JP2016012506A - 嵌合接続型雌端子 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用の端子として十分な嵌合力を発揮することができ、かつ低コストに製造可能な嵌合接続型雌端子を提供する。
【解決手段】本発明に係る嵌合接続型雌端子１０は、帯状部材を曲げてなる板ばね部１２と、板ばね部１２との間に雄端子２０を導入することで、雄端子２０を板ばね部１２との間で挟圧保持する保持部１３とを備える。板ばね部１２のうち、雄端子２０の導入に伴う弾性変形により雄端子２０を保持部１３に向けて附勢する弾性附勢部１６の表面に、板ばね部１２の長手方向に伸びる突条部１７が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、嵌合接続型雌端子に関する。

例えば自動車におけるワイヤーハーネスの接続は、その端部に設けられた雄端子をＥＣＵ等に設けた雌端子に嵌合させることで行われている。

自動車用にこの種の端子を用いる場合、自動車走行時の振動等を考慮して、電子部品用の端子と比べて大きな嵌合力が要求される。そのため、金属板を二重に巻いた形状の板ばねを有する雌端子や、板ばねの弾性附勢部（雄端子を対向面との間で挟圧する部位）に、エンボス部と呼ばれる突起部を設けた雌端子が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００２−１５８０３号公報

しかしながら、二重に巻いた形状の板ばねを有する雌端子だと所要の嵌合力は確保できるものの、その構造上、非常に長い帯状の金属板が必要となるため、歩留まり（材料コスト効率）が悪い、といった問題がある。特許文献１に記載のように、板ばねの弾性附勢部に突起部を設けた雌端子だと、板ばねは１つの曲げ部を有するもので足りるため、歩留まりは良好であるが、その分嵌合力は二重に巻いた形状の板ばねには及ばないため、十分な嵌合力を得ることができない、といった問題がある。

以上の事情に鑑み、本発明により解決すべき課題は、自動車用の端子として十分な嵌合力を発揮することができ、かつ低コストに製造可能な嵌合接続型雌端子を提供することにある。

前記課題の解決は、本発明に係る嵌合接続型雌端子によって達成される。すなわち、この雌端子は、雄端子との嵌合により電気的接続を可能とするものであって、帯状部材を曲げてなる板ばね部と、板ばね部との間に雄端子を導入することで、雄端子を板ばね部との間で挟圧保持する保持部とを備え、板ばね部のうち、雄端子の導入に伴う弾性変形により雄端子を保持部に向けて附勢する弾性附勢部の表面に、板ばね部の長手方向に伸びる突条部が設けられている点をもって特徴付けられる。

本発明者らは、雌端子の特に板ばね部の形状に着目して鋭意検討した結果、雄端子の導入に伴う弾性変形により雄端子を保持部に向けて附勢する弾性附勢部の表面に、板ばね部の長手方向に伸びる突条部を設けた場合に、従来とは異なる荷重変位曲線を描くことを見出した。すなわち、特許文献１に記載の如く、弾性附勢部の表面にドーム状の突起部を設けた場合に得られる荷重変位曲線は、図８に示すように、変位（弾性附勢部のたわみ量）の増加に伴って比例的に荷重（嵌合力）が増加する傾向を示す。これに対して、本発明のように、弾性附勢部の表面に、板ばね部の長手方向に伸びる突条部を設けた場合に得られる荷重変位曲線は、図９に示すように、導入途中のある段階（図９でいえば変位量ｄ₁）を境にして急激に荷重変位曲線の勾配が大きくなる（非線形）傾向を示すことがわかった。

このような結果を生じる理由として、例えば以下の如きメカニズムが考えられる。すなわち、従来の如く、弾性附勢部の表面にドーム状の突起部を設けた場合には、雄端子の導入中、突起部が常に雄端子と当接することになる。そのため、雄端子からの荷重を受ける位置（作用点）は、常に弾性附勢部の先端側にあり（図７を参照）、突起部が保持部から離反する向きに弾性附勢部が変形する（たわむ）のに伴い、比例的に雄端子から受ける荷重は増加する傾向を示すものと考えられる。これに対して、本発明のように、弾性附勢部の表面に突条部を設けた場合には、雄端子の導入中、突条部が常に雄端子と当接する点は変わらないものの、その当接位置は変動する。つまり、雄端子の導入初期においては、雄端子の先端が突条部と点状に接触するが、雄端子の導入が進行し、ある程度板ばね部の弾性附勢部が押込まれた状態では、弾性附勢部の表面に設けた突条部も押込まれた状態となり、水平に近い姿勢に変化する（図６を参照）。これにより、雄端子と突条部との当接状態が点状から線状へと変化するので、作用点の位置が弾性附勢部の先端側から中央側へ移行したものとみなすことができる。よって、雄端子の導入に伴い所定量だけ変位した（たわんだ）状態では、作用点がより基端側に位置する分だけ押込むのに要する荷重も大きくなったものと考えられる。

