JP2017506422A - プラグ接続部 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１接点部品（４）を持つ第１プラグコネクタ（１）と、第２接点部品（５）を持つ第２プラグコネクタ（２）とを備えるプラグ接続部であって、該プラグ接続部の相互差込状態で接点部品（４、５）がばねバイアス方式で互いと軸方向に接触するプラグ接続部において、第１接点部品が３次元的に湾曲した端面（７）を有し、第２接点部品がその端面に拡張する凹部（８）を有し、その結果、接点部品（４、５）間の環状の接点領域が作成されるプラグ接続部に関する。

Description

本発明は、プラグ接続部、特に、例えば電気駆動の自動車で又は自動車用に使用されるような高電流ケーブルを接続するためのプラグ接続部に関する。

例えば自動車で高電流ケーブルの接続用に使用されるプラグ接続部には、特定の要求事項が適用される。これらはとりわけ、プラグコネクタを互いに差し込み又は分離する組立人員の安全性、並びに、自動車に内蔵される電子部品の保護に関係がある。例えば、一般に大きな断面の寸法である、高電流の伝送用に配設される接点部品に加えて、接点部品から電気的に絶縁され、低電圧（特に、自動車の車載型電気システムの１２Ｖ、２４Ｖ又は４８Ｖ）を扱う安全回路の一部である付加的な接点要素がプラグコネクタに組み込まれることが知られている。安全回路によって、プラグコネクタの接点部品にのみこれらが完全に接触するときに高電圧が印加されることが保証される。このために、安全回路は、高電圧源用の制御システムに組み込まれ、制御システムは、プラグ接続部の接点要素が接触する結果として安全回路が閉じられる場合にのみ高電圧源を作動させる。このために、プラグコネクタは、プラグコネクタを互いに差し込む際に、高電流ケーブルと接続される接点部品が先ず接続されて、その後にのみ安全回路用の接点要素が接続されるように設計される。そのような接続部を分離する際には、安全回路の接点要素が先ず分離されて、その結果、これが未だ行われていなければ、高電流ケーブルへの高電圧の供給が遮断される。その後にのみ、高電流ケーブルと接続される接点部品が分離される。これは、プラグ接続部を互いに差し込み又は分離する際の高電圧が存在する結果としての火花連絡を防止するが、火花連絡は、組立人員の負傷及び接点部品の燃焼を招き得るものである。そのような安全機能はしばしば「インターロック」という用語で呼ばれる。

この種のプラグ接続部は、例えば特許文献１から知られている。この場合、接点部品は、単純な接点ピン及び接点ソケットとして設計され、それらは、プラグコネクタが互いに差し込まれると互いへ差し込まれる。

安全回路の接点要素のそのような設計は、プラグコネクタが互いに対して厳密に整合して互いに差し込まれることを要求し、それは、取り扱いをより困難にする。

独国実用新案第２０２０１１１０７９００号明細書

この先行技術から出発して、本発明は、特に自動車での又は自動車用の高電圧用途を意図されるプラグ接続部を改良するという課題に基づいたものである。特に、プラグ接続部は、互いに差し込むときに取り扱いが容易であり、確実な接触及び／又は低い製造コストによって差別化されるべきである。

この課題は、独立請求項１に係るプラグ接続部によって解決される。その有利な態様は、従属請求項の主題であり、本発明の以下の説明で解説される。

本発明によれば、プラグ接続部は、（少なくとも）１つの第１接点部品を持つ（少なくとも）１つの第１プラグコネクタと、（少なくとも）１つの第２接点部品を持つ第２プラグコネクタとを備え、プラグ接続部の相互差込状態で関連する第１及び第２接点部品がばねバイアス方式で互いと軸方向に接触するものであり、第１接点部品が少なくとも第２接点部品と接触する部分において３次元的に湾曲した端面を有し、第２接点部品が少なくとも第１接点部品と接触する部分においてその端面に（接点部品の関連する端部の方向に）円錐状に拡張する凹部を有し、その結果、接点部品間の環状の接点領域が作成されることを特徴とする。

ここで「円錐状に」は、軸の周りに回転する曲線によって形成される回転面を意味すると理解される。従って円錐状の凹部は好ましくは、トランペット形状であり、すなわち、軸の方向に湾曲する曲線又は面を持ち得る。円錐状の凹部の他の形状、例えば円錐状又は部分的円錐状又は花瓶形状（すなわち、曲線又は面の湾曲が軸から離れる方向を向く）も可能である。曲線又は面のより複雑な形状も可能であるが、より高い製造コストを伴うことがある。

