JP2016201280A - 端子 - Google Patents

Abstract

【課題】端子挿入力及び接触抵抗の低減を図ることが可能な端子を提供する。
【解決手段】雌端子は、雄端子が挿入される箱形の電気接触部を有する。電気接触部には、雄端子と接触する接点部２０が形成される。接点部２０は、導電性を有する金属製の母材２３と、この母材２３の母材表面２４に設けられる内層２５と、内層２５の外側に設けられる最外層２６とを含んで構成される。最外層２６は、ＳｎからなるＳｎメッキ層２６ａとして形成される。母材表面２４には、内層２５及びＳｎメッキ層２６ａにおいても形状が追従する凹状の母材凹部３５が複数形成される。Ｓｎメッキ層２６ａには、母材凹部３５により生じる凹状のＳｎメッキ層凹部３８が複数形成される。このＳｎメッキ層凹部３８の内側には、タブ１５の摺動時に生じる酸化摩耗粉等の摺動時生成物Ｐを落とし込むための空間３９が形成される。Ｓｎメッキ層凹部３８には、返し部４０が形成される。
【選択図】図８

Description

本発明は、接点部の最外層がＳｎからなるＳｎメッキ層として形成される雌端子や雄端子に関する。

下記特許文献１には、自動車用コネクタを構成する雌端子金具（以下、単に端子と略記する）の材料に関する技術が開示される。図１１において、この開示技術における接点部１の母材２は、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。そして、母材２の上には、複合被覆層３が形成される。複合被覆層３は、この表面にスズ層４が露出した領域と、銅−スズ合金が露出した合金露出部５とが混在した状態に形成される。尚、図１１から分かるように、スズ層４が露出した領域は広い。スズ（Ｓｎ）は、他の金属と比較して非常に柔らかい点に特徴を有する。引用符号６は銅−スズ合金層である。

特開２０１４−６３６６２号公報

上記従来技術にあっては、雄・雌の端子同士の電気的な接続の際に、複合被覆層３の表面において摺動が生じ、この時、露出領域の広いスズ層４の掘り起こしやスズ同士の凝着が容易に起こることから、複合被覆層３の表面での摩擦抵抗が高くなり、そのため端子挿入力が上昇してしまうという問題点を有する。また、上記摺動時に生じる酸化摩耗粉等の摺動時生成物が接点間に入り込んだ場合、接触抵抗が上昇してしまうという問題点も有する。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、端子挿入力及び接触抵抗の低減を図ることが可能な端子を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明の端子は、相手端子との電気的な接続部分になる電気接触部を有し、該電気接触部には、前記相手端子と接触する接点部が形成され、該接点部は、導電性を有する金属製の母材と、該母材における前記相手端子に近い側の母材表面に設けられる内層と、該内層の外側に設けられる最外層とを含んで構成され、該最外層は、ＳｎからなるＳｎメッキ層として形成され、前記母材表面には、前記内層及び前記Ｓｎメッキ層においても形状が追従する凹状の母材凹部が複数形成され、該複数の母材凹部は、それぞれ前記相手端子の挿入方向に対し交差する方向にのびる溝形状に形成され、且つ、該溝形状の形成の後に前記母材表面を押圧して隣り合う溝同士の間の部分が押し潰されたような変形溝形状にも形成され、前記Ｓｎメッキ層には、前記母材凹部により生じる凹状のＳｎメッキ層凹部が複数形成され、該Ｓｎメッキ層凹部の内側には、前記相手端子の摺動時に生じる酸化摩耗粉等の摺動時生成物を落とし込むための空間が形成されることを特徴とする。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の端子において、前記Ｓｎメッキ層凹部には、前記変形溝形状により生じ、且つ、落とし込んだ前記摺動時生成物を飛び出さないように規制することが可能な返し部が形成されることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の端子において、前記複数の母材凹部は、前記内層及び前記Ｓｎメッキ層の形成前に凹凸加工を施して形成される、又は、前記内層及び前記Ｓｎメッキ層の形成後に前記内層及び前記Ｓｎメッキ層の上から凹凸加工を施して形成されることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、雄・雌の端子同士の電気的な接続の際に、Ｓｎメッキ層の表面に生じる酸化スズ被膜が相手端子の摺動により破壊され、そして、この破壊により露出したＳｎメッキ層と相手端子とが接触する。破壊された酸化スズ被膜や、Ｓｎメッキ層との擦れにより生じる酸化摩耗粉等の摺動時生成物は、複数のＳｎメッキ層凹部の内側に落ち込み、その結果、摺動時生成物が相手端子と接点部との間に入り込んでしまうことはない。

