JP6622252B2

JP6622252B2 - コネクタ装置

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Publication number: JP6622252B2
Application number: JP2017114124A
Authority: JP
Inventors: 佑一元重
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2019-12-18
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: DE112018002921T5; JP2018206718A; CN110622364A; US20200076104A1; CN110622364B; WO2018225295A1; US10910750B2

Description

本発明は、一対の第１端子を挟み込んで該一対の第１端子に接続される第２端子を有するコネクタ装置に関する。

従来、主に電気自動車、ハイブリッド車等の車両に搭載され、バッテリー等の電源部から、回転電機等の負荷部への電源供給を行うための電源回路に組み込まれ、この電源回路を必要に応じて接続、または、遮断できるサービスプラグ（電源回路遮断装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のサービスプラグに設けられるコネクタ装置では、一対の第１端子（オス端子）と、その一対の第１端子を一括して挟持して該一対の第１端子と電気的に接続される第２端子（メス端子）とを備えている。一対の第１端子と第２端子とが電気的に接続されることにより、一対の第１端子の間が電気的に短絡されるため、電源回路が通電可能となり負荷部への電源供給が可能となる。

特開２０１６−００６７５５号公報

ところで、上記したコネクタ装置では、一対の第１端子と第２端子とを接続する際に、該第１端子と第２端子とが衝突（度付き）しないように、例えば、第１端子の先端部に第２端子を案内する拾い用の案内面が形成され、この案内面上を第２端子が摺動する構成となっている。

しかし、従来の構成では、コネクタ装置を着脱する度に、第１端子の案内面上を第２端子が摺動するため、該端子の摩耗が生じやすいという問題があった。これら第１端子及び第２端子は、通常、金属製の母材の上に、母材よりも導電率の高い金属によるめっきが施されている。このため、端子に摩耗が生じると、めっきが剥がれて母材が露出することにより、接触抵抗が増加することが懸念された。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、第１端子及び第２端子の摩耗の低減を図ったコネクタ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、並列に配置された一対の第１端子と、一対の第１端子のそれぞれと電気的に接続される一対の接点を有し、該一対の接点が一対の第１端子を一括して挟持するようにばね付勢された第２端子と、一対の第１端子の先端部に装着された樹脂製のカバー体と、カバー体と一体に形成されて一対の第１端子間に介在される絶縁部材と、を備え、カバー体は、一対の第１端子と第２端子とを接続する際に、第２端子の一対の接点がそれぞれ摺動し、該一対の接点間を離間する方向に案内する案内面を有し、カバー体は、一対の第１端子の先端部がそれぞれ挿入される溝部を有し、各溝部に一対の第１端子の先端部が挿入されることで、一対の第１端子と第２端子との接続方向において、一対の第１端子とカバー体とがオーバーラップして装着され、絶縁部材は、カバー体側の基端部から該カバー体とは反対側の先端部に向けて一定の厚みに形成され、溝部にそれぞれ挿入された一対の第１端子の各外面が平行となるように該第１端子間を一定の間隔に保ち、カバー体のオーバーラップしている部分は、一対の第１端子の外面間の厚み方向と直交する幅方向の全域に亘って、一対の第１端子の外面間の距離よりも外側に位置すること、を特徴とする。

この構成によれば、一対の第１端子と第２端子とを接続する際に、第２端子の一対の接点が樹脂製のカバー体の案内面を摺動するため、この一対の接点と一対の第１端子との摺動距離を抑制することができ、第１端子及び第２端子の摩耗を低減することができる。このため、第２端子が、例えば、金属製の母材の上に、該母材よりも導電率の高い金属によるめっきが施されている場合にあっても、端子の摩耗が低減されるため、めっき剥がれに伴う接触抵抗の増加を防止することができる。さらに、案内面は、第２端子の一対の接点間を離間する方向に案内するため、一対の第１端子と第２端子との接続時における該第１端子と第２端子との衝突を防止することができる。さらに、カバー体が第１端子の先端部を覆うことにより、第２端子の一対の接点と一対の第１端子との摺動距離を短縮することができ、第１端子及び第２端子の摩耗を低減することができる。

また、一対の第１端子間に介在する絶縁部材を備え、絶縁部材は、カバー体と一体に形成されてもよい。この構成によれば、カバー体を装着することにより、一対の第１端子間の絶縁と第２端子の摩耗の低減とを両立できるため、装置構成の簡素化を図ることができる。

また、第２端子は、先端側にそれぞれ接点が設けられた一対のアームと、一対のアームの基端側を連結する連結部と、を備え、一対のアームは、基端側から先端側に向けて相互の距離が短くなるように形成されてもよい。この構成によれば、一対のアームのばね力により、第２端子が一対の第１端子を簡単に挟持することができる。

