(57)【要約】【課題】振動に対して、雄端子及び雌端子における端子間の接触部の相対的移動を抑制した端子接続構造を提供する。【解決手段】端子接続構造１は、互いに接触して電気的に接続される雄端子２及び雌端子３を有し、雄端子２は、底部２１１及び一対の起立部２１２ａ、２１２ｂからなる断面コ字状の挿入接触部２１０を備え、雌端子３は、挿入接触部２１０の底部２１１に電気的に接触する枠部３１０と、ばね部材４とを備え、雌端子３に雄端子２を挿入すると、ばね部材４は、挿入接触部２１０の底部２１１を枠部３１０に弾性的に押し付けるとともに、挿入接触部２１０の一対の起立部２１２ａ、２１２ｂのそれぞれの内面に接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接触して電気的に接続される雄端子及び雌端子を有し、
前記雄端子は、底部及び一対の起立部からなる断面コ字状の第１の電気接触部を備え、
前記雌端子は、前記第１の電気接触部の前記底部に電気的に接触する第２の電気接触部と、弾性接触部とを備え、
前記雌端子に前記雄端子を挿入すると、前記弾性接触部は、前記第１の電気接触部の前記底部を前記第２の電気接触部に弾性的に押し付けるとともに、前記第１の電気接触部の前記一対の起立部のそれぞれの内面に接触する端子接続構造。
【請求項２】
前記弾性接触部は、前記底部の内面に接触する湾曲部と、前記起立部の内面に接触する側部とを有する請求項１に記載の端子接続構造。
【請求項３】
前記雄端子の前記第１の電気接触部は、前記一対の起立部の内面間の距離が先端側に向かうに従い徐々に広くなるように形成された請求項１又は２に記載の端子接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに接触して電気的に接続される雄端子及び雌端子を有する端子接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有害ガスの排出を低減でき、大幅な燃費低減効果のあるＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）が大きな注目を浴びている。ＨＥＶを駆動するモータとインバータ間の接続にはコネクタによる接続が行われており、ＨＥＶのシステムによっては１００Ａ以上の大電流が通電される。
【０００３】
大電流対応のコネクタに用いられる従来の端子接続構造として、例えば特許文献１、２に開示されたものがある。特許文献１、２に開示された端子接続構造は、一端に断面コ字状の挿入接触部を有する雄端子と、一端に挿入接触部が内側に挿入されて接触する断面ロ字状の枠部を有する雌端子とから構成されている。雄端子及び雌端子は、導電性を考慮して表面がメッキされる銅板が用いられる。
【０００４】
雄端子は、他端に電気機器が電気的に接続される機器接続部を有する。雌端子は、他端に電線が接続される電線接続部を有し、枠部に雄端子の挿入接触部を枠部の底部に押し付けるばね部を備えている。雄端子の挿入接触部を雌端子の枠部内に挿入することで、ばね部によって挿入接触部が枠部の底部に押し付けられ、雄端子の挿入接触部と雌端子の枠部とが接触して、雄端子と雌端子との電気的接続が完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７９９８６号公報
【特許文献２】特開２００７−１７９９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の端子接続構造において、雄端子の挿入接触部と雌端子の枠部との間には、隙間があるため、例えば、車両が走行することで発生する振動により、挿入接触部と枠部とが相対的に移動し、微摺動が発生し、その結果、挿入接触部及び枠部の表面のメッキが剥がれて内部の銅が露出してしまう可能性があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、振動に対して、雄端子及び雌端子における端子間の接触部の相対的移動を抑制した端子接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の端子接続構造を提供する。
【０００９】
［１］互いに接触して電気的に接続される雄端子及び雌端子を有し、前記雄端子は、底部及び一対の起立部からなる断面コ字状の第１の電気接触部を備え、前記雌端子は、前記第１の電気接触部の前記底部に電気的に接触する第２の電気接触部と、弾性接触部とを備え、前記雌端子に前記雄端子を挿入すると、前記弾性接触部は、前記第１の電気接触部の前記底部を前記第２の電気接触部に弾性的に押し付けるとともに、前記第１の電気接触部の前記一対の起立部のそれぞれの内面に接触する端子接続構造。
【００１０】
［２］前記弾性接触部は、前記底部の内面に接触する湾曲部と、前記起立部の内面に接触する側部とを有する前記［１］に記載の端子接続構造。
【００１１】
