JP5974087B2 - 端子およびそれを伴う電気コネクタ - Google Patents

Description

本出願は、２０１１年７月１９日に出願された米国仮出願第６１／５０９，３６７号に対する優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、概して、電気コネクタの技術に関し、より具体的には、電気コネクタ用の雌型端子またはソケット端子に関する。

嵌合電気コネクタは、一般的に、嵌合されたコネクタを通して複数の回路または電線を相互接続するために、複数対のピン端子およびソケット端子間係合を利用する。ピンおよびソケット端子は、しばしば、雄型端子および雌型端子と呼ばれる。

雌型端子の１つのタイプは、その中で略長方形のピンまたは雄型端子を受容するための略長方形のソケットまたは差込口をその嵌合端部に含む。嵌合端部は、頂壁および底壁、ならびに離間された対向する側壁を画定し、それによって、雄型端子を受容するための通路を画定する、細長い本体によって形成される。そのような端子は、従来、薄板材料から打ち抜き形成され、頂壁および底壁は、開口シームまたはスリットを有し得、それによって、対向する側壁を端子の長手方向軸に対して横方向に撓ませて、雄型端子がその中に挿入されるにつれて通路が拡大する。

多くの応用例は、電力が端子に存在する間に、これらのタイプの端子を伴うコネクタをともに差し込む、または嵌合させることを必要とする。そのようなコネクタは、ホットプラグ可能なコネクタとして知られている。これらのホットプラグ可能なコネクタの中の端子の嵌合中、および主に脱嵌合中に、端子が嵌合または脱嵌合されるにつれて端子を通過する電流によって電気アークが生じる。端子は、そのようなアーク発生によって損傷を受け得る。さらに、アーク発生により、炭素等の非導電性または低導電性残留物が、端子の電気接点上に堆積し得る。そのような残留物は、以降の接続において、端子間の電気的接触の品質を低下させる可能性がある。

従来技術におけるアーク放電に対する保護を提供するためのいくつかの試みは、個別の連続した端子を提供すること、または端子の連続した係合のために端子に前方または横方向の拡張部分を提供することを含む。そのような端子は、アーク発生の悪影響を低減させるのに有効であるが、これらの前方または横方向の拡張部分によって必要とされる余分な空間のため、必要以上に大きかった。一部の場合において、これらの修正された端子はまた、製造することがより複雑でもあった。したがって、人々は、改良された端子および／またはそれを使用するコネクタシステムを評価するであろう。

例示的な実施形態において、雌型端子は、離間された平坦面を伴う雄型ピンを受容するための嵌合端部、および電線への接続のための回路接続端部等を有する。雌型端子の細長い本体は、通路に沿って長手方向に延在する２つの離間された側壁を伴う端子受容通路を画定する。雄型端子が雌型端子の中へ完全に挿入されるときに、雌型端子と雄型端子との間に電気的接触を提供するために、１つ以上の主端子接点が、側壁の少なくとも１つから内方に端子受容通路の中へ配置される。１つの端子が（例えば、ホットプラグ可能な）電源に連結されている間に、嵌合される電気的接続部間に起こり得るアーク発生を受け入れるように、雄型ピンを最初に嵌合するために、１つ以上のアーク放電接点が、主接点の前方へ形成される。

新規であると考えられる本発明の特徴は、特に添付の特許請求の範囲で説明される。本発明は、そのさらなる目的および利点とともに、添付図面と関連してなされる以下の説明を参照することによって最もよく理解され得るであろう。複数の図面において、同じ参照符号は同じ要素を表す。

