プラグ及びコネクタ装置
【課題】プラグ側コンタクトの嵌合ガイドの長さが短くても、挿入力を軽減できるプラグ及びコネクタ装置を提供する。
【解決手段】本発明のプラグは、長手方向の軸線Ｂを有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイド３２を有するプラグ側コンタクト３０を備えるプラグであって、嵌合ガイド３２は、プラグ側コンタクト３０の先端から軸線Ｂに沿って遠ざかるに従い、軸線Ｂに対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とする。
【解決手段】本発明のプラグは、長手方向の軸線Ｂを有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイド３２を有するプラグ側コンタクト３０を備えるプラグであって、嵌合ガイド３２は、プラグ側コンタクト３０の先端から軸線Ｂに沿って遠ざかるに従い、軸線Ｂに対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラグ、及びそのプラグを用いるコネクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバやルータ等の電子回路に組み込まれるコネクタ装置は、多極化、小型化が進んでおり、コネクタ装置のプラグ及びソケットには多数の配線を接続するために、より多くのコンタクト（端子）が設けられるようになった。例えば、特許文献１には、多数のコンタクトを有するコネクタソケットモジュールが開示されている。
【０００３】
また、ソケット側の二股ないしフォーク状のコンタクト（以下、ソケット側コンタクトと呼ぶ）にプラグ側のピン状のコンタクト（以下、プラグ側コンタクトと呼ぶ）を挿入する形式のコネクタ装置が知られている。このコネクタ装置は、コンタクトの数が増加するにつれて、プラグをソケットに挿入するために必要とされる挿入力が比例的に増加する。
【０００４】
この種のコネクタ装置では、プラグ側コンタクトは一般に、いわゆる嵌合ガイドとして、プラグ側コンタクトの長手方向軸線に対して一様な角度で傾斜した外面を有するテーパ形状の先端部分を備えている。そして、プラグ側コンタクトの長さは、ソケット側コンタクトに適正に接触可能な部分の長さ（有効嵌合長）を確保した上で、嵌合ガイドの軸線に対する角度（以下、テーパ角度と記載する場合がある）を充分に小さくして挿入力を軽減できる程に長いものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７３４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年においてはさらなるコネクタ装置の小型化が進み、プラグ側コンタクトの長さを短くすることが求められている。プラグ側コンタクトの長さが短い場合でも、ソケット側コンタクトとの接触の信頼性を確保するためには所定の有効嵌合長を設ける必要があり、そのため、従来のよう長い嵌合ガイドを設けてテーパ角度を充分に小さくすることが困難になる。
【０００７】
そこで、プラグ側コンタクトの嵌合ガイドの長さが短くても、挿入力を軽減できるプラグ及びそのプラグを用いるコネクタ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えるプラグであって、前記嵌合ガイドは、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とするプラグを提供する。
【０００９】
また、本発明の別の態様は、長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えるプラグであって、前記嵌合ガイドは、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含む、ことを特徴とするプラグを提供する。
【００１０】
また、前記複数の斜面は、曲面により滑らかに接続している、プラグを提供する。
【００１１】
また、本発明のさらに別の態様は、長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えたプラグと、前記プラグ側コンタクトを受容する受容部を有するソケット側コンタクトを備えたソケットと、を備えるコネクタ装置であって、前記ソケット側コンタクトの前記受容部は、前記プラグ側コンタクトを挟持する弾性変位可能な第一接片と第二接片とを備えており、前記プラグ側コンタクトの前記嵌合ガイドは、前記ソケット側コンタクトの前記第一接片に接触する第一接触面と前記第二接片に接触する第二接触面とを有し、前記嵌合ガイドの前記第一接触面と前記第二接触面との少なくとも一方は、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とするコネクタ装置を提供する。
【００１２】
また、本発明のさらに別の態様は、長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えたプラグと、前記プラグ側コンタクトを受容する受容部を有するソケット側コンタクトを備えたソケットと、を備えるコネクタ装置であって、前記ソケット側コンタクトの前記受容部は、前記プラグ側コンタクトを挟持する弾性変位可能な第一接片と第二接片とを備えており、前記プラグ側コンタクトの前記嵌合ガイドは、前記ソケット側コンタクトの前記第一接片に接触する第一接触面と前記第二接片に接触する第二接触面とを有し、前記嵌合ガイドの前記第一接触面と前記第二接触面との少なくとも一方は、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含む、ことを特徴とするコネクタ装置を提供する。
【００１３】
また、前記複数の斜面は、曲面により滑らかに接続している、コネクタ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプラグでは、そのプラグ側コンタクトが、その先端から軸線に沿って遠ざかるに従い、軸線に対する角度（テーパ角度）が連続的に減少する曲面を含む嵌合ガイドを有している。そのため、プラグ側コンタクトの先端付近では、比較的テーパ角度を大きくすることができるので、従来のように一様な角度によるテーパー角度で形成された嵌合ガイドと比べると嵌合ガイドの長さを短くすることができる。嵌合ガイドの長さを短くすることで、プラグ側コンタクトの有効嵌合長を確保しつつプラグ側コンタクトをより小型化することができる。
【００１５】
また、本発明のプラグでは、そのプラグ側コンタクトが、その先端からその軸線に沿って遠ざかるに従い、軸線に対する角度（テーパ角度）が段階的に減少する複数の斜面を含む嵌合ガイドを有している。プラグ側コンタクトの先端付近を、比較的大きいテーパ角度の斜面で形成するので、従来のように一様な角度によるテーパ角度で形成された嵌合ガイドと比べると嵌合ガイドの長さを短くすることができる。
【００１６】
また、本発明のコネクタ装置では、ソケットが弾性変形可能な第一及び第二接片によりプラグ側コンタクトを挟持する受容部を有するソケット側コンタクトを備えている。このようなソケット側コンタクトは、プラグ側コンタクトを挿入する初期段階においては、第一及び第二接片の変形量が小さいので、それぞれの接片がプラグ側コンタクトを押圧して挟持する力（接触力）も小さい。一方、プラグ側コンタクトの挿入が進むと、第一及び第二接片の変形量が大きくなり、それぞれの接片のプラグ側コンタクトに対する接触力も大きくなり、挿入に必要な挿入力も大きくなる。本発明のコネクタ装置では、プラグが軸線に対する角度（テーパ角度）が連続的に減少する曲面を含む嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えている。そのため、挿入の初期段階では、比較的大きなテーパ角度でソケット側コンタクトの第一及び第二接片に接触するが、上述のように第一及び第二接片の接触力が弱いため、プラグ側コンタクトの挿入に大きな力を必要としない。そのため、先端付近では、テーパ角度を大きくして嵌合ガイドの長さを短くすることができる。一方、挿入が進み第一及び第二接片の接触力が大きくなる位置においては嵌合ガイドのテーパ角度が小さくなるので、挿入力を軽減することができる。従って、このようなプラグ側コンタクトが複数設けられたプラグを用いれば、コネクタ装置を小型化できると共に、プラグの挿入力を軽減されたコネクタ装置を実現できる。
【００１７】
また、本発明のコネクタ装置では、プラグが、軸線に対する角度（テーパ角度）が段階的に減少する複数の斜面を含む嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えてもよい。プラグ側コンタクトの先端付近ではテーパ角度の大きい斜面で形成することにより嵌合ガイドの長さを短くしつつ、第一及び第二接片の接触力が大きくなる位置ではデーパ角度の小さい斜面を形成することで挿入力を軽減することができる。従って、そのようなプラグ側コンタクトが複数設けられたプラグを用いれば、コネクタ装置を小型化できると共に、プラグの挿入力を軽減されたコネクタ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態のコネクタ装置を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は第一実施形態のプラグのプラグ側コンタクトとソケットのソケット側コンタクトとを示す斜視図であり、図２（ｂ）は、ソケット側コンタクトがプラグ側コンタクトを挟持した状態を示す側面図である。
