JP2014154375A - 充電コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成でアーク放電の発生による不具合を防止することが可能な充電コネクタを提供する。
【解決手段】充電コネクタ３０の接続端子５０が収容される端子収容部３４には、開口部３６を閉塞する遮断膜４０が備えられており、遮断膜４０は、接続端子５０と接続される相手側端子が当接した際に弾性変形するとともに相手側端子が開口部３６から端子収容部３４内へ進入することを許容する切込み部４２が形成されており、相手側端子の接続端子５０との接触が解除されて相手側端子が端子収容部３４内から離脱する際に遮断膜４０が開口部３６を閉塞する形状に弾性復元することでアーク放電の経路を遮断する。
【選択図】図７

Description

本発明は、充電コネクタに関する。

電気自動車等の充電に用いられる充電コネクタは、充電の際に相手側コネクタと嵌合することで、充電コネクタの端子と相手側コネクタの端子とが接続されて、外部の電源から車両の蓄電装置に電力が供給されるようになっている。

ここで、誤って充電中に一方のコネクタが他方のコネクタに対して引き抜かれるなどした場合には、接続状態にあった端子間が離れる際にアーク放電が生じることがある。

特許文献１は、コネクタの嵌合面側に永久磁石を内臓している。この永久磁石により、接続端子間に発生するアーク放電が接続端子の挿入方向に対して直交する方向に曲げられる。このようにアーク放電の軌跡が曲げられることで、アーク放電の軌跡を長くして接続端子の溶断を防止するというものである。

特開２００３−２４９３１７号公報

ところで、特許文献１の構成では、アーク放電の軌跡を曲げるために永久磁石を用いているため、永久磁石を有する分だけ構成が複雑になるのに加えて、永久磁石の磁力により鉄屑などがコネクタの嵌合面に付着することが懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡素な構成でアーク放電の発生による不具合を防止することが可能な充電コネクタを提供することを目的とする。

本発明は、相手側コネクタと嵌合することで車両外の電源から車両に搭載された蓄電装置を充電するための充電コネクタであって、前記相手側コネクタに備えられた相手側端子と接触して前記相手側端子と電気的に接続される接続端子と、前記接続端子を保持するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記接続端子が収容されるとともに前記相手側端子を内部に導入する開口部を有する筒状の端子収容部を備え、前記端子収容部には、前記開口部を閉塞する遮断膜が備えられており、前記遮断膜は、前記相手側端子が当接した際に弾性変形するとともに前記相手側端子が前記開口部から前記端子収容部内へ進入することを許容する切込み部が形成されており、前記相手側端子の前記接続端子との接触が解除されて前記相手側端子が前記端子収容部内から離脱する際に前記遮断膜が前記開口部を閉塞する形状に弾性復元する。

本構成によれば、相手側端子の接続端子との接触が解除されて相手側端子が端子収容部内から離脱する際に遮断膜が開口部を閉塞する形状に弾性復元することでアーク放電の経路を遮断するため、相手側端子と接続端子との間のアーク放電の発生を抑制することが可能になる。よって、簡素な構成でアーク放電の発生による不具合を防止することが可能となる。

上記構成の実施態様として以下の構成を有すれば好ましい。
・前記相手側端子は、ピン状の端子である。
このようにすれば、ピン状の端子が接続端子から離れる際のアーク放電を抑制することが可能になる。

・前記遮断膜は、難燃性のゴムからなる。
このようにすれば、簡素な構成で遮断膜を形成することが可能になる。

・前記遮断膜は、複数重ねられており、前記複数の遮断膜のうちの１の遮断膜に形成された前記切込み部を覆うように他の遮断膜が配されている。
このようにすれば、切込み部により形成された隙間によりアーク放電の遮断性が低下するおそれがある場合であってもアーク放電の遮断性の低下を防止することが可能になる。

・前記切込み部は、前記遮断膜を通る前記相手側端子の中心部を中心とする放射状に形成されている。
このようにすれば、遮断膜を容易に弾性変形させることができる。

・前記端子収容部には、係止部が備えられるとともに、前記遮断膜には、前記係止部に係止されることで当該遮断膜を前記端子収容部に着脱可能に保持される被係止部が備えられている。
このようにすれば、遮断膜の取付けや取外しを容易に行うことができる。

