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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-05
(54)【発明の名称】耐摩耗端子金具
(51)【国際特許分類】
H01R 13/187 20060101AFI20230928BHJP
H01R 13/03 20060101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
H01R13/187 A
H01R13/03 D
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023517931
(86)(22)【出願日】2021-09-20
(85)【翻訳文提出日】2023-03-27
(86)【国際出願番号】 IB2021058559
(87)【国際公開番号】W WO2022058979
(87)【国際公開日】2022-03-24
(31)【優先権主張番号】63/081,076
(32)【優先日】2020-09-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591043064
【氏名又は名称】モレックス エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100116207
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 俊明
(74)【代理人】
【識別番号】100096426
【弁理士】
【氏名又は名称】川合 誠
(72)【発明者】
【氏名】ディーパック パティル
(72)【発明者】
【氏名】イーヴ レポティエ
(57)【要約】
【解決手段】電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子（１０）が開示される。雌型レセプタクル端子は、雄型ブレード端子（３００）を挿入方向（Ｍ）に受け入れる開口部（２０）を有するレセプタクルを含む。弾性接触ビーム（１００）は、レセプタクルの上部から対向する下部に向かって延在する。少なくとも１つの接触面（１０３、１１３）が、弾性接触ビーム及び下部の少なくとも一方に設けられ、挿入方向及び幅方向に湾曲して、雄型ブレード端子を直線状の接触界面で係合する接触隆起部（１０５、１１５）と、幅方向に垂直な平面内で幅方向に直線状であり、下部に平行であり、点接触界面で雄型ブレード端子に係合するガイド部（１０１、１１１）と、を有する。また、雄型ブレード端子、電気コネクタ、及び電気接続を形成する方法が開示される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子であって、挿入軸と、該挿入軸に沿った挿入方向に雄型ブレード端子を受け入れるように構成された開口部と、を有するレセプタクルと、
該レセプタクルの上部から前記レセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビームと、
前記雄型ブレード端子の前記レセプタクルへの挿入中に前記雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面であって、前記弾性接触ビーム及び前記下部のうちの少なくとも一方に設けられ、
前記レセプタクル内に横方向に突出し、挿入方向及び前記レセプタクルの幅方向の両方に湾曲した外形を有する接触隆起部と、
前記レセプタクル内に横方向に突出し、挿入方向に垂直な平面内で幅方向に直線状で前記下部に平行な外形を有するガイド部であって、前記接触隆起部に隣接して該接触隆起部よりも前記開口部側に位置決めされ、前記雄型ブレード端子の前記レセプタクルへの挿入中、前記接触隆起部よりも先に前記雄型ブレード端子に係合するガイド部と、を含む、少なくとも１つの接触面と、
を備える、雌型レセプタクル端子。
【請求項2】
少なくとも１つの接触面が、前記弾性接触ビーム上の上側接触面を含む、請求項１に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項3】
前記弾性接触ビームが、前記挿入軸に沿って延在し、挿入方向に前記下部に向かって延在する前部と、前記下部から離れるように挿入方向に延在する後部と、前記前部と前記後部との間に位置するビーム頂点と、を含む主形状を有する、請求項１又は２に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項4】
前記接触隆起部が、挿入方向に前記ビーム頂点よりも後方に隆起部頂点を有する、請求項３に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項5】
前記隆起部頂点が、前記ビーム頂点から少なくとも０．１ｍｍ後方に、好ましくは前記ビーム頂点から少なくとも０．３５ｍｍ後方に位置する、請求項４に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項6】
前記ビーム頂点が、前記ガイド部の前縁を画定する、請求項４又は５に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項7】
前記ビーム頂点が、少なくとも０．２ｍｍ～２ｍｍの曲率半径を有する部分円筒形の外面形状を有する、請求項３～６のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項8】
少なくとも１つの接触面が、前記下部上の下側接触面を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項9】
前記下側接触面のガイド部が、前記下部に隣接する前端と、前記下側接触面の前記接触隆起部の隆起部頂点に隣接する後端と、を有する傾斜部を備える、請求項８に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項10】
前記傾斜部の上面が、挿入方向に前記前端から前記後端まで実質的に一定である傾斜角度を画定する、請求項９に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項11】
前記傾斜部の上面が、前記前端で第１の幅を有し、前記後端で第２の幅を有し、前記第１の幅が前記第２の幅より大きい、請求項１０に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項12】
前記傾斜部の上面が、前記第１の幅から前記第２の幅まで直線的にテーパ状である、請求項１１に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項13】
前記第１の幅が、前記下部の幅の少なくとも４０パーセント、好ましくは前記下部の幅の少なくとも５０パーセントにわたって延在する、請求項１１又は１２に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項14】
前記傾斜角度が、前記挿入軸に対して２０度以下である、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項15】
前記ガイド部が、前記接触隆起部と連続している、請求項１～１４のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項16】
前記ガイド部が、前記接触隆起部が挿入方向に第１の勾配を有し、前記ガイド部が挿入方向に第２の勾配を有する交差境界において前記接触隆起部の前領域と交差し、前記第１の勾配と前記第２の勾配は実質的に同じである、請求項１５に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項17】
前記接触隆起部の外形が部分球形である、請求項１～１６のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項18】
