JP6477417B2 - コネクタ - Google Patents

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Description

本明細書によって開示される技術は、コネクタに関し、詳しくは、コネクタに含まれ、該コネクタの接続時に移動可能な導電部材を収容するケースに関する。
従来、接点同士を突き当てることで電気的に接続される給電装置として、特開2002−274290号公報(下記特許文献1)に記載のものが知られている。この給電装置は、車両のボディ側に設けられたフィメールジャンクション(「コネクタ」に相当)と、ドア側に設けられたメールジャンクションとから構成される。フィメールジャンクションは、中空筒状のケースの一端をボディから外部に臨ませて設けられている。ケースの内部には、左右一対の端板、これらの端板の間に挟持圧縮されたコイルスプリング、およびコイルスプリングに接続された板バネ部材(「導電部材」に相当)が設けられている。
特開2002−274290号公報
しかしながら、上記の給電装置では、絶縁部材で構成される端板に座部(凹部)を設けて、この凹部にコイルスプリングの端部を収容した構成である。そして、フィメールジャンクションとメールジャンクションとの接続時におけるコイルスプリングによる接圧を、端板の凹部が受ける構造となっている。そのため、端板が、例えば合成樹脂で構成される場合において、コイルスプリングからの高い接触圧力(付勢力)が端板の凹部にかかる場合、あるいは環境温度が高い場合には、端板にクリープ現象等が発生するおそれがあった。端板にクリープ現象等が発生すると、樹脂破壊に至る懸念があり、給電装置の信頼性が低下することとなる。
本明細書に開示される技術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、本明細書は、高い環境温度、およびコイルスプリングの高い付勢力に対応できるコネクタを提供する。
本明細書によって開示されるコネクタは、端子と、前記端子を収納するハウジングとを備えたコネクタであって、前記端子は、天井壁を有し、前記ハウジング内に収納されたケースと、前記ケースの前記天井壁に向かう圧縮方向に圧縮された状態で、前記ケースの内部に収容されたコイルスプリングと、相手側端子との接点部を有し、前記コイルスプリングの一端と前記ケースの内壁との間に挟持され、前記接点部が前記コイルスプリングをさらに圧縮させる前記圧縮方向に移動可能とされた第1導電部材と、を含み、前記ケースは金属材料によって構成されている。
この構成では、端子を収容するケース、すなわち、コイルスプリングをさらに圧縮させる方向に移動可能な第1導電部材を収容するケースは、金属材料によって構成されている。そのため、端子が相手側端子と接触した際に、第1導電部材の接点部がコイルスプリングをさらに圧縮させることによって、ケースの天井壁がコイルスプリングから高い接圧(付勢力)を受ける場合であっても、高い環境温度においてケースにクリープ現象が発生することはない。すなわち、本構成のコネクタによれば、高い環境温度およびコイルスプリングの高い付勢力に対応できる。
本明細書によって開示されるコネクタは、以下の構成としてもよい。
上記コネクタにおいて、前記ハウジングは、少なくとも、前記第1導電部材が前記コイルスプリングをさらに圧縮させる前記圧縮方向に移動された際に、前記ケースの前記天井壁に当接する上壁部を有する構成としてもよい。
このような構成によると、端子が相手側端子と接触した際に、コイルスプリングの付勢力は、ケースの天井壁を介してハウジングに伝達される。すなわち、コイルスプリングの付勢力をハウジングによっても受けることができる。すなわち、コイルスプリングの付勢力を受ける構造が二重構造となる。そのため、金属製ケースのみでコイルスプリングの付勢力を受ける場合と比べて、金属製ケースの厚みを薄くすることができ、それによって、コネクタの軽量化が図れる。
また、上記コネクタにおいて、前記ハウジングの前記上壁部は、ケースの天井壁に当接する複数の肉厚部を有し、複数の肉厚部は、前記コイルスプリングの端に対向する位置に配置された肉厚部を含む構成としてもよい。
