JP2018022643A - 端子接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】小型でかつ接続部での発熱を抑制可能な端子接続構造を提供する。【解決手段】筒状の基部２１と、基部２１から軸方向に延出されている複数の接触片２２ａを有し複数の接触片２２ａが筒状に配置されている端子部２２と、を有するオス端子２と、オス端子２の端子部２２が挿入される筒状のメス端子３と、端子部２２の複数の接触片２２ａに囲まれた中空部２２ｃに配置されており、端子部２２がメス端子３に挿入された状態において、接触片２２ａをメス端子３の内壁３１ａに押し付けるばね部材４と、を備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、端子接続構造に関する。

従来の端子接続構造として、ピン形状のオス端子と、筒状のメス端子とを有し、オス端子がメス端子に挿入され両端子が電気的に接続される端子接続構造が知られている。

特許文献１では、メス端子の内周面にばね部材を設け、オス端子をメス端子に挿入した際にばね部材を介してメス端子とオス端子とを電気的に接続する端子接続構造が提案されている。

特開２００７−１７３１９８号公報

しかしながら、ばね部材を構成する材料は一般的に導電性が低いため、特許文献１に記載の端子接続構造では、オス端子とメス端子間に介在するばね部材の影響により通電時の発熱量が大きくなってしまう。そのため、例えば、ハイブリッド車や電気自動車のモータとインバータ間の電路に用いられるコネクタなど、端子に大電流が流れる用途には適しておらず、改善の余地があった。

また、端子接続構造の大型化は当該端子接続構造を適用したコネクタの大型化をまねいてしまうため、端子接続構造はできるだけ小型であることが望まれる。特に、上述のハイブリッド車や電気自動車用のコネクタに用いられる端子接続構造では、コネクタを収容可能なスペースが限られているため、端子接続構造の小型化が要求される。

そこで、本発明は、小型でかつ接続部での発熱を抑制可能な端子接続構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、筒状の基部と、前記基部から軸方向に延出されている複数の接触片を有し前記複数の接触片が筒状に配置されている端子部と、を有するオス端子と、前記オス端子の前記端子部が挿入される筒状のメス端子と、前記端子部の前記複数の接触片に囲まれた中空部に配置されており、前記端子部が前記メス端子に挿入された状態において、前記接触片を前記メス端子の内壁に押し付けるばね部材と、を備えた、端子接続構造を提供する。

本発明によれば、小型でかつ接続部での発熱を抑制可能な端子接続構造を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る端子接続構造を示す図であり（ａ）は端子嵌合前の斜視図、（ｂ）は端子嵌合後の斜視図である。 （ａ）は、図１の端子接続構造において、軸方向に平行な断面を示す断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一変形例に係る端子接続構造を示す図であり、端子嵌合前の断面図である。 本発明の一変形例に係る端子接続構造を示す図であり、軸方向に垂直な断面を示す断面図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る端子接続構造を示す図であり（ａ）は端子嵌合前の斜視図、（ｂ）は端子嵌合後の斜視図である。また、図２（ａ）は、本実施の形態に係る端子接続構造の軸方向に平行な断面を示す断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。

図１及び図２に示すように、端子接続構造１は、オス端子２と、メス端子３と、ばね部材４と、を備えている。端子接続構造１は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車においてモータとインバータ間を接続する電路に設けられるコネクタに適用されるものである。

（オス端子２の説明）
オス端子２は、円筒状の基部２１と、基部２１から軸方向に延出されている複数の接触片２２ａを有し複数の接触片２２ａが円筒状に配置されている端子部２２と、を一体に有している。

ここでは、端子部２２が、軸方向に垂直な断面形状が円弧状の４つの接触片２２ａを有する場合を示しているが、接触片２２ａの形状や数はこれに限定されない。隣り合う接触片２２ａの間には、軸方向に沿った隙間２２ｂが形成されている。以下、端子部２２における複数（ここでは４つ）の接触片２２ａに囲まれた空間を、中空部２２ｃと呼称する。

