JP2014207121A - 電気接続用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】インレットとの間の電路を遮断する機能を有し、インレットに接続する際に加える力を低減させた電気接続用コネクタを提供する。【解決手段】電気接続用コネクタ１は、コンタクト１３と、開閉部材１６と、弾性部材１９，２０と、開閉装置２１とを備える。弾性部材１９，２０は、コンタクト１３がインレット４の凹部４１１の所定位置まで差し込まれていない状態では、コンタクト１３の差込方向に変形することで弾性エネルギーを蓄積する。また、弾性部材１９，２０は、コンタクト１３が凹部４１１の所定位置まで差し込まれると上記弾性エネルギーを開放し、第２位置側への弾性力を開閉部材１６に与える。その結果、開閉装置２１のハンドル２１２を閉成位置へ移動させる力を上記弾性エネルギーによって補うことができ、これにより電気接続用コネクタ１をインレット４に接続する際に加える力を低減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気接続用コネクタに関するものである。

従来より、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリット車（ＰＨＥＶ）などの電動車両に搭載されたバッテリを充電するための給電コネクタが提供されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された給電コネクタは、複数の端子を有するコネクタ本体と、コネクタ本体を収容するケースと、ケースに取り付けられる把持部材とを備える。

ケースは、前後方向における両端が開口する筒状に形成され、ケースの前端側にはコネクタ本体が収容されており、コネクタ本体はケースに対して前後方向に摺動可能となっている。また、把持部材は、前端が開口する筒状に形成され、把持部材の内部にはケースの後端側が収容されており、把持部材はケースに対して前後方向に摺動可能となっている。

この給電コネクタを受電コネクタに接続する場合、受電コネクタに設けられた凹部にケースの先端を挿入し、さらに把持部材を受電コネクタ側に押し込むことで、ケースが受電コネクタに当接し、受電コネクタに対してケースが位置決めされる。そして、把持部材を受電コネクタ側にさらに押し込むことで、受電コネクタに位置決めされたケースに対してコネクタ本体が受電コネクタ側へ移動し、受電コネクタ側のコネクタ本体と接続される。

特開２０１２−１７４６４３号公報

上述の特許文献１に示した給電コネクタは、受電コネクタに接続することによって電動車両に給電できるものではあるが、電動車両との間の電路を遮断する機能を内蔵するものではなかった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、インレットとの間の電路を遮断する機能を有し、インレットに接続する際に加える力を低減させた電気接続用コネクタを提供することにある。

本発明の電気接続用コネクタは、第１接触部を備え、インレットに設けられた第２接触部に第１接触部が接触することでインレットとの間が電気的に接続される電気接続用コネクタであって、第１接触部を保持しインレットの凹部に差し込まれるコンタクトと、第１接触部及び第２接触部を含む電路の途中に設けられた接点部と、接点部を開成させる開成位置と、接点部を閉成させる閉成位置との間で移動するハンドルと、第１位置と第２位置の間で移動自在であって、第１位置へ移動する際にハンドルに接触してハンドルを開成位置へ移動させ、第２位置へ移動する際にハンドルに接触してハンドルを閉成位置へ移動させる開閉部材と、コンタクトが凹部の所定位置まで差し込まれていない状態ではコンタクトの差込方向に変形することで弾性エネルギーを蓄積し、コンタクトが所定位置まで差し込まれると弾性エネルギーを開放して第２位置側への弾性力を開閉部材に与える弾性部材とを備えていることを特徴とする。

この電気接続用コネクタにおいて、開閉部材が第１位置にあり且つコンタクトが所定位置まで差し込まれていない状態では開閉部材が第２位置側へ移動するのを規制し、コンタクトが所定位置まで差し込まれると凹部の開口端縁に接触してコンタクト側に押し込まれることで開閉部材の移動規制を解除する規制部材と、開閉部材が第１位置にあり且つコンタクトが所定位置まで差し込まれていない状態ではコンタクト側に引っ込み、コンタクトが所定位置まで差し込まれるとコンタクトよりも外側へ突出することでコンタクトが凹部から抜けないようにロックするロック部材とを備え、ロック部材は、コンタクトが凹部に差し込まれる前に規制部材がコンタクト側に押し込まれるとコンタクトよりも外側へ突出し、コンタクトを凹部に差し込めないように凹部の開口端縁に当接するのが好ましい。