請求項１に記載された本発明によれば、例えば本発明の端子を雌端子、相手端子を雄端子とすると、雌端子の接点部の最外層がＳｎからなるＳｎメッキ層であり、また、Ｓｎメッキ層には母材表面の凹状の母材凹部によって凹状のＳｎメッキ層凹部が複数形成されることから、雄・雌の端子同士の電気的な接続の際に、雌端子のＳｎメッキ層における凸部分のみに雄端子を接触させることができる（別な言い方をすれば、Ｓｎメッキ層凹部以外の部分に雄端子を接触・摺動させることができる）。従って、本発明によれば、接触箇所が凸部分のみであることから、接触面積（摺動面積）が小さくなって端子挿入力の低減を図ることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、上記の如く、凹状のＳｎメッキ層凹部が複数形成されることから、雄・雌の端子同士の電気的な接続の際の摺動時に生じる酸化摩耗粉等の摺動時生成物を接点間に入り込ませずにＳｎメッキ層凹部の内側に落とし込むことができる。従って、本発明によれば、接点部では常に新しいＳｎメッキにて電気的な接続を行うことができ、結果、接触抵抗の低減を図ることができるという効果や、電気接続信頼性の向上を図ることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、雄端子の挿入方向に対し交差する方向にのびる溝形状に母材凹部が形成され、さらには、隣り合う溝同士の間の部分が押し潰されたような変形溝形状にも母材凹部が形成されることから、このような母材凹部の形状に追従するＳｎメッキ層凹部に落とし込まれた酸化摩耗粉等の摺動時生成物は外に出難くなる。従って、本発明によれば、接触抵抗の低減や電気接続信頼性の向上に寄与することができるという効果を奏する。

請求項２に記載された本発明によれば、請求項１の効果に加え次のような効果を更に奏する。すなわち、返し部の形成により、Ｓｎメッキ層凹部に落とし込んだ摺動時生成物の飛び出しを規制することができるという効果を奏する。

請求項３に記載された本発明によれば、請求項１又は２の効果に加え次のような効果を更に奏する。すなわち、内層及びＳｎメッキ層の形成前、形成後のいずれであっても凹凸加工を施すことにより母材凹部を形成することができるという効果を奏する。

本発明の端子に係り、雄・雌の端子同士の電気的な接続の途中状態を示す斜視図（断面図を含む）である。 図１の要部拡大斜視図（断面図を含む）である。 図２の雌端子を示す斜視図（断面図を含む）である。 図３の矢印Ａの方向から見た斜視図（断面図を含む）である。 図４の接点部の拡大斜視図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図（円内は拡大図）である。 図６の母材凹部の形成工程を示す図であり、（ａ）は第一工程の状態を示す模式図、（ｂ）は第二工程の状態を示す模式図、（ｃ）は第二工程後の母材の状態を示す模式図である。 図６の接点部における電気的な接続の途中状態を示す断面図である。 母材表面及び母材裏面に母材凹部を形成した状態を示す断面図である。 返し部の変形例を示す断面図である。 従来例の接点部を示す図であり、（ａ）は表面の拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。

