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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbinderhaltestruktur und insbesondere eine Steckverbinderhaltestruktur für eine Verwendung in einer elektrischen Vorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Eine herkömmliche Steckverbinderhaltestruktur ist beispielsweise in der
JP 2005 19 188 A offenbart. Die
US 3,281,760 A offenbart ebenfalls elektrische Verbindungselemente und Verbinder. Sie löst nach eigener Darstellung das Problem, dass zwischen Stecker und Buchse nur eine Linienberührung stattfindet, indem sie einen punkt- oder liniensymmetrischen Stecker vorschlägt, der an mindestens zwei Linien die Buchse berührt. Die
JP 2002 075 522 A offenbart einen wasserdichten Verbinder mit verringerter Größe. Die
JP 2001 250 633 A lehrt eine Verbindervorrichtung, mit der die Kraft zum Verbinden von Stecker und Buchse dadurch verringert wird, dass miteinander integrierte und verbundene Stecker so ausgeführt sind, dass sie beim Zusammenstecken nacheinander in die zugehörigen Buchsen eingeführt werden. Die
JP 0 629 5764 A zeigt einen einfach herzustellenden wasserdichten Steckverbinder.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Bei einer herkömmlichen Steckverbinderhaltestruktur ist es wahrscheinlich, dass die Last während des Einführens eines Verbinders in einen Dichtabschnitt ansteigt.
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Die vorliegende Erfindung wurde daher gemacht, um vorstehendes Problem zu lösen, und ihre Aufgabe ist es, eine Steckverbinderhaltestruktur bereitzustellen, die die Last während des Einführens in Löcher reduzieren kann, und eine elektrische Vorrichtung, die dieselbe verwendet.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Dieses Problem wird durch eine Steckverbinderhaltestruktur nach Anspruch 1 und eine elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2 gelöst.
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In der Verbinderhaltestruktur, die auf diese Weise konfiguriert ist, können die vorstehenden Abschnitte in die entsprechend zugeordneten Löcher eingepasst werden, ohne dass eine große Kraft ausgeübt werden muss.
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In der Verbinderhaltestruktur, die auf diese Weise konfiguriert ist, kommt die spitz zulaufende Oberfläche eines vorstehenden Abschnitts in Kontakt mit einem Dichtelement, und dann kommt die spitz zulaufende Oberfläche eines anderen vorstehenden Abschnitts in Kontakt mit einem Dichtelement, was verhindern kann, dass mehrere spitz zulaufende Oberflächen einen vorstehenden Abschnitt kontaktieren. Daher können die vorstehenden Abschnitte in die entsprechend zugeordneten Löcher eingepasst werden, ohne dass eine große Kraft ausgeübt werden muss.
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Die elektrische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine der vorstehend beschriebenen Steckverbinderhaltestrukturen auf.
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EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Steckverbinderhaltestruktur, die die Last während des Einführens in Löcher reduzieren kann, und eine elektrische Vorrichtung, die dieselbe verwendet, bereitgestellt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm, das einen elektrischen Schaltkreis in einem Fahrzeug darstellt, in dem Verbinder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines verbundenen Bereichs zwischen einer rotierenden elektrischen Maschine 2200 und einem Inverter, die in 1 dargestellt sind.
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3 ist eine Draufsicht von Löchern 10h1, 10h2 und 10h3, die in einem Gehäuse 10 bereitgestellt werden, wie sie in einer Richtung, die durch einen Pfeil III in 2 angedeutet ist, zu sehen ist.
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4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines umschlossenen Teils, der als IV in 2 angedeutet ist, die ein Dichtelement 41 im Detail darstellt.
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5 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines umschlossenen Teils, der als V in 2 angedeutet ist, die im Detail eine Grenze zwischen einem Abschnitt mit größerem Durchmesser und einem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser eines Verbinders 31 darstellt.
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6 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts 31m mit größerem Durchmesser des Verbinders 31 entlang der Pfeillinie VI-VI in 5.
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7 ist eine Querschnittsansicht eines Grenzbereichs zwischen einem Abschnitt 31m mit größerem Durchmesser und einem Abschnitt 31s mit kleinerem Durchmesser des Verbinders 31 entlang der Linie VII-VII in 5.
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8 ist ein Diagramm, das einen eingepassten Zustand zwischen Verbinder 21 bis 23 und Dichtelementen 51 bis 53 zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer Steckverbinderhaltestruktur, die in 2 dargestellt ist, zeigt.
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9 ist ein Diagramm, das einen Kontaktzustand zwischen einer spitz zulaufenden Oberfläche 31t des Verbinders 31 und einem Vorsprung 41a während des Einführens einer Verbinderbuchse darstellt.
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10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 9, die Kontaktpunkte zwischen dem Vorsprung 41a und dem Verbinder 31 darstellt.
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11 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, bei dem der Verbinder 31 gegenüber dem in 9 dargestellt Zustand tiefer eingeführt wurde.
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12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII in 11, die einen Kontaktabschnitt zwischen dem Vorsprung 41a und dem Verbinder 31 darstellt.
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13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Einführhub und der Einführlast in der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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14 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern einer Steckverbinderhaltestruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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15 ist ein Diagramm, das einen eingepassten Zustand zwischen den Verbindern 21 bis 23 und den Dichtelementen 51 bis 53 zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer Fassungsstruktur des Verbinders, der in 14 dargestellt ist, zeigt.
