JP2018156896A - 端子及びコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】端子で異常発熱が発生した際の応答性が向上した端子を提供する。
【解決手段】端子１０は、自動車に搭載されたバッテリーを充電するためのコネクタ１５に用いられる端子１０であって、コネクタハウジング２０の嵌合部２１内に配されて、相手端子と接続する端子接続部４０と、前記端子接続部４０の後方に設けられ、電線Ｗが接続される部分を備える端子本体部５０と、前記端子本体部５０に設けられ、温度センサ７０と接触する接触部６７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子及びこの端子を用いるコネクタに関する。

従来、電気自動車等においては、車両に装備された充電コネクタに、充電スタンド側の充電コネクタを接続することで、車両に搭載されたバッテリーを充電する構成がある。この種の充電コネクタには、異常発熱等を検知するために、温度センサ（サーミスタ等）が設けられている。例えば、特開２０１５−８０９９号公報（下記特許文献１）に開示されたコネクタでは、端子に接続された被覆電線の絶縁被覆表面に密着するように、サーミスタをコネクタハウジングに保持する構造が開示されている。

特開２０１５−８０９９号公報

しかしながら、特開２０１５−８０９９号公報（上記特許文献１）の構成では、端子で発生した熱をサーミスタで検知する際に、電線や絶縁被覆を介して検知することになるため、温度に対する応答性に改善の余地がある。特に、現在開発されている超急速充電用の規格では、３００Ａ以上の電流を流すことが検討されており、異常が発生すると瞬時に端子部分の温度が上がるため、端子での発熱を素早く検知することが望まれる。

本明細書で開示される端子は、自動車に搭載されたバッテリーを充電するためのコネクタに用いられる端子であって、コネクタハウジングの嵌合部内に配されて、相手端子と接続する端子接続部と、前記端子接続部の後方に設けられ、電線が接続される部分を備える端子本体部と、前記端子本体部に設けられ、温度センサと接触する接触部とを備える。

端子接続部より後方の端子本体部に、温度センサが接触する接触部が設けられている。端子自体に温度センサが接触して温度を検知することで、端子で異常発熱が発生した際の応答性が向上する。

本明細書に開示される端子の実施の態様として、以下の構成としてもよい。
前記端子本体部は、前記電線が接続される電線接続部と、前記電線接続部と前記端子接続部との間に設けられ、前記端子接続部より径大な円柱状の胴体部とを有しており、前記胴体部には、前記温度センサが収容される凹部が接触部として設けられている構成としても良い。

端子接続部の後方に設けられた胴体部に、接触部として凹部が設けられ、凹部内に温度センサが収容される。胴体部に温度センサを収容する凹部を設けることで、発熱の可能性が高い端子接続部からできるだけ近い位置に温度センサを配することができる。

前記胴体部は前記端子接続部と前記電線接続部との間の領域の全体にわたって前記端子接続部よりも径大に形成されている構成としても良い。

端子には、胴体部の軸方向全域にわたって径大な部分が形成されていることから、端子全体の抵抗値が低くなって通電時の発熱量を小さくすることができる。また、端子接続部の局部的な発熱があっても、胴体部がヒートシンクとして機能するから端子接続部が局部的に高温度になることを防止できる。

前記胴体部には、前記凹部に収容された前記温度センサを含んで囲む合成樹脂製の筒状シール部材が装着されている構成としても良い。

温度センサは、筒状シール部材によって端子の一部に密着された状態で保持されることで、温度センサの測温のばらつきが低減される。また、弾性を有する筒状シール部材を用いることで、収縮チューブなどの固定に比べて組み付け作業を簡略化できる。

また、本明細書に開示される端子を用いたコネクタとして、以下の構成としても良い。
前記端子と、前記嵌合部を備えたコネクタハウジングとを備えた構成としても良い。

本明細書に開示される端子によれば、端子で異常発熱が発生した際の応答性を向上できる。

実施形態１における温度センサを組み付けた状態での雌端子の斜視図 同平面図 同正面図 図３におけるＩＶ−ＩＶ位置での断面図 温度センサを組み付ける前の状態での雌端子の斜視図 コネクタの断面図 実施形態２における温度センサを組み付けた状態での雌端子の斜視図 同平面図 同正面図 図９におけるＸ−Ｘ位置での断面図 温度センサを組み付ける前の状態での雌端子の斜視図 コネクタの断面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１から図６の図面を参照しながら説明する。
本実施形態の雌端子１０（「端子」の一例）は、図６に示すように、電気自動車等に搭載されたバッテリーを充電するためのコネクタ１５に用いられる。コネクタ１５は、車両に搭載されており、複数の雌端子１０と、コネクタハウジング２０と、リテーナ３０とを備えている。以下の説明においては、相手コネクタとの嵌合および離脱方向を前後方向として、図２の左側（嵌合方向）を前側とする。また、図３の上側を上方、下側を下方として説明する。

