JP6508035B2 - 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公報

しかしながら、特開２００２−２７４２９０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って剛性が高くなるため、折り曲げられた部分が弾性変形し難くなくなる。そのため、板ばね部材の自由端部が雄側の接点と接触する時に、弾性変形に起因するずれ動き現象が起こりにくく、結局、接触部分に付着した異物を十分に排除できなくなる。

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になる姿勢で配置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、前記電気接触部材に設けられ前記斜め巻きコイルスプリング内に挿入されることで前記斜め巻きコイルスプリングを前記コイル軸が前記電気接触部材の前記対向面と平行になる姿勢に保持する保持軸部とを備えた。

このような構成では、電気接触部材に保持軸部を介して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る端子金具の実施の態様として、以下の構成としてもよい。
前記電気接触部材は、前記対向面の両端部から対向状態で立ち上がる一対の固定片部を備え、前記保持軸部の両端部が前記固定片部に固定されている構成としても良い。
このような構成では、斜め巻きコイルスプリングが軸部材から抜け落ちないように簡易な構造で固定することができる。

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を嵌合させる前の状態を示した横断面図 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 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横断面図 コネクタと相手側コネクタとを近接させた状態を示した断面図 コネクタと相手側コネクタとを近接させた状態を示した断面図

＜実施形態＞
実施形態を図１及び図５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、保持軸部４０と、斜め巻きコイルスプリング５０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１における右側（外部接続部２５側）を後側とする。そして、左右方向（幅方向）については、図２を基準に説明する。

電気接触部材２０は、図１及び図２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５０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、対向面２１の両端部から対向状態で立ち上がる一対の固定片部３１とを有している。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。

受け部２３は、斜め巻きコイルスプリング５０の軸方向（前後方向）の寸法よりその左右方向（幅方向）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、一対の固定片部３１は、略矩形状となっており、受け部２３の幅方向の両端部から略直角に曲げ形成されることで、対向面２１の両端部から対向状態で立ち上がっている。固定片部３１の略中央位置には、固定孔３３が板厚方向に貫通して設けられている。

保持軸部４０は、図１及び図２に示すように、真鍮製の丸棒であって、その中心軸が電気接触部材２０の対向面２１と平行になるように配置されている。そして、保持軸部４０は、その両端部が固定孔３３に挿通されてカシメ付けられることで、固定片部３１に固定されている。保持軸部４０の直径は、嵌合によって変形した状態の斜め巻きコイルスプリング５０の短軸の内寸よりも小さくなっている。そして、保持軸部４０は、図４に示すように、コネクタ１５と相手コネクタ８５が完全嵌合した状態において、斜め巻きコイルスプリング５０の下側の内周面と接触しない位置に配されている。

斜め巻きコイルスプリング５０は、図１及び図２に示すように、導電性線材５１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５０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５０は、その外周部５３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５０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５０は、図１及び図２に示すように、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配置されている。斜め巻きコイルスプリング５０内には、保持軸部４０が挿入されており、この保持軸部４０が固定片部３１によりその両端が固定されていることで、保持軸部４０から斜め巻きコイルスプリング５０が抜け落ちないように保持されている。斜め巻きコイルスプリング５０の長さは、保持軸部４０の長さよりも短くなっている。また、斜め巻きコイルスプリング５０は、巻方向から見ると楕円形をしており、少なくとも相手端子８０との接続時には、楕円形の短軸が上下方向に配されるように、斜め巻きコイルスプリング５０は配置されている。

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５０が配されている位置に設けられている。また、開口部６５は、斜め巻きコイルスプリング５０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５０の非線形領域での使用状態になるように、嵌合時の電気接触部材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５０に接触する前の状態では、図１及び図２に示すように、斜め巻きコイルスプリング５０は、自重によりコイル軸Ｌが保持軸部４０の中心軸よりも下に下がった状態で、保持軸部４０の外周面が斜め巻きコイルスプリング５０の内周面と接触して保持されている。そして、保持軸部４０の中心軸が対向面２１と略平行となっていることから、斜め巻きコイルスプリング５０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５０が保持軸部４０によって保持されている。

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５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５０の外周部５３に接触して、斜め巻きコイルスプリング５０が押し上げられ、斜め巻きコイルスプリング５０の外周部５３が電気接触部材２０の対向面２１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５０の短軸が上下方向に配されるに挟まれ、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５０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。

なお、相手端子８０が斜め巻きコイルスプリング５０に接触する前の状態では、斜め巻きコイルスプリング５０の長軸が上下方向に配された状態で、斜め巻きコイルスプリング５０が保持軸部４０に保持される可能性がある。この場合に、図６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５０の外周部５３に接触して、斜め巻きコイルスプリング５０が電気接触部材２０側に押し上げられる。そして、斜め巻きコイルスプリング５０の長軸が上下方向に配された状態で斜め巻きコイルスプリング５０の外周部５３が電気接触部材２０の対向面２１に接触する。この状態から、さらに相手端子８０からの押圧力が斜め巻きコイルスプリング５０にかかると、その力を逃がすために、斜め巻きコイルスプリング５０がその短軸が上下方向に配されるように回転して、図５に示す状態となる。

図５に示す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５０にかかる。このような押圧力を受けて、図３及び図４に示すように、斜め巻きコイルスプリング５０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５０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５０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５０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５０は、保持軸部４０に保持されているだけで、端部などが固定されていないことから、その変形の妨げにとなるものはない。

また、図３及び図４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５０の非線形領域での使用状態となっている。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５０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５０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５０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に保持軸部４０を介して固定されている斜め巻きコイルスプリング５０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５０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５０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５０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、保持軸部４０の両端部が固定片部３１の固定孔３３に挿通された後かしめられて固定されていたが、切り起こし片などに溶接等によって保持軸部を固定しても良い。また、両端部を固定するのではなく、一端のみ固定し、他端には抜け落ち防止の構造（板片への突き当てや保持軸部自体を拡径する等）を設けるようにしても良い。

（２）上記実施形態では、斜め巻きコイルスプリング５０のコイル軸Ｌは、左右方向に延びるように配されていたが、電気接触部材２０の前後方向にコイル軸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。

（４）上記実施形態では、保持軸部４０は真鍮製とされていたが、ＳＵＳ等で設けられていても良い。また、保持軸部４０は丸棒とされていたが、平板や角棒でも良いし、楕円状の丸棒でも良い。

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
３１…固定片部
３３…固定孔
４０…保持軸部
５０…斜め巻きコイルスプリング
５１…導電性線材
５５…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 (3)

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になる姿勢で配置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、
   前記電気接触部材に設けられ前記斜め巻きコイルスプリング内に挿入されることで前記斜め巻きコイルスプリングを前記コイル軸が前記電気接触部材の前記対向面と平行になる姿勢に保持する保持軸部とを備え、
   前記斜め巻きコイルスプリングは、巻き方向から見ると、自然状態で、楕円形をしており、
   前記電気接触部材と前記相手端子とが接近して、前記斜め巻きコイルスプリングが両者間に挟まれると、楕円形の短軸方向で潰されることで、前記コイル軸に対してさらに倒れ込む端子金具。
2. 前記電気接触部材は、前記対向面の両端部から対向状態で立ち上がる一対の固定片部を備え、前記保持軸部の両端部が前記固定片部に固定されている請求項１に記載の端子金具。
3. 請求項１または請求項２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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