雌端子は、雄端子が挿入される箱形の電気接触部を有する。電気接触部には、雄端子に接触する接点部が形成される。接点部は、導電性を有する金属製の母材と、内層及び最外層とを含んで構成される。内層は、少なくとも雄端子に近い側の母材表面に形成される。最外層は、ＳｎからなるＳｎメッキ層として内層の外側に形成される。

母材表面には、凹状の母材凹部が複数形成される。この複数の母材凹部は、それぞれ雄端子の挿入方向に対し交差する方向にのびる溝形状に形成される。また、溝形状に形成された後に、母材表面を押圧して隣り合う溝同士の間の部分が押し潰されたような変形溝形状にも形成される。このような母材凹部は、内層及びＳｎメッキ層においても形状が追従する形状に形成される。

Ｓｎメッキ層には、母材凹部の形成により生じる凹状のＳｎメッキ層凹部が複数形成される。このＳｎメッキ層凹部は、内側が空間として使用される。具体的には、雄端子の摺動時に生じる酸化摩耗粉等の摺動時生成物を落とし込むための空間として使用される。Ｓｎメッキ層凹部には、母材凹部の変形溝形状により生じ、且つ、落とし込んだ摺動時生成物を飛び出さないように規制するための返し部が形成される。

尚、母材凹部の形成に係り、Ｓｎメッキ層等の先メッキ及び後メッキのいずれを採用してもよいものとする。

以下、図面を参照しながら実施例を説明する。図１は本発明の端子に係り、雄・雌の端子同士の電気的な接続の途中状態を示す斜視図である。また、図２は図１の要部拡大斜視図、図３は図２の雌端子を示す斜視図、図４は図３の矢印Ａの方向から見た斜視図、図５は図４の接点部の拡大斜視図、図６は図５のＤ−Ｄ線断面図、図７は図６の母材凹部の形成工程を示す図、図８は図６の接点部における電気的な接続の途中状態を示す断面図、図９は母材表面及び母材裏面に母材凹部を形成した状態を示す断面図、図１０は返し部の変形例を示す断面図である。

＜雄端子１１と雌端子１２とについて＞
図１及び図２において、例えば自動車内でワイヤハーネス同士を電気的に接続する際には、コネクタが用いられる（自動車用に限らず民生用のワイヤハーネスでもコネクタが用いられる）。一方のワイヤハーネスのコネクタには、雄端子１１と、この雄端子１１を収容するためのコネクタハウジングとが設けられる。他方のワイヤハーネスのコネクタには、雌端子１２と、この雌端子１２を収容するためのコネクタハウジングとが設けられる。これらコネクタ同士を嵌合させると、雄端子１１と雌端子１２とが接触して電気的な接続が完了する。

＜雄端子１１について＞
雄端子１１は、導電性を有する金属板をプレス加工することにより図示形状に形成される（形状は一例であるものとする）。尚、上記金属板としては、本実施例において、銅（Ｃｕ）製の板が採用される。雄端子１１は、雄形電気接触部１３と、電線接続部１４とを有する。雄形電気接触部１３には、細長いタブ１５が形成される。タブ１５は、雌端子１２に挿入されて電気的に接触する部分として形成される。

＜雌端子１２について＞
雌端子１２は、雄端子１１と同じ導電性を有する金属板をプレス加工することにより図示形状に形成される（形状は一例であるものとする）。雌端子１２は、雌形電気接触部１６と、電線接続部１７とを有する。雌形電気接触部１６は、矩形の箱形状（筒形状）に形成される。また、雌形電気接触部１６は、雄端子１１のタブ１５の挿入を許容する形状に形成される。

図２ないし図４において、雌形電気接触部１６には、タブ１５に接触する二種類の接点部が形成される。具体的には、可動接点部１８と、固定接点部１９、２０とが形成される。可動接点部１８は、弾性接触片２１（バネ片）に配置形成される。一方、固定接点部１９、２０は、弾性接触片２１に対して対向する位置に配置形成される。固定接点部１９、２０は、雌形電気接触部１６の上壁２２の内面側に配置形成される。

