JP4099716B2

JP4099716B2 - 高圧コネクタ

Info

Publication number: JP4099716B2
Application number: JP2004031875A
Authority: JP
Inventors: 雄次木田; 洋充道元
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: CN1655409A; CN100338825C; JP2005222886A

Description

本発明は、高圧コネクタに関する。

従来の機器に高電圧を供給する高圧コネクタとして、被覆電線、抵抗素子及び接続端子を直列接続して構成された電線アセンブリのうち抵抗素子及び接続端子の周囲にコネクタハウジングを形成したものがある。
この種の高圧コネクタの製造方法としては、電線、抵抗素子及び接続端子を直列接続した後、接続端子及び抵抗素子を金型にセットして、例えばインサート成形により抵抗素子及び接続端子の周りに樹脂製のコネクタハウジングを形成するという手順がとられている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−３１３３１公報

ところで、上記構成では、金型内に抵抗素子が露出して配されているため、樹脂熱がダイレクトに抵抗素子に伝わることとなり、その結果、抵抗素子が熱破壊され不具合を起こすことが懸念される。また、抵抗素子が側方からの樹脂圧をダイレクトに受けると、本来の在るべき位置からずれるおそれもある。
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、絶縁性能を確実に維持することができる高圧コネクタ及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明の高圧コネクタは、電線と、接続端子と、これらの間に接続された電気素子と、絶縁部材よりなり前記電気素子をほぼ密閉状態で収容する収容部と、少なくとも前記収容部と前記接続端子とを樹脂成形用金型の内部にセットしたときにこれらと前記樹脂成形用金型に対して所定の姿勢に保持する絶縁性の姿勢保持部とを備えた電線アセンブリを、前記樹脂成形用金型によって形成されるハウジング内に埋設してなり、前記姿勢保持部は、径方向外周へ突出しその端面が前記樹脂成形用金型の内面に当接可能なインサートピンを有し、かつ前記インサートピンは前記樹脂成形用金型内に射出される樹脂圧によってその端面が前記樹脂成形用金型の内面から離間するような倒れ変形が可能に形成されており、前記インサートピンは、その端面が前記ハウジングの外面に露出することなく同ハウジング内に封入されているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記インサートピンの根元部分には切欠部が形成され、前記インサートピンは前記切欠部を中心として倒れ変形可能となっているところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のものにおいて、前記収容部と前記姿勢保持部とが一体に形成されたインナー部材を設けたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記インナー部材は、前記電気素子、接続端子及び電線の接続方向に沿って分割面を有する１対の半割体によって形成されるとともに、両半割体の外面には前記インサートピンが前記樹脂成形用金型の開閉方向に沿って突出形成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
収容部により電気素子を密閉状態とするとともに、姿勢保持部により接続端子及び電気素子を樹脂成形金型に対して所定の姿勢に保持するようにしたから、接続端子及び抵抗素子にハウジングが正しく形成することができ、かつ、電気素子を熱から保護することができる。これにより、高圧コネクタとしての機能を確保することができる。
仮に、姿勢保持部を凹形状とし、樹脂成形用金型に設けられた突起をこの凹部へ嵌めこませる構成とした場合、形成されるハウジングのうち凹部に相当する部分の樹脂厚が確保されなくなり、絶縁性能の低下を来す。これに対して、姿勢保持部をインサートピンにより構成しているから、ハウジングの樹脂厚が確保され、もって、絶縁性能を確保することができる。
樹脂成形時において、樹脂成形用金型内に樹脂が充填されると、その樹脂圧によりインサートピンが倒れ変形して樹脂成形用金型の内面から離間する。そうすると、インサートピンがハウジング内部に閉じ込められた状態となって放電経路が規制されるから、絶縁性能を一層高めることができる。

＜請求項２の発明＞
樹脂圧によりインサートピンは切欠部を中心として倒れる。
＜請求項３の発明＞
収容部と姿勢保持部とを一体に形成したことにより部品点数及び製造工数を削減することができる。

