JP2022072283A - コネクタの端子構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱による不具合の発生を低減することができ、且つ電気的な接続性能を向上させることができるコネクタの端子構造を提供する。【解決手段】コネクタ１は、雌端子１０および雄端子２０が内部に併設されている。雌端子１０は、コネクタ１の軸方向に延びており、コネクタ１の軸方向視で、コネクタ１の内部側に向けて開口したコ字状に形成されている。雄端子２０は、前記軸方向に延びる棒状に形成されており、前記軸方向視で、雌端子１０の開口部１３外側に隣接して配置されている。接続の際には、自側のコネクタ１ａと、該自側のコネクタ１ａと同一の端子構造を有する相手側のコネクタ１ｂとが、互いに対向し且つ相手側のコネクタ１ｂを軸周りに反転させた状態で軸方向に接続される。【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタの端子構造に関する。

従来、雌端子および雄端子が内部に併設され、雌雄の区別のない同一形状の一対の接続端子を互いに嵌め合わせることにより、電線間の電気的な接続を行うようにしたコネクタの端子構造が提案されている。例えば、特許文献１には、電線接続部と、該電線接続部に連続する電気接触部とを、導電性金属板で一体に形成してなる端子金具が開示されている。この端子金具の電気接触部は、電線接続部を延在させて長方形状に突出させた基板部を備えている。電気接触部の基板部には、突出側部分に第１電気接触部が設けられているとともに、該第１電気接触部より電線接続部側の中間位置に切り起し片で形成した第２電気接触部が設けられている。このような端子金具では、第１電気接触部と接続相手方端子の第２電気接触部とを互いに接触させることにより、電線間の電気的な接続が行われる。

特開２０１４－９９３７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているような従来の端子構造は、相手方端子との接続状態において、接続方向（コネクタの軸方向）と交差し且つ切り起し片の起立方向（上下方向）と交差する方向（左右方向）に端子同士を保持する機構がないため、横揺れ（左右方向の振動）に弱く、外乱によるコネクタ外れや結線不良等の不具合が発生する虞があった。また、端子同士が接触する箇所および面積も限られており、電気的な接続性能を向上させる上で、改善の余地があった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、外乱による不具合の発生を低減することができ、且つ電気的な接続性能を向上させることができるコネクタの端子構造を提供することである。

上記目的を達成するため本発明は、雌端子および雄端子が内部に併設されているコネクタの端子構造を提供する。このコネクタの端子構造における前記雌端子は、前記コネクタの軸方向に延び、前記コネクタの軸方向視で、前記コネクタの内部側に向けて開口したコ字状に形成されており、前記雄端子は、前記軸方向に延びる棒状に形成され、前記軸方向視で、前記雌端子の開口部外側に隣接して配置されており、自側のコネクタと、該自側のコネクタと同一の端子構造を有する相手側のコネクタとが、互いに対向し且つ前記相手側のコネクタを軸周りに反転させた状態で前記軸方向に接続される。

上記のような本発明に係るコネクタの端子構造によれば、自側および相手側の各コネクタの端子同士が、接続方向（コネクタの軸方向）に垂直な面上の全方向から保持されるようになるため、振動に強い端子構造を実現することが可能になり、外乱によるコネクタ外れや結線不良等の不具合の発生を低減することができる。また、コネクタ接続時における端子間の接触箇所および接触面積が増えるので、端子同士を安定して接続することが可能になり、電気的な接続性能を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るコネクタの端子構造を示す斜視図である。 図１のコネクタを上方から見た平面図である。 図１のコネクタを軸方向の前方側から見た正面図である。 第１実施形態のコネクタ一対を接続する前の状態を示す斜視図である。 第１実施形態のコネクタ一対を接続した後の状態を示す斜視図である。 図５におけるＡ－Ａ線断面図である。 図５におけるＢ－Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るコネクタの端子構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るコネクタの端子構造を示す斜視図である。また、図２は、図１のコネクタを上方から見た平面図であり、図３は、コネクタの軸方向の前方側から見た正面図である。

