(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-07
(45)【発行日】2024-10-16
(54)【発明の名称】接続部材及び接続構造
(51)【国際特許分類】
H01R 13/187 20060101AFI20241008BHJP
【FI】
H01R13/187 B
(21)【出願番号】P 2021079129
(22)【出願日】2021-05-07
【審査請求日】2024-03-15
(73)【特許権者】
【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】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】大石 恵
(72)【発明者】
【氏名】中川 昌大
(72)【発明者】
【氏名】野村 章一
【審査官】山下 寿信
(56)【参考文献】
【文献】特開2021-057194(JP,A)
【文献】特開2013-187163(JP,A)
【文献】実開昭50-098283(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01R 13/187
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1導体が第2導体に形成された嵌合孔に嵌合されることにより、前記第1導体の外周面と前記第2導体の前記嵌合孔の内周面とによって圧縮された状態で前記第1導体と前記第2導体とを電気的に接続する環状の接続部材であって、
導電性金属材料からなる導電箔を2周以上巻回した棒状導電体が湾曲されてなり、
前記導電箔には、巻回方向に沿う細長の切り込み部が巻回方向と直交する幅方向に3つ以上形成されるとともに、これらの切り込み部の列が巻回方向に2列以上設けられ、
外周部に前記切り込み部によって分割された複数の押圧接触部が設けられている、
接続部材。
【請求項2】
内周部に前記切り込み部によって分割された複数の押圧接触部が設けられている、
請求項1に記載の接続部材。
【請求項3】
前記棒状導電体は、両端を接合させることなく環状に湾曲されている、
請求項1または請求項2に記載の接続部材。
【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項に記載の前記接続部材によって前記第1導体と前記第2導体とが接続された接続構造であって、
前記第1導体の外周面または前記第2導体の前記嵌合孔の内周面に、周方向にわたって形成された環状溝部が設けられ、
前記環状溝部に前記接続部材が収容されている、
接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接続部材及び接続構造に関する。
【背景技術】
【0002】
導体同士を導通させる技術として、特許文献1には、端部が筒状の第1の導体と円環状のばね接触子が装着された第2の導体とを互いに嵌合させることにより、ばね接触子の弾性反発力を各導体の間に作用させて電気接触を得ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献1に記載の接続構造で用いられるばね接触子は、例えば、線材を螺旋状に形成し、その両端を溶接して接合するという繊細で難しい加工を要するため、製造コストが高くなる。
【0005】
また、第1の導体及び第2の導体にばね接触子の線材が点接触する構造であるので、衝撃に弱く、変形しやすいという問題がある。しかも、線材を螺旋状に形成したばね接触子は、熱伝導性が低く、このため、このばね接触子を備えた接続構造では、放熱性が低かった。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工が容易で安価に製造でき、しかも、耐衝撃性及び放熱性に優れた接続部材及びそれを備えた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】
【0007】
前述した目的を達成するために、本発明に係る接続部材及び接続構造は、下記(1)~(4)を特徴としている。
(1) 第1導体が第2導体に形成された嵌合孔に嵌合されることにより、前記第1導体の外周面と前記第2導体の前記嵌合孔の内周面とによって圧縮された状態で前記第1導体と前記第2導体とを電気的に接続する環状の接続部材であって、
導電性金属材料からなる導電箔を2周以上巻回した棒状導電体が湾曲されてなり、
前記導電箔には、巻回方向に沿う細長の切り込み部が巻回方向と直交する幅方向に3つ以上形成されるとともに、これらの切り込み部の列が巻回方向に2列以上設けられ、
外周部に前記切り込み部によって分割された複数の押圧接触部が設けられている、
接続部材。
【0008】
