WO2019111583A1 - 電気接続装置 - Google Patents

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WO2019111583A1
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contact
connection terminal
connector
electrical connection
movable
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PCT/JP2018/039929
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Inventor
純一郎 横田
森　俊晴
剛教 高橋
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/10—Sockets for co-operation with pins or blades
    • H01R13/11—Resilient sockets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connection device.
  • a common electrical connection device is, for example, a connector.
  • the internal conductors can also be in contact with each other, and electrical connections can be made.
  • it includes an elastic body having conductivity, such as a probe pin or an elastic contact, and by pressing an electrode to be connected to a conductor portion formed of this elastic body, electrical connection is performed. There is also a way to do it.
  • a pressure contact connector is used as a method of electrically connecting different substrates built in such electronic devices.
  • This press-fit connector is formed, for example, by bending a metal plate, has one connection terminal and the other connection terminal, and has elasticity between one connection terminal and the other connection terminal. It functions as a spring.
  • the crimp connector electrically connects one of the connection terminals of the crimp connector to the electrode terminal of one of the substrates by soldering or the like, and brings the other connection terminal of the crimp connector into contact with the electrode terminal of the other substrate.
  • the electrode terminal of the substrate and the electrode terminal of the other substrate can be electrically connected to each other through a pressure contact connector.
  • the other connection terminal of the pressure-welding connector is pushed by the electrode terminal of the other substrate, and the space between the one connection terminal of the pressure-welding connector and the other connection terminal is contracted to generate a restoring force of the spring. With this restoring force, when the other connection terminal of the pressure-welding connector pushes the electrode terminal of the other substrate, the contact between the other connection terminal of the pressure-welding connector and the electrode terminal of the other substrate can be ensured.
  • an electrical connection device aims at electrical connection, there are various requirements depending on the application. For example, when it is used in a car or the like, it is required to be as small as possible and to be easily connected, and to shorten the time of the connection process in manufacturing.
  • the first contact includes a first contact formed of a conductive material and a second contact formed of a conductive material.
  • the second contact includes a movable contact portion movable in the direction of connection with the first contact, and the first contact
  • the first contact and the second contact are electrically connected by bringing the second connection terminal portion of the contact into contact with the movable contact portion of the second contact,
  • the first contact and the second contact Stroke in the direction touch is characterized in that the second contact is greater than the first contact.
  • the size and electrical connection can be made easily.
  • Explanatory drawing (1) of the connection method by the conventional connector Explanatory drawing (2) of the connection method by the conventional connector A perspective view of the electrical connection device in the present embodiment Perspective view of the first contact in the present embodiment (1) A perspective view of a first contact in the present embodiment (2) Top view of the first contact in the present embodiment Front view of the first contact in the present embodiment Rear view of the first contact in the present embodiment Right side view of the first contact in the present embodiment Left side view of the first contact in the present embodiment
  • symbol is attached
  • the X1-X2 direction, the Y1-Y2 direction, and the Z1-Z2 direction are orthogonal to each other.
  • a plane including the X1-X2 direction and the Y1-Y2 direction is described as an XY plane
  • a plane including the Y1-Y2 direction and the Z1-Z2 direction is described as the YZ plane
  • the Z1-Z2 direction and the X1-X2 direction are described.
  • the plane containing is described as ZX plane.
  • FIGS. 1 and 2 Such electrical connections are made in the interior of the vehicle body in the case of a motor vehicle.
  • one cable 911 and the other cable 912 to be connected are provided inside a body 900 which is a vehicle body of the automobile.
  • One connector 921 which is a male connector is connected to one cable 911
  • the other connector 922 which is a female connector is connected to the other cable 912.
  • One connector 921 and the other connector Electrical connection can be made by fitting and connecting 922 with each other.
  • one of the holes 901 provided in the body 900 is used.
  • One connector 921 and the other connector 922 are electrically connected by bringing the connector 921 and the other connector 922 out and fitting the one connector 921 with the other connector 922. Thereafter, as shown in FIG. 2, the mating connector 921 and the other connector 922 are inserted into the body 900 through the hole 901, and the hole 901 is covered with a lid 902.
  • one cable 911 and the other cable 912 are connected by the one connector 921 and the other connector 922.
  • one connector 921 and the other connector 922 are relatively large, a relatively large space for housing one connector 921 and the other connector 922 inside the body 900 is required.
  • the other connector is fitted again Of the connector 921 and the other connector 922 into the hole 901 of the body 900 and making the lid 902 in the hole 901, a series of connection steps are performed. Since it takes a lot of time, it causes cost increase.
  • the electrical connection device in the present embodiment has a first contact 10 and a second contact 20, as shown in FIG.
  • the first contact 10 and the second contact 20 are formed of a conductive metal material, for example, a material (copper alloy or the like) containing copper (Cu).
  • the second contact 20 is higher in conductivity than the first contact 10. Since the copper alloy tends to have low springiness as the conductivity increases, the second contact 20 is formed of a material having lower springability than the first contact 10 but having high conductivity.
