(57)【要約】【課題】本明細書は、雄端子と雌端子が接続／分離するコネクタ構造に関し、端子の挿抜の繰り返しによる摩耗を低減し、雄端子と雌端子の間の安定した導通性を確保する技術を提供する。【解決手段】雄コネクタ１２は雄端子１５を備える。雌コネクタは、雄端子１５が挿通される筒部を有する雌端子８を備える。雌端子８の筒部の内側に、挿通された雄端子１５を筒部内側面８ａに押圧する板バネ５が配置されている。雄端子１５に対向する板バネ５の表面に凸部５ａが設けられている。さらに、雄端子１５に、雌端子８への挿通が完了した状態において凸部５ａの上端が接する平坦部１５ｂが設けられているとともに、雌端子８への挿通が完了するまでに凸部５ａが移動する経路上に溝１５ａが設けられており、凸部５ａが溝１５ａに対向しているときには凸部５ａの上端と溝１５ａとの間に空隙が確保される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状あるいは棒状の雄端子を備える雄コネクタと、前記雄端子が挿通される筒部を有する雌端子を備える雌コネクタが嵌合／分離するコネクタ構造であり、
前記筒部の内側に、挿通された前記雄端子を筒部内側面に押圧するバネ部材が配置されており、
前記雄端子に対向する前記バネ部材の表面に凸部が設けられており、
前記雄端子に、雌端子への挿通が完了した状態において前記凸部の上端が接する平坦部が設けられているとともに、雌端子への挿通が完了するまでの間に前記凸部が移動する経路上に溝が設けられており、凸部が溝に対向しているときに前記凸部の上端と溝との間に空隙が確保される、
ことを特徴とするコネクタ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気（信号あるいは電力）の伝送経路を接続／切断するコネクタの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気の伝送経路を接続／切断するコネクタは、様々な電気デバイスに用いられる。一対のコネクタが嵌合／分離することで、電気の伝送経路が接続／切断される。典型的には、一方のコネクタ（雄コネクタ）には、板状あるいは棒状の金属製の雄端子が備えられ、他方のコネクタ（雌コネクタ）には、雄端子が挿通される筒部を有する金属製の雌端子が備えられる。筒部には、挿通された雄端子を筒部内側面に押圧する金属製のバネ部材が配置されている。バネ部材は、雄端子と雌端子を密着させる。雄端子が雌端子の筒部に挿通されて両者が接触することで電気的接続が確保される。バネ部材も雌端子の一部であり、雄端子と雌端子の電気的接続に寄与する。なお、雄コネクタは、「プラグ」と呼ばれることもある。
【０００３】
雄端子と雌端子との電気的接続をより確実にするために、雄端子と雌端子の一方には、他方と接触する凸部が設けられることがある。他方の端子には、凸部と接触する溝（あるいは孔）が設けられ、凸部と溝（あるいは孔）が嵌合することにより、両端子の電気的接触がより確実となる。また、凸部と溝（あるいは孔）との嵌合は、雄端子の抜け防止にも寄与する。
【０００４】
上記の構造の例が特許文献１乃至４に開示されている。その構造では、雌端子の筒の内部に配置される板バネにおいて、挿通された雄端子に対向する面に凸部が設けられている。雄端子には、雌端子に挿通された際に板バネの凸部と対向する位置に長手方向に伸びる溝が設けられている。ここで、「雄端子の長手方向」とは、雄端子が雌端子に挿通する方向を意味する。すなわち、雄端子が挿通される際、板バネの凸部は雄端子の溝を摺動する。
【０００５】
特許文献２のコネクタ構造では、雌端子の筒内に配置される板バネにおいて、挿通された雄端子に対向する面に孔が設けられている。雄端子には、完全に挿通された状態で板バネの孔と対向する位置に凸部が設けられている。雄端子が完全に挿通されると、凸部と孔が嵌合し、抜け難くなる。
【０００６】
特許文献３のコネクタ構造では、雌端子内に配置される板バネにおいて、挿通された雄端子に対向する面に凸部が設けられている。雄端子には、完全に挿通された状態で板バネの凸部と対向する位置に孔が設けられている。雄端子が完全に挿通されると、凸部と孔が嵌合し、抜け難くなる。
【０００７】
