JP5197216B2 - 多接点端子を有する電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は多接点端子を有する電気コネクタに関する。

端子の接触部が相手端子に対する接触信頼性を向上させることを目的として、端子に二つの接触部を形成している電気コネクタが、特許文献１そして特許文献２で知られている。

これらの特許文献での端子は、帯状の金属板の幅方向での一方の側部を屈曲して部分的に二枚の接触片がそれらの板面で対面するように形成している。これらの二つの接触片は長さが異なっており、それぞれの先端側が板厚方向に屈曲されて山型の接触部を形成している。かくして、相手コネクタとの嵌合方向で二つの位置に接触部を有する端子を形成し、このような端子がハウジングにより上記帯状金属板の幅方向に複数配列保持されている。このようなコネクタでは、一つの端子の二つの接触部が、相手コネクタとの嵌合時に、相手端子と順次接触して二つの接点を形成することで、接触信頼性の向上を図っている。
特開平０８−２３６１８７ 特開２００２−１７５８４７

しかしながら、特許文献１そして特許文献２のコネクタにあっては、帯状の金属板をその板厚方向に屈曲して端子を得ることとしているが故に、いくつかの問題点を有している。

第一には端子の有効嵌合長が非常に短くなってしまうことである。端子は二つの弾性腕を有し、各弾性腕の先端部を板厚方向に加工して接触部を形成するので、加工技術上、コネクタ嵌合方向での二つの接触部同士間距離が大きくならざるを得ない。したがって、上記コネクタ嵌合方向でのコネクタの小型化が求められる場合、いずれかの弾性腕の接触部についての有効嵌合長が短くなる。その結果、該接触部での接触信頼性が低下する。

第二には、二つの弾性腕を対面させるための屈曲加工が面倒なことに加え、さらには各弾性腕についての接触部の形成加工に部材の多くの部分が占められてしまい、コネクタ嵌合方向で端子寸法が大きくなる。山型とされる接触部は接圧の確保のために、山型の形状は一定の高さが要求される。この高さのもとに、コネクタの挿抜を楽にするには、山型の傾斜を緩くする必要があり、そうすると、結果として、弾性腕がその分長くなってしまい、さりとて、短くすると挿抜が硬くなって操作しずらくなる。

さらに、第三には、端子は幅方向に大きな寸法を有するので、端子の配列のピッチを狭くすることができず、端子配列方向でのコネクタの小型化が実現しない。

本発明は、このような事情に鑑み、コネクタ嵌合方向そして端子配列方向でコネクタを大型化することなく、容易に作れて有効嵌合長を長くすることのできる多接点端子を有する電気コネクタを提供することを課題とする。

本発明に係る発明の多接点端子を有する電気コネクタは、端子が複数の弾性腕を有し、相手コネクタとの嵌合時に、該複数の弾性腕にそれぞれ形成された突状の接触部が相手端
子に一つの接触線上で順次弾性接触するようになっており、端子は金属板の板面を維持したまま作られていて、該端子の板厚方向に間隔をもってハウジングに配列されている。

かかる多接点端子を有する電気コネクタにおいて、本発明では、端子の複数の弾性腕は、相手端子との接触位置を通りコネクタ嵌合方向に延びる接触線に対して一方の側に位置しており、上位の弾性腕が上端から下方に延び上記接触線に向う斜縁を有していて該斜縁の下端に接触部を形成し、上記複数の弾性腕の接触部は、下方に向け順に位置しており、上位に位置する弾性腕の接触部に対して下位となる接触部を有する弾性腕の上端が上記上位の弾性腕の接触部に近接しており、コネクタ嵌合時に相手端子と最初に接触する接触部から順に相手端子に対する接触圧が小さくなっていることを特徴としている。

したがって、相手コネクタの相手端子に対し本願発明コネクタの対応端子がその複数の弾性腕に形成されたそれぞれの接触部で接触することとなる。本発明では、相手端子が一つの平坦面ではなく段状をなす各面に接触部を形成している場合には、上記仮想線としての接触線は段の数だけ互いに平行に存在するが、本発明の端子の複数の弾性腕はいずれの接触線に対しても一方の側に位置する。