各接触片２２ａには、接触片２２ａの軸方向の一部にプレス加工を施す等して、径方向外方に突出する接点部２２ｄが形成されている。オス端子２をメス端子３に挿入すると、この接点部２２ｄがメス端子３の内壁に接触して電気的に接続されると共に、接点部２２ｄがメス端子３の内壁により内方に押し込まれて、接触片２２ａが内方に押し込まれることになる。この内方に押し込まれた接触片２２ａを径方向外方へと押し返し、接触片２２ａ（接点部２２ｄ）をメス端子３の内壁に押し付ける部材が、後述するばね部材４である。

接点部２２ｄは、できるだけ接触片２２ａの先端側（基部２１と反対側）に形成されることが望ましい。これは、接触部２２ａの基端側（基部２１側）に接点部２２ｄを形成すると、接点部２２ｄを内方に押し込んでも接触部２２ａが内方に変形しにくくなり、両端子２，３を嵌合させる際の負荷が増大して端子２，３に摩耗が発生し易くなるおそれがあるためである。

さらに、接触片２２ａの先端（あるいは先端の直近）に接点部２２ｄを形成すると、オス端子２とメス端子３との位置関係が定まらない状態で接点部２２ｄをメス端子３内に挿入しなければならなくなり、オス端子２をメス端子３に挿入しにくくなる。そこで、本実施の形態では、接触片２２ａの先端から所定距離（好ましくは２ｍｍ以上）離れた位置に、接点部２２ｄを形成した。これにより、メス端子３内に端子部２２の先端を挿入してオス端子２とメス端子３との位置関係が定まった後に、接点部２２ｄをメス端子３内に挿入することが可能になり、接点部２２ｄの挿入が容易になる。

接点部２２ｄのメス端子３内への挿入をより容易とするため、接点部２２ｄの先端側の端部には、先端側から基端側にかけて徐々に拡径されるテーパ部２２ｅが形成されている。

なお、本実施の形態では、端子部２２の軸方向における１箇所のみに接点部２２ｄを形成したが、複数の接点部２２ｄを軸方向に離間して形成してもよい。

基部２１の端子部２２と反対側には、板状のバスバ端子部２３が形成されている。ただし、これに限らず、例えば、基部２１の端子部２２と反対側に、電線の導体を加締め固定するかしめ部が一体に形成されていてもよい。つまり、オス端子２の接続先が電線であってもよい。

また、オス端子２のメス端子３内への挿入を容易とするために、端子部２２（各接触片２２ａ）の先端かつ径方向外側のエッジ部分に、面取り加工や丸め加工を施してもよい。

オス端子２は、銅やアルミニウム等の電気良導体からなる。オス端子２は、電気良導体からなる１枚の板材を加工（プレス加工や折り曲げ加工等）することで形成される。

（メス端子３の説明）
メス端子３は、オス端子２の端子部２２が挿入される端子挿入部３１を有している。端子挿入部３１は円筒状に形成されており、その内径は、端子部２２における接点部２２ｄ以外の部分の外径よりも若干大きく、かつ、接点部２２ｄの外径よりも小さく形成されている。なお、ここでいう「端子部２２における接点部２２ｄ以外の部分の外径」及び「接点部２２ｄの外径」は、オス端子２をメス端子３に挿入しない状態（接触片２２ａに外部から力が加わっていない状態）での外径である。

端子挿入部３１のオス端子２挿入側と反対側には、電線の導体を加締め固定するかしめ部３２が一体に形成されている。かしめ部３２は円筒状に形成されており、その中空部に導体を挿入した状態でかしめ部３２を治具により変形させることで、導体が加締め固定される。ただし、これに限らず、例えば、端子挿入部３１のオス端子２挿入側と反対側に、板状のバスバ端子部が一体に形成されていてもよい。

オス端子２のメス端子３内への挿入を容易とするために、端子挿入部３１の先端かつ径方向内側のエッジ部分に、面取り加工や丸め加工を施してもよい。メス端子３は、オス端子２と同様に、銅やアルミニウム等の電気良導体からなる。