このような構成によると、コイルスプリングからケースを介して伝達される付勢力を、複数の肉厚部によって分散して受けることができる、それによって、ハウジングが合成樹脂によって構成される場合であっても、高温環境時におけるクリープ現象等に対する耐性を強化できる。また、特に、ハウジングの上壁部において、コイルスプリングの端に対向する位置は、肉厚部とされるため、コイルスプリングの付勢力に対して、コネクタとして機械的に強固で安定した構造を構築できる。そのため、さらにばね力が大きいコイルスプリングを使用することも可能となる。
また、上記コネクタにおいて、前記端子は、前記コイルスプリングの他端と前記ケースの前記天井壁の内壁との間に挟持された第2導電部材と、前記第1導電部材と前記第2導電部材とを接続する電線と、をさらに含む構成としてもよい。
このような構成によると、コイルスプリングとケースの天井壁との間に第2導電部材が介在するため、コイルスプリングの付勢力を最初に第2導電部材によって受けることができる。それによって、ケースの天井壁がコイルスプリングの付勢力を直接受ける場合と比べて、付勢力を受ける箇所を分散させることができ、その結果、ケースの天井壁の厚さをより薄くしたり、あるいは、それに代えて、さらにばね力が大きいコイルスプリングを使用したりすることも可能となる。
本明細書によって開示されるコネクタによれば、高い環境温度およびコイルスプリングの高い付勢力に対応できる。
実施形態におけるコネクタの断面図 コネクタに含まれる端子の斜視図 端子を電線とは反対側から見た側面図 端子の底面図 端子の正面図 端子を電線側から見た側面図 端子の平面図 図3におけるA−A線断面図 ハウジングの上側の絶縁部材の下面図 コネクタに相手側コネクタを嵌合させる前の状態を示した断面図 図10の状態から相手側接点部を第1導電部材に突き当てた状態を示した断面図 図11の状態から相手側接点部を第1導電部材に突き当てることで第1導電部材をケース内に押し込んだ状態を示した断面図 本実施形態の端子の使用例を示した断面図
<実施形態>
1.コネクタの構成
実施形態を図1から図13の図面を参照しながら説明する。本実施形態のコネクタ1は、図1に示されるように、端子10と、ハウジングHとを備える。なお、図1は、端子10がハウジングHに実装された場合において、図9におけるB−B線に対応した端子10の断面図である。
本実施形態では、コネクタ1が、車両に設けられたインバータとモータとの電気的接続に使用されるコネクタを想定しているが、コネクタ1の適用例はこれに限られない。また、通常、モータがインバータ制御される際、三相交流が使用されるため、コネクタ1は三個の端子を含むが、各端子の構成は同一のため、以下の説明において、一個の端子10のみについて説明する。また、コネクタ1に関しても、各端子10に共通して関連する部分のみについて説明する。
1−1.端子
端子10は、図2に示すように、ケース20と、ケース20の内部に圧縮状態で収容されたコイルスプリング30と、コイルスプリング30の両端に配された第1導電部材40および第2導電部材50と、両導電部材40、50を導通可能に接続する電線60とを含む。本実施形態における電線60は、銅合金などの金属線からなる編組線とされている。
ケース20は、金属材料で構成され、例えばSUS(ステンレス鋼)材などで構成される一枚の金属板材をプレス加工したものである。なお、金属材料は、SUS材に限られない。ケース20は、図2および図3に示すように、天井壁21と、天井壁21の両側縁から下方に延出された一対の側壁22と、側壁22の下縁から天井壁21と対向する配置で内向きに延出された複数の支持部23、24とを備えている。複数の支持部23、24は、図4に示すように、第1導電部材40の図示左端側に配された一対の一端側支持部23と、第1導電部材40の図示右端側に配された一対の他端側支持部24とからなる。
図5に示すように、側壁22における一端側支持部23と他端側支持部24の間には、第1開口25が設けられている。側壁22における第1開口25の上方には、第1開口25よりも幅狭で上下方向に長い第2開口26が設けられている。また、図7に示すように、天井壁21には、逃がし孔27が貫通して設けられている。逃がし孔27は、一対の第2開口26の間に位置している。
