JP2015005429A - Connector structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気(信号あるいは電力)の伝送経路を接続/切断するコネクタの構造に関する。 The present invention relates to a connector structure for connecting / disconnecting an electric (signal or electric power) transmission path.
電気の伝送経路を接続/切断するコネクタは、様々な電気デバイスに用いられる。一対のコネクタが嵌合/分離することで、電気の伝送経路が接続/切断される。典型的には、一方のコネクタ(雄コネクタ)には、板状あるいは棒状の金属製の雄端子が備えられ、他方のコネクタ(雌コネクタ)には、雄端子が挿通される筒部を有する金属製の雌端子が備えられる。筒部には、挿通された雄端子を筒部内側面に押圧する金属製のバネ部材が配置されている。バネ部材は、雄端子と雌端子を密着させる。雄端子が雌端子の筒部に挿通されて両者が接触することで電気的接続が確保される。バネ部材も雌端子の一部であり、雄端子と雌端子の電気的接続に寄与する。なお、雄コネクタは、「プラグ」と呼ばれることもある。 Connectors for connecting / disconnecting electrical transmission paths are used in various electrical devices. The electrical transmission path is connected / disconnected by fitting / separating the pair of connectors. Typically, one connector (male connector) is provided with a plate-shaped or rod-shaped metal male terminal, and the other connector (female connector) is a metal having a cylindrical portion through which the male terminal is inserted. A female terminal is provided. A metal spring member that presses the inserted male terminal against the inner surface of the cylinder part is disposed in the cylinder part. The spring member closely contacts the male terminal and the female terminal. The male terminal is inserted into the cylindrical portion of the female terminal and the two are brought into contact with each other to ensure electrical connection. The spring member is also a part of the female terminal and contributes to electrical connection between the male terminal and the female terminal. The male connector is sometimes called a “plug”.
雄端子と雌端子との電気的接続をより確実にするために、雄端子と雌端子の一方には、他方と接触する凸部が設けられることがある。他方の端子には、凸部と接触する溝(あるいは孔)が設けられ、凸部と溝(あるいは孔)が嵌合することにより、両端子の電気的接触がより確実となる。また、凸部と溝(あるいは孔)との嵌合は、雄端子の抜け防止にも寄与する。 In order to make the electrical connection between the male terminal and the female terminal more reliable, one of the male terminal and the female terminal may be provided with a convex portion that contacts the other. The other terminal is provided with a groove (or hole) that comes into contact with the convex portion, and when the convex portion and the groove (or hole) are fitted, the electrical contact between both terminals becomes more reliable. Further, the fitting between the convex portion and the groove (or hole) contributes to prevention of the male terminal from coming off.
上記の構造の例が特許文献1乃至4に開示されている。その構造では、雌端子の筒の内部に配置される板バネにおいて、挿通された雄端子に対向する面に凸部が設けられている。雄端子には、雌端子に挿通された際に板バネの凸部と対向する位置に長手方向に伸びる溝が設けられている。ここで、「雄端子の長手方向」とは、雄端子が雌端子に挿通する方向を意味する。すなわち、雄端子が挿通される際、板バネの凸部は雄端子の溝を摺動する。 Examples of the above structure are disclosed in Patent Documents 1 to 4. In the structure, a convex portion is provided on a surface facing the inserted male terminal in the leaf spring disposed inside the cylinder of the female terminal. The male terminal is provided with a groove extending in the longitudinal direction at a position facing the convex portion of the leaf spring when inserted into the female terminal. Here, the “longitudinal direction of the male terminal” means a direction in which the male terminal is inserted into the female terminal. That is, when the male terminal is inserted, the convex portion of the leaf spring slides in the groove of the male terminal.
