JP6154217B2

JP6154217B2 - メス端子

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Publication number: JP6154217B2
Application number: JP2013139100A
Authority: JP
Inventors: 公貴大久保
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-07-02
Also published as: JP2015011963A; WO2015002159A1

Description

本発明は、オス端子が接続されるメス端子に関する。

従来、高電圧用の端子接続構造としては、丸ピン端子や平タブ端子等のオス端子がメス端子に挿入されて互いに導通されたものがある。このような端子接続構造では、オス端子及びメス端子が複雑な構造となり易い。このため、プレス加工が難しく、製造コストが高くなるおそれがあった。また、大きな挿抜力を要するために挿抜作業の煩雑化を招くおそれがあった。

これに対して、特許文献１には、進行してきたオス端子に接触するメス端子の接触部分に回転体を設けることにより、挿抜力の低減を図る構成が開示されている。

特開２０１０−２８２７５９号公報

しかしながら、特許文献１の構成を、電気自動車等において利用される高電圧の機器等の接続に用いた場合、回転体と当該回転体を保持する部材との間に隙間が存在すると、これらの間にアーク放電が発生する可能性がある。このアーク放電が発生すると、部材が損傷して接続不良の要因となる可能性がある。

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、挿抜力を低減しつつ、アーク放電の発生を防止して接続信頼性を高めることが可能なメス端子を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るメス端子は、下記の点を特徴としている。
（１）端子部を有するオス端子が電気的に接続されるメス端子であって、
導電性材料により筒状に形成され、前記端子部を挿抜可能であるメス端子本体と、
絶縁材料により筒状に形成され、且つその側面に複数の保持孔が貫通形成され、前記メス端子本体に嵌入される保持器と、
導電性材料により形成され、前記保持器と前記メス端子本体との間に位置するように、且つ前記端子部の挿抜方向に転動可能に、複数の前記保持孔それぞれに保持される複数の転動部材と、
を備え、
前記保持器は、前記メス端子本体に嵌入された状態において、前記メス端子本体に対して軸方向に相対移動不能とされ、
前記転動部材は、その一部が前記保持器から前記メス端子本体の内方側に露出するように前記保持孔に保持されており、前記端子部が前記メス端子本体に挿入されると、前記メス端子本体と前記端子部との双方に接触する、こと。
（２）上記（１）の構成のメス端子において、
前記保持器には、前記保持孔が少なくとも軸方向の２箇所に間隔をあけて形成されている、こと。
（３）上記（１）及び（２）のいずれか１つの構成のメス端子において、
前記メス端子本体及び前記保持器は、円筒状に形成されており、
前記保持器には、前記保持孔が少なくとも周方向の３箇所に間隔をあけて形成されており、
前記転動部材は、前記端子部が前記メス端子本体に挿入されると、弾性圧縮した状態で、前記メス端子本体と前記端子部との双方に接触する、こと。
（４）端子部を有するオス端子が電気的に接続されるメス端子であって、
導電性材料により筒状に形成され、前記端子部を挿抜可能であるメス端子本体と、
絶縁材料により筒状に形成され、且つその側面に複数の保持孔が貫通形成され、前記メス端子本体に嵌入される保持器と、
導電性材料により形成され、前記保持器と前記メス端子本体との間に位置するように、且つ前記端子部の挿抜方向に転動可能に、複数の前記保持孔それぞれに保持される複数の転動部材と、
を備え、
前記転動部材は、その一部が前記保持器から前記メス端子本体の内方側に露出するように前記保持孔に保持されており、前記端子部が前記メス端子本体に挿入されると、前記メス端子本体と前記端子部との双方に接触し、
前記保持器は、前記メス端子本体に嵌入された状態において、前記メス端子本体における前記端子部が挿入される側の端面を覆う端面被覆部を有している、こと。