  • the first contact 10 is formed of a material having lower conductivity but higher elasticity than the second contact 20.
  • the first contact 10 is soldered and mounted on a printed circuit board 30 or the like which is a circuit board, and a wiring pattern (not shown) electrically connected to the first contact 10 is formed on the printed circuit board 30. It is done. An unshown cable, wiring, etc. are connected to this wiring pattern.
  • the second contact 20 is attached to the contact support portion 41 of the internal support member 40, and the cable 50 is connected.
  • the first contact 10 and the second contact 20 are in contact with each other and electrically connected to each other through the first contact 10 and the second contact 20.
  • the cable 50 and the wiring pattern formed on the printed circuit board 30 are electrically connected.
  • FIGS. 4 to 10 are perspective views of the first contact 10 as viewed from the front side
  • FIG. 5 is a perspective view of the first contact 10 as viewed from the rear side
  • 6 is a top view of the first contact 10
  • FIG. 7 is a front view
  • FIG. 8 is a rear view
  • FIG. 9 is a right side view
  • FIG. 10 is a left side view.
  • the first contact 10 is formed by bending a metal plate made of a conductive material such as copper, and is also called a pressure contact.
  • the first contact 10 is one connection terminal 11 provided on one side that is the side in the Z1 direction, the other connection terminal 12 that is provided on the other side that is the side in the Z2 direction, one connection A first spring portion 13 connecting the terminal portion 11 and the other connection terminal portion 12 is provided.
  • a flat support portion 14 is provided on the back side of the other connection terminal portion 12, and the flat support portion 14 and one of the connection terminal portions 11 are connected by a second spring portion 15.
  • the surface connected to the electrode terminal (not shown) of the printed board 30 by solder or the like has a substantially rectangular shape and is substantially flat so as to be parallel to the XY plane. It is formed.
  • the first spring portion 13 is formed in a rectangular spiral shape from one connection terminal portion 11 to the other connection terminal portion 12. Specifically, the first spring portion 13 is formed by bending a metal plate along the Z1-Z2 direction, has a plurality of YZ planes and a ZX plane, and is formed in the Z1-Z2 direction. It is formed by parallel planes. Therefore, the first spring portion 13 has a spring property in the direction in which the space between the one connection terminal portion 11 and the other connection terminal portion 12 expands and contracts, that is, in the Z1-Z2 direction. In the present application, the first spring portion 13 may be described as a first elastic portion.
  • the other connection terminal portion 12 is formed by bending an end portion of the first spring portion 13 in the Z2 direction, and the whole is substantially parallel to the XY plane.
  • the other connection terminal portion 12 is in contact with and electrically connected to the second contact 20, and a convex portion protruding in the Z2 direction at the central portion of the other substantially flat connection terminal portion 12 formed.
  • the portion 12a is formed.
  • one side is described as a first side
  • one connection terminal portion 11 is described as a first connection terminal portion
  • the other side is described as a second side
  • the other connection terminal portion 12 may be described as a second connection terminal portion.
  • the second spring portion 15 is formed in a rectangular spiral shape from one connection terminal portion 11 to the flat support portion 14. Specifically, the second spring portion 15 is formed by bending a metal plate along the Z1-Z2 direction, has a plurality of YZ planes and a ZX plane, and is parallel to the Z1-Z2 direction. It is formed by the surface. For this reason, the second spring portion 15 has a spring property in the direction in which the space between the one connection terminal portion 11 and the flat support portion 14 expands and contracts, that is, in the Z1-Z2 direction. In the present application, the second spring portion 15 may be described as a second elastic portion.
  • the flat support portion 14 is formed by bending the end portion of the second spring portion 15 on the Z2 direction side, and the whole is substantially parallel to the XY plane.
  • the flat support portion 14 is provided on the back side of the other connection terminal portion 12, that is, the side in the Z2 direction, in other words, between the other connection terminal portion 12 and one of the connection terminal portions 11,
  • the surface of the portion 14 and the surface of the other connection terminal portion 12 are formed substantially in parallel. Therefore, when a force directed from the Z2 direction toward the Z1 direction is applied, the other connection terminal portion 12 contacts the flat support portion 14 and the first spring portion 13 and the second spring portion 15 both contract, Z2 There is a resilience towards the direction.
  • FIG. 11 is a perspective view of the second contact 20.
  • FIG. 12 is a top view of the second contact 20
  • FIG. 13 is a front view
  • FIG. 14 is a rear view
  • FIG. 15 is a right side view
  • FIG. 16 is a left side view
  • FIG. FIG. 18 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the XY plane
  • FIG. 19 is an exploded perspective view.
  • the second contact 20 includes the movable contact portion 21 and a coiled spring 26 which is an elastic body that enters the inside of the movable contact portion 21.
  • the movable contact portion 21 has a square cylindrical tubular portion 22 extending in the Z1-Z2 direction, and a contact surface 23 in contact with the first contact 10 is formed on the Z1 direction side.
  • a cable support portion 24 for supporting the cable 50 is provided in the X2 direction from the contact surface 23.
