JP7102807B2

JP7102807B2 - 接続端子

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Publication number: JP7102807B2
Application number: JP2018048261A
Authority: JP
Inventors: 知聖金; 満廣瀬
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2022-07-20
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: WO2019176539A1; CN111869012B; CN111869012A; US11165180B2; US20210044048A1; JP2019160694A

Description

本発明は、第１導体と第２導体とを接続するための接続端子に関する。

例えば、電子制御を行う種々の制御機器を制御装置に接続する際には、組付性等を考慮して、制御機器から引き出された電線と、制御装置から引き出された電線とを、接続端子を用いて接続することがある。電線同士を接続端子によって接続する際には、ボルト締結を行う場合、圧着端子を用いる場合、丸ピン端子を用いる場合等がある。また、コネクタ等に用いられる接続端子は、バネ特性を利用して導通性を保つことが行われている。

接続端子にボルト締結を行う場合には、各電線の端部に設けられた端子部同士を、ボルトの締め付けを行って締結する。また、接続端子に圧着端子を用いる場合には、各電線の端部に設けられた端子部同士を圧着して締結する。また、接続端子に丸ピン端子を用いる場合には、一方の電線の端部に設けられた雄ピンを、他方の電線の端部に設けられた雌ピンに圧入して、両ピンを締結する。

また、コネクタ等に用いられ、バネ特性を利用する接続端子としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１の接続端子においては、一端側に電線圧着部を設けるとともに、他端側の先端面に、相手部材に弾性接触させる接触ばね部を設けることが行われている。

特開平５－１６６５６０号公報

ボルト締結を行う接続端子を用いる場合には、ボルトの締め付けによって、端子部同士を強固に面接触させることができる。そのため、接続端子における電気抵抗を極力小さくすることができる。しかし、ボルトを含めた接続端子全体の体格が大きくなり、ボルトを締め付けるための工具を配置するスペースの確保も必要になる。

接続端子に圧着端子を用いる場合には、端子部同士の一部を圧着することになり、端子部同士が接触する点が少なくなる。そのため、接続端子の電気抵抗が大きくなる。また、接続端子に丸ピン端子を用いる場合には、雄ピンと雌ピンとが複数箇所において部分的に線接触し、接続端子の電気抵抗が大きくなる。また、特許文献１に示されるバネ特性を利用する接続端子を用いる場合には、接触ばね部が相手部材に弾性接触する面積が小さく、接続端子の電気抵抗が大きくなる。そのため、これらの場合には、接続端子が発熱し、その温度が上昇するおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、第２導体との間の電気抵抗を小さく維持するとともに、第２導体から外れにくくすることができ、かつ体格を小さくすることができる接続端子を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、第１導体と第２導体とを接続するための接続端子であって、
前記第１導体に接続される接続部と、
前記接続部から延設されるとともに、前記第２導体の円筒状外周面における２１０°以上２７０°以下の角度の範囲に、弾性変形後の復元力を作用させて装着される円弧状装着部と、
前記円弧状装着部の周方向の両端部から延設され、前記円弧状装着部が湾曲する側とは反対側に湾曲する一対の延設部と、
前記円弧状装着部の外周に装着され、前記円弧状装着部の外周面に弾性変形後の復元力を作用させる補強バネと、
一対の前記延設部の間に架け渡され、一対の前記延設部の間隔が広がることを阻止して、前記円弧状装着部が前記第２導体の前記円筒状外周面から外れることを防止する外れ防止部材と、を備え、
前記補強バネの厚みは、前記円弧状装着部の厚みよりも薄く、
前記補強バネは、前記円弧状装着部の前記外周面に面接触する円弧状に形成され、かつ、一対の前記延設部から離れた位置において、一対の前記延設部の最大半径の位置よりも径方向の内周側に配置されており、
前記補強バネにおける周方向の中心部付近には、前記周方向に沿った複数の凸部としてのエンボスが、前記補強バネの強度を高くするために外周側に突出して形成されている、接続端子にある。

