JP5166325B2 - 接触ピン - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話機その他の電子機器の電池収容部に着脱自在に取付けられる電池パックと該電子機器に内蔵されている基板の電源ラインとを導通させる接触ピンに関する。

市販の携帯電話機は、その基本的な構成として、電池収容部に着脱自在に取付けられた電池パックと、この電池パックの電力で動作する内蔵回路基板とを有し、電池パックの電極と内蔵回路基板の電源ラインとが接触ピン（コネクタ）を介して接続されるようになっている。

携帯電話機の分野でも薄型化を狙った開発が次々と進められている。近年、液晶バックライトユニットや電池パック等の薄型化等により、例えば、厚さが１１ｍｍ程度しかない薄型の携帯電話機が開発され市場に提供されているが、フルカラー有機ＥＬディスプレイの導入等により今後更に携帯電話機の薄型化は加速する。また、携帯電話機と同様に薄型化を狙って開発されるＰＤＡやノート型パソコンその他の電子機器も同様に薄型化の加速が容易に予想できる。このような電子機器の薄型化に対応するため、前述した接触ピンも薄型化することが急務とされている。

ここで、従来からこのような電子機器に一般的に採用されている接触ピンの一例を挙げると、特許文献１に開示されたコネクタがある。該コネクタ[１]は、前面に並設された３つの前面開口部[１７、１７、１７]を有するハウジング[３]と、該３つの前面開口部[１７、１７、１７]のそれぞれに配設された３つのコンタクト[２、２、２］からなる。各コンタクト［２］は、その図３（Ａ）に示すとおり、端子部［５］と、この端子部［５］に連接してハウジング［３］に保持させる保持部［６］と、接触部［９］と、保持部［６］と接触部［９］の間を連結する弾性変形部［１０］とを備えており、弾性変形部［１０］は、保持部［６］との連結側を第１湾曲部［１１］とし、接触部［９］との連結側を第２湾曲部［１２］とした略Ｓ字状に形成されている。そして、各コンタクト［２］は、その図２に示すような状態で、ハウジング［３］内に収容されている（以下、このよう状態でハウジング内にコンタクトが収容された構造を「縦型タイプ」と言う）。

このように構成されたコネクタ［１］を携帯電話機に使用した場合には、接触部［９］の前方から電池パックにより押圧されることにより、弾性変形部［１０］が縮むように弾性変形するとともに、接触部［９］全体がハウジング［３］内に押し込まれるように動作することにより、電池パックが携帯電話機の所定の場所（電池収容部）内に収容されることとなる。

このような縦型タイプのコネクタを携帯電話機に使用した場合には、最低でも第１湾曲部［１１］と第２湾曲部［１２］との間の長さ（以下「コンタクトの高さ」という）よりもハウジング［３］の高さ（その図４の長さ方向）が必要になるが、コンタクトの高さを低くすればするほど、ハウジング［３］の高さを低く、電池収容部の高さを低く、更には携帯電話機の厚み自体を薄くすることができる。しかしながら、弾性変形部［１０］の弾性力を保持するためには、コンタクトの高さを低くするにも限界がある。なお、上記において、大カッコ内の符号は特許文献１に示されている符号である。

そこで、本発明者らは、上記縦型タイプの接触ピンよりも厚みを薄くできる接触ピンの構造を考案した。それが特許文献２に示す接触ピンである。以下において、やまカッコ内の符号は特許文献２に示されている符号である。この接触ピン〈１〉は、電池収容部の側方向に配置されるケース〈２〉（上記コネクタのハウジングに相当）と、ケース〈２〉に装着されるピン本体〈３〉（上記コネクタのコンタクトに相当）とから構成されている。

