JP2018022644A - 端子接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】接触片の数を増加させた場合であっても接触不良が発生しにくい端子接続構造を提供する。【解決手段】ピン形状のオス端子２と、筒状の基部３１と、基部３１から軸方向に延出されている複数の接触片３２ａを有し複数の接触片３２ａが筒状に配置されており、オス端子２が挿入される端子挿入部３２と、を有するメス端子３と、端子挿入部３２の周囲に軸方向に離間して設けられており、オス端子２が端子挿入部３２に挿入された状態において、接触片３２ａを径方向内方に付勢しオス端子２外壁に押し付ける複数のばね部４と、を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、端子接続構造に関する。

従来の端子接続構造として、ピン形状のオス端子と、筒状のメス端子とを有し、オス端子がメス端子に挿入され両端子が電気的に接続される端子接続構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の端子接続構造では、メス端子が、筒状に配置された複数の接触片を有し、複数の接触片がオス端子と接触するように構成されている。

特許文献１の端子接続構造では、接触片の弾性のみで接触片をオス端子に押し付ける構成となっているため、オス端子とメス端子間の押圧が十分に得られないおそれがあり、また、何らかの理由により接触片に力がかかった際に、接触片に変形が発生し易いという課題がある。

そこで、メス端子の端子挿入部の周囲にばね部材を設け、当該ばね部材により接触片を径方向内方に付勢することで、接触片をオス端子に押し付けることが行われている。

特開２０１５−１２５８６１号公報

ところで、ばね部材による押圧力（付勢力）が大きいと、メス端子にオス端子を挿入する際、あるいはメス端子からオス端子を抜去する際に両端子に摩耗が発生しやすくなる。他方、ばね部材による押圧力（付勢力）が小さいと、接触片をオス端子に押し付ける力が低下し、端子の接続部分における抵抗が増加してしまい、損失の増加や発熱量の増加の原因となる。

そこで、本発明者らは、接触片の数を増加させることを考えた。各接触片とオス端子との接続部分は互いに並列の関係となるため、接触片の数を増やすことで、各接続部分における抵抗をある程度大きくしても、オス端子とメス端子との接続部分全体での抵抗を抑えることが可能であり、各接触片に付与する押圧力（付勢力）を小さくできる。つまり、接触片の数を増やすことで、端子の摩耗を抑制しつつも、オス端子とメス端子との接続部分全体での抵抗を抑え、接続部分での損失や発熱を抑制することが可能になる。なお、接触片の数が少ない場合には、接続部分における抵抗を小さくするために各接触片に付与する押圧力（付勢力）を大きくする必要が生じ、端子が摩耗しやすくなってしまう。

しかしながら、接触片の数を増加させると、ばね部材の製造公差等の影響により、ばね部材で全ての接触片に均等に付勢力を加えられなくなるおそれがあった。つまり、従来の端子接続構造では、接触片の数が多いほど、ばね部材により付勢されない接触片や、付勢力が著しく低い接触片が生じ易くなり、接触不良が発生し易くなるという課題があった。

そこで、本発明は、接触片の数を増加させた場合であっても接触不良が発生しにくい端子接続構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、ピン形状のオス端子と、筒状の基部と、前記基部から軸方向に延出されている複数の接触片を有し前記複数の接触片が筒状に配置されており、前記オス端子が挿入される端子挿入部と、を有するメス端子と、前記端子挿入部の周囲に軸方向に離間して設けられており、前記オス端子が前記端子挿入部に挿入された状態において、前記接触片を径方向内方に付勢し前記オス端子の外壁に押し付ける複数のばね部と、を備えた、端子接続構造を提供する。

本発明によれば、接触片の数を増加させた場合であっても接触不良が発生しにくい端子接続構造を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る端子接続構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 （ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る端子接続構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。また、図２（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図１及び図２に示すように、端子接続構造１は、オス端子２と、メス端子３と、複数のばね部４と、を備えている。端子接続構造１は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車においてモータとインバータ間を接続する電路に設けられるコネクタに適用されるものである。

（オス端子２の説明）
オス端子２は、ピン形状の端子部２１と、端子部２１の基端部に一体に設けられている基部２２と、を有している。端子部２１は、略円柱状に形成されており、メス端子３への挿入を容易とするために、その先端部が丸みを帯びた形状に形成されている。基部２２は、端子部２１よりも外径が大きい円柱状に形成されている。基部２２は、オス端子２をメス端子３に挿入した際にメス端子３の先端に干渉してオス端子２の過挿入を抑制する役割を果たす。

