JP5970361B2 - コネクタおよび組電池 - Google Patents
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Description
また、この発明は、コネクタを用いて複数の単電池を導電接続した組電池にも関している。
例えば、特許文献1には、図27に示されるように、複数の単電池1を配列し、それぞれの単電池1の正極と負極に互いに90度の角度を成して板状端子2および3を取り付け、バスバーモジュール4側に配置された複数のクリップ状の保持部材5を用いてバスバー6を対応する板状端子2および3に装着することで、複数の単電池1を直列接続する電源装置が開示されている。
しかしながら、クリップ状の保持部材5により挟み付けるだけで、バスバー6と板状端子2および3との接続を行うため、例えば、この電源装置を自動車に搭載して使用する際に、走行時の振動を受けてバスバー6と板状端子2および3とが擦れ合い、これら接触部の表面に、いわゆるフレッティング・コロージョン(Fretting corrosion)と呼ばれる腐食現象を発生するおそれがある。フレッティング・コロージョンを発生すると、接続抵抗が増加し、所望の電力供給を行うことが困難となってしまう。
さらには、振動等の外力を受けて保持部材5が外れると、バスバー6と板状端子2および3との接続が遮断される、という接続信頼性の低下を引き起こすおそれもある。
また、この発明は、そのようなコネクタを用いて複数の単電池を導電接続した組電池を提供することも目的としている。
第1のコネクタ部は、第1の導電性コンタクトと、第1の導電性コンタクトを収容する第1のハウジングを有し、
第2のコネクタ部は、第2の導電性コンタクトと、第2の導電性コンタクトを収容すると共に対応する第1のコネクタ部の第1のハウジングに対して嵌め合い方向に嵌め合う第2のハウジングを有し、
第1の導電性コンタクトおよび第2の導電性コンタクトのうち一方の導電性コンタクトは、嵌め合い方向および嵌め合い方向に直交する横方向に延びる板状端子を有し、複数の第1のコネクタ部の板状端子または複数の第2のコネクタ部の板状端子は、互いに90度の角度をなすように配置され、
第1のハウジングおよび第2のハウジングは、板状端子が延びる平面内で互いに相対移動可能に嵌め合わされ、
第1のハウジングおよび第2のハウジングのうち一方のハウジングは、それぞれ嵌め合い方向と交差する方向に独立して移動可能な一対の押し付け部材を有し、他方のハウジングは、一対の押し付け部材に接触可能で且つ一対の押し付け部材から嵌め合い方向に直交する互いに同一方向の応力成分と嵌め合い方向に沿って互いに反対方向の応力成分を受ける一対の接触面を有し、
互いに対応する第1のハウジングと第2のハウジングを嵌め合い方向に嵌め合わせて第1の導電性コンタクトと第2の導電性コンタクトを互いに導電接続させた状態で、一対の押し付け部材をそれぞれ移動させて他方のハウジングの対応する接触面に押し付けることにより、他方のハウジングを押さえつけて板状端子が延びる平面内における第1のハウジングおよび第2のハウジングの相対位置を固定するものである。
この場合、一対の押し付け部材は、それぞれ、接触部と爪との間に配置され且つ弾性変形可能なバネ部を有することが好ましい。
また、好ましくは、一対の腕部は、それぞれ、弾性変形可能なくびれ部を有する。
一対の腕部の一端に、それぞれ、腕部を強制的に変位させるためのつまみ部が形成され、一対の腕部を変位させて複数の歯を対応する押し付け部材の爪から離すことにより、一方のハウジングに対する押し付け部材の位置の固定が解除されることが好ましい。
また、一対の接触面は、板状端子と平行に延びる他方のハウジングの表面上に形成された突起部に配置することができる。
