JP5706352B2

JP5706352B2 - 電気コネクタ

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Publication number: JP5706352B2
Application number: JP2012022339A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　卓也; 卓也鈴木; 善久山田
Original assignee: Hirose Electric Co Ltd
Current assignee: Hirose Electric Co Ltd
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: JP2013161640A

Description

本発明は、電気コネクタに関する。特に、本発明は、活線挿抜における電気接続の信頼性を増すことができる電気コネクタに関する。

従来、各種の電気機器の回路基板に、通電状態で挿抜される電気コネクタが開発されている。通電中に電気コネクタの挿抜（活線挿抜）を行うと、挿抜される端子間にアーク放電が発生することがある。アーク放電が発生すると、しばしば、端子の一部が炭化したり溶融したりする。活線挿抜を繰り返すことにより、相手端子との接触部分の全てが炭化すると、コネクタを接続しているにも関わらず、端子間で通電されないため、機器が不具合を起こすことがある。

例えば、特許文献１に開示されるコネクタであると、活線挿抜によるアーク放電により、端子の相手端子との接触部分が炭化するにつれて、接触抵抗が高くなる。最終的には、端子間が電気的に絶縁してしまう。また、複数の端子を有するコネクタを嵌合する際には、コネクタの相手コネクタに対する傾き具合に応じて、どの端子から順に接続するかが決まる。活線挿抜の場合には、端子の接続の順番によって、回路が不具合を起こしてしまうことがある。そのため、活線状態でコネクタの挿抜を繰り返しても、通電が維持され、回路の正常な接続を確保するコネクタの開発が望まれている。

特開２０１０−１２３３１２号公報

本発明の目的は、活線挿抜における電気接続の信頼性を高めた電気コネクタを提供することである。

本発明は、少なくとも三つの端子を備える電気コネクタであって、少なくとも一つの端子の相手端子側端部が、他の端子の相手端子側端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置し、少なくとも一つの前記他の端子の相手端子側端部が、残りの端子の相手端子側端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置し、前記端子は、基体部と、嵌合方向に沿って前記基体部から相手端子側に延びる複数の接触片を備え、少なくとも一つの前記接触片の端部と、他の前記接触片の端部とが、嵌合方向に関して異なる位置にある、ことを特徴とする電気コネクタを提供する。前記複数の接触片の少なくとも一対の接触片は、相手端子を把持できるように対向して配置されることが好ましい。また、対向する前記少なくとも一対の接触片の端部が、残りの接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置することが一層好ましい。

前記複数の接触片が、四本の接触片から構成されており、前記四本の接触片のうちの二本の接触片の端部が、残りの接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置するようにしてもよい。また、前記複数の接触片が、六本の接触片から構成されており、前記六本の接触片のうちの四本の接触片の端部が、残りの接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置するようにしてもよい。

さらに、前記複数の接触片が、六本の接触片から構成されており、前記六本の接触片のうちの二本の接触片の端部が、他の接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側にあり、前記他の接触片のうちの二本の接触片の端部が、前記他の接触片のうちの残りの接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置するようにしてもよい。

前記少なくとも一つの端子の相手端子側端部と前記他の前記端子の相手端子側端部との間の嵌合方向に関する距離が、前記他の前記端子の相手端子側端部と前記残りの端子の相手端子側端部との間の距離よりも長いことが好ましい。

本発明は、各端子の端部の位置が異なるため、例えば、グラウンドから接続を開始するなど、接続する電気回路に合わせて、端子と相手端子との接続の順番を固定することができる。また、端子が備える複数の接触片の端部が、嵌合方向に関して異なる位置にあるため、活線挿抜によってアーク放電が発生しても、相手端子に近い位置に端部がある接触片が炭化するのみで、相手端子から遠い位置に端部がある接触片によって、電気的接続を維持することが可能となる。

本発明の一実施形態である電気コネクタ及び相手コネクタを示す斜視図である。本発明の一実施形態である電気コネクタ及び相手コネクタの断面図である。図２に示される電気コネクタの断面図の拡大図である。図１に示される電気コネクタが有する端子及び相手コネクタが有する相手端子を示す平面図である。図４に示される端子を示す斜視図である。図４に示される端子の展開図である。本発明の一実施形態に用いられる端子を示す平面図である。本発明の一実施形態に用いられる端子を示す平面図である。

以下に図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態である電気コネクタ１００と、コネクタ１００に嵌合する相手コネクタ２００との嵌合前の状態を示す斜視図である。

