JP6268915B2

JP6268915B2 - コネクタ

Info

Publication number: JP6268915B2
Application number: JP2013220958A
Authority: JP
Inventors: 知一柏田; 清貴居附
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: JP2015082466A; WO2015060103A1

Description

本発明は、機器のケースに装着されるコネクタであって、機器内に配された相手コネクタと嵌合されることで端子金具同士が嵌合接続されるようにした機器用のコネクタに関する。

従来、この種のコネクタの一例として、下記特許文献１に記載のものが知られている。このものは、機器のケースに形成された取付孔に嵌合される端子収容部を設けたハウジングを有しており、電線の端末に接続された端子金具が同ハウジングに挿入されて端子収容部に収容される。このハウジングが、端子収容部を取付孔に嵌合してケースの内部に臨ませた形態で、ケースの外面にボルト締め等で装着され、ケース内に配された相手コネクタに端子収容部が嵌合されることで、端子収容部の端子金具と、相手コネクタに収容された相手端子とが嵌合接続されるようになっている。

特開２０００−２７７２１７号公報

一方、このようなコネクタでは、熱環境や通電に伴う電線の発熱に起因して熱膨張し、特にハウジングの素材である合成樹脂は熱膨張率が大きいために、例えば電線の一部がハウジングに固定されているような場合には、ハウジングの熱膨張（収縮）に伴って、端子金具が僅かではあるが軸方向（相手端子との嵌合方向）に押し引きされ、相手端子との間でいわゆる微摺動摩耗を起こすおそれがあった。
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、その目的は、端子金具が微摺動摩耗するのを防止するところにある。

本発明のコネクタは、機器のケースを貫通した形態で同ケースの外面に装着されるハウジングと、前記ケースの内側に臨んだ前記ハウジングの内側の端部内に収容され前記ケース内に配された相手端子と嵌合接続される機器側端子と、電線の端末に接続され前記ハウジングにおける外側の端部側に挿入されて同ハウジングに対して固定される電線側端子と、前記機器側端子と前記電線側端子との間に亘って接続され軸方向に伸縮可能な接続導体と、が備えられ、前記接続導体の一端に前記機器側端子が固定されるとともに、他端に直角曲げされた接続端子が固定されており、前記接続導体は、筒状の丸形編組線を軸方向に圧縮して長さ方向の途中位置を径方向に膨出させた形状をなし、かつ、前記ハウジング内には、膨出した形状の前記接続導体を収容可能な収容空間が確保されていることを特徴とする。

接続導体として、長さ方向の中央部に膨出部が設けられた形態の編組線を採用しており、係る構造の接続導体は軸方向に伸縮しやすい特性を有する。合成樹脂と金属の線膨張率の差によって、機器側端子に対して軸方向に押し引きする力が作用した場合、接続導体が軸方向に伸縮しつつその力を吸収し、機器側端子は相手端子との嵌合状態が維持される。結果、微摺動摩耗を起こすことが防止される。

また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記接続端子が前記電線側端子ともども前記ハウジングに固定されることに伴い、圧縮前の状態の前記丸形編組線が軸方向に圧縮されるようになっている。
コネクタを組み付ける過程において、編組線を軸方向に圧縮して長さ方向の途中位置を径方向に膨出させた接続導体が形成される。

（２）前記電線が、前記機器側端子の軸線と直交する方向に導出されており、前記接続導体は前記機器側端子における同軸上の後方に接続されている。
電線が、ハウジングの後面から機器側端子の軸線と直交する方向に導出されるタイプのコネクタに対して有効に適用できる。

本発明によれば、端子金具が微摺動摩耗するのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係るコネクタの正面図同背面図同側面図同平面図図１のV−V線断面図図１のVI−VI線断面図図１のVII−VII線断面図コネクタをケースに装着した状態の背面図同一部切欠側面図同側断面図

＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図１０に基づいて説明する。
本実施形態のコネクタＳＣは、機器（例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されたインバータやモータ等）のケース１に取り付けられて使用されるものである。
詳細には、図１０において、ケース１の左側が機器の内部であって、図示しない機器本体が収容されており、同ケース１の外面にコネクタＳＣが取り付けられるようになっている。

ケース１には、コネクタＳＣの取付部２が設定されており、図８ないし図１０に示すように、概ね横長のブロック状をなす取付部２が外側に向けて突出形成され、同取付部２の中心部に、四隅に丸みが付された方形状をなす取付孔３が内外面に貫通して形成されている。取付部２の上面には、左右一対のねじ孔（図示せず）が開口されているとともに、取付部２の表面における下側の孔縁部には、受け部５が凹み形成されている。
ケース１の内側における取付孔３と対向した位置には、図１０に示すように、相手コネクタＭＣが配されている。

続いて、コネクタＳＣについて説明する。
コネクタＳＣは大まかには、電線Ｗ（被覆電線）の端末に接続された２個の電線側端子１０と、上記の相手コネクタＭＣに収容された相手端子（図示せず）と嵌合接続される２個の機器側端子１５と、機器側端子１５と電線側端子１０とを電気的に接続する接続部材２０と、これらの端子１０，１５と接続部材２０とを収容するハウジング３０と、ハウジング３０を覆って装着されるシールドシェル７０とを備えて構成されている。

電線側端子１０は丸形端子であって、図５に示すように、後端に設けられたバレル部１１をかしめることで、電線Ｗの端末に接続されている。
機器側端子１５は雌形端子であって、図７に示すように、角筒状をなす端子本体１６内に一対の弾性接触片１７が対向して収容されており、同端子本体１６の底板１６Ｂの後縁には、取付板１８が延出形成されている。
接続部材２０は、詳しくは後記するように、丸形編組線（筒状編組線）２１Ａを素材とした接続導体２１の後縁に接続端子２５が結合された構造であり、同接続端子２５は、基端部２６が直角曲げされた丸形端子により構成されている。

ハウジング３０は合成樹脂製であって、図５及び図７に示すように、側面Ｌ字形に形成されており、電線側端子１０が収容される下向きの第１収容部３１と、機器側端子１５並びに接続部材２０の一部が収容される前向きの第２収容部４１と、第１収容部３１と第２収容部４１とを連結するように形成された後面開放の連結部５０とを備えている。

第１収容部３１内には、図５及び図６に示すように、円形断面をなす左右一対の第１キャビティ３２が上下方向に貫通した形態で形成されており、両第１キャビティ３２の間は仕切壁３３で仕切られている。第１キャビティ３２の下端部（入口）にはゴム栓３５が嵌着可能とされ、ゴム栓押さえ３６によって抜け止めされるようになっている。
第１収容部３１の後面における中央幅位置の上端部には、雌ねじ体３８が装着された第１シェル固定部３７が設定されている。また第１収容部３１の外周にはシールリング３９が装着されている。

第２収容部４１は、図１及び図３に示すように、基端部４２が上記したケース１の取付孔３に略緊密に嵌合する角に丸みを付けた方形断面をなし、先端部４３が横長の略長方形に縮径された段付き状に形成されている。基端部４２の外周には、取付孔３の内周面に密着可能なシールリング４４が嵌着されている。
第２収容部４１内には、図７に示すように、左右一対の第２キャビティ４５が前後方向に貫通した形態で形成されており、両第２キャビティ４５の間は仕切壁４６で仕切られている。

第２キャビティ４５は、前側が、機器側端子１５の端子本体１６が略緊密に挿入可能な小径部４５Ａであり、一方後側が、詳しくは後記するように接続導体２１の前部側が収容可能な大径部４５Ｂとなった段付き状に形成されている。
各第２キャビティ４５の小径部４５Ａにおける外側（互いに離間した側）の側面には、それぞれ機器側端子１５の端子本体１６のあご部１６Ａに弾性的に係止して抜け止めするランス４７が設けられている。
第２キャビティ４５の前壁には、相手コネクタＭＣに装着された雄端子状をなす相手端子のタブが挿入される端子挿入口４８が開口されている。

