ソケット端子

【課題】長さ方向の小型化を実現した上で、必要な接触圧を安定して得ることができるソケット端子を提供する。
【解決手段】電線接続部22を後部に備えた環形の端子本体21から複数の弾性接触片25が片持ち状に延出形成されることにより、相手のピン端子10が挿入されるスリーブ23が形成され、かつ、各弾性接触片25は捻られて螺旋状に形成されている。スリーブ23が先細りに絞られ、その絞られた部分における各弾性接触片25の内面が接点部28とされている。各弾性接触片25における接点部28の位置よりも先の部分が外方に屈曲されていることで、スリーブ23の先端に先開きのテーパ状をなすガイド部27が形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ピン端子と嵌合接続されるソケット端子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来この種のソケット端子の一例として、下記特許文献1に記載されたものが知られている。このものは、電線の端末と接続される電線接続部を後部に備えた環形の端子本体から、3本の弾性接触片が周方向に所定間隔を開けて片持ち状に突出形成されることでスリーブが形成された構造であって、相手の丸ピンからなるピン端子が、各弾性接触片を拡げつつスリーブ内に挿入されて接触荷重を受けることで、両端子間の電気的接続が取られるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−116644号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような構造のソケット端子では、接触荷重は弾性接触片の曲げ応力に依るところであって、図11の荷重−変位(撓み)特性のグラフに示すように、ばね定数は線形となり、大きな接触荷重を得るためには、特性線Xのように大きなばね定数に設定する必要がある。しかるに、このように弾性接触片のばね定数が大きいものにあっては、同図に示すように、変位の公差範囲tにおける荷重のばらつきxが大きく、製造誤差によって必要な接触圧が得られなくなるおそれがある。
【0005】
一方、弾性接触片を、特性線Yに示すように、ばね定数の小さいものに形成すると、同じ公差範囲tでも荷重のばらつきyを小さく抑えることができ、安定した接触圧を得るためには有利となる。しかしながらばね定数が小さいと、必要な荷重を発生させるためには多くの変位量が必要であり、これを満足する弾性接触片を設計するには相応の長さが必要となるために、ソケット端子の特に長さ方向の小型化を図る上で限界がある。
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、長さ方向の小型化を実現した上で、必要な接触圧を安定して得ることができるソケット端子を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のソケット端子は、電線接続部を後部に備えた環形の端子本体から複数の弾性接触片が片持ち状に延出形成されることにより、相手のピン端子が挿入されるスリーブが形成され、かつ、前記各弾性接触片は捻られて螺旋状に形成されている構成としたところに特徴を有する。
【0007】
弾性接触片が捻られて螺旋状に形成されていることで、弾性接触片が長くされながらもスリーブの全長は短いものに留められる。当該ソケット端子のスリーブ内に相手のピン端子が挿入されると、各弾性接触片は初めは捻れが戻されつつ拡がるように変形し、途中から単に拡がるように変形し、言い換えると、初めは弾性接触片に対して捻れと曲げ応力が作用し、途中から長い弾性接触片に対して曲げ応力のみが作用することとなって、弾性接触片の荷重−変位特性は、初めはばね定数が大きく途中からばね定数が小さくなる非線形特性を示す。
すなわち、スリーブの全長が小さく抑えられているにも拘わらず、ピン端子の挿入の初めの段階においてある程度の必要な荷重が得られ、挿入の終盤では公差範囲における荷重のばらつきを小さく抑えることができ、結果、長さ方向の小型化を実現した上で、必要な接触圧を安定して得ることができる。
【0008】
また、以下のような構成としてもよい。
(1)前記スリーブが先細りに絞られ、その絞られた部分における各弾性接触片の内面が接点部とされている。
各弾性接触片の接点部が全体として円形に配されて、相手のピン端子の外周の全周に亘って弾性的に接触する。各弾性接触片の内面に叩き出して接点部を設ける場合と比較すると、全接点部が正規に円形に配置されやすく、ピン端子の外面の全周に対して接点部を接触させることができて、導電性が向上される。
【0009】
(2)各弾性接触片における前記接点部の位置よりも先の部分が外方に屈曲されていることで、前記スリーブの先端に先開きのテーパ状をなすガイド部が形成されている。
相手のピン端子をスリーブに挿入する際に、ガイド部によってスムーズに心合わせされて挿入される。
【0010】
(3)前記各弾性接触片における前記端子本体と接続された基端部が、前記スリーブの軸線に沿った真直姿勢に形成されている。