可動接点部１８と、固定接点部１９、２０との二種類の接点部のうち、本実施例においては固定接点部２０を代表例に挙げて以下に説明をする。

＜固定接点部２０について＞
図２ないし図４において、固定接点部２０は、他の可動接点部１８及び固定接点部１９と比べてタブ１５に対する接触のタイミングが最後になる位置に配置形成される。また、固定接点部２０は、他の可動接点部１８及び固定接点部１９と比べてタブ１５に対する接触の長さ（範囲）が長くなる部分に形成される。別な言い方をすれば、固定接点部２０は、タブ１５が長く摺動する部分に形成される。

＜固定接点部２０の構成及び構造について＞
図５及び図６において、固定接点部２０は、特許請求の範囲に記載された接点部に該当する部分であって、母材２３と、この母材２３におけるタブ１５（図２及び図８参照）に近い側の母材表面２４に設けられる内層２５と、内層２５の外側に設けられる最外層２６とを含んで構成される。尚、内層２５及び最外層２６に関し、固定接点部２０に該当する部分や母材表面２４に限定されないものとする。すなわち、図９に示すように、母材裏面Ｒにも同じく付加してもよいものとする。母材裏面Ｒにも内層２５及び最外層２６の構成があれば、例えば母材２３を折り返すような加工をしても方向性を気にせずに接点部の形成が可能になるという利点を有する。この他、上記金属板の表裏面全体を対象にしてもよいものとする。

母材２３は、上記金属板そのものであって、銅（Ｃｕ）が採用される（銅合金であってもよいものとする）。母材２３は、この厚みや幅、長さ等が適宜設定される。母材表面２４（及び母材裏面Ｒ）には、凹状の母材凹部３５が複数形成される（多数形成される）。母材凹部３５は、全て同じ形状に形成される。母材凹部３５は、タブ１５（図２及び図８参照）の挿入方向に対し交差する方向にのびる溝形状に形成される（本実施例においては、上記挿入方向に対し直交する方向にのびる溝形状に形成される）。尚、母材凹部３５は単なる溝形状でなく、以下で説明する変形溝形状に形成される。母材凹部３５は、第一工程と第二工程とを経て形成される。

図７（ａ）において、母材凹部３５の形成に係る第一工程では、押圧装置３７を用いて母材表面２４に凹状の変形前母材凹部３５ａが複数形成される。この変形前母材凹部３５ａは、母材表面２４に対し垂直方向に凹むような形状に形成される。垂直方向に凹む形状は、上記挿入方向に対し直交する方向にのびて、結果、溝形状に形成される。変形前母材凹部３５ａが溝形状に形成されると、この時、隣り合う溝同士の間の部分（以下、変形前溝間部３６ａと呼ぶ）は、図示の如く断面矩形状に形成される。

図７（ｂ）において、変形前母材凹部３５ａの形成後、第二工程では、押圧装置３７′を用いて母材表面２４が押圧される。この押圧により、変形前溝間部３６ａが図７（ｃ）に示すような溝間部３６に形成される（変形前溝間部３６ａを押し潰して断面形状が逆台形形状になるような部分に形成される）。溝間部３６の断面形状から分かるように、母材凹部３５は変形した溝形状、すなわち変形溝形状に形成される。押圧装置３７′は、押圧本体部３７′ａと、この押圧本体部３７′ａから突出して変形前母材凹部３５ａに差し込まれる挿入凸部３７′ｂと、挿入凸部３７′ｂの基端部に形成されるＲ形成部３７′ｃとを有する。このような構成の押圧装置３７′は、変形前溝間部３６ａを押し潰して断面形状が逆台形形状になる溝間部３６の形成に伴い、曲面部３６ｂが生じ易くなるように構成される。

