(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手側コンタクトに対して３点以上の接点で接触し、各接点における接触態様が何れも球面対平面接触であるコンタクトであって、
各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）が略等しく、
前記相手側コンタクトに対して奇数の接点で接触する、
コンタクト。
【請求項２】
請求項１に記載のコンタクトを備えた電気コネクタ。
【請求項３】
相手側コンタクトに対して３点以上の接点で接触し、各接点における接触態様が何れも球面対平面接触であるコンタクトの製造方法であって、
各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）を略等しくし、
前記コンタクトは、前記相手側コンタクトに対して奇数の接点で接触する、
コンタクトの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法により製造されたコンタクト。
【請求項５】
請求項４に記載のコンタクトを備えた電気コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクト、コンタクトの製造方法、電気コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、特許文献１は、本願図１０に示すように、接触底部５０と、この接触底部に対して対向する接触バネ部５１と、を備えたコンタクト５２を開示している。そして、このコンタクト５２内に挿入された相手側コンタクト５３は、接触底部５０と接触バネ部５１に対して３点で接触するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８１２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、上述したコンタクトには錫又は錫合金などのめっきが施されているが、かかるコンタクトは、例えば車載用コネクタなどのように振動（微摺動）が生じてしまう環境下で使用され続けると、接触抵抗が上昇してしまうという問題がある。
【０００５】
本願発明の目的は、接触抵抗の上昇が抑制され、安定した接触抵抗のコンタクトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の第１の観点によれば、相手側コンタクトに対して３点以上の接点で接触し、各接点における接触態様が何れも球面対平面接触であるコンタクトであって、各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）が略等しく、前記相手側コンタクトに対して奇数の接点で接触する、コンタクトが提供される。
上記のコンタクトを備えた電気コネクタが提供される。
本願発明の第２の観点によれば、相手側コンタクトに対して３点以上の接点で接触し、各接点における接触態様が何れも球面対平面接触であるコンタクトの製造方法であって、各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）を略等しくし、前記コンタクトは、前記相手側コンタクトに対して奇数の接点で接触する、コンタクトの製造方法が提供される。
上記の方法により製造されたコンタクトが提供される。
上記のコンタクトを備えた電気コネクタが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明によれば、特許文献１のコンタクトと比較して、接触抵抗の上昇が抑制され、安定した接触抵抗のコンタクトを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、防水コネクタの分解斜視図である。
【図２】図２は、防水コネクタの断面斜視図である。
【図３】図３は、コンタクトの断面図である。
【図４】図４は、１次抵抗ピークの説明図である。
【図５】図５は、１次抵抗ピークにおける接触抵抗のバラツキの問題点の第１説明図である。
【図６】図６は、１次抵抗ピークにおける接触抵抗のバラツキの問題点の第２説明図である。
【図７】図７は、摺動試験の試験結果であって、１次抵抗ピークにおける接触抵抗と、接触荷重と、の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、摺動試験の試験結果であって、１次抵抗ピークにおける接触抵抗と、（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）と、の関係を示すグラフである。
【図９】図９は、１次抵抗ピークにおける接触抵抗の均一化をイメージした図である。
【図１０】図１０は、特許文献１の図７に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（コンタクト７：図１〜３）
先ず、図１〜３を参照しつつ、コンタクト７について簡単に説明する。
【００１１】
図１に示す防水コネクタ１（電気コネクタ）は、例えば４輪自動車や２輪自動車の電気系統の配線に用いられるものであって、フロントリテーナ２と、シーリング３と、ハウジング４と、グロメット５と、リアカバー６と、複数のコンタクト７（リセプタクルコンタクト、ソケットコンタクト）を主たる構成として備えている。
【００１２】
ハウジング４は、複数のコンタクト７を保持するものである。図２に示すようにハウジング４は、コンタクト７が挿入可能なキャビティ８が形成されたコンタクト保持部９と、コンタクト保持部９を環状に包囲するアウターカバー１０と、グロメット５及びリアカバー６を収容するハウジング本体１１と、から構成されている。そして、コンタクト保持部９の外周側にはシーリング３が装着されると共に、コンタクト保持部９の先端には図１に示すフロントリテーナ２が装着されるようになっている。
【００１３】
図１及び図２に示すように、コンタクト７は電線１２の端部に取り付けられて用いられるものである。このコンタクト７の断面を図３に示す。図３に示すように、本実施形態においてコンタクト７は、相手側コンタクト１３に対して３つの接点で接触する。詳しくは、コンタクト７は、コンタクト底部７ａと、コンタクト底部７ａに対して対向する板ばね部７ｂと、を含んで構成されている。コンタクト底部７ａには、板ばね部７ｂ側に隆起して形成される２つのダボ部７ｃが形成されている。一方で、本実施形態において相手側コンタクト１３は角柱状である。この構成で、相手側コンタクト１３をコンタクト７内に挿入すると、相手側コンタクト１３は、板ばね部７ｂと２つのダボ部７ｃによって挟まれることになる。本実施形態において、各接点における接触態様は、球面対平面接触である。即ち、板ばね部７ｂのうち相手側コンタクト１３に対して接触する部分、各ダボ部７ｃのうち相手側コンタクト１３に対して接触する部分は、球面状となっている。同様に、相手側コンタクト１３のうち板ばね部７ｂに対して接触する部分、相手側コンタクト１３のうち各ダボ部７ｃに対して接触する部分は、平面状となっている。また、板ばね部７ｂの相手側コンタクト１３に対する接触荷重は、１つのダボ部７ｃの相手側コンタクト１３に対する接触荷重の略２倍となっている。換言すれば、すべての接点において接触荷重は完全には揃っていない。