導体に結合するための接続セクションと、嵌合雄型ブレード端子に電気接続を提供するための接触セクションと、を有する本体であって、前記接触セクションが前記弾性接触ビームを備える、本体と、該本体の前記接触セクションを受け入れて、前記雌型レセプタクル端子の前記レセプタクルを画定するカバーと、を備える、請求項１～１７のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項19】
前記本体の前記接触セクションが、挿入方向に延在し、前記弾性接触ビームに対向する固定ビームを更に含み、該固定ビームが、前記レセプタクルの前記下部の少なくとも一部を画定する、請求項１８に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項20】
前記下部の前記接触面が、前記固定ビームに設けられている、請求項１９に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項21】
少なくとも１つの接触面が、導電性基材と、該導電性基材上に堆積されためっき層と、を含む、請求項１～２０のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項22】
前記めっき層が、スズめっき層、金めっき層、又は銀めっき層である、請求項２１に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項23】
前記めっき層が、２．５ミクロン～４．０ミクロンの厚さを有するスズめっき層である、請求項２２に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項24】
前記導電性基材が銅合金である、請求項２１～２３のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項25】
少なくとも１つの接触面が、前記導電性基材と前記めっき層との間に中間層を更に含み、該中間層が、ニッケル又はニッケル合金から形成される、請求項２２～２４のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項26】
電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子であって、挿入軸と、該挿入軸に沿った挿入方向に雄型ブレード端子を受け入れるように構成された開口部と、を有するレセプタクルと、
該レセプタクルの上部から前記レセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビームと、
前記雄型ブレード端子の前記レセプタクルへの挿入中に前記雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面であって、前記弾性接触ビーム及び前記下部のうちの少なくとも一方に設けられ、
前記レセプタクル内に横方向に突出し、前記雄型ブレード端子の挿入中に直線状の接触界面に沿って前記雄型ブレード端子に係合するように構成されたガイド部と、
前記レセプタクル内に横方向に突出し、前記雄型ブレード端子が前記雌型レセプタクル端子と嵌合するときに前記雄型ブレード端子と点接触界面で係合するように構成された接触隆起部と、を含む、少なくとも１つの接触面と、
を備える、雌型レセプタクル端子。
【請求項27】
前記ガイド部が、前記接触隆起部よりも前記開口部の近くに位置決めされて、それにより、前記雄型ブレード端子の前記レセプタクルへの挿入中、前記ガイド部が前記接触隆起部よりも先に前記雄型ブレード端子に係合する、請求項２６に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項28】
電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子であって、挿入軸と、該挿入軸に沿った挿入方向に、所定の先端形状を有する雄型ブレード端子を受け入れるように構成された開口部と、を有するレセプタクルと、
該レセプタクルの上部から前記レセプタクルの対向する下部に向かって延在し、前記レセプタクル内に突出する接触隆起部を有する弾性接触ビームと、
前記雄型ブレード端子の前記レセプタクルへの挿入中に前記雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面と、
を備え、
前記弾性接触ビームが、前記雄型ブレード端子の前記レセプタクルへの挿入中、前記接触隆起部が、前記挿入軸に対して２０度以下の角度を有する初期接触界面において前記所定の先端形状に係合するように構成されている、雌型レセプタクル端子。
【請求項29】
電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子であって、挿入軸と、該挿入軸に沿った挿入方向に雄型ブレード端子を受け入れるように構成された開口部と、を有するレセプタクルと、
該レセプタクルの上部から前記レセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビームと、
前記雄型ブレード端子の前記レセプタクルへの挿入中に前記雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面であって、前記弾性接触ビーム及び前記下部のうちの少なくとも一方に設けられ、挿入中の前記雄型ブレード端子の摩耗を低減するように構成された、少なくとも１つの接触面と、
を備える、雌型レセプタクル端子。
【請求項30】
前記レセプタクルが、所定の先端形状を有する雄型ブレード端子を受け入れるように構成され、少なくとも１つの接触面が、前記所定の先端形状に係合するように構成されている、請求項１～２９のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項31】
前記所定の先端形状が、平坦な上側接触面及び／又は平坦な下側接触面を有する、請求項３０に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項32】
前記所定の先端形状が、１．５ｍｍ未満の長さに沿ってテーパ状である、請求項３０又は３１に記載の雌型レセプタクル端子。
【請求項33】
電気コネクタであって、請求項１～３２のいずれか１項に記載の雌型レセプタクル端子と、
前記レセプタクル内に受け入れられるように構成された雄型ブレード端子と、を備える、電気コネクタ。
【請求項34】
電気接続を形成する方法であって、雌型レセプタクル端子を提供するステップであって、前記雌型レセプタクル端子が、
挿入軸と、該挿入軸に沿った挿入方向に雄型ブレード端子を受け入れるように構成された開口部と、を有するレセプタクルと、
該レセプタクルの上部から前記レセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビームと、
前記雄型ブレード端子の前記レセプタクルへの挿入中に前記雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面であって、前記弾性接触ビーム及び前記下部のうちの少なくとも一方に設けられた少なくとも１つの接触面と、を備える、ステップと、
前記雄型ブレード端子を前記レセプタクルに挿入するステップと、
を含み、
該挿入するステップが、前記雄型ブレード端子を直線状の接触界面に沿って少なくとも１つの接触面と係合させ、その後、前記雄型ブレード端子を点接触界面において少なくとも１つの接触面と係合させることによって実行される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、端子金具の分野に関し、特に、電気コネクタに用いられる端子金具に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、電気コネクタは、典型的には、雌型レセプタクル端子と雄型ブレード端子とを含む接触界面を介して電力及び信号を伝送する。端子は、銅系合金等の導電性基材からなる。基材は、端子システムの少なくとも接触部上に堆積されためっき層を有する。めっき材料としては、金、銀、スズ、及びニッケルが挙げられるが、これらに限定されない。これらの端子システムでは、嵌合及び嵌合解除中に、めっき材料が摩耗したり、削られたりしがちである。この劣化は、挿入力及び電気抵抗を増大させる。
