JP2014220120A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】雄端子を雌端子に挿入するときの摩擦抵抗を減らすことができ、それにより、挿入荷重を小さくすることができると共に、接点部の摩耗を減らすことのできるコネクタを提供する。
【解決手段】雄端子２２０が、伸長状態にしたとき雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１の内径よりも縮径し自由状態に戻したとき前記端子本体の内径よりも拡径するコイルスプリング２２１で構成されており、コイルスプリングは、伸長状態で雌端子の端子本体の内部に挿入され、挿入後に自由状態とされることで端子本体の内周に外周が圧接する。雄端子２２０を収容する第２のコネクタ２００には、コイルスプリングに引張方向の操作力を与えることでコイルスプリングを伸長状態にすると共に、操作力を解除することでコイルスプリングの自由状態への戻りを許す引張ロッド２４０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、雌端子と、該雌端子に挿入される雄端子と、を有するコネクタに関するものである。

図４は従来のコネクタの一例を示すもので、図４（ａ）〜図４（ｄ）は第１のコネクタと第２のコネクタとが嵌合するまでの経過を示している。

図４（ａ）に示すように、このコネクタは、コネクタハウジング５１０の端子収容室５１２に雌端子５２０を収容固定した第１のコネクタ５００と、雄端子６２０を有する第２のコネクタ６００とから構成されている。雌端子５２０には、雄端子６２０が挿入されてきたとき、雄端子６２０に押されて弾性変形させられることで、雄端子６２０に圧接して、雄端子６２０との間に接触荷重を生成する湾曲形状のバネ部５２１が設けられている。

図４（ｂ）に示すように、雄端子６２０が雌コネクタ５００に挿入されると、雄端子６２０の前端が雌端子５２０のバネ部５２１に接触する。雄端子６２０が更に挿入されると、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、雌端子５２０のバネ部５２１が雄端子６２０に押されることよって、弾性変形しながら押し広げられる。雄端子６２０は、バネ部５２１による弾性反力（バネ荷重）を受けながら、バネ部５２１と摺動して挿入完了位置に至り、これにより第１のコネクタ５００と第２のコネクタ６００の嵌合が成立する。

この種のコネクタとしては、特許文献１に、雌端子が径方向に弾性変形可能な筒状壁を有するものとして構成され、雄端子が前記筒状壁に挿入されるピン状の端子として構成され、雄端子を雌端子の筒状壁の内部に挿入したとき、筒状壁が弾性変形して接触荷重を発生するものが開示されている。

特許第４２０９７７５号公報

ところで、上述した従来のコネクタでは、雄端子を雌端子に挿入するとき、バネ荷重を受けながら雄端子を雌端子に挿入する必要があるので、バネ荷重が摩擦抵抗となり、挿入荷重が高くなってしまうという問題がある。また、摩擦抵抗を受けながら挿入することから、雄端子と雌端子の接点部が摩耗しやすいという問題もある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解消することに係り、雄端子を雌端子に挿入するときの摩擦抵抗を減らすことができ、それにより、挿入荷重を小さくすることができると共に、接点部の摩耗を減らすことのできるコネクタを提供することにある。

本発明の前述した目的は、下記の構成により達成される。
（１） 前方が開放した筒状壁を有する雌端子と、前記筒状壁の前方から該筒状壁の内部に挿入されることで前記雌端子と接続される雄端子と、を有し、
前記雄端子が、伸長状態にしたとき前記筒状壁の内径よりも縮径し自由状態に戻したとき前記筒状壁の内径よりも拡径するコイルスプリングであって、伸長状態で前記雌端子の前記筒状壁の内部に挿入され、挿入後に自由状態とされることで前記筒状壁に外周が圧接するコイルスプリングによって構成されると共に、
引張方向の操作力を与えることで前記コイルスプリングを伸長状態にすると共に前記操作力を解除することで前記コイルスプリングの自由状態への戻りを許す操作部材が設けられていることを特徴とするコネクタ。