そして、ピン本体〈３〉は、板バネ材を少なくとも２つ以上のつづら折部を有するよう折り曲げ成形してなるとともに、電池収容部の底面〈Ｂ１〉に沿った方向に屈伸可能に配置される弾性部〈３０〉と、弾性部の一端〈３０Ａ〉側に設けられ、電池パック〈Ｃ〉の電極部〈Ｃ１〉に接触する接点部〈３１〉と、弾性部の他端〈３０Ｂ〉側に設けられ、内蔵回路基板〈Ｄ〉の電源ライン〈Ｅ〉に接続される接点部〈３１〉とからなり、電池パック〈Ｃ〉の電極部〈Ｃ１〉から接点部〈３１〉の先端に押圧力が作用したときに、接点部〈３１〉は、電池収容部の底面〈Ｂ１〉に対して横方向に円弧を描くように押し込まれ、電極部〈Ｃ１〉の表面を摺動するように構成されている。

上記縦型タイプの接触ピンと相違する点は、ケース〈２〉内にピン本体〈３〉をその図６（ａ）に示すような状態で配設した点である（以下、このような状態でケース内にピン本体が収容された構造の接触ピンを「横型タイプ」と言う）。すなわち、この接触ピン〈１〉においては、ケース〈２〉内に配設されたピン本体〈３〉の状態が、上記特許文献１記載のコネクタ〈１〉とは９０°異なるのである。すなわち、縦型タイプにおいては、コンタクトの高さ方向（特許文献２の図４（ａ）の横方向に相当）がコネクタの厚さ方向に対応するが、横型タイプにおいては、ピン本体の幅方向（特許文献２の図４（ｂ）の横方向に相当）が接触ピンの厚さ方向に対応するのである。

縦型タイプも横型タイプもいずれにおいても、使用するピン本体（コンタクト）は、折り曲げ成形された板バネ材であるが、このような板バネ材においては、その構造上、高さ方向の長さよりも幅方向の長さの方が短くできる。よって、本発明者らが考案した接触ピンを携帯電話機などの電子機器に使用すれば、従来より接触ピンの厚さを薄くできるので、その結果、携帯電話機等の電子機器自体の厚さも薄くすることができる。

ただし、この特許文献２に開示された接触ピンは、いずれも、ピン本体が押圧された初期段階において接点部が後方あるいは前方に円弧を描いて移動するものであり、その後においては、接点部の位置が基本的には変わらない状態で接点部をケース方向に押し込む押し込み動作が行なわれるものである。接触ピンの動作時において、このように接点部を円弧を描くように移動させれば、電池パックの電極部と接点部との間にあるごみ等の異物を排除することができるが、その一方、押圧初期段階が一番ピン本体に負荷がかかることから、ピン本体の品質維持と言う観点からは更なる改良が必要であると本発明者らは考え、鋭意研究を重ねた。

特開２００８−１６６１９８号公報

特開２００９− ２１２０６号公報

本発明は上記特許文献２に記載の接触ピンの更なる品質向上を目指してなされたものであり、その目的とするところは、接触不良が生じ難く、携帯電話機その他の電子機器の薄型化に好適で、かつピン本体の品質維持を図り安定した動作を可能とする接触ピンを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る接触ピンは、電子機器の電池収容部に着脱自在に取り付けられる電池パックと該電子機器の内蔵回路基板の電源ラインとを導通させるとともに、前記電池収容部の側方向に配置されるケースと、板バネ材であって前記ケースに装着されるピン本体とからなる接触ピンであって、前記ピン本体は、少なくとも２つ以上のつづら折部を有するよう折り曲げ成形してなる弾性部と、前記弾性部の一端側に延接された山状部材であって、前記電池パックの電極部に接触する接点部を有する接触部と、前記弾性部の他端側に設けられ、前記内蔵回路基板の電源ラインに接続される接続部と、前記弾性部と前記接触部との間に設けられ折り曲げ成形されてなる凸部と、からなり、前記ケースは、前記ピン本体を前記ケースに装着するための両端が開口した孔であって、その一端を前記ピン本体を挿入するための挿入口とし、他端を前記接点部を露出するための露出口とする装着孔を有し、前記露出口には、テーパ部が設けられており、前記ピン本体は、前記凸部が前記テーパ部上に位置するように、かつ、前記弾性部が前記電池収容部の底面に沿った方向に屈伸するように前記ケース内に配設されており、前記電池パックの電極部から前記接点部に押圧力が作用したときに、当該接点部が、前記電池収容部の底面に対して横方向に円弧を描くように押し込まれ、前記電極部の表面を摺動するとともに、前記凸部が前記テーパ部上を摺動するように作用することを特徴とする。