（ばね部材４の説明）
ばね部材４は、オス端子２内に収容されている。より具体的には、ばね部材４は、端子部２２の中空部２２ｃに配置されている。

本実施の形態では、ばね部材４は、筒状体４ａからなり、筒状体４ａには、その軸方向に沿うように、筒状体４ａを径方向に貫通するスリット４ｂが形成されている。つまり、ばね部材４は、その軸方向と垂直な断面形状がＣ字状に形成されている。ばね部材４の外径は、端子部２２の内径と略等しくされる。

ばね部材４は、オス端子２の端子部２２をメス端子３の端子挿入部３１に挿入した際に、接触片２２ａを端子挿入部３１の内壁３１ａに押し付けるためのものである。つまり、ばね部材４は、オス端子２をメス端子３内に挿入した状態において、接触片２２ａを径方向外方へと付勢するものである。

オス端子２の端子部２２をメス端子３の端子挿入部３１に挿入すると、接点部２２ｄが端子挿入部３１の内壁３１ａにより内方に押し込まれ、接触片２２ａが内方に押し込まれることになるが、ばね部材４は、この内方に押し込まれた接触片２２ａを外方に押し返し、接触片２２ａ（接点部２２ｄ）を端子挿入部３１の内壁３１ａに押し付ける役割を果たす。

接点部２２ｄをより強固に端子挿入部３１に押し付けるため、ばね部材４は、端子部２２の軸方向において接点部２２ｄと重なる位置に配置されることが、より望ましい。ばね部材４の押圧力（ばね力）は、ばね部材４の材料、厚さ、軸方向長さを適宜選定することで、調整可能である。

なお、本実施の形態では、オス端子２とメス端子３とがばね部材４を介さずに直接接触されることになるため、ばね部材４としては、導電性が低い（あるいは導電性がない）部材を用いることが可能である。本実施の形態では、ステンレスからなる断面Ｃ字状のばね部材４を用いたが、ばね部材４の材料や形状はこれに限定されるものではなく、例えば、円柱状のゴムからなるばね部材を用いることも可能である。

ここでは図示を省略しているが、端子接続構造１では、ばね部材４の脱落を抑制する機構が備えられている。このような機構としては、例えば、１つあるいは複数の接触片２２ａから内方（中空部２２ｃ側）に突出するように形成された一対の突起が挙げられる。一対の突起の一方がばね部材４の先端側への移動を規制し、他方の突起がばね部材４の基端側への移動を規制するとよい。また、他の機構として、端子部２２（接触片２２ａ）の内壁に凹溝を形成しその凹溝にばね部材４を嵌め込む機構や、ばね部材４に突起を設けその突起を端子部２２に形成した溝や穴に係止させる機構も挙げられる。

さらに、本実施の形態では、ばね部材４は、そのスリット４ｂが、隣り合う接触片２２ａ間の隙間２２ｂに位置するように、中空部２２ｃに配置されている。つまり、スリット４ｂは、周方向において中空部２２ｃと重なる位置に配置されている。これにより、例えば、ばね部材４が製造公差により若干歪んでいる場合（スリット４ｂを挟んで対向する端部同士の位置が多少ずれているような場合）であっても、ばね部材４によるばね力を各接触片２２ａに付与し易くなる。また、スリット４ｂを隙間２２ｂの位置に合わせることで、スリット４ｂを挟んで対向する筒状体４ａのエッジ部分（外周側のエッジ部分）が接触片２２ａに干渉しなくなるので、当該エッジ部分によるオス端子２（接触片２２ａ）の摩耗を抑制可能になる。

なお、製造上の理由など何らかの理由でスリット４ｂの位置を制御できない場合には、スリット４ｂを挟んで対向する筒状体４ａのエッジ部分（外周側のエッジ部分）に、面取り加工や丸め加工を施すことで、オス端子２（接触片２２ａ）の摩耗を抑制することが望ましい。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る端子接続構造１では、筒状の基部２１と、基部２１から軸方向に延出されている複数の接触片２２ａを有し複数の接触片２２ａが筒状に配置されている端子部２２と、を有するオス端子２と、オス端子２の端子部２２が挿入される筒状のメス端子３と、端子部２２の複数の接触片２２ａに囲まれた中空部２２ｃに配置されており、端子部２２がメス端子３に挿入された状態において、接触片２２ａをメス端子３の内壁３１ａに押し付けるばね部材４と、を備えている。