本発明によれば、充電コネクタについて、簡素な構成でアーク放電の発生による不具合を防止することが可能となる。

実施形態１の充電コネクタが電源側コネクタと嵌合した状態を示す斜視図 充電コネクタが電源側コネクタと嵌合した状態を電源側コネクタの背面側から示す図 充電コネクタを示す斜視図 充電コネクタを示す正面図 図４の遮断膜が取付けられた部分を拡大した図 図４のＢ−Ｂ断面図 図６の筒状部の先端部を拡大した図 充電コネクタを示す分解斜視図 充電コネクタにおける遮断膜を外した状態を示す斜視図 充電コネクタにおける遮断膜を外した状態を示す正面図 図２のＡ−Ａ断面図 図１１の正規嵌合状態から電源側コネクタが離脱する途中でアーク放電が生じうる位置を示す図 図１２の状態から電源側コネクタが充電コネクタから離脱した状態を示す図

＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１〜図１３を参照して説明する。
本実施形態の充電コネクタ３０は、電気自動車等の車両に備えられており、図１に示すように、外部の充電装置に設けられた電源側コネクタ１０（「相手側コネクタ」の一例）を接続することで車両の蓄電装置が充電されるものである。以下では、コネクタ１０，３０の互いの嵌合方向を前方とし、上下方向及び左右方向については、図２を基準として説明する。

（電源側コネクタ１０）
電源側コネクタ１０は、全体としてピストル形状をなしており、アルミニウム合金製または合成樹脂製の電源側ハウジング１１と、電源側ハウジング１１に収容された電源側端子１８（「相手側端子」の一例）とを備えている（図１３）。

電源側ハウジング１１は、電源側端子１８が収容された本体部１２と、本体部１２の後端部から斜め下方に延びて本体部１２と一体に成形されたグリップ部１１Ａとを備えている。
本体部１２には、図１３に示すように、電源側端子１８が保持される端子保持部１３を備える。

端子保持部１３は、電源側端子１８が収容される端子収容室１４を有する。
端子収容室１４は、前後方向に長い空間を有しており、電源側端子１８の周囲を包囲する隔壁１４Ａを有する。
隔壁１４Ａの内壁には、端子収容室１４を前後に隔てる板状の区画壁１６が設けらている。

区画壁１６には、電源側端子１８を挿通可能な円形状の端子挿通孔１７が形成されている。
端子収容室１４の前方側は、前方に開口する進入孔１５とされている。
充電コネクタ３０との嵌合時には、端子収容室１４の内側に充電コネクタ３０の後述する筒状部３５が嵌め入れられる。

電源側端子１８は、細長い丸ピン形状の端子（丸ピン端子）であり、金属からなる端子本体１９と、端子本体１９の先端部に取付けられた絶縁性のキャップ２１とを備える。
端子本体１９は、銅又は銅合金等の金属からなり、前方側が車両側の接続端子５０と接続される円柱状の端子接続部２０とされ、後方側が電線５５と接続される電線接続部２７とされ、端子接続部２０と電線接続部２７の間に外方に鍔状に張り出すフランジ部２８が形成されている。

端子接続部２０は、先端にキャップ２１が取付けられる凹部２６を有する。凹部２６内の前端部には、内方側に突出する一対の抜け止め突部が形成されている。
キャップ２１は、合成樹脂製であって、端子本体１９の先端の前方に配される頭部２３の後方に段差状に縮径されて凹部２６内に挿通される径小部２４を備える。

頭部２３は、やや先細にした円柱状であって、その後端が端子本体１９の径よりもやや小さい径とされ、先端側に向けて傾斜状に先細になることで、前後方向において頭部２３の外周が端子本体１９の側面（周面）に沿うようになっている。