ともに嵌合したプラグコネクタおよび差込口コネクタを示す、電気コネクタシステムの上面斜視図である。 差込口コネクタからプラグコネクタを取り外した状態の、電気コネクタの上面斜視図である。 コネクタシステムの分解図である。 雌型端子の終端部から見た、雌型端子リードの上面斜視図である。 雌型端子の嵌合端部から見た、雌型端子リードの上面斜視図である。 図５で示される雌型端子の拡大上面斜視図である。 光ファイバーから離れて置かれているフェルール本体の別の代替実施形態の正面図である。 端子の底部を見た、図７ａに類似する斜視図である。 雌型端子を取り囲む絶縁ハウジングキャビティの一部分を伴う、図２の雌型端子の断面図である。 アーク放電接点を示す、図７ａの雌型端子の断面図である。 主接点を示す、図７ａの雌型端子の断面図である。 雄型ピンが部分的に挿入された状態の、図９に類似する雌型端子の断面図である。 雄型ピンが部分的に挿入された状態の、図９に類似する雌型端子の断面図である。 雄型ピンがさらに挿入された状態の、図１２に類似する雌型端子の断面図である。 雄型ピンが完全に挿入された状態の、図１３に類似する雌型端子の断面図である。 雄型ピンが完全に挿入された状態の、図１１に類似する雌型端子の断面図である。

以下の詳細な説明は、例示的な実施形態を説明するものであり、明示的に開示された組み合わせ（複数可）に限定することを意図しない。したがって、別途注記のない限り、本明細書で開示される特徴は、ともに組み合わせて、簡潔さのために別の場合では示されなかった、さらなる組み合わせを形成し得る。

ある実施形態において、描写された実施形態は、コネクタがともにホットプラグされるときに嵌合端子間のアーク放電の制御を補助する、改良された雌型電気端子を提供することができる。ある実施形態は、雄型端子に係合するように構成される雌型端子の中の１つ以上の犠牲電気接点が、雄型端子が主電気接点に係合する前に任意のアークを放電することを可能にする。これは、コンパクトかつ製造が安価である、主接点のためのアーク放電保護を伴う雌型端子の提供を可能にすることができる。

図面をさらに詳細に参照し、最初に図１〜３を参照すると、本発明は、プラグ１９と、差込口２０とを有する、全体として１０で表される電力コネクタ等に組み込まれる。差込口コネクタ２０は、直角回路基板コネクタとして示されるが、電線ハーネスコネクタを含む、任意のタイプのものであり得る。差込口コネクタ２０は、複数の雄型端子ピン２５を含み、該ピンは、絶縁ハウジング２２の中で保持され、一般的に、１８で表されるプリント回路基板に載置される。プラグコネクタ１９は、差込口で絶縁ハウジング２２と嵌合するための絶縁ハウジング２１に保持される、対応する雌型端子４０を含む。ハウジング２１、２２は、プラグコネクタ１９および差込口コネクタ２０をともに保持するために使用される、選択的に係合可能なロック構造３０を含む。ロック構造３０は、一般的にプラグハウジング２１上に形成される弾性ラッチ部分３２と、一般に差込口ハウジング２２上に形成されるロック部分３４とを有する。

各雄型端子２５および雌型端子４０は、各端子２５、４０のそれぞれを全体的に取り囲むそれらの対応する絶縁ハウジング２２、２１の一部分２４、２３を有する。これらのハウジング２２、２１の部分２４、２３は、各端子２５、４０の少なくとも一部分を収容する、絶縁エンクロージャを提供することができる。これらのハウジング２２、２１の部分２４、２３は、選択的ハウジング構成が、正しい嵌合コネクタの半分だけを係合することを可能にする、キーイング特徴２６を含み得る。

雌型端子４０は、全体として４２で表される嵌合部分または端部と、全体として４４で表される終端部分または端部と、全体として４６で表される中間固定部分または区間とを含む。

雌型端子４０は、金属薄板材料から打ち抜き形成され、終端端部４４は、全体として４８で表される電線上へ圧着するように構成される。より具体的には、雌型端子４０の終端部４４は、皮剥ぎしたまたは露出させた導体４７または電線４８の導電性コア上へ圧着させるための１対の前方圧着アーム４５とともに、電線４８の外部絶縁４９上へ圧着させるための１対の後方圧着アーム５０を含む。

