JP2024006296A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】スタック現象の発生が無く、かつ堅牢性や封止性を確保できる低背短尺化可能なコネクタを提供する。【解決手段】一端が開口する有底筒状のチューブと、スプリングピンと、を備え、前記スプリングピンは、前記チューブの前記開口から突出する接点部と、前記チューブの内側底面に当接する接触部と、前記接点部と前記接触部との間に位置する弾性変形部と、を有し、前記接点部と前記接触部と前記弾性変形部とは連続した１つの部材からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタに関する。

従来のコネクタ、特にチューブ内のスプリングにより接続対象に接触するプランジャを付勢させて導電させる、いわゆるポゴピンと呼ばれる構造においては、コネクタを低背短尺化するにあたりプランジャがチューブ内部で詰まるスタック現象が発生し、接続不良を発生するリスクがあった。

そこで、下記特許文献１に記載のような薄板を折り曲げ箱型にしたチューブレス構造のコネクタが用いられているが、スタック現象は解消されるものの、堅牢性や取付筐体への組み込み後における封止性において不利な点がある。

特許第６８２９０８２号公報

上記のように、プランジャがチューブ内を摺動するコネクタではスタック現象の発生可能性があり、チューブレス構造であると堅牢性や封止性において不利な点があった。

本発明の目的の一例は、スタック現象の発生が無く、かつ堅牢性や封止性を確保できる低背短尺化可能なコネクタを提供することにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

本発明の一態様は、一端が開口する有底筒状のチューブと、
前記チューブの前記開口から突出する接点部と、前記チューブの内側底面に当接する接触部と、前記接点部と前記接触部との間に位置する弾性変形部と、を有し、前記接点部と前記接触部と前記弾性変形部とは連続した１つの部材からなるスプリングピンと、を備えるコネクタである。

本発明の上記態様によれば、スタック現象の発生が無く、かつ堅牢性や封止性を確保できるコネクタを実現可能である。

本発明に係るコネクタの実施の形態であって、チューブ１０を断面とした正面図である。 本発明に係るコネクタの実施の形態であって、スプリングピン２０の押し込み状態の、チューブ１０を断面とした正面図である。 実施の形態の正面図である。 実施の形態の斜視図である。 実施の形態で用いるスプリングピン２０の正面図である。 スプリングピン２０の正断面図である。 スプリングピン２０の平面図である。 スプリングピン２０の右側面図である。 スプリングピン２０の底面図である。 スプリングピン２０の略左上方よりみた斜視図である。 スプリングピン２０の略右上方よりみた斜視図である。 スプリングピン２０の略左下方よりみた斜視図である。 スプリングピン２０の略右下方よりみた斜視図である。

図１から図４は本発明に係るコネクタの実施の形態であり、図５から図１３は実施の形態で用いるスプリングピンを示す。これらの図において、コネクタ１は、導電性の有底筒状のチューブ１０と、チューブ１０の内側に配置され、押圧接点部として一方の端部がチューブ１０の開口１１から突出する接点部２１となる導電性のスプリングピン２０と、を備えている。本実施形態のチューブ１０の底面は、円形状である。ただし、四角や六角等の多角形状であってもよい。底面が多角形状の場合、チューブは底面に合わせた多角筒状ともなり得る。

図１から図４に示すように、チューブ１０は開口１１を有する内側空間１２の内側底面に略円錐状の凹部１３を有する。凹部１３は内側空間１２をドリル加工で形成したときの窪みを利用することも可能である。チューブ１０の基部には外周にフランジ部１４が形成され、基部外側底面はコネクタ１を配置する機器の接触パッドへの接触や、機器へのはんだ付け実装に使用可能なように平坦面となっている。なお、チューブ１０の外周にフランジ部を設けない構造であってもよい。