上記(1)の構成の接続部材によれば、導電性金属材料の線条体を螺旋状に形成したコイルスプリングを環状にして線条体の両端を溶接して得られる繊細で難しい加工を要する環状のばね接触子と比べて製造コストを抑えることができ、しかも、耐衝撃性及び放熱性に優れた接続部材とすることができる。
そして、この接続部材では、外周部に設けられた複数の押圧接触部が第2導体に押圧しながら接触する。したがって、第1導体と第2導体とを、接続部材を介して良好に電気的に接続させることができる。
【0009】
(2) 内周部に前記切り込み部によって分割された複数の押圧接触部が設けられている、
上記(1)に記載の接続部材。
【0010】
上記(2)の構成の接続部材によれば、外周部に設けられた複数の押圧接触部が第2導体に押圧しながら接触し、内周部に設けられた複数の押圧接触部も第1導体に押圧しながら接触する。したがって、第1導体と第2導体とを、接続部材を介して良好に電気的に接続させることができる。
【0011】
(3) 前記棒状導電体は、両端を接合させることなく環状に湾曲されている、
上記(1)または(2)に記載の接続部材。
【0012】
上記(3)の構成の接続部材によれば、両端を接合させることなく棒状導電体を環状に湾曲しているので、例えば、溶接等によって両端を接合させる接合作業を不要にできる。
【0013】
(4) 上記(1)~(3)のいずれかに記載の前記接続部材によって前記第1導体と前記第2導体とが接続された接続構造であって、
前記第1導体の外周面または前記第2導体の前記嵌合孔の内周面に、周方向にわたって形成された環状溝部が設けられ、
前記環状溝部に前記接続部材が収容されている、
接続構造。
【0014】
上記(4)の構成の接続構造によれば、第1導体を第2導体の嵌合孔へ嵌合させると、接続部材が第1導体と第2導体とで周方向にわたって圧縮される。すると、接続部材には、径方向内方及び径方向外方へ向かう復元力が生じ、この復元力によって接続部材が第1導体及び第2導体に押し付けられて接触される。これにより、第1導体と第2導体とを、接続部材を介して良好に電気的に接続させることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、加工が容易で安価に製造でき、しかも、耐衝撃性及び放熱性に優れた接続部材及びそれを備えた接続構造を提供できる。
【0016】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】
図1は、第1実施形態に係る接続部材を備えた接続構造を示す図であって、
図1(a)は接続箇所の軸方向に沿う断面図、
図2(b)は
図1(a)におけるA-A断面図である。
【
図2】
図2は、接続部材を備えたオス端子及びメス端子の軸方向に沿う断面図である。
【
図3】
図3は、接続部材が設けられたオス端子を示す図であって、
図3(a)は側面図、
図3(b)は先端側から視た正面図である。
【
図5】
図5は、接続部材の形成過程を説明する巻回途中の導電箔の斜視図である。
【
図6】
図6は、参考例に係る接続部材を備えた接続構造を示す図であって、
図6(a)は接続箇所の軸方向に沿う断面図、
図6(b)は
図6(a)におけるC-C断面図である。
【
図7】
図7は、第2実施形態に係る接続部材を備えた接続構造を示す図であって、
図7(a)は接続箇所の軸方向に沿う断面図、
図7(b)は
図7(a)におけるD-D断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【0019】
(第1実施形態)
まず、第1実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態に係る接続部材を備えた接続構造を示す図であって、
図1(a)は接続箇所の軸方向に沿う断面図、
図1(b)は
図1(a)におけるA-A断面図である。
図2は、接続部材を備えたオス端子及びメス端子の軸方向に沿う断面図である。
【0020】
図1(a)、
図1(b)及び
図2に示すように、本実施形態に係る接続部材10は、オス端子(第1導体)20と、メス端子(第2導体)30とを電気的に接続する部材である。本実施形態では、接続部材10は、オス端子20に取り付けられている。オス端子20及びメス端子30は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等における高圧コネクタとして用いられる。
【0021】
メス端子30は、嵌合孔31を有する有底円筒状に形成されている。このメス端子30は、例えば、銅または銅合金等の導電性金属材料により形成されている。メス端子30は、嵌合孔31の内周面32が接触面となっており、この嵌合孔31には、一端側からオス端子20が嵌脱される。
【0022】
図3は、接続部材が設けられたオス端子を示す図であって、
図3(a)は側面図、
図3(b)は先端側から視た正面図である。
図3(a)及び