  • the internal support member 40 is formed with a contact support portion 41 formed in a square cylindrical shape toward the side in the Z1 direction.
  • a winding spring 26 is inserted inside the cylindrical portion 22 of the movable contact portion 21.
  • the portion of the cylindrical portion 22 of the movable contact portion 21 is inside the contact support portion 41 of the internal support member 40. It is inserted.
  • One end of the winding spring 26 is in contact with the inner portion of the contact support 41, and the other end is in contact with the rear surface of the contact surface 23 of the movable contact 21. Therefore, the movable contact portion 21 of the second contact 20 can move in the Z1-Z2 direction in a state in which the movable contact portion 21 is placed inside the contact support portion 41, and a restoring force directed in the Z1 direction is generated.
  • the cable 50 is fixed by caulking at a cable support portion 24 provided on the side of the contact surface 23 of the movable contact portion 21. Therefore, the portion of the cable 50 fixed to the cable support 24 moves with the movable contact 21.
  • the electric wire 51 of the cable 50 is connected to the back side of the contact surface 23 of the movable contact portion 21, whereby the distance between the electric wire 51 and the first contact 10 when contacting the first contact 10 is It becomes short and the resistance when the electrical connection is made is low.
  • the movable contact portion 21 and the winding spring 26 are prepared, and the winding spring 26 is inserted inside the cylindrical portion 22 of the movable contact portion 21 as shown in FIG. Contact 20 is formed.
  • the cable 50 is connected to the cable support 24 of the movable contact 21.
  • the electric wire 51 inside the cable 50 is connected to the back side of the contact surface 23 of the movable contact portion 21, and the electric wire 51 of the cable 50 and the movable contact portion 21 are electrically connected.
  • the second contact 20 is moved immediately above the contact support portion 41 of the inner support member 40, and as shown in FIG. 24, the inner side of the contact support portion 41 of the inner support member 40.
  • the cylindrical portion 22 of the movable contact portion 21 is inserted.
  • the second contact 20 is attached to the contact support portion 41 of the internal support member 40.
  • the electrical connection by the first contact 10 and the second contact 20 will be described based on FIG. 25 to FIG.
  • the internal support member 40 to which the second contact 20 is attached is attached to the inside of the vehicle body of the automobile (not shown).
  • the printed circuit board 30 to which the first contact 10 is attached is attached to the lid-side support member 60.
  • the lid-side support member 60 is provided with four support portions 61, and the printed circuit board 30 is attached to the support portions 61.
  • FIG. 25 is a perspective view in this state
  • FIG. 26 is a right side view
  • FIG. 27 is an enlarged view of an essential part on the back side
  • FIG. 28 is an enlarged view of an essential part of a cross section cut in a plane parallel to the ZX plane .
  • FIG. 29 is a perspective view in this state
  • FIG. 30 is a right side view
  • FIG. 31 is an enlarged view of an essential part on the back side
  • FIG. 32 is an enlarged view of an essential part of a cross section cut in a plane parallel to the ZX plane .
  • the printed circuit board 30 and the like are pushed toward the Z2 direction, but a winding spring 26 is provided inside the movable contact portion 21 of the second contact 20, and the stroke is long in the Z1-Z2 direction. Since it can expand and contract, the movable contact portion 21 of the second contact 20 is pushed by the first contact 10 and moves in the Z2 direction. In this state, the winding spring 26 is contracted. The resilience toward the Z1 direction is working. Thereby, the movable contact portion 21 of the second contact 20 is pushed up in the Z1 direction, and the convex portion 12 a of the other connection terminal portion 12 of the first contact 10 contacts the movable contact portion 21 of the second contact 20. Contact with the surface 23 can be ensured.
  • the second contact 20 has a long stroke in the Z1-Z2 direction, for example, a stroke of 4 mm to 10 mm, so it is used for applications requiring a long stroke. be able to.
  • the first contact 10 since the first spring portion 13 and the second spring portion 15 formed by bending the metal plate are provided, even if vibrations parallel to the XY direction occur, It can be absorbed at one contact 10. For example, in an automobile or the like, vibrations may occur during traveling, and among the vibrations, vibrations parallel to the XY plane can be absorbed by the first contact 10.
  • vibration in the Z1-Z2 direction can be absorbed by the first contact 10 and the second contact 20.
  • the first contact 10 has the first spring portion 13 and the second spring portion 15, the displacement in the Z1-Z2 direction can be absorbed, but the stroke length is 0.5 mm. Extremely short. Therefore, only the first contact 10 can not sufficiently cope with the use with a long stroke length. Further, since the second contact 20 expands and contracts in the Z1-Z2 direction, a long displacement of the stroke in this direction is possible, but can not be displaced in the X1-X2 direction or the Y1-Y2 direction. Therefore, only the second contact 20 can not absorb the vibration parallel to the XY plane.
  • the electrical connection device in the present embodiment requires a relatively long stroke length, and electrical connection can be reliably maintained even in applications where vibration or the like occurs in a three-dimensional direction.
  • the electrical connection device does not require a connector or the like for connection, so that the device can be miniaturized.