【図３】第一実施形態のプラグのプラグ側コンタクトの上半分を示す側面図であり、
【図４】第二実施形態のプラグのプラグ側コンタクトの上半分を示す側面図である。
【図５】第一実施形態のプラグのプラグ側コンタクトと第二実施形態のプラグのプラグ側コンタクトとをソケット側コンタクトに挿入した場合の挿入力の変化を示すグラフである。
【図６】第三実施形態のプラグのプラグ側コンタクトの上半分を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。また、以下の実施形態において同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して示している。
【００２０】
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態のコネクタ装置１を示す斜視図である。本実施形態のコネクタ装置１はソケット２及びプラグ３とから構成されている。プラグ３にはプラグ側コンタクト３０が複数個、並列して設けられており、ソケット２にはそれぞれのプラグ側コンタクト３０を受容するソケット側コンタクト２０が設けられている。
【００２１】
図２（ａ）は、コネクタ装置１に設けられるソケット２のソケット側コンタクト２０とプラグ３のプラグ側コンタクト３０とを示す斜視図であり、プラグ側コンタクト３０がソケット側コンタクト２０に挿入される前の状態を示す図である。図２（ｂ）は、プラグ側コンタクト３０をソケット側コンタクト２０に挿入した状態を示す側面図であり、ソケット側コンタクト２０がプラグ側コンタクト３０を挟持した状態を示している。
【００２２】
プラグ側コンタクト３０は、長手方向の中心軸線Ｂを有する細長の部材であり、一定の厚みＤを有する本体部分３１と先端部分の外面に形成される嵌合ガイド３２とを有する。嵌合ガイド３２はプラグ側コンタクト３０をソケット側コンタクト２０に挿入しやすいよう、中心軸線Ｂに対して傾斜して先細になっている。本実施形態は嵌合ガイド３２の形状に特徴があり、その詳細については後述する。また、プラグ側コンタクト３０は金属製の導体部材であり、ソケット側コンタクト２０に挿入され嵌合することで通電可能になる。
【００２３】
ソケット側コンタクト２０は金属製の導体部材であり、プラグ側コンタクト３０を受容する受容部２１を備えている。そして、受容部２１においてプラグ側コンタクト３０を挟持するために、弾性変位可能な第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂを備えている。図に示すように、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂは中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に形成されている。第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂは互いに間隔を開けて平行になるよう設けられて、その間にプラグ側コンタクト３０が挿入される。また、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂはそれらの根元部分２４において一体化されている。第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの先端部分には、プラグ側コンタクト３０と直接的に接触する、互いに対向するよう突起した突起部２３ａ、２３ｂが形成されている。この二つの突起部２３ａ、２３ｂの間には隙間２５が設けられており、隙間２５を通してプラグ側コンタクト３０がソケット側コンタクト２０に挿入される。隙間２５の大きさは、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂが撓んでいない初期状態では、プラグ側コンタクト３０の本体部分３１の厚みＤより若干小さくなっている。図２（ｂ）に示すようにプラグ側コンタクト３０が隙間２５に挿入されると、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂが弾性変形して、それぞれの接片の突起部２３ａ、２３ｂでプラグ側コンタクト３０を押圧する。このようにして、ソケット側コンタクト２０はプラグ側コンタクト３０を挟持することができる。そして、ソケット側コンタクト２０に挿入されるプラグ側コンタクト３０の本体部分３１（番号３１ａで示す部分）の長さＬが大きいほど、有効嵌合長が大きくなり、ソケット側コンタクト２０はプラグ側コンタクト３０を安定して保持することができる。
【００２４】
また、本実施形態の第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの突起部２３ａ、２３ｂはプラグ側コンタクト３０を容易に挿入できるよう、ソケット側コンタクト２０の側方（図２（ａ）のＡ方向）から見た形状が半円形になるよう形成されており、プラグ側コンタクト３０の外面と接触する部分が曲面になっている。しかしながら、突起部２３ａ、２３ｂの形状は、半円形に限定されず、他の形状例えば半楕円形、四角形、又は中心軸線Ｂに対して傾斜した斜面を有する三角形であってもよい。
【００２５】
プラグ３に設けられるプラグ側コンタクト３０、特に先端部分の外面に設けられる嵌合ガイド３２について詳細に説明する。上述したようにプラグ側コンタクト３０は金属製の導体部材で、図に示すように細長形状であり、長軸方向に中心軸線Ｂを有し、その中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に構成されている。そして、本体部分３１は一定の厚みＤを有しているが、先端部分の嵌合ガイド３２はソケット側コンタクト２０に挿入しやすいよう中心軸線Ｂに対して傾斜して先細りになっている。また、嵌合ガイド３２は、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａに接触する第一接触面３２ａと、第二接片２２ｂに接触する第二接触面３２ｂとを有している。
【００２６】
図３は、本実施形態のプラグ３が備えるプラグ側コンタクト３０の嵌合ガイド３２の形状を示す図であり、図２（ａ）に示すＡ方向から見た側面図である。そして、図２（ａ）に示すプラグ側コンタクト３０の中心軸線Ｂよりも上側の形状、すなわちプラグ側コンタクト３０の上半分の形状を示している。また、挿入時におけるソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａとプラグ側コンタクト３０の第一接触面３２ａとの接触状況を示している。上述のようにプラグ側コンタクト３０は中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に構成されており、嵌合ガイド３２の下側の形状やその効果については上側と同様であるので、その説明を省略することとする。
【００２７】
嵌合ガイド３２の一部である第一接触面３２ａは、図に示すように、嵌合ガイド３２の先端３２ａａから本体部分３１に接続する後端３２ａｂまで、プラグ側コンタクト３０の中心軸線Ｂに沿って先端３２ａａから遠ざかるに従い、中心軸線Ｂに対する角度θ（以下テーパ角度θと記載する場合がある。またテーパ角度θの一例は図３においてθ１、θ２で示される角度であり、その大きさが異なる場合は番号を付して区別することとする）が連続的に減少するよう構成された曲面により形成されている。すなわち嵌合ガイド３２における第一接触面３２ａは外側に膨らんだ曲面であり、その曲面は曲率半径がＲ１である曲面３３と、それに連続する曲率半径がＲ２である曲面３４とにより形成されている。
【００２８】
このような嵌合ガイド３２を用いることで、例えば、図３に示すように、挿入の初期段階で第一接片２２ａがＣ１（実線で示す位置）に位置するとき、第一接片２２ａの突起部２３ａは第一接触面３２ａのテーパ角度θ１の部位に接触するが、挿入が進み第一接片２２ａがＣ２（点線で示す位置）に位置するとき、その突起部２３ａは第一接触面３２ａのテーパ角度θ１より小さいテーパ角度θ２の部位に接触するようになる。ソケット側コンタクト２０のように、弾性変形する第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂによってプラグ側コンタクト３０を押圧して挟持する場合、挿入が進むにつれて第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの撓みが大きくなってプラグ側コンタクト３０を押圧する力（接触力）が大きくなる。そのため、従来は挿入力を軽減するために比較的小さいテーパ角度、例えば第一接片２２ａがＣ２に位置するときのテーパ角度θ２で嵌合ガイドの全体を形成していた。しかしながら、比較的小さいテーパ角度θ２で一様に、直線的に傾斜した面により嵌合ガイドを形成すると、嵌合ガイドの長さを長くする必要があり、プラグ側コンタクト３０の小型化を阻害する要因になった。本実施形態の嵌合ガイド３２のように、先端から遠ざかるに従いテーパ角度θが連続的に減少する、すなわち先端部分に向かってテーパ角度θが連続的に増加するよう形成すれば、嵌合ガイドの先端３２ａａの付近では比較的大きいテーパ角度θで形成されるようになるので、嵌合ガイド３２の長さＬ２を短くすることができる。