上記（１）の構成のメス端子では、転動部材は、端子部の挿抜方向に転動可能に保持されているので、端子部がメス端子本体に挿入される際に端子部に対してころがり接触し得る。これにより、オス端子の挿抜力を低減することができるため、挿抜作業の容易化を図ることができる。なお、複数の転動部材の中には、メス端子本体に挿入される端子部に対してころがり接触ではなくすべり接触するものがあっても構わない。
また、保持器を絶縁材料により形成したので、転動部材と保持器との間に隙間が存在しても、アーク放電が発生しない。このため、高電圧の機器等の接続に用いた場合であってもアーク放電に起因する接続不良が発生せず、接続信頼性を高めることができる。
また、各部材が単純な形状を有しているので、複雑な形状を有する従来の端子と比較して、形状及び構造の単純化による製造の容易化及び製造コストの低減を図ることができる。
上記（２）の構成のメス端子では、転動部材が、保持器の軸方向における複数箇所においてメス端子本体と端子部とに接触するので、挿抜方向に垂直な方向への端子部の移動が規制される。特に、オス端子に振れが発生した際における端子部の移動が規制される。このため、メス端子とオス端子との間で捻回や振動が生じても、良好な接続状態を維持することができる。
上記（３）の構成のメス端子では、転動部材は、メス端子本体の内面とオス端子の端子部の外面とに押圧されて弾性圧縮した状態で、メス端子本体と端子部との双方に接触する。したがって、メス端子本体と端子部に対する転動部材の安定した接圧を確保することができ、接続信頼性を更に高めることができる。特に、転動部材が、保持器の少なくとも周方向における３箇所においてメス端子本体と端子部とに接触するので、挿抜方向に垂直な方向への端子部の移動が規制される。このため、メス端子とオス端子との間で捻回や振動が生じても、良好な接続状態を維持することができる。
メス端子本体における端子部が挿入される側の端面が露出している場合、メス端子本体は導電性材料により形成されているので、メス端子本体又はオス端子が通電している状態で端子部が挿入されると、メス端子本体の当該端面と端子部との間でアーク放電が発生する可能性がある。これに対して、上記（４）の構成のメス端子では、メス端子本体における端子部が挿入される側の端面が、絶縁材料により形成された保持器の端面被覆部により覆われているので、メス端子本体の当該端面と端子部との間でアーク放電が発生しない。このため、高電圧の機器等の接続に用いた場合であっても、オス端子の挿入時にアーク放電に起因する接続不良が発生せず、接続信頼性を高めることができる。

本発明によれば、挿抜力を低減しつつ、アーク放電の発生を防止して接続信頼性を高めることが可能なメス端子を提供できる。

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、本実施形態に係る端子接続構造を示す側面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図４は、メス端子及びオス端子の断面図である。図５は、メス端子の斜視図である。図６は、メス端子を縦方向に切断した断面斜視図である。図７は、メス端子の分解斜視図である。図８は、アーク放電の発生原因を説明するための説明図であり、図４の要部拡大図である。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る端子接続構造を示す側面図、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図、図４は、メス端子及びオス端子の断面図、図５は、メス端子の斜視図、図６は、メス端子を縦方向に切断した断面斜視図、図７は、メス端子の分解斜視図、図８は、アーク放電の発生原因を説明するための説明図であり、図４の要部拡大図である。

図１から図４に示すように、本実施形態に係る端子接続構造は、メス端子１０と、メス端子１０に電気的に接続されたオス端子１１と、を備えている。

オス端子１１は、銅又は銅合金などの導電性金属材料により形成されたもので、中空のピン状に形成された端子部１２を有している。このオス端子１１は、端子部１２が、その一端側からメス端子１０に対して挿抜される。端子部１２の他端側には、電線（図示せず。）の導体部（図示せず。）を電気的に接続するための、電線接続部（図示せず。）が連設される。

図５から図７に示すように、メス端子１０は、メス端子本体２１と、保持器２２と、接触球２３と、を備えている。

メス端子本体２１は、銅又は銅合金などの導電性金属材料により形成されたもので、円筒状に形成されている。このメス端子本体２１は、一端３１側が挿入側とされており、この一端３１側の挿入側からオス端子１１の端子部１２がメス端子本体２１に挿入される。メス端子本体２１の他端３２側には、電線の導体部を電気的に接続するための、電線接続部（図示せず。）が連設される。また、メス端子本体２１の他端３２近傍には、内周部に、周方向へわたって係止溝３３が形成されている。

保持器２２は、例えば絶縁性樹脂材料などの絶縁材料から形成されたもので、円筒状に形成された保持器本体４１を有している。保持器本体４１の外径は、メス端子本体２１の内径よりも小径とされている。また、保持器本体４１の内径は、オス端子１１の端子部１２の外径よりも大径とされている。保持器２２には、保持器本体４１の一端４２側に、係止板部４３（端面被覆部）が形成されている。この係止板部４３は、保持器本体４１の一端４２において、径方向外方へ張り出すように形成されており、その外縁には、保持器本体４１の他端４５側へ突出する係止凸部４４が形成されている。また、保持器本体４１の他端４５には、径方向外方へ張り出す係止片４６が形成されている。