  • the second contact 20 is installed inside the body of the automobile, and the lid side support member 60 is inserted into a hole (not shown) provided in the body. By bringing 10 into contact with the second contact 20, electrical connection can be made. Therefore, it is not necessary to perform a series of connection steps like a connector, and the number of steps for electrical connection is small, and electrical connection can be easily performed in a short time.
  • the hole provided in the body may be closed by a lid not shown.
  • the cable 50 is connected to the back side of the contact surface 23 of the movable contact portion 21 of the second contact 20. Therefore, when the first contact 10 and the second contact 20 come into contact with each other, the current path is short, so that the resistance is low and a large current can flow.
  • connection terminal part 12 The other connection terminal part 12a Convex part 13 1st spring part 14 Flat support part 15 2nd spring part 20 2nd contact 21 Movable contact part 22 Tube part 22a Return 23 contact surface 24 cable support portion 26 winding spring 30 printed circuit board 40 internal support member 41 contact support portion 50 cable 51 electric wire 60 lid side support member

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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

導電性を有する材料により形成された第１のコンタクトと、導電性を有する材料により形成された第２のコンタクトと、を有し、前記第１のコンタクトは、第１の側に形成された第１の接続端子部と、第２の側に形成された第２の接続端子部と、前記第１の接続端子部と前記第２の接続端子部との間に形成された弾性を有する螺旋形状の弾性部と、を有し、前記第２のコンタクトは、前記第１のコンタクトとの接続方向において可動する可動接点部を有し、前記第１のコンタクトの第２の接続端子部と、前記第２のコンタクトの可動接点部とを接触させることにより、前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとが電気的に接続されるものであって、前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとが接触する方向におけるストロークは、前記第１のコンタクトよりも前記第２のコンタクトが大きいことを特徴とする電気接続装置。

Description

電気接続装置
　本発明は、電気接続装置に関するものである。
　電気的な接続をするための電気接続装置には、様々な種類のものが存在しており、例えば、一般的な、電気接続装置としては、コネクタが挙げられる。コネクタは、一方のコネクタと他方のコネクタとを物理的に嵌合させることにより、内部の導体同士も接触し、電気的に接続をすることができる。また、プローブピンや弾性コンタクトのように、導電性を有する弾性体を含むものであって、この弾性体により形成された導体部分に、接続対象となる電極を押しつけることにより、電気的に接続をする方法もある。
　また、近年、電子機器の小型化の傾向が進んでおり、このような電子機器に内蔵される異なる基板同士を電気的に接続する方法として、圧接コネクタが用いられている。この圧接コネクタは、例えば、金属板を折り曲げることにより形成されており、一方の接続端子と他方の接続端子とを有しており、一方の接続端子と他方の接続端子との間は弾性を有しバネとして機能する。
　圧接コネクタは、一方の基板の電極端子に圧接コネクタの一方の接続端子をハンダ等により電気的に接続し、圧接コネクタの他方の接続端子に他方の基板の電極端子を接触させることにより、一方の基板の電極端子と他方の基板の電極端子とを圧接コネクタを介し電気的に接続することができる。この際、圧接コネクタの他方の接続端子が他方の基板の電極端子により押され、圧接コネクタの一方の接続端子と他方の接続端子との間が縮むことによりバネの復元力が生じる。この復元力により、圧接コネクタの他方の接続端子が、他方の基板の電極端子を押すことにより、圧接コネクタの他方の接続端子と他方の基板の電極端子との接触を確実にすることができる。
特開２０１２－９４５３０号公報 実用新案登録第３１５４２６４号公報 特開２０１６－１５８３号公報
