JP2005050738A

JP2005050738A - 電気コネクタ

Info

Publication number: JP2005050738A
Application number: JP2003283260A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Orihara; 昌幸折原
Original assignee: JST Mfg Co Ltd
Current assignee: JST Mfg Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24
Also published as: US20050026510A1; KR101083209B1; CN1581592A; EP1503458A1; CN100483854C; US6935906B2; KR20050014698A; TW200514306A; EP1503458B1; TWI322537B

Abstract

【課題】プローブ型コンタクトを用いた電気コネクタにおいて、接触不良を起さないようにすること。
【解決手段】少なくとも１個の貫通孔１３ａ〜１３ｃを有するハウジング１１と、この貫通孔に挿入されるプローブ型コンタクト２０ａ〜２０ｃと、このプローブ型コンタクトに接続される端子部３０ａ〜３０ｃとを備え、プローブ型コンタクトは、ピン状接点２２ａ〜２２ｃが導電性の筒状体２１ａ〜２１ｃ内にスプリング２３ａで付勢されて移動自在に収納された電気コネクタであって、その先端のピン状接点２２ａ〜２２ｃが水平方向に対して上方へ所定角度傾斜し、且つ前記ハウジングの前壁面から突出するようにして貫通孔１３ａ〜１３ｃに装着されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気コネクタに係り、詳しくは、ピン状接点を導電性の筒状体内に前後方向へ移動自在にスプリングで付勢して収納したコンタクト、いわゆるプローブ型コンタクトを用いた電気コネクタの改良に関する。

まず、従来のプローブ型ジョイントを用いた電気コネクタを図面を用いて説明する。図８は、下記特許文献１に記載されたプローブ型コンタクトを用いた電気コネクタを示し、同図（ａ）はコンタクトの断面図、同図（ｂ）は機器との接続状態を示す側面図である。
このプローブ型コンタクト２は、図８に示すように、導電性チューブ４内に導電性ピン３が突出および後退方向に移動自在に配置され、導電性チューブ４の先端に狭搾部が設けられて導電性ピン３が突出方向に抜け出ないようになっている。また、導電性チューブ４内にコイルスプリング５が導電性ピン３を突出方向に弾性付勢するように縮設されている。

このように構成されたプローブ型コンタクト２は、図８に示すように、携帯電話機などの電気コネクタ本体１内の回路基板６に電気的に接続されている。一方、この電気コネクタ本体１には、バッテリー７が適宜な機構で着脱自在に装着される。そして、バッテリー７の取付状態にあっては、その端子７ａに導電性ピン３が弾接し、この端子７ａとプローブ型コンタクト２を介して電気コネクタ本体１とバッテリー７が電気的接続される。

バッテリー７が電気コネクタ本体１に装着されると、バッテリーの端子７ａは、矢印Ｘ（水平）方向からコンタクト２の導電性ピン３の接点に接触する。その際、端子７ａと導電性ピン３との接触位置は、端子７ａの表面において接触点ｘ_０であり、さらに矢印Ｘ方向へバッテリーが移動されると、導電性ピン３は、スプリング５の付勢力に抗して導電性チューブ４内へ引っ込む。この導電性ピン３の移動により、導電性ピン３先端部はバッテリー端子７ａに弾接されるが、その接触点ｘ’_０は移動前と同じ箇所となっている。
ところが、バッテリーの端子面に塵等が付着し、あるいは酸化膜が形成されていることがあり、酸化膜等があると接触不良を起してしまい、良好な電気接続をさせることができない。