オス端子２は、銅やアルミニウム等の電気良導体からなる。図示していないが、基部２２の端子部２１と反対側には、板状のバスバ端子部や、電線の導体を加締め固定するかしめ部等が一体に形成されていてもよい。

また、ここでは端子部２１の外径を略一定としたが、メス端子３への挿入を容易とすべく、端子部２１の外壁を先端側から基端側にかけて徐々に拡径されるテーパ状に形成してもよい。

（メス端子３の説明）
メス端子３は、円筒状の基部３１と、基部３１から軸方向に延出されている複数の接触片３２ａを有し複数の接触片３２ａが円筒状に配置されている端子挿入部３２と、を一体に有している。

ここでは、端子挿入部３２が、軸方向に垂直な断面形状が円弧状の６つの接触片３２ａを有する場合を示しているが、接触片３２ａの形状や数はこれに限定されない。なお、詳細は後述するが、端子接続構造１では、接触片３２ａの数に応じて、ばね部４の数を決定することになる。

隣り合う接触片３２ａの間には、軸方向に沿った隙間３２ｂが形成されている。以下、端子挿入部３２における複数（ここでは６つ）の接触片３２ａに囲まれた空間を、中空部３２ｃと呼称する。各接触片３２ａは略同じ形状に形成され、周方向に等間隔に配置されている。

端子挿入部３２の内径は、オス端子２の端子部２１の外径よりも若干小さく設定されている。端子挿入部３２の中空部３２ｃにオス端子２の端子部２１を挿入すると、端子部２１が端子挿入部３２（接触片３２ａ）の内壁に接触して電気的に接続されると共に、接触片３２ａが径方向外方に開こうとする。この径方向外方に開こうとする接触片３２ａを径方向内方へと押し返し、接触片３２ａをオス端子２（端子部２１）の外壁に押し付けるのが、後述する複数のばね部４である。

ここでは、基部３１の端子挿入部３２と反対側に、基部３１から軸方向に延出されるように、軸方向と垂直な断面形状が円弧状の円弧部３３を一体に形成している。ただし、これに限らず、基部３１の端子挿入部３２と反対側には、板状のバスバ端子部や、電線の導体を加締め固定するかしめ部が一体に形成されていてもよい。メス端子３は、オス端子２と同様に、銅やアルミニウム等の電気良導体からなる。

ここでは、端子挿入部３２の内径を略一定としたが、オス端子２をメス端子３内に挿入し易くするために、端子挿入部３２の内壁を先端側（オス端子２の挿入側）から基端側にかけて徐々に縮径されるテーパ状に形成してもよい。この場合、オス端子２の外径は、端子挿入部３２の先端における外径より小さく、端子挿入部３２の基端（基部３１側の端）における外径よりも大きくするとよい。

（ばね部４の説明）
本実施の形態に係る端子接続構造１は、メス端子３の端子挿入部３２の周囲に軸方向に離間して設けられており、オス端子２が端子挿入部３２に挿入された状態において、接触片３２ａを径方向内方に付勢しオス端子２（端子部２１）の外壁に押し付ける複数のばね部４を備えている。

複数のばね部４を備えることにより、ばね部４を１つのみ備える場合と比較して、ばね部４により付勢されない接触片３２ａや、付勢力が著しく低い接触片３２ａが生じにくくなり、接触不良が発生しにくくなる。

本実施の形態では、端子挿入部３２の軸方向（接触片３２ａの延出方向）に離間して２つのばね部４を備えている。以下、最もオス端子２の挿入側（先端側）に配置されたばね部４を第１ばね部４ａと呼称し、第１ばね部４ａの基端側（基部３１側）に配置されたばね部４を第２ばね部４ｂと呼称する。

端子接続構造１では、複数の接触片３２ａのうち少なくとも１つは、オス端子２が端子挿入部３２に挿入された状態において、最もオス端子２の挿入側に配置された第１ばね部４ａにより付勢力が加えられておらず、かつ、第１ばね部４ａ以外のばね部４（ここでは第２ばね部４ｂ）により付勢力が加えられている。なお、ここでいう付勢力とは、接触片３２ａを径方向内方（オス端子２側）に付勢して接触片３２ａをオス端子２の外壁に押し付ける力である。

第１ばね部４ａで付勢されない接触片３２ａを有することで、オス端子２を端子挿入部３２に挿入し易くなり、また、第１ばね部４ａで全ての接触片３２ａに付勢した場合と比較して、端子２，３の摩耗を抑制することも可能になる。