【0003】
耐摩耗性が向上した改良端子システムが必要とされている。
【発明の概要】
【0004】
電気端子の設計において制御すべき重要な要因は、雌型レセプタクル端子を雄型ブレード端子と嵌合させるのに必要な力である。この要因は、対応する数の雄型ブレード端子と同時に嵌合するように構成された複数の雌型レセプタクル端子を備えるコネクタ構成において特に重要であり、というのは、全体の挿入力が、雄型端子及び雌型端子の単一セットに必要な単一の挿入力の倍数になるからである。別の重要な要因は、いくつかの嵌合及び嵌合解除にわたる、すなわち、いくつかの接続及び切断サイクルにわたる挿入力の再現性である。公知の電気コネクタにおいて、本発明者らは、雄型ブレード端子が雌型レセプタクル端子に挿入されるときにかなりの量の摩耗が生じることを確認した。この摩耗が電気コネクタの使用にわたって悪化するにつれて、挿入力は、経時的に大きくなっていく、及び／又は予測可能でなくなっていく可能性がある。本発明者らは、以下に概説するように、この問題に対する解決策を考案した。
【0005】
一実施形態によれば、電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子が提供され、雌型レセプタクル端子は、以下の特徴のうちのいずれか又は全部を備える。挿入軸と、挿入軸に沿った挿入方向に雄型ブレード端子をレセプタクル内に受け入れられるように構成された開口部とを有するレセプタクル；レセプタクルの上部からレセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビーム；雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中に雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面であって、弾性接触ビーム及び下部のうちの少なくとも一方に設けられ、レセプタクル内に横方向に突出し、挿入方向及びレセプタクルの幅方向の両方に湾曲した外形を有する接触隆起部と、横方向にレセプタクル内に突出し、挿入方向に垂直な平面内で幅方向に直線状で下部に平行な外形を有するガイド部であって、接触隆起部に隣接して接触隆起部よりも開口部側に位置決めされ、雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中、接触隆起部よりも先に雄型ブレード端子に係合するガイド部と、を含む、少なくとも１つの接触面。
【0006】
上記の構成を有する接触面を提供することによって、レセプタクルに挿入される雄型ブレード端子は、その完全挿入位置に向かって移動して接触隆起部に遭遇する前に、最初にガイド部に遭遇する。ガイド部は、挿入方向に垂直な平面内で幅方向に直線状であり、下部と平行である外形を有するように構成することによって、接触面と雄型ブレード端子との界面において線接触を提供することができる。これにより、雄型ブレード端子の幅のかなりの割合にわたって力が分配される。レセプタクルの挿入方向及び幅方向の両方に湾曲した外形を有するように接触隆起部を構成することによって、接触面と雄型ブレード端子との間に点接触界面が提供される。このようにして、雄型ブレード端子がレセプタクルに挿入されるとき、雄型ブレード端子は、点接触界面で接触隆起部に係合する前に、直線状の接触界面に沿ってガイド部に係合する。本発明者らは、これが、嵌合中の著しい摩耗形成を低減しながら、雄型ブレード端子にわたって圧力を有利に分布する一方で、雄型ブレード端子が完全に挿入されると、接触隆起部を介して良好な電気接続を依然として提供することを確認した。全体として、この構成は、挿入力を低減し、端子接触面の摩耗を低減又は排除することによって、組み立てが容易で、より堅牢な電気コネクタを提供する。
【0007】
少なくとも１つの接触面は、弾性接触ビーム上の上側接触面を備え得る。そのような実施形態では、接触隆起部及び接触面のガイド部は両方とも、下向きの横断方向に、すなわちレセプタクルの下部に向かってレセプタクル内に突出する。弾性接触ビームは、挿入軸に沿って延在し得る。弾性接触ビームは、直線状の主形状を有し得る。弾性接触ビームは、挿入方向に下部に向かって延在し得る前部を含む主形状を有し得る。そのような実施形態では、前部は、雄型ブレード端子の挿入を容易にするために開口部に向かって外向きに広がっている。弾性接触ビームは、挿入方向に下部から離れて延在し得る後部を更に備え得る。弾性接触ビームは、前部と後部との間に位置し得るビーム頂点を更に備え得る。これは、ガイド部が弾性接触ビームの屈曲によって提供される有利な構成を提供し得る。代替的に又は追加的に、ガイド部は、弾性接触ビーム上の追加的な表面特徴によって提供され得る。
【0008】
接触ビームは、挿入方向にビーム頂点の後方に隆起部頂点を有し得る。隆起部頂点は、ビーム頂点の少なくとも０．０５ｍｍ後方に位置し得る。隆起部頂点は、好ましくはビーム頂点の少なくとも０．１ｍｍ後方に位置し得る。例えば、隆起部頂点は、挿入方向にビーム頂点の後方に少なくとも０．１ｍｍ、少なくとも０．１５ｍｍ、少なくとも０．２ｍｍ、少なくとも０．２５ｍｍ、少なくとも０．３ｍｍ、又は少なくとも０．３５ｍｍに位置し得る。このようなオフセットは、ガイド部によって提供される線接触と接触隆起部によって提供される点接触との間の移行が実現される有利な距離を提供することができる。ビーム頂点は、ガイド部の前縁を画定し得る。ビーム頂点は、部分円筒形の外面形状を有し得る。部分円筒形の外面形状の曲率半径は、０．２ｍｍ～２ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ～１．２ｍｍであり得る。
【0009】
少なくとも１つの接触面は、下部に下側接触面を備え得る。ガイド部は、傾斜部を備え得る。傾斜部は、下部に隣接し得る前端を有し得る。傾斜部は、接触隆起部の隆起部頂点に隣接し得る後端を有し得る。ガイド部を傾斜面として設けることによって、雄型ブレード端子と接触面との間の接触界面は、傾斜面の前端での線接触から隆起部頂点での点接触に向かって徐々に移行することができる。傾斜部を設けることにより、下部の接触面をスタンピングなどの簡便な製造プロセスによって形成することも可能になる。
【0010】
傾斜部の上面は、挿入方向に前端から後端まで実質的に一定である傾斜角を画定し得る。傾斜部の上面は、前端から後端に向かって高さが直線的に増加し得る。傾斜部の上面は、前端に第１の幅を有し、後端に第２の幅を有し得る。第１の幅は、第２の幅よりも大きくなり得る。これにより、雄型ブレード端子と下側接触面との間の接触界面が、傾斜部の前端での線接触から傾斜部の後端でのより狭い線接触に徐々に移行することが可能になり、それによって、隆起部頂点における点接触への移行を容易にする。傾斜部の上面は、第１の幅から第２の幅まで直線的にテーパ状であり得る。第１の幅は、下部の幅の少なくとも４０％、好ましくは下部の幅の少なくとも５０％にわたって延在し得る。傾斜角度は、任意の好適な角度であり得る。特定の実施形態では、傾斜角度は、挿入軸から２０度以下である。
【0011】
ガイド部は、接触隆起部から離間され得る。ガイド部は、接触隆起部と連続し得る。ガイド部は、接触隆起部の前領域と交差し得る。ガイド部は、接触隆起部が挿入方向に第１の勾配を有し、ガイド部が挿入方向に第２の勾配を有する交差境界において、前領域と交差し得る。第１の勾配と第２の勾配は実質的に同じであり得る。換言すれば、ガイド部は、交差境界における接触隆起部に対する接線において接触隆起部から延在し得る。これは、ガイド部と接触隆起部との間の滑らかな移行を提供し得る。接触隆起部の外形は、部分球形であり得る。
【0012】
少なくとも１つの接触面は、上述の実施形態のいずれかに従って、下部に設けられた下側接触面の形態の単一の接触面を備え得る。少なくとも１つの接触面は、上述の実施形態のいずれかに従って、弾性接触ビームに設けられた上側接触面の形態の単一の接触面を備え得る。特定の構成では、少なくとも１つの接触面は、上述の実施形態のいずれかに従って下部に設けられた下側接触面と、上述の実施形態のいずれかに従って弾性接触ビームに設けられた上側接触面と、の両方を含む。
