JP2002298964A - アーク低減端子構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 雄、雌型端子の着脱に伴う端子表面でのアー
ク放電の発生を低減し、当該アーク放電による端子の変
形及び変質を抑制できる端子構造を提供する。 【解決手段】上記雄型タブ１２を、その肉厚が、先端部
分に向かって次第に減少する形状に形成することによ
り、雄型、雌型両端子１,２が嵌合状態から互いに解離
する際の、雄型端子１が雌型端子２から完全に離脱する
までの過程において、両端子間の接触抵抗を緩やかに上
昇させることにより、端子の表面でのアーク放電を低減
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車載用ワイヤーハー
ネス等のコネクタに適用される端子構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られている車載用ワイヤーハ
ーネス等の接続に用いられるコネクタの端子は、図４
（ａ）に示すような端子構造を有する。従来の雄型端子
１ａのタブ１２ａは、通常、棒状又は板状の形状を有し
ており、雌端子２への嵌合を容易にするために雄型タブ
の先端部の角を落とした（テーパ１１ａ）形状となって
いる。また、従来の雌型端子２は、雄型端子１ａが有す
る雄型タブ１２ａを嵌合可能とする筒状の嵌合部内に、
頂部に接点２２を有する山形に屈曲した弾性舌片２１が
配置され、上記嵌合部に嵌合される雄型タブ１２ａの接
点面に、上記舌片上の接点２２が弾性的に圧接するよう
に構成された端子構造が一般に知られている。

【０００３】これらの雄、雌型端子（図４の１ａ,２）
は、それぞれ雄、雌型コネクタのハウジングに格納され
ており、両コネクタが互いに結合する際に前記雄、雌型
端子が互いに嵌合することにより、各端子に連なる電線
等の導電体が電気的に接続される構造となっている。こ
のコネクタは、車両の組み立て後も保守、点検のため、
数ヶ月〜数年に１度程度の頻度で着脱が行われるため、
コネクタには接続信頼性と再利用性の双方が求められ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記コネクタの雄、雌
型端子間が通電状態でコネクタの解離が行われた場合、
端子同士が離れる瞬間に当該端子間にアーク放電が発生
する可能性がある。

【０００５】この点を図４〜図６を参照して説明する。
図４（ａ）,（ｂ）,（ｃ）は、従来の雄型端子が雌型端
子から完全に離脱するまでの過程を示す模式的な縦断面
図である。図４（ａ）は、通常使用時の両端子の嵌合状
態を示し、図４（ｂ）は、雄型端子のタブが、雌型端子
から離脱する直前の状態を示し、図４（ｃ）は、雄型端
子のタブが、雌型端子からの離脱後の状態を示してい
る。また、図５は、従来の雄型端子が雌型端子との嵌合
状態から完全に離脱するまでの移動距離Ｌ（横軸）と、
両端子間の接触抵抗Ｒとの関係を示す模式的なグラフで
ある。

【０００６】なお、図６は雄型タブ１２ａと弾性舌片２
１間の接触抵抗Ｒと、圧接力Ｆとの関係を示す模式的な
グラフであり、このグラフのように、上記接触抵抗Ｒ
は、圧接力Ｆの減少と共に以下に示す関係で上昇するこ
とが知られている（Ｃ１及びＣ２は正の定数）。 Ｒ ＝ Ｃ１／Ｆ ＋ Ｃ２／√（Ｆ）

【０００７】従来の端子構造では、雄、雌型両端子１
ａ,２が相手方の端子から解離する際、雄型端子１ａ
は、図４の（ａ）,（ｂ）,（ｃ）に示す順で、雌型端子
２に対する嵌合方向と反対方向へ一直線上で解離する。
図４の（ａ）は、図５における移動距離が０〜Ｌ１の場
合の状況を示しており、この間弾性舌片２１の変形度は
最も大きく、雄型タブ１２ａに対する圧接力も最大であ
る。よって図４の（ｂ）の離脱する直前まで接触抵抗Ｒ
が低く、電流量が最大の状態を維持している。そして、
両端子が離脱する図５での移動距離がＬ２以上で接触抵
抗Ｒは急激に上昇する。なお、図４の（ｃ）は、図５に
おける移動距離がＬ３の場合であり、接触抵抗Ｒは無限
大である。

【０００８】アーク放電は、図４（ｂ）又は図５での移
動距離がＬ２の状態の直後に雄型タブ１２ａのテーパ１
１ａ、及び雌型端子の舌片２１の表面で発生する。アー
ク放電の総エネルギー量は、放電が発生する両端子間の
電圧、及びアーク放電発生直前の電流量に比例するた
め、図４の（ｂ）の離脱する直前まで電流量が最大であ
ることによりアーク放電の総エネルギー量が大きくな
る。今後のバッテリー電圧の高圧化を考慮すると、通電
状態でコネクタ解離が行われた場合、電圧に比例してよ
り大きなアーク放電が発生し、これに起因する端子及び
周辺部の損傷が増大することが考えられる。

