JP7484820B2 - 端子モジュール及びコネクタ - Google Patents

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Description

本開示は、端子モジュール及びコネクタに関する。
例えば自動車等において、モータとPCU(Power Control Unit)等の機器同士を接続する際に、機器のケースにそれぞれ設けられたコネクタ同士を嵌合させることで、ワイヤーハーネスを省略して省スペース化を図る技術が知られている。例えば特許文献1には、受け側であるコネクタに、差し込み側である相手コネクタを嵌合させる技術が開示されている。
特許文献1において、コネクタは、コイルスプリングと、当該コイルスプリングの先端に設けられた電気接触部材とを含む。そして、コネクタ同士が嵌合する際に、相手コネクタに含まれる相手側接点が、電気接触部材を介してコイルスプリングを圧縮させる。これにより、電気接触部材はコイルスプリングによって相手側接点に押し付けられ、電気接触部材と相手側接点とが電気的に接続される。
電気接触部材は、編組線により外部接続部材と電気的に接続される。編組線は電気接触部材の移動に伴って撓むように設けられている。編組線が撓むことで、相手側接点が電気接触部材に接続される際に、電気接触部材は、外部接続部材との電気的接続を維持しながら移動することができる。
特開2018-101556号公報
上記のように、嵌合時に部材の移動が伴うコネクタでは、移動する部分(電気接触部材)と固定された部分(外部接続部材)とを電気的に接続するために、編組線が用いられる。編組線は細い導線を編んで束ねた線であるため、コネクタに含まれる他の部材(例えば、ハウジング)と編組線とが擦れると、編組線に含まれる細い導線が断線しやすいという課題がある。また、電気接触部材、外部接続部材及び編組線は別々の部材であり、溶接により編組線を電気接触部材及び外部接続部材に接合させている。コネクタのコストをより低減するために、部品点数をより少なくすることが必要とされている。
かかる課題に鑑み、本開示は、部材の断線を抑制しつつ、コネクタのコストをより低減することができる端子モジュールを提供することを目的とする。また、本開示は、部材の断線を抑制しつつ、コストをより低減することができるコネクタを提供することを目的とする。
本開示の端子モジュールは、一方側から他方側に向かう第1方向に沿って相対的に近づく相手コネクタと嵌合して、前記相手コネクタと電気的に接続する端子モジュールであって、天井壁と、前記天井壁から前記一方側に延びる一対の側壁と、を含むケースと、前記ケースに収容されるとともに前記第1方向に沿って伸縮可能な弾性部材と、複数の薄板を積層した導電性を有する積層体と、を備え、前記積層体は、前記弾性部材によって前記一方側に付勢されている状態で前記一対の側壁に支持されるとともに、前記相手コネクタにより押圧されることで、前記他方側に移動可能な第1端子領域と、前記第1端子領域の前記他方側に離れて位置する第2端子領域と、前記第1端子領域と前記第2端子領域との間に位置し、前記第1端子領域が前記他方側に移動する際に撓む可撓領域と、を含み、前記第1端子領域及び前記第2端子領域は、複数の前記薄板が厚み方向に一体化されている一体化領域をそれぞれ含み、前記可撓領域は、前記複数の薄板が厚み方向に一体化されていない非一体化領域を含む、端子モジュールである。
本開示によれば、部材の断線を抑制しつつ、コネクタのコストをより低減することができる。
図1は、本実施形態に係る未嵌合状態のコネクタ及び相手コネクタを概略的に示す断面図である。 図2は、本実施形態に係る嵌合途中のコネクタ及び相手コネクタを概略的に示す断面図である。 図3は、本実施形態に係る嵌合状態のコネクタ及び相手コネクタを概略的に示す断面図である。 図4は、本実施形態に係る端子モジュールを左斜め上側から見た斜視図である。 図5は、図の端子モジュールを前側から見た正面図である。 図6は、図の端子モジュールを左側から見た側面図である。 図7は、図の端子モジュールを上側から見た平面図である。 図8は、図5の矢印VIIIにて示す切断線により切断した端子モジュールの断面図である。 図9は、積層体を製造する方法の一例を示す説明図である。
[本開示の実施形態の説明]
本開示の実施形態には、その要旨として、以下の構成が含まれる。
(1)本開示の端子モジュールは、一方側から他方側に向かう第1方向に沿って相対的に近づく相手コネクタと嵌合して、前記相手コネクタと電気的に接続する端子モジュールであって、天井壁と、前記天井壁から前記一方側に延びる一対の側壁と、を含むケースと、前記ケースに収容されるとともに前記第1方向に沿って伸縮可能な弾性部材と、複数の薄板を積層した導電性を有する積層体と、を備え、前記積層体は、前記弾性部材によって前記一方側に付勢されている状態で前記一対の側壁に支持されるとともに、前記相手コネクタにより押圧されることで、前記他方側に移動可能な第1端子領域と、前記第1端子領域の前記他方側に離れて位置する第2端子領域と、前記第1端子領域と前記第2端子領域との間に位置し、前記第1端子領域が前記他方側に移動する際に撓む可撓領域と、を含み、前記第1端子領域及び前記第2端子領域は、複数の前記薄板が厚み方向に一体化されている一体化領域をそれぞれ含み、前記可撓領域は、前記複数の薄板が厚み方向に一体化されていない非一体化領域を含む、端子モジュールである。
第1端子領域及び第2端子領域は、一体化領域を含むことで、従来と同様に端子として必要な剛性を有することができる。可撓領域は、非一体化領域を含むことで、剛性が一体化領域よりも低くなり、第1端子領域の移動に伴い撓むことができる。このように、積層体という1個の部材により、従来の電気接触部材、外部接続部材及び編組線という3個の部材を実現することができるため、コネクタのコストを低減することができる。また、可撓領域は、複数の薄板により形成されており、編組線よりも断線しにくい。このため、部材の断線を抑制しつつ、コネクタのコストをより低減することができる。
(2)好ましくは、複数の前記薄板は、金属製の薄板であり、前記一体化領域は、複数の前記薄板が厚み方向に抵抗溶接又は圧着されている接合領域を含む。