［３］前記雄端子の前記第１の電気接触部は、前記一対の起立部の内面間の距離が先端側に向かうに従い徐々に広くなるように形成された前記［１］又は［２］に記載の端子接続構造。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、振動に対して、雄端子及び雌端子における端子間の接触部の相対的移動を抑制した端子接続構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る端子接続構造の雄端子と雌端子との接続状態を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図３（ａ）は、雄端子の斜視図、図３（ｂ）は、雄端子の先端部の断面図である。
【図４】図４（ａ）は、雌端子の斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図５は、ばね部材の斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、変形例１に係るばね部材の斜視図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すばね部材を図４（ｂ）に示すばね部材の代わりに用いた場合を示す断面図である。
【図７】図７は、変形例２に係る雄端子の平面図である。
【図８】図８は、変形例３に係るばね部材の要部断面図である。
【図９】図９（ａ）は、比較例に係る雄端子の斜視図、図９（ｂ）は、比較例に係る雌端子に図９（ａ）に示す雄端子を接続した状態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例と比較例について、コネクタに働く振動加速度と端子間の摺動量との関係（シミュレーション結果）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１５】
［実施の形態の要約］
本実施の形態の端子接続構造は、互いに接触して電気的に接続される雄端子及び雌端子を有し、前記雄端子は、底部及び一対の起立部からなる断面コ字状の第１の電気接触部を備え、前記雌端子は、前記第１の電気接触部の前記底部に電気的に接触する第２の電気接触部を備えた端子接続構造において、前記雌端子は、前記雌端子に前記雄端子を挿入すると、前記第１の電気接触部の前記底部を前記第２の電気接触部に弾性的に押し付けるとともに、前記第１の電気接触部の前記一対の起立部のそれぞれの内面に接触する弾性接触部を備える。
【００１６】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る端子接続構造の雄端子と雌端子との接続状態を示す斜視図である。図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。図３（ａ）は、雄端子の斜視図、図３（ｂ）は、雄端子の先端部の断面図である。図４（ａ）は、雌端子の斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、端子接続構造１は、互いに接触して電気的に接続される雄端子２及び雌端子３を備える。この端子接続構造１は、例えば１００Ａ以上の大電流用コネクタに用いられる。
【００１８】
雄端子２は、先端側が雌端子３に電気的に接続され、後端側が図示しない電気機器に電気的に接続される。雄端子２が接続される電気機器としては、例えばインバータ、モータ、バッテリ等がある。本実施の形態では、雄端子２の後端側はＨＥＶのインバータに接続される。雌端子３は、先端側が雄端子３に電気的に接続され、後端側が図示しない電線に電気的に接続される。
【００１９】
（雄端子の詳細な構成）
図３に示すように、雄端子２は、雌端子３に挿入されたとき、雌端子３に電気的に接触する挿入接触部２１０を一端に有し、電気機器に電気的に接続される機器接続部２２０を他端に有し、挿入接触部２１０と機器接続部２２０との間に、雄端子２を収容するコネクタのハウジング（図示せず）、より詳しくは、アウターハウジングの内部に収容されるインナーハウジングに係合するストッパ部２３０を有する。挿入接触部２１０、機器接続部２２０及びストッパ部２３０は、一枚の板材から形成されている。ここで、挿入接触部２１０は、第１の電気接触部の一例である。
【００２０】
挿入接触部２１０は、平板状の底部２１１、及び底部２１１に対して略直角に折り曲げられた平板状の一対の起立部２１２ａ、２１２ｂから形成された断面コ字状を有する。また、挿入接触部２１０は、厚さ方向において先細なテーパ状に形成された挿入先端部２１３を有する。挿入先端部２１３をテーパ状に形成することにより、雄端子２を雌端子３に挿入する際の挿入抵抗を小さくすることができる。起立部２１２ａ、２１２ｂの内面間の幅Ｗ１は、ばね部材４の幅Ｗ２（図５参照）に対応した寸法にしている。幅Ｗ１、Ｗ２の詳細については後述する。挿入接触部２１０は、板材の起立部２１２ａ、２１２ｂとなる部分を略直角に折り曲げることで形成することができる。
