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WO2020054390A1 - 接続端子及びコネクタ - Google Patents

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Info

Publication number
WO2020054390A1
WO2020054390A1 PCT/JP2019/033401 JP2019033401W WO2020054390A1 WO 2020054390 A1 WO2020054390 A1 WO 2020054390A1 JP 2019033401 W JP2019033401 W JP 2019033401W WO 2020054390 A1 WO2020054390 A1 WO 2020054390A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
terminal
connection terminal
connection
curvature
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/033401
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
清水　徹
トマ クルブレ
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社オートネットワーク技術研究所, 住友電装株式会社, 住友電気工業株式会社 filed Critical 株式会社オートネットワーク技術研究所
Publication of WO2020054390A1 publication Critical patent/WO2020054390A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/10—Sockets for co-operation with pins or blades
    • H01R13/11—Resilient sockets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/15—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure
    • H01R13/187—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with spring member in the socket

Definitions

  • the present invention relates to a connection terminal and a connector.
  • connection terminal for a large current used in electric vehicles and the like, a multi-contact type connection in which a male terminal and a female terminal are brought into contact with a large number of contacts to reduce the contact resistance and reduce the heat generation amount.
  • the structure is known (for example, refer to Patent Document 1).
  • a cylindrical contact spring is mounted in a cylindrical female terminal, and the cylindrical contact spring has a rod shape with a circular cross section. It is known to insert a male terminal of a round pin.
  • the contact spring has, for example, a structure in which a plurality of spring pieces extending in the axial direction and projecting inward in the radial direction are arranged side by side in the circumferential direction.
  • a plurality of spring pieces of the contact spring are brought into contact with the outer peripheral surface of the male terminal of the round pin.
  • the male terminal and the female terminal come in contact with a large number of contacts, and the contact resistance between the male terminal and the female terminal can be reduced.
  • Patent Documents 2 and 3 are also known as prior arts related to the above-described conventional art.
  • the multi-contact type connection terminal has a problem that the manufacturing cost is high because the male terminal as a round pin and the female terminal in a cylindrical shape are formed by cutting.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a connection terminal and a connector that can suppress an increase in contact resistance while suppressing an increase in manufacturing cost.
  • connection terminal for solving the above problems, a flat terminal connection portion electrically connected to a mating terminal having a flat contact surface, and a wire connection portion electrically connected to the wire,
  • the terminal connecting portion has a contact portion formed in a state of being connected to the mating terminal and bulging toward the contact surface of the mating terminal in a curved shape, and having a radius of curvature of the contact portion.
  • R satisfies the following equation 1.
  • connection terminal and the connector of the present invention it is possible to suppress an increase in contact resistance while suppressing an increase in manufacturing cost.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the connector of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a side view showing the connection terminal of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view showing a connection terminal according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the connector of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing the connector of the first embodiment.
  • (A)-(c) are graphs showing the results of experiments and data verification.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing the connector of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a connector according to a second embodiment.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing a connector according to a modified example.
  • the connector 10 shown in FIG. 1 is provided at one end of both ends of a wire harness that electrically connects a battery mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle to an inverter or a motor, for example.
  • the connector 10 includes the connection terminal 20, the spring portion 30, the retainer 40, and the electric wire 50 connected to the connection terminal 20.
  • a mating terminal (that is, a mating connection terminal) 60 is inserted into the connector 10.
  • the partner terminal 60 is a flat connection terminal.
  • a metal material such as copper (Cu), a copper alloy, aluminum (Al), an aluminum alloy, and stainless steel (SUS) can be used.
  • the mating terminal 60 may be subjected to a surface treatment such as silver (Ag) plating, tin (Sn) plating, or aluminum plating, depending on the type of the constituent metal and the use environment.
  • the partner terminal 60 can be formed, for example, by pressing a metal plate having excellent conductivity.
  • the mating terminal 60 has a contact surface 61 that is in contact with the connection terminal 20 on a surface facing the connection terminal 20 when inserted into the connector 10.
  • the contact surface 61 is formed as a flat surface.
  • the mating terminal 60 is electrically connected to the connection terminal 20 when inserted into the connector 10.
  • the connection terminal 20 has a terminal connection part 21 connected to the partner terminal 60 and an electric wire connection part 22 connected to the electric wire 50.
  • the connection terminal 20 is, for example, a single component in which a terminal connection portion 21 and an electric wire connection portion 22 are connected in the axial direction and integrally formed.
  • a material of the connection terminal 20 for example, a metal material such as copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, and stainless steel can be used.
  • the connection terminal 20 may be subjected to a surface treatment such as silver plating, tin plating, or aluminum plating according to the type of the constituent metal and the use environment.
  • the connection terminal 20 can be formed, for example, by pressing a metal plate having excellent conductivity.
  • the terminal connection part 21 is a terminal having a flat plate shape.
  • the terminal connecting portion 21 has a contact portion 23 that is formed to bulge out toward the mating terminal 60 in a curved shape when connected to the mating terminal 60. That is, the contact portion 23 is provided on the surface 21 ⁇ / b> A of the terminal connection portion 21 facing the counterpart terminal 60 so as to protrude in a curved shape.
  • the contact portion 23 has a gentle curved surface shape that is almost flat.
  • the contact portion 23 of the present embodiment has a spherical shape with a large radius of curvature R.
  • the contact portion 23 is formed to have a radius of curvature R in the axial direction of the connection terminal 20 (the left-right direction in FIG. 2), and is formed in an arc shape in a side view.
  • the contact portion 23 is formed so as to have a radius of curvature R in a width direction (left-right direction in FIG. 3) orthogonal to the axial direction of the connection terminal 20, and has an arc shape in a front view. Is formed.
  • the contact portion 23 is formed in a spherical shape having the same radius of curvature R in the axial direction and the width direction of the connection terminal 20.
  • the radius of curvature R of the contact portion 23 is a virtual sphere Sp (FIGS.
  • the spherical contact portion 23 having a large radius of curvature R shown in FIGS. 4 and 5 comes into contact with the contact surface 61 (flat surface) of the mating terminal 60 at one point (one point). According to such a contact portion 23, even when the partner terminal 60 is twisted, the contact area with the partner terminal 60 is kept substantially constant, so that high heat generation due to a rapid increase in contact resistance can be suppressed. it can. Further, since the connection state between the contact portion 23 and the contact surface 61 of the partner terminal 60 is close to the connection state between the flat surfaces, the contact pressure between the contact portion 23 and the contact surface 61 is dispersed, and the insertion and removal of the partner terminal 60 can be prevented. Wear due to repeated use is easily suppressed.
  • the contact portion 23 is formed, for example, over the entire length of the connection terminal 20 in the width direction.
  • the length dimension of the contact portion 23 (that is, the dimension of the contact portion 23 extending in the axial direction of the connection terminal 20) can be, for example, about 8 to 12 mm.
  • the width dimension of the contact portion 23 (that is, the dimension of the contact portion 23 extending in the width direction of the connection terminal 20) can be, for example, about 15 to 20 mm.
  • the spring portion 30 is, for example, a leaf spring.
  • a metal material such as copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, and stainless steel can be used.
  • the spring portion 30 may be subjected to a surface treatment such as silver plating, tin plating, or aluminum plating depending on the type of the constituent metal and the use environment.
  • the spring portion 30 has a flat base 31 and a pair of elastic pieces 32 extending from both side edges of the base 31 in a cantilever manner.
  • the spring portion 30 is, for example, a single component in which a base end portion 31 and a pair of elastic pieces 32 are integrally formed.
  • the pair of elastic pieces 32 are formed so as to face each other.
  • a pressing portion 33 swelling toward the other elastic piece 32 is formed on a surface of each elastic piece 32 facing the other elastic piece 32.
  • the outer surface of each pressing portion 33 is formed, for example, in a spherical shape.
