JP6346802B2

JP6346802B2 - コネクタ

Info

Publication number: JP6346802B2
Application number: JP2014127742A
Authority: JP
Inventors: 昌伸東谷; 真之片岡
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: JP2016009531A

Description

本発明は、弾性導電部材を備えたコネクタに関する。

従来、異なる電気品の導体（例えば端子）間を接続するコネクタとして、導体間にゴム製の弾性導電部材を挟持させて接続するコネクタが知られている。弾性導電部材とは、例えば導電性の粉末等が添加されたゴム製の成形品である。

特許文献１には、電気自動車等に搭載されるモータに接続された複数の第１導体を保持する第１ハウジングと、各第１導体と接続可能に第１ハウジングに収容された複数の弾性導電部材と、インバータに接続された複数の第２導体を保持する第２ハウジングとを備えるコネクタが開示されている。このコネクタは、モータを収容する筐体の上壁に上向きに固定された第１ハウジングに、インバータの筐体の下壁に下向きに固定された第２ハウジングを上方から嵌合させて組み付けられ、各第２端子は、各弾性導電部材をそれぞれ下向きに圧縮することで、弾性導電部材を介して各第１端子と接続される。

この種のコネクタでは、弾性導電部材が圧縮方向に弾性変形することにより、例えば、筐体間の垂直方向の位置や水平方向に対する角度等の位置ずれ（以下、単に位置ずれという。）に伴う第１導体と第２導体との相対的な位置ずれを吸収し、導体間の接続を確実なものとしている。

特開２０１２−９４２６３号公報

ところで、電気自動車等では、モータの筐体内にモータ以外の他の電気品（例えば、発電機等）が収容されることがあり、このような場合、モータ側の導体とインバータ側の導体は、例えば６極で接続されることがある。この点、特許文献１のコネクタは、３個の弾性導電部材を横一列に収容した３極の接続構造であるため、６極を接続するためには、２個のコネクタが必要になる。すなわち、モータ側の筐体の上壁には２個の第１ハウジングが取り付けられ、インバータ側の筐体の下壁には２個の第２ハウジングが取付けられる。

したがって、特許文献１のコネクタの場合、部品点数が多くなることや、組付け作業の工数が増えることにより、製造コストが高くなるという問題がある。また、各弾性導電部材が２つのコネクタに分かれて配置されることで、各弾性導電部材と各導体との接触面積のばらつきが大きくなり、接触信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、製造コストを低廉に抑えながら、各弾性導電部材と各導体との接触面積のばらつきを抑制することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のコネクタは、第１の電気品が接続される複数の第１導体を保持する第１ハウジングと、第２の電気品が接続される複数の第２導体を保持する第２ハウジングとを備え、前記第１ハウジングは、複数の前記第１導体を保持する第１筒状部と、該第１筒状部に同軸に連設され複数の弾性導電部材を保持する第２筒状部とを備え、前記第２ハウジングは、前記第２筒状部の筒端に対向する筒端を有し前記第２導体を保持する第３筒状部を備え、前記弾性導電部材は、断面が扇形状に形成され、前記第２筒状部は、前記弾性導電部材の扇形断面の円弧状の外周面を同一円上に互いに離して環状に複数配置して保持してなり、複数の前記第１導体と複数の前記第２導体は、前記第１ハウジングの第２筒状部と前記第２ハウジングの第３筒状部との筒端を当接した状態で、前記弾性導電部材をそれぞれ挟持するように形成され、前記第２筒状部に保持された前記弾性導電部材の柱状端面は、該第２筒状部の筒端面よりも低い位置に保持され、これに対向する前記第３筒状部の前記第２導体が前記弾性導電部材の柱状端面に対向する部位は、該第３筒状部の筒端面よりも突出した位置に保持されてなる前記弾性導電部材は、断面が扇形状に形成され、扇形断面の円弧状の外周面を同一円上に互いに離して環状に複数配置されてなることを特徴とする。

この構成によれば、複数の弾性導電部材を１個のコネクタに収容することができる。このため、コネクタの部品点数を最小限に抑えることができ、組付け工数を削減することができるから、製造コストを低廉に抑えることができる。また、各弾性導電部材は、互いに環状に配置されるから、例えば、環の中心軸に対して、各導体がどの方向に傾いたとしても、各導体との接触面積のばらつきを同程度に抑えることができ、ばらつきを均一化することができる。また、各弾性導電部材は、中心軸に向かって近づけて配置することにより、接触面積のばらつきをより効果的に抑制することができる。