また、この電気接続用コネクタにおいて、ハンドルはピニオンを備え、開閉部材はピニオンと噛み合うラックを備えているのも好ましい。

また、この電気接続用コネクタにおいて、蓄電部を有する被充電機器と、被充電機器への充電と被充電機器からの放電の少なくとも一方を制御する電力装置との間を電気的に接続するのも好ましい。

また、この電気接続用コネクタにおいて、被充電機器が電動車両であるのも好ましい。

コンタクトが凹部の所定位置まで差し込まれた状態では、ハンドルを閉成位置へ移動させる力を弾性部材の弾性エネルギーによって補うことができ、その結果、電気接続用コネクタをインレットに接続する際に加える力を低減することができるという効果がある。

本実施形態の電気接続用コネクタの内部構造を示す側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は同上をインレットに接続する際の動作説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は同上をインレットから取り外す際の動作説明図である。 同上の外観斜視図である。 同上の接続状態を示す概略ブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は同上の別の動作説明図である。

以下に、電気接続用コネクタの実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。本実施形態の電気接続用コネクタ１は、例えば図５に示すように、電動車両２（被充電機器）と電力装置３の間を電気的に接続し、電力装置３から電動車両２へ電力を供給するために用いられる。なお、以下の説明では特に断りがない限り、図４中の矢印ａ−ｂ方向を前後方向、矢印ｃ−ｄ方向を上下方向、矢印ｅ−ｆ方向を左右方向と規定して以下の説明を行う。

図５は、電気接続用コネクタ１の接続状態を示す概略ブロック図である。電気接続用コネクタ１は、電動車両２と電力装置３の間の電路の途中に設けられた接点部２１１と、電動車両２のインレット４に対して抜挿自在に接続されるコンタクト１３とを備える。接点部２１１は、互いに連動して開閉される２つの接点２１１ａ，２１１ａを有し、各接点２１１ａは、一端側がコンタクト１３に接続され且つ他端側が電気ケーブルＣＢ１を介して電力装置３に接続されている。なお、コンタクト１３については後述する。

電力装置３は、例えばＤＣ／ＡＣ電力変換装置であり、商用電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換し、変換した直流電力を電気接続用コネクタ１を介して電動車両２へ供給する。

電動車両２は、コンタクト１３が抜挿自在に接続されるインレット４と、インレット４を介して供給される上記直流電力から所望の電圧値の直流電力を生成する充電回路３１と、充電回路３１により生成された直流電力を蓄積する蓄電池３２（蓄電部）とを備える。なお、電動車両２には、動力源として電動機のみを備えた電気自動車（ＥＶ）や、動力源としてエンジンと電動機を併用するプラグインハイブリット車（ＰＨＥＶ）がある。

インレット４は、図１に示すように、円筒状に形成された本体部４１と、本体部４１の一端（前端）に設けられた円板状の取付部４２とを備え、本体部４１の筒内空間により凹部４１１が構成されている。本体部４１の上側の開口端縁には、後述のロック部材１５の引掛部１５１ａが引っ掛けられる段部４１１ａが設けられている。また、本体部４１の凹部４１１内には、内側面が第２接触部を構成する円筒状の給電ソケット４３が設けられている。

また、電気接続用コネクタ１は、図１に示すように、コンタクト１３と、ロック部材１５と、開閉部材１６と、規制部材１７と、マイクロスイッチ１８と、開閉装置２１と、ソレノイド装置２２と、ケース１０とを備える。

ケース１０は、図４に示すように、一対の半割りのケース片を互いに組み合わせることで形成され、上下方向に長い楕円形状に形成された大径部１０２と、大径部１０２よりも径の小さい円筒状に形成された小径部１０１とで構成される。