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16 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern einer Steckverbinderhaltestruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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17 ist ein Diagramm, das Verbinder 21 bis 23 und Dichtelemente 51 bis 53 darstellt, die jeweils an ihren äußeren Umfängen zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens einer Fassungsstruktur des Verbinders, der in 16 dargestellt ist, vorgesehen sind.
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18 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Kontakts und Drucks zwischen einer spitz zulaufenden Oberfläche 10s2 und dem Dichtelement 52.
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19 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern einer Steckverbinderhaltestruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN
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- 10 Gehäuse; 10h1, 10h2, 10h3 Löcher; 20 Verbinderstecker; 21, 22, 23, 31, 32, 33 Verbinder bzw. vorstehender Abschnitt; 21s, 22s, 23s, 31s, 32s, 33s gestufte Abschnitte; 21t, 22t, 23t, 31t, 32t, 33t spitz zulaufende Oberflächen; 30 Verbinderbuchse; 41, 42, 43, 51, 52, 53 Dichtelemente; 41a, 42a, 43a, 51a, 52a, 53a Vorsprünge; 2200 rotierende elektrische Maschine; 2710 Wandler; 2720 Inverter; 2730 Steuereinrichtung.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es ist zu beachten, dass die gleichen oder entsprechende Teile in den folgenden Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen versehen sind und deren Beschreibung nicht wiederholt wird. Es ist ebenso möglich, die entsprechenden Ausführungsformen zu kombinieren.
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(Erste Ausführungsform der Steckverbinderhaltestruktur)
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1 ist ein Diagramm, das einen an sich bekannten elektrischen Schaltkreis in einem Fahrzeug darstellt, in dem jedoch Verbinder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Mit Bezug auf 1 beinhaltet eine PCU (Power control unit, Energiesteuereinheit) 2700 einen Wandler 2710, einen Inverter 2720, eine Steuereinrichtung 2730, Kondensatoren C1 und C2, Energieversorgungsleitungen PL1 bis PL3 und Ausgangsleitungen 2740U, 2740V und 2740W. Der Wandler 2710 ist zwischen einer Batterie 3000 und dem Inverter 2720 verbunden, und der Inverter 2720 ist mit einer rotierenden elektrischen Maschine 2200 mittels der Ausgangsleitungen 2740U, 2740V und 2740W in der Ausführungsform über die (nicht im Einzelnen in 1 gezeigte) erfindungsgemäße Steckverbinderhaltestruktur verbunden.
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Die Batterie 3000, die mit dem Wandler 2710 verbunden ist, ist beispielsweise eine Nickelmetallhydrid-, Lithiumionen- oder ähnliche Sekundärbatterie. Die Batterie 3000 stellt dem Wandler 2710 eine erzeugte DC-Spannung bereit und wird mit einer DC-Spannung geladen, die von dem Wandler 2710 empfangen wird.
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Der Wandler 2710 beinhaltet Leistungstransistoren Q1 und Q2, Dioden D1 und D2 und eine Drossel L. Die Leistungstransistoren Q1 und Q2 sind in Serie zwischen den Energieversorgungsleitungen PL2 und PL3 verbunden und empfangen jeweils an ihrer Basis ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 2730. Die Dioden D1 und D2 sind zwischen dem Verbinder und dem Emitter der Leistungstransistoren Q1 bzw. Q2 verbunden, so dass ein elektrischer Strom vom Emitter zum Verbinder der Leistungstransistoren Q1 bzw. Q2 fließt. Die Drossel L hat ein Ende mit der Energieversorgungsleitung PL1 verbunden, die mit der Kathode der Batterie 3000 verbunden ist, und das andere Ende ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den Leistungstransistoren Q1 und Q2 verbunden.
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Dieser Wandler 2710 verstärkt eine DC-Spannung, die von der Batterie 3000 empfangen wird, unter Verwendung der Drossel L und stellt die verstärkte Spannung der Energieversorgungsleitung PL2 bereit. Der Wandler 2710 setzt ebenso eine DC-Spannung herab, die vom Inverter 2720 empfangen wird, um die Batterie 3000 zu laden.
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Der Inverter 2720 beinhaltet einen U-Phasenzweig 2750U, einen V-Phasenzweig 2750V und einen W-Phasenzweig 2750W. Jeder Phasenzweig ist parallel zwischen den Energieversorgungsleitungen PL2 und PL3 verbunden. Der U-Phasenzweig 2750U beinhaltet Leistungstransistoren Q3 und Q4, die in Serie verbunden sind. Der V-Phasenzweig 2750V beinhaltet Leistungstransistoren Q5 und Q6, die in Serie verbunden sind. Der W-Phasenzweig 2750W beinhaltet Leistungstransistoren Q7 und Q8, die in Serie verbunden sind. Die Dioden D3 bis D8 sind zwischen dem Verbinder und dem Emitter der entsprechend zugeordneten Leistungstransistoren Q3 bis Q8 verbunden, so dass ein elektrischer Strom vom Emitter zum Verbinder der entsprechend zugeordneten Leistungstransistoren Q3 bis Q8 fließt. Ein Verbindungspunkt der entsprechenden Leistungstransistoren in jedem Phasenzweig ist mit den gegenüberliegenden Seiten des neutralen Punkts jeder Phasenspule der rotierenden elektrischen Maschine 2200, die als ein Motorgenerator dient, mittels der entsprechend zugeordneten Ausgangsleitungen 2740U, 2740V und 2740W verbunden.