（２） 前記雌端子と前記雄端子とが、互いに嵌合可能な第１のコネクタハウジングと第２のコネクタハウジングにそれぞれ、該両コネクタハウジングの嵌合方向と前記雌端子及び前記雄端子の軸線方向を一致させた状態で収容固定され、
前記雄端子を構成する前記コイルスプリングが、基端を電線が接続された端子ベースに固定し先端を自由端とした状態で前記第２のコネクタハウジングに収容されており、
前記コイルスプリングの内部に前記操作部材としての引張ロッドが、前記コイルスプリングに対して軸線方向に移動自在に挿入され、
前記引張ロッドの前端に前記コイルスプリングの自由端が係止され、前記引張ロッドの後端にスライダが連結され、
該スライダの一部が、前記第２のコネクタハウジングの外部に露出した状態で、該第２のコネクタハウジングにスライド自在に設けられていることを特徴とする上記（１）に記載のコネクタ。

（３） 前記引張ロッドの前記前端に、前記コイルスプリングの自由端よりも前方に位置し、前記雌端子の前記筒状壁の内部に挿入されるときに、挿入をガイドするテーパ状のガイド頭部が設けられていることを特徴とする上記（２）に記載のコネクタ。

上記（１）の構成のコネクタによれば、雄端子がコイルスプリングによって構成されているので、雄端子を雌端子の筒状壁に挿入するときに、操作部材により伸長状態にすることで、コイルスプリングを縮径させることができ、筒状壁とコイルスプリングとの間に隙間を確保した状態で、雄端子を雌端子に挿入することができる。従って、ほとんど筒状壁との間に摩擦抵抗を受けずに、雄端子を雌端子の筒状壁の内部に挿入することができ、挿入抵抗を低くすることができると共に、接点部の摩耗を減らすことができる。

また、挿入後は、操作部材に加えていた操作力を解除して、コイルスプリングを自由状態に戻れるようにするだけで、コイルスプリングを拡径させることができて、コイルスプリングの外周を筒状壁の内周に接触導通させることができる。この場合、螺旋状に巻かれたコイルスプリングの多数の点が筒状壁との接点部となるので、多接点構造により接触抵抗を低減でき接点部の温度上昇の低減を図ることができる。

上記（２）の構成のコネクタによれば、雌端子と雄端子をそれぞれ、互いに嵌合するコネクタハウジングに収容しているので、雌端子と雄端子の嵌合状態をコネクタハウジングによって保護することができ、雌端子と雄端子の嵌合部に外部からの力が極力及ばないようにすることができる。また、コネクタハウジングの外部に露出した部分に指をかけてスライダを操作することにより、引張ロッドを介して内部のコイルスプリングを伸長状態にしたり戻したりすることができるので、操作性が良い。

上記（３）の構成のコネクタによれば、引張ロッドの前端にテーパ状のガイド頭部を設けているので、雌端子の筒状壁の内部にコイルスプリングで構成された雄端子を挿入するとき、挿入しやすくなる。また、ガイド頭部がコイルスプリングに指が触れるのを防ぐことができるので、コイルスプリングを保護することができる。