図１～図３において、第１実施形態のコネクタ１は、例えば、雌端子１０、雄端子２０および電線接続部３０を含んで構成されている。雌端子１０および雄端子２０は、略直方体の外形を有する電線接続部３０の一端面（前面）３１にそれぞれ固定されている。電線接続部３０の一端面３１に対向する他端面（後面）３２には、電線２の一端が取り付けられており、電線接続部３０の内部において雌端子１０および雄端子２０と電線２とが電気的に接続されている。電線２は、例えば、車両用のワイヤハーネス等に用いられる電線とすることができる。

雌端子１０は、電線接続部３０の一端面３１から一方向（前方）に延びている。雌端子１０は、その長手方向の前方側から見た正面視（図３）で、コネクタ１の内部側に向けて開口したコ字状に形成されている。具体的に、雌端子１０のコ字状の形状は、対向する２つの側壁１１と、各側壁１１の一端部（下端部）同士を連結する底壁１２とによって形成されており、各側壁１１の他端部（上端部）の間が開口部１３となっている。雌端子１０の外周面、すなわち、各側壁１１の外側面および底壁１２の外側面には、防水対策用のコーティング等を施すことが可能である。

また、第１実施形態の雌端子１０は、各側壁１１の内側面から内方へ向かってそれぞれ突出する複数（ここでは、例えば４個とする）の突起部１４を有している。各突起部１４は、各側壁１１と同様な導電性を有する材料を用いて形成されている。コネクタ１を上方から見た平面視（図２）において、４個の突起部１４うちの２個は、各側壁１１の長手方向の先端部分（電線接続部３０とは反対側に位置する部分）に対向して配置されている。残りの２個の突起部１４は、各側壁１１の長手方向の中間部分に対向して配置されている。各突起部１４は、上記平面視で略半円状に形成されており（図２）、当該形状が各側壁１１の上面から底壁１２の上面に亘って延びている（図３）。対向する一対の突起部１４は、各々の外周側面の間に、後述する相手側のコネクタの雄端子が挿抜可能となるように、所定の間隔を空けて配置されている。

なお、雌端子１０の各突起部１４の形状は、上記のような略半円柱状に限定されるものではない。突起部１４の他の形状については後述する。また、各突起部１４が雌端子１０に形成されていない端子構造であっても本発明は有効である。突起部が形成されていない雌端子では、相手側のコネクタの雄端子が各側壁の内側面に当接する。

図１および図２に一点鎖線で示したコネクタ１の軸ａは、雌端子１０の長手方向に平行に延びる仮想的な軸である。このコネクタ１の軸ａは、図３中に黒丸印で示すように、雌端子１０の開口部１３における左右方向の略中央を通っている。上記雌端子１０は、コネクタ１の軸ａを基準にして言い換えると、コネクタ１の軸方向に延び、コネクタ１の軸方向視で、コネクタ１の内部側に向けて開口したコ字状に形成されている。

雄端子２０は、電線接続部３０の一端面３１から一方向（前方）に延びる、つまり、雌端子１０の長手方向に平行に延びる棒状に形成されている。雄端子２０は、その長手方向の前方側から見た正面視（図３）で、雌端子１０の開口部１３外側に隣接して配置されている。前述したコネクタ１の軸ａを基準にして言い換えると、雄端子２０は、コネクタ１の軸方向に延びる棒状に形成され、コネクタ１の軸方向視で、雌端子１０の開口部１３外側に隣接して配置されている。このように、１つのコネクタ１の内部に雌端子１０および雄端子２０を隣接させた状態で併設することによって、コネクタ１を細くコンパクトに形成することができる。