本発明によれば、一対の第１端子と第２端子とを接続する際に、第２端子の一対の接点が樹脂製のカバー体の案内面を摺動するため、この一対の接点と一対の第１端子との摺動距離を抑制することができ、第１端子及び第２端子の摩耗を低減することができる。

図１は、本実施形態に係るコネクタ装置の断面図である。図２は、コネクタ装置が備える第１端子と第２端子を示す分解斜視図である。図３は、第２端子がカバー体を摺動する状態を示すコネクタ装置の断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係るコネクタ装置の断面図である。図２は、コネクタ装置が備える第１端子と第２端子を示す分解斜視図である。本実施形態に係るコネクタ装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されるサービスプラグの連結部に設けられる。この種のサービスプラグは、バッテリー等の電源部から、回転電機等の負荷部への電源供給を行うための電源回路に組み込まれ、この電源回路を必要に応じて接続（通電）、または、遮断する装置である。例えば、点検整備等の作業時等には、サービスプラグのコネクタ装置の連結を解除することにより電源回路を遮断して非通電状態とし、感電防止等の作業者の安全を確保することができるよう構成されている。

コネクタ装置１は、図１に示すように、第１コネクタユニット１０と第２コネクタユニット２０とを備える。第１コネクタユニット１０は、例えば、車両に搭載されるバッテリー等の電源部に接続され、この第１コネクタユニット１０に第２コネクタユニット２０が連結されることにより、サービスプラグの電源回路が接続（通電）されるようになっている。

第１コネクタユニット１０は、並列に配置された一対の第１端子（オス端子ともいう）１１，１１と、一対の第１端子１１，１１の先端部１１ａ，１１ａに装着されたカバー体１２と、これら一対の第１端子１１，１１及びカバー体１２を収容する第１ケーシング１３とを備える。第１ケーシング１３は、第１端子１１の先端部１１ａ側に開口１３ａを備え、この開口１３ａを通じて、第２コネクタユニット２０が第１ケーシング１３内に進入することにより、第１コネクタユニット１０と第２コネクタユニット２０とが連結される。

一対の第１端子１１，１１は、それぞれ金属製の平板状端子として構成され、これら第１端子１１，１１の板面が略平行となるように所定の間隔をあけて対向配置されている。また、第１端子１１は、金属（例えば銅または銅合金）製の母材に、この母材よりも導電率の高い金属（例えばニッケル、錫もしくは銀）によるめっき処理が施されている。一対の第１端子１１，１１には、電源部の正極及び負極からそれぞれ延びる電線が接続されており、第１端子１１，１１間には、所定の電位差が生じるようになっている。

第２コネクタユニット２０は、上記した一対の第１端子１１，１１を一括して挟持するようにばね付勢された第２端子（メス端子、ばね端子ともいう）２１と、この第２端子２１を収容する第２ケーシング２２とを備える。第２ケーシング２２は、第１ケーシング１３に挿入可能な大きさに形成され、第１ケーシング１３の開口１３ａに対向する面に開口２２ａが形成されている。

第２端子２１は、金属板を略Ｕ字状に曲げ加工することにより形成されており、図１及び図２に示すように、一対のアーム２３，２３と、これら一対のアーム２３，２３の基端側を連結する連結部２４とを備える。第２端子２１は、金属（例えば銅または銅合金）製の母材に、この母材よりも導電率の高い金属（例えばニッケル、錫もしくは銀）によるめっき処理が施されている。

一対のアーム２３の離間距離（相互の距離）は、連結部２４と連結される基端側で最大となり、先端側に向かうにつれて徐々に小さくなっている。一対のアーム２３の先端側は、離間距離が大きくなる方向（外側）に向けてそれぞれ曲げられた案内部２３ａが形成され、この案内部２３ａの曲げ部分、すなわち、一対のアーム２３の離間距離が最も短くなる部分にそれぞれ接点２３ｂが形成されている。第２端子２１は、一対のアーム２３，２３で第１端子１１，１１を一括して挟み込むことにより、一対の接点２３ｂ，２３ｂがそれぞれ第１端子１１，１１と接触して電気的に接続される。これにより、一対の第１端子１１，１１の間が第２端子２１を通じて電気的に接続されるため、一対の第１端子１１，１１の間が短絡してサービスプラグの電源回路を接続（通電）状態とする。

本実施形態では、通常状態（第１端子１１から外した状態）における第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂの離間距離Ｌ１は、一対の第１端子１１，１１の外面間の距離（厚み）Ｌ２よりも小さく形成されている。このため、第２端子２１の一対のアーム２３，２３を弾性的に広げて、この一対のアーム２３，２３で一対の第１端子１１，１１を一括して挟み込むことにより、第２端子２１（連結部２４）のばね力によって一対のアーム２３，２３が閉じる方向に付勢され、第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂが第１端子１１，１１にそれぞれ押圧接触する。

ところで、一対の第１端子１１，１１を第２端子２１で一括して挟み込んで接続する構成では、第１端子１１，１１と第２端子２１との衝突（度付き）を防止すると共に、コネクタ装置１の着脱時に、第１端子１１，１１と第２端子２１との摺動による摩耗を抑制することが求められる。本実施形態では、これらの要求に応えるために、一対の第１端子１１，１１の先端部１１ａ，１１ａに上記したカバー体１２を備えている。

カバー体１２は、絶縁性に優れ、第２端子２１よりも剛性の低い樹脂材料により形成されている。カバー体１２は、一対の第１端子１１，１１の先端部１１ａ，１１ａに装着されるカバー体本体３１と、一対の第１端子１１，１１間に配置される絶縁部材３２とを備えて一体に成形されている。カバー体本体３１は、図２に示すように、第１端子１１，１１の先端部１１ａ，１１ａ（図１参照）における一対の第１端子１１，１１の外面間の距離Ｌ２に直交する方向の全域に亘って先端部１１ａ，１１ａを覆うように形成されている。カバー体本体３１は、第１端子１１，１１と第２端子２１とを接続または離脱する際に、第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂが摺動する案内面３３を備える。この案内面３３は、第２端子２１と対向するカバー体本体３１の先端部３１ａから第１端子１１，１１まで延びており、第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂを、それぞれ案内面３３上を摺動させつつ、第１端子１１，１１まで案内する。

カバー体本体３１は、先端部３１ａの幅Ｌ３が、上記した第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂの離間距離Ｌ１よりも小さく形成されており、一対の第１端子１１，１１に第２端子２１を挟み込んで接続する際に、第１端子１１，１１と第２端子２１との衝突（度付き）を防止することができる。また、案内面３３は、カバー体本体３１の先端部３１ａから一対の第１端子１１，１１が連結される基端部３１ｂに向けて、接点２３ｂ，２３ｂの離間距離を広げる方向に傾斜する第１案内面３３ａと、第１案内面３３ａに連なる第２案内面３３ｂとを備える。第１案内面３３ａは、接点２３ｂ，２３ｂの離間距離を少なくとも一対の第１端子１１，１１の外面間の距離（厚み）Ｌ２よりも広げるものである。第２案内面３３ｂは、第１案内面３３ａと第１端子１１，１１とを繋げるものであり、一対の第２案内面３３ｂ，３３ｂは、ほぼ平行に形成されている。

この構成によれば、第２端子２１の接点２３ｂは、カバー体本体３１の第１案内面３３ａ及び第２案内面３３ｂを摺動することにより、第１端子１１まで案内されるため、第２端子２１の接点２３ｂと第１端子１１との摺動距離を低減することができ、第２端子２１の接点２３ｂ及び第１端子１１の摩耗を抑制できる。このため、第２端子２１の接点２３ｂ及び第１端子１１のめっき剥がれを抑制し、このめっき剥がれに伴う接触抵抗の増加を防止することができる。さらには、第２端子２１の接点２３ｂ及び第１端子１１のめっき剥がれが抑制されることにより、第２端子２１及び第１端子１１に施される、めっきの厚みを低減することが可能となる。

また、カバー体本体３１は、一対の第１端子１１，１１の先端部１１ａ，１１ａが挿入される溝部３４，３４を有する。この溝部３４に第１端子１１の先端部１１ａが挿入されることにより、第１端子１１と第２端子２１との接続方向において、カバー体本体３１と一対の第１端子１１，１１とをオーバーラップさせることができる。この構成によれば、カバー体本体３１が第１端子１１の先端部１１ａを覆うことにより、第２端子２１の一対の接点２３ｂと一対の第１端子１１との摺動距離を短縮することができ、第１端子１１及び第２端子２１の摩耗を低減することができる。さらに、カバー体本体３１と一対の第１端子１１，１１とをオーバーラップさせることにより、カバー体本体３１と一対の第１端子１１，１１との間に隙間が生じることが防止される。このため、第１端子１１と第２端子２１とを確実に接続することができ、第１端子１１と第２端子２１との間の導通不良を抑制することができる。

一方、絶縁部材３２は、一対の第１端子１１，１１に介在され、該第１端子１１，１１同士が直接接触することを防止するとともに、一対の第１端子１１，１１を所定の間隔に保つスペーサとして機能する。図１では、絶縁部材３２は、第１端子１１の高さ方向の途中まで設けた構成としているが、第１端子１１の下端まで設けてもよいことは勿論である。本実施形態では、カバー体１２は、絶縁部材３２をカバー体本体３１と一体に形成しているため、カバー体１２を一対の第１端子１１，１１に装着することにより、一対の第１端子１１，１１間の絶縁と、一対の第１端子１１，１１及び第２端子２１の摩耗の低減とを両立できるため、装置構成の簡素化を図ることができる。

次に、第１端子１１と第２端子２１との接続動作について説明する。図３は、第２端子がカバー体を摺動する状態を示すコネクタ装置の断面図である。まず、第１ケーシング１３の開口１３ａを通じて、第２コネクタユニット２０の第２ケーシング２２を接続方向（図３中Ｘ方向）に挿入すると、第１端子１１，１１の先端部１１ａ，１１ａに装着されたカバー体１２が、第２ケーシング２２の開口２２ａを通じて、第２ケーシング２２に進入する。

カバー体１２におけるカバー体本体３１の先端部３１ａの幅Ｌ３は、対向する第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂの離間距離Ｌ１（図２）よりも小さいため、先端部３１ａは、第２端子２１と衝突することなく、上記した接点２３ｂ，２３ｂ間の空間に進入する。

第２コネクタユニット２０の挿入を進めると、第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂは、カバー体本体３１の第１案内面３３ａと接触する。この第１案内面３３ａは、カバー体本体３１の先端部３１ａから基端部３１ｂに向けて幅広となるように傾斜している。このため、第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂは第１案内面３３ａ，３３ａを摺動することにより、第２端子２１のアーム２３及び連結部２４が弾性変形して、接点２３ｂ，２３ｂの離間距離が広げられる。その後、第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂは、第１案内面３３ａ，３３ａから第２案内面３３ｂ，３３ｂを通じて、第１端子１１，１１まで案内される。この際、図１に示すように、第２端子２１のアーム２３及び連結部２４の弾性変形が復帰することにより、第２端子２１の接点２３ｂ，２３ｂが第１端子１１，１１をばねの付勢力により挟持する。これにより、一対の第１端子１１，１１と第２端子２１とが電気的に接続され、第１コネクタユニット１０と第２コネクタユニット２０との連結が完了する。また、連結を解除する場合には、第２コネクタユニット２０を挿入方向と反対方向に引き出すことにより、一対の第１端子１１，１１と第２端子２１との接続が解除される。

以上、説明したように、本実施形態に係るコネクタ装置１は、並列に配置された一対の第１端子１１と、一対の第１端子１１のそれぞれと電気的に接続される一対の接点２３ｂを有し、該一対の接点２３ｂが一対の第１端子１１を一括して挟持するようにばね付勢された第２端子２１と、一対の第１端子１１の先端部１１ａに装着された樹脂製のカバー体１２と、を備え、カバー体１２は、一対の第１端子１１と第２端子２１とを接続する際に、第２端子２１の一対の接点２３ｂがそれぞれ摺動し、該一対の接点２３ｂ，２３ｂ間を離間する方向に案内する第１案内面３３ａを有する。この構成によれば、一対の第１端子１１と第２端子２１とを接続する際に、第２端子２１の一対の接点２３ｂがカバー体１２の第１案内面３３ａを摺動することにより、この一対の接点２３ｂと一対の第１端子１１との摺動距離を抑制することができ、第１端子１１及び第２端子２１の摩耗を低減することができる。このため、第２端子２１が、金属製の母材の上にめっきが施されている場合にあっても、第１端子１１及び第２端子２１の摩耗が低減されるため、めっき剥がれに伴う接触抵抗の増加を防止することができる。さらに、第１案内面３３ａは、第２端子２１の一対の接点２３ｂ，２３ｂ間を離間する方向に案内するため、一対の第１端子１１と第２端子２１との接続時における該第１端子１１と第２端子２１との衝突を防止することができる。また、カバー体１２は、第１端子１１に装着されるため、第２端子２１との摺動により、カバー体１２の第１案内面３３ａに摩耗や変形が生じた場合には、カバー体１２を適宜交換することができる。このため、一対の第１端子１１及び第２端子２１を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、カバー体１２は、一対の第１端子１１と第２端子２１との接続方向において、一対の第１端子１１とオーバーラップして装着されているため、カバー体１２が第１端子１１の先端部１１ａを覆うことにより、第２端子２１の一対の接点２３ｂと一対の第１端子１１との摺動距離を短縮することができ、第１端子１１及び第２端子２１の摩耗を低減することができる。

