JP6627620B2 - コネクタ、接続状態検知システム、および、端子 - Google Patents

コネクタ、接続状態検知システム、および、端子 Download PDF

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Description

本願明細書に開示される技術は、コネクタ、接続状態検知システム、および、端子に関するものである。
車両に搭載されるワイヤーハーネスなどでは、高い通電信頼性が求められる。そこで、経年劣化などによって導通不良となった箇所を検知することによって、通電信頼性を維持する技術が提案されている。
たとえば、特許文献1に開示される回路構造では、通常の電気経路であるメインラインとは別に、ダミーラインが用意される。そして、メインラインよりも経年劣化を生じやすいダミーラインの導通不良に基づいて、メインラインにおける導通不良を検知する。
特開2015−222688号公報
上記の特許文献1に開示される技術では、ダミーラインを、メインラインよりも経年劣化が生じやすい電気経路とするための加工が必要である。また、ダミーラインの導通不良を検知するための構成も、複雑なものとなりやすい。
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、簡易な手法で、経年劣化などによって導通不良となった箇所を検知する技術に関するものである。
本願明細書に開示される技術の第1の態様は、キャビティを有するコネクタハウジングと、相手側の導電性部材との間で一方が他方に挿入される範囲全体において絶縁膜が設けられ前記絶縁膜を挟んで前記導電性部材と接続され、かつ、前記キャビティ内に収容される第1の端子とを備える。
また、本願明細書に開示される技術の第2の態様は、第1の態様に関連し、前記コネクタハウジングは、複数の前記キャビティを備え、前記コネクタは、さらに、相手側の導電性部材との間で電気的に接続され、かつ、前記第1の端子が収容される前記キャビティとは異なるキャビティに収容される第2の端子を備える。
また、本願明細書に開示される技術の第3の態様は、第1の態様または第2の態様に記載のコネクタと、前記第1の端子に接続され、かつ、相手側の前記導電性部材と前記第1の端子との間の導通の有無を検知する検知部とを備える。
また、本願明細書に開示される技術の第4の態様は、第3の態様に関連し、前記検知部は、報知部である。
また、本願明細書に開示される技術の第5の態様は、相手側の導電性部材と接続される端子であり、相手側の前記導電性部材との間で一方が他方に挿入される範囲全体に設けられる絶縁膜を備える。
また、本願明細書に開示される技術の第6の態様は、第5の態様に関連し、前記絶縁膜は、亜鉛、アルマイト、または、エナメルを含む。
また、本願明細書に開示される技術の第7の態様は、第5の態様または第6の態様に関連し、前記端子は、雄端子である。
本願明細書に開示される技術の第1の態様、および、第5の態様によれば、相手側の導電性部材との間で絶縁膜を挟んで接続される第1の端子に電流が流れた場合に、絶縁膜の経年劣化を検知することができる。そして、絶縁膜の経年劣化を、同等の環境下における端子間の電気的な接続の経年劣化に置き換えるという簡易な手法によって、当該端子間の電気的な接続を導通不良となった箇所として検知することができる。
特に、第2の態様によれば、同一のコネクタハウジングにおける異なるキャビティ内に、第1の端子と第2の端子とがともに収容される。したがって、双方の端子が置かれる環境が近似する。そのため、絶縁膜の経年劣化を、端子間の電気的な接続の経年劣化に置き換える妥当性が高まり、当該端子間の電気的な接続を導通不良となった箇所として検知する精度が高まる。
特に、第3の態様によれば、絶縁膜の経年劣化に起因する、相手側の導電性部材と第1の端子との間の導通を、検知部によって検知することができる。
特に、第4の態様によれば、簡易な構成の報知部を用いて、導通不良となった箇所を検知することができる。
特に、第6の態様によれば、絶縁膜の経年劣化を、同等の環境下における端子間の電気的な接続の経年劣化に置き換えることによって、当該端子間の電気的な接続を導通不良となった箇所として検知することができる。
特に、第7の態様によれば、雄端子の雌端子に挿入される部分に、絶縁膜を容易に形成することができる。
本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
実施の形態に関する、端子付き電線の構造を例示する図である。 実施の形態に関する、絶縁膜が形成された端子の構造を例示する断面図である。 実施の形態に関する、コネクタの構造を例示する斜視図である。 実施の形態に関する、絶縁膜を挟んで互いに接続された一対の端子を例示する断面図である。 実施の形態に関する、絶縁膜を挟まずに互いに接続された一対の端子を例示する断面図である。 実施の形態に関する、接続状態検知システムを含む回路構成を概念的に例示する回路図である。 実施の形態に関する、回路における抵抗値と時間との関係を例示する両対数グラフである。 実施の形態に関する、接続状態検知システムを含む他の回路構成を概念的に例示する回路図である。 実施の形態に関する、接続状態検知システムを含む他の回路構成を概念的に例示する回路図である。