　ところで、電気接続装置は電気的な接続を目的とするものであるが、用途によって様々な要求がある。例えば、自動車等に用いられる場合には、できるだけ小型であり、また、容易に接続を行うことができ、製造の際の接続工程の時間を短縮することのできるものが求められている。
　このため、電気接続装置において、小型で、容易に電気的な接続をすることのできるものが求められている。
　本実施の形態の一観点によれば、導電性を有する材料により形成された第１のコンタクトと、導電性を有する材料により形成された第２のコンタクトと、を有し、前記第１のコンタクトは、第１の側に形成された第１の接続端子部と、第２の側に形成された第２の接続端子部と、前記第１の接続端子部と前記第２の接続端子部との間に形成された弾性を有する螺旋形状の弾性部と、を有し、前記第２のコンタクトは、前記第１のコンタクトとの接続方向において可動する可動接点部を有し、前記第１のコンタクトの第２の接続端子部と、前記第２のコンタクトの可動接点部とを接触させることにより、前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとが電気的に接続されるものであって、前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとが接触する方向におけるストロークは、前記第１のコンタクトよりも前記第２のコンタクトが大きいことを特徴とする。
　開示の電気接続装置によれば、小型で、容易に電気的な接続をすることができる。
従来のコネクタによる接続方法の説明図（１） 従来のコネクタによる接続方法の説明図（２） 本実施の形態における電気接続装置の斜視図 本実施の形態における第１のコンタクトの斜視図（１） 本実施の形態における第１のコンタクトの斜視図（２） 本実施の形態における第１のコンタクトの上面図 本実施の形態における第１のコンタクトの正面図 本実施の形態における第１のコンタクトの背面図 本実施の形態における第１のコンタクトの右側面図 本実施の形態における第１のコンタクトの左側面図 本実施の形態における第２のコンタクトの斜視図 本実施の形態における第２のコンタクトの上面図 本実施の形態における第２のコンタクトの正面図 本実施の形態における第２のコンタクトの背面図 本実施の形態における第２のコンタクトの右側面図 本実施の形態における第２のコンタクトの左側面図 本実施の形態における第２のコンタクトの断面図（１） 本実施の形態における第２のコンタクトの断面図（２） 本実施の形態における第２のコンタクトの分解斜視図 本実施の形態における第２のコンタクトの組立方法の工程図（１） 本実施の形態における第２のコンタクトの組立方法の工程図（２） 本実施の形態における第２のコンタクトの組立方法の工程図（３） 本実施の形態における第２のコンタクトの組立方法の工程図（４） 本実施の形態における第２のコンタクトの組立方法の工程図（５） 本実施の形態における電気接続装置の接続方法の説明図（１） 本実施の形態における電気接続装置の接続方法の説明図（２） 本実施の形態における電気接続装置の接続方法の説明図（３） 本実施の形態における電気接続装置の接続方法の説明図（４） 本実施の形態における電気接続装置の接続方法の説明図（５） 本実施の形態における電気接続装置の接続方法の説明図（６） 本実施の形態における電気接続装置の接続方法の説明図（７） 本実施の形態における電気接続装置の接続方法の説明図（８）
　実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本願においては、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。また、Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。
　最初に、電気的な接続をコネクタを用いて行う場合について、図１及び図２に基づき説明する。このような電気的な接続は、自動車の場合では、車体の内部においてなされている。具体的には、図１に示されるように、自動車の車体となるボディ９００の内部には、接続される一方のケーブル９１１と他方のケーブル９１２とが設けられている。一方のケーブル９１１には、雄コネクタである一方のコネクタ９２１が接続されており、他方のケーブル９１２には、雌コネクタである他方のコネクタ９２２が接続されており、一方のコネクタ９２１と他方のコネクタ９２２とを嵌合させて接続することにより、電気的に接続することができる。
　このように、一方のケーブル９１１に接続された一方のコネクタ９２１と、他方のケーブル９１２に接続された他方のコネクタ９２２とを用いた場合には、ボディ９００に設けられた穴９０１より、一方のコネクタ９２１及び他方のコネクタ９２２を外に出し、一方のコネクタ９２１と他方のコネクタ９２２とを嵌合することにより、一方のコネクタ９２１と他方のコネクタ９２２とを電気的に接続する。この後、図２に示されるように、嵌合している一方のコネクタ９２１及び他方のコネクタ９２２を穴９０１よりボディ９００の中に入れ、穴９０１に蓋９０２をする。
　このようにして、一方のケーブル９１１と他方のケーブル９１２とを一方のコネクタ９２１及び他方のコネクタ９２２とによる接続がなされる。しかしながら、この方法では、一方のコネクタ９２１及び他方のコネクタ９２２は比較的大きいため、ボディ９００の内部に、一方のコネクタ９２１及び他方のコネクタ９２２を収納するための比較的広いスペースが必要となる。また、ボディ９００に設けられた穴９０１より、一方のコネクタ９２１及び他方のコネクタ９２２を引き出し、一方のコネクタ９２１と他方のコネクタ９２２とを嵌合して接続した後、再び、嵌合された一方のコネクタ９２１と他方のコネクタ９２２をボディ９００の穴９０１の中に戻し、穴９０１に蓋９０２をするといった一連の接続の工程が行われるが、このような一連の接続の工程は、工程数も多く時間を要することから、コストアップの要因となる。
　よって、電気的な接続をするための電気接続装置において、小型で、容易に電気的な接続をすることのできるものが求められている。