特許文献2のコネクタ構造では、雌端子の筒内に配置される板バネにおいて、挿通された雄端子に対向する面に孔が設けられている。雄端子には、完全に挿通された状態で板バネの孔と対向する位置に凸部が設けられている。雄端子が完全に挿通されると、凸部と孔が嵌合し、抜け難くなる。
In the connector structure of
特許文献3のコネクタ構造では、雌端子内に配置される板バネにおいて、挿通された雄端子に対向する面に凸部が設けられている。雄端子には、完全に挿通された状態で板バネの凸部と対向する位置に孔が設けられている。雄端子が完全に挿通されると、凸部と孔が嵌合し、抜け難くなる。
In the connector structure of
特許文献4のコネクタ構造では、雌端子内に配置される板バネの先端が、挿通された雄端子の側面に当接する。雄端子には、完全に挿通された状態で板バネの先端と対向する位置に孔が設けられている。板バネの先端と孔が嵌合し、抜け難くなる。 In the connector structure of patent document 4, the front-end | tip of the leaf | plate spring arrange | positioned in a female terminal contacts the side surface of the inserted male terminal. The male terminal is provided with a hole at a position facing the tip of the leaf spring when it is completely inserted. The tip of the leaf spring and the hole are fitted, making it difficult to remove.
特許文献1の技術では、雄端子の挿抜の度に凸部と溝の同じ部位が摺動し、両端子の摩耗が進む。端子の摩耗が進むと導電性に影響を及ぼす虞がある。本明細書は、特許文献1乃至4に開示された構造とは異なる構造で、端子の挿抜の繰り返しによる摩耗を低減し、雄端子と雌端子の間の安定した導通性を確保する技術を提供する。 In the technique of Patent Document 1, the same portion of the convex portion and the groove slides each time the male terminal is inserted and removed, and wear of both terminals proceeds. If the wear of the terminal progresses, the conductivity may be affected. This specification is different from the structures disclosed in Patent Documents 1 to 4, and provides a technique for reducing the wear caused by repeated insertion and removal of terminals and ensuring stable continuity between male and female terminals. To do.
本明細書が開示するコネクタ構造は、板状あるいは棒状の雄端子を備える雄コネクタと、雄端子が挿通される筒部を有する雌端子を備える雌コネクタで構成される。雄端子は一方のケーブル等に接続され、雌端子は別のケーブル等に接続される。雄コネクタと雌コネクタが嵌合することにより、即ち、雄端子が雌端子と接触することにより両ケーブルの電気的接続が確保される。雄コネクタと雌コネクタが離間することにより、即ち、雄端子と雌端子が離間することにより電気的接続が遮断される。本明細書が開示するコネクタ構造では、雌端子の筒部の内側に、挿通された雄端子を筒部内側面に押圧するバネ部材が配置されている。雄端子に対向するバネ部材の表面に凸部が設けられている。さらに、雄端子には、雌端子への挿通が完了した状態において凸部の上端が接する平坦部が設けられているとともに、雌端子への挿通が完了するまでの間に凸部が移動する経路上に溝が設けられており、凸部が溝に対向しているときには凸部の上端と溝との間に空隙が確保される。この空隙は、凸部上端以外の部位で板バネが雄端子と接触することで形成される。 The connector structure disclosed in this specification includes a male connector having a plate-like or rod-like male terminal and a female connector having a female terminal having a cylindrical portion through which the male terminal is inserted. The male terminal is connected to one cable or the like, and the female terminal is connected to another cable or the like. When the male connector and the female connector are fitted, that is, when the male terminal comes into contact with the female terminal, electrical connection between the two cables is ensured. When the male connector and the female connector are separated, that is, when the male terminal and the female terminal are separated, the electrical connection is interrupted. In the connector structure disclosed in this specification, a spring member that presses the inserted male terminal against the inner surface of the cylinder portion is disposed inside the cylinder portion of the female terminal. A convex portion is provided on the surface of the spring member facing the male terminal. Furthermore, the male terminal is provided with a flat portion that is in contact with the upper end of the convex portion in a state where the insertion into the female terminal is completed, and the path along which the convex portion moves until the insertion into the female terminal is completed. A groove is provided above, and when the convex portion faces the groove, a gap is secured between the upper end of the convex portion and the groove. This gap is formed by the leaf spring contacting the male terminal at a portion other than the upper end of the convex portion.