連結部５０は、上記したように後面に開口部５１が形成されているとともに、図７に示すように、連結部５０の天井部分には、第２キャビティ４５の後端から延出されるようにして左右一対の収容室５２が形成されている。各収容室５２は仕切壁５３で仕切られており、それぞれ接続導体２１の後部側が収容可能となっており、また、上記した第１収容部３１の各第１キャビティ３２の上端側と連通している。

上記した各収容室５２の外側の面から張り出し形成された壁部５４の後面には、電線側端子１０と接続部材２０の接続端子２５とをハウジング３０に対して固定する端子固定部５５が、左右一対設定されている。
各端子固定部５５は、上記の壁部５４の後面における第２キャビティ４５の軸心から左右に所定寸法オフセットされた位置に装着孔５６が形成され、同装着孔５６に雌ねじ体５７が嵌着されることで形成されている。

連結部５０の後面の開口部５１には、合成樹脂製のカバー６０が嵌着可能となっており、同カバー６０の外周面には、開口部５１の内周面に密着されるシールリング６１が嵌着されている。
同連結部５０の上面における中央幅位置の後端部には、図６に示すように、雌ねじ体６４が装着された第２シェル固定部６３が設定されている。

シールドシェル７０は、ハウジング３０における第１収容部３１を覆う第１シェル７１と、同ハウジング３０における第２収容部４１の基端部４２から連結部５０に亘る領域を覆う第２シェル８０とから構成されている。
第１シェル７１は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属板を深絞り加工することによって、外形長円形をなす段付きの筒形に形成されている。図６に示すように、この第１シェル７１の後面板７１Ａにおける中央幅位置の上縁寄りの位置には、取付孔７２が開口されている。

また、第１シェル７１の前面板７１Ｂにおける中央幅位置には、図１及び図６に示すように、上縁から中央高さ位置まで逃がし凹部７４が切り欠き形成されており、同逃がし凹部７４の下縁からは、上記したケース１の受け部５に進入してその底面５Ａを押圧可能な押圧片７５が、前方に向けて突出形成されている。

第２シェル８０はアルミダイキャスト製であって、上記したように、ハウジング３０における第２収容部４１の基端部から連結部５０（カバー６０を含む）に亘る領域の上面、後面及び左右両側面を覆うことができる形状、言い換えると前面並びに下面が開口した箱形に形成されている。
第２シェル８０の上面板８１の略中央部には、図６に示すように、取付孔８２が開口されている。また、同第２シェル８０の後面板８３の下縁における中央幅位置には、図２にも示すように、取付孔８５が開口された接続片８４が突出形成されており、同接続片８４は、第１シェル７１の後面板７１Ａにおける取付孔７２の形成位置の外面に、取付孔７２，８５同士を整合させて重ね合わせ可能となっている。

第２シェル８０の上面板８１における前縁の左右両端には、図４及び図６に示すように、左右一対の取付板８６が、上面板８１から一段上がった形態で前方に向けて突出形成されており、各取付板８６にはボルト挿通孔８７が開口されている。
後記するように、第２シェル８０がハウジング３０に対して正規に装着された状態において、同ハウジング３０の第２収容部４１の基端部４２がケース１の取付孔３に正規に嵌合された場合に、両取付板８６が取付部２の上面に摺接して重ねられ、各取付板８６のボルト挿通孔８７が取付部２の上面の各ねじ孔と整合するようになっている。

続いて、コネクタＳＣの組立手順の一例を説明する。
前処理として、２本の電線Ｗの端末にそれぞれ電線側端子１０が接続される。詳細には、電線Ｗの端末にゴム栓３５が先通しされたのち、同端末の皮剥き処理が施され、皮剥きされた端末に、電線側端子１０がバレル部１１をかしめることで圧着される。