前記接触部の一端側には内側曲げ部が設けられていてもよい。

前記接触部の幅は、前記弾性部の幅より狭幅に成形されていてもよい。

前記板バネ材はＭ形あるいはＷ形に折り曲げ成形してなるようにしてもよい。

前記電子機器は携帯電話機であってもよい。

前記本発明において、前記「電子機器」は携帯電話機であるものとしてもよい。また「電子機器」には、ＰＤＡやノート型パソコン等のように携帯可能な薄型の電子機器が含まれるものとする。

本発明に係る接触ピンにあっては、板ばね材を折り曲げ成形することにより、弾性部、接触部、凸部からなるピン本体を形成し、ケースに設けた露出口にはテーパ部を設け、ピン本体を、凸部がテーパ部上に位置するように、かつ、弾性部が電池収容部の底面に沿った方向に屈伸するようにケース内に配設するように構成した。このため、当該ピン本体は電池収容部の底面に対して縦方向には屈伸しないから、その縦方向の屈伸動作に必要な幅を電池収容部の縦方向に確保する必要がなく、携帯電話機その他の電子機器の薄型化を図るのに好適である。更に、テーパ部を設けたことにより、接点部に押圧力が作用したとき、凸部がテーパ部上を摺動することとなるので、初期動作時にかかるピン本体の押圧力を分散することができるとともに、上記接点部の円弧動作に加えて、この摺動動作によっても接点部を水平方向に移動させることができる。よって、接点部と電極との間のごみその他の異物は排除され、接触不良が生じ難く、常に良好な接触状態が得られるとともに、ピン本体の品質維持を図り安定した動作が可能となる。

本発明の一実施形態である接触ピンを適用した携帯電話機の外観図であり、（ａ）は携帯電話機の裏面図、（ｂ）はその側面の断面図である。 接触ピンを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は側面図である。 ケースを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ線断面図、（ｅ）は側面図である。 ピン本体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。 ピン本体のケースへの装着の仕方を説明する図であり、（ａ）は装着初期状態、（ｂ）は装着途中状態、（ｃ）は装着完了状態をそれぞれ示す。 （ａ）〜（ｄ）は、接触ピンの動作を時系列的に示した説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である接触ピンを適用した携帯電話機の外観図であり、（ａ）は携帯電話機の裏面図、（ｂ）はその側面の断面図、図２は、接触ピンを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は側面図、図３は、ケースを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ線断面図、（ｅ）は側面図、図４は、ピン本体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、図５は、ピン本体のケースへの装着の仕方を説明する図であり、（ａ）は装着初期状態、（ｂ）は装着途中状態、（ｃ）は装着完了状態、図６（ａ）〜（ｄ）は、接触ピンの動作を時系列的に示した説明図である。

本実施形態における接触ピン１は、図１に示すとおり、携帯電話機Ａの電池収容部Ｂに着脱自在に取り付けられる電池パックＣと携帯電話機Ａの内蔵回路基板Ｄの電源ラインＥとを導通させる手段であり、図２に示すとおり、電池収容部Ｂの側方向に配置される樹脂製のケース２と、金属製の板バネ材であってケース２に装着されるピン本体３とからなる。

ケース２には、図３に示すとおり、ピン本体３をケース２に装着するための両端が開口した孔である装着孔５が４つ設けられている。装着孔５は、その一端をピン本体３を挿入するための挿入口５Ａとし、他端を接点部を露出するための露出口５Ｂとする孔である。挿入口５Ａ側には後述するようにピン本体３の装着部３３の爪３３Ａ、３３Ａを嵌合させるための溝（図示しない）が設けられている。露出口５Ｂ側の内面には図３（ｄ）に示すように段部５Ｃが設けられており、後述するように、段部５Ｃがピン本体３の内側曲げ部３１Ｂと係合する。