本発明の参考態様は、接続端子を有する第１導体と、前記接続端子に接続された第２導体とを備える端子接続体であって、
前記接続端子は、
前記第１導体に接続された接続部と、
前記接続部から延設されるとともに、前記第２導体の円筒状外周面における半周分を超える範囲に、弾性変形後の復元力を作用させて装着される円弧状装着部と、
前記円弧状装着部の周方向の両端部から延設され、前記円弧状装着部が湾曲する側とは反対側に湾曲する一対の延設部と、を有し、
前記第２導体の先端部には、前記円弧状装着部が前記円筒状外周面から軸方向に抜き出されることを防止する拡径部が形成されている、端子接続体にある。

前記一態様の接続端子は、接続部、円弧状装着部、一対の延設部及び補強バネを備える。また、円弧状装着部は、第２導体の円筒状外周面における半周分を超える範囲に、弾性変形後の復元力を作用させて装着される。そして、円弧状装着部は、第２導体の円筒状外周面に対して面接触させることができる。これにより、接続端子によれば、第２導体との間の電気抵抗を小さく維持することができ、接続端子における発熱量を小さく抑えることができる。

また、円弧状装着部の外周に補強バネが装着されていることによって、円弧状装着部のバネ強度を高め、円弧状装着部から第２導体に作用する復元力を高めることができる。これにより、円弧状装着部が第２導体から外れにくくすることができる。

また、円弧状装着部は、第２導体の円筒状外周面に密着され、一対の延設部は、円弧状装着部から小さく突出する形状とすることができる。これにより、接続端子の体格を小さくすることができる。

また、一対の延設部は、円弧状装着部を第２導体の円筒状外周面に装着する際に、円弧状装着部を拡径させるように弾性変形させるときに、第２導体を円弧状装着部へ案内するために利用することができる。また、一対の延設部は、円弧状装着部が第２導体の円筒状外周面から外れないようにする部材等を掛止するための掛止部として利用することもできる。

それ故、前記一態様の接続端子によれば、第２導体との間の電気抵抗を小さく維持するとともに、第２導体から外れにくくすることができ、かつ体格を小さくすることができる。

前記参考態様の端子接続体は、接続端子によって第１導体と第２導体とが接続されたものであって、接続端子に、前記一態様の接続端子として示した接続部、円弧状装着部及び一対の延設部を有するものを用いたものである。そして、端子接続体によれば、第２導体の先端部に形成された拡径部によって、円弧状装着部が第２導体の円筒状外周面から軸方向に抜き出されることを防止することができる。

それ故、前記参考態様の端子接続体によれば、接続端子と第２導体との間の電気抵抗を小さく維持しつつ、接続端子の体格を小さくし、かつ、接続端子が第２導体から軸方向に抜き出されることを防止することができる。

実施形態１にかかる、接続端子及び端子接続体を示す斜視図。実施形態１にかかる、接続端子及び端子接続体を、第１導体及び第２導体の軸線方向に沿った断面によって示す説明図。実施形態１にかかる、接続端子及び端子接続体を、第１導体及び第２導体の軸線方向に直交する断面によって示す説明図。実施形態１にかかる、第２導体の露出導体部を成形する状態を示す説明図。実施形態２にかかる、接続端子及び端子接続体を示す斜視図。実施形態２にかかる、接続端子及び端子接続体の、図５に示す側とは反対側を示す斜視図。実施形態２にかかる、接続端子及び端子接続体を、第１導体及び第２導体の軸線方向に直交する断面によって示す説明図。

前述した接続端子及び端子接続体にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態の接続端子３は、図１～図３に示すように、第１導体２と第２導体４とを接続するために用いられる。接続端子３は、接続部３１、円弧状装着部３２、一対の延設部３３及び補強バネ５を備える。接続部３１は、第１導体２に接続される部分である。円弧状装着部３２は、接続部３１から延設されるとともに、第２導体４の円筒状外周面４０１における半周分を超える範囲に、弾性変形後の復元力Ｆを作用させて装着される部分である。一対の延設部３３は、円弧状装着部３２の周方向Ｃの両端部３２１から延設され、円弧状装着部３２が湾曲する側とは反対側に湾曲する部分である。補強バネ５は、円弧状装着部３２の外周に装着されており、円弧状装着部３２の外周面３２３に弾性変形後の復元力Ｆを作用させるものである。