  • the pair of pressing portions 33 are formed to face each other.
  • the spring portion 30 sandwiches the connection terminal 20 and the mating terminal 60 such that the contact portion 23 of the connection terminal 20 and the contact surface 61 (flat surface) of the mating terminal 60 make elastic contact. ing.
  • the spring portion 30 clamps the connection terminal 20 and the mating terminal 60 with a strong spring force so that the connection terminal 20 and the mating terminal 60 do not slide and wear when the electric wire 50 is shaken.
  • the spring portion 30 presses the connection terminal 20 toward the mating terminal 60 by the pressing portion 33 of one elastic piece 32 in a state where the connection terminal 20 and the mating terminal 60 are sandwiched, and presses the pressing portion 33 of the other elastic piece 32. With this, the partner terminal 60 is pressed toward the connection terminal 20.
  • connection terminal 20 and the partner terminal 60 are sandwiched by the pair of pressing portions 33.
  • a contact load is applied by the pair of pressing portions 33 in a direction perpendicular to a contact portion between the contact portion 23 of the connection terminal 20 and the contact surface 61 of the partner terminal 60.
  • the contact load applied to the contact portion between the contact portion 23 and the contact surface 61 by the pair of pressing portions 33 can be, for example, about 80 to 120 N.
  • the distance between the pair of elastic pieces 32, the swelling amount of the pair of pressing portions 33, and the like are set so that a contact load of about 80 to 120N can be applied to the contact portion.
  • the contact portion 23 of the connection terminal 20 comes into contact with the contact surface 61 of the partner terminal 60 with a high contact pressure, and the connection terminal 20 and the partner terminal 60 are electrically connected. Connected to. In such a contact state, even if the electric wire 50 is shaken, the sliding of the contact portion 23 of the connection terminal 20 against the mating terminal 60 is suitably suppressed.
  • the terminal connection portion 21 has an engagement hole 24 formed between the contact portion 23 and the electric wire connection portion 22.
  • the engagement hole 24 is formed so as to penetrate the terminal connection portion 21 in the thickness direction.
  • the retainer 40 is made of a synthetic resin.
  • the retainer 40 is made of, for example, a synthetic resin having excellent heat resistance and rigidity.
  • the retainer 40 has a retainer main body 41, a cover part 42 that sandwiches a part of the terminal connection part 21 in cooperation with the retainer main body 41, and a hinge 43 that connects the retainer main body 41 and the cover part 42 to be able to open and close. are doing.
  • the retainer 40 is, for example, a single component in which the retainer body 41, the cover 42, and the hinge 43 are integrally formed.
  • the hinge 43 has flexibility.
  • the retainer main body 41 has an engagement protrusion 44 that engages with the engagement hole 24 of the terminal connection portion 21.
  • the retainer 40 is configured such that the engagement protrusion 44 of the retainer main body 41 is engaged with the engagement hole 24 of the terminal connection portion 21, and then the engagement hole 45 provided at the distal end of the cover 42 and the end face of the retainer main body 41. Is fixed to the terminal connecting portion 21 by engaging with a locking claw (not shown) provided on the terminal connecting portion 21.
  • the electric wire connection part 22 is electrically connected to an end of the electric wire 50.
  • the electric wire 50 is a covered electric wire having a core wire 51 made of a metal material having excellent conductivity and an insulating coating 52 covering the outer periphery of the core wire 51.
  • the insulating coating 52 is peeled off from the end of the electric wire 50 over a predetermined length range, and the core wire 51 is exposed.
  • the electric wire connection part 22 is connected to the core wire 51 exposed from the insulating coating 52.
  • the electric wire connection part 22 is connected to the core wire 51 by, for example, crimping. Thereby, the electric wire connection part 22 and the core wire 51 are electrically connected.
  • the conductor cross-sectional area of the electric wire 50 that is, the cross-sectional area of the core wire 51 can be, for example, about 40 to 80 mm 2 .
  • the radius of curvature R at the contact portion 23 is set to be extremely large so that the contact resistance between the contact portion 23 of the connection terminal 20 and the contact surface 61 of the mating terminal 60 is reduced. I have.
  • the setting of the radius of curvature R at the contact portion 23 will be described in detail below.
  • the film resistance is a contact resistance generated by the presence of an insulating film such as an oxide film formed on the conductor surface.
  • an insulating film such as an oxide film formed on the conductor surface.
  • the concentrated resistance is caused by microscopic irregularities on the conductor surface, and the current flows only through the true contact formed in the microscopic area of the macroscopic (apparent) contact area. It is due to.
  • F is the contact load
  • S is the apparent contact area
  • K is the surface roughness
  • H is the hardness
  • ⁇ is the metal resistivity
  • ⁇ f is the film resistivity
  • d is the thickness of the insulating film.
  • the first term on the right side represents the contribution of the concentrated resistance
  • the second term on the right side represents the contribution of the film resistance.
  • the concentrated resistance has a -1/2 power dependency on the contact load F
  • the coating resistance has a -1 power dependency on the contact load F. That is, in the region where the contact load F is small, the contribution of the coating resistance to the total contact resistance increases, whereas in the region where the contact load F is large, the contribution of the concentrated resistance to the total contact resistance increases. For this reason, the film resistance is dominant in the region where the contact load F is small, while the concentrated resistance is dominant in the region where the contact load F is large.
  • F a large contact load
  • the contact resistance Rk in the connector 10 is dominated by the concentrated resistance. Therefore, the contact resistance Rk in the connector 10 can be expressed by the following equation (2), ignoring the film resistance (that is, the second term on the right side) of the above equation (1).
  • the contact area S between the contact portion 23 forming a spherical surface and the contact surface 61 forming a flat surface can be expressed by the following formula (3) from a well-known Hertz contact formula.
  • R is the radius of curvature of the contact portion 23
  • E is the Young's modulus of the contact portion 23.
  • the contact resistance Rk can be expressed by the following equation.
  • ⁇ is a constant satisfying the relational expression of 0 ⁇ ⁇ 1
  • ⁇ is a constant satisfying the relational expression of 0 ⁇ ⁇ 1.
  • ⁇ in the above equation (4) is a constant determined based on the surface roughness K, the hardness H, the metal resistivity ⁇ , and the Young's modulus E of the contact portion 23, and is specific to the material of the contact portion 23 (connection terminal 20). Is a constant.
  • the contact resistance Rk in the case where there are a large number of contact portions can be expressed by the following equation, where n is the number of contacts.
  • connection terminal using a conventional cylindrical contact spring uses such a multi-contact connection structure.
  • the present inventors have paid attention to the fact that the contact resistance Rk can be reduced by increasing the radius of curvature R of the contact portion 23 from the above equation (4).
  • the present inventors have developed a contact portion that can reduce the contact resistance Rk to a value equal to or greater than that of a multi-contact connection structure, even in a single-contact connection structure in which one point of the contact portion 23 is connected to the partner terminal 60. 23 radii of curvature R were derived.
  • the theoretical upper limit (maximum limit) of the number of contacts n in the conventional multi-contact connection structure will be examined.
  • the conductor cross-sectional area of the round pin terminal is set to substantially match the conductor cross-sectional area A of the electric wire connected to the round pin terminal.
  • the diameter of the round pin terminal connected to the electric wire is set to 8 mm.
  • the width of each of the plurality of spring pieces of the cylindrical contact spring that is externally fitted to the round pin terminal needs to be at least 0.5 mm from the viewpoint of strength.
  • the theoretical upper limit of the radius of curvature that can be set for a spring piece having a width of 0.5 mm is about 0.5 mm.
  • the theoretical upper limit n max of the number of spring pieces (that is, the number of contacts) that can be set in the conventional contact spring can be expressed by the following equation.
  • the contact resistance Rk at the connection terminal using the conventional cylindrical contact spring can be obtained by the following equation.