このような構成の本発明の電気コネクタでは、端子が金属板の板面を維持して加工して作られており、屈曲加工を伴わないので、製作が容易となると共に、加工時に、屈曲加工のように加工に或る程度の寸法が必要となるといった加工寸法の制限がなくなり、嵌合方向での端子寸法を大きくしなくとも十分に有効嵌合を長くでき、弾性腕の弾性も十分に確保できる。さらには端子は板厚方向に配列されているので狭ピッチ構造のコネクタが実現する。
また、上記複数の弾性腕の接触部はコネクタ嵌合時に相手端子と最初に接触する接触部から順に相手端子に対する接触圧が小さくなっており、相手コネクタを嵌合するときに、最初の接触部を圧したその勢いで、次の弾性腕の接触部を圧することができるので、小さい挿入力で弾性変形させることができ、コネクタ嵌合が容易となる。

本発明において、端子の複数の弾性腕は、ハウジングにより保持される該端子の基部から接触線に沿って平行に延び、各弾性腕の先端側で該接触線に対して直角方向に向けた突出部で各接触部を形成しているようにすることができる。このようにすることで、各弾性腕は基部から延びるので長く形成でき、したがって、弾性を十分に確保できる。

本発明において、端子の複数の弾性腕に形成された各接触部は、コネクタ嵌合前の状態で、同一間隔で接触線と平行な線上に位置しているようにすることができる。この場合には、各弾性腕の接触部は、コネクタ嵌合状態で、いずれも等量の弾性変位を生ずることとなる。

例えば、端子が二つの弾性腕を有している場合には、コネクタ嵌合時に相手端子と最初に接触する弾性腕の接触部における接触圧と、次に接触する弾性腕の接触部における接触圧との比は２対１位が望ましい。

本発明において端子の複数の弾性腕は、固有振動数がそれぞれ異なることが望ましい。本発明のコネクタは、元来、端子の接触信頼性を高めることを目的としているが、このような特性が求められるのは、振動を伴う装置、例えば、工作機械での用途である。かかる装置では、特定の周波数の振動がコネクタに伝わるので、複数の弾性腕の固有振動数が異なっていれば、一つの弾性腕が共振して接触不良となっても、他の弾性腕は共振しないので、接触状態が安定して確保されることとなる。

本発明においては、端子の複数の弾性腕は、コネクタ嵌合時に、相手端子に対して先行して接触する弾性腕がその弾性変位中に次に接触すべき弾性腕に当接してこれを弾性変位せしめるようにすることができる。このようにすることにより、相手端子に対して先行して接触する弾性腕が、その弾性変位中に、次に接触すべき弾性腕の相手端子との接触前に、該次の弾性腕が弾性変位を生じ始めているので、上記次の弾性腕はその接触部での相手端子との接触後は、所定弾性変位量のうちの残りの分だけ弾性変位すれば良い。そのための相手端子との接触範囲すなわち接触部の長さを短くすることができる。これは、先行する弾性腕の接触部から上記次の弾性腕の接触部までのコネクタ嵌合方向での距離を小さくできることを意味しており、これにより、端子の有効嵌合長を犠牲にすることなく、端子のコネクタ嵌合方向での寸法を短くでき、コネクタの同方向での小型化を可能とする。

本発明は、以上のように、金属板の板面を維持して複数の弾性腕を形成し、各弾性腕に接触部を設けることとしたので、端子の加工が容易で、屈曲加工による加工上の制限がなく、各弾性腕が十分に長くなって接触部における有効嵌合長を大きく確保しつつ、しかも弾性が十分に得られて、コネクタ嵌合方向でのコネクタの小型化が図れる。又、端子をその板厚方向に配列することで、端子の狭ピッチ配列が図れ、この方向でもコネクタの小型化を図ることができる。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態のコネクタの外観を示す斜視図である。図１にて、コネクタ１は、電気絶縁材料で作られたハウジング１０に、金属板から作られた端子２０が植設されている。

