特許 7417490 コネクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-10

(45)【発行日】2024-01-18

(54)【発明の名称】コネクタ

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/05 20060101AFI20240111BHJP

   H01R 13/187 20060101ALI20240111BHJP

【ＦＩ】

H01R13/05 Z

H01R13/187 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020127326

(22)【出願日】2020-07-28

(65)【公開番号】P2022024626

(43)【公開日】2022-02-09

【審査請求日】2023-06-15

(73)【特許権者】

【識別番号】301072650

【氏名又は名称】ＮＥＣスペーステクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】楜沢 祐司

【審査官】鎌田 哲生

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０４１４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－００３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１４４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３３４９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９３０１５４６（ＣＮ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１９７２６２３０（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ １２／００－１２／９１

Ｈ０１Ｒ １３／００－１３／０８

Ｈ０１Ｒ １３／１５－１３／３５

Ｈ０１Ｒ １３／５６－１３／７２

Ｈ０１Ｒ ２４／００－２４／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

雄端子と、
前記雄端子が挿入された際に、前記雄端子と電気的に接続可能な雌端子と、
前記雄端子と前記雌端子の一方及び他方に、互いに接するように各々設置され、導電性及び弾性を有する第１弾性部及び第２弾性部とを備え、
前記雄端子と前記雌端子は、前記雄端子が前記雌端子に挿入された際に、相対変位の第１範囲内で前記第１弾性部及び前記第２弾性部を介して互いに摺動し且つ前記第１弾性部が弾性的に変形することによって前記第１弾性部及び前記第２弾性部を介して電気的な接続を維持し、
前記雄端子と前記雌端子は、前記雄端子が前記雌端子に挿入された際に、前記第１範囲と重なりを有さず且つ前記第１範囲によって囲まれた相対変位の第２範囲内で前記第１弾性部及び前記第２弾性部を介して互いに摺動することなく且つ前記第２弾性部が弾性的に変形することによって前記第１弾性部及び前記第２弾性部を介して電気的な接続を維持する
コネクタ。

【請求項2】

前記第２弾性部は、略棒形状を成す前記雄端子の長手方向に平行な方向に弾性的に変形可能な襞形状を成す
請求項１に記載のコネクタ。

【請求項3】

前記第２弾性部は、２つ以上の前記襞形状が前記長手方向にブラシ状に整列した形状を成す
請求項２に記載のコネクタ。

【請求項4】

前記第１弾性部は、略棒形状を成す前記雄端子の長手方向に垂直な方向に弾性的に変形可能なバネである
請求項１乃至３の何れか１項に記載のコネクタ。

【請求項5】

前記第２弾性部は、前記雄端子に設置され且つ前記雌端子に接する
請求項１乃至４の何れか１項に記載のコネクタ。

【請求項6】

前記第２弾性部は、前記雌端子に設置され且つ前記雄端子に接する
請求項１乃至５の何れか１項に記載のコネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気的接続を行うコネクタの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

コネクタにおける電気的接続を確実にする技術の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の電気的な差し込みコネクタ（雌端子）は、内側接続部分と外側ばね部材とを含む。内側接続部分は、ピン（雄端子）が挿入された際に、雄端子に電気的に接続される。外側ばね部材は、内側接続部分に被せ嵌められている。即ち、内側接続部分は、外側ばね部材内に締め付けにより保持されている。又、内側接続部分は、外側ばね部材と導電接続されている。上記構成の結果、特許文献１に記載の雌端子は、雄端子が挿入された際に、雄端子との間の電気的接続を確実にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１０－５３１５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

宇宙空間、海中、砂漠、極地等の過酷な環境では、コネクタに加えられる振動や温度変化の回数が非常に多い。特許文献１に記載の技術では、このような環境における振動や温度変化に起因して、ピン（雄端子）とソケット（雌端子）の内側接続部分の金属間が擦れることにより、雄端子と雌端子の融着による一体化が発生することがある。雄端子と雌端子の融着が発生すると、雌端子に対する雄端子の相対変位を吸収する機能が損なわれる。従って、特許文献１の技術では、振動や温度変化が多い環境において、雌端子に対する雄端子の相対変位を吸収する機能が低下するという問題があった。

