JP2005310585A - 機器用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 機器に対して電線を接続・離脱させる際の作業性向上と部品点数の削減を図る。
【解決手段】 ケース１３内のステータ１１の内部電線１２に固着した機器側端子１５を機器側ハウジング２０に保持させ、ケース１３外に配索された外部電線３０に固着した電線側端子３５を電線側ハウジング４０に保持させ、両ハウジング２０，４０の嵌合・離脱によって両端子１５，３５を接続・離脱させる。内部電線１２と外部電線３０との接続・離脱は、内部電線１２に接続した機器側端子１５と外部電線３０に固着した電線側端子３５とを直接嵌合・離脱させて行うので、ボルトの締付け・緩めという手間のかかる作業が不要である。機器側端子１５と電線側端子３５との間に介在する接続手段が不要であるから、部品点数が少なくて済む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、機器用コネクタに関するものである。

電気自動車のモータ等の機器に外部から電線を接続するための機器用コネクタとしては、特許文献１に記載されているものがある。これは、機器（例えば、モータのステータ）を収容するケースに端子台を設けて、その端子台に接続用端子を配置し、機器から導出されたリード線に機器側端子を接続し、その機器側端子を接続用端子にボルトにより固着するとともに、電線（例えば、電力ケーブル）に接続した電線側端子を接続用端子にボルトにより固着することで、機器側端子と電線側端子を接続用端子を介して接続する構造となっている。

このように電線側端子と機器側端子の接続はボルト締めによって行われるが、このボルト締めの作業を可能とするため、ケースには、端子台を外部に開放させれるためのカバーが設けられ、ボルト締めが済んだ後は、端子台にカバーを被せて端子の接続部分を覆い隠すようになっている。
特開平８−３７７５２号公報

従来の機器用コネクタでは、機器に対して電線を接続又は離脱する際に、ボルトを締め付け又は緩めるという手間のかかる作業と、カバーを端子台に取り付け又は端子台から外すという作業が必要であるため、メンテナンス等のために電線の接続・離脱を行うときの作業性が良くない。また、電線側端子と機器側端子の他に接続用端子を用いているので、部品点数が多いという問題もある。

本願発明は上記事情に鑑みて創案され、機器に対して電線を接続・離脱させる際の作業性向上を図るとともに部品点数の削減を図ることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、ケース内に収容された機器から導出する内部電線に機器側端子を固着し、前記機器側端子を機器側ハウジングに保持させ、前記機器側ハウジングを前記ケースに形成した取付孔に臨ませて取り付け、前記ケースの外部に配索された外部電線に電線側端子を固着し、前記電線側端子を電線側ハウジングに保持させ、前記機器側ハウジングに対し前記電線側ハウジングを嵌合・離脱させることで、前記機器側端子に対して前記電線側端子が接続・離脱させる構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記機器側端子にバレル部を形成し、このバレル部に前記内部電線を圧着により接続したところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記機器側端子が先端にタブを有する雄形端子であり、前記機器側ハウジングが前記タブを包囲するフード部を有し、前記フード部が前記取付孔の内周に沿って嵌合され、前記フード部内に前記電線側ハウジングが嵌合されるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
機器の内部電線に対する外部電線の接続と離脱は、内部電線に接続した機器側端子と外部電線に固着した電線側端子とを直接嵌合又は離脱させることによって行われるようにしたので、従来のようにボルトを締付けたり緩めたりといった手間のかかる作業や、端子台に対してカバーを着脱する作業が不要であり、作業性が良い。また、機器側端子と電線側端子との間に介在する接続手段が不要であるから、部品点数も少なくて済む。

＜請求項２の発明＞
機器側端子と内部電線を半田付けによって接続した場合には、振動を受けて内部電線がぶれたときに半田付け部分にクラックが生じることが懸念されるが、本発明では、機器側端子と内部電線との接続を圧着によって行うようにしたので、クラックが発生する虞がなく、接続部分の接触信頼性が良い。

＜請求項３の発明＞
機器側ハウジングのフード部を取付孔の内周に沿わせて嵌合させることにより、ケースに対する機器側ハウジングの姿勢と位置のずれが防止される。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態１の機器用コネクタは、モータ１０のステータ１１（本発明の構成要件である機器）に接続された３本（複数本）の内部電線１２に対し、モータ１０に対して電力を供給する電力ケーブルとしての外部電線３０を接続・離脱させるためのものである。モータ１０は、金属製（例えば、アルミダイキャスト製）のシールド機能を有するケース１３内に、ステータ１１とロータ（図示せず）を収容したものである。ケース１３には、その外部と内部とを連通させるように貫通した形態であって横長の長円形又は楕円形をなす取付孔１４が形成されている。