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Der Inverter 2720 wandelt eine DC-Spannung, die von der Energieversorgungsleitung PL2 empfangen wird, in eine AC-Spannung basierend auf einem Steuersignal von der Steuereinrichtung 2730 für die Ausgabe zur rotierenden elektrischen Maschine 2200. Der Inverter 2720 richtet eine AC-Spannung, die durch die rotierende elektrische Maschine 2200 erzeugt wird, auf eine DC-Spannung gleich, um diese der Energieversorgungsleitung PL2 bereit zu stellen.
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Der Kondensator C1 ist zwischen den Energieversorgungsleitungen PL1 und PL3 verbunden und glättet den Spannungspegel der Energieversorgungsleitung PL1. Der Kondensator C2 ist zwischen den Energieversorgungsleitungen PL2 und PL3 verbunden und glättet den Spannungspegel der Energieversorgungsleitung PL2.
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Die Steuereinrichtung 2730 berechnet eine Spulenspannung in jeder Phase der rotierenden elektrischen Maschine 2200 basierend auf einem Motormomentbefehlswert bzw. einem Motordrehmomentbefehlswert, einem Stromwert in jeder Phase der rotierenden elektrischen Maschine 2200 und einer Spannungseingabe in den Inverter 2720 und erzeugt ein PWM(Pulsbreitenmodulation, Pulse Width Modulation)-Signal, das die Leistungstransistoren Q3 bis Q8 basierend auf dem berechneten Ergebnis zur Ausgabe an den Inverter 2720 ein-/ausschaltet.
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Die Steuereinrichtung 2730 berechnet ebenso ein Tastverhältnis der Leistungstransistoren Q1 und Q2 zum Optimieren der Spannungseingabe in den Inverter 2720 basierend auf dem vorstehend genannten Motormomentbefehlswert und der Motordrehgeschwindigkeit und erzeugt ein PWM-Signal, das die Leistungstransistoren Q1 und Q2 basierend auf dem berechneten Ergebnis für die Ausgabe an den Wandler 2710 ein-/ausschaltet.
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Ferner steuert die Steuereinrichtung 2730 den Schaltbetrieb der Leistungstransistoren Q1 bis Q8 im Wandler 2710 und Inverter 2720, um AC-Energie, die durch die rotierende elektrische Maschine 2200 erzeugt wird, in DC-Energie zu wandeln, um die Batterie 3000 zu laden.
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In der PCU 2700 verstärkt der Wandler 2710 bzw. wandelt eine DC-Spannung aufwärts, die von der Batterie 3000 empfangen wird, basierend auf einem Steuersignal von der Steuereinrichtung 2730, um diese der Energieversorgungsleitung PL2 bereitzustellen. Der Inverter 2720 empfängt dann eine DC-Spannung, die durch den Kondensator C2 geglättet wird, mittels der Energieversorgungsleitung PL2 und wandelt die empfangene DC-Spannung in eine AC-Spannung zur Ausgabe an die rotierende elektrische Maschine 2200.
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Der Inverter 2720 wandelt ebenso eine AC-Spannung, die durch einen regenerativen Berieb der rotierenden elektrischen Maschine 2200 erzeugt wird, in eine DC-Spannung zur Ausgabe an die Energieversorgungsleitung PL2. Der Wandler 2710 empfängt dann eine DC-Spannung, die durch den Kondensator C2 geglättet wird, mittels der Energieversorgungsleitung PL2 und setzt die empfangene DC-Spannung herab, um die Batterie 3000 zu laden.
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen erfindungsgemäß verbundenen Bereich zwischen der rotierenden elektrischen Maschine 2200 und dem in 1 dargestellten Inverter darstellt. Gemäß 2 ist die rotierende elektrische Maschine 2200 in einem Gehäuse 10 untergebracht. Das Gehäuse 10 weist eine hohle Form auf und nimmt die rotierende elektrische Maschine 2200 darin auf.
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Mehrere Löcher 10h1, 10h2 und 10h3, die in dem Gehäuse 10 vorgesehen sind, sind in regelmäßigen Intervallen angeordnet, und der Abstand zwischen den Mitten dieser Löcher ist L. Es ist zu beachten, dass, obwohl drei Löcher 10h1, 10h2 und 10h3 in diesem Beispiel vorgesehen sind, die Anzahl von Löchern 10h1, 10h2 und 10h3 nicht darauf beschränkt ist und mehr oder weniger Löcher 10h1, 10h2 und 10h3 vorgesehen sein können.
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Jedes der zylindrischen Löcher 10h1, 10h2 und 10h3 ist am Rand abgeschrägt. Ein Verbinderstecker 20 ist in die Löcher 10h1, 10h2 und 10h3 eingepasst. Der Verbinderstecker 20 weist drei Verbinder 21, 22 und 23 als vorstehende Abschnitte auf.
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Verbinderstecker 20 weist drei Verbinder 21, 22 und 23 als vorstehende Abschnitte auf. Die Verbinder 21, 22 und 23 sind miteinander integriert und verbunden.
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Dichtelemente 51, 52 und 53 als Dichtbauteile sind mit den Verbinder 21, 22 bzw. 23 verbunden.
