(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに支持される支持部、前記ハウジングから突出して相手方接点に当接する接点部、および、前記支持部と前記接点部との間に、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込むと変形するように屈曲した複数の屈曲部を有する接点ばねと、
前記接点ばねの前記支持部に最も近い前記屈曲部の内側に配置され、前記屈曲部と平行に前記支持部から一体に延伸し、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込むと、前記接点ばねの支持部に最も近い屈曲部と２番目に近い屈曲部との間に当接することにより、前記支持部に最も近い前記屈曲部の変形を妨げる方向に弾性力を発揮する屈曲補助部を有する補助ばねと、を備えることを特徴とする電気コネクタ。
【請求項２】
前記屈曲補助部は、前記接点ばねに摺動可能に当接することを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
【請求項３】
前記補助ばねは、１箇所で、前記接点ばねと一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
【請求項４】
前記補助ばねは、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込んだときに、前記接点ばねの前記接点部の近傍に当接する接点補助部を有し、前記接点補助部において前記接点部を前記ハウジングから突出させる方向に弾性力を発揮できることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
【請求項５】
前記屈曲補助部は、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込んだときに、前記接点補助部よりも後から、前記接点ばねに当接することを特徴とする請求項４に記載の電気コネクタ。
【請求項６】
請求項１に記載の電気コネクタを備え、且つ、バッテリを装着可能であり、
前記電気コネクタの前記接点ばねを介して前記バッテリから電力供給を受けることができることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
ハウジングに支持される支持部、前記ハウジングから突出して相手方接点に当接する接点部、および、前記支持部と前記接点部との間に、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込むと変形するように屈曲した複数の屈曲部を有する接点ばねを相手方電極に導電接触させる方法であって、
前記接点ばねの前記支持部に最も近い前記屈曲部の内側に配置され、前記屈曲部と平行に前記支持部から一体に延伸し、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込むと、前記接点ばねの支持部に最も近い屈曲部と２番目に近い屈曲部との間に当接する屈曲補助部を有する補助ばねによって、前記支持部に最も近い前記屈曲部の変形を緩和することを特徴とする導電接触方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気コネクタ、電子機器および導電接触方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器には、様々な電気コネクタが使用されているが、中でも、バッテリの電極に導電接触する電気コネクタは、自身の寸法誤差や実装位置ずれだけでなく、電子機器の筐体やバッテリの寸法誤差をも吸収できるように、大きな変位量を有していなければならない。
【０００３】
また、バッテリが電子機器の筐体の中で移動する場合があるので、接点ばねの接圧を十分に高くしておかないと、バッテリの電極に対する接点ばねの電気的接触が瞬間的に損なわれる瞬断が発生する可能性がある。例えば、待ち受け状態の携帯電話において瞬断が発生すると、携帯電話の電源が落ちてしまい、再度電源を入れる操作を行わないと着信を受けることができないようになる。
【０００４】
携帯電話のような電子機器では、装置の小型化を実現するために、電気コネクタの寸法も小さくすることが求められている。単純に電気コネクタを小型化すると接点ばねが短くなるが、そうすると接点ばねの曲げ変形量が大きくなり、部分的に大きな応力が集中して作用する。接点ばねは、作用する応力が弾性限界を超えると塑性変形して、接点の変位量や接圧が損なわれる、いわゆるへたりが発生する。接点ばねの厚みを小さくすれば応力集中が緩和されるので塑性変形し難くなるが、その分だけ弾性力が小さくなり、接点の接圧は小さくなってしまう。