本発明によれば、雄端子をコイルスプリングで構成し、雄端子を雌端子の筒状壁の内部に挿入するとき、コイルスプリングを伸長状態にすることで、コイルスプリングと筒状壁との間に隙間を確保できるようにしたので、挿入時の摩擦抵抗を減らすことができる。従ってそれにより、挿入荷重を小さくすることができると共に、接点部の摩耗を減らすことができる。また、挿入後にコイルスプリングを伸長状態から自由状態に戻れるようにすることで、コイルスプリングを筒状壁に圧接させることができるので、雌端子と雄端子の接続を容易に行うことができる。しかも、コイルスプリングは多数の点で筒状壁に接触するので、多接点構造により接触抵抗を低減でき接点部の温度上昇の低減を図ることができる。よって、接点部の劣化が抑えられ、接続信頼性を向上させることができ、また、接続部抵抗が下がることにより、大電流を流すことができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は本発明の実施形態のコネクタの接続前の断面図である。 図２は実施形態のコネクタの雄端子を構成するコイルスプリングを、伸長して縮径することで、雌端子に挿入した状態を示す断面図である。 図３は図２に示すように雌端子にコイルスプリングを挿入した後、コイルスプリングの伸長を解除してコイルスプリングを拡径することで、雌端子の筒状壁にコイルスプリングが圧接した状態を示す断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は従来のコネクタの嵌合までの経過を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は実施形態のコネクタの接続前の断面図、図２は同コネクタの雄端子を構成するコイルスプリングを、伸長して縮径することで、雌端子に挿入した状態を示す断面図、図３は、図２に示すように雌端子にコイルスプリングを挿入した後、コイルスプリングの伸長を解除してコイルスプリングを拡径することで、雌端子の筒状壁にコイルスプリングが圧接した状態を示す断面図である。

図１に示すように、このコネクタは、互いに嵌合する第１のコネクタ１００及び第２のコネクタ２００の組み合わせからなる。第１のコネクタ１００は、樹脂製の第１のコネクタハウジング１１０と、その内部に収容固定された金属製の雌端子１２０と、を備えて構成されている。また、第２のコネクタ２００は、樹脂製の第２のコネクタハウジング２１０と、その内部に収容固定された金属製の雄端子２２０と、後述するその他の要素とを備えて構成されている。

第１のコネクタハウジング１１０と第２のコネクタハウジング２１０は、軸線方向に沿って互いに嵌合可能に構成されており、雌端子１２０と雄端子２２０は、第１のコネクタハウジング１１０と第２のコネクタハウジング２１０の嵌合方向と軸線方向（挿入方向）を一致させた状態で、各コネクタハウジング１１０、２１０の内部に収容固定されている。

第１のコネクタハウジング１１０は、前後方向に貫通した円筒壁１１１を有している。円筒壁１１１の前側の内部は端子収容室１１２となっており、端子収容室１１２に雌端子１２０が収容固定されている。円筒壁１１１の前端には、雌端子１２０の抜け防止のための係止壁１１４が設けられている。円筒壁１１１の外周１１１ａは、第２のコネクタハウジング２１０との嵌合面として構成されている。

雌端子１２０は、前部に円筒状の端子本体（筒状壁）１２１を有し、後部に電線加締部１２２を有している。電線加締部１２２には、電線Ｗの先端の絶縁被覆Ｗｂを除去して導体Ｗａを露出させた部分が接続されている。電線Ｗは、電線加締部１２２から後方に延び、第１のコネクタハウジング１１０の後端から外部に引き出されている。第１のコネクタハウジング１１０の後端と電線Ｗの絶縁被覆Ｗｂとの間には、シールを兼ねた電線保持リングＳが嵌められている。

雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１は、プレス加工によりスリット１２４を入れた金属板を円筒状に巻くことで構成されており、前方が、雄端子２２０を受け入れ可能に開放している。

第２のコネクタハウジング２１０も、前後方向に貫通した円筒壁２１１を有している。円筒壁２１１の前側の内部は端子収容室２１２となっており、端子収容室２１２に雄端子２２０が収容固定されている。円筒壁２１１の内周２１１ａは、第１のコネクタハウジング１１０の円筒壁１１１の外周１１１ａと嵌合する嵌合面として構成されている。

雄端子２２０は、コイルスプリング２２１で構成されており、導電メッキが施されている。このコイルスプリング２２１は、伸長状態にしたときに雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１の内径よりも縮径し、自由状態に戻したときに雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１の内径よりも拡径するような仕様に構成されている。そして、このコイルスプリング２２１は、伸長状態で雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１の内部に挿入され、挿入後に自由状態とされることで、雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１の内周に外周が圧接するようになっている。