一方、側面から見た状態において、本実施形態においては、弾性部３０が撓み始めるより先に、接触部３１が前方（図６（ａ）参照）に向けて円弧を描くように撓む。そのために接触部３１の幅Ｌ１は弾性部３０の幅Ｌ２より狭幅に設定されている。このように構成することにより、ピン本体３のばね復元力を維持しつつ、接点部３１Ａと電極部Ｃ１との間のごみその他の異物は排除されやすくするとともに、接触不良が生じ難く、常に良好な接触状態が得られる。

露出口５Ｂ側の一部には、後述するように、ピン本体３の凸部３０Ａが摺動するためのテーパ部５Ｄが設けられている。また、ケース２の背面側には２つのボス８、８が設けられており、携帯電話機Ａの内蔵回路基板Ｄの接触ピン１設置場所にはこのボス８、８に対応するボス孔（図示せず）が設けられている。このボス８、８をボス孔に嵌合させることにより、内蔵基板回路Ｄ上に接触ピン１が固定される。

ピン本体３は、図４（ａ）に示すとおり、弾性部３０、接触部３１、接続部３２及び装着部３３から構成された金属製の板バネ材であり、折り曲げ加工により成形されている。本実施形態においては、このピン本体３は４つ設けられており、そのうちの２つは電池出力の＋と−用であり、残りの２つはＦＧ（Ｆｕｅｌ Ｇａｕｇｅ）のデータとクロック用である。

弾性部３０は、３つのつづら折部３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆを有するようＭ形又はＷ形に折り曲げ成形してなる。接触部３１は、弾性部３０の一端３０Ｂ−１側に延接された山状部材であって、電池パックＣの電極部Ｃ１に接触する接点部３１Ａを有する。弾性部３０と接触部３１との間には、折り曲げ成形されてなる凸部３０Ａが設けられている。

接続部３２は、弾性部３０の他端３０Ｂ−２側に設けられ、内蔵回路基板Ｄの電源ラインＥに接続される。装着部３３は、正面視略Ｈ形状をしており、その中央部、すなわちＨ形状の２つの凹部にはそれぞれ接続部３２、３２が連接されているとともに、両側には、ケース２の溝（図示しない）に対応して爪３３Ａ、３３Ａが設けられており、この溝に爪３３Ａ、３３Ａを嵌合させることによりピン本体３はケース２に装着される。接続部３２は、弾性部３０の他端３０Ｂの側部から直角に折れ曲がった形状になっていて、内蔵回路基板Ｄの電源ラインＥに半田付けされる。このように構成することにより、ケース２からピン本体３が抜けづらくなる。なお、弾性部３０、接触部３１、接続部３２及び装着部３３は一枚の金属板から打ち抜き形成される。

ピン本体３は、凸部３０Ａがテーパ部５Ｄ上に位置するように、かつ、弾性部３０が電池収容部の底面Ｂ１に沿った方向に屈伸するようにケース２内に配設されている。このようにピン本体３を配設することにより、電池パックＣの電極部Ｃ１から接点部３１Ａに押圧力が作用したときに、接点部３１Ａが、電池収容部の底面Ｂ１に対して横方向に円弧を描くように押し込まれ、電極部Ｃ１の表面を摺動するとともに、凸部３０Ａがテーパ部５Ｄ上を摺動するように作用することとなる。なお、詳細な説明は後述する。

次に、図５を参照して、ピン本体３のケース２への装着の仕方を説明する。同図（ａ）は装着初期状態、（ｂ）は装着途中状態、（ｃ）は装着完了状態を示す断面図である。まず、同図（ａ）に示すとおり、ピン本体３を接点部３１Ａから順にケース２の装着孔５の挿入口５Ａ側から挿入していく。ピン本体３を装着孔５内にＸ１方向に向けて挿入していくと、同図（ｂ）に示すように、装着部３３の爪３３Ａ、３３Ａが、挿入口５Ａ側に長さ方向に設けられたスリット状の溝（図示しない）内に嵌合していくとともに、ピン本体３の内側曲げ部３１Ｂが段部５Ｃにより係合される。この際、接点部３１Ａは装着孔５の露出孔５Ｂから露出された状態となり、同時に、ピン本体３の凸部３０Ａがケース２のテーパ部５Ｄ上に配置された状態となる。

