JP2010146981A - 雌雄端子接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者による接続作業を容易にでき、雄端子への押圧力を大きくしても、雄端子と雌端子のディンプルの表面が摩耗し難い雌雄端子接続構造を提供する。
【解決手段】雄端子２を雌端子３内に挿入して電気的に接続する雌雄端子接続構造において、雌端子３内の下面に、挿入される雄端子２の下面と接触するディンプル６を形成し、そのディンプル６の上方の雌端子３内に雄端子２の挿入で雄端子２の上面と接続しながら回転して雄端子２をディンプル６に押圧付勢する偏心カム押圧ロール７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、雄端子を雌端子内に挿入して電気的に接続する雌雄端子接続構造に関する。

自動車等のように、振動が多い場所で使用されるコネクタとしては、箱状の雌側端子に雄端子保持用のバネを設け、このバネにより雌端子のディンプルに雄端子を押し付けて電気的な接続をとるようにしたものが知られている。

このような構造のコネクタを用いて大電流を通電させる場合、コネクタを振動に強い構造にする必要があり、振動に対して雄端子と雌端子との接触抵抗を小さくするために雄端子を雌端子のディンプルに押し付ける力（押圧力）を大きくする必要がある。

具体的には、雄端子を押し付ける雄端子保持用のバネの押圧力を大きくする必要がある。

しかし、単に雄端子保持用のバネの押圧力を大きくしただけでは、雄端子と雌端子を挿抜する際に、雄端子と雌端子のディンプルの表面が摩耗し、端子表面のメッキ層が削れてしまう可能性があった。すなわち、振動対策として単にバネを強くすると、雌端子に雄端子を挿入するとき、挿入開始から挿入完了まで、雄端子とディンプルが最大の押圧力で押圧され続けることとなり、雄端子とディンプルの摩耗が問題となっていた。

かかる問題を解決する技術としては、特許文献１記載のものがある。

特開２００６−２１６２７２号公報 実用新案登録第３０７８５９０号公報 特許第４０６００８５号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術は、雌端子の電極（弾性接触片）を弾性変形可能に形成すると共に雌端子に電極を押圧するための操作部を形成し、雄端子と雌端子を接続するとき、作業者の手等で操作部を押して雌端子の電極を雄端子の電極から離間させる必要があり、非常に煩わしいという課題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、作業者による接続作業を容易にでき、雄端子への押圧力を大きくしても、雄端子と雌端子のディンプルの表面が摩耗し難い雌雄端子接続構造を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、雄端子を雌端子内に挿入して電気的に接続する雌雄端子接続構造において、雌端子内の下面に、挿入される雄端子の下面と接触するディンプルを形成し、そのディンプルの上方の雌端子内に雄端子の挿入で雄端子の上面と接続しながら回転して雄端子をディンプルに押圧付勢する偏心カム押圧ロールを設けるものである。

これによれば、雄端子と雌端子を接続するとき、作業者の手等で操作部を押すような作業をする必要がなく、たとえ、雄端子への押圧力を大きくしても、雄端子と雌端子のディンプルの表面を摩耗し難くすることができる。

前記偏心カム押圧ロールの外周面には、複数の突起部が周方向に等間隔に形成され、前記雄端子には、前記偏心カム押圧ロールと前記ディンプルとの間に雄端子を挿入したとき前記突起部に嵌合される嵌合孔が複数等間隔に形成されるとよい。

雄端子と偏心カム押圧ロールとを確実に連動させることができ、雄端子が所定の位置に達したとき、確実に雄端子をディンプルに押し付けて固定できる。

また、前記偏心カム押圧ロールは、前記ディンプルから所定距離離間可能となるように前記雌端子に支持され、前記雄端子が前記偏心カム押圧ロールと前記ディンプルとの間に挿入されたとき偏心カム押圧ロールがディンプルから離間する方向に逃げるようにされるとよい。

雌端子に雄端子を挿入し始めたとき雄端子がディンプルに押し付けられるのを防ぐことができると共に、ディンプルに対して雄端子を押し付け始めるタイミングを挿入し始めから少し経ってからにすることができるので、挿入する雄端子の長さを長くすることができる。つまり、ディンプルと雄端子との接触面積を大きくすることができ、より良好な通電性を持たせることができる。