コネクタハウジング２０は、合成樹脂製であって、図６に示すように、相手コネクタに外嵌する円筒状の嵌合部２１と、嵌合部２１の外面から外側に向かって突出する板状のフランジ部２３と、嵌合部２１の奥壁部２１Ａから後方に延びる円筒状の筒部２５とを備えている。嵌合部２１の奥壁部２１Ａを貫通するように端子収容部２７が設けられている。端子収容部２７は、円筒状になっており、嵌合部２１の奥壁部２１Ａを貫通する貫通孔２９が設けられている。また、嵌合部２１の奥壁部２１Ａより前方の端子収容部２７（前端部２７Ａ）よりも嵌合部２１の奥壁部２１Ａより後方の端子収容部２７（後端部２７Ｂ）の方が内径の大きい円筒状となっている。

リテーナ３０は、合成樹脂製であって、図６に示すように、コネクタハウジング２０の筒部２５に装着される。リテーナ３０は、雌端子１０を後方から押さえる平板状のリテーナ本体部３１を有している。リテーナ本体部３１には、雌端子１０及び雌端子１０に接続された電線Ｗを挿通させる挿通孔３３が設けられている。挿通孔３３の孔縁部が雌端子１０に当接することで、雌端子１０を抜け止めする。

雌端子１０は、テルル銅等の高導電性の金属で形成されており、図１に示すように、端子接続部４０と、端子本体部５０とを備えている。そして、端子本体部５０は、電線Ｗと接続される電線接続部５５と、円柱状の胴体部６０とを備えている。

端子接続部４０は、図１及び図２に示すように、前後方向の寸法が短い円柱状の基部４１の前面に、相手の雄端子が嵌合される円筒状の筒状接続部４３が連設されている。基部４１の外径寸法は、端子収容部２７の前端部２７Ａの内径寸法と同じである。筒状接続部４３の前端開口の位置及び大きさは、端子収容部２７の前端部２７Ａの前端開口の位置及び大きさと同じである。そして、筒状接続部４３において、その前端開口縁から後方に向けて切り欠くことによって形成されるスリット４５を周方向に複数本に間欠的に複数本設けることで、弾性片４７が形成されている。筒状接続部４３は、基部４１よりも少し小さい径の円形に、弾性片４７が配された構造となっている。なお、このような端子接続部４０を有する端子は、すり割り端子等の名称で呼ばれることがある。

電線接続部５５は、図１及び図６に示すように、電線Ｗの端末において、絶縁被覆が剥ぎ取られた芯線が挿入される筒状をなしている。電線接続部５５の外径寸法は、端子接続部４０の基部４１の外径寸法と同じになっている。電線接続部５５を外方からかしめて圧着することで、電線Ｗの端末部で露出した芯線が電線接続部５５に接続される。

胴体部６０は、図２及び図６に示すように、端子接続部４０より拡径された円柱状となっている。胴体部６０は端子接続部４０と電線接続部５５との間の領域に設けられており、前端面６０Ａから後端面６０Ｂに亘って同径で中実となっている。また、胴体部６０の直径寸法は、電線接続部５５及び電線接続部５５に接続される電線Ｗの芯線の外径寸法よりも大きい。胴体部６０の外径寸法は、端子収容部２７の後端部２７Ｂの内径寸法よりも若干小さい。そして、胴体部６０の前端面６０Ａにおける端子接続部４０の外周面と胴体部６０の外周面との間の差分寸法Ｄよりも胴体部６０の軸方向（前後方向）の寸法Ｌの方が大きい。また、胴体部６０の軸方向の寸法Ｌは、端子接続部４０の基部４１の軸方向の寸法よりも大きく、電線接続部５５の軸方向の寸法より若干小さい。胴体部６０の軸方向の寸法は、端子収容部２７の後端部２７Ｂの前後方向の寸法より小さい。