【００２１】
機器接続部２２０は、平板状を有し、電気機器に電気的に接続すると共に、電気機器にボルトで締結して固定するための機器接続穴２２１が形成されている。
【００２２】
雄端子２の材料として、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、銅、銅合金等を用いることができる。本実施の形態は、雄端子２の材料として、表面がすずメッキされた厚さ２〜３ｍｍ程度の銅板を用いる。
【００２３】
（雌端子の詳細な構成）
図４（ａ）に示すように、雌端子３は、内側に雄端子２が挿入される枠部３１０を一端に有し、電線が電気的に接続される電線接続部３２０を他端に有し、枠部３１０と電線接続部３２０とを連結する連結部３３０を有する。また、雌端子３の枠部３１０内には、雄端子２の挿入接触部２１０を枠部３１０の底部３１１に押し付けるばね部材４が収容されている。ここで、枠部３１０は、第２の電気接触部の一例である。
【００２４】
枠部３１０は、四辺が底部３１１、一対の側部３１２ａ、３１２ｂ、及び天井部３１３から形成された断面矩形状を有する。枠部３１０は、ばね部材４の爪部４１が係止する４つの爪部用穴３１４が天井部３１３と側部３１２ａ、３１２ｂとの角部に形成されている。また、枠部３１０は、図４（ｂ）に示すように、ばね部材押え３１５が内側に折り曲げられて形成されている。ばね部材押え３１５は、天井部３１３にコ字状の切り込み３１３ａを入れて切り込み部３１３ａの内側の部分を折り曲げすることで形成される。また、枠部３１０の底部３１１には、枠部３１０の内側に長手方向に沿って延びる凸部３１６が形成されている。凸部３１６は、雄端子２の挿入接触部２１０の底部２１１の外側の面に電気的に接触する。
【００２５】
ばね部材４は、湾曲部４０が撓んで挿入接触部２１０の底部２１１を所定の力で枠部３１０の底部３１１の凸部３１６に押し付ける機能を有する。また、ばね部材４は、主に湾曲部４０の側面部分が挿入接触部２１０の一対の起立部２１２ａ、２１２ｂのそれぞれの内面に接触する機能を有する。つまり、一対の起立部２１２ａ、２１２ｂの間に、ばね部材４の湾曲部４０が挟持される格好となる。
【００２６】
電線接続部３２０は、長円状に扁平した管状を有する。電線接続部３２０は、電線の端部において露出した芯線を電線接続部３２０の内部空間３２１に挿入し、電線接続部３２０をかしめることで電線の芯線が電線接続部３２０に固定され、電線の芯線と電線接続部３２０とが電気的に接続される。
【００２７】
連結部３３０は、底部３３１及び一対の側部３３２ａ、３３２ｂからなる断面コ字状を有する。連結部３３０の底部３３１の一方は、枠部３１０の底部３１１に接続し、連結部の一対の側部３３２ａ、３３２ｂの一方は、枠部３１０の一対の側部３１２ａ、３１２ｂに接続している。連結部３３０の底部３３１及び一対の側部３３２ａ、３３２ｂの他方は、電線接続部３２０の下側の部分に接続している。
【００２８】
雌端子３は、例えば打ち抜き加工を行った後、折り曲げ加工を行って形成することができる。本実施の形態では、つなぎ目３４０を枠部３１０の天井部３１３、及び電線接続部３２０の上側に設けている。雌端子３の材料として、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、銅、銅合金等を用いることができる。本実施の形態は、雄端子２の材料として、表面がすずメッキされた厚さ２〜３ｍｍ程度の銅板を用いる。
【００２９】
（ばね部材）
図５は、ばね部材の斜視図である。ばね部材４は、緩やかに湾曲して形成された湾曲部４０と、雌端子３の爪部用穴３１４に係止する４つのＬ字状の爪部４１と、湾曲部４０と爪部４１とを連結する連結部４２とを備える。
【００３０】
ばね部材４の湾曲部４０の幅Ｗ２は、雄端子２の挿入接触部２１０の起立部２１２ａ、２１２ｂ間の内面間の幅Ｗ１と同じ幅、例えば、６ｍｍに形成されている。
【００３１】
ばね部材４の材料として、例えば、ステンレス鋼、リン青銅、ベリリュウム銅等の金属材料、ゴム等の非金属材料を用いることができる。ばね部材４の厚さｔ１は、雄端子２及び雌端子３の厚さｔ２よりも薄く、例えば０．５〜２ｍｍ（１／５≦ｔ１／ｔ２≦１／２）が好ましく、厚さ０．５〜１ｍｍ（１／５≦ｔ１／ｔ２≦１／３）がより好ましい。
【００３２】
（雄端子及び雌端子の接続動作）
雄端子２の挿入接触部２１０を雌端子３の枠部３１０の内側に挿入すると、挿入接触部２１０は、ばね部材４の湾曲部４０に案内されて湾曲部４０と枠部３１０の底部３１１との間に導かれる。ばね部材４の湾曲部４０は、雄端子２の挿入によって撓んで挿入接触部２１０の底部２１１を所定の力で枠部３１０の凸部３１６に押し付ける。また、ばね部材４は、湾曲部４０の側面部分が挿入接触部２１０の一対の起立部２１２ａ、２１２ｂのそれぞれの内面に接触する。これにより、雄端子２と雌端子３とが電気的に接続される。
【００３３】
（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、ばね部材４が所定の力で挿入接触部２１０を枠部３１０の凸部３１６に押し付けるとともに、ばね部材４と雄端子２の挿入接触部２１０とが幅方向において隙間無く接触することができるので、振動に対して雄端子２の挿入接触部２１０と雌端子３の枠部３１０との相対的移動を抑制することができ、挿入接触部２１０及び枠部３１０の表面のメッキの磨耗による電気抵抗の上昇を抑えることができる。
【００３４】
［変形例１］
図６（ａ）は、変形例１に係るばね部材の斜視図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すばね部材を図４（ｂ）に示すばね部材の代わりに用いた場合を示す断面図である。このばね部材１４は、湾曲部４０の側面に側部４３、４４（図６（ｂ）では側部４３のみを示す。）を設けたものである。側部４３、４４の外側の面間の幅Ｗ２が挿入接触部２１０の側部２１２ａ、２１２ｂの内側の面間の幅Ｗ１に対応している。これにより、側部４３、４４の外側の面が挿入接触部２１０の側部２１２ａ、２１２ｂの内側の面と接触することで、接触面積が増大し、振動を受けても雄端子２と雌端子３の相対的移動をより一層抑制することができる。
【００３５】
［変形例２］
図７は、変形例２に係る雄端子の平面図である。雄端子２の挿入接触部２１０の先端側の内寸法を先端に向かうに従い徐々に広くしたものである。これにより、雄端子２を雌端子３に挿入するときの挿入抵抗を小さくすることができる。
【００３６】
［変形例３］
図８は、変形例３に係るばね部材の要部を示す断面図である。このばね部材２４は、図６に示すばね部材の側部４３、４４（図８では側部４３のみを示す。）を外側に広げたものである。側部４３、４４が有する弾性力によって側部４３、４４の外側の面と挿入接触部２１０の起立部２１２ａ、２１２ｂの内側の面との面圧が増大し、振動を受けても雄端子２と雌端子３の相対的移動をより一層抑制することができる。
【実施例１】
【００３７】
図９（ａ）は、比較例に係る雄端子の斜視図、図９（ｂ）は、比較例に係る雌端子に図９（ａ）に示す雄端子を接続した状態を示す断面図である。図１０は、本発明の実施例と比較例について、コネクタに働く振動加速度と端子間の摺動量との関係（シミュレーション結果）を示すグラフである。
【００３８】
比較例の雄端子１２は、図９（ａ）に示すように、挿入端子部１２０を幅Ｗ３の板状にしたものである。比較例の雌端子１３は、図４と同様の形状を有し、図９（ｂ）に示すように、枠部３１０の側部３１２ａ、３１２ｂの内面間の幅Ｗ４を有する。挿入端子部１２０の幅Ｗ３を１１．２５ｍｍとし、雌端子１３の枠部３１０の幅Ｗ４も１１．２５ｍｍとした。
【００３９】
実施例は、図１〜図５に示す実施の形態に対応するものである。挿入接触部２１０の起立部２１２ａ、２１２ｂの内面間の幅Ｗ１を６ｍｍ、厚さを１．２ｍｍとした。ばね部材４の湾曲部４０の幅Ｗ２を６ｍｍ、ばね部材４の厚さを０．５１５ｍｍとした。
【００４０】
振動加速度が５〜１５Ｇにおいて、実施例の雄端子と雌端子との摺動量は、比較例のそれの１／２以下が好ましく、１／３以下がより好ましい。図１０によれば、振動加速度が５〜１５Ｇにおいて、実施例は比較例の１／３．３以下に小さくなったことが分かる。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施の形態、上記変形例及び上記実施例に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、ばね部材を雌端子の枠部とは別体に形成したが、雌端子の枠部の一部を折り曲げて形成してもよい。また、上記実施の形態では、雄端子の挿入接触部の底部と起立部の厚さを同一としたが、起立部の厚さを底部の厚さよりも薄くしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…端子接続構造、２…雄端子、３…雌端子、４…ばね部材、１２…雄端子、１３…雌端子、１４、２４…ばね部材、４０…湾曲部、４１…爪部、４２…連結部、４３、４４…側部、１２０…挿入接触部、２１０…挿入接触部、２１１…底部、２１２ａ、２１２ｂ…起立部、２１３…挿入先端部、２２０…機器接続部、２２１…機器接続穴、２３０…ストッパ部、３１０…枠部、３１１…底部、３１２ａ、３１２ｂ…側部、３１３…天井部、３１３ａ…切り込み、３１４…爪部用穴、３１５…ばね部材押さえ、３１６…凸部、３２０…電線接続部、３２１…内部空間、３３０…連結部、３３１…底部、３３２ａ、３３２ｂ…側部、３４０…つなぎ目
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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