本発明によれば、作業者による接続作業を容易にでき、雄端子への押圧力を大きくしても、雄端子と雌端子のディンプルの表面を摩耗し難くできる。

本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。

図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、雌雄端子接続構造１は、雄端子２と、雄端子２を挿入させて雄端子２と電気的に接続される雌端子３とからなる。

本発明に係る雄端子２と雌端子３は、有毒ガスの排出を低減でき、大幅な燃料低減効果のあるＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を駆動するモータとインバータ間の接続に用いられる電力ハーネス（図示しない）の一端側のコネクタ内に設けられる。つまり、該コネクタは、雄ハウジングで形成された雄コネクタと、雌ハウジングで形成された雌コネクタとで構成され、雄コネクタ内には、雄端子２が設けられ、雌コネクタ内には、雌端子３が設けられている。

雌端子３は、雄端子２と摺接した程度では摩耗しないように表面処理がなされた金属板を屈曲形成してなり、挿抜方向に延びて形成されている。雌端子３は、一端側に形成され雄端子２と接続される雌側接続部４と、他端側に形成され電線等の導体（図示せず）と接続される固定側接続部５とを備える。雌側接続部４は断面矩形の筒状に形成されており、下面に雄端子２の下面と接触するディンプル６を有する。ディンプル６は、雌側接続部４の下面に窪みを形成してなり、雌側接続部４内に突起する。具体的には、ディンプル６は、雌側接続部４の下面に挿抜方向に延びて形成されると共に左右方向に離間して一対形成されている。また、ディンプル６の上方の雌側接続部４内には、雄端子２の挿入で雄端子２の上面と接続しながら回転して雄端子２をディンプル６に押圧付勢する偏心カム押圧ロール７が設けられている。

偏心カム押圧ロール７は、雌側接続部４に回転自在に支持される軸部８と、軸部８に一体に設けられたロール部９とを備える。軸部８は、ディンプル６から所定距離離間可能となるように両端を雌側接続部４に上下移動可能に枢支されており、雄端子２が偏心カム押圧ロール７とディンプル６との間に挿入されたとき偏心カム押圧ロール７が上方に逃げるようになっている。具体的には、偏心カム押圧ロール７の軸部８は、雌側接続部４の両側に形成された上下に長い軸支孔１３に挿通されて枢支されており、軸支孔１３内で上下移動できるようになっている。また、偏心カム押圧ロール７の軸部８の両端には、フランジ１０が形成されており、雌側接続部４の側面にフランジ１０が当接することで軸部８の抜け止めをすると共に、軸部８の傾動を規制するようになっている。ロール部９は、偏心カム状に形成されており、回転することでディンプル６に対向する側の半径が変化するようになっている。具体的には、ロール部９は、周方向に向かうにつれて半径が連続的に大きくなるカム面１１を有すると共に、半径が最大となるカム面１１と半径が最小となるカム面１１との間に形成され半径方向に延びる段差面１２を有する。カム面１１には、後述する雄端子２の嵌合孔１４に噛合する複数の突起部１５が周方向に等間隔に形成されている。すなわち、突起部１５は、ロール部９の外周に歯車の歯のように径方向外方に突起して形成されており、雄端子２の挿入で回転するとき雄端子２の嵌合孔１４に順次噛合するようになっている。突起部１５は、ロール部９の軸方向中央に形成される。段差面１２は、ディンプル６に近接されたとき雌端子３の一端側に向くようにロール部９に形成されており、半径が最小となるカム面１１とディンプル６との間に雄端子２が挿入されたとき雄端子２の先端に当接されるようになっている。

図１（ａ）、図３に示すように、雄端子２は、雌端子３と摺接した程度では摩耗しないように表面処理がなされた金属板を加工してなる。具体的には、雄端子２は、挿抜方向に延びる上記金属板の一端側に雌端子３の雌側接続部４内に挿入される雄側接続部１６を形成すると共に他端側にインバータの所定の接続部（図示せず）に接続されるインバータ側接続部１７を形成してなる。雄側接続部１６は、断面溝型に形成されており、雄側接続部１６の幅方向の中心には、偏心カム押圧ロール７とディンプル６との間に雄端子２が挿入されたとき偏心カム押圧ロール７の突起部１５に嵌合される嵌合孔１４が複数等間隔に形成されている。インバータ側接続部１７には、インバータの所定の接続部の突起部（図示せず）に嵌合するための孔１８が形成されている。