特許文献４のコネクタ構造では、雌端子内に配置される板バネの先端が、挿通された雄端子の側面に当接する。雄端子には、完全に挿通された状態で板バネの先端と対向する位置に孔が設けられている。板バネの先端と孔が嵌合し、抜け難くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３５１７１２号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７１９７号公報
【特許文献３】特開２００４−１３９８２６号公報
【特許文献４】特開２０１１−１２９２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の技術では、雄端子の挿抜の度に凸部と溝の同じ部位が摺動し、両端子の摩耗が進む。端子の摩耗が進むと導電性に影響を及ぼす虞がある。本明細書は、特許文献１乃至４に開示された構造とは異なる構造で、端子の挿抜の繰り返しによる摩耗を低減し、雄端子と雌端子の間の安定した導通性を確保する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書が開示するコネクタ構造は、板状あるいは棒状の雄端子を備える雄コネクタと、雄端子が挿通される筒部を有する雌端子を備える雌コネクタで構成される。雄端子は一方のケーブル等に接続され、雌端子は別のケーブル等に接続される。雄コネクタと雌コネクタが嵌合することにより、即ち、雄端子が雌端子と接触することにより両ケーブルの電気的接続が確保される。雄コネクタと雌コネクタが離間することにより、即ち、雄端子と雌端子が離間することにより電気的接続が遮断される。本明細書が開示するコネクタ構造では、雌端子の筒部の内側に、挿通された雄端子を筒部内側面に押圧するバネ部材が配置されている。雄端子に対向するバネ部材の表面に凸部が設けられている。さらに、雄端子には、雌端子への挿通が完了した状態において凸部の上端が接する平坦部が設けられているとともに、雌端子への挿通が完了するまでの間に凸部が移動する経路上に溝が設けられており、凸部が溝に対向しているときには凸部の上端と溝との間に空隙が確保される。この空隙は、凸部上端以外の部位で板バネが雄端子と接触することで形成される。
【００１１】
上記のコネクタ構造によると、雄端子と雌端子の嵌合が完了したときには、雌端子の凸部上端と雄端子の平坦部が接触して電気的接続が確保される。凸部上端は、雄端子の挿抜の際の移動時に溝を通過する間は摺動しない。従って凸部上端の摩耗が抑制される。
【００１２】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（Ａ）は、実施例のコネクタ構造の断面図である（雌雄のコネクタが分離した状態）。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢＢ線に沿った横断面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のＣＣ線に沿った横断面図である。
【図２】実施例のコネクタ構造の断面図である（雌雄のコネクタ嵌合途中）。図２（Ａ）は長手方向の断面図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるＢＢ線に沿った断面図である。
【図３】図２（Ｂ）における雄端子と板バネの接触部位の拡大断面図である。
【図４】実施例のコネクタ構造の断面図である（雌雄のコネクタの嵌合が完了した状態）。図４（Ａ）は長手方向の断面図を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢＢ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して実施例のコネクタ構造を説明する。実施例のコネクタ構造は、雄コネクタ１２と雌コネクタ２で構成される。雄コネクタ１２と雌コネクタ２の組を、コネクタ構造３０、あるいは、コネクタセット３０と称することもある。このコネクタセット３０は、例えば、電気自動車やハイブリッド車の車載デバイスのケーブル接続に用いられる。
【００１５】
図１（Ａ）は、雄コネクタ１２と雌コネクタ２が対向配置されているが完全に分離している状態を示している。雄コネクタ１２が図中のＸ軸方向に移動し、雌コネクタ２に嵌合する。説明の便宜上、雄コネクタ１２が雌コネクタに向かう方向（図中のＸ軸方向）を挿通方向あるいは嵌合方向と称する。また、雄コネクタ１２（あるいは雄端子１５）、及び、雌コネクタ２（あるいは、雌端子８）において、互いに対向している側を「先端」と称し、その逆の端部を「後端」と称する場合がある。