複数の薄板をそのまま厚み方向に抵抗溶接又は圧着することで接合領域が形成されているため、薄板の端部に別途の圧着端子等を作りつける必要がない。このため、よりコストを低減することができる。
(3)好ましくは、前記第1端子領域は、前記弾性部材の前記一方側において前記天井壁と前記第1方向に対向し、前記相手コネクタと接触可能に設けられている第1部分と、前記第1部分のうち前記第1方向と交差する第2方向の端部から前記他方側に延びる第2部分と、を含み、前記第1部分及び前記第2部分は、前記一体化領域である。
第1部分及び第2部分を一体化領域とすることで、第1部分及び第2部分における複数の薄板がばらけることを防止し、第1部分及び第2部分の形状を好適に保つことができる。これにより、第1部分及び第2部分を一対の側壁に取り付けやすくなり、コネクタの製造にかかるコストを低減することができる。
(4)好ましくは、前記第1端子領域は、前記相手コネクタとの嵌合前において、前記一対の側壁と当接する係合部を有し、前記係合部は、前記一体化領域である。
係合部は、一対の側壁と当接することで、未嵌合状態における第1端子領域の位置を所定の位置に維持する。係合部を一体化領域とすることで、係合部の剛性が高くなるため、より確実に未嵌合状態における第1端子領域の位置を所定の位置に維持することができる。
(5)好ましくは、前記第1端子領域は、前記他方側に移動する際に、前記第1方向と交差する第2方向にも移動するように、前記一対の側壁に設けられているガイド面に案内される被ガイド部を有し、前記被ガイド部は、前記一体化領域である。
このように構成することで、被ガイド部の剛性が高くなり、より安定してガイド面に案内されることができる。
(6)好ましくは、前記可撓領域は、前記相手コネクタとの嵌合前において、前記第1方向と交差する第2方向の所定側に凸となる屈曲部を有し、前記屈曲部は、前記第1端子領域が前記他方側に移動する際に、前記所定側に撓む。
屈曲部を設けることで、可撓領域が撓む方向を所定側に規制することができる。
(7)本開示のコネクタは、前記(1)から前記(6)のいずれかの端子モジュールと、前記端子モジュールが収容されているハウジングと、を備える、コネクタである。
(8)好ましくは、前記ハウジングは、前記相手コネクタと嵌合した際に、前記可撓領域を収容する収容部を有する。
このように構成することで、可撓領域とハウジングとの接触を抑制することができ、可撓領域の摩耗を抑制することができる。これにより、可撓領域の断線をより抑制することができる。
(9)好ましくは、前記可撓領域は、前記相手コネクタとの嵌合前において、前記第1方向と交差する第2方向の所定側に凸となる屈曲部を有し、前記屈曲部は、前記第1端子領域が前記他方側に移動する際に、前記所定側に撓み、前記収容部は前記可撓領域の前記所定側に位置し、前記相手コネクタと嵌合した際に前記屈曲部を収容する。
屈曲部を設けることで、可撓領域が撓む方向を所定側に規制することができる。そして、その所定側に収容部を設け、屈曲部を収容部に収容することで、可撓領域とハウジングとの接触をより確実に抑制することができる。
(10)好ましくは、前記ハウジングは、前記ハウジングの内部空間を前記他方側に開放する開口を形成する縁部を有し、前記開口には、前記積層体が前記第1方向に挿入され、前記第2端子領域は、厚み方向及び前記第1方向の両方と交差する第3方向に凹む凹部を有し、前記凹部に前記縁部を収容した状態で前記縁部に固定され、前記凹部は前記一体化領域である。
凹部を一体化領域とすることで、凹部の剛性が高くなるため、第2端子領域をハウジングにより安定して固定することができる。
(11)好ましくは、前記第2端子領域は、前記凹部よりも前記他方側に、機器と前記積層体とを締結するためのボルトが挿入されるボルト孔を形成するボルト締結部を有し、前記第2端子領域のうち前記凹部から前記ボルト締結部までの領域は、前記一体化領域である。
このように構成することで、第2端子領域のうち開口よりも他方側に突出する領域が一体化領域とされ、剛性が高くなるため、機器と積層体とをボルトにより締結する作業が行いやすくなる。
[本開示の実施形態の詳細]
以下、図面を参照して、本開示の実施形態の詳細を説明する。
《コネクタの全体構成》
図1は、本実施形態に係る嵌合前のコネクタ80及び相手コネクタ90を概略的に示す断面図である。コネクタ80において、相手コネクタ90嵌合前の状態を「未嵌合状態」と称する。図2は、嵌合途中のコネクタ80及び相手コネクタ90を概略的に示す断面図である。図3は、嵌合後のコネクタ80及び相手コネクタ90を概略的に示す断面図である。コネクタ80において、相手コネクタ90嵌合後の状態を「嵌合状態」と称する。
以下の説明において、相手コネクタ90をコネクタ80へ着脱する方向を「上下方向(本開示の第1方向)」と称し、図面中ではz方向として示す。相手コネクタ90をコネクタ80へ装着する側が「上側(z方向正側であり、本開示の他方側)」である。また、コネクタ80において、上下方向と直交し、後述の可撓領域60に対して弾性部材30が位置する方向を「前後方向(本開示の第2方向)」と称し、図面中ではx方向として示す。可撓領域60に対し、弾性部材30が位置する側が「前側(x方向正側)」である。また、上下方向及び前後方向と直交する方向を「左右方向(本開示の第3方向)」と称し、図面中ではy方向として示す。前側を向いた際に左側となる側が「左側(y方向正側)」である。なお、上記の方向はコネクタ80の構成等を説明するための相対的な方向であり、実際にコネクタ80が機器に装着された際の方向を意味するものではない。
コネクタ80及び相手コネクタ90は、自動車に搭載されている機器にそれぞれ設けられている。例えば、コネクタ80はインバータ回路を含むPCU(機器の一例)に設けられ、相手コネクタ90はモータ(相手機器の一例)に設けられている。そして、相手コネクタ90が図1から図2に示す状態を経て図3に示すようにコネクタ80に差し込まれることで、コネクタ80と相手コネクタ90は嵌合し、PCUとモータが電気的に接続される。コネクタ80と相手コネクタ90の嵌合については、後述する。
コネクタ80は、端子モジュール10と、ハウジング70とを備える。以下、図4から図8を適宜参照して、端子モジュール10について説明し、図1を参照して、ハウジング70について説明する。