保持器２２は、メス端子本体２１の一端３１側から嵌入されることで、メス端子本体２１に装着される。保持器２２をメス端子本体２１に装着すると、保持器本体４１の係止片４６がメス端子本体２１に形成された係止溝３３に入り込む。この状態では、メス端子本体２１の一端３１が保持器２２の係止板部４３に当接し、係止凸部４４がメス端子本体２１の外周側に配置される。これにより、保持器２２は、メス端子本体２１に対して両端が係止されて軸方向及び径方向への移動が規制され、がたつきなく装着される。保持器２２がメス端子本体２１に対して嵌入されて装着された状態においては、メス端子本体２１における端子部１２が挿入される側の端面を係止板部４３（端面被覆部）が覆っている。また、この状態においては、メス端子本体２１における端子部１２が挿入される側の外面を、係止板部４３に連設された係止凸部４４が覆っている。また、保持器２２は、メス端子本体２１に装着した状態では、保持器本体４１がメス端子本体２１の内周面との間に隙間を有するように配置される。

保持器２２は、保持器本体４１の周面に複数の保持孔４７が貫通形成されている。本実施形態では、保持孔４７は、保持器本体４１の軸方向に等しく間隔をあけた３箇所に配列されており、それぞれの配列箇所で、周方向の８箇所に等間隔に形成されている。

接触球２３は、導電性金属材料により形成された球状体から成る転動部材である。接触球２３は、メス端子本体２１に装着された保持器２２の保持孔４７にそれぞれ収容されて保持されている。接触球２３は、保持孔４７よりも大径に形成されており、それぞれ保持孔４７におけるメス端子本体２１側に保持されている。また、接触球２３は、その直径が保持器本体４１の厚みよりも大きくなるように形成されている。そして、これらの接触球２３は、その一部が保持孔４７から保持器本体４１の内方側に突出されている。即ち、接触球２３は、保持器本体４１を貫通するように、保持孔４７に収容されている。また、接触球２３は、任意の方向に転動可能に、保持孔４７に収容されている。また、接触球２３は、その直径が、メス端子本体２１の内径と、オス端子１１の端子部１２の外径との差よりも大きくなるように形成されている。換言すれば、接触球２３がメス端子本体２１の内周面に接触した状態において、複数の接触球２３の最内周部を通る内周円の径Ｄが、オス端子１１の端子部１２の外径ｄよりもわずかに小径とされている（図４参照。）。

上記構造のメス端子１０にオス端子１１を接続すべく、メス端子１０にオス端子１１の端子部１２を挿し込むと、端子部１２は、メス端子本体２１の一端３１側に配列された一列目の複数の接触球２３に接触して中心に調心される。そして、端子部１２は、一列目の複数の接触球２３を径方向外方に押し拡げながらメス端子本体２１内に進入する。さらに、オス端子１１の端子部１２を挿し込むと、次に配列された二列目の複数の接触球２３に接触して中心に調心される。そして、端子部１２は、二列目の複数の接触球２３を径方向外方に押し拡げながらメス端子本体２１内に進入する。さらに、オス端子１１の端子部１２を挿し込むと、次に配列された三列目の複数の接触球２３に接触して中心に調心される。そして、三列目の複数の接触球２３を押し拡げながらメス端子本体２１内に進入する。接触球２３は、端子部１２の挿抜方向を含む任意の方向に転動可能であるので、端子部１２をメス端子１０に挿入する際には、端子部１２に対してころがり接触し得る。なお、複数の接触球２３の中には、挿入される端子部１２に対してすべり接触するものがあっても構わない。

このように、メス端子１０にオス端子１１の端子部１２を挿し込むと、端子部１２の外周面に、複数の接触球２３が接触する。これらの接触球２３は、端子部１２によって径方向外方へ押されてメス端子本体２１の内周面に接触する。したがって、オス端子１１の端子部１２とメス端子１０のメス端子本体２１とが複数の接触球２３を介して導通する。このとき、上述したように接触球２３は、その直径が、メス端子本体２１の内径と、オス端子１１の端子部１２の外径との差よりも大きくなるように形成されているので、端子部１２がメス端子本体２１に挿入された状態では、接触球２３は、わずかに弾性圧縮された状態で端子部１２とメス端子本体２１に接触する。即ち、本実施形態では、接触球２３と端子部１２との間に寸法設定により与圧を持たせることで、安定した接圧の確保を図っている。