【００１４】
また、コンタクト７と相手側コンタクト１３の材質は例えば銅であり、腐食防止用の錫めっきが施されている。
【００１５】
（１次抵抗ピーク：図４）
次に、上記のコンタクト７に関する説明から一旦離れて、図４を参照しつつ、摺動試験における１次抵抗ピークについて説明する。図４には、２つの金属部品間の接触抵抗の遷移をイメージしたものである。２つの金属部品間の接点は１つであり、その接点における接触態様は球面対平面接触である。横軸は２つの金属部品間の摺動回数であり、縦軸は２つの金属部品間の接触抵抗である。２つの金属部品は、何れも銅を錫めっきしたものである。
【００１６】
図４に示すように、２つの金属部品を繰り返し摺動させると、摺動回数が数百〜数千回に至ったときに一時的に接触抵抗が上昇する現象が出現する。この現象の原因は、一般に次のように考えられている。
【００１７】
即ち、２つの金属部品を繰り返し摺動させると、錫めっきの摩耗粉が発生する。この摩耗粉が絶縁性を呈する酸化摩耗粉となる。この酸化摩耗粉が２つの金属部品間に噛み込まれる。これにより２つの金属部品間の接触抵抗が上昇する。そして、やがて２つの金属部品間に噛み込まれた酸化摩耗粉が排除される。これにより２つの金属部品間の接触抵抗が下降して再び安定する。
【００１８】
以下、本願明細書において、上記の現象における接触抵抗のピークを１次抵抗ピークと称する。
【００１９】
（１次抵抗ピークにおける接触抵抗のバラツキの問題点：図５〜６）
次に、図５〜６を参照しつつ、１次抵抗ピークにおける接触抵抗のバラツキの問題点を説明する。ここでは、仮に、２つの金属部品が３つの接点で接触しており、各接点における接触態様は球面対平面接触であるとする。図５〜６には、各接点における接触抵抗の遷移を実線と破線、二点鎖線で示してる。実線で示す接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗をR1とする。同様に、破線で示す接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗をR2、二点鎖線で示す接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗をR3とする。図５では、R2とR3が略等しく、R1はR2やR3と比較して相当小さくなっている。一方、図６では、実線で示す接点に何らかの問題が発生して接点が略絶縁状態になったとしている。ここで、説明の便宜上、図５において、R1＝Rとし、R2=R3=ｋR（ただし、ｋはｋ≧1である。）とし、図６において、R1=∞、R2=R3=ｋRとする。
【００２０】
図５の状態において、２つの金属部品間の接触抵抗Rm5は、下記式（１）で求められる。
【００２１】
【数１】
0005634255.tif 000002
【００２２】
一方、図６の状態において、２つの金属部品間の接触抵抗Rm6は、下記式（２）で求められる。
【００２３】
【数２】
0005634255.tif 000003
【００２４】
従って、下記式（３）が成立する。
【００２５】
【数３】
0005634255.tif 000004
【００２６】
上記式（１）によれば、ｋが大きければ大きい程、２つの金属部品間の接触抵抗Rm5は、R2やR3がどのような値であれ、R1に略等しくなると言える。換言すれば、ｋが大きければ大きい程、２つの金属部品間の接触抵抗Rm5に対してR1が強く支配的となる。
【００２７】
一方、上記式（３）によれば、ｋが大きければ大きい程、実線で示す接点に何らかの問題が発生して接点が略絶縁状態になると、２つの金属部品間の接触抵抗の変化幅ΔRが大きくなると言える。
【００２８】
ところで、一般に、２つの金属部品間の接触抵抗は、どのような状況であれ、極力増減せずに安定していることが好ましいとされる。この設計要求は、２つの金属部品間の接触抵抗Rm5の大小よりも優先されている。従って、この観点から言えば、ｋは極力小さく、好ましくはｋ＝１である。つまり、各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗は相互に略等しいことが推奨されるということが言える。しかしながら、各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗についての知見は乏しく、今までは各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗を略等しくすることができなかった。
【００２９】
（接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗の支配的要因：図７〜８）
これに対し、本願発明者は、鋭意研究の末、各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗の支配的要因が次の通りであると突き止めた。
【００３０】
図７及び図８は、別の摺動試験の試験結果を示している。この摺動試験では、２つの金属部品を１つの接点で相互に接触させている。この接点における接触態様は球面対平面接触である。図７において、横軸は接点における接触荷重であり、縦軸はその接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗である。矢印Aで示す三角形のプロットは球面の曲率半径を大としたときの摺動試験結果であり、矢印Bで示す円形のプロットは球面の曲率半径を小としたときの摺動試験結果である。図７によれば、接触荷重が大きければ大きい程、上記接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗が小さくなることが判る。しかし、上記接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗には、接触荷重のみならず、曲率半径も強く支配的であることが判った。
【００３１】
これに対し、紆余曲折の末、図８では、横軸を（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）とした。
【００３２】