図3(b)に示すように、オス端子20は、丸棒状に形成されている。このオス端子20は、例えば、銅または銅合金等の導電性金属材料により形成されている。このオス端子20には、その外周面22に、環状溝23が形成されている。この環状溝23は、先端部の近傍において、周方向にわたって形成されている。
【0023】
図4は、接続部材の平面図である。
図4に示すように、接続部材10は、環状に形成されており、オス端子20の環状溝23に嵌装される。接続部材10は、オス端子20の外径よりも小さい内径を有しており、また、オス端子20の外径よりも大きい外径を有している。接続部材10は、オス端子20の環状溝23に嵌装された状態で、メス端子30の嵌合孔31の内径よりも大きな外径となっている。
【0024】
接続部材10は、両端を接合させることなく環状に湾曲されており、これにより、周方向における一か所で分離されて平面視C形状となっている。接続部材10は、導電性金属材料により形成された導電箔11を2周以上巻回して棒状導電体12としたもので、この棒状導電体12を、環状に湾曲することにより形成されている。接続部材10は、その外周部に、複数の押圧接触部13を有しており、これらの押圧接触部13の間には、切り込み部14が形成されている。また、接続部材10は、その内周部にも、複数の押圧接触部13を有しており、これらの押圧接触部13の間には、切り込み部14が形成されている。接続部材10に形成された切り込み部14は、外周部側及び内周側において、周方向に沿って互い違いに形成されている。
【0025】
次に、接続部材10を形成する場合について説明する。
図5は、接続部材の形成過程を説明する巻回途中の導電箔の斜視図である。
【0026】
図5に示すように、接続部材10を形成するには、まず、平面視矩形状の導電箔11に、複数の細長の切り込み部14を形成する。本実施形態では、平面視菱形状の切り込み部14を形成する。これらの切り込み部14は、導電箔11の巻回方向Rと直交する幅方向Wに沿って間隔をあけて形成する。このとき、切り込み部14の長手方向が巻回方向Rに沿うように形成する。そして、幅方向Wに沿って形成した複数の切り込み部14の列14Lを、巻回方向Rに沿って複数列形成する。このとき、巻回方向Rに隣り合う列14Lの切り込み部14が幅方向Wに沿って互い違いとなるように形成する。なお、切り込み部14は、少なくとも幅方向Wに3つ以上形成し、これらの切り込み部14の列14Lは、巻回方向Rに2列以上設ける。
【0027】
次に、この導電箔11を、巻回方向Rの一端側から巻回して棒状導電体12を形成する。このとき、この導電箔11を、少なくとも2周以上巻回する。このように、巻回方向Rの一端側から導電箔11を少なくとも2周以上巻回することにより、巻回の開始端を良好に巻き込んで内側に収納させることができる。これにより、オス端子20とメス端子30との接合時に導電箔11の巻回開始端の引っ掛かりを抑制できる。
【0028】
導電箔11を巻回して棒状導電体12を形成したら、この棒状導電体12を湾曲させて環状に形成する。なお、棒状導電体12の両端は接合しない。これにより、周方向における一か所で分離されて平面視C形状とされた接続部材10が得られる。棒状導電体12を環状に湾曲させる際には、外周部及び内周部にそれぞれ切り込み部14が配置されるように湾曲させる。すると、接続部材10には、その外周部に、切り込み部14によって分割された押圧接触部13が設けられる。また、接続部材10には、その内周部にも、切り込み部14によって分割された押圧接触部13が設けられる。なお、接続部材10は、外周部では、切り込み部14が開いた状態となり、内周部では、切り込み部14が閉じた状態となる。ここで、導電箔11の幅方向Wに形成する切り込み部14を2つ以下とすると、導電箔11を巻回した棒状導電体12を環状に湾曲させる際に、棒状導電体12は、2箇所以下で屈曲されることとなる。このため、棒状導電体12を環状に形成することが困難となる。これに対して、導電箔11の幅方向Wに切り込み部14を3つ以上形成すれば、導電箔11を巻回した棒状導電体12を環状に湾曲させる際に、棒状導電体12を3箇所以上で屈曲させて円滑に環状に形成することができる。
【0029】
また、導電箔11を巻回させた棒状導電体12を環状に湾曲すると、各切り込み部14で屈曲されて環状方向に癖がつくので、直線状に戻ろうとする方向のスプリングバックが抑えられる。したがって、棒状導電体12の両端を接合することなく、棒状導電体12を環状に湾曲させた状態に維持させることができる。
【0030】
上記のように形成した接続部材10は、オス端子20の環状溝23に嵌め込むことにより、オス端子20に装着される。このとき、接続部材10は、巻回された導電箔11が広がろうとする力であるスプリングバックが生じて膨らむ。これにより、接続部材10は、環状溝23の両側部25に押し付けられ、環状溝23内に収容された状態に維持される。
【0031】
