CN1619894A - 接插件 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种接插件，即使在高振动环境下也无损于连接可靠性。此接插件(10)被构成为：在使阳端子(23)与阴端子(13)的接点部(13f)接触，阴接插件(11)与阳接插件(21)嵌合固定的状态下，使所述阳端子(23)和阴端子(13)之间生成的滑动距离小于上述阳端子(23)和阴端子(13)的接点部(13f)的接触部分上的接触痕A的范围。

Description

接插件

技术领域

本发明涉及一种接插件，其目的在于防止在高振动环境下的阳阴端子间的微滑动磨损导致的连接可靠性的降低。

背景技术

一般的，将汽车用的束线连接到其他的束线上或者汽车所具有的仪器设备上时，通过将安装在束线的末端的接插件嵌合于对象侧的接插件上而进行。通常这样的连接构造，如图11所示，由阴接插件1和阳接插件2嵌合结构构成，其中，阴接插件由阴端子1a和收容此阴端子1a的阴侧外壳1b构成，阳接插件由阳端子2a和收容此阳端子2a的阳侧外壳2b构成(参照专利文件1)。后端压焊有电线W的阴端子1a被插入阴侧外壳1b的空腔1c内，通过弹性矛形件1d和切开孔1e构成的卡定构造而保持嵌合。在这样的阴端子1a的卡定构造中，通常在阴端子1a和空腔1c之间，阴端子1a和弹性矛形件1d之间，产生需要的公隙。所述构造在阳接插件2中也是同样的。

此外，阴接插件1和阳接插件2，通过将设置于阴侧外壳1b外表面上的可弹性挠曲的锁臂1f的卡定爪1g卡定在设置于阳侧外壳2b的外表面上的卡定框2f上，在卡紧的状态下使两者固定。在这样的锁定构造中，成为如下构成：在两接插件1、2嵌合时，锁臂1f越过卡定框2f时，以基部为支点弹性挠曲后，进行回复动作，由此被锁定。在两接插件1、2的嵌合后的状态中产生需要的公隙。而且，在两外壳1b、2b的外周的嵌合部位上也存在由于尺寸精度而产生的公隙。这样两接插件1、2在嵌合状态中，由于存在因上述的种种的主要原因产生的公隙，受到振动的影响，在阴端子1a和阳端子2a的接点间产生微滑动。并且由于两外壳1b、2b和阴端子1a、2a材质不同产生热膨胀系数的差异，受到温度的影响在阴端子1a和阳端子2a之间产生微滑动。

另一方面，由于近年的发动机的小型·轻量·高输出化，发动机的振动的加速度具有进一步变大的倾向，在这样的高振动环境以及温度变化的环境下，如果接插件1、2长时间工作，则担忧微小滑动导致在阴端子1a和阳端子2a之间产生的磨损会显著地进行。

[专利文件1]特开平8-236207号公报

为了防止上述的阳阴端子间的微滑动产生的磨损，需要在阳阴接插件的嵌合状态下，消除阳阴外壳的锁定部的公隙、各端子和外壳间的公隙、和阳阴外壳外表面间的公隙。然而若要消除这些所有的公隙，需要非常严格的尺寸精度的要求、追加使用螺旋夹、弹簧部件进行推压、使用特殊包装部件进行固定等的，使用其他部件的固定装置。产生由于部件数量增加、安装工序数的大幅的增加导致的成本上涨以及操作性低下，和伴随接插件的大型化而出现的对安装空间的制约等种种问题。因此，消除上述种种的公隙这一对策是十分困难的。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题点而做出的，目的在于提供一种接插件，即使在阳阴端子间出现某种程度的微滑动也能满足端子的接点部分不磨损的条件。

为达成上述目的，本发明的接插件，对于由第1接插件和第2接插件构成的接插件，其中，第1接插件具有：具有弹性接触片的阴端子和收容此阴端子的阴侧外壳，第2接插件具有：插入上述阴端子内，与突设在上述弹性接触片的接点部接触的阳端子、和收容此阳端子的阳侧外壳，构成为：在使上述阳端子接触阴端子的接点部的第1接插件与第2接插件的嵌合状态下，在上述阳端子和阴端子之间生成的滑动距离，小于上述阳端子与阴端子接点部的接触部分上的接触痕的范围。