各内部電線１２の端末部には、夫々、機器側端子１５が接続されている。機器側端子１５は、金属板材を曲げ加工したものであり、前端側の部分が前後方向に細長い平板状をなすタブ１６となっている雄形の端子である。機器側端子１５の後端部には、底板１７ａの左右両側縁からカシメ片１７ｂを立ち上げたオープンバレル状をなすバレル部１７が形成されており、このバレル部１７には、内部電線１２の絶縁被覆１２ｂを除去して露出させた芯線１２ａが圧着により導通可能に固着されている。圧着に際しては、底板１７ａに載置した芯線１２ａに対し両カシメ片１７ｂが巻き付くようにカシメ付けられ、このカシメ付けにより、芯線１２ａとバレル部１７とが強固に固着される。また、バレル部１７の前端とタブ１６の後端との間には角筒部１８が形成されており、角筒部１８の底面壁にはランス孔１９が形成されている。

かかる機器側端子１５は機器側ハウジング２０内に保持されている。機器側ハウジング２０は、合成樹脂製であり、内部に左右３つのキャビティ２２が形成された端子保持部２１と、この端子保持部２１から前方に延出するフード部２３とを一体形成したものである。キャビティ２２内には、その下面壁に沿って前方へ片持ち状に延出する形態のランス２４が形成され、ランス２４の上面には抜止め突起２４ａが形成されている。各キャビティ２２には、後方から機器側端子１５が挿入され、正規挿入された機器側端子１５は、角筒部１８のランス孔１９にランス２４の抜止め突起２４ａを係止させることにより抜止めされている。正規挿入状態では、タブ１６が端子保持部２１から前方、即ちフード部２３内に突出しており、タブ１６はフード部２３によって包囲されている。また、内部電線１２は端子保持体２１の後端面から後方へ導出され、キャビティ２２の後端部においては、その内周面と内部電線１２の絶縁被覆１２ｂの外周面との隙間が、内部電線１２に外嵌した防水用のゴム栓４９によってシールされている。

フード部２３は、取付孔１４の内周に対して上下左右方向（両ハウジング２０，４０の嵌合・離脱方向と直交する方向）へのガタ付き（変位）を規制された状態で嵌合されるようになっている。フード部２３の外周には周方向の溝２５が形成され、この溝２５には防水用のシールリング２６が取り付けられている。また、フード部２３の内周には、その前端から外周のシールリング２６よりも前方の位置に亘る範囲を全周に亘って切欠した形態の拡径部２７が形成されている。両ハウジング２０，４０の嵌合方向（即ち、取付孔１４の貫通方向）において、拡径部２７はフード部２３の外周のシールリング２６（溝２５）に対して前方へずれた領域に形成されており、この拡径部２７の内周面には、後述する電線側ハウジング４０のシールリング４６が密着するようになっている。拡径部２７の後端部は段差状をなしており、この段差部はストッパ２８となっている。また、フード部２３の外周におけるシールリング２６よりも後方の位置には、フランジ２９が形成されている。

かかる機器側ハウジング２０は、ボルト締めなどの図示しない固定手段により、ケース１３に固定されている。固定状態では、フード部２３のフランジ２９がケース１３の内壁面に係止することで、機器側ハウジング２０が前止まりされ、フード部２３におけるフランジ２９よりも前方の領域（シールリング２６）が取付孔１４内に収容（嵌合）される。また、フード部２３の前端は、ケース１３の外壁面における取付孔１４の開口よりも後方、即ち取付孔１４の内部に位置する。そして、取付孔１４の前端部には、後述する電線側ハウジング４０のフランジ４７を収容するスペースが確保されている。正しく固定された状態では、フード部２３の外周のシールリング２６が取付孔１４の内周に密着し、このシールリング２６によってフード部２３の外周と取付孔１４の内周との隙間がシールされている。

