JP2015501074A - 改良された電気コネクタアセンブリ - Google Patents

Abstract

各々が第１および第２端子（２０Ａ，２０Ｂ）を備えた第１コネクタ（１０）および第２コネクタと、第１コネクタ（１０）内に設けられた第１および第２インターロック端子（２２Ｃ、２２Ｄ）と、を具備した電気コネクタアセンブリであって、第１コネクタ（１０）および第２コネクタは嵌合軸（ＸＸ）に沿って嵌合／分離されるように形成されており、第２コネクタは、分離の際に、中間位置において第１コネクタ（１０）および第２コネクタを遮るように形成された遮断システムを具備し、中間位置においては、第１および第２端子（２０Ａ，２０Ｂ）は互いに接続されており、インターロック端子（２２Ｃ，２２Ｄ）は互いに切断されており、第２コネクタは、中間位置において第１および第２コネクタを固定するように形成された固定システムを具備している電気コネクタアセンブリ。

Description

本発明は電気コネクタアセンブリ、特に電力−燃料ハイブリッド自動車または完全な電気自動車のための電力端子アセンブリに関する。

自動車産業における近年の傾向は、これらの電力−燃料ハイブリッド車または完全な電気自動車に関心があり、それらの自動車はケーブルを介して高電流および／または高電圧とともにバッテリによって電力供給されている。

電気バッテリはこれらの自動車のエンジンにエネルギを供給するために使用されるが、自動車の他の電気機器の電気供給のためにも使用され得る。

電気コネクタアセンブリは、バッテリを他の電気機器に電気的に接続するために使用されている。各々のそのような電気コネクタアセンブリは、バッテリに接続される第１コネクタと、電気機器に接続される第２コネクタと、を具備している。バッテリに接続される代わりに、第１コネクタはモータ、空調システム等の自動車の他の要素に接続されることが可能である。

安全上の理由から、コネクタが嵌合されていない間、電力端子を通じて電気がわずかしか流れないか、またはまったく流れないことが必要とされる。

本発明の目的は、コネクタが嵌合される前に電力端子が電源切断されていることが保障された、改良された電気コネクタアセンブリを提供することである。

この目的のために、第１および第２端子を備えた第１コネクタと、第１および第２端子を備えた第２コネクタと、第１コネクタ内に設けられた第１インターロック端子および第２インターロック端子と、を具備した電気コネクタアセンブリを提供している。

第１および第２コネクタは、第１端子同士、第２端子同士、およびインターロック端子同士を接続および切断するために、未嵌合位置と嵌合完了位置との間において嵌合軸に沿って嵌合および分離されるように形成されている。

第２コネクタは、第１および第２コネクタの分離の際に、中間位置において第１および第２コネクタを遮るように形成された遮断システムを具備している。

中間位置においては、第１端子は互いに接続されており、第２端子は互いに接続されているが、インターロック端子は互いに切断されている。

第２コネクタは、中間位置において第１および第２コネクタを固定するように形成された固定システムを具備している。

これらの特徴を伴って、中断が分離動作内に導入されており、作業者は、２つのコネクタを嵌合軸に沿って分離することのみによっては、それらを分離することができない。

本発明のある実施形態においては、請求項に規定された１つ以上の特徴も使用されてもよい。

本発明の他の特徴および利点は、以下に非限定的な実施例として提供されたその実施形態の記載、および添付の図面からすぐに明らかになるだろう。

本発明による電気コネクタアセンブリの第１コネクタを示した斜視図である。 図１の第１コネクタと嵌合されることを目的とした、第２コネクタを示した斜視図である。 中間位置における、図１の第１コネクタと図２の第２コネクタとを示した、電気コネクタアセンブリの長手方向の垂直断面図である。 中間位置における、図１の第１コネクタと図２の第２コネクタとを示した、電気コネクタアセンブリの長手方向の水平断面図である。 別の平面における、図３に類似した断面を示した図である。 嵌合位置における、図１の第１コネクタと図２の第２コネクタとを示した、図３に類似した図である。