雌型端子４０の中間部分４６は、雌型端子４０の両側から外方に突出する、１対の打ち抜き形成されたロックアームまたはタブ５６を含む。これらのロックアーム５６は、後方で片持ち支持され、ハウジング２１の内部に関する図８において、ロック肩部５８の後方で弾性的にスナップ留めされ、雌型端子４０がハウジング２１の中に挿入された後に、その中から雌型端子４０が抜けるのを防止する。中間部分４６はまた、下方に延在する突出部７０も含み得、該突出部は、ハウジング２１内の停止肩部に係合して、ハウジング２１内の雌型端子４０の完全に挿入された位置を画定し、また、雌型端子４０の長手方向軸の周囲での捻れ運動または回転運動に対してハウジング２１内の雌型端子４０を安定させる。

図５を参照すると、雌型端子４０の嵌合端部または嵌合部分４２は、以下で図９〜１３に関してさらに詳細に示されるように、雄型端子または雄型ピン２５を受容するように適合される、通路４３を含む。雄型ピン２５は、好ましくは、正方形または長方形の断面を伴うピンによって提供されるような、少なくとも２組の２つの離間された略平行な平坦側部３５および３６を有する。雄型ピン２５はまた、雌型端子４０の通路４３の中への雄型ピン２５の挿入を容易にするための、先細または楔形の端部２５ａも有し得る。

雌型端子４０の嵌合端部４２は、１対のチャネル５１および５２で形成され、該チャネルは、略Ｕ字形の断面であり、また、開口シームまたはスリット５３および５４によって分離され、よって、Ｕ字形チャネル５１および５２の脚部の端部は、隣接して離間されるが、互いに離れている。それによって、チャネル５１および５２は、その中で雄型端子２５を受容するための、略長方形状または正方形状の通路４３をそれらの間に画定する。

図６〜９で最も良く分かるように、Ｕ字形チャネル５１および５２の底部は、第１の対の対向する側壁５７および５９を通路４３の中に画定するように、略平坦である。Ｕ字形チャネル５１および５２のそれぞれは、それぞれ、対向するチャネル側壁８０、８１および８２、８３を有する。各対向する側壁５７、５９はさらに、雌型端子４０の嵌合部分４２の通路４３の開口端部の近くに２つの撓み部分９０、９２および９４、９６を画定する、第２のシームまたはスリット６７および６８を含む。

本発明の一態様によれば、少なくとも１つのアーク放電接点８５または８６が、それぞれ、通路４３の開口端部の近くで、チャネル側壁８０または８１の中に配置される。好ましくは、アーク放電接点８５および８６は、各Ｕ字形チャネル５１および５２のチャネル側壁８０、８１および８２、８３の双方の中に提供される。図９で最も良く分かるように、１つのアーク放電接点８５は、雌型端子４０を作成するために使用される金属打ち抜き形成工程中に、チャネル５１のチャネル側壁８０の中へ一体的に形成され得る。

図９で図示される形態において、アーク放電接点８５は、チャネル５１と５２との間に画定される通路４３の中へ内方に湾曲させた、円形断面の金属を有する。この略湾曲した、または略円形の形状は、雄型端子２５が雌型端子４０の中で受容されるときに雄型端子２５の側部に対して撓ませるための弾性を、アーク放電接点８５および８６に提供する。

本明細書で使用されるとき、「犠牲接点」および「アーク放電接点」という表現は、同じ意味で使用され、同じもの、すなわち、２つの相互接続端子間でアークを放電する接点を意味することが意図される。アークは、接点上に非導電性または低導電性の残留物が堆積するので、そのような接点の導電品質が「犠牲」になる。それでも、これらの犠牲接点は、非導電性残留物を発生させるアークの影響が極端でなければ、電流を伝導し、さらなる接点として作用する。