上記ハウジング１０は、本体部１１と脚部１２とを有している。本体部１１は平面形状が横方向に長い略台形をなし、縦方向に延びる短筒外面を有し、横方向両端下部に上記脚部１２が設けられている。上記ハウジング１０の本体部１１は、上方に開口して相手コネクタの被嵌合部を受入れる受入凹部１３が上記横方向に長く形成されており、該受入凹部１３の対向内面には、後述の端子２０を植設する端子溝１４が上記横方向で定間隔に複数形成されている。上記脚部１２は上下方向そして横方向に開口せる切欠部１２Ａが形成されており、該切欠部１２Ａには、ハウジングで保持された金具１９の一部が屈曲された状態で水平な取付面１９Ａが位置している。該取付面１９Ａは、コネクタ１が回路基板（図示せず）上に配置されたときに、該回路基板の対応ランドに接面し、該対応ランドと半田接続され、コネクタ１の回路基板への取付けに寄与する。また、上記ハウジング１０の本体部１１には、その外周面にシールド板が取り付けられることもある。

上記ハウジング１０の端子溝１４には、図２に示される端子２０が下方から挿入されている。

端子２０は、図２に見られるように、金属板の平坦面をそのまま維持した状態で、打抜き加工等により外形づけられている。

該端子２０は、下部となる基部２１から上方に向け二つの弾性腕、すなわち第一弾性腕２２と第二弾性腕２３が平行に延びている。第一弾性腕２２は、第二弾性腕２３よりも幅が広く、また長くなっている。

第一弾性腕２２は、基部２１側の部分の左側縁が延長された被取付部２２Ａと、該被取付部２２Ａよりも上方部分が段状に幅が小さくなりそのまま上方へ延びる第一弾性部２２Ｂを有し、該第一弾性部２２Ｂの上端に右方へ突出せる第一接触部２２Ｃが設けられている。

これに対し、第二弾性腕２３は、上記基部２１から、上記第一弾性腕２２の第一弾性部２２Ｂよりも若干小さい幅で上方に延びる第二弾性部２３Ａを有している。該第二弾性部２３Ａは上記第一弾性腕２２の第一接触部２２Ｃの直下まで延びていて、該第二弾性部２３Ａの上端に右方へ突出する第二接触部２２Ｂが設けられている。該第二弾性腕２３の第二接触部２３Ｂと上記第一弾性腕２２の第一接触部２２Ｃのそれぞれの突端を通る線Ｘ’は、図３（Ａ）に見られる相手コネクタ３０の対応端子３１の対応接触部３１Ａ（の接触面）を通りコネクタ嵌合方向に延びる仮想の接触線Ｘと平行であり、該接触線Ｘに対して距離δだけ偏位している。この距離δは、相手コネクタ３０の嵌合時に、第一弾性腕２２そして第二弾性腕２３が相手コネクタ３０の端子３１に当接して変位する弾性変位量となる。このように、本実施形態では、一つの端子２０が有する二つの弾性腕、すなわち、第一弾性腕２２と第二弾性腕２３は、上記接触線Ｘに対し一方の側に位置し、それらの弾性変位量も同じδである。しかし、第一弾性腕２２と第二弾性腕２３は、それらの幅、長さが違うので、固有振動数は互いに異なっている。この固有振動数は、コネクタが使用される装置、特に切削加工時に生ずる振動のもとで使用される工作機械等においては、この振動の周波数が予め知られている場合が多いのでこの周波数と異なるように設定される。

上記端子２０は、その基部２１の下端から斜部２４Ａを経て左方に向け接続部２４が延びている。

上記端子２０を下方から収容するようにハウジング１０の本体部１１に形成された端子溝１４は、図３（Ａ）に見られるように、上方に開口せる受入凹部１３の対向せる両内面に形成されている。その形態は、図３（Ａ）のごとく左右対称である。上記受入凹部１３の下方には、左右を仕切る中央壁１５が設けられていて、左右の端子溝１４は該中央壁１５の両側で下方に延びハウジング１０の下面に開口するように貫通形成されている。