異なった図において、同一の参照符号は類似のまたは同様の要素を示している。

図１は、図２に示された第２コネクタ１２と長手嵌合軸ＸＸに沿って嵌合する第１コネクタ１０の詳細を示しており、第１コネクタは機械的且つ電気的に第２コネクタに接続されて、電気コネクタアセンブリを形成する。

異なった図において、嵌合軸ＸＸは、第１コネクタ１０から第２コネクタ１２に向かって配向されている。

図１の第１コネクタ１０は、第１外側筐体１３と内側ハウジング１４とを具備している。

第１筐体１３は全体的に楕円形断面を有する管状の形状であり、嵌合軸ＸＸに沿って延びている。

内側ハウジング１４は全体的に楕円形断面を有する管状の形状であり、第１筐体１３内において嵌合軸ＸＸに沿って延びている。

内側ハウジング１４は、個々の軸ＡＡおよびＢＢに沿って延びた２つの円筒スリーブ１６Ａおよび１６Ｂを具備し、各スリーブは嵌合軸ＸＸに平行であり、且つ個々の収容チャンバ１８Ａおよび１８Ｂを画定している。

第１コネクタ１０は、個々の収容チャンバ１８Ａおよび１８Ｂ内に収容され且つ個々の軸ＡＡおよびＢＢに沿って延びた第１雄電力端子２０Ａおよび第２雄電力端子２０Ｂを具備している。

第１コネクタ１０は、収容チャンバ１８Ａと１８Ｂとの間に配置され且つ嵌合軸ＸＸに平行に延びた第１インターロック端子２２Ｃおよび第２インターロック端子２２Ｄを具備している。インターロック端子２２Ｃおよび２２Ｄは、電気的に制御可能な電源スイッチに接続されることを目的としている。インターロック端子２２Ｃおよび２２Ｄの接続は、電源スイッチの閉鎖を目的とし、インターロック端子２２Ｃおよび２２Ｄの切断は、電源スイッチの開放を目的としている。

雄電力端子２０Ａおよび２０Ｂは、電源スイッチを介して例えば電気バッテリのような電源に接続されることを目的としている。

第１コネクタ１０は、個々のインターロック端子２２Ｃおよび２２Ｄの前端に配置された２つの絶縁ラグ２３Ｃおよび２３Ｄを具備している。

第１コネクタ１０はさらに、第１筐体１３の上壁２６から上向きに突出したガイドピン２４を具備している。

図２を参照すると、第２コネクタ１２は第２外側筐体２８と内側ハウジング２９とを具備している。

第２筐体２８は全体的に楕円形断面を有するチューブ３０であり、嵌合軸ＸＸに沿って延びている。第２筐体２８は、嵌合軸ＸＸに平行に伸び且つチューブ３０に隣接した上壁３２を具備している。

内側ハウジング２９は全体的に楕円形断面を有する管状の形状であり、第２筐体２８のチューブ３０の内側において嵌合軸ＸＸに沿って延びている。

内側ハウジング２９は、個々の軸ＡＡおよびＢＢのうちの１つに沿って延び且つ個々の収容チャンバ３６Ａよび３６Ｂを画定した２つの円筒スリーブ３４Ａおよび３４Ｂを具備している。

第２コネクタ１２は、個々の収容チャンバ３６Ａおよび３６Ｂ内に収容され且つ個々の軸ＡＡおよびＢＢに沿って延びた第１雌電力端子３８Ａおよび第２雌電力端子３８Ｂを具備している。雌電力端子３８Ａおよび３８Ｂは、例えば自動車のエンジンのような電気機器に接続されることを目的としている。

図３において最もよく見られているように、第２コネクタ１２は２つの可撓性アーム４２Ｃおよび４２Ｄを備えたインターロック短絡部材４０を具備している。短絡部材４０は２つのスリーブ３４Ａと３４Ｂとの間に配置され、第１コネクタ１０および第２コネクタ１２が嵌合工程にある場合に、可撓性アーム４２Ｃおよび４２Ｄは、最初に個々のインターロック端子２２Ｃおよび２２Ｄの前に配置され、次いで絶縁ラグ２３Ｃおよび２３Ｄによって互いに向かって曲げられ（図３）、最終的にインターロック端子２２Ｃおよび２２Ｄと接触する（図６）。