本発明に係るプラグ接続部の設計の結果として様々な利点が達成され得る。一方では、第１及び第２接点部品の端面の特別な設計が接点部品のそれらの長手方向軸に対するセルフセンタリングを保証する。

これを支援するために、好ましい設計では、第１及び／又は第２接点部品は、少なくとも接触面として働く端面の領域において径方向に移動し得るが、それは、例えば関連するプラグコネクタのハウジングにおける対応する取付部によって実現され得る。この径方向の自由な移動は、対応する接点部品の長手方向軸に直交する軸の周りの枢動によっても達成され得る。接触端面の特別な設計により、結果として、接触する２つの接点部品の長手方向軸が同軸又は平行でないことがあるという可能性は、接触の安全性に関する問題を提示しない。本発明に係るプラグ接続部のさらなる利点は、接点領域に繊細な構成要素が配設されないという事実から生じ得る。従って構成要素の保護の観点から、インターロック安全回路を省略して、プラグ接続部を好ましい高電流用途向けに所謂ホットプラグ対応接続部として設計することが可能であり得る。

本発明に係るプラグ接続部の好ましい設計では、第１接点部品の端面は部分的に球状であり得る。第１接点部品の端面のそのような設計は、特に、第２接点部品の凹部の同様に好ましいトランペット形状の設計と組み合わせると、良好なセルフセンタリング機能、並びに、接点部品の長手方向軸が同軸又は平行でないことに対する特に良好な非感応性によって差別化され得る。

好ましくは、プラグコネクタの各々は、関連する接点部品を収容するハウジングを有し得る。その場合また好ましくは、接点部品の少なくともいずれかは、ばねバイアス方式で軸方向に変位され得るように関連するハウジングに取り付けられ得る。これは、接点部品間に形成される接点領域の軸方向のばね荷重の構造的に単純な実現を提示し得る。

この場合、接点領域のばね荷重は好ましくは、軸方向に変位可能な接点部品を包囲する巻きばねによって実現され得るが、それは、例えば接点部品の外側の周りに延在するフランジである部分と、例えばハウジングの内側の周りに延在するフランジである部分との間に支持される。買入部品として安価に手に入る構成要素がこうしてばねバイアス用に使用され得るが、接点部品を包囲する巻きばねの配置が占める空間も少ない。

本発明は、図面に示される典型的な実施形態を参照して以下でより詳細に説明される。

本発明に係るプラグ接続部の第１実施形態の斜視図である。 図１によるプラグ接続部の第１プラグコネクタの斜視図である。 図２によるプラグコネクタの長手方向断面図である。 図１によるプラグ接続部の第２プラグコネクタの斜視図である。 図４によるプラグコネクタの長手方向断面図である。 本発明に係るプラグ接続部の第２実施形態の斜視図である。 図６によるプラグ接続部の第１プラグコネクタの長手方向断面での斜視図である。 図６によるプラグ接続部の第２プラグコネクタの長手方向断面での斜視図である。

図１に示される接続部は、第１プラグコネクタ１（図２及び３参照）と、第２プラグコネクタ２（図４及び５参照）とを備える。両プラグコネクタ１、２は各々、ハウジング３、並びに、それぞれのハウジング内に少なくとも部分的に配置される接点部品４、５を備える。両接点部品４、５は、他の接点部品４、５と軸方向に接触することを意図されるプラグ側端部を有する。両接点部品４、５はまた、他の部分は表されていないケーブルの導体６と接続することを意図されるケーブル側端部を有する。このために、接点部品４、５のケーブル側端部は、関連するケーブルの導体６の端部を受け入れ得るように、管状の形状である。接点部品４、５と導体６との間の機械的接続は、例えば、はんだ付けによって作成され得るが、そのために、接点部品４、５にはんだ付け用開口部が配設される。

第１プラグコネクタ１の接点部品４は、そのプラグ側端部に部分的に球状の端面７を有する。これが、第２プラグコネクタ２の接点部品５の凹部８としての端面と接触し、それは、トランペット状の形状に（プラグ側端部の方向に）拡張するように設計される。これが、接点部品４、５間の環状の接点領域を作成し、それは、２つのプラグコネクタ１、２又は２つの接点部品４、５が（円形断面の接点部品４、５の長手方向軸に対して）互いと厳密に同軸に整合されない場合にも成立する。結果として、接触の信頼性に関して、プラグ接続部は、構成要素の位置及び形状の公差に比較的非感応性である。