コネクタ１００のハウジング１０４は、略円柱形であり、通常の場合には、樹脂によって形成される。ハウジング１０４は、５つの嵌合方向に貫通した端子保持孔１０８を有する。コネクタ１００は、端子保持孔１０８の各々に計５つの端子を備える。コネクタ１００は、５つの端子を備えるが、本発明では、必要に応じて、３つ以上であれば、別の個数の端子を、コネクタが備えるようにしてもよい。端子は、端子保持孔１０８の嵌合側と逆側の開口から挿入され、端子保持孔１０８内に収納される。相手コネクタ２００のハウジング２０４は、略円柱形であり、通常の場合には、樹脂によって形成される。相手コネクタ２００のハウジング２０４は、コネクタ１００のハウジング１０４が有する端子保持孔１０８の数に合わせて、５つの嵌合方向に貫通した相手端子保持孔２０８を有する。相手コネクタ２００は、相手端子保持孔２０８の各々に相手端子を有する。また、相手コネクタ２００は、ロック溝２１６を嵌合口２１２の外面に有する。ロック溝２１６は、コネクタ１００の嵌合口１１２の内側に供えられた突起部（図示せず）を案内して、該突起部と嵌め合い、両コネクタの嵌合を固定することができる。なお、通常の場合には、両コネクタ１００、２００の嵌合部分と逆側に、ケーブルが接続されているが、図１では、省略されている。

図２は、図１に示されるコネクタ１００と相手コネクタ２００における３つの端子保持孔１０８及び３つの相手端子保持孔２０８の中心を通る断面図である。端子３００は、外面に、嵌合方向の相手端子側からケーブル側に向かうにつれて、嵌合方向に垂直の径方向外側に広がるテーパーを持つ係止片３２０を備える。また、コネクタ１００は、端子保持孔１０８の内壁から突出した端子係止片（図示せず）を有する。端子３００が端子保持孔１０８に挿入されるにつれて、端子係止片が、テーパーに接触し、係止片３２０を径方向内側に押し込む。係止片３２０の全体が、端子係止片よりも嵌合方向相手端子側に移動すると、係止片３２０が弾性によって元の位置に戻り、係止片３２０が端子係止片と係合し、端子３００の嵌合方向ケーブル側への移動が規制される。また、端子３００は、突起部（図示せず）を有し、突起部の前端部が、端子保持孔１０８の内壁から内側に突出した内周部のケーブル側の面１２０にと当接し、嵌合方向相手端子側への移動が規制される。また、相手端子３２４も、端子３００と同様に、相手端子保持孔２０８内に収納され、固定される。コネクタ１００では、コネクタ係止片及び内周部のケーブル側の面１２０を用いて、係止片３２０を固定することによって、端子３００を端子保持孔１０８内に固定しているが、本発明では、別の手段を用いて、端子３００を固定してもよい。

図３に、コネクタ１００の拡大図を示す。図３に示される鎖線が示すように、コネクタ１００は、同一形状からなる端子３００の相手端子側端部３０９の嵌合方向位置が異なるように、端子３００を固定する。すなわち、端子３２８の相手端子側端部３３０が、端子３３２の相手端子側端部３３４よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置し、端子３３２の相手端子側端部３３４が、端子３３６の相手端子側端部３３８よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置する。コネクタ１００は、端子３００の相手端子側端部３０９の嵌合方向位置が３段階に異なるように、端子３００を固定するが、４段階以上であってもよい。コネクタ係止片及び、端子保持孔１０８の径が小さくなる内周部のケーブル側の面１２０を嵌合方向に関して異なる位置に形成して、同一の端子３００を使っても、端部３０９の嵌合方向に関する位置が異なるように、端子３００を固定することができる。

図３に示されるように、端子３００の端部３０９の嵌合方向位置が３段階に異なる場合には、例えば、最も相手端子側に相手端子側端部３３０が位置する端子３２８をグラウンド用に、次に相手端子側に相手端子側端部３３４が位置する端子３３２を電源用に、最もケーブル接続側に相手端子側端部３０９が位置する端子３００を信号用に用いることで、コネクタ１００及び相手コネクタ２００を介して接続する二つの回路を、グラウンド、電源、信号の順に電気的に接続することができる。上記の順番で、二つの回路が電気的に接続することによって、例えば、信号のみが接続する状態になる等の回路の電位が不安定になることによる回路の誤動作、電子部品の破損等の不具合を防ぐことができる。