上記構造のオス端子20をメス端子30に接続させるには、メス端子30の嵌合孔31に、オス端子20を先端側から嵌合させる。すると、オス端子20の環状溝23に嵌装された接続部材10がメス端子30の嵌合孔31の内周面32と接触する。ここで、接続部材10は、オス端子20の環状溝23に嵌装された状態でメス端子30の嵌合孔31の内径よりも大きな外径を有している。したがって、接続部材10は、メス端子30の嵌合孔31の内周面32と接触することにより、周方向全体にわたって径方向内方へ押圧される。これにより、接続部材10は、オス端子20の環状溝23の底部24とメス端子30の嵌合孔31の内周面32とによって周方向全体にわたって圧縮される。また、接続部材10は、巻回した導電箔11が広がろうとする力であるスプリングバックによって膨らもうとする。したがって、周方向全体にわたって径方向内方へ圧縮される接続部材10には、径方向内方及び径方向外方へ向かう復元力Fが生じ、この復元力Fによって、外周部の複数の押圧接触部13がメス端子30の嵌合孔31の内周面32に押し付けられて接触され、内周部の複数の押圧接触部13が環状溝23の底部24に押し付けられて接触される。これにより、オス端子20とメス端子30とが、接続部材10を介して電気的に接続される(
図1(b)参照)。そして、例えば、メス端子30からオス端子20へ電流を流す場合では、メス端子30から接続部材10を通ってオス端子20へ流れる(
図1(a)における矢印I参照)。
【0032】
ここで、参考例に係る接続部材について説明する。
図6は、参考例に係る接続部材を備えた接続構造を示す図であって、
図6(a)は接続箇所の軸方向に沿う断面図、
図6(b)は
図6(a)におけるC-C断面図である。
【0033】
図6(a)及び
図6(b)に示すように、参考例では、オス端子20の環状溝23に、環状のバネ導体40が嵌装されている。バネ導体40は、バネ鋼等の導電性及び弾性を有する金属材料により形成された線条体41を螺旋状に巻回したコイルスプリングからなり、このコイルスプリングが環状に曲げられて線条体41の両端が溶接されて接合されている。
【0034】
そして、この参考例では、メス端子30の嵌合孔31にオス端子20を嵌合させると、バネ導体40がメス端子30の嵌合孔31の内周面32と接触することにより、周方向全体にわたって径方向内方へ押圧され、周方向全体にわたって圧縮されて弾性変形する。これにより、オス端子20とメス端子30とが、バネ導体40を介して電気的に接続される。
【0035】
ところで、この参考例では、線条体41を螺旋状に形成し、その両端を溶接して接合するという繊細で難しい加工を要するため、コストが高くなる。しかも、バネ導体40の線条体41がオス端子20及びメス端子30に点接触する構造であるので、衝撃に弱く、変形しやすいという問題がある。さらに、線条体41を螺旋状に形成したバネ導体40は、細い線条体41を用いているため熱伝導性が低く、このため、良好な放熱性を得にくい。
【0036】
これに対して、本実施形態に係る接続部材10によれば、導電性金属材料の導電箔11を2周以上巻回した棒状導電体12が湾曲されて形成されている。したがって、導電性金属材料の線条体41を螺旋状に形成したコイルスプリングを環状にして線条体41の両端を溶接して得られる繊細で難しい加工を要する環状のバネ導体40と比べて製造コストを抑えることができ、しかも、耐衝撃性及び放熱性に優れた接続部材とすることができる。
【0037】
そして、この接続部材10では、外周部に設けられた複数の押圧接触部13がメス端子30の嵌合孔31の内周面32に押圧しながら接触し、内周部に設けられた複数の押圧接触部13もオス端子20の外周面22に押圧しながら接触する。したがって、オス端子20とメス端子30とを、接続部材10を介して良好に電気的に接続させることができる。
【0038】
また、接続部材10は、両端を接合させることなく棒状導電体12を環状に湾曲しているので、例えば、溶接等によって両端を接合させる接合作業を不要にできる。
【0039】
そして、接続部材10を備えた接続構造によれば、オス端子20をメス端子30の嵌合孔31へ嵌合させると、接続部材10がオス端子20とメス端子30とで周方向全体にわたって圧縮される。したがって、接続部材10には、径方向内方及び径方向外方へ向かう復元力Fによって周方向全体にわたってオス端子20及びメス端子30に押し付けられて接触される。これにより、オス端子20とメス端子30とを、接続部材10を介して良好に電気的に接続させることができる。
【0040】
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。
なお、第1実施形態と同一構成部分は、同一符号を付して説明を省略する。
【0041】
図7は、第2実施形態に係る接続部材を備えた接続構造を示す図であって、
図7(a)は接続箇所の軸方向に沿う断面図、
図7(b)は