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Das Dichtelement 51 weist eine zylindrische Form auf und befindet sich zwischen dem Gehäuse 10 und dem Verbinder 21. Das Dichtelement 52 weist eine zylindrische Form auf und befindet sich zwischen dem Gehäuse 10 und dem Verbinder 22. Das Dichtelement 53 weist eine zylindrische Form auf und befindet sich zwischen dem Gehäuse 10 und dem Verbinder 23. Die vorderen Enden der Dichtelemente 51, 52 und 53 dienen als Vorsprünge 51a, 52a und 53a und grenzen an die äußeren Umfangsflächen der entsprechend zugeordneten Verbinder 21, 22 und 23 an.
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Die Dichtelemente 51, 52 und 53 weisen jeweils einen darin vorgesehenen Metallrahmen auf, wobei der Metallrahmen von Gummi umgeben ist.
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Das vordere Ende des Verbinders 21 weist einen äußeren Durchmesser D21a auf, und der Mittelteil weist einen äußeren Durchmesser D21b auf. Der äußere Durchmesser D21b ist größer als der äußere Durchmesser D21a
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Der Verbinder 21 ist mit einer spitz zulaufenden Oberfläche 21t auf der äußeren Umfangsfläche ausgestattet. Der Verbinder 22 ist mit einer spitz zulaufenden Oberfläche 22t ausgestattet. Der Verbinder 23 ist mit einer spitz zulaufenden Oberfläche 23t auf der äußeren Umfangsfläche ausgestattet.
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Bezüglich der spitz zulaufenden Oberfläche 22t ist die spitz zulaufende Oberfläche 23t in ihrer Position um einen Abstand Ld verschoben, und die spitz zulaufende Oberfläche 21t ist in ihrer Position um einen Abstand Lc verschoben.
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Die Verbinder 31, 32 und 33, die eine Verbinderbuchse 30 bilden, sind in die entsprechend zugeordneten Verbinder 21, 22 und 23 eingepasst. Das vordere Ende des Verbinders 31 weist einen äußeren Durchmesser D31a auf, und der Basisteil weist einen äußeren Durchmesser D31b auf. Der äußere Durchmesser D31b ist größer als der äußere Durchmesser D31a.
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Die Verbinder 31, 32 und 33 sind miteinander integriert, wobei jeder einen nicht dargestellten, aber ausgebildeten vertieften Anschluss an der rechten Endfläche zum Ausbilden der Verbinderbuchse 30 aufweist. Die Ausgangsleitung 2740U ist mit dem Verbinder 31 verbunden, die Ausgangsleitung 2740V ist mit dem Verbinder 32 verbunden und die Ausgangsleitung 2740W ist mit dem Verbinder 33 verbunden. Die Verbinder 21, 22 und 23 sind miteinander integriert, wobei jeder einen nicht dargestellten, aber ausgebildeten vorspringenden Anschluss an einer Position zum Ausbilden des Verbindersteckers 20 aufweist.
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Ein Dichtelement 41 befindet sich zwischen dem Gehäuse 10 und dem Verbinder 31. Ein Dichtelement 42 befindet sich zwischen dem Gehäuse 10 und dem Verbinder 32. Ein Dichtelement 43 befindet sich zwischen dem Gehäuse 10 und dem Verbinder 33. Die Dichtelemente 41, 42 und 43 weisen Vorsprünge 41a, 42a bzw. 43a auf der entsprechend zugeordneten inneren Umfangsseite auf. Der Verbinder 31 ist auf der äußeren Umfangsfläche mit einer spitz zulaufenden Oberfläche 31t versehen. Der Verbinder 32 ist auf der äußeren Umfangsfläche mit einer spitz zulaufenden Oberfläche 32t versehen. Der Verbinder 33 ist auf der äußeren Umfangsfläche mit einer spitz zulaufenden Oberfläche 33t versehen. Bezüglich der Position der spitz zulaufenden Oberfläche 32t, die sich in der Mitte befindet, sind die spitz zulaufenden Oberflächen 31t und 33t an Positionen angeordnet, die um die Abstände La bzw. Lb verschoben sind.
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3 ist eine Draufsicht der Löcher 10h1, 10h2 und 10h3, die im Gehäuse 10 vorgesehen sind, wie durch die Richtung, die durch einen Pfeil III in 2 angegeben ist, zu erkennen ist. Gemäß 3 sind die Löcher 10h1, 10h2 und 10h3, in die die Verbinder eingeführt werden, in dem Gehäuse 10 geöffnet. Das Einführen der Verbinder in diese Löcher stellt eine elektrische Verbindung zur Außenseite her. In 3 sind drei Löcher 10h1, 10h2 und 10h3 in Serie angeordnet.
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4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines umschlossenen Teils, der als IV in 2 angegeben ist, die ein Dichtelement 41 im Detail darstellt. Gemäß 4 weist das Dichtelement 41 zum Dichten eines Verbinders in der Mitte eine Metallplatte auf, und ein Gummielement ist vorgesehen, um diese Metallplatte zu umrunden. Ein Vorsprung 41a ist auf der inneren Umfangsfläche vorgesehen, und der Vorsprung 41a bildet eine Dichtung aus.
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5 ist eine vergrößerte Ansicht eines umschlossenen Teils, der als V in 2 angegeben ist, die im Detail eine Grenze zwischen einem Abschnitt mit größerem Durchmesser und einem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser des Verbinders 31 darstellt. Gemäß 5 weist ein Abschnitt 31s mit kleinerem Durchmesser des Verbinders 31 eine elliptische zylindrische Form auf, während ein Abschnitt 31m mit größerem Durchmesser des Verbinders 31 eine zylindrische Form aufweist (Durchmesser bezieht sich hier auf den entsprechenden Abschnitt und nicht auf den Verbinder). Die spitz zulaufende Oberfläche 31t bildet die äußere Umfangsfläche eines elliptischen Konus, dessen äußerer Durchmesser einen längeren Durchmesser und einen kürzeren Durchmesser beinhaltet.
