JP4532035B2

JP4532035B2 - 高電圧用端子

Info

Publication number: JP4532035B2
Application number: JP2001275453A
Authority: JP
Inventors: 義明加藤
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003086278A; US20030049976A1; US6758701B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などの配線等に使用される高電圧用端子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両などの配線等において部材間の電気的な接続をする場合、多くの圧着端子が用いられる。
【０００３】
従来の一般的な圧着端子において、図４（ａ）に示すように圧着端子本体４０の一端側には端子挿入部４１が設けられるとともに、その他端側には電線圧着部４２が設けられている。端子挿入部４１には、端子挿入時に雄型接続端子１に対して接触する一対の導電接触片４３，４４が対向するように設けられている。電線圧着部４２には、基部４２ｂとその両側に配置される側壁とによって断面略コ字状の凹部が形成されている。また、該側壁の両方において、２つの異なる狭持片４５，４６がそれぞれ対になるように設けられている。該凹部に配置された電線２は、狭持片４５，４６を圧着端子本体４０の中心軸方向に折り曲げることにより電線圧着部４２に圧着される。その結果、電線２は圧着端子本体４０と電気的に接続される。図５に示すように、電線２が圧着された圧着端子本体４０は、絶縁性の樹脂からなるメス型コネクタハウジング５０の各端子収容孔５１内に挿入される。この場合、圧着端子本体４０は、図示しないメス型コネクタハウジング５０の備える雄型接続端子１と電気的に接続される。
【０００４】
ところで、近年においては、自動車等に搭載される電気負荷が益々増加していく傾向にある。各電気負荷の電源容量に対応させるために、従来用いられてきた１４Ｖのバッテリーに加えて、４２Ｖのバッテリーも用いられるようになってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、通電が行われている際に雄型接続端子１を圧着端子本体４０から手で抜き去ると、導電接触片４３，４４と雄型接続端子１との接触部において持続的なアークが発生する。特に電気負荷が高電圧電源に接続されている場合、該接触部において発生するアークは大きくなる。このため、導電接触片４３，４４及び雄型接続端子１の表面はアークによって荒れる。つまり、導電接触片４３，４４と雄型接続端子１との接触抵抗が高くなる。このため、導電接触片４３，４４は、その内部に電流が流れると電気抵抗により発熱する。よって、メス型コネクタハウジング５０は絶縁性の樹脂からなるため、導電接触片４３，４４における発熱により劣化する可能性があった。このような理由から、従来の一般的な圧着端子本体４０において、特に電気負荷が高電圧電源に接続されている場合、信頼性低下につながる可能性があった。
【０００６】
従って、本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は導電接触片と雄型接続端子との接触部におけるアークの発生を防止できる高電圧用圧着端子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、端子本体の一端側に雄型接続端子を挿抜可能な端子挿入部を備えた端子において、端子挿入時に前記雄型接続端子に対して接触する第１接点部を有する主導電接触体と、端子挿入時に前記雄型接続端子に対して接触する第２接点部を有する副導電接触体とを前記端子挿入部にそれぞれ設けるとともに、前記第２接点部を、前記端子挿入部において前記第１接点部よりも前記雄型接続端子の抜去側となる位置に配設し、端子抜去時において前記第１接点部が前記雄型接続端子と非接触の状態となった後、前記副導電接触体が前記雄型接続端子から離間する方向に変形するようにしたことをその要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記端子本体は、略筒状であってその内側に前記副導電接触体を備え、前記副導電接触体は、前記端子本体の中心軸方向に向って凸状に湾曲した形状を有し、かつ熱膨張係数の異なる二種以上の導電性金属を貼り合わせることにより構成され、発熱により湾曲方向が反転するダイアフラム状接触片であり、前記第２接点部は、前記ダイアフラム状接触片における湾曲部の頂点であることをその要旨とする。
