JP7568575B2 - 接続部材及び接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、接続部材及び接続構造に関する。

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。

特開２００８－２０４６３４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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４は、接続部材の平面図である。 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。 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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

［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。

［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。

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

Claims (4)

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。
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。
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。
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。

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