本実施形態によれば、一対の第１端子１１，１１間に介在する絶縁部材３２を備え、この絶縁部材３２は、カバー体本体３１と一体にカバー体１２を形成するため、カバー体１２を一対の第１端子１１，１１の先端部１１ａに装着することにより、一対の第１端子１１，１１間の絶縁と第１端子１１及び第２端子２１の摩耗の低減とを両立できる。従って、コネクタ装置１の装置構成の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、第２端子２１は、先端側にそれぞれ接点２３ｂが設けられた一対のアーム２３と、一対のアーム２３の基端側を連結する連結部２４と、を備え、一対のアーム２３は、基端側から先端側に向けて相互の距離が短くなるように形成されるため、一対のアーム２３のばね力により、第２端子２１が一対の第１端子１１を簡単に挟持することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、上記した実施形態では、カバー体１２は、カバー体本体３１と絶縁部材３２とを一体に成形した構成としたが、絶縁部材３２を別体として構成しても良いことは勿論である。

また、本実施形態では、カバー体本体３１は、第１端子１１，１１の先端部１１ａ，１１ａにおいて、一対の第１端子１１，１１の外面間の距離Ｌ２に直交する方向の全域に亘って先端部１１ａ，１１ａを覆うように形成したが、これに限るものではない。具体的には、一対の第１端子１１，１１の外面間の距離Ｌ２に直交する方向の一部、例えば、該直交方向における第１端子１１の両側部に一対のカバー体本体を設けても良いし、該直交方向における第１端子１１の中央部に単一のカバー体本体を設けても良い。

また、本実施形態では、第２端子２１は、一対のアーム２３，２３と、これら一対のアーム２３，２３の基端側を連結する連結部２４とを備えた断面略Ｕ字状のものを説明したが、ばね付勢によって、第１端子１１，１１を一括して挟み込むものであれば、形状はこれに限るものではない。

また、本実施形態では、第１端子１１及び第２端子２１は、母材の表面にめっき処理が施された構成としたが、これに限るものではなく、第１端子１１及び第２端子２１を導電性の高い金属板（例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金製）で形成することもできる。この場合には、母材の表面にめっき処理を施す必要はない。

また、本実施形態では、コネクタ装置１は、サービスプラグの連結部に用いられる構成としたが、他の用途に用いられるコネクタ装置についても適用することができることは勿論である。

１コネクタ装置
１０第１コネクタユニット
１１第１端子
１１ａ先端部
１２カバー体
１３第１ケーシング
２０第２コネクタユニット
２１第２端子
２２第２ケーシング
２３アーム
２３ａ案内部
２３ｂ接点
２４連結部
３１カバー体本体
３１ａ先端部
３１ｂ基端部
３２絶縁部材
３３案内面
３３ａ第１案内面
３３ｂ第２案内面

Claims

並列に配置された一対の第１端子と、
前記一対の第１端子のそれぞれと電気的に接続される一対の接点を有し、該一対の接点が前記一対の第１端子を一括して挟持するようにばね付勢された第２端子と、
前記一対の第１端子の先端部に装着された樹脂製のカバー体と、
前記カバー体と一体に形成されて前記一対の第１端子間に介在される絶縁部材と、を備え、
前記カバー体は、前記一対の第１端子と前記第２端子とを接続する際に、前記第２端子の前記一対の接点がそれぞれ摺動し、該一対の接点間を離間する方向に案内する案内面を有し、
前記カバー体は、前記一対の第１端子の先端部がそれぞれ挿入される溝部を有し、各溝部に前記一対の第１端子の先端部が挿入されることで、前記一対の第１端子と前記第２端子との接続方向において、前記一対の第１端子と前記カバー体とがオーバーラップして装着され、
前記絶縁部材は、前記カバー体側の基端部から該カバー体とは反対側の先端部に向けて一定の厚みに形成され、前記溝部にそれぞれ挿入された一対の前記第１端子の各外面が平行となるように該第１端子間を一定の間隔に保ち、
前記カバー体の前記オーバーラップしている部分は、前記一対の第１端子の外面間の厚み方向と直交する幅方向の全域に亘って、前記一対の第１端子の外面間の距離よりも外側に位置すること、
を特徴とするコネクタ装置。
前記第２端子は、先端側にそれぞれ前記接点が設けられた一対のアームと、前記一対のアームの基端側を連結する連結部と、を備え、前記一対のアームは、前記基端側から前記先端側に向けて相互の距離が短くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ装置。