并且如技术方案2中记载的发明所述，优选为形成接点部，依照弹性接触片上冲压形成的凸起的形状，而设定上述接触痕。

并且如在技术方案3中记载的发明所述，优选构成为：在上述阴端子和阳端子之间产生的最大滑动距离，无论是沿第1接插件与第2接插件的嵌合方向的方向上，还是与此嵌合方向垂直的方向上，都小于上述接触痕的范围。

根据技术方案1的发明，在第1接插件和第2接插件的嵌合状态下，由于振动等的影响即使阳端子和阴端子的接点间经长时间而产生微滑动，由于微滑动的距离被设定在阳端子和阴端子之间的接触痕的范围内，可以形成在接点部留下气密面的状态。因此，在此气密面上由于抑制了氧化以及研磨磨损的发生，可以显著地降低阳阴端子的接触部间的微滑动导致的磨损，即使长时间地使用也能维持连接可靠性。

根据技术方案2的发明，通过使凸起形状对应阳阴端子间产生的微滑动的方向，可以容易实现使微滑动距离进入接触痕的范围内的设定。

根据技术方案3的发明，不论由于作用于阳阴接插件的振动等的影响，而在此阳端子间发生向哪个方向的微冲突，都能在两者间的接点部确保气密面，由此可以有效地制止端子间的微滑动导致的磨损。

附图说明

图1是表示本发明的接插件的实施方式的截面图。

图2(a)是表示阳接插件和阴接插件的嵌合前的状态的要部截面图，(b)是表示嵌合状态的要部截面图。

图3是表示实现本发明的接插件的条件的说明图。

图4(a)(b)是表示端子的磨损的进行状况的说明图。

图5是表示本发明的接插件的磨损的进行过程的说明图。

图6是表示端子磨损的进行状况的说明图，(a)表示磨损量和时间的关系，(b)表示接触电阻和时间的关系，(c)表示接触电阻和磨损量的关系。

图7(a)～(d)是表示端子的微滑动磨损试验结果的图。

图8是表示阳阴端子间的接触部的表面状态的图。

图9(a)～(c)是表示减少接插件的各部位的公隙的对策的例子的图。

图10是阴端子的接点部的凸起形状的变形例的模式图。

图11是表是以往一般的接插件的图

具体实施方式

图1是本发明的接插件的实施方式的整体构造截面图，图2(a)、(b)表示其端子构造的详细截面。

此接插件10为防水型，由可互相嵌合的，作为第1接插件的阴接插件11和对象侧的作为第2接插件的阳接插件21构成。阴接插件11具有合成树脂制的阴外壳12、和被收容于此阴外壳12内的阴端子13，同样的，阳接插件21具有阳外壳22和阳端子23。

阴外壳12，其内部具有端子收容部14，阴端子收容部14嵌合在阳外壳22的下述的侧缘部24内，在阴端子收容部14内形成可以收容阴端子13的空腔15。阴端子13从空腔15的后方插入，通过使在空腔15的内部突设成悬臂梁状的，可弹性挠曲的矛形件16型锁定在切开孔13a上而被嵌合。并且，通过将阴端子13的顶端部抵接在空腔15的前壁部15a，限制了插入方向的位置。此外，由于插入端子收容部14的矛形件16的挠曲空间14a内的挡板17，限制了插入阴端子后的矛形件16的挠曲，因而阴端子13被双重锁定。

阴端子13，例如由镀锡的铜或者铜合金构成，在前部设有嵌合部13b，其形成为方筒部，可以收容阳端子23的薄片部23a，在设置于后部的筒部13c上，压焊有电线W的末端部，和封装于电线W面，紧贴在空腔15的内壁的防水橡胶阀31。

此外，将筒状的外罩部18向着与阳外壳22嵌合的方向突设在阴外壳12中。使此外罩部18的内表面与端子收容部14的外表面之间的空间成为用于收容阳外壳22的侧缘部24的嵌合空间19，在端子收容部14的外周安装橡胶环32。

在阳外壳22上，设置向前方开口的筒状的侧缘部24，此侧缘部24的内周面，在阳外壳22和阴外壳12的嵌合状态下，紧贴在橡胶环32的外周面，可以防水。另外，从侧缘部24内的里壁24a，突设从阳外壳22的后方插入空腔25内的阳端子23的薄片部23a，而且，阳端子23，虽然没有图示，但是和阴端子13同样地利用矛形件和切开孔，以卡定结合的状态而被卡住固定，由与阴端子相同的材质构成，同时在后端部连接有未图示的电线。