【００１６】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＢＢ断面、即ち、雄コネクタ１２の先端付近の横断面図を示している。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）におけるＣＣ断面、即ち、雌コネクタ２の横断面を示している。なお、「横断面」とは、コネクタの嵌合方向に直交する断面を意味する。
【００１７】
雄コネクタ１２と雌コネクタ２は、嵌合すると夫々のコネクタに備えられている金属端子同士が接触し、電気的導通が確保される。なお、図１（及び図２、図４）では、雌雄のコネクタ１２、２の後端、即ち、金属端子にケーブルが固定されている箇所は図示を省略しており、嵌合部位だけを断面で示している。
【００１８】
雄コネクタ１２は、樹脂製のハウジング１３（雄コネクタハウジング）と、金属製の雄端子１５で構成されている。ハウジング１３の先端（即ち、嵌合時に雌コネクタに対向する側の端部）は、筒状に形成されており、その筒の内部に細長板状の雄端子１５が伸びている。雄端子１５の延設方向は、雌コネクタ２との嵌合方向である。
【００１９】
図１（Ｂ）に良く示されているように、雄端子１５の先端付近には、Ｖ字型の溝１５ａが設けられている。溝１５ａは、雄端子１５の先端から、雄端子１５の挿通方向に沿って伸びている。溝１５ａの終端（雄端子１５の後端側の端部）に続く平坦部を、符号１５ｂで表し、「平坦部１５ｂ」と称する（図１（Ａ）参照）。なお、図示を省略しているが、雄端子１５の後端には、電気デバイスから伸びる電気ケーブルがハンダ付け、あるいは圧着にて固定されている。
【００２０】
雌コネクタ２は、樹脂製のハウジング３（雌コネクタハウジング）と雌端子８、及び、板バネ５で構成される。図１（Ｃ）の断面によく示されているように、雌端子８は、金属製の筒状であり、ハウジング３に覆われている。ハウジング３の先端には孔３ａが設けられており、雄コネクタ１２と嵌合する際、その孔３ａを通じて雌端子８の筒の内部に雄端子１５が挿通される。なお、図示を省略しているが、雌端子８の後端に別の電気デバイスから伸びる電気ケーブルがハンダ付け、あるいは圧着にて固定されている。雄コネクタ１２と雌コネクタ２が嵌合することで、上記した電気デバイスと別の電気デバイスが電気的に接続される。
【００２１】
板バネ５は、雌端子８の筒の内部に配置されている。板バネ５は、雌端子８の筒の先端から連続する板部材であり、雌端子８の筒の先端から筒内部に向けて折り返されている。板バネ５の先端は、雌端子８の筒内で雄端子１５の通過経路に面しており、挿通された雄端子１５と対向する表面に半球状の凸部５ａが設けられている。凸部５ａは、雄端子１５の通過経路に張り出しており、雄端子１５が通過する際（別言すれば、雄端子１５が雌端子８の筒内に挿通される際）、板バネ５の剛性により、雄端子１５を筒内面８ａに押し付ける。次に詳しく説明するが、凸部５ａは、雄端子１５が挿通途中にあるときにはＶ字型の溝１５ａに対向し、挿通が完了した際には平坦部１５ｂと対向する。雄端子１５と雌端子８との接触が両コネクタの電気的接続を成立させるが、板バネ５は雌端子８と一体の金属製であるため、板バネ５も両コネクタの電気的接続に寄与する。すなわち、板バネ５は雌端子８の一部である。
【００２２】
雄コネクタ１２が雌コネクタ２と嵌合するときの雄端子１５と板バネ５の関係を図２から図４を参照して説明する。雄コネクタ１２のハウジング１３は先端が筒状であり、これに雌コネクタ２のハウジング３が嵌合する。雄端子１５は、雄コネクタ１２の雌コネクタ２への挿通方向（図中のＸ軸方向）に長尺であり、雄コネクタ１２が雌コネクタ２に嵌合する際、ハウジング３の孔３ａを通じて雌端子８の筒の内部に挿通される。コネクタの嵌合途中を図示している図２によく示されているように、雄端子１５の先端に設けられたＶ字型の溝１５ａは、板バネ５の凸部５ａと対向する。前述したように、凸部５ａは雄端子１５の挿通経路に張り出しているため、雄端子１５が挿通されると溝１５ａの側面と接する。Ｖ字型の溝１５ａが伸びる方向は、雄端子１５の挿通方向であり、この方向は、挿通される雄端子１５に対して凸部５ａが移動する方向に相当する。すなわち、雄端子１５の挿通途中では、凸部５ａは、Ｖ字型の溝１５ａに接触しながら溝の長手方向を移動する。
【００２３】
