JP6487261B2

JP6487261B2 - メス端子

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Publication number: JP6487261B2
Application number: JP2015081482A
Authority: JP
Inventors: 隆博弓立
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2035-04-13
Also published as: JP2016201290A

Description

本発明は、オス端子と接続されるメス端子に関するものである。

一般にコネクタに使用されるコネクタ端子（オス端子やメス端子）は、銅または銅合金の母材に錫メッキを施した金属材料により構成されている。そして、オス端子は、前部に相手側メス端子と嵌合することでメス端子と導通接触するタブ部を有し、その後部に電線の接続部を有している。また、メス端子は、前部に、相手側オス端子のタブ部が挿入されることでオス端子と接触導通する筒状の電気接続部を有し、その後部に、電線の接続部を有している。

端子母材の表面に錫メッキを施す理由は、錫が軟らかく、コネクタ端子同士を嵌合させた際に、端子間の接触荷重により錫が自然酸化被膜を容易に機械的に破壊することができて、錫の新生面同士を接触させることができ、それにより、良好な接触性能（低く安定した接触抵抗）を長期に亘って安定的に維持できるからである。つまり、高温環境下での接続信頼性の向上や腐食環境下での耐食性の向上などの観点から、端子母材の表面に錫メッキを施している。

この錫メッキ層がないと、硬い銅または銅合金母材の酸化被膜が表面に現れるので、端子嵌合時の表面層の機械的な破壊が期待できなくなる。そして、銅または銅合金母材の酸化被膜は体積抵抗率が非常に高いために、端子間の接触抵抗が高くなりがちとなってしまう。

図３は、特許文献１に記載されている従来のメス端子の一例を示している。

このメス端子１１０は、前部に四角筒状（箱状とも言う）の電気接続部１１１を有している。この電気接続部１１１は、天井壁１１２と底壁１１３との間に、オス端子１３０のタブ部１３１の挿入経路を確保している。底壁１１３には、挿入されるオス端子１３０のタブ部１３１に押されることで、タブ部１３１の挿入方向と直交する方向に撓み変形し、撓み復帰力を端子間接触荷重としてタブ部１３１に加える弾性バネ部１１４が一体に設けられている。また、天井壁１１２は、弾性バネ部１１４との間にタブ部１３１を挟圧する挟圧壁の役目を果たすようになっている。

そして、弾性バネ部１１４と、挟圧壁としての役目を担う天井壁１１２の互いに対向する対向面に、挿入されるオス端子１３０のタブ部１３１の表面（側面）に摺動接触する凸部１１５，１１６，１１８が設けられている。

このメス端子１１０の電気接続部１１１の内部にオス端子１３０のタブ部１３１が挿入されると、タブ部１３１に押されて弾性バネ部１１４が撓むことで、タブ部１３１の挿入が許容される。タブ部１３１の挿入過程では、弾性バネ部１１４や天井壁１１２の凸部１１８，１１５，１１６にタブ部１３１の側面が摺動し、端子挿入完了位置では、凸部１１８，１１５，１１６とタブ部１３１の側面とが接触した状態に保持される。そして、弾性バネ部１１４の撓み復帰力を接触荷重として、メス端子１１０とオス端子１３０とが接触導通する。

ところで、端子同士の接触面は、その全領域が電気的導通性を担うわけではないため、みかけの接触面と考えることができる。みかけの接触面のうちで実際に接触する面（真実接触面）が電気的通電を担う。真実接触面は、錫メッキ層の表面にできる酸化膜が破壊され、露出した錫メッキ層同士が接触する点（オーミック点）に形成される。酸化膜を破壊するためには一定以上の接触荷重を与えなければならず、上記のメス端子１１０の例では、限定された大きさの凸部１１５，１１６，１１８がオス端子１３０のタブ部１３１の表面に接触することにより、一定以上の接触荷重が保たれるようになっている。

また、図３のメス端子１１０では、前述の真実接触面を広く確実に確保するために、凸部１１５，１１６，１１８に、タブ部１３１との摺動接触面の酸化膜を剥ぎ取る役目を担わせている。しかし、単純に凸部１１５，１１６，１１８とタブ部１３１を摺動させるだけでは酸化膜の除去が十分に行われない場合がある。