【０００９】アーク放電による端子の損傷では、両端子
の接点部分が変形、膨出したり、接点表面の素材が変質
したりする。すなわち、アーク放電の発生によって接触
不良や、最悪の場合にはコネクタの再嵌合が不能となる
可能性がある。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、コネクタの着脱に伴う端子表面でのア
ーク放電の発生を低減し、当該アーク放電による端子の
変形及び変質を抑制できる端子構造を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、それぞれがハウジングに収容された雄型及び雌型の
両端子が互いに嵌合することにより、雌型端子に設けら
れた弾性舌片と、雄型端子に設けられた雄型タブとが互
いに圧接して、両端子が電気的に接続される端子構造に
おいて、上記雄型タブを、その肉厚が、先端部分に向か
って次第に減少する形状に形成することにより、雄型、
雌型両端子が嵌合状態から互いに解離する際の、雄型端
子が雌型端子から完全に離脱するまでの過程において、
雄型タブに対する弾性舌片の圧接力が緩やかに減少する
ようにしたことを特徴とする端子構造である。

【００１２】この構成によれば、雄、雌型両端子の離脱
の直前に至るまでの過程において、雄、雌両端子の嵌合
時における弾性舌片の変形状態から緩やかに復元するこ
とにより、弾性舌片による雄型端子のタブに対する圧接
力が緩やかに減少し、それに伴なって弾性舌片と雄型端
子間の接触抵抗が緩やかに上昇する。これにより、両端
子間の電流量が緩やかに抑制され、離脱時に発生する両
端子表面でのアーク放電の総エネルギー量を低減するこ
とが可能である。

【００１３】請求項２記載の発明は、先端部分に向かっ
て減少する雄型タブの肉厚の減少率が、先端側で大きく
なる形状に雄型タブを形成したことを特徴とする請求項
１記載の端子構造である。この構成によれば、雄、雌型
端子の解離直前の接触抵抗を前記雄型端子のタブの肉厚
の減少率の増加と共に増大させることが可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る端子構造の
実施の形態を、添付図面と共に説明する。図１（ａ）,
（ｂ）,（ｃ）は、本発明の雄型端子が雌型端子から完
全に離脱するまでの過程を示す模式的な縦断面図であ
る。図１に示すように、本発明の雄型端子１は、例えば
棒状又は平板形の硬質金属であり、肉厚が先端部分に向
かって減少する形状の雄型タブ１２を有し、テーパ１１
の、雄型タブ１２の接点面（水平面）に対する傾斜角度
が、従来のものより小さく、テーパ１１の形成範囲が、
従来のものより長い端子構造を有する。

【００１５】また、本発明の雌型端子２は、雄型端子１
が有する雄型タブ１２と嵌合可能な筒状の嵌合部内に、
接点２２を有する弾性舌片２１が配置され、上記嵌合部
に嵌合される雄型タブ１２ａの接点面に、山形に屈曲し
た舌片上の接点２２が弾性的に圧接するように構成され
ている。なお、上記の雄型端子１及び雌型端子２は、そ
れぞれを収容するためのハウジング（図示せず）内に格
納されており、当該ハウジングは、両端子の嵌合を一直
線上にガイドし、嵌合状態で固定し、両端子の汚損及び
酸化等による劣化を防ぐ役割を担う。

【００１６】図１（ａ）は、通常使用時の両端子の嵌合
状態を示し、図１（ｂ）は、雄型端子１のタブ１２が、
雌型端子２から離脱する直前の状態を示し、図１（ｃ）
は、雄型端子１のタブが、雌型端子２からの離脱後の状
態を示している。

【００１７】図２は、本発明の雄型端子が雌型端子との
嵌合状態から完全に離脱するまでの移動距離Ｌ（横軸）
と、両端子間の接触抵抗Ｒ（縦軸）との関係を示す模式
的なグラフである。

【００１８】雄、雌型両端子１,２が相手方の端子から
解離する際、雄型端子１は、図１の（ａ）,（ｂ）,
（ｃ）に示す順で、雌型端子２に対する嵌合方向と反対
方向へ一直線上で解離する。図１の（ａ）は、図２にお
ける移動距離が０〜Ｌ４の場合の状況を示し、図１の
（ｂ）は、図２における移動距離がＬ４〜Ｌ５の場合の
状況を示し、図１の（ｃ）は、図２における移動距離が
Ｌ５〜Ｌ６の場合の状況を示す。