  • the radius of curvature R of the contact portion 23 in the single contact connection structure that can reduce the contact resistance Rk to at least the same as that of the multi-contact connection structure is calculated as: It can be derived as in the following equation.
  • the multi-contact connection is performed.
  • the contact resistance Rk can be reduced to be equal to or more than the structure.
  • a spherical contact portion 23 having the same radius of curvature R that satisfies the expression (8) is formed in both the axial direction and the width direction of the connection terminal 20. Thereby, the contact resistance Rk can be reduced to be equal to or higher than that of the multi-contact connection structure.
  • the multi-contact connection structure is obtained.
  • the contact resistance Rk can be reduced to the same or more.
  • Expression (9) for example, when the conductor cross-sectional area A of the electric wire 50 is 50 mm 2 , the curvature radius R of the contact portion 23 is set to 20.45 mm or more, which is equivalent to the multi-contact connection structure. As described above, it is possible to realize a single contact connection structure capable of reducing the contact resistance Rk.
  • the contact portion 23 bulging in a curved shape toward the contact surface 61 of the mating terminal 60 on the flat terminal connecting portion 21 electrically connected to the mating terminal 60 having the flat contact surface 61. was formed. Further, the contact portion 23 was formed in a curved surface having a radius of curvature R satisfying the above equation (8). Thereby, even if it is a single contact connection structure by the contact part 23, the contact resistance Rk can be made lower than or equal to that of the multi-contact connection structure. As a result, an increase in the contact resistance Rk can be suppressed as compared with the multi-contact connection structure.
  • the contact portion 23 of the flat terminal connection 21 and the contact surface 61 of the flat terminal 60 are brought into direct contact with each other. Since these flat terminal connecting portions 21 and flat mating terminals 60 can be formed by press working, they can be manufactured at lower cost than conventional connecting terminals manufactured by cutting. Thereby, an increase in manufacturing cost can be suitably suppressed.
  • terminal connecting portion 21 and the mating terminal 60 are flat terminals, even if the terminal thickness is further increased due to a further increase in current, punching can be performed by press working. Therefore, it is possible to suppress the problem that the terminal connection portion 21 and the mating terminal 60 cannot be manufactured. In other words, it is possible to easily cope with an increase in current.
  • the spherical contact portions 23 having the same radius of curvature R satisfying the expression (8) are formed in both the axial direction and the width direction of the connection terminal 20.
  • the contact portion 23 is formed in a gentle spherical shape close to a substantially flat surface, and comes in contact with the contact surface 61 (flat surface) of the partner terminal 60 at one point. According to such a contact portion 23, even when the partner terminal 60 is twisted, the contact area with the partner terminal 60 is kept substantially constant, so that high heat generation due to a rapid increase in contact resistance can be suppressed. it can.
  • connection state between the contact portion 23 and the contact surface 61 of the partner terminal 60 is close to the connection state between the flat surfaces, the contact pressure between the contact portion 23 and the contact surface 61 is dispersed, and the insertion and removal of the partner terminal 60 can be prevented. Wear due to repeated use is easily suppressed.
  • the contact portion 23 is formed in a curved surface having a radius of curvature R satisfying the above equation (9). Thereby, even if it is a single contact connection structure by the contact part 23, the contact resistance Rk can be made lower than or equal to that of the multi-contact connection structure.
  • connection terminal 20 and the mating terminal 60 The spring portion 30 for clamping the connection terminal 20 and the mating terminal 60 is provided so that the contact portion 23 of the connection terminal 20 and the contact surface 61 of the mating terminal 60 make elastic contact.
  • the connection terminal 20 and the mating terminal 60 are pressed by the spring portion 30 in a direction approaching each other, and the connection terminal 20 and the mating terminal 60 are suitably electrically connected.
  • the connector 10 ⁇ / b> A has a connection terminal 70, a cylindrical spring portion 80, and an electric wire 50 connected to the connection terminal 70.
  • the mating terminal 60 is inserted into the connector 10A.
  • the connection terminal 70 has a terminal connection part 71 connected to the counterpart terminal 60 and an electric wire connection part 72 electrically connected to an end of the electric wire 50.
  • the connection terminal 70 is, for example, a single component in which the terminal connection portion 71 and the electric wire connection portion 72 are connected integrally in the axial direction.
  • a material of the connection terminal 70 for example, a metal material such as copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, and stainless steel can be used.
  • the connection terminal 70 may be subjected to a surface treatment such as silver plating, tin plating, or aluminum plating according to the type of the constituent metal and the use environment.
  • the connection terminal 70 can be formed, for example, by pressing a metal plate having excellent conductivity.
  • the terminal connection portion 71 is a terminal having a flat plate shape.
  • the terminal connection portion 71 has a contact portion 73 formed to bulge out toward the counterpart terminal 60 in a curved shape when connected to the counterpart terminal 60.
  • the contact portion 73 has a gentle curved surface shape that is almost flat.
  • the contact portion 73 of the present embodiment has a curved surface with a large radius of curvature R.
  • the contact portion 73 has a first radius of curvature in the axial direction of the connection terminal 70 (the left-right direction in FIG. 8) (that is, the radius of the virtual sphere Sp indicated by the two-dot chain line in FIG. 8). And formed in an arc shape in a side view.
  • the contact portion 73 has a second radius of curvature different from the first radius of curvature in the width direction (left-right direction in FIG. 9) orthogonal to the axial direction of the connection terminal 70 (that is, in FIG. 9). (The radius of the virtual sphere Sp indicated by the two-dot chain line), and is formed in an arc shape in a front view.
  • the contact portion 73 is formed in a toroidal surface shape having different radii of curvature in the axial direction and the width direction of the connection terminal 70.
  • the contact portion 73 is formed such that at least one of the first radius of curvature in the axial direction and the second radius of curvature in the width direction has a radius of curvature R that satisfies Expression (8) or Expression (9).
  • the contact portion 73 of the present embodiment is formed such that both the first radius of curvature in the axial direction and the second radius of curvature in the width direction have a radius of curvature R that satisfies the expression (8) or (9). I have.
  • the second radius of curvature in the width direction see FIG.
  • the contact portion 73 having such a toroidal surface shape comes into contact with the contact surface 61 of the partner terminal 60 shown in FIG. 7 at one point (one location). Note that, as shown in FIG. 7, the contact portion 73 is formed, for example, on a part of the connection terminal 70 in the width direction.
  • the distal end portion 74 of the terminal connection portion 71 (that is, the end portion opposite to the end portion connected to the electric wire connection portion 72 in the axial direction) is formed thinner than other portions of the terminal connection portion 71.
  • a material of the spring portion 80 for example, a metal material such as copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, and stainless steel can be used.
  • the spring portion 80 may be subjected to a surface treatment such as silver plating, tin plating, or aluminum plating, depending on the type of the constituent metal and the use environment.
  • the spring portion 80 has a cylindrical portion 81.
  • the tubular portion 81 is formed, for example, in a square tubular shape.
  • the tubular portion 81 has an open end 81A and an open end 81B axially opposite to the open end 81A.
  • the connection terminal 70 is inserted into the cylindrical portion 81 from the opening end 81A, and the mating terminal 60 is inserted from the opening end 81B.
  • the spring portion 80 is folded inward from an open end 81 ⁇ / b> A of the cylindrical portion 81 and extends toward the open end 81 ⁇ / b> B, and an elastic piece 82 extends from the open end 81 ⁇ / b> B of the cylindrical portion 81.
  • a holding portion 83 turned inward.
  • the holding portion 83 has, for example, a U-shaped cross section, and is formed so as to face the opening end 81A side.
  • the tip portion 74 of the connection terminal 70 inserted into the cylindrical portion 81 is fitted into the holding portion 83.
  • the distal end portion 74 of the connection terminal 70 is held by the holding portion 83, and the fluttering of the connection terminal 70 is suppressed, and the connection terminal 70 is positioned in the cylindrical portion 81.