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。
なお、図面は概略的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示される画像の大きさと位置との相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
<実施の形態>
以下、本実施の形態に関するコネクタ、接続状態検知システム、および、端子について説明する。説明の便宜上、まず、端子を有する端子付き電線の構成について説明する。
<端子付き電線の構成について>
図1は、端子付き電線の構造を例示する図である。図1に例示されるように、端子付き電線10は、電線11と、電線11の端部に接続された端子12と、端子12に形成された絶縁膜13とを備える。
電線11は、銅またはアルミニウムなどの金属を主成分とする線材である芯線と、当該芯線の周囲を覆う絶縁被覆とを備える。絶縁被覆は、たとえば、ポリエチレン、塩化ビニルまたはポリアミド系ナイロンなどを主成分とする合成樹脂の部材である。
端子12は、電線11の端部に接続される。端子12は、たとえば、銅またはスズなどの金属を主成分とする金属の部材である。端子12と電線11との接続方法としては、たとえば、圧着または溶接などがある。
絶縁膜13は、たとえば、亜鉛、アルマイト、または、エナメルなどの材料を含む。ここで、エナメルとは、シリカ(二酸化ケイ素)を主成分とするガラス質の材料を指す。絶縁膜13は、端子12の表面のうち、対となる端子と接触する部分に形成される。図1に例示される端子12、すなわち、雄端子で説明すれば、絶縁膜13は、対となる雌端子との接触部分、具体的には雌端子に挿入される部分に、少なくとも形成される。一方で、雌端子で説明すれば、絶縁膜13は、対となる雄端子との接触部分、具体的には雄端子を収容する穴部分の内壁に、少なくとも形成される。ここで、一対の端子付き電線の双方の、対となる端子と接触する部分に、絶縁膜13が形成されていてもよい。
なお、図1に例示される絶縁膜13は、端子12の、雌端子に挿入される部分のうちの先端部112を除いて形成されているが、端子12の先端部112を含めて形成されていてもよい。
図2は、絶縁膜13が形成された端子12の構造を例示する断面図である。図2においては、絶縁膜13が、端子12の上面および下面に形成される。
なお、対となる雌端子との接触態様によっては、絶縁膜13は、必ずしも、端子12の上面全体、および、端子12の下面全体に形成されていなくてもよい。すなわち、端子12の上面、および、端子12の下面において、絶縁膜13が形成されていない箇所が存在していてもよい。
<コネクタの構成について>
図3は、コネクタの構造を例示する斜視図である。図3において、コネクタは、コネクタハウジング30と、コネクタハウジング30に収容される端子付き電線10、すなわち、端子12に形成された絶縁膜13を備える端子付き電線10とを備える。なお、端子付き電線10は、少なくとも1本設けられていればよい。
コネクタハウジング30は、少なくとも1つのキャビティ31を備える。図3においては、コネクタハウジング30は、複数のキャビティ31を備えている。端子付き電線10は、いずれかのキャビティ31内に収容される。そして、端子付き電線10は、キャビティ31内において、対となる端子付き電線と接続される。
コネクタハウジング30の、端子付き電線10が収容されるキャビティ31とは異なるキャビティ31内には、通常の端子付き電線が収容されていてもよい。通常の端子付き電線とは、端子12に絶縁膜13が形成されない、端子12と電線11とを備える端子付き電線である。通常の端子付き電線は、端子付き電線10が収容されるキャビティ31とは異なるキャビティ31内に収容され、当該キャビティ31内において対となる端子付き電線と電気的に接続される。
図4、および、図5は、互いに接続された一対の端子を例示する断面図である。
図4においては、端子12と端子12Aとが、絶縁膜13を挟んで接続されている。一方で、図5においては、端子12と端子12Aとが、絶縁膜13を挟まずに、すなわち、電気的に接続されている。
端子12Aは、端子12と対となる端子である。図4、および、図5に例示される場合では、端子12Aは雌端子である。
端子12Aは、金属であるばね接点40と、金属である天井板41とを備える。ばね接点40は、対向して設けられる天井板41から離れる方向に撓むことができる弾性部材である。
図4に例示される場合では、表面に絶縁膜13が形成された端子12が、ばね接点40と天井板41との間に挿入される。そして、端子12が、ばね接点40と天井板41との間に絶縁膜13を介して間接的に挟まれた状態で保持される。したがって、図4に例示される場合では、端子12と端子12Aとは電気的に接続されない。