径小部２４は、頭部２３の後端から段差状に縮径されて凹部２６に挿通されており、外方に張り出すことで凹部２６の抜け止め突部に係止されて抜け止めされる爪状の抜け止め係止部を備える。この抜け止め係止部は、頭部２３を引くことで、抜け止め突部への係止が外れてキャップ２１を取り外すことができる。

電線接続部２７は、電線（図示しない）の端末部において露出させた芯線が挿通される筒状をなしている。
電線接続部２７を外方からかしめて圧着することで被覆電線の端末部で露出した芯線が電線接続部２７に接続される。

この電線接続部２７の後端部は、ゴム栓が（図示しない）装着されるとともに、その後方に電源側ハウジング１１の内壁に係止されたリテーナ５９が配されることで電源側端子１８の後方側への移動が規制され、電源側端子１８が抜け止めされている。
フランジ部２８は、区画壁１６に前止まり状態で当接することで、端子収容室１４内において電源側端子１８を前方側に位置決めしている。

（充電コネクタ３０）
充電コネクタ３０（車両側コネクタ）は、図６に示すように、合成樹脂製の車両側ハウジング３１（「ハウジング」の一例）と、車両側ハウジング３１に収容され、電源側端子１８と接続される複数の接続端子５０（車両側接続端子）とを備える。なお、充電コネクタ３０は、車両の図示しないコネクタ収容凹部内に装着されるものであり、コネクタ収容凹部は、図示しないボディカバーによって開閉可能とされる。

車両側ハウジング３１は、電線５５の端末部に接続された接続端子５０を収容する端子収容部３４と、端子収容部３４における前方側の部分を覆うようにフード状に開口するフード部３２とを備えている。
フード部３２は、有底筒状であって、円筒形状の周壁部３２Ａと、周壁部３２Ａを閉塞する奥壁部３３とを備えている。
フード部３２の外周には、車両に取り付けて固定するためのフランジ状の被固定部６０が形成されている。

周壁部３２Ａは、前方に開口する円筒形状であって、端子収容部３４の先端よりも高く（端子収容部３４よりも前方側に突出）形成されている。
電源側コネクタ１０との嵌合時には、この周壁部３２Ａと後述する筒状部３５の間に、電源側コネクタ１０の隔壁１４Ａが嵌め入れられる。

周壁部３２Ａの外側には、フード部３２の開口を閉じる図示しない円板状のカバーを回動可能に支持するカバー支持部３１Ａが設けられている。
奥壁部３３のうち、接続端子５０とは異なる位置には、図８に示すように、複数の信号線の端末部に接続された複数の信号端子５８が収容される信号端子収容部３３Ａが設けられている。信号端子５８は、リテーナ６１に後方から保持されて抜け止めされる。

端子収容部３４は、図１３に示すように、奥壁部３３からフード部３２内に筒状に突き出る筒状部３５と、奥壁部３３の後方に延出されて接続端子５０に前止まり状態で当接する前止まり部４８と、フード部３２よりも段差状に縮径されて奥壁部３３の後方に延出された延出部４９とを備えている。

筒状部３５は、円筒形状であって、その内側に接続端子５０の筒状接続部５１がほぼ隙間なく挿通されるキャビティを備えて奥壁部３３から前方側に水平に延びており、その先端部は、フード部３２の先端よりも後方に配されている。
筒状部３５の先端部には、図７に示すように、電源側端子１８を挿通可能な開口部３６と、開口部３６の外側に設けられ、後述する遮断膜４０を取付け可能な取付部３８とが形成されている。

開口部３６は、電源側端子１８の形状に応じた（電源側端子１８を挿通可能な）円形状であって、前方側に傾斜状に拡径された案内部３７を有する。
この案内部３７は、電源側端子１８を挿入する際に、電源側端子１８を開口部３６側に案内する。

取付部３８は、開口部３６の径方向の外側に形成されており、全周に亘って筒状部３５の先端部を縮径しており、この取付部３８の外周には、アーク放電の経路を遮断する遮断膜４０を取付け可能な取付溝３９（「係止部」の一例）が形成されている。
遮断膜４０は、開口部３６よりも面積が大きく筒状部３５の先端面に密着して開口部３６を閉塞する第１遮断膜４１と、第１遮断膜４１を内側に嵌め込むように第１遮断膜４１に重ねられる第２遮断膜４３とを有する。