以上の知見に基づき成された本発明によれば、雄端子の導入途中で嵌合力を非線形に上昇させることができるので、板ばね部に１つの曲げ部のみがある場合においても、雄端子の嵌合が完了した状態では、十分な嵌合力を発揮することが可能となる。よって、当該形状の板ばね部を比較的安価に製作することができ、歩留まりの向上を図ることができる。もちろん、導入途中までは雄端子と突条部とが点状に当接するため、スムーズな挿入感を得ることが可能となる。

また、本発明に係る雌端子は、板ばね部が、弾性附勢部と連続する曲げ部と、曲げ部と連続する基部とを一体に有するもので、突条部が、弾性附勢部から曲げ部と基部との境界を跨ぐ位置にまで伸びているものであってもよい。

このように板ばね部の長手方向に伸びる突条部を、弾性附勢部から曲げ部と基部との境界を跨ぐ位置にまで延長することで、応力が高まり易い曲げ部やその両端の弾性附勢部や基部との境界における剛性を効果的に高めることができる。よって、雄端子から大きな押込み荷重を受けた際にも割れや折れ等を生じることなく、雄端子との間で所要の嵌合力を繰り返し発揮することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、自動車用の端子として十分な嵌合力を発揮することができ、かつ低コストに製造可能な嵌合接続型雌端子を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る嵌合接続型雌端子の要部断面図である。 図１に示す板ばね部を矢印Ａの方向から見た図である。 図１に示す板ばね部を矢印Ｂの方向から見た図である。 図１に示す板ばね部の側面図である。 図１に示す雌端子を用いた雄端子との嵌合態様を説明するための要部断面図である。 図１に示す雌端子を用いた雄端子との嵌合態様を説明するための要部断面図である。 従来技術に係る雌端子を用いた雄端子との嵌合態様を説明するための要部断面図である。 従来技術に係る雌端子に負荷を与えた場合に得られた荷重と変位との関係を示すグラフである。 本発明に係る雌端子に負荷を与えた場合に得られた荷重と変位との関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る嵌合接続型雌端子を図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、嵌合部のうち板ばね部の側を下側、保持部の側を上側として以下説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る嵌合接続型雌端子１０の要部断面図を示している。図１に示すように、この雌端子１０はその一端側に、略角筒状の嵌合部１１を形成してなるもので、この嵌合部１１に配設される板ばね部１２と、嵌合部１１の一部（天部）をなし、板ばね部１２との間で雄端子２０（後述する図５を参照）を挟圧保持する保持部１３とを主に備える。

次に、板ばね部１２の構造を図２〜図４に基づき説明する。

板ばね部１２は嵌合部１１と一体又は別体に形成された帯状部材を所定の向きに曲げてなるもので、基部１４と、基部１４とその一端で連続する曲げ部１５と、曲げ部１５の他端で連続し、雄端子２０の嵌合部１１への導入に伴う弾性変形により雄端子２０を保持部１３に向けて附勢する弾性附勢部１６とを一体に有する。

このうち弾性附勢部１６は略長板状をなすもので、雄端子２０を導入していない状態（何らの負荷が作用していない状態）では、板ばね部１２の基部１４に対して傾斜し、かつその基端側（曲げ部１５の側）から先端側に向けて保持部１３とのクリアランスが縮小するよう、斜め上方に傾斜している。

弾性附勢部１６の表面、正確には保持部と対向する側の表面には、弾性附勢部１６の長手方向に伸びる突条部１７が設けられている。本実施形態では、図２及び図３に示すように、弾性附勢部１６の幅方向（図３でいえば上下方向）中央に突条部１７が設けられている。この突条部１７は、後述する雄端子２０の導入の間、雄端子２０と一定寸法の長手方向領域で当接可能な限りにおいて、その長手方向寸法や高さ寸法（弾性附勢部１６の板厚方向寸法）は特に問わないが、例えば弾性附勢部１６の先端側から少なくとも長手方向中央にまで至るよう、その長手方向寸法及び形成位置が設定されるのが好ましく、先端側から基端側にまで至るよう、その長手方向寸法及び形成位置が設定されるのがより好ましい。本実施形態では、突条部１７は、弾性附勢部１６の先端側から、曲げ部１５と弾性附勢部１６との境界を越えて伸びると共に、曲げ部１５と基部１４との境界を跨いだ位置まで伸びている（図１、図４）。また、突条部１７はその長手方向全域にわたって一定の高さ寸法を有する（言い換えると、弾性附勢部１６の上面から一定の高さで突出している）。

上記構成の板ばね部１２は、例えば金属製の帯状部材を図１に示す形態に曲げた後、プレス加工を施すことにより弾性附勢部１６と曲げ部１５、及び基部１４の一部を外側に突出させることにより形成され得る。もちろん、加工精度等に応じて、曲げ加工とプレス加工の順序を入れ替えても構わない。