上記端子溝１４は、図３（Ａ）において、紙面に直角な寸法が上記端子２０の板厚寸法よりも僅かに大きい値となっている。該端子溝１４の溝深さ、すなわち、同図での溝の左右寸法は、上下方向で上記中央壁１５よりも上方の受入凹部１３の領域では、第一弾性腕２２と第二弾性腕２３の殆どが収められ、第一弾性腕２２の第一接触部２２Ｃと第二弾性腕２３の第二接触部２３Ｂの突端が上記距離δだけ端子溝１４から突出する程度となっており、上記中央壁１５の領域では、端子２０の基部２１が幅方向（図にて左右方向）で圧せられながら下方から該端子溝１４へ圧入される程度となっている。この端子２０が端子溝１４へ圧入されると、上記接続部２４が、ハウジング１０の下方で左右に延出する。

一方、コネクタ１に嵌合される相手コネクタ３０は、図３（Ａ）に見られるように、上記コネクタ１０の本体部１１の外側面に嵌合する外壁３３と、紙面に直角方向での両端における端壁３４と、底壁３５とで嵌合凹部３６を形成するハウジング３２を有している。該ハウジング３２には、上記嵌合凹部３６の左右方向中央位置で嵌入壁３７が下方の開口に向けて上記底壁３５から延びている。この嵌入壁３７の両面には、紙面に直角方向で所定間隔に溝部が上下に延びて形成されていて、該溝部に端子３１が圧入されている。勿論、端子３１はハウジング３２と一体成形により保持されていてもよい。この端子３１は、紙面に直角な方向にて上記コネクタ１の端子２０に対応する位置に設けられている。本実施形態においては、該端子３１はその接触部３１Ａが平面をなして上下に延びており、上記接触線Ｘがここを通る。上記嵌入壁３７は、上記端子３１が、コネクタ嵌合時に、上記コネクタ１の左右の端子２０間を押し拡げつつ進入する厚さに形成されており、また、コネクタ嵌合終了時には、該嵌入壁３７の下端が上記コネクタ１の中央壁１５の上端に至近あるいは当接する長さに設定されている。

かかる形態のコネクタ１，３０は、次の要領で使用される。

（１）コネクタ１を回路基板（図示せず）上の所定位置に配し、端子２０の接続部２４を対応回路部と半田接続すると共に、金具１９をその取付面１９Ａにて対応ランドと半田により固定する。

（２）次に、このように回路基板に取り付けられたコネクタ１の上方に相手コネクタ３０（他の回路基板に取り付けられていることもある）をもたらす（図３（Ａ）参照）。

（３）しかる後に、相手コネクタ３０を降下させる。相手コネクタ３０はその外壁３３が上記コネクタ１のハウジング１０の本体部１１の外面で案内され、該相手コネクタ３０の嵌合凹部３６で上記本体部１１に嵌合し始める。嵌合当初では、相手コネクタ３０の嵌入壁３７に設けられた端子３１が、コネクタ１の端子２０の第一弾性腕２２に設けられた第一接触部２２Ｃに当接し、その当接圧で左右両側の第一弾性腕２２同士を左右に押し拡げて弾性変形させる（図３（Ｂ）参照）。この第一弾性腕２２の第一接触部２２Ｃの弾性変位量は距離δである。このとき、第二弾性腕２３は、相手コネクタ３０とは当接しておらず、未だ弾性変形していない。