【００２９】
次に、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａがプラグ側コンタクト３０を押圧する力（接触力Ｐｋ）と、プラグ側コンタクト３０を挿入する挿入力Ｐとの関係について説明する。上述のように、本実施形態のプラグ側コンタクト３０は、先端３２ａａから軸線Ｂに沿って遠ざかるに従いテーパ角度θが減少するよう形成された嵌合ガイド３２を有しており、図に示すように、第一接片２２ａがＣ１の位置にある場合、嵌合ガイド３２の第一接触面３２ａは、第一接片２２ａの突起部２３ａにテーパ角度θ１の部位で接触している。また、図示していないが、中心軸線Ｂより下側の嵌合ガイド３２の第二接触面３２ｂもソケット側コンタクト２０の第二接片２２ｂの突起部２３ａとテーパ角度θ１の部位で接触しており、プラグ側コンタクト３０の先端は第一接片２２ａと第二接片２２ｂとにより押圧されて挟持されている状態となっている。プラグ側コンタクト３０及びソケット側コンタクト２０は、中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に形成されていることから、第一接片２２ａの接触力と第二接片２２ｂの接触力とは同じ値Ｐｋで示すことができる。また、第一接触面３２ａと第一接片２２ａの突起部２３ａとが接触する部分の摩擦係数と、第二接触面３２ｂと第二接片２２ｂの突起部２３ａとが接触する部分の摩擦係数とをμとする。この場合、挿入力Ｐと、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂがプラグ側コンタクト３０を押圧して挟持する力（接触力Ｐｋ）との関係は以下の式で表すことができる。
Ｐ＝Ｐｋ（ｔａｎθ＋μ）×２
但し、Ｐ：挿入力、Ｐｋ：接触力、θ：テーパ角度、μ：摩擦係数である。
【００３０】
本実施形態のソケット側コンタクト２０は、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂを弾性変形させることにより、プラグ側コンタクト３０を押圧して挟持している。そのため、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの先端が、プラグ側コンタクト３０の挿入により中心軸線Ｂから離れるほど、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの撓みが大きくなり、プラグ側コンタクト３０を押圧する力（接触力）が大きくなる。従来の嵌合ガイドのようにテーパ角度が一様である場合はｔａｎθの値も一定であるので、挿入の初期段階では接触力に応じて必要な挿入力が小さいが、挿入が進むにつれて挿入力が大きくなる。一方、本実施形態のプラグ側コンタクト３０のように、テーパ角度θが挿入が進むにつれて小さくなればｔａｎθの値も小さくなるので、挿入力を軽減することができる。
【００３１】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について図を用いて説明する。第一実施形態のコネクタ装置との違いは、プラグが備えるプラグ側コンタクトの形状であり、以下ではその形状について説明する。図４は第二実施形態のプラグが備えるプラグ側コンタクト４０の形状を示す側面図であり、図３のプラグ側コンタクト３０と同様に、中心軸線Ｂよりも上側の形状を示している。なお、本実施形態のコネクタ装置のソケット及びそのソケットのソケット側コンタクトは、第一実施形態のコネクタ装置が備えるソケット２及びソケット側コンタクト２０と同様であるのでその説明は省略する。また、プラグ側コンタクト４０は中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に構成されており、嵌合ガイド４２の下側の形状やその効果については上側と同様であるので、その説明を省略することとする。
【００３２】
本実施形態のプラグ側コンタクト４０は、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０と同様に、一定の厚みＤを有する本体部分４１と先端部分の外面に形成される嵌合ガイド４２とを有する。本実施形態の嵌合ガイド４２は、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａと接触する第一接触面４２ａと、図示しないがソケット側コンタクト２０の第二接片２２ｂに接触する第二接触面とを有している。第二接触面は第一接触面４２ａと中心軸線Ｂを対称軸として上下対称であるのでその説明は省略する。第一接触面４２ａは、中心軸線Ｂに対してテーパ角度θ３で直線状に傾斜した第一傾斜面４３と、曲率半径がＲ１の曲面４５ａと、曲率半径がＲ３の曲面４５ｂとから形成されている。曲面４５ａは、先端４２ａａと第一傾斜面４３の一方の端部４３ａとを接続しており、曲面４５ｂは、嵌合ガイド４２の後端４２ａｂと第一傾斜面４３の他方の端部４３ｂとを接続している。曲面４５ａ、４５ｂともに、先端４２ａａから遠ざかるに従い中心軸線Ｂに対する角度（テーパ角度θ）が連続的に減少するよう形成されている。
【００３３】
図４の嵌合ガイド４２は、嵌合ガイド４２の第一接触面４２ａの一部にテーパ角度θが連続的に減少するよう形成された曲面４５ａ、４５ｂを含むことで、一様なテーパ角度θ３の傾斜面のみで形成された嵌合ガイドより長さが短くなっており、その長さＬ３は、図３に示す嵌合ガイド３２の長さＬ２と同じ長さになっている。また、第一傾斜面４３と本体部分４１の外面４１ａとを曲面４５ｂで接続することで段差が無くなるため、第一接片２２ａの突起部２３ａに引掛からず挿入が容易になる。なお、嵌合ガイド４２は、第一傾斜面４３を含むので、嵌合ガイド４２の先端４２ａａの高さＨ２は図３に示す嵌合ガイド３２の先端３２ａａの高さＨ１より大きくなっている。
【００３４】
ここで、プラグ側コンタクトをソケット側コンタクトに挿入したときの、挿入力Ｐの変化について説明する。図５は、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０と第二実施形態のプラグ側コンタクト４０とを、同じソケット側コンタクト２０に挿入したときの、挿入量Ｓに対する挿入力Ｐの変化を計測したグラフである。横軸の挿入量Ｓはソケット側コンタクト２０第一接片２２ａの先端２２ａａから、中心軸線Ｂに沿って各プラグ側コンタクト３０、４０の先端３２ａａ、４２ａａまで計測した距離である（図３参照）。実線は第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の変化を示し、点線は第二実施形態のプラグ側コンタクト４０の挿入力の変化を示している。
【００３５】
第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の場合について説明する。挿入量Ｓが約０．７ｍｍとなったときに、嵌合ガイド３２がソケット側コンタクト２０の第一及び第二接片２２ａ、２２ｂに接触し接触力Ｐｋが発生し、テーパ角度θに応じた挿入力Ｐが発生している。挿入が進むにつれて、第一及び第二接片２２ａ、２２ｂがそれぞれ外側に広がるので、第一及び第二接片２２ａ、２３ｂが弾性力により押圧する接触力Ｐｋは増加する。しかしながら、テーパ角度θが減少することにより挿入力Ｐの増加量が減少し、挿入量Ｓが約１．０ｍｍとなったところで挿入力ＰのピークＦ１に達し、その後挿入力Ｐは減少に転じている。そして、挿入量Ｓが約１．３５ｍｍになったところで嵌合ガイド３２の後端３２ａｂに達し、本体部分３１に移ることでテーパ角度θが０度になり、挿入力Ｐは接触力Ｐｋに摩擦係数μを乗じた一定の値になっている。
【００３６】
第二実施形態のプラグ側コンタクト４０の場合について説明する。挿入量Ｓが約０．５ｍｍとなったときに、嵌合ガイド４２がソケット側コンタクト２０の第一及び第二接片２２ａ、２２ｂに接触し接触力Ｐｋが発生し、テーパ角度θに応じた挿入力Ｐが発生している。グラフから分かるように第一実施形態のプラグ側コンタクト３０と比べて、挿入量が小さい地点で挿入力Ｐが発生しているが、これは上述したように先端４２ａａの高さＨ２が、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の先端３２ａａの高さＨ１より高いことに起因している。接触した後は、挿入が進むにつれて、第一及び第二接片２２ａ、２２ｂがそれぞれ外側に広がる（撓みが大きくなる）ので、第一及び第二接片２２ａ、２２ｂが弾性力により押圧する接触力Ｐｋは増加する。特に第二実施形態のプラグ側コンタクト４０は、一定のテーパ角度θ３で形成された第一傾斜面４３を有していることから、第一傾斜面４３と第一接片２２ａとが接触している範囲では直線的に挿入力Ｐが増加する。そして挿入量Ｓが約１．０ｍｍとなったときに挿入力Ｐは最高値Ｆ２に達しその後は曲面４５ｂに接触して、挿入力Ｐは減少に転じている。そして、挿入量Ｓが約１．２５ｍｍになったところで嵌合ガイド４２の後端４２ａｂに達し、本体部分４１に移ることでテーパ角度θが０度になり、挿入力Ｐは接触力Ｐｋに摩擦係数μを乗じた一定の値になっている。
【００３７】
