第3725844号、及び第4050773号の明
細書、並びに英国特許第1045735号、仏国特許第
1224281号及び第1387274号の明細書等に記載され
ているが、それらはいずれも本発明による電気的
回路接続装置については何ら開示していない。

上記の米国特許第RE11968号及び第663750号の
明細書は、本発明の部分に或る点で似ている２つ
の部分を含む電気的回路接続装置について開示し
ている。一束の細長い導体が凹所中に配置されそ
して比較的直径の大きい凸面状の導電性突起が電
気的回路の２つの部分の間に接触を達成するため
に上記導体の束の中に挿入される。その凸面状の
突起が導体の束に挿入されるためには相当な圧力
を要し、本発明による凹面状の突起については何
ら提案していない。

上記米国特許第2156272号及び第4050773号の各
明細書は、或る長さのより針金の端部中に挿入さ
れる円錐状の導電性突起について開示している。
この場合も、同様な欠点を有し、本発明による装
置の如き凹面状の突起については何ら提案してい
ない。

上記米国特許第2969520号の明細書は、応力の
軽減に関するものであるが、又或る程度の変位が
許容され得る、円錐状の導電性突起及びより針金
から成る接続装置を示している。上記米国特許第
3560909号の明細書は、上記米国特許第2969520号
の明細書に開示された装置と同様な装置を開示し
ている。これらの装置は、本発明による装置の如
き凹面状の突起を用いていない。

上記米国特許第3427551号及び第3725844号の各
明細書は、相当に長いぬぐい接触領域を有する、
相互に組合わされる電気的導体について開示して
いる。前者は余り可撓性のない接触器に関するも
のであり、後者は直接挿入することによつて多数
の細い可撓性のベリリウム銅の針金（一対のより
針金の如き）を結合させるものである。弾性を有
する針計の束の中に挿入される凹面状の先細の導
体の概念は何ら示されていない。

上記仏国特許第1224281号の明細書は、包囲し
ている円筒形スリーブ中の導体の束を拡げるため
にそれらの導体の１つの上に配置された１つの先
細のスリーブを用いている点を除いて、特に関連
する技術を示していない。同様に、上記仏国特許
第1387274号の明細書に開示されている接続装置
は、永久的接続が得られる様に、より針金の端部
を円錐状の導電性の管の内壁に対して拡げるため
に、絶縁体であつてもよい円錐形のくさびを用い
ているにすぎない。本発明に於ては、再使用可能
な一時的接続が得られる。更に、上記明細書に於
ては、凹面状の突起に似たくさびも示されていな
い。

上記の従来技術はいずれも、凹面状の導電性突
起を示しておらず、又以下に示す如き本発明によ
る接続装置の場合の如く、突起を定義する曲線が
スタンド中の幾つかの導体の変形に関連している
ことについても何ら提案していない。

本発明の好実施例 第１図は、互いに異るが相補的に共働する一対
の本発明による電気的回路接続部材を示す縦断面
図である。それらの部材は、実質的に硬い導電性
の突起１０及び実質的に可撓性の多数の導体１２
より成り、上記突起１０は上記導体１２のスタン
ド中に挿入される。２つ以上の導体１２が、図示
されている如く、突起１０の表面に沿つてぬぐい
接触する。導体１２は、通常はプリント回路配線
である電気的回路導体１６が取付けられているパ
ツド１４中に埋設されている。導体１２のスタン
ドは、絶縁部材１８により然るべき位置に保持さ
れ、絶縁部材１９により保護されている。それら
の絶縁部材は何ら本発明の要旨を成すものではな
い。同様に、導電性突起１０は、通常はプリント
回路配線である電気的回路導体２２が取付けられ
ているヘツド２０に固定されており、プリント配
線構造体２４に機械的及び電気的に接続されてい
る。第２図は、突起１０が挿入される前の導体１
２のスタンドを示している。好ましくは、導体１
２は、それらの導体の直径の２倍のオーダーの中
心間隔で離隔されている。

第３図は導体の多数のスタンドの配列体を示す
平面図である。以下の説明から理解され得る如
く、本発明による接続は、大きな配列体に於て特
に有利である。この接続装置の単純さは、小さい
寸法を可能にして、単位面積につき極めて多数の
接続を可能にする。第３図に於て、スタンド３０
は、第２図に示されたスタンドの横断面図として
示されている。同様なスタンド３２は、突起１０
が挿入されている場合の第１図の３−３に於ける
横断面図として示されている。スタンド３４は、
突起１０が少し異なる状況で挿入された場合の横
断面図として示されており、何らかの理由による
誤つた整合によつて中心が著しくずれて示されて
いる。従つて、この接続装置は、寸法の変動に対
して極めて大きな許容性を有していることが理解
されよう。絶縁部材１９は、突起１０の挿入のた
めのストツプ手段として働くとともに、導体１２
を損傷から保護する。又、或る適用例に於ては、
多数の突起１０を有するプラグが、該プラグがソ
ケツト中に挿入されていないときに突起を保護す
る、はめ込み式のスリーブに固定されてもよい。
突起よりも長い一対のピン又は同様なインデツク
ス手段が、穴３６及び３８中に挿入されて、プラ
グをソケツト中に案内する様に、プラグ中に配置
されている。これは、当技術分野に於て周知であ
るので、特に示さない。

本発明による接続装置の構成素子の組合わせ動
作が第１図に示されている。低抵抗接触及び可撓
性を得るために、各スタンド中の導体１２は、燐
青銅又はベリリウム銅合金或は同様な材料で形成
される。その材料は、永久に変形することなく必
要なスプリング動作を行わせるために、高いヤン
グ率及び高い降伏強さを有すべきである。導体１
２は、良好な接触特性を得るために金又はパラジ
ウム或は他の適当な材料でめつきされることが好
ましい。

