特開 2024-158188 多接点コイルばねを備えたオス端子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158188

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】多接点コイルばねを備えたオス端子

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/24 20060101AFI20241031BHJP

   F16B 21/16 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H01R13/24

F16B21/16 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073172

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】大野 紘明

(72)【発明者】

【氏名】毛利 行潤

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 徹

(72)【発明者】

【氏名】田中 泰弘

【テーマコード（参考）】

3J037

【Ｆターム（参考）】

3J037AA08

3J037BB03

(57)【要約】

【課題】メス端子への挿入力を低減することのできる、多接点コイルばねを備えたオス端子を提供すること。
【解決手段】オス端子１は、円柱状の挿入部１２を有する端子本体１０と、端子本体１０に取り付けられる環状の多接点コイルばね１１とを備えている。メス端子２に挿入される挿入部１２の外周面上には、当該挿入部１２の中心軸に対して傾斜する傾斜面に沿って、多接点コイルばね１１を収納するばね収納環状溝１３が形成されている。ばね収納環状溝１３に取り付けられた多接点コイルばね１１は、挿入部１２の外周面よりも径外方向に出ている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円柱状の挿入部を有する端子本体と、
前記端子本体に取り付けられる環状の多接点コイルばねと、を備えており、
前記挿入部の外周面上に、当該挿入部の中心軸に対して傾斜する傾斜面に沿って、前記多接点コイルばねを収納するばね収納環状溝が形成されており、
前記ばね収納環状溝に取り付けられた前記多接点コイルばねが、前記挿入部の外周面よりも径外方向に出ている、多接点コイルばねを備えたオス端子。

【請求項2】

前記挿入部が、基端部と、当該基端部の先端に嵌合された先端部とを備えており、
前記基端部が、前記ばね収納環状溝の環状底面及び基端側環状内側面を構成する、前記傾斜面に沿って形成された段部を有し、
前記先端部の前記基端部側の端面が、前記ばね収納環状溝の先端側環状内側面を構成する、前記傾斜面に沿って形成された傾斜端面である、請求項１に記載の多接点コイルばねを備えたオス端子。

【請求項3】

前記端子本体が、前記挿入部と一体的に形成されたフランジを備えており、
前記フランジが、前記挿入部の外周面よりも前記中心軸に対して直角な径外方向に延出されている、請求項２に記載の多接点コイルばねを備えたオス端子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多接点コイルばねを備えたオス端子に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１は、多接点コイルばねを用いたオスメス端子の電気的接続構造を開示している。当該接続構造では、円筒状のメス端子に円柱状のオス端子が挿入される。メス端子の内周面上にはその中心軸に垂直な面に沿って環状の溝が形成されており、当該溝に環状の多接点コイルばねが収納されている。オス端子をメス端子に挿入すると、オス端子の先端によってコイルばねが径外方向に変形されて、オス端子のさらなる挿入が許容されるようになっている。

【0003】

この接続構造では、オス端子の外周面上にも対応する環状の溝が形成されており、メス端子に嵌められたコイルばねとオス端子の溝の位置が一致する挿入位置でコイルばねの変形が復元して、オス端子がメス端子にラッチされる。この接続状態では、オス端子、多接点コイルばね、及び、メス端子へと導通経路が形成される。上述した挿抜可能なラッチタイプではなく、コイルばねや溝断面の形状を工夫して挿入は可能であるが抜き取り不可のロックタイプの接続構造もある。オス端子の外周面上に溝を形成しない、ラッチ機能のない挿抜可能なホールドタイプの接続構造もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－１２２３１８号公報

【特許文献2】特開２０１３－１０１９７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記構造では、オス端子のメス端子への挿入時にオス端子の先端でコイルばねを径外方向に変形させる際の挿入力が大きくなるという問題があった。コイルばねが径外方向に一旦変形されてその内径が拡張されれば挿入力は下がるが、オス端子を挿入してその先端でコイルばねを径外方向に変形させるまでに大きな力が必要である。また、上記特許文献２には、類似の接続構造を開示している。メス端子の内周面上に多接点コイルばねを螺旋状に取り付ける螺旋状の溝が形成された接続構造が開示されている。しかし、このような接続構造では、多接点コイルばねをメス端子の内周面上に螺旋状に取り付けるのが難しく、かつ、多接点コイルばねが外れやすい。