一方で、図5に例示される場合では、表面に絶縁膜13が形成されていない端子12が、ばね接点40と天井板41との間に挿入される。そして、端子12が、ばね接点40と天井板41との間で直接挟まれた状態で保持される。この状態で、端子12と端子12Aとは、電気的に接続される。
なお、端子12と端子12Aとの直接的または間接的な接続は、端子がコネクタハウジング30のキャビティ31内に収容されている場合には、コネクタハウジング30のキャビティ31内でなされる。
図6は、接続状態検知システムを含む回路構成を概念的に例示する回路図である。図6に概念的に示されるように、コネクタハウジング30においては、端子12と端子12Aとが電気的に接続された接続構造100と、端子12と端子12Aとが絶縁膜13を挟んで接続された接続構造110とが、それぞれキャビティ内に収容されている。なお、キャビティの構造は、簡単のため図示を省略する。
図6に例示されるように、接続構造100の端子12Aから延び出る電線は、電源50に接続される。また、接続構造110の端子12Aから延び出る電線も、電源50に接続される。なお、接続構造100の端子12Aから延び出る電線と、接続構造110の端子12Aから延び出る電線とは、異なる電源に接続されていてもよい。
また、図6に例示されるように、接続構造100の端子12から延び出る電線は、電子制御ユニット(electronic control unit、すなわち、ECU)70に接続される。また、接続構造110の端子12から延び出る電線は、端子12とは反対側の端部において、検知部、さらには、報知部としてのインジケータ60に接続される。
インジケータ60は、たとえば、所定の電圧値で発光する発光ダイオード(Light Emitting Diode、すなわち、LED)である。ただし、インジケータ60は、所定の電圧値で音を発するなどの、他の手法で報知を行うインジケータであってもよい。
上記のように、接続構造110においては、端子12と端子12Aとは電気的に接続されない。ここで、たとえば、微摺動摩耗などに起因する経年劣化によって、絶縁膜13が徐々に端子12から剥がれると、端子12が露出する。そして、端子12が、ばね接点40または天井板41と接触する。そうすると、電源50とインジケータ60との間で徐々に通電するようになり、インジケータ60が点灯する。
上記の、端子12と端子12Aとの間における絶縁膜13の経年劣化に起因する減少を、同等の環境下において端子12と端子12Aとが電気的に接続された接続構造100の、経年劣化に起因する導通不良に対応させて評価することができる。
すなわち、微摺動摩耗などに起因する経年劣化によって絶縁膜13が剥がれて減少する一方で、同等の環境下においては、接続構造100の端子12と端子12Aとの接触部分で、たとえば、摩擦熱による酸化膜の形成、または、端子の損傷などが生じる。すなわち、接続構造110において絶縁膜13が減少するほど、接続構造100において導通不良の度合いが高まる。
したがって、経年劣化の結果生じる接続構造110における通電を検知することを、同等の環境下における接続構造100の、経年劣化に起因する導通不良を検知することに置き換えることができる。
図6に例示された構成であれば、接続構造110に接続されたインジケータ60が点灯した場合に、接続構造100が経年劣化に起因する導通不良となっていると推定することができる。経年劣化に起因する導通不良の検知にインジケータ60が用いられるため、たとえば、ECU内の回路を変更するなどの複雑な作業が必要とならない。また、通電した場合に報知するのみでよいため、LEDであるインジケータ60のような簡易な構成で足りる。
ここで、接続構造100と接続構造110とは、同一のコネクタハウジング30内の異なるキャビティ31内においてそれぞれ形成されることが望ましい。絶縁膜13が経年劣化する環境と、端子12と端子12Aとが電気的に接続された接続構造100が経年劣化する環境との間の差異が、小さくなると考えられるためである。両環境の差異が小さいほど、接続構造100の導通不良の検知精度が高まる。
インジケータ60を点灯させるためのしきい値(電圧値など)を調整することによって、どの程度絶縁膜13の減少が進んだ時点で、接続構造100の導通不良が生じたと推定するかを変更することができる。
また、絶縁膜13を形成する際に絶縁膜13の厚さを調整することによって、絶縁膜13が減少して端子同士が直接接触するまでの時間を調整することができる。
上記の調整を行うことによって、たとえば、接続構造100の導通不良が生じる前にインジケータ60を点灯させることによって、導通不良となる蓋然性が高い接続構造100を事前に警告することも可能である。
図7は、回路における抵抗値と時間との関係を例示する両対数グラフである。図7において、縦軸は抵抗値を示し、横軸は時間を示す。図7におけるXは、接続構造110の抵抗値を示すグラフであり、図7におけるYは、接続構造100の抵抗値を示すグラフである。