次に本実施の形態の作用を述べる。

図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、雄端子２と雌端子３を接続する場合、雌端子３のディンプル６と偏心カム押圧ロール７との間に雄端子２の雄側接続部１６を挿入する。このとき、偏心カム押圧ロール７は、段差面１２がディンプル６に近接され、かつ、雌端子３の一端側に向けられた姿勢となっている。また、偏心カム押圧ロール７の軸部８は、自重により軸支孔１３内の下端に位置されている。

図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、雄端子２はディンプル６と偏心カム押圧ロール７との間に挿入されると、偏心カム押圧ロール７の段差面１２に当接し、偏心カム押圧ロール７を回転させながら挿入される。このとき、ディンプル６と偏心カム押圧ロール７の間隔は雄端子２の厚さより大きく、雄端子２はディンプル６に押圧されず、スムーズに挿入される。

偏心カム押圧ロール７が回転されると、その突起部１５が順次雄端子２側に移動されて雄端子２の嵌合孔１４に挿入される。これにより、偏心カム押圧ロール７が雄端子２の挿入長さに応じて回転される。偏心カム押圧ロール７は回転することによりディンプル６側の半径が大きくなる。雄端子２が雌端子３内に所定長さ挿入されると、偏心カム押圧ロール７のカム面１１が雄端子２の上面に当接され、雄端子２が更に挿入されることで偏心カム押圧ロール７が雄端子２から逃げるように上昇する。このとき、雄端子２に作用する力は偏心カム押圧ロール７の重さ程度であり、雄端子２はディンプル６にほとんど押圧されない。このため、雄端子２や雌端子３のディンプル６が摩耗することはない。

この後、雄端子２がさらに深く挿入されると、偏心カム押圧ロール７の軸部８が軸支孔１３の上端に当接して偏心カム押圧ロール７の上昇が規制される。

図１（ｃ）、図２（ｃ）に示すように、雄端子２がさらに挿入されることで雄端子２が偏心カム押圧ロール７によってディンプル６に押し付けられ、ディンプル６に押圧固定される。このとき、雄端子２がディンプル６に押し付けられ始めてから完全に押圧固定されるまでの雄端子２の挿入長さは雄端子２が雌端子３に挿入される長さ全体と比べて僅かであり、かつ、雄端子２が完全に押圧固定される直前まで偏心カム押圧ロール７による押圧力が雄端子２やディンプル６を摩耗させる程度に大きくなることはないため、ディンプル６や雄端子２はほとんど摩耗しない。また、ディンプル６に雄端子２を押し付ける力（押圧力）は、雌端子３に雄端子２を十分な長さ挿入することで確実に大きくできる。特に、偏心カム押圧ロール７の突起部１５が雄端子２の嵌合孔１４に挿入されることから、雄端子２に対して偏心カム押圧ロール７が滑ることがなく、雄端子２の挿入長さに応じて確実に偏心カム押圧ロール７を回転させることができ、ディンプル６に雄端子２を所定の押圧力で確実に押圧固定できる。

また、雌端子３と雄端子２の接続を切る場合、雌端子３から雄端子２を上述の接続時以上の力で引く。雄端子２を僅かな長さ引くだけで偏心カム押圧ロール７が接続時とは逆の方向に回転され、雄端子２をディンプル６に押圧する押圧力がなくなる。この後、雌端子３から雄端子２を引き抜くことで容易に雌端子３と雄端子２の接続を切ることができる。雄端子２がディンプル６に押圧された状態で移動する長さは、雄端子２を引き抜く長さ全体と比べて僅かであり、かつ、偏心カム押圧ロール７が回転を始めた直後に偏心カム押圧ロール７による押圧力が雄端子２やディンプル６を摩耗させない程度に小さくなるため、ディンプル６や雄端子２はほとんど摩耗しない。