（４）さらに、相手コネクタ３０を押し下げると、図３（Ａ）における状態からの勢いで降下し、相手コネクタ３０の端子３１がコネクタ１の第二弾性腕２３の第二接触部２３Ｂに当接し、第二弾性腕２３をも押し拡げて弾性変形させる（図３（Ｃ）参照）。この第二弾性腕２３の第二接触部２３Ｂの弾性変位量も上記第一接触部２２Ｃと同じ距離δである。第一弾性腕２２（前者）を押し拡げるのに要する指圧（操作者がコネクタ嵌合時に相手コネクタを押し込む力であり、接触部での接圧に比例する。）と第二弾性腕２３（後者）を押し拡げるのに要する指圧とを比べると、相手端子が第一弾性腕２２の方が先に当接するので、通常、前者の指圧の方が大きい。したがって、前者の第一接触部２２Ｃの直下に後者の第二接触部２３Ｂが位置しているので、相手端子は前者を押し拡げた勢いで後者を難なく押し拡げる。具体的には、相手端子との接圧は、前者が後者の２倍以上であると、上記の効果が顕著である。好ましくは、前者と後者の接圧比は２対１である。これらの関係は、接触部における弾性変位量が仮に前者そして後者において同じでも、両者の剛性をそのような関係となるように、長さ・幅を決めることにより得られる。

（５）かくして、相手コネクタ３０が図３（Ｄ）の所定深さまで嵌合して、両コネクタ１，３０の嵌合が完了する。本発明では、第一弾性腕２２の第一接触部２２Ｃと第二弾性腕２３の第二接触部２３Ｂが、コネクタ嵌合方向で、かなり近く位置するようにできるので、第一弾性腕２２はもとより第二弾性腕２３も長く設定され、第一接触部２２Ｃそして第二接触部２３Ｂともに、有効嵌合長が長くなる。

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、第一弾性腕２２と第二弾性腕２３とは、順次独立して弾性変形したが、本実施形態は、両弾性腕２２，２３は、一時的に連係して弾性変形する。

図４（Ａ）において、第一弾性腕２２は第一接触部２２Ｃの下縁に凹部２２Ｃ‐１が形成されていて、該第一接触部２２Ｃの先端部に係止部２２Ｃ‐２を有している。一方、第二弾性腕２３は第二接触部２３Ｂの上端部に、上方に向いた突状の被係止部２３Ｂ-１が設けられている。該被係止部２３Ｂ‐１は上記凹部２２Ｃ‐１内に進入して位置しており、横方向、すなわち接触部２２Ｃ，２３Ｂの変位方向で、上記係止部２２Ｃ‐２に間隔をもって対面している。なお、図４（Ａ）では一つの端子２０のみが図示されているが、コネクタは、図３（Ａ）の場合と同様に、左右対称にもう一つの端子を有している。

かかる本実施形態において、コネクタ嵌合時に、該相手端子３１は上記第一弾性腕２２の接触部２２Ｃに当接しながら降下して、これを左方に弾性変位せしめる。第一弾性腕２２は、弾性変形中に、その係止部２２Ｃ‐２が第二弾性腕２３の被係止部２３Ｂ‐１に当接するようになりこれを左方に押し、第二弾性腕２３を同方向に弾性変形させる。この間に相手端子３１は降下して、図４（Ｂ）のごとく、第二弾性腕２３の第二接触部２３Ｂにも接触するようになり、ここで第二弾性腕２３を押圧して弾性変形させる。かくして、第二弾性腕２３の被係止部２３Ｂ‐１は第一弾性腕２２の係止部２２Ｃ‐２から離れるようになる。すなわち、第二弾性腕２３は、最初に第一弾性腕２２で押圧されて弾性変形し、しかる後に、図４（Ｂ）から図４（Ｃ）に向けて、相手端子３１で押圧されて弾性変形する。第二接触部２３Ｂが相手端子３１に接触する際には、既に第二接触部２３Ｂが左方に変位しているので、第二接触部２３Ｂは相手端子３１との接触範囲（斜部の長さ）が、斜部での傾斜を変えることなく（すなわち、相手端子の下方への押込み力を変えることなく）、第一実施形態の場合と比べ、短くてすむ。これは、第一接触部２２Ｃの頂部と第二接触部２３Ｂの頂部との上下方向での距離を短くすることができるということを意味する。したがって、第一実施形態の場合と同じ長さの有効嵌合長を確保しつつ、上述の短くなった分だけ上下方向で端子を短くすることができ、同方向での小型化に貢献する。