第２コネクタ１２は、嵌合軸ＸＸに沿って管状の形状を有するスライダ４４を具備している。スライダ４４は嵌合軸ＸＸに沿って第２筐体２８上にスライド可能に組み付けられており、嵌合軸ＸＸに平行に延びた縦長のラック歯４６を具備している。

ボタン４８はスライダ４４上に設けられ、嵌合軸ＸＸに直交した方向に沿って押されるようにヒンジ結合されている。

スライダ４４は、上壁３２に向かって突出し且つ前壁５２および後部斜面５４を備えた停止歯５０（図５）を具備している。

第２コネクタ１２は、嵌合軸ＸＸに直交した軸ＹＹの周りに回転可能に、第２筐体２８の上壁３２に組み付けられたカムギア５６を具備している。

図４において最もよく見られているように、カムギア５６は、第１コネクタ１０（図１）のガイドピン２４を受容し且つ駆動するためのガイド溝５８を具備している。ガイド溝５８は、軸ＹＹに平行且つ軸ＹＹからオフセットされた軸を中心とした略円形の形状である。

ガイド溝５８は入口開口部６０と、ガイド溝５８の外周を画定した側壁６２と、を具備している。

カムギア５６はガイド溝５８内に設けられた保持ショルダ６４を具備し、ガイド溝５８内においてガイドピン２４を保持する。保持ショルダ６４は全体的に弓形であり、入口開口部６０に隣接した側壁６２上に設けられている。

これ以降中間位置と称し、図３および図５においても表されているが、図４に示されたような第１コネクタ１０および第２コネクタ１２の位置において、ガイドピン２４は保持ショルダ６４の端点６６において保持ショルダ６４と接触している。端点６６におけるガイドピン２４の接線は、軸ＸＸおよびＹＹに直交した軸ＺＺに対して１０°〜２０°の角度αを有している。例えば、αは約１４．８°である。

カムギア５６は、軸ＹＹの周りに円形に延びた歯を備えたギアセクション６８を具備している。ギアセクション６８の歯は、スライダ４４の縦長のラック歯４６と互いに噛合うように形成されている。

カムギア５６は、カムギア５６の周囲に径方向に開放したチャンバ７０をさらに具備している。チャンバ７０は、障壁７２によって一側が画定され、且つガイド溝５８と共有した壁７４によって他側が画定されている。

カムギア５６は、ガイド溝５８の反対側に、ギアセクション６８とチャンバ７０との間に配置された外周当接面７６を具備している。

遮断要素７８は、第１コネクタ１０および第２コネクタ１２が嵌合されるとき、第１コネクタ１０および第２コネクタ１２を遮るために設けられている。遮断要素７８は嵌合軸ＸＸに平行な方向に沿ってスライド可能なように上壁３２に組み付けられており、これは遮断要素７８の遮断アーム８０がチャンバ７０内に進入することによって、カムギア５６の回転を遮る前方遮断位置となるためである。

遮断要素７８は、スライダ４４の停止歯５０と協働することを目的とした停止歯８４を備えた可撓性アーム８２をさらに具備している。図５に示されたように、停止歯８４は、スライダ４４を後ろ向きにスライドさせるために後部斜面５４と協働するための前部斜面８６と、停止歯５０の前壁５２と係合することによってスライダ４４の前方移動を停止させるための後壁８８と、を具備している。

第１コネクタ１０と第２コネクタ１２との嵌合動作が、以下に説明されている。

最初に、第１コネクタ１０と第２コネクタ１２とは未嵌合／組み立てられていない位置にあり、それらは嵌合軸ＸＸに沿って整列されているが、互いに離間されている。

第２コネクタ１２のスライダ４４は第２筐体２８に対して前方位置にあり、縦長のラック歯４６がカムギア５６のギアセクション６８と係合し、ガイド溝５８の入口開口部６０が第１コネクタ１０のガイドピン２４の前で後ろ向きに向けられる。

