JP2023065169A - 端子接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性があり、変形しにくく、溶接不要で容易に製造可能な接点部材を用いた端子接続構造を提供する。【解決手段】端子接続構造１は、第１端子（メス端子１０）と、前記第１端子に嵌入される第２端子（オス端子２０）と、前記第１端子または前記第２端子に設けられた溝３０と、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続可能であり、環状の金属板に環状のリブが少なくとも１つ設けられ、前記溝に配置された板ばね（波板ばね４０）と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、端子接続構造に関する。

電気自動車用高圧コネクタにおいて、オス端子とメス端子とを嵌合させる際、傾斜コイルばねを用いている（例えば、特許文献１参照。）。傾斜コイルばねを介してオス端子とメス端子とを接触させることで、傾斜コイルばねの弾性によって、接触荷重を担保し、安定した導通を図っている。傾斜コイルばねは、線材を傾斜のついた螺旋状態に巻き、線材の両端部をつなぐことで、円環状に形成されている。線材の両端部は、溶接止めされている。

米国特許第１０５９８２４１号明細書

しかしながら、傾斜コイルばねは、線材の両端を溶接して繋ぐという微細な加工が必要とされるため、製造難易度が高い。また、傾斜コイルばねは、線材で構成されるため、点での衝撃に弱く、変形しやすい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、弾性があり、変形しにくく、溶接不要で容易に製造可能な接点部材を用いた端子接続構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る端子接続構造は、下記を特徴としている。
第１端子と、
前記第１端子に嵌入される第２端子と、
前記第１端子または前記第２端子に設けられた溝と、
前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続可能であり、環状の金属板に環状のリブが少なくとも１つ設けられ、前記溝に配置された板ばねと、を有する、
端子接続構造。

本発明によれば、弾性があり、変形しにくく、溶接不要で容易に製造可能な接点部材を用いた端子接続構造を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、第１実施形態の端子接続構造を示す縦断面図である。 図２は、図１におけるＡ部分の拡大図であって、オス端子を挿入する前の状態を示す図である。 図３は、図１におけるＡ部分の拡大図であって、オス端子を挿入した後の状態を示す図である。 図４は、第２実施形態の端子接続構造を示す縦断面図である。 図５は、図４におけるＢ部分の拡大図であって、オス端子を挿入する前の状態を示す図である。 図６は、図４におけるＢ部分の拡大図であって、オス端子を挿入した後の状態を示す図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

（第１実施形態）
図１は、図１は、第１実施形態の端子接続構造１を示す縦断面図である。図２は、図１におけるＡ部分の拡大図であって、オス端子２０を挿入する前の状態を示す図である。図３は、図１におけるＡ部分の拡大図であって、オス端子２０を挿入した後の状態を示す図である。端子接続構造１は、一例として電気自動車用の高圧コネクタに用いられる。

端子接続構造１は、第１端子の一例であるメス端子１０と、メス端子１０に嵌入される、第２端子の一例であるオス端子２０と、オス端子２０に設けられた溝３０と、板ばねの一例である波板ばね４０と、を有する。波板ばね４０は、溝３０に配置され、メス端子１０とオス端子２０とを電気的に接続可能である。

メス端子１０は、銅または、クロム銅等の銅合金といった導電性金属材料で形成され、円筒状の周壁１１と、周壁１１を閉鎖する底壁１２と、を有し、周壁１１及び底壁１２に囲まれた空間１３は、オス端子２０を収容可能とされている。

オス端子２０は、銅または、クロム銅等の銅合金といった導電性金属材料で中実円筒状に形成された円筒部２３を有し、円筒部２３の一端部２１がメス端子１０内の空間１３に挿入される。オス端子２０は、一端部２１における外周の一部に溝３０が全周に亘って円環状にくりぬかれるように形成された溝３０を有する。

溝３０は、図２及び図３の拡大図に示すように、オス端子２０の挿入方向Ｓ１（図３参照）に沿う縦断面において、Ｕ字状を有し、内部に波板ばね４０が配置される。溝３０は、例えば、切削加工、鋳造加工、又はパーツフォーマーによる加工により作製される。

波板ばね４０は、導電性金属材料で形成された円環状の板材であり、例えばプレス加工により作製される。波板ばね４０は、メス端子１０とオス端子２０とを電気的に接続可能である。波板ばね４０は、円環状の金属板４１に円環状のリブ４２が複数設けられている。リブ４２は、図２及び図３に示す断面において、Ｖ字状を有し、波板ばね４０は連続した３つのリブ４２を有する。