小径部１０１の上側で且つ後側の部位には、ロック部材１５の引掛部１５１ａ及び規制部材１７の側面部１７２を露出させるための孔１０１ａが前後方向に沿って設けられている。また、大径部１０２の上側で且つ後側の部位には、開閉部材１６のツマミ１６４を露出させるための孔１０２ａが前後方向に沿って設けられ、さらに大径部１０２の前端面には、開閉部材１６の本体部１６１を露出させるための孔１０２ｂが設けられている。

コンタクト１３は、例えば合成樹脂により円筒状に形成され、コンタクト１３の筒内には、前後方向に延出する円柱状のコンタクトピン４４（第１接触部）が収納されている。また、コンタクトピン４４の周りにはコイルばね４５が配置されており、このコイルばね４５の先端（前端）には、円板状に形成された絶縁キャップ４６が取り付けられている。また、コンタクトピン４４は、上述の接点部２１１及び電気ケーブルＣＢ１を介して電力装置３の出力端に接続されている。

絶縁キャップ４６は、コンタクトピン４４を通すための孔（図示せず）が中央部に設けられており、コイルばね４５の変形に応じてコンタクトピン４４が前方に露出するようになっている。また、電気接続用コネクタ１をインレット４に接続していない状態では、図１に示すように、コンタクトピン４４の前面が絶縁キャップ４６により覆われており、利用者がコンタクトピン４４に接触して感電しないようになっている。

ロック部材１５は、前後方向に長い板状に形成された本体部１５１を有し、本体部１５１の中間部において軸２３を介してケース１０に回転自在に取り付けられている。また、本体部１５１の先端（前端）には、上向きに突出する引掛部１５１ａが設けられている。このロック部材１５にはねじりばね２５が取り付けられており、このねじりばね２５はロック部材１５に対して時計回り（右回り）の弾性力を与えている。

開閉部材１６は、前後方向に長い板状に形成された本体部１６１を有し、本体部１６１の下面側には、前後方向において所定の間隔を空けて配置された一対の押圧部１６２，１６３が設けられている。また、前側の押圧部１６２の先端（前端）には、下向きに突出する引掛部１６２ａが設けられている。さらに、本体部１６１の上面側には、上向きに突出するツマミ１６４が設けられている。この開閉部材１６は、前後方向に移動自在であって、両押圧部１６１，１６２の間には開閉装置２１のハンドル２１２が配置されている。

そして、開閉部材１６が前方へ移動する際には、後側の押圧部１６３がハンドル２１２に接触し、ハンドル２１２を反時計回りに回転させる。また、開閉部材１６が後方へ移動する際には、前側の押圧部１６２がハンドル２１２に接触し、ハンドル２１２を時計回りに回転させる。ここに、開閉部材１６には、前後方向に伸縮するコイルばねからなる弾性部材１９，２０が取り付けられており、これらの弾性部材１９，２０は、前後方向に伸縮することによって開閉部材１６に対して後向きの弾性力を与える。

規制部材１７は、前後方向に延出する底面部１７１と、底面部１７１の前後方向における両端から上向きに延出する一対の側面部１７２，１７３とでＵ字状に形成されている。規制部材１７の底面部１７１の下方には、コイルばねからなる弾性部材２４が配置されており、この弾性部材２４は、上下方向に伸縮することによって規制部材１７に対して上向きの弾性力を与える。

マイクロスイッチ１８は、ケース１０の孔１０１ａを通して外側に露出する規制部材１７の側面部１７２をコンタクト１３側（図１中の下側）に押し下げることによってスイッチレバー１８１が押圧され、内部に設けられた接点（図示せず）がオンになる。そして、上記接点がオンになると、マイクロスイッチ１８からソレノイド装置２２へ駆動信号が出力される。

開閉装置２１は、接点部２１１（図５参照）とハンドル２１２とを有する。ハンドル２１２が反時計回りに回転した状態では、接点部２１１の両接点２１１ａ，２１１ａがともに開成し、またハンドル２１２が時計回りに回転した状態では、両接点２１１ａ，２１１ａがともに閉成する。ここに本実施形態では、ハンドル２１２が反時計回りに回転した位置が開成位置であり、ハンドル２１２が時計回りに回転した位置が閉成位置である。