另外，在阴外壳12的外罩部18上，设置可以在上下方向弹性挠曲的锁臂18a。此锁臂18a对着嵌合方向沿前后延伸，以中央为支点，通过操作后端的操作部18a，使向着内部的突设于顶端的卡定爪18c上下运动。另一方面，在阳外壳22的侧缘部24的外表面上，突设锁定突起24b，其用于在与阴外壳12嵌合时与固定爪18c扣合，保持阳外壳22和阴外壳12的嵌合状态。在此锁定突起24b的顶端部形成斜面状的导向面24c，在阴外壳12与侧缘部24嵌合时，可以引导锁臂18a的卡定爪18c成抬起状，可以将其引导至与锁定突起24b的扣合位置。

接着，对阴端子13与阳端子23连接用的的结构进行详述，如图2所示，在阴端子13的嵌合部13b内，在天板部的下面设置固定接点13d，同时在底壁部的上方设置弹性接触片13，其隔着预定的初期公隙，与此固定接点13d相对。此弹性接触片13e，通过将连接设置于上述嵌合部13b的底壁的前端的板状部件向斜上方折回，而形成舌片状，在其上表面，形成膨出于固定接点13d侧的接点部13f。此接点部13f通过相对弹性接触片13e冲压出圆弧形的凸起而形成。此外，接点部13f和固定接点13d之间的初期公隙，被设定成小于阳端子23的薄片部23a的厚度，在此接点部13f和固定接点13d之间，通过插入薄片部23a，将弹性接触片13e向底壁侧推开，由此使接点部13f弹性地顶在薄片部23a上。

由上述结构构成的阴接插件11和阳接插件21，对于通过由锁臂18a和锁定突起24b构成的锁定装置而嵌合锁定阴外壳12和阳外壳22的状态，由于阳端子23的薄片部23a和阴端子13的接点部13f接触，两者间形成电连接。此时，阴端子13和阴外壳12通过矛形件16和切开孔13a而被锁定，在两者间存在需要的公隙，同样在阳端子23阳外壳22之间存在需要的间隙。另外，在阴外壳12和阳外壳22上的锁臂18a和锁定突起24b之间也存在公隙，外罩部18和侧缘部24之间的周围也存在公隙。这些公隙是阴端子13和阳端子23在嵌合方向和与其垂直的方向上相对滑动的主要原因。而且，由于伴随阴端子13、阳端子23和阴外壳12、阳外壳22材质不同而产生热膨胀系数的差异，因而阴端子13和阳端子23之间产生滑动。

而且，在本发明的接插件10中，根据成为这些滑动的主要原因的各要素的总和，设阴端子13和阳端子23之间的相对滑动为最大时的滑动距离的在嵌合方向上的成分为X，在与其垂直方向上的成分为Y时，构成以满足以下的条件。即，在阴接插件11和阳接插件21的嵌合固定状态下，构成为：使阳端子23的薄片部23a接触阴端子13的接点部13f时的滑动距离(X、Y)小于薄片部23a和接点部13f的接触痕A的范围。

图3是表示用于实现本发明的接插件所需条件的说明图。

在此图中，接触痕A中，认为在即使滑动也不暴露在大气中的部分上，即在气密面B上的氧化以及研磨磨损的产生被抑制，维持了良好的接触状态。因此，在留有此气密面的范围上可以得到稳定的连接。因此，在几何学上对可以得到这样的稳定的连接的关系进行推导，结果如下。

滑动痕＝接触痕+滑动距离

滑动痕＝2×接触痕-气密面长度

气密面长度＝2×接触痕-滑动痕

          ＝2×接触痕(接触痕+滑动距离)

          ＝接触痕-滑动距离

因此，若使气密面长度＞0，

则有接触痕-滑动距离＞0，

即，变成接触痕＞滑动距离

图4、5是表示磨损进行过程的图，以下参照这些图，对端子12、23的微滑动磨损劣化的基本机理进行说明。

将阳端子23的薄片部23a嵌合在阴端子13的嵌合部13b上，此阴端子13的弹性接触片13e与薄片部23a的接触部(接点部13f)，受到振动等外力或者产生热梯度时材料的热膨胀系数的差异引起的伸缩力，而在上述接触部产生微小的滑动。这样一来，如图4(a)(b)所示，基于镀锡的附着磨损的产生表面粗糙度，此粗糙面增加(#1)。接着出现磨损粉末，此时，此磨损粉末在图3中的由于滑动而暴露在大气中的非气密面C上被氧化(#2)。氧化磨损粉末堆积(#3)，氧化磨损粉末介于接触部间(#4)。氧化磨损粉末研磨所导致的研磨磨损，和氧化物的剥离所导致的腐蚀磨损，促进了磨削，接触电阻急剧增大(#5)。

