JP6082072B2 - 連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車用電気コネクタに関するものである。

電気自動車とは電気を使用して運行される自動車を意味するものであって、大きく純粋電気自動車（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）とハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）とで区分される。ここで純粋電気自動車とは、化石燃料を利用せずに電気のみを使用して走向する自動車であって、一般に電気自動車と称される。そして、ハイブリッド電気自動車は電気及び化石燃料を使用して走向することを意味する。そして、このような電気自動車には走向のための電気を供給するバッテリが具備される。特に、純粋電気自動車及びプラグイン（Ｐｌｕｇ−ｉｎ）タイプのハイブリッド電気自動車は外部の電源から供給される電力を利用してバッテリを充電し、バッテリに充電された電力を利用して電気モータを駆動する。

電気自動車用電力制御装置は、外部との電気的連結を行うコネクタ（Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を必要とする。これは電気的結線機能を提供すると共に製品の内外部間の気密機能を提供すべきである。従来のコネクタは外部方向からボルトを介して締結し、製品の外函に固定されて気密機能を形成していた。

本発明が解決しようとする一課題は、電気自動車用電力変換装置に適用される電気コネクタの装着構造を単純化することで組立コストの節減効果を得ることである。

また、本発明が解決しようとする一課題は、電気コネクタの装着構造を単純化しながらも安定的なシーリング機能を提供することである。

本発明の一実施例による電気コネクタは、外形を形成するコネクタ本体と、前記コネクタ本体に設けられて電気機器と電力装置を電気的に連結する連結バーと、前記コネクタ本体に設けられて前記電気機器に挿入される挿入部と、前記挿入部の軸に円周方向に配置されるシーリングと、を含む。

特に、前記挿入部は口径の大きさが異なる第１軸と第２軸を含む。

特に、前記挿入部は円形状または丸い角を有する四角形状のうちいずれか一つである。

特に、前記円形状の挿入部を含む電気コネクタは、前記連結バーの上端に回転防止用突出部を含む。

特に、前記挿入部の軸の口径と前記電子機器挿入部の軸の口径の差はしまりばめによる公差値である。

特に、前記電気コネクタは前記連結バーの一端に形成されるハウジング結線部及び前記連結バーの他の一端に形成される電力装置結線部を更に含む。

特に、前記電力装置結線部はナット状またはスタッド状のうち少なくともいずれか一つである。

特に、前記挿入部は挿入部の軸に円周方向に沿ってリング状に形成されるシーリングを含む。

特に、前記シーリングは前記挿入部が前記ハウジングに挿入される際、ハウジングと最も先に接する部分に形成される。

本発明の一実施例による電気コネクタは、電気自動車用電力変換装置に適用される電気コネクタの装着構造を単純化することで組立コストの節減効果を提供する。

また、本発明一実施例による電気コネクタは、電気コネクタの装着構造を単純化しながらも安定的なシーリング機能を提供する。

電気自動車と電力装置を連結する従来の電気コネクタ１００の構造を示す図である。 本発明の一実施例による電気コネクタ２００を示す図である。 本発明の一実施例による電気コネクタ２００を示す図である。 全体的な電気コネクタ２００とハウジング１間の結合関係を示す断面図である。 電気コネクタ２０とハウジング１の結合部分を拡大して示した断面図である。

以下、本発明に関する実施例について図面を参照してより詳細に説明する。以下の説明で使用される構成要素に関する接尾辞「モジュール」及び「部」は明細書を容易に作成するためにのみ付与されるか混用されるものであって、それ自体で互いに区別される意味又は役割を有することはない。

以下では本発明による電気機器に挿入して電力機器と電気的に連結する電気コネクタを添付した図面を参照してより詳細に説明する。電気機器については電気自動車を例に挙げて説明する。しかし、本発明が電気自動車に限ることはなく、他の電気コネクタを利用する装置に本発明が適用されてもよい。