一対の接触面は、嵌め合い方向に沿って互いに向かい合う一対の傾斜面または一対の湾曲面から形成する、あるいは、嵌め合い方向に対して互いに反対方向を向いた一対の傾斜面または一対の湾曲面から形成することができる。
第1の導電性コンタクトおよび第2の導電性コンタクトのうち他方の導電性コンタクトは、一方の導電性コンタクトの板状端子が挿入されるソケット状端子を有していてもよい。
実施の形態1
図1に、この発明の実施の形態1に係るコネクタを示す。コネクタは、互いに近接して配置された一対の単電池等の接続対象物を互いに導電接続するものであり、一方の接続対象物に取り付けられる第1のコネクタ部10と、他方の接続対象物に取り付けられる、もう一つの第1のコネクタ部20と、平板形状の接続部材30の両端にそれぞれ取り付けられた一対の第2のコネクタ部40および50とを備えている。第1のコネクタ部10に第2のコネクタ部40を嵌め合わせると共に第1のコネクタ部20に第2のコネクタ部50を嵌め合わせることにより、一対の接続対象物が互いに導電接続される。
第1のコネクタ部10と第2のコネクタ部40の嵌め合い方向および第1のコネクタ部20と第2のコネクタ部50の嵌め合い方向は、互いに同一であり、ここで、便宜上、これらの嵌め合い方向をX方向、平板形状の接続部材30が延びる面をYZ面と呼ぶものとする。
図3に示されるように、第1の導電性コンタクト12は、ソケット状端子部13と、ソケット状端子部13の一端に連結され且つXY面上に平板状に延びる板状部14を有している。ソケット状端子部13は、Y方向に細長いほぼ矩形の断面を有し且つX方向に延びる角筒形状を有し、ソケット状端子部13の内部に、Y方向の幅W2を有する内部空間13aが形成され、ソケット状端子部13の上部には、嵌め込み孔13bが形成されている。
図4に示されるように、第1のハウジング11の内部に形成されたランス15がソケット状端子部13の嵌め込み孔13bに嵌め込まれることにより、ソケット状端子部13が第1のハウジング11内に固定される。
また、ソケット状端子部13の内部には、金属製の板バネ16が取り付けられている。この板バネ16は、図5に示されるように、断面が「く」の字状に屈曲した導電接続部16aを有している。
第1のハウジング21は、図2〜6に示した第1のコネクタ部10の第1のハウジング11と同一の構成を有しているが、第1のハウジング21の下面21aがXZ面に沿って延びるように、第1のハウジング11に対してX軸の周りに90度回転させた状態に配置されている。このため、第1のハウジング21は、Z方向に幅W1を有し、第1のハウジング21の下面21aに形成された突起部27は、それぞれY方向に突出すると共にZ方向に幅W3を有している。そして、双方の突起部27の直角三角形の斜辺に対応する側面27aは、例えば、X方向およびZ方向に対して45度の角度をなすように形成され、X方向に沿って互いに向かい合いつつ、共にZ方向にも向いた一対の傾斜面を形成している。
このように、板状部24をソケット状端子部23に対して屈曲させて、第1のコネクタ部10の板状部14と平行に延びるようにしたのは、接続対象物への第1のコネクタ部10および第2のコネクタ部20の取り付け方向を同一とするためである。
同様に、第2の導電性コンタクト52は、第1のコネクタ部20における第1の導電性コンタクト22のソケット状端子部23の内部空間23aのZ方向の幅W2より小さな値に設定された、Z方向の幅W4を有している。
なお、第2の導電性コンタクト42および52は、それぞれ第2のハウジング41および51内に形成されたランス等を利用して、第2のハウジング41および51に固定されている。
なお、内部空間43aのY方向の幅W5は、この内部空間43aに挿入される第1のハウジング11のY方向の幅W1よりも大きな値に設定され、突起部収容溝43cのY方向の幅W6は、第1のハウジング11の下面11aに形成された突起部17のY方向の幅W3よりも大きな値に設定されている。
