JP2007179987A - Female terminal structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大電流通電用の電気端子構造に係り、特に、雄端子金具が挿入接続する金具の雌端子構造に関する。 The present invention relates to an electric terminal structure for energizing a large current, and more particularly to a female terminal structure of a metal fitting to which a male terminal metal fitting is inserted and connected.
現在、有害ガスの排出を低減でき、大幅な燃費低減効果のあるHEV(Hybrid Electric Vehicle)が大きな注目を浴びている。HEVを駆動するモータとインバータ間の接続にはコネクタによる接続が行われており、HEVのシステムによっては100A以上の大電流が通電される。自動車の電気制御技術が進むにつれ、コネクタが自動車に多く使用されるようになったが、大電流の通電に対応したコネクタは少ない。大電流対応のコネクタに用いられる端子として、例えば、図11に示されるような平板状の雄端子及び図12に示されるような雌端子がある。 At present, HEVs (Hybrid Electric Vehicles) that can reduce harmful gas emissions and have a significant fuel consumption reduction effect are attracting a great deal of attention. The connection between the motor driving the HEV and the inverter is made by a connector, and a large current of 100 A or more is energized depending on the HEV system. As the electric control technology for automobiles advances, connectors are increasingly used in automobiles, but there are few connectors that can handle large currents. As a terminal used for a connector corresponding to a large current, for example, there are a flat male terminal as shown in FIG. 11 and a female terminal as shown in FIG.
図11に示すように、雄端子50は、一枚の細長な板材で形成され、その一端が他の電気機器と接続する電線接続部51に形成され、他端が雌端子と接触する挿入接触部52に形成されている。電線接続部51には、雄端子50を他の機器にボルトで締結固定するための機器接続穴53が形成されている。雄端子50のサイズは、例えば、幅95mm、厚さ1.2mm程度である。
As shown in FIG. 11, the
図12に示すように、雌端子60は、雄端子50を固定して電気的接続する端子通電部61と、電線をかしめて接続する電線加締部62とで構成され、板材を曲げ加工して形成されている。端子通電部61内には、雄端子50を内部に固定する板ばね63が設けられている。
As shown in FIG. 12, the
図13に示すように、雄端子50を雌端子60に挿入すると、雄端子50の挿入接触部52が板ばね63で端子通電部61に押しこまれて固定され、電気的に接続される。
As shown in FIG. 13, when the
図11〜図13に示される雄端子50及び雌端子60は、例えば導電率の高い材料である銅を用いて形成されている。銅材料の中でも、高導電材料を使用することで、通電時の発熱をできるだけ抑制するのが好ましい。
The
しかしながら、端子材料の導電率と強度との関係はトレードオフの関係にあるため、導電率の高い材料を用いると、形成される端子の強度は低下する傾向にある。例えば、導電率が90%以上の銅を用いて端子を形成すると、所望の強度を得ることができない。したがって、端子材料の導電率をある程度犠牲にして、強度を確保した材料を用いて端子を形成する必要がある。 However, since the relationship between the conductivity and strength of the terminal material is in a trade-off relationship, the strength of the formed terminal tends to decrease when a material with high conductivity is used. For example, when a terminal is formed using copper having a conductivity of 90% or more, a desired strength cannot be obtained. Therefore, it is necessary to form the terminal using a material with sufficient strength at the expense of the conductivity of the terminal material to some extent.
また、材料の導電性と強度との関係だけでなく、雌端子60にはばね部63が設けられているため、形成されたばね部63が弾性力を有するべく端子材料を考慮しなければならない。
Moreover, since the
現在、このような導電率、強度、弾性力の全てにおいて優れた特性を有する材料は存在しないが、解決策として、雌端子のばね部と端子通電部を別々に形成し、高導電性を有する通電部と、高いばね特性、高強度を有するばね部とを組み合わせた構造の雌端子がある。 At present, there is no material that has excellent properties in all of such conductivity, strength, and elastic force, but as a solution, the spring part of the female terminal and the terminal energizing part are formed separately to have high conductivity. There is a female terminal having a structure in which an energizing portion is combined with a spring portion having high spring characteristics and high strength.
なお、本発明に係る雌端子構造の先行技術文献情報としては、次のものがある。 The prior art document information on the female terminal structure according to the present invention includes the following.