在图6中表示此样态。此图(a)中的纵轴为磨损量，横轴为时间(＝滑动次数)。此外此图(b)中的纵轴为接触电阻，横轴为时间(＝滑动次数)。如此图(a)的曲线D所示，最初发生附着磨损，在此附着磨损的发生区域，磨损量的增加缓慢，如此图(b)曲线E所示，接触电阻的劣化很小，接着研磨磨损和腐蚀磨损发生，在这些的磨损的发生区域，磨损比较剧烈地进行，如此图(b)中的曲线E所示，接触电阻非常急剧地增大，同时其变动变得可见，变成不稳定的状态。

此外，在滑动距离大的情况下，气密面B很小，或者根本不能形成，因此氧化磨损粉末的出现很明显，如图(a)中的曲线F所示，与曲线D相比，在较早的阶段就向研磨磨损和腐蚀磨损的区域移动，而且磨损的程度也大。此时，接触电阻的变化也如此图(b)中的曲线G所示，从早的阶段就开始高电阻化，而且其变动也大，变成显著的不稳定状态。

另一方面，由于在滑动距离小的情况下，此接触痕A的大部分被保持如气密面B的原样，因而可以阻止氧化，抑制氧化磨损粉末的出现。因此，如此图(a)中的曲线H所示，向研磨磨损和腐蚀磨损的移动不继续进行，而停留在附着磨损区域，因此几乎没有磨损量的增加，如此图(b)中的曲线I所示，接触电阻的随时间的变化也少，可以保持稳定的状态。

此图(c)将上述图(a)(b)进行了组合的图，因此此图(c)中的纵轴为接触电阻，横轴为磨损量。在此图(c)中，在磨损量比较少的区域，可以得到接触电阻几乎不增大的稳定区域(容许磨损量)，在磨损量大的区域，与磨损量的大小成比例，接触电阻也显示为高电阻，成为不稳定的区域。进而在磨损量显著大的区域，接触电阻也显示为显著的高电阻，并且其变动幅度变大，显示更为不稳定的状态。

由此，对于抑制磨损的进行，认为抑制氧化磨损粉末的出现、向接触部的介入，防止研磨磨损等的进行是有效的。

图7是微滑动磨损试验的结果，纵轴表示接触电阻(mΩ)，横轴表示滑动次数。试验条件是将阴端子和阳端子在嵌合的状态下高温放置后，保持着嵌合状态而给予微滑动。振动周波数设为20HZ，滑动次数设为大约14万次。图中(a)表示的端子间的滑动距离为0.05mm时的情况，(b)表示其为0.15mm时的情况，(c)表示其为0.25mm时的情况，(d)表示其为0.75mm时的情况，接触痕的大小都设为0.20mm。

从此试验结果判断，在阳阴端子间的滑动距离比接触痕大的情况(c)、(d)下，接触电阻在增加的同时变得十分散乱，连接变得不稳定，在滑动距离比接触痕小的情况(b)下，验证了接触电阻为2mΩ左右，连接变得稳定。此外在滑动距离更小的情况(a)下，几乎看不到接触电阻的增加，阻值在1mΩ以下，显示了非常稳定的特性。

图8表示在上述微滑动磨损试验中的阴端子与阳端子的接触部分的表面状态，对上述设定的每个滑动距离分别表示由突起形成的接点部侧的阳阴(图2中的薄片部23a的下侧和接点部13f)，天板侧的阳阴(图2中的薄片部23a的上面和固定接点13d)。根据此图可知，在阳阴端子间的滑动距离小于接触痕的范围内，磨损很少，如果滑动距离变得大于接触痕，磨损就急剧增大。