外部電線３０は、インバータ装置（図示せず）から導出されて電力ケーブルとして機能するものであり、モータ１０のケース１３の外部に配索されている。３本の外部電線３０は、金属細線をメッシュ状に編み込んだ編組線からなる筒状のシールド部材３１によりまとめて包囲されることで、一括してシールドされている。シールド部材３１の端末部には、金属製の筒状をなすシールドシェル３２がカシメ付けにより導通可能に固着されている。シールドシェル３２は、取付孔１４と対応するように横長の長円形若しくは楕円形をなし、シールドシェル３２の前端縁には、全周に亘って外側へ張り出すフランジ３３が形成されている。また、フランジ３３の左右両端部には、ボルト孔（図示せず）が貫通された取付部３４が形成されている。

各外部電線３０の端末部には、電線側端子３５が接続されている。電線側端子３５は、金属板材を曲げ加工したものであり、前端側の部分が機器側端子１５のタブ１６を前方から挿入させるための角筒部３６となっている雌形の端子である。角筒部３６内には、別体部品からなる肉薄の弾性接触片３７が収容されており、角筒部３６の底面壁にはランス孔３８が形成されている。電線側端子３５の後端部には、底板３９ａの左右両側縁からカシメ片３９ｂを立ち上げたオープンバレル状をなすバレル部３９が形成されており、このバレル部３９には、外部電線３０の絶縁被覆３０ｂを除去して露出させた芯線３０ａが圧着により導通可能に固着されている。圧着に際しては、底板３９ａに載置した芯線３０ａに対し両カシメ片３９ｂが巻き付くようにカシメ付けられ、このカシメ付けにより芯線３０ａとバレル部３９とが強固に固着される。

かかる電線側端子３５は電線側ハウジング４０内に保持されている。電線側ハウジング４０は、合成樹脂製であり、その内部には左右３つのキャビティ４１が形成されている。キャビティ４１内には、その下面壁に沿って前方へ片持ち状に延出する形態のランス４２が形成され、ランス４２の上面には抜止め突起４２ａが形成されている。各キャビティ４２には、後方から電線側端子３５が挿入され、正規挿入された電線側端子３５は、角筒部３６のランス孔３８にランス４２の抜止め突起４２ａを係止させることにより抜止めされている。また、外部電線３０は電線側ハウジング４０の後端面から後方へ導出され、キャビティ４１の後端部においては、その内周面と外部電線３０の絶縁被覆３０ｂの外周面との隙間が、外部電線３０に外嵌した防水用のゴム栓４３によってシールされている。

電線側ハウジング４０の外周には、周方向に連続する前後一対のリブ４４，４５が形成され、この両リブ４４，４５の間に構成される周方向の凹部に防水用のシールリング４６が装着されている。また、電線側ハウジング４０の外周における両リブ４４，４５よりも後方の位置には、周方向のフランジ４７が形成されている。また、電線側ハウジング４０の後端部には、上記したシールドシェル３２が嵌合され、このシールドシェル３２のフランジ３３が電線側ハウジング４０のフランジ４７に対して後方から当接可能とされている。

かかる電線側ハウジング４０は、予めケース１３に固定されている機器側ハウジング２０に嵌合される。嵌合に際しては、電線側ハウジング４０をケース１３の外側から取付孔１４内に差し込む。差し込まれた電線側ハウジング４０はフード部２３内に嵌合され、この嵌合に伴ない、タブ１６が電線側端子３５の角筒部３６内に挿入して弾性接触片３７と弾性接触する。これにより、機器側端子１５と電線側端子３５とが導通可能に接続される。

また、両ハウジング２０，４０が正しく嵌合された状態では、電線側ハウジング４０のフランジ４７が取付孔１４内に嵌入してフード部２３の前端面に当接するとともに、前側のリブ４４がフード部２３のストッパ２８に当接し、これらの当接作用によって電線側ハウジング４０が前止まりされる。また、シールドシェル３２のフランジ３３がケース１３の外壁面に当接し、取付部３４のボルト孔に通したボルト４８をケース１３の雌ネジ孔（図示せず）に螺合して締め付けることにより、シールドシェル３２がケース１３の外壁面に導通可能に固定される。これにより、シールド部材３１とシールド機能を有するケース１３とがシールドシェル３２を介して導通可能に接続され、外部電線３０、電線側端子３５、機器側端子１５、内部電線１２によって構成される導電路が全てシールドされる。