特開平１１−１４９９５４号（、図６、第３頁右欄参照）

本発明は、このような従来技術が抱える課題を解決するためになされたものであって、本発明の第１の目的は、プローブ型コンタクトを用いたコネクタにおいて、接触不良を起さないようにした電気コネクタを提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、上記の目的に加え、さらに回路基板に堅固に固定できるようにした電気コネクタを提供することにある。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、本願の請求項１記載の電気コネクタの発明は、少なくとも１個の貫通孔を有するハウジングと、該貫通孔に挿入されるプローブ型コンタクトと、該プローブ型コンタクトに接続される端子部とを備え、該プローブ型コンタクトは、ピン状接点が導電性筒状体内にスプリングで付勢されて移動自在に収納されたものであって、その先端のピン状接点が水平方向に対して上方へ所定角度傾斜し、且つ該ハウジングの前壁面から突出するようにして貫通孔に装着されていることを特徴とする。

また、本願の請求項２記載の発明は、前記請求項１に記載の電気コネクタにおいて、前記傾斜角度は、６°〜１５°の範囲であることを特徴とする。

また、本願の請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の電気コネクタにおいて、前記端子部は、一端にコンタクト、他端に端子を有し、導電性金属板により成形され、該コンタクトが前記プローブ型コンタクトの筒状体に接続されていることを特徴とする。

また、本願の請求項４に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の電気コネクタにおいて、前記端子部は、ほぼＬ字状をなし、該Ｌ字状の頂部にコンタクト、垂直部に連結片、底部に端子を有し、導電性金属板により成形されていることを特徴とする。

また、本願の請求項５に記載の発明は、前記請求項３又は４に記載の電気コネクタにおいて、前記端子部コンタクトは、前記プローブ型コンタクトの筒状体に着脱自在に接続されるようになっていることを特徴とする。

また、本願の請求項６に記載の発明は、前記請求項５に記載の電気コネクタにおいて、前記端子部のコンタクトは、環状リングからなり、該環状リングが前記プローブ型コンタクトの筒状体に嵌め込み接続されていることを特徴とする。

また、本願の請求項７に記載の発明は、前記請求項４〜６のいずれか１項記載の電気コネクタにおいて、前記端子部の端子は、Ｌ字状の底辺部にあって、少なくとも２個の接続片が該底辺部の前後左右において交互に千鳥状に配設されていることを特徴とする。

また、本願の請求項８に記載の発明は、前記請求項１〜７に記載の電気コネクタにおいて、前記ハウジングは、前記ピン状接点が突出した方向の裏面側の底部に、複数の支持突起が外方へ突出していることを特徴とする。

本発明は、上述の構成を備えることにより以下のような優れた効果を奏する。すなわち、本願の請求項１に記載の電気コネクタによれば、携帯電話機等の電子機器に組み込まれた電気コネクタにバッテリー等の部品を取り付けると、プローブ型コンタクトのピン接点がバッテリー等の端子に当たり、このピン接点がバネ体の反発力に抗して筒状体内へ後退する。この後退時に、ピン接点とバッテリー等の端子との接触点が移動し、この移動によりピン接点が端子面を所定範囲にわたって擦る、いわゆるワイピング作用が行われる。このワイピングの作用により、端子面に、例えば汚染物が付着し、あるいは酸化膜等が形成されていても、これらが擦りとられて良好な電気接続がなされる。

また、本願の請求項２に記載の電気コネクタによれば、傾斜角度を６°〜１５°の範囲に選定することにより、良好なワイピング作用を行わせることができる。

また、本願の請求項３に記載の電気コネクタによれば、その端子部がプローブ型コンタクトと別体になっているので、プローブ型コンタクトおよび端子部の設計および製作が容易になる。また、接続部が別体であることから、タイプの異なる種々の接続部が形成できるので、端子をハウジングの任意の方向、上下、左右、あるいは後方の何れの方向へも導出でき、この電気コネクタを搭載する機器のレイアウト設計の自由度が向上する。

また、本願の請求項４に記載の電気コネクタによれば、端子部がほぼＬ字状をなしているので、端子をハウジングの底壁面へ導出することができる。ハウジングの底壁面を回路基板に載置し、端子を基板の回路配線と半田接続することにより、ハウジングに固定手段を設けることなくハウジングを基板に固定することができる。