遮断要素７８は、カムギア５６の当接面７６に面して遮断アーム８０とともに前に位置している。

次いで、第１コネクタ１０および第２コネクタ１２は、第１コネクタ１０のガイドピン２４が入口開口部６０を通じてカムギア５６のガイド溝５８に進入するまで、互いに接近させられる。

次に、スライダ４４は嵌合軸ＸＸに沿って後ろ向きに移動され、これによってラック歯４６が歯の噛合いを介してカムギア５６を回転させる。カムギア５６が回転すると、ガイドピン２４をガイド溝５８に沿って移動させ、第１コネクタ１０が第２コネクタに向かって最終嵌合位置／組み立てられた位置へと移動することを補助する。

カムギア５６の回転動作は、ガイドピン２４がガイド溝５８の端部に当たり、且つ当接面７６が遮断要素７８との係合から解除される用に駆動されたときに停止する。

この嵌合動作の間に、雄電力端子２０Ａおよび２０Ｂは最初に個々の雌電力端子３８Ａおよび３８Ｂに接続され、次いでインターロック端子２２Ｃおよび２２Ｄはインターロック短絡要素４０を介して互いに接続される（図６）。

このことは電源スイッチの閉鎖、ならびにそれに続いた電力端子２０Ａ、２０Ｂ、３８Ａ、および３８Ｂを具備した回路の電源投入に通じる。

次いで、第１コネクタ１０および第２コネクタ１２は、遮断要素７８を後ろ向きに押すことによって嵌合した位置において遮られ、遮断アーム８０はカムギア５６のチャンバ７０に進入する。したがって、カムギア５６は遮断アーム８０の当接を介してチャンバ７０の障壁７２に対して矢印Ｆの方向に回転することが防止され、これによってスライダ４４の前方へのスライドを防止している。

第１コネクタ１０を第２コネクタ１２から分離するために、遮断要素７８は前方に押され、カムギア５６を遮断アーム８０から解放する。

次いで、スライダ４４は前方に移動され、このことは中間位置までカムギア５６を回転させることに通じる。この中間位置において、スライダ４４の停止歯５０は遮断要素７８の停止歯８４と係合し（図５）、これによってスライダ４４が第１コネクタ１０からさらに遠ざかるようにスライドすることを遮っている。

中間位置においては、ガイドピン２４は保持ショルダ６４によってガイド溝５８内に保持され（図４）、この位置において第１コネクタ１０と第２コネクタ１２とを固定する。

中間位置においては、雄電力端子２０Ａおよび２０Ｂは、まだ雌電力端子３８Ａおよび３８Ｂに接続されているが、インターロック端子２２Ｃおよび２２Ｄは互いに切断されている。

次いで、ボタン４８は軸ＹＹに平行な軸に沿って押され、ボタンは可撓性アーム８２を下向きに曲げ、これによって停止歯８４をスライダ４４の停止歯５０から係合解除する。

次いで、スライダ４４は第１コネクタ１０からさらに遠ざかるように移動され、ガイドピン２４をガイド溝５８から係合解除し、第１コネクタ１０と第２コネクタ１２とは分離する。

ガイドピン２４、スライダ４４、およびカムギア５６は、２つのコネクタ１０および１２のための嵌合／分離システムを形成している。

停止歯８４を備えた遮断要素７８およびスライダ４４の停止歯５０は遮断システムを形成し、第１コネクタ１０および第２コネクタ１２の分離の際に、中間位置において第１コネクタと第２コネクタ１２とを遮っている。

保持ショルダ６４は、第１コネクタ１０および第２コネクタ１２を中間位置において固定する固定システムを形成している。実際に、作業者がスライダ４４に前向きの力を加えた場合であっても、ガイドピン２４が保持ショルダ６４内に捕獲されることによって、カムギア５６は矢印Ｚの方向に回転することを防止されている。したがって、作業者は嵌合軸ＸＸに沿ってそれらを分離することのみによって、２つのコネクタ１０および１２を分離させることが不可能である。