  • the elastic piece 82 After the elastic piece 82 is folded inward from the opening end 81A, the elastic piece 82 extends diagonally inward toward the opening end 81B side, and has a shape bent so that the tip end extends diagonally outward. Is formed.
  • the bent portion 82 ⁇ / b> A that bulges inward the most is in contact with the partner terminal 60.
  • the mating terminal 60 is pressed toward the connection terminal 70 by the elastic piece 82.
  • a contact load is applied by the elastic piece 82 in a direction perpendicular to a contact portion between the contact portion 73 of the connection terminal 70 and the contact surface 61 of the mating terminal 60.
  • the contact load applied to the contact portion between the contact portion 73 and the contact surface 61 by the elastic piece 82 can be, for example, about 80 to 120 N.
  • the bulging amount of the bent portion 82A in the elastic piece 82 and the width and thickness of the elastic piece 82 are set so that a contact load of about 80 to 120N can be applied to the contact portion. I have.
  • the contact portion 73 of the connection terminal 70 comes into contact with the contact surface 61 of the partner terminal 60 with a high contact pressure, and the connection terminal 70 and the partner terminal 60 are electrically connected. Connected to.
  • connection terminal 70 and the mating terminal 60 are inserted into the cylindrical portion 81 so that the contact portion 73 of the connecting terminal 70 and the contact surface 61 (flat surface) of the mating terminal 60 make elastic contact. It is sandwiched between the peripheral surface and the elastic piece 82.
  • the mating terminal 60 in a state where the mating terminal 60 and the connection terminals 20 and 70 are connected, the mating terminal 60 is connected from the connection portion thereof in a direction parallel to the axial direction of the connection terminals 20 and 70.
  • the terminals 20 and 70 are formed so as to extend in a direction opposite to the extending direction, but are not limited thereto.
  • the mating terminal 60 may be inserted into the spring portion 30 along a direction intersecting (here, orthogonal) with the axial direction of the connection terminal 20.
  • the mating terminal 60 in a state where the mating terminal 60 and the connection terminal 20 are connected, the mating terminal 60 intersects (here, orthogonal) with the axial direction of the connection terminal 20 from their connection portion. It is formed to extend in the direction of
  • the mating terminal 60 may extend from the connection portion in a direction intersecting (here, orthogonal to) the axial direction of the connection terminal 70. .
  • the contact portions 23 and 73 are formed in a curved shape having a radius of curvature in both the axial direction and the width direction of the connection terminals 20 and 70, but are not limited thereto.
  • the connection terminal 20 is formed in a cylindrical surface (cylindrical surface) having no curvature in the axial direction of the connection terminal 20 and having a radius of curvature R in the width direction of the connection terminal 20.
  • a contact portion 23A may be provided.
  • the contact portion 23A is formed such that the radius of curvature R in the width direction becomes the radius of curvature R that satisfies Expression (8) or Expression (9).
  • the contact portion 23A Since the contact portion 23A has no curvature in the axial direction, it is formed to extend linearly in the axial direction. Such a contact portion 23A comes into line contact with the contact surface 61 (flat surface) of the mating terminal 60 shown in FIG. Specifically, the contact portion between the contact portion 23A and the contact surface 61 is formed so as to extend linearly along the axial direction of the connection terminal 20. According to the contact portion 23A, since the connection terminal 20 is formed so as to have a large radius of curvature R in the width direction, even when the partner terminal 60 is twisted, the contact area with the partner terminal 60 is substantially reduced. Can be kept constant. In addition, the two-dot chain line in the figure illustrates a virtual sphere when the connection terminal 20 has a curvature in the axial direction for comparison.