ソケット端子とピン端子との接触荷重を大きく設定すれば、それだけ挿入抵抗が増えることになるため、挿入抵抗も勘案して接触荷重すなわち弾性接触片のばね定数を定める必要がある。ここで、弾性接触片のばね定数を変更するに当たり、同弾性接触片が全長に亘って捻れ変形されたものであると、応力計算が複雑である等によりばね定数の調節が難しいという事情がある。
それに対して本発明では、弾性接触片の基端部に曲げ応力のみが作用する真直部を設けたから、例えば同真直部の長さを変更することにより、弾性接触片のばね定数の調節を比較的簡単に行うことができる。
【0011】
(4)前記電線接続部には、電線の芯線がろう付けにより接続されている。
(5)前記電線接続部には、電線の芯線にかしめ圧着されるバレルが設けられている。
【発明の効果】
【0012】
本発明のソケット端子によれば、長さ方向の小型化を実現した上で、必要な接触圧を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態1に係るソケット端子の平面図
【図2】同正面図
【図3】同側面図
【図4】ピン端子をソケット端子に挿入する動作を示す一部切欠平面図
【図5】ソケット端子の展開形状の平面図
【図6】ピン端子がソケット端子に正規挿入された状態の側面図
【図7】ソケット端子のばね特性を示すグラフ
【図8】実施形態2に係るソケット端子の平面図
【図9】同平断面図
【図10】同展開形状の平面図
【図11】従来例のばね特性を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【0014】
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1ないし図7によって説明する。
本実施形態のソケット端子20は、例えばハイブリッド車においてモータとインバータ装置との間に配線される動力電線同士を接続するコネクタの一方のコネクタに装着され、相手コネクタと嵌合されることに伴い同相手コネクタに装着されたピン端子10と嵌合接続されるようになっている。
【0015】
ピン端子10は、図4に概略を示すように、銅、銅合金等の金属製の丸棒を素材とし、圧造、切削等の工程を経て全体として丸ピン形状に形成され、かつ先端に先細りのテーパ部11が形成されている。このピン端子10は、後端部に設けられたクローズドバレル12(一部のみを図示)をかしめることで、一方の動力電線の端末に接続されるようになっている。
【0016】
ソケット端子20は、銅、銅合金等の金属板を素材とし、プレス加工により、図5に示す展開形状に切断され、さらに曲げ成形を加えることで、図1ないし図4に示す形状に形成される。
ソケット端子20の最終形状は大まかには、電線接続部22を後部に備えた環形の端子本体21から3本の弾性接触片25が片持ち状に延出形成され、これにより、相手のピン端子10が挿入されるスリーブ23が形成されている。
【0017】
詳細には展開形状では、図5に示すように、端子本体21は、当該ソケット端子20の軸線方向と直交する方向に細長い所定幅の帯片として形成され、この帯片状の端子本体21の後縁における長さ方向の中央部には、同端子本体21の長さの半分の幅を有するほぼ正方形をなす板状の電線接続部22が連設されている。
【0018】
上記した帯片状をなす端子本体21の前縁からは、端子本体21よりもやや狭い幅を持った細長い舌片状をなす3本の弾性接触片25が、間隔を開けて前方に向けて突出形成されている。より詳細には、3本の弾性接触片25は、当該ソケット端子20の軸線に対して、それぞれ先端を正面視で左側に所定角度(例えば35度)振った斜め姿勢で突出形成されている。弾性接触片25の間隔については、弾性接触片25の幅の半分程度が採られている。
また、各弾性接触片25の先端縁には、同先端縁と同じ幅寸法を以て短寸だけ軸線方向の前方に張り出したガイド片26が形成されている。
【0019】
ソケット端子20は、以下のようにして図1ないし図4に示す形状に製造される。
図5に示す展開形状に切断されたものから、帯片状の端子本体21を真円に回曲し、突き合わされた両端を溶接等により固定することで、真円の環形をなす端子本体21が形成され、併せて同端子本体21の後縁に、上面開口の半円筒形をなす電線接続部22が形成される。
【0020】
それとともに、3本の弾性接触片25が、先端側が次第に内方を向くように斜めに曲げられ、かつ所定量捻り変形させられた形態で円形に配される。言い換えると、環形の端子本体21の前縁から、螺旋形に捻り変形された3本の弾性接触片25が、周方向に一定間隔を開けて片持ち状に突出形成された形態となり、これにより全体として、先細りの円筒形をなすスリーブ23が形成される。
【0021】
なお、各弾性接触片25の先端に設けられたガイド片26は、同様に捻られた上で外方に開き変形された形態で円形に配され、全体として先開きのテーパ状をなすガイド部27が形成されている。