　（電気接続装置）
　次に、本実施の形態における電気接続装置について説明する。本実施の形態における電気接続装置は、図３に示されるように、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０とを有している。第１のコンタクト１０及び第２のコンタクト２０は、導電性を有する金属材料、例えば、銅（Ｃｕ）を含む材料（銅合金等）により形成されている。尚、第２のコンタクト２０は第１のコンタクト１０より導電率が高くなっている。銅合金は、導電性が高くなるとバネ性が低くなる傾向にあるため、第２のコンタクト２０は第１のコンタクト１０よりもバネ性は低いが導電性の高い材料により形成されている。言い換えるならば、第１のコンタクト１０は第２のコンタクト２０よりも導電性は低いがバネ性の高い材料により形成されている。
　第１のコンタクト１０は、回路基板であるプリント基板３０等にハンダにより接続され実装されており、プリント基板３０には、第１のコンタクト１０と電気的に接続される不図示の配線パターンが形成されている。この配線パターンには、不図示のケーブルや配線等が接続されている。第２のコンタクト２０は、内部支持部材４０のコンタクト支持部４１に取り付けられており、ケーブル５０が接続されている。
　本実施の形態における電気接続装置は、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０とが接触し、電気的に接続されることにより、第１のコンタクト１０及び第２のコンタクト２０を介して、ケーブル５０とプリント基板３０に形成されている配線パターンとが電気的に接続される。
　（第１のコンタクト）
　最初に、第１のコンタクト１０について、図４から図１０に基づき説明する。尚、図４は、第１のコンタクト１０を正面側から見た斜視図であり、図５は、背面側から見た斜視図である。図６は、第１のコンタクト１０の上面図、図７は正面図、図８は背面図、図９は右側面図、図１０は左側面図である。第１のコンタクト１０は、導電性を有する材料、例えば、銅により形成された金属板を折り曲げること等により形成されており、圧接コンタクトとも呼ばれている。
　第１のコンタクト１０は、Ｚ１方向の側となる一方の側に設けられた一方の接続端子部１１、Ｚ２方向の側となる他方の側に設けられた他方の接続端子部１２、一方の接続端子部１１と他方の接続端子部１２とを接続する第１のバネ部１３を有している。また、他方の接続端子部１２の裏側には、平坦支持部１４が設けられており、平坦支持部１４と一方の接続端子部１１とは第２のバネ部１５により接続されている。
　一方の接続端子部１１においては、プリント基板３０の不図示の電極端子にハンダ等により接続される面は、略長方形の形状であって、ＸＹ面と平行となるように略平坦となるように形成されている。
　第１のバネ部１３は、一方の接続端子部１１より他方の接続端子部１２まで矩形の螺旋形状により形成されている。具体的には、第１のバネ部１３は、金属板をＺ１－Ｚ２方向に沿って折り曲げることにより形成されており、複数のＹＺ面とＺＸ面とを有しており、Ｚ１－Ｚ２方向に平行な面により形成されている。このため、第１のバネ部１３は、一方の接続端子部１１と他方の接続端子部１２との間が伸縮する方向、即ち、Ｚ１－Ｚ２方向においてバネ性を有している。本願においては、第１のバネ部１３を第１の弾性部と記載する場合がある。
　他方の接続端子部１２は、第１のバネ部１３のＺ２方向側の端部を折り曲げることにより形成されており、全体がＸＹ面に略平行となっている。他方の接続端子部１２は、第２のコンタクト２０と接触し電気的に接続されるものであり、略平坦に形成された他方の接続端子部１２の中央部分には、Ｚ２方向に出っ張った凸部１２ａが形成されている。本願においては、一方の側を第１の側と記載し、一方の接続端子部１１を第１の接続端子部と記載し、他方の側を第２の側と記載し、他方の接続端子部１２を第２の接続端子部と記載する場合がある。
　また、第２のバネ部１５は、一方の接続端子部１１より平坦支持部１４まで、矩形の螺旋形状により形成されている。具体的には、第２のバネ部１５は、金属板をＺ１－Ｚ２方向に沿って折り曲げることにより形成されており、複数のＹＺ面とＺＸ面を有しており、Ｚ１－Ｚ２方向に平行な面により形成されている。このため、第２のバネ部１５は、一方の接続端子部１１と平坦支持部１４との間が伸縮する方向、即ち、Ｚ１－Ｚ２方向においてバネ性を有している。本願においては、第２のバネ部１５を第２の弾性部と記載する場合がある。
　平坦支持部１４は、第２のバネ部１５のＺ２方向側の端部を折り曲げることにより形成されており、全体がＸＹ面に略平行となっている。平坦支持部１４は、他方の接続端子部１２の裏側、即ち、Ｚ２方向の側、言い換えるならば、他方の接続端子部１２と一方の接続端子部１１との間に設けられており、平坦支持部１４の面と他方の接続端子部１２の面とは略平行となるように形成されている。従って、Ｚ２方向よりＺ１方向に向かう力が加わった場合には、他方の接続端子部１２が平坦支持部１４と接触し、第１のバネ部１３及び第２のバネ部１５がともに縮み、Ｚ２方向に向かう復元力が生じる。
　（第２のコンタクト）
　次に、第２のコンタクト２０について、図１１から図１８に基づき説明する。尚、図１１は、第２のコンタクト２０の斜視図である。図１２は、第２のコンタクト２０の上面図、図１３は正面図、図１４は背面図、図１５は右側面図、図１６は左側面図、図１７はＺＸ面に平行な面で切断した断面図、図１８はＸＹ面に平行な面で切断した断面図、図１９は分解斜視図である。
　図１９に示されるように、第２のコンタクト２０は、可動接点部２１と可動接点部２１の内部に入る弾性体である巻きバネ２６とを有している。可動接点部２１は、Ｚ１－Ｚ２方向に延びる四角い筒状の筒部２２を有しており、Ｚ１方向の側には、第１のコンタクト１０と接触する接触面２３が形成されている。接触面２３よりＸ２方向には、ケーブル５０を支持するためのケーブル支持部２４が設けられている。可動接点部２１の筒部２２の側面には、内部支持部材４０のコンタクト支持部４１に、可動接点部２１の筒部２２が入れられた際に、可動接点部２１が内部支持部材４０のコンタクト支持部４１から容易に抜け落ちないように、かえし２２ａが設けられている。尚、ケーブル５０の内部には銅により電線５１が形成されている。