しかしながら、このような雌端子を自動車用端子として用いた場合、次のような問題点がある。 However, when such female terminals are used as automobile terminals, there are the following problems.
自動車用端子は高温状態(150℃)に晒されることがあり、このような環境下において、端子を形成する材料の応力緩和特性が大きいと、雌端子のボックス部(端子通電部61)が開いてしまうことがある。例えば、90°に折り曲げた板材が曲げた方向と反対方向に曲げ返り100°程度に板材が開いてしまう。 Terminals for automobiles may be exposed to high temperature conditions (150 ° C). Under such circumstances, if the stress relaxation characteristics of the material forming the terminals are large, the female terminal box part (terminal energization part 61) opens. May end up. For example, the plate material bent at 90 ° is bent back in the direction opposite to the bent direction, and the plate material opens about 100 °.
端子ボックスが開くと、ばね部と端子ボックス部間の距離(雄端子が挿入される部分の空間)が大きくなる。この時、ばね部に加わる変位量が小さくなるため、すなわち、ばね部が雄端子を挟圧する接触力が弱くなるため、雌端子30を介して接続される電気機器が所定の特性を満足することができなくなる。
When the terminal box is opened, the distance between the spring part and the terminal box part (the space in which the male terminal is inserted) increases. At this time, since the amount of displacement applied to the spring portion is reduced, that is, the contact force with which the spring portion clamps the male terminal is weakened, the electrical device connected via the
そこで、高温時の端子の開きを考慮して、常温時においてもばね部の接触力を高く設定して雌端子を形成し、高温で端子のボックス部の開きが生じたとしても、所定の特性を得るようにする必要がある。接触力を高くしてばね部を形成すると、雄端子が雌端子に挿入されるのに必要な力(端子挿入力)も大きくなり、雄端子の挿入がしづらくなるといった問題がある。 Therefore, considering the opening of the terminal at high temperature, even if the female terminal is formed by setting the contact force of the spring part high even at normal temperature, even if the box part of the terminal opens at high temperature, the specified characteristics Need to get. When the spring force is formed by increasing the contact force, the force required to insert the male terminal into the female terminal (terminal insertion force) also increases, which makes it difficult to insert the male terminal.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、雄端子の端子挿入力を大きくすることなく、ばね部が雄端子を固定する接触力を高温時でも保持することができる雌端子構造を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and provide a female terminal structure in which the spring portion can maintain the contact force for fixing the male terminal even at high temperatures without increasing the terminal insertion force of the male terminal. There is to do.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、高導電材料で枠体に形成され雄端子が挿入される端子通電部と、その端子通電部内に設けられ挿入される雄端子を固定するばね部とを備えた雌端子構造において、上記高導電材料より強度の高い材料を用いて上記端子通電部を覆うように端子ボックスを設け、その端子ボックスに上記ばね部を一体に形成した雌端子構造である。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、上記端子ボックスの一面に開口部を形成すると共にその開口部に固定ツメ部を設け、開口部が形成された面に接する上記端子通電部の面には、上記固定ツメ部と係合する係合凹部を形成し、上記固定ツメ部を凹部に折り曲げて端子ボックスと端子通電部とを互いに固定する請求項1記載の雌端子構造である。
According to a second aspect of the present invention, an opening is formed on one surface of the terminal box, a fixed claw is provided on the opening, and the surface of the terminal energizing portion in contact with the surface on which the opening is formed has a fixed claw. 2. The female terminal structure according to
請求項3の発明は、上記端子通電部と上記端子ボックスは、それぞれ一枚の板材を断面矩形状に折り曲げて形成され、端子通電部と端子ボックスの各継目が相対する面になるように設けられている請求項1または2記載の雌端子構造である。
According to a third aspect of the present invention, each of the terminal energizing portion and the terminal box is formed by bending a single plate material into a rectangular cross section, and the joints of the terminal energizing portion and the terminal box are provided to face each other. The female terminal structure according to
本発明によれば、雄端子の端子挿入力を大きくすることなく、ばね部が雄端子を固定する接触力を高温時でも保持することができるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, an excellent effect is exhibited in that the contact force with which the spring portion fixes the male terminal can be maintained even at a high temperature without increasing the terminal insertion force of the male terminal.
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1〜図4は本発明に係る雌端子の好適な実施の形態を示した図であり、図1は斜視図、図2は縦断面斜視図、図3は上方斜視図、図4は横断面斜視図である。 1 to 4 are views showing a preferred embodiment of the female terminal according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a longitudinal sectional perspective view, FIG. 3 is an upper perspective view, and FIG. It is a surface perspective view.