図7(a)におけるD-D断面図である。
図7(a)及び
図7(b)に示すように、第2実施形態では、メス端子30に接続部材10が装着されている。
【0042】
メス端子30には、嵌合孔31の内周面32に、環状溝33が形成されている。この環状溝33は、嵌合孔31の開口側の端部近傍において、周方向全体にわたって形成されている。そして、この環状溝33に、接続部材10が収容されている。接続部材10は、メス端子30の嵌合孔31の内径よりも大きい外径を有しており、また、メス端子30の嵌合孔31の内径よりも小さい内径を有している。接続部材10は、メス端子30の環状溝33に収容された状態で、オス端子20の外径よりも小さな内径とされる。
【0043】
このメス端子30の環状溝33に収容される接続部材10も、環状溝33に嵌め込むことにより、巻回した導電箔11が広がろうとする力であるスプリングバックによって膨らむ。これにより、接続部材10は、環状溝33の両側部35に押し付けられ、環状溝33内に収容された状態に維持される。
【0044】
なお、オス端子20は、丸棒状に形成されており、その外周面22には、環状溝23が形成されていない。
【0045】
第2実施形態では、メス端子30の嵌合孔31にオス端子20を嵌合させると、接続部材10がオス端子20の外周面22と接触することにより、周方向全体にわたって径方向外方へ押圧され、周方向全体にわたって圧縮される。したがって、接続部材10は、スプリングバックからなる径方向内方及び径方向外方へ向かう復元力F(
図1(b)参照)によって、内周部の複数の押圧接触部13がオス端子20の外周面22に押し付けられて接触され、外周部の複数の押圧接触部13がメス端子30の環状溝33の底部34に押し付けられて接触される。これにより、オス端子20とメス端子30とを、接続部材10を介して良好に電気的に接続させることができる。
【0046】
なお、上記実施形態では、菱形状の切り込み部14を、その長手方向が巻回方向Rに沿うように導電箔11に形成したが、細長の切り込み部14としては菱形状に限らず、例えば、長手方向の中央部で幅が最も大きくなる楕円形状、長円形状あるいは六角形状等であってもよい。切り込み部14は、いずれの形状においても、長手方向の中央部で幅が最も大きくなる形状であれば、導電箔11を巻回した棒状導電体12を環状に湾曲させる際に、内周側において切り込み部14が閉じることで良好に屈曲させることができる。これにより、棒状導電体12の全体を円滑に環状に湾曲させることができる。
【0047】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【0048】
ここで、上述した本発明の実施形態に係る接続部材及び接続構造の特徴をそれぞれ以下[1]~[4]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 第1導体(オス端子20)が第2導体(メス端子30)に形成された嵌合孔(31)に嵌合されることにより、前記第1導体(オス端子20)の外周面と前記第2導体(メス端子30)の前記嵌合孔(31)の内周面(32)とによって圧縮された状態で前記第1導体(オス端子20)と前記第2導体(メス端子30)とを電気的に接続する環状の接続部材(10)であって、
導電性金属材料からなる導電箔(11)を2周以上巻回した棒状導電体(12)が湾曲されてなり、
前記導電箔(11)には、巻回方向(R)に沿う細長の切り込み部(14)が巻回方向(R)と直交する幅方向(W)に3つ以上形成されるとともに、これらの切り込み部(14)の列(14L)が巻回方向(R)に2列以上設けられ、
外周部に前記切り込み部(14)によって分割された複数の押圧接触部(13)が設けられている、
接続部材。
【0049】
[2] 内周部に前記切り込み部(14)によって分割された複数の押圧接触部(13)が設けられている、
上記[1]に記載の接続部材。
【0050】
[3] 前記棒状導電体(12)は、両端を接合させることなく環状に湾曲されている、
上記[1]または[2]に記載の接続部材。
【0051】
[4] 上記[1]~[3]のいずれか一つに記載の前記接続部材(10)によって前記第1導体(オス端子20)と前記第2導体(メス端子30)とが接続された接続構造であって、
前記第1導体(オス端子20)の外周面または前記第2導体(メス端子30)の前記嵌合孔(31)の内周面(32)に、周方向にわたって形成された環状溝部(23,33)が設けられ、
前記環状溝部(23,33)に前記接続部材(10)が収容されている、
接続構造。
【符号の説明】
【0052】
10 接続部材
11 導電箔
12 棒状導電体
13 押圧接触部
14 切り込み部
14L 列
20 オス端子(第1導体)
22 外周面
23,33 環状溝(環状溝部)
30 メス端子(第2導体)
31 嵌合孔
32 内周面
W 幅方向
R 巻回方向