《端子モジュールの構成》
図4は、本実施形態に係る端子モジュール10を左斜め上側から見た斜視図である。図5は、端子モジュール10を前側から見た正面図である。図6は、端子モジュール10を左側から見た側面図である。図7は、端子モジュール10を上側から見た平面図である。図8は、図5の矢印VIIIにて示す切断線により切断した端子モジュール10の断面図である。ここで、図1、図2及び図3は、図8と同じ断面におけるコネクタ80及び相手コネクタ90を示している。
端子モジュール10は、相手コネクタ90に含まれる相手端子91(図1)と機器に含まれる電気回路(図示省略)とを電気的に接続するためのモジュールである。端子モジュール10は、ケース20と、弾性部材30と、積層体M1と、を備える。以下に説明する端子モジュール10の各部構成は、未嵌合状態(すなわち、図1の状態)のコネクタ80における構成である。
ケース20は、天井壁21と、左右一対の側壁22、22と、前後一対の側壁23、23を有する。ケース20は金属製(例えば、ステンレス鋼)であり、板材をプレス加工することにより、天井壁21、側壁22、22及び側壁23、23が一体形成されている。天井壁21は、前後及び左右方向に沿って設けられている平板状の領域である。天井壁21の前後及び左右方向の幅は、弾性部材30の前後及び左右方向の幅よりも大きく、図7に示すように平面視すると弾性部材30の全体は天井壁21に覆われる。
一対の側壁22、22は、天井壁21の左右方向の縁から下側に延びる互いに平行な一対の壁である。一対の側壁22、22は、それぞれ鏡像対称となる形状を有するため、以下、左側の側壁22について代表的に説明する。図6に示すように、側壁22は、基部22Aと、第1脚部22Bと、第2脚部22Cとを有する。
基部22Aは、天井壁21と連なる領域である。基部22Aは、前後方向において天井壁21と同じ幅を有する。基部22Aは、右側(すなわち、左右方向の内側)に突出する凸部27を有する。凸部27の左右方向の内面は、図5に示すように弾性部材30の左右方向の側部とわずかに隙間を空けて対向している。凸部27は、弾性部材30が圧縮又は伸張する際に、左右方向に曲がる弾性部材30を受ける機能を有する。
第1脚部22Bは、基部22Aの前後方向中央部分において、基部22Aから下側に延びつつ、前側に傾斜する領域である。第1脚部22Bは、前後方向の傾斜幅よりも上下方向の幅の方が長い。第1脚部22Bは、前後方向において基部22Aよりも小さい幅(具体的には、基部22Aの4分の1程度の幅)を有する。
第1脚部22Bの後側の面は、相手コネクタ90が嵌合する際に、後述の被ガイド部44を案内するガイド面22B1として機能する。ガイド面22B1は、前後方向に傾斜した状態で下方に延びるため、被ガイド部44はガイド面22B1に沿って上下方向に案内されるとともに、前後方向にも案内される。第1脚部22Bは、下端部分において前側に延びる第1受け部24を有する。第1受け部24の上面は、前後方向に沿って延びる面であり、後述の第1係合部43を受け止め可能となっている。
第2脚部22Cは、基部22Aの下及び後側において、基部22Aから下方に延びる領域である。第2脚部22Cは、第1脚部22Bの後側に位置し、第1脚部22Bと第2脚部22Cは前後方向に離れている。後述の被ガイド部44は、第1脚部22Bと第2脚部22Cとの間に挿入される。第2脚部22Cは、前後方向において基部22Aよりも小さい幅(具体的には、基部22Aの4分の1程度の幅)を有する。第2脚部22Cは、下端部25と、下端部25よりも上側において後側に突出する第2受け部26を有する。第2受け部26の上面は、前後方向に沿って延びる面であり、後述の第2係合部45を受け止め可能となっている。
一対の側壁23、23は、天井壁21の前後方向の縁から下側に延びる互いに平行な一対の壁である。一対の側壁23、23は、左右方向において天井壁21よりも小さい幅(具体的には、天井壁21の3分の1程度の幅)を有する。また、一対の側壁23、23は、上下方向において側壁22よりも小さい幅(具体的には、側壁22の2分の1程度の幅)を有する。一対の側壁23、23の前後方向の内面は、図8に示すように弾性部材30の前後方向の側部とわずかに隙間を空けて対向している。一対の側壁23、23は、弾性部材30が圧縮又は伸張する際に、前後方向に曲がる弾性部材30を受ける機能を有する。
弾性部材30は、金属製(例えばステンレス鋼)の線材をコイル状に巻回したコイルスプリングである。なお、弾性部材30は上下方向に伸縮し、前後方向にも傾くことが可能な部材であれば、コイルスプリング以外の部材であってもよい。例えば、弾性部材30は、他のバネ部材(例えば、板バネ)であってもよいし、ゴム部材であってもよい。
弾性部材30は、ケース20に収容されている。すなわち、弾性部材30は、天井壁21、一対の側壁22、22及び一対の側壁23、23により囲まれる下側が開放された空間に収容されている。弾性部材30は、天井壁21と、後述の第1部分41とにより、上下方向に圧縮した状態で挟まれている。この状態において、弾性部材30は上下方向にさらに圧縮可能となっている。すなわち、弾性部材30は、天井壁21と第1部分41とによりバネの自然長未満かつ密着長さよりも長い範囲で圧縮されている。
弾性部材30は、図8に示すように、本体部31と、上端部32と、下端部33とを有する。上端部32は、弾性部材30の上端から1周分程度の領域であり、天井壁21と接触している。下端部33は、弾性部材30の下端から1周分程度の領域であり、第1部分41と接触している。本体部31は、上端部32及び下端部33の間に位置する領域である。
積層体M1は、複数の薄板SH1,SH2,SH3を積層した導電性を有する部材であり、積層バスバとも称される。本実施形態では、便宜上、3枚の薄板SH1,SH2,SH3を積層した積層体M1を説明するが、積層体M1は、実際にはより多い枚数の薄板(例えば、5~15枚)を含む。薄板SH1,SH2,SH3は、それぞれ金属(例えば、銅合金)であり、それぞれ人の指で撓ませられる程度の厚み(例えば、0.1~0.9mm)を有する。