【0006】

本発明の目的は、メス端子への挿入力を低減することのできる、多接点コイルばねを備えたオス端子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の多接点コイルばねを備えたオス端子は、円柱状の挿入部を有する端子本体と、前記端子本体に取り付けられる環状の多接点コイルばねと、を備えており、前記挿入部の外周面上に、当該挿入部の中心軸に対して傾斜する傾斜面に沿って、前記多接点コイルばねを収納するばね収納環状溝が形成されており、前記ばね収納環状溝に取り付けられた前記多接点コイルばねが、前記挿入部の外周面よりも径外方向に出ている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、メス端子への挿入力を低減することのできる、多接点コイルばねを備えたオス端子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係るオス端子と当該オス端子が挿入されるメス端子とにより構成される電気的接続構造を示す斜視図（非接続状態）である。

【図2】上記接続構造の断面図（接続状態）である。

【図3】上記接続構造におけるオス端子のメス端子への挿入ストロークとのオス端子の挿入力との関係を示すグラフである。

【図4】比較例の接続構造におけるオス端子のメス端子への挿入ストロークとのオス端子の挿入力との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて実施形態に係るオス端子１について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は実際の比率と異なる場合がある。

【0011】

図１及び図２に示されるように、本実施形態に係るオス端子１がメス端子２に挿入されると、オス端子１の多接点コイルばね１１（以下、単に「コイルばね１１」と呼ぶ）を介してオス端子１とメス端子２との間の電気的接続が確立される。本実施形態のオス端子１のメス端子２への接続形態は、ラッチやロックは行われない、コイルばね１１の弾性復元力で接続状態が維持される、挿抜可能なホールドタイプである。

【0012】

オス端子１は、端子本体１０と、当該端子本体１０に取り付けられたコイルばね１１とを備えている。端子本体１０は、導電性材料によって形成されており、メス端子２に挿入される円柱状の挿入部１２を備えている。追って詳しく説明するが、挿入部１２は、基端部１４と、当該基端部１４の先端に嵌合された先端部１５で構成されている。挿入部１２には、コイルばね１１を収納する、傾斜されたばね収納環状溝１３が形成されている。

【0013】

ばね収納環状溝１３の詳しい説明の前にばね収納環状溝１３に収納されるコイルばね１１について説明する。本実施形態の環状のコイルばね１１は、外力が作用していない自然状態では正円状の形態をしている。自然状態で正円状のコイルばね１１は、傾斜するばね収納環状溝１３内に収納されると変形して楕円状の形態で保持される。自然状態で正円状のコイルばね１１の平面図において、各巻回要素は素線の正円状の巻回基準軸（螺旋の中心軸）に対してそれぞれ傾斜している。即ち、本実施形態のコイルばね１１は、いわゆる「ラジアルタイプの斜め巻きコイルばね」である。ラジアルタイプの斜め巻きコイルばねは、正円状形態の径方向に圧縮されやすい。なお、斜め巻きコイルばねには、径方向に垂直な軸方向に圧縮されやすいアキシャルタイプもあるが、本実施形態のコイルばね１１はラジアルタイプの斜め巻きコイルばねである。

【0014】

コイルばね１１を収納する傾斜されたばね収納環状溝１３は、円柱状の挿入部１２の外周面上に形成されている。ばね収納環状溝１３は、挿入部１２の中心軸に対して傾斜する傾斜面に沿って形成されている。即ち、挿入部１２の中心軸はこの傾斜面と直交しない。円柱をその中心軸に対して傾斜する切断面で切断したとき切断面が楕円となるように、ばね収納環状溝１３も楕円状に形成される。

【0015】

ばね収納環状溝１３はコイルばね１１を保持するための溝であり、その幅は一定である。ばね収納環状溝１３の環状底面１３ａは、挿入部１２の中心軸に平行な曲面である。ばね収納環状溝１３の基端側環状内側面１３ｂは、上述した傾斜面に平行な傾斜平面である、ばね収納環状溝１３の先端側環状内側面１３ｃも、上述した傾斜面に平行な傾斜平面であり、基端側環状内側面１３ｂと対向している。