  • the structure of the spring portions 30 and 80 in each of the above embodiments can be changed as appropriate. That is, if the contact terminals 23, 73 of the connection terminals 20, 70 and the contact surface 61 of the partner terminal 60 can be elastically contacted with each other, the connection terminals 20, 70, and the partner terminal 60 can be held by a spring.
  • the structures of the parts 30 and 80 are not particularly limited.
  • the terminal connection portions 21 and 71 are provided with one contact portion 23 and 73, respectively.
  • the terminal connection portions 21 and 71 may be provided with a plurality of contact portions 23 and 73, respectively. Good.
  • the contact portion 23 is formed over the entire length of the connection terminal 20 in the width direction.
  • the present invention is not limited to this.
  • the contact portion 23 may be formed on a part of the connection terminal 20 in the width direction.
  • the contact portion 73 is formed on a part of the connection terminal 70 in the width direction.
  • the present invention is not limited to this.
  • the contact portion 73 may be formed over the entire length of the connection terminal 70 in the width direction.
  • connection terminals 20, 70 and the electric wires 50 in each of the above embodiments is not limited to crimping.
  • the connection terminals 20, 70 and the electric wire 50 may be connected by laser welding or ultrasonic welding.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

接続端子２０は、平坦面をなす接触面６１を有する相手端子６０と電気的に接続される平板状の端子接続部２１と、電線５０と電気的に接続される電線接続部２２とを有する。端子接続部２１は、相手端子６０と接続される状態において、相手端子６０の接触面６１に向かって曲面状に膨出して形成された接点部２３を有する。接点部２３は、曲率半径の大きい曲面状に形成されており、ほぼ平坦面に近い緩やかな曲面状をなしている。

Description

接続端子及びコネクタ
　本発明は、接続端子及びコネクタに関するものである。
　従来、電気自動車等に用いられる大電流用の接続端子としては、多数の接点で雄端子と雌端子とを接触させ、接触抵抗を低減して発熱量を低く抑えることのできる多接点型の接続構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の多接点型の接続端子としては、例えば、円筒状をなす雌端子の筒内に筒状の接触ばねを装着し、その筒状の接触ばねに対して、横断面円形の棒状をなす丸ピンの雄端子を挿入したものが知られている。接触ばねは、例えば、軸方向に延び、且つ径方向内方に突出する複数のばね片が周方向に並んで配設された構造を有している。この接触ばねが有する複数のばね片が丸ピンの雄端子の外周面に接触される。この接触ばねを通じて雄端子と雌端子とが多数の接点で接触し、雄端子と雌端子との間の接触抵抗を低くすることができる。
　なお、上記従来技術に関連する先行技術として、例えば、特許文献２，３も知られている。
特開２０１３－１８７１６３号公報 特開２００２－５１４１号公報 特開２０１４－６９８２号公報
　ところが、上記多接点型の接続端子では、丸ピンである雄端子も円筒状をなす雌端子も切削加工により形成されるため、製造コストが高いという問題がある。
　本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、製造コストの増大を抑制しつつも、接触抵抗の増大を抑制できる接続端子及びコネクタを提供することにある。
　上記課題を解決する接続端子によれば、平坦面をなす接触面を有する相手端子と電気的に接続される平板状の端子接続部と、電線と電気的に接続される電線接続部と、を有し、前記端子接続部は、前記相手端子と接続される状態において、前記相手端子の前記接触面に向かって曲面状に膨出して形成された接点部を有し、前記接点部の曲率半径Ｒが下記式１を満たす。
　式１：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　本発明の接続端子及びコネクタによれば、製造コストの増大を抑制しつつも、接触抵抗の増大を抑制できるという効果を奏する。
第１実施形態のコネクタを示す分解斜視図。 第１実施形態の接続端子を示す側面図。 第１実施形態の接続端子を示す正面図。 第１実施形態のコネクタを示す概略斜視図。 第１実施形態のコネクタを示す概略断面図。 （ａ）～（ｃ）は、実験及びデータ検証結果を示すグラフ。 第２実施形態のコネクタを示す分解斜視図。 第２実施形態の接続端子を示す側面図。 第２実施形態の接続端子を示す正面図。 第２実施形態のコネクタを示す概略断面図。 変更例のコネクタを示す分解斜視図。 変更例のコネクタを示す概略斜視図。 変更例の接続端子を示す概略斜視図。
　（第１実施形態）
　以下、コネクタの第１実施形態について、図面に従って説明する。なお、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際とは異なる場合がある。
　図１に示すコネクタ１０は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等の車両に搭載されたバッテリと、インバータ又はモータとを電気的に接続するワイヤハーネスの両端部のうちの一端部に設けられる。
　コネクタ１０は、接続端子２０と、ばね部３０と、リテーナ４０と、接続端子２０に接続された電線５０とを有している。コネクタ１０には、相手端子（つまり、相手側の接続端子）６０が挿入される。相手端子６０は、平板状の接続端子である。相手端子６０の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銅合金、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材料を用いることができる。相手端子６０は、その構成金属の種類や使用環境に応じて、銀（Ａｇ）メッキ、錫（Ｓｎ）メッキやアルミニウムメッキ等の表面処理を施していてもよい。相手端子６０は、例えば、導電性に優れた金属板をプレス加工することによって形成することができる。相手端子６０は、コネクタ１０に挿入された際に接続端子２０と対向する面に、接続端子２０と接触される接触面６１を有している。接触面６１は、平坦面に形成されている。相手端子６０は、コネクタ１０に挿入された状態において、接続端子２０と電気的に接続される。
　接続端子２０は、相手端子６０と接続される端子接続部２１と、電線５０と接続される電線接続部２２とを有している。接続端子２０は、例えば、端子接続部２１と電線接続部２２とが軸方向に連なって一体に形成された単一部品である。接続端子２０の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。接続端子２０は、その構成金属の種類や使用環境に応じて、銀メッキ、錫メッキやアルミニウムメッキ等の表面処理を施していてもよい。接続端子２０は、例えば、導電性に優れた金属板をプレス加工することによって形成することができる。
　端子接続部２１は、平板状をなす端子である。端子接続部２１は、相手端子６０と接続される状態において、相手端子６０に向かって曲面状に膨出して形成される接点部２３を有している。すなわち、端子接続部２１における相手端子６０との対向面２１Ａには、接点部２３が曲面状に膨出して設けられている。接点部２３は、ほぼ平坦面に近い緩やかな曲面状をなしている。本実施形態の接点部２３は、曲率半径Ｒの大きい球面状をなしている。