第一実施形態のプラグ側コンタクト３０と第二実施形態のプラグ側コンタクト４０との挿入力Ｐの変化を比較する。挿入力Ｐの最高値Ｆを見ると、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の最高値Ｆ１は、第二実施形態のプラグ側コンタクト４０の最高値Ｆ２より低い。また、挿入力Ｐが発生してから挿入力Ｐが一定になるまでの距離Ｔを比較すると、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の距離Ｔ１は約０．６５ｍｍ、第二実施形態のプラグ側コンタクト４０の距離Ｔ２は約０．７５ｍｍであり、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の距離Ｔ１の方が若干短くなっている。従って、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の嵌合ガイド３２の形状がより挿入力Ｐを最高値Ｆを軽減しつつ、挿入力Ｐが一定になるまでの距離Ｔも短いことがわかる。
【００３８】
プラグ３は複数のプラグ側コンタクト３０を備えており、それぞれのプラグ側コンタクトを挿入するのに必要とされる挿入力Ｐが軽減されれば、プラグ側コンタクトの数に応じて全体的に必要とされる挿入力も小さくなり、プラグ３の挿入を容易にするという効果を奏する。また、プラグ側コンタクトの有効嵌合長の長さを維持しつつ、その嵌合ガイドの長さを短くすることで、プラグ側コンタクトをより小型化することができる。従って、このようなプラグ側コンタクトが複数設けられたプラグを用いれば、コネクタ装置を小型化できると共に、プラグの挿入力が軽減されるコネクタ装置を実現できる。
【００３９】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態について図を用いて説明する。第一実施形態のコネクタ装置との違いは、プラグが備えるプラグ側コンタクトの形状であり、以下ではその形状について説明する。図５は第三実施形態のプラグが備えるプラグ側コンタクト５０の形状を示す側面図であり、図３のプラグ側コンタクト３０と同様に中心軸線Ｂよりも上側の形状を示している。なお、本実施形態のコネクタ装置のソケット及びそのソケットのソケット側コンタクトは、第一実施形態のコネクタ装置が備えるソケット２及びソケット側コンタクト２０と同様であるのでその説明は省略する。また、プラグ側コンタクト５０は中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に構成されており、嵌合ガイド５２の下側の形状やその効果については上側と同様であるので、その説明を省略することとする。
【００４０】
本実施形態のプラグ側コンタクト５０は、第一実施形態のプラグ側コンタクト５０と同様に、一定の厚みＤを有する本体部分５１と先端部分の外面に形成される嵌合ガイド５２とを有する。本実施形態の嵌合ガイド５２は、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａと接触する第一接触面５２ａと、図示しないがソケット側コンタクト２０の第二接片２２ｂに接触する第二接触面とを有している。第二接触面は第一接触面５２ａと中心軸線Ｂを対称軸として上下対称であるのでその説明は省略する。
【００４１】
プラグ側コンタクト５０の嵌合ガイド５２は、嵌合ガイド５２の先端５２ａａから後端５２ａｂまで、中心軸線Ｂに沿って先端５２ａａから遠ざかるに従い、中心軸線Ｂに対する角度（テーパ角度θ）が段階的に減少する二つの斜面、第一傾斜面５３ａ及び第二傾斜面５３ｂにより形成されている。具体的には、嵌合ガイド５２の第一接触面５２ａは、中心軸線Ｂに対してテーパ角度θ４で直線状に傾斜した第一傾斜面５３ａと、テーパ角度θ５で直線状に傾斜した第二傾斜面５３ｂと、曲率半径がＲ１の曲面５５ａと、曲率半径がＲ４の曲面５５ｂとから形成されている。曲面５５ａは先端５２ａａと第一傾斜面５３ａの一方の端部５６ａとを接続しており、曲面５５ｂは、第一傾斜面５３ａの他方の端部５６ｂと第二傾斜面５３ｂの一方の端部５６ｃとを接続している。また、曲面５５ａ、５５ｂは先端４２ａａから遠ざかるに従い中心軸線Ｂに対する角度（テーパ角度θ）が連続的に減少するよう形成されている。
【００４２】
本実施形態のプラグ側コンタクト５０のように嵌合ガイド５２を形成すれば、嵌合ガイド５２の先端に近い部分が比較的角度の大きいテーパ角度θ４で傾斜するので、嵌合ガイド５２の長さＬ４は、従来の一定のテーパ角度で形成した場合と比べて短くなっている。また、挿入が進みソケット側コンタクト２０との接触力が大きくなる地点に、比較的角度の小さいテーパ角度θ５で傾斜する第二傾斜部５３ｂを形成しているので、挿入力を軽減することができる。また、第一接触面５２ａが、第一傾斜面５３ａと第二傾斜面５３ｂとを滑らかに接続する曲面５５ｂを有することで、プラグ側コンタクト５０が、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａに引掛かることなく滑らかに挿入することができる。
【００４３】
以上、本実施形態について添付図を用いて説明した。本発明は、プラグ側コンタクトの挿入力を軽減する手段として、ソケット側コンタクトの第一接片及び第二接片の弾性変形が小さく接触力の小さい挿入の初期段階では、嵌合ガイドのテーパ角度を大きくし、第一接片及び第二接片の弾性変形が大きくなり接触力が大きくなる部分ではテーパ角度を小さくすることで挿入力を軽減している。第一実施形態では複数の曲率半径による曲面を用いて連続的に角度が減少する嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを提案したが、嵌合ガイドは別の方法で表される曲面、例えばその縦断面が二次曲線により表される曲面を用いて連続的にテーパ角度が減少するよう形成してもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に形成されたプラグ側コンタクトについて説明したが、必ずしもプラグ側コンタクトは上下対称でなくてもよく、上側又は下側のどちらか一方において嵌合ガイドが、軸線に対する角度が連続的に減少する曲面、又は、軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含んでいればよい。また、それらの組合せによって嵌合ガイドが形成されてもよい。
【００４５】
上述した嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを用いれば、プラグ側コンタクトをソケット側コンタクトに挿入する際の挿入力を抑制又は軽減することができる。そのため、複数のプラグ側コンタクトを有するプラグを、ソケットに挿入する際に必要な挿入力を抑制することができる。また、プラグ側コンタクトの嵌合ガイドを短くすることができるので、プラグ側コンタクトの有効嵌合長を確保しつつ、プラグ自体を小型化することができ、そのプラグを用いることでコネクタ装置を小型化することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ コネクタ装置
２ ソケット
３ プラグ
２０ ソケット側コンタクト
２１ 受容部
２２ａ 第一接片
２２ｂ 第二接片
３０、４０、５０ プラグ側コンタクト
３１、４１、５１ 本体部分
３２、４２、５２ 嵌合ガイド
３３、４３、５３ 第一接触面
３４ 第二接触面
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラグ、及びそのプラグを用いるコネクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバやルータ等の電子回路に組み込まれるコネクタ装置は、多極化、小型化が進んでおり、コネクタ装置のプラグ及びソケットには多数の配線を接続するために、より多くのコンタクト（端子）が設けられるようになった。例えば、特許文献１には、多数のコンタクトを有するコネクタソケットモジュールが開示されている。
【０００３】
また、ソケット側の二股ないしフォーク状のコンタクト（以下、ソケット側コンタクトと呼ぶ）にプラグ側のピン状のコンタクト（以下、プラグ側コンタクトと呼ぶ）を挿入する形式のコネクタ装置が知られている。このコネクタ装置は、コンタクトの数が増加するにつれて、プラグをソケットに挿入するために必要とされる挿入力が比例的に増加する。
【０００４】
この種のコネクタ装置では、プラグ側コンタクトは一般に、いわゆる嵌合ガイドとして、プラグ側コンタクトの長手方向軸線に対して一様な角度で傾斜した外面を有するテーパ形状の先端部分を備えている。そして、プラグ側コンタクトの長さは、ソケット側コンタクトに適正に接触可能な部分の長さ（有効嵌合長）を確保した上で、嵌合ガイドの軸線に対する角度（以下、テーパ角度と記載する場合がある）を充分に小さくして挿入力を軽減できる程に長いものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７３４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年においてはさらなるコネクタ装置の小型化が進み、プラグ側コンタクトの長さを短くすることが求められている。プラグ側コンタクトの長さが短い場合でも、ソケット側コンタクトとの接触の信頼性を確保するためには所定の有効嵌合長を設ける必要があり、そのため、従来のよう長い嵌合ガイドを設けてテーパ角度を充分に小さくすることが困難になる。
【０００７】