雄端子２２０を構成するコイルスプリング２２１は、基端２２１ａを、電線Ｗが接続された端子ベース２３０に固定し、先端２２１ｂを自由端とした状態で、第２のコネクタハウジング２１０の端子収容室２１２に収容されている。端子ベース２３０は、前部にコイルスプリング２２１の基端２２１ａを保持するスプリング保持部２３１を有し、後部に電線加締部２３２を有している。電線加締部２３２には、電線Ｗの先端の絶縁被覆Ｗｂを除去して導体Ｗａを露出させた部分が接続されている。電線Ｗは、電線加締部２３２から後方に延び、第２のコネクタハウジング２１０の後端から外部に引き出されている。第２のコネクタハウジング２１０の後端と電線Ｗの絶縁被覆Ｗｂとの間には、シールを兼ねた電線保持リングＳが嵌められている。

コイルスプリング２２１の内部には、引張ロッド２４０が、コイルスプリング２２１に対して軸線方向に移動自在に挿入されている。引張ロッド２４０は、コイルスプリング２２１に引張方向の操作力を与えることでコイルスプリング２２１を伸長状態にする操作部材であり、操作力を解除することにより、コイルスプリング２２１を自由状態に戻れるようにするものである。

引張ロッド２４０の前端２４２には、コイルスプリング２２１の自由端（先端２２１ｂ）が係止された係止孔２４３が設けられ、引張ロッド２４０の後端２４１には、スライダ２５０の脚部２５１が連結されている。また、引張ロッド２４０の前端２４２には、コイルスプリング２２１の自由端（先端２２１ｂ）よりも前方に位置し、雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１の内部に挿入されるときに、挿入をガイドするテーパ状のガイド頭部２４５が設けられている。このガイド頭部２４５は、第２のコネクタハウジング２１０の円筒壁２１１の内部に位置しており、円筒壁２１１の内部に作業者などの指が挿入されようとしたときに、指の侵入を妨げてコイルスプリング２２１に指が触れるのを防止する保護キャップの役割を兼ねている。

第２のコネクタハウジング２１０の円筒壁２１１の後端（嵌合するときに手で掴むグリップ部に相当する）の一部には、軸線方向に長いスライド溝２１５が設けられている。このスライド溝２１５には、スライダ２５０の操作部２５２（スライダの一部）が、第２のコネクタハウジング２１０の外部に露出した状態で、前後方向にスライド自在に設けられている。

次に作用を説明する。
第１のコネクタ１００と第２のコネクタ２００を嵌合する際には、図２中の矢印Ａで示すように、スライダ２５０の操作部２５２を前方に指でスライドさせる。そうすると、スライダ２５０に連結された引張ロッド２４０が前方に移動し、先端２２１ｂが引張ロッド２４０に係止されたコイルスプリング２２１が伸長状態なる。コイルスプリング２２１は、伸長状態になると縮径し、コイルスプリング２２１の外径が、雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１の内径よりも小さくなる。

そこで、この状態で、第１のコネクタハウジング１１０の円筒壁１１１の外周１１１ａに第２のコネクタハウジング２１０の円筒壁２１１の内周２１１ａを嵌合させると共に、コイルスプリング２２１よりなる雄端子２２０を、雌端子１２０の端子本体１２１の内部に挿入する。このとき、コイルスプリング２２１と雌端子１２０の端子本体１２１との間（図２中矢印Ｎ１で示す部分）には隙間ができるので、雌端子１２０とほとんど摺動せずに、雄端子２２０を雌端子１２０に挿入することができる。従って、ほとんど雌端子１２０との間に摩擦抵抗を受けずに、雄端子２２０を雌端子１２０の内部に挿入することができ、挿入抵抗を低くすることができると共に、接点部の摩耗を減らすことができる。