薄板SH1は、後述の第1部分41において最も上側に位置し、後述の第2部分42、第2端子領域50及び可撓領域60において最も前側に位置する。薄板SH3は、後述の第1部分41において最も下側に位置し、後述の第2部分42、第2端子領域50及び可撓領域60において最も後側に位置する。薄板SH2は、薄板SH1と薄板SH3との間に位置する。
積層体M1は、複数の薄板SH1,SH2,SH3が厚み方向に一体化されている一体化領域R1と、複数の薄板SH1,SH2,SH3が厚み方向に一体化されていない非一体化領域R2とを有する。図1から図8において、一体化領域R1は網掛けを付して示している。
一体化領域R1は、例えば抵抗溶接又は圧着により厚み方向に一体化されている。一体化領域R1は、複数の薄板SH1,SH2,SH3が厚み方向に一体化されていることで、薄板SH1,SH2,SH3それぞれよりも剛性が増し、人の指のみでは撓ませられない剛性を有する。非一体化領域R2は、複数の薄板SH1,SH2,SH3が厚み方向に一体化されていないため、人の指で撓ませられる程度の剛性を有する。すなわち、一体化領域R1の方が、非一体化領域R2よりも剛性が高い。
積層体M1は、第1端子領域40と、第2端子領域50と、可撓領域60とを含む。第1端子領域40及び第2端子領域50は、それぞれ一体化領域R1を含む。可撓領域60は、非一体化領域R2を含む。このため、可撓領域60の剛性は、第1端子領域40の剛性よりも低く、第2端子領域50の剛性よりも低い。
本実施形態では、第1端子領域40及び第2端子領域50がそれぞれ一体化領域R1のみにより構成され、可撓領域60が非一体化領域R2のみにより構成されている例を説明する。しかしながら、第1端子領域40又は第2端子領域50に非一体化領域R2が含まれてもよいし、可撓領域60に一体化領域R1が含まれてもよい。
第1端子領域40は、相手端子91と物理的に接触可能な領域であり、一対の側壁22、22に取り付けられている。第1端子領域40は、第1部分41と、第2部分42とを有する。第1部分41及び第2部分42は、積層体M1の端部を例えばプレス加工することにより、一体形成されている。第1部分41は、天井壁21の下側に離れた状態で、天井壁21と平行に(すなわち、前後及び左右方向に沿って)設けられている。第2部分42は、第1部分41の後側の縁から上側に延びる領域である。このため、第1端子領域40は、図6に示すように側面視(又は、図8に示すように側断面視)すると、L字形状を有する。
第1部分41の上面41Aは、弾性部材30の下端部33を受ける受け面として機能する。第1部分41の下面41Bは、相手端子91に含まれる相手接点93と接触可能な接触面として機能する。
第1部分41は、図4及び図7に示すように、左右一対の第1係合部43、43と、左右一対の被ガイド部44、44と、を有する。第1係合部43は、第1部分41の前縁において左右方向の外側に突出する領域であり、第1脚部22Bの第1受け部24と上下方向に当接する。被ガイド部44は、第1部分41の前後方向の中央部分において左右方向の外側に突出する領域であり、第1脚部22Bと第2脚部22Cとの隙間に挿入されている。
図6及び図8に示すように、第2部分42の前面42Aは、弾性部材30側に向く面であり、後側の側壁23と前後方向にわずかに隙間を空けて対向している。第2部分42の後面42Bは、弾性部材30の反対側を向く面である。第2部分42は、図4及び図5に示すように、左右一対の第2係合部45、45を有する。第2係合部45は、第2部分42の上下方向の中央部分よりもやや下側において左右方向の外側に突出する領域であり、第2脚部22Cの第2受け部26と上下方向に当接する。
第1端子領域40は、弾性部材30により下方に付勢されている。そして、第1係合部43が第1受け部24と当接し、第2係合部45が第2受け部26と当接することで、第1端子領域40は下方への移動が規制されている。すなわち、未嵌合状態において、第1端子領域40は、弾性部材30と一対の側壁22、22(具体的には、一対の第1受け部24、24及び一対の第2受け部26、26)とにより挟まれた状態で、一対の側壁22、22に支持されている。
第2端子領域50は、PCUに含まれる電気回路(図示省略)と電気的に接続している平板形状の領域であり、ハウジング70に取り付けられている。図6に示すように、第2端子領域50は、第1端子領域40の上側に離れて位置し、上下方向に延びて設けられている。第2端子領域50は、上部分51(本開示の「ボルト締結部」)と、下部分52と、凹部53と、を有する。上部分51、下部分52及び凹部53は、積層体M1の端部を例えばプレス加工することにより、一体形成されている。
図1に示すように、上部分51は、ハウジング70の外側に設けられ、機器の電気回路(図示省略)と接続される領域である。上部分51には、前後方向に貫通するボルト孔51a(図4)が形成されている。ボルト孔51aには、機器と積層体M1とを締結するためのボルトB1(図1)が挿入される。
下部分52は、上部分51から下方に延びる領域であり、ハウジング70の内側に設けられている。図6に示すように、下部分52は、天井壁21よりも上側に位置している。下部分52は、ハウジング70(図1)と前後方向にわずかに隙間を空けて対向している。凹部53は、上部分51と下部分52との境界領域において、左右方向内側に凹む領域であり、ハウジング70に形成される後述の開口Ap2に設けられている。
可撓領域60は、第1端子領域40と第2端子領域50との間に位置する領域であり、第1端子領域40が上側に移動する際に撓む。可撓領域60は、未嵌合状態において、後側に凸となる屈曲部61を有する。屈曲部61は、第1端子領域40が上側に移動する際に、後側に撓む。すなわち、屈曲部61は、第1端子領域40が上側に移動する際に、後側に撓むように癖付けされた部分である。
図9は、可撓領域60に屈曲部61を形成する方法の一例を示す説明図である。当該方法は、端子モジュール10の製造方法の一部である。はじめに、図9中の(a)に示すように複数の薄板SH1,SH2,SH3を厚み方向に重ねる。ここで、薄板SH1は薄板SH2よりも短く、薄板SH2は薄板SH3よりも短い。
次に、図9中の(b)に示すように、複数の薄板SH1,SH2,SH3の両端部をそれぞれ揃えた状態で、当該両端部を抵抗溶接又は圧着し、接合領域R3を形成する。薄板SH2,SH3は、より短い薄板SH1と両端部を揃えるため、中央部分において所定側に凸となるように撓んだ状態となっている。