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、振動や温度変化が多い環境において、雌端子に対する雄端子の相対変位を吸収する機能の低下を抑制することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様において、コネクタは、雄端子と、雄端子が挿入された際に、雄端子と電気的に接続可能な雌端子と、雄端子と雌端子の一方及び他方に、互いに接するように各々設置され、導電性及び弾性を有する第１弾性部及び第２弾性部とを備え、雄端子と雌端子は、雄端子が雌端子に挿入された際に、相対変位の第１範囲内で第１弾性部及び第２弾性部を介して互いに摺動し且つ第１弾性部が弾性的に変形することによって第１弾性部及び第２弾性部を介して電気的な接続を維持し、雄端子と雌端子は、雄端子が雌端子に挿入された際に、第１範囲と重なりを有さず且つ第１範囲によって囲まれた相対変位の第２範囲内で第１弾性部及び第２弾性部を介して互いに摺動することなく且つ第２弾性部が弾性的に変形することによって第１弾性部及び第２弾性部を介して電気的な接続を維持する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、振動や温度変化が多い環境において、雌端子に対する雄端子の相対変位を吸収する機能の低下を抑制することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態におけるコネクタの構成の一例を示す断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態の変形例におけるコネクタの構成の一例を示す断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態におけるコネクタの構成の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、全ての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の各実施形態の基本である第１実施形態について説明する。尚、第２実施形態以降の実施形態（本実施形態の変形例を含む）は、本実施形態を基本とし、特に明示しない限り、本実施形態における構成、動作、及び効果を継承する。

【0010】

本実施形態における構成について説明する。

【0011】

図１は、本発明の第１実施形態におけるコネクタの構成の一例を示す断面図である。図１以降の図、及び以降の説明において、コネクタが設置される向きは一例であり、実際にコネクタが設置される向きは、任意の向きであってよい。図１以降の図、及び以降の説明において、ある方向から見て、コネクタの、幅（左右）方向を「Ｘ」で示し、奥行き（前後）方向を「Ｙ」で示し、高さ（上下）方向を「Ｚ」で示すこととする。即ち、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向それぞれにおいて、右方向、奥方向、上方向を「正方向」と称し、左方向、手前方向、下方向を「負方向」と称することとする。又、以降の説明において、Ｘ方向における正方向側を「Ｘ＋」側と、Ｘ方向における負方向側を「Ｘ－」側と、Ｙ方向における正方向側を「Ｙ＋」側と、Ｙ方向における負方向側を「Ｙ－」側と、Ｚ方向における正方向側を「Ｚ＋」側と、Ｚ方向における負方向側を「Ｚ－」側とも称することとする。尚、図１では、Ｙ－Ｚ平面における断面を示している。

【0012】

図１に示すように、本実施形態におけるコネクタ１００は、雄端子１０と、雌端子２０と、第１弾性部３０と、第２弾性部５０とを含む。

【0013】

雌端子２０は、雄端子１０が挿入された際に、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して、雄端子１０と電気的に接続可能である。

【0014】

第１弾性部３０は、導電性及び弾性を有する。第１弾性部３０は、雄端子１０と雌端子２０の一方に設置され、且つ第２弾性部５０を介して雄端子１０と雌端子２０の他方に接する。尚、図１では、具体的な構成を理解しやすくするために、第１弾性部３０が雌端子２０に設置され且つ第２弾性部５０を介して雄端子１０に接する例を示している。第１弾性部が雄端子に設置され且つ第２弾性部を介して雌端子に接する例については、後述する（第２実施形態にて説明）。

【0015】

第２弾性部５０は、導電性及び弾性を有する。第２弾性部５０は、雄端子１０と雌端子２０の一方（第１弾性部３０が設置されていない側）に設置され、且つ第１弾性部３０を介して雄端子１０と雌端子２０の他方（第１弾性部３０が設置されている側）に接する。尚、図１では、具体的な構成を理解しやすくするために、第２弾性部５０が雄端子１０に設置され且つ第１弾性部３０を介して雌端子２０に接する例を示している。第２弾性部が雌端子に設置され且つ第１弾性部を介して雄端子に接する例については、後述する（第２実施形態にて説明）。

【0016】

尚、図１に示すように、第１弾性部３０は、略棒形状を成す雄端子１０の長手方向（Ｙ方向）に垂直な方向（Ｚ方向）に弾性的に変形可能なバネであってもよい。又、第２弾性部５０は、略棒形状を成す雄端子１０の長手方向（Ｙ方向）に弾性的に変形可能な襞形状（板形状）を成してもよいし、図１に示すように２つ以上の襞形状（板形状）が長手方向（Ｙ方向）にブラシ状に整列した形状を成してもよい。又、図１において、雄端子１０と雌端子２０は、例えば、Ｙ軸に平行な回転軸の周りに回転対称な形状（円柱状）を成してもよい（更に特定角度方向に第１弾性部３０又は第２弾性部５０が存在しない切り込みを有してもよい）。又、雄端子１０と雌端子２０は、例えば、Ｘ軸方向のある範囲内で並進対称な形状（板状）を成してもよい（更にＸ軸上の特定位置に第１弾性部３０又は第２弾性部５０が存在しない切り込みを有してもよい）。