このようにメス端子１０にオス端子１１を接続することで、これらのメス端子１０及びオス端子１１を介して電流を流すことができる。

ここで、図８に示すように、メス端子１０とオス端子１１とが接続された状態においては、接触球２３と保持器本体４１の保持孔４７との間には、接触球２３のころがりを良くするために、わずかに隙間が空いている。このため、メス端子１０及びオス端子１１からなる端子接続構造を、電気自動車の高電圧の機器等の接続に用いる場合、メス端子１０の保持器２２が導電性金属材料により形成されたものであると、上記隙間にアーク放電が生じ、保持器２２や接触球２３が損傷して接続不良の要因となる可能性がある。

これに対して、本実施形態では、保持器２２が絶縁材料により形成されているので、高電圧の機器等の接続に用いた場合であっても、保持器２２と接触球２３との隙間にアーク放電が発生することを防止することができる。これにより、アーク放電による接続不良を防止することができるため、接続信頼性を高めることができる。

また、本実施形態では、接触球２３は、端子部１２の挿抜方向に転動可能に保持されているので、端子部１２がメス端子本体２１に挿入される際に端子部１２に対してころがり接触し得る。これにより、オス端子１１の挿抜力を低減することができるため、挿抜作業の容易化を図ることができる。

また、本実施形態では、保持器２２を絶縁材料により形成したので、接触球２３と保持器２２との間に隙間が存在しても、アーク放電が発生しない。このため、高電圧の機器等の接続に用いた場合であってもアーク放電に起因する接続不良が発生せず、接続信頼性を高めることができる。

また、本実施形態では、各部材が単純な形状を有しているので、複雑な形状を有する従来の端子と比較して、形状及び構造の単純化による製造の容易化及び製造コストの低減を図ることができる。

また、本実施形態では、接触球２３は、メス端子本体２１の内面とオス端子１１の端子部１２の外面とに押圧されて弾性圧縮した状態で、メス端子本体２１と端子部１２との双方に接触する。したがって、メス端子本体２１と端子部１２に対する接触球２３の安定した接圧を確保することができ、接続信頼性を高めることができる。

また、本実施形態では、接触球２３が、保持器２２の周方向における８箇所においてメス端子本体２１と端子部１２とに接触するので、端子部１２の挿抜方向に垂直な方向への端子部１２の移動が規制される。このため、メス端子１０とオス端子１１との間で捻回や振動が生じても、良好な接続状態を維持することができる。
さらに、本実施形態では、接触球２３が、保持器２２の軸方向における３箇所においてメス端子本体と端子部とに接触するので、挿抜方向に垂直な方向への端子部の移動が規制される。特に、オス端子１１に振れが発生した際における端子部１２の移動が規制される。このため、メス端子１０とオス端子１１との間で捻回や振動が生じても、良好な接続状態を維持することができる。

また、本実施形態では、保持器２２の両端部がメス端子本体２１に係止されているので、オス端子１１の端子部１２を挿抜する際の保持器２２の軸方向への移動を確実に規制することができる。これにより、オス端子１１の挿抜作業を円滑かつ安定的に行うことができる。

また、本実施形態では、メス端子本体２１における端子部１２が挿入される側の端面が、絶縁材料により形成された保持器２２の係止板部４３（端面被覆部）により覆われているので、メス端子本体２１の当該端面と端子部１２との間でアーク放電が発生しない。このため、高電圧の機器等の接続に用いた場合であっても、オス端子１１の挿入時にアーク放電に起因する接続不良が発生せず、接続信頼性を高めることができる。