嵌合ピン２５と雌型端子４０との間で係合して主電気接点を提供するために、拡大主接点６０および６２が、雌型端子４０の嵌合端部４２の中に提供される。これらの拡大接点６０および６２は、当該技術分野で知られている金属打ち抜き形成技術によって、Ｕ字形チャネル５１および５２の底部のそれぞれの第１の対の対向する側壁５７および５９の中に形成される。

図１０で示されるように、主接点６０および６２は、好ましくは、雌型端子４０の長手方向に延長され、形成される。各主接点６０および６２は、各Ｕ字形チャネル５１および５２のそれぞれの底部側壁５７および５９に従属する、基底部分６０ａおよび６２ａを有する片持ち梁を含む。各主接点６０および６２は、雌型端子４０の主接点６０および６２の片持ち梁上にそれぞれ提供される、接点領域６４および６６を有する。梁部分は、雄型ピン２５との接触領域を提供するために、雌型端子４０の嵌合端部４２に向かって延在し、通路４３の中へ突出する。

図６で示されるように、Ｕ字形チャネル５１および５２は、第１の対の対向する側壁５７および５９を形成し、それぞれのＵ字形チャネル５１および５２上に形成されるチャネル側壁８０、８１および８２、８３は、一般に雌型端子４０の中に正方形状または長方形状の通路４３を作成する第１の対の側壁５７および５９に隣接する、第２の対の対向する側壁を形成する。側壁５７および５９は、その中にそれぞれ形成される主接点６０および６２を有し、チャネル側壁８０、８１および８２、８３は、その中にそれぞれ形成されるアーク放電接点８５および８６を有する。チャネル側壁８０、８１および８２、８３上に形成されるアーク放電接点８５および８６は、Ｕ字形チャネル５１および５２の側壁５７および５９上に形成される主接点６０および６２よりも、雌型端子４０の嵌合端部４２の近くに位置付けられる。

同じく図６で示されるように、対向する側壁５７および５９は、２つの通路側壁を形成する。正方形状または長方形状の通路４３の残りの隣接する２つの側壁は、対向するチャネル側壁８０、８１および８２、８３の各対によって形成される。この場合、これらの対向する隣接する側壁８０、８１および８２、８３を構成する、４つの部分がある。これらの部分のそれぞれは、その中に形成されるアーク放電接点８５および８６を有する。図６で最も良く示されるように、アーク放電接点８５および８６は、チャネル側壁８０、８１および８２、８３上の同じ相対位置上に形成されるが、千鳥状の関係である場合もあり、しかし、いかなる場合においても、全てが主接点６０および６２の前方に位置付けられる。

図９〜１５は、雄型端子２５の雌型端子４０の嵌合部分４２の中への挿入を順に図示し、該雄型端子は、この実施形態において、略長方形のピンの形態である。

図９および１０は、雄型端子２５が通路４３の中に全くない状態を図示する。図１１および１２は、雄型端子２５が通路４３の中へ挿入され始めている状態を図示する。端子２５のテーパー端部２５ａが、アーク放電接点８５および８６にちょうど接触したところである。対向するチャネル側壁８０、８１および８２、８３上に形成される各アーク放電接点８５および８６は、雄型ピン２５と雌型端子４０との間の任意の不整合を補償するために、４つの異なる個別の地点で雄型ピン２５に接触し得る。このときに、ホットプラグ可能なコネクタを伴う場合のように、雄型ピン２５と雌型端子４０との間に電圧電位がある場合は、雄型端子２５と、対向するチャネル側壁８０、８１および８２、８３上に形成されるアーク放電接点８５および８６の１つまたは全てとの間で、アーク放電が起こり得る。