ソレノイド装置２２は、上下方向において進退自在に延出するレバー２２１（図２（ｄ）参照）を有し、レバー２２１が伸びた状態では開閉部材１６が前方へ移動できないようになっている。このソレノイド装置２２は、マイクロスイッチ１８から出力される駆動信号によってレバー２２１を伸ばし、また電動車両２側から出力される充電完了信号によってレバー２２１を縮める。

次に、電気接続用コネクタ１をインレット４に接続する動作について、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照しながら説明する。

図２（ａ）に示すように、コンタクト１３を凹部４１１の所定位置まで差し込んでいない状態では、開閉部材１６の引掛部１６２ａが規制部材１７の後側の側面部１７３に引っ掛かっており、開閉部材１６が規制部材１７に保持されている。このとき、弾性部材１９，２０は、開閉部材１６からの押圧力によって前後方向に圧縮し、弾性エネルギーを蓄積している。またこのとき、開閉装置２１のハンドル２１２は上記開成位置にあり、接点部２１１は開成している。

さらにこのとき、規制部材１７は、弾性部材２４からの弾性力によって上向きに押し上げられ、前側の側面部１７２の先端が小径部１０１の孔１０１ａを通して外側に露出している。またこのとき、マイクロスイッチ１８は、スイッチレバー１８１が規制部材１７によって押圧されておらず、上記接点はオフになっている。

さらにこのとき、ロック部材１５は、後端側の部位が開閉部材１６の前側の押圧部１６２に乗り上げることで、先端の引掛部１５１ａがコンタクト１３側に引っ込められている。またこのとき、絶縁キャップ４６が給電ソケット４３の後端面に接触することで、コンタクトピン４４が絶縁キャップ４６の孔（図示せず）を通して前方に露出し、給電ソケット４３の筒内に挿入される。

図２（ｂ）に示すように、コンタクト１３を凹部４１１の所定位置まで差し込んだ状態では、規制部材１７の前側の側面部１７２が凹部４１１の開口端縁に接触し、下向き（コンタクト１３側）に押し下げられる。これにより、開閉部材１６の引掛部１６２ａが規制部材１７の後側の側面部１７３から外れ、弾性部材１９，２０からの弾性力によって開閉部材１６が後方へ移動する。このとき、コンタクトピン４４は、給電ソケット４３の筒内のさらに奥へと挿入される。

図２（ｃ）に示すように、コンタクト１３を凹部４１１の所定位置よりもさらに差し込んだ状態では、コンタクトピン４４が給電ソケット４３の筒内の規定位置まで挿入される。このとき、弾性部材１９，２０からの弾性力によって開閉部材１６が後方へ移動することで、開閉部材１６によるロック部材１５の保持状態が解除され、ねじりばね２５のばね力によってロック部材１５が時計回りに回転する。これにより、ロック部材１５の引掛部１５１ａが凹部４１１の段部４１１ａに引っ掛かり、コンタクト１３が凹部４１１にロック（固定）される。

またこのとき、規制部材１７の前側の側面部１７２が凹部４１１の内面に接触し、これにより規制部材１７が下向きにさらに押し下げられ、マイクロスイッチ１８のスイッチレバー１８１を押圧する。その結果、マイクロスイッチ１８の上記接点がオンになり、マイクロスイッチ１８からソレノイド装置２２へ駆動信号が出力される。

図２（ｄ）に示すように、弾性部材１９，２０からの弾性力によって開閉部材１６が後方位置まで移動した状態では、前側の押圧部１６２によって開閉装置２１のハンドル２１２が時計回りに押圧され、接点部２１１が閉成する。またこのとき、マイクロスイッチ１８から出力される駆動信号によって、ソレノイド装置２２がレバー２２１を伸ばし、開閉部材１６の前方への移動を規制する。ここに本実施形態では、図２（ａ）に示す開閉部材１６の位置が第１位置であり、図２（ｄ）に示す開閉部材１６の位置が第２位置である。