ボタン４８は遮断システムを解放する解放システムを形成し、これによって中間位置から第１コネクタ１０および第２コネクタ１２を解放する。

固定システムおよび解放システムを備えたブロックシステムは、雌電力端子３８Ａおよび３８Ｂから離脱される間に、雄電力端子２０Ａおよび２０Ｂがもはや電力供給されないことを保証することが可能である。このことは、第１および第２コネクタの分離の際に生じる電気アーク放電を防止している。実際に、解放システムを作動させるために作業者によって必要とされる時間は、例えば少なくとも１秒であり、これは電力端子２０Ａ、２０Ｂ、３８Ａ、および３８Ｂの電力切断のためには十分である。このように、中間位置においては、電力端子２０Ａ、２０Ｂ、３８Ａ、および３８Ｂは電源から切断されているが、互いにまだ接続されており、残りの電力の流れは１つの電力端子から他の電力端子への流れによって減少している。

したがって、本発明は、第１および第２コネクタが安全に分離可能な電気コネクタアセンブリを提供している。

１０ ・・・第１コネクタ
１２ ・・・第２コネクタ
１３ ・・・第１外側筐体
１４，２９ ・・・内側ハウジング
１６Ａ，１６Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ ・・・円筒スリーブ
１８Ａ，１８Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ ・・・収容チャンバ
２０Ａ ・・・第１雄電力端子
２０Ｂ ・・・第２雄電力端子
２２Ｃ ・・・第１インターロック端子
２２Ｄ ・・・第２インターロック端子
２３Ｃ，２３Ｄ ・・・絶縁ラグ
２４ ・・・ガイドピン
２６，３２ ・・・上壁
２８ ・・・第２外側筐体
３０ ・・・チューブ
３８Ａ ・・・第１雌電力端子
３８Ｂ ・・・第２雌電力端子
４０ ・・・インターロック短絡部材
４２Ｃ，４２Ｄ，８２ ・・・可撓性アーム
４４ ・・・スライダ
４６ ・・・ラック歯
４８ ・・・ボタン
５０，８４ ・・・停止歯
５２ ・・・前壁
５４ ・・・後部斜面
５６ ・・・カムギア
５８ ・・・ガイド溝
６０ ・・・入口開口部
６２ ・・・側壁
６４ ・・・保持ショルダ
６８ ・・・ギアセクション
７０ ・・・チャンバ
７２ ・・・障壁
７４ ・・・壁
７６ ・・・外周当接面
７８ ・・・遮断要素
８０ ・・・遮断アーム
８６ ・・・前部斜面
８８ ・・・後壁

Claims (11)