そこで、図４に示すように、フラットな頂面１５１の下側に、酸化被膜の剥ぎ取り性を高めるための角部１５２やエッジ１５３を確保した膜剥ぎ用の突起部１５０を、前述の凸部１１５，１１６，１１８の少なくとも一つとして設ける例が提案されている。図５に示す例では、弾性バネ部１４４の表面に膜剥ぎ用の突起部１５０を形成している（例えば、特許文献２参照）。

このように角部１５２やエッジ１５３を有する膜剥ぎ用の突起部１５０を設けた場合、図５の矢印Ｙ１方向にオス端子のタブ部（図示せず）が移動して来た際に、タブ部の表面の酸化膜１６０を矢印Ｙ２のように左右に排除することができる。

特開２０１３−９８０８８号公報特開２０１０−２６７５８４号公報

しかし、図４及び図５に示す従来例では、角部１５２やエッジ１５３の働きが強いため、最上層の酸化膜だけでなく、その下の錫メッキ層まで削ってしまうおそれがある。また、角部１５２やエッジ１５３を有する膜剥ぎ用の突起部１５０を設ける場合、その形状が複雑なため、小型の端子には適用しづらいという問題もあった。

また、角部１５２やエッジ１５３の働きを弱めるために角部１５２やエッジ１５３の形状に丸みを帯びさせると、酸化膜の除去性が低下するので、接触荷重を高めるべく、弾性バネ部の撓み復帰力（接触荷重）を大きくしなくてはならない。しかしそうすると、端子が大型化するので、小型の端子には適用しづらいという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮し、酸化膜を弾性バネ部の微小荷重で破壊することができ、メッキ層にキズを付けることなく、接触導通性を高める（接触抵抗を下げる）ことができるメス端子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１のメス端子は、オス端子のタブ部が挿入された際に前記タブ部と接触導通する筒状の電気接続部を有し、該電気接続部の内部に、挿入される前記タブ部に押されることで、前記タブ部の挿入方向と直交する方向に撓み変形して撓み復帰力を端子間接触荷重として前記タブ部に加える弾性バネ部と、該弾性バネ部との間に前記タブ部を挟圧する挟圧壁とが設けられたメス端子において、前記筒状の電気接続部の内部に、該電気接続部の内部の前記弾性バネ部と前記挟圧壁との間に挿入される前記タブ部を、該タブ部の挿入方向に沿って弓なりに撓み変形させる変形強制手段が設けられると共に、挿入完了位置まで挿入されることで前記変形強制手段により弓なりに撓み変形させられた前記タブ部の凸側湾曲表面の頂部に対向する位置に、前記タブ部の挿入に従い該タブ部と摺動接触し該摺動接触に伴い接触面の酸化膜を剥ぎ取って当該酸化膜の下層金属と接触導通する膜剥ぎ用突起部が設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のメス端子であって、前記変形強制手段が前記弾性バネ部と前記挟圧壁との対向面の一方と他方に設けられた複数の凸部によって構成され、前記弾性バネ部と前記挟圧壁との対向面の一方には、前記凸部として、前記タブ部の挿入方向に間隔をおいて第１の凸部と第２の凸部が設けられ、前記弾性バネ部と前記挟圧壁との対向面の他方には、前記凸部として、前記第１の凸部と第２の凸部の中間に位置し、前記第１の凸部と第２の凸部とにより一方側の側面の２点が支持された前記タブ部の他方側の側面の１点を押圧して該タブ部を弓なりに撓ませる第３の凸部が設けられ、前記第３の凸部に対向する位置の前記弾性バネ部と前記挟圧壁との前記一方の対向面上に、前記タブ部と弾性バネ部の接触面の酸化膜を剥ぎ取る前記膜剥ぎ用突起部が設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のメス端子であって、前記弾性バネ部が、前記電気接続部の前記タブ部の挿入経路を挟んで対向する対向二壁の一方の壁の前端に延設された帯板を、前記電気接続部の内部に向かって折り曲げ、且つ、折り曲げ位置を基端として、該基端から後方に延びる先端を自由端とした片持バネ部として形成されると共に、前記弾性バネ部の先端側と基端側の２箇所に、前記タブ部の一方側の側面に押圧する前記第１の凸部と第２の凸部とが設けられ、また、前記電気接続部の前記タブ部の挿入経路を挟んで対向する対向二壁の他方の壁に、前記弾性バネ部との間に前記タブ部を挟圧する前記挟圧壁が設けられ、該挟圧壁に前記第３の凸部が設けられ、前記弾性バネ部の前記第３の凸部に対向する位置に前記膜剥ぎ用突起部が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、オス端子のタブ部を筒状の電気接続部の内部に挿入することにより、変形強制部の働きによってタブ部を、挿入方向に沿って弓なりに撓ませることができる。このタブ部が弓なりに撓んだ場合、凸側湾曲表面の頂部には引張応力が生じ、表面の酸化膜が破壊されやすい状態となる。その頂部に膜剥ぎ用突起部が摺動するので、小さい接触荷重であっても、表面の酸化膜を効率良く除去することができる。このように、引張応力が与えられた条件下では、酸化膜を微小荷重で効率よく破壊できるので、膜剥ぎ用突起部の表面を特別に角張った形状にしなくても、摺動接触過程で酸化膜を確実に除去でき、メッキ層にキズを付けるのを避けることができる。

