JP2010015871A - コネクタ及びその接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 雄型コネクタと雌型コネクタを相互に円滑に挿入でき、かつ両端子の接触範囲を広くして接触性を向上させること。
【解決手段】 雄型コネクタ１は、雄端子３と、雄端子３を収容する端子収容室５と雄端子３を支持する端子支持部である穴６が設けられた隔壁７とを有する矩形筒状のハウジング９とを備えている。端子収容室５は、雄端子３に接続される雌端子１３のハウジング９が挿入される挿入口８を有しており、隔壁７は、雄端子３の先端を挿入口８に向けて、かつ雄端子３を傾転可能に支持している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コネクタ及びその接続構造に係り、特に、雄端子と雌端子の接続又は雌端子同士を接続するのに用いるコネクタに関する。

一般に、ワイヤハーネス等の電線を電子機器や電気機器に接続する場合、あるいは電線同士を接続する場合、雄型コネクタと雌型コネクタとからなるコネクタを用いて着脱自在に接続することが行なわれる。

例えば、特許文献１に記載のコネクタは、筒型のハウジング内に雄端子を収容して形成した雄型コネクタの筒内に、雌端子を収容した雌型コネクタのハウジングを挿し込んで、雄端子と雌端子を接続するように構成されている。特に、同文献の雄型コネクタは、雄型コネクタの挿入口の位置が、挿入される雌型コネクタの挿入端の位置と寸法精度や誤差により相対的にずれている場合にも、無理なく両者を嵌合させるため、雌型コネクタの挿入端に先細りのテーパ部を設けるとともに、基板上に雄型コネクタを変位可能に弾性的に支持させることが提案されている。これによれば、雄型コネクタの挿入口の位置と雌型コネクタの挿入端の位置とがずれていても、雌型コネクタの挿入力に応じて雄型コネクタの挿入口の位置が雌型コネクタの挿入端に嵌合する位置に追従して変位するから、雌型コネクタを雄型コネクタに円滑に挿入することができる。

特開２００２−９３４９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、雄型コネクタと雌型コネクタが相対的に傾いて挿入された場合については考慮されていない。すなわち、雄型コネクタと雌型コネクタが相対的に傾いた状態で挿入されると、雄端子の延在軸が雌端子の接触面に対して傾いて挿入される。そのため、雄端子が雌端子の接触面に片当たりして、両端子の接触範囲が少なくなり、接触性が悪くなる場合がある。また、挿入を円滑にできない場合がある。

本発明が解決しようとする課題は、雄型コネクタと雌型コネクタを相互に円滑に挿入でき、かつ両端子の接触範囲を広くして接触性を向上させることにある。

上記の課題を解決するため、本発明のコネクタは、第一端子と、第一端子を収容する端子収容室と第一端子を支持する端子支持部とを有する筒型のハウジングとを備え、端子収容室は、第一端子に接続される第二端子のハウジングが挿入される挿入口を有し、端子支持部は、第一端子の先端を挿入口に向けて、かつ第一端子を傾転可能に支持してなることを特徴とする。

このように構成することにより、例えば、第一端子を雄端子とし、第二端子を雌端子とすると、雌端子を収容する雌型コネクタが雄端子を収容する雄型コネクタに対して相対的に傾斜して挿入されても、雄端子が雌型コネクタの端子挿入口に案内されて、雌型コネクタの端子挿入口の軸心にあわせて傾き、雄端子の延在方向と雌型コネクタの端子挿入口の軸心が一致する。これにより、雄端子が雌端子の接触面に片当たりを防止できるから、雄型コネクタと雌型コネクタを相互に円滑に挿入でき、かつ両端子の接触範囲を広くして接触性を向上させることができる。なお、第一端子を雌端子とし、第二端子を雄端子とする場合も同様である。

この場合、第一端子には、端子支持部に対応する位置に球体部を形成し、端子支持部は、第一端子の球体部を球面結合により支持する穴とすることが望ましい。ここで、球面結合とは、第一端子の球体部と、球体部に対応して端子支持部に形成された球面の一部である内面とを接して結合された状態をいう。この球面結合は、端子支持部に形成された穴に第一端子の球体部を圧入することにより形成できる。

また、端子支持部は、第一端子の長手方向の中央部を支持する構成とし、第一端子の両端に第二端子を挿入接続すれば、異なる第二端子同士を接続するためのジョイント型のコネクタとして用いることができる。

本発明によれば、雄型コネクタと雌型コネクタを相互に円滑に挿入でき、かつ両端子の接触範囲を広くして接触性を向上させることができる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、下記の実施の形態では、第一端子を雄端子とし、第二端子を雌端子とする場合について説明するが、本発明はこれに限らず、第一端子を雌端子とし、第二端子を雄端子とする場合にも適用できることは言うまでもない。

（実施形態１）
図１は本発明の一実施形態の雄型コネクタの外観斜視図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。図３は本実施形態の雄型コネクタの組み立て方法を示す説明図である。

それらの図示のように、雄型コネクタ１は、並列に４本配置された雄端子３と、雄端子３を収容する端子収容室５と、雄端子３を支持する端子支持部である穴６が設けられた隔壁７とを有する矩形筒状のハウジング９とを備えている。端子収容室５には、雄型コネクタ１に接続される雌型コネクタのハウジングが挿入される挿入口８が設けられている。隔壁７は、雄端子３の先端を端子収容室５の挿入口８に向けて、かつ雄端子３を傾転可能に支持している。なお、説明の便宜上、図１に示すように、挿入口８の左右方向をＸ軸とし、挿入口８の上下方向をＹ軸とし、挿入口８の軸方向をＺ軸とする。

雄型コネクタ１のハウジング９は、合成樹脂で形成され、ハウジング９の端子収容室５は断面矩形に形成され、端子収容室５の底部に設けられた底壁部１７と底壁部１７の両側に立設された側壁部１８と側壁部１８の上部に設けられた上壁部１９とを有している。隔壁７は、端子収容室５を雄端子３の延在方向に二つの空間に仕切って端子収容室５の中央部に設けられている。この端子収容室５の二つの空間は、相手方の雌型のコネクタがそれぞれ挿入される挿入口８を有するコネクタ挿入部２１、２２となっている。コネクタ挿入部２１には、例えば、電源側の雌型のコネクタを接続し、コネクタ挿入部２２には、電装部品側の雌型コネクタを接続できるようにしている。

図３（ａ）に示すように、雄端子３は、導電性部材（例えば、銅など）で形成され、板状の導電性部材をプレス加工等により棒状に形成されている。雄端子３の中央部には、樹脂製のボール１５がインサート成形により雄端子３と一体に形成されている。ボールはハウジングとの磨耗を防止するため、同じ材質が望ましい。また、隔壁７には、雄端子３のボール１５を圧入する穴６が設けられている。

図３（ｂ）に示すように、隔壁７の穴６に雄端子３のボール１５を圧入して取り付ける。これにより、穴６の内面は雄端子３のボール１５の球状に対応した球面に形成される。これにより、雄端子３がボール１５を支点として傾転可能に保持され、雄端子３の両側の先端部がＸ軸方向及びＹ軸方向に揺動できるようにしている。なお、穴６とボール１５との球面結合は、自由状態における雄端子３の延在方向が挿入口８の軸に平行な状態を保持できる程度の摩擦力を有することが好ましい。

次に、図４、図５を用いて本実施形態の雄型コネクタに挿入接続される雌型コネクタの一例を説明する。図４は雌型コネクタの外観斜視図である。図５（ａ）は図４のＣ−Ｃ矢視断面図、（ｂ）は図４のＤ−Ｄ矢視断面図、（ｃ）は雌端子の斜視図である。図４に示すように、雌型コネクタ１０は、断面矩形のハウジング２５を備えており、ハウジング２５の外面寸法はハウジング９のコネクタ挿入部２１、２２の内面寸法に対応して、挿入可能に形成されている。ハウジング２５には、断面矩形の端子収容室２９が並列に４箇所に設けられ、端子収容室２９には、４本の雌端子１３がそれぞれ挿入して取り付けられている。

雌端子１３は、導電性部材（例えば、銅など）で形成され、板状の導電性部材をプレス加工等により形成されている。雌端子１３は、底部に設けられた底壁部３１と、この底壁部３１の両側に延設された側壁部３３と、この側壁部３３の上部に延設された上壁部３５によって矩形筒状に形成されている。この矩形筒状の雌端子１３の断面形状は端子収容室２９の形状に対応している。雌端子１３には、底壁部３１に連なって曲折して形成された弾性接触片部３７が設けられ、上壁部３５には、端子接触部３９が設けられている。雌端子１３の先端部は、端子接触部３９、側壁部３３及び弾性接触片部３７により囲まれた端子挿入口４０を有しており、端子挿入口４０をＸＹ平面で切断した際の断面積は、雄端子３をＸＹ平面で切断した際の断面積より大きく形成されている。端子挿入口４０には、雄端子３が挿入されるようになっており、雄端子３を、雌端子１３の端子接触部３９及び弾性接触片部３７との間に挿入すると、弾性接触片部３７が弾性変形し、所定の接触圧で雄端子３を押圧するようになっている。また、雌端子１３には、例えば、電源側の電線４１が接続される接続部４３が設けられている。

図６及び図７を用いて本実施形態の雄型コネクタに雌型コネクタを挿入接続する動作について説明する。図６は実施形態の雄型コネクタと雌型コネクタの接続動作を示す説明図である。図７は（ａ）、（ｂ）雌型コネクタが雄型コネクタに傾斜して挿入される際の動作説明図である。図６に示すように、雄型コネクタ１のコネクタ挿入部２１には、電源側の電線が接続された雌型コネクタ１０が接続される。

まず、雌型コネクタ１０を雄型コネクタ１に向けて図１のＺ軸方向に移動させることにより、雌型コネクタ１０のハウジング２５を雄型コネクタ１のハウジング９のコネクタ挿入部２１の内部に挿入して結合する。一方、雄型コネクタ１の雄端子３は、雌型コネクタ１０の雌端子１３がＺ軸方向に移動することにより雌端子１３の端子挿入口４０の内部に挿入され、端子接触部３９及び弾性接触片部３７に当接し、雄端子３と雌端子１３が電気的に接続される。このとき、例えば、図７（ａ）に示すように、雌型コネクタ１０が雄型コネクタ１に対して傾斜して挿入されると、雌端子１３の端子挿入口４０に雄端子３の先端が当接され、雄端子３の先端が端子挿入口４０の内面に案内され、Ｙ軸方向に搖動する。すなわち、穴６とボール１５の球面結合により雄端子３が雌端子１３の傾きにあわせて傾転し、雄端子３の延在方向（Ｚ軸方向）の軸心と雌端子１３の端子挿入口４０の軸心が一致する。そして、雄端子３が雌端子１３の端子接触部３９と弾性接触片部３７との間に挿入接続される。

一方、図７（ｂ）に示すように、雌型コネクタ１０が雄型コネクタ１に対して傾斜して挿入されると、雌端子１３の端子挿入口４０に雄端子３の先端が当接され、雄端子３が端子挿入口４０の内面に案内され、Ｘ軸方向に搖動する。すなわち、穴６とボール１５の球面結合により雄端子３が雌端子１３の傾きにあわせて傾転し、雄端子３の延在方向（Ｚ軸方向）の軸心と雌端子１３の端子挿入口４０の軸心が一致する。そして、雄端子３が雌端子１３の端子接触部３９と弾性接触片部３７との間に挿入接続される。

このように、本実施形態によれば、雄端子３のボール１５が隔壁７の穴６に球面結合により支持されることで、雄端子３を任意の方向に傾けることができる。これにより、雄端子３が雌端子１３に挿入接続される際に、雄型コネクタ１と雌型コネクタ１０を相互に円滑に挿入でき、かつ雄端子３と、雌端子１３との接触範囲を広くして接触性を向上させることができる。また、雄端子３を交換する際には、ボール１５を穴６から抜き出すだけでよいので、雄端子３の交換を容易にできる。

また、自動車のワイヤハーネスの接続においては、振動等により雌型コネクタと雄型コネクタが相対的に搖動する場合がある。しかしながら、本実施形態によれば、雄型コネクタ１と雌型コネクタ１０が勘合された状態で雌型コネクタ１と雄型コネクタ１０が相対的に搖動しても、雄端子３が雌型コネクタ１の端子接触部３９、側壁部３３及び弾性接触片部３７に案内されて、雌型コネクタ１０の搖動に追従して傾くことができる。これにより、雌端子１３と雄端子３が摺動して接点が摩耗したり、端子同士の導通が不安定となるのを抑制することができる。

本実施形態においては、雄端子３とボール１５をインサート成形により一体で形成しているが、あらかじめ雄端子３の形状に対応した穴をボール１５に設けておき、この穴に雄端子３を圧入して固定してもよい。つまり、雄端子３とボール１５を別体で形成してもよい。また、ボール１５は樹脂で形成されているが、穴６と球面結合して雄端子３を保持できるものであれば本実施形態に限らず、例えば、雄端子３と同じ材料で形成してもよい。

また、雄端子３は、断面矩形の棒状に形成されているが、雄端子であれば本実施形態に限らず、例えば、断面円形の棒状に形成することができる。また、雄端子３の両端部には、先細り状に形成されたテーパ部を設けることが好ましい。

本実施形態においては、２つの雌型のコネクタを中継するための雄端子３を備えたジョイント型の雄型コネクタ１について説明したが、本実施形態に限るものではなく、例えば、雄端子３の一端に雌端子を接続する接続部を設け、他端に電線の接続部を設けてもよい。この場合、雄端子３に電線の外力がかからない配線構造にする必要がある。

また、雄型コネクタ１は雄端子３を４本備えているが、１本又は複数本の雄端子３を備えた構成とすることができる。また、本実施形態の４本の雄端子３は並列に１段で配置されているが、複数段の配置とすることができ、例えば、２本の雄端子３を並列に配置し、かつ２段としてもよい。

本実施形態においては、隔壁７の穴６とボール１５との球面結合により雄端子３を傾転可能に支持しているが、雄端子３を傾転可能に支持できる構造であれば本実施形態に限らない。例えば、隔壁７の穴６にゴムなどの弾性部材、あるいはベローズのような弾性部材を介して雄端子３を支持し、弾性部材の弾性により雄端子３を傾転可能に支持することができる。
（実施形態２）
図８は本発明の他の実施形態の雄型コネクタ及び雄型コネクタに挿入接続される雌型コネクタの外観斜視図である。図９は本実施形態の雄型コネクタの組み立て方法を示す説明図であり、（ａ）は雄型コネクタの分解斜視図、（ｂ）は雄端コネクタの要部を示す拡大斜視図、（ｃ）は端子とばねの接続構造を示す図である。本実施形態の雄型コネクタは、２つの雌型コネクタを接続するためのジョイント型のコネクタとして用いられる。なお、説明の便宜上、図８に示すように、後述する溝６２の左右方向をＸ軸とし、溝６２の上下方向をＹ軸とし、溝６２の軸方向をＺ軸とする。

図８及び９に示すように、雄型コネクタ５０は、並列に２本配置された雄端子５３と、雄端子５３の中央部を支持する端子支持部であるばね５５、５６と、ばね５５、５６の端部が挿入される環状の穴５７が設けられた箱型の上ハウジング５９及び下ハウジング６１を備えている。

図９（ａ）に示すように、上ハウジング５９及び下ハウジング６１には、２本の溝６２がそれぞれ設けられている。溝６２は、後述する上ハウジング５９と下ハウジング６１が嵌合された際に、雄端子５３の中央部が収容される矩形断面の穴が形成されるようになっている。上ハウジング５９のＸ軸方向の両側面には、係止フック６４がそれぞれ設けられている。下ハウジング６１のＸ軸方向の両側面には、上ハウジング５９の係止フック６４が挿入される穴６５と係止フック６４の突起に係止される係止穴６６とを有する係止部６８が設けられている。

図９（ｂ）に示すように、雄端子５３は導電性部材（例えば、銅など）で形成され、板状の導電性部材をプレス加工等により棒状に形成されている。雄端子５３には、リベット７１が挿入されて取り付けられる穴６９が設けられている。リベット７１は雄端子５３に係止される頭部７１ａと、頭部７１ａと一体で形成され穴６９に挿入される胴部７１ｂと、胴部７１ｂに圧入されるリング７１ｃとを有している。すなわち、リベット７１の胴部７１ｂを雄端子５３の穴６９に挿入し、胴部７１ｂをリング７１ｃに圧入して固定することにより、リベット７１を雄端子５３に取り付けるようにしている。

図９（ｃ）に示すように、ばね５５、５６の一端部にはリベット７１が挿入され、雄端子５３とばね５５、５６の一端部は、周方向の４箇所が溶接などにより接合されている。このとき、リベット７１は、ばね５５、５６を雄端子５３に溶接する際の位置決めを行っている。

このようにして構成された雄型コネクタ５０を組み立てる際には、上ハウジング５９と下ハウジング６１の穴５７に、ばね５５、５６の溶接されていない側の端部を挿入し、上ハウジング５９の係止フック６４を下ハウジング６１の係止部６８に係止して上ハウジング５９と下ハウジング６１とを嵌合する。これにより、雄端子５３は、溝６２と平行に上ハウジング５９及び下ハウジング６１に支持され、かつ傾転可能に支持されるようになっている。

次に、図８に、本実施形態の雄型コネクタに挿入接続される雌型コネクタの一例を示す。雌型コネクタ７５は、断面矩形のハウジング７７を備えている。ハウジング７７は、雄型コネクタ５０の雄端子５３の一端が挿入接続される２本の雌端子１３が収容される端子収容室７９を有している。その他の構成は実施形態１の雌型コネクタ１０（図４、５）と同じであるから説明を省略する。

次に、本実施形態の雄型コネクタに雌型コネクタを挿入接続する動作について説明する。まず、雌型コネクタ７５を雄型コネクタ５０に向けて図１のＺ軸方向に移動させる。雄型コネクタ５０の雄端子５３は、雌型コネクタ７５の雌端子１３がＺ軸方向に移動することにより雌端子１３の端子挿入口４０の内部に挿入され、端子接触部３９及び弾性接触片部３７に当接し、雄端子５３と雌端子１３が電気的に接続される。このとき、雌型コネクタ７５が雄型コネクタ５０に対して傾斜して挿入されると、雌端子１３の端子挿入口４０に雄端子５３の先端が当接され、雄端子３の先端が端子挿入口４０の内面に案内され、搖動する。すなわち、雄端子５３が雌端子１３の傾きにあわせて傾転し、雄端子５３の延在方向（Ｚ軸方向）の軸心と雌端子１３の端子挿入口４０の軸心が一致する。そして、雄端子５３が雌端子１３の端子接触部３９と弾性接触片部３７との間に挿入接続される。

このように、本実施形態によれば、雄端子５３がばね５５、５６に傾転可能により支持されることで、雄端子５３を任意の方向に傾けることができる。これにより、雄端子５３が雌端子１３に挿入接続される際に、雄型コネクタ５０と雌型コネクタ７５を相互に円滑に挿入でき、かつ雄端子５３と、雌端子１３との接触範囲を広くして接触性を向上させることができる。

本実施形態においては、雄端子５３に溶接固定されるばね５５、５６の位置決めを行うためにリベット７１を用いているが、本実施形態に限らす、ばね５５、５６の位置決めが容易であればリベット７１を用いなくてもよい。あるいは、リベット７１に代えてボルト、ナットを用いてもよい。

本発明の一実施形態の雄型コネクタの外観斜視図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。 本実施形態の雄型コネクタの組み立て方法を示す説明図である。 本実施形態の雄型コネクタに挿入接続される雌型コネクタの外観斜視図である。 （ａ）は図４のＣ−Ｃ矢視断面図、（ｂ）は図４のＤ−Ｄ矢視断面図、（ｃ）は雌端子の斜視図である。 本実施形態の雄型コネクタと雌型コネクタの接続動作を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は雌型コネクタが雄型コネクタに傾斜して挿入される際の動作説明図である。 本発明の他の実施形態の雄型コネクタ及び雄型コネクタに挿入接続される雌型コネクタの外観斜視図である。 本実施形態の雄型コネクタの組み立て方法を示す説明図であり、（ａ）は雄型コネクタの分解斜視図、（ｂ）は雄端コネクタの要部を示す拡大斜視図、（ｃ）は端子とばねの接続構造を示す図である。

符号の説明

１ 雄型コネクタ
３ 雄端子
５、２９ 端子収容室
６ 穴
７ 隔壁
８ 挿入口
９、２５ ハウジング
１０ 雌型コネクタ
１３ 雌端子
１５ ボール
２１、２２ コネクタ挿入部
４０ 端子挿入口

Claims (2)

1. 第一端子と、該第一端子を収容する端子収容室と該第一端子を支持する端子支持部とを有する筒型のハウジングとを備え、前記端子収容室は、前記第一端子に接続される第二端子のハウジングが挿入される挿入口を有し、前記端子支持部は、前記第一端子の先端を前記挿入口に向けて、かつ第一端子を傾転可能に支持してなるコネクタ。
2. 請求項１に記載のコネクタにおいて、
   前記第一端子は、前記端子支持部に対応する位置に球体部が形成され、前記端子支持部は、前記第一端子の球体部を球面結合により支持する穴であることを特徴とするコネクタ。

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