図１は、電気自動車と電力装置を連結する従来の電気コネクタ１００の構造を示す図である。

図１を参照すると、従来の電気コネクタ１００はハウジング結線部１１０、連結バー１２０、シーリング１３０、挿入部１４０、電力装置結線部１５０、ボルト結線部１６０、コネクタ設置用ボルト１７０を含む。

ハウジング結線部１１０、連結バー１２０、シーリング１３０、挿入部１４０、電力装置結線部１５０に関する詳細な内容は図２を参照して説明し、ここでは従来技術で問題になるボルト結線部１６０、コネクタ設置用ボルト１７０を中心に説明する。

従来の電気コネクタ１００は電気自動車に電気コネクタ１００を固定するためのボルト結線部１６０とコネクタ設置用ボルト１７０を含んでいた。

ボルト結線部１６０はコネクタ設置用ボルト１７０を挿入して電気自動車に固定する。詳しくは、ボルト結線部１６０はコネクタ設置用ボルト１７０を挿入する空間を提供しながら、コネクタ設置用ボルト１７０の締結として電気コネクタ１００を電気自動車のハウジングに固定する。ボルト結線部１６０は電気コネクタ１００の左右に一対が形成される。ボルト結線部１６０は内部にコネクタ設置用ボルト１７０を挿入するらせん突起を含む。

コネクタ設置用ボルト１７０は電気コネクタ１００を電気自動車のハウジングに固定する。詳しくは、コネクタ設置用ボルト１７０が電気コネクタ１００のボルト結線部１６０に挿入され、電気自動車のハウジングに挿入されて電気コネクタ１００をハウジングに固定する。

上述したボルト結線部１６０とコネクタ設置用ボルト１７０を利用した電気コネクタ１００の固定は直感的で容易に固定可能な面があるが、追加にボルト結線部１６０を成形せざるを得ないことから製造工程が複雑になる面があった。また、製造工程が複雑になるにつれ製造単価が上昇し、その上コネクタ設置用ボルト１７０を必ず必要とするため製造単価が更に上昇していた。

また、電気自動車のハウジングにコネクタ設置用ボルト１７０を挿入する部分を別途に成形せざるを得ないことから、電気自動車の製造工程を複雑にし、製造単価を上昇する面も存在していた。

よって、以下ではボルト結線部１６０とコネクタ設置用ボルト１７０を削除して製造工程と製造単価を減らし、同時に十分な固定が可能な電気コネクタについて説明する。

図２乃至図３は、本発明の一実施例による電気コネクタ２００を示す図である。

図２に示したように、本発明の一実施例による電気コネクタ２００は、ハウジング結線部２１０、連結バー２２０、シーリング２３０、挿入部２４０、電力装置結線部２５０、コネクタ本体２６０を含む。

それぞれの構成を説明する前に、まず本発明の電気コネクタの用途について説明する。本発明の電気コネクタは、電気自動車を含む電気機器と電力装置（例えばコンバータ、インバータ）を連結するための装置である。よって、電気コネクタの両端にそれぞれ電気自動車または電力装置と連結するための構造が形成されている。また、本発明の電気コネクタは電気自動車と電力装置を電気的に連結するための装置であって、電気エネルギーを伝達する連結バーを含む。以下、各構成について詳細に説明する。

ハウジング結線部１１０は電気自動車のハウジングと電機コネクタ２００を連結する部分である。ハウジング結線部１１０は連結バー２２０の上下を貫通する穴の形態に形成される。ハウジング結線部１１０にボルトを挿入する形態に電気自動車のハウジングと電気コネクタ２００を固定する。

連結バー２２０は電力装置と電気自動車を電気的に連結する。連結バー２２０は導体物質の板状に形成される。連結バー２２０はコネクタ本体２６０の上端を覆う形態に形成される。連結バー２２０の一端には電力装置結線部２５０が形成されており、他の一端にはハウジング結線部２１０が形成されている。連結バー２２０は電力装置結線部２５０から電気エネルギーを供給されてハウジング結線部２１０を介して電気エネルギーを電気自動車に伝達する。

