JP6515798B2 - 端子金具及びコネクタ - Google Patents

Description

本明細書に開示される技術は、端子金具及びこの端子金具収容するコネクタに関する。

例えば、自動車等において電気的接続を行う際に、対向する接点を突き当てて接触させることで電気的接続をとる方法が知られている。このような方法では、接点間に異物が付着すると、導通不良となり好ましくない。そのため、特開２００２−２７４２９０号公報（下記特許文献１）では、両接点の突き当て時に互いに摺動させることで、接点間の異物の排除が行われている。

具体的には、特開２００２−２７４２９０号公報（下記特許文献１）の給電装置では、雌側ジャンクションに、ケース内に対向する端板と、この端板間に挟持圧縮されたコイルスプリングとが設けられている。そして、外部に露出する側の端板には、弾性力を有する板ばね部材が設けられている。この板ばね部材は、端板から外方に延出した後に折り曲げられることで、弾性変形容易な傾斜状の自由端部が設けられており、雄側の接点と雌側の接点（自由端部）が接触する際に両接点が互いに摺動することで、接点間の異物の排除が行われている。

特開２００２−２７４２９０号公報

しかしながら、特開２００２−２７４２９０号公報（上記特許文献１）の構成では、大電流用途の場合には利用することができない。なぜなら、大電流用途の場合には、板ばね部材の板厚が大きくなり、剛性が高くなるため、折り曲げられた部分が変形できず、自由端部が自由に弾性変形することができなくなる。そのため、自由端部が雄側の接点と接触する時に弾性変形して摺動することができず、異物の排除が行われなくなる。

本明細書で開示される端子金具は、相手端子に設けられた接触面と対向する対向面を有し、外部回路と接続される電気接触部材と、導電性線材が複数回巻回されたコイル状をなし、その巻回面がコイル軸に対して斜めとなる斜め巻きコイルスプリングであって、前記コイル軸が前記電気接触部材の前記対向面と平行姿勢となるよう前記導電性線材の両端が前記電気接触部材に固定されて前記相手端子と前記電気接触部材とが接近したときに両者間に挟まれる斜め巻きコイルスプリングとを備えた。

このような構成では、電気接触部材にその両端が固定されている斜め巻きコイルスプリングは、コイル軸を電気接触部材の対向面に沿わせ、かつ、巻回面がコイル軸に対して斜めとなる姿勢となっている。このため、相手端子と電気接触部材とが互いに接近すると、相手端子の接触面と電気接触部材の対向面との間に斜め巻きコイルスプリングが挟まれ、相手端子と電気接触部材とは電気的な接続状態となる。

この接続状態で、相手端子と電気接触部材とがより接近するよう相対的に移動すると、斜め巻きコイルスプリングは自身の弾発力に抗して巻回面をさらに倒れ込ませるように変形する。この過程で、斜め巻きコイルスプリングと相手端子の接触面との接触部分及び斜め巻きコイルスプリングと電気接触部材の対向面との接触部分において、斜め巻きコイルスプリングがそれぞれの表面を擦るようなずれ動き現象が生じ、各面に異物が存在していたとしても、その異物がこすり取られる。

本明細書に開示された端子金具を用いたコネクタの実施の態様として、以下の構成としても良い。
端子金具を収容可能なコネクタハウジングを備えたコネクタであって、前記コネクタハウジングは、前記相手端子が進入して前記斜め巻きコイルスプリングに接触することを許容する開口部を有している構成としても良い。

このような構成では、コネクタハウジングによって、端子金具が保護される一方で、相手端子が接続のために開口部から進入することを許容している。

本明細書に開示される端子金具によれば、相手端子との間の異物を除去することができる。

実施形態にかかるコネクタと相手側コネクタとを嵌合させる前の状態を示した断面図 コネクタと相手側コネクタとが近接した状態を示した断面図 コネクタと相手側コネクタとを完全に嵌合させた状態を示した断面図

＜実施形態＞
実施形態を図１から図３の図面を参照しながら説明する。
本実施形態の端子金具１０は、相手端子８０と突き当てられることで、相手端子８０と電気的に接続される。端子金具１０は、コネクタハウジング６０に収容されており、コネクタ１５は、端子金具１０とコネクタハウジング６０とを備えている。端子金具１０は、電気接触部材２０と、斜め巻きコイルスプリング４０とを備えて構成されている。以下の説明では、図１における上側を上側とし、図１における下側（相手端子８０側）を下側として説明する。また、図１における左側を前側とし、図２における右側（外部接続部２５側）を後側とする。

電気接触部材２０は、図１に示すように、銅合金などの金属板材をプレス加工したものであって、略Ｌ字状となっている。電気接触部材２０は、斜め巻きコイルスプリング４０と接触する対向面２１を有する受け部２３と、対向面２１と直交する配置で上方に立ち上がり、外部回路と接続される外部接続部２５とを有している。受け部２３は、斜め巻きコイルスプリング４０の軸方向（前後方向）の寸法よりその前後方向の寸法が長い等幅の平板状となっており、その下面が対向面２１となっている。そして、外部接続部２５には、長孔状のボルト孔２５Ａと、コネクタハウジング６０と係止する係止孔２５Ｂとが設けられている。

斜め巻きコイルスプリング４０は、図１に示すように、導電性線材４１を複数回巻回させたコイル状をなしている。斜め巻きコイルスプリング４０は、一般的なコイルスプリングとは異なり、スプリングを構成する各コイルの巻回面がコイル軸Ｌに対して斜めとなるように巻かれたスプリングである。この斜め巻きコイルスプリング４０は、その外周部４３に荷重をかけられると、各コイルの巻回面がコイル軸Ｌに対してさらに傾斜した状態に倒れ込んで、ばねの高さ寸法（ばねの軸方向に垂直な方向での寸法）が小さくなるように変形する。そして、斜め巻きコイルスプリング４０は、その変位量（ばねの高さの変位量）を変化させても、ばね荷重があまり変化しない非線形領域を有している。

そして、斜め巻きコイルスプリング４０は、そのコイル軸Ｌが対向面２１に沿って略平行になる姿勢で、その導電性線材４１の両端部４５が電気接触部材２０に固定されている。斜め巻きコイルスプリング４０の両端部４５は、それぞれの端部を伸ばして、電気接触部材２０に溶接することで、固定されている。この際に、両端部は斜め巻きコイルスプリング４０の変形時に、固定された部分による引張力が働かない程度の冗長部分を有して固定されている。なお、斜め巻きコイルスプリング４０の変位量は最大でも４０パーセント程度である。そのため、斜め巻きコイルスプリング４０が正規位置に保持できなくなるほど冗長部分を長くする必要はない。また、斜め巻きコイルスプリング４０は、巻方向から見ると楕円形をしており、楕円形の短軸が上下方向になるように、斜め巻きコイルスプリング４０は配されている。

コネクタハウジング６０は、図１に示すように、上下に分割された合成樹脂製の上割体６０Ｕと下割体６０Ｌとを組み合わせることで構成されている。
コネクタハウジング６０の上割体６０Ｕには、外部接続部２５をコネクタハウジング６０の外部に導出させる導出部６１が設けられている。導出部６１の内部には、ランス６３が設けられている。このランス６３は、外部接続部２５の係止孔２５Ｂに嵌まり込んで係止することにより、電気接触部材２０をコネクタハウジング６０に係止している。

コネクタハウジング６０の下割体６０Ｌには、相手端子８０の進入を許容する開口部６５が設けられている。開口部６５は、収容された端子金具１０の斜め巻きコイルスプリング４０が配されている位置に設けられており、斜め巻きコイルスプリング４０の両端部４５を除いた前後方向の寸法とほぼ同じ前後方向の寸法となっている。また、開口部６５は、斜め巻きコイルスプリング４０を下側に露出可能としており、後記する嵌合部８９の進入を可能としている。

また、コネクタハウジング６０の下割体６０Ｌには、電気接触部材２０の受け部２３の前後端部を載置する載置面６７が前後方向に設けられている。載置面６７は、開口部６５の前後に設けられており、上割体６０Ｕとの間に電気接触部材２０を挟み込むことで、電気接触部材２０を固定している。

相手コネクタ８５は、図１に示すように、相手端子８０と相手ハウジング８７とを備えている。相手端子８０は、導電性の金属で形成されており、上下方向に延びる板状部材が前方に略直角に曲げられることで略Ｌ字状に形成されている。相手端子８０のうち電気接触部材２０に対向する一端側の上面が接触面８１とされている。

また、相手端子８０は相手ハウジング８７にインサート成形によって保持されている。接触面８１は、嵌合部８９によって保持されている。嵌合部８９が開口部６５内に進入することで、コネクタ１５と相手コネクタ８５とが嵌合する。また、コネクタ１５と相手コネクタ８５とが完全に嵌合した状態では、斜め巻きコイルスプリング４０の非線形領域での使用状態になるように、電気接触部材２０の対向面２１と相手端子８０の接触面８１の間の寸法が決められている。

本実施形態の端子金具１０及びコネクタ１５は、以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。
相手端子８０が斜め巻きコイルスプリング４０に押圧前の状態では、図１に示すように、斜め巻きコイルスプリング４０の両端部４５が、電気接触部材２０に溶接されることで、斜め巻きコイルスプリング４０が電気接触部材２０に保持されている。そして、斜め巻きコイルスプリング４０のコイル軸Ｌが電気接触部材２０の対向面２１と略平行になる姿勢で、斜め巻きコイルスプリング４０が電気接触部材２０に沿うような状態で保持されている。

また、端子金具１０は、コネクタハウジング６０内に収容されている。電気接触部材２０の係止孔２５Ｂがランス６３によって係止され、受け部２３の前後端部が載置面６７と上割体６０Ｕとの間に挟み込まれることで、端子金具１０はコネクタハウジング６０内に固定されている。また、端子金具１０は、開口部６５以外の面は、コネクタハウジング６０に覆われて保護されている。