そこで、プラグ側コンタクトの嵌合ガイドの長さが短くても、挿入力を軽減できるプラグ及びそのプラグを用いるコネクタ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えるプラグであって、前記嵌合ガイドは、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とするプラグを提供する。
【０００９】
また、本発明の別の態様は、長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えるプラグであって、前記嵌合ガイドは、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含む、ことを特徴とするプラグを提供する。
【００１０】
また、前記複数の斜面は、曲面により滑らかに接続している、プラグを提供する。
【００１１】
また、本発明のさらに別の態様は、長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えたプラグと、前記プラグ側コンタクトを受容する受容部を有するソケット側コンタクトを備えたソケットと、を備えるコネクタ装置であって、前記ソケット側コンタクトの前記受容部は、前記プラグ側コンタクトを挟持する弾性変位可能な第一接片と第二接片とを備えており、前記プラグ側コンタクトの前記嵌合ガイドは、前記ソケット側コンタクトの前記第一接片に接触する第一接触面と前記第二接片に接触する第二接触面とを有し、前記嵌合ガイドの前記第一接触面と前記第二接触面との少なくとも一方は、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とするコネクタ装置を提供する。
【００１２】
また、本発明のさらに別の態様は、長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えたプラグと、前記プラグ側コンタクトを受容する受容部を有するソケット側コンタクトを備えたソケットと、を備えるコネクタ装置であって、前記ソケット側コンタクトの前記受容部は、前記プラグ側コンタクトを挟持する弾性変位可能な第一接片と第二接片とを備えており、前記プラグ側コンタクトの前記嵌合ガイドは、前記ソケット側コンタクトの前記第一接片に接触する第一接触面と前記第二接片に接触する第二接触面とを有し、前記嵌合ガイドの前記第一接触面と前記第二接触面との少なくとも一方は、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含む、ことを特徴とするコネクタ装置を提供する。
【００１３】
また、前記複数の斜面は、曲面により滑らかに接続している、コネクタ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプラグでは、そのプラグ側コンタクトが、その先端から軸線に沿って遠ざかるに従い、軸線に対する角度（テーパ角度）が連続的に減少する曲面を含む嵌合ガイドを有している。そのため、プラグ側コンタクトの先端付近では、比較的テーパ角度を大きくすることができるので、従来のように一様な角度によるテーパー角度で形成された嵌合ガイドと比べると嵌合ガイドの長さを短くすることができる。嵌合ガイドの長さを短くすることで、プラグ側コンタクトの有効嵌合長を確保しつつプラグ側コンタクトをより小型化することができる。
【００１５】
また、本発明のプラグでは、そのプラグ側コンタクトが、その先端からその軸線に沿って遠ざかるに従い、軸線に対する角度（テーパ角度）が段階的に減少する複数の斜面を含む嵌合ガイドを有している。プラグ側コンタクトの先端付近を、比較的大きいテーパ角度の斜面で形成するので、従来のように一様な角度によるテーパ角度で形成された嵌合ガイドと比べると嵌合ガイドの長さを短くすることができる。
【００１６】
また、本発明のコネクタ装置では、ソケットが弾性変形可能な第一及び第二接片によりプラグ側コンタクトを挟持する受容部を有するソケット側コンタクトを備えている。このようなソケット側コンタクトは、プラグ側コンタクトを挿入する初期段階においては、第一及び第二接片の変形量が小さいので、それぞれの接片がプラグ側コンタクトを押圧して挟持する力（接触力）も小さい。一方、プラグ側コンタクトの挿入が進むと、第一及び第二接片の変形量が大きくなり、それぞれの接片のプラグ側コンタクトに対する接触力も大きくなり、挿入に必要な挿入力も大きくなる。本発明のコネクタ装置では、プラグが軸線に対する角度（テーパ角度）が連続的に減少する曲面を含む嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えている。そのため、挿入の初期段階では、比較的大きなテーパ角度でソケット側コンタクトの第一及び第二接片に接触するが、上述のように第一及び第二接片の接触力が弱いため、プラグ側コンタクトの挿入に大きな力を必要としない。そのため、先端付近では、テーパ角度を大きくして嵌合ガイドの長さを短くすることができる。一方、挿入が進み第一及び第二接片の接触力が大きくなる位置においては嵌合ガイドのテーパ角度が小さくなるので、挿入力を軽減することができる。従って、このようなプラグ側コンタクトが複数設けられたプラグを用いれば、コネクタ装置を小型化できると共に、プラグの挿入力を軽減されたコネクタ装置を実現できる。
【００１７】
また、本発明のコネクタ装置では、プラグが、軸線に対する角度（テーパ角度）が段階的に減少する複数の斜面を含む嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えてもよい。プラグ側コンタクトの先端付近ではテーパ角度の大きい斜面で形成することにより嵌合ガイドの長さを短くしつつ、第一及び第二接片の接触力が大きくなる位置ではデーパ角度の小さい斜面を形成することで挿入力を軽減することができる。従って、そのようなプラグ側コンタクトが複数設けられたプラグを用いれば、コネクタ装置を小型化できると共に、プラグの挿入力を軽減されたコネクタ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態のコネクタ装置を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は第一実施形態のプラグのプラグ側コンタクトとソケットのソケット側コンタクトとを示す斜視図であり、図２（ｂ）は、ソケット側コンタクトがプラグ側コンタクトを挟持した状態を示す側面図である。
【図３】第一実施形態のプラグのプラグ側コンタクトの上半分を示す側面図であり、
【図４】第二実施形態のプラグのプラグ側コンタクトの上半分を示す側面図である。
【図５】第一実施形態のプラグのプラグ側コンタクトと第二実施形態のプラグのプラグ側コンタクトとをソケット側コンタクトに挿入した場合の挿入力の変化を示すグラフである。
【図６】第三実施形態のプラグのプラグ側コンタクトの上半分を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。また、以下の実施形態において同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して示している。
【００２０】
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態のコネクタ装置１を示す斜視図である。本実施形態のコネクタ装置１はソケット２及びプラグ３とから構成されている。プラグ３にはプラグ側コンタクト３０が複数個、並列して設けられており、ソケット２にはそれぞれのプラグ側コンタクト３０を受容するソケット側コンタクト２０が設けられている。
【００２１】
図２（ａ）は、コネクタ装置１に設けられるソケット２のソケット側コンタクト２０とプラグ３のプラグ側コンタクト３０とを示す斜視図であり、プラグ側コンタクト３０がソケット側コンタクト２０に挿入される前の状態を示す図である。図２（ｂ）は、プラグ側コンタクト３０をソケット側コンタクト２０に挿入した状態を示す側面図であり、ソケット側コンタクト２０がプラグ側コンタクト３０を挟持した状態を示している。
【００２２】
プラグ側コンタクト３０は、長手方向の中心軸線Ｂを有する細長の部材であり、一定の厚みＤを有する本体部分３１と先端部分の外面に形成される嵌合ガイド３２とを有する。嵌合ガイド３２はプラグ側コンタクト３０をソケット側コンタクト２０に挿入しやすいよう、中心軸線Ｂに対して傾斜して先細になっている。本実施形態は嵌合ガイド３２の形状に特徴があり、その詳細については後述する。また、プラグ側コンタクト３０は金属製の導体部材であり、ソケット側コンタクト２０に挿入され嵌合することで通電可能になる。
【００２３】