第１遮断膜４１及び第２遮断膜４３は、共に難燃性及び絶縁性を有するゴムが用いられている。ここでいう難燃性は、アーク放電が生じた場合の熱で遮断膜４０に損傷をきたすことがない程度の難燃性をいう。また、絶縁性は、アーク放電を完全に消弧できる程度の絶縁性を有することが望ましいが、これに限らず、少なくともアーク放電の発生を抑制できるものであればよい。本実施形態では、第１遮断膜４１及び第２遮断膜４３は共にクロロプレンゴムが用いられている。なお、遮断膜はこれに限らず、他の種々の材質を用いることも可能である。

第１遮断膜４１は、図５に示すように、円形状であって、電源側端子１８が通る中心部を中心とする放射状（本実施形態では４５度ずつ）に形成された複数の切込み部４２を有する（図５では、第１遮断膜４１は、第２遮断膜４３の下に隠れているため、第２遮断膜４３の下に隠れた切込み部４２を破線で表示している）。
第２遮断膜４３は、図７に示すように、円形状の膜本体４４と、膜本体４４のの外周縁から鉤状に内方に折り返す形状の被係止部４５を備えている。
膜本体４４は、円形状であって、電源側端子１８が通る中心部を中心とする放射状（本実施形態では４５度ずつ）に形成された複数の切込み部４６を有する。

被係止部４５は、筒状部３５の先端部の取付溝３９に嵌め込まれて係止し、この第２遮断膜４３が筒状部３５との間に第１遮断膜４１を挟んだ状態で覆うことで遮断膜４０が取付部３８に着脱可能に保持される。

切込み部４２，４６は、遮断膜４０を所定長の線分だけ分断した（切り込んだ）ものであり、共に、所定の角度を空けて設けられることで放射状に形成されている。
切込み部４２，４６の長さは、切込み部４２，４６によって隣り合う切込み部４２，４６間に形成される三角状片が電源側端子１８の挿入時に当接して弾性変形したとしても、三角状片が接続端子５０に接触しない長さとされている。

第２遮断膜４３は、第１遮断膜４１に対してその角度（位相）を変えることで、第２遮断膜４３の切込み部４６が、第１遮断膜４１の切込み部４２とは異なる位置に形成されている。
このようにすれば、第２遮断膜４３の切込み部４６により形成される隙間が第１遮断膜４１によって塞がれ、この隙間によるアーク放電の遮断性の低下を抑制できる。

接続端子５０は、銅又は銅合金等の金属からなり、図８に示すように、前方側が電源側端子１８と接続される筒状の筒状接続部５１とされ、後方側が電線５５の端末部に接続される電線接続部５４とされ、筒状接続部５１と電線接続部５４の間に外方に張り出す張出部６２が形成されている。

筒状接続部５１は、その前端から周方向に所定間隔ごとに（間欠的に）前後方向に切欠いたスリット５２を形成することで、環状に連なる複数の弾性接触片５３を有している。この種の端子は、すり割り端子などの名称で呼ばれる場合がある。

複数の弾性接触片５３は、その先端部が外方側に曲げられることで筒状接続部５１の先端部の内径が拡径されている。
電線接続部５４は、図１３に示すように、内側に電線５５の端末において絶縁被覆５７から露出させた芯線５６を挿通可能な筒状をなす。この電線接続部５４に挿通された芯線５６は、電線接続部５４の外方からカシメ付けられて圧着されている。

この電線接続部５４は電線５５が接続された状態で収縮性チューブ４７を被せることにより内部が保護されている。
電線５５の接続端子５０とは異なる他方の端部は、充電コネクタ３０の後端から後方に延出され、図示しないバッテリ等の蓄電装置に接続される。

張出部６２は、外方に鍔状に張り出している。
接続端子５０は、筒状接続部５１が端子収容部３４の筒状部３５の内部に嵌め入れられ、張出部６２が前止まり部４８に前止まりした状態で端子収容部３４に収容されるとともに、その後方からリテーナ２９で抜け止めされている。