【0016】

ばね収納環状溝１３の幅は、コイルばね１１の螺旋の外径にほぼ等しいか僅かに大きい。ばね収納環状溝１３の深さは、コイルばね１１の螺旋の外径よりも小さくされており、コイルばね１１は挿入部１２の外周面よりも径外方向に出ている。この挿入部１２の外周面よりも出ている部分が導電性材料によって形成されたメス端子２の挿入穴２０の内周面と接触して、電気的接続が形成される。

【0017】

上述したばね収納環状溝１３は、本実施形態では、上述した挿入部１２を構成する基端部１４と当該基端部１４に嵌合された筒状の先端部１５とで形成されている。基端部１４の軸方向の中間部には、上述した基端側環状内側面１３ｂ及び環状底面１３ａによって段部が形成されている。環状底面１３ａは、そのまま基端部１４の先端にまで達している。即ち、基端部１４は、上述した段部よりも基端側に外径の大きな大径部分を有し、段部よりも先端側に外径の小さな小径部分を有している。

【0018】

先端部１５は、樹脂製であり、その外径は基端部１４の大径部の外径と同じである。先端部１５の基端部１４側の端面は、上述した先端側環状内側面１３ｃとなる傾斜端面である。先端部１５を基端部１４の先端に嵌合させるために、基端部１４の先端近傍には、その中心軸に垂直な平面に沿って環状の係合溝１４ａが形成されると共に、先端部１５の内周面上には、その中心軸に垂直な平面に沿って環状の係合突起１５ａが形成されている。

【0019】

基端部１４の先端面の周縁には、先端部１５を嵌合させやすくするためにテーパー面が形成されている。先端部１５の先端面の周縁にも、オス端子１の挿入部１２をメス端子２の挿入穴２０に挿入させやすくするためにテーパー面が形成されている。挿入穴２０の基端側の内周縁にも、挿入部１２を挿入穴２０に挿入させやすくするためにテーパー面が形成されている。挿入穴２０の内径は挿入部１２の外径よりもやや大きく、ばね収納環状溝１３に収納された状態の外径（軸方向から見た外径）よりも小さい。

【0020】

オス端子１の組立時には、基端部１４の先端からコイルばね１１を取り付けた後に、基端部１４の先端に先端部１５を嵌合させる。嵌合時には、係合溝１４ａに係合突起１５ａが係合する。係合溝１４ａと係合突起１５ａとの係合では、基端部１４に対する先端部１５の回転位置は規制されない。しかし、基端部１４の基端側環状内側面１３ｂと先端部１５の先端側環状内側面１３ｃとでコイルばね１１を挟止するように、先端部１５の回転位置は自ずと正しい位置に収まる。基端部１４の上述した傾斜段部と先端部１５の上述した傾斜端面とによってばね収納環状溝１３が形成され、コイルばね１１は傾斜しているばね収納環状溝１３に合わせて楕円状形態に変形される。

【0021】

自然状態のコイルばね１１の円状形態の内径は、基端部１４の先端の小径部の外径にほぼ等しくかやや小さく、ばね収納環状溝１３に楕円形態で収納されたコイルばね１１は、多数点で基端部１４と接触する。

【0022】

また、端子本体１０の基端側には、挿入部１２と一体的に形成されたフランジ１６も形成されている。フランジ１６は、挿入部１２の外周面よりも中心軸に対して直角な径外方向に延出されている。オス端子１をメス端子２に挿入する際やオス端子１をメス端子２から抜き抜く際には、オス端子１又はメス端子２に軸方向の挿抜力を作用させることになる。このようなフランジ１６を形成することで、オス端子１に軸方向の挿抜力を作用させやすくなる。例えば、オス端子１が円筒状のハウジング（図示せず）にインサート成形され、ハウジングを介してメス端子２に対して挿抜される場合がある。このような場合、フランジ１６がハウジングと一体となるようにオス端子１がハウジングにインサート成形されれば、オス端子１とハウジングとの間にメス端子２が挿入されるスペースを形成しつつ、オス端子１に軸方向の挿抜力を作用させやすくなる。