雄端子２０は、例えば図示しないコネクタハウジングに取り付けられ、少なくとも先端側の領域（雌端子１０の収容部に導入される領域）は細長く直線状に伸びる形態を成している（図５を参照）。また、本実施形態では、雄端子２０は、その先端の下部にテーパ状の案内面２１を有している。

次に、上記構成の雌端子１０を用いた雄端子２０との嵌合態様の説明を通じて、本発明の利点を説明する。

図１に示す状態の雌端子１０の嵌合部１１に対して、雄端子２０を挿入する際、まず図５に示すように、雄端子２０の先端（図５でいえば右端）が弾性附勢部１６から突出した突条部１７に当接する。そして、当接後も引き続き雄端子２０を挿入し続けることで、弾性附勢部１６が徐々に下方に押込まれて保持部１３の下面と平行な姿勢に近づくと共に、雄端子２０が弾性附勢部１６から受ける弾性復元力としての附勢力が増大していく。

こうして、雄端子２０の挿入がある程度進行し、弾性附勢部１６の少なくとも一部が例えばたわみ変形により保持部１３の下面と略平行な姿勢になった時点で、雄端子２０と突条部１７の大部分（正確には、突条部１７のうち弾性附勢部１６に形成された部分の大部分）とがその長手方向の一定領域で当接する（図６）。このように、雄端子２０と突条部１７との当接形態が点状から線状（あるいは面状）に変化することにより、雄端子２０が弾性附勢部１６から受ける付勢力は非線形に上昇する。よって、板ばね部１２が１つの曲げ部１５のみを有するものであっても、雄端子２０の嵌合が完了した状態では、非常に大きな嵌合力を雄端子２０に付与することが可能となる。よって、当該形状の板ばね部１２を比較的安価に製作することができ、歩留まりの向上を図ることができる。もちろん、挿入途中までは雄端子２０と突条部１７とが点状に当接するため、スムーズな挿入感を得ることが可能となる。

また、図５に示すように、雄端子２０の先端が弾性附勢部１６とその長手方向中央側で最初に当接するような場合であっても、挿入が進行するのに伴い雄端子２０と突条部１７とが当接しながらその当接位置を突条部１７の先端側（図５でいえば右端側）に移行し得る。よって、当接し始めてからの押込み荷重（挿入抵抗）が途中で大幅に増加する事態を避けて、スムーズに雄端子２０を挿入していくことができる。また、このように雄端子２０を導入できるので、図示のように、弾性附勢部１６と保持部１３との最小クリアランスを小さくとることができ、その分挿入時の反力、すなわち嵌合力を増大させることが可能となる。

また、本実施形態では、弾性附勢部１６の長手方向に伸びる突条部１７を、弾性附勢部１６と曲げ部１５との境界を越え、さらに曲げ部１５と基部１４との境界を跨ぐ位置にまで延長した。これにより、応力が高まり易い曲げ部１５やその両端の弾性附勢部１６や基部１４との境界における剛性を効果的に高めることができる。よって、雄端子２０の挿入時、弾性復元力の反力として、雄端子２０から大きな押込み荷重を受けた際にも割れや折れ等を生じることなく、雄端子２０との間で所要の嵌合力を繰り返し発揮することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る嵌合接続型雌端子１０は上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意の形態を採り得ることはもちろんである。

突条部１７に関して、上記実施形態では、断面形状一定とした場合を例示したが、必ずしもこれには限定されない。突条部１７の高さ寸法についても同様に、長手方向にわたって一定の高さ寸法である場合には限定されない。また、上述した理由（雄端子２０と突条部１７との当接状態が点状から線状又は面状に変化）で荷重の非線形な上昇が生じていることが明確であれば、突条部１７が長手方向に連続していることも必須ではない。例えば図示は省略するが、複数の半球状の突起部を弾性附勢部１６の長手方向に沿って配置するなど、他の形態をとることも可能である。

１０ 嵌合接続型雌端子
１１ 嵌合部
１２ 板ばね部
１３ 保持部
１４ 基部
１５ 曲げ部
１６ 弾性附勢部
１７ 突条部
２０ 雄端子
２１ 案内面

Claims (2)

1. 雄端子との嵌合により、電気的接続を可能とする嵌合接続型雌端子において、
   帯状部材を曲げてなる板ばね部と、該板ばね部との間に前記雄端子を導入することで、前記雄端子を前記板ばね部との間で挟圧保持する保持部とを備え、
   前記板ばね部のうち、前記雄端子の導入に伴う弾性変形により前記雄端子を前記保持部に向けて附勢する弾性附勢部の表面に、前記板ばね部の長手方向に伸びる突条部が設けられていることを特徴とする嵌合接続型雌端子。
2. 前記板ばね部は、前記弾性附勢部と連続する曲げ部と、該曲げ部と連続する基部とを一体に有するもので、
   前記突条部は、前記弾性附勢部から前記曲げ部と前記基部との境界を跨ぐ位置にまで伸びている請求項１に記載の嵌合接続型雌端子。

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