図1〜図4に示すように、雌端子30は、高導電材料で枠体に形成され雄端子10が挿入される端子通電部31を備え、その端子通電部31内に、挿入される雄端子を固定するばね部33を備える。雌端子30は、高導電材料より強度の高い材料を用いて端子通電部31を覆うように端子ボックス32を設け、その端子ボックス32にばね部33を一体に形成したことに特徴を有する。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
端子通電部31は断面略矩形状に形成され、端子ボックス32も端子通電部31と嵌合するべく断面略矩形状に形成されている。端子ボックス32の一面34(図では上面)の一部は、雄端子挿入側から端子通電部31内に延出するように形成され、その延出した端子ボックス32の一部が端子通電部31内に曲げられ板ばね状のばね部33に形成されている。ばね部33は、端子通電部31の底面(図中、下面)に形成される凸部35と接し、雄端子挿入側から挿入される雄端子10を凸部35に挟圧することで、端子通電部31内に雄端子10を固定する構造となっている。
The terminal energizing
端子ボックス32の上面34には開口部36が形成されている。開口部36には、端子通電部31を固定するための固定ツメ部37が設けられている。他方、開口部36が形成された面に接する端子通電部31の面(図では上面)には、固定ツメ部37と係合する係合凹部38が形成されている。雌端子60では、ツメ部37を端子通電部31側(雌端子内側)に折り曲げると、固定ツメ部37が係合凹部38に係合し、端子ボックス32と端子通電部31とが互いに固定される。
An
これにより、異なる金属板材で別々に形成される端子通電部31と端子ボックス32とが常に一定の位置で固定され、端子ボックス32から端子通電部31が抜けることなく安定した雌端子30を構成することができる。
Thereby, the
端子通電部31は、高導電材料の板材を折り曲げ加工されて電線かしめ部39と一体に形成されている。電線かしめ部39は、高導電材料で形成され、電線をかしめることで雌端子30に電線を固定する部材である。
The terminal energizing
端子ボックス32は、一枚の板材を略断面矩形状に折り曲げ加工して形成され、開口部36が形成された面34と対向する面41につなぎ目42が位置するように形成されている(図中、下面)。また、端子通電部31も一枚の板材を略断面矩形状に折り曲げ加工されて形成され、端子通電部31のつなぎ目43が、端子ボックス32のつなぎ目42と相対する面(図中、上面)に位置するように形成されている。
The
端子通電部31のつなぎ目43と端子ボックス32のつなぎ目42とを相対する面となるように形成して、端子ボックス32に端子通電部31を嵌合固定することにより、端子通電部31内に雄端子10を挿入した際に、端子通電部31の内側からこじる力に対して強固となる。
従来の雌端子60は、一枚の板材で形成された端子通電部61のみで構成されていたため、つなぎ目を有する場合、雄端子の挿入により端子通電部61にこじる力が加えられると、端子通電部61がつなぎ目から変形してしまっていた。すなわち、端子通電部61をこじる力により、つなぎ目において板材同士が離れ、枠体を保持することができなくなっていた。そこで、本実施の形態の雌端子構造では、つなぎ目を相対する面に配置することで枠体を保持することができる。
The joint 43 of the
Since the conventional
端子通電部31及び電線かしめ部39を形成する高導電率材料としては導電率が60%IACS以上のものが好ましく、より好ましくは93%IACS以上であるのが好ましい。
The high conductivity material for forming the
本実施の形態では、高導電率材料として導電率97%IACSの無酸素銅を用いた。また、端子ボックス32は、応力緩和特性に優れたSUSを用いて形成した。
In this embodiment, oxygen-free copper having a conductivity of 97% IACS is used as the high conductivity material. Moreover, the
ここで、図5に無酸素銅とSUSの各応力緩和特性を示す。図5の応力緩和特性は、150℃に加熱された環境下に、SUSの板材と無酸素銅の板材を晒し、加熱時間によって変化する板材の応力緩和率を測定したものである。 Here, FIG. 5 shows the stress relaxation characteristics of oxygen-free copper and SUS. The stress relaxation characteristics of FIG. 5 are obtained by measuring the stress relaxation rate of a plate material that changes depending on the heating time by exposing a SUS plate material and an oxygen-free copper plate material to an environment heated to 150 ° C.