【0023】

上述した構成のオス端子１の挿入部１２をメス端子２の挿入穴２０に挿入すると、まず、傾斜されたコイルばね１１の挿入先行側が挿入穴２０の開口縁と当接する。オス端子１をさらに押し込むと、コイルばね１１の挿入先行側が径内方に圧縮されて挿入部１２はさらに挿入穴２０の内部に挿入される。

【0024】

このとき、上述した特許文献１のようにコイルばね１１が傾斜されていないと、コイルばね１１の挿入先行側だけでなく、その全周で挿入穴２０の開口縁と当接する。そして、オス端子１をさらに押し込むには、コイルばね１を全周にわたって同時に径内方に圧縮させなくてはならないので、大きな挿入力が必要になる。しかし、本実施形態では、コイルばね１１の挿入先行側のみを径内方に圧縮させればよいので、オス端子１の初期挿入力は低減され、オス端子１を容易に挿入できる。なお、本実施形態では、挿入穴２０の開口縁にはテーパー面が形成されているので、この初期挿入力はさらに低減される。

【0025】

挿入部１２の挿入穴２０へのさらなる挿入によって、コイルばね１１は、その挿入先行側から挿入後端側へと徐々に径内方に圧縮される。即ち、コイルばね１１を径内方に圧縮する際の反力による挿入力の増加を、オス端子１の挿入ストロークに合わせて分散させることができる。この挿入ストロークと挿入力の関係を図３及び図４に示す。図３が、本実施形態の挿入ストロークと挿入力の関係を模式的に示している。一方、図４は、コイルばね１１が傾斜されていない場合の挿入ストロークと挿入力の関係を模式的に示している。

【0026】

図３の図４との比較から分かるように、本実施形態の場合、初期挿入力自体を低く抑えることができる。そして、初期挿入力のピーク後も多少の挿入力は必要となるが挿入力の最大値は低く抑えることができる。これは、挿入が容易であることを意味する。一方、コイルばね１１が傾斜されていない場合、初期挿入力が高く、コイルばね１１の破損や脱落の点では不利である。例えば、オスメス端子が非常に小さいような場合、環状のコイルばね１１自体の外径も小さくなるし、コイルばね１１の素線径も小さくなる。このようなオスメス端子では、コイルばね１１の破損や脱落は起こりやすい。なお、オス端子１がメス端子２に完全に挿入されれば、コイルばね１１の全周にわたって弾性復元力が発現するので、メス端子２に対するオス端子１の保持力は、図３の場合と図４の場合とでほぼ差が生じない。

【0027】

オス端子１がメス端子２に完全に挿入されると、コイルばね１１は、上述したようにオス端子１の基端部１４と多数点で接触すると同時にメス端子２の挿入穴２０の内周面とも多数点で接触する。そして、この接触状態は、径方向に圧縮されているコイルばね１１の弾性復元力によって確実に維持され、その経時的変化も少ない。また、接続状態のオス端子１及びメス端子２に振動が作用する場合であっても、コイルばね１１を介したオス端子１及びメス端子２の導通は安定して確保される。多接点で導通が確保されるため、その分大きな電流にも対応できる。

【0028】

上記実施形態では、特許文献１のようにメス端子２の挿入穴２０の内周面上にコイルばねを設けるのではなく、オス端子１の円柱状の挿入部１２の外周面上に環状のコイルばね１１を設けた。このため、コイルばね１１を視認しやすく、異常接続をより防止できる。例えば、挿入穴２０の内周面上にコイルばねを設けると視認できないため、コイルばねが外れていたり変形していたりしても気づきにくい。また、コイルばね１１を挿入部１２の外周面上に取り付ける方が、コイルばねを挿入穴２０の内周面上に取り付けるよりも作業性がよく、生産性が向上する。

【0029】

また、特許文献２のようにメス端子２の挿入穴２０の内周面上にコイルばねを螺旋状に取り付けることも考えられる。しかし、この場合は、環状ではなく直線状のコイルばねを、その弾性復元力に抗して挿入穴２０の内周面上に形成された螺旋状の溝内に収めなければならず、生産性が悪い。また、環状ではなく直線状のコイルばねを取り付けているため、その弾性復元力によってコイルばねが外れやすい。さらに、本実施形態のように、オス端子１の円柱状の挿入部１２の外周面上に直線状のコイルばねを、その弾性復元力に抗して螺旋状に保持させておくのは難しい。また、螺旋状のコイルばねはオス端子１の挿入ストロークの方向に複数の環状のコイルばね１１が並べられたものと大差はなく、挿入力の低減効果は本実施形態に及ばないと思われる。