【0013】
雌型レセプタクル端子は、接続セクションを有する本体を備え得る。接続セクションは、導体に結合するように構成され得る。本体は、嵌合雄型ブレード端子への電気接続を提供するために構成され得る接触セクションを更に備え得る。接触セクションは、弾性接触ビームを備え得る。雌型レセプタクル端子は、カバーを更に備え得る。本体の接触セクションは、カバー内に受け入れられて、雌型レセプタクル端子のレセプタクルを画定し得る。他の実施形態では、雌型レセプタクル端子は、単一の一体構造を有し得る。
【0014】
本体の接触セクションは、固定ビームを更に備え得る。静止又は固定ビームは、挿入方向に延在してもよく、弾性接触ビームに対向し得る。静止又は固定ビームは、レセプタクルの下部の少なくとも一部を画定し得る。下部の接触面は、固定ビームに設けられ得る。
【0015】
レセプタクルの下部は、レセプタクルの下壁によって少なくとも部分的に画定され得る。雌型レセプタクル端子がカバーを備える場合、レセプタクルの下壁は、カバーの下壁によって画定され得る。下側接触面は、下壁に設けられ得る。
【0016】
レセプタクルの上部は、レセプタクルの上壁によって少なくとも部分的に画定され得る。雌型レセプタクル端子がカバーを備える場合、レセプタクルの上壁は、カバーの上壁によって画定され得る。カバーは、上壁に形成された補強ビームを更に備え得る。補強ビームは、上壁上の一点から片持ち梁状にされ、弾性接触ビームに向かって下方に曲げられ得る。補強ビームは、嵌合中の弾性接触ビームの上方への撓みに対する抵抗を増加させるように構成され得る。補強ビームは、優れた電気接続を提供するために、弾性接触ビームによって提供される法線力を増加させるように構成され得る。カバーは、上壁に形成され、補強ビームの真上に位置する支持ビームを更に備え得る。支持ビームは、上壁上の一点から片持ち梁状にされ、弾性接触ビームに向かって下方に曲げられ得る。支持ビームは、嵌合中の弾性接触ビームの上方への撓みに対する抵抗を更に増加させるように構成され得る。支持ビームは、優れた電気接続を提供するために、弾性接触ビームによって提供される法線力を更に増加させるように構成され得る。
【0017】
少なくとも１つの接触面は、導電性基材を含み、導電性基材上に堆積されためっき層を含み得る。めっき層は、任意の適切な材料から形成され得る。例えば、めっき層は、スズめっき層、銀めっき層、又は金めっき層であり得る。
【0018】
めっき層は、任意の好適な厚さを有し得る。いくつかの構成では、めっき層は、２．５ミクロン～４．０ミクロンの厚さを有するスズめっき層である。
【0019】
導電性基材は、任意の好適な導電性材料から形成され得る。導電性基材は、銅を含み得る。導電性基材は、銅合金を含み得る、又は銅合金のみからなり得る。少なくとも１つの接触面は、導電性基材とめっき層との間に中間層を含み得る。中間層は、任意の適切な材料から形成され得る。中間層は、ニッケルを含み得る。いくつかの構成において、中間層は、ニッケル又はニッケル合金のみからなり得る。
【0020】
別の実施形態によれば、電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子が提供され、雌型レセプタクル端子は、以下の特徴のうちのいずれか又は全部を備える。挿入軸と、挿入軸に沿った挿入方向に雄型ブレード端子をレセプタクル内に受け入れられるように構成された開口部とを有するレセプタクル；レセプタクルの上部からレセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビーム；雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中に雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面であって、弾性接触ビーム及び下部のうちの少なくとも一方に設けられ、レセプタクル内に横方向に突出し、雄型ブレード端子の挿入中に雄型ブレード端子と線接触界面に沿って係合するように構成されたガイド部と、横方向にレセプタクル内に突出し、雄型ブレード端子が雌型レセプタクル端子と嵌合されるときに雄型ブレード端子と点接触界面で係合するように構成された接触隆起部と、を備える、少なくとも１つの接触面。
【0021】
ガイド部は、接触隆起部よりも開口部側に位置決めされ得る。このようにして、雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中、ガイド部は、接触隆起部の前に雄型ブレード端子に係合し得る。これにより、接触面は、点接触界面で雄型ブレード端子に係合する前に、直線状の接触界面で雄型ブレード端子に係合し得る。
【0022】
別の実施形態によれば、電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子が提供され、雌型レセプタクル端子は、以下の特徴のうちのいずれか又は全部を備える。挿入軸と、挿入軸に沿った挿入方向に、所定の先端形状を有する雄型ブレード端子をレセプタクル内に受け入れられるように構成された開口部とを有するレセプタクル；レセプタクルの上部からレセプタクルの対向する下部に向かって延在し、レセプタクル内に突出する接触隆起部を有する弾性接触ビーム；雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中に雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面。弾性接触ビームは、雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中に、接触隆起部が挿入軸に対して２０度以下の角度を有する初期接触界面において所定の先端形状と係合するように構成されている。
【0023】
特定の実施形態では、接触界面における角度、すなわち「迎え角」は、挿入軸に対して１６度以下である。特定の実施形態では、その角度は、挿入軸に対して１０度以下である。少なくとも１つの接触面から雄型ブレード端子に作用する所与の法線力に対して、迎え角は、電気コネクタの特定の用途に応じて摩耗を低減又は排除するように最適化することができる。
【0024】
別の実施形態によれば、電気コネクタ用の雌型レセプタクル端子が提供され、雌型レセプタクル端子は、以下の特徴のうちのいずれか又は全部を備える。挿入軸と、挿入軸に沿った挿入方向に雄型ブレード端子をレセプタクル内に受け入れられるように構成された開口部とを有するレセプタクル；レセプタクルの上部からレセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビーム；雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中に雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面であって、弾性接触ビーム及び下部のうちの少なくとも一方に設けられ、挿入中の雄型ブレード端子の摩耗を低減するように構成された、少なくとも１つの接触面。
【0025】
レセプタクルは、所定の先端形状を有する雄型ブレード端子を受け入れるように構成され得る。少なくとも１つの接触面は、所定の先端形状に係合するように構成され得る。所定の先端形状は、平坦な上側接触面及び／又は平坦な下側接触面を有し得る。所定の先端形状の表面は、雄型ブレード端子の幅に沿って湾曲を有さない、すなわち、雄型ブレード端子の長手方向軸に垂直な方向に湾曲を有さないという意味で平坦であり得る。所定の先端形状は、１．５ｍｍ以下の長さに沿ってテーパ状であり得る。ある実施形態では、所定の先端形状は、１．２ｍｍ以下の長さに沿ってテーパ状であり得る。本明細書で使用される場合、「テーパ状」という用語は、雄型ブレード端子の厚さが、その前端又は先端に向かって高さ方向に徐々に減少することを意味する。テーパが延在する距離は、最先端から雄型ブレード端子の厚さがもはや減少しない点までの挿入方向の寸法として定義される。これは、雄型ブレード端子の上側接触面及び下側接触面の両方が平坦である点であり得る。
【0026】