胴体部６０の後端部には、図５及び図６に示すように、凹部６５が設けられている。凹部６５の内面６５Ａが、接触部６７となっており、凹部６５は、平面視矩形状となっており、胴体部６０の外周面が内側に入り込むことで設けられている。凹部６５の径方向の寸法（上下方向の寸法）は、胴体部６０と端子接続部４０との差分寸法Ｄよりよりも若干小さい。また、凹部６５の上下方向の寸法は、後記する温度センサ７０の検知部７１の上下方向の寸法と同じか若干小さい。そして、凹部６５は、胴体部６０の前後方向の半ばから胴体部６０の後端面６０Ｂに亘って設けられている。

また、胴体部６０の凹部６５には、サーミスタ等の温度センサ７０が収容される。温度センサ７０は、凹部６５とコネクタハウジング２０の端子収容部２７の後端部２７Ｂの内周面との間に挟まれて保持される。温度センサ７０は、凹部６５に収容される検知部７１と、検知部７１で検出された信号を伝達する信号線７３とを備える。検知部７１の外形寸法及び形状は、凹部６５の内寸法及び形状と同じである。凹部６５に収容された状態での検知部７１の後端面は、胴体部６０の後端面６０Ｂと面一になる。また、凹部６５に収容された状態での検知部７１は、胴体部６０の外周面と端子収容部２７の後端部２７Ｂの内周面の間の隙間の寸法以上には、突出しない状態で凹部６５内に収容される。

本実施形態の雌端子１０及びコネクタ１５は、以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。
コネクタ１５への雌端子１０の組み付けについて、図６を用いて説明する。温度センサ７０を胴体部６０の後端部に設けられた凹部６５に接触させた状態で、コネクタハウジング２０の端子収容部２７の後端開口から雌端子１０を挿入する。そして、胴体部６０の前端面６０Ａが、嵌合部２１の奥壁部２１Ａの貫通孔２９の孔縁部に当接して、雌端子１０が前止まりする。この状態で、雌端子１０の胴体部６０と温度センサ７０は、胴体部６０の接触部６７に温度センサ７０が接触した状態で、端子収容部２７の後端部２７Ｂ内に収容される。

そして、リテーナ３０を後方からコネクタハウジング２０に取り付ける。リテーナ本体部３１が胴体部６０の後端面６０Ｂと温度センサ７０の検知部７１の後端面を後方から押さえ込むようにして取り付けられることで、雌端子１０と温度センサ７０とが位置決めされる。つまり、胴体部６０が嵌合部２１の奥壁部２１Ａとリテーナ本体部３１との間に挟み込まれ、温度センサ７０の検知部７１が凹部６５の内周面とリテーナ本体部３１との間に挟み込まれることで、雌端子１０と温度センサ７０とが位置決めされて保持される。

上記構成の雌端子１０では、雌端子１０自体に温度センサ７０を接触させる接触部６７を設けたことで、雌端子１０で異常が発生した際の応答性が向上する。そのため、３００Ａ以上の電流を流す場合であっても、発熱を素早く検知して電流遮断等の対処を迅速に行うことができる。なお、嵌合部２１内の端子接続部４０等は、種々のコネクタと嵌合するために、標準化規格等によって形状が決められており、嵌合部２１内に温度センサ７０を配置することはできない。そこで、発熱の可能性が高い端子接続部４０から最も近い胴体部６０に温度センサ７０を配することで、さらに温度に対する即応性を向上することができる。

また、雌端子１０では、雌端子１０の他の部分より径大で軸方向に長い胴体部６０が設けられていることで、通電時の発熱量を胴体部６０では低く抑えることができる。そのため、端子接続部４０等で局部的な発熱があっても、胴体部６０がヒートシンクとして機能するため、端子接続部４０が局部的に高温度になることを抑制できる。

そして、ヒートシンクとして機能するために、径大で軸方向に長い胴体部６０に、凹部６５を設けて、温度センサ７０との接触部６７としている。そのため、温度センサ７０の検知部７１との接触面積を十分に確保しつつ、雌端子１０全体としての寸法が大きくなることを抑制できる。