つまり、端子接続構造１では、オス端子２をスリット入りの円筒状とし、オス端子２にばね部材４を内包させることで、ばね部材４による付勢力を得つつオス端子２とメス端子３とを直接接触させることを可能としている。

オス端子２とメス端子３とをばね部材４を介さずに直接接触させることで、端子同士がばね部材を介して接続されていた従来の端子接続構造と比較して、両端子２，３の接続部分での発熱を抑制できる。よって、大電流用途に用いた場合であっても、発熱の小さい端子接続構造１を実現できる。

また、本実施の形態では、ばね部材４がオス端子２内に収容されている構造となっているため、例えばメス端子よりもさらに外周側にばね部材を設ける場合と比較して、小型な端子接続構造１を実現できる。また、ばね部材４がオス端子２内に収容されているため、例えば外部から衝撃が加わったような場合においてもばね部材４が脱落しにくい。

また、端子接続構造１では、メス端子３を単純な筒状とすることができるため、何らかの理由でメス端子３の形状が単純な筒状に限定されたり、あるいはメス端子３側にばね部材を搭載できない場合に、特に有効である。

なお、オス端子２は、接触片２２ａを有しているため、ばね部材４を設けずともある程度のばね性は有している。ばね部材４は、この接触片２２ａのばね性を補強し、オス端子２（接触片２２ａ）を確実にメス端子３に押さえつける役割と、何らかの理由で接触片２２ａに過大な力が付与された際に、接触片２２ａが塑性変形してしまうことを抑制する役割とを果たしているといえる。

端子接続構造１は、例えば、オス端子２を収容するオス側ハウジングと、メス端子３を収容するメス側ハウジングとを備え、オス側ハウジングとメス側ハウジングとを嵌合した際にオス端子２がメス端子３に挿入され電気的に接続されるように構成することで、コネクタとして用いることができる。

（変形例）
次に、本発明の変形例を説明する。上記実施の形態では、端子部２２に径方向外方に突出する接点部２２ｄを形成し、接点部２２ｄが端子挿入部３１の内壁３１ａに干渉して径方向内方に押し込まれるように構成したが、これに限らず、例えば図３に示すように、接点部２２ｄを省略すると共に、端子挿入部３１の内壁３１ａを先端側から基端側にかけて徐々に縮径されるテーパ状に形成してもよい。この場合、端子部２２を端子挿入部３１に挿入すると、端子部２２（接触片２２ａ）の先端部がテーパ状の端子挿入部３１の内壁３１ａに干渉して、径方向内方に押し込まれることになる。

同様に、端子部２２の外壁を、先端側から基端側にかけて徐々に拡径されるテーパ状に形成してもよい。また、端子挿入部３１の内壁３１ａと端子部２２の外壁の両方をテーパ状に形成してもよい。

さらに、図４に示すように、ばね部材４に、隣り合う接触片２２ａ間の隙間２２ｂに延出され、接触片２２ａとの干渉によりばね部材４の回転を抑制する回転抑制突起４ｃを形成してもよい。図４では、スリット４ｂを挟んで対向する筒状体４ａの両端部（周方向における両端部）から、径方向外方に突出するように一対の回転抑制突起４ｃが形成されている。回転抑制突起４ｃを形成することにより、振動が繰り返し加わった場合等にばね部材４が回転してしまうことを抑制でき、オス端子２の摩耗（端子部２２の内周面の摩耗）を抑制することが可能になる。