また、シールドシェル３２のフランジ３３が電線側ハウジング４０のフランジ４７に対して後方から当接することにより、電線側ハウジング４０がケース１３に対して後方へ変位すること（ケース１３から外れること）が規制される。これにより、電線側ハウジング４０がケース１３に固定されるとともに機器側ハウジング２０との嵌合状態にロックされる。

また、電線側ハウジング４０のシールリング４６がフード部２３の拡径部２７の内周に全周に亘って密着し、もって、電線側ハウジング４０の外周とフード部２３の内周との隙間（両ハウジング２０，４０の嵌合部分）がシールされる。また、フランジ４７の外周が取付孔１４の内周に全周に亘って接触することにより、電線側ハウジング４０の上下左右方向へのガタ付き（変位）が規制されるため、シールリング４６によるシール性能が全周に亘って均一となる。

外部電線３０をモータ１０から外す際には、シールドシェル３２をケース１３から外し、電線側ハウジング４０をケース１３の外側へ引っ張ることにより電線側端子３５を機器側端子１５から離脱させればよい。

上述のように本実施形態の機器用コネクタは、ケース１３内に収容されたステータ１１から導出する内部電線１２に機器側端子１５を固着し、機器側端子１５を保持した機器側ハウジング２０をケース１３に対して取付孔１４に臨むように取り付け、ケース１３の外部に配索した外部電線３０に固着した電線側端子３５を電線側ハウジング４０に保持させ、機器側ハウジング２０に対し電線側ハウジング４０を嵌合・離脱させることで、機器側端子１５に対して電線側端子３５が接続・離脱させるようにしたものである。

このように、機器の内部電線１２に対する外部電線３０の接続と離脱は、内部電線１２に接続した機器側端子１５と外部電線３０に固着した電線側端子３５とを直接嵌合又は離脱させることによって行われるようにしたので、従来のようにボルトを締付けたり緩めたりといった手間のかかる作業や、端子台に対してカバーを着脱する作業が不要であり、作業性が良い。しかも、機器側端子１５と電線側端子３５との間に介在する接続手段が不要であるから、部品点数も少なくて済んでいる。

また、機器側端子１５と内部電線１２を半田付けによって接続した場合には、振動を受けて内部電線１２がぶれたときに半田付け部分にクラックが生じることが懸念されるが、本実施形態では、機器側端子１５と内部電線１２との接続を圧着によって行うようにしたので、接続部分にクラックが発生する虞がなく、接続部分の接触信頼性が高い。

また、機器側ハウジング２０にタブ１６を包囲するフード部２３が形成され、フード部２３が取付孔１４の内周に沿って嵌合されているので、ケース１３に対する機器側ハウジング２０の姿勢と位置のずれが防止されるとともに、正しい姿勢と位置に位置決めされる。

また、両ハウジング２０，４０の嵌合方向においてフード部２３のシールリング２６が電線側ハウジング４０のシールリング４６と同じ位置に配置されている場合、２つのシールリング２６，４６がフード部２３を挟んで径方向に離間して並ぶように配置されることになるため、フード部２３の外径即ち機器側ハウジング２０全体が大径化することになる。しかし、本実施形態では、フード部２３のシールリング２６が、両ハウジング２０，４０の嵌合方向において電線側ハウジング４０のシールリング４６から離間した位置に配置されているので、フード部２３における溝２５とシールリング２６が配置されていない前端側領域の内周を切欠して肉厚を薄くすることで拡径部２７を形成し、この拡径部２７に電線側ハウジング４０のシールリング４６を収容する構造を実現することができた。これにより、フード部２３の外周側に位置するシールリング２６と内周側に位置するシールリング４６を径方向において接近させることが可能となり、機器側ハウジング２０を小型化することが可能となっている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では内部電線を圧着によって機器側端子に固着したが、本発明によれば、機器側端子に設けた圧接刃に内部電線を圧接により接続してもよく、機器側端子と内部電線を溶接ゆ半田付けによって接続してもよい。

（２）上記実施形態では外部電線を圧着によって電線側端子に固着したが、本発明によれば、電線側端子に設けた圧接刃に外部電線を圧接により接続してもよく、電線側端子と外部電線を溶接や半田付けによって接続してもよい。

（３）上記実施形態では機器側ケースに取り付けたハウジングが取付孔内に収容されるようにしたが、本発明によれば、機器側ハウジングが取付孔の外部で待機する形態で取り付けられていてもよい。この場合、ケースの取付孔内に挿入された電線側ハウジングをケース内部で機器側ハウジングと嵌合させればよい。