【０００９】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によれば、副導電接触体の第２接点部は、端子挿入部において主導電接触体の第１接点部よりも雄型接続端子の抜去側に配設されている。このため、雄型接続端子を抜き去る時に、雄型接続端子は第１接点部と非接触の状態となったとしても、第２接点部とは依然として接触している。よって、第１接点部においてアークが発生することはなく、アークによる第１接点部の荒れは防止される。そして、副導電接触体が雄型接続端子から離間する方向に変形することにより、圧着端子本体が雄型接続端子と非接触の状態になる。従って、副導電接触体の第２接点部において発生するアークは抑制される。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ダイヤフラム状接触片である副導電接触体は、通電時の発熱により湾曲方向が反転する。よって、副導電接触体の第２接点部は、雄型接続端子から速く確実に離間することができる。つまり、アーク掃引時間を短くすることができる。従って、第２接点部において発生するアークはさらに抑制され、アークによる第２接点部の荒れはよりいっそう防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した高電圧用圧着端子の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１２】
圧着端子本体１０は、１枚の導電性金属板を所定形状に打抜いた後に、各箇所を折り曲げることにより形成される。圧着端子本体１０を形成するための金属材料としては、銅、銅合金等が挙げられる。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、圧着端子本体１０は電線圧着部１２と端子挿入部１１とを備えている。端子挿入部１１には、上壁１１ａ、下壁１１ｂ、側壁１１ｃ，１１ｄに囲まれた略四角筒状体が形成されている。端子挿入部１１の開口部には、雄型接続端子１が挿入される端子挿入口１１ｅが形成されている。また、電線圧着部１２には、基部１２ｂと側壁１２ｃ，１２ｄとに囲まれた断面略コ字状の凹部が形成されている。
【００１３】
図２に示すように、電線圧着部１２の側壁１２ｃ，１２ｄには、電線２を狭持するための２つの異なる狭持片１５，１６がそれぞれ対になるように設けられている。狭持片１５，１６は、電線圧着部１２の側壁１２ｃ，１２ｄの側端に、端子挿入部１１の上壁１１ａの方向へ延びるように設けられている。電線圧着部１２に圧着される電線２は、その先端側の絶縁被覆３が剥離されており、芯線４が露出した状態になっている。電線２は、電線圧着部１２の基部１２ｂの直上に配置され、狭持片１５，１６を圧着端子本体１０の中心軸方向に折り曲げることにより電線圧着部１２に圧着される。この場合、狭持片１５は芯線４を圧着している。また、狭持片１６は、電線２の絶縁被覆３が剥離されていない部分を圧着している。電線圧着部１２に圧着された電線２は、圧着端子本体１０と電気的に接続される。
【００１４】
図１（ｂ）、図２に示すように、主導電接触体としての主導電接触片１３は、端子挿入部１１の下壁１１ｂに設けられており、端子挿入口１１ｅ側から電線圧着部１２側へ延びるように形成されている。図１（ａ）、図２に示すように、主導電接触片１３は、端子挿入口１１ｅの幅ａより幾分小さい一辺と端子挿入部１１の長手方向の側長ｂより幾分短い一辺とを有する長方形の金属片からなる。主導電接触片１３は、圧着端子本体１０と同一の材質より形成されるため、端子挿入部１１の下壁１１ｂに一体形成されている。主導電接触片１３は、下壁１１ｂ側から圧着端子本体１０の中心軸側へ幾分折り曲げられている。また、主導電接触片１３の先端部は、端子挿入部１１の下壁１１ｂ側に向って曲線状に少し折り曲げられている。主導電接触片１３は、その先端部が曲線状に少し折り曲られた箇所の頂点に第１接点部１３ａを有している。
【００１５】
図１（ｂ）、図２に示すように、副導電接触体としての副導電接触片１４は、固定部１７，１８により端子挿入部１１の内側の上壁１１ａに固定されている。図１（ａ）、図２に示すように、副導電接触片１４は、端子挿入部１１の端子挿入口１１ｅの幅ａより幾分小さい一辺と端子挿入部１１の長手方向の側長ｂより幾分短い一辺とを有する長方形の金属片からなる。副導電接触片１４の厚さは、圧着端子本体１０を形成している金属板の厚さよりも薄い。また、副導電接触片１４は、圧着端子本体１０の中心軸方向に向って凸状に湾曲したダイヤフラム形状を有している。ダイヤフラム形状を有した副導電接触片１４は、湾曲部の頂点に第２接点部１４ａを有している。
【００１６】