請求項２の発明によれば、タブ部の一方の側面に押圧する２つの凸部と他方の側面に押圧する１つの凸部で、挿入されるタブ部を弓なりに撓ませることができる。従って、限定された大きさの凸部がタブ部の表面に接触することで、接触点の荷重を高めることができ、接触導通性能を高めることができる。

請求項３の発明によれば、弾性バネ部に第１の凸部と第２の凸部と膜剥ぎ用突起部とを設け、挟圧壁側に第３の凸部を設けているので、タブ部との接触荷重の調整や酸化膜の除去性能の調整が容易にできる。

本発明の実施形態のメス端子のオス端子との嵌合前の状態を示す断面図である。本発明の実施形態のメス端子のオス端子との嵌合完了状態を示す断面図、及び、その一部の誇張拡大図である。従来のメス端子の一例を示す断面図である。従来の膜剥ぎ用突起部の一例を示す斜視図である。図４の膜剥ぎ用突起部の適用例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は実施形態のメス端子のオス端子との嵌合前の状態を示す断面図、図２は同メス端子のオス端子との嵌合完了状態を示す断面図、及び、その一部の誇張拡大図である。

図１に示すメス端子１０及びオス端子３０は、それぞれメス側及びオス側コネクタハウジング（図示せず）に装着される。これらメス端子１０及びオス端子３０は、銅または銅合金の母材に錫メッキを施した金属材料を、所定形状に打ち抜き、折り曲げ加工することで構成されている。

オス端子３０は、前部に帯板状のタブ部３１を有している。また、メス端子１０は、前部に、オス端子３０の帯板状のタブ部３１が挿入される四角筒状（箱状）の電気接続部１１を有している。この電気接続部１１は、タブ部３１が前方から挿入された際にタブ部３１と接触導通する部分であり、天井壁１２と底壁１３との間にタブ部３１の挿入経路を確保している。

図１及び図２に示すように、電気接続部１１の内部には、挿入されるタブ部３１に押されることで、タブ部３１の挿入方向と直交する方向に撓み変形して撓み復帰力を端子間接触荷重としてタブ部３１に加える弾性バネ部１４が設けられている。

弾性バネ部１４は、電気接続部１１のタブ部３１の挿入経路を挟んで対向する対向二壁（天井壁１２と底壁１３）のうちの一方の壁である天井壁１２の前端に延設された帯板を、電気接続部１１の内部に向かって折り曲げ、且つ、折り曲げ位置を基端として、基端から後方に延びる先端を自由端とした片持バネ部として形成されている。

一方、対向二壁（天井壁１２と底壁１３）のうちの他方の壁である底壁１３は、弾性バネ部１４との間にタブ部３１を挟圧する挟圧壁１３として構成されている。

また、筒状の電気接続部１１の内部には、電気接続部１１の内部の弾性バネ部１４と挟圧壁１３との間に挿入されるタブ部３１を、タブ部３１の挿入方向に沿って弓なりに撓み変形させる変形強制手段としての複数の凸部１５，１６，１７が設けられている。

弾性バネ部１４には、タブ部３１の挿入方向に間隔をおいて第１の凸部１５と第２の凸部１６が設けられている。また、挟圧壁１３には、第１の凸部１５と第２の凸部１６の中間に位置し、第１の凸部１５と第２の凸部１６とにより一方側の側面の２点が支持されたタブ部３１の他方側の側面の１点を押圧してタブ部３１を弓なりに撓ませる第３の凸部１７が設けられている。