本実施例の母材凹部３５は、内層２５及び最外層２６の形成前に上記第一工程と第二工程のような凹凸加工を施して形成される。尚、これに限らず、内層２５及び最外層２６の形成の後に凹凸加工を施すようにしてもよいものとする。この他、母材凹部３５の形成に関し、上記押圧装置３７、３７′の採用に限らないものとする。

図６に戻り、内層２５は、本実施例において、二つの層から構成される。具体的には、母材表面２４（及び母材裏面Ｒ）の全面に設けられるバリア層２８と、このバリア層２８の上に全面となるように設けられる銅−スズ合金層２９とを備えて構成される。バリア層２８は、拡散防止のための部分としてメッキ（例えばＮｉ等のメッキ）により形成される。銅−スズ合金層２９は、ＣｕＳｎによるメッキ部分として形成される。バリア層２８及び銅−スズ合金層２９は、それぞれ均一な厚みになるように形成される。

最外層２６は、最も外側の層（別な言い方をすれば表層）に該当するものであって、ＳｎからなるＳｎメッキ層２６ａとして形成される。Ｓｎメッキ層２６ａは、内層２５における銅−スズ合金層２９が露出しないように、すなわち銅−スズ合金層２９の全面を覆うように形成される。Ｓｎメッキ層２６ａは、均一な厚みになるように形成される。

引用符号３８は、Ｓｎメッキ層凹部を示す。このＳｎメッキ層凹部３８は、母材表面２４（及び母材裏面Ｒ）の母材凹部３５により生じる部分であって、凹状に（変形溝形状に）形成される。Ｓｎメッキ層凹部３８は、内層２５及び最外層２６（Ｓｎメッキ層２６ａ）が母材凹部３５の形状に追従するような状態で形成される。Ｓｎメッキ層凹部３８の内側には、空間３９が形成される。空間３９は、タブ１５（図２及び図８参照）が挿入された時に、すなわち摺動時に酸化摩耗粉等の摺動時生成物Ｐが生じると、これを落とし込むことができるような部分として形成される。

尚、空間３９は、落とし込む摺動時生成物Ｐの体積よりも大きな容積を有することが好ましいものとする。Ｓｎメッキ層凹部３８は、母材凹部３５の形状からも分かるように、摺動時生成物Ｐが出難い形状に形成される。すなわち、返し部４０により出難い形状に形成される（摺動時生成物Ｐの図８中の矢印のような動きが規制される。摺動時生成物Ｐは、Ｓｎメッキ層凹部３８からの飛び出しが規制される）。返し部４０は、図１０ａに示す如く変形前溝間部３６ａを押し潰した時に生じる座屈変形部分に応じて形成される。返し部４０は、Ｓｎメッキ層凹部３８の溝幅を狭めるような形状に形成される（図１０（ｂ）や（ｃ）のような形状であってもよいものとする）。

Ｓｎメッキ層凹部３８の形成に関し、空間３９が確実に生じるようなメッキ方法が採用される。具体的なメッキ方法としては、例えば公知の電気メッキが挙げられる（メッキが溜まらない方法であれば特に限定されないものとする）。

＜タブ１５の摺動時における固定接点部２０の作用及び効果＞
図８において、タブ１５が挿入されると、このタブ１５は固定接点部２０に対し摺動する。この時、Ｓｎメッキ層２６ａの表面に生じる酸化スズ被膜Ｍ（図６参照）がタブ１５により破壊され、そして、この破壊により露出したＳｎメッキ層２６ａとタブ１５とが接触する。破壊された酸化スズ被膜Ｍや、Ｓｎメッキ層２６ａとの擦れにより生じる酸化摩耗粉等の摺動時生成物Ｐは、複数のＳｎメッキ層凹部３８の内側の空間３９に落ち込み、そのためタブ１５と固定接点部２０との間に摺動時生成物Ｐが入り込んでしまうことはない（尚、摺動時生成物Ｐは微小であるため、本実施例では便宜上大きな粒形状で図示するものとする）。