　図２に示すように、接点部２３は、接続端子２０の軸方向（図２における左右方向）に曲率半径Ｒを持つように形成されており、側面視において円弧状に形成されている。また、図３に示すように、接点部２３は、接続端子２０の軸方向と直交する幅方向（図３における左右方向）に曲率半径Ｒを持つように形成されており、正面視において円弧状に形成されている。そして、接点部２３は、接続端子２０の軸方向及び幅方向とで同一の曲率半径Ｒを持つ球面状に形成されている。ここで、接点部２３の曲率半径Ｒは、接点部２３における、相手端子６０の接触面６１（図１参照）と直接接触する部分及びその近傍の形状を近似した仮想球Ｓｐ（図２及び図３における２点鎖線参照）の半径とする。接点部２３における曲率半径Ｒの設定については、後述の［接点部２３の曲率半径Ｒについて］の欄で詳述する。なお、接点部２３の外表面は、理想的な真球状であってもよく、例えば回転楕円体等の真球から歪んだ形状であってもよい。
　図４及び図５に示した曲率半径Ｒの大きい球面状をなす接点部２３は、相手端子６０の接触面６１（平坦面）と１点（１箇所）で接触するようになっている。このような接点部２３によれば、相手端子６０が捻回した場合でも、相手端子６０との接触面積が略一定に保たれるため、接触抵抗の急激な増加による高発熱を抑制することができる。また、接点部２３と相手端子６０の接触面６１との接続状態は、平面同士の接続状態に近くなるため、接点部２３と接触面６１との接触圧が分散し、相手端子６０の挿抜を繰り返し行うことによる摩耗を抑制しやすくなる。
　図１に示すように、接点部２３は、例えば、接続端子２０の幅方向の全長に亘って形成されている。なお、接点部２３の長さ寸法（つまり、接点部２３のうち接続端子２０の軸方向に延びる寸法）は、例えば、８～１２ｍｍ程度とすることができる。また、接点部２３の幅寸法（つまり、接点部２３のうち接続端子２０の幅方向に延びる寸法）は、例えば、１５～２０ｍｍ程度とすることができる。
　ばね部３０は、例えば、板ばねである。ばね部３０の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。ばね部３０は、その構成金属の種類や使用環境に応じて、銀メッキ、錫メッキやアルミニウムメッキ等の表面処理を施していてもよい。
　ばね部３０は、平板状の基端部３１と、基端部３１の両側縁から片持ち状に延びる一対の弾性片３２とを有している。ばね部３０は、例えば、基端部３１と一対の弾性片３２とが一体に形成された単一部品である。一対の弾性片３２は、互いに対向するように形成されている。
　各弾性片３２における他方の弾性片３２と対向する面には、他方の弾性片３２に向かって膨出する押圧部３３が形成されている。各押圧部３３の外表面は、例えば、球面状に形成されている。一対の押圧部３３は、互いに対向するように形成されている。
　図５に示すように、ばね部３０は、接続端子２０の接点部２３と相手端子６０の接触面６１（平坦面）とが弾性接触するように、それら接続端子２０及び相手端子６０を挟持している。このばね部３０は、電線５０が振られた際に接続端子２０と相手端子６０とが摺動摩耗しないように、接続端子２０と相手端子６０とを強固なばね力で挟持している。ばね部３０は、接続端子２０及び相手端子６０を挟み込んだ状態において、一方の弾性片３２の押圧部３３によって接続端子２０を相手端子６０に向かって押圧し、他方の弾性片３２の押圧部３３によって相手端子６０を接続端子２０に向かって押圧する。このように、接続端子２０及び相手端子６０は、一対の押圧部３３によって挟持される。このとき、一対の押圧部３３によって、接続端子２０の接点部２３と相手端子６０の接触面６１との接触部分に対して垂直な方向に接触荷重が印加される。一対の押圧部３３によって接点部２３及び接触面６１の接触部分に印加される接触荷重は、例えば、８０～１２０Ｎ程度とすることができる。換言すると、ばね部３０では、８０～１２０Ｎ程度の接触荷重を上記接触部分に印加できるように、一対の弾性片３２間の間隔や一対の押圧部３３の膨出量等が設定されている。そして、大きな接触荷重が上記接触部分に印加されることにより、接続端子２０の接点部２３が相手端子６０の接触面６１に高い接触圧で接触し、接続端子２０と相手端子６０とが電気的に接続される。このような接触状態では、電線５０が振られたとしても、接続端子２０の接点部２３が相手端子６０に摺動して摩耗することが好適に抑制される。
　図１に示すように、端子接続部２１は、接点部２３と電線接続部２２との間に形成された係合孔２４を有している。係合孔２４は、端子接続部２１を板厚方向に貫通するように形成されている。
　リテーナ４０は、合成樹脂からなる。リテーナ４０は、例えば、耐熱性及び剛性に優れた合成樹脂からなる。リテーナ４０は、リテーナ本体４１と、そのリテーナ本体４１と協動で端子接続部２１の一部を挟み込むカバー部４２と、それらリテーナ本体４１及びカバー部４２を開閉可能に連結するヒンジ４３とを有している。リテーナ４０は、例えば、リテーナ本体４１とカバー部４２とヒンジ４３とが一体に形成された単一部品である。ヒンジ４３は、可撓性を有している。
　リテーナ本体４１は、端子接続部２１の係合孔２４に係合する係合突起４４を有している。リテーナ４０は、端子接続部２１の係合孔２４にリテーナ本体４１の係合突起４４を係合させた上で、カバー部４２の先端部に設けられた係合孔４５とリテーナ本体４１の端面に設けられた係止爪（図示略）とを係合させることによって、端子接続部２１に固定される。
　電線接続部２２は、電線５０の端部と電気的に接続される。ここで、電線５０は、導電性に優れた金属材料からなる芯線５１と、その芯線５１の外周を覆う絶縁被覆５２とを有する被覆電線である。電線５０の端部では、電線５０の端末から所定長さ範囲に亘って絶縁被覆５２が剥がされ、芯線５１が露出されている。絶縁被覆５２から露出された芯線５１に対して、電線接続部２２が接続されている。電線接続部２２は、例えば圧着により芯線５１に接続されている。これにより、電線接続部２２と芯線５１とが電気的に接続されている。なお、電線５０の導体断面積、つまり芯線５１の横断面積は、例えば、４０～８０ｍｍ２程度とすることができる。
　［接点部２３の曲率半径Ｒについて］
　本実施形態の接続端子２０では、その接続端子２０の接点部２３と相手端子６０の接触面６１との間の接触抵抗が低くなるように、接点部２３における曲率半径Ｒを極めて大きく設定している。この接点部２３における曲率半径Ｒの設定について以下に詳述する。
　まず、導体間（本実施形態では、接続端子２０と相手端子６０との間）の接触抵抗の主な発生要因は、被膜抵抗と集中抵抗とに分けられる。被膜抵抗とは、導体表面に形成された酸化被膜等の絶縁性被膜の存在により発生する接触抵抗である。導体間の接触面に印加する接触荷重を大きくすると、絶縁被膜の物理的な破壊により、被膜抵抗が小さくなる。一方、集中抵抗とは、導体表面の微視的な凹凸に由来し、巨視的な（見かけの）接触面積のうち、微少面積に形成される真実接触の箇所のみを経由して電流が流れることによるものである。導体間の接触面に印加する接触荷重を大きくすると、巨視的な接触面の中で真実接触を形成する面積の総和が増加するため、集中抵抗が減少する。但し、接触荷重の印加によって微視的な凹凸形状に変化が生じるようなことはほとんどないため、接触荷重に対する集中抵抗の依存性は、被膜抵抗の依存性よりも小さい。
　このような集中抵抗及び被膜抵抗の接触荷重に対する依存性は、特許文献２に示されるように、既にモデルを用いて定式化されている。すなわち、２つの導体を接触させた場合に、集中抵抗と被膜抵抗の総和である接触抵抗Ｒｋは、下記の式（１）によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、Ｆは接触荷重、Ｓは見かけの接触面積、Ｋは表面粗度、Ｈは硬度、ρは金属抵抗率、ρｆは被膜抵抗率、ｄは絶縁被膜の厚さである。
　式（１）において、右辺第１項が集中抵抗の寄与を表し、右辺第２項が被膜抵抗の寄与を表している。式（１）から分かるように、集中抵抗は接触荷重Ｆに対して－１／２乗の依存性を示すのに対し、被膜抵抗は接触荷重Ｆに対して－１乗の依存性を示す。すなわち、接触荷重Ｆが小さい領域では、全接触抵抗に占める被膜抵抗の寄与が大きくなるのに対し、接触荷重Ｆが大きい領域では、全接触抵抗に占める集中抵抗の寄与が大きくなる。このため、接触荷重Ｆが小さい領域では被膜抵抗が支配的であるのに対し、接触荷重Ｆが大きい領域では集中抵抗が支配的である。
　本実施形態のコネクタ１０では、ばね部３０によって、接続端子２０の接点部２３と相手端子６０の接触面６１との接触部分に対して大きな接触荷重Ｆ（例えば、Ｆ＝１００Ｎ程度）が印加される。このため、コネクタ１０における接触抵抗Ｒｋは、集中抵抗が支配的になる。したがって、コネクタ１０における接触抵抗Ｒｋは、上記式（１）の被膜抵抗（つまり、右辺第２項）を無視して下記の式（２）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　このとき、球面をなす接点部２３と平坦面をなす接触面６１との接触面積Ｓは、周知のヘルツ接触の式から下記の式（３）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、Ｒは接点部２３の曲率半径、Ｅは接点部２３のヤング率である。
　上記式（２）と式（３）とを合成することにより、接触抵抗Ｒｋを下記の式により表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　上記式（４）において、βは０＜β＜１の関係式を満たす定数であり、γは０＜γ＜１の関係式を満たす定数である。また、上記式（４）におけるαは接点部２３の表面粗度Ｋ、硬度Ｈ、金属抵抗率ρ及びヤング率Ｅに基づいて決まる定数であり、接点部２３（接続端子２０）の材質固有の定数である。