相手端子３１が第一接触部２２Ｃの頂部と第二接触部２３Ｂの頂部を通過する際の抵抗力の変化が一連の範囲で起こるので、嵌合時の操作性も良い。

本発明では、図示した形態以外にも、種々変形可能である。例えば、端子は弾性腕が二つだけでなく三つ以上設けることも可能である。弾性腕が三つの場合、いずれの弾性腕も基部から平行して上方に延び、順次、側方に突出してそれぞれ接触部を形成すれば良い。

また、相手コネクタの端子が段をなして各段に接触部を形成している場合には、各接触部を通るそれぞれの接触線に対応して、各弾性腕の接触部を位置せしめれば良い。

さらには、複数の弾性腕の各接触部は、相手端子との当接時における変位量が、それぞれ異なっていても良い。

本発明の一実施形態のコネクタの外観を示す斜視図である。 図１コネクタに用いられる第一実施形態の端子の斜視図である。 図１コネクタへ相手コネクタを嵌合させるときの断面図で、（Ａ）〜（Ｄ）で嵌合の進行順に示している。 第二実施形態の端子を有するコネクタへ相手コネクタを嵌合させるときの要部の断面図であり、（Ａ）〜（Ｃ）で嵌合の進行順を示している。

符号の説明

１ コネクタ ２３ （第二）弾性腕
１０ ハウジング ２３Ｂ （第二）接触部
２０ 端子 ３０ 相手コネクタ
２２ （第一）弾性腕 ３１ 相手端子
２２Ｃ （第一）接触部 Ｘ 接触線

Claims (6)

1. 端子が複数の弾性腕を有し、相手コネクタとの嵌合時に、該複数の弾性腕にそれぞれ形成された突状の接触部が相手端子に一つの接触線上で順次弾性接触するようになっており、端子は金属板の板面を維持したまま作られていて、該端子の板厚方向に間隔をもってハウジングに配列されている電気コネクタにおいて、端子の複数の弾性腕は、相手端子との接触位置を通りコネクタ嵌合方向に延びる接触線に対して一方の側に位置しており、上位の弾性腕が上端から下方に延び上記接触線に向う斜縁を有していて該斜縁の下端に接触部を形成し、上記複数の弾性腕の接触部は、下方に向け順に位置しており、上位に位置する弾性腕の接触部に対して下位となる接触部を有する弾性腕の上端が上記上位の弾性腕の接触部に近接しており、コネクタ嵌合時に相手端子と最初に接触する接触部から順に相手端子に対する接触圧が小さくなっていることを特徴とする多接点端子を有する電気コネクタ。
2. 端子の複数の弾性腕は、ハウジングにより保持される該端子の基部から接触線に沿って平行に延び、各弾性腕の先端側で該接触線に対して直角方向に向けた突出部で各接触部を形成していることとする請求項１に記載の多接点端子を有する電気コネクタ。
3. 端子の複数の弾性腕に形成された各接触部は、コネクタ嵌合前の状態で、同一間隔で接触線と平行な線上に位置していることとする請求項１又は請求項２に記載の多接点端子を有する電気コネクタ。
4. 端子は二つの弾性腕を有し、コネクタ嵌合時に相手端子と最初に接触する弾性腕の接触部における接触圧と、次に接触する弾性腕の接触部における接触圧との比が２対１であることとする請求項１ないし請求項３に記載の多接点端子を有する電気コネクタ。
5. 端子の複数の弾性腕は、固有振動数がそれぞれ異な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多接点端子を有する電気コネクタ。
6. 端子の複数の弾性腕は、コネクタ嵌合時に、相手端子に対して先行して接触する弾性腕がその弾性変位中に次に接触すべき弾性腕に当接してこれを弾性変位せしめ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多接点端子を有する電気コネクタ。

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