一方、機器側端子１５の後端には、接続部材２０が接続される。本実施形態では、同接続部材２０を構成する接続導体２１の形状に特徴があり、端的には接続導体２１は、所定長さに形成された丸形編組線２１Ａが軸方向に圧縮されて、長さ方向の中央部が径方向に膨出された（膨出部２２）形状となっている。同膨出部２２は詳細には、長さ方向の中央部が最大径で両端に向けて次第に小径となる形状である。ただし、接続導体２１の上記形状は、コネクタＳＣの組立工程の途中で形成され、これについては後述する。

したがって前処理としては、所定長さに形成された丸形編組線２１Ａの一端（後端）が接続端子２５の基端部２６に当てられて抵抗溶接で固定され、同丸形編組線２１Ａの他端（前端）が、機器側端子１５の後方に延出された取付板１８に当てられて、同じく抵抗溶接で固定される。
より詳細には、一対の機器側端子１５が、図７に示すように、端子本体１６の底板１６Ｂ同士を対向させたいわゆる背中合わせの姿勢で配された場合に、各接続端子２５も背中合わせの姿勢を採って配され、上記のように、丸形編組線２１Ａの一端（後端）が接続端子２５の基端部２６に、他端（前端）が機器側端子１５の取付板１８に固定される。
以上により、各機器側端子１５の後端に、自然状態の丸形編組線２１Ａを介して所定姿勢を採った接続端子２５が接続された形態となる。

コネクタＳＣを組み立てるに当たっては、２本の電線Ｗの端末に接続された電線側端子１０が、ハウジング３０の第１収容部３１に形成された左右の第１キャビティ３２内に下方から挿入され、各電線側端子１０は引き続き連結部５０内に進入して、端子固定部５５の表面に沿わされる。
次に、接続部材２０（自然状態の丸形編組線２１Ａと接続端子２５）を後端に備えた２個の機器側端子１５が、互いに背中合わせの姿勢を採った上で、連結部５０の後面の開口部５１から収容室５２を通って、対応する第２キャビティ４５内に後方から挿入され、前壁に当たる正規位置まで押し込まれると、ランス４７が端子本体１６のあご部１６Ａに係止し、機器側端子１５は第２キャビティ４５の小径部４５Ａ内に抜け止めされて収容される。

このとき、接続端子２５は未だ開口部５１付近に留まっているから、各接続端子２５は前方に押されて、端子固定部５５の表面に配された電線側端子１０に重ねられる。そののち、図７に示すように、両端子１０，１５の取付孔にねじ５７Ａを通して雌ねじ体５７にねじ込むことで、電線側端子１０と接続端子２５とが重なった状態で端子固定部５５に対して固定される。
上記の接続端子２５が前方に押し込まれて固定されることに伴い、接続導体２１の素材である丸形編組線２１Ａが軸方向に圧縮され、同図に示すように、長さ方向の中央部に膨出部２２が設けられた形態の丸形編組線２１Ａからなる接続導体２１が形成されることなる。

このような長さ方向の中央部に膨出部２２が設けられた丸形編組線２１Ａは、単なる丸形編組線と比較すると、軸方向の引っ張り力また圧縮力を受けた場合に、膨出部２２が所定範囲で膨らみかつしぼむことを伴いつつ、軸方向により伸縮しやすいことが確認されている。
上記のように形成された接続部材２０における接続導体２１（膨出部２２）が、第２キャビティ４５の大径部４５Ｂから収容室５２に亘ってクリアランスを持って収容される。言い換えると、第２キャビティ４５の大径部４５Ｂとそれに続く収容室５２とは、接続導体２１の膨出部２２が所定範囲で膨らみかつしぼむことを許容する内容積を有していることになる。

続いて、ゴム栓３５が電線Ｗに沿って摺動されて各第１キャビティ３２の入口に嵌着され、ゴム栓押さえ３６で抜け止めされる。それとともに、連結部５０の開口部５１に、カバー６０がシールされて嵌着される。