＜請求項４の発明＞
インナー部材を一対の半割体により構成した場合、樹脂成形用金型内に樹脂を射出してハウジングを形成する際に、その樹脂圧により半割体が分離するおそれがある。これに対して請求項４の発明では、両半割体の外面に突出形成されたインサートピンが金型内面に当接するから、半割体が分離することがない。

＜実施形態１＞
本発明に係る高圧コネクタの実施形態１を図１ないし図６を参照して説明する。
本実施形態の高圧コネクタは、例えば、コピー機に備えられ、ドラムを帯電・除電させてドラムへの印加トナーの吸着・離脱を行なうべくこのドラムに高電圧を印加するためのものであり、電線アセンブリ１０と、この電線アセンブリ１０の周囲にインサート成形によって形成されるコネクタハウジング３０（以下、ハウジング３０と称する。）から構成されている。
尚、図２において矢印Ａの方向を前方と規定する。

＜電線アセンブリ＞
電線アセンブリ１０は、図２に示すように、被覆電線１１、接続端子１２及び抵抗素子１３が直列接続され、抵抗素子１３にインナー部材２０が取り付けられて構成されている。
被覆電線１１は１００００〜３００００（Ｖ）の高電圧に耐えうる耐高電用電線であって、所定の長さ寸法に切り出されて、両端側の被覆を剥いで導体を露出させている。
接続端子１２は、金属製の基台１２Ａ及び基台１２Ａに取り付けられる金属製のコイルバネ１２Ｃから構成されている。基台１２Ａは円柱状をなしているとともに、軸方向における中央付近に大径部１２Ｂが形成されている。基台１２Ａにはコイルバネ１２Ｃが大径部１２Ｂに至る深さまで圧入されている。
抵抗素子１３はその抵抗値が１０００〜１００００（Ω）のものが用いられ、高圧電源からの漏れ電流を吸収する機能を有している。これによって、磁気ノイズの発生を抑制して周辺機器の誤動作を防止することができるようになっている。この抵抗素子１３の接続端子のうち一端側には被覆電線１１の導体がはんだ付けあるいは加締め付けにより接続されており、他端側が接続端子１２にはんだ付けにより電気的に接続されている。

インナー部材２０は、後述する金型に接続端子１２及び抵抗素子１３をセットする際に、これらを金型に対して位置決め固定するとともに、樹脂成形時に所定の姿勢を保持させるためのものであり、ノリル樹脂から形成されている。なお、このインナー部材２０は、金型４０内にセットしてＰＥＴ樹脂を流しこんでも溶けることはない。
このインナー部材２０は全体が円筒の枠状に形成され、図２及び図３に示すように、２つの半割体２１が軸線Ｃを含む分割面を中心として分離されており、これら半割体２１のうち縁部に設けられたヒンジ部２２により連結されている。

一方の半割体２１のうち、ヒンジ部２２と反対側に位置する縁部にはロック片２６Ａが外方へ向けて突出形成されており、他方の半割体２１の外面のうち、ロック片２６Ａと対応する位置には凹部２６Ｂが形成されている。従って、両半割体２１を互いに整合させたときにはロック片２６Ａが弾性変形して凹部２６Ｂを乗り越えることにより、両半割体２１を整合させた円筒状態を維持することができるようになっている。
尚、両半割体２１が離れた半割状態で一方の半割体２１に被覆電線１１、接続端子１２及び抵抗素子１３を次述するクランプ部２３〜２５にセットした後、上記の円筒状態とすることで、電線アセンブリ１０にインナー部材２０が取り付けられることとなる。

また、インナー部材２０に半割体２１が閉じられた円筒状態において前後方向に並ぶ第１〜第３の３つのクランプ部２３，２４，２５が配されている。それぞれのクランプ部２３，２４，２５により被覆電線１１、接続端子１２及び抵抗素子１３を位置決め固定するようになっている。
先頭に配された第１のクランプ部２３は、両半割体２１の前端面に両半割体２１を閉じたときに凹み面２３１を有している。この凹み面２３１はこれらが閉じ状態とされたときは、基台１２Ａを分割面と平行であってかつ軸線Ｃと直交する方向には隙間なく保持するが、これと直交する方向にはクリアランスを生じるように形成されている。また、第１クランプ部２３における両半割体２１の内部において、上述したクリアランスが設けられている方向に対向する壁面からは一対の押さえピン２３２が突出している。両押さえピン２３２は半割体２１が閉じられると両押さえピン２３２の間で基台１２Ａを挟みつけることにより軸線Ｃの方向と直交する方向への移動が規制されるようになっている（図４参照）。