上記のコネクタ構造によると、雄端子と雌端子の嵌合が完了したときには、雌端子の凸部上端と雄端子の平坦部が接触して電気的接続が確保される。凸部上端は、雄端子の挿抜の際の移動時に溝を通過する間は摺動しない。従って凸部上端の摩耗が抑制される。 According to the connector structure described above, when the fitting of the male terminal and the female terminal is completed, the upper end of the convex portion of the female terminal and the flat portion of the male terminal come into contact with each other to ensure electrical connection. The upper end of the convex portion does not slide while passing through the groove during movement when the male terminal is inserted or removed. Therefore, wear at the upper end of the convex portion is suppressed.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
図面を参照して実施例のコネクタ構造を説明する。実施例のコネクタ構造は、雄コネクタ12と雌コネクタ2で構成される。雄コネクタ12と雌コネクタ2の組を、コネクタ構造30、あるいは、コネクタセット30と称することもある。このコネクタセット30は、例えば、電気自動車やハイブリッド車の車載デバイスのケーブル接続に用いられる。
The connector structure of the embodiment will be described with reference to the drawings. The connector structure of the embodiment includes a
図1(A)は、雄コネクタ12と雌コネクタ2が対向配置されているが完全に分離している状態を示している。雄コネクタ12が図中のX軸方向に移動し、雌コネクタ2に嵌合する。説明の便宜上、雄コネクタ12が雌コネクタに向かう方向(図中のX軸方向)を挿通方向あるいは嵌合方向と称する。また、雄コネクタ12(あるいは雄端子15)、及び、雌コネクタ2(あるいは、雌端子8)において、互いに対向している側を「先端」と称し、その逆の端部を「後端」と称する場合がある。
FIG. 1A shows a state in which the
図1(B)は、図1(A)におけるBB断面、即ち、雄コネクタ12の先端付近の横断面図を示している。図1(C)は、図1(A)におけるCC断面、即ち、雌コネクタ2の横断面を示している。なお、「横断面」とは、コネクタの嵌合方向に直交する断面を意味する。
FIG. 1B shows a BB cross section in FIG. 1A, that is, a transverse cross section near the tip of the
雄コネクタ12と雌コネクタ2は、嵌合すると夫々のコネクタに備えられている金属端子同士が接触し、電気的導通が確保される。なお、図1(及び図2、図4)では、雌雄のコネクタ12、2の後端、即ち、金属端子にケーブルが固定されている箇所は図示を省略しており、嵌合部位だけを断面で示している。
When the
雄コネクタ12は、樹脂製のハウジング13(雄コネクタハウジング)と、金属製の雄端子15で構成されている。ハウジング13の先端(即ち、嵌合時に雌コネクタに対向する側の端部)は、筒状に形成されており、その筒の内部に細長板状の雄端子15が伸びている。雄端子15の延設方向は、雌コネクタ2との嵌合方向である。
The
図1(B)に良く示されているように、雄端子15の先端付近には、V字型の溝15aが設けられている。溝15aは、雄端子15の先端から、雄端子15の挿通方向に沿って伸びている。溝15aの終端(雄端子15の後端側の端部)に続く平坦部を、符号15bで表し、「平坦部15b」と称する(図1(A)参照)。なお、図示を省略しているが、雄端子15の後端には、電気デバイスから伸びる電気ケーブルがハンダ付け、あるいは圧着にて固定されている。
As well shown in FIG. 1B, a V-shaped
雌コネクタ2は、樹脂製のハウジング3(雌コネクタハウジング)と雌端子8、及び、板バネ5で構成される。図1(C)の断面によく示されているように、雌端子8は、金属製の筒状であり、ハウジング3に覆われている。ハウジング3の先端には孔3aが設けられており、雄コネクタ12と嵌合する際、その孔3aを通じて雌端子8の筒の内部に雄端子15が挿通される。なお、図示を省略しているが、雌端子8の後端に別の電気デバイスから伸びる電気ケーブルがハンダ付け、あるいは圧着にて固定されている。雄コネクタ12と雌コネクタ2が嵌合することで、上記した電気デバイスと別の電気デバイスが電気的に接続される。
The
板バネ5は、雌端子8の筒の内部に配置されている。板バネ5は、雌端子8の筒の先端から連続する板部材であり、雌端子8の筒の先端から筒内部に向けて折り返されている。板バネ5の先端は、雌端子8の筒内で雄端子15の通過経路に面しており、挿通された雄端子15と対向する表面に半球状の凸部5aが設けられている。凸部5aは、雄端子15の通過経路に張り出しており、雄端子15が通過する際(別言すれば、雄端子15が雌端子8の筒内に挿通される際)、板バネ5の剛性により、雄端子15を筒内面8aに押し付ける。次に詳しく説明するが、凸部5aは、雄端子15が挿通途中にあるときにはV字型の溝15aに対向し、挿通が完了した際には平坦部15bと対向する。雄端子15と雌端子8との接触が両コネクタの電気的接続を成立させるが、板バネ5は雌端子8と一体の金属製であるため、板バネ5も両コネクタの電気的接続に寄与する。すなわち、板バネ5は雌端子8の一部である。