シーリング２３０は挿入部の軸に円周方向に沿ってリング状に形成される。シーリング２３０は変形可能な素材で形成される。例えば、ゴム素材を含む。シーリング２３０は電気コネクタ２００がハウジングに挿入される際、ハウジングと最も先に接する部分にリング状に形成される。シーリング２３０は変形可能な素材で形成され、電気コネクタ２００をハウジングに密着する。

詳しくは、電気コネクタ２００がハウジングに挿入される場合、素材間に接触が行われる面に隙が発生する可能性がある。この際、シーリング２３０がその隙に合わせて形状を変化しながら電気コネクタ２００をハウジングに密着する。また、シーリング２３０は電気コネクタ２００と電気自動車ハウジングの間の隙を最小化して防塵または防水機能を行う。

挿入部２４０は電気コネクタ２００をハウジングに挿入する部分である。従来はボルトを使用してハウジングと電気コネクタを固定していたが、本発明では挿入部２４０がボルトの機能を代替する。加えて、挿入部２４０はコネクタ本体２６０に延長されて形成されるため別途の連結部を形成する必要がない。よって、製造単価と製造工程を減らすことができる。

一実施例において、挿入部２４０は図２に示したように丸い角を有する四角形状である。他の一実施例において、挿入部３４０は図３に示したように円形状であってもよい。

円形の挿入部３４０の場合、四角形の挿入部２４０よりハウジングに電気コネクタの挿入空間をより容易に形成することができる。詳しくは、四角形の挿入部２４０の場合にはハウジングに同じ形状の溝を形成しなければならないが、四角形の角のみを丸く製作する工程が難しいためである。

よって、図２に示した挿入部と図３に示した挿入部が全て可能な構造でありながらも、製作の容易さの面から図３に示した円形の挿入部３４０がより有利である。

一方、連結バー２２０の上端には回転防止用突出部（図示製図）が存在する。回転防止用突出部は連結バー２２０の上端に突起を形成し、電気コネクタ２００の望ましくない回転を防止する。詳しくは、円形の挿入部３４０が場合には四角形の挿入部２４０とは異なって電気コネクタ２００が回転する可能性がある。この場合、内部の連結が途切れる問題が発生する恐れがあるため、連結バー２２０の上端に回転防止用突出部を設けて問題点を防止することができる。

電気自動車のハウジングには挿入部２４０と同じ形状の溝が形成される。よって、ハウジングに挿入部２４０を挿入することで電気コネクタ２００と電気自動車を固定する。具体的な固定形態については以下の図４、図５で説明する。

電力装置結線部２５０は連結バー２２０の一端に形成されて電力装置と電気コネクタ２００を連結する。一実施例において、電力装置結線部２５０は図２に示したようにナット状である。この場合、電力装置には前記電力装置結線部２５０と連結するためのボルトが存在する。他の一実施例において、電力装置結線部２４０はスタッド（Ｓｔｕｄ）状である。この場合、スタッド状の電力装置結線部２５０に電力装置から形成された輪などを差し込んで電力装置と電気コネクタ２００を連結する。

コネクタ本体２６０は電気コネクタ２００の外形を形成する。コネクタ本体２６０の上端に連結バー２２０が板状に位置する。コネクタ本体２６０に延長して挿入部２４０が形成される。コネクタ本体２６０には電力装置結線部２５０が設けられる。

以下、図４乃至図５を参照して電気コネクタ２００とハウジング１間の結合関係について詳細に説明する。

図４は、全体的な電気コネクタ２００とハウジング１間の結合関係を示す断面図である。

図５は、電気コネクタ２００とハウジング１間の結合関係を拡大して示した断面図である。

図４に示したように、電気自動車ハウジング１が存在し、電気コネクタ２００のハウジング結線部２に内部固定ボルト３が結合される。ハウジング１は内部固定ボルト３を含むが、電気コネクタ２００と結合する部分である。

内部固定ボルト３はハウジング１と電気コネクタ２００を電気的に連結するだけでなく物理的にも連結する。詳しくは、内部固定ボルト３はハウジング結線部２に挿入されて電気コネクタの水平方向の振動を防止する。

ハウジング１の外側にコネクタ挿入溝４が位置する。コネクタ挿入溝４には電気コネクタ２００の挿入部２４０が挿入される。よって、コネクタ挿入溝４には挿入部２４０の形状と同じ形状の溝が形成される。

図５を参照して、結合部位をより詳細に説明する。

コネクタ挿入溝４には２段の溝が形成されている。溝を２段に形成することで、挿入部２４０の挿入がより容易になる。詳しくは、溝を大きい口径の第１溝とより小さい口径の第２溝に形成する。この場合、挿入部２４０はコネクタ挿入溝４のように２段の挿入部を有するようになる。コネクタ挿入溝４の第１溝より口径が小さくて第２溝の口径と一致する第１送入部を先に挿入するため、挿入過程で挿入部２４０をコネクタ挿入溝４に正確に一致しなくても電気コネクタの挿入を容易に試みることができる。

加えて、コネクタ挿入溝４は装着誘導チェンバー１０を含む。装着誘導チェンバー１０は電気コネクタ２００と最初に接触する角部分に形成され、上述した２段の挿入溝と共に電気コネクタ２００の容易な装着を誘導する。

詳しくは、コネクタ挿入溝４の外側の角を角ばった形状ではない傾いた形状に製作して装着誘導チェンバー１０を設けることで、ユーザが電気コネクタ２００をコネクタ挿入溝４に挿入する際に容易に装着することができる。装着誘導チェンバー１０にはコネクタ挿入溝４の内側方向に傾斜が形成されている。よって、ユーザが電気コネクタ２００をコネクタ挿入溝４に正確に挿入しなくても内側方向に形成された装着誘導チェンバー１０に沿って正確に電気コネクタを挿入することができる。

一方、本発明は従来技術からボルト固定部を除去して製作工程、製造単価を減らすことができる。ところで、ボルト固定部を除去しながら発生可能な水平方向の振動については、上述したように内部固定ボルト２によって補完することができる。

この際、内部固定ボルト２は水平方向の振動を防止することはできるが、垂直方向の振動についてはそれをカバーすることができないところがある。よって、以下では垂直方向の振動を防止するためのコネクタ挿入溝４と挿入部２４０の設計を説明する。

原則的に、コネクタ挿入溝４の口径と挿入部２４０の口径は同じであるべきである。両口径が同じではなければ挿入部２４０がコネクタ挿入溝４に挿入されず、挿入された後にも密着されて電気コネクタ２００が分離される状況を防止することができないためである。

しかし、コネクタ挿入溝４の口径と挿入部２４０の口径を完全に同じく形成したら、電気コネクタ２００を製作に挿入しても振動が発生すると電気自動車と電気コネクタ間の分離が引き起こされる恐れがある。よって、本発明はコネクタ挿入溝４より挿入部２４０の口径をより大きく形成し、垂直方向の振動による電気コネクタ２００の分離を防止する。

詳しくは、挿入部２４０の口径を人の力で挿入可能な程度にコネクタ挿入溝４に比べ大きく製作する。この場合、挿入部２４０がコネクタ挿入溝４に比べ大きい口径を有するため、しまりばめによって垂直方向の振動に耐えることができる。挿入部２４０の口径がコネクタ挿入溝４によって大きければ、挿入した際にコネクタ挿入溝４の上下から挿入部２４０を圧迫するためである。

はめあいとは、限界ゲージにおける互いにはめあう関係をいう。詳しくは、穴と軸の間に隙があることをすきまばめ、穴と軸の間に締結余裕があることをしまりばめ、公差によってすきまばめとしまりばめが可能なことを中間ばめという。

コネクタ挿入溝４に比べ挿入部２４０を大きく製作する程度を「はめあい公差」という。具体的な数値は設計分野で活用される公差基準表を参照する。本発明では、しまりばめに当たる公差値を利用する。

一方、シーリング２３０の場合、従来はボルトによってコネクタ挿入溝４と挿入部２４０の間に圧着されていたが、本発明ではボルトによる固定がないため、シーリング２３０の本来の機能である防水、防塵機能を行うための装置も必要な面がある。

上述したように、原則的にシーリング２３０はコネクタ挿入溝４と挿入部２４０の間に位置するが、本発明では図５に示したように挿入部２４０の軸に円周方向に配置されている。よって、コネクタ挿入溝４に挿入部２４０を挿入すると軸に円周方向に配置されたシーリング２３０が間の区間に合わせて圧着される。

詳しくは、円形の変形可能なシーリング２３０がコネクタ挿入溝４と挿入部２４０の間の空間の形状に変形されながら自然にコネクタ挿入溝４と挿入部２４０の間の隙を埋める。

言い換えると、上述したはめあい公差を適用したコネクタ挿入溝４と挿入部２４０の間にしまりばめによって発生した圧力が、シーリング２３０を圧迫しながらコネクタ挿入溝４と挿入部２４０の間の隙をシーリング２３０が埋めるようになるのである。結果的に、ボルトで固定しなくてもシーリング２３０をコネクタ挿入溝４と挿入部２４０の間に固定することができる。

前記のように説明された移動端末機は、説明された実施例の構成と方法が限定されて適用されるのではなく、実施例は多様な変形が行われるように各実施例の全てまたは一部が選択的に組み合わせられて構成されてもよい。

１ ハウジング
２，１１０，２１０ ハウジング結線部
３ 内部固定ボルト
４ コネクタ挿入溝
１０ 装置誘導チェンバー
１００，２００ 電気コネクタ
１２０，２２０ 連結バー
１３０，２３０ シーリング
１４０，２４０ 挿入部
１５０，２５０ 電力装置結線部
１６０ ボルト結線部
１７０ コネクタ設置用ボルト
２６０ コネクタ本体
３４０ 挿入部

Claims (8)

1. 電気機器のハウジングと電気コネクタとを連結する連結構造において、
   前記ハウジングは、
   前記電気機器の内部に形成された第１ハウジング結線部を含み、
   前記電気コネクタは、
   コネクタ本体と、
   前記コネクタ本体に設けられて電気機器と電力装置を電気的に連結する連結バーと、
   前記連結バーを貫通するホール状の第２ハウジング結線部と、
   前記コネクタ本体に設けられて前記電気機器に挿入される挿入部と、
   前記挿入部の軸に円周方向に配置されるシーリングと、を含み、
   前記電子機器は、前記第２ハウジング結線部を貫通し、前記第１ハウジング結線部と結合する固定ボルトを含み、
   前記固定ボルトは、前記連結バーと直交するように配置され、
   前記挿入部の軸の口径は、前記電気機器の挿入溝の口径より大きい、連結構造。
2. 前記挿入部は口径の大きさが異なる第１軸と第２軸を含む、請求項１に記載の連結構造。
3. 前記挿入部の軸の口径と前記電子機器挿入部の軸の口径の差はしまりばめによる公差値である、請求項１または２に記載の連結構造。
4. 前記挿入部は円形状または丸い角を有する四角形状のいずれかである、請求項１または２に記載の連結構造。
5. 前記円形状の挿入部を含む電気コネクタは、
   前記連結バーの上端に回転防止用突出部を含む、請求項４に記載の連結構造。
6. 前記連結バーの一端に形成されるハウジング結線部と、
   前記連結バーの他の一端に形成される電力装置結線部と、を更に含む、請求項１に記載の連結構造。
7. 前記電力装置結線部はナット状またはスタッド状のうち少なくともいずれか一つである、請求項６に記載の連結構造。
8. 前記挿入部は挿入部の軸に円周方向に沿ってリング状に形成されるシーリングを含む、請求項１に記載の連結構造。

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