続けて、電気接続用コネクタ１をインレット４から取り外す動作について、図３（ａ）〜図３（ｄ）を参照しながら説明する。

電動車両２への充電が完了すると、電動車両２からソレノイド装置２２へ充電完了信号が出力され、充電完了信号を受け取ったソレノイド装置２２は、レバー２２１を縮めて、開閉部材１６の移動規制を解除する（図３（ａ）参照）。

その後、図３（ｂ）に示すように、開閉部材１６のツマミ１６４を前方へ移動させると、大径部１０２の孔１０２ｂを通して前方に露出する開閉部材１６の本体部１６１がインレット４の後端面に当接する。このとき、ロック部材１５の後端部が開閉部材１６の前側の押圧部１６２に乗り上げることで、ロック部材１５が反時計回りに回転し、ロック部材１５の引掛部１５１ａが凹部４１１の段部４１１ａから外れる。そして、ツマミ１６４をさらに前方へ移動させることでケース１０が後方へ移動し、それに伴って弾性部材２４からの弾性力によって規制部材１７が上方へ移動する。

またこのとき、規制部材１７が上方へ移動することで、マイクロスイッチ１８のスイッチレバー１８１への押圧力が解除され、上記接点がオフになる。さらにこのとき、開閉部材１６の後側の押圧部１６３によって開閉装置２１のハンドル２１２が反時計回りに回転する。

図３（ｃ）に示すように、開閉部材１６のツマミ１６４から手を離すと、弾性部材１９，２０からの弾性力によって開閉部材１６が後方へ移動し、開閉部材１６の引掛部１６２ａが規制部材１７の後側の側面部１７３に引っ掛かる。このとき、開閉装置２１のハンドル２１２は上記開成位置にあり、接点部２１１は開成している。

そして、図３（ｄ）に示すように、ケース１０を後方へ移動させることで、電気接続用コネクタ１をインレット４から取り外すことができる。なおこの状態では、弾性部材１９，２０が前後方向に圧縮し、弾性エネルギーを蓄積している。

ところで、図６（ａ）に示すように、小径部１０１の孔１０１ａを通して外側に露出する規制部材１７の側面部１７２が下向きに押されると、開閉部材１６の引掛部１６２ａが規制部材１７の側面部１７３から外れる。これにより、弾性部材１９，２０からの弾性力によって開閉部材１６が後方へ移動し、それに伴って開閉装置２１のハンドル２１２が時計回りに回転し、接点部２１１が閉成する。

このとき、開閉部材１６によるロック部材１５の保持状態が解除されるため、ねじりばね２５のばね力によってロック部材１５が時計回りに回転し、ロック部材１５の引掛部１５１ａがコンタクト１３よりも外側に突出した状態になる（図６（ｂ）参照）。

そして、図６（ｂ）に示すように、コンタクト１３をインレット４の凹部４１１に差し込もうとした場合には、ロック部材１５の引掛部１５１ａが凹部４１１の開口端縁に当接し、コンタクト１３をそれ以上差し込むことができない。つまり、接点部２１１が閉成している状態ではコンタクトピン４４を給電ソケット４３に接触させることができず、これによりコンタクトピン４４と給電ソケット４３の間にアークが発生するのを抑えることができる。

本実施形態の電気接続用コネクタ１によれば、コンタクト１３が凹部４１１の所定位置まで差し込まれた状態では、ハンドル２１２を閉成位置へ移動させる力を弾性部材１９，２０の弾性エネルギーによって補うことができる。これにより、電気接続用コネクタ１をインレット４に接続する際に加える力を低減することができる。

なお本実施形態では、被充電機器が電動車両２の場合を例に説明したが、被充電機器は電動車両２に限定されるものではなく、蓄電部を有するものであれば他のものでもよい（例えば定置蓄電池など）。また本実施形態では、電力装置３がＤＣ／ＡＣ電力変換装置の場合を例に説明したが、例えば電動車両２に対して交流電力を供給するものであってもよく、本実施形態に限定されない。但しこの場合、交流電力を直流電力に変換する機能を電動車両２側に設ける必要がある。