以上のように、本実施形態では、端子接続部４０より後方の端子本体部５０に、温度センサ７０が接触する接触部６７が設けられている。雌端子１０自体に温度センサ７０が接触して温度を検知することで、雌端子１０で異常発熱が発生した際の応答性が向上する。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図７から図１２によって説明する。
実施形態２の雌端子１１０では、胴体部１６０の形状と、シリコンシール部材１８０（「筒状シール部材」の一例）を用いている点が、実施形態１とは相違する。なお、実施形態１と同一機能を有する部材、部位については、同一の符号を付すことで、説明を省略しまたは簡略化する。そして、コネクタハウジング２０及びリテーナ３０については、実施形態１と同一のものであるため、その説明を省略する。また、上下前後方向については、実施形態１と同じ方向とする。

雌端子１１０は、テルル銅等の高導電性の金属で形成されており、図７に示すように、端子接続部４０と、端子本体部１５０とを備えている。そして、端子本体部１５０は、電線Ｗと接続される電線接続部５５と、円柱状の胴体部１６０とを備えている。

胴体部１６０は、図１１及び図１２に示すように、端子接続部４０より拡径された中実の円柱状となっている。胴体部１６０は、実施形態１の胴体部６０よりシリコンシール部材１８０の厚さ分外径寸法が小さい胴体本体部１６１と、胴体本体部１６１の前端と後端に設けられた胴体フランジ部１６３とを備えている。胴体フランジ部１６３は、シリコンシール部材１８０の厚さより若干小さい寸法分胴体本体部１６１より拡径している。また、胴体本体部１６１の直径寸法は、電線接続部５５及び電線接続部５５に接続される電線Ｗの芯線の外径寸法よりも大きい。また、胴体部６０の軸方向の寸法Ｌは、端子接続部４０の基部４１の軸方向の寸法よりも大きく、電線接続部５５の軸方向の寸法より若干小さい。胴体部１６０の軸方向の寸法Ｌは、実施形態１の胴体部６０の軸方向の寸法Ｌと同じで、端子収容部２７の後端部２７Ｂの前後方向の寸法より小さい。

胴体本体部１６１の後端部には、図１１及び図１２に示すように、凹部１６５が設けられている。凹部６５の内面６５Ａが、接触部６７となっている。凹部１６５は、後側の胴体フランジ部１６３を切り欠きつつ、胴体本体部１６１の半ばに亘って設けられている。そして、凹部１６５に温度センサ７０の検知部７１が収容される。凹部１６５は、電線接続部５５の外周面よりも径方向内側に凹んでおり、凹部１６５に温度センサ７０の検知部７１が収容された状態では、検知部７１は胴体本体部１６１の外周面から突出しない状態となっている。

また、シリコンシール部材１８０は、図８及び図１１に示すように、弾力性を有するシリコン樹脂製の円筒状の部材であって、凹部１６５に収容された温度センサ７０を含んで囲む。シリコンシール部材１８０の内径寸法は、胴体本体部１６１の外径寸法と同じか若干小さく、胴体フランジ部１６３の外径寸法よりも小さい。また、シリコンシール部材１８０の外径寸法は、端子収容部２７の後端部２７Ｂの内径寸法と同じか若干大きく、胴体フランジ部１６３の外径寸法よりも大きい。また、シリコンシール部材１８０の前後方向の寸法は、胴体本体部１６１の前後方向の寸法よりも若干小さくなっている。

本実施形態の雌端子１１０及びコネクタ１１５は、以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。
まず、凹部６５に温度センサ７０の検知部７１が収容された状態で、シリコンシール部材１８０をいったん内側から押し広げて胴体本体部１６１に装着する。シリコンシール部材１８０は、胴体フランジ部１６３を乗り越えて胴体本体部１６１の外周面及び検知部７１の上面に弾性的に密着する。この状態では、胴体フランジ部１６３が前後方向の抜け止めとなるため、勝手に外れることがない。また、シリコンシール部材１８０によって、検知部７１が押さえ込まれ、接触部６７に密着した状態で保持されることで、温度センサ７０の接触不良による測温のばらつきが低減される。