導体１２は、好ましくは、71.5重量％の金と、
14.5重量％の銅と、8.5重量％の白金と、4.5重量
％の銀と、1.0重量％の亜鉛とより成る組成を有
する、直径0.00635乃至0.00762cmの、Heyoro−Ｇ
（商品名）針金を用いて形成される。それらの導
体は、各々の一端をマザー・ボード上のパツド１
４に溶接、硬ろう付け、又ははんだ付けすること
によつて、結合され得る。円筒状の管内に於ける
機械的クリンピング（crimping）又は上下を一
続きにする操作も用いられ得る。導体１２の長さ
は0.15乃至0.20cmである。これらの寸法は、接続
装置の配列体を、第３図に示されている如く、
0.12cm平方の格子上に離隔して配置させる。

導電性突起１０は、挿入される時に小さい力及
び小さい接触角で導体を“分離”させる動作を生
じるために必要な形状に機械的に形成させる。突
起１０の形状は、前述の式により与えられる、均
一な負荷を加えられた片持ばりのための弾性を有
する線に関する式から引出される。

前述の式により定義された曲線のための座標
は、第４図に示されている如く、X₀が突起１０
の尖端でありそしてY₀が実質的に導体１２の固
定された端部である原点に基いている。それらの
Ｘ−Ｙ座標は、片持ばりの湾曲を描くためのより
一般的な配向と一致する様に配向される。本発明
による接続装置に於ては、この形状を有する組合
わされた突起は、第４図に示されている如く、ス
タンド中の導体に均一な負荷が加えられる様にす
る。第４図は、任意の一定の組合せのパラメータ
に関して、突起の上記尖端からの距離に対する突
起の半径のプロツトをグラフ的に示している。好
ましい形状は第４図のｃに示されている。その形
状は、突起１０の長手方向軸でもあるＸ軸に関し
て前述の式の四次曲線を回転させることによつて
形成された回転面の形状である。その曲率は、大
きな接触面及び長いぬぐい接触を生ぜしめる様な
曲率である。接続装置が充分に係合されるに従つ
て、より多数の導体が突起に接触して、相互に信
頼性を有する低抵抗接続を生じる電気的径路を設
ける。

円錐状突起５０又はロケツト頭部状突起４０に
優る四次曲線状突起１０の利点は、該突起１０が
最大の深さの挿入を可能にし、従つて接続装置の
インダクタンスを最少限にすることである。スタ
ンド中の導体は、より長い接続−分離サイクル寿
命を有する様に、均一な応力を受ける。導体に沿
う単位長さ当りの応力が小さく、従つて用いられ
る貴金属めつき厚が最小限にされる。ぬぐい接触
されている長さの導体が応力を受け続けて突起と
接触しており、汚染に極めて耐え得る。

第４図はこれらの３つの型の突起に関する組合
せ動作を示している。ロケツト頭部状の突起４０
の場合には、応力の集中及びスタンド中の隣接す
る導体４２を邪魔する針金の外方への張出し
（splaying）が生じる。直線的円錐状の突起５０
の場合には、導体５２は突起と接触してはいる
が、曲線部分の小さい接触領域よりも上方には接
触力が存在していない。本発明による四次曲線状
の突起１０の場合には、導体１２の全長に沿つて
均一な応力が存在している。

特に多数の接続装置の配列体に於ては、第５図
に示されている如く、１つ又はそれ以上の突起が
導体の頭部にぶつかる可能性がある。これは、出
来る限り小さい直径の導体を用いることによつて
最小限にされる。導体の端部を食刻方法により丸
くしたり又は尖らせることによつて、この問題は
より小さくなる。又、大きな縦横比を有する。ば
ねの如き導体は両部材が然るべき位置に移動され
ることを助ける。

第６図は、本発明による突起を導体のスタンド
中に挿入するために要する挿入力を他の構造の突
起の場合と比較してグラフ的に示している。曲線
６０は示されている如きロケツト頭部状の突起４
０に関して必要とされる力を表わし、曲線６２は
実質的に円錐状の突起５０に関して必要とされる
力を表わし、曲線６４は本発明による凹面状の突
起１０に関して必要とされる力を表わしている。
曲線６４はより小さい挿入力を示しており、これ
は多数の回路のプラグ及びソケツトに於て凹面状
の突起１０を用いる場合に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一対の相補的な電気的回
路接続部材を示す縦断面図、第２図は本発明によ
る導体のスタンドを示す縦断面図、第３図は接続
装置に用いられている導体のスタンドの配列体を
本発明による異なる整合状態とともに示している
平面図、第４図は本発明による相補的な突起及び
導体の基本的概念を従来技術による構造の場合と
比較して示している概略図、第５図は本発明によ
る接続部材の使用に於て生じる或る特定の状態を
示す図、第６図は本発明による突起を導体のスタ
ンド中に挿入するために要する挿入力を挿入深さ
に関して他の構造の突起の場合とともに示してい
るグラフである。 １０……硬い導電性の突起（凹面状の突起）、
１２，４２，５２……可撓性の導体、１４……パ
ツド、１６，２２……電気的回路導体、１８，１
９……絶縁部材、２０……ヘツド、２４……プリ
ント配線構造体、３０，３２，３４……スタン
ド、３６，３８……穴、４０……ロケツト頭部状
の突起、５０……円錐状の突起。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の端部が回路導体に取付けられ、互いに
   平行に配置されている複数の細長い可撓性導体の
   スタンドと、 一方の端部が別の回路導体に取付けられ、凹面
   状の表面を有する回転体であつて、他方の端部が
   先細りになつている導電性の突起とを有し、 前記突起を前記他方の端部から前記スタンドへ
   挿入するようにしたことを特徴とする電気的回路
   接続装置。