また、各弾性接触片25におけるガイド片26の基端部、言い換えると弾性接触片25の先端の最も絞られた部分の内面によって、円弧形をなす接点部28が形成されている。これらの3個の接点部28は全体として、相手のピン端子10の直径φ1よりも所定寸法小さい直径φ2を有する円形をなして配されるようになっている。
【0022】
本実施形態のソケット端子20は上記のような形状であって、動力電線を構成する被覆電線の芯線の端末が電線接続部22に嵌められてろう付けされることにより、被覆電線の端末にソケット端子20が接続される。このソケット端子20が一対のコネクタのうちの雌コネクタに装着される。一方雄コネクタには、動力電線の端末に接続されたピン端子10が装着される。
【0023】
そして、雌雄のコネクタが嵌合されると、それぞれに装着された対応するソケット端子20とピン端子10とが嵌合接続され、具体的には、図4に示すように、ソケット端子20のスリーブ23に対し、相手のピン端子10が前方から挿入される。
詳細には、ピン端子10の先端のテーパ部11と、ソケット端子20におけるスリーブ23の先端のガイド部27との係合により両端子10,20が心合わせされつつ、ピン端子10がソケット端子20のスリーブ23に対して挿入される。
【0024】
ピン端子10のテーパ部11の途中が、スリーブ23の接点部28の内面に当たった状態からさらに押し込まれると、各弾性接触片25の先端側すなわちスリーブ23の先端側が次第に弾性的に開き変形されつつピン端子10が進入し、テーパ部11を通過してピン端子10の本体部分の外周が接点部28に達したところでスリーブ23が最大に開き、その開き状態を保ったまま、図6に示すように、ピン端子10のほぼ全長がスリーブ23内に挿入されたところで、ピン端子10の挿入が停止される。そのときの、スリーブ23の復元弾縮力で接点部28がピン端子10の外周に押し付けられることによって、対応する端子10,20同士が電気的に接続されることになる。
【0025】
ここで、ピン端子10がソケット端子20のスリーブ23に挿入される際の形態を改めて考察する。形状的には、スリーブ23を構成する3本の弾性接触片25が捻られて螺旋状に形成されているために、弾性接触片25の長さ自体は長く採られていながらもスリーブ23の全長は短いものに留められている。
そして、ソケット端子20のスリーブ23内に相手のピン端子10が挿入されると、各弾性接触片25は初めは捻れが戻されつつ拡がるように変形し、途中から単に拡がるように変形し、言い換えると、初めは弾性接触片25に対して捻れと曲げ応力が作用し、途中から長い弾性接触片25に対して曲げ応力のみが作用することとなって、弾性接触片25の荷重−変位特性は、図7の特性線Aに示すように、初めの領域a1ではばね定数が大きく、その後の領域a2ではばね定数が小さくなる非線形特性を示す。
なお、同図の荷重−変位特性を示すグラフにおいて、上記したように弾性接触片25には捻れと曲げの両方が作用するために、単純な変位としては表せないため、横軸はピン端子10の進入ストロークで代替している。
【0026】
すなわち、本実施形態のソケット端子20によれば、スリーブ23の全長が小さく抑えられているにも拘わらず、ピン端子10の挿入の初めの段階においてある程度の必要な荷重が得られ、挿入の終盤では公差範囲における荷重のばらつきを小さく抑えることができ、結果、長さ方向の小型化を実現した上で、必要な接触圧を安定して得ることができる。
【0027】
また、3本の弾性接触片25に設けられた接点部28が全体として円形に配されるから、ピン端子10の外周の全周に亘って弾性的に接触することができる。例えば各弾性接触片25の内面に叩き出して接点部を設ける場合と比較すると、全接点部28が正規に円形に配置されやすく、ピン端子10の外面の全周に対して接点部28を接触させることができて、導電性が向上する。
さらに、スリーブ23の先端に先開きのテーパ状をなすガイド部27が形成されているから、相手のピン端子10をスリーブ23に挿入する際にスムーズに心合わせすることができる。
【0028】
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図8ないし図10によって説明する。
実施形態2のソケット端子20Aでは、スリーブ23Aを構成する弾性接触片25Aの形状に変更が加えられている。
実施形態2の弾性接触片25Aは、上記実施形態1に示した弾性接触片25における端子本体21と接続される基端側に、同幅でスリーブ23Aの軸線に沿って所定寸法延びた真直部30が延出形成された形状となっている。同真直部30は、スリーブ23Aの形成時に捻られることはなく、端子本体21と同じ曲率で幅方向に円弧形に曲げ形成される。
なお、電線接続部22Aは、実施形態1の電線接続部22と比べて短寸に形成されている。その他の構造は、上記実施形態1と同様であって、実施形態1と同一機能を有する部位については、同一符号を付すことで説明を省略若しくは簡略化する。
【0029】