副導電接触片１４は、熱膨張係数の異なる２種の導電性金属を貼り合わせることにより構成されている。一般的には、低熱膨張金属としてＮｉ−Ｆｅ系材料が用いられており、高熱膨張金属としてＣｕ、Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系材料等が用いられている。副導電接触片１４は金属接合板であり、その内部に電流が流れると電気抵抗により発熱する。この場合、副導電接触片１４は、高熱膨張金属側がより多く伸びるため低熱膨張金属側に湾曲する。本実施形態において、ダイヤフラム形状を有した副導電接触片１４は、雄型接続端子１から離間する方向へ湾曲する。この理由から、副導電接触片１４は、高熱膨張金属を雄型接続端子１側に、低熱膨張金属をその反対側にして互いに貼り合わせることにより構成されている。
【００１７】
副導電接触片１４は、圧着端子本体１０とは異なる金属材料からなる。このため、副導電接触片１４は、固定部１７，１８によって端子挿入部１１の内側の上壁１１ａに固定されている。図１（ｂ）に示すように、固定部１７及び固定部１８は、端子挿入部１１の上壁１１ａの両端を内側へ折り曲げることにより形成されている。
【００１８】
次に本実施形態の圧着端子本体１０及び雄型接続端子１の動作を以下に説明する。
図３（ａ）に示すように、雄型接続端子１は、端子挿入部１１において端子挿入方向であるＡ方向、又は端子の抜出し方向であるＢ方向に移動することができる。端子挿入口１１ｅより挿入された雄型接続端子１は、圧着端子本体１０の中心軸に沿ってＡ方向へ挿入される。端子挿入部１１の内部に挿入された雄型接続端子１は、電線圧着部１２の少し手前まで完全に挿入される。この場合、雄型接続端子１は、主導電接触片１３の第１接点部１３ａと、副導電接触片１４の第２接点部１４ａとに対してそれぞれ接触している。主導電接触片１３の第１接点部１３ａ及び副導電接触片１４の第２接点部１４ａは、それぞれ弾性力により雄型接続端子１に圧着されている。副導電接触片１４は、全体として主導電接触片１３よりも電気抵抗が高くなるように形成されている。この理由から、雄型接続端子１が端子挿入部１１に完全に挿入されている場合、圧着端子本体１０は、主導電接触片１３の第１接点部１３ａを介して雄型接続端子１と電気的に接続されている。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、雄型接続端子１は、端子挿入口１１ｅよりＢ方向へ徐々に抜出される。本実施形態において、副導電接触片１４の第２接点部１４ａは主導電接触片１３の第１接点部１３ａよりもＢ方向側に配置している。この場合、第１接点部１３ａと第２接点部１４ａとの間隔は、端子挿入部１１の長手方向の側長ｂに対して約１／２０〜１／５程度である。よって、雄型接続端子１は、第１接点部１３ａと非接触の状態となった後、依然として第２接点部１４ａと接触している。さらに、副導電接触片１４の両端部を固定している固定部１７，１８は、導電性の金属材料からなる端子挿入部１１の上壁１１ａの両端部を折り曲げることにより形成されている。従って、雄型接続端子１が第１接点部１３ａより離間した後、圧着端子本体１０は、副導電接触片１４の第２接点部１４ａを介して雄型接続端子１と電気的に接続される。
【００２０】
図３（ｃ）に示すように、副導電接触片１４は、その形状が変化する前において、圧着端子本体１０の中心軸方向に向って凸状に湾曲したダイヤフラム形状を有している。また、副導電接触片１４は、その両端部を固定部１７，１８によって両支持されている。副導電接触片１４は、第２接点部１４ａを介して雄型接続端子１と電気的に接続されるとその内部に電流が流れる。この場合、副導電接触片１４は、金属材料から形成されているため電気抵抗により発熱する。副導電接触片１４は、熱膨張係数の異なる２種の金属より形成されているため、低熱膨張金属側である圧着端子本体１０の中心軸と反対側に湾曲する。よって、副導電接触片１４は、固定部１７，１８を支点として雄型接続端子１から離間する方向に反転する。つまり、ダイヤフラム状接触片である副導電接触片１４は、湾曲方向が反転することにより雄型接続端子１と非接触の状態になる。従って、副導電接触片１４の第２接点部１４ａにおいてアークは発生する。
【００２１】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）雄型接続端子１を圧着端子本体１０から抜き去る時に、雄型接続端子１は、主導電接触片１３の第１接点部１３ａと非接触の状態となったとしても、副導電接触片１４の第２接点部１４ａとは依然として接触している。この場合、雄型接続端子１は第２接点部１４ａを介して圧着端子本体１０と電気的に接続されるため、第１接点部１３ａにおいて発生するアークは防止される。このため、第１接点部１３ａ及び雄型接続端子１の表面はアークによって荒れない。つまり、第１接点部１３ａと雄型接続端子１との接触抵抗は高くならないため、第１接点部１３ａの電気抵抗による発熱は抑えられる。従って、圧着端子本体１０が挿入されたメス型コネクタハウジング５０は、特に電気負荷が高電圧電源に接続されている場合でも劣化しない。よって、圧着端子本体１０の信頼性は向上する。