以下では、本実施形態に係るメス端子１０及び端子接続構造について纏める。
（１）実施形態に係るメス端子１０は、ピン状の端子部１２を有するオス端子１１が電気的に接続されるメス端子である。メス端子１０は、導電性材料により筒状に形成され、前記端子部１２を挿抜可能であるメス端子本体２１を備えている。メス端子１０は、絶縁材料により筒状に形成され、且つその周面に複数の保持孔４７が貫通形成され、前記メス端子本体２１に嵌入される保持器２２を更に備えている。メス端子１０は、導電性材料により形成され、前記保持器２２と前記メス端子本体２１との間に位置するように、且つ前記端子部１２の挿抜方向に転動可能に、複数の前記保持孔４７それぞれに保持される複数の接触球２３（転動部材）を更に備えている。前記接触球２３は、その一部が前記保持器２２から前記メス端子本体２１の内方側に露出するように前記保持孔４７に保持されており、前記端子部１２が前記メス端子本体２１に挿入されると、前記メス端子本体２１と前記端子部１２との双方に接触する。
（２）実施形態に係るメス端子１０では、前記保持器２２には、前記保持孔４７が少なくとも軸方向の２箇所に間隔をあけて形成されている。
（３）実施形態に係るメス端子１０では、前記メス端子本体２１及び前記保持器２２は円筒状に形成されており、前記保持器２２には、前記保持孔４７が少なくとも周方向の３箇所に間隔をあけて形成されており、前記接触球２３は、前記端子部１２が前記メス端子本体２１に挿入されると、弾性圧縮された状態で、前記メス端子本体２１と前記端子部１２との双方に接触する。
（４）実施形態に係るメス端子１０では、前記保持器２２は、前記メス端子本体２１に嵌入された状態において、前記メス端子本体２１における前記端子部１２が挿入される側の端面を覆う端面被覆部としての係止板部４３を有している。

なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態は、本発明の技術的範囲内で種々の変形や改良等を伴うことができる。

例えば、上記実施形態では、転動部材として球形状の接触球２３を用いる例を説明したが、転動部材は端子部１２の挿抜方向に転動可能に保持孔４７に保持されるものであればよく、例えばころ状（ローラ状）の部材を用いても構わない。
また、上記実施形態では、メス端子本体２１及び保持器２２の形状を円筒状とした例について説明したが、これらの形状は筒状であればよく、例えば角筒状であっても構わない。
また、この点に関連して、上記実施形態では、端子部１２がピン状である例について説明したが、端子部１２は平タブ状に形成されてもよい。特に、メス端子本体２１及び保持器２２の形状が角筒状である場合には、これらの形状に合わせて平タブ状とし、回り止めを図ることが考えられる。

１０：メス端子
１１：オス端子
１２：端子部
２１：メス端子本体
２２：保持器
２３：接触球
４３：係止板部（端面被覆部）
４７：保持孔

Claims

端子部を有するオス端子が電気的に接続されるメス端子であって、
導電性材料により筒状に形成され、前記端子部を挿抜可能であるメス端子本体と、
絶縁材料により筒状に形成され、且つその側面に複数の保持孔が貫通形成され、前記メス端子本体に嵌入される保持器と、
導電性材料により形成され、前記保持器と前記メス端子本体との間に位置するように、且つ前記端子部の挿抜方向に転動可能に、複数の前記保持孔それぞれに保持される複数の転動部材と、
を備え、
前記保持器は、前記メス端子本体に嵌入された状態において、前記メス端子本体に対して軸方向に相対移動不能とされ、
前記転動部材は、その一部が前記保持器から前記メス端子本体の内方側に露出するように前記保持孔に保持されており、前記端子部が前記メス端子本体に挿入されると、前記メス端子本体と前記端子部との双方に接触する、
ことを特徴とするメス端子。
前記保持器には、前記保持孔が少なくとも軸方向の２箇所に間隔をあけて形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のメス端子。
前記メス端子本体及び前記保持器は、円筒状に形成されており、
前記保持器には、前記保持孔が少なくとも周方向の３箇所に間隔をあけて形成されており、
前記転動部材は、前記端子部が前記メス端子本体に挿入されると、弾性圧縮した状態で、前記メス端子本体と前記端子部との双方に接触する、
ことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のメス端子。
端子部を有するオス端子が電気的に接続されるメス端子であって、
導電性材料により筒状に形成され、前記端子部を挿抜可能であるメス端子本体と、
絶縁材料により筒状に形成され、且つその側面に複数の保持孔が貫通形成され、前記メス端子本体に嵌入される保持器と、
導電性材料により形成され、前記保持器と前記メス端子本体との間に位置するように、且つ前記端子部の挿抜方向に転動可能に、複数の前記保持孔それぞれに保持される複数の転動部材と、
を備え、
前記転動部材は、その一部が前記保持器から前記メス端子本体の内方側に露出するように前記保持孔に保持されており、前記端子部が前記メス端子本体に挿入されると、前記メス端子本体と前記端子部との双方に接触し、
前記保持器は、前記メス端子本体に嵌入された状態において、前記メス端子本体における前記端子部が挿入される側の端面を覆う端面被覆部を有している、
ことを特徴とするメス端子。