この実施形態2のソケット端子20Aにおいても、実施形態1と同様に、ソケット端子20Aのスリーブ23A内に相手のピン端子10が挿入された場合に、各弾性接触片25Aは初めは捻れが戻されつつ拡がるように変形し、途中から単に拡がるように変形し、従って初めはばね定数が大きく、その後はばね定数が小さくなる非線形特性を示す。
そのため、スリーブ23Aの全長が小さく抑えられているにも拘わらず、ピン端子10の挿入の初めの段階においてある程度の必要な荷重が得られ、挿入の終盤では公差範囲における荷重のばらつきを小さく抑えることができ、結果、長さ方向の小型化を実現した上で、必要な接触圧を安定して得ることができる。
【0030】
ところで、ソケット端子20Aとピン端子10との接触荷重を大きく設定すれば、それだけ挿入抵抗が増えることになるため、挿入抵抗も勘案して接触荷重すなわち弾性接触片25Aのばね定数を定める必要がある。ここで、弾性接触片25Aのばね定数を変更するに当たり、同弾性接触片25Aが全長に亘って捻れ変形されたものであると、応力計算が複雑である等によりばね定数の調節が難しいという事情がある。
それに対して本実施形態2では、弾性接触片25Aの基端部に曲げ応力のみが作用する真直部30を設けたから、例えば同真直部30の長さを変更することにより、弾性接触片25Aのばね定数の調節を比較的簡単に行うことができる。
【0031】
<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)上記実施形態では、スリーブが先細りに絞られてその絞られた部分における各弾性接触片の内面によって接点部が形成されている場合を例示したが、これに限らず、接点部を内面側に叩き出して形成してもよい。
(2)上記実施形態では、スリーブの先端に先開きのテーパ状をなすガイド部を形成した場合を例示したが、同ガイド部は割愛しても良く、そのようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
【0032】
(3)端子本体の後部に設けられる電線接続部は、電線の芯線にかしめ圧着されるバレルの形態としてもよい。
(4)スリーブを構成する弾性接触片の本数は、上記実施形態に例示した3本に限らず、2本若しくは4本以上の任意の複数本に設定してもよい。
(5)本発明は、車両の充電用コネクタに適用されるソケット端子等、要はピン端子と嵌合接続されるソケット端子全般に広く適用することができる。
【符号の説明】
【0033】
10…ピン端子
20,20A…ソケット端子
21…端子本体
22,22A…電線接続部
23,23A…スリーブ
25,25A…弾性接触片
26…ガイド片
27…ガイド部
28…接点部
30…真直部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電線接続部を後部に備えた環形の端子本体から複数の弾性接触片が片持ち状に延出形成されることにより、相手のピン端子が挿入されるスリーブが形成され、かつ、前記各弾性接触片は捻られて螺旋状に形成されていることを特徴とするソケット端子。
【請求項2】
前記スリーブが先細りに絞られ、その絞られた部分における各弾性接触片の内面が接点部とされていることを特徴とする請求項1記載のソケット端子。
【請求項3】
各弾性接触片における前記接点部の位置よりも先の部分が外方に屈曲されていることで、前記スリーブの先端に先開きのテーパ状をなすガイド部が形成されていることを特徴とする請求項2記載のソケット端子。
【請求項4】
前記各弾性接触片における前記端子本体と接続された基端部が、前記スリーブの軸線に沿った真直姿勢に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のソケット端子。
【請求項5】
前記電線接続部には、電線の芯線がろう付けにより接続されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のソケット端子。
【請求項6】
前記電線接続部には、電線の芯線にかしめ圧着されるバレルが設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のソケット端子。

【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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【図11】
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【公開番号】特開2013−114911(P2013−114911A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−260173(P2011−260173)
【出願日】平成23年11月29日(2011.11.29)
【出願人】(395011665)株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】(000183406)住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)