中央に配された第２のクランプ部２４は、両半割体２１の内周面にそれぞれ形成された受け溝２４１から構成されている。これらの受け溝２４１は円筒状態では筒体をなし、このときの内径は抵抗素子１３の外径と略同一とされている。従って、円筒状態では、抵抗素子１３の外周面が隠蔽された状態とされる（図５参照）。
詳述すると、受け溝２４１の内周面が抵抗素子１３の外周面とほぼ隙間なく密着しており、ハウジング形成時において抵抗素子１３の端面側からの樹脂の侵入が規制されるようになっている。

後尾に配された第３のクランプ部２５は、抵抗素子１３から導出される接続端子を保持するためのものであり、第１及び第２の挟持部２５１，２５２から構成されている。第１の挟持部２５１は両半割体２１からそれぞれ軸線Ｃに向けて突出する凸部２５１Ａと、軸線Ｃの方向と平行な方向に向かって溝を有する把持部２５１Ｂとから構成されている。これにより、円筒状態では凸部２５１Ａと把持部２５１Ｂとで接続端子を軸線Ｃ上に保持している。
また、第２の挟持部２５２は両半割体２１のうちヒンジ部２２とは反対側の側縁に設けられており、一方の半割体２１に形成されている凹部２５２Ａと、他方の半割体２１に形成され、この凹部２５２Ａに対応する位置に配されているＵ字状の把持部２５２Ｂとから構成されている。これによって、抵抗素子１３の接続端子における先端側を軸線Ｃと直交する方向に保持することができるようになっている。

一方、両半割体２１の外側面には、この半割体２１を軸線Ｃに沿った方向において３等分するようにしてインサートピン２７（姿勢保持部）がそれぞれ２本づつ形成されており、円筒状態においては、インサートピン２７が水平方向に沿った方向に突出する形態とされる。また、各インサートピン２７の根元部分には切欠部２７Ａが形成されており、上方から見て略Ｕ字形状をなしている（図５参照）。この切欠部２７Ａの切欠き深さは、後述するインサート成形時において樹脂の流動によってインサートピン２７が倒れる程度の深さに設定されている。

両半割体２１の後端面には、軸線Ｃを中心として９０°の間隔で３つの凸片２８Ａ〜２８Ｃが配設されているとともに、それぞれ後方に向かって突出している。このうち、ヒンジ部２２側に形成されている凸片２８Ａは他の凸片２８Ｂ，２８Ｃよりも突出寸法が長くされている。円筒状態においては、凸片２８Ａ同士が整合するとともに、凸片２８Ｃ同士が整合することとなる。上記のように３つの凸片２８Ａ〜２８Ｂにおいて長さを異ならせている理由は、凸片２８Ａは後述する金型４０にセットした際に、金型４０に形成されている位置決め凹部４４に嵌合させるためであり、また、凸片２８Ｂ，２８Ｃは金型４０の内面に当接するようにしたためである。
また、両半割体２１の外周面には内部に通ずる窓部２９が形成されており、ハウジング３０の形成に際して、インナー部材２０内部への樹脂の流入が円滑に行なわれるようになっている。

＜コネクタハウジング＞
ハウジング３０は、例えば溶融状態のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を金型４０内に流しこんだ後、固形化させることで形成されるようになっている。
このハウジング３０は前端面が開放された筒型形状をなしており、その内部にインナー部材２０及び抵抗素子１３が埋設されている。また、ハウジング３０を構成する筒部３１内には接続端子１２が同軸状に配置されている。
ハウジング３０の外周面にはフランジ部３２が形成されており、対角状に２つの穴部が形成されてネジ止め等により機器の壁面に取り付けられるようになっている。また、フランジ部３２の後部は所定範囲に亘って被覆電線１１を保護するための電線保護部となっており、筒部３１とともにハウジング３０を形成している。