また、本願の請求項５に記載の電気コネクタによれば、コンタクトがプローブ型コンタクトの筒状体に着脱自在に接続されるようになるので、組立てが簡単で且つ部品交換が可能になり、補修が容易になる。

また、本願の請求項６に記載の電気コネクタによれば、コンタクトが環状リングからなるので、プローブ型コンタクトへ着脱が容易になる。

また、本願の請求項７に記載の電気コネクタによれば、複数の接続片がＬ字状の底辺部に千鳥状に設けられるので、複数の接続片により回路基板との接続が可能となる。その結果、接続箇所が多くなり、仮に一方の接続片に接続不良が発生しても他の接続片が接続されており、接続不良トラブルの発生が殆どなくなる。しかも、この接続片の接続で、コネクタハウジングの基板への取付けを兼用できるので、ハウジングを固定する手段が不要になる。

また、本願の請求項８に記載の電気コネクタによれば、ハウジングの裏面側の底壁部に、複数の支持突起が設けられているので、バッテリー等の端子によって、ピン接点が押され、ハウジングが回路基板から離れる方向への力が加わっても、支持突起が回路基板面に当接するので、ハウジングが基板回路から剥がれることを防止できる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための電気コネクタを例示するものであって、本発明をこの電気コネクタに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適用し得るものである。

図１は、本発明の電気コネクタの外観を示す斜視図、図２は電気コネクタの底面図、図３は図１の電気コネクタを分解した分解斜視図、図４は図１のＡ−Ａ断面図、図５は図３の端子部を示し、図５（ａ）は左側面図、図５（ｂ）は正面図、図５（ｃ）は底面図、図６はプローブ型コンタクトを示す側面図、図７は電気コネクタと機器との接続状態を示す側面図である。

電気コネクタ１０は、図１、３に示すように、例えば３個の貫通孔１３ａ〜１３ｃを有するハウジング１１と、各貫通孔に挿入されるプローブ型コンタクト２０ａ〜２０ｃと、各プローブ型コンタクトに接続された端子部３０ａ〜３０ｃとを備え、前記各プローブ型コンタクト２０ａ〜２０ｃは、ピン接点２２ａ〜２２ｃが導電性筒体２１ａ〜２１ｃ内に前後方向へバネ体（図３にバネ体２３ａのみ図示）で付勢されて移動自在に収納され、該各プローブ型コンタクト２０ａ〜２０ｃの先端部が水平方向に対して上方へ所定の角度傾斜し、且つ該ピン状接点２２ａ〜２２ｃが該ハウジング１１の前壁１２ｃ面から突出するようにして各貫通孔１３ａ〜１３ｃに装着されている構成を有する。

以下、この電気コネクタ１０を構成する個々の部材を詳述する。
ハウジング１１は、上壁１２ａ、底壁１２ｂ、前壁１２ｃ、裏壁１２ｄ、および左右側壁１２ｅ、１２ｆを有する立方体からなり、合成樹脂材で形成される。
底壁１２ｂ面は、裏壁１２ｄ側において、一部分が後方へ延びている。この延びた底壁面は、裏壁と一体に形成された複数個の支持突起１２ｄ_１〜１２ｄ_４からなり、これらの支持突起１２ｄ_１〜１２ｄ_４は、裏壁面にほぼ等間隔に設けられている。
また、このハウジング１１には、裏壁１２ｄから前壁１２ｃ面に向かって貫通する３個の貫通孔１３ａ〜１３ｃが、水平方向に対して、裏壁１２ｄから前壁１２ｃ面に向かって上方へ所定角度傾斜して設けられる。この傾斜角度については後述する。
各貫通孔１３ａ〜１３ｃは、それぞれほぼ円形状に形成され、且つこれらの貫通孔に連通して細溝状のスリット１４ａ〜１４ｃが形成され、これらのスリットは底壁１２ｂへ達している。

各貫通孔１３ａ〜１３ｃは、その１つの貫通孔１３ａを図４に示すように、裏壁１２ｄから前壁１２ｃに向かって、左上がりになるように、水平方向に対して所定の角度で傾斜している。この傾斜角度θは、６°〜１５°の範囲にあることが好ましい。傾斜角度をこの範囲に選定することにより、プローブ型コンタクトを各貫通孔へ装着した際に、ピン状接点（以下ピン接点と言う）と他端子（例えばバッテリーの端子）との接触時に、ピン接点が他端子の表面をワイピングする長さが最適な範囲になる。
また、各貫通孔１３ａ〜１３ｃの内周壁は、また、裏壁１２ｄから前壁１２ｃに向かって直径が徐々に小さくなっている。前壁１２ｃの開口の直径ｄ_２は、裏壁１２ｄの開口直径ｄ_１より小さく、ピン接点２２ａの直径より若干大きく、このピン接点２２ａが貫通孔の内周壁に接触しても、ピン接点２２ａの移動に支障のない大きさに形成される。

また、この貫通孔１３ａは、図４及び図６に示すように、内周壁面に第１、第２、第３の段部１３ａ_１、１３ａ_２、１３ａ_３が形成され、プローブ型コンタクト２０ａの筒状体の先端段部２１ａ_１、中央段部２１ａ_２、および後方段部２１ａ_３が、各段部１３ａ_１、１３ａ_２、１３ａ_３に係止され位置決め固定され、貫通孔１３ａからプローブ型コンタクト２０ａが抜け出ないようになっている。その他の貫通孔１３ｂ、１３ｃも、図示した貫通孔１３ａと同じ構造を有し、同様の方法で各プローブ型コンタクト２０ｂ、２０ｃが位置決め固定される。

開孔に連通した各スリット１４ａ〜１４ｃは、その１つのスリット１４ａを図４に示すように、ほぼ左右を反転したＬ字状をなし、そのスリット幅は、端子部３０ａを構成する連結片３２ａの厚みより若干幅広に形成されている。そして、Ｌ字状スリットの垂直部分の溝は、裏壁１２ｄから前壁１２ｃの方向に向かって、ハウジング１１のほぼ中央部付近まで達し、底壁１２ｂ面に近接した部分の溝１４ａ_１では、裏壁１２ｄから前壁１２ｃまで連通している。他のスリット１４ｂ、１４ｃも同じ形状を有している。なお、ハウジング１１は、立方体に限定されず、任意の形状に形成できる。例えば、板状体でもよい。

各プローブ型コンタクト２０ａ〜２０ｃは、所定の直径を有する筒状体２１ａ〜２１ｃと、この筒状体内に移動自在に収納され、筒状体の前面から先端が突出するピン接点２２ａ〜２２ｃと、筒状体内に収納され前記ピン接点を筒状体の前面へ突出するように付勢するバネ体２３ａ〜２３ｃ（図３にバネ体２３ａのみ図示、２３ｂ、２３ｃは省略）とからなり、良導電性の金属によって形成される。

前記筒状体２１ａ〜２１ｃは、その１つのプローブ型コンタクト２０ａを図６に示すように、先端から後端に向けて、それぞれ直径がそれぞれ異なる先端段部２１ａ_１、中央段部２１ａ_２、および後方段部２１ａ_３が形成され、中央段部２１ａ_２の直径が後方段部２１ａ_３の直径より小さくなっている。他のプローブ型コンタクト２０ｂ、２０ｃも同じ形状を有している。
このプローブ型コンタクトは、バッテリー等の端子によりピン接点が押圧されると、このピン接点がスプリングの付勢力に抗して引っ込み、このスプリングにより端子と弾性接触され良好な電気的接続状態が維持される。