（４）上記実施形態では機器側ハウジング内に挿入した機器側端子を機器側ハウジングに形成したランスによって抜止めしたが、本発明によれば、機器側端子に形成した金属ランスを機器側ハウジング内の係止部に係止させることによって抜止めしてもよい。

（５）上記実施形態では電線側ハウジング内に挿入した電線側端子を電線側ハウジングに形成したランスによって抜止めしたが、本発明によれば、電線側端子に形成した金属ランスを電線側ハウジング内の係止部に係止させることによって抜止めしてもよい。

（６）上記実施形態では機器側ハウジング内に機器側端子を保持する手段として、機器側ハウジング内に形成したキャビティ内に機器側端子を挿入するようにしたが、本発明によれば、機器側ハウジングを金型成型する際にインサート成形によって機器側端子を機器側ハウジング内に埋設してもよい。

（７）上記実施形態では電線側ハウジング内に電線側端子を保持する手段として、電線側ハウジング内に形成したキャビティ内に電線側端子を挿入するようにしたが、本発明によれば、電線側ハウジングを金型成型する際にインサート成形によって電線側端子を電線側ハウジング内に埋設してもよい。

（８）上記実施形態では機器側端子を雄形端子とし、電線側端子を雌形端子としたが、本発明によれば、機器側端子を雌形端子とし、電線側端子を雄形端子としてもよい。

（９）上記実施形態では機器がモータである場合について説明したが、本発明は、モータ以外の機器（例えば、インバータ装置など）にも適用できる。

（１０）上記実施形態ではシールド機能を有する場合について説明したが、本発明によれば、シールド機能を有しない機器用コネクタにも適用できる。

（１１）上記実施形態では複数本の外部電線をシールド部材で包囲することによって一括してシールドしたが、本発明によれば、各外部電線を個別にシールドしてもよく、外部電線をシールド電線としてもよい。

（１２）上記実施形態では電線側ハウジングをケースに固定する手段としてシールドシェルをボルト締めによってケースに固定するようにしたが、本発明によれば、電線側ハウジングと機器側ハウジングにロックアームとロック突起などの係止手段からなるロック機構を設け、そのロック機構によって両ハウジングを嵌合状態にロックするようにしてもよい。

（１３）上記実施形態では防水機能を有する場合について説明したが、本発明は、非防水タイプの機器用コネクタにも適用できる。

（１４）上記実施形態では１つの機器側ハウジングに複数の機器側端子を保持させたが、本発明によれば、１つの機器側ハウジングに１つの機器側端子を保持させてもよい。

（１５）上記実施形態では１つの電線側ハウジングに複数の電線側端子を保持させたが、本発明によれば、１つの電線側ハウジングに１つの電線側端子を保持させてもよい。

実施形態１において機器側端子と電線側端子を接続した状態の縦断面図 機器側端子と電線側端子を接続した状態の水平断面図 機器側ハウジングをケースに取り付けた状態の縦断面図 電線側ハウジングの縦断面図

符号の説明

１１…ステータ（機器）
１２…内部電線
１３…ケース
１４…取付孔
１５…機器側端子
１６…タブ
１７…バレル部
２０…機器側ハウジング
２３…フード部
３０…外部電線
３５…電線側端子
４０…電線側ハウジング

Claims (3)

1. ケース内に収容された機器から導出する内部電線に機器側端子を固着し、
   前記機器側端子を機器側ハウジングに保持させ、
   前記機器側ハウジングを前記ケースに形成した取付孔に臨ませて取り付け、
   前記ケースの外部に配索された外部電線に電線側端子を固着し、
   前記電線側端子を電線側ハウジングに保持させ、
   前記機器側ハウジングに対し前記電線側ハウジングを嵌合・離脱させることで、前記機器側端子に対して前記電線側端子が接続・離脱させる構成としたことを特徴とする機器用コネクタ。
2. 前記機器側端子にバレル部を形成し、このバレル部に前記内部電線を圧着により接続したことを特徴とする請求項１記載の機器用コネクタ。
3. 前記機器側端子が先端にタブを有する雄形端子であり、前記機器側ハウジングが前記タブを包囲するフード部を有し、前記フード部が前記取付孔の内周に沿って嵌合され、前記フード部内に前記電線側ハウジングが嵌合されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の機器用コネクタ。

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