また、弾性バネ部１４の第３の凸部１７に対向する位置には、膜剥ぎ用突起部１８が設けられている。この膜剥ぎ用突起部１８は、挿入完了位置まで挿入されることで凸部１５，１６，１７により弓なりに撓み変形させられたタブ部３１の凸側湾曲表面の頂部３１ａに対向する位置に配されている。そして、タブ部３１の挿入に従いタブ部３１と摺動接触し摺動接触に伴い接触面の酸化膜２２，４２を剥ぎ取って当該酸化膜２２，４２の下層金属（錫メッキ層）２１，４１と接触導通するようになっている。

また、弾性バネ部１４の背面に位置する天井壁１２の第２の凸部１６に対応する位置には、弾性バネ部１４の過度の撓みを規制する撓み規制凸部１９が設けられている。

このように構成されたメス端子１０の電気接続部１１の内部にオス端子３０のタブ部３１が挿入されると、図２に示すように、弾性バネ部１４側の第１の凸部１５及び第２の凸部１６が、タブ部３１の一方側の側面に向けて、挿入方向に離間した２点で押圧力Ｂ１、Ｂ２を及ぼす。また、挟圧壁１３側の第３の凸部１７が、タブ部３１の他方側の側面に向けて、押圧力Ｂ１，Ｂ２の作用する２点の中間の１点で、反対向きの押圧力Ａ１を及ぼす。これにより、加工時に直線状に形成されているタブ部３１が、挿入方向に沿って弓なりに弾性的に撓み変形することになる。この際、押圧力Ｂ１，Ｂ２の作用する２点の中間部では、タブ部３１が、弾性バネ部１４側に凸になるように撓み変形する。特に、第３の凸部１７に対応する位置には凸側湾曲表面の頂部が位置することになり、その位置には膜剥ぎ用突起部１８が配置されている。

タブ部３１が弓なりに撓んだ場合、図２の拡大図に示すように、凸側湾曲表面の頂部には引張応力Ｎ１が生じ、表面の酸化膜４２が破壊されやすい状態となる。その頂部に対向する位置には膜剥ぎ用突起部１８が位置することになるので、膜剥ぎ用突起部１８とタブ部３１の凸側湾曲表面の頂部とが、第３の凸部１７からの押圧力Ａ１と膜剥ぎ用突起部１８からの反力Ａ２とで挟まれた状態で摺動することになり、弾性バネ部１４とタブ部３１の表面の酸化膜２２，４２が効率良く除去されることになる。

この場合、表面に引張応力が作用した状態での摺動により、小さい接触荷重であっても、表面の酸化膜２２，４２を効率良く除去することができ、これにより、酸化膜２２，４２の下層の金属層（錫メッキ層）２１，４１同士を直接接触させることができる。従って、接触導通性能を高めることができる。また、このように、引張応力が与えられた条件下では、酸化膜２２，４２を微小荷重で効率よく破壊できるので、膜剥ぎ用突起部１８の表面を特別に角張った形状（角部やエッジを持つ形状）にしなくても、摺動接触過程で酸化膜２２，４２を確実に除去でき、メッキ層にキズを付けるのを避けることができる。

また、この実施形態のメス端子１０では、タブ部３１の一方側の側面に押圧する２つの凸部１５，１６と他方側の側面に押圧する１つの凸部１７とで、挿入されるタブ部３１を弓なりに撓ませるようにしている。このように限定された大きさの凸部１５，１６，１７がタブ部３１の表面に接触することにより、接触点の荷重を高めることができ、接触導通性能を高めることができる。

また、この実施形態のメス端子１０では、弾性バネ部１４に第１の凸部１５と第２の凸部１６と膜剥ぎ用突起部１８とを設け、挟圧壁１３側に第３の凸部１７を設けているので、タブ部３１との接触荷重の調整や酸化膜の除去性能の調整が容易にできる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は種々変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、メス端子１０及びオス端子３０の金属母材が、銅または銅合金である場合を説明したが、端子母材がアルミニウムまたはアルミニウム合金であってもよい。

また、上記実施形態では、金属母材の表面に施すメッキの種類として錫メッキを例に挙げたが、アルミニウムメッキ（銅または銅合金母材の場合）、銀メッキを採用することも可能である。