＜金型＞
金型４０は、図６及び図７に示すように、固定型４１、可動型４２及びスライドピン４３から構成されている。固定型４１の内側後面及び可動型４２の内側後面には、それぞれ溝部４１Ａ,４２Ａが形成されて、両型４１，４２が合わせられることにより位置決め凹部４４を形成するようになっており、この位置決め凹部４４は前述した凸片２８Ａに適合する形状とされている。また、両型４１，４２の内面のうち横側面には凹部４１Ｂ，４２Ｂが形成されており、これらにより、ハウジング３０のフランジ部３２が形成されるようになっている。

スライドピン４３は一端が開放された筒形状をなしており、この開放された端面４５に基台１２Ａの大径部１２Ｂが当接するようになっている。このスライドピン４３は２つに分割されており、固定型４１に電線アセンブリ１０を仮置きして、可動型４２とこの固定型４１とを整合させる過程で、ともに整合するようになっている。即ち、両スライドピン４３はコイルばね１２Ｃを側方から挟みこむことで両型４１，４２内にセットされるようになっている。これによって、コイルばね１２Ｃの曲がりによって電線アセンブリ１０が金型内に正規の状態でセットされないという不具合を解消することができるようになっている。

また、樹脂が射出されるゲート（図示せず）は、スライドピン４３とは反対側に配されており、射出された樹脂の流動方向は図７に示す矢印Ｂの方向、つまりインサートピン２７の延び方向と直交する方向とされている。また、樹脂がスライドピン４３側に向けて流動することとなるから、大径部１２Ｂがスライドピン４３の端面に押し付けられてスライドピン４３内への樹脂の流入を規制されるようになっている。

高圧コネクタの構成は以上であり、続いて、その製造手順について説明する。
まず、被覆電線１１、抵抗素子１３及び接続端子１２を半田付けあるいは加締め付け等により直列接続し、インナー部材２０のクランプ部２４に抵抗素子１３を宛がった後に半割体２１をロックして円筒状態に仕上げる。
この後、被覆電線１１を横倒しにした状態でインナー部材２０を固定型４１に仮置きして、固定型４１と可動型４２とを合体させるとともに、スライドピン４３を合体させる。そうすると、凸片２８Ａと位置決め凹部４４とが嵌合状態とされるとともに、インサートピン２７が両部材４１，４２の内面にそれぞれ当接し、さらに、大径部１２Ｂがスライドピン４３の端面４５に当たることで、金型４０に対するインナー部材２０の姿勢が保持されることとなる。

上記インナー部材２０のセットが完了したら、樹脂成形をスタートする。金型４０内に溶融状態のＰＥＴが射出されると、瞬間的に金型４０内にＰＥＴ樹脂が充填されるとともに、その樹脂圧によりインサートピン２７が切欠部２７Ａを中心として後方に倒れる。そして、所定時間経過後に、スライドピン４３を抜いて可動型４２と固定型４１とを分離して電線アセンブリ１０を取り出す。従って、インサートピン２７はハウジング３０内に封止された状態となる（図８参照）。

本実施形態の高圧コネクタによれば、抵抗保護体内に抵抗素子１３を収容するとともに、インサートピンによりインナー部材２０を金型に対して所定の姿勢に保持するようにしたから、接続端子１２側にハウジング３０が正しく形成され、かつ、抵抗素子１３を熱から保護することができ、もって、高圧コネクタとしての機能を確保することができる。
また、インナー部材２０と抵抗保護部を一体に形成したことにより部品点数及び製造工数を削減することができる。