同図（ｂ）の状態から更にピン本体３をＸ１方向に挿入していくと、同図（ｃ）に示すように、接点部３１Ａが装着孔５の露出孔５Ｂから突出した状態でケース２内にピン本体３が圧入固定される。なお、ピン本体３は、その凸部３０Ａがテーパ部５Ｄを付勢した状態でケース２内に圧入固定されることから、後述するように、ピン本体３は安定した動作が可能となる。

次に、上記の如く構成された接触ピン１の動作例について図１及び図６を参照して説明する。

まず、図６（ａ）に示す状態が接触ピン１のスタンバイ状態である。すなわち、図１に示す電池収容部Ｂ内に電池パックＣが装着されていないときの接触ピン１の状態であり、この状態においては、内側曲げ部３１Ｂと弾性部３０との間には間隙Ｇが設けられている。

この状態から電池収容部Ｂ内に電池パックＣを装着する電池パック装着動作、すなわち、電池パックＣを斜め上方から電池収容部Ｂに電極部Ｃ１から順に電池収容部Ｂ内に挿入していく動作を行なう。すると、電池パックＣの電極部Ｃ１によりピン本体３の接点部３１Ａがケース２内に押し込まれる方向に押圧される（図６（ａ）の矢印Ｐを参照）。

ケース２内においては、弾性部３０が矢印Ｐ方向に収縮し、凸部３０Ａがテーパ部５Ｄ上を斜め下方向に向けて摺動する（以下「摺動動作」という）。同時に、接点部３１Ａが矢印Ｙ１方向に移動する（以下「お辞儀動作」という）とともに、内側曲げ部３１Ｂと弾性部３０とが接し間隙Ｇがなくなるように接触部３１が撓むこの状態を示しているのが図６（ｂ）である。この際、接点部３１Ａと電極部Ｃ１との接触状態が得られるとともに、上記のように接点部３１Ａが移動することにより、接点部３１Ａが電極部Ｃ１の表面を摺動するので、接点部３１Ａと電極部Ｃ１との間のごみその他の異物は排除され、良好な接触状態が得られる。

更に、図６（ｂ）に示す状態から、接点部３１Ａを押し込むと、内側曲げ部３１Ｂと弾性部３０とが接した状態のまま、凸部３０Ａが更にテーパ部５Ｄ上を斜め下方に向けて摺動する。この状態を示したのが図６（ｃ）であり、この押し込み動作によっても、接点部３１Ａは前方（矢印Ｙ２方向）に移動する。

更に、図６（ｃ）に示す状態から、接点部３１Ａを押し込むと、電池収容部Ｂ内に電池パックＣが装着されることとなる。この状態を示したのが図６（ｄ）であり、この押し込み動作時においては、凸部３０Ａがテーパ部５Ｄの最下端に位置した時点で接点部３１Ａの水平方向の移動が終了し、凸部３０Ａは、テーパ部５Ｄに連接するケース２の内壁５Ｅ面の摺動に移行し、接点部３１Ａはこの摺動においては垂直下方に移動することとなる。

一方、電池収容部から電池パックを取り外すと、接触ピンの接点部に作用する押圧力がなくなるため、接触ピンの弾性部はそのバネ復元力によって伸展し、伸展量に応じて、接触ピンの接点部が装着孔の外に飛び出してきて、電池パック収容前の元の状態に戻る。