The
雄コネクタ12が雌コネクタ2と嵌合するときの雄端子15と板バネ5の関係を図2から図4を参照して説明する。雄コネクタ12のハウジング13は先端が筒状であり、これに雌コネクタ2のハウジング3が嵌合する。雄端子15は、雄コネクタ12の雌コネクタ2への挿通方向(図中のX軸方向)に長尺であり、雄コネクタ12が雌コネクタ2に嵌合する際、ハウジング3の孔3aを通じて雌端子8の筒の内部に挿通される。コネクタの嵌合途中を図示している図2によく示されているように、雄端子15の先端に設けられたV字型の溝15aは、板バネ5の凸部5aと対向する。前述したように、凸部5aは雄端子15の挿通経路に張り出しているため、雄端子15が挿通されると溝15aの側面と接する。V字型の溝15aが伸びる方向は、雄端子15の挿通方向であり、この方向は、挿通される雄端子15に対して凸部5aが移動する方向に相当する。すなわち、雄端子15の挿通途中では、凸部5aは、V字型の溝15aに接触しながら溝の長手方向を移動する。
The relationship between the
図3に、図2(B)の部分拡大図、即ち、嵌合途中における雄端子15と、その溝15aの側面に接している板バネ5の断面図を示す。但し、図3は、理解を助けるために、断面を表すハッチングを省略している。半球状の凸部5aは、凸部の根元と上端の間でV字型の溝15aの側面と接している。図2において符号CPが溝15aと凸部5aの接触点を示している(黒点が接点を示している)。このとき、凸部5aの上方、V字型の溝15aの底との間には空隙SPが確保されている。また、図3において溝15aの両側の雄端子15の平坦面と板バネ5の間にも空隙dが確保されている。即ち、雌雄のコネクタの嵌合途中においては、雄端子15と板バネ5は、凸部5aの側面と溝15aの側面だけで摺動し、その他の部位では摺動しない。特に、コネクタ同士の嵌合途中では、凸部5aの上端が雄端子15と摺動しない点に留意されたい。
FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2B, that is, a cross-sectional view of the
図4は、雌雄のコネクタが嵌合し終えた状態での断面図を示している。図4(B)は、図4(A)のBB線における断面図である。雌雄のコネクタの嵌合が完了する位置では、板バネ5の凸部5aは雄端子15の平坦部15bと接触する。このとき、凸部5aの上端が平坦部15bと接触する。雄端子15と雌端子8は、接触している部位で電気を通すが、特に、凸部5aの上端と平坦部15bとの接触点が、雄端子15と雌端子8の間の主要な電気的導通の経路となる。図2と図4を比較すると明らかなとおり、図4の状態、即ち、雌雄のコネクタの嵌合が完了した状態では、図3の状態と比較して、板バネ5が筒部の先端の折り返し点から大きく屈曲している。即ち、図4の状態では板バネ5が雌端子8の筒の内面8aとの間で雄端子15を強く挟持することになる。雄端子15と雌端子8(板バネ5)との接圧が高まり、両者の間の電気抵抗が小さくなる。
FIG. 4 shows a cross-sectional view in a state where the male and female connectors have been fitted. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. At the position where the male and female connectors are completely fitted, the
前述したように、凸部5aの上端はコネクタ嵌合途中では摺動しないので摩耗が少ない。凸部5a(即ち雌端子8)は、常にクリーンな状態で雄端子15と接触する。それゆえ、雄端子15と雌端子8の良好な電気的接続状態が確保される。ここで、「良好な」とは、「酸化物などの不純物による電気抵抗の増加なしに」という意味である。
As described above, the upper end of the
実施例のコネクタの利点について、さらに詳しく説明する。車両に搭載するコネクタの場合、エンジンや車両の振動、大電流通電時や環境温度変化時の熱変形により、雄端子と雌端子の電気接点において摺動が発生する可能性がある。さらに摺動は、端子の挿抜によっても生じる。この摺動は、端子の接点表面(端子のメッキ、母材など)を摩耗し、酸化物を生成する。そして、摺動と摩耗が繰り返されると、酸化物は徐々に端子の接点に堆積していく。この酸化物は、高抵抗であるため、酸化物の体積は接点の接触抵抗を増加させる。接触抵抗の増加は通電時に端子の温度上昇を招く。端子の温度が過度に上昇すると、端子を保持する樹脂(ハウジング)が痛む虞がある。実施例のコネクタ構造は、コネクタ同士の嵌合途中における雄端子と雌端子の接触部位(即ち摺動部位)と、嵌合完了状態における接触部位(即ち、電気的接続を確保する部位)を異ならせることにより、上記の接触抵抗の増加を抑える効果を奏する。 The advantages of the connector of the embodiment will be described in more detail. In the case of a connector mounted on a vehicle, sliding may occur at the electrical contact between the male terminal and the female terminal due to vibration of the engine or vehicle, thermal deformation when a large current is applied, or a change in environmental temperature. Furthermore, sliding also occurs by inserting and removing terminals. This sliding wears the contact surface of the terminal (terminal plating, base material, etc.) and