具体的に、本発明のコネクタは、第１の電気品が接続される複数の第1導体を保持する第１ハウジングと、第２の電気品が接続される複数の第２導体を保持する第２ハウジングと、第１ハウジングと第２ハウジングとが接続されたときに、複数の第１導体と複数の第２導体との間にそれぞれ挟持される複数の柱状の弾性導電部材とを備え、弾性導電部材は、環状に互いに離れて配置されているものとすることができる。

また、これらのコネクタにおいて、弾性導電部材は、弾力性を有する基材中に導電性を有する線材、箔、粉末のうちの少なくとも１種を含んで形成されるものとすることができる。

この場合において、弾性導電部材は、断面扇形状に形成され、断面円弧状の外周面が同一円上に配置されているものとすることができる。更に、弾性導電部材は、互いに同一の形状及び大きさに形成され、断面扇形の中心角が３６０°を弾性導電部材の数で割った角度に設定されているものとすることができる。

これによれば、各弾性導電部材は、互いに同一円上に配置したときに、円の内側に向かって両端面を延在させて設けることができる。これにより、各弾性導電部材は、互いの隙間を小さくして円に対する両端面の占有面積を大きくすることができから、コネクタのコンパクト化を図ることができ、接触面積のばらつきを効果的に抑制することができる。

本発明のコネクタによれば、製造コストを低廉に抑えながら、各弾性導電部材と各導体との接触面積のばらつきを抑制することができる。

本発明のコネクタの接合前の外観斜視図である。本発明のコネクタの接合状態の断面図である。本発明のコネクタを構成する第１コネクタの外観斜視図である。本発明のコネクタを構成する弾性導電部材の外観斜視図である。本発明のコネクタを構成する第２コネクタの外観斜視図である。弾性導電部材の配置例を示す第１コネクタの上面図である。

以下、本発明が適用されるコネクタの一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態のコネクタは、電気自動車やハイブリッドカー等に搭載されるモータ（例えば、発電機等を含む）の６極の端子と、モータに電力や制御信号等を出力するインバータの６極の端子とを電気的に接続するための接続用機器に適用されるものであるが、本発明のコネクタは、これに限らず、種々の電気品の端子間を接続する種々の接続用機器に適用することができる。

図１、２に示すように、本実施形態のコネクタ１１は、モータ等（第１の電気品）を収容する筐体１２の上壁１３に固定された第１コネクタ１４と、第１コネクタ１４に保持された６個の第１端子１５（第１導体）と、インバータ（第２の電気品）を収容する筐体１６の下壁１７に固定された第２コネクタ１８と、第２コネクタ１８に保持された複数の第２端子１９（第２導体）と、第１コネクタ１４に収容された導電性を有する複数の弾性導電部材２０とを備える。以下では、インバータ側を上方、モータ側を下方、弾性導電部材２０の軸方向を上下方向として説明する。しかし、これらの配置関係は、上下方向に限らず、横方向に配置してもよい。

図１、２に示すように、本実施形態のコネクタ１１は、第１コネクタ１４の上に第２コネクタ１８が載置される格好で接合される。コネクタ１１が接合されると、各弾性導電部材２０は、それぞれ、第１端子１５と第２端子１９との間に挟まれて圧縮変形された状態で、第１端子１５と第２端子１９とを電気的に接続するようになっている。

第１コネクタ１４は、絶縁樹脂製の第１ハウジング２１と、第１ハウジング２１内に支持されたＬ字状の６個の第１端子１５と、これらの第１端子１５とそれぞれ接触可能に第１ハウジング２１内に収容された６個の弾性導電部材２０とを備える。

図２、３に示すように、第１ハウジング２１は、軸方向に延びる円筒状の筒状部２２と、筒状部２２の外周面から周方向に突出するフランジ部２３とを備える。フランジ部２３には、左右に延びるブラケット２４にボルト挿通孔２５が形成される。第１ハウジング２１は、筒状部２２が上壁１３の開口２６に挿入され、フランジ部２３の下面が上壁１３と当接される格好で、ボルト挿通孔２５に挿通されたボルト２７が上壁１３に締結固定されることで、筐体１２に取り付けられる。開口２６の内周面と筒状部２２の外周面との隙間は、筒状部２２の外周面に沿って装着された環状のパッキン２８でシールされる。