【0017】

本実施形態における動作について説明する。

【0018】

図１の（Ａ）の部分は、雄端子１０と雌端子２０の接続前の状態を示している。

【0019】

雄端子１０と雌端子２０は、雄端子１０が雌端子２０に挿入された際に、相対変位の第１範囲６０内で第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して互いに摺動する。雄端子１０と雌端子２０は、雄端子１０が雌端子２０に挿入された際に、相対変位の第１範囲６０内で第１弾性部３０が弾性的に変形することによって、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して電気的な接続を維持する（図１の（Ｂ）の部分）。図１では、第１範囲６０は、雌端子２０が固定されているとみなした際に雄端子１０のＹ－側端の取りうる位置の範囲の形状として塗りつぶして示しており、Ｙ方向の変位とＸ－Ｚ平面内の微小変位である例を示している。

【0020】

雄端子１０と雌端子２０は、雄端子１０が雌端子２０に挿入された際に、第１範囲６０と重なりを有さず且つ第１範囲６０によって囲まれた相対変位の第２範囲７０内で第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して互いに摺動しない。雄端子１０と雌端子２０は、雄端子１０が雌端子２０に挿入された際に、相対変位の第２範囲７０内で第２弾性部５０が弾性的に変形することによって、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して電気的な接続を維持する（図１の（Ｃ）の部分）。図１では、第２範囲７０は、雌端子２０が固定されているとみなした際に雄端子１０のＹ－側端の取りうる位置の範囲の形状として塗りつぶして示しており、Ｙ方向の微小変位である例を示している。

【0021】

第１範囲６０は、相対変位を第２弾性部５０の弾性的な変形によって吸収不可能で、雄端子１０と雌端子２０の間で摺動が発生する、相対変位の範囲である。第２範囲７０は、雄端子１０と雌端子２０が互いに摺動することなく、相対変位を第２弾性部５０の弾性的な変形によって吸収可能な、相対変位の範囲である。第１範囲及び第２範囲の構成は、以降の変形例及び実施形態においても同様である。

【0022】

以上説明したように、本実施形態のコネクタ１００では、雄端子１０と雌端子２０は、相対変位の第１範囲６０内で、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して互いに摺動する。雄端子１０と雌端子２０は、相対変位の第１範囲６０内で、第１弾性部３０が弾性的に変形することによって、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して電気的な接続を維持する。又、雄端子１０と雌端子２０は、相対変位の第２範囲７０内で、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して互いに摺動しない。雄端子１０と雌端子２０は、相対変位の第２範囲７０内で、第２弾性部５０が弾性的に変形することによって、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して電気的な接続を維持する。即ち、相対変位の第２範囲７０内では、第２弾性部５０が弾性的に変形することによって、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して電気的な接続が維持され、雄端子１０と雌端子２０は第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介して互いに摺動しない。つまり、第１弾性部３０及び第２弾性部５０を介した、雄端子１０と雌端子２０の摺動に伴う、雄端子１０と雌端子２０の融着が抑制される。従って、本実施形態のコネクタ１００には、振動や温度変化が多い環境において、雌端子に対する雄端子の相対変位を吸収する機能の低下を抑制することができるという効果がある。
（変形例）
本実施形態における変形例について説明する。

【0023】

図１では、雌端子２０の一端がフォーク状の形状を成し、第１弾性部３０が、Ｚ方向に撓んだ状態で両端が雌端子２０のフォーク状の形状の内側に固定されたバネである例を示した。

【0024】

図２は、本発明の第１実施形態の変形例におけるコネクタの構成の一例を示す断面図である。

【0025】

図２に示すように、本変形例におけるコネクタ１０１は、雄端子１０と、雌端子２１と、第１弾性部４１と、第２弾性部５０とを含む。

【0026】

図２では、雌端子２１の一端がフォーク状の形状を成し、第１弾性部４１が、Ｚ方向の内側に付勢された状態で、雌端子２１の一端がフォーク状の形状を延伸したバネである例を示した。

【0027】

本変形例のコネクタ１０１は、コネクタ１００と同様に動作し、コネクタ１００と同様な効果を有する。
（第２実施形態）
本発明の第１実施形態を基本とする本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１弾性部は、雄端子に設置され且つ第２弾性部を介して雌端子に接する。又、本実施形態では、第２弾性部は、雌端子に設置され且つ第１弾性部を介して雄端子に接する。