次に、ハウジング３０の外面にシールドシェル７０が被着される。まず、両電線Ｗの外側に先通しされていた第１シェル７１が、第１収容部３１の外周にシールリング３９を介して嵌装され、同第１シェル７１の後面板７１Ａの取付孔７２が、第１シェル固定部３７の雌ねじ体３８と整合される。
続いて、第２シェル８０が、第２収容部４１の基端部４２から連結部５０に亘る領域を覆うように装着され、後面板８３の下縁に突設された接続片８４が、第１シェル７１の後面板７１Ａの取付孔７２の形成面に重ねられ、図６に示すように、両取付孔７２，８５に通したねじ３８Ａを雌ねじ体３８にねじ込むことで、第１シェル７１の後面板７１Ａと第２シェル８０の接続片８４とが重なった形態で第１シェル固定部３７に固定される。
それとともに、第２シェル８０の上面板８１における取付孔８２の形成面が第２シェル固定部６３に重ねられ、同取付孔８２に通したねじ６４Ａを雌ねじ体６４にねじ込むことで、第２シェル８０の上面板８１が第２シェル固定部６３に固定される。

端的には、電気的に接続された第１シェル７１と第２シェル８０とからなるシールドシェル７０がハウジング３０の被着され、２箇所においてねじ３８Ａ，６４Ａで止められて固定された状態となる。
そののち、図１０に示すように、両電線Ｗに嵌装された筒形に拡開された編組線からなるシールド部材９０の端末が、第１シェル７１の下端部に嵌装され、かしめリング９１をかしめることで固着される。さらにその外周にゴムブーツ９２が被着されることで、コネクタＳＣの組み立てが完了する。

このように組み立てられたコネクタＳＣにおけるハウジング３０の第２収容部４１が、図１０に示すように、ケース１の取付部２に形成された取付孔３に嵌合される。正規位置まで押し込まれると、第２収容部４１の先端側がケース１の内部に進入し、同図に示すように、ケース１内で待ち受けている相手コネクタＭＣと嵌合される。
それとともに、シールドシェル７０における第１シェル７１の前面に突設された押圧片７５が、取付部２の下部領域に凹み形成された受け部５に進入しつつ、第２シェル８０に設けられた左右一対の取付板８６が、取付部２の上面に摺接して重ねられる。
この状態から、各取付板８６のボルト挿通孔８７にボルト９５を通して取付部２の上面の対応するねじ孔にねじ込むことで固定され、併せて押圧片７５が受け部５の底面５Ａに押し付けられることでがたつき無く固定されることになる。

本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
本実施形態では、ハウジング３０の後面から電線Ｗを直角方向に引き出す形式のコネクタＳＣを形成するに当たり、機器側端子１５の後端に接続部材２０を接続して、同接続部材２０の後端（接続端子２５）を、電線Ｗの端末に設けた電線側端子１０と共締めしてハウジング３０（端子固定部５５）に固定した構造を採用している。
一方、この種のコネクタＳＣは、熱環境や通電に伴う電線Ｗの発熱に起因して熱膨張する可能性が高いが、ハウジング３０の素材である合成樹脂と、金属製の電線側端子１０とで線膨張率が相違するという事情があるため、熱膨張（収縮）時には、例えば、機器側端子１５の位置と、接続部材２０の後端であるハウジング３０に固定された位置とが離間若しくは接近しようとする現象を呈する。
ここで例えば、接続部材がバスバーや電線のように軸方向の伸縮性に乏しいリジッドなものであると、上記した２位置が接離することに伴い、リジッドな接続部材を介して機器側端子１５を軸方向に押し引きする力が作用し、相手端子との嵌合力（摩擦力）に抗して、機器側端子１５が僅かではあるが軸方向に押し引きされる事態が生じ、相手端子との間でいわゆる微摺動摩耗を起こすことが懸念される。