また、上記実施形態では、弾性バネ部１４側に第１の凸部１５、第２の凸部１６、膜剥ぎ用突起部１８を設け、挟圧壁１３側に第３の凸部１７を設けた場合を示したが、これと反対に、挟圧壁１３側に第１の凸部１５、第２の凸部１６、膜剥ぎ用突起部１８を設け、弾性バネ部１４側に第３の凸部１７を設けることも可能である。

また、挿入されるタブ部３１を弓なりに撓ませる変形強制手段は、上記実施形態のように、３つの凸部の組み合わせで構成する場合に限らない。

また、上記実施形態では、挟圧壁１３は、電気接続部の底壁１３そのもので構成した場合を示したが、挟圧を弾性バネ部によって構成することも可能である。

３０オス端子
３１タブ部
１０メス端子
１１電気接続部
１２上壁（対向二壁）
１３下壁（挟圧壁、対向二壁）
１４弾性バネ部
１５第１の凸部（変形強制手段）
１６第２の凸部（変形強制手段）
１７第３の凸部（変形強制手段）
１８膜剥ぎ用突起部
２１，４１錫メッキ層（下層金属）
２２，４２酸化膜

Claims

オス端子のタブ部が挿入された際に前記タブ部と接触導通する筒状の電気接続部を有し、該電気接続部の内部に、挿入される前記タブ部に押されることで、前記タブ部の挿入方向と直交する方向に撓み変形して撓み復帰力を端子間接触荷重として前記タブ部に加える弾性バネ部と、該弾性バネ部との間に前記タブ部を挟圧する挟圧壁とが設けられたメス端子において、
前記筒状の電気接続部の内部に、該電気接続部の内部の前記弾性バネ部と前記挟圧壁との間に挿入される前記タブ部を、該タブ部の挿入方向に沿って弓なりに撓み変形させる変形強制手段が設けられると共に、挿入完了位置まで挿入されることで前記変形強制手段により弓なりに撓み変形させられた前記タブ部の凸側湾曲表面の頂部に対向する位置に、前記タブ部の挿入に従い該タブ部と摺動接触し該摺動接触に伴い接触面の酸化膜を剥ぎ取って当該酸化膜の下層金属と接触導通する膜剥ぎ用突起部が設けられていることを特徴とするメス端子。
請求項１に記載のメス端子であって、
前記変形強制手段が前記弾性バネ部と前記挟圧壁との対向面の一方と他方に設けられた複数の凸部によって構成され、
前記弾性バネ部と前記挟圧壁との対向面の一方には、前記凸部として、前記タブ部の挿入方向に間隔をおいて第１の凸部と第２の凸部が設けられ、前記弾性バネ部と前記挟圧壁との対向面の他方には、前記凸部として、前記第１の凸部と第２の凸部の中間に位置し、前記第１の凸部と第２の凸部とにより一方側の側面の２点が支持された前記タブ部の他方側の側面の１点を押圧して該タブ部を弓なりに撓ませる第３の凸部が設けられ、前記第３の凸部に対向する位置の前記弾性バネ部と前記挟圧壁との前記一方の対向面上に、前記タブ部と弾性バネ部の接触面の酸化膜を剥ぎ取る前記膜剥ぎ用突起部が設けられていることを特徴とするメス端子。
請求項２に記載のメス端子であって、
前記弾性バネ部が、前記電気接続部の前記タブ部の挿入経路を挟んで対向する対向二壁の一方の壁の前端に延設された帯板を、前記電気接続部の内部に向かって折り曲げ、且つ、折り曲げ位置を基端として、該基端から後方に延びる先端を自由端とした片持バネ部として形成されると共に、前記弾性バネ部の先端側と基端側の２箇所に、前記タブ部の一方側の側面に押圧する前記第１の凸部と第２の凸部とが設けられ、また、前記電気接続部の前記タブ部の挿入経路を挟んで対向する対向二壁の他方の壁に、前記弾性バネ部との間に前記タブ部を挟圧する前記挟圧壁が設けられ、該挟圧壁に前記第３の凸部が設けられ、前記弾性バネ部の前記第３の凸部に対向する位置に前記膜剥ぎ用突起部が設けられていることを特徴とするメス端子。