具体的に、本実施形態の雄端子２０は、前述した正面視（図３）で矩形状に形成されており、当該形状において上下方向に延びる長辺２１の長さ（高さ）は、雌端子１０における底壁１２の上面から側壁１１の上面までの高さに対応させて設計されている。また、雄端子２０の矩形状において左右方向に延びる短辺２２の長さ（幅）は、雌端子１０における対向配置された一対の突起部１４の外周側面間の距離に対応させて設計されている。さらに、雄端子２０の長手方向の長さは、雌端子１０の長手方向の長さに揃えられている（図２）。したがって、本実施形態の雄端子２０は、コネクタ１の軸方向に細長く延びる直方体の形状を有しており、該直方体の下側面が、雌端子１０の開口部１３に対して、雌端子１０の底壁１２側（内側）とは反対側（外側）から隣接するように設けられている。

次に、第１実施形態のコネクタ１における接続状態について説明する。
図４は、第１実施形態のコネクタ一対を接続する前の状態を示す斜視図であり、図５は、接続した後の状態を示す斜視図である。また、図６は、図５におけるＡ－Ａ線断面図であり、図７は、図５におけるＢ－Ｂ線断面図である。

図４～図７に示す一対のコネクタ１ａ，１ｂは、前述の図１～図３に示したコネクタ１と同一の端子構造をそれぞれ有している。以下の説明では、図４で奥側に示すコネクタ１ａを「自側」、手前側に示すコネクタ１ｂを「相手側」と呼んで区別することにする。つまり、自側のコネクタ１ａと、該自側のコネクタ１ａと同一の端子構造を有する相手側のコネクタ１ｂとを互いに接続する場合の接続状態について詳しく説明する。なお、図４～図７において、自側および相手側の各コネクタ１ａ，１ｂに接続する電線２の図示は省略されている。

まず、自側のコネクタ１ａと相手側のコネクタ１ｂとは、図４に示すように、軸方向の端子先端面を対向させた状態に置かれる。このとき、自側のコネクタ１ａに対して相手側のコネクタ１ｂを軸ａの周りに反転させた状態とする。すなわち、自側のコネクタ１ａの雌端子１０ａおよび雄端子２０ａに対して、相手側のコネクタ１ｂの雌端子１０ｂおよび雄端子２０ｂは、上下および左右を反転させた状態で向かい合わせに置かれる。そして、図４の白抜き矢印に示すように、自側および相手側の各コネクタ１ａ，１ｂを、互いの軸ａを概ね揃えながら軸方向へ相対的に近づくように移動させることで、各コネクタ１ａ，１ｂ間の電気的な接続が行われる。

具体的に、図４の状態から自側および相手側の各コネクタ１ａ，１ｂを軸方向に移動させて接近させると、自側のコネクタ１ａの雄端子２０ａの先端部分が、相手側のコネクタ１ｂの雌端子１０ｂの先端部分に設けられている一対の突起部１４ｂの間に挿入される。これと同時に、相手側のコネクタ１ｂの雄端子２０ｂの先端部分も、自側のコネクタ１ａの雌端子１０ａの先端部分に設けられている一対の突起部１４ａの間に挿入される。

そして、自側のコネクタ１ａの雌端子１０ａおよび雄端子２０ａの各先端面が相手側のコネクタ１ｂの電線接続部３０ｂに当接するとともに、相手側のコネクタ１ｂの雌端子１０ｂおよび雄端子２０ｂの各先端面が自側のコネクタ１ａの電線接続部３０ａに当接するまで、自側および相手側の各コネクタ１ａ，１ｂを軸方向へそれぞれ移動させる。これにより、図５～図７に示すように、自側の雄端子２０ａの全体が相手側の雌端子１０ｂの開口部１３ｂ内側に挿入され、且つ相手側の雄端子２０ｂの全体が自側の雌端子１０ａの開口部１３ａ内側に挿入された状態になる。このとき、自側の雄端子２０ａおよび相手側の雄端子２０ａの周囲は、自側の雌端子１０ａおよび相手側の雌端子１０ｂによって覆われている。

上記のような自側および相手側の各コネクタ１ａ，１ｂの接続状態について詳述すると、図５および図６において、自側の雌端子１０ａの各側壁１１ａの上端面は、相手側の雌端子１０ｂの各側壁１１ｂの下端面に接している。つまり、コ字状断面を有する一対の雌端子１０ａ，１０ｂが開口部１３ａ，１３ｂを向かい合わせにした状態で接している。これにより、自側の雄端子２０ａと該雄端子２０ａに隣接する相手側の雄端子２０ａとの周り全体が、自側の雌端子１０ａ（各側壁１１ａおよび底壁１２ａ）と相手側の雌端子１０ｂ（各側壁１１ｂおよび底壁１２ｂ）とによって取り囲まれるようになる。

また、図７に示すように、自側の雌端子１０ａの４個の突起部１４ａは、各側壁１１ａの間に挿入される相手側の雄端子２０ｂを両側から挟み、相手側の雄端子２０ｂに圧着している。これと同様に、相手側の雌端子１０ｂの４個の突起部１４ｂも、各側壁１１ｂの間に挿入される自側の雄端子２０ａを両側から挟み、自側の雄端子２０ａに圧着している。このとき、自側の雄端子２０ａの上側面は相手側の雌端子１０ｂの底壁１２ｂに当接し、相手側の雄端子２０ｂの下側面は自側の雌端子１０ａの底壁１２ａに当接している。

これにより、自側の雌端子１０ａと相手側の雄端子２０ｂとが電気的に接続されるのと同時に、相手側の雌端子１０ｂと自側の雄端子２０ａとが電気的に接続される。したがって、自側の雌端子１０ａおよび雄端子２０ａに電線接続部３０ａを介して接続されている電線２と、相手側の雌端子１０ｂおよび雄端子２０ｂに電線接続部３０ｂを介して接続されている電線２とが互いに結ばれて電気的に接続されるようになる。

上述したような第１実施形態によるコネクタ１の端子構造によれば、コ字状の雌端子１０の開口部１３外側に棒状の雄端子２０を隣接して配置するようにしたことで、同一の端子構造を有する一対のコネクタ１ａ，１ｂを接続したときに、各コネクタ１ａ，１ｂの端子同士が、接続方向（コネクタの軸方向）と交差する上下方向だけでなく左右方向からも保持される、つまり、接続方向に垂直な面上の全方向から保持されるようになる。これにより、振動に強い端子構造を実現することが可能になり、外乱によるコネクタ外れや結線不良等の不具合の発生を低減することができる。また、コネクタ１の端子構造は、図３の破線に示すように、１つのコネクタ内にある端子の接点が三角形をなすトラス構造Ｔになっている。このようなトラス構造Ｔでは、コネクタ接続時における端子間の接触箇所および接触面積が増えるので、端子同士を安定して接続することが可能になり、電気的な接続性能を向上させることができる。

さらに、コネクタ１の雌端子１０がコ字状に形成されていることで、軽量でありながら剛性および強度を確保した端子形状になっている。これにより、自側の雌端子１０ａに対して相手側の雄端子２０ｂを挿抜した時の操作感を確保することができるとともに、雄端子２０ｂの挿抜による雌端子１０ｂの破損を防止することができる。加えて、一対のコネクタ１ａ，１ｂを接続する際には、自側のコネクタ１ａに対して、相手側のコネクタ１ｂを対向させ且つ軸周りに反転させた状態にすればよいので、各コネクタ１ａ，１ｂの姿勢合わせが簡単である。これにより、例えば、死角でのコネクタ接続作業を比較的容易に行うことができ、コネクタの接続ミスを低減することが可能になる。したがって、上記のようなコネクタ１の端子構造によれば、コネクタ接続の作業性を向上させることができる。接続後のコネクタ１ａ，１ｂはコンパクトに組み合わされた状態になるため、配線レイアウトの自由度を向上させることもできる。

また、第１実施形態によるコネクタ１の端子構造では、一対のコネクタ１ａ，１ｂの接続状態において、自側の雄端子２０ａおよび相手側の雄端子２０ｂの周囲が、自側の雌端子１０ａおよび相手側の雌端子１０ｂによって覆われているので、端子間への異物の混入などを防止することができる。各雌端子１０ａ，１０ｂの外周面にコーティング等を施すようにすれば、防水対策も容易に行うことができる。

さらに、第１実施形態によるコネクタ１の端子構造では、雌端子１０の各側壁１１の内側面に４個の突起部１４が設けられており、一対のコネクタ１ａ，１ｂの接続状態において、自側および相手側の雌端子１０ａ，１０ｂの各突起部１４ａ，１４ｂが、各側壁１１ａ，１１ｂの間に挿入される相手側および自側の雄端子２０ｂ，２０ａを両側から挟み、当該雄端子２０ｂ，２０ａに圧着している。これにより、一対のコネクタ１ａ，１ｂの端子同士の保持力をより向上させることができ、端子間の電気的な接続をさらに安定させることが可能になる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係るコネクタの端子構造を示す断面図である。ただし、上述した第１実施形態の構造と同様の部分には同じ符号が付してある。図８の断面図は、第１実施形態における図７に対応しており、第２実施形態において接続状態にある一対のコネクタを、図５に示したＢ－Ｂ線と同じ位置で切断したときの断面図である。

図８において、第２実施形態に係るコネクタの端子構造が第１実施形態の場合と異なる部分は、自側のコネクタ１ａ’について、雌端子１０ａ’の各側壁１１ａの内側面に爪形状の突起部１５ａが複数（ここでは、例えば４個）設けられており、この雌端子１０ａ’の各側壁１１ａの間に挿入される相手側のコネクタ１ｂ’の雄端子２０ｂ’に、各突起部１５ａに対応した穴部２３ｂが設けられている部分である。なお、図示しないが相手側の雌端子にも爪形状の突起部が複数設けられており、それらに対応した複数の穴部が自側の雄端子に設けられている。上記以外の端子構造については、第１実施形態の場合の端子構成と同様であるため説明を省略する。

具体的に、雌端子１０ａ’の各突起部１５ａは、自側の雌端子１０ａ’の各側壁１１ａの内側面から内方且つ軸方向で雌端子１０ａ’の根元側へ向かって傾斜しながら突出する爪形状に形成されている。なお、根元側とは、雌端子１０ａ’の長手方向で電線接続部３０ａの側のことである。各突起部１５ａの爪形状は、各側壁１１ａの内側面から内方に向かうに従い、軸ａ方向の幅が狭くなるような断面形状に形成されており、この断面形状が各側壁１１ａの上面から底壁１２ａの上面に亘って延びている。各突起部１５ａは、導電性および弾性を有している。４個の突起部１５ａうちの２個は、各側壁１１ａの長手方向の先端部分（電線接続部３０ａとは反対側に位置する部分）に対向して配置されている。残りの２個の突起部１５ａは、各側壁１１ａの長手方向の中間部分に対向して配置されている。対向する一対の突起部１５ａは、各々の先端部分の間に相手側の雄端子２０ｂが挿抜可能であり、且つ各々の先端部分が雄端子２０ｂの対応する穴部２３ｂに係止可能となるように、所定の間隔を空けて配置されている。

雄端子２０ｂ’の各穴部２３ｂは、雌端子１０ａ’の各突起部１５ａにそれぞれ対応させて、雄端子２０ｂ’の左右両側面に形成されている。各穴部２３ｂは、雄端子２０ｂ’の左右方向で中央側に凹んだ断面溝状に形成されており、雄端子２０ｂ’の上側面から下側面に亘って延びている。なお、各穴部２３ｂの形状は断面溝状に限定されない。例えば、雌端子１０ａ’の対向する一対の突起部１５ａに対応させて、雄端子２０ｂ’を左右方向に貫通するような穴部を、雄端子２０ｂ’の上側面および下側面の間に部分的に形成するようにしてもよい。この場合、雌端子１０ａ’の各突起部１５の上下方向の長さおよび位置は、雄端子２０ｂ’を貫通する穴部の上下方向の長さおよび位置に合わせられる。

上記のような第２実施形態による端子構造では、上述した第１実施形態の場合と同様にして自側および相手側の各コネクタ１ａ’，１ｂ’を接続した状態において、自側の雌端子１０ａ’の各突起部１５ａが、各側壁１１ａの間に挿入される相手側の雄端子２０ｂ’の各穴部２３ｂにそれぞれ係止するようになる。具体的には、各突起部１５ａの爪形状の先端部分が、各々に対応する各穴部２３ｂにおける先端側（電線接続部３０ｂとは反対側）の側壁面に係止した状態となる。これにより、接続状態にあるコネクタ１ａ’，１ｂ’が外れ難くなるため、振動に対してより強い端子構造を実現することが可能になり、外乱による不具合の発生を確実に低減することができる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、雄端子２０の形状が正面視（軸方向視）で矩形に形成されている一例を示したが、雄端子２０は、軸方向に延びる棒状であってコ字状の雌端子１０内に挿入可能であれば任意の形状とすることができる。

また、既述の実施形態では、雌端子１０および雄端子２０が電線接続部３０の一端面（前面）３１に固定され、電線２の一端が電線接続部３０の他端面（後面）３２に取り付けられる一例を示したが、配線レイアウト等に応じて、電線接続部３０の一端面３１に隣接する側面に電線２を取り付けるようにしてもよい。さらに、電線接続部３０の外形も略直方体に限らず、配線レイアウト等に応じた任意の外形とすることが可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ａ’，１ｂ’…コネクタ
２…電線
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ａ’…雌端子
１１，１１ａ，１１ｂ…側壁
１２，１２ａ，１２ｂ…底壁
１３，１３ａ，１３ｂ…開口部
１４，１４ａ，１４ｂ…突起部
１５ａ…突起部（爪形状）
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｂ’…雄端子
２１…長辺
２２…短辺
２３ｂ…穴部
３０，３０ａ，３０ｂ…電線接続部
３１…一端面（前面）
３２…他端面（後面）
ａ…コネクタの軸
Ｔ…トラス構造

Claims (4)

1. 雌端子および雄端子が内部に併設されているコネクタの端子構造において、
   前記雌端子は、前記コネクタの軸方向に延び、前記コネクタの軸方向視で、前記コネクタの内部側に向けて開口したコ字状に形成されており、
   前記雄端子は、前記軸方向に延びる棒状に形成され、前記軸方向視で、前記雌端子の開口部外側に隣接して配置されており、
   自側のコネクタと、該自側のコネクタと同一の端子構造を有する相手側のコネクタとが、互いに対向し且つ前記相手側のコネクタを軸周りに反転させた状態で前記軸方向に接続される、
   ことを特徴とするコネクタの端子構造。
2. 前記自側のコネクタおよび前記相手側のコネクタが接続されたとき、
   自側の前記雄端子は、相手側の前記雌端子の開口部内側に挿入されて当該雌端子に当接し、
   相手側の前記雄端子は、自側の前記雌端子の開口部内側に挿入されて当該雌端子に当接し、
   自側の前記雄端子および相手側の前記雄端子の周囲が、自側の前記雌端子および相手側の前記雌端子によって覆われている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタの端子構造。
3. 前記雌端子は、対向する２つの側壁と、各側壁の一端部同士を連結する底壁と、前記各側壁の内側面から内方へ向かってそれぞれ突出する複数の突起部と、を有しており、
   前記自側のコネクタおよび前記相手側のコネクタが接続されたとき、
   自側の前記雌端子の各突起部は、前記各側壁の間に挿入される相手側の前記雄端子を両側から挟み、当該雄端子に圧着する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタの端子構造。
4. 前記複数の突起部は、前記各側壁の内側面から内方且つ前記軸方向で前記雌端子の根元側へ向かって傾斜しながら突出する爪形状に形成されており、
   前記雄端子は、前記複数の突起部の爪形状にそれぞれ対応した複数の穴部を有し、
   前記自側のコネクタおよび前記相手側のコネクタが接続されたとき、
   自側の前記雌端子の各突起部が、相手側の前記雄端子の各穴部にそれぞれ係止する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のコネクタの端子構造。

Images