また、本明細書には、電気コネクタ用の雄型ブレード端子が開示され、雄型ブレード端子は、導電性基材、２．５ミクロン～７ミクロン、好ましくは５ミクロン～７ミクロンの厚さを有するスズめっき層、及び導電性基材とスズめっき層との間の中間層の特徴のうちのいずれか又は全てを備える。
【0027】
雄型ブレード端子は、上述したような所定の先端形状を含み得る。所定の先端形状は、平坦な上側接触面及び／又は平坦な下側接触面を有し得る。所定の先端形状の表面は、雄型ブレード端子の幅に沿って湾曲を有さないという意味で平坦であり得る。所定の先端形状は、１．５ｍｍ以下の長さに沿ってテーパ状であり得る。特定の実施形態では、所定の先端形状は、１．２ｍｍ以下の長さに沿ってテーパ状であり得る。
【0028】
導電性基材は、任意の好適な導電性材料から形成され得る。導電性基材は、銅を含み得る。導電性基材は銅合金であり得る。中間層は、ニッケルを含み得る。中間層は、ニッケル又はニッケル合金から形成され得る。中間層は、１．０ミクロン～１．８ミクロンの厚さを有し得る。
【0029】
更なる実施形態によれば、上述した実施形態のいずれかによる雌型レセプタクル端子と、レセプタクルに受け入れられるように構成された雄型ブレード端子と、を備える電気コネクタが提供される。
【0030】
別の実施形態によれば、電気接続を形成する方法が提供され、本方法は、以下のステップのうちのいずれか又は全部を含む。雌型レセプタクル端子を提供するステップであって、雌型レセプタクル端子が、挿入軸と、挿入軸に沿った挿入方向に雄型ブレード端子をレセプタクル内に受け入れるように構成された開口部とを有するレセプタクルと、レセプタクルの上部からレセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビームと、雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中に雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面であって、弾性接触ビーム及び下部のうちの少なくとも一方に設けられた少なくとも１つの接触面と、を備える、ステップ；雄型ブレード端子をレセプタクルに挿入するステップであって、該ステップが、雄型ブレード端子を直線状の接触界面に沿って少なくとも１つの接触面と係合させ、その後、雄型ブレード端子を点接触界面において少なくとも１つの接触面と係合させることによって実行されるステップ。
【図面の簡単な説明】
【0031】
本発明の更なる特徴及び利点は、単に例として提示される本発明の実施形態の以下の説明から、及び図面を参照することによって明らかになるであろう。
【0032】
【図1】本開示による雌型レセプタクル端子の斜視図である。
【図7】本開示による別の断面図である。
【図8】本開示による雄型ブレード端子の断面図である。
【図9A】第１の位置で雌型レセプタクル端子に挿入されている雄型ブレード端子の概略断面図である。
【図9B】第２の位置で雌型レセプタクル端子に挿入されている雄型ブレード端子の概略断面図である。
【図10A】典型的な電気コネクタの撓みに対する力を示す図である。
【図10B】本開示による電気コネクタの撓みに対する力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
必要に応じて、本開示の詳細な実施形態が本明細書に提示される。しかしながら、開示される実施形態は、本開示の単なる例示に過ぎず、様々な形態で具現化され得ることを理解されたい。したがって、本明細書に開示される具体的な詳細は、限定として解釈されるべきではなく、単に特許請求の範囲の基礎として、及び本開示を様々に採用するために当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。
【0034】
図１及び図２は、雌型レセプタクル端子１０を示す。雌型レセプタクル端子１０は、挿入軸３５及び開口部２０を有するレセプタクルを備える。開口部２０は、雄型ブレード端子（図示せず）を、挿入軸３５に沿った嵌合方向又は挿入方向Ｍでレセプタクル内に受け入れるように構成される。図示された構成では、端子１０は、導体に結合されるための端子１０の端部に接続セクション８４を有する本体８０と、雄型ブレード端子に電気的接続を提供するための接触セクション８２と、本体８０の接触セクション８２を囲むカバー３０と、を備える。カバー３０は、本体８０がその中に挿入されるとき、本体８０の保持及び補強を提供する。これらの構成要素は分離可能であるように示されているが、その代わりに、本体８０及びカバー３０は、端子１０を提供するために単一の一体構成要素として形成されてもよいことが理解されるであろう。
【0035】
本体８０は、軸３５に沿って長手方向に形成されている。接続部８４の終端は、概して、本体８０の後端又は第１の端部に位置決めされ、接触部８２は、本体８０の前端又は第２の端部に配置される。本体８０は、銅又は任意の他の銅ベースの合金又は同等の導電特性を有する同様の材料などの導電性材料の単一片から打ち抜き形成され得る。図示の構成では、接続部８４は「Ｕ」字形であり、接触部８２に隣接して配置された第１の対のウィング８８と、第１の対のウィング８８に隣接して位置決めされた第２の対のウィング８９と、を備える。ウィングの第１の対８８は、ケーブル（図示せず）の裸導体部を固定するために使用することができ、ウィングの第２の対８９は、ケーブルの絶縁部を固定するために使用することができる。
【0036】
カバー３０は、平坦なプレートから打ち抜き形成され、略矩形の外周を含み得る。周辺部は、下側セクション２２と、下側セクション２２から延在する一対の側壁と、上側セクション２４とを含み得る。図２の構成では、カバー３０は、上側セクション２４及び下側セクション２２を画定する中間壁２６を含む。下側セクション２２の一端には、相手雄型端子を受け入れるための開口部２０を設けることができる。図示の構成では、下側セクション２２及び上側セクション２４の両方が、挿入軸３５に沿って、かつカバー３０の長さに沿って延在する。
【0037】
雌型レセプタクル端子１０は、レセプタクルの上部からレセプタクルの下部に向かって延在する弾性接触ビーム１００を備える。図示の構成では、上部は上側セクション２４によって提供され、下部は下側セクション２２によって提供される。図２に最もよく示されるように、弾性接触ビーム１００は、本体８０から延在し、本体８０の接続部８２がカバー３０に挿入されるときに当該カバーによって摺動可能に受け入れられるように構成され得る。
【0038】
少なくとも１つの接触面が、雄型ブレード端子のレセプタクルへの挿入中に雄型ブレード端子と係合するように設けられている。図示の構成では、接触面１０３が、弾性接触ビーム１００に設けられている。特に、接触面は、レセプタクルの下部に面するように、弾性接触ビーム１００の下側に配置される。
【0039】
その代わりに、又はそれに加えて、レセプタクルの下部に別の接触面が設けられ得る。図示の構成では、接触面１１３は、レセプタクルの下部の上側に、より具体的には、雌型レセプタクル端子１０の静止又は固定ビーム１１０に設けられる。固定ビーム１１０は、本体８０から延在し得、本体８０の接続部８２がその中に挿入されるとき、カバー３０によって摺動可能に受け入れられるように構成され得る。このようにして、接触面１０３、１１３は、レセプタクルによって受け入れられる雄型ブレード端子と係合するために、レセプタクルの片側又は両側に設けられ得る。
【0040】
図２に示すように、接触ビーム１００及び固定ビーム１１０は、挿入軸３５に沿って延在し、基部８３から形成される。固定ビーム１１０は、基部８３から挿入軸３５に沿って前方に平坦に延在し、弾性接触ビーム１００は、基部の上部から延在し、固定ビーム１１０に対向する。基部８３の側壁は、弾性接触ビーム１００の上方に延在し、停止縁部８５を含む。停止縁部８５は、本体８０が挿入軸３５に沿ってカバー３０内に挿入され得る範囲を制限するために、挿入軸３５に垂直な表面を画定する。
【0041】
図１に示すように、本体８０は、開口部２０の反対側の端部において、カバー３０の下側セクション２２に摺動可能に収容され得る。挿入されると、固定ビーム１１０は、カバー３０の下側セクション２２上に位置決めされ得る。