　内部支持部材４０には、Ｚ１方向の側に向かって四角い筒状に形成されたコンタクト支持部４１が形成されている。可動接点部２１の筒部２２の内部には、巻きバネ２６が入れられており、この状態で、可動接点部２１の筒部２２の部分が、内部支持部材４０のコンタクト支持部４１の内側に入れられている。巻きバネ２６の一方の端部は、コンタクト支持部４１の内側の部分と接触しており、他方の端部は、可動接点部２１における接触面２３の裏側の面と接触している。従って、第２のコンタクト２０の可動接点部２１は、コンタクト支持部４１の内側に入れられた状態では、Ｚ１－Ｚ２方向において可動することができ、Ｚ１方向に向かう復元力が生じている。
　ケーブル５０は、可動接点部２１の接触面２３の側に設けられたケーブル支持部２４においてカシメされることにより固定されている。従って、ケーブル５０のケーブル支持部２４に固定されている部分は、可動接点部２１とともに可動する。尚、可動接点部２１の接触面２３の裏側には、ケーブル５０の電線５１が接続されており、これにより第１のコンタクト１０と接触した際の電線５１の第１のコンタクト１０との距離が短くなり、電気的な接続がなされた際の抵抗が低くなる。
　次に、第２のコンタクト２０の組立方法について説明する。最初に、図２０に示されるように、可動接点部２１と巻きバネ２６とを用意し、可動接点部２１の筒部２２の内部に巻きバネ２６を入れ図２１に示されるように第２のコンタクト２０を形成する。この後、図２２に示されるように、可動接点部２１のケーブル支持部２４にケーブル５０を接続する。この際、ケーブル５０の内部の電線５１を可動接点部２１の接触面２３の裏側に接続し、ケーブル５０の電線５１と可動接点部２１とを電気的に接続する。次に、図２３に示されるように、内部支持部材４０のコンタクト支持部４１の直上に第２のコンタクト２０を動かし、図２４に示されるように、内部支持部材４０のコンタクト支持部４１の内側に、可動接点部２１の筒部２２を入れる。このようにして、第２のコンタクト２０を内部支持部材４０のコンタクト支持部４１に取り付ける。
　（電気接続装置の接続）
　次に、本実施の形態における電気接続装置において、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０とによる電気的な接続について、図２５から図３２に基づき説明する。具体的には、例えば、自動車の車体内部の配線の接続に用いられる場合では、第２のコンタクト２０が取り付けられている内部支持部材４０は、不図示の自動車の車体の内部に取り付けられており、第１のコンタクト１０が取り付けられているプリント基板３０は、蓋側支持部材６０に取り付けられている。尚、蓋側支持部材６０には４本の支持部６１が設けられており、プリント基板３０は、これらの支持部６１に取り付けられている。
　本実施の形態における電気接続装置において、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０とを接続する際には、最初に、図２５から図２８に示すように、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０とＸＹ方向における位置の位置合わせをする。図２５は、この状態における斜視図であり、図２６は右側面図、図２７は背面側の要部拡大図、図２８はＺＸ面と平行な面で切断した断面の要部拡大図である。
　この後、図２９から図３２に示すように、第１のコンタクト１０が取り付けられているプリント基板３０及び蓋側支持部材６０をＺ２方向に動かすことにより、第２のコンタクト２０の可動接点部２１の接触面２３に、第１のコンタクト１０の他方の接続端子部１２の凸部１２ａと接触させる。従って、Ｚ１－Ｚ２方向が、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０との接続方向となる。図２９は、この状態における斜視図であり、図３０は右側面図、図３１は背面側の要部拡大図、図３２はＺＸ面と平行な面で切断した断面の要部拡大図である。
　これにより、プリント基板３０等は、Ｚ２方向の側に押し込まれるが、第２のコンタクト２０の可動接点部２１の内部には、巻きバネ２６が設けられており、Ｚ１－Ｚ２方向において長いストロークで伸縮可能であるため、第２のコンタクト２０の可動接点部２１は、第１のコンタクト１０に押されてＺ２方向に動く。この状態においては、巻きバネ２６は縮んでおり。Ｚ１方向に向かう復元力が働いている。これにより、第２のコンタクト２０の可動接点部２１をＺ１方向は押し上げられ、第１のコンタクト１０の他方の接続端子部１２の凸部１２ａと、第２のコンタクト２０の可動接点部２１の接触面２３との接触を確実にすることができる。
　本実施の形態における電気接続装置においては、第２のコンタクト２０は、Ｚ１－Ｚ２方向において長いストローク、例えば、４ｍｍ～１０ｍｍのストロークを有しているため、長いストロークが必要とされる用途に用いることができる。また、第１のコンタクト１０では、金属板を折り曲げることにより形成された第１のバネ部１３及び第２のバネ部１５が設けられているため、ＸＹ方向に平行な振動が生じても、第１のコンタクト１０において吸収することができる。例えば、自動車等においては、走行中に振動が生じる場合があるが、この振動のうちＸＹ面に平行な振動については、第１のコンタクト１０において吸収することができる。これにより、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０との電気的な接続の安定的に保つことができる。また、Ｚ１－Ｚ２方向における振動については、第１のコンタクト１０及び第２のコンタクト２０により吸収可能である。