【０００５】
バッテリ接続用の電気コネクタとして、例えば特許文献１に記載されているように、接点ばねを概略Ｓ字型に蛇行させた形状とすることが行われている。このような電気コネクタにおいて小型化を行うと、上記へたりの問題が発生しやすい。
【０００６】
また、特許文献２には、接点の変位方向を定めるために、両端が接続された２本の平行に延伸する細いばね部を備えるコンタクトが開示されている。特許文献２のコンタクトは、平行に延伸するばね部のみが弾性変形するため、接点の変位量が大きくない。また、応力集中による塑性変形の問題に関して、特許文献２のコンタクトは、一本の太いばねを用いる場合と比べて特段に有利なものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１８０３５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記問題点に鑑みて、本発明は、接点の接圧が高く、且つ、接点の変位量が大きい小型の電気コネクタ、小型の電子機器、および、占有空間の小さい導電接触方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明による電気コネクタは、ハウジングに支持される支持部、前記ハウジングから突出して相手方接点に当接する接点部、および、前記支持部と前記接点部との間に、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込むと変形するように屈曲した複数の屈曲部を有する接点ばねと、前記接点ばねの前記支持部に最も近い前記屈曲部の内側に配置され、前記屈曲部と平行に前記支持部から一体に延伸し、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込むと、前記接点ばねの支持部に最も近い屈曲部と２番目に近い屈曲部との間に当接することにより、前記支持部に最も近い前記屈曲部の変形を妨げる方向に弾性力を発揮する屈曲補助部を有する補助ばねと、を備えるものとする。
【発明の効果】
【００１０】
この構成によれば、接点ばねの応力が集中し易い場所を補助ばねで補助するので、接点ばねの変形による応力を分散させ、高い接圧と、大きな変位量とを両立できる。
【００１１】
詳しく説明すると、一般的に、片持ちの板ばねに曲げ加重を作用させると板ばねの固定端の近傍に応力が集中する。複数の屈曲部を設けた接点ばねの場合は、各屈曲部に曲げ応力が集中するが、特に、支持部に最も近い屈曲部に最も大きな曲げ応力が作用する。そこで、補助ばねを設けて支持部に最も近い屈曲部を補助することで、支持部に最も近い屈曲部の変形量を軽減させて、その部分に作用する応力を低減し、その分の変位量を他の屈曲部に負担させられる。これにより、接点ばねを薄くすることなく、接点ばねに作用する最大応力を低減し、接点ばねの塑性変形を防止することができる。
【００１２】
また、この構成によれば、平行な曲線は外側の方が長いので、外側の方が曲げモーメントが強くなり、同じ力で屈曲させたときに外側の接点ばねの方が大きく屈曲することになる。このため、無負荷時に平行となるように形成すれば、変形時に内側の補助ばねが外側の接点ばねに当接して、接点ばねの屈曲部の負荷を軽減する動作を容易に実現できる。
【００１３】
また、本発明の電気コネクタにおいて、前記屈曲補助部は、前記接点ばねに摺動可能に当接してもよい。
【００１４】
この構成によれば、接点ばねと補助ばねとを摺動可能にし、両者が係合一体化して断面二次モーメントの大きな１本のばねとして振る舞わないようにすることで、応力集中による塑性変形を防止できる。
【００１５】
また、本発明の電気コネクタにおいて、前記補助ばねは、１箇所で、前記接点ばねと一体化されていてもよい。
【００１６】
この構成によれば、接点ばねと補助ばねとの相対位置がずれないので、補助ばねによる接点ばねに対する適切な補助が確実になる。
【００１７】
また、本発明の電気コネクタにおいて、前記補助ばねは、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込んだときに、前記接点ばねの前記接点部の近傍に当接する接点補助部を有し、前記接点補助部において前記接点部を前記ハウジングから突出させる方向に弾性力を発揮してもよい。
【００１８】