次に、以上のように構成された充電コネクタ３０から電源側コネクタ１０が離脱する際の作用について説明する。
電源側コネクタ１０と充電コネクタ３０とが嵌合した状態では、充電コネクタ３０のフード部３２の内部側に電源側コネクタ１０が嵌め入れられており、接続端子５０の筒状接続部５１の内側に電源側端子１８が挿通されて筒状接続部５１と電源側端子１８とが電気的に接続されている（図１１）。

そして、電源側コネクタ１０の離脱が開始されると、電源側コネクタ１０の引き抜き動作に伴い、充電コネクタ３０が相対的に後退していき、電源側端子１８と接続端子５０との間も離れる方向に相対的に移動する（図１２）。

そして、所定の位置まで電源側コネクタ１０の離脱が進むと、電源側端子１８と接続端子５０との接続が解除される。ここで、誤って充電中に一方のコネクタが他方のコネクタから引き抜かれるなどした場合には、電源側端子１８と接続端子５０との間にアーク放電が発生することがある。

しかしながら、本実施形態では、電源側端子１８と接続端子５０との相対的位置が離間していくと、電源側端子１８の挿入により電源側端子１８に当接して弾性変形していた遮断膜４０が弾性復元する方向に変形する。この変形は、遮断膜４０が電源側端子１８にほぼ当接した状態を維持しつつ変形していく。

そして、電源側端子１８の先端が遮断膜４０の位置よりも後方まで後退した場合には、遮断膜４０が弾性変形して元の閉塞する形状（アーク放電の経路を遮断する形状）に戻り、アーク放電の経路が遮断膜４０により分断される（図１３）。これにより、電源側端子１８と接続端子５０との間のアーク放電は、絶縁膜４０により分断されてアーク放電が消弧する。
そして、電源側コネクタ１０の充電コネクタ３０からの離脱が完了する。
なお、充電コネクタ３０と電源側コネクタ１０との嵌合の際には、上記とは反対に電源側端子１８が閉塞した形状の遮断膜４０に当接して切込み部４２，４６により、隣り合う切込み部４２，４６間の三角状片が電源側端子１８の挿入方向に沿って曲がりつつ三角状片が広がるように弾性変形することで電源側端子１８が接続端子５０と接触する位置まで挿入される。

本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
相手側端子の接続端子５０との接触が解除されて電源側端子１８（相手側端子）が端子収容部３４内から離脱する際に遮断膜４０が開口部３６を閉塞する形状に弾性復元することでアーク放電の経路を遮断するため、電源側端子１８と接続端子５０との間のアーク放電の発生を抑制することが可能になる。よって、簡素な構成でアーク放電の発生による不具合を防止することが可能となる。

また、電源側端子１８（相手側端子）は、ピン状の端子である。
このようにすれば、ピン状の端子が接続端子５０から離れる際のアーク放電を抑制することが可能になる。

また、遮断膜４０は、難燃性のゴムからなる。
このようにすれば、簡素な構成で遮断膜４０を形成することが可能になる。

さらに、遮断膜４０は、複数重ねられており、複数の遮断膜４０のうちの１の遮断膜（第１遮断膜４１）に形成された切込み部４２を覆うように他の遮断膜（第２遮断膜４３）が配されている。
このようにすれば、切込み部４２により形成された隙間によりアーク放電の遮断性が低下するおそれがある場合であってもアーク放電の遮断性の低下を防止することが可能になる。

また、切込み部４２は、遮断膜４０を通る電源側端子１８（相手側端子）の中心部を中心とする放射状に形成されている。
このようにすれば、絶縁膜を容易に弾性変形させることができる。

さらに、端子収容部３４には、取付溝３９（係止部）が備えられるとともに、遮断膜４０には、係止部に係止されることで当該遮断膜４０を端子収容部３４に着脱可能に保持される被係止部４５が備えられている。
このようにすれば、遮断膜４０の取付けや取外しを容易に行うことができる。

＜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形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態は、遮断膜４０は、第１遮断膜４１と第２遮断膜４３の２枚からなる構成としたが、遮断膜を一枚から構成してもよい。また、これに限らず、遮断膜を３枚以上を重ねて構成されるようにしてもよい。なお、上記実施形態のように複数の遮断膜を備え、他の切込み部を覆うよう遮断膜を配した方が切込み部による隙間をなくすことが可能になるため好適である。

（２）上記実施形態では、遮断膜４０を充電コネクタ３０に設ける構成としたが、これに限られず、遮断膜４０を電源側コネクタに設けてもよい。例えば、車両側コネクタの車両側端子が丸ピン端子でこれと嵌合する電源側コネクタに車両側端子と接続される筒形等の電源側端子（接続端子）が設けられる場合には、電源側コネクタの開口部を覆うように遮断膜４０を取り付けてもよい。このようにしても相手側端子が接続端子から離間する際のアーク放電を遮断膜により防止することが可能になる。

（３）上記実施形態では、遮断膜４０の被係止部４５を筒状部３５の取付溝３９に係止させることで、遮断膜４０が取付けられた状態に保持する構成としたが、これに限られない。例えば、接着剤等により、遮断膜４０を筒状部３５の先端部に貼り付けて開口部３６を覆うようにしてもよい。

（４）切込み部４２，４６の本数や角度は、上記実施形態の本数や角度に限らず、他の本数や角度とすることも可能である。

１０…電源側コネクタ（相手側コネクタ）
１１…電源側ハウジング
１２…本体部
１３…端子保持部
１４…端子収容室
１４Ａ…隔壁
１８…電源側端子
１９…端子本体
２０…端子接続部
２１…キャップ
３０…充電コネクタ
３１…車両側ハウジング（ハウジング）
３２…フード部
３２Ａ…周壁部
３３…奥壁部
３４…端子収容部
３５…筒状部
３６…開口部
３８…取付部
３９…取付溝（係止部）
４０…遮断膜
４１…第１遮断膜
４２…切込み部
４３…第２遮断膜
４４…膜本体
４５…被係止部
４６…切込み部
５０…接続端子
５１…筒状接続部
５２…スリット
５３…弾性接触片
５４…電線接続部
５５…電線

Claims (6)

1. 相手側コネクタと嵌合することで車両外の電源から車両に搭載された蓄電装置を充電するための充電コネクタであって、
   前記相手側コネクタに備えられた相手側端子と接触して前記相手側端子と電気的に接続される接続端子と、
   前記接続端子を保持するハウジングと、を備え、
   前記ハウジングは、前記接続端子が収容されるとともに前記相手側端子を内部に導入する開口部を有する筒状の端子収容部を備え、
   前記端子収容部には、前記開口部を閉塞する遮断膜が備えられており、
   前記遮断膜は、前記相手側端子が当接した際に弾性変形するとともに前記相手側端子が前記開口部から前記端子収容部内へ進入することを許容する切込み部が形成されており、
   前記相手側端子の前記接続端子との接触が解除されて前記相手側端子が前記端子収容部内から離脱する際に前記遮断膜が前記開口部を閉塞する形状に弾性復元することでアーク放電の経路を遮断することを特徴とする充電コネクタ。
2. 前記相手側端子は、ピン状の端子である請求項１に記載の充電コネクタ。
3. 前記遮断膜は、難燃性のゴムからなる請求項１又は請求項２に記載の充電コネクタ。
4. 前記遮断膜は、複数重ねられており、前記複数の遮断膜のうちの１の遮断膜に形成された前記切込み部を覆うように他の遮断膜が配されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の充電コネクタ。
5. 前記切込み部は、前記遮断膜を通る前記相手側端子の中心部を中心とする放射状に形成されている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の充電コネクタ。
6. 前記端子収容部には、係止部が備えられるとともに、前記遮断膜には、前記係止部に係止されることで当該遮断膜を前記端子収容部に着脱可能に保持される被係止部が備えられている請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の充電コネクタ。

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