また、挿入後は、スライダ２５０の操作部２５２から指を離す。そうすると、操作力が解除されることで、コイルスプリング２２１が自由状態に戻ろうとする。従って、図３に示すように、スライダ２５０がコイルスプリング２２１の復元力により矢印Ｂに示すように元の位置に戻り、コイルスプリング２２１が軸線方向に縮んだ状態になる。そうすると、コイルスプリング２２１が矢印Ｃで示すように拡径することになるので、コイルスプリング２２１の外周が雌端子１２０の端子本体１２１の内周に接触導通し（図３中矢印Ｎ２で示す部分）、雌端子１２０と雄端子２２０が電気的に接続される。

この場合、螺旋状に巻かれたコイルスプリング２２１の多数の点が雌端子１２０の円筒状の端子本体１２１との接点部となるので、多接点構造により接触抵抗を低減でき接点部の温度上昇の低減を図ることができる。よって、接点部の劣化が抑えられ、接続信頼性を向上させることができ、また、接続部抵抗が下がることにより、大電流を流すことができる。

また、このコネクタでは、雌端子１２０と雄端子２２０をそれぞれ、互いに嵌合する第１のコネクタハウジング１１０及び第２のコネクタハウジング２１０に収容固定しているので、雌端子１２０と雄端子２２０の嵌合状態をコネクタハウジング１１０、２１０によって保護することができ、雌端子１２０と雄端子２２０の嵌合部に外部からの力が極力及ばないようにすることができる。

また、第２のコネクタハウジング２１０の外部に露出した部分に指をかけてスライダ２５０をスライド操作することだけで、引張ロッド２４０を介して内部のコイルスプリング２２１を伸長状態にしたり戻したりすることができるので、操作性が良い。

また、このコネクタによれば、引張ロッド２４０の前端にテーパ状のガイド頭部２４５を設けているので、雌端子１２０の端子本体１２１の内部にコイルスプリング２２１で構成された雄端子２２０を挿入するとき、挿入しやすくなる。また、ガイド頭部２４５がコイルスプリング２２１に指が触れるのを防ぐことができるので、コイルスプリング２２１を保護することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、第１のコネクタハウジング１１０に雌端子１２０を収容固定し、第２のコネクタハウジング２１０に雄端子２２０を収容固定した場合を示したが、その逆に、第１のコネクタハウジング１１０に雄端子２２０を収容固定し、第２のコネクタハウジング２１０に雌端子１２０を収容固定してもよい。

また、上記実施形態では、雌端子１２０の端子本体１２１が全周連続した円筒状に形成されている場合を示したが、全周が連続していない円筒状に形成されていてもよい。例えば、複数の接触片が円筒状に配置されているだけでもよい。また、円筒状以外の形状の筒状であってもよい。

ここで、上述した本発明に係るコネクタの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［３］に簡潔に纏めて列記する。

［１］ 前方が開放した筒状壁（１２１）を有する雌端子（１２０）と、前記筒状壁（１２１）の前方から該筒状壁（１２１）の内部に挿入されることで前記雌端子（１２０）と接続される雄端子（２２０）と、を有し、
前記雄端子（２２０）が、伸長状態にしたとき前記筒状壁（１２１）の内径よりも縮径し自由状態に戻したとき前記筒状壁（１２１）の内径よりも拡径するコイルスプリング（２２１）であって、伸長状態で前記雌端子（１２０）の前記筒状壁（１２１）の内部に挿入され、挿入後に自由状態とされることで前記筒状壁（１２１）に外周が圧接するコイルスプリング（２２１）によって構成されると共に、
引張方向の操作力を与えることで前記コイルスプリング（２２１）を伸長状態にすると共に前記操作力を解除することで前記コイルスプリング（２２１）の自由状態への戻りを許す操作部材（２４０）が設けられていることを特徴とするコネクタ。