【００１９】本実施形態の雄型端子のタブ１２の肉厚
は、先端部分に向かって減少するため、図１（ａ）に示
す通常使用時の両端子の嵌合状態では、弾性舌片２１の
変形度が最も大きく、前記図１の（ｂ）に至るまでの解
離の過程では、弾性舌片２の弾性変形が減少するため、
弾性舌片による雄型端子のタブに対する圧接力が緩やか
に減少する。そして、前述のようにタブ１２と接点２２
間の接触抵抗Ｒと圧接力Ｆとの関係は、Ｃ１、Ｃ２を正
の定数として Ｒ ＝ Ｃ１／Ｆ ＋ Ｃ２／√（Ｆ） となるので（図６参照）、圧接力Ｆが緩やかに減少する
のに伴い、接触抵抗Ｒが次第に増加する。

【００２０】図１の（ｂ）に至るまでの、舌片２１の接
点２２がテーパ１１の表面に接触している状態における
解離の過程（図３,ＢのＬ４〜Ｌ５）では、雄、雌両端
子間の接触抵抗は緩やかに上昇する。アーク放電は、図
１（ｂ）又は図２における移動距離がＬ５の状態の直後
に雄型タブ１２のテーパ１１、及び雌型端子２の舌片２
１の表面で発生する。

【００２１】したがって保守、点検等の際に通電状態で
両端子の解離が行われた場合、前記弾性舌片の雄型タブ
に対する圧接力の緩やかな減少に伴なう接触抵抗の緩や
かな上昇により、アーク放電発生前において両端子間の
電流は緩やかに抑制されており、タブ１２と雌型端子２
の接点２２とが離れる瞬間に発生するアーク放電の総エ
ネルギー量が削減される。

【００２２】なお、本発明の雄型端子１のテーパ１１
は、雄型タブ１２の接点面（水平面）に対する傾斜角度
が一定であることに限定されず、前記傾斜角度を先端部
分に向かって段階的に増加させるべく、例えば図３に示
すように、中間部側の緩やかなテーパ１１ｂと、より傾
斜角度の大きい先端部側のテーパ１１ｃを形成して表面
が複数の平面からなる形状としてもよい。あるいは、前
記傾斜角度を先端部分に向かって連続的に増加させるべ
く表面を曲面としてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、雄型及び雌型の各端子
に連なる２本の導電体を電気的に接続する端子構造とし
て、弾性舌片を有する雌型端子と、雄型タブの肉厚が、
先端部分に向かって減少する形状を有する雄型端子を用
いて、雄型、雌型両端子が嵌合状態から互いに解離する
際の、雄型端子が雌型端子から完全に離脱するまでの過
程において、両端子間の接触抵抗を緩やかに上昇させる
ようにしたので、離脱時の両端子表面でのアーク放電の
発生量を低減し、当該アーク放電による両端子の変形及
び変質等の損傷を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）,（ｂ）,（ｃ） 本発明の雄型端子が雌
型端子から完全に離脱するまでの過程を示す模式的な縦
断面図である。

【図２】 本発明の雄型端子が雌型端子との嵌合状態か
ら完全に離脱するまでの移動距離Ｌ（横軸）と、両端子
間の接触抵抗Ｒ（縦軸）との関係を示す模式的なグラフ
である。

【図３】 本発明の雄型端子の変形例を示す模式的な縦
断面図である。

【図４】（ａ）,（ｂ）,（ｃ） 従来の雄型端子が雌型
端子から完全に離脱するまでの過程を示す模式的な縦断
面図である。

【図５】 従来の雄型端子が雌型端子との嵌合状態から
完全に離脱するまでの移動距離Ｌ（横軸）と、両端子間
の接触抵抗Ｒ（縦軸）との関係を示す模式的なグラフで
ある。

【図６】 接触抵抗Ｒ（縦軸）と、圧接力Ｆ（横軸）の
関係を示す模式的なグラフである。

【符号の説明】

１ 雄型端子 １ａ 従来の雄型端子 １１,１１ａ,１１ｂ,１１ｃ テーパ １２,１２ａ 雄型タブ ２ 雌型端子 ２１ 舌片 ２２ 接点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 裕次郎 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社オートネットワーク技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれがハウジングに収容された雄型
   及び雌型の両端子が互いに嵌合することにより、雌型端
   子に設けられた弾性舌片と、雄型端子に設けられた雄型
   タブとが互いに圧接して、両端子が電気的に接続される
   端子構造において、上記雄型タブを、その肉厚が、先端
   部分に向かって次第に減少する形状に形成することによ
   り、雄型、雌型両端子が嵌合状態から互いに解離する際
   の、雄型端子が雌型端子から完全に離脱するまでの過程
   において、雄型タブに対する弾性舌片の圧接力が緩やか
   に減少するようにしたことを特徴とする端子構造。
2. 【請求項２】 先端部分に向かって減少する雄型タブの
   肉厚の減少率が、先端側で大きくなる形状に雄型タブを
   形成したことを特徴とする請求項１記載の端子構造。