　ここで、仮に接点部が多数ある場合の接触抵抗Ｒｋは、接点数をｎとすると、以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　上記式（５）から、接点数ｎが多くなるほど、接触抵抗Ｒｋが低くなることが分かる。このような多接点接続構造を利用したのが従来の筒状の接触ばねを用いた接続端子である。
　これに対し、本発明者らは、上記式（４）から、接点部２３の曲率半径Ｒを大きくすることにより、接触抵抗Ｒｋを低減できることに着目した。そして、本発明者らは、接点部２３の１点で相手端子６０と接続される単接点接続構造であっても、多接点接続構造と同等以上に接触抵抗Ｒｋを低くすることのできる接点部２３の曲率半径Ｒを導き出した。
　詳述すると、まず、従来の多接点接続構造における接点数ｎの理論上の上限値（最大限界）について検討する。通常、丸ピン端子の導体断面積は、その丸ピン端子に接続される電線の導体断面積Ａと略一致するように設定される。例えば、電線の芯線の横断面積が５０ｍｍ２である場合には、その電線に接続される丸ピン端子の直径が８ｍｍに設定される。また、丸ピン端子に外嵌される筒状の接触ばねが有する複数のばね片の各々の幅は、強度の観点から、最低でも０．５ｍｍが必要である。すなわち、従来の接触ばねでは、０．５ｍｍ幅のばね片が０．５ｍｍの空隙を挟んで複数個配置されている。さらに、０．５ｍｍ幅のばね片に対して設定可能な曲率半径は０．５ｍｍ程度が理論上の上限値である。以上のことから、従来の接触ばねに設定可能なばね片の数（つまり、接点数）の理論上の上限値ｎｍａｘは、以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　上記式（５）及び上記式（６）から、従来の筒状の接触ばねを用いた接続端子における接触抵抗Ｒｋは、以下の式で求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　上記式（４）、式（６）及び式（７）に基づいて、多接点接続構造と同等以上に接触抵抗Ｒｋを低くすることのできる単接点接続構造における接点部２３の曲率半径Ｒを、下記式のように導き出すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　すなわち、上記式（８）を満たす曲率半径Ｒを持つ球面状の接点部２３を形成することにより、その接点部２３の１点で相手端子６０と接続される場合であっても、多接点接続構造と同等以上に接触抵抗Ｒｋを低くすることができる。具体的には、本実施形態の接続端子２０では、その接続端子２０の軸方向及び幅方向の双方に上記式（８）を満たす同一の曲率半径Ｒを持つ球面状の接点部２３を形成することにより、多接点接続構造と同等以上に接触抵抗Ｒｋを低くすることができる。
　（実験例）
　次に、上記式（８）や上記式（５）における定数β，γの値について、実験及びデータ解析により検討した。具体的には、多接点接続構造において、接点数ｎと接点部の曲率半径Ｒとを種々に変えた多種類の接続端子を製造し、それら多種類の接続端子における接触抵抗Ｒｋをそれぞれ実測し、それら実測した接触抵抗Ｒｋについてデータ分析を行った。この結果、定数βがβ＝０．４７であり、定数γがγ＝０．４６である場合に、実測した接触抵抗Ｒｋと、上記式（５）から求められる接触抵抗Ｒｋの理論値とが略一致することが確認できた。この結果を示したのが図６（ａ）～図６（ｃ）である。なお、本検討では、純Ｃｕ材に銀メッキを施した接続端子を用いて実験を行い、その接続端子の材質固有の定数αを０．７１とした。また、接触荷重Ｆを１００Ｎとした。
　図６（ａ）は接点部の曲率半径ＲがＲ＝３ｍｍの場合の分析結果を示し、図６（ｂ）は曲率半径ＲがＲ＝４．３ｍｍの場合の分析結果を示し、図６（ｃ）は曲率半径ＲがＲ＝６ｍｍの場合の分析結果を示している。図６（ａ）～図６（ｃ）では、実測した接触抵抗Ｒｋを黒丸で示しており、上記式（５）に定数α（＝０．７１）、定数β（＝０．４７）及び定数γ（＝０．４６）の値を代入して算出された接触抵抗Ｒｋの理論値を破線波形で示している。これら図６（ａ）～図６（ｃ）から分かるように、定数βをβ＝０．４７とし、定数γをγ＝０．４６とすることにより、曲率半径ＲがＲ＝３ｍｍ，Ｒ＝４．３ｍｍ，Ｒ＝６ｍｍのいずれの場合においても、接触抵抗Ｒｋの実測値と理論値とが略一致する。
　以上説明した実験及びデータ分析により求めた定数β（＝０．４７）及び定数γ（＝０．４６）を上記式（８）に代入すると、以下の式を導出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　上記式（９）を満たす曲率半径Ｒを持つ球面状の接点部２３を形成することにより、その接点部２３の１点で相手端子６０と接続される場合であっても、多接点接続構造と同等以上に接触抵抗Ｒｋを低くすることができる。この式（９）によれば、例えば電線５０の導体断面積Ａが５０ｍｍ２である場合には、接点部２３の曲率半径Ｒを２０．４５ｍｍ以上に設定することにより、多接点接続構造と同等以上に接触抵抗Ｒｋを低くできる単接点接続構造を実現することができる。
　次に、本実施形態の作用効果を説明する。
　（１）平坦面をなす接触面６１を有する相手端子６０と電気的に接続される平板状の端子接続部２１に、相手端子６０の接触面６１に向かって曲面状に膨出する接点部２３を形成した。さらに、接点部２３を、上記式（８）を満たす曲率半径Ｒを持つ曲面状に形成した。これにより、接点部２３による単接点接続構造であっても、多接点接続構造と同等以上に接触抵抗Ｒｋを低くすることができる。この結果、多接点接続構造と比べて、接触抵抗Ｒｋが増大することを抑制できる。
　（２）さらに、平板状の端子接続部２１の接点部２３と平板状の相手端子６０の接触面６１とを直接接触させるようにした。これら平板状の端子接続部２１及び平板状の相手端子６０はプレス加工により形成することができるため、切削加工によって製造される従来の接続端子よりも安価に製造することができる。これにより、製造コストの増大を好適に抑制できる。
　（３）端子接続部２１及び相手端子６０が平板状の端子であれば、更なる大電流化に伴って端子の板厚がさらに厚くなった場合であっても、プレス加工によって打ち抜きが可能であるため、端子接続部２１及び相手端子６０を製造できなくなるという問題が発生することを抑制できる。換言すると、大電流化に容易に対応することができる。
　（４）接続端子２０の軸方向及び幅方向の双方に上記式（８）を満たす同一の曲率半径Ｒを持つ球面状の接点部２３を形成した。この接点部２３は、ほぼ平坦面に近い緩やかな球面状に形成されており、相手端子６０の接触面６１（平坦面）と１点で接触するようになっている。このような接点部２３によれば、相手端子６０が捻回した場合でも、相手端子６０との接触面積が略一定に保たれるため、接触抵抗の急激な増加による高発熱を抑制することができる。また、接点部２３と相手端子６０の接触面６１との接続状態は、平面同士の接続状態に近くなるため、接点部２３と接触面６１との接触圧が分散し、相手端子６０の挿抜を繰り返し行うことによる摩耗を抑制しやすくなる。
　（５）接点部２３を、上記式（９）を満たす曲率半径Ｒを持つ曲面状に形成した。これにより、接点部２３による単接点接続構造であっても、多接点接続構造と同等以上に接触抵抗Ｒｋを低くすることができる。
　（６）接続端子２０の接点部２３と相手端子６０の接触面６１とが弾性接触するように、それら接続端子２０及び相手端子６０を挟持するばね部３０を設けた。このばね部３０によって、接続端子２０及び相手端子６０が互いに近接する方向に押圧され、接続端子２０と相手端子６０とが好適に電気的に接続される。
　（第２実施形態）
　次に、図７～図１０に従って、コネクタの第２実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態との相違点について主に説明し、第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して、説明の一部又は全部を割愛する場合がある。
　図７に示すように、コネクタ１０Ａは、接続端子７０と、筒状のばね部８０と、接続端子７０に接続された電線５０とを有している。コネクタ１０Ａには、相手端子６０が挿入される。
　接続端子７０は、相手端子６０に接続される端子接続部７１と、電線５０の端部と電気的に接続される電線接続部７２とを有している。接続端子７０は、例えば、端子接続部７１と電線接続部７２とが軸方向に連なって一体に形成された単一部品である。接続端子７０の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。接続端子７０は、その構成金属の種類や使用環境に応じて、銀メッキ、錫メッキやアルミニウムメッキ等の表面処理を施していてもよい。接続端子７０は、例えば、導電性に優れた金属板をプレス加工することによって形成することができる。
　端子接続部７１は、平板状をなす端子である。端子接続部７１は、相手端子６０と接続される状態において、相手端子６０に向かって曲面状に膨出して形成される接点部７３を有している。接点部７３は、ほぼ平坦面に近い緩やかな曲面状をなしている。本実施形態の接点部７３は、曲率半径Ｒの大きい曲面状をなしている。
　図８に示すように、接点部７３は、接続端子７０の軸方向（図８における左右方向）に第１曲率半径（つまり、図８に２点鎖線で示した仮想球Ｓｐの半径）を持つように形成されており、側面視において円弧状に形成されている。また、図９に示すように、接点部７３は、接続端子７０の軸方向と直交する幅方向（図９における左右方向）に上記第１曲率半径と異なる第２曲率半径（つまり、図９に２点鎖線で示した仮想球Ｓｐの半径）を持つように形成されており、正面視において円弧状に形成されている。すなわち、接点部７３は、接続端子７０の軸方向及び幅方向とで異なる曲率半径を持つトロイダル面状に形成されている。接点部７３は、軸方向における第１曲率半径及び幅方向における第２曲率半径の少なくとも一方が上記式（８）又は上記式（９）を満たす曲率半径Ｒとなるように形成されている。本実施形態の接点部７３は、軸方向における第１曲率半径及び幅方向における第２曲率半径の双方が上記式（８）又は上記式（９）を満たす曲率半径Ｒとなるように形成されている。本実施形態の接点部７３では、幅方向における第２曲率半径（図９参照）が軸方向における第１曲率半径（図８参照）よりも大きくなるように設定されている。このようなトロイダル面状をなす接点部７３は、図７に示した相手端子６０の接触面６１と１点（１箇所）で接触するようになっている。なお、図７に示すように、接点部７３は、例えば、接続端子７０の幅方向の一部に形成されている。