最後に、図9中の(c)に示すように、両端部を互いに近づける。これにより、薄板SH2,SH3に加え、薄板SH1の中央部分も所定側に凸となるように撓む。なお、より確実に薄板SH1を所定側に撓ませるために、両端部を互いに近づける際に、治具により所定側の反対側から薄板SH1を押圧してもよい。このように撓んだ領域が、屈曲部61となる。また、接合領域R3を含む領域が一体化領域R1となる。一体化領域R1の一方側(図9の場合、左側)が第1端子領域40となり、他方側が第2端子領域50となる。また、一体化されていない中央部分が、非一体化領域R2(可撓領域60)となる。
《ハウジングの構成》
図1を参照する。ハウジング70は、端子モジュール10を収容する樹脂製の部材である。ハウジング70は、上割体71と、下割体72と、カバー73とを有する。上割体71及び下割体72は、上下に分割された部材である。上割体71及び下割体72を組み合わせ、さらにカバー73を組み合わせることで、ハウジング70が構成されている。上割体71は、下方が開放された筐体であり、上壁71Aと、前壁71Bと、後壁71Cとを有する。上割体71の各部71A~71Cは、例えば射出成形により一体形成されている。
上壁71Aは、天井壁21と上下方向に当接している壁であり、前後及び左右方向に沿って設けられている。前壁71Bは、一対の側壁22、22と前後方向に当接している壁であり、上壁71Aの前側の縁から下側に延びる。前壁71Bの下端は、第1端子領域40の下面41Bよりも下側に位置する。後壁71Cは、上壁71Aの後側の縁から上側に延びる壁である。
後壁71Cは、第2端子領域50の下部分52と前後方向に対向している。後壁71Cの上端は、上下方向において、第2端子領域50の凹部53と同じ位置にある。後壁71Cのうち可撓領域60と前後方向に対向する部分には、前側に凹む収容部71Dが形成されている。収容部71Dは、嵌合状態において、前側に撓む可撓領域60を収容する。
下割体72は、上下方向に空いた開口Ap1が形成されている筒体である。下割体72は、筒部72Aと、前壁72Bと、区画壁72Cと、後壁72Dとを有する。下割体72の各部72A~72Dは、例えば射出成形により一体形成されている。
筒部72Aは、下割体72のうち下側に設けられている角筒状の領域である。筒部72Aにより、下側からの相手コネクタ90の進入を許容する開口Ap1が形成されている。筒部72Aの内寸法は、相手コネクタ90に含まれる後述の相手端子91及び嵌合部94の外寸法よりも大きく形成されており、相手端子91及び嵌合部94は筒部72Aに進入可能となっている。
筒部72Aの上端は、第1端子領域40の下面41Bと当接している。このため、端子モジュール10は、上壁71Aと、筒部72Aの上端とにより上下に挟まれた状態で、ハウジング70内に保持されている。第1端子領域40の下面41Bは、開口Ap1を介してコネクタ80の下側に露出している。筒部72Aの前後方向の幅は第1端子領域40の前後方向の幅よりも大きく、筒部72Aの後端は第2部分42よりも後側に位置する。
前壁72Bは、筒部72Aの上下方向途中から前側に突出した後、上側に延びる壁である。前壁72Bの後側には、上割体71の前壁71Bが当接し、前壁72Bと筒部72Aとにより形成される隙間に前壁71Bの下端が挿入されている。
区画壁72Cは、筒部72Aの後側の上端から前側に延びる壁である。区画壁72Cは、相手コネクタ90の嵌合の際に、相手コネクタ90が進入する空間(開口Ap1が位置する空間)と、可撓領域60が位置する空間とを区画する機能を有する。
後壁72Dは、筒部72Aの上下方向途中から後側に突出した後、上側に延びる壁である。後壁72Dの前側には、後述の本体部73Aが当接し、後壁72Dと筒部72Aとにより形成される隙間に本体部73Aの下端が挿入されている。
カバー73は、第1端子領域40、第2端子領域50及び可撓領域60の後側に位置する部材である。カバー73は、本体部73Aと、収容部73Bと、縁部73Cとを有する。カバー73の各部73A~73Cは、例えば射出成形により一体形成されている。
収容部73Bは、本体部73Aから後側に膨らむ領域である。収容部73Bは、嵌合状態において、後側に撓む可撓領域60を収容する。
縁部73Cは、本体部73Aの上端から前後方向に延びる領域である。縁部73Cと後壁71Cとの間には、上下方向に空いた開口Ap2が形成されている。開口Ap2は、ハウジング70の内部空間を上側に開放する開口であり、開口Ap2には積層体M1が上下方向に挿入されている。より具体的には、第2端子領域50が、開口Ap2を介して、ハウジング70に挿入されている。
開口Ap2には、凹部53が位置しており、上部分51及び下部分52が開口Ap2の左右方向に位置する縁部73Cを挟むことで、第2端子領域50がハウジング70に固定されている。すなわち、第2端子領域50は、凹部53に縁部73Cを収容した状態で縁部73Cに固定されている。
《相手コネクタの構成》
相手コネクタ90は、相手端子91と、相手ハウジング92とを有する。相手端子91は、相手ハウジング92にインサート成形によって設けられている。相手端子91は、導電性部材(例えば、銅合金)であり、上下方向に延びる領域と、当該領域から前側に延びる領域とを含むL字形状を有する。相手端子91は、第1端子領域40の下面41Bと当接する相手接点93を有する。相手接点93は、相手端子91の一部を塑性変形させることで、相手端子91の上面にビード状に設けられている。
相手ハウジング92は、樹脂製の部材である。相手ハウジング92は、開口Ap1に進入可能な嵌合部94と、前後及び左右方向に向かって延びるフランジ部95とを有する。嵌合部94は、上側に凸な形状を有し、その上面において相手端子91を保持している。フランジ部95は、開口Ap1よりも前後及び左右方向に大きく、図3に示す嵌合状態において、ハウジング70に含まれる筒部72Aの下端と当接することで、相手コネクタ90が既定位置を超えてコネクタ80に進入することを抑制している。
《コネクタと相手コネクタとの嵌合》