【0042】
保持ビーム４０が、カバー３０内に形成され得る。図示の構成では、保持ビーム４０は外側方向に延在しており、カバー３０の上側セクション２４から曲げられて片持ち梁状になっている。カバー３０はまた、弾性接触ビーム１００に追加の支持を提供するために、中間壁２６から形成された補強ビーム５０を備え得る。カバー３０はまた、弾性接触ビーム１００に追加の支持を提供するために、補強ビーム５０上に積み重ねられた支持ビーム５２を備え得る。これにより、嵌合中の撓みに対する抵抗が増大し、法線力が増大する。引張強度がより高い材料をカバー３０に使用することによって、法線力を更に増加させることができる。
【0043】
図３～図６は、一実施形態による弾性接触ビーム１００及び固定ビーム１１０の更なる詳細を示す。図示の構成では、本体８０がカバー３０内に挿入されると、固定ビーム１１０は、カバー３０の下側セクション２２に隣接するレセプタクルの下部を画定する。また、弾性接触ビーム１００は、挿入方向Ｍにレセプタクルに沿って延在し、前部、後部、及びビーム頂点を含む主形状を有し得る。
【0044】
前部１００ａは、挿入方向Ｍに下部に向かって延在する。図示の構成では、前部１００ａは、片持ち梁状の接触ビーム１００の自由端に配置され、挿入方向Ｍに固定ビーム１００に向かって延在する。換言すれば、弾性接触ビーム１００は、挿入方向Ｍに対して固定ビーム１１０に向かって下方に傾斜する前部１００ａを有する。
【0045】
後部１００ｂは、レセプタクルの下部から離れて挿入方向Ｍに延在する。図３に示される実施形態では、後部１００ｂは、固定ビームから離れて挿入方向Ｍに延在する。換言すれば、弾性接触ビーム１００は、挿入方向Ｍに対して固定ビーム１１０から離れて上方に傾斜する前部１００ｂを有する。
【0046】
ビーム頂点１００ｃは、前部１００ａと後部１００ｂとを接続する。図３～図５に示すように、ビーム頂点１００ｃは、接触ビーム１００の下方傾斜前部１００ａと上方傾斜後部１００ｂとの間の滑らかな移行を提供することができる。このようにして、弾性接触ビーム１００は、レセプタクルの下部に対して凸形状を有し得る。
【0047】
弾性接触ビーム１００の平衡位置において、すなわち、雄型ブレード端子によって変位されていないとき、前部１００ａは、ビーム頂点１００ｃから開口部２０に向かって、挿入軸３５に対して任意の適切な角度、例えば５度～７０度で上向きに傾斜し得、後部は、ビーム頂点１００ｃから挿入方向Ｍに任意の適切な角度、例えば２度～３０度で上向きに延在し得る。図示の構成では、前部１００ａは挿入軸３５に対して約４５度の角度で延在し、後部１００ｂは挿入軸３５に対して約１０度の角度で延在する。図示の構成では、前部１００ａは、後部１００ｂよりも開口部２０に近い。
【0048】
弾性接触ビーム１００の接触面１０３は、接触隆起部１０５を含む。接触隆起部１０５は、レセプタクル内に突出し、挿入方向Ｍ及びレセプタクルの幅方向の両方に湾曲した外形を有する。すなわち、接触隆起部は、挿入方向Ｍと、挿入方向Ｍに垂直であり、レセプタクルの下部の平面に平行である幅方向との両方において非直線状である。図示の構成では、接触隆起部１０５は、少なくとも部分的に球状面を有する。他の構成では、表面は少なくとも部分的に楕円形又は卵形であり得る。
【0049】
接触隆起部１０５は、挿入方向Ｍにビーム頂点１００ｃの後方に位置する隆起部頂点１０６を有し得る。隆起部頂点１０６は、後部１００ｃに対して接触隆起部１０５上の最外点として設けられ得る。換言すれば、隆起部頂点１０６は、弾性接触ビーム１００の後部１００ａの外面から最大垂直距離にある接触隆起部１０５の表面上の点である。隆起部頂点１０６は、ビーム頂点１００ｃの少なくとも０．２５ｍｍ後方に位置し得る。隆起部頂点１０６は、ビーム頂点１００ｃから少なくとも０．３５ｍｍ後方に位置することが好ましい。
【0050】
接触面１０３はまた、ガイド部１０１を備え得る。図示の構成では、ガイド部１０１は、レセプタクル内に突出し、挿入方向Ｍに垂直な平面内で幅方向に直線状でレセプタクルの下部に平行な外形を有する。換言すれば、ガイド部１０１は、幅方向に湾曲を有さず、挿入軸３５を中心に傾斜していない。
【0051】
ビーム頂点１００ｃは、ガイド部１０１の前縁を画定し得る。図示の構成では、ビーム頂点１００ｃは、部分円筒形の外面形状を有する。部分円筒面形状の曲率半径は、好ましくは０．２ｍｍ～２ｍｍであり、より好ましくは０．２ｍｍ～１．２ｍｍである。ガイド部１０１は、接触隆起部１０５よりも開口部２０側に位置決めされ得る。このようにして、雄型端子ブレードを開口部２０を介してレセプタクルに挿入する間、ガイド部１０１は、接触隆起部１０５に係合する前に雄型ブレード端子に係合する。
【0052】
図４及び図６に最もよく示されるように、レセプタクルの下部の接触面１１３は、固定ビーム１１０に設けられ得る。接触面１１３は、レセプタクル内に突出し、レセプタクルの挿入方向及び幅方向の両方に湾曲した外形を有する接触隆起部１１５を備え得る。すなわち、接触隆起部は、挿入方向Ｍと、挿入方向Ｍに垂直であり、レセプタクルの下部の平面に平行である幅方向との両方において非直線状である。図示の構成では、接触隆起部１１５は、少なくとも部分的に球状面を有する。他の構成では、表面は少なくとも部分的に楕円形又は卵形であり得る。
【0053】
接触隆起部１１５は、隆起部頂点１１６を有し得る。隆起部頂点１０６は、固定ビーム１１０の表面に対して接触隆起部１１５上の最外点として設けられ得る。換言すれば、隆起部頂点１１６は、固定ビーム１１０の平面から最大垂直距離にある接触隆起部１１５の表面上の点である。
【0054】
接触面１１３はまた、ガイド部１１１を備え得る。図示の構成では、ガイド部１１１は、レセプタクル内に突出し、挿入方向Ｍに垂直な平面内で、幅方向に直線状であり、レセプタクルの下部に平行な外形を有する。換言すれば、ガイド部１１１は、幅方向に湾曲を有さず、挿入軸３５を中心に傾斜していない。
【0055】
図６に最もよく示されているように、図示される構成のガイド部１１１は、固定ビーム１１０の前端に隣接する前端１１１ａと、接触隆起部１１５の隆起部頂点１１６に隣接する後端１１１ｂと、を有する傾斜部を備える。傾斜部の上面は、前端１１１ａから後端１１１ｂに向かって高さが直線的に増加する。挿入方向に対する傾斜部の角度は、好ましくは２０度未満であり、１５度未満又は１０度未満であり得る。図示の構成では、傾斜角は約７度である。傾斜部の上面は、前端１１１ａで第１の幅を有し、後端１１１ｂで第２の幅を有し、第１の幅は第２の幅よりも大きい。第１及び第２の幅は、挿入方向Ｍに垂直な幅方向に測定される。傾斜部の上面は、第１の幅から第２の幅まで直線的にテーパ状である。図示の構成では、傾斜部は、実質的に三角形の上面を有する。第１の幅は、下部の幅の少なくとも４０％、好ましくは少なくとも５０％にわたって延在し得る。
【0056】
ガイド部１１１の少なくとも一部は、接触隆起部１１５の軸方向範囲と重なり得る。特に、ガイド部１１１の傾斜部は、接触隆起部１１５と重なり得る。図示の構成では、傾斜部１１１の後端１１１ｂは、挿入方向Ｍに接触隆起部１１５の軸方向範囲に沿って少なくとも２０％の位置に配置される。他の例では、傾斜部１１１の後端１１１ｂは、挿入方向Ｍに接触隆起部１１５の軸方向範囲に沿って少なくとも３０％又は少なくとも４０％の位置に配置され得る。図４及び図６を参照すると、ガイド部１１１の上面は、接触隆起部１１５の球面に接している。言い換えれば、接触隆起部１１５がガイド部１１１の後端１１１ｂに交わる点における球面の勾配は、ガイド部１１１と接触隆起部１１５との間の滑らかな移行を提供するために、ガイド部１１１の上面の勾配と同じであり得る。
【0057】
図３の垂直方向（挿入軸３５に対して垂直）において、弾性接触ビーム１００の接触隆起部１０５と固定ビーム１１０の接触隆起部１１５との間の最小間隙は、コネクタの所望の用途、対応する雄型ブレード端子のサイズ、及び／又は弾性接触ビーム１００の剛性を含むがこれらに限定されないいくつかの要因に応じた任意の好適な距離であり得る。いくつかの構成では、対向する接触隆起部間の最小間隙は、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの範囲、例えば、０．１７ｍｍである。