図１３は、雄型端子２５が通路４３の中へさらに挿入され、よって、現在、雄型端子２５の側壁がアーク放電接点８５および８６に係合している状態を図示する。通路４３を画定する対向するチャネル側壁８１および８２の撓み部分９０および９２は、弾性があり、雄型ピン２５がアーク放電接点８５および８６に最初に係合するときに、雄型ピン２５の楔形の端部２５ａが、チャネル側壁８１および８２を別々に撓ませることを可能にする。

雄型ピン２５のさらなる挿入に応じて、楔形の端部２５ａが、主接点６０および６２の接触部分６４および６６に接触する。このときに、雄型ピン２５および雌型端子４０はどちらも、雄型ピン２５と雌型端子４０との間のアーク発生を排除する同じ電圧電位であり、したがって、いかなる非導電性残留物の蓄積もなく、それらの間に確実な電気的接続部を提供する。

図１４および１５は、通路４３の中への雄型ピン２５の完全な挿入を図示する。アーク放電接点８５および８６は、主接点６０および６２よりも、雌型端子４０の嵌合部分４２の通路４３の近くに形成される。主接点６０および６２は、雄型ピン２５の挿入に応じて、電気的接触が雄型ピン２５とアーク放電接点８５および８６との間で最初に行われるように、アーク放電接点８５および８６の後方に位置付けられる。対向するチャネル側壁８１および８２の撓み部分９０および９２の弾性は、雄型ピン２５に垂直力を印加することによって、それに対してアーク放電接点８５および８６を保持および付勢し、また、雄型ピン２５と雌型端子４０との間の電気的接触を維持する一方で、雄型ピン２５と主接点６０および６２との間に離脱力を付与しない。さらなる挿入に応じて、雄型ピン２５は、依然としてアーク放電接点８５および８６に係合したまま、その後に主接点６０および６２に係合する。これは、改良された電気的接触が、雄型ピン２５と雌型端子４０の主接点６０および６２との間に存在することを確実にする。

一般的に、従来技術は、梁部材の基部に位置付けられる主接点を開示しており、また、アーク放電接点は、梁部材の基部からより遠くに位置付けられる。梁の撓みが起こる梁の基部に近くなるにつれて、反力が大きくなる。アーク放電接点が、同じ梁部材上にあり、かつ基部からより離れて位置付けられるので、主接点は、基本的に、雄型ピンのアーク放電接点を持ち上げ、したがって、アーク放電接点と雄型ピンとの間の電気力を最小化する。撓みが起こる梁部材の基部から遠くなるにつれて、反力が小さくなる。

同様に、この場合、アーク放電接点８５および８６は、雄型ピン２５に最初に係合し、その後に主接点６０および６２に係合する。主接点６０および６２、ならびにアーク放電接点８５および８６は、同じ梁部材上ではなく、隣接する部材または側壁上に形成され、結果として生じる反力は異なる面上に作用する。この場合、反力は、互いに対して垂直であり、したがって、互いに無関係である。換言すれば、主接点６０および６２の反力は、雄型ピン２５のアーク放電接点８５および８６を持ち上げない。

本明細書およびその特許請求の範囲で使用される「上」、「下」、「前」、「後」等の用語は、本発明のより明瞭かつ簡潔な理解を提供するために、単に相対的な用語として使用されていることを理解されたい。当業者によく知られているように、本発明の端子は、実際の使用において様々な方向に配向され得るので、そのような用語は、限定するものとして解釈されるべきではない。

本明細書で提供される開示は、その好ましい例示的な実施形態の観点で特徴を説明している。添付の特許請求の範囲および趣旨の範囲内で、数多くの他の実施形態、修正、および変形が、本開示の検討から当業者に想起されるであろう。

Claims (13)