図1から図3を参照して、コネクタ80へ相手コネクタ90が嵌合される様子を説明する。図1から図2に示すように、相手コネクタ90が上側に移動してコネクタ80に近づくと、相手コネクタ90の相手端子91及び嵌合部94が開口Ap1を通ってハウジング70の内部に進入する。そして、相手端子91の相手接点93が、第1端子領域40の下面41Bと接触する。なお、コネクタ80に相手コネクタ90が嵌合される際、コネクタ80及び相手コネクタ90は上下方向に相対的に近づけばよく、コネクタ80が下側に移動して相手コネクタ90に近づいてもよい。
相手接点93が下面41Bと接触した後、相手コネクタ90がさらに上側に移動すると、第1端子領域40は相手接点93に押圧されることで、弾性部材30を圧縮しながら上側に移動する。このとき、第1端子領域40の被ガイド部44(図6)が第1脚部22Bのガイド面22B1と摺接することで、矢印AR1(図2)に示すように第1端子領域40は上側に移動するとともに、ガイド面22B1が前後方向に傾斜する分だけ後側にも移動する。ガイド面22B1は、前後方向に傾斜する幅よりも上下方向の幅の方が長いため、嵌合時の第1端子領域40の上側への移動量は、後側への移動量よりも多い。
後側に移動する第1端子領域40の下面41Bは、上側に移動する相手接点93と前後方向に摺接する。これにより、下面41Bと相手接点93の間に付着した異物(例えば、下面41Bに形成された硫化物、酸化物等の皮膜)が除去される。
そして、図3に示すように、相手コネクタ90がさらに上側に移動すると、相手コネクタ90がコネクタ80に嵌合する。この状態において、第1端子領域40の第1部分41は、弾性部材30から下向きの付勢力を受け、相手接点93から上向きの押圧力を受けながら、弾性部材30と相手接点93とによって上下方向に挟持されている。このように、第1部分41が弾性部材30によって相手接点93に押し付けられることで、第1端子領域40は相手接点93とより確実に電気的接続することができる。
第1端子領域40及び第2端子領域50は、一体化領域R1により構成されており、ある程度剛性が高い。このため、相手コネクタ90が嵌合する際にも、第1端子領域40及び第2端子領域50はほとんど撓まない。一方で、可撓領域60は、非一体化領域R2により構成されており、第1端子領域40及び第2端子領域50よりも剛性が低いため、相手コネクタ90が嵌合する際に前後方向に撓む。本実施形態の場合、可撓領域60は、後側に撓んで、収容部73Bに収容される。
《本実施形態の作用効果》
本実施形態の端子モジュール10は、上下方向に沿って相対的に近づく相手コネクタ90と嵌合して、相手コネクタ90と電気的に接続する端子モジュールであって、天井壁21と、天井壁21から下側に延びる一対の側壁22、22と、を含むケース20と、ケース20に収容されるとともに上下方向に沿って伸縮可能な弾性部材30と、複数の薄板SH1,SH2,SH3を積層した導電性を有する積層体M1と、を備える。
積層体M1は、弾性部材30によって下側に付勢されている状態で一対の側壁22,22に支持されるとともに、相手コネクタ90により押圧されることで、上側に移動可能な第1端子領域40と、第1端子領域40の上側に離れて位置する第2端子領域50と、第1端子領域40と第2端子領域50との間に位置し、第1端子領域40が上側に移動する際に撓む可撓領域60と、を含む。
そして、第1端子領域40及び第2端子領域50は、複数の薄板SH1,SH2,SH3が厚み方向に一体化されている一体化領域R1をそれぞれ含み、可撓領域60は、複数の薄板SH1,SH2,SH3が厚み方向に一体化されていない非一体化領域R2を含む。
従来、嵌合時に部材の移動が伴うコネクタでは、相手コネクタに押圧されて移動する部分(電気接触部材)と、機器側に固定される部分(外部接続部材)と、電気接触部材及び外部接続部材とを電気的に接続する編組線という3点の別々の部材を接合していた。
これに対し、本実施形態では、相手コネクタ90に押圧されて移動する第1端子領域40と、機器側に固定される第2端子領域50と、第1端子領域40及び第2端子領域50の間において撓む可撓領域60とが、積層体M1により一体的に形成されている。第1端子領域40及び第2端子領域50は、一体化領域R1を含むことで、従来と同様に端子として必要な剛性を有することができる。可撓領域60は、非一体化領域R2を含むことで、剛性が一体化領域R1よりも低くなり、第1端子領域40の移動に伴い撓むことができる。このように、積層体M1という1個の部材により、従来の電気接触部材、外部接続部材及び編組線という3個の部材を実現することができるため、コネクタ80のコストを低減することができる。
ここで、積層体M1は、複数の薄板SH1,SH2,SH3を積層させた部材であるが、複数の薄板SH1,SH2,SH3はそれぞれほぼ同様の(例えば、長さのみが異なる)部材であるため、従来のように全く異なる3点の部材を接合する場合と比べ、コネクタ80のコストを低減することができる。
また、可撓領域60は、編組線ではなく、複数の薄板SH1,SH2,SH3により形成されている。薄板SH1,SH2,SH3は前後方向に薄いが、左右方向にはある程度の幅を有するため、編組線に含まれる前後方向にも左右方向にも細い導線と比べて強度が高い。このため、可撓領域60がコネクタ80に含まれる他の部材(例えば、ハウジング70)と擦れたとしても、可撓領域60が断線することを抑制することができる。以上により、本実施形態によれば、可撓領域60の断線を抑制しつつ、コネクタ80のコストをより低減することができる。
本実施形態において、一体化領域R1は、複数の薄板SH1,SH2,SH3が厚み方向に抵抗溶接又は圧着されている接合領域R3を含む。従来、編組線を金属板に接合する場合、編組線の端部に板状の圧着端子等を作りつける必要があり、コストが増していた。これに対し、本実施形態では複数の薄板SH1,SH2,SH3をそのまま厚み方向に抵抗溶接又は圧着することで接合領域R3が形成されているため、薄板SH1,SH2,SH3の端部に別途の圧着端子等を作りつける必要がない。このため、よりコストを低減することができる。
本実施形態において、第1端子領域40は、弾性部材30の下側において天井壁21と上下方向に対向し、相手コネクタ90と接触可能に設けられている第1部分41と、第1部分41のうち上下方向と交差する前後方向の端部から上側に延びる第2部分42と、を含み、第1部分41及び第2部分42は、一体化領域R1である。