本形態の端子接続体１は、接続端子３を有する第１導体２と、接続端子３に接続された第２導体４とを備える。第２導体４の先端部には、円弧状装着部３２が円筒状外周面４０１から軸方向Ｌに抜き出されることを防止する拡径部４４が形成されている。

以下に、本形態の接続端子３及び端子接続体１について詳説する。
図１及び図２に示すように、本形態の接続端子３は、電子制御を行う制御機器を制御装置に接続する際に、制御機器から引き出された第１電線２０の第１導体２と、制御装置から引き出された第２電線４０の第２導体４とを接続するために用いられる。なお、第１導体２を有する第１電線２０が制御装置から引き出され、第２導体４を有する第２電線４０が制御機器から引き出されていてもよい。

制御機器には、アクチュエータとしてのモータ、シリンダー、ソレノイド等、あるいは種々のセンサ等がある。また、制御機器は、車両に搭載されるものとすることができ、この場合には、制御装置は、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）とすることができる。

（第１導体２及び接続部３１）
図１及び図２に示すように、本形態の第１導体２は、第１電線２０における導体部として形成されたものである。第１電線２０は、いわゆる被覆線であり、導体部、及び導体部を覆う被覆部２２を有する。第１電線２０は、複数の素線が束ねられて撚られた撚り線である。第１電線２０には、第１電線２０の端部における被覆部２２が剥がされて露出する導体部としての露出導体部２１が形成されている。本形態の露出導体部２１は、成形型を用いたプレス加工等が行われて、平板状に成形されている。

第１電線２０は、撚り線とする以外にも、単線とすることもできる。この場合、第１導体２は、第１電線２０の端部において露出された中実状の導体部によって形成される。また、第１導体２は、電線の導体部とする以外にも、バスバー等の中実状の導体とすることもできる。この中実状の導体は、例えば、エナメル樹脂によって被覆されていてもよい。

（接続端子３の接続部３１）
図１に示すように、本形態の接続端子３の接続部３１は、板形状に形成されている。そして、接続部３１は、第１電線２０の露出導体部２１と対面し、溶接、半田付け等を行って露出導体部２１と接合されている。なお、接続部３１は、第１導体２と円弧状装着部３２とを接続する形状であれば、いかなる形状に形成することもできる。また、露出導体部２１は、接続部３１の形状に沿った種々の形状に形成することができる。また、接続部３１と露出導体部２１とは、圧着、かしめ等を行って互いに接合することもできる。

（第２導体４）
図１及び図２に示すように、本形態の第２導体４は、第２電線４０における導体部として形成されたものである。第２電線４０は、いわゆる被覆線であり、導体部、及び導体部を覆う被覆部４２を有する。第２電線４０は、複数の素線が束ねられて撚られた撚り線である。第２電線４０には、第２電線４０の端部における被覆部４２が剥がされて露出する導体部としての露出導体部４１が形成されている。

図４に示すように、露出導体部４１は、成形型７を用いたプレス加工等が行われて、円筒状（円柱状）に成形されている。そして、第２導体４の円筒状外周面４０１は、円筒状に成形された外周面として形成されている。ここで、「円筒状」とは、円柱状と同義であり、断面円形状を有する軸形状であることを示す。露出導体部４１は、熱成形によって成形することができる。熱成形とは、導体部を構成する複数の素線４１１に熱を加えて、導体部を軟化させた状態で成形することをいう。また、露出導体部４１は、導体部に対して、別の導体材料４１２を加えて円筒状に成形することができる。