このように、雌端子３内の下面に、挿入される雄端子２の下面と接触するディンプル６を形成し、そのディンプル６の上方の雌端子３内に雄端子２の挿入で雄端子２の上面と接続しながら回転して雄端子２をディンプル６に押圧付勢する偏心カム押圧ロール７を設けるものとしたため、雌端子３に雄端子２を挿入し終わる直前まで雌端子３に雄端子２を押圧する押圧力を小さく抑えることができ、雄端子２や雌端子３のディンプル６の摩耗を防止でき、雌端子３に雄端子２を挿入し終わるときにディンプル６に雄端子２を所定の押圧力で押し付けることができ、雄端子２への押圧力を大きくしても、雄端子２と雌端子３のディンプル６の表面を摩耗し難くできる。そして、押圧力が大きく、かつ、挿抜時の表面摩耗が少ない大電流に対応可能なものにできる。また、雌端子３に雄端子２を挿入するだけの作業で雌端子３と雄端子２を接続でき、接続作業を容易にできる。

偏心カム押圧ロール７のカム面（外周面）１１には、複数の突起部１５が周方向に等間隔に形成され、雄端子２には、偏心カム押圧ロール７とディンプル６との間に雄端子２を挿入したとき突起部１５に嵌合される嵌合孔１４が複数等間隔に形成されるものとしたため、雌端子３に雄端子２を挿入したとき雄端子２に対して偏心カム押圧ロール７が滑るのを防ぐことができ、偏心カム押圧ロール７を確実に回転させることができ、ディンプル６に雄端子２を確実に押圧固定できる。

また、偏心カム押圧ロール７は、ディンプル６から所定距離離間可能となるように雌端子３に支持され、雄端子２が偏心カム押圧ロール７とディンプル６との間に挿入されたとき偏心カム押圧ロール７がディンプル６から離間する方向に逃げるようにしたため、雄端子２がディンプル６に押圧され始めるタイミングを遅らすことができ、雌端子３に雄端子２が挿入され始めたとき雄端子２とディンプル６が局所的に摩擦されるのを防ぐことができ、摩耗を防ぐことができる。

なお、軸支孔１３は上下に長く形成され、偏心カム押圧ロール７の軸部８を上下に移動可能に支持するためのクリアランスを有するものとしたが、クリアランスはなくてもよい。この場合、雄端子２を挿入し始めたときに雄端子２に当接するカム面１１の傾きよりも雄端子２を挿入し終わるときに雄端子２に当接するカム面１１の傾きを大きくするなどして雄端子２に加わる押圧力を調整してもよい。

また、ディンプル６と偏心カム押圧ロール７との間に雄端子２を挿入するとき、雄端子２はディンプル６に押圧されないものとしたが、ディンプル６に接しながら挿抜されてもよいのは勿論である。雄端子２と雌端子３のディンプル６は、それぞれ表面処理がなされており、互いに押圧固定される程の大きな押圧力が作用していなければ互いに摺接されても摩耗することはない。

本発明の好適実施の形態を示す雄端子と雌端子の側断面図であり、（ａ）は雌端子と雄端子が分離された状態を示し、（ｂ）は雌端子に雄端子を挿入し始めた状態を示し、（ｃ）は雌端子に雄端子が完全に挿入されて固定された状態を示す。 （ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）は図１（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図である。 雄端子の平面図である。

符号の説明

２ 雄端子
３ 雌端子
６ ディンプル
７ 偏心カム押圧ロール
１４ 嵌合孔
１５ 突起部

Claims (3)

1. 雄端子を雌端子内に挿入して電気的に接続する雌雄端子接続構造において、雌端子内の下面に、挿入される雄端子の下面と接触するディンプルを形成し、そのディンプルの上方の雌端子内に雄端子の挿入で雄端子の上面と接続しながら回転して雄端子をディンプルに押圧付勢する偏心カム押圧ロールを設けることを特徴とする雌雄端子接続構造。
2. 前記偏心カム押圧ロールの外周面には、複数の突起部が周方向に等間隔に形成され、前記雄端子には、前記偏心カム押圧ロールと前記ディンプルとの間に雄端子を挿入したとき前記突起部に嵌合される嵌合孔が複数等間隔に形成された請求項１記載の雌雄端子接続構造。
3. 前記偏心カム押圧ロールは、前記ディンプルから所定距離離間可能となるように前記雌端子に支持され、前記雄端子が前記偏心カム押圧ロールと前記ディンプルとの間に挿入されたとき偏心カム押圧ロールがディンプルから離間する方向に逃げるようにされた請求項１又は２記載の雌雄端子接続構造。

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