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Es ist zu beachten, dass, obwohl ein Abschnitt 31s mit kleinerem Durchmesser in diesem Beispiel ein elliptischer Zylinder ist, der Abschnitt 31s mit kleinerem Durchmesser nicht notwendigerweise ein elliptischer Zylinder sein muss, sondern zylindrisch sein kann. Die spitz zulaufende Oberfläche 31t muss nur die äußere Umfangsfläche eines elliptischen Konus bilden.
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6 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts 31m mit größerem Durchmesser des Verbinders 31 entlang der Pfeillinie VI-VI in 5. Gemäß 6 weist der Abschnitt 31m mit größerem Durchmesser einen äußeren Durchmesser D31b auf und hat eine zylindrische Form.
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7 ist eine Querschnittsansicht eines Grenzbereichs zwischen dem Abschnitt 31m mit größerem Durchmesser und dem Abschnitt 31s mit kleinerem Durchmesser des Verbinders 31 entlang der Linie VII-VII in 5. Gemäß 7 weist die spitz zulaufende Oberfläche 31t eine elliptische Form auf, deren kürzerer Durchmesser D31c und äußerer Durchmesser (längerer Durchmesser) D31b sich voneinander unterscheiden. Der äußere Durchmesser D31b ist länger als der kürzere Durchmesser D31c. Es ist zu beachten, dass der Querschnitt der spitz zulaufenden Oberfläche 31t eine vertikal lange flache Ellipse in 7 ist, jedoch ebenso eine horizontal lange flache Ellipse sein kann.
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Ein Herstellungsverfahren der Steckverbinderhaltestruktur, die in 2 dargestellt ist, wird nachfolgend erläutert.
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Als Erstes ist 8 ein Diagramm, das einen eingepassten Zustand zwischen den Verbinder 21 bis 23 und den Dichtelementen 51 bis 53 zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der Steckverbinderhaltestruktur, die in 2 dargestellt ist, zeigt. Wie in 8 dargestellt ist, sind die Verbinder 21, 22 und 23 in die entsprechend zugeordneten Dichtelemente 51, 52 und 53 in den Löchern eingeführt. Bei dieser Stufe kommt die spitz zulaufende Oberfläche 21t als Erstes in Kontakt mit dem Vorsprung 51a des Dichtelements 51, da die entsprechenden spitz zulaufenden Oberflächen 21t, 22t und 23t in ihrer Position verschoben sind. Hinsichtlich der verbleibenden Dichtelemente 52 und 53 sind die Vorsprünge 52a und 53a nicht in Kontakt mit den spitz zulaufenden Oberflächen 22t bzw. 23t. Gegenüber dem in 8 dargestellten Zustand etwas tieferes Einführen der Verbinder 21, 22 und 23 bewirkt, dass der Vorsprung 51a des Dichtelements 51 über die spitz zulaufende Oberfläche 21t geht, so dass sich das Dichtelement 51 zur äußeren Umfangsseite ausweitet. An dieser Position ist die Einführlast während des Einführens des Verbinders 21 in das Loch 10h1 maximiert.
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Dann bringt gegenüber dem in 8 dargestellten Zustand noch tieferes Einführen der Verbinder 22 und 23 den Vorsprung 53a in Kontakt mit der spitz zulaufenden Oberfläche 23t. Bei dieser Stufe ist der Vorsprung 52a nicht in Kontakt mit der spitz zulaufenden Oberfläche 22t. Noch tieferes Einführen bringt den Vorsprung 52a in Kontakt mit der spitz zulaufenden Oberfläche 22t, und dann geht der Vorsprung 52a des Dichtelements 52 über die spitz zulaufende Oberfläche 22t, so dass sich das Dichtelement 52 zur äußeren Umfangsseite ausweitet. An dieser Position ist die Einführlast während des Einführens des Verbinders 22 in das Loch 10h2 maximiert. Das Einführen ist dann abgeschlossen.
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Wie vorstehend beschrieben, ist der Einführwiderstand maximiert, wenn die Vorsprünge 51a, 52a und 53a in Kontakt mit den spitz zulaufenden Oberflächen 21t, 22t und 23t kommen, was eine große Kraft verursacht. Das Anordnen der Positionen der spitz zulaufenden Oberflächen 21t, 22t und 23t derart, dass die Vorsprünge 51a, 52a und 53a in Kontakt mit den entsprechend zugeordneten spitz zulaufenden Oberflächen 21t, 22t und 23t zu unterschiedlichen Zeitpunkten kommen, kann die für das Einführen benötigte Kraft minimieren.
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9 ist ein Diagramm, das einen Kontaktzustand zwischen der spitz zulaufenden Oberfläche 31t des Verbinders 31 und dem Vorsprung 41a während des Einführens der Verbinderbuchse darstellt. Mit Bezug auf 9 wird der Verbinder 31, der die Verbinderbuchse bildet, ebenso in das Dichtelement 41 eingeführt. In dem in 9 dargestellten Zustand ist der Vorsprung 41a des Dichtelements 41 in Kontakt mit der spitz zulaufenden Oberfläche 31t.