従って、固定接点部２０では常に新しいＳｎメッキにて電気的な接続を行うことができ、結果、接触抵抗の低減を図ることができるという効果や、電気接続信頼性の向上を図ることができるという効果を奏する。

この他、タブ１５が挿入されると、Ｓｎメッキ層２６ａにおける凸部分（Ｓｎメッキ層凹部３８以外の部分）のみにタブ１５が接触することから、Ｓｎメッキ層凹部３８が存在しない場合と比べて、端子挿入力の低減を図ることができるという効果を奏する。

以上、本実施例においては、雌端子１２の固定接点部２０を代表例に挙げて説明してきたが、特許請求の範囲に記載された接点部は、固定接点部１９や可動接点部１８でもよく、また、雌端子１２の固定接点部１９、２０や可動接点部１８と摺動する雄端子１１のタブ１５であってもよい。これにより本実施例においては、本発明の端子を雌端子、相手端子を雄端子として説明してきたが、逆に、本発明の端子を雄端子、相手端子を雌端子としてもよい。

この他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

１１…雄端子、 １２…雌端子、 １３…雄形電気接触部、 １４…線接続部、 １５…タブ、 １６…雌形電気接触部（電気接触部）、 １７…電線接続部、 １８…可動接点部（接点部）、 １９、２０…固定接点部（接点部）、 ２１…弾性接触片、 ２２…上壁、 ２３…母材、 ２４…母材表面、 ２５…内層、 ２６…最外層、 ２６ａ…Ｓｎメッキ層、 ３５…母材凹部、 ３５ａ…変形前母材凹部、 ３６…溝間部（隣り合う溝同士の間の部分）、 ３６ａ…変形前溝間部、 ３６ｂ…曲面部、 ３７、３７′…押圧装置、 ３７′ａ…押圧本体部、 ３７′ｂ…挿入凸部、 ３７′ｃ…Ｒ形成部、 ３８…Ｓｎメッキ層凹部、 ３９…空間、 ４０…返し部、 Ｍ…酸化スズ被膜、 Ｐ…摺動時生成物、 Ｒ…母材裏面

Claims (3)

1. 相手端子との電気的な接続部分になる電気接触部を有し、
   該電気接触部には、前記相手端子と接触する接点部が形成され、
   該接点部は、導電性を有する金属製の母材と、該母材における前記相手端子に近い側の母材表面に設けられる内層と、該内層の外側に設けられる最外層とを含んで構成され、
   該最外層は、ＳｎからなるＳｎメッキ層として形成され、
   前記母材表面には、前記内層及び前記Ｓｎメッキ層においても形状が追従する凹状の母材凹部が複数形成され、
   該複数の母材凹部は、それぞれ前記相手端子の挿入方向に対し交差する方向にのびる溝形状に形成され、且つ、該溝形状の形成の後に前記母材表面を押圧して隣り合う溝同士の間の部分が押し潰されたような変形溝形状にも形成され、
   前記Ｓｎメッキ層には、前記母材凹部により生じる凹状のＳｎメッキ層凹部が複数形成され、
   該Ｓｎメッキ層凹部の内側には、前記相手端子の摺動時に生じる酸化摩耗粉等の摺動時生成物を落とし込むための空間が形成される
   ことを特徴とする端子。
2. 請求項１に記載の端子において、
   前記Ｓｎメッキ層凹部には、前記変形溝形状により生じ、且つ、落とし込んだ前記摺動時生成物を飛び出さないように規制することが可能な返し部が形成される
   ことを特徴とする端子。
3. 請求項１又は２に記載の端子において、
   前記複数の母材凹部は、前記内層及び前記Ｓｎメッキ層の形成前に凹凸加工を施して形成される、又は、前記内層及び前記Ｓｎメッキ層の形成後に前記内層及び前記Ｓｎメッキ層の上から凹凸加工を施して形成される
   ことを特徴とする端子。

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