また、複数のばね部４ａ，４ｂのそれぞれは、オス端子２が端子挿入部３２に挿入された状態において、２つまたは３つの接触片３２ａに付勢力を加えるようにされる。これは、１つのばね部４で４つ以上の接触片３２ａに付勢力を加える場合、ばね部４に用いるばね部材５の製造公差により付勢力が加えられない接触片３２ａが発生し易くなり、接触不良の原因となるおそれがあるためである。

本実施の形態では、端子挿入部３２が６つの接触片３２ａを有しているため、第１ばね部４ａにて３つの接触片３２ａに付勢力を加えるようにし、第２ばね部４ｂにて残りの３つの接触片３２ａに付勢力を加えるようにした。なお、これに限らず、２つの接触片３２ａに付勢力を加える３つのばね部４を備えるようにしてもよい。

このように、ばね部４の数は、接触片３２ａの数に応じて、各ばね部４で押圧する接触片３２ａの数が２つまたは３つとなるように適宜設定される。例えば、接触片３２ａの数が４つの場合は、２つの接触片３２ａを押圧する２つのばね部４を備えればよい。また、接触片３２ａの数が９つの場合は、３つの接触片３２ａを押圧する３つのばね部４を備えればよい。接触片３２ａの数が３つ以下である場合には、１つのばね部４で足りることから、本発明は、メス端子３の端子挿入部３２が４つ以上の接触片３２ａを有する場合に特に有効であるといえる。

また、本実施の形態では、接触片３２ａの接触不良を抑制するために、複数のばね部４により、全ての接触片３２ａに付勢力が加えられている。つまり、全ての接触片３２ａは、いずれかのばね部４により付勢力が加えられるようにされる。

また、本実施の形態では、周方向に隣り合う接触片３２ａは、異なるばね部４ａ，４ｂにより付勢力が加えられるようにした。本実施の形態では、第１ばね部４ａにより付勢力が加えられる接触片３２ａと、第２ばね部４ｂにより付勢力が加えられる接触片３２ａとが、周方向に交互に配置されている。これにより、オス端子２を端子挿入部３２により挿入し易くなり、端子２，３の摩耗をより抑制可能になる。

（ばね部材５の説明）
本実施の形態では、複数のばね部４が、それぞれ別個のばね部材５で構成されている。ただし、複数のばね部４が、一体のばね部材により構成されていてもよい。つまり、各ばね部４を構成するばね部材５が連結されていてもよい。

ばね部４を構成するばね部材５は、円筒状の筒状体５１と、筒状体５１にその軸方向に沿うように形成されており、筒状体５１を径方向に貫通するスリット５２と、を有し、軸方向に垂直な断面形状が略Ｃ字状に形成されている。

筒状体５１には、筒状体５１の内周面から内方に突出する接点部５３が一体に形成されている。本実施の形態では、この接点部５３が、接触片３２ａの外壁に接触し接触片３２ａに付勢力を加えることになる。接点部５３を有することにより、他の接触片３２ａに干渉せずに特定の接触片３２ａのみに付勢力を加えることが可能になる。接点部５３は、例えば、筒状体５１にディンプル加工を施すことにより形成することができる。

本実施の形態では、両ばね部４ａ，４ｂで押圧する接触片３２ａの数が３つであるから、両ばね部４ａ，４ｂを構成するばね部材５としては、筒状体５１に３つの接点部５３が形成されたものが用いられることになる。

接点部５３は、周方向に等間隔に設けられていることが望ましい。また、各接点部５３の形状（筒状体５１の内周面からの突出長や、接触片３２ａの外壁に接触する接触面積など）は、略同一とされることが望ましい。これにより、接点部５３による各接触片３２ａへの付勢力のばらつきを抑制することができる。

各接点部５３は、例えば短円柱状に形成される。繰り返し振動が加えられた場合等に端子挿入部３２（接触片３２ａの外壁）の摩耗を抑制するために、接点部５３の先端におけるエッジ部分は、丸みを帯びた形状とされることがより望ましい。

また、ばね部材５は、筒状体５１から内方に突出していると共に、隣り合う接触片３２ａ間の隙間３２ｂに延出されており、接触片３２ａとの干渉によりばね部材５の回転を抑制する回転抑制突起５４を有している。

回転抑制突起５４によりばね部材５の回転を抑制することで、スリット５２を挟んで対向する筒状体５２の周方向の端部でかつ内周側のエッジ部分による端子挿入部３２（接触片３２ａの外壁）の摩耗を抑制可能になる。なお、何らかの理由で回転抑制突起５４を形成できない場合には、筒状体５２の周方向の端部でかつ内周側のエッジ部分に丸め加工や面取り加工を施すことで、端子挿入部３２（接触片３２ａの外壁）の摩耗を抑制するとよい。

本実施の形態では、筒状体５２の周方向の両端部から、径方向内方に突出するように回転抑制突起５４を形成している。なお、突起と溝（ここでは隙間３２ｂ）の関係を反対とし、端子挿入部３２（接触片３２ａ）に外方に突出する突起を形成し、その突起をばね部材５に形成された溝やスリット５２の周縁に係止することで、ばね部材５の回転を抑制してもよい。ただし、この場合メス端子３の形状が複雑となるため、ばね部材５に回転抑制突起５４を形成することがより望ましいといえる。

また、本実施の形態では、回転抑制突起５４は、接触片３２ａの周方向の端面（隙間３２ｂ側の面）に形成されている凹状の係止溝３２ｄに係止されている。これにより、振動が繰り返し加わった場合であっても、ばね部材５の軸方向への移動を規制し、ばね部材５の脱落や、ばね部材５の移動による端子挿入部３２（接触片３２ａの外壁）の摩耗を抑制可能になる。また、回転抑制突起５４を係止溝３２ｄに係止する構成とすることで、ばね部材５の取り付け位置が明確となり、ばね部材５を誤った位置あるいは誤った角度で取り付けてしまうことを抑制可能になる。

本実施の形態では、第１ばね部４ａを構成するばね部材５と、第２ばね部４ｂを構成するばね部材５が同じ形状となっている。これにより、部品の共通化を図ることが可能となり、コスト低減に寄与する。各ばね部４で共通のばね部材５を使用できるように、接触片３２ａの数は、２の倍数または３の倍数とされることがより望ましい。なお、何らかの理由で接触片３２ａの数が決まっており、接触片３２ａの数を２の倍数または３の倍数とすることができない場合には、複数のばね部４を構成するばね部材５が異なる形状であってもよい。この場合、接点部５３の数が３つのばね部材５と、接点部５３の数が２つのばね部材を組み合わせて、複数のばね部４を構成するとよい。

ここでは、ばね部材５としてステンレスからなるものを用いたが、ばね部材５の材質はこれに限定されない。端子接続構造１では、オス端子２とメス端子３とがばね部材５を介さずに直接接触されるため、ばね部材５としては、導電性が低い（あるいは導電性がない）部材を用いることも可能である。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る端子接続構造１では、メス端子３の端子挿入部３２の周囲に軸方向に離間して設けられており、オス端子２が端子挿入部３２に挿入された状態において、接触片３２ａを径方向内方に付勢しオス端子２の外壁に押し付ける複数のばね部４を備えている。

接触片３２ａを付勢するばね部４を複数備えることで、ばね部４を１つのみ備える場合と比較して、ばね部４により付勢されない接触片３２ａや、付勢力が著しく低い接触片３２ａが生じにくくなり、接触不良が発生しにくくなる。つまり、本実施の形態によれば、接触片３２ａの数を増加させた場合（特に４つ以上とした場合）であっても接触不良が発生しにくい端子接続構造１を実現できる。

上述のように、接触片３２ａの数を増やすことで、各接触片３２ａをオス端子２に押し付ける力を小さくして端子２，３の摩耗を抑制しつつも、オス端子２とメス端子３との接続部分全体での抵抗を抑え、接続部分での損失や発熱を抑制することが可能である。本発明は、例えばハイブリッド車や電気自動車においてモータとインバータ間を接続する電路に設けられるコネクタに適用される場合など、端子２，３の接続部分での発熱量が大きくなる大電流用途において、特に有効である。

端子接続構造１は、例えば、オス端子２を収容するオス側ハウジングと、メス端子３を収容するメス側ハウジングとを備え、オス側ハウジングとメス側ハウジングとを嵌合した際にオス端子２がメス端子３に挿入され電気的に接続されるように構成することで、コネクタとして用いることができる。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］ピン形状のオス端子（２）と、筒状の基部（３１）と、前記基部（３１）から軸方向に延出されている複数の接触片（３２ａ）を有し前記複数の接触片（３２ａ）が筒状に配置されており、前記オス端子（２）が挿入される端子挿入部（３２）と、を有するメス端子（３）と、前記端子挿入部（３２）の周囲に軸方向に離間して設けられており、前記オス端子（２）が前記端子挿入部（３２）に挿入された状態において、前記接触片（３２ａ）を径方向内方に付勢し前記オス端子（２）外壁に押し付ける複数のばね部（４）と、を備えた、端子接続構造（１）。

［２］前記複数の接触片（３２ａ）のうち少なくとも１つは、前記オス端子（２）が前記端子挿入部（３２）に挿入された状態において、最も前記オス端子（２）の挿入側に配置された前記ばね部（４）である第１ばね部（４ａ）により付勢力が加えられておらず、かつ、前記第１ばね部（４ａ）以外の前記ばね部（４）により付勢力が加えられている、［１］に記載の端子接続構造（１）。

［３］前記メス端子（３）の前記端子挿入部（３２）は、４つ以上の前記接触片（３２ａ）を有し、前記複数のばね部（４）のそれぞれは、前記オス端子（２）が前記端子挿入部（３２）に挿入された状態において、２つまたは３つの前記接触片（３２ａ）に付勢力を加えている、［１］または［２］に記載の端子接続構造（１）。

［４］周方向に隣り合う前記接触片（３２ａ）は、異なる前記ばね部（４）により付勢力が加えられている、［１］乃至［３］の何れか１項に記載の端子接続構造（１）。

［５］前記ばね部（４）は、筒状体（５１）と、前記筒状体（５１）にその軸方向に沿うように形成されており、前記筒状体（５１）を径方向に貫通するスリット（５２）と、前記筒状体（５１）の内周面から内方に突出し、前記接触片（３２ａ）に付勢力を加える接点部（５３）と、を有するばね部材（５）を備える、［１］乃至［４］の何れか１項に記載の端子接続構造（１）。

［６］前記ばね部材（５）は、前記筒状体（５１）から内方に突出していると共に、隣り合う前記接触片（３２ａ）間の隙間（３２ｂ）に延出されており、前記接触片（３２ａ）との干渉により前記ばね部材（５）の回転を抑制する回転抑制突起（５４）を有する、［５］に記載の端子接続構造（１）。

［７］前記回転抑制突起（５４）は、前記接触片（３２ａ）の周方向の端面に形成されている係止溝（３２ｄ）に係止され軸方向への移動が規制されている、［６］に記載の端子接続構造（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

１…端子接続構造
２…オス端子
２１…端子部
２２…基部
３…メス端子
３１…基部
３２…端子挿入部
３２ａ…接触片
３２ｂ…隙間
３２ｄ…係止溝
４…ばね部
４ａ…第１ばね部
４ｂ…第２ばね部
５…ばね部材
５１…筒状体
５２…スリット
５３…接点部
５４…回転抑制突起

Claims (7)

1. ピン形状のオス端子と、
   筒状の基部と、前記基部から軸方向に延出されている複数の接触片を有し前記複数の接触片が筒状に配置されており、前記オス端子が挿入される端子挿入部と、を有するメス端子と、
   前記端子挿入部の周囲に軸方向に離間して設けられており、前記オス端子が前記端子挿入部に挿入された状態において、前記接触片を径方向内方に付勢し前記オス端子の外壁に押し付ける複数のばね部と、を備えた、
   端子接続構造。
2. 前記複数の接触片のうち少なくとも１つは、前記オス端子が前記端子挿入部に挿入された状態において、最も前記オス端子の挿入側に配置された前記ばね部である第１ばね部により付勢力が加えられておらず、かつ、前記第１ばね部以外の前記ばね部により付勢力が加えられている、
   請求項１に記載の端子接続構造。
3. 前記メス端子の前記端子挿入部は、４つ以上の前記接触片を有し、
   前記複数のばね部のそれぞれは、前記オス端子が前記端子挿入部に挿入された状態において、２つまたは３つの前記接触片に付勢力を加えている、
   請求項１または２に記載の端子接続構造。
4. 周方向に隣り合う前記接触片は、異なる前記ばね部により付勢力が加えられている、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の端子接続構造。
5. 前記ばね部は、筒状体と、前記筒状体にその軸方向に沿うように形成されており、前記筒状体を径方向に貫通するスリットと、前記筒状体の内周面から内方に突出し、前記接触片に付勢力を加える接点部と、を有するばね部材を備える、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の端子接続構造。
6. 前記ばね部材は、前記筒状体から内方に突出していると共に、隣り合う前記接触片間の隙間に延出されており、前記接触片との干渉により前記ばね部材の回転を抑制する回転抑制突起を有する、
   請求項５に記載の端子接続構造。
7. 前記回転抑制突起は、前記接触片の周方向の端面に形成されている係止溝に係止され軸方向への移動が規制されている、
   請求項６に記載の端子接続構造。

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