図５から図１３にも示すように、スプリングピン２０は、例えば、１枚の導電性板材（金属板）からの打ち抜き及び折曲げ加工により形成される、いわゆる板金加工品である。導電性材料として、例えば、ベリリウム銅やチタン銅、リン青銅などの銅合金が使用されるが、これに限定されない。スプリングピン２０は一方の端部（以下、先端部という）が接点部２１で、他方の端部（以下、基端部という）がチューブ１０の内側底面に当接する接触部３１となっており、接点部２１と接触部３１の間に伸縮するバネ機能部としての弾性変形部４１を有する。チューブ１０の内側空間１２にスプリングピン２０を配置し、チューブ１０の開口１１のかしめ加工を行うことでスプリングピン２０はチューブ１０の内側に保持される。接触部３１及び弾性変形部４１はチューブ１０の内側に位置し、接点部２１は開口１１より突出している。

先端側の接点部２１は、先端側板状部２２に、例えば絞り加工によって略半球状に先端側凸部２３として形成されており、チューブ１０から突出する向きの凸面である。先端側板状部２２は、抜け止めのために、かしめ等による加工後の開口１１の内径よりも大径である。従って、先端側凸部２３の周囲に残ったフランジ状部分２４の外径は、開口１１の内径よりも大きく、抜け止め機能及び先端側凸部２３の突出姿勢の安定化機能を有する。

基端側の接触部３１は、基端側板状部３２に、例えば絞り加工によって略半球状に基端側凸部３３として形成されており、チューブ１０の内側底面に向かって突出する凸面である。基端側凸部３３はチューブ側の略円錐状の凹部１３に当接して電気的に接触する。基端側凸部３３は、チューブ１０の高さ寸法を抑えるため、先端側凸部２３よりも小径であって、高さも低い。

弾性変形部４１は、接点部２１側の先端側板状部２２と、接触部３１側の基端側板状部３２と、を連絡しており、略１回分周回する円弧状の周回部４２と、周回部４２の一端と先端側板状部２２とを接続する第１連絡部４３と、周回部４２の他端と基端側板状部３２とを接続する第２連絡部４４とを有する。本実施形態では、スプリングピン２０は板金加工品であるため、弾性変形部４１は、図５、図６に示す接点部２１の中心と接触部３１の中心とを結ぶスプリングピン２０の中心軸２０ａ方向における周回部４２の厚みよりも、中心軸２０ａに垂直な方向における周回部４２の幅が大きい。あるいは、周回部４２の厚みと幅が略等しい場合もあり得る。第１連絡部４３は先端側板状部２２と周回部４２との間に所定の隙間を確保するために中心軸２０ａに沿った長さを有する。同様に、第２連絡部４４は基端側板状部３２と周回部４２との間に所定の隙間を確保するために中心軸２０ａに沿った長さを有する。

なお、円弧状の周回部４２の内周径よりも基端側板状部３２の外周径が小さく設定されている。これは、弾性変形部４１が圧縮されたときに、基端側板状部３２に当たることを回避することで、弾性変形部４１の伸縮ストロークを確保するのに有効である。また、好ましくは図１、図２に示したチューブ１０の中心軸１０ａ方向と、スプリングピン２０の中心線２０ａ方向とが略一致するようチューブ１０にスプリングピン２０が配置される。

以上の実施の形態の構成において、図２のように、例えば相手側機器５０の電極５１が、コネクタ１が有するスプリングピン２０の接点部２１に当接し、スプリングピン２０を押し込む。すると、スプリングピン２０の弾性変形部４１が、チューブ１０の中心軸１０ａに沿った方向に圧縮され、バネ機能によって相手側電極５１と接点部２１間に所定接触圧を与えるため、相手側電極５１と接点部２１間の電気的接続を確保できる。他方で、スプリングピン２０の接触部３１もチューブ１０の内側底面の凹部１３に所定接触圧で当接し、スプリングピン２０とチューブ１０間の電気的接続が確保される。この結果、相手側機器５０の電極５１、スプリングピン２０、チューブ１０に至る電気の通電経路が形成され、さらには相手側機器５０とチューブ１０が装着（接続）された機器との電気接続が確実に行われることになる。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) コネクタ１は、スプリングピン２０の周囲が、スプリングピン２０を内側に設けた有底筒状のチューブ１０で囲まれているため、薄板を折り返して箱型にしたチューブレス構造の従来品よりも堅牢性に優れる。例えば、スプリングピン２０の横ずれや、押し込み時の過度の変形を防止できる。また、取付筐体へ圧入や樹脂封止することができるため、取付筐体組み込み後の封止性が向上する利点がある。