【0030】

また、上記実施形態では、挿入部１２を基端部１４及び先端部１５の二部材で形成し、この二部材でコイルばね１１を挟止する構造とした。しかし、コイルばね１１の取り付けに問題が生じないのであれば、挿入部１２を一部材で形成してその外周面上に傾斜するばね収納環状溝１３を形成してもよい。この場合、コイルばね１１のばね収納環状溝１３への取付時には、その弾性変形範囲内で拡径されながら挿入部１２の先端から取り付けられる。取付時に塑性変形させなければ取り付けられない場合は、本実施形態のように挿入部１２を二部材で形成する構成が非常に有用である。

【0031】

また、オスメス端子が非常に小さいような場合、環状のコイルばね１１自体の外径も小さくなるし、コイルばね１１の素線径も小さくなる。このような場合、コイルばね１１の弾性変形範囲は狭くなる。さらに、小さなコイルばね１１を弾性変形範囲内で拡径させつつ傾斜しているばね収納環状溝１３に収納させなければならず、コイルばね１１の取り付けは難しくなる。このような場合も、本実施形態のように挿入部１２を二部材で形成することは非常に有用である。

【0032】

本実施形態に係るオス端子１は、円柱状の挿入部１２を有する端子本体１０と、端子本体１０に取り付けられる環状の多接点コイルばね１１と、を備えている。挿入部１２の外周面上に、当該挿入部１２の中心軸に対して傾斜する傾斜面に沿って、多接点コイルばね１１を収納するばね収納環状溝１３が形成されている。ばね収納環状溝１３に取り付けられた多接点コイルばね１１は、挿入部１２の外周面よりも径外方向に出ている。

【0033】

多接点コイルばね１１がばね収納環状溝１３内に傾斜した状態で収納されるため、オス端子１をメス端子２に接続させる際には、多接点コイルばね１１を弾性変形させる際の反力による挿入力の増加を挿入ストロークに合わせて分散させることができる。この結果、挿入力を低減することができる。また、多接点コイルばね１１は挿入部１２の外周面上のばね収納環状溝１３に収納されるので、その状態を確認しやすい。さらに、環状の多接点コイルばね１１を挿入部１２の外周面上のばね収納環状溝１３に収納させるのは、メス端子２の挿入穴２０の内周面上に取り付けるよりも作業性がよく、オス端子１の生産性がよい。

【0034】

また、本実施形態に係るオス端子１では、挿入部１２が、基端部１４と、当該基端部１４の先端に嵌合された先端部１５とを備えている。基端部１４は、ばね収納環状溝１３の環状底面１３ａ及び基端側環状内側面１３ｂを構成する、上述した傾斜面に沿って形成された段部を有している。一方、先端部１５の基端部１４側の端面が、ばね収納環状溝１３の先端側環状内側面１３ｃを構成する、上述した傾斜面に沿って形成された傾斜端面である。このように挿入部１２を基端部１４及び先端部１５の二部材で構成することで、多接点コイルばね１１を傾斜するばね収納環状溝１３に塑性変形させることなく確実に収納させることができる。この利点は、オス端子１のサイズが小さい場合に非常に有用である。

【0035】

さらに、本実施形態に係るオス端子１では、端子本体１０が、挿入部１２と一体的に形成されたフランジ１６を備えている。フランジ１６は、挿入部１２の外周面よりも中心軸に対して直角な径外方向に延出されている。フランジ１６を介して端子本体１０に軸方向の挿抜力を作用させ易くなる。この利点も、オス端子１のサイズが小さい場合に非常に有用である。

【0036】

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0037】

１ オス端子
１０ 端子本体
１１ 多接点コイルばね
１２ 挿入部
１３ ばね収納環状溝
１３ａ 環状底面（基端部１４の段部）
１３ｂ 基端側環状内側面（基端部１４の段部）
１３ｃ 先端側環状内側面（先端部１５の傾斜端面）
１４ 基端部
１５ 先端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】