さらに本実施形態では、電力装置３から電動車両２へ給電する場合を例に説明したが、電動車両２から電力装置３への給電に電気接続用コネクタ１を用いてもいいし、双方向への給電に電気接続用コネクタ１を用いてもよい。また本実施形態では、開閉部材１６の押圧部１６２，１６３によってハンドル２１２を押圧する構成であるが、例えばハンドル２１２側にピニオンを設け、開閉部材１６側に上記ピニオンと噛み合うラックを設けてもよい。この場合も、弾性部材１９，２０の弾性エネルギーによって電気接続用コネクタ１をインレット４に接続する際に加える力を低減することができる。

さらに本実施形態では、弾性部材１９，２０の弾性力のみで開閉装置２１のハンドル２１２を回転できるように構成したが、ケース１０に対して外側から加える力と弾性部材からの弾性力によってハンドル２１２を回転できるように構成してもよい。この場合も、ハンドル２１２を閉成位置へ移動させる力を弾性部材の弾性エネルギーによって補うことができ、これにより電気接続用コネクタ１をインレット４に接続する際に加える力を低減することができる。

１ 電気接続用コネクタ
４ インレット
１３ コンタクト
１６ 開閉部材
１９，２０ 弾性部材
２１ 開閉装置
２１２ ハンドル
４１１ 凹部

Claims (5)

1. 第１接触部を備え、インレットに設けられた第２接触部に前記第１接触部が接触することで前記インレットとの間が電気的に接続される電気接続用コネクタであって、
   前記第１接触部を保持し前記インレットの凹部に差し込まれるコンタクトと、
   前記第１接触部及び前記第２接触部を含む電路の途中に設けられた接点部と、
   前記接点部を開成させる開成位置と、前記接点部を閉成させる閉成位置との間で移動するハンドルと、
   第１位置と第２位置の間で移動自在であって、前記第１位置へ移動する際に前記ハンドルに接触して前記ハンドルを前記開成位置へ移動させ、前記第２位置へ移動する際に前記ハンドルに接触して前記ハンドルを前記閉成位置へ移動させる開閉部材と、
   前記コンタクトが前記凹部の所定位置まで差し込まれていない状態では前記コンタクトの差込方向に変形することで弾性エネルギーを蓄積し、前記コンタクトが前記所定位置まで差し込まれると前記弾性エネルギーを開放して前記第２位置側への弾性力を前記開閉部材に与える弾性部材とを備えていることを特徴とする電気接続用コネクタ。
2. 前記開閉部材が前記第１位置にあり且つ前記コンタクトが前記所定位置まで差し込まれていない状態では前記開閉部材が前記第２位置側へ移動するのを規制し、前記コンタクトが前記所定位置まで差し込まれると前記凹部の開口端縁に接触して前記コンタクト側に押し込まれることで前記開閉部材の移動規制を解除する規制部材と、
   前記開閉部材が前記第１位置にあり且つ前記コンタクトが前記所定位置まで差し込まれていない状態では前記コンタクト側に引っ込み、前記コンタクトが前記所定位置まで差し込まれると前記コンタクトよりも外側へ突出することで前記コンタクトが前記凹部から抜けないようにロックするロック部材とを備え、
   前記ロック部材は、前記コンタクトが前記凹部に差し込まれる前に前記規制部材が前記コンタクト側に押し込まれると前記コンタクトよりも外側へ突出し、前記コンタクトを前記凹部に差し込めないように前記凹部の開口端縁に当接することを特徴とする請求項１記載の電気接続用コネクタ。
3. 前記ハンドルはピニオンを備え、前記開閉部材は前記ピニオンと噛み合うラックを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気接続用コネクタ。
4. 蓄電部を有する被充電機器と、前記被充電機器への充電と前記被充電機器からの放電の少なくとも一方を制御する電力装置との間を電気的に接続することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電気接続用コネクタ。
5. 前記被充電機器が電動車両であることを特徴とする請求項４記載の電気接続用コネクタ。

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