端子接続構造１において、オス端子２０の溝３０内に、波板ばね４０が配置される。波板ばね４０は、図２に示すように、波板ばね４０の外周縁４３が、溝３０から外部に突出して配置される。このとき、波板ばね４０の内周縁４４は、溝３０の底面３０ａに接触していてもよいし、底面３０ａから離間していてもよい。溝３０に波板ばね４０が装着されたオス端子２０は、一端部２１が、メス端子１０内の空間１３において、図３の矢印Ｓ１で示す挿入方向に挿入される。このとき、溝３０の外部に突出している外周縁４３が、メス端子１０の先端部１５に当接し、先端部１５が外周縁４３の傾斜面４３ａに対して摺動しながら、オス端子２０の一端部２１が空間１３内に挿入される。このように、オス端子２０の一端部２１は、傾斜面４３ａにガイドされて、スムーズにメス端子１０内の空間１３に進入する。一端部２１が空間１３内を進むにつれて、波板ばね４０の外周縁４３は、周壁１１の内周面によって、放射方向内側に向けて押圧される。押圧された波板ばね４０の反発力によって、波板ばね４０の内周縁４４が、オス端子２０に設けられた溝３０の底面３０ａに押し付けられる。このように、波板ばね４０の弾性によって、波板ばね４０とメス端子１０及びオス端子２０との接触荷重が担保される。結果として、波板ばね４０を介してメス端子１０とオス端子２０とが、導通可能となり、図１中に点線で示す方向に、安定的に電気を流すことができる。

以上説明したように、第１実施形態の端子接続構造１においては、通常用いられるコイルばねに代えて、波板ばね４０を介して、メス端子１０とオス端子２０とを嵌合させる。コイルばねは、螺旋状に巻いた線材の両端を溶接止めするという微細な加工により形成されるため、製造難易度が高い。一方、波板ばね４０は、プレス加工等により形成可能であるため、微細な加工を要するコイルばねよりも、容易に、弾性を有する接点部材を製造可能である。また、コイルばねは、線材で構成されるため、点での衝撃に弱く変形しやすいのに対し、波板ばね４０は、リブ４２を有する板材で構成されるため、点での衝撃に強く、変形しにくい。よって、端子接続構造１は、波板ばね４０を用いることにより、点での衝撃に強く変形しにくく、かつ容易に製造可能となる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の端子接続構造１Ａを示す縦断面図である。図５は、図４におけるＢ部分の拡大図であって、オス端子２０Ａを挿入する前の状態を示す図である。図６は、図４におけるＢ部分の拡大図であって、オス端子２０Ａを挿入した後の状態を示す図である。図４～図６において、図１から図３に示した部材や部位と同一又は同等の部材や部位には同一又は同等の符号を付している。図１～図３を参照して説明した端子接続構造１においては、オス端子２０に溝３０が設けられていたのに対し、図４～図６に示す端子接続構造１Ａは、溝３０Ａがメス端子１０Ａに設けられている。以下、端子接続構造１との相違点について説明する。

メス端子１０Ａは、空間１３Ａに面する周壁１１Ａの一部が全周に亘って円環状にくりぬかれるように形成された溝３０Ａを有する。溝３０Ａの内部には、波板ばね４０よりも大径な波板ばね４０Ａが配置される。波板ばね４０Ａは、円環状の金属板４１Ａに円環状のリブ４２Ａが複数設けられている。リブ４２Ａは、図５及び図６に示す断面において、逆Ｖ字状を有し、波板ばね４０Ａは連続した３つのリブ４２Ａを有する。

端子接続構造１Ａにおいて、メス端子１０Ａの溝３０Ａ内に波板ばね４０Ａが配置される。波板ばね４０Ａは、図５に示すように、波板ばね４０Ａの内周縁４３Ａが、溝３０Ａから外部、すなわち空間１３Ａ内に、突出して配置される。オス端子２０Ａは、一端部２１Ａが、メス端子１０Ａ内の空間１３Ａにおいて、図６の矢印Ｓ２で示す挿入方向に挿入される。このとき、オス端子２０Ａの先端部２５が、空間１３Ａ内に突出している内周縁４３Ａに当接し、先端部２５が内周縁４３Ａの傾斜面４３Ａａに対して摺動しながら、オス端子２０Ａの一端部２１Ａが空間１３Ａ内に挿入される。このように、オス端子２０Ａの一端部２１Ａは、傾斜面４３Ａａにガイドされて、スムーズにメス端子１０Ａ内の空間１３Ａに進入する。一端部２１Ａが空間１３Ａ内を進むにつれて、波板ばね４０Ａの内周縁４３Ａは、オス端子２０Ａの円筒部２３Ａによって、放射方向外側に向けて押圧される。押圧された波板ばね４０Ａの反発力によって、波板ばね４０Ａの外周縁４４Ａが、メス端子１０Ａに設けられた溝３０Ａの底面に押し付けられる（図６の矢印Ｓ３参照）。このように、波板ばね４０Ａの弾性によって、波板ばね４０Ａとメス端子１０Ａ及びオス端子２０Ａとの接触荷重が担保される。結果として、波板ばね４０Ａを介してメス端子１０Ａとオス端子２０Ａとが、導通可能となり、安定的に電気を流すことができる。