【００２２】
（２）雄型接続端子１と副導電接触片１４とが電気的に接続された後、副導電接触片１４はその内部に電流が流れる。すると、副導電接触片１４は極めて短時間のうちに発熱し、雄型接続端子１から離間する方向に湾曲する。副導電接触片１４は、その形状が湾曲することにより雄型接続端子１と非接触の状態となる。よって、副導電接触片１４の第２接点部１４ａにおいてアークは発生する。しかし、副導電接触片１４は、その形状が湾曲することにより雄型接続端子１と離間するため、第２接点部１４ａにおいて発生するアークは抑制される。このため、第２接点部１４ａ及び雄型接続端子１の表面のアークによる荒れは小さい。よって、圧着端子本体１０の信頼性は更に向上する。
【００２３】
（３）ダイヤフラム形状を有する副導電接触片１４は、その内部に電流が流れると雄型接続端子１から離間する方向に湾曲する。副導電接触片１４は、固定部１７，１８により両持ち支持されているため、雄型接続端子１から離間する方向に反転することができる。よって、第２接点部１４ａは雄型接続端子１より速く離間することができるため、アーク掃引時間は短くなる。従って、第２接点部１４ａにおいて発生するアークはよりいっそう抑制される。このため、第２接点部１４ａ及び雄型接続端子１の表面のアークによる荒れは更に小さくなる。よって、圧着端子本体１０の信頼性はよりいっそう向上する。
【００２４】
（４）また、副導電接触片１４は、熱膨張係数の異なる２種の導電性金属を貼り合わせることにより構成されており、発熱により圧着端子本体１０の中心軸とは反対方向へ湾曲する。その後、副導電接触片１４は、自然放熱することにより再び元の形状に戻る。よって、本実施形態において、圧着端子本体１０を構成する部品点数を少なくすることができるとともに圧着端子本体１０の小型化ができる。
【００２５】
（５）ダイヤフラム形状を有する副導電接触片１４は、固定部１７，１８により端子挿入部１１の上壁１１ａに両持ち支持されている。この場合、副導電接触片１４は、片持ち支持されている時に比べ、雄型接続端子１に対して強く圧着されている。よって、副導電接触片１４は、その湾曲部の頂点である第２接点部１４ａにおいて雄型接続端子１に対して強く圧着されている。従って、副導電接触片１４と雄型接続端子１との接触圧は、副導電接触片１４を両持ち支持することにより大きくすることができる。
【００２６】
（６）主導電接触片１３と副導電接触片１４とは、雄型接続端子１を挟んで対向配置されている。このため、雄型接続端子１は、副導電接触片１４と主導電接触片１３とによって端子挿入部１１の上壁１１ａ側と下壁１１ｂ側との両方から挟持されている。よって、主導電接触片１３及び副導電接触片１４は、雄型接続端子１に対して弾性力により圧着されるとともに、雄型接続端子１に対する接触圧を十分に得ることができる。この場合、主導電接触片１３及び副導電接触片１４と雄型接続端子１との接触抵抗は高くならない。このような理由から、圧着端子本体１０の信頼性は向上する。
【００２７】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、圧着端子本体１０は略四角筒状体であった。しかし、圧着端子本体１０は、略円筒状体、断面コ字状の不完全筒状体、平板でも良い。
【００２８】
・本実施形態では、主導電接触片１３は、端子挿入部１１の下壁１１ｂに一体形成されていた。しかし、別体として形成された導電性の金属片を端子挿入部１１の下壁１１ｂに取付けて、主導電接触片１３としても良い。
【００２９】
・本実施形態では、主導電接触片１３は、板状の金属片として形成されていた。しかし、主導電接触片１３は板状でなくても良い。例えば、主導電接触片１３は導電性の金属からなる突起状のものでも良い。
【００３０】
・本実施形態では、副導電接触片１４は、熱膨張係数の異なる２種の異種金属を貼り合わせることにより構成されていた。しかし、副導電接触片１４は、熱膨張係数の異なる３種以上の異種金属を貼り合わせることにより構成されても良い。
【００３１】
・本実施形態では、副導電接触片１４は、固定部１７，１８により両持ち支持されていた。しかし、副導電接触片１４の端子挿入口１１ｅ側端部を固定している固定部１７は省略して、片持ち支持にしても良い。
【００３２】
・本実施形態では、主導電接触片１３と副導電接触片１４とは、雄型接続端子１を挟んで対向配置されている。しかし、主導電接触片１３と副導電接触片１４とは、雄型接続端子１を挟んで対向配置されていなくても良い。具体的には、端子挿入部１１を構成している上壁１１ａ、下壁１１ｂ、側壁１１ｃ，１１ｄのうち、一つの壁側に主導電接触片１３と副導電接触片１４とが設けられても良い。または、上壁１１ａと側壁１１ｃ，１１ｄのうちいずれか一方の側壁、下壁１１ｂと側壁１１ｃ，１１ｄのうちいずれか一方の側壁のように互いに対向配置されていない壁に主導電接触片１３と副導電接触片１４とが設けられても良い。