［２］ 前記雌端子（１２０）と前記雄端子（２２０）とが、互いに嵌合可能な第１のコネクタハウジング（１１０）と第２のコネクタハウジング（２１０）にそれぞれ、該両コネクタハウジングの嵌合方向と前記雌端子（１２０）及び前記雄端子（２２０）の軸線方向を一致させた状態で収容固定され、
前記雄端子（２２０）を構成する前記コイルスプリング（２２１）が、基端（２２１ａ）を電線（Ｗ）が接続された端子ベース（２３０）に固定し先端（２２１ｂ）を自由端とした状態で前記第２のコネクタハウジング（２１０）に収容されており、
前記コイルスプリング（２２１）の内部に前記操作部材（２４０）としての引張ロッド（２４０）が、前記コイルスプリング（２２１）に対して軸線方向に移動自在に挿入され、
前記引張ロッド（２４０）の前端（２４２）に前記コイルスプリング（２２１）の自由端が係止され、前記引張ロッド（２４０）の後端（２４１）にスライダ（２５０）が連結され、
該スライダ（２５０）の一部（２５２）が、前記第２のコネクタハウジング（２１０）の外部に露出した状態で、該第２のコネクタハウジング（２１０）にスライド自在に設けられていることを特徴とする上記［１］に記載のコネクタ。

［３］ 前記引張ロッド（２４０）の前記前端（２４２）に、前記コイルスプリング（２２１）の自由端よりも前方に位置し、前記雌端子（１２０）の前記筒状壁（１２１）の内部に挿入されるときに、挿入をガイドするテーパ状のガイド頭部（２４５）が設けられていることを特徴とする上記［２］に記載のコネクタ。

１１０ 第１コネクタハウジング
１２０ 雌端子
１２１ 円筒状の端子本体（筒状壁）
２１０ 第２コネクタハウジング
２２０ 雄端子
２２１ コイルスプリング
２２１ａ 基端
２２１ｂ 先端
２３０ 端子ベース
２４０ 引張ロッド
２４１ 後端
２４２ 前端
２４５ ガイド頭部
２５０ スライダ
２５２ 操作部（スライダの一部）
Ｗ 電線

Claims (3)

1. 前方が開放した筒状壁を有する雌端子と、前記筒状壁の前方から該筒状壁の内部に挿入されることで前記雌端子と接続される雄端子と、を有し、
   前記雄端子が、伸長状態にしたとき前記筒状壁の内径よりも縮径し自由状態に戻したとき前記筒状壁の内径よりも拡径するコイルスプリングであって、伸長状態で前記雌端子の前記筒状壁の内部に挿入され、挿入後に自由状態とされることで前記筒状壁に外周が圧接するコイルスプリングによって構成されると共に、
   引張方向の操作力を与えることで前記コイルスプリングを伸長状態にすると共に前記操作力を解除することで前記コイルスプリングの自由状態への戻りを許す操作部材が設けられていることを特徴とするコネクタ。
2. 前記雌端子と前記雄端子とが、互いに嵌合可能な第１のコネクタハウジングと第２のコネクタハウジングにそれぞれ、該両コネクタハウジングの嵌合方向と前記雌端子及び前記雄端子の軸線方向を一致させた状態で収容固定され、
   前記雄端子を構成する前記コイルスプリングが、基端を電線が接続された端子ベースに固定し先端を自由端とした状態で前記第２のコネクタハウジングに収容されており、
   前記コイルスプリングの内部に前記操作部材としての引張ロッドが、前記コイルスプリングに対して軸線方向に移動自在に挿入され、
   前記引張ロッドの前端に前記コイルスプリングの自由端が係止され、前記引張ロッドの後端にスライダが連結され、
   該スライダの一部が、前記第２のコネクタハウジングの外部に露出した状態で、該第２のコネクタハウジングにスライド自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記引張ロッドの前記前端に、前記コイルスプリングの自由端よりも前方に位置し、前記雌端子の前記筒状壁の内部に挿入されるときに、挿入をガイドするテーパ状のガイド頭部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のコネクタ。

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