以上説明したように、第２実施形態の端子接続構造１Ａによれば、溝３０Ａがメス端子１０Ａに設けられた場合であっても、溝３０がオス端子２０に設けられた第１実施形態の端子接続構造１と同様の効果を奏する。すなわち、端子接続構造１Ａは、波板ばね４０Ａを介してメス端子１０Ａとオス端子２０Ａとを嵌合させることにより、点での衝撃に強く変形しにくく、かつ容易に製造可能となる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。例えば、波板ばねは円環状に限らず、例えば、同心円状に配置された２つの多角形によって囲まれた形状であってもよい。また、波板ばねに設けられたリブは、波板ばねが弾性を有すれば、形状及び数は第１及び第２実施形態のものに限定されない。例えば、リブの数は１つ以上のいくつでもよく、リブの形状は断面Ｖ字状に限定されない。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る端子接続構造の特徴をそれぞれ以下［１］～［３］に簡潔に纏めて列記する。

［１］ 第１端子（メス端子１０、１０Ａ）と、
前記第１端子に嵌入される第２端子（オス端子２０、２０Ａ）と、
前記第１端子または前記第２端子に設けられた溝（３０、３０Ａ）と、
前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続可能であり、環状の金属板（４１）に環状のリブ（４２）が少なくとも１つ設けられ、前記溝に配置された板ばね（波板ばね４０、４０Ａ）と、を有する、
端子接続構造（１、１Ａ）。

上記［１］の構成の端子接続構造によれば、通常用いられるコイルばねに代えて、波板ばねを介して、メス端子とオス端子とを嵌合させる。コイルばねは、螺旋状に巻いた線材の両端を溶接止めするという微細な加工により形成されるため、製造難易度が高い。一方、波板ばねは、プレス加工等により形成可能であるため、微細な加工を要するコイルばねよりも、容易に、弾性を有する接点部材を製造可能である。また、コイルばねは、線材で構成されるため、点での衝撃に弱く変形しやすいのに対し、波板ばねは、リブを有する板材で構成されるため、点での衝撃に強く、変形しにくい。よって、上記［１］の構成の端子接続構造は、波板ばねを用いることにより、点での衝撃に強く変形しにくく、かつ容易に製造可能となる。

［２］ 前記第１端子及び前記第２端子のいずれか一方に前記溝が設けられ、
前記板ばねは、前記板ばねの周縁部（外周縁４３、内周縁４３Ａ）が、前記溝から、前記第１端子及び前記第２端子のいずれか他方側に突出して配置される、
上記［１］に記載の端子接続構造（１、１Ａ）。

上記［２］の構成の端子接続構造によれば、第２端子を第１端子に挿入する際、第２端子が周縁部に当接するので、板ばねを介して第１端子と第２端子とが確実に導通可能となる。

［３］ 前記周縁部（外周縁４３、内周縁４３Ａ）は、前記第２端子の挿入方向（Ｓ１、Ｓ２）に対して傾斜した傾斜面（４３ａ、４３Ａａ）を有する、
上記［２］に記載の端子接続構造。

上記［３］の構成の端子接続構造によれば、第２端子を第１端子に挿入する際、第１端子及び第２端子の内、溝及び板ばねを有しない端子の先端部が、板ばねの傾斜面にガイドされるので、第１端子と第２端子とをスムーズに嵌合できる。

１、１Ａ 端子接続構造
１０、１０Ａ メス端子
１１、１１Ａ 周壁
１２ 底壁
１３ 空間
１５、２５ 先端部
２０、２０Ａ オス端子
２１、２１Ａ 一端部
２３、２３Ａ 円筒部
３０、３０Ａ 溝
３０ａ 底面
４１、４１Ａ 金属板
４２、４２Ａ リブ
４３、４４Ａ 外周縁
４３ａ、４３Ａａ 傾斜面
４３Ａ、４４ 内周縁

Claims (3)

1. 第１端子と、
   前記第１端子に嵌入される第２端子と、
   前記第１端子または前記第２端子に設けられた溝と、
   前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続可能であり、環状の金属板に環状のリブが少なくとも１つ設けられ、前記溝に配置された板ばねと、を有する、
   端子接続構造。
2. 前記第１端子及び前記第２端子のいずれか一方に前記溝が設けられ、
   前記板ばねは、前記板ばねの周縁部が、前記溝から、前記第１端子及び前記第２端子のいずれか他方側に突出して配置される、
   請求項１に記載の端子接続構造。
3. 前記周縁部は、前記第２端子の挿入方向に対して傾斜した傾斜面を有する、
   請求項２に記載の端子接続構造。

Images