この構成によれば、接点部を外方に突出付勢することで接点ばね全体の荷重を軽減しながら、相手方電極に対する接圧を高くできる。
【００１９】
また、本発明の電気コネクタにおいて、前記屈曲補助部は、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込んだときに、前記接点補助部よりも後から、前記接点ばねに当接してもよい。
【００２０】
この構成によれば、接点ばね全体に負荷される加重を軽減する効果が大きく、接点ばねの最も弱い屈曲部を二次的に補助するので、接点ばねの塑性変形を効果的に防止できる。
【００２１】
また、本発明による電子機器は、前記電気コネクタのいずれかを備え、且つ、バッテリを装着可能であり、前記電気コネクタの前記接点ばねを介して前記バッテリから電力供給を受けることができるものとする。
【００２２】
この構成によれば、バッテリの電極に対する電気コネクタの接触信頼性が高いので、電子機器への電力供給が確実であり、電子機器の動作が確実である。
【００２３】
また、本発明によれば、ハウジングに支持される支持部、前記ハウジングから突出して相手方接点に当接する接点部、および、前記支持部と前記接点部との間に、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込むと変形するように屈曲した複数の屈曲部を有する接点ばねを相手方電極に導電接触させる方法であって、前記接点ばねの前記支持部に最も近い前記屈曲部の内側に配置され、前記屈曲部と平行に前記支持部から一体に延伸し、前記接点部を前記ハウジングに向かって押し込むと、前記接点ばねの支持部に最も近い屈曲部と２番目に近い屈曲部との間に当接する屈曲補助部を有する補助ばねによって、前記支持部に最も近い前記屈曲部の変形を緩和する方法とする。
【００２４】
この方法によれば、接点ばねの応力が集中し易い場所を補助ばねで補助するので、接点ばねの変形による応力を分散させ、高い接圧と、大きな変位量とを両立し、確実な導電接触を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る第１実施形態の電気コネクタの斜視図である。
【図２】図１の電気コネクタの接点部材の斜視図である。
【図３】図２の接点部材の側面図である。
【図４】図１の電気コネクタの初期状態の断面図である。
【図５】図１の電気コネクタの接点部を押し込んだ状態の断面図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態の電気コネクタの接点部材の断面図である。
【図７】本発明に係る第３実施形態の電気コネクタの接点部材の断面図である。
【図８】本発明に係る第４実施形態の電気コネクタの接点部材の断面図である。
【図９】本発明に係る携帯電話の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る第１実施形態の電気コネクタ１を示す。
【００２７】
電気コネクタ１は、ハウジング２に形成した３つのスロット３に、それぞれ、接点部材４を１つずつ挿入してなる。
【００２８】
３つの接点部材４は、中央の１つが制御用の接点であり、その両側が、それぞれ、電力供給のためにバッテリの電極（相手方電極）に接触する接点として用いられる。尚、電力供給用の接点を、それぞれ、２つ一組の接点対とすれば、相手方電極との導電接触の信頼性をより向上させられる。
【００２９】
図２乃至５に、接点部材４の形状を示す。尚、図３および４は、接点部材４に応力が作用していないときの形状を示す。特に、図４は、接点部材４をハウジング２に固定した状態を示し、図５は、接点部材４に相手方電極を押圧した状態を示す。
【００３０】
接点部材４は、ハウジング２に嵌合して固定される固定部５と、固定部５にそれぞれ支持された接点ばね６および補助ばね７とを有する。接点ばね６および補助ばね７は、図３乃至５の紙面奥行き方向を板幅とする板ばねである。
【００３１】
接点ばね６は、一端が固定部５に接続された支持部８であり、他端が相手方電極に当接する接点部９である。支持部８は、固定部５を介してハウジング２に支持され、補強のために厚みを増して形成されている。接点部９は、変形しないように十分に厚みを大きくした「く」の字型に形成され、中央の屈曲部がハウジング２の外側に突出して、相手方電極に当接する。また、接点部９の上下端には、図４に示すように、ハウジング２に当接して、接点部９をハウジング２内に僅かに押し込んだ状態に保持する係止部１０，１１が形成されている。
【００３２】