ただし、ヘルツの接触半径aは下記式（４）で求められ、ヘルツの最大接触圧力Pmaxは下記式（５）で求められる。下記式（４）及び（５）において、Pは接点における接触荷重［Ｎ］であり、Rは球面の曲率半径［ｍｍ］であり、E'は下記式（６）で求められる。下記式（６）において、E1は一方の金属部品としての第１金属部品のヤング率［Pa］であり、ν１は第１金属部品のポアソン比であり、E２は他方の金属部品としての第２金属部品のヤング率［Pa］であり、ν２は第２金属部品のポアソン比である。
【００３３】
【数４】
0005634255.tif 000005
【００３４】
【数５】
0005634255.tif 000006
【００３５】
【数６】
0005634255.tif 000007
【００３６】
図８によれば、上記の接点におけるヘルツの接触半径aとヘルツの最大接触圧力Pmaxを考慮すれば、上記接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗をある程度見積もれることが判った。詳しくは、図８によれば、上記接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗には、（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）が一対一で対応していることが判る。つまり、接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗の支配的要因は、（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）であると言える。
【００３７】
従って、各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗を相互に略等しくするには、各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）を略等しくすればよい、ということになる。裏を返せば、各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）を略等しくすれば、各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗が相互に略等しくなるということになる。
【００３８】
（実施例：図９）
以上の考察を踏まえ、図３に示すコンタクト７と相手側コンタクト１３との各接点において、（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）を略等しくした場合の接触抵抗の遷移を図９に示す。このように、コンタクト７と相手側コンタクト１３との各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）を略等しくすることで、各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗が略等しくなる。即ち、図９において、R1≒R2≒R3となる。各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗が略等しくなるので（即ち、上記式（１）〜（３）における変数ｋ≒１となるので）、何れかの接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗が何らかの原因により著しく増大したとしても、上記式（３）を踏まえると、１次抵抗ピークにおけるコンタクト７と相手側コンタクト１３間の接触抵抗のとり得る範囲を狭くすることができる。１次抵抗ピークにおけるコンタクト７と相手側コンタクト１３間の接触抵抗のとり得る範囲が狭いので、この点、１次抵抗ピークにおけるコンタクト７と相手側コンタクト１３間の接触抵抗は、特許文献１の構成と比較して安定していると言うことができる。更に平たく言えば、以上の構成によると、コンタクト７と相手側コンタクト１３間の接触が安定する、と言及することができよう。
【００３９】
以上に、本願発明の好適な実施形態を説明したが、本実施形態は、要するに、以下の特長を有している。
【００４０】
即ち、相手側コンタクト１３に対して３つの接点で接触し、各接点における接触態様が何れも球面対平面接触であるコンタクト７は、各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）が略等しい。以上の構成によれば、各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗も略等しくなり、上記式（３）を踏まえ、１次抵抗ピークにおけるコンタクト７と相手側コンタクト１３間の接触抵抗が安定する。
【００４１】
また、コンタクト７と相手側コンタクト１３との接点の数が奇数であるとき、各接点における（ヘルツの接触半径a）×（ヘルツの最大接触圧力Pmax）にバラツキが生じる傾向が認められる。従って、コンタクト７と相手側コンタクト１３との接点の数が奇数であるとき、上述した発明思想が特に技術的な意義を発揮する。
【００４２】
更には、図８によれば、コンタクト７を設計・製造するに際し、（ヘルツの接触半径a）と（ヘルツの最大接触圧力Pmax）を考慮すること自体が、各接点での１次抵抗ピークにおける接触抵抗を見積もることができるという点で、従来にない技術的意義を有している。そして、このような知見によれば、従来製品と比較して一層高性能なコンタクトを実現することができると言えよう。
【００４３】
最後に、上記実施形態において、コンタクト７と相手側コンタクト１３との接点の数は３つとしたが、これに代えて、４つでも５つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  防水コネクタ（電気コネクタ）
２  フロントリテーナ
３  シーリング
４  ハウジング
５  グロメット
６  リアカバー
７  コンタクト
７ａ  コンタクト底部
７ｂ  板ばね部
７ｃ  ダボ部
８  キャビティ
９  コンタクト保持部
１０  アウターカバー
１１  ハウジング本体
１２  電線
１３  相手側コンタクト
【図１】
0005634255.tif 000008
【図２】
0005634255.tif 000009
【図３】
0005634255.tif 000010
【図４】
0005634255.tif 000011
【図５】
0005634255.tif 000012
【図６】
0005634255.tif 000013
【図７】
0005634255.tif 000014
【図８】
0005634255.tif 000015
【図９】
0005634255.tif 000016
【図１０】
0005634255.tif 000017