各端子部３０ａ〜３０ｃは、その１個３０ａを図５（ａ）に示すように、ほぼ左右を反転したＬ字状をなし、一枚の良導電性板状体から屈曲加工により形成される。
この端子３０ａは、Ｌ字状の頂部に設けた環状リングからなる環状コンタクト３１ａと、垂直部に環状コンタクトから垂下した連結片３２ａと、底部の端子片３３ａ、３３ａ’とからなる。環状コンタクト３１ａの環状リングの直径は、プローブ型コンタクトの筒状体２１ａの直径とほぼ同じか若干小さく、環状リングを筒状体２１ａに圧入して、弾性力により良好な電気的接続がなされるようになっている。

また、各連結片３２ａの下端部は、Ｌ字状の底部において、一方向へ延び、この延設部分の底部左右に位置をずらして複数の接続片３３ａ、３３ａ’が形成される。
これらの接続片３３ａ、３３ａ’は、その底面に所定大きさの平坦面が形成され、回路基板上に載置したとき、この平坦面が基板面にぴったり接触されるようになっている。
複数の接続片３３ａ、３３ａ’は、それぞれ位置がずれ、連結片の左右前後に設けられ、しかもその底面が平坦になっているので、回路基板上の配線に半田接続すると、配線との接続面積が広くなって、良好な電気接続をなし得ると共に、堅固な接続ができ、ハウジングの固定にも兼用され、ハウジング１１を基板に固定する固定手段が不要になる。

ちなみに、この端子部３０ａ〜３０ｃは、Ｌ字状にしたが、この形状を変更して、底部だけでなく、上部、左右側部あるいは裏面の何れの方向へも端子片を導出するようにしてもよい。また、コンタクトは環状リングだけでなく、任意の形状に変更し得ることは説明するまでもない任意的事項である。端子部をこのように変更することにより、回路基板への装着あるいは機器本体への組み込み時に設計の自由度が確保できる。

以下、ハウジングへのコンタクトの組立て方法を説明する。
３本のプローブ型コンタクト２０ａ〜２０ｃを、ピン２２ａ〜２２ｃを先頭にして、ハウジング１１の裏壁１２ｄ側から各貫通孔１３ａ〜１３ｃに挿入する。この挿入により、図４に示すように、プローブ型コンタクト２０ａは、その筒状体の先端段部２１ａ_１、中央段部２１ａ_２、および後方段部２１ａ_３が、各段部１３ａ_１、１３ａ_２、１３ａ_３に係止され位置決め固定される。他のプローブ型コンタクト２０ｂ、２０ｃも同じようにして各貫通孔１３ｂ、１３ｃに挿入固定する。

次いで、各端子部３０ａ〜３０ｃのそれぞれの環状リング３１ａ〜３１ｃをプローブ型コンタクトの筒状体２１ａ〜２１ｃの後端に嵌めながら各貫通孔１３ａ〜１３ｃへ押し込み各筒状体に電気的に接続する。その際、各端子部３０ａ〜３０ｃの連結片３２ａ〜３２ｃを各スリット１４ａ〜１４ｃに圧入して固定する。この固定により、各接続片３３ａ、３３ａ’、３３ｂ、３３ｂ’、３３ｂ、３３ｂ’は、図２に示すように、ハウジング１１の底壁面１２ｂにおいて、前後左右に配置されることになる。

このように配置された各接続片３３ａ、３３ａ’、３３ｂ、３３ｂ’、３３ｂ、３３ｂ’は、回路基板４１の回路配線（図示省略）と半田接続する。この半田接続により、各接続片３３ａ、３３ａ’、３３ｂ、３３ｂ’、３３ｂ、３３ｂ’と回路基板４１の回路配線とは電気的に接続されるが、同時にハウジング１１も回路基板４１に固定される。