グラウンド用端子３２８の相手端子側端部３３０と電源用端子３３２の相手端子側端部３３４との間の、嵌合方向に関する距離ＧＰは、電源用端子３３２の相手端子側端部３３４と信号用端子３３６の相手端子側端部３３８との間の、嵌合方向に関する距離ＰＳよりも長い。距離ＧＰが、距離ＰＳよりも長いことによって、コネクタ１００が相手コネクタ２００の嵌合方向に対して斜めから嵌合を開始した場合であっても、グラウンド用端子１２４を、グラウンド用端子３２８と接続する相手端子３２４に、他の端子３３２、３３６の接続よりも早く接続させることができる。仮に、距離ＧＰが、距離ＰＳと同じか、距離ＰＳよりも短いと、斜め方向から嵌合した場合に、電源用端子３３２に接続する相手端子３２４が、電源用端子３３２に最初に接触してしまい、回路が不具合を起こすことがある。

図４は、端子３００及び相手端子３２４を示す平面図である。また、図５は、端子３００の斜視図である。端子３００は、例えば、図６の端子展開図が示すように金属シート材料を打ち抜き、嵌合方向周りに丸めて、形成することが可能である。図４に示す端子３００は、ケーブル（図示しない）が接続されるケーブル接続部３１６にスリーブ３１８を備える。ケーブル接続部３１６は、圧着などによって、ケーブルと接続する。

端子３００は、基体部３０４と、基体部３０４から嵌合方向に沿って相手端子側に延びる４本の接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂとを備える。端子３００は、金属製であり、導電性を持つ。

４本の接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂは、２本（１対）の長手の接触片３０８ａ、３０８ｂと、２本（１対）の短手の接触片３１２ａ、３１２ｂとで構成される。接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂの各々は、基体部３０４とつながっていて、接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂ同士は、つながっていない。接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂの幅は、嵌合方向に沿って、基体部３０４側から相手端子３２４側に向けて、徐々に狭まっている。また、各接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂの内壁によって形成される内径は、嵌合方向に沿って、基体部３０４側から相手端子３２４側に向けて、徐々に小さくなり、先細りになっているが、接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂの端部３０９ａ、３０９ｂ、３１３ａ、３１３ｂ近傍では、端部３０９ａ、３０９ｂ、３１３ａ、３１３ｂに向けて径方向内側から外側に広がる案内部３１０ａ、３１０ｂ、３１４ａ、３１４ｂが形成されている。案内部３１０ａ、３１０ｂ、３１４ａ、３１４ｂによって、両端子３００、３２４の中心がずれている状態で嵌合を開始した場合であっても、相手端子３２４の相手接触部３２８を端子３００の中心側へ案内することができる。案内部３１０ａ、３１０ｂ、３１４ａ、３１４ｂと他の内壁部分との境界辺である接触部３１１ａ、３１１ｂ、３１５ａ、３１５ｂは、接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂにおいて最も径方向内側に位置し、また、接触部３１１ａ、３１１ｂ、３１５ａ、３１５ｂによって構成される内径は、相手端子接触部３２８の径よりも小さい。そのため、相手端子３２４を、端子３００に挿入すると、相手端子３２４の接触部３２８が、案内部３１０ａ、３１０ｂ、３１４ａ、３１４ｂを介して、接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂを径方向外側に押し広げていき、最終的な嵌合状態では、接触部３１１ａ、３１１ｂ、３１５ａ、３１５ｂと接触するようになる。接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂの弾性によって、接触部３１１ａ、３１１ｂ、３１５ａ、３１５ｂから相手端子接触部３２８に対して、径方向内側への押圧が生じるので、対向する２対の接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂは、相手端子３２４を把持することができる。また、接触部３１１ａ、３１１ｂ、３１５ａ、３１５ｂは、嵌合時において、相手端子３２４の相手接触部３２８と接触するため、両端子３００、３２４を導通させる役割を果たす。

端子３００では、対向する２対の接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂにより、相手端子３２４を把持しているが、対向する１対の接触片によって相手端子３２４を把持してもよい。その場合には、二つの長手の接触片が、対向して配置されることが好ましい。対向する長手の接触片が、相手端子３２４の端部から離れた深い位置で相手端子３２４を把持するため、一度接続した端子が外れにくくなる。

長手の接触片３０８ａ、３０８ｂの端部３０９ａ、３０９ｂは、端子３００全体の相手端子側端部３０９であり、短手の接触片３１２ａ、３１２ｂの端部３１３ａ、３１３ｂよりも嵌合方向に関して相手端子側に位置する。そのため、端子３００と相手端子３２４と活線状態で接続する際に、アーク放電が発生しても、短手の接触片３１２ａ、３１２ｂよりも先に、長手の接触片３０８ａ、３０８ｂが相手端子３２４に近づくため、長手の接触片３０８ａ、３０８ｂと相手端子３２４との間でアーク放電が発生する。従って、短手の接触片３１２ａ、３１２ｂは、アークによる悪影響を受けることなく、短手の接触片３１２ａ、３１２ｂによって、端子３００と相手端子３２４との電気的接続が確保される。逆に活線状態で、端子３００から相手端子３２４を外す場合であっても、長手の接触片３０８ａ、３０８ｂが、短手のコンタクト３１２ａ、３１２ｂよりも後まで相手端子と接触し続けているため、アーク放電は、長手の接触片３０８ａ、３０８ｂと相手端子との間で発生し、短手の接触片３１２ａ、３１２ｂは、アーク放電から保護される。図４に示す端子３００は、接触片の長さを２種類にすることによって、接触片の端部の嵌合方向に関する位置を２段階にしているが、他の形状を採用して、接触片の端部の嵌合方向における位置が異なるようにしてもよい。例えば、接触片の長さを均一にし、基体部との嵌合方向位置を異なる位置にして、接触片の端部の位置を異なるようにすることによっても、上記効果を得ることができる。

端子３００は、雌型の端子である。雌型の端子の接触片は、雄型の端子の接触片よりも大きいことが通常であるため、雌型の端子の端部の位置を異なるようにすれば、端子接続時に相手端子の接触片に誤って引っ掛けることによる塑性変形が生じにくいが、本発明に係る端子は、雄型の端子であってもよい。従って、相手端子とは、本発明の端子が雌型の場合には、雄型の端子を指し、本発明の端子が雄型の場合には、雌型の端子を指す。

図７に本発明に用いられる端子の別の形態である端子を示す。端子４００は、基体部４０４と、基体部４０４から嵌合方向に沿って相手端子側に延びる６本の接触片４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄ、４１２ａ、４１２ｂとを備える。各接触片４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄ、４１２ａ、４１２ｂの形状は、端子３００の接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂと同様である。基体部４０４のケーブル側にあるケーブル接続部４１６は、圧着などによって、ケーブルと接続することができる。

６本の接触片４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄ、４１２ａ、４１２ｂは、４本（２対）の長手の接触片４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄと、２本（１対）の短手の接触片４１２ａ、４１２ｂとで構成されている。コネクタ３００と同様に、長手の接触片４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄの端部４０９ａ、４０９ｂ、４０９ｃ、４０９ｄは、短手の接触片４１２ａ、４１２ｂの端部４１３ａ、４１３ｂよりも相手端子側にある。長手の接触片の数を増やすことによって、相手端子との電気的接続を確保する短手の接触片の保護機能を高めることができる。また、対向する長手の接触片４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄが、相手端子を把持することができ、一度接続した端子がはずれにくくなるため、２対の長手の接触片４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄが、対向して配置されることが好ましいが、１対のみが対向するように接触片が配置されてもよい。

図８に本発明の別の実施形態である端子５００を示す。端子５００は、基体部５０４と、基体部５０４から嵌合方向に沿って相手端子側に延びる６本の接触片５０８ａ、５０８ｂ、５１０ａ、５１０ｂ、５１２ａ、５１２ｂとを備える。各接触片５０８ａ、５０８ｂ、５１０ａ、５１０ｂ、５１２ａ、５１２ｂの形状は、端子１００の接触片３０８ａ、３０８ｂ、３１２ａ、３１２ｂと同様である。基体部５０４のケーブル側にあるケーブル接続部５１６は、圧着などによって、ケーブルと接続することができる。

６本の接触片５０８ａ、５０８ｂ、５１０ａ、５１０ｂ、５１２ａ、５１２ｂは、３種類の長さを持ち、２本（１対）の長手の接触片５０８ａ、５０８ｂと、２本（１対）の短手の接触片５１２ａ、５１２ｂと、２本（１対）の、長手の接触片５０８ａ、５０８ｂより短く、短手の接触片５１２ａ、５１２ｂより長い長さの中手の接触片５１０ａ、５１０ｂと、で構成されている。すなわち、長手の接触片５０８ａ、５０８ｂの端部５０９ａ、５０９ｂの嵌合方向位置が、他の接触片５１０ａ、５１０ｂ、５１２ａ、５１２ｂの端部５１１ａ、５１１ｂ、５１３ａ、５１３ｂの嵌合方向位置よりも相手端子側にあり、中手の接触片５１０ａ、５１０ｂの端部５１１ａ、５１１ｂの嵌合方向位置が、短手の接触片５１２ａ、５１２ｂの端部５１３ａ、５１３ｂの嵌合方向位置よりも相手端子側にある。相手端子の把持に適している２本の長手の接触片５０８ａ、５０８ｂは、対向する位置で配置されることが好ましい。

端子５００では、長手の接触片５０８ａ、５０８ｂが、他の接触片５１０ａ、５１０ｂ、５１２ａ、５１２ｂをアーク放電から保護する。また、長手の接触片５０８ａ、５０８ｂの、中手の接触片５１０ａ、５１０ｂの端部よりも相手端子側に位置する部分が炭化してしまった後であっても、中手の接触片５１０ａ、５１０ｂが、短手の接触片５１２ａ、５１２ｂをアーク放電から保護し、端子間の電気的接続を保つことができる。

図４に示す端子３００は、４本の接触片を有し、図７及び図８に示す端子４００、５００は、６本の接触片を有するが、本発明に係る端子は、８本若しくは、奇数本などのそれ以外の数の接触片を有してもよい。例えば、８本の接触片を有する端子では、相手端子に近い端部を持つ長手の４本の接触片が、嵌合方向周りの周方向に均等に配置されるようにしてもよい。

端子及びコネクタには、様々な用途があり、例えば、照明用、産業機械用など幅広い産業分野に利用することができる。

１００コネクタ
１０４ハウジング
１０８端子保持孔
１１２嵌合口
１２０内周部のケーブル側の面
２００相手コネクタ
２０４ハウジング
２０８相手端子保持孔
２１２嵌合口
２１６ロック溝
３００端子
３０４基体部
３０８長手の接触片
３０９長手の接触片の端部（端子の端部）
３１０長手の接触片の案内部
３１１長手の接触片の接触部
３１２短手の接触片
３１３短手の接触片の端部
３１４短手の接触片の案内部
３１５短手の接触片の接触部
３１６ケーブル接続部
３１８スリーブ
３２０係止片
３２４相手端子
３２８グラウンド用端子
３３０グラウンド用端子の端部
３３２電源用端子
３３４電源用端子の端部
３３６信号用端子
３３８信号用端子の端部
４００端子
４０４基体部
４０８長手の接触片
４０９長手の接触片の端部
４１２短手の接触片
４１３短手の接触片の端部
４１６ケーブル接続部
５００端子
５０４基体部
５０８長手の接触片
５０９長手の接触片の端部
５１０中手の接触片
５１１中手の接触片の端部
５１２短手の接触片
５１３短手の接触片の端部
５１６ケーブル接続部

Claims

少なくとも三つの端子を備える電気コネクタであって、
少なくとも一つの端子の相手端子側端部が、他の端子の相手端子側端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置し、
少なくとも一つの前記他の端子の相手端子側端部が、残りの端子の相手端子側端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置し、
前記端子は、基体部と、嵌合方向に沿って前記基体部から相手端子側に延びる複数の接触片とを備え、少なくとも一つの前記接触片の端部と、他の前記接触片の端部とが、嵌合方向に関して異なる位置にあり、
前記少なくとも一つの端子の相手端子側端部と前記少なくとも一つの前記他の端子の相手端子側端部との間の嵌合方向に関する距離が、前記少なくとも一つの前記他の端子の相手端子側端部と前記残りの端子の相手端子側端部との間の距離よりも長い、
ことを特徴とする電気コネクタ。
前記複数の接触片の少なくとも一対の接触片は、相手端子を把持できるように対向して配置されることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ用接触端子。
対向する前記少なくとも一対の接触片の端部が、残りの接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電気コネクタ。
前記複数の接触片は、四本の接触片から構成されており、前記四本の接触片のうちの二本の接触片の端部が、残りの接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
前記複数の接触片は、六本の接触片から構成されており、前記六本の接触片のうちの四本の接触片の端部が、残りの接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
前記複数の接触片は、六本の接触片から構成されており、前記六本の接触片のうちの二本の接触片の端部が、他の接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側にあり、
前記他の接触片のうちの二本の接触片の端部が、前記他の接触片のうちの残りの接触片の端部よりも嵌合方向に関して相手端子側に位置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気コネクタ。