(2) スプリングピン２０は、接点部２１と接触部３１との間に弾性変形部４１を有するが、これらは板金加工品として効率的に製造可能である。また、スプリングピン２０はプランジャとスプリングが一体構造であることにより、従来の別体構造に比べて、低背短尺化が可能であり、部品点数が少なく製造容易である。

(3) プランジャとスプリングが一体のスプリングピン２０の基端側でチューブ１０に対し導電させる構造であり、スプリングピン２０をチューブ中心軸１０ａに対して傾ける必要がなく、スタックが発生しにくい。

(4) チューブ１０の内側底面に凹部１３が形成され、スプリングピン２０の接触部３１は凹部１３に当接する基端側凸部３３を有するため、両者の接触部位が明確になり、電気的接続が安定化される。つまり、凹部１３と基端側凸部３３の接触部位に弾性変形部４１のバネ機能による接触圧が加わり、チューブ１０、スプリングピン２０間の確実な電気的接続が可能となる。なお、凹部１３は、内側空間１２の形成時のドリル加工で発生するため、凹部１３を形成するための製造工程は不要であり、製造工数が増加することは無い。

(5) スプリングピン２０において、プレス加工により接点部２１の先端側凸部２３及び接触部３１の基端側凸部３３を簡単に形成でき、効率的に製造可能である。

(6) 弾性変形部４１は円弧状の周回部４２を有し、周回部４２の内周径よりも基端側凸部３３が形成された基端側板状部３２の外周径が小さい。このため、周回部４２が基端側板状部３２に当たるのを回避でき、弾性変形部４１の伸縮のストロークを十分確保できると共に、スプリングピンの低背化に繋がる。

(7) チューブ１０の基部にはフランジ部１４が形成されているため、例えば取付筐体側にフランジ部１４に対応する二段穴等を設けることで、取付筐体側へのコネクタ１の装着が容易となる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態及び変形例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

実施の形態では、チューブ１０の内側底面に凹部１３、スプリングピン２０側に基端側凸部３３を形成して、凹凸部による接触としたが、基端側凸部３３を省略してもよい。つまり、チューブ１０の内側底面に、スプリングピン２０の基端部底面（基端側板状部３２の底面）を接触させる構成でもよい。

実施の形態では、スプリングピン２０の弾性変形部４１は、円弧状の周回部４２を一個有するとしたが、伸縮ストロークを増やすために円弧状の周回部を複数個有してもよい。その場合の周回部は、基端部側に向かうにつれ外周径が小さくなり、先端部側の周回部の内側に基端側の周回部が嵌まり込むようにしてもよい。

実施の形態では、チューブ１０の開口１１のかしめ加工によりスプリングピン２０をチューブ１０内側に保持するとしたが、別機構で保持してもよい。例えば、チューブ１０にスプリングピン２０を配置した後、一端が内側にかしめられている又は内周面に段が付いた貫通筒状部品を、チューブ１０とスプリングピン２０の間に圧入し、スプリングピン２０の抜けを防止する機構でもよい。スプリングピン２０をチューブ１０と共に貫通筒状部品等の別体で保持することで、チューブ１０にかしめ加工するよりも加工制約がなく製造が簡易になったり、スプリングピン２０の長さ違いごとにチューブ１０を設計する必要がないため、部品の共通化ができる等の利点がある。加えてチューブ１０と貫通筒状部品でめっき種類を変えることができるため、耐久性・耐食性等の向上、又は不要なめっきを省くことでのコスト削減を図ることも可能になる。

本明細書によれば、以下の態様のコネクタが提供される。

（態様１）
態様１は、一端が開口する有底筒状のチューブと、
前記チューブの前記開口から突出する接点部と、前記チューブの内側底面に当接する接触部と、前記接点部と前記接触部との間に位置する弾性変形部と、を有し、前記接点部と前記接触部と前記弾性変形部とは連続した１つの部材からなるスプリングピンと、を備えるコネクタである。