第１コネクタ１４には、筒状部２２の上端に開口する有底の６個の収容部２９が形成される。各収容部２９は、筒状部２２の軸方向に立ち上がる仕切壁３０で互いに仕切られ、それぞれ水平方向の断面が扇形状をなして同一の形状及び大きさに形成される。各収容部２９は、軸方向に沿って平面視すると、筒状部２２の軸を中心とする同一円上に等間隔で配置され、断面扇形の中心角が６０°をなして形成され、更に、各収容部２９の円弧状の内周面は、筒状部２２の軸を中心とする同一円上に沿って配置される。各収容部２９には、それぞれ長尺の板状に形成された第１端子１５の一端側と、弾性導電部材２０とが収容される。

各第１端子１５は、それぞれ、Ｌ字状に屈曲させて三角状に延在する接触部３１が各収容部２９の底部３２に当接された状態で支持される。すなわち、各第１端子１５は、それぞれ、接触部３１が各収容部２９に露出されている。各第１端子１５の接触部３１と直交して連なる直線状の基端部３３は、それぞれ、底部３２の貫通穴を通り、筒状部２２の軸方向に延びる角筒３４の露出された各側壁に沿って垂下され、ボルト挿通孔３５に挿通されたボルト３６が各側壁の取付孔３７に締結固定される。

図４に示すように、弾性導電部材２０は、断面扇形状の柱状に形成され、互いに同一の形状及び大きさで、断面扇形の中心角が６０°に設定される。弾性導電部材２０は、弾力性を有する基材中に導電性を有する線材（例えば、金属製ワイヤー）を含んで形成され、基材に起因する弾力性と、線材に起因する導電性とを有しており、線材の配索方向に導通可能になっている。

弾性導電部材２０は、線材を基材で包み込むインサート成形と該成形品の２次加工等で製造することができる。基材には、熱可塑性や熱硬化性の合成ゴムや合成樹脂等を使用することができ、例えば、熱可塑性や熱硬化性のエラストマー等を用いることができるが、弾力性を有する材料であれば、特に限定されるものではない。また、弾性導電部材２０は、線材に代えて、導電性の粉末を基材中に添加したり、金属箔等を所定の方向に配索させることもでき、線材、金属箔、粉末のうち少なくとも１種を含んで形成されていればよい。

弾性導電部材２０は、各線材が下端面３８から上端面３９に延在して両端面にそれぞれ露出され、両端面にそれぞれ複数の接点Ｐからなる接点領域Ｌが形成される。接点領域Ｌは、それぞれ三角形状に形成される。弾性導電部材２０は、下端面３８の接点領域Ｌの全域が第１端子１５の接触部３１と当接され、接触部３１に載置される格好で収容部２９に収容される。弾性導電部材２０は、収容部２９に収容された状態で、収容部２９の側壁との間に所定の隙間が設けられるようになっている。

図５は、第２コネクタ１８を接合方向（図１の下方）から見たときの外観斜視図である。図５に示すように、第２コネクタ１８は、絶縁樹脂製の第２ハウジング４０と、第２ハウジング４０に支持された長尺の板状に形成された６個の第２端子１９とを備える。第２ハウジング４０は、軸方向に延びる円筒状の筒状部４１と、筒状部４１の外周面から周方向に突出するフランジ部４２とを備える。フランジ部４２には、左右に延びるブラケット４３にそれぞれボルト挿通孔４４が形成される。

このように形成される第２コネクタ１８は、図２に示すように、筒状部４１が筐体１６の下壁１７の開口４５に下方から挿入され、フランジ部４２が下壁１７と当接する格好で、ボルト挿通孔４４に挿通されたボルト４６が下壁１７に締結固定されることで、筐体１６に取り付けられる。開口４３の内周面と筒状部３９の外周面との隙間等は、筒状部４１の外周面に沿って装着された環状のパッキン４７でシールされる。

図５に示すように、第２ハウジング４０は、筒状部４１の円筒状の内壁から軸方向に延びる６個の支柱４８が周方向に等間隔で形成される。各支柱４８は、筒状部４１の軸方向に延びて形成され、筒状部４１の接合方向の下端面４９と面一で延びる三角状の支持面５０を有している。各支持面５０には、軸方向に貫通する矩形状の貫通穴５１が形成される。

各第２端子１９は、Ｌ字状に屈曲させて三角状に延在する接触部５２がそれぞれ支柱４８の支持面５０に当接された状態で支持される。各第２端子１９の接触部５２と直交して連なる直線状の基端部５３は、それぞれ、貫通穴５１を通り、筒状部４１の軸方向に延びる角筒５４の露出された各側壁に沿って延在され、ボルト挿通孔５５に挿通されたボルト５６が側壁の取付孔５７に締結固定される。このように支持された各第２端子１９は、第１ハウジング２１と第２ハウジング４０とが接合されたときに、それぞれ、接触部５２が第１コネクタ１４に収容された弾性導電部材２０の上端面３９を押圧可能な位置に配置されている。

本実施形態では、第１コネクタ１４は、図３に示すように、第１ハウジング２１に収容された弾性導電部材２０の上端面３９が筒状部２２の上端面５８よりも低い位置に配置され、第２コネクタ１８は、図５に示すように、第２ハウジング４０に保持された第２端子１９の接触部５２が筒状部４１の下端面４９よりも高い位置（下端面４９から突出した位置）に配置される。このように弾性導電部材２０を収容部２９から突出させないことにより、弾性導電部材２０の損傷を防ぐことができる。

第１コネクタ１４の各収容部２９に収容された各弾性導電部材２０は、同一円上に互いに離れて配置され、かつ、断面円弧状の外周面が同一円上に配置される。また、隣り合う弾性導電部材２０は、周方向に略等間隔で配置される。

次に、コネクタ１１の組付け時の動作を説明する。まず、第１コネクタ１４の各収容部２９にそれぞれ弾性導電部材２０を組み付ける。弾性導電部材２０は、収容部２９の開口から挿入される。続いて、各収容部２９に弾性導電部材２０が収容された第１コネクタ１４に、第２コネクタ１８を近づける。具体的には、筐体１２から上向きに突出する第１コネクタ１４に、筐体１６から下向きに突出する第２コネクタ１８を筐体１６ごと近づける。

第１コネクタ１４と第２コネクタ１８とが正規の接合状態（以下、単に、接合状態という。）になると、第２ハウジング４０の下端面４９と第１ハウジング２１の筒状部２２の上端面５８とが当接する。これにより、モータ等が収容された筐体１６は、コネクタ１１を介してインバータが収容された筐体１２の上に載置された状態となる。なお、第１コネクタ１４と第２コネクタ１８は、例えば、筐体１２，１６間を他の連結部材などで連結することにより、位置決め固定がなされる。

一方、このような接合状態になると、各第２端子１９の接触部５２は、それぞれ、対向する収容部２９に挿入され、弾性導電部材２０の上端面３９と当接することから、弾性導電部材２０の上端面３９には、筐体１６の荷重が第２端子１９を介して作用する。これにより、各弾性導電部材２０は、上端面３９の接点領域Ｌの全域が第２端子１９によって下向きに押圧される一方、下端面３８の接点領域Ｌが第１端子１５によって上向きに押圧され、第１端子１５と第２端子１９との間に挟持される格好で圧縮変形される。このため、各第１端子１５と各第２端子１９は、弾性導電部材２０を介して互いに電気的に接続される。

ところで、本実施形態のように、２つの筐体１２，１６間を固定する構造の場合、筐体１２，１６間やコネクタ１４，１８間の相対的な傾き等に伴って、各筐体１２，１６に固定される第１コネクタ１４（第１端子１５）と第２コネクタ１８（第２端子１９）との間で、高さ方向や水平方向の位置、及び、水平方向に対する角度に位置ずれが生じることがある。このような位置ずれが生じると、各弾性導電部材２０と各第２端子１９との接触面積が不均一になり、接触信頼性に影響を与えるおそれがある。

この点、本実施形態では、第１コネクタ１４において、６個の弾性導電部材２０が同一円上に配置されている。このため、例えば、各第２端子１９がどの方向に傾いたとしても、各弾性導電部材２０と第２端子１９との接触面積のばらつきを同程度に抑えることができ、ばらつきの均一化を図ることができる。

また、各弾性導電部材２０を同一円上に配置することで、各弾性導電部材２０を、共通の軸（第１ハウジング２１の中心軸）に向かって互いに同心状に近づけて配置することができるから、各第２端子１９の位置ずれを各弾性導電部材２０によって吸収することができ、接触面積のばらつきをより効果的に抑制することができる。これにより、各弾性導電部材２０と各端子１５,１９との接触信頼性を高めることができる。

また、本実施形態では、各弾性導電部材２０が断面扇形に形成され、特に、各弾性導電部材２０が互いに同一の形状及び大きさで、断面扇形の中心角が均等に６０°に設定されているから、各弾性導電部材２０の両端面３８，３９を第１ハウジング２１の中心軸の近傍まで等間隔で延在させて配置することができる。これにより、各弾性導電部材２０は、互いの隙間を小さくして両端面３８，３９の面積を大きく設定することができるから、コネクタ１１（第１コネクタ１４）をコンパクトに形成することが可能となり、その結果、各第２端子１９との接触面積のばらつきを一層効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、各弾性導電部材２０を１個のコネクタ、つまり、第１コネクタ１４にすべて集約することができるから、コネクタ１１の部品点数を最小限に抑えることができ、組付け作業の工数を削減することができる。このため、コネクタ１１の製造コストを低廉に抑えることができる。

本実施形態では、弾性導電部材２０が６個の場合を説明したが、弾性導電部材２０の数は６個よりも少なくても多くてもよく、偶数、奇数のどちらであってもよい。いずれの場合も、弾性導電部材２０は、同一の形状及び大きさに設定され、断面扇形の中心角が３６０°を弾性導電部材２０の数で割った角度に設定されていることが好ましい。なお、弾性導電部材２０は、断面扇形に形成された２個の弾性導電部材２０を同一円上に配列することもでき、この場合は、中心角が１８０°となる。ただ、本発明は、２つの電気品間（筐体間）を例えば３極以上、好ましくは６極以上で接続する場合の弊害を防止することを狙いとするものであるから、接続する極数が多くなるほど、大きな効果を得ることができる。

本実施形態では、弾性導電部材２０を断面扇形に形成する例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、断面円形や断面四角形に形成することもできる。ただ、図６（ａ）に示すように、弾性導電部材６１を断面円形の円柱状に形成した場合、両端面の断面積をある程度確保するためには、弾性導電部材６１の両端面を大きくしなければならなくなる。このため、コネクタ１１の大型化を招き、接触面積のばらつきが大きくなるおそれがある。

これに対し、本実施形態のように、弾性導電部材２０を断面扇形とすれば、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）と比べて、弾性導電部材２０の占有面積を増やすことができるから、コネクタ１１の小型化が可能になる。

また、本実施形態では、各弾性導電部材２０を同一円上に配列する例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、各弾性導電部材２０を楕円形や四角形といった環状に配列することもできる。このように配置しても、例えば、各弾性導電部材２０を直線状に配置する場合と比べて、コネクタ１１を小型化できるだけでなく、各弾性導電部材２０と各第２端子１９との接触面積のばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態では、説明を省略したが、第１ハウジング２１と第２ハウジング４０は、上端面５８と下端面４９といった互いの当接面等に周知の嵌合構造を形成することにより、ハウジング同士の位置決めすることができ、更に、これらの当接面にシール構造を形成することで、ハウジング間の防水を図ることができる。なお、本実施形態では、弾性導電部材２０を２つの端子で上下方向から圧縮する構造を例に説明したが、圧縮する方向は、上下方向に限らず、例えば、水平方向から圧縮するように構成することもできる。

１１コネクタ
１４第１コネクタ
１５第１端子（第１導体）
１８第２コネクタ
１９第２端子（第２導体）
２０弾性導電部材
２１第１ハウジング
４０第２ハウジング

Claims

第１の電気品が接続される複数の第１導体を保持する第１ハウジングと、第２の電気品が接続される複数の第２導体を保持する第２ハウジングとを備え、
前記第１ハウジングは、複数の前記第１導体を保持する第１筒状部と、該第１筒状部に同軸に連設され複数の弾性導電部材を保持する第２筒状部とを備え、
前記第２ハウジングは、前記第２筒状部の筒端に対向する筒端を有し前記第２導体を保持する第３筒状部を備え、
前記弾性導電部材は、断面が扇形状に形成され、
前記第２筒状部は、前記弾性導電部材の扇形断面の円弧状の外周面を同一円上に互いに離して環状に複数配置して保持してなり、
複数の前記第１導体と複数の前記第２導体は、前記第１ハウジングの第２筒状部と前記第２ハウジングの第３筒状部との筒端を当接した状態で、前記弾性導電部材をそれぞれ挟持するように形成され、
前記第２筒状部に保持された前記弾性導電部材の柱状端面は、該第２筒状部の筒端面よりも低い位置に保持され、これに対向する前記第３筒状部の前記第２導体が前記弾性導電部材の柱状端面に対向する部位は、該第３筒状部の筒端面よりも突出した位置に保持されてなるコネクタ。
前記弾性導電部材は、弾力性を有する基材中に導電性を有する線材、箔、粉末のうちの少なくとも１種を含んで形成される請求項１に記載のコネクタ。
前記弾性導電部材の前記扇形の中心角は、３６０°を当該弾性導電部材の数で割った角度である請求項１に記載のコネクタ。