【0028】

本実施形態における構成について説明する。

【0029】

図３は、本発明の第２実施形態におけるコネクタの構成の一例を示す断面図である。尚、図３では、Ｙ－Ｚ平面における断面を示している。

【0030】

図３に示すように、本実施形態におけるコネクタ１０５は、雄端子１５と、雌端子２５と、第１弾性部３５と、第２弾性部５５とを含む。

【0031】

雌端子２５は、雄端子１５が挿入された際に、第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して、雄端子１５と電気的に接続可能である。

【0032】

第１弾性部３５は、導電性及び弾性を有する。第１弾性部３５は、雄端子１５に設置され且つ第２弾性部５５を介して雌端子２５に接する。

【0033】

第２弾性部５５は、導電性及び弾性を有する。第２弾性部５５は、雌端子２５に設置され且つ第１弾性部３５を介して雄端子１５に接する。

【0034】

尚、図３において、雄端子１５と雌端子２５は、例えば、Ｙ軸に平行な回転軸の周りに回転対称な形状（円柱状）を成してもよい（更に特定角度方向に第１弾性部３５又は第２弾性部５５が存在しない切り込みを有してもよい）。又、雄端子１５と雌端子２５は、例えば、Ｘ軸方向のある範囲内で並進対称な形状（板状）を成してもよい（更にＸ軸上の特定位置に第１弾性部３５又は第２弾性部５５が存在しない切り込みを有してもよい）。

【0035】

本実施形態における動作について説明する。

【0036】

図３の（Ａ）の部分は、雄端子１５と雌端子２５の接続前の状態を示している。

【0037】

雄端子１５と雌端子２５は、雄端子１５が雌端子２５に挿入された際に、相対変位の第１範囲６５内で第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して互いに摺動する。雄端子１５と雌端子２５は、雄端子１５が雌端子２５に挿入された際に、第１弾性部３５が弾性的に変形することによって、相対変位の第１範囲６５内で第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して電気的な接続を維持する（図３の（Ｂ）の部分）。図３では、第１範囲６５は、雌端子２５が固定されているとみなした際に雄端子１５のＹ－側端の取りうる位置の範囲の形状として塗りつぶして示しており、Ｙ方向の変位とＸ－Ｚ平面内の微小変位である例を示している。

【0038】

雄端子１５と雌端子２５は、雄端子１５が雌端子２５に挿入された際に、第１範囲６５と重なりを有さず且つ第１範囲６５によって囲まれた相対変位の第２範囲７５内で第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して互いに摺動しない。雄端子１５と雌端子２５は、雄端子１５が雌端子２５に挿入された際に、第２範囲７５内で第２弾性部５５が弾性的に変形することによって、第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して電気的な接続を維持する（図３の（Ｃ）の部分）。図３では、第２範囲７５は、雌端子２５が固定されているとみなした際に雄端子１５のＹ－側端の取りうる位置の範囲の形状として塗りつぶして示しており、Ｙ方向の微小変位である例を示している。

【0039】

以上説明したように、本実施形態のコネクタ１０５では、雄端子１５と雌端子２５は、相対変位の第１範囲６５内で、第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して互いに摺動する。雄端子１５と雌端子２５は、相対変位の第１範囲６５内で、第１弾性部３５が弾性的に変形することによって、第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して電気的な接続を維持する。雄端子１５と雌端子２５は、相対変位の第２範囲７５内で、第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して互いに摺動しない。雄端子１５と雌端子２５は、相対変位の第２範囲７５内で、第２弾性部５５が弾性的に変形することによって、第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して電気的な接続を維持する。即ち、相対変位の第２範囲７５内では、第２弾性部５５が弾性的に変形することによって、第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して電気的な接続が維持され、雄端子１５と雌端子２５は第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介して互いに摺動しない。つまり、第１弾性部３５及び第２弾性部５５を介した、雄端子１５と雌端子２５の摺動に伴う、雄端子１５と雌端子２５の融着が抑制される。従って、本実施形態のコネクタ１０５には、振動や温度変化が多い環境において、雌端子に対する雄端子の相対変位を吸収する機能の低下を抑制することができるという効果がある。

【0040】

以上、本発明を、上述した各実施形態およびその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本発明は、振動や温度変化の回数が非常に多い過酷な環境で使用される電気機器のコネクタにおいて利用できる。端子間の融着は真空環境において発生する可能性が高いので、本発明は、特に、宇宙機器のコネクタにおいて利用できる。

【符号の説明】

【0042】

１００、１０１、１０５ コネクタ
１０、１５ 雄端子
２０、２１ 雌端子
３０、３５、４１ 第１弾性部
５０、５５ 第２弾性部
６０、６５ 第１範囲
７０、７５ 第２範囲

【図1】

【図2】

【図3】