【００３３】
・本実施形態では、ダイヤフラム形状を有した副導電接触片１４は、湾曲部の頂点を第２接点部１４ａとしていた。しかし、別体として形成された導電性の金属からなる突起を副導電接触片１４の湾曲部の頂点に設けて、第２接点部１４ａとしても良い。
【００３４】
次に、上記実施形態及び別例によって把握される技術的思想について、それらの効果とともに以下に記載する。
（１）請求項１または２において、前記圧着端子本体は略四角筒状体であり、略四角筒状体の異なる内壁に主導電接触片及び副導電接触片が設けられていることを特徴とする高電圧用圧着端子。このようにすれば、雄型接続端子を抜き去る時に、第２接点部に発生するアークは、第１接点部からより離れた位置において発生する。よって、アークによる第１接点部の荒れは防止される。
【００３５】
（２）請求項１または２において、副導電接触片は固定部材によって両持ち支持されていることを特徴とする高電圧用圧着端子。この場合、ダイヤフラム形状を有する副導電接触片は、雄型接続端子に対する接触圧を十分に得ることができる。また、副導電接触片は、その内部に電流が流れると雄型接続端子から離間する方向に反転することができるため、アーク掃引時間を短くすることができる。従って、アークによる第２接点部の荒れは防止される。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、主導電接触体の第１接点部に発生するアークを防止するとともに副導電接触体の第２接点部に発生するアークを抑制する高電圧用圧着端子を提供することができる。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、アーク掃引時間が短くなるため、副導電接触体の第２接点部に発生するアークをよりいっそう抑制できる高電圧用圧着端子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本実施形態の高電圧用圧着端子の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図２】本実施形態の高電圧用圧着端子の斜視図。
【図３】（ａ）は本実施形態の高電圧用圧着端子に雄型接続端子が完全に挿入された時の様子を説明するための断面図、（ｂ）は本実施形態の高電圧用圧着端子において第１接点部が雄型接続端子より離間した時の様子を説明するための断面図、（ｃ）は本実施形態の高電圧用圧着端子において第２接点部が雄型接続端子より離間した時の様子を説明するための断面図。
【図４】（ａ）は従来の圧着端子に雄型接続端子が完全に挿入された時の様子を説明するための断面図、（ｂ）は従来の圧着端子より雄型接続端子が完全に抜出された時の様子を説明するための断面図。
【図５】圧着端子がコネクタハウジングに挿入されている様子を説明するために斜視図。
【符号の説明】
１…雄型接続端子、２…電線、３…絶縁被膜、４…芯線、１０…圧着端子本体、１１…端子挿入部、１１a…上壁、１１ｂ…下壁、１１ｃ…側壁、１１ｄ…側壁、１１e…端子挿入口、１２…電線圧着部、１２ｂ…基部、１２ｃ…側壁、１２ｄ…側壁、１３…主導電接触片、１３ａ…第１接点部、１４…副導電接触片、１４a…第２接点部、１５…狭持片、１６…狭持片、１７…固定部、１８…固定部、４０…圧着端子本体、４１…端子挿入部、４２…電線圧着部、４２ｂ…基部、４３…導電接触片、４４…導電接触片、４５…狭持片、４６…狭持片。

Claims

端子本体の一端側に雄型接続端子を挿抜可能な端子挿入部を備えた端子において、
端子挿入時に前記雄型接続端子に対して接触する第１接点部を有する主導電接触体と、端子挿入時に前記雄型接続端子に対して接触する第２接点部を有する副導電接触体とを前記端子挿入部にそれぞれ設けるとともに、前記第２接点部を、前記端子挿入部において前記第１接点部よりも前記雄型接続端子の抜去側となる位置に配設し、端子抜去時において前記第１接点部が前記雄型接続端子と非接触の状態となった後、前記副導電接触体が前記雄型接続端子から離間する方向に変形するようにしたことを特徴とする高電圧用端子。
前記端子本体は、略筒状であってその内側に前記副導電接触体を備え、
前記副導電接触体は、前記端子本体の中心軸方向に向って凸状に湾曲した形状を有し、かつ熱膨張係数の異なる二種以上の導電性金属を貼り合わせることにより構成され、発熱により湾曲方向が反転するダイアフラム状接触片であり、
前記第２接点部は、前記ダイアフラム状接触片における湾曲部の頂点であることを特徴とする請求項１に記載の高電圧用端子。