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10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 9, die Kontaktpunkte zwischen dem Vorsprung 41a und dem Verbinder 31 darstellt. Gemäß 10 sind, da die spitz zulaufende Oberfläche 31t eine elliptische Form aufweist, der Vorsprung 41a, der die innere Umfangsfläche des kreisförmigen Dichtelements 41 bildet, und die äußere Umfangsfläche des Verbinders 31 bei zwei Kontaktpunkten 31c miteinander in Kontakt.
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11 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, bei dem der Verbinder 31 gegenüber dem in 9 dargestellten Zustand tiefer eingeführt wurde. Wie in 11 dargestellt ist, ist der Verbinder 31 in das Dichtelement 41 tiefer eingeführt. Demzufolge kommen der zylindrische Abschnitt des Verbinders 31 und der Vorsprung 41a in Kontakt miteinander.
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12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII in 11, die einen Kontaktabschnitt zwischen dem Vorsprung 41a und dem Verbinder 31 darstellt. Da die äußere Umfangsfläche des Verbinders 31 kreisförmig ist und der Vorsprung 41a, der die innere Umfangsfläche des Dichtelements 41 bildet, ebenso kreisförmig ist, sind sie bei mehreren Kontaktpunkten miteinander in Kontakt.
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Wie in 9 bis 12 dargestellt ist, sind das Dichtelement 41 und der Verbinder 31 bei einer Eingangsstufe an zwei Punkten miteinander in Kontakt, und der Kontaktbereich steigt graduell an, so dass die gesamte äußere Umfangsfläche des Verbinders 31 und die gesamte äußere Umfangsfläche des Dichtelements 41 schließlich in Kontakt kommen, wie in 12 dargestellt ist. Daher kann der Kontaktbereich kleiner sein als in dem Fall, in dem die gesamte äußere Umfangsfläche des Verbinders 31 und die äußere Umfangsfläche des Dichtelements 41 in einen großen Bereich von Anfang an in Kontakt sind, was die für das Einführen benötigte Kraft minimieren kann.
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13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Einführhub und der Einführlast in der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine Kurve 21f in 13 bildet den Einführhub und die Einführlast des Verbinders 21 ab. Eine Kurve 23f bilden den Einführhub und die Einführlast des Verbinders 23 ab. Eine Kurve 22f bildet die Beziehung zwischen dem Einführhub und der Einführlast des Verbinders 22 ab. Die Summe der Einführlasten dieser Kurven 21f, 22f und 23f ist eine Kurve 21f + 22f + 23f, die die Gesamtheit der Einführlasten der entsprechenden Kurven abbildet. Andererseits bildet eine Kurve 21f × 3 die Einführlast in dem Fall ab, in dem die entsprechenden spitz zulaufenden Oberflächen 21t, 22t und 23t nicht verschoben sind, wobei deren Wert dreimal der Wert der Kurve 21f ist. In diesem Fall steigt die Einführlast plötzlich zu einem Zeitpunkt an, was das Einführen für einen Bediener erschweren kann, insbesondere während des manuellen Einführens.
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Eine Kurve 32f bildet eine Kurve in dem Fall ab, in dem die spitz zulaufende Oberfläche 21t des Verbinders 21 ein elliptischer Konus ist. In diesem Fall kann die Spitze bzw. der Peak der Einführlast weiter herabgesetzt werden, wie mit dem Beispiel des Einführens des Verbinders 31 dargestellt ist. Demzufolge ist die zusammengesetzte Last ebenso weiter reduziert.
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Um die Bedienbarkeit während des Einführens der Verbinder 31, 32 und 33 in die entsprechend zugeordneten Dichtelemente 41, 42 und 43 zu verbessern (Reduzieren der Einführlast), ist die äußere Umfangsfläche jedes eingeführten Schachts bei einer Eingangsstufe des Einführens ein nicht perfekter Kreis und bildet bei einer verschobenen Position in der Einführrichtung einen perfekten Kreis aus. Der Verbinderstecker 20 weist einen nicht dargestellten Steckeranschluss auf der radial inneren Seite auf, während die Verbinderbuchse einen nicht dargestellten Buchsenanschluss aufweist. Der Steckeranschluss wird in den Buchsenanschluss eingeführt, so dass ein elektrischer Strom bereitgestellt wird.
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Die Steckverbinderhaltestruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Gehäuse 10, das mit den Löchern 10h1 und 10h2 als erstes Loch und zweites Loch versehen ist, den Verbinderstecker 20 und die Verbinderbuchse 30 mit den Verbindern 21, 22, 31 und 32 als erster vorstehender Abschnitt und zweiter vorstehender Abschnitt, die in die Löcher 10h1 bzw. 10h2 eingepasst sind, und Dichtelemente 41, 42, 51 und 52 als erstes Dichtbauteil und zweites Dichtbauteil, die sich zwischen den Löchern 10h1, 10h2 und den Verbinder 21, 22, 31 und 32 befinden. Werden die Verbinder 21, 22, 31 und 32 in die Löcher 10h1 bzw. 10h2 eingeführt, wird eine Position, an der die Einführlast während des Einführens des Verbinders 21 in das Loch 10h1 maximiert wird, in der Einführrichtung ausgehend von einer Position, an der eine Einführlast während des Einführens des Verbinders 22 in das Loch 10h2 maximiert wird, verschoben. Eine Position, an der eine Einführlast während des Einführens des Verbinders 31 in das Loch 10h1 maximiert wird, wird in der Einführrichtung ausgehend von einer Position verschoben, an der eine Einführlast während des Einführens des Verbinders 32 in das Loch 10h2 maximiert wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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14 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern einer Steckverbinderhaltestruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 14 unterscheidet sich die Steckverbinderhaltestruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der Steckverbinderhaltestruktur gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass gestufte Abschnitte 21s, 22s und 23s auf den äußeren Umfangsflächen der entsprechend zugeordneten Verbinder 21, 22 und 23 vorgesehen sind. Die gestuften Abschnitte 21s, 22s und 23s haben jeweils eine Treppenstufenform und bilden einen Abschnitt mit ansteigendem Durchmesser. Es ist zu beachten, dass die spitz zulaufenden Oberflächen 31t, 32t und 33t der äußeren Umfangsflächen der Verbinder 31, 32 und 33 durch gestufte Abschnitte ersetzt werden können.
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Obwohl die gestuften Abschnitte 21s, 22s und 23s in 14 jeweils durch eine Stufe ausgebildet sind, können die gestuften Abschnitte 21s, 22s und 23s jeweils durch mehrere Stufen ausgebildet sein. Die Verbinder 21, 22 und 23 unterscheiden sich in dem äußeren Durchmesser bei den gestuften Abschnitten 21s, 22s bzw. 23s.
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Ein Herstellungsverfahren der Steckverbinderhaltestruktur, die in 14 dargestellt ist, wird anschließend erläutert.
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15 ist ein Diagramm, das einen eingepassten Zustand zwischen den Verbindern 21 bis 23 und den Dichtelementen 51 bis 53 zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der in 14 dargestellten Steckverbinderhaltestruktur darstellt. Wie in 15 dargestellt ist, sind die Verbinder 21, 22 und 23 in die entsprechend zugeordneten Dichtelemente 51, 52 und 53 in den Löchern eingeführt. Bei dieser Stufe kommt der gestufte Abschnitt 21s als Erstes in Kontakt mit dem Vorsprung 51a des Dichtelements 51, da die entsprechenden gestuften Abschnitte 21s, 22s und 23s in ihrer Position verschoben sind. Hinsichtlich der verbleibenden Dichtelemente 52 und 53 sind die Vorsprünge 52a und 53a nicht in Kontakt mit den gestuften Abschnitten 22s bzw. 23s. Gegenüber dem in 15 dargestellten Zustand etwas tieferes Einführen der Verbinder 21, 22 und 23 bewirkt, dass der Vorsprung 51a des Dichtelements 51 über den gestuften Abschnitt 21s geht, so dass das Dichtelement 51 sich zur äußeren Umfangsseite ausweitet. An dieser Position ist die Einführlast während des Einführens des Verbinders 21 in das Loch 10h1 maximiert.
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Dann bringt gegenüber dem in 15 dargestellten Zustand noch tieferes Einführen der Verbinder 22 und 23 den Vorsprung 53a in Kontakt mit dem gestuften Abschnitt 23s. An dieser Stufe ist der Vorsprung 52a nicht in Kontakt mit dem gestuften Abschnitt 22t. Noch tieferes Einführen bringt den Vorsprung 52a in Kontakt mit dem gestuften Abschnitt 22t, und dann geht der Vorsprung 52a des Dichtelements 52 über den gestuften Abschnitt 22t, so dass das Dichtelement 52 sich zur äußeren Umfangsseite ausweitet. An dieser Position ist die Einführlast während des Einführens des Verbinders 22 in das Loch 10h2 maximiert. Das Einführen ist dann abgeschlossen.
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Die Steckverbinderhaltestruktur gemäß der zweiten Ausführungsform, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, verwendet ebenso ähnliche Effekte bzw. bringt diese zur Geltung wie die der Steckverbinderhaltestruktur gemäß der ersten Ausführungsform.
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(Dritte Ausführungsform)
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16 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern einer Steckverbinderhaltestruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 16 unterscheidet sich die Steckverbinderhaltestruktur gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der Steckverbinderhaltestruktur gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform dadurch, dass die Dichtelemente 51, 52 und 53 an den entsprechend zugeordneten Verbindern 21, 22 und 23 angebracht sind. Wie in 16 dargestellt ist, werden gemäß der dritten Ausführungsform die Vorsprünge nicht auf den äußeren Umfangsflächen der Dichtelemente 51, 52 und 53 bereitgestellt, jedoch können kreisförmige Vorsprünge auf den äußeren Umfangsflächen bereitgestellt werden. Die Positionen, bei denen die Dichtelemente 51, 52 und 53 angebracht sind, werden zueinander verschoben, und die Position, bei der das Dichtelement 51 angebracht ist, wird um Lc gegenüber der Position verschoben, bei der das Dichtelement 52 angebracht ist. Es ist zu beachten, dass die Dichtelemente 41, 42 und 43 an den entsprechend zugeordneten Verbindern 31, 32 und 33 angebracht sein können, obwohl sie in dieser dritten Ausführungsform am Gehäuse 10 angebracht sind.
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Die spitz zulaufenden Oberflächen 10s1, 10s2 und 10s3 als Abschnitte mit sinkendem Durchmesser werden an den Rändern der entsprechend zugeordneten Löcher 10h1, 10h2 und 10h3 bereitgestellt. Jede der spitz zulaufenden Oberflächen 10s1, 10s2 und 10s3 ist eine konische Oberfläche, deren innerer Durchmesser sich graduell verändert.