以上説明したように、本実施形態の接触ピン１は、そのピン本体３の具体的な構成として、弾性部３０が電池収容部Ｂの底面Ｂ１に沿った方向に屈伸可能に配置される構造を採用した。このため、当該ピン本体３は電池収容部Ｂの底面Ｂ１に対して縦方向には屈伸しないから、その縦方向の屈伸動作に必要な幅を電池収容部Ｂの縦方向に確保する必要がなく、携帯電話機Ａの薄型化を図るのに好適である。本接触ピン１の高さは弾性部３０の幅寸法にケース２の厚さ寸法を加えただけのものである。

また、本発明に係る接触ピンにおいては、初期動作時においては、お辞儀動作により接触部のみを撓ませることにより接点部を水平方向に移動させるのではなく、摺動動作も加えて接点部を水平方向に移動させるようにした。更に、お辞儀動作が終了した後も摺動動作をさせるように構成し、接点部を水平方向に移動させるようにした。これにより、初期動作時にかかる押圧力を分散させることができ、ピン本体の品質維持が図れ、安定した動作も可能となる。更に、２段階で接点部を移動させることができるので、電池パックの電極部と接点部との間のごみ等の異物の除去性能も向上させることができる。
また、

なお、上記実施形態では、携帯電話機Ａを例に挙げ、これに本発明に係る接触ピン１を適用した例について説明したが、本発明の接触ピン１は、携帯電話機Ａ以外の薄型の電子機器に適用することもできる。また、ピン本体３の数は４つに限定されず、それ以上でも以下であってもよい。

１ 接触ピン
２ ケース
３ ピン本体
５ 装着孔
５Ａ 露出口
５Ｂ 挿入口
５Ｃ 段部
５Ｄ テーパ部
５Ｅ 内壁
３０ 弾性部
３０Ａ 凸部
３０Ｂ−１ 弾性部の一端
３０Ｂ−２ 弾性部の他端
３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ つづら折部
３１ 接触部
３１Ａ 接点部
３１Ｂ 内側曲げ部
３２ 接続部
３３ 装着部
Ａ 携帯電話機
Ｂ 電池収容部
Ｂ１ 電池収容部の底面
Ｃ 電池パック
Ｃ１ 電極部
Ｄ 内蔵回路基板
Ｅ 電源ライン
Ｇ 間隙

Claims (5)

1. 電子機器の電池収容部に着脱自在に取り付けられる電池パックと該電子機器の内蔵回路基板の電源ラインとを導通させるとともに、前記電池収容部の側方向に配置されるケースと、板バネ材であって前記ケースに装着されるピン本体とからなる接触ピンであって、
   前記ピン本体は、
   少なくとも２つ以上のつづら折部を有するよう折り曲げ成形してなる弾性部と、
   前記弾性部の一端側に延接された山状部材であって、前記電池パックの電極部に接触する接点部を有する接触部と、
   前記弾性部の他端側に設けられ、前記内蔵回路基板の電源ラインに接続される接続部と、
   前記弾性部と前記接触部との間に設けられ折り曲げ成形されてなる凸部と、
   からなり、
   前記ケースは、
   前記ピン本体を前記ケースに装着するための両端が開口した孔であって、その一端を前記ピン本体を挿入するための挿入口とし、他端を前記接点部を露出するための露出口とする装着孔を有し、
   前記露出口には、テーパ部が設けられており、
   前記ピン本体は、前記凸部が前記テーパ部上に位置するように、かつ、前記弾性部が前記電池収容部の底面に沿った方向に屈伸するように前記ケース内に配設されており、
   前記電池パックの電極部から前記接点部に押圧力が作用したときに、当該接点部が、前記電池収容部の底面に対して横方向に円弧を描くように押し込まれ、前記電極部の表面を摺動するとともに、前記凸部が前記テーパ部上を摺動するように作用すること
   を特徴とする接触ピン。
2. 前記接触部の一端側には内側曲げ部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接触ピン。
3. 前記接触部の幅は、前記弾性部の幅より狭幅に成形されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の接触ピン。
4. 前記板バネ材はＭ形あるいはＷ形に折り曲げ成形してなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の接触ピン。
5. 前記電子機器は携帯電話機であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の接触ピン。

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