さらに、接点ばね６は、支持部８から相手方電極の押圧方向に略直交して延伸する第１腕部１２と、第１腕部１２から一定の曲率で接点部９側に半円を描いて折り返す第１屈曲部１３と、第１屈曲部１３から固定部５に向かって真っ直ぐに延伸する第２腕部１４と、第２腕部１４から一定の曲率で接点部９側に半円を描いて折り返す第２屈曲部１５と、第２屈曲部１５から真っ直ぐに延伸する第３腕部１６と、第３腕部１６から一定の曲率で半円を描いて折り返して接点部９の上端に接続する第３屈曲部１７とを有している。
【００３３】
補助ばね７は、一端が固定部５に支持され、接点ばね６と略平行に延伸するように配置された板ばねである。より詳しくは、補助ばね７は、接点ばね６の支持部８の接点部９側に隣接して固定部５に支持された支持部１８と、支持部１８から延伸する第１腕部１９と、接点ばね６の第１屈曲部１３の内側で折り返す第１屈曲部２０と、第１屈曲部２０から延伸する第２腕部２１と、第２腕部２１から接点ばね６の第２屈曲部１５の外側で折り返す第２屈曲部２２と、第２屈曲部２２から延伸する第３腕部２３と、第３腕部２３から接点ばね６の第３屈曲部１７の内側で折り返す第３屈曲部２４と、第３屈曲部２４から延伸し、接点ばね６の接点部９の上下の端部に当接可能な接点補助部２５とを有する。
【００３４】
接点ばね６と補助ばね７とは、支持部８，１８が固定部５を介して一体化されているので、接点ばね６の第１腕部１２と補助ばね７の第１腕部１９が平行に延伸するように保持されている。そして、図４に示すように、接点部材４をハウジング２の中に挿入すると、係止部１０，１１がハウジング２に当接して接点ばね６が圧縮され、先ず、補助ばね７の接点補助部２５が接点ばね６の接点部９に当接する。さらに、接点部材４をハウジング２に向かって押し込んでゆくと、接点ばね６と共に補助ばね７も圧縮される。
【００３５】
このとき、接点ばね６および補助ばね７は、屈曲部１３，１５，１７および２０，２２，２４に曲げ応力が集中し易く、特に、支持部８および１８に最も近い第１屈曲部１３および２０に最も集中しやすい。平行な弧を描くように延伸する接点ばね６の第１屈曲部１３と補助ばね７の第１屈曲部２０とでは、外側に位置する接点ばね６の第１屈曲部１３の方がその延長距離が長い。このため、作用半径が大きい接点ばね６の第１屈曲部１３に作用する曲げモーメントは、作用半径の小さい補助ばね７の第１屈曲部２０に作用する曲げモーメントよりも大きくなる。従って、接点ばね６の第２腕部１４は、補助ばね７の第２腕部２１よりも大きく傾斜し、第２屈曲部１５との境界付近を補助ばね７に当接させる。
【００３６】
これにより、補助ばね７の第１腕部１９、第１屈曲部２０および第２腕部２１からなるＵ字型の部分（屈曲補助部２６と呼ぶ）は、接点ばね６の第１屈曲部１３の変形を妨げる方向に、その弾性力を発揮する。これにより、図５に示すように、接点ばね６の接点部９を相手方電極によりハウジング２に向かって押圧したとき、最も応力が集中しやすい接点ばね６の第１屈曲部１３の変形を緩和して、第１屈曲部１３が応力集中により塑性変形することを防止できる。
【００３７】
また、接点部９をハウジング２に向かって押し込むにつれ、接点ばね６の第１屈曲部１３および補助ばね７の第１屈曲部２０の曲率が小さくなってゆく。しかし、接点ばね６の第２腕部１４と補助ばね７の第２腕部２１とは、互いの移動量が異なるため、互いの当接部分を擦り合うように摺動する。このように、接点ばね６と補助ばね７とは、互いに摺動しながらそれぞれが独立したばねとして弾性変形するので、互いの変形を規制し合って、あたかも断面二次モーメントの大きい一体のばねのように振る舞うことがなく、過大な応力集中による塑性変形がない。
【００３８】
また、補助ばね７は、最初に、接点補助部２５を接点ばね６の接点部９に当接させるので、接点部９をハウジング２から突出させるような弾性による反力を生じる。つまり、補助ばね７は、その弾性力によって接点ばね６の接点部９の相手方電極に対する接圧を高める。補助ばね７は、ある程度圧縮されてから第２腕部２１が接点ばね６に当接することで、接点ばね６の、支持部８に最も近く、応力が集中しやすい第１屈曲部１３の変形を軽減し、接点ばね６の全体に均等に応力を作用させる。
【００３９】
また、接点ばね６および補助ばね７は、断面形状のアスペクト比（板幅の板厚に対する比）を２倍以上にすれば、板幅方向に変形によって捩れることがなく、ハウジング２に引っ掛かり、ばねとして弾性力を発揮することが阻害されるような不具合が防止できる。ただし、接点ばね６および補助ばね７のアスペクト比を５以上にしても、さらなる捩れ防止効果は期待できず、電気コネクタ１の寸法が大きくなるだけである。