図5に示すように、無酸素銅の特性線71によれば、無酸素銅は、150℃温度下において直ぐ応力緩和率が上昇しているのに対し、SUSの特性線72によれば、SUSが150℃温度下に長時間保持されても応力緩和率がほどんど変化しないことがわかる。したがって、図5のグラフによりSUSを用いて形成された端子ボックス32は、高温(150℃)下において、その形状が殆ど変化することがない。
As shown in FIG. 5, according to the
本実施の形態の雌端子構造によれば、高導電材料で形成された端子通電部31を覆うように、応力緩和特性の小さなSUS材料で形成された端子ボックス32を設けたことにより、雌端子30が高温環境下に晒されても、端子ボックスの90°に曲げた部分がそれ以上の角度に開いて端子ボックス32が変形することがなく、略断面矩形の形状を保持することができる。したがって、端子ボックス32に一体に形成されるばね部33が、通電端子部31からずれる(端子通電31を押す力が弱まる)ことがなく、ばね部33による雄端子の接触力を保持することができる。
According to the female terminal structure of the present embodiment, the female terminal is provided by providing the
すなわち、本実施の形態の雌端子30は、高導電率で端子通電部31を形成することで、大電流通電による発熱を低減すると共に、その端子通電部31を端子ボックス32で覆い、端子ボックス32にばね部33を一体に形成することで、安定した大電流通電を保持することができる。
That is, the
また、高温時におけるばね部33のばね弾性力低下を見込んだ設計をする必要がなくなるので接触力を小さくすることができ、雄端子10を雌端子60に挿入する際に必要な力(端子挿入力)も低減することができる。
In addition, since it is not necessary to design the
ここで、本実施の形態の雌端子30に挿入される雄端子について説明する。
Here, the male terminal inserted in the
図6に示すように、雄端子10は、細長な板材で形成され、一端に電線(電気機器)と接続する電線接続部11を有し、他端に雌端子に挿入する挿入接触部12を有する。本実施の形態の雄端子10は、挿入接触部12を、平板状板材の横断面をコ字状にして形成したことに特徴を有する。
As shown in FIG. 6, the
電線接続部11と挿入接触部12とは一枚の板材から形成され、電線接続部11は平板状に形成されている。電線接続部11には、インバータ等の機器に電気的に接続すると共に機器にボルトで締結固定するための機器接続穴13が形成されている。
The
その他端である挿入接触部(コ字状部)12は、電線接続部11と同じ平板状に形成された底板14と、底板14の両側から突出する突起片15,15とからなり、両突起片15,15は底板14を形成する板材を略直角に折り曲げることで形成される。
The insertion contact portion (U-shaped portion) 12 which is the other end includes a
挿入接触部12の挿入先端部16は、先細なテーパ状に形成されている。具体的には、底板14及び両突起片15,15の先端が板厚方向においてテーパ状に形成され、先端をテーパ状に形成することにより、雌端子60(図12参照)への挿入時の挿入力を低減している。
The
挿入接触部(コ字状部)12は、底板14が雌端子60の内枠と略同じに、かつ、両突起片15,15が雌端子60の内枠の高さと略同じに形成されるのが好ましい。底板14の幅及び突起片15,15の高さを雌端子60の内枠と略等しく形成することで、雌端子60内での遊びがなくなり、雄端子10を安定して固定することができる。
The insertion contact portion (U-shaped portion) 12 is formed so that the
また、突起片15の挿入部後端(挿入接触部の電線接続部側)には、雄端子10を収容するコネクタのハウジングと係合するストッパー片17が起立して形成されている。
Further, a
図7及び図8は、本実施の形態の雄端子10を雌端子60に挿入接続した状態を示す図である。
7 and 8 are views showing a state in which the
図7及び図8に示すように、雄端子10は、雌端子60の端子通電部51内にストッパー片17を下側にして挿入されると、底板14がばね部53により端子通電部51に挟圧されて固定される。
As shown in FIGS. 7 and 8, when the
本実施の形態の雄端子構造によれば、雄端子10の挿入接触部12の横断面をコ字状に形成することで、幅及び厚さ(板材の厚さ)が同じ平板状の雄端子と比較して、断面積、表面積を大きくすることができる。したがって、雄端子10の断面積を大きくすることにより、端子の抵抗を小さくでき、通電時の発熱を低減することができる。また、雄端子10の表面積を大きくすることで、通電時に発する熱の熱放散性を良くすることができる。したがって、雄端子10に大電流を通電しても端子の温度上昇を低減することができ、雄端子10を備えるコネクタのハウジング樹脂の損壊や雄端子周辺に配置される機器への影響を抑制することができる。
According to the male terminal structure of the present embodiment, a flat male terminal having the same width and thickness (thickness of the plate material) is formed by forming the cross section of the