図11に示されるように、押し付け部材保持部44は、それぞれY方向に延びると共にX方向に並んで配置された一対の収容部44aを有し、それぞれの収容部44aが開口部44bを介してハウジング本体43内の突起部収容溝43cに接続されている。一対の収容部44aの間には、それぞれの収容部44aの両側部のうち一方の側部を形成する直線状の壁部44cが形成されている。また、一対の収容部44aの両側には、図12に示されるように、それぞれ対応する収容部44aと平行に突起部収容溝43cの近傍からY方向に延びる一対の腕部44dが形成され、これらの腕部44dによってそれぞれの収容部44aの他方の側部が形成されている。
なお、ガイド片45dは、収容部44a内における押し付け部材45の移動をガイドするために、収容部44aの幅よりもわずかに小さな高さを有しているが、バネ部45fの高さは、ガイド片45dの高さよりも小さく、バネ部45fが弾性圧縮されてバネ部45fの高さが増加しても、ガイド片45dより高くならないように構成されているものとする。
このとき、押し付け部材45の爪45eが押し付け部材保持部44の腕部44dに形成された複数の歯44eのいずれかに引っ掛かることとなるが、図14に示されるように、押し付け部材45を−Y方向、すなわち、突起部収容溝43cに向かって押し込んで移動させると、爪45eが隣接する歯44eに接触することで、腕部44dのくびれ部44fが弾性変形し、腕部44dが収容部44aから離れる方向へ弾性的に押し拡げられる。
さらに押し付け部材45を押し込んで、爪45eが隣接する次の歯44eに引っ掛かると、腕部44dは収容部44aと平行に延びる元の状態に戻り、爪45eが歯44eに引っ掛かることにより、押し付け部材45は押し付け部材保持部44からY方向に引き抜くことができなくなる。
もう一つの第2のコネクタ部50は、図10〜14に示した第2のコネクタ部40と同一の構成を有しているが、第2のハウジング51の下面がXZ面に沿って延びるように、第2のコネクタ部40に対してX軸の周りに90度回転させた状態に配置されており、第2のハウジング51に一対の押し付け部材45がそれぞれZ方向に移動可能に保持されている。
同様にして、第1のコネクタ部20の第1の導電性コンタクト22と第2のコネクタ部50の第2の導電性コンタクト52も導電接続される。
その結果、第1のコネクタ部10および20がそれぞれ取り付けられた接続対象物が、接続部材30を介して互いに導電接続されることとなる。
また、第2のコネクタ部40の第2のハウジング41に対する第1のコネクタ部10の第1のハウジング11の挿入長さを調整することにより、第1のハウジング11は、第2のハウジング41の内部で嵌め合い方向であるX方向に移動可能となる。
すなわち、第1のハウジング11と第2のハウジング41は、板状の第2の導電性コンタクト42が延びるXY平面内で互いに相対移動可能に嵌め合わされることとなる。
なお、Z方向においては、予め第1のハウジング11と第2のハウジング41の間に大きな遊びは形成されておらず、互いの相対位置が固定される。
なお、Y方向においては、予め第1のハウジング21と第2のハウジング51の間に大きな遊びは形成されておらず、互いの相対位置が固定される。
さらに、第2のコネクタ部40および50は、接続部材30を介して互いに連結されているため、第1のコネクタ部10および20がそれぞれ取り付けられる接続対象物の配列ズレ等に起因して、一対の第1のコネクタ部10および20の位置関係がX、Y、Zのいずれの方向にズレた場合であっても、ズレ量が許容範囲内であれば、第2のハウジング41および51に対して第1のハウジング11および21が相対移動することで、そのズレを吸収し、第2のハウジング41および51をそれぞれ対応する第1のハウジング11および21に嵌め合わせて、双方の接続対象物を互いに導電接続することができる。