1. 第１および第２端子（２０Ａ，２０Ｂ）を備えた第１コネクタ（１０）と、第１および第２端子（３８Ａ，３８Ｂ）を備えた第２コネクタ（１２）と、前記第１コネクタ（１０）内に設けられた第１インターロック端子（２２Ｃ）および第２インターロック端子（２２Ｄ）と、を具備した電気コネクタアセンブリであって、
   前記第１および第２コネクタ（１０，１２）は、前記第１端子（２０Ａ，３８Ａ）同士、前記第２端子（２０Ｂ，３８Ｂ）同士、および前記インターロック端子（２２Ｃ，２２Ｄ）同士を接続および切断するために、未嵌合位置と嵌合完了位置との間において嵌合軸（ＸＸ）に沿って嵌合および分離されるように形成されており、
   前記第２コネクタ（１２）は、前記第１および第２コネクタ（１０，１２）の分離の際に、中間位置において前記第１および第２コネクタ（１０，１２）を遮るように形成された遮断システムを具備し、
   前記中間位置においては、前記第１端子（２０Ａ，３８Ａ）は互いに接続されており、前記第２端子（２０Ｂ，３８Ｂ）は互いに接続されており、前記インターロック端子（２２Ｃ，２２Ｄ）は互いに切断されており、
   前記第２コネクタ（１２）は、前記中間位置において前記第１および第２コネクタ（１０，１２）を固定するように形成された固定システムを具備していることを特徴とする電気コネクタアセンブリ。
2. 前記第１コネクタ（１０）は、対応した第１および第２端子（２０Ａ，２０Ｂ）、インターロック端子（２２Ｃ，２２Ｄ）、ならびに第１筐体（１３）から突出したガイドピン（２４）を収容した第１筐体（１３）を具備し、
   前記第２コネクタ（１２）は、対応した第１および第２端子（３８Ａ，３８Ｂ）、前記嵌合軸（ＸＸ）に沿ってスライド可能に第２筐体（２８）上に組み付けられたスライダ（４４）、ならびに前記嵌合軸（ＸＸ）に直交した軸（ＹＹ）の周りに回転可能に前記第２筐体（２８）に組み付けられたカムギア（５６）を収容した第２筐体を具備し、
   前記ガイドピン（２４）、前記スライダ（４４）、および前記カムギア（５６）は互いに協働するように形成され、前記第１および第２コネクタ（１０，１２）の嵌合／分離を補助していることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタアセンブリ。
3. 前記カムギア（５６）は前記ガイドピン（２４）を受容および駆動するように形成されたガイド溝（５８）を具備し、
   前記固定システムは、前記ガイド溝（５８）内に設けられ且つ前記ガイド溝（５８）内のガイドピン（２４）を保持するように形成された保持ショルダ（６４）を具備していることを特徴とする請求項２に記載の電気コネクタアセンブリ。
4. 前記ガイド溝（５８）は入口開口部（６０）と、前記ガイド溝（５８）の外周を画定した側壁（６２）と、を具備し、
   前記保持ショルダ（６４）は、前記入口開口部（６０）に隣接した側壁（６２）に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電気コネクタアセンブリ。
5. 前記中間位置において、前記ガイドピン（２４）は前記保持ショルダ（６４）によって前記ガイド溝（５８）内に保持され、前記保持ショルダ（６４）との接点（６６）における前記ガイドピン（２４）の接線は、前記嵌合軸（ＸＸ）に直交した軸（ＺＺ）に対して略１０°〜２０°の間の角度をなしていることを特徴とする請求項３または４に記載の電気コネクタアセンブリ。
6. 前記遮断システムは、前記第２筐体（２８）に組み付けられ且つ前記スライダ（４４）に設けられた対応した停止歯（５０）と協働するように構成された停止歯（８４）を備えた遮断要素（７８）を具備していることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の電気コネクタアセンブリ。
7. 前記電気コネクタアセンブリは前記遮断システムを解放するように形成された解放システムを具備し、これによって前記第１および第２コネクタ（１０，１２）を前記中間位置から解放することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気コネクタアセンブリ。
8. 前記解放システムは、前記スライダ（４４）にヒンジ結合され且つ前記嵌合軸に直交した方向に沿って押されるように形成されたボタン（４８）を具備し、これによって前記停止歯（５０，８４）を互いに分離することを特徴とする請求項６または７に記載の電気コネクタアセンブリ。
9. 前記遮断システムはさらに、前記嵌合された位置において前記第１および第２コネクタを遮るように形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気コネクタアセンブリ。
10. 自動車要素と、電気的に制御可能な電源スイッチと、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気コネクタアセンブリと、を具備した、自動車のための電気デバイスであって、
    前記第１コネクタ（１０）の前記第１および第２端子（２０Ａ，２０Ｂ）は前記電源スイッチを介して前記自動車要素に接続されており、
    前記インターロック端子（２２Ｃ，２２Ｄ）は前記電源スイッチに接続されて、前記インターロック端子（２２Ｃ，２２Ｄ）の接続は前記電源スイッチを閉じ、前記インターロック端子（２２Ｃ，２２Ｄ）の切断は前記電源スイッチを開放することを特徴とする電気デバイス。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気コネクタアセンブリのためのコネクタであって、前記アセンブリの前記第２コネクタ（１２）の特徴を具備したコネクタ。

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