そして、シリコンシール部材１８０を装着した状態で、雌端子１０と温度センサ７０とをコネクタハウジング２０の端子収容部２７の後端開口から雌端子１０を挿入する。そして、胴体部１６０の前側の胴体フランジ部１６３が、嵌合部２１の奥壁部２１Ａの貫通孔２９の孔縁部に当接して、雌端子１０が前止まりする。この状態では、シリコンシール部材１８０が端子収容部２７の後端部２７Ｂの内周面と胴体本体部１６１の外周面とに密着する。そして、リテーナ３０が後方からコネクタハウジング２０に取り付けられ、雌端子１１０がコネクタハウジング２０内に位置決めされた状態で保持される。

上記構成の雌端子１０では、シリコンシール部材１８０を装着したことで、接触部６７と検知部７１が密着した状態で保持されるため、温度センサ７０の測温のばらつきが低減される。また、シリコンシール部材１８０によって、温度センサ７０が雌端子１１０に固定されているため、コネクタハウジング２０内に雌端子１１０を挿入するときの作業性が向上する。

以上のように、本実施形態では、シリコンシール部材１８０によって雌端子１１０の胴体部１６０に密着された状態で温度センサ７０が保持されることで、温度センサ７０の測温のばらつきが低減される。また、シリコンシール部材１８０を用いることで、収縮チューブなどの固定に比べて組み付け作業を簡略化できる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態１、２では、端子を雌端子１０、１１０としたが、雄端子であっても良い。また、コネクタ１５、１１５を車両側のコネクタとしたが、充電スタンド側のコネクタとしても良い。

（２）上記実施形態１、２では、胴体部６０、１６０に温度センサ７０が接触する接触部６７を設けたが、電線接続部５５に設けても良いし、胴体部６０、１６０と電線接続部５５の間に設けても良い。

（３）上記実施形態１、２では、胴体部６０、１６０は、全体に亘って同径で軸方向にある程度の寸法を有するものとしたが、平板状のものとしても良いし、部分的に縮径しても良い。

（４）上記実施形態１、２では、電線接続部５５は円筒状のものとしたが、オープンバレル形式のものとしても良い。

（５）上記実施形態１、２では、胴体部６０、１６０の後端位置に凹部６５を設けていたが、他の位置に設けても良い。また、凹部６５を設けず、胴体部６０、１６０の外周面を接触部としても良い。

（６）上記実施形態１では、温度センサ７０を予め固定しなかったが、胴体部６０に熱収縮チューブを被せて、予め固定しても良い。

（７）上記実施形態２では、筒状シール部材をシリコン樹脂製のシリコンシール部材１８０としたが、耐熱性である程度の弾力性をもって密着できる素材であれば、他の素材であっても良い。

１０、１１０…雌端子（端子）
１５、１１５…コネクタ
２０…コネクタハウジング
２１…嵌合部
２１Ａ…奥壁部
２７…端子収容部
２７Ａ…前端部
２７Ｂ…後端部
３０…リテーナ
３１…リテーナ本体部
４０…端子接続部
５０、１５０…端子本体部
５５…電線接続部
６０、１６０…胴体部
６０Ａ…前端面
６０Ｂ…後端面
１６１…胴体本体部
１６３…胴体フランジ部
６５…凹部
６５Ａ…内面
６７…接触部
７０…温度センサ
７１…検知部
７３…信号線
１８０…シリコンシール部材（筒状シール部材）
Ｗ…電線

Claims (5)

1. 自動車に搭載されたバッテリーを充電するためのコネクタに用いられる端子であって、
   コネクタハウジングの嵌合部内に配されて、相手端子と接続する端子接続部と、
   前記端子接続部の後方に設けられ、電線が接続される部分を備える端子本体部と、
   前記端子本体部に設けられ、温度センサと接触する接触部とを備える端子。
2. 前記端子本体部は、前記電線が接続される電線接続部と、前記電線接続部と前記端子接続部との間に設けられ、前記端子接続部より径大な円柱状の胴体部とを有しており、
   前記胴体部には、前記温度センサが収容される凹部が接触部として設けられている請求項１に記載の端子。
3. 前記胴体部は前記端子接続部と前記電線接続部との間の領域の全体にわたって前記端子接続部よりも径大に形成されている請求項２に記載の端子。
4. 前記胴体部には、前記凹部に収容された前記温度センサを含んで囲む合成樹脂製の筒状シール部材が装着されている請求項２又は請求項３に記載の端子。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の端子と、
   前記嵌合部を備えたコネクタハウジングとを備えたコネクタ。

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