【００４０】
続いて、図６に、本発明に係る第２実施形態の電気コネクタの接点部材４ａを示す。本実施形態の接点部材４ａは、支持部１８から屈曲補助部２６、つまり、第１腕部１９、第１屈曲部２０および第２腕部２１のみが延伸してなる補助ばね７ａを有する。尚、本実施形態および後述の実施形態は、ハウジング２等、多くの特徴を第１実施形態と同じくするため、共通する部分には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００４１】
本実施形態の接点部材４ａの補助ばね７ａのように、本発明における補助ばねは、少なくとも、接点ばね６の応力が集中しやすい部分、つまり、最も支持部８に近い屈曲部１３の変形を妨げるように弾性力を発揮する屈曲補助部２６を有するものであればよい。
【００４２】
また、図７に示す、本発明に係る第３実施形態の電気コネクタの接点部材４ｂのように、屈曲補助部２６を有する第１の補助ばね７ａとは別に、第２の補助ばね７ｂを備えてもよい。第２の補助ばね７ｂは、接点ばね６の接点部９の近傍に当接する接点補助部２５を有し、接点部９をハウジング２から突出させる方向に弾性力を発揮することで、接点部９の相手方電極に対する接圧を高める。
【００４３】
尚、この第２の補助ばね７ｂは、第１実施形態の補助ばね７の先端部分と概略同じ形状をしている。しかしながら、補助ばね７ｂは、第１実施形態の補助ばね７に比して、接点ばね６の変形量に対する歪み量が大きくなるので、応力集中による塑性変形を防止するために板厚が薄くなっている。
【００４４】
さらに、図８に、本発明に係る第４実施形態の電気コネクタの接点部材４ｃを示す。この接点部材４ｃでは、補助ばね７ｃは、固定部５には支持されておらず、接点ばね６の第２腕部１４と補助ばね７ｃの第２腕部２１とが接続部２７によって接続されて一体に形成されている。つまり、本発明における補助ばねは、補助ばね７ｃのように、固定部５に保持されることなく、接点ばね６に保持されてもよい。
【００４５】
尚、この補助ばね７ｃは、接点部９が相手方電極に押圧されて接点ばね６が変形すると、自由端である第１腕部１９が接点ばね６の第１腕部１２に当接して、接点ばね６の第１屈曲部１３の屈曲を緩和するように作用する。
【００４６】
この補助ばね７ｃは、接続部２７の位置を変更して接点ばね６のどの部分に保持されてもよい。しかしながら、実質的に異なる２箇所以上で接点ばね６に接続されると、接点ばね６と補助ばね７ｃとが断面２二次モーメントの大きな１つの板ばねとして振る舞い、局所的な応力集中によって塑性変形を招く。このため、補助ばね７ｃは、実質的に１箇所のみで接点ばね６と一体化されることが望ましい。
【００４７】
また、以上の接点部材４，４ａ，４ｂ，４ｃは、接点ばね６と補助ばね７，７ａ，７ｂ，７ｃとが、固定部５または接続部２７を介して一体に形成されているため、両者の位置関係が厳密に再現できる。しかしながら、本発明では、接点ばね６と補助ばね７，７ａ，７ｂ，７ｃとをそれぞれ分離された部材として形成し、ハウジング２に対してそれぞれ個別に固定できるようにしてもよい。
【００４８】
さらに、図９に、前記第１実施形態の電気コネクタ１を備える、本発明に係る電子機器の１つの実施形態である携帯電話２８を示す。携帯電話２８は、内部に前記電気コネクタ１が配設されており、電気コネクタ１に隣接する内部空間に、バッテリ２９を収容可能である。携帯電話２８にバッテリ２９を収容すると、バッテリ２９の電極３０に電気コネクタ１の接点部９が圧接されるようになっている。
【００４９】
電気コネクタ１は、上述のように、小型でありながら、接点部９の変形可能量が大きく、接点圧力が高く、且つ、接点ばね６が塑性変形しにくい。このため、携帯電話２８は、常に、その本体にバッテリ２９から電力が供給され、待ち受けなどの処理を確実に行うことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…電気コネクタ
２…ハウジング
４，４ａ，４ｂ，４ｃ…接点部材
５…固定部
６…接点ばね
７，７ａ，７ｂ，７ｃ…補助ばね
８…支持部
９…接点部
１２，１４，１６…腕部
１３，１５，１７…屈曲部
１８…支持部
１９，２１，２３…腕部
２０，２２，２４…屈曲部
２５…接点補助部
２６…屈曲補助部
２７…接続部
２８…携帯電話（電子機器）
２９…バッテリ
３０…電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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