1. 雌型端子であって、
   嵌合端部および回路接続端部を伴う端子本体であって、前記嵌合端部は断面が略Ｕ字形の一対のチャネルで形成され、該一対のチャネルは雄型端子を中に収容する通路を画定し、各チャネルは底壁と該底壁から延在して互いに対向する２つの側壁とを有し、各底壁は第１および第２の撓み部分を画定するスリットを有する、端子本体と、
   前記底壁に沿って配置され、操作中に、前記雄型端子が前記通路の中へ挿入されるときに、前記雄型端子の平坦面と係合するように構成される、主接点と、
   前記チャネルの側壁に沿って前記主接点の前方に配置されたアーク放電接点であって、該アーク放電接点は内方に延在し、これにより、操作中に、前記雄型端子が前記通路の中へ挿入されるときに、前記雄型端子が前記主接点と接触する前に前記アーク放電接点と接触して、前記雄型端子と雌型端子との間のアーク放電が、前記アーク放電接点で起きる、アーク放電接点と、
   を備える、雌型端子。
2. 前記主接点は、各底壁上に形成される、請求項１に記載の雌型端子。
3. 前記アーク放電接点は、各チャネルの側壁上に形成される、請求項１に記載の雌型端子。
4. 前記端子本体は前記嵌合端部と回路接続端部との間の中間部分を有し、該中間部分は該中間部分上に形成されて外方に延在する突出部を有する、請求項１に記載の雌型端子。
5. 前記突出部は、操作中に、前記雌型端子のハウジングの中への挿入に応じて、該ハウジングの中に形成される肩部と接触するように構成される、請求項４に記載の雌型端子。
6. コネクタであって、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の雌型端子と、
   該雌型端子の少なくとも一部分を全体的に取り囲む、絶縁ハウジングと、
   を備える、コネクタ。
7. 前記一対のチャネルはスリットによって分離され、これにより、前記一対のチャネルの両端は互いに隣接しつつ間隔を置いて離間している、請求項１に記載の雌型端子。
8. 前記主接点は前記第１および第２の撓み部分の後方に位置する、請求項１に記載の雌型端子。
9. 前記アーク放電接点は前記第１および第２の撓み部分の後方に位置する、請求項１に記載の雌型端子。
10. 前記アーク放電接点は前記通路の内方へ湾曲する円形断面を有する、請求項１に記載の雌型端子。
11. 前記主接点は、前記底壁から前記第１および第２の撓み部分に向けて前方に延在する片持ち梁の形状である、請求項１に記載の雌型端子。
12. 前記主接点は、前記雄型端子が前記通路の中へ挿入されるときに前記雄型端子と接触する接触領域を提供するように、前記通路内に延在する、請求項１１に記載の雌型端子。
13. 雌型端子であって、
    嵌合端部および回路接続端部を伴う端子本体であって、前記嵌合端部は断面が略Ｕ字形の一対のチャネルで形成され、該一対のチャネルは雄型端子を中に収容する通路を画定し、各チャネルは底壁と該底壁から延在して互いに対向する２つの側壁とを有する、端子本体と、
    前記底壁に沿って配置され、操作中に、前記雄型端子が前記通路の中へ挿入されるときに、前記雄型端子の平坦面と係合するように構成される主接点であって、該主接点は、前記底壁から前記雄型端子が前記通路内に収容される箇所に向けて前方に延在する片持ち梁の形状であり、前記主接点は、前記雄型端子が前記通路の中へ挿入されるときに前記雄型端子と接触する接触領域を提供するように、前記通路内に延在する、主接点と、
    前記チャネルの側壁に沿って前記主接点の前方に配置されたアーク放電接点であって、該アーク放電接点は内方に延在し、これにより、操作中に、前記雄型端子が前記通路の中へ挿入されるときに、前記雄型端子が前記主接点と接触する前に前記アーク放電接点と接触して、前記雄型端子と雌型端子との間のアーク放電が前記アーク放電接点で起きる、アーク放電接点と、
    を備え、
    各底壁は第１および第２の撓み部分を画定するスリットを有し、前記アーク放電接点は前記第１および第２の撓み部分の後方に位置する、雌型端子。

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