それに対して本実施形態では、接続部材２０を構成する接続導体２１として、長さ方向の中央部に膨出部２２が設けられた形態の丸形編組線２１Ａを採用しており、係る構造の接続導体２１は、上記したように軸方向に伸縮しやすい特性を有する。そのため、コネクタＳＣが熱膨張または収縮して、機器側端子１５の位置と、接続部材２０の後端であるハウジング３０に固定された位置との距離が変化した場合にも、接続導体２１が軸方向に伸縮しつつ距離変化を吸収し、機器側端子１５に対して軸方向に押し引きする力を付与することが回避でき、相手端子との嵌合状態が維持される。すなわち、機器側端子１５と相手端子との間で、微摺動摩耗を起こすことが防止される。
また、上記した接続導体２１は、電線Ｗから機器側端子１５に伝わる振動を吸収することにも併せて機能し、相手端子との間の微摺動摩耗を防止することに寄与し得る。

＜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る。
（１）接続導体の両端を接続端子と機器側端子とに固定する手段は、上記実施形態に例示した抵抗溶接に限らず、ろう付けや半田付け、あるいはバレルの圧着等、他の手段を採用してもよい。
（２）上記実施形態では、接続導体の素材となる編組線として丸形編組線（筒状編組線）を例示したが、参考例として、平形編組線（シート状編組線）等、要は軸方向に圧縮した場合に長さ方向の途中位置を径方向に膨出させた形状になし得るものであれば、他の形式の編組線であってもよい。
（３）上記実施形態では、接続部材の後端の接続端子と、電線側端子とを共締めによりハウジングに対して固定した場合を例示したが、接続端子と電線側端子とは、両者が電気的に接続される限り、個別にハウジングに対して固定させる構造としてもよい。

（４）上記実施形態では、ハウジングの後面から電線を直角方向に引き出す形式のコネクタを例示したが、電線をハウジングの後方に真直に引き出す形式のコネクタにも、本発明は同様に適用することが可能である。
（５）上記実施形態ではインバータやモータのケースに取り付けられるシールドコネクタを例示したのであるが、本発明は、インバータやモータ以外の他の機器のケースに取り付けられるシールドコネクタに適用することも可能である。さらに、シールドを採らない形式の機器取付用のコネクタにも適用可能である。

ＳＣ…コネクタ
ＭＣ…相手コネクタ
Ｗ…電線
１…ケース
３…取付孔
１０…電線側端子
１５…機器側端子
１８…取付板
２０…接続部材
２１…接続導体
２１Ａ…丸形編組線（編組線）
２２…膨出部
２５…接続端子
２６…基端部
３０…ハウジング
３１…第１収容部（外側の端部）
３２…第１キャビティ
４１…第２収容部（内側の端部）
４５…第２キャビティ
４５Ｂ…（第２キャビティ４５の）大径部（収容空間）
５０…連結部
５２…収容室（収容空間）
５５…端子固定部
５７Ａ…ねじ

Claims

機器のケースを貫通した形態で同ケースの外面に装着されるハウジングと、
前記ケースの内側に臨んだ前記ハウジングの内側の端部内に収容され前記ケース内に配された相手端子と嵌合接続される機器側端子と、
電線の端末に接続され前記ハウジングにおける外側の端部側に挿入されて同ハウジングに対して固定される電線側端子と、
前記機器側端子と前記電線側端子との間に亘って接続され軸方向に伸縮可能な接続導体と、が備えられ、
前記接続導体の一端に前記機器側端子が固定されるとともに、他端に直角曲げされた接続端子が固定されており、
前記接続導体は、筒状の丸形編組線を軸方向に圧縮して長さ方向の途中位置を径方向に膨出させた形状をなし、
かつ、前記ハウジング内には、膨出した形状の前記接続導体を収容可能な収容空間が確保されていることを特徴とするコネクタ。
前記接続端子が前記電線側端子ともども前記ハウジングに固定されることに伴い、圧縮前の状態の前記丸形編組線が軸方向に圧縮されるようになっていることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
前記電線が、前記機器側端子の軸線と直交する方向に導出されており、前記接続導体は前記機器側端子における同軸上の後方に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコネクタ。