JP5252231B2

JP5252231B2 - 雌端子

Info

Publication number: JP5252231B2
Application number: JP2009274489A
Authority: JP
Inventors: 潤一椋野
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP2011119100A

Description

本発明は、雌端子に関する。

例えば、大電流回路のワイヤハーネスの接続に用いられる雌端子として、特許文献１に記載されたものが知られている。この雌端子は、相手の雄端子のタブが挿入される角筒状の接続部を備え、この接続部の例えば底面上に、略山形に曲げ形成された板ばねを備えて別体として形成されたばね部材が装着された構造となっている。そして、雌雄の端子金具を接続するべく雄端子のタブが接続部内に挿入されると、タブは板ばねを弾性変位させつつ押し込まれ、所定位置まで挿入されると、板ばねの復元弾力を受けてタブが接続部の天井面に押圧され、雌雄の端子金具間が電気的に接続されるようになっている。

特開２００６−１２７４１号公報

上記従来技術では、タブを接続部の天井面に弾性接触させるべくばね部材として板ばねを用いていたのであるが、この板ばねは、ばね特性すなわち荷重−変位（撓み）特性が、図１５の特性線ｉに示すように線形特性となる。
一方、従来技術におけるばね部材（板ばね）は、接続部とは別体に形成されて後から組み付けられるのであるから、組み付けの誤差等により板ばねの頂部と接続部の天井面との間の空間、すなわちタブの挿入空間の高さ寸法にばらつきが出やすい。また、雄端子のタブが板材を２枚重ねて形成されている場合等には、タブの厚さもばらつく可能性がある。

そうすると、タブが挿入空間に挿入された場合の板ばねの変位（撓み）にばらつきができ、接触荷重及び挿入力が敏感に変化することになる。上記した図１５の特性線ｉを参照すると、仮に最適の接触形態として、タブの挿入に伴う板ばねの変位がｘ(mm)で、そのときの接触荷重がＸ(Ｎ)となるように設定されている場合において、板ばねの変位にばらつきができ、例えば変位が少なくて、極端にはｘ1程度に留まると、接触荷重がＸ1程度に小さくなり、このことはタブの挿入時の抵抗は小さくなるものの、電気的信頼性が低くなる。逆に、変位が大きくて、ｘ2程度になると、接触荷重がＸ2程度と大きくなり、電気的信頼性は高くなるものの、タブの挿入時の抵抗が大きくなって作業性が悪くなり、また板ばねに対して無理な荷重が掛かることになるため、板ばねにへたり（劣化）が生じやすいという問題があった。

さらにこの種の雌端子では、相手の雄端子のタブが捻回されて接続部内に挿入された場合には内部のばね部材が過度に撓んで塑性変形し、適正な接触圧が得られなくなるおそれもあるため、その防止対策も併せて希求されるところである。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、相手の雄端子と接続される場合において、良好な接続作業性を得た上で高い電気的信頼性を得ることができる雌端子を提供するところにある。

本発明の雌端子は、相手の雄端子のタブが挿入される角筒状の接続部と、この接続部の一内面に装着されたばね部材であって、上面が膨出した円形の周縁を有する形状をなし、前記タブの挿入に伴い弾性変位し挿入完了後は復元弾力により前記タブを前記接続部の反対側の内面に接触させるように機能し、かつ荷重−変位特性に関して変位範囲の途中においてばね定数が０に近くなる領域を持った非線形特性を有するものと、前記接続部における前記一内面に設けられ、挿入された前記タブが捻回された場合に同タブに当接して捻回量を規制する突部と、が具備されたところに特徴を有する。

上記構成によれば、相手の雄端子のタブが接続部内に挿入される際、ばね部材の変位が変わっても荷重変化がほとんどない領域を得ることができる。そのため、ばね部材の変位のばらつきによらず、適正な接触圧が得られて高い電気的信頼性を得ることができ、併せて適度の挿入抵抗を受けることとなって良好な接続作業性を得ることができる。また、タブが捻回して挿入された場合に突部に当たることで捻回量が規制され、その結果ばね部材が過度に撓み変位して塑性変形することが防止され、適正な接触圧を得ることができる。

また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記接続部の前記一内面には方形状をなす前記ばね部材の装着面が設けられ、同装着面の隅部であって前記ばね部材の周縁の側方に前記突部が設けられている。捻回規制用の突部がデッドスペースに設けられているから、接続部自体の大型化を招くことなく対応できる。

（２）前記装着面の四隅に前記突部が設けられている。タブが先上がりまたは先下がりに振れる縦捻回と、軸線回りに回動する横捻回とのすべての捻回動作に対応してその捻回量を規制することができる。

（３）前記ばね部材の周縁には一対の位置決め突部が１８０度間隔を開けて形成されているとともに、前記接続部における前記ばね部材の前記装着面と隣り合って互いに対向する両内面には、前記位置決め突部が嵌る位置決め凹部が形成されている。接続部を組み立てる途中で、ばね部材の両位置決め突部が、接続部の対応する内面の位置決め凹部に嵌められることで、接続部の装着面上における皿ばねの位置決めができる。

本発明の雌端子によれば、相手の雄端子と接続される場合において、良好な接続作業性を得た上で高い電気的信頼性を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る雌端子の展開図皿ばねの平面図同断面図皿ばねを内蔵した雌端子の平面図同一部切欠平面図同底面図同正面図雌雄の端子金具の接続前の状態を示す断面図その接続状態の部分断面図同端面図皿ばねの荷重−変位特性を示すグラフ実施形態２に係る皿ばねの断面図実施形態３に係るばね部材の断面図実施形態４に係る皿ばねを内蔵した雌端子の一部切欠平面図従来のばね部材の荷重−変位特性を示すグラフ

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。
先に相手の雄端子１０を説明すると、雄端子１０は、図８に示すように、銅合金等の導電性に優れた比較的厚肉の金属板をプレス加工することによって形成され、電線Ｗの芯線Ｗａの端末にかしめ圧着されるバレル部１１の前方に、連結部１２を介してタブ１３が形成された形状である。タブ１３の先端は、ガイド用に先細りの形状となっている。

雌端子２０は、同じく銅合金等の導電性に優れた比較的厚肉の金属板をプレス加工することによって形成されており、電線Ｗの芯線Ｗａの端末にかしめ圧着されるバレル部２１の前方に、連結部２２を介して雄端子１０のタブ１３と接続される接続部２５が形成された形状である。
接続部２５は、図１の展開図に示すように、横長の方形状をなす板部２４が、折曲線ｓ，ｔでそれぞれ直角曲げされることにより、底面部２６の左右両側縁に側面部２７が立ち上がり形成され、さらに各側面部２７の上縁から天面部２８が互いに突き合うように突出形成されることにより、全体として前後方向に開口したやや扁平な角筒状に形成されている。より具体的には、接続部２５内の空間の横幅寸法は、雄端子１０のタブ１３の横幅よりも少し大きく、また高さ寸法は、タブ１３の厚さの１．２〜１．３倍程度である。なお、両天面部２８の突き合わせ端縁の間には、所定の隙間２９が開けられている。

接続部２５の底面部２６における中央部には方形のランス孔３１が形成されており、当該雌端子２０がハウジング（図示せず）の対応するキャビティ内に挿入された場合に、同キャビティ内に設けられた樹脂ランスがランス孔３１に嵌って弾性的に係止することにより、当該雌端子２０が抜け止めされるようになっている。
一方、各天面部２８の内面には、前後方向を向いた突条からなる接点部３３が、叩き出しにより形成されている。接点部３３の前端部には、ガイド用にテーパ部３３Ａが形成されている。

上記した接続部２５の底面部２６上には、当該接続部２５に挿入されたタブ１３を、上記した接点部３３に向けて弾性的に押圧するべくばね部材である皿ばね４０が装着されている。
皿ばね４０は、ステンレス鋼板、銅合金板等の比較的薄肉の金属板をプレス加工することにより、中央部に円形孔４１が開口された円錐斜面状に形成されている。より詳細には、斜面の傾斜角度が６度程度で、かつ内周縁４２の直径が外周縁４３の直径の１／４程度の比較的低い自由高さを有しており、この実施形態では、外周縁４３の直径が接続部２５内の空間の横幅よりも少し大きく、かつ接続部２５の底面部２６から接点部３３までの高さの４０％程度の自由高さを有している。

皿ばね４０の外周縁４３における１８０度の角度間隔を開けた位置には、一対の位置決め突片４５が水平姿勢で互いに反対方向を向いて突出形成されている。一方、接続部２５の左右の側面部２７には、奥行の中央部でかつ下縁の位置に、上記した位置決め突片４５が嵌合される位置決め孔３５が貫通形成されている。この位置決め孔３５は、その高さ並びに間口が、位置決め突片４５の厚さ並びに横幅よりも大きく形成され、特に間口については、内面側に向けて次第に大きくなるように形成されている。これは、皿ばね４０における位置決め突片４５が突設された部分の外周縁４３を、自然状態さらには後記するように弾縮されて拡径した場合も含めてこれを逃がすためである。

言い換えると、接続部２５の底面部２６上には、横幅が、同底面部２６の横幅に等しく、すなわち皿ばね４０の自然状態の外周縁４３の直径より少し小さい寸法で、また奥行が、皿ばね４０の自然状態の外周縁４３の直径よりも少し大きい寸法の長方形をなす皿ばね４０の装着面３７が設けられている。
そして、その装着面３７の四隅の位置で、かつ自然状態の皿ばね４０の外周縁４３から若干の隙間を持って離間した位置に、突部３８が裏面からの叩き出しによって形成されている。上記の隙間は、皿ばね４０が正規に扁平に弾縮された場合に、その外周縁４３が突部３８と干渉しない程度の寸法である。突部３８は、例えば球形の一部をなすような形状であって、その高さは、同じく皿ばね４０が正規に扁平に弾縮された場合における高さよりも少し低い程度である。

皿ばね４０を装着する場合は、図１に示すように、雌端子２０を製造する途中の接続部２５が組み立てられる前の工程において、底面部２６に設定された装着面３７の中心に、外周縁４３を下に向け、かつ両位置決め突片４５を位置決め孔３５に合わせた姿勢で載せられる。続いて既述したように、板部２４が曲げられて接続部２５が形成されると、皿ばね４０は、その外周縁４３が装着面３７上に当てられ、また左右の位置決め突片４５が側面部２７の位置決め孔３５に嵌ってずれ止めされた状態で、接続部２５内に装着される。これに伴い、自由状態の皿ばね４０の内周縁４２（頂面）と接点部３３との間に、タブ１３の挿入空間Ｓが構成され、この挿入空間Ｓの高さ寸法が、タブ１３の厚さよりも所定だけ小さくなるように設定されている。

続いて、本実施形態の作動を説明する。
雌雄の端子金具２０，１０が接続される際には、図８に示すように、雄端子１０のタブ１３が対応する雌端子２０の接続部２５内に前方から挿入される。挿入されたタブ１３は、接点部３３の前端のテーパ部３３Ａあるいは皿ばね４０の前側の斜面で案内されて、皿ばね４０の頂面と接点部３３の間の挿入空間Ｓへと導かれ、途中から皿ばね４０を扁平に弾縮しつつ押し込まれる。図９に示すように、タブ１３が所定位置まで挿入されると、扁平に弾縮された皿ばね４０の復元弾力によって、タブ１３が接続部２５の両天面部２８に形成された接点部３３に押し付けられ、雌雄の端子金具２０，１０間が電気的に接続されることになる。

上記のようにタブ１３を接点部３３に向けて弾性的に押圧するべくばね部材に皿ばね４０を用いた場合は、タブ１３の挿入に伴う皿ばね４０のばね特性すなわち荷重−変位（撓み）特性は、図１１の特性線Ｉに示すように、変位範囲の途中においてばね定数が０に近くなる領域ａを持った非線形特性を示す。
したがって、最適の接触荷重Ａ(Ｎ)を得るために皿ばね４０の変位を設定するに際し、上記したばね定数が０に近い範囲の中間位置であるａ0(mm）に設定しておけば、皿ばね４０の変位が、上記したばね定数が０に近い範囲ａ内、すなわち変位がａ1(mm）〜ａ2(mm）の領域内でばらつく限りは、ほぼ最適の接触荷重Ａ(Ｎ)を得ることができる。
そのため、製造誤差等に起因して、雄端子１０のタブ１３を雌端子２０の接続部２５に挿入した場合の皿ばね４０の変位にばらつきが出た場合でも、適正な接触圧が得られて高い電気的信頼性を得ることができ、併せて適度の挿入抵抗を受けることとなって良好な接続作業性を得ることができる。

ここで、雄端子１０のタブ１３が、雌端子２０の接続部２５内に挿入される際、図９に示すように、タブ１３が先下がりの姿勢（符号１３ａ）あるいは先上がりの姿勢（符号１３ｂ）で挿入される場合がある。先下がりに振れた場合は、タブ１３ａの先端側が奥側の左右の突部３８に当たり、一方、先上がりに振れた場合は、タブ１３ｂの先端から基端側に寄った位置が手前側の左右の突部３８に当たることで、それ以上の振れ（縦捻回）が規制され、結果、皿ばね４０が過度に撓み変形することが防止される。

また、図１０に示すように、タブ１３が軸線を中心として正面から見た時計回り方向に回動した姿勢（符号１３ｃ）、あるいは反時計回り方向に回動した姿勢（符号１３ｄ）で挿入されると、タブ１３ｃの右側縁が正面から見た右側の前後の突部３８に当たり、あるいはタブ１３ｄの左側縁が左側の前後の突部３８に当たることで、それ以上の回動（横捻回）が規制され、同様に皿ばね４０が過度に撓み変形することが防止される。

このように、装着面３７の四隅に突部３８を配設したことにより、タブ１３が先上がりまたは先下がりに振れる縦捻回と、軸線回りに回動する横捻回とのすべての捻回動作に対応してその捻回量を規制することができる。そのため、皿ばね４０が過度に撓み変位して塑性変形することが防止され、もって適正な接触圧を得ることができる。
また装着面３７の四隅は、言わば円形の皿ばね４０を装着するに当たってのデッドスペースとなることから、接続部２５の大型化を招くことなく、対応することができる。

＜実施形態２＞
図１２は実施形態２を示す。実施形態２では、タブ１３を接点部３３に向けて弾性的に押圧するべく皿ばねに変更が加えられている。
実施形態２の皿ばね５０は、上記実施形態１に示した皿ばね４０を２枚、外周縁４３同士を突き合わせて結合してなる直列皿ばね５０となっている。具体的には、２枚の皿ばね４０が、位置決め突片４５を整合させた状態で外周縁４３同士が重ねられ、適宜の角度間隔を開けた複数箇所でスポット溶接することによって結合されている。

実施形態１の皿ばね４０に代わって、直列皿ばね５０を用いた場合における、タブ１３の挿入に伴う直列皿ばね５０のばね特性すなわち荷重−変位特性も、図１１の特性線IIに示すように非線形特性を示す。直列皿ばね５０は、単一の皿ばね４０と比べて変位が大きく取れる利点があり、その結果、直列皿ばね５０の荷重−変位特性は、実施形態１の皿ばね４０の同特性と比べると、ばね定数が全体として小さくなることに加え、ばね定数が０に近くなる領域ｂが広くなった非線形特性となる。
したがって、最適の接触荷重Ａ(Ｎ)を得るために直列皿ばね５０の変位を設定するに際し、上記したばね定数が０に近い範囲の中間位置であるｂ0(mm）に設定しておけば、より広範囲にわたる変位のばらつきを吸収して、最適の接触荷重Ａ(Ｎ)を得ることができる。

また、直列皿ばね５０の装着面３７の四隅に同様に突部３８を形成することによって、タブ１３の縦捻回と横捻回とのすべての捻回動作に対応してその捻回量を規制し、直列皿ばね５０が過度に撓み変位することを防止できる。

＜実施形態３＞
荷重−変位特性に関し、変位範囲の途中においてばね定数が０に近くなる領域を持った非線形特性を有するばね部材としては、皿ばねの他に、図１３に示すように、球面の一部をなすように膨出形成されたドーム型ばね６０が挙げられる。
このようなドーム型ばね６０を使用した場合でも、その装着面の四隅に同様に突部３８を形成することによって、タブ１３の縦捻回と横捻回とのすべての捻回動作に対応してその捻回量を規制し、ドーム型ばね６０が過度に撓み変位することを防止できる。

＜実施形態４＞
図１４は、本発明の実施形態４を示す。この実施形態４の雌端子２０Ａでは、実施形態１に示した雌端子２０と比べて、接続部２５Ａの長さが若干大きく形成されていて、同接続部２５Ａの底面部２６Ａには、実施形態１と同じ大きさの皿ばね４０が装着される位置の前後両側に、ほぼ全幅に亘る突条３９がそれぞれ叩き出しにより形成されている。

実施形態４の雌端子２０Ａにおいて、雄端子１０のタブ１３が接続部２５Ａ内に挿入される際、タブ１３が先下がりの姿勢、あるいは先上がりの姿勢に振れて挿入された場合は、タブ１３の先端側が奥側の突条３９に当たり、あるいはタブ１３の先端から基端側に寄った位置が手前側の突条３９に当たることで、それ以上の振れ（縦捻回）が規制され、結果、皿ばね４０が過度に撓み変形することが防止される。

また、タブ１３が軸線を中心として時計回り方向または反時計回り方向に回動した姿勢で挿入されると、タブ１３の右側縁が前後の突条３９の右端部に当たり、あるいはタブ１３の左側縁が前後の突条３９の左端部に当たることで、それ以上の回動（横捻回）が規制され、同様に皿ばね４０が過度に撓み変形することが防止される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施形態１では、皿ばねの装着面の四隅に突部を設けた場合を例示したが、相手の雄端子におけるタブの挿入方向の条件等によって、タブの捻回方向が限定されている場合には、突部について、前後いずれか一方の左右２箇所に設けたり、左右いずれか一方の前後２箇所に設けるといったように、配設箇所を制限するようにしてもよい。
（２）突部の形状については、実施形態１に例示した球形の一部をなす形状に限らず、角錐形、角錐台等、任意の形状に形成してもよい。

（３）皿ばねに対してより大きな接触荷重を望むような場合には、複数枚の皿ばねを同じ向きで重ねた並列皿ばねを適用してもよい。
（４）上記実施形態で示した荷重−変位特性に関する非線形特性はあくまでも一例であって、皿ばねの素材、形状等を適宜に変更することによって、用途に応じた非線形特性を得ることができる。

１０…雄端子
１３…タブ
２０，２０Ａ…雌端子
２５，２５Ａ…接続部
２６，２６Ａ…底面部
２７…側面部
２８…天面部
３３…接点部
３５…位置決め孔（位置決め凹部）
３７…装着面
３８…突部
３９…突条（突部）
４０…皿ばね（ばね部材）
４３…外周縁（周縁）
４５…位置決め突片（位置決め突部）
５０…直列皿ばね（ばね部材）
６０…ドーム型ばね（ばね部材）

Claims

相手の雄端子のタブが挿入される角筒状の接続部と、
この接続部の一内面に装着されたばね部材であって、上面が膨出した円形の周縁を有する形状をなし、前記タブの挿入に伴い弾性変位し挿入完了後は復元弾力により前記タブを前記接続部の反対側の内面に接触させるように機能し、かつ荷重−変位特性に関して変位範囲の途中においてばね定数が０に近くなる領域を持った非線形特性を有するものと、
前記接続部における前記一内面に設けられ、挿入された前記タブが捻回された場合に同タブに当接して捻回量を規制する突部と、
が具備されたことを特徴とする雌端子。
前記接続部の前記一内面には方形状をなす前記ばね部材の装着面が設けられ、同装着面の隅部であって前記ばね部材の周縁の側方に前記突部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の雌端子。
前記装着面の四隅に前記突部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の雌端子。
前記ばね部材の周縁には一対の位置決め突部が１８０度間隔を開けて形成されているとともに、前記接続部における前記ばね部材の前記装着面と隣り合って互いに対向する両内面には、前記位置決め突部が嵌る位置決め凹部が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の雌端子。