第1部分41及び第2部分42は、積層体M1の端部において略L字形状を有し、一対の側壁22,22に取り付けられる部分である。このため、第1部分41及び第2部分42を一体化領域R1とすることで、第1部分41及び第2部分42における複数の薄板SH1,SH2,SH3がばらけることを防止し、第1部分41及び第2部分42の形状を好適に保つことができる。これにより、第1部分41及び第2部分42を一対の側壁22,22に取り付けやすくなり、コネクタ80の製造にかかるコストを低減することができる。
相手コネクタ90の接触により第1部分41が撓むと、第1部分41と相手コネクタ90との間に隙間が生じ、第1部分41と相手コネクタ90との電気的な接触が阻害されるおそれがある。また、相手コネクタ90の接触により第1部分41が撓むと、第1部分41が破損するおそれがある。本実施形態では、第1部分41を一体化領域R1とすることで、第1部分41の剛性を向上させ、第1部分41の撓みを抑制することができる。これにより、第1部分41と相手コネクタ90とをより良好に電気的に接触させるとともに、第1部分41の耐久性を向上させることができる。
本実施形態において、第1端子領域40は、未嵌合状態において、一対の側壁22,22と当接する第1係合部43及び第2係合部45を有し、第1係合部43及び第2係合部45は、一体化領域R1である。第1係合部43及び第2係合部45は、一対の側壁22,22と当接することで、未嵌合状態における第1端子領域40の位置を所定の位置に維持する。第1係合部43及び第2係合部45を一体化領域R1とすることで、第1係合部43及び第2係合部45の剛性が高くなるため、より確実に未嵌合状態における第1端子領域40の位置を所定の位置に維持することができる。
本実施形態において、第1端子領域40は、上側に移動する際に、前後方向にも移動するように、一対の側壁22,22に設けられているガイド面22B1に案内される被ガイド部44を有し、被ガイド部44は、一体化領域R1である。このように構成することで、被ガイド部44の剛性が高くなり、より安定してガイド面22B1に案内されることができる。
本実施形態において、ハウジング70は、嵌合状態において、可撓領域60を収容する収容部71D,73Bを有する。収容部71Dは、未嵌合状態において可撓領域60の前側に位置し、前側に撓む可撓領域60を収容する。収容部73Bは、未嵌合状態において可撓領域60の後側に位置し、後側に撓む可撓領域60を収容する。収容部71D,73Bが撓む可撓領域60を収容することで、可撓領域60とハウジング70との接触を抑制することができ、可撓領域60の摩耗を抑制することができる。これにより、可撓領域60の断線をより抑制することができる。
本実施形態において、可撓領域60は、未嵌合状態において後側に凸となる屈曲部61を有する。屈曲部61は第1端子領域40が上側に移動する際に後側に撓み、収容部73Bは可撓領域60の後側に位置し、嵌合状態において屈曲部61を収容する。屈曲部61を設けることで、可撓領域60が撓む方向を後側に規制することができる。すなわち、可撓領域60が撓む方向の予測可能性を高めることができる。そして、その後側に収容部73Bを設け、屈曲部61を収容部73Bに収容することで、可撓領域60とハウジング70との接触をより確実に抑制することができる。
本実施形態において、屈曲部61は、非一体化領域R2である。このように構成することで、屈曲部61の剛性が一体化領域R1よりも低くなり、第1端子領域40の移動に伴い屈曲部61を撓ませることができる。
本実施形態において、ハウジング70は、ハウジング70の内部空間を上側に開放する開口Ap2を形成する縁部73Cを有し、開口Ap2には、積層体M1が上下方向に挿入され、第2端子領域50は、左右方向に凹む凹部53を有し、凹部53に縁部73Cを収容した状態で縁部73Cに固定され、凹部53は一体化領域R1である。凹部53を一体化領域R1とすることで、凹部53の剛性が高くなるため、第2端子領域50をハウジング70により安定して固定することができる。
本実施形態において、第2端子領域50は、凹部53よりも上側に、機器と積層体M1とを締結するためのボルトB1が挿入されるボルト孔51aを形成する上部分51を有し、第2端子領域50のうち凹部53から上部分51までの領域は、一体化領域R1である。このように構成することで、第2端子領域50のうち開口Ap2よりも上側に突出する領域が一体化領域R1とされ、剛性が高くなるため、機器と積層体M1とをボルトB1により締結する作業が行いやすくなる。
《変形例》
以下、実施形態の変形例を説明する。変形例において、実施形態から変更のない部分については同じ符号を付して説明を省略する。
《積層体の変形例》
上記の実施形態の積層体M1は、複数の薄板SH1,SH2,SH3がそのまま露出されている。しかしながら、例えば可撓領域60において、複数の薄板SH1,SH2,SH3を絶縁性のチューブにより被覆してもよい。このように構成することで、可撓領域60の断線をより確実に抑制することができる。
《収容部の変形例》
上記の実施形態のハウジング70には、収容部71D及び収容部73Bの両方が設けられている。しかしながら、収容部71D及び収容部73Bの一方を省いてもよいし、収容部71D及び収容部73Bの両方を省いてもよい。
《屈曲部の変形例》
上記の実施形態の可撓領域60は、未嵌合状態において後側に凸となり、第1端子領域40が上側に移動する際に後側に撓む屈曲部61を有する。しかしながら、可撓領域60に屈曲部61を設けなくてもよい。また、可撓領域60は、未嵌合状態において前側に凸となり、第1端子領域40が上側に移動する際に前側に撓む屈曲部61aを有してもよい。この場合、好ましくは、ハウジング70に前側に撓む屈曲部61aを収容する収容部71Dを設ける。
《その他》
上記の実施形態では、相手コネクタ90が嵌合される際に、第1端子領域40が上斜め後側に移動する例を説明した。しかしながら、嵌合時に第1端子領域40が後側に移動することは必須の構成ではなく、第1端子領域40は上側にのみ移動してもよい。この場合、第1脚部22Bのガイド面22B1は、下側に真っ直ぐ延びる形状を有し、被ガイド部44は上下方向にのみ案内される。
《補記》