図７は、電気コネクタが回路基板に装着されバッテリー等の部品がこの電気コネクタに接続されるときの状態を示している。電気コネクタ１０を回路基板４１に取付け、この回路基板４１にバッテリー等の部品４０を電気コネクタ１０を介して装着する。バッテリー等の部品４０が電気コネクタ１０に接続されると、バッテリー端子４０ａは、矢印Ｘ（水平）方向からプローブ型コンタクト２０のピン接点２２ａに接触する。

その際、端子４０ａとピン接点２２ａとの接触位置は、端子の表面において接触点ｘ_１であるが、さらに矢印Ｘ方向へバッテリーが移動されると、ピン接点２２ａは、バネの付勢力に抗して筒状体２１ａ内へ引っ込み、このピン接点２２ａの移動により、バッテリー端子４０ａとの接触点はｘ_２へ移動する。この移動により、端子４０ａの表面は、接触点ｘ_１からｘ_２へ移動し、この間、ピン接点２２ａの接触点によって、端子表面が擦られる、いわゆるワイピングされることになる。このワイピングによって、端子表面に酸化膜等が形成されていても、この酸化膜等は剥がれ、良好な電気接続を達成できる。ちなみに、他の端子４０ｂ、４０ｃも同様にワイピング作用がなされ、同様の効果を得るようになっている。

また、電気コネクタ１０は、バッテリー等の部品を装着する際に、ハウジングの前壁方向から強い力が加わっても、ハウジングの裏面に設けられた支持突起１２ｄ_１によって支えられ、基板４１から剥がれるのを阻止できる。

本発明の電気コネクタの外観を示す斜視図、電気コネクタの底面図、図１の電気コネクタを分解した分解斜視図、図１のＡ−Ａ断面図、図３の端子部を示し、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は右側面図、図５（ｃ）は底面図、プローブ型コンタクトを示す側面図、電気コネクタと機器との接続状態を示す側面図、従来技術のプローブ型コンタクトを用いた電気コネクタを示し、図８（ａ）はコンタクトの断面図、図８（ｂ）は機器との接続状態を示す側面図、である。

符号の説明

１０電気コネクタ
１１ハウジング
１２ｄ_１〜１２ｄ_４支持突起
１３ａ〜１３ｃ貫通孔
１４ａ〜１４ｃスリット
２０ａ〜２０ｃプローブ型コンタクト
２１ａ〜２１ｃ筒状体
２２ａ〜２２ｃピン状接点
３０ａ〜３０ｃ端子部
４０部品（バッテリー）
４０ａ部品（バッテリー）の端子
４１回路基板

Claims

少なくとも１個の貫通孔を有するハウジングと、該貫通孔に挿入されるプローブ型コンタクトと、該プローブ型コンタクトに接続される端子部とを備え、該プローブ型コンタクトは、ピン状接点が導電性筒状体内にスプリングで付勢されて移動自在に収納されたものであって、その先端のピン状接点が水平方向に対して上方へ所定角度傾斜し、且つ該ハウジングの前壁面から突出するようにして貫通孔に装着されていることを特徴とする電気コネクタ。
前記傾斜角度は、６°〜１５°の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
前記端子部は、一端にコンタクト、他端に端子を有し、導電性金属板により成形され、該コンタクトが前記プローブ型コンタクトの筒状体に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気コネクタ。
前記端子部は、ほぼＬ字状をなし、該Ｌ字状の頂部にコンタクト、垂直部に連結片、底部に端子を有し、導電性金属板により成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気コネクタ。
前記端子部のコンタクトは、前記プローブ型コンタクトの筒状体に着脱自在に接続されるようになっていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電気コネクタ。
前記端子部のコンタクトは、環状リングからなり、該環状リングが前記プローブ型コンタクトの筒状体に嵌め込み接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電気コネクタ。
前記端子部の端子は、Ｌ字状の底辺部にあって、少なくとも２個の接続片が該底辺部の前後左右において交互に千鳥状に配設されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
前記ハウジングは、前記ピン状接点が突出した方向の裏面側の底部に、複数の支持突起が外方へ突出していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気コネクタ。