また、姿勢保持部をインサートピン２７により構成しているから、ハウジング３０の樹脂厚が確保され、もって、絶縁性能を確保することができる。
インナー部材２０を一対の半割体２１により構成した場合、金型４０内に樹脂を射出してハウジング３０を形成する際に、その樹脂圧により半割体２１が分離するおそれがある。これに対して本実施形態では、両半割体２１の外面に突出形成されたインサートピン２７が金型４０の内面に当接するから、半割体２１が分離することがなくインナー部材２０が確実にハウジング３０内に封止される。尚、インサート成形時における金型４０内への樹脂の充填時間は刹那的であり、インサートピン２７の倒れ変形によって電線アセンブリ１０が位置ずれすることはない。

ハウジング３０の成形時において、金型４０内に樹脂が充填されると、その樹脂圧により切欠部２７Ａを支点としてインサートピン２７が倒れるようにしているから、インサートピン２７がハウジング３０内に封止されて前述したように放電経路が規制され、絶縁性能を一層高めることができる。

また、金型内における樹脂の流動方向を固定・可動型４１，４２側からスライドピン４３にしたことにより、スライドピン４３の端面と大径部１２Ｂとが密着してスライドピン４３内への樹脂の流動を規制することができる。これによって、コイルばね１２Ｃへの樹脂の付着が防止されて、コイルばね１２Ｃの機能障害（弾性劣化ひいては延び縮みできなくなること）の防止や、これと接続される端子との接触抵抗の増大を防止することができる。
特に、高電圧を取り扱う高圧コネクタにおいて、接触抵抗が増大すると、接続端子に局所的に電流が流れて端子の損傷を来すこととなる。これに対して、本実施形態では上記のように樹脂成形を行なっているから端子の損傷を確実に防止することができる。

＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、インナー部材２０に一体形成した抵抗保護部により樹脂熱から抵抗を保護する構成としていたが、例えば、熱収縮チューブにより抵抗素子１３を覆い、その上からインナー部材２０を取り付ける構成であってもよい。
（２）また、上記実施形態では、インサートピンの根元部分に切欠部を設けた構成としたが、この切欠部は根元部分よりも外側に設けた構成としてもよい。
（３）また、インサートピンの材質としては、例えば、突出方向と交差する方向からの応力により倒れ変形するようなものであればその材質は問わない。

実施形態１に係る高圧コネクタの側断面図高圧コネクタの分解斜視図高圧コネクタの斜視図電線アセンブリのＢ−Ｂ断面図電線アセンブリのＣ−Ｃ断面図インナー部材及び金型の断面図インナー部材及び金型の断面図高圧コネクタの断面図

符号の説明

１０…電線アセンブリ
１１…被覆電線
１２…接続端子
１３…抵抗素子
２０…インナー部材
２１…半割体
２７…インサートピン
２７Ａ…切欠部
３０…コネクタハウジング

Claims

電線と、接続端子と、これらの間に接続された電気素子と、絶縁部材よりなり前記電気素子をほぼ密閉状態で収容する収容部と、少なくとも前記収容部と前記接続端子とを樹脂成形用金型の内部にセットしたときにこれらと前記樹脂成形用金型に対して所定の姿勢に保持する絶縁性の姿勢保持部とを備えた電線アセンブリを、前記樹脂成形用金型によって形成されるハウジング内に埋設してなり、
前記姿勢保持部は、径方向外周へ突出しその端面が前記樹脂成形用金型の内面に当接可能なインサートピンを有し、かつ前記インサートピンは前記樹脂成形用金型内に射出される樹脂圧によってその端面が前記樹脂成形用金型の内面から離間するような倒れ変形が可能に形成されており、
前記インサートピンは、その端面が前記ハウジングの外面に露出することなく同ハウジング内に封入されていることを特徴とする高圧コネクタ。
前記インサートピンの根元部分には切欠部が形成され、前記インサートピンは前記切欠部を中心として倒れ変形可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の高圧コネクタ。
前記収容部と前記姿勢保持部とが一体に形成されたインナー部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高圧コネクタ。
前記インナー部材は、前記電気素子、接続端子及び電線の接続方向に沿って分割面を有する１対の半割体によって形成されるとともに、両半割体の外面には前記インサートピンが前記樹脂成形用金型の開閉方向に沿って突出形成されていることを特徴とする請求項３に記載の高圧コネクタ。