なお、上記の実施形態及び各種の変形例については、その少なくとも一部を、相互に任意に組み合わせてもよい。また、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
10 端子モジュール
20 ケース
21 天井壁
22 側壁
22A 基部
22B 第1脚部
22B1 ガイド面
22C 第2脚部
23 側壁
24 第1受け部
25 下端部
26 第2受け部
27 凸部
30 弾性部材
31 本体部
32 上端部
33 下端部
40 第1端子領域
41 第1部分
41A 上面
41B 下面
42 第2部分
42A 前面
42B 後面
43 第1係合部
44 被ガイド部
45 第2係合部
50 第2端子領域
51 上部分
51a ボルト孔
52 下部分
53 凹部
60 可撓領域
61 屈曲部
61a 屈曲部
70 ハウジング
71 上割体
71A 上壁
71B 前壁
71C 後壁
71D 収容部
72 下割体
72A 筒部
72B 前壁
72C 区画壁
72D 後壁
73 カバー
73A 本体部
73B 収容部
73C 縁部
80 コネクタ
90 相手コネクタ
91 相手端子
92 相手ハウジング
93 相手接点
94 嵌合部
95 フランジ部
M1 積層体
SH1 薄板
SH3 薄板
SH2 薄板
R1 一体化領域
R2 非一体化領域
R3 接合領域
B1 ボルト
Ap1 開口
Ap2 開口
AR1 矢印

Claims (11)

  1. 一方側から他方側に向かう第1方向に沿って相対的に近づく相手コネクタと嵌合して、前記相手コネクタと電気的に接続する端子モジュールであって、
    天井壁と、前記天井壁から前記一方側に延びる一対の側壁と、を含むケースと、
    前記ケースに収容されるとともに前記第1方向に沿って伸縮可能な弾性部材と、
    複数の薄板を積層した導電性を有する積層体と、
    を備え、
    前記積層体は、
    前記弾性部材によって前記一方側に付勢されている状態で前記一対の側壁に支持されるとともに、前記相手コネクタにより押圧されることで、前記他方側に移動可能な第1端子領域と、
    前記第1端子領域の前記他方側に離れて位置する第2端子領域と、
    前記第1端子領域と前記第2端子領域との間に位置し、前記第1端子領域が前記他方側に移動する際に撓む可撓領域と、を含み、
    前記第1端子領域及び前記第2端子領域は、複数の前記薄板が厚み方向に一体化されている一体化領域をそれぞれ含み、
    前記可撓領域は、前記複数の薄板が厚み方向に一体化されていない非一体化領域を含
    前記第1端子領域は、L字形状有し、
    前記弾性部材側に配置される前記薄板は、前記弾性部材の反対側に配置される前記薄板よりも短い、
    端子モジュール。
  2. 複数の前記薄板は、金属製の薄板であり、
    前記一体化領域は、複数の前記薄板が厚み方向に抵抗溶接又は圧着されている接合領域を含む、
    請求項1に記載の端子モジュール。
  3. 前記第1端子領域は、
    前記弾性部材の前記一方側において前記天井壁と前記第1方向に対向し、前記相手コネクタと接触可能に設けられている第1部分と、
    前記第1部分のうち前記第1方向と交差する第2方向の端部から前記他方側に延びる第2部分と、を含み、
    前記第1部分及び前記第2部分は、前記一体化領域である、
    請求項1又は請求項2に記載の端子モジュール。
  4. 前記第1端子領域は、前記相手コネクタとの嵌合前において、前記一対の側壁と当接する係合部を有し、
    前記係合部は、前記一体化領域である、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の端子モジュール。
  5. 前記第1端子領域は、前記他方側に移動する際に、前記第1方向と交差する第2方向にも移動するように、前記一対の側壁に設けられているガイド面に案内される被ガイド部を有し、
    前記被ガイド部は、前記一体化領域である、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の端子モジュール。
  6. 前記可撓領域は、前記相手コネクタとの嵌合前において、前記第1方向と交差する第2方向の所定側に凸となる屈曲部を有し、
    前記屈曲部は、前記第1端子領域が前記他方側に移動する際に、前記所定側に撓む、
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の端子モジュール。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の端子モジュールと、
    前記端子モジュールが収容されているハウジングと、
    を備える、コネクタ。
  8. 前記ハウジングは、前記相手コネクタと嵌合した際に、前記可撓領域を収容する収容部を有する、
    請求項7に記載のコネクタ。
  9. 前記可撓領域は、前記相手コネクタとの嵌合前において、前記第1方向と交差する第2方向の所定側に凸となる屈曲部を有し、
    前記屈曲部は、前記第1端子領域が前記他方側に移動する際に、前記所定側に撓み、
    前記収容部は前記可撓領域の前記所定側に位置し、前記相手コネクタと嵌合した際に前記屈曲部を収容する、
    請求項8に記載のコネクタ。
  10. 前記ハウジングは、前記ハウジングの内部空間を前記他方側に開放する開口を形成する縁部を有し、
    前記開口には、前記積層体が前記第1方向に挿入され、
    前記第2端子領域は、厚み方向及び前記第1方向の両方と交差する第3方向に凹む凹部を有し、前記凹部に前記縁部を収容した状態で前記縁部に固定され、
    前記凹部は前記一体化領域である、
    請求項7から請求項9のいずれか1項に記載のコネクタ。
  11. 前記第2端子領域は、前記凹部よりも前記他方側に、機器と前記積層体とを締結するためのボルトが挿入されるボルト孔を形成するボルト締結部を有し、
    前記第2端子領域のうち前記凹部から前記ボルト締結部までの領域は、前記一体化領域である、
    請求項10に記載のコネクタ。
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