　ところで、第１のコンタクト１０は第１のバネ部１３及び第２のバネ部１５を有しているため、Ｚ１－Ｚ２方向における変位を吸収することは可能であるが、ストローク長が０．５ｍｍ程度と極めて短い。よって、第１のコンタクト１０のみでは、ストローク長の長い用途には十分に対応することができない。また、第２のコンタクト２０は、Ｚ１－Ｚ２方向において伸縮するため、この方向におけるストロークの長い変位は可能であるが、Ｘ１－Ｘ２方向やＹ１－Ｙ２方向には変位することができない。よって、第２のコンタクト２０のみでは、ＸＹ面に平行な振動を吸収することができない。
　従って、本実施の形態における電気接続装置は、比較的長いストローク長を必要とし、３次元方向において振動等が生じる用途においても、電気的な接続を確実に維持することができる。
　また、本実施の形態における電気接続装置では、接続するためのコネクタ等を必要としないため、小型にすることが可能である。また、本実施の形態における電気接続装置では、自動車のボディの内部に第２のコンタクト２０を設置し、ボディに設けられた不図示の穴に蓋側支持部材６０を入れて、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０とを接触させることにより、電気的に接続することができる。従って、コネクタのような一連の接続工程を行う必要はなく、電気的な接続のための工程が少なく、短時間で容易に電気的な接続を行うことができる。尚、ボディに設けられた穴は、不図示の蓋により塞いでもよい。
　また、本実施の形態においては、ケーブル５０は、第２のコンタクト２０の可動接点部２１の接触面２３の裏側に接続されている。このため、第１のコンタクト１０と第２のコンタクト２０が接触した際に、電流経路が短いため、抵抗が低く、大電流を流すことが可能である。
　以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
　尚、本国際出願は、２０１７年１２月４日に出願した日本国特許出願第２０１７－２３２７８３号に基づく優先権を主張するものであり、その出願の全内容は本国際出願に援用する。
１０　　　　第１のコンタクト
１１　　　　一方の接続端子部
１２　　　　他方の接続端子部
１２ａ　　　凸部
１３　　　　第１のバネ部
１４　　　　平坦支持部
１５　　　　第２のバネ部
２０　　　　第２のコンタクト
２１　　　　可動接点部
２２　　　　筒部
２２ａ　　　かえし
２３　　　　接触面
２４　　　　ケーブル支持部
２６　　　　巻きバネ
３０　　　　プリント基板
４０　　　　内部支持部材
４１　　　　コンタクト支持部
５０　　　　ケーブル
５１　　　　電線
６０　　　　蓋側支持部材

Claims (6)

  1. 　導電性を有する材料により形成された第１のコンタクトと、
    　導電性を有する材料により形成された第２のコンタクトと、
    　を有し、
    　前記第１のコンタクトは、
    　第１の側に形成された第１の接続端子部と、
    　第２の側に形成された第２の接続端子部と、
    　前記第１の接続端子部と前記第２の接続端子部との間に形成された弾性を有する螺旋形状の弾性部と、を有し、
    　前記第２のコンタクトは、前記第１のコンタクトとの接続方向において可動する可動接点部を有し、
    　前記第１のコンタクトの第２の接続端子部と、前記第２のコンタクトの可動接点部とを接触させることにより、前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとが電気的に接続されるものであって、
    　前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとが接触する方向におけるストロークは、前記第１のコンタクトよりも前記第２のコンタクトが大きいことを特徴とする電気接続装置。
  2. 　前記第２のコンタクトの可動接点部は筒部を有しており、
    　前記筒部の内部には、前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとの電気的接続に寄与しない弾性体が入れられており、
    　前記可動接点部は、前記第１のコンタクトとの接続方向において可動するものであって、
    　前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとが電気的に接続される際には、前記弾性体により、前記可動接点部を前記第１のコンタクトの側に押す復元力が働いていることを特徴とする請求項１に記載の電気接続装置。
  3. 　前記第２のコンタクトの可動接点部には、電線が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気接続装置。
  4. 　前記第２のコンタクトには、前記第１のコンタクトの第２の接続端子部と接触する接触面が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気接続装置。
  5. 　前記第１のコンタクトは回路基板に実装されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気接続装置。
  6. 　前記第２のコンタクトは前記第１のコンタクトより導電率が高いことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電気接続装置。
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JP2010056048A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Advanced Systems Japan Inc スパイラルコンタクタ、及びその製造方法
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