また、図8に示すように、一端側支持部23と天井壁21の間隔は、他端側支持部24と天井壁21の間隔よりも大きい。言い換えれば、一端側支持部23と他端側支持部24とは、一端側支持部23と天井壁21の間隔と、他端側支持部24と天井壁21の間隔とが異なるように配置されている。また、一端側支持部23と他端側支持部24は、同一平面をなすように配置されている。すなわち、天井壁21と、一端側支持部23および他端側支持部24がなす平面とは平行ではなく、同平面は、他端側支持部24が一端側支持部23に対して図8の上方となるように、所定の角度θで傾斜している。
コイルスプリング30は、SUSなどの金属線材をコイル状に巻回したものであって、ケースの天井壁21に向かう圧縮方向Y(図8の矢印を参照)に圧縮された状態で、ケース20の内部に収容されている。具体的には、コイルスプリング30は、第1導電部材40と第2導電部材50によって圧縮状態で挟持されている。このため、コイルスプリング30は、第1導電部材40と第2導電部材50の双方を付勢している。この付勢力によって、第1導電部材40は、コイルスプリング30の下端(「一端」の一例)31と各支持部23、24の内壁との間に挟持されており、第2導電部材50は、コイルスプリング30の上端(「他端」の一例)32と天井壁21の内壁との間に挟持されている。
第1導電部材40は、銅合金などの金属板材をプレス加工したものであって、図8に示すように、コイルスプリング30の下端31を支持するばね受け部41と、ケース20の他端側支持部24によって支持された電線接続部42とを有している。第1導電部材40は、後述する相手側端子110(図11参照)との接点部43を有している。また、第1導電部材40は、コイルスプリングの下端31とケース20の内壁(42、43)との間に挟持され、接点部43がコイルスプリング30をさらに圧縮させる圧縮方向Yに移動可能とされている。
本実施形態における電線60は、電線接続部42に抵抗溶接で接続されている。ばね受け部41は、一端側支持部23と他端側支持部24の間に位置し、ケース20の第1開口25によってケース20の外部に露出されている。ばね受け部41の下面は、接点部43とされている。接点部43は、コイルスプリング30の軸線上で、かつ、一端側支持部23と他端側支持部24の間に配置されている。
第1導電部材40は、ほとんどがケース20の内部に収容されているものの、ばね受け部41の両側縁に設けられた一対の張出片44と、電線接続部42側の端縁から下方に設けられた曲げ片45とについては、ケース20の外部に配されている。一対の張出片44は、一対の第1開口25にそれぞれ収容されている。張出片44は、第1開口25の開口縁部に対して前後方向(図5における図示左右方向)に当接することで、第1導電部材40の前後方向への移動を抑制しつつ、上方への移動を許容している。
一方、第2導電部材50は、第1導電部材40と同様に、銅合金などの金属板材をプレス加工したものである。第2導電部材50は、図8に示されるように、コイルスプリング30の上端を支持するばね受け部51と、第1導電部材40の電線接続部42と対向する位置に配された電線接続部52と、電線接続部52と直交する配置で上方に立ち上がる機器側接続部53とを有している。ばね受け部51には、固着孔54が貫通して設けられている。また、機器側接続部53には、ボルト孔55と係止孔56とが設けられている。
ばね受け部51の両側縁には、一対の張出片57が設けられている(図7参照)。一対の張出片57は、一対の第2開口26にそれぞれ収容されている。張出片57は、第2開口26の開口縁部に対して前後方向(図5における図示左右方向)に当接することで、第2導電部材50の前後方向への移動を抑制しつつ、下方への移動を許容している。
図8に示すように、電線60は、第1導電部材40の電線接続部42に接続された第1端部61と、第2導電部材50の電線接続部52に接続された第2端部62と、第1端部61と第2端部62を連結する中間部分63とからなる。中間部分63は、ケース20の外部に配され、略U字状をなしている。電線60は可撓性を有するため、第1導電部材40と第2導電部材50が相対的に移動すると、中間部分63が撓み変形するようになっている。
また、コイルスプリング30の内部には、図8に示されるように、軸心70が収容されている。軸心70は、第2導電部材50からコイルスプリング30の軸方向に突出している。すなわち、軸心70の端部71は、第2導電部材50の固着孔54を貫通して配されている。軸心70は、例えば、真鍮などの金属からなり、円柱状をなしている。軸心70の端部71は、上方から叩かれてかしめられることで固着孔54の孔縁部に圧着されている。軸心70の端部71のうち固着孔54から上方に突出した部分は、ケース20の天井壁21の上面よりも下方に位置し、ケース20の逃がし孔27に収容されている。
軸心70の下端は、第1導電部材40のばね受け部41の内壁よりも上方に位置している。詳細には、軸心70の下端は、第1導電部材40が相手側端子110によって上方に持ち上げられた場合に(図12参照)、軸心70の下端と第1導電部材40が干渉しない範囲内で、最大限下方に位置するように配されている。このようにすることで、コイルスプリング30が傾いたり、途中で折れ曲がったりすることを抑制できる。
1−2.ハウジング
ハウジングHは、図1等に示すように、上下一対の絶縁部材80、90によって構成され、その内部に端子10を収容している。
下側の絶縁部材90の底壁には、図1に示すように、一対の位置規制リブ91が設けられている。一対の位置規制リブ91の間には、第1導電部材40の曲げ片45が収容されている。これにより、端子10が、ハウジングHの内部において前後方向(図1における図示左右方向)に移動することが抑制されている。また、下側の絶縁部材90には、第1導電部材40の接点部43を外部に露出させる開口を有する嵌合凹部92が設けられている。
一方、上側の絶縁部材80には、図1等に示すように、機器側接続部53をハウジングHの外部に導出させる導出部81が設けられている。導出部81の内部には、ランス82が設けられている。このランス82は、機器側接続部53の係止孔56に嵌まり込んで係止することにより、第2導電部材50がハウジングHの内部に移動することを抑制している。導出部81の下方には、電線60の中間部分63が配されている。中間部分63は、ハウジングHの内部において、ケース20の外部に配設されているものの、ハウジングHの内壁に干渉しないように配設されている。
また、上側の絶縁部材80の上壁部83は、図1および図9に示すように、ケース20の天井壁21に当接する複数の肉厚部84を有する。複数の肉厚部84は、コイルスプリング30の上端に対向する位置に配置された第1肉厚部84A、コイルスプリング30の上端に対向しない位置に配置された第2肉厚部84Bを含む。ケース20の天井壁21に対応する上壁部83の領域において、肉厚部84以外の部分には、凹部83Aが形成されている。
2.相手側コネクタとの関係
コネクタ1と嵌合する相手側コネクタ100は、例えば図10に示されるように、合成樹脂製の相手側ハウジング101と、相手側ハウジング101にインサート成形された相手側端子110とを備えている。相手側端子110はL字状をなし、その一端側に第1導電部材40の接点部43に対面する相手側接点部111が設けられている。相手側接点部111の上面には、球状部112が、相手側接点部111の面側からの叩き出しにより形成されている。相手側接点部111は、コネクタ1の嵌合凹部92の内部に嵌合可能な嵌合部113に配設されている。
相手側コネクタ100の嵌合部113をコネクタ1の嵌合凹部92の内部に嵌合させていくと、図11に示すように、球状部112が接点部43に接触する。嵌合部113をさらに嵌合させていくと、図12に示すように、第1導電部材40が持ち上がり、コイルスプリング30が圧縮される。また、電線60は、第1導電部材40の移動によってわずかに撓むことになるものの、ハウジングHの内壁には接触しないようになっている。コイルスプリング30は予め圧縮状態とされているため、わずかに撓むだけで大きなばね力を発生させる。こうして、コイルスプリング30のばね力が発生し、このばね力によって相手側端子110の球状部112と端子10の接点部43との間に所定の接触圧を生じさせる。したがって、相手側端子110と第2導電部材50とが、第1導電部材40および電線60を介して導通可能に接続される。
3.コネクタの使用例
次に、本実施形態のコネクタ1の使用例を、図13を参照しながら説明する。コネクタ1は、例えば、車両に搭載されるインバータのインバータケース120の下面に凹設された取付凹部121に取り付けられており、導出部81と第2導電部材50の機器側接続部53のみがインバータケース120の内部に導入されている。一方、相手側コネクタ100は、車両に搭載されるモータのモータケース130に貫通して設けられた取付孔131の内部に配設されている。取付孔131の周囲には、周壁132が設けられており、周壁132に対して相手側ハウジング101のフランジ102が支持されている。
また、相手側ハウジング101と周壁132の間には、ゴムリング133が挟持されている。さらに、モータケース130の上面とインバータケース120との間には、相手側コネクタ100を周回するように配置されたパッキン134が挟持されている。これにより、両ケース120、130の内部には、止水領域が確保され、この止水領域において両コネクタ1、100が導通可能に接続されている。このような接続方式によると、相手側端子110と第1導電部材40をボルト等で締結する必要がなく、モータケース130上にインバータケース120を搭載するだけで両コネクタ1、100の電気的な接続が完了するため、接続作業が簡素化され、作業効率が向上することになる。
4.本実施形態の効果
以上のように本実施形態では、端子10を収容するケース20は、詳細には、コイルスプリング30をさらに圧縮させる方向Yに移動可能な第1導電部材40を収容するケース20は、SUS材(金属材料)によって構成されている。そのため、端子10が相手側端子110と接触した際に、第1導電部材40の接点部43がコイルスプリング30をさらに圧縮させることによって、ケース20の天井壁21がコイルスプリング30から高い接圧(付勢力)を受ける場合であっても、高い環境温度においてケース20にクリープ現象が発生することはない。そのため、本実施形態のコネクタ1によれば、高い環境温度、およびコイルスプリングの高い付勢力に対して対応できる。それによって、コネクタ1の信頼性が維持される。
また、ハウジングHは、詳しくは、ハウジングHの上側の絶縁部材80は、少なくとも、第1導電部材40がコイルスプリング30をさらに圧縮させる圧縮方向Yに移動された際に、ケース20の天井壁21に当接する上壁部83を有する。詳しくは、本実施形態では、上側の絶縁部材80(ハウジングH)の上壁部83は、図10に示されるように、端子10が相手側端子110と接触する前から、コイルスプリング30の付勢力によってケース20の天井壁21に当接している。
そのため、端子10が相手側端子110と接合された際に、コイルスプリング30の付勢力は、ケース20の天井壁21を介してハウジングHに伝達される。すなわち、コイルスプリング30の付勢力をハウジングHによっても受けることができ、コイルスプリング30の付勢力を受ける構造が二重構造となる。そのため、ケース20のみでコイルスプリング30の付勢力を受ける場合と比べて、ケース20の厚みを薄くすることができ、それによって、コネクタ1の軽量化が図れる。
また、ハウジングHの上壁部38は、詳しくは、ハウジングHの上側の絶縁部材80の上壁部38は、ケースの天井壁21に当接する複数の肉厚部84(84A、84B)を有し、複数の肉厚部84は、コイルスプリング30の上端に対向する位置に配置された肉厚部84Aを含む。そのため、コイルスプリング30からケース20を介して伝達される付勢力を、複数の肉厚部84によって分散して受けることができる、それによって、ハウジングHが合成樹脂によって構成される場合であっても、高温環境時におけるクリープ現象等に対する耐性を強化できる。また、特に、ハウジングの上壁部83において、コイルスプリング30の上端に対向する位置は、肉厚部84Aとされるため、コイルスプリング30の付勢力に対して、コネクタ1として機械的に強固で安定した構造を構築できる。そのため、さらにばね力が大きいコイルスプリングを使用することも可能となる。
また、端子10は、コイルスプリング30の他端とケース20の天井壁21の内壁との間に挟持された第2導電部材50と、第1導電部材40と第2導電部材50とを接続する電線60とを含む。この構成によると、コイルスプリング30とケースの天井壁21との間に第2導電部材50が介在するため、コイルスプリング30の付勢力を最初に第2導電部材50によって受けることができる。それによって、ケースの天井壁21がコイルスプリング30の付勢力を直接受ける場合と比べて、付勢力を受ける箇所を分散させることができ、その結果、ケースの天井壁21の厚さ、すなわち、ケースの厚さをより薄くすること、および/または、さらにばね力が大きいコイルスプリングを使用することも可能となる。
<他の実施形態>
本明細書によって開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
(1)上記実施形態では、ハウジングHを、上側の絶縁部材80と下側の絶縁部材90とによって、上下に分割して構成する例を示したがこれに限られず、ハウジングHを一体構造としてもよい。
また、ハウジングHの上壁部83は、第1導電部材40がコイルスプリング30をさらに圧縮させる圧縮方向Yに移動された際に、ケースの天井壁21に当接する構成としたが、これに限られない。すなわち、上壁部83は、第1導電部材40がコイルスプリング30をさらに圧縮させる圧縮方向Yに移動された際に、ケースの天井壁21に当接しない構成とされてもよい。
また、ハウジングの上壁部83は、ケース20の天井壁に当接する複数の肉厚部84を有する例を示したが、これに限られない。ハウジングHの厚みは同一とされてもよい。
さらに、複数の肉厚部84は、コイルスプリングの上端32に対向する位置に配置された肉厚部84Aを含む例を示したが、これに限られない。すなわち、肉厚部84は、コイルスプリングの上端32に対向する位置に、必ずしも配置されなくてもよい。
(2)本実施形態では、ケース20がハウジングHによって固定され、上側の絶縁部材80(ハウジングH)の上壁部83は、端子10が相手側端子110と接触する前から、コイルスプリング30の付勢力によってケース20の天井壁21に当接している例が示されているが、必ずしもこの構成に限られない。例えば、ケース20がハウジングHによって固定されておらず、上壁部83は、端子10が相手側端子110と接触した際、コイルスプリング30の付勢力によって、初めてケース20の天井壁21に当接する構成としてもよい。この場合であっても、端子10が相手側端子110と接触した際において、コイルスプリング30の付勢力を受ける構造を二重構造とすることができる。
(3)上記実施形態では、端子10は、コイルスプリングの上端32とケースの天井壁21の内壁との間に挟持された第2導電部材50と、第1導電部材40と第2導電部材50とを接続する電線60とを含む例を示したがこれに限られない。第2導電部材50は省略されてもよいし、第2導電部材50および電線60は、省略されてもよい。
1…コネクタ
10…端子
20…ケース
21…天井壁(内壁)
23…一端側支持部(内壁)
24…他端側支持部(内壁)
30…コイルスプリング
31…コイルスプリングの下端(一端)
32…コイルスプリングの上端(他端)
40…第1導電部材
43…接点部
50…第2導電部材
60…電線
80…上側の絶縁部材(ハウジング)
83…上壁部
84、84A、84B…肉厚部
90…下側の絶縁部材(ハウジング)
H…ハウジング

Claims (3)

  1. 端子と、前記端子を収納するハウジングとを備えたコネクタであって、
    前記端子は、
    天井壁を有し、前記ハウジング内に収納されたケースと、
    前記ケースの前記天井壁に向かう圧縮方向に圧縮された状態で、前記ケースの内部に収容されたコイルスプリングと、
    相手側端子との接点部を有し、前記コイルスプリングの一端と前記ケースの内壁との間に挟持され、前記接点部が前記コイルスプリングをさらに圧縮させる前記圧縮方向に移動可能とされた第1導電部材と、を含み、
    前記ケースは金属材料によって構成されており、
    前記ハウジングは、少なくとも、前記第1導電部材が前記コイルスプリングをさらに圧縮させる前記圧縮方向に移動された際に、前記ケースの前記天井壁に当接する上壁部を有する、コネクタ。
  2. 前記ハウジングの前記上壁部は、前記ケースの前記天井壁に当接する複数の肉厚部を有し、
    前記複数の肉厚部は、前記コイルスプリングの端に対向する位置に配置された肉厚部を含む、請求項に記載のコネクタ。
  3. 前記端子は、
    前記コイルスプリングの他端と前記ケースの前記天井壁の内壁との間に挟持された第2導電部材と、
    前記第1導電部材と前記第2導電部材とを接続する電線と、
    をさらに含む、請求項1または請求項に記載のコネクタ。
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