【0058】
固定ビーム１１０の隆起部頂点１１６は、上述の要因に従って任意の適切な距離だけ弾性接触ビーム１００の隆起部頂点１０６から軸方向にオフセット（すなわち、挿入軸３５の方向にオフセット）され得る。オフセットは、挿入軸３５に沿った挿入方向又は取外し方向であり得る。図３に示される構成では、弾性接触ビーム１００の接触隆起部１０５の頂点は、固定ビーム１１０の接触隆起部１１５の頂点から挿入方向Ｍに（すなわち、開口部２０から遠くに）オフセットされる。他の構成では、固定ビーム１１０の接触隆起部１１５の頂点は、弾性接触ビーム１００の接触隆起部１０５の頂点から挿入方向Ｍにオフセットされる。いくつかの構成では、隆起部頂点１０６、１１６は、０ｍｍ～１ｍｍ、例えば、０ｍｍ～０．５ｍｍの距離だけオフセットされ得る。オフセットは約０．２ｍｍであり得る。オフセットが０ｍｍであるとき、隆起部頂点は軸方向に整列されることが理解されるであろう。
【0059】
固定ビーム１１０の前端、すなわち、開口部２０に最も近い端部は、面取りされた縁部９０を有し得る。雌型レセプタクル端子１０の接触面１０３、１１３の少なくとも一方は、導電性基材と、導電性基材上に堆積されためっき層と、を含む。一実施形態では、めっき層はスズを含み、好ましくは２．５ミクロン～４ミクロンの厚さを有する。めっき層は、つや消しめっき処理により形成されることが好ましい。導電性基材が銅又は銅合金からなり、導電性基材とめっき層との間にニッケル中間層が形成され得る。めっき層は潤滑層で被覆されていることが好ましい場合がある。
【0060】
図７は、挿入軸と、雄型ブレード端子（図示せず）を挿入軸に沿った挿入方向Ｍでレセプタクル内に受け入れるように構成された開口部２０とを有するレセプタクルを備える雌型レセプタクル端子の一実施形態を示す。図７の雌型レセプタクル端子は、図１～図６に関連して上述した雌型レセプタクル端子の実施形態と構造及び動作が類似しており、類似の特徴を示すために類似の参照番号が使用されている。図１～図６に示す実施形態と同様に、レセプタクルは、レセプタクルの上部からレセプタクルの対向する下部に向かって延在する弾性接触ビーム２００を備える。下部は、固定又は静止ビーム２１０によって画定され得る。図示された構成において、弾性接触ビーム２００は、挿入方向Ｍにてレセプタクルの下部に向かって延在する前部２００ａと、挿入方向Ｍに下部から離れる方向に延在する後部２００ｂと、前部２００ａと後部２００ｂとの間に位置するビーム頂点２００ｃと、を備える。端子は、レセプタクルへの挿入中に雄型ブレード端子と係合するように構成された少なくとも１つの接触面を備える。少なくとも１つの接触面は、弾性接触ビーム２００及び下部の少なくとも一方に設けられる。図示の構成では、接触面２０３が弾性接触ビーム２００に設けられ、別の接触面２１３が固定ビーム２１０に設けられる。図３～図６に関する接触面１０３、１１３の説明は、本実施形態に適用可能である。
【0061】
この構成と図１～図６の構成との主な違いは、図７の構成では、弾性接触ビーム２００の自由端が、前部２００ａに対して弾性接触ビーム２００の反対側の端部である後部２００ｂの端部に配置されていることである。弾性接触ビーム２００は、取付部２００ｄによってレセプタクルの上部に固定される。図示の構成では、取付部２００ｄは、開口部２０に近接する前部２００ａの前端に接続されている。
【0062】
図７はまた、平衡位置にあるとき、すなわち、雄型ブレード端子がレセプタクルに挿入されていないときのレセプタクル構成のいくつかの寸法を示す。弾性接触ビーム２００の接触面２０３と固定ビーム２１０の接触面２１３との間の間隙の高さは、ラベルＬ１によって示される。特に、Ｌ１は、接触面２０３の接触隆起部の頂点２０６から、対向する接触面２１３の接触隆起部の頂点２１６まで、垂直方向（すなわち、挿入方向Ｍに垂直）に測定された間隙の高さである。間隙Ｌ１は、所望の用途に応じて任意の好適な距離であり得る。いくつかの構成では、Ｌ１は、０．３５ｍｍ～０．５０ｍｍ、又は０．４０ｍｍ～０．４５ｍｍである。Ｌ１は約０．４３ｍｍであり得る。Ｌ１のこの寸法は、図１～図６の実施形態に等しく適用し得る。
【0063】
図７において、隆起部頂点２０６は、ビーム頂点２００ｃの後方に位置する。挿入方向Ｍのビーム頂点２００ｃから隆起部頂点２０６までの距離を符号Ｌ２で示す。好ましくは、Ｌ２は少なくとも０．２５ｍｍであり、より好ましくは、Ｌ２は少なくとも０．３５ｍｍである。すなわち、いくつかの実施形態では、隆起部頂点２０６は、ビーム頂点２００ｃの少なくとも０．２５ｍｍ後方、好ましくはビーム頂点２００ｃの少なくとも０．３５ｍｍ後方に位置し得る。
【0064】
図７に示すように、寸法Ｌ３は、レセプタクルの頂部と弾性接触ビーム２００の自由端の上面との間の垂直方向（すなわち、挿入方向Ｍ及び幅方向に垂直な方向）の隙間を示す。好ましくは、Ｌ３は０．０６ｍｍ～０．２５ｍｍであり、より好ましくは、Ｌ３は約０．１８ｍｍである。以下に説明するように、寸法Ｌ３は、弾性接触ビーム２００によってその中に挿入される雄型ブレード端子に加えられる法線力を決定する要因である。
【0065】
図８は、雌型レセプタクル端子１０と接続するように構成された雄型ブレード端子３００の先端３０２の断面図を概略的に示す。先端３０２は、所定の先端形状を有し、図示の構成では、その遠位端に切頭端面３０４を有する滑らかな収束部を含む。先端３０２の近位には、雄型ブレード端子３００の一部があり、雄型ブレード端子の外面は、この一部に沿ってその長手方向軸に平行である。雄型ブレード端子３００を雌型レセプタクルに挿入すると、雄型ブレード端子３００の長手方向軸は、挿入軸と実質的に平行になることが理解されるであろう。したがって、収束部は、端面３０４に向かって雄型ブレード端子の長さに沿ってテーパを提供し、それに沿って雄型ブレード端子の厚さ、すなわち垂直方向の最大寸法が減少する。所定の先端形状は、１．５ｍｍ未満の長さに沿ってテーパ状であり得る。
【0066】
先端３０２の外側接触面は、雌型レセプタクル端子の接触面１０３、１１３と接触するように構成される。図示されていないが、雄型ブレード端子３００は、好ましくは、上面３０５が雌型レセプタクル端子の第１の接触面１０３と接触するように構成され、第１の面の反対側の下面３０６が第２の接触面１１３と接触するように構成される、長方形又は正方形の断面を有するタイプである。所定の先端形状は、平坦な上側接触面及び／又は平坦な下側接触面を有し得る。所定の先端形状の表面は、雄型ブレード端子の幅に沿って湾曲を有さない、すなわち、雄型ブレード端子の長手方向軸に対して垂直かつ雄型ブレード端子の高さ方向に対して垂直な方向に湾曲を有さないという意味で平坦であり得る。具体的には、上側接触面及び下側接触面は、雄型ブレード端子の長手方向軸に垂直な平面内で幅方向に直線状であり、かつ互いに平行であり得る。
【0067】
表面３０５、３０６の最も急な傾斜は、図８に示される雄型ブレード端子３００の先端、すなわち、表面３０５、３０６が端面３０４と交わる点に形成される。先端では、上面３０５及び下面３０６はそれぞれ、雄型ブレード端子３００の長手方向軸に対して角度をなす。その角度は、好ましくは３０度未満又は２５度未満である。図示の構成では、この角度は約２０度である。表面３０５、３０６の勾配は、それらが挿入軸３５と平行になるまで端面３０４から離れるにつれて徐々に減少し、その点で、各表面３０５及び３０６の勾配は０である。
【0068】
図示の構成では、雄型ブレード端子３００は、銅又は銅合金を含み得る導電性基材３１０を含む。好ましくはスズを含むめっき層３１４が、先端３０２の外面の少なくとも一部に設けられる。雄型ブレード端子３００は、好ましくはニッケルを含む中間層３１２を更に含む。中間層３１２は、導電性基材３１０とめっき層３１４との間に配置される。潤滑層もめっき層上に設けられ得る。
【0069】