そこで、図18(A)および(B)に示されるように、第2のコネクタ部40の押し付け部材保持部44に保持されている一対の押し付け部材45をそれぞれ突起部収容溝43cに向けて押し込み、押し付け部材45の先端に形成されている45度の角度の傾斜面からなる接触部45cをそれぞれ対応する第1のコネクタ部10の突起部17の側面17aに接触させる。
なお、図17(A)に示したように、第1のハウジング11は、Z方向には、予め第2のハウジング41に対する位置が固定されているため、XYZのすべての方向において第1のハウジング11と第2のハウジング41の相対位置が固定されることとなる。
当然ながら、図21(A)〜(D)に示される状態の中間の位置に第1のハウジング11があるときにも、その位置で第1のハウジング11と第2のハウジング41の相対位置を固定することができる。
さらに、図23に示されるように、それぞれ複数の単電池61を互いに接続して複数の電池モジュール62および63を形成し、電池モジュール62に取り付けられた第1のコネクタ部10と他の電池モジュール63に取り付けられた第1のコネクタ部20に、接続部材30の両端に取り付けられた第2のコネクタ部40および50をそれぞれ嵌め合わせることにより、複数の電池モジュール62および63を接続して高出力の組電池を形成することもできる。
上記の実施の形態1では、図6および7に示したように、第1のコネクタ部10の第1のハウジング11の下面11aに形成された一対の突起部17の側面17aが、第1のコネクタ部10と第2のコネクタ部40の嵌め合い方向であるX方向に沿って互いに向かい合い、同様に、第1のコネクタ部20の第1のハウジング21の下面21aに形成された一対の突起部27の側面27aが、X方向に沿って互いに向かい合っていたが、これに限るものではない。一対の突起部は、一対の押し付け部材45から第1のコネクタ部10および20と第2のコネクタ部40および50の嵌め合い方向に沿って互いに反対方向の応力成分を受けるような接触面を有していればよい。
なお、この場合も、湾曲面からなる接触面73aが、嵌め合い方向であるX方向に対して互いに反対方向を向くように、一対の突起部73を配置してもよい。
さらに、一対の突起部の接触面に、このような応力成分を付与することができれば、一対の押し付け部材は、互いに異なる方向に移動するものであってもよい。
押し付け部材保持部44の腕部44dの付け根部分に弾性変形可能なくびれ部44fが形成されていたが、腕部44d自体が十分に弾性変形可能である場合には、くびれ部44fを形成しなくてもよい。
また、第1のハウジング11および21に突起部17おとび27の側面17aおよび27aからなる接触面が形成されると共に、第2のハウジング41および51に押し付け部材45が取り付けられていたが、逆に、接続対象物に取り付けられる第1のコネクタ部の第1のハウジングに押し付け部材を取り付け、接続部材に取り付けられる第2のコネクタ部の第2のハウジングに接触面を形成することもできる。
Claims (12)
- 複数の接続対象物にそれぞれ取り付けられた複数の第1のコネクタ部に、接続部材に取り付けられた複数の第2のコネクタ部をそれぞれ接続することにより、前記複数の接続対象物を互いに導電接続するコネクタにおいて、
前記第1のコネクタ部は、第1の導電性コンタクトと、前記第1の導電性コンタクトを収容する第1のハウジングを有し、
前記第2のコネクタ部は、第2の導電性コンタクトと、前記第2の導電性コンタクトを収容すると共に対応する前記第1のコネクタ部の前記第1のハウジングに対して嵌め合い方向に嵌め合う第2のハウジングを有し、
前記第1の導電性コンタクトおよび前記第2の導電性コンタクトのうち一方の導電性コンタクトは、前記嵌め合い方向および前記嵌め合い方向に直交する横方向に延びる板状端子を有し、前記複数の第1のコネクタ部の前記板状端子または前記複数の第2のコネクタ部の前記板状端子は、互いに90度の角度をなすように配置され、
前記第1のハウジングおよび前記第2のハウジングは、前記板状端子が延びる平面内で互いに相対移動可能に嵌め合わされ、
前記第1のハウジングおよび前記第2のハウジングのうち一方のハウジングは、それぞれ前記嵌め合い方向と交差する方向に独立して移動可能な一対の押し付け部材を有し、他方のハウジングは、前記一対の押し付け部材に接触可能で且つ前記一対の押し付け部材から前記嵌め合い方向に直交する互いに同一方向の応力成分と前記嵌め合い方向に沿って互いに反対方向の応力成分を受ける一対の接触面を有し、
互いに対応する前記第1のハウジングと前記第2のハウジングを前記嵌め合い方向に嵌め合わせて前記第1の導電性コンタクトと前記第2の導電性コンタクトを互いに導電接続させた状態で、前記一対の押し付け部材をそれぞれ移動させて前記他方のハウジングの対応する前記接触面に押し付けることにより、前記他方のハウジングを押さえつけて前記板状端子が延びる平面内における前記第1のハウジングおよび前記第2のハウジングの相対位置を固定することを特徴とするコネクタ。 - 前記一方のハウジングは、前記一対の押し付け部材をそれぞれ移動可能に保持する一対の押し付け部材保持部を有し、それぞれの前記押し付け部材保持部に、直線状に配列形成された複数の歯が形成され、
前記一対の押し付け部材は、それぞれ、一端に形成され且つ前記一方のハウジングから突出するホールド部と、他端に形成され且つ前記一方のハウジングの前記接触面に接触する接触部と、前記押し付け部材保持部内における移動をガイドするガイド片と、前記押し付け部材保持部の前記複数の歯のいずれかに引っ掛かる爪とを有し、
前記押し付け部材の前記爪が前記押し付け部材保持部の前記複数の歯のいずれかに引っ掛かることにより、前記一方のハウジングに対する前記押し付け部材の位置が固定される請求項1に記載のコネクタ。 - 前記一対の押し付け部材は、それぞれ、前記接触部と前記爪との間に配置され且つ弾性変形可能なバネ部を有する請求項2に記載のコネクタ。
- 前記一方のハウジングは、前記一対の押し付け部材保持部の一部を形成すると共に弾性的に変位可能な一対の腕部を有し、それぞれの前記腕部に前記複数の歯が形成されている請求項2または3に記載のコネクタ。
- 前記一対の腕部は、それぞれ、弾性変形可能なくびれ部を有する請求項4に記載のコネクタ。
- 前記一対の腕部の一端に、それぞれ。前記腕部を強制的に変位させるためのつまみ部が形成され、
前記一対の腕部を変位させて前記複数の歯を対応する前記押し付け部材の前記爪から離すことにより、前記一方のハウジングに対する前記押し付け部材の位置の固定が解除される請求項4または5に記載のコネクタ。 - 前記押し付け部材の前記接触部は、傾斜面または湾曲面を有する請求項2〜6のいずれか一項に記載のコネクタ。
- 前記一対の接触面は、前記板状端子と平行に延びる前記他方のハウジングの表面上に形成された突起部に配置されている請求項1〜7のいずれか一項に記載のコネクタ。
- 前記一対の接触面は、前記嵌め合い方向に沿って互いに向かい合う一対の傾斜面または一対の湾曲面からなる請求項8に記載のコネクタ。
- 前記一対の接触面は、前記嵌め合い方向に対して互いに反対方向を向いた一対の傾斜面または一対の湾曲面からなる請求項8に記載のコネクタ。
- 前記第1の導電性コンタクトおよび前記第2の導電性コンタクトのうち他方の導電性コンタクトは、前記一方の導電性コンタクトの板状端子が挿入されるソケット状端子を有する請求項1〜10のいずれか一項に記載のコネクタ。
- 前記接続対象物として単電池を使用し、請求項1〜11のいずれか一項に記載のコネクタを用いて複数の単電池を互いに導電接続したことを特徴とする組電池。
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