接触の信頼性のためにも必要な軸方向接触圧力を保証するために、第１プラグコネクタ１の接点部品４は、軸方向に（すなわち、長手方向軸によって規定される方向に）移動し得るように関連するハウジング３内に取り付けられ、予圧された巻きばね９によって第２プラグコネクタ２の方向にバイアスされる。ハウジング３内の接点部品４の軸方向の自由な移動は、接点部品４の外側の周りに延在する環状のフランジ１０がハウジング３内で中央に形成される受け入れ用開口部の直径の急激な変化によって形成される肩部１１に載るようになることによって制限される。巻きばねは、接点部品４の周辺のフランジ１０と、第１プラグコネクタ１の組み立て中にケーブル側端部からハウジング３の受け入れ用開口部へ押し込まれる固定スリーブ１２との間に支持され、それにより第１プラグコネクタ１の結合を保証する。

第２プラグコネクタ２を組み立てるために、その接点部品５も、ケーブル側端部から関連するハウジング３の中央に配置される受け入れ用開口部へ嵌められて、（例えば、圧迫又は接着接合によってフォースロック方式で）そこに位置が固定される。

図６から８に示される本発明に係るプラグ接続部の第２実施形態も、第１プラグコネクタ１及び第２プラグコネクタ２を備える。

図１から５に示されるプラグ接続部と比べての主な違いは、複数の接点要素の配設である。特に、本発明に則して接触する３対の接点要素４、５が配設される。個々の接点要素４、５は、図１から５に示される第１実施形態と同じ方式で設計され、関連するハウジング３に実質的に同じ方式で組み込まれる。しかし、第１プラグコネクタ１の場合、接点要素４をバイアスする巻きばね９は、それらの後端で固定スリーブに当たって支持されるのではなく、多部構成のハウジング３のハウジング部分の端面に当たって支持される。

接点要素４、５は、高電圧回路で高電流を伝送するために配設され得る。例えば、これらは、（部分的）電気自動車の電気牽引網又はそのような自動車の充電システムに組み込まれ得る。本発明では、「高電圧」は、少なくともＡＣ３０Ｖ及び少なくともＤＣ６０Ｖの電圧を意味すると理解される。従って、「低電圧」は、それぞれ３０Ｖ未満又は６０Ｖ未満の電圧を意味すると理解される。

２つのプラグコネクタ１、２は、より小さい寸法の接点要素１３も含み、それらは、接点要素４、５を含む高電圧回路用の所謂インターロックとして働き得る、低電圧で動作する安全回路の一部であり得る。

Claims (5)

1. 第１接点部品（４）を持つ第１プラグコネクタ（１）と、第２接点部品（５）を持つ第２プラグコネクタ（２）とを備えるプラグ接続部であって、該プラグ接続部の相互差込状態で前記接点部品（４、５）がばねバイアス方式で互いと軸方向に接触するプラグ接続部において、前記第１接点部品（１）が３次元的に湾曲した端面（７）を有し、前記第２接点部品がその端面に拡張する凹部（８）を有し、その結果、前記接点部品（４、５）間の環状の接点領域が作成されることを特徴とするプラグ接続部。
2. 請求項１に記載のプラグ接続部において、前記第１接点部品（４）の前記端面（７）が部分的に球状であることを特徴とするプラグ接続部。
3. 請求項１又は２に記載のプラグ接続部において、前記第２接点部品（５）の前記凹部（８）が円錐状の形状であることを特徴とするプラグ接続部。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のプラグ接続部において、前記第１接点部品（４）を収容する第１ハウジング（３）、及び／又は、前記第２接点部品（５）を収容する第２ハウジング（３）を含み、前記接点部品（４、５）の少なくともいずれかが、ばねバイアス方式で軸方向に変位され得るように関連するハウジング（３）に取り付けられることを特徴とするプラグ接続部。
5. 請求項４に記載のプラグ接続部において、前記軸方向に変位可能なばねバイアス方式の接点部品（４、５）を包囲する、前記接点部品（４、５）の一部分と前記ハウジング（３）の一部分との間に支持される巻きばね（９）を含むことを特徴とするプラグ接続部。

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