上述の態様１によれば、前記スプリングピンの周囲が前記チューブで囲まれているため、薄板を折り返して箱型にしたチューブレスの従来品よりも堅牢性に優れる。例えば、スプリングピンの横ずれや、押し込み時の過度の変形を防止できる。また、取付筐体への組み込み後に樹脂封止する用途にも適用可能な利点がある。前記スプリングピンはプランジャとスプリングが一体構造であり、従来の別体構造に比べて、低背短尺化が可能であり、部品点数が少なく製造容易である。さらに、前記スプリングピンの基端側で前記チューブに対し導電させる構造であり、前記スプリングピンをチューブ中心軸に対して傾ける必要がなく、スタックが発生しにくい。

（態様２）
態様２は、前記チューブの内側底面に凹部が形成され、前記接触部は前記凹部に当接する凸部を有する。

上述の態様２によれば、前記スプリングピンの接触部と、前記チューブとの接触部位が明確になり、電気的接続が安定化される。つまり、前記凹部と前記凸部の接触部位に前記弾性変形部のバネ機能による接触圧が加わり、前記チューブ、前記スプリングピン間の確実な電気的接続が可能となる。なお、前記凹部は、前記チューブ内側空間の形成時のドリル加工で発生するため、凹部を形成するための製造工程は不要であり、製造工数が増加することは無い。

（態様３）
態様３は、前記スプリングピンは基端側板状部を有し、前記接触部の前記凸部は前記基端側板状部に略半球状凸部として形成されている。

上述の態様３によれば、前記接触部の前記凸部をプレス加工により容易に形成可能である。

（態様４）
態様４は、前記接点部が前記チューブから突出する略半球状凸部として形成されている。

上述の態様４によれば、前記接点部をプレス加工により容易に形成可能である。

（態様５）
態様５は、前記弾性変形部が円弧状の周回部を有し、前記周回部の内周径よりも前記基端側板状部の外周径が小さい。

上述の態様５よれば、前記弾性変形部の伸縮のストローク、つまりスプリングピンの伸縮ストロークを十分確保できる。

（態様６）
態様６は、前記弾性変形部が円弧状の周回部を有し、前記周回部の外周径が前記接点部から前記接触部に向かって小さい。

上述の態様６よれば、前記周回部の外径が前記接点部から前記接触部に向かって小さいことで、前記周回部を複数設けた場合に、先端部側の周回部の内側に基端部側の周回部が嵌まり込むようにして、前記弾性変形部のストロークの増大を図るのに有効となる。

１ コネクタ
１０ チューブ
１１ 開口
１２ 内側空間
１３ 凹部
１４ フランジ部
２０ スプリングピン
２１ 接点部
２２ 先端側板状部
２３ 先端側凸部
２４ フランジ状部分
３１ 接触部
３２ 基端側板状部
３３ 基端側凸部
４１ 弾性変形部
４２ 周回部
４３，４４ 連絡部

Claims (6)

1. 一端が開口する有底筒状のチューブと、
   前記チューブの前記開口から突出する接点部と、前記チューブの内側底面に当接する接触部と、前記接点部と前記接触部との間に位置する弾性変形部と、を有し、前記接点部と前記接触部と前記弾性変形部とは連続した１つの部材からなるスプリングピンと、を備えたコネクタ。
2. 前記チューブの内側底面に凹部が形成され、前記接触部は前記凹部に当接する凸部を有する、請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記スプリングピンは基端側板状部を有し、前記接触部の前記凸部は前記基端側板状部に略半球状凸部として形成されている、請求項１又は２に記載のコネクタ。
4. 前記接点部は前記チューブから突出する略半球状凸部として形成されている、請求項１又は２に記載のコネクタ。
5. 前記弾性変形部は円弧状の周回部を有し、前記周回部の内周径よりも前記基端側板状部の外周径が小さい、請求項３に記載のコネクタ。
6. 前記弾性変形部は円弧状の周回部を有し、前記周回部の外周径が前記接点部から前記接触部に向かって小さい、請求項１又は２に記載のコネクタ。

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