（第２導体４の拡径部４４）
また、図２に示すように、第２導体４としての露出導体部４１の成形を行う際には、露出導体部４１の先端部を、先端部よりも基端側の部分よりも拡径させる。そして、第２導体４としての露出導体部４１の先端部に拡径部４４を形成する。拡径部４４は、露出導体部４１の一般部４３に比べて外径が大きく、一般部４３から段差状又はテーパ状に拡径した部分として形成されている。拡径部４４は、円弧状装着部３２が掛止される径方向Ｒの厚みに形成されている。

（接続端子３の円弧状装着部３２）
図３に示すように、円弧状装着部３２は、第２導体４の中心軸線Ｏの周りの周方向Ｃにおける、１８０°を超えて３００°以下の角度θの範囲内に形成されている。ここで、円弧状装着部３２の形成角度θとは、円弧状装着部３２の内周面３２２が第２導体４の円筒状外周面４０１に接触する周方向Ｃの角度θとする。同図においては、円弧状装着部３２の内周面３２２における、一対の延設部３３との境界位置を符号Ｋによって示す。

円弧状装着部３２は、第２導体４の円筒状外周面４０１から径方向Ｒに外れにくくするためには、２１０°以上の角度θで形成することが好ましい。また、円弧状装着部３２は、一対の延設部３３の間の開放部３３０から、径方向Ｒに第２導体４を挿入することを考慮すると、２７０°以下の角度θで形成することが好ましい。

接続端子３の製造時において、第２導体４に装着される前の円弧状装着部３２は、第２導体４に装着されたときに、第２導体４へ復元力Ｆとしてのバネ力を与えるために、第２導体４の円筒状外周面４０１の外径よりも小さく形成する。そして、円弧状装着部３２が弾性変形されて、第２導体４の円筒状外周面４０１に装着されたときには、円弧状装着部３２を弾性変形させた後に生じる復元力Ｆを、円弧状装着部３２から円筒状外周面４０１に作用させることができる。

接続部３１、円弧状装着部３２及び一対の延設部３３を備える接続端子３は、導電性が高いことを考慮して、銅又は銅合金からなる銅材料によって構成されている。

（一対の延設部３３）
図３に示すように、一対の延設部３３は、円弧状装着部３２の周方向Ｃの端部３２１から、円弧状に屈曲して形成されている。一対の延設部３３が湾曲する方向は、円弧状装着部３２が円弧状に湾曲する方向と逆になっている。一対の延設部３３における、互いに対向する側の表面は、第２導体４への装着を円滑にするための曲面形状に形成されている。

（補強バネ５）
図１～図３に示すように、補強バネ５は、円弧状装着部３２を構成する金属材料に比べて、比抵抗が大きいとともにバネ定数が大きい金属材料によって構成されている。また、補強バネ５による復元力Ｆは、円弧状装着部３２による復元力Ｆと一体となって、第２導体４の円筒状外周面４０１に作用する。

接続部３１、円弧状装着部３２及び一対の延設部３３を備える接続端子３は、導電性が高いことを考慮して、銅又は銅合金からなる銅材料によって構成されている。銅材料は、導電性が良好である一方、ヤング率（縦弾性係数）はそれほど大きくなく、バネ定数を高くすることは難しい。そこで、本形態においては、銅材料に比べてバネ定数を大きくできる金属材料を用いて、銅材料の弱点であるバネ定数を高くする。

補強バネ５は、銅材料からなる円弧状装着部３２のバネ定数を補うものであるため、導電性を考慮する必要がない。補強バネ５を構成する金属材料は、バネ鋼鋼材（ＳＵＰ材）の他、高炭素鋼鋼材、合金鋼鋼材、ステンレス鋼鋼材等とすることができる。なお、接続端子３の表面には、耐久性を考慮したメッキ膜が形成されていてもよい。

補強バネ５の厚みは、円弧状装着部３２の厚みよりも薄く形成されている。この構成により、補強バネ５を設ける場合であっても、接続端子３の外径が極力大きくならないようにしている。

図１及び図２に示すように、補強バネ５における周方向Ｃの中心部付近には、周方向Ｃに沿った複数の凸部（エンボス）５１が形成されている。この複数の凸部５１は、補強バネ５の強度を高くするために形成されている。

（接続端子３の装着）
まず、円弧状装着部３２の外周に補強バネ５を装着する。そして、円弧状装着部３２を第２導体４の円筒状外周面４０１に装着する際には、第２導体４の円筒状外周面４０１を一対の延設部３３に当接させる。そして、第２導体４を円弧状装着部３２の内側に向けて押し込む。このとき、第２導体４の円筒状外周面４０１によって一対の延設部３３の間隔が広げられ、円弧状装着部３２及び補強バネ５が、その曲率半径を大きくするように弾性変形する。

そして、第２導体４が円弧状装着部３２内に入ると、円弧状装着部３２及び補強バネ５の弾性変形の一部が復帰し、一対の延設部３３の間隔が狭められるとともに、円弧状装着部３２が第２導体４の円筒状外周面４０１に当接（密着）する。このとき、円弧状装着部３２及び補強バネ５の弾性変形が完全には復帰せず、円弧状装着部３２及び補強バネ５の弾性変形後の復元力Ｆが、第２導体４の円筒状外周面４０１に作用する。これにより、円弧状装着部３２が、第２導体４から径方向Ｒに外れないようにすることができる。

（作用効果）
本形態の接続端子３は、接続部３１、円弧状装着部３２、一対の延設部３３及び補強バネ５を備える。また、円弧状装着部３２は、第２導体４の円筒状外周面４０１における半周分を超える範囲に、弾性変形後の復元力Ｆを作用させて装着される。そして、円弧状装着部３２は、第２導体４の円筒状外周面４０１に対して面接触させることができる。これにより、接続端子３によれば、第２導体４との間の電気抵抗を小さく維持することができ、接続端子３における発熱量を小さく抑えることができる。

また、円弧状装着部３２の外周に補強バネ５が装着されていることによって、円弧状装着部３２のバネ強度を高め、円弧状装着部３２から第２導体４に作用する復元力Ｆを高めることができる。これにより、円弧状装着部３２が第２導体４から外れにくくすることができる。

また、補強バネ５を用いることによって、円弧状装着部３２による導電性及びバネ強度の設計を容易にすることができる。つまり、補強バネ５を用いることによって、バネ強度を高めるために円弧状装着部３２の厚みを大きくしなくても済む。そのため、円弧状装着部３２の厚みを、導電性を確保するために必要な電気抵抗値以下になるよう設定すればよく、円弧状装着部３２を構成する銅材料の使用量を少なくすることができる。

また、円弧状装着部３２は、第２導体４の円筒状外周面４０１に密着され、一対の延設部３３は、円弧状装着部３２から小さく突出する形状とすることができる。これにより、接続端子３の体格を小さくすることができる。

また、一対の延設部３３は、円弧状装着部３２を第２導体４の円筒状外周面４０１に装着する際に、円弧状装着部３２を拡径させるように弾性変形させるときに、第２導体４を円弧状装着部３２へ案内するために利用することができる。また、一対の延設部３３は、後述する実施形態２に示される、円弧状装着部３２が第２導体４の円筒状外周面４０１から外れないようにする外れ防止部材６等を掛止するための掛止部として利用することもできる。

それ故、本形態の接続端子３によれば、第２導体４との間の電気抵抗を小さく維持するとともに、第２導体４から外れにくくすることができ、かつ体格を小さくすることができる。

また、本形態の端子接続体１は、接続端子３によって第１導体２と第２導体４とが接続されたものであって、接続端子３に、接続部３１、円弧状装着部３２及び一対の延設部３３を有するものを用いたものである。そして、端子接続体１によれば、第２導体４の先端部に形成された拡径部４４によって、円弧状装着部３２が第２導体４の円筒状外周面４０１から軸方向Ｌに抜き出されることを防止することができる。

それ故、本形態の端子接続体１によれば、接続端子３と第２導体４との間の電気抵抗を小さく維持しつつ、接続端子３の体格を小さくし、かつ、接続端子３が第２導体４から軸方向Ｌに抜き出されることを防止することができる。

＜実施形態２＞
本形態の接続端子３及び端子接続体１は、実施形態１に示したものをさらに改良したものである。本形態の接続端子３においては、円弧状装着部３２が第２導体４から脱落することをより確実に防止する工夫をしている。

図５～図７に示すように、一対の延設部３３の間には、一対の延設部３３の間隔が広がることを阻止して、円弧状装着部３２が第２導体４の円筒状外周面４０１から外れることを防止する外れ防止部材６が配置されている。本形態の外れ防止部材６は、一対の延設部３３の間に架け渡されるクリップによって形成されている。また、クリップは、一対の延設部３３を外周側から保持して、一対の延設部３３の間隔が広がることを阻止する四角環形状に形成されている。

図５及び図６に示すように、本形態の一対の延設部３３は、円弧状装着部３２の軸方向Ｌにおける複数箇所に分割して形成されている。軸方向Ｌに並ぶ延設部３３同士の間には、円弧状装着部３２の周方向Ｃの長さが短くなった窪み部３３１が形成されている。窪み部３３１は、外れ防止部材６が配置（係止）されるスペースとして利用される。外れ防止部材６は、軸方向Ｌに並ぶ２組一対の延設部３３にそれぞれ架け渡されている。

本形態においては、外れ防止部材６が一対の延設部３３に架け渡されていることにより、円弧状装着部３２が第２導体４から外れることがより確実に防止される。これにより、接続端子３が第２導体４から脱落することをより確実に防止することができる。

本形態の接続端子３及び端子接続体１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

本形態の補強バネ５は、円弧状装着部３２の外周面３２３にのみ設けられている。これ以外にも、補強バネ５は、円弧状装着部３２の外周面３２３から一対の延設部３３の内周面に連続して設けられていてもよい。

また、本形態においては、接続端子３の円弧状装着部３２に、補強バネ５と外れ防止部材６との両方が設けられている。一方、円弧状装着部３２には、補強バネ５と外れ防止部材６とのいずれか一方のみを設けることもできる。

本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。

１端子接続体
２第１導体
３接続端子
３１接続部
３２円弧状装着部
３３延設部
４第２導体
４０１円筒状外周面
４４拡径部
５補強バネ
６外れ防止部材

Claims

第１導体と第２導体とを接続するための接続端子であって、
前記第１導体に接続される接続部と、
前記接続部から延設されるとともに、前記第２導体の円筒状外周面における２１０°以上２７０°以下の角度の範囲に、弾性変形後の復元力を作用させて装着される円弧状装着部と、
前記円弧状装着部の周方向の両端部から延設され、前記円弧状装着部が湾曲する側とは反対側に湾曲する一対の延設部と、
前記円弧状装着部の外周に装着され、前記円弧状装着部の外周面に弾性変形後の復元力を作用させる補強バネと、
一対の前記延設部の間に架け渡され、一対の前記延設部の間隔が広がることを阻止して、前記円弧状装着部が前記第２導体の前記円筒状外周面から外れることを防止する外れ防止部材と、を備え、
前記補強バネの厚みは、前記円弧状装着部の厚みよりも薄く、
前記補強バネは、前記円弧状装着部の前記外周面に面接触する円弧状に形成され、かつ、一対の前記延設部から離れた位置において、一対の前記延設部の最大半径の位置よりも径方向の内周側に配置されており、
前記補強バネにおける周方向の中心部付近には、前記周方向に沿った複数の凸部としてのエンボスが、前記補強バネの強度を高くするために外周側に突出して形成されている、接続端子。
前記補強バネは、前記円弧状装着部を構成する金属材料に比べて、比抵抗が大きいとともにバネ定数が大きい金属材料によって構成されている、請求項１に記載の接続端子。