ソケット側コンタクト２０は金属製の導体部材であり、プラグ側コンタクト３０を受容する受容部２１を備えている。そして、受容部２１においてプラグ側コンタクト３０を挟持するために、弾性変位可能な第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂを備えている。図に示すように、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂは中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に形成されている。第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂは互いに間隔を開けて平行になるよう設けられて、その間にプラグ側コンタクト３０が挿入される。また、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂはそれらの根元部分２４において一体化されている。第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの先端部分には、プラグ側コンタクト３０と直接的に接触する、互いに対向するよう突起した突起部２３ａ、２３ｂが形成されている。この二つの突起部２３ａ、２３ｂの間には隙間２５が設けられており、隙間２５を通してプラグ側コンタクト３０がソケット側コンタクト２０に挿入される。隙間２５の大きさは、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂが撓んでいない初期状態では、プラグ側コンタクト３０の本体部分３１の厚みＤより若干小さくなっている。図２（ｂ）に示すようにプラグ側コンタクト３０が隙間２５に挿入されると、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂが弾性変形して、それぞれの接片の突起部２３ａ、２３ｂでプラグ側コンタクト３０を押圧する。このようにして、ソケット側コンタクト２０はプラグ側コンタクト３０を挟持することができる。そして、ソケット側コンタクト２０に挿入されるプラグ側コンタクト３０の本体部分３１（番号３１ａで示す部分）の長さＬが大きいほど、有効嵌合長が大きくなり、ソケット側コンタクト２０はプラグ側コンタクト３０を安定して保持することができる。
【００２４】
また、本実施形態の第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの突起部２３ａ、２３ｂはプラグ側コンタクト３０を容易に挿入できるよう、ソケット側コンタクト２０の側方（図２（ａ）のＡ方向）から見た形状が半円形になるよう形成されており、プラグ側コンタクト３０の外面と接触する部分が曲面になっている。しかしながら、突起部２３ａ、２３ｂの形状は、半円形に限定されず、他の形状例えば半楕円形、四角形、又は中心軸線Ｂに対して傾斜した斜面を有する三角形であってもよい。
【００２５】
プラグ３に設けられるプラグ側コンタクト３０、特に先端部分の外面に設けられる嵌合ガイド３２について詳細に説明する。上述したようにプラグ側コンタクト３０は金属製の導体部材で、図に示すように細長形状であり、長軸方向に中心軸線Ｂを有し、その中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に構成されている。そして、本体部分３１は一定の厚みＤを有しているが、先端部分の嵌合ガイド３２はソケット側コンタクト２０に挿入しやすいよう中心軸線Ｂに対して傾斜して先細りになっている。また、嵌合ガイド３２は、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａに接触する第一接触面３２ａと、第二接片２２ｂに接触する第二接触面３２ｂとを有している。
【００２６】
図３は、本実施形態のプラグ３が備えるプラグ側コンタクト３０の嵌合ガイド３２の形状を示す図であり、図２（ａ）に示すＡ方向から見た側面図である。そして、図２（ａ）に示すプラグ側コンタクト３０の中心軸線Ｂよりも上側の形状、すなわちプラグ側コンタクト３０の上半分の形状を示している。また、挿入時におけるソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａとプラグ側コンタクト３０の第一接触面３２ａとの接触状況を示している。上述のようにプラグ側コンタクト３０は中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に構成されており、嵌合ガイド３２の下側の形状やその効果については上側と同様であるので、その説明を省略することとする。
【００２７】
嵌合ガイド３２の一部である第一接触面３２ａは、図に示すように、嵌合ガイド３２の先端３２ａａから本体部分３１に接続する後端３２ａｂまで、プラグ側コンタクト３０の中心軸線Ｂに沿って先端３２ａａから遠ざかるに従い、中心軸線Ｂに対する角度θ（以下テーパ角度θと記載する場合がある。またテーパ角度θの一例は図３においてθ１、θ２で示される角度であり、その大きさが異なる場合は番号を付して区別することとする）が連続的に減少するよう構成された曲面により形成されている。すなわち嵌合ガイド３２における第一接触面３２ａは外側に膨らんだ曲面であり、その曲面は曲率半径がＲ１である曲面３３と、それに連続する曲率半径がＲ２である曲面３４とにより形成されている。
【００２８】
このような嵌合ガイド３２を用いることで、例えば、図３に示すように、挿入の初期段階で第一接片２２ａがＣ１（実線で示す位置）に位置するとき、第一接片２２ａの突起部２３ａは第一接触面３２ａのテーパ角度θ１の部位に接触するが、挿入が進み第一接片２２ａがＣ２（点線で示す位置）に位置するとき、その突起部２３ａは第一接触面３２ａのテーパ角度θ１より小さいテーパ角度θ２の部位に接触するようになる。ソケット側コンタクト２０のように、弾性変形する第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂによってプラグ側コンタクト３０を押圧して挟持する場合、挿入が進むにつれて第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの撓みが大きくなってプラグ側コンタクト３０を押圧する力（接触力）が大きくなる。そのため、従来は挿入力を軽減するために比較的小さいテーパ角度、例えば第一接片２２ａがＣ２に位置するときのテーパ角度θ２で嵌合ガイドの全体を形成していた。しかしながら、比較的小さいテーパ角度θ２で一様に、直線的に傾斜した面により嵌合ガイドを形成すると、嵌合ガイドの長さを長くする必要があり、プラグ側コンタクト３０の小型化を阻害する要因になった。本実施形態の嵌合ガイド３２のように、先端から遠ざかるに従いテーパ角度θが連続的に減少する、すなわち先端部分に向かってテーパ角度θが連続的に増加するよう形成すれば、嵌合ガイドの先端３２ａａの付近では比較的大きいテーパ角度θで形成されるようになるので、嵌合ガイド３２の長さＬ２を短くすることができる。
【００２９】
次に、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａがプラグ側コンタクト３０を押圧する力（接触力Ｐｋ）と、プラグ側コンタクト３０を挿入する挿入力Ｐとの関係について説明する。上述のように、本実施形態のプラグ側コンタクト３０は、先端３２ａａから軸線Ｂに沿って遠ざかるに従いテーパ角度θが減少するよう形成された嵌合ガイド３２を有しており、図に示すように、第一接片２２ａがＣ１の位置にある場合、嵌合ガイド３２の第一接触面３２ａは、第一接片２２ａの突起部２３ａにテーパ角度θ１の部位で接触している。また、図示していないが、中心軸線Ｂより下側の嵌合ガイド３２の第二接触面３２ｂもソケット側コンタクト２０の第二接片２２ｂの突起部２３ａとテーパ角度θ１の部位で接触しており、プラグ側コンタクト３０の先端は第一接片２２ａと第二接片２２ｂとにより押圧されて挟持されている状態となっている。プラグ側コンタクト３０及びソケット側コンタクト２０は、中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に形成されていることから、第一接片２２ａの接触力と第二接片２２ｂの接触力とは同じ値Ｐｋで示すことができる。また、第一接触面３２ａと第一接片２２ａの突起部２３ａとが接触する部分の摩擦係数と、第二接触面３２ｂと第二接片２２ｂの突起部２３ａとが接触する部分の摩擦係数とをμとする。この場合、挿入力Ｐと、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂがプラグ側コンタクト３０を押圧して挟持する力（接触力Ｐｋ）との関係は以下の式で表すことができる。
Ｐ＝Ｐｋ（ｔａｎθ＋μ）×２
但し、Ｐ：挿入力、Ｐｋ：接触力、θ：テーパ角度、μ：摩擦係数である。
【００３０】
本実施形態のソケット側コンタクト２０は、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂを弾性変形させることにより、プラグ側コンタクト３０を押圧して挟持している。そのため、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの先端が、プラグ側コンタクト３０の挿入により中心軸線Ｂから離れるほど、第一接片２２ａ及び第二接片２２ｂの撓みが大きくなり、プラグ側コンタクト３０を押圧する力（接触力）が大きくなる。従来の嵌合ガイドのようにテーパ角度が一様である場合はｔａｎθの値も一定であるので、挿入の初期段階では接触力に応じて必要な挿入力が小さいが、挿入が進むにつれて挿入力が大きくなる。一方、本実施形態のプラグ側コンタクト３０のように、テーパ角度θが挿入が進むにつれて小さくなればｔａｎθの値も小さくなるので、挿入力を軽減することができる。