　端子接続部７１の先端部７４（つまり、電線接続部７２と接続される端部とは軸方向に反対側の端部）は、端子接続部７１の他の部分よりも薄く形成されている。
　ばね部８０の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。ばね部８０は、その構成金属の種類や使用環境に応じて、銀メッキ、錫メッキやアルミニウムメッキ等の表面処理を施していてもよい。
　ばね部８０は、筒部８１を有している。筒部８１は、例えば、四角筒状に形成されている。筒部８１は、開口端８１Ａと、その開口端８１Ａと軸方向に反対側の開口端８１Ｂとを有している。筒部８１には、開口端８１Ａから接続端子７０が挿入され、開口端８１Ｂから相手端子６０が挿入される。
　図１０に示すように、ばね部８０は、筒部８１の開口端８１Ａから内側に向けて折り返されて開口端８１Ｂに向かって延出された弾性片８２と、筒部８１の開口端８１Ｂから内側に向けて折り返された保持部８３とを有している。保持部８３は、例えば、断面Ｕ字状をなし、開口端８１Ａ側に開口を向けるようにして形成されている。保持部８３には、筒部８１内に挿入された接続端子７０の先端部７４が嵌合される。これにより、接続端子７０の先端部７４が保持部８３に保持され、接続端子７０のばたつきが抑制されるとともに、筒部８１内において接続端子７０が位置決めされる。
　弾性片８２は、開口端８１Ａから内側に向けて折り返された後、開口端８１Ｂ側に向けて斜め内側に向けて延出されるとともに、先端部が斜め外側に向けて延びるように屈曲した形状に形成されている。弾性片８２のうち内側に最も膨出した屈曲部８２Ａが相手端子６０に接触される。この弾性片８２によって、相手端子６０が接続端子７０に向かって押圧される。このとき、弾性片８２によって、接続端子７０の接点部７３と相手端子６０の接触面６１との接触部分に対して垂直な方向に接触荷重が印加される。弾性片８２によって接点部７３及び接触面６１の接触部分に印加される接触荷重は、例えば、８０～１２０Ｎ程度とすることができる。換言すると、ばね部８０では、８０～１２０Ｎ程度の接触荷重を上記接触部分に印加できるように、弾性片８２における屈曲部８２Ａの膨出量や弾性片８２の幅及び厚さ等が設定されている。そして、大きな接触荷重が上記接触部分に印加されることにより、接続端子７０の接点部７３が相手端子６０の接触面６１に高い接触圧で接触し、接続端子７０と相手端子６０とが電気的に接続される。
　このように、ばね部８０では、接続端子７０の接点部７３と相手端子６０の接触面６１（平坦面）とが弾性接触するように、それら接続端子７０及び相手端子６０を筒部８１の内周面と弾性片８２とによって挟持している。
　以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
　（他の実施形態）
　上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　・上記各実施形態では、相手端子６０と接続端子２０，７０とが接続された状態において、それらの接続部分から相手端子６０が、接続端子２０，７０の軸方向と平行な方向に沿って接続端子２０，７０の延在方向とは反対側に延びるように形成されているが、これに限定されない。
　例えば図１１に示すように、相手端子６０を、接続端子２０の軸方向と交差（ここでは、直交）する方向に沿ってばね部３０に挿入するようにしてもよい。この場合には、図１２に示すように、相手端子６０と接続端子２０とが接続された状態において、それらの接続部分から相手端子６０が接続端子２０の軸方向と交差（ここでは、直交）する方向に延びるように形成される。
　同様に、相手端子６０と接続端子７０とが接続された状態において、それらの接続部分から相手端子６０が接続端子７０の軸方向と交差（ここでは、直交）する方向に延びるようにしてもよい。
　・上記各実施形態の接点部２３，７３を、接続端子２０，７０の軸方向及び幅方向の双方に曲率半径を持つ曲面状に形成したが、これに限定されない。
　例えば図１３に示すように、接続端子２０に、その接続端子２０の軸方向に曲率を持たず、接続端子２０の幅方向に曲率半径Ｒを持つ円筒面状（シリンドリカル面状）に形成された接点部２３Ａを設けてもよい。接点部２３Ａは、幅方向における曲率半径Ｒが上記式（８）又は上記式（９）を満たす曲率半径Ｒとなるように形成されている。接点部２３Ａは、軸方向に曲率を有していないため、軸方向には直線状に延びるように形成されている。このような接点部２３Ａは、図１に示した相手端子６０の接触面６１（平坦面）と線接触するようになっている。具体的には、接点部２３Ａと接触面６１との接触部分は、接続端子２０の軸方向に沿って直線状に延びるように形成される。このような接点部２３Ａによれば、接続端子２０の幅方向に大きな曲率半径Ｒを持つように形成されているため、相手端子６０が捻回した場合でも、相手端子６０との接触面積を略一定に保つことができる。なお、図中の２点鎖線は、接続端子２０の軸方向に曲率を有する場合の仮想球を比較のために図示したものである。
　・上記各実施形態におけるばね部３０，８０の構造は適宜変更することができる。すなわち、接続端子２０，７０の接点部２３，７３と相手端子６０の接触面６１とが弾性接触するように、それら接続端子２０，７０及び相手端子６０を挟持することが可能であれば、ばね部３０，８０の構造は特に限定されない。
　・上記各実施形態では、端子接続部２１，７１に１つの接点部２３，７３をそれぞれ設けるようにしたが、端子接続部２１，７１に複数の接点部２３，７３をそれぞれ設けるようにしてもよい。
　・上記第１実施形態では、接点部２３を、接続端子２０の幅方向の全長に亘って形成するようにしたが、これに限定されない。例えば、接点部２３を、接続端子２０の幅方向の一部に形成するようにしてもよい。
　・上記第２実施形態では、接点部７３を、接続端子７０の幅方向の一部に形成するようにしたが、これに限定されない。例えば、接点部７３を、接続端子７０の幅方向の全長に亘って形成するようにしてもよい。
　・上記第１実施形態におけるリテーナ４０を省略してもよい。この場合には、接続端子２０における係合孔２４も省略することができる。
　・上記各実施形態における接続端子２０，７０と電線５０との接続方法は圧着に限定されない。例えば、接続端子２０，７０と電線５０とをレーザ溶着や超音波溶着で接続するようにしてもよい。
　本発明がその技術的思想から逸脱しない範囲で他の特有の形態で具体化されてもよいということは当業者にとって明らかであろう。例えば、実施形態（あるいはその１つ又は複数の態様）において説明した部品のうちの一部を省略したり、いくつかの部品を組合せてもよい。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参照して、請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲と共に確定されるべきである。
　１０，１０Ａ…コネクタ、２０，７０…接続端子、２１，７１…端子接続部、２２，７２…電線接続部、２３，２３Ａ，７３…接点部、３０，８０…ばね部、５０…電線、６０…相手端子、６１…接触面。

Claims (6)

  1. 　平坦面をなす接触面を有する相手端子と電気的に接続される平板状の端子接続部と、
    　電線と電気的に接続される電線接続部と、を有し、
    　前記端子接続部は、前記相手端子と接続される状態において、前記相手端子の前記接触面に向かって曲面状に膨出して形成された接点部を有し、
    　前記接点部の曲率半径Ｒが下記式１を満たす接続端子。
    　式１：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  2. 　前記接点部は、前記接続端子の軸方向と、前記軸方向と直交する前記接続端子の幅方向とで同一の前記曲率半径Ｒを持つ球面状に形成されている請求項１に記載の接続端子。
  3. 　前記接点部は、前記接続端子の軸方向に第１曲率半径を持ち、前記軸方向と直交する前記接続端子の幅方向に前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を持つトロイダル面状に形成されており、
    　前記第１曲率半径及び前記第２曲率半径の少なくとも一方が前記式１を満たす前記曲率半径Ｒである請求項１に記載の接続端子。
  4. 　前記接点部は、前記接続端子の軸方向には曲率を持たず、前記軸方向と直交する前記接続端子の幅方向に前記曲率半径Ｒを持つ円筒面状に形成されている請求項１に記載の接続端子。
  5. 　前記曲率半径Ｒは、下記式２を更に満たす請求項１～４のいずれか一項に記載の接続端子。
    　式２：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の接続端子と、
    　前記接続端子の前記接点部と前記相手端子の前記接触面とが弾性接触するように、前記接続端子及び前記相手端子を挟持するばね部と、
    を有するコネクタ。
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