そして、図２に示すように、コネクタ１５と相手コネクタ８５とが相対的に近づくと、相手端子８０の接触面８１が斜め巻きコイルスプリング４０の外周部４３に接触する。この状態では、相手端子８０の接触面８１と電気接触部材２０の対向面２１との間に斜め巻きコイルスプリング４０が挟まれ、相手端子８０と電気接触部材２０とは電気的な接続状態となる。この際に、電気接触部材２０と相手端子８０は斜め巻きコイルスプリング４０と互いに多点で接触することで、接点数を多く確保することができ、接触抵抗を低くできる。

この接続状態から相手端子８０と電気接触部材２０とがより接近するように、コネクタ１５と相手コネクタ８５とが相対的にさらに近接すると、相手端子８０からの押圧力が斜め巻きコイルスプリング４０にかかる。このような押圧力を受けて、図３に示すように、斜め巻きコイルスプリング４０は自身の弾発力に抗して巻回面をコイル軸Ｌに対してさらに倒れ込ませるように変形する。この過程で、斜め巻きコイルスプリング４０と相手端子８０の接触面８１との接触部分及び斜め巻きコイルスプリング４０と電気接触部材２０の対向面２１との接触部分において、斜め巻きコイルスプリング４０がそれぞれの表面を擦るようなずれ動き現象が生じ、各面８１、２１に異物が存在していたとしても、その異物がこすり取られる。なお、斜め巻きコイルスプリング４０の両端部４５は冗長部分を有するように固定されているため、巻回面が倒れ込む際に固定された両端部４５による引張力が発生して斜め巻きコイルスプリング４０の変形に影響を与える虞はない。

また、図３に示すように、コネクタ１５と相手コネクタ８５とが完全に嵌合した状態では、斜め巻きコイルスプリング４０は非線形領域での使用されるようになっている。そのため、仮に、振動等によって、電気接触部材２０と相手端子８０との相対的距離が変化することで、相手端子８０からの押圧力が変化して、斜め巻きコイルスプリング４０の高さ寸法が変化したとする。この場合であっても、斜め巻きコイルスプリング４０は非線形領域では、高さによってばね荷重があまり変化しないため、電気接触部材２０と相手端子８０とのばね荷重が変化しない。このため、振動等によって相手端子８０が相対的に移動しても、相手端子８０の動きに起因する接触抵抗への影響を抑えることができる。このように斜め巻きコイルスプリング４０が、接圧の確保と導通機能を保有しているため、部品点数を削減することができ、小型化することができる。

以上のように、本実施形態の端子金具１０では、電気接触部材２０にその両端部４５が固定されている斜め巻きコイルスプリング４０は、コイル軸Ｌを電気接触部材２０の対向面２１に沿わせ、かつ、巻回面がコイル軸Ｌに対して斜めとなる姿勢となっている。そのため、相手端子８０が相対的に近接して押圧力がかかると、斜め巻きコイルスプリング４０は自身の弾発力に抗して巻回面をさらに倒れ込ませるように変形する。この過程で、斜め巻きコイルスプリング４０が対向面２１と接触面８１の表面を擦るようなずれ動き現象が生じ、各面２１、８１に異物が存在していたとしても、その異物がこすり取られる。また、斜め巻きコイルスプリング４０が、接圧の確保と導通機能を保有しているため、部品点数を削減することができ、小型化することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、斜め巻きコイルスプリング４０の両端部４５は、溶接によって電気接触部材２０に固定されていたが、ハンダ付け等の他の方法により固定されていても良い。

（２）上記実施形態では、斜め巻きコイルスプリング４０のコイル軸Ｌは、前後方向に延びるように配されていたが、電気接触部材２０の幅方向にコイル軸Ｌが延びるようにされていても良い。

（３）上記実施形態では、外部接続部２５がコネクタハウジング６０の外部に導出されることで外部回路と接続されていたが、外部回路と接続された電線を電気接触部材と接続することで、外部回路と接続しても良い。

１０…端子金具
１５…コネクタ
２０…電気接触部材
２１…対向面
２３…受け部
２５…外部接続部
４０…斜め巻きコイルスプリング
４１…導電性線材
４５…両端部
６０…コネクタハウジング
６０Ｕ…上割体
６０Ｌ…下割体
６５…開口部
８０…相手端子
８１…接触面
８５…相手コネクタ
８９…嵌合部
Ｌ…コイル軸

Claims (2)

1. 相手端子に設けられた接触面と対向する対向面を有し、外部回路と接続される電気接触部材と、
   導電性線材が複数回巻回されたコイル状をなし、その巻回面がコイル軸に対して斜めとなる斜め巻きコイルスプリングであって、前記コイル軸が前記電気接触部材の前記対向面と平行姿勢となるよう前記導電性線材の両端が前記電気接触部材に固定されて前記相手端子と前記電気接触部材とが接近したときに両者間に挟まれて前記巻回面が前記コイル軸に対してさらに傾斜した状態に倒れ込む斜め巻きコイルスプリングとを備えた端子金具。
2. 請求項１に記載の端子金具を収容可能なコネクタハウジングを備えたコネクタであって、
   前記コネクタハウジングは、前記相手端子が進入して前記斜め巻きコイルスプリングに接触することを許容する開口部を有しているコネクタ。

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