雄端子10は、例えば、HEVのモータとインバータとの接続に使用され、雄端子の電線接続部がインバータ側に接続される。このとき、図9(a)に示すように、インバータとモータとは3相通電を行うため、端子を3つ並べて配置される。本実施の形態の雄端子10は、挿入接触部12を断面コ字状に形成しているので、図9(b)に示される同じ厚さ(図中、t)で平板状に形成された雄端子50を3つ並列に配置した場合と比較して、端子幅方向の距離を短くすることができる(図中、d<f)。なぜなら、雄端子10は、断面積が同じで平板状に形成された雄端子50に比べて端子幅を小さくしているので(図中、b<e)、雄端子10を3つ並列配置した場合、雄端子10の幅bと、端子間距離cとの合計が小さくなる。したがって、端子の幅bを小さくすることで、雄端子10を3つ並列に配設してなる大電流通電用のコネクタを小型化することができる。
The
平板状の雄端子の幅を断面コ字状の雄端子10の幅と等しくし、厚みを大きくすることで、断面コ字状の雄端子10と断面積を同じにすることができるが、その場合、雄端子の厚さは非常に大きくなる。通常、雄端子は端子表面での酸化皮膜の発生を防ぎ、安定した電気接触を得るために、端子表面にはメッキが施される。しかし、厚い板材で形成された雄端子にはメッキを施すことが困難である。例えば、本実施の形態の雄端子10と同じく幅13mm、断面積31.2mm2に平板状に雄端子を形成する場合、端子(板材)の厚さは2.4mmとなる。この厚さ2.4mmの板材にメッキを施すのは現状の技術では非常に困難である。本実施の形態の雄端子10は、厚さの薄い板材を用いて幅を狭く形成しているので、酸化皮膜発生防止用のメッキを施すことができる。
By making the width of the flat male terminal equal to the width of the
また、雄端子10は、電線接触部13が平板状に形成されているので、容易に電線接触部13に曲げ加工を施すことができ、例えば、雄端子10に接続される機器側の位置によって雄端子10をL字状にすることがあっても、容易に適応できる。
Moreover, since the electric
図10は、図1の雌端子30に図6の雄端子10を挿入して接続した状態を示す断面斜視図である。図10に示すように、雄端子10の挿入接触部12が雌端子30の端子通電部31に挿入され、ばね部33で端子通電部底面44に固定されている。より詳細には、底板14が雌端子30のばね部33で固定されている。また、図示しないが、雄端子10はコネクタのハウジングに収容され、ストッパー片17がコネクタと係合して固定される。本実施の形態の雄端子10を雌端子30に接続した端子接続構造では、上述のように、熱放散性が高く、かつ、高温環境下においても端子間の接触力を保持し安定した電気接続を可能にする。
10 is a cross-sectional perspective view showing a state where the
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。 As described above, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other embodiments are assumed.
30 雌端子
31 端子通電部
32 端子ボックス
33 ばね部
36 開口部
37 固定ツメ部
38 係合凹部
30
Claims (3)
上記高導電材料より強度の高い材料を用いて上記端子通電部を覆うように端子ボックスを設け、その端子ボックスに上記ばね部を一体に形成したことを特徴とする雌端子構造。 In a female terminal structure provided with a terminal energization part that is formed in a frame body with a highly conductive material and into which a male terminal is inserted, and a spring part that is provided in the terminal energization part and fixes a male terminal to be inserted,
A female terminal structure characterized in that a terminal box is provided so as to cover the terminal energizing portion using a material having a strength higher than that of the highly conductive material, and the spring portion is formed integrally with the terminal box.
The terminal energization part and the terminal box are each formed by bending a single plate material into a rectangular cross section, and are provided so that the seams of the terminal energization part and the terminal box are opposed to each other. 2. The female terminal structure according to 2.
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