generates an oxide. When sliding and wear are repeated, the oxide gradually accumulates at the contact points of the terminals. Since this oxide is high resistance, the volume of the oxide increases the contact resistance of the contact. The increase in contact resistance causes the temperature of the terminal to rise during energization. If the temperature of the terminal rises excessively, the resin (housing) that holds the terminal may be damaged. In the connector structure of the embodiment, the contact part (that is, the sliding part) of the male terminal and the female terminal in the middle of fitting between the connectors is different from the contact part (that is, the part that secures electrical connection) in the fitting completion state. As a result, the effect of suppressing the increase in the contact resistance is exhibited.
実施例で説明したコネクタ構造30に関する留意点を述べる。雄端子15に設けられた溝15aは、雄端子15の先端から、コネクタ同士の嵌合完了時における凸部5aと雄端子15との接触位置よりも僅かに雄端子先端側まで、雄端子の挿通方向に沿って設けられている。
Points to be noted regarding the
板バネ5の凸部5aは半球状である。ただし、半球状が好ましいが、これに限られるものではない。雄端子15に設けられた溝15aは、断面がV字型であった。溝の断面はV字型に限られず、例えば台形型でもよい。ただし、凸部が溝と嵌合しているときに、凸部と溝側面(底面)との間に空隙が確保されている必要がある。
The
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:雌コネクタ
3:ハウジング(雌コネクタハウジング)
3a:孔
5:板バネ
5a:凸部
8:雌端子
8a:雌端子の筒の内面
12:雄コネクタ
13:ハウジング(雄コネクタハウジング)
15:雄端子
15a:溝
15b:平坦部
30:コネクタ構造(コネクタセット)
CP:接触点
SP:空隙
2: Female connector 3: Housing (female connector housing)
3a: hole 5:
15:
CP: contact point SP: gap
Claims (1)
前記筒部の内側に、挿通された前記雄端子を筒部内側面に押圧するバネ部材が配置されており、
前記雄端子に対向する前記バネ部材の表面に凸部が設けられており、
前記雄端子に、雌端子への挿通が完了した状態において前記凸部の上端が接する平坦部が設けられているとともに、雌端子への挿通が完了するまでの間に前記凸部が移動する経路上に溝が設けられており、凸部が溝に対向しているときに前記凸部の上端と溝との間に空隙が確保される、
ことを特徴とするコネクタ構造。 A connector structure in which a male connector including a plate-shaped or rod-shaped male terminal and a female connector including a female terminal having a cylindrical portion through which the male terminal is inserted are fitted / separated,
A spring member that presses the inserted male terminal against the inner surface of the cylinder part is disposed inside the cylinder part,
A convex portion is provided on the surface of the spring member facing the male terminal,
The male terminal is provided with a flat portion in contact with the upper end of the convex portion in a state where the insertion to the female terminal is completed, and the path along which the convex portion moves until the insertion to the female terminal is completed A groove is provided on the top, and when the convex portion is opposed to the groove, a gap is secured between the upper end of the convex portion and the groove.
A connector structure characterized by that.
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