なお、端子部２２（接触片２２ａ）の内周面は、メス端子３と接触しない部分ではあるが、端子部２２の内周面が摩耗するとばね部材４による付勢力が低下して接触片２２ａをメス端子３に押し付ける力が低下し、両端子２，３間の接触抵抗の増大とそれに伴う発熱量の増大のおそれが生じる。よって、発熱量をより抑制する観点から、回転抑制突起４ｃを形成すること等により、ばね部材４の回転を抑制することがより望ましいといえる。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］筒状の基部（２１）と、前記基部（２１）から軸方向に延出されている複数の接触片（２２ａ）を有し前記複数の接触片（２２ａ）が筒状に配置されている端子部（２２）と、を有するオス端子（２）と、前記オス端子（２）の前記端子部（２２）が挿入される筒状のメス端子（３）と、前記端子部（２２）の前記複数の接触片（２２ａ）に囲まれた中空部（２２ｃ）に配置されており、前記端子部（２２）が前記メス端子（３）に挿入された状態において、前記接触片（２２ａ）を前記メス端子（３）の内壁（３１ａ）に押し付けるばね部材（４）と、を備えた、端子接続構造（１）。

［２］前記複数の接触片（２２ａ）には、径方向外方に突出し、前記端子部（２２）が前記メス端子（３）に挿入された状態において、前記メス端子（３）の内壁（３１ａ）に接触する接点部（２２ｄ）が形成されている、［１］に記載の端子接続構造（１）。

［３］前記ばね部材（４）は、軸方向において前記接点部（２２ｄ）と重なる位置に配置されている、［２］に記載の端子接続構造（１）。

［４］前記ばね部材（４）は、筒状体（４ａ）と、前記筒状体（４ａ）にその軸方向に沿うように形成され、前記筒状体（４ａ）を径方向に貫通するスリット（４ｂ）と、を有し、前記ばね部材（４）は、その前記スリット（４ｂ）が、隣り合う前記接触片（２２ａ）間の隙間（２２ｂ）に位置するように、前記中空部（２２ｃ）に配置されている、［１］乃至［３］の何れか１項に記載の端子接続構造（１）。

［５］前記ばね部材（４）は、隣り合う前記接触片（２２ａ）間の隙間（２２ｂ）に延出され、前記接触片（２２ａ）との干渉により前記ばね部材（４）の回転を抑制する回転抑制突起（４ｃ）を有する、［１］乃至［４］の何れか１項に記載の端子接続構造（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

１…端子接続構造
２…オス端子
２１…基部
２２…端子部
２２ａ…接触片
２２ｂ…隙間
２２ｃ…中空部
２２ｄ…接点部
２３…バスバ端子部
３…メス端子
３１…端子挿入部
３２…かしめ部
４…ばね部材
４ａ…筒状体
４ｂ…スリット

Claims (5)

1. 筒状の基部と、前記基部から軸方向に延出されている複数の接触片を有し前記複数の接触片が筒状に配置されている端子部と、を有するオス端子と、
   前記オス端子の前記端子部が挿入される筒状のメス端子と、
   前記端子部の前記複数の接触片に囲まれた中空部に配置されており、前記端子部が前記メス端子に挿入された状態において、前記接触片を前記メス端子の内壁に押し付けるばね部材と、を備えた、
   端子接続構造。
2. 前記複数の接触片には、径方向外方に突出し、前記端子部が前記メス端子に挿入された状態において、前記メス端子の内壁に接触する接点部が形成されている、
   請求項１に記載の端子接続構造。
3. 前記ばね部材は、軸方向において前記接点部と重なる位置に配置されている、
   請求項２に記載の端子接続構造。
4. 前記ばね部材は、筒状体と、前記筒状体にその軸方向に沿うように形成され、前記筒状体を径方向に貫通するスリットと、を有し、
   前記筒状体には、その軸方向に沿うように、前記筒状体を径方向に貫通するスリットが形成されており、
   前記ばね部材は、その前記スリットが、隣り合う前記接触片間の隙間に位置するように、前記中空部に配置されている、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の端子接続構造。
5. 前記ばね部材は、隣り合う前記接触片間の隙間に延出され、前記接触片との干渉により前記ばね部材の回転を抑制する回転抑制突起を有する、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の端子接続構造。

Images