図９Ａ及び図９Ｂは、雄型ブレード端子３００が雌型レセプタクル端子１０に挿入されるときの、雄型ブレード端子３００の外面３０５、３０６と雌型レセプタクル端子１０の接触面１０３、１１３との間の相互作用を概略的に示す。嵌合相互作用は図３～図６の構成を参照して説明されるが、雄型ブレード端子３００が図７の雌型レセプタクル端子と実質的に同じ方法で相互作用することが理解されるであろう。雄型ブレード端子３００がレセプタクルの開口部２０に挿入されると、その外面３０５、３０６が雌型端子の対応する接触面１０３、１１３に接触する。図９Ａ及び図９Ｂに明確に示されるように、接触隆起部１０５、１１５間の間隙の高さは、ブレード３００の全高がそこを通って嵌合できるには小さすぎる。固定ビーム１１０はレセプタクルの下側セクション２２に対して所定位置に固定されたままであるが、ブレード３００によって弾性接触ビーム１００に及ぼされる法線力は、弾性接触ビーム１００をその平衡位置に対して上方に撓ませる。弾性接触ビーム１００の撓みは、ブレード３００がレセプタクルに挿入されるにつれて徐々に増大する。接触面１０３、１１３は、ブレード面３０５、３０６に力を加え、この力は、接触面の各対の間の界面に垂直な法線力である。
【0070】
図９Ａに示され、上述されたように、雌型レセプタクル端子の１つ又は複数の接触面は、（挿入方向に垂直な平面内で）幅方向に直線状で水平であるガイド部と、幅方向及び挿入方向の両方に湾曲した接触隆起部と、を含むことができる。また、雄型ブレード端子は、傾斜面を有する略矩形状断面を有しており、幅方向に外面がガイド部と相似形状となるようにレセプタクルに挿入することができる。したがって、表面、例えば上面３０５が接触ビーム１００のガイド部１０１と接触するとき、それらの間の接触界面は、挿入方向に垂直な平面内で幅方向に直線状であり、レセプタクルの下部に平行であるので、直線状である。換言すれば、雄型ブレード端子は、直線状の接触界面に沿って接触面１０３と係合する。これは、最初に、単一点に力を集中させる代わりに、線に沿って法線力を分散させる。固定ビーム１１０のガイド部１１１についても同様である。したがって、図示の構成では、この線接触は、上面３０５が弾性接触ビーム１００のガイド部１０１と係合し、下面３０６がレセプタクルの下部に設けられた固定ビーム１１０のガイド部１１１と係合するときに確立される。
【0071】
図９Ｂに示され、上述されたように、接触面１０３、１１３の一方又は両方の接触隆起部は、ガイド部の後に雄型ブレード端子に係合する。接触隆起部は、幅方向及び挿入方向の両方において湾曲しており、これにより、レセプタクルに対して凸状の外面形状を提供することができる。したがって、表面、例えば、上面３０５が弾性接触ビーム１００の接触隆起部１０５と接触するとき、接触隆起部１０５の湾曲形状と比較して幅方向におけるブレード３００の外面３０５、３０６の直線形状を考慮すると、それらの間の接触界面は単一点となる。換言すれば、雄型ブレード端子は、接触面１０３と点接触界面で係合する。同様に、外面３０６は、固定ビーム１１０の接触隆起部１１５と点接触界面で係合する。
【0072】
いくつかの従来の構成では、雄型ブレード端子と雌型レセプタクル端子との間の最初の接触は、雄型ブレード端子の端面の近くの点接触界面、すなわち、表面勾配がより大きい場所で生じる。これは、接触面上のより高い剪断応力を引き起こし、雄型ブレード端子上のめっき材料の堆積の増加につながり、最終的に、摩耗の増加、並びに後続の嵌合動作のための挿入力及び／又は予測不可能な挿入力の関連する増加をもたらす可能性がある。
【0073】
本開示により雌型レセプタクル端子及び雄型ブレード端子を構成することによって、法線力は、第１の接触点において雄型ブレード端子３００の表面３０５、３０６にわたって分散され、それによって接触面の劣化を低減する。しかしながら、雄型ブレード端子のより浅い又は平坦な部分では（すなわち、図９Ａ及び図９Ｂにおける雄型ブレード端子３００の右側に向かって）、点接触界面はめっき層に対してあまり有害ではない。更に、より浅い又は平坦な部分では、雄型ブレード端子のこれらの部分で電気的接続がなされるため、法線力が線ではなく単一の点を介して加えられることが望ましい。接触面３０５、３０６に加えられる局所圧力の増大は、電気コネクタの雄型構成要素と雌型構成要素との間の電気接続の改善を容易にする。圧力が高いほど電子が潤滑剤層をより容易に通り抜けることができるので、このことは潤滑剤が使用される場合に特に重要である。しかしながら、法線力が点接触において高すぎる場合、雄型ブレード端子がレセプタクル内へ更に摺動されるにつれて、摩耗の増加につながり得る。
【0074】
図７は、法線力を制御することができる１つの方法を示す。雄型ブレード端子が開口部２０に挿入されて、弾性接触ビーム２００に接触すると、弾性接触ビーム２００は上方に撓む。ブレード端子に加えられる法線力は、取付部２００ｄの剛性によって主に決定される。最終的に、雄型ブレード端子が挿入方向Ｍに沿って更に挿入されると、弾性接触ビーム２００は、その自由端が上部に接触する程度まで上方に撓む。この時点で、弾性接触ビーム２００は、両端でレセプタクルの上部と接触しており、更に上方に撓ませるには、弾性接触ビーム２００の２つの端部の間でビーム頂点２００ｃを上方に押し下げることを必要とする。このような撓みは、より大きな力を必要とし、それによって雄型ブレード端子に加えられる法線力を増大させることが理解されよう。図７の寸法Ｌ３を調整することによって、増加された力が必要とされる点は、挿入過程にわたって法線力を制御するように適宜変更することができる。
【0075】
図９Ｂを参照すると、接触界面の摩耗の程度を決定し得る別の要因は、迎え角である。迎え角は、接触界面における接線と挿入軸３５との間の角度として定義され得る。図９Ｂに示される雄型ブレード端子３００の上面において、迎え角ＡＡは、（上面３０５と対応する接触隆起部１０５との間の）接触界面における接線Ｔと挿入軸線３５との間の角度である。好ましくは、迎え角ＡＡは、２０度以下、好ましくは１６度以下の鋭角である。図示の構成では、迎え角ＡＡは約１０度である。
【0076】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、挿入距離ｄに対する挿入力Ｆのグラフを示す。換言すれば、これらのグラフは、雄型ブレード端子が雌型レセプタクル端子内にどれだけ深く挿入されているかの関数として、所与の雄型ブレード端子を雌型レセプタクル端子内に挿入し取り外すのに必要な力の量を示す。図１０Ａは、既知の電気コネクタにおける力特性を示し、図１０Ｂは、実験測定からのデータに基づく、本開示による電気コネクタの力特性を示す。これらのグラフは、大きさを直接比較できるように同じ尺度で描かれている。レセプタクルに挿入された雄型ブレードの長さに関して、各グラフは、所与のコネクタの１回目及び１０回目の嵌合／嵌合解除サイクルについて、ブレードを挿入するのに必要な力のプロット（水平軸の上に示される）及びブレードを取り外すのに必要な力のプロット（水平軸の下に示される）を示す。
【0077】
図１０Ａにおいて、プロットＸ１は、既知のコネクタの１回目の挿入／取外しサイクルに対する挿入力及び取外し力を示し、プロットＸ１０は、１０回目の挿入／取外しサイクルに対する挿入力及び取外し力を示す。図１０Ｂにおいて、プロットＹ１は、本開示によるコネクタの１回目の挿入／取外しサイクルの挿入力及び取外し力を示し、プロットＹ１０は、１０回目の挿入／取外しサイクルの挿入力及び取外し力を示す。これは、本開示の電気コネクタアセンブリを使用することによって実現される摩耗低減の結果として、挿入力及び取外し力が、初期サイクル及び１０回目のサイクルについて既知のコネクタよりも低いことを示している。更に、プロットＹ１及びＹ１０は、互いに実質的に同じ力プロファイルに従うが、プロットＸ１及びＸ１０は、挿入及び取外しの両方の間に著しい逸脱があることが分かる。したがって、本明細書に開示される電気コネクタ構成は、挿入力の低減を可能にすることに加えて、より予測可能で、一貫性があり、反復可能な力プロファイルを有する。
【0078】
更なる実施形態を提供するために、上述の実施形態の全てに対して、追加、削除、及び／又は置換のいずれかによる様々な修正を行うことができ、そのいずれか及び／又は全てが、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【国際調査報告】