図３に、図２（Ｂ）の部分拡大図、即ち、嵌合途中における雄端子１５と、その溝１５ａの側面に接している板バネ５の断面図を示す。但し、図３は、理解を助けるために、断面を表すハッチングを省略している。半球状の凸部５ａは、凸部の根元と上端の間でＶ字型の溝１５ａの側面と接している。図２において符号ＣＰが溝１５ａと凸部５ａの接触点を示している（黒点が接点を示している）。このとき、凸部５ａの上方、Ｖ字型の溝１５ａの底との間には空隙ＳＰが確保されている。また、図３において溝１５ａの両側の雄端子１５の平坦面と板バネ５の間にも空隙ｄが確保されている。即ち、雌雄のコネクタの嵌合途中においては、雄端子１５と板バネ５は、凸部５ａの側面と溝１５ａの側面だけで摺動し、その他の部位では摺動しない。特に、コネクタ同士の嵌合途中では、凸部５ａの上端が雄端子１５と摺動しない点に留意されたい。
【００２４】
図４は、雌雄のコネクタが嵌合し終えた状態での断面図を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢＢ線における断面図である。雌雄のコネクタの嵌合が完了する位置では、板バネ５の凸部５ａは雄端子１５の平坦部１５ｂと接触する。このとき、凸部５ａの上端が平坦部１５ｂと接触する。雄端子１５と雌端子８は、接触している部位で電気を通すが、特に、凸部５ａの上端と平坦部１５ｂとの接触点が、雄端子１５と雌端子８の間の主要な電気的導通の経路となる。図２と図４を比較すると明らかなとおり、図４の状態、即ち、雌雄のコネクタの嵌合が完了した状態では、図３の状態と比較して、板バネ５が筒部の先端の折り返し点から大きく屈曲している。即ち、図４の状態では板バネ５が雌端子８の筒の内面８ａとの間で雄端子１５を強く挟持することになる。雄端子１５と雌端子８（板バネ５）との接圧が高まり、両者の間の電気抵抗が小さくなる。
【００２５】
前述したように、凸部５ａの上端はコネクタ嵌合途中では摺動しないので摩耗が少ない。凸部５ａ（即ち雌端子８）は、常にクリーンな状態で雄端子１５と接触する。それゆえ、雄端子１５と雌端子８の良好な電気的接続状態が確保される。ここで、「良好な」とは、「酸化物などの不純物による電気抵抗の増加なしに」という意味である。
【００２６】
実施例のコネクタの利点について、さらに詳しく説明する。車両に搭載するコネクタの場合、エンジンや車両の振動、大電流通電時や環境温度変化時の熱変形により、雄端子と雌端子の電気接点において摺動が発生する可能性がある。さらに摺動は、端子の挿抜によっても生じる。この摺動は、端子の接点表面（端子のメッキ、母材など）を摩耗し、酸化物を生成する。そして、摺動と摩耗が繰り返されると、酸化物は徐々に端子の接点に堆積していく。この酸化物は、高抵抗であるため、酸化物の体積は接点の接触抵抗を増加させる。接触抵抗の増加は通電時に端子の温度上昇を招く。端子の温度が過度に上昇すると、端子を保持する樹脂（ハウジング）が痛む虞がある。実施例のコネクタ構造は、コネクタ同士の嵌合途中における雄端子と雌端子の接触部位（即ち摺動部位）と、嵌合完了状態における接触部位（即ち、電気的接続を確保する部位）を異ならせることにより、上記の接触抵抗の増加を抑える効果を奏する。
【００２７】
実施例で説明したコネクタ構造３０に関する留意点を述べる。雄端子１５に設けられた溝１５ａは、雄端子１５の先端から、コネクタ同士の嵌合完了時における凸部５ａと雄端子１５との接触位置よりも僅かに雄端子先端側まで、雄端子の挿通方向に沿って設けられている。
【００２８】
板バネ５の凸部５ａは半球状である。ただし、半球状が好ましいが、これに限られるものではない。雄端子１５に設けられた溝１５ａは、断面がＶ字型であった。溝の断面はＶ字型に限られず、例えば台形型でもよい。ただし、凸部が溝と嵌合しているときに、凸部と溝側面（底面）との間に空隙が確保されている必要がある。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３０】
２：雌コネクタ
３：ハウジング（雌コネクタハウジング）
３ａ：孔
５：板バネ
５ａ：凸部
８：雌端子
８ａ：雌端子の筒の内面
１２：雄コネクタ
１３：ハウジング（雄コネクタハウジング）
１５：雄端子
１５ａ：溝
１５ｂ：平坦部
３０：コネクタ構造（コネクタセット）
ＣＰ：接触点
ＳＰ：空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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