【００３１】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について図を用いて説明する。第一実施形態のコネクタ装置との違いは、プラグが備えるプラグ側コンタクトの形状であり、以下ではその形状について説明する。図４は第二実施形態のプラグが備えるプラグ側コンタクト４０の形状を示す側面図であり、図３のプラグ側コンタクト３０と同様に、中心軸線Ｂよりも上側の形状を示している。なお、本実施形態のコネクタ装置のソケット及びそのソケットのソケット側コンタクトは、第一実施形態のコネクタ装置が備えるソケット２及びソケット側コンタクト２０と同様であるのでその説明は省略する。また、プラグ側コンタクト４０は中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に構成されており、嵌合ガイド４２の下側の形状やその効果については上側と同様であるので、その説明を省略することとする。
【００３２】
本実施形態のプラグ側コンタクト４０は、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０と同様に、一定の厚みＤを有する本体部分４１と先端部分の外面に形成される嵌合ガイド４２とを有する。本実施形態の嵌合ガイド４２は、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａと接触する第一接触面４２ａと、図示しないがソケット側コンタクト２０の第二接片２２ｂに接触する第二接触面とを有している。第二接触面は第一接触面４２ａと中心軸線Ｂを対称軸として上下対称であるのでその説明は省略する。第一接触面４２ａは、中心軸線Ｂに対してテーパ角度θ３で直線状に傾斜した第一傾斜面４３と、曲率半径がＲ１の曲面４５ａと、曲率半径がＲ３の曲面４５ｂとから形成されている。曲面４５ａは、先端４２ａａと第一傾斜面４３の一方の端部４３ａとを接続しており、曲面４５ｂは、嵌合ガイド４２の後端４２ａｂと第一傾斜面４３の他方の端部４３ｂとを接続している。曲面４５ａ、４５ｂともに、先端４２ａａから遠ざかるに従い中心軸線Ｂに対する角度（テーパ角度θ）が連続的に減少するよう形成されている。
【００３３】
図４の嵌合ガイド４２は、嵌合ガイド４２の第一接触面４２ａの一部にテーパ角度θが連続的に減少するよう形成された曲面４５ａ、４５ｂを含むことで、一様なテーパ角度θ３の傾斜面のみで形成された嵌合ガイドより長さが短くなっており、その長さＬ３は、図３に示す嵌合ガイド３２の長さＬ２と同じ長さになっている。また、第一傾斜面４３と本体部分４１の外面４１ａとを曲面４５ｂで接続することで段差が無くなるため、第一接片２２ａの突起部２３ａに引掛からず挿入が容易になる。なお、嵌合ガイド４２は、第一傾斜面４３を含むので、嵌合ガイド４２の先端４２ａａの高さＨ２は図３に示す嵌合ガイド３２の先端３２ａａの高さＨ１より大きくなっている。
【００３４】
ここで、プラグ側コンタクトをソケット側コンタクトに挿入したときの、挿入力Ｐの変化について説明する。図５は、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０と第二実施形態のプラグ側コンタクト４０とを、同じソケット側コンタクト２０に挿入したときの、挿入量Ｓに対する挿入力Ｐの変化を計測したグラフである。横軸の挿入量Ｓはソケット側コンタクト２０第一接片２２ａの先端２２ａａから、中心軸線Ｂに沿って各プラグ側コンタクト３０、４０の先端３２ａａ、４２ａａまで計測した距離である（図３参照）。実線は第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の変化を示し、点線は第二実施形態のプラグ側コンタクト４０の挿入力の変化を示している。
【００３５】
第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の場合について説明する。挿入量Ｓが約０．７ｍｍとなったときに、嵌合ガイド３２がソケット側コンタクト２０の第一及び第二接片２２ａ、２２ｂに接触し接触力Ｐｋが発生し、テーパ角度θに応じた挿入力Ｐが発生している。挿入が進むにつれて、第一及び第二接片２２ａ、２２ｂがそれぞれ外側に広がるので、第一及び第二接片２２ａ、２３ｂが弾性力により押圧する接触力Ｐｋは増加する。しかしながら、テーパ角度θが減少することにより挿入力Ｐの増加量が減少し、挿入量Ｓが約１．０ｍｍとなったところで挿入力ＰのピークＦ１に達し、その後挿入力Ｐは減少に転じている。そして、挿入量Ｓが約１．３５ｍｍになったところで嵌合ガイド３２の後端３２ａｂに達し、本体部分３１に移ることでテーパ角度θが０度になり、挿入力Ｐは接触力Ｐｋに摩擦係数μを乗じた一定の値になっている。
【００３６】
第二実施形態のプラグ側コンタクト４０の場合について説明する。挿入量Ｓが約０．５ｍｍとなったときに、嵌合ガイド４２がソケット側コンタクト２０の第一及び第二接片２２ａ、２２ｂに接触し接触力Ｐｋが発生し、テーパ角度θに応じた挿入力Ｐが発生している。グラフから分かるように第一実施形態のプラグ側コンタクト３０と比べて、挿入量が小さい地点で挿入力Ｐが発生しているが、これは上述したように先端４２ａａの高さＨ２が、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の先端３２ａａの高さＨ１より高いことに起因している。接触した後は、挿入が進むにつれて、第一及び第二接片２２ａ、２２ｂがそれぞれ外側に広がる（撓みが大きくなる）ので、第一及び第二接片２２ａ、２２ｂが弾性力により押圧する接触力Ｐｋは増加する。特に第二実施形態のプラグ側コンタクト４０は、一定のテーパ角度θ３で形成された第一傾斜面４３を有していることから、第一傾斜面４３と第一接片２２ａとが接触している範囲では直線的に挿入力Ｐが増加する。そして挿入量Ｓが約１．０ｍｍとなったときに挿入力Ｐは最高値Ｆ２に達しその後は曲面４５ｂに接触して、挿入力Ｐは減少に転じている。そして、挿入量Ｓが約１．２５ｍｍになったところで嵌合ガイド４２の後端４２ａｂに達し、本体部分４１に移ることでテーパ角度θが０度になり、挿入力Ｐは接触力Ｐｋに摩擦係数μを乗じた一定の値になっている。
【００３７】
第一実施形態のプラグ側コンタクト３０と第二実施形態のプラグ側コンタクト４０との挿入力Ｐの変化を比較する。挿入力Ｐの最高値Ｆを見ると、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の最高値Ｆ１は、第二実施形態のプラグ側コンタクト４０の最高値Ｆ２より低い。また、挿入力Ｐが発生してから挿入力Ｐが一定になるまでの距離Ｔを比較すると、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の距離Ｔ１は約０．６５ｍｍ、第二実施形態のプラグ側コンタクト４０の距離Ｔ２は約０．７５ｍｍであり、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の距離Ｔ１の方が若干短くなっている。従って、第一実施形態のプラグ側コンタクト３０の嵌合ガイド３２の形状がより挿入力Ｐを最高値Ｆを軽減しつつ、挿入力Ｐが一定になるまでの距離Ｔも短いことがわかる。
【００３８】
プラグ３は複数のプラグ側コンタクト３０を備えており、それぞれのプラグ側コンタクトを挿入するのに必要とされる挿入力Ｐが軽減されれば、プラグ側コンタクトの数に応じて全体的に必要とされる挿入力も小さくなり、プラグ３の挿入を容易にするという効果を奏する。また、プラグ側コンタクトの有効嵌合長の長さを維持しつつ、その嵌合ガイドの長さを短くすることで、プラグ側コンタクトをより小型化することができる。従って、このようなプラグ側コンタクトが複数設けられたプラグを用いれば、コネクタ装置を小型化できると共に、プラグの挿入力が軽減されるコネクタ装置を実現できる。
【００３９】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態について図を用いて説明する。第一実施形態のコネクタ装置との違いは、プラグが備えるプラグ側コンタクトの形状であり、以下ではその形状について説明する。図５は第三実施形態のプラグが備えるプラグ側コンタクト５０の形状を示す側面図であり、図３のプラグ側コンタクト３０と同様に中心軸線Ｂよりも上側の形状を示している。なお、本実施形態のコネクタ装置のソケット及びそのソケットのソケット側コンタクトは、第一実施形態のコネクタ装置が備えるソケット２及びソケット側コンタクト２０と同様であるのでその説明は省略する。また、プラグ側コンタクト５０は中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に構成されており、嵌合ガイド５２の下側の形状やその効果については上側と同様であるので、その説明を省略することとする。
【００４０】
本実施形態のプラグ側コンタクト５０は、第一実施形態のプラグ側コンタクト５０と同様に、一定の厚みＤを有する本体部分５１と先端部分の外面に形成される嵌合ガイド５２とを有する。本実施形態の嵌合ガイド５２は、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａと接触する第一接触面５２ａと、図示しないがソケット側コンタクト２０の第二接片２２ｂに接触する第二接触面とを有している。第二接触面は第一接触面５２ａと中心軸線Ｂを対称軸として上下対称であるのでその説明は省略する。
【００４１】
プラグ側コンタクト５０の嵌合ガイド５２は、嵌合ガイド５２の先端５２ａａから後端５２ａｂまで、中心軸線Ｂに沿って先端５２ａａから遠ざかるに従い、中心軸線Ｂに対する角度（テーパ角度θ）が段階的に減少する二つの斜面、第一傾斜面５３ａ及び第二傾斜面５３ｂにより形成されている。具体的には、嵌合ガイド５２の第一接触面５２ａは、中心軸線Ｂに対してテーパ角度θ４で直線状に傾斜した第一傾斜面５３ａと、テーパ角度θ５で直線状に傾斜した第二傾斜面５３ｂと、曲率半径がＲ１の曲面５５ａと、曲率半径がＲ４の曲面５５ｂとから形成されている。曲面５５ａは先端５２ａａと第一傾斜面５３ａの一方の端部５６ａとを接続しており、曲面５５ｂは、第一傾斜面５３ａの他方の端部５６ｂと第二傾斜面５３ｂの一方の端部５６ｃとを接続している。また、曲面５５ａ、５５ｂは先端４２ａａから遠ざかるに従い中心軸線Ｂに対する角度（テーパ角度θ）が連続的に減少するよう形成されている。
【００４２】
本実施形態のプラグ側コンタクト５０のように嵌合ガイド５２を形成すれば、嵌合ガイド５２の先端に近い部分が比較的角度の大きいテーパ角度θ４で傾斜するので、嵌合ガイド５２の長さＬ４は、従来の一定のテーパ角度で形成した場合と比べて短くなっている。また、挿入が進みソケット側コンタクト２０との接触力が大きくなる地点に、比較的角度の小さいテーパ角度θ５で傾斜する第二傾斜部５３ｂを形成しているので、挿入力を軽減することができる。また、第一接触面５２ａが、第一傾斜面５３ａと第二傾斜面５３ｂとを滑らかに接続する曲面５５ｂを有することで、プラグ側コンタクト５０が、ソケット側コンタクト２０の第一接片２２ａに引掛かることなく滑らかに挿入することができる。
【００４３】
以上、本実施形態について添付図を用いて説明した。本発明は、プラグ側コンタクトの挿入力を軽減する手段として、ソケット側コンタクトの第一接片及び第二接片の弾性変形が小さく接触力の小さい挿入の初期段階では、嵌合ガイドのテーパ角度を大きくし、第一接片及び第二接片の弾性変形が大きくなり接触力が大きくなる部分ではテーパ角度を小さくすることで挿入力を軽減している。第一実施形態では複数の曲率半径による曲面を用いて連続的に角度が減少する嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを提案したが、嵌合ガイドは別の方法で表される曲面、例えばその縦断面が二次曲線により表される曲面を用いて連続的にテーパ角度が減少するよう形成してもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、中心軸線Ｂを対称軸として上下対称に形成されたプラグ側コンタクトについて説明したが、必ずしもプラグ側コンタクトは上下対称でなくてもよく、上側又は下側のどちらか一方において嵌合ガイドが、軸線に対する角度が連続的に減少する曲面、又は、軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含んでいればよい。また、それらの組合せによって嵌合ガイドが形成されてもよい。
【００４５】
上述した嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを用いれば、プラグ側コンタクトをソケット側コンタクトに挿入する際の挿入力を抑制又は軽減することができる。そのため、複数のプラグ側コンタクトを有するプラグを、ソケットに挿入する際に必要な挿入力を抑制することができる。また、プラグ側コンタクトの嵌合ガイドを短くすることができるので、プラグ側コンタクトの有効嵌合長を確保しつつ、プラグ自体を小型化することができ、そのプラグを用いることでコネクタ装置を小型化することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ コネクタ装置
２ ソケット
３ プラグ
２０ ソケット側コンタクト
２１ 受容部
２２ａ 第一接片
２２ｂ 第二接片
３０、４０、５０ プラグ側コンタクト
３１、４１、５１ 本体部分
３２、４２、５２ 嵌合ガイド
３３、４３、５３ 第一接触面
３４ 第二接触面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えるプラグであって、
前記嵌合ガイドは、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とするプラグ。
【請求項２】
長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えるプラグであって、
前記嵌合ガイドは、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含む、ことを特徴とするプラグ。
【請求項３】
前記複数の斜面は、曲面により滑らかに接続している、請求項２に記載のプラグ。
【請求項４】
長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えたプラグと、前記プラグ側コンタクトを受容する受容部を有するソケット側コンタクトを備えたソケットと、を備えるコネクタ装置であって、
前記ソケット側コンタクトの前記受容部は、前記プラグ側コンタクトを挟持する弾性変位可能な第一接片と第二接片とを備えており、
前記プラグ側コンタクトの前記嵌合ガイドは、前記ソケット側コンタクトの前記第一接片に接触する第一接触面と前記第二接片に接触する第二接触面とを有し、
前記嵌合ガイドの前記第一接触面と前記第二接触面との少なくとも一方は、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とするコネクタ装置。
【請求項５】
長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えたプラグと、前記プラグ側コンタクトを受容する受容部を有するソケット側コンタクトを備えたソケットと、を備えるコネクタ装置であって、
前記ソケット側コンタクトの前記受容部は、前記プラグ側コンタクトを挟持する弾性変位可能な第一接片と第二接片とを備えており、
前記プラグ側コンタクトの前記嵌合ガイドは、前記ソケット側コンタクトの前記第一接片に接触する第一接触面と前記第二接片に接触する第二接触面とを有し、
前記嵌合ガイドの前記第一接触面と前記第二接触面との少なくとも一方は、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含む、ことを特徴とするコネクタ装置。
【請求項６】
前記複数の斜面は、曲面により滑らかに接続している、請求項５に記載のコネクタ装置。
【請求項１】
長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えるプラグであって、
前記嵌合ガイドは、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とするプラグ。
【請求項２】
長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えるプラグであって、
前記嵌合ガイドは、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含む、ことを特徴とするプラグ。
【請求項３】
前記複数の斜面は、曲面により滑らかに接続している、請求項２に記載のプラグ。
【請求項４】
長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えたプラグと、前記プラグ側コンタクトを受容する受容部を有するソケット側コンタクトを備えたソケットと、を備えるコネクタ装置であって、
前記ソケット側コンタクトの前記受容部は、前記プラグ側コンタクトを挟持する弾性変位可能な第一接片と第二接片とを備えており、
前記プラグ側コンタクトの前記嵌合ガイドは、前記ソケット側コンタクトの前記第一接片に接触する第一接触面と前記第二接片に接触する第二接触面とを有し、
前記嵌合ガイドの前記第一接触面と前記第二接触面との少なくとも一方は、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が連続的に減少する曲面を含む、ことを特徴とするコネクタ装置。
【請求項５】
長手方向の軸線を有すると共に先端部分の外面に嵌合ガイドを有するプラグ側コンタクトを備えたプラグと、前記プラグ側コンタクトを受容する受容部を有するソケット側コンタクトを備えたソケットと、を備えるコネクタ装置であって、
前記ソケット側コンタクトの前記受容部は、前記プラグ側コンタクトを挟持する弾性変位可能な第一接片と第二接片とを備えており、
前記プラグ側コンタクトの前記嵌合ガイドは、前記ソケット側コンタクトの前記第一接片に接触する第一接触面と前記第二接片に接触する第二接触面とを有し、
前記嵌合ガイドの前記第一接触面と前記第二接触面との少なくとも一方は、前記プラグ側コンタクトの先端から前記軸線に沿って遠ざかるに従い、前記軸線に対する角度が段階的に減少する複数の斜面を含む、ことを特徴とするコネクタ装置。
【請求項６】
前記複数の斜面は、曲面により滑らかに接続している、請求項５に記載のコネクタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４２１８４（Ｐ２０１２−１４２１８４Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９３９５８（Ｐ２０１０−２９３９５８）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
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