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Ein Herstellungsverfahren der Steckverbinderhaltestruktur, die in 16 dargestellt ist, wird nachfolgend erläutert.
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17 ist ein Diagramm, das die Verbinder 21 bis 23 und die Dichtelemente 51 bis 53 darstellt, die jeweils auf ihren äußeren Umfängen vorgesehen sind, zum Erläutern des Herstellungsverfahrens der in 16 dargestellten Steckverbinderhaltestruktur. Wie in 17 dargestellt ist, sind die Dichtelemente 51, 52 und 53 an den äußeren Umfangsflächen der entsprechend zugeordneten Verbinder 21, 22 und 23 angebracht. Das Dichtelement 51 kommt als Erstes in Kontakt mit der spitz zulaufenden Oberfläche 10s1, da die entsprechenden Dichtelemente 51 bis 53 in ihrer Position verschoben sind. Die verbleibenden Dichtelemente 52 und 53 sind nicht in Kontakt mit den spitz zulaufenden Oberflächen 10s2 bzw. 10s3. Gegenüber dem in 17 dargestellten Zustand etwas tieferes Einführen der Verbinder 21, 22 und 23 bewirkt, dass das Dichtelement 51 gegen die spitz zulaufende Oberfläche 10s1 gedrückt wird, um die innere Umfangsseite zu verengen. An dieser Position ist die Einführlast während des Einführens des Verbinders 21 in das Loch 10h1 maximiert.
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Dann bringt gegenüber dem in 17 dargestellten Zustand noch tieferes Einführen der Verbinder 22 und 23 das Dichtelement 53 in Kontakt mit der spitz zulaufenden Oberfläche 10s3, um durch die spitz zulaufende Oberfläche 10s3 zusammengedrückt zu werden. Bei dieser Stufe ist das Dichtelement 52 nicht in Kontakt mit der spitz zulaufenden Oberfläche 10s2.
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18 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern von Kontakt und Druck zwischen der spitz zulaufenden Oberfläche 10s2 und dem Dichtelement 52. Gemäß 18 bringt noch tieferes Einführen das Dichtelement 52 in Kontakt mit der spitz zulaufenden Oberfläche 10s2, und dann wird das Dichtelement 52 gegen die spitz zulaufende Oberfläche 10s2 gedrückt, um die innere Umfangsseite zu verengen. An dieser Position ist die Einführlast während des Einführens des Verbinders 22 in das Loch 10h2 maximiert. Das Einführen ist dann abgeschlossen.
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Die Steckverbinderhaltestruktur gemäß der dritten Ausführungsform, die wie vor, stehend beschrieben konfiguriert ist, verwendet ebenso ähnliche Effekte bzw. bringt diese mit sich wie die der Steckverbinderhaltestruktur gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform.
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(Vierte Ausführungsform)
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19 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern einer Steckverbinderhaltestruktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 19 unterscheidet sich die Steckverbinderhaltestruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der Steckverbinderhaltestruktur gemäß der dritten Ausführungsform dadurch, dass gestufte Abschnitte 10k1, 10k2 und 10k3 auf den inneren Umfangsflächen der entsprechend zugeordneten Löcher 10h1, 10h2 und 10h3 vorgesehen sind. Die gestuften Abschnitte 10k1, 10k2 und 10k3 weisen jeweils eine Treppenstufenform auf und bilden einen Abschnitt mit steigendem Durchmesser.
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Obwohl die gestuften Abschnitte 10k1, 10k2 und 10k3 in 19 jeweils durch eine Stufe ausgebildet sind, können die gestuften Abschnitte 10k1, 10k2 und 10k3 jeweils durch mehrere Stufen ausgebildet sein.
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Die Steckverbinderhaltestruktur gemäß der vierten Ausführungsform, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, verwendet ebenso ähnliche Effekte wie die der Steckverbinderhaltestruktur gemäß der dritten Ausführungsform.
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, können die hierin offenbarten Ausführungsformen unterschiedlich modifiziert werden.
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Als Erstes ist es möglich, die elliptische Konfiguration, die in 9 bis 12 dargestellt ist, mit der Konfiguration, die in 8 dargestellt ist, zu kombinieren. Die Dichtelemente 51, 52 und 53 werden jeweils eine innere Umfangsfläche einer Kreisform aufweisen, und die spitz zulaufenden Oberflächen 21t, 22t und 23t werden eine elliptische Konusform aufweisen. In diesem Fall kann, da die Einführlast, wie durch die Kurve 32f angegeben ist, erlangt werden kann, die Spitze der Einführlast herabgesetzt werden, so dass ein reibungsloses Einführen erreicht werden kann.
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Darüber hinaus, obwohl 8 die Konfiguration zeigt, in der die zentral spitz zulaufende Oberfläche 22t die letzte ist, die in Kontakt mit dem Vorsprung 52a verglichen mit den anderen spitz zulaufenden Oberflächen 21t und 23t kommt, ist dies keine Beschränkung. Eine Konfiguration, in der die spitz zulaufende Oberfläche 22t die erste oder die zweite ist, die in Kontakt mit dem Vorsprung 52a kommt, kann eingesetzt werden. Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen hierin zum Zwecke der Illustration in jeder Hinsicht offenbart sind.