接触痕A的范围除了通过实验测量嵌合时的接触痕而求出之外，也可以由凸起形状使用周知的赫兹公式求出，在阳阴端子间分别附加一定的负荷时，其接触痕成为定值。另一方面，滑动距离是如上所述各部件间的公隙的总和，通过限制这些公隙产生的主要原因，可以设定得使滑动距离在接触痕A的范围内。为了限制阳阴端子间的滑动距离，例如如图9(a)所示，在基于锁臂18a′和锁定突起24b′的扣合的锁定装置中，通过将锁臂18a′的转动支点P的位置相对锁定部的位置向外部错开而设置，而设定成卡定爪18c′相对锁定突起24b′陷入。由此可以使锁定部的公隙变少。此外如图9(b)所示，将矛形件16′相对挡板17′向内侧强行压入，可以使其与切开孔13a′之间以及阴端子13′与空腔15′之间的公隙减少。而且，如图9(c)所示，通过在阴外壳12′的后端部安装防止电线W摆动用的电线按压壳40，可以减轻跟随电线W的摆动的阴端子13′的微滑动。而且这些对策例在阳接插件21侧也同样可以实施。

这样，为了减少阳阴端子间的滑动距离，种种对策都是可以的，在本发明中，不需要为了完全消除滑动距离而完全固定各构成部件，而是设定使滑动距离在接触痕的范围内。

另外如图10所示，如果设定凸起的形状，而使阴端子13上的弹性接触片13e的接点部13f的形状成为13f′那样的平缓的曲面形状，由于其与阳端子23的薄片部23a之间的接触痕A的范围扩大，可以缓和进入接触痕A的范围内的滑动距离的设定条件。进而在此情况下，由于其与阳端子23之间的摩擦电阻小，可以提供更加难以磨损的状况。

而且，在上述实施方式中，在图3中表示了阳阴端子间的滑动在一个方向生成时的状态，对于与图示的方向垂直的方向也同样应该满足滑动距离处于接触痕的范围内这一关系。即，阳阴端子间的微滑动在与阳阴接插件的嵌合方向平行的方向上，和与其垂直的方向上发生时，在两方向上都要满足滑动距离被包含在接触痕的范围内这一条件。另一方面根据针对各部位的公隙的对策，在一个方向的滑动不发生的情况下，只要另一方向的滑动距离满足其与接触痕的关系就可以。

另外，在上述实施方式中，表示了阳接插件21侧也通过矛形件锁定的一般的接插件的构成，对于仪器设备直接接插件、PCB接插件的阳外壳，也可以是以阳端子通过模具或者压入被完全固定的状态而装配的类型的接插件。此时，由于在阳端子侧的阳端子和阳外壳之间没有阳端子的微滑动，有利于其他的公隙的调整。

另外，在上述的实施方式中，表示了防水类型的接插件，也可以适用于不实施防水处理的一般的接插件，并且对于阳阴端子的根数，可以适用于1根或2根以上多根的任意类型。

Claims (6)

1.一种接插件，包括第1接插件和第2接插件，

其中，第1接插件包括：具有弹性接触片的阴端子，和收容此阴端子的阴外壳，

第2接插件包括：插入所述阴端子内，并与突设在所述弹性接触片的接触部接触的阳端子，和收容此阳端子的阳外壳，其特征在于：

在所述阳端子与所述阴端子的接触部接触，同时所述第1接插件和所述第2接插件嵌合的状态下，所述阳端子和所述阴端子之间的滑动距离，小于所述阳端子与所述阴端子接触的接触区域。

2.如权利要求1所述的接插件，其特征在于，为形成所述接触部，依照在所述弹性接触片上冲压出的凸起的形状，设定所述接触区域。

3.如权利要求1所述的接插件，其特征在于，在所述阴端子和所述阳端子之间的所述滑动距离，在沿所述第1接插件与所述第2接插件的嵌合方向的方向上，和与此嵌合方向垂直的方向上，都处于所述接触区域的范围内。

4.一种接插件，包括第1接插件和第2接插件，

其中，第1接插件包括：具有弹性接触片的第1端子，和收容此第1端子的第1外壳，

第2接插件包括：插入所述第1端子内，并与突设在所述弹性接触片的接触部接触的第2端子，和收容此第2端子的第2外壳，其特征在于：

在所述第1端子与所述第2端子的接触部接触，同时所述第1接插件和所述第2接插件嵌合的状态下，所述第2端子和所述第1端子之间的滑动距离，小于所述第2端子与所述第1端子接触的接触区域。

5.如权利要求4所述的接插件，其特征在于，为形成所述接触部，依照在所述弹性接触片上冲压出的凸起的形状，设定所述接触区域。

6.如权利要求4所述的接插件，其特征在于，在所述第1端子和所述第2端子之间的所述滑动距离，在沿所述第1接插件与所述第2接插件的嵌合方向的方向上，和与此嵌合方向垂直的方向上，都处于所述接触区域的范围内。

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