図7のXに例示されるように、接続構造110の抵抗値は、端子12と端子12Aとが絶縁膜13を挟んで接続されていることから、始めのうちは高い値となる。しかしながら、経年劣化に起因する絶縁膜13の減少によって、徐々に通電するようになり、それに伴い抵抗値も下がる。
一方で、図7のYに例示されるように、接続構造100の抵抗値は、端子12と端子12Aとが直接接触していることから、始めのうちは低い値となる。しかしながら、経年劣化に起因する酸化膜の形成、または、端子の損傷などによって、徐々に抵抗値が上がる。
上記のように、インジケータ60を点灯させるためのしきい値、および、絶縁膜13の厚さの少なくとも一方を調整することによって、図7のXが抵抗値の低下を示すまでの時間を、図7のYが抵抗値の上昇を示すまでの時間よりも早くする、望ましくは、図7のXが抵抗値の低下を示すまでの時間を、図7のYが抵抗値の上昇を示すまでの時間の直前にすることができる。
図8は、接続状態検知システムを含む他の回路構成を概念的に例示する回路図である。図8に概念的に示されるように、コネクタハウジング30においては、接続構造100と、接続構造110とが、それぞれキャビティ内に収容されている。
図8に例示されるように、接続構造100の端子12Aから延び出る電線は、電源50に接続される。また、接続構造110の端子12Aから延び出る電線も、電源50に接続される。なお、接続構造100の端子12Aから延び出る電線と、接続構造110の端子12Aから延び出る電線とは、異なる電源に接続されていてもよい。
また、図8に例示されるように、接続構造100の端子12から延び出る電線は、ECU71に接続される。また、接続構造110の端子12から延び出る電線は、検知部としてのECU72に接続される。
ECU72においては、接続構造110における電圧値、または、電流値の変化などから、抵抗値の変化を検知することができる。したがって、接続構造110において通電した場合に正の電圧値となる回路だけでなく、接続構造110において通電した場合に電圧値が0となる回路、または、接続構造110において通電した場合に負の電圧値となる回路などであっても検知することができる。したがって、接続構造100の導通不良の判断を、より柔軟に行うことができる。また、ECU72は、接続構造110における抵抗値の変化に基づいて、他のECU71の動作制御、たとえば、警告の表示、または、駆動動作を停止させるなどの制御を行うことができる。
図9は、接続状態検知システムを含む他の回路構成を概念的に例示する回路図である。図9に概念的に示されるように、コネクタハウジング30においては、接続構造100と、接続構造110とが、それぞれキャビティ内に収容されている。
図9に例示されるように、接続構造100の端子12Aから延び出る電線は、電源50に接続される。また、接続構造110の端子12Aから延び出る電線も、電源50に接続される。なお、接続構造100の端子12Aから延び出る電線と、接続構造110の端子12Aから延び出る電線とは、異なる電源に接続されていてもよい。
また、図9に例示されるように、接続構造100の端子12から延び出る電線は、ECU73内の駆動回路74に接続される。また、接続構造110の端子12から延び出る電線は、ECU73内の中央演算処理装置(central processing unit、すなわち、CPU)75に接続される。
検知部としてのCPU75においては、接続構造110における電圧値、または、電流値の変化などから、抵抗値の変化を検知することができる。また、CPU75は、接続構造110における抵抗値の変化に基づいて、駆動回路74の動作制御、たとえば、警告の表示、または、駆動動作を停止させるなどの制御を行うことができる。
<以上に記載された実施の形態によって生じる効果について>
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果を例示する。なお、以下では、以上に記載された実施の形態に例示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
以上に記載された実施の形態によれば、コネクタは、キャビティ31を有するコネクタハウジング30と、第1の端子とを備える。ここで、端子12は、第1の端子に対応するものである。端子12は、相手側の導電性部材との間で絶縁膜13を挟んで接続され、かつ、キャビティ31内に収容される。ここで、端子12Aは、相手側の導電性部材に対応するものである。
このような構成によれば、簡易な手法で、経年劣化などによって導通不良となった箇所を検知することができる。具体的には、相手側の端子12Aとの間で絶縁膜13を挟んで接続される端子12に電流が流れた場合に、絶縁膜13の経年劣化を検知することができる。そして、絶縁膜13の経年劣化を、同等の環境下における端子間の電気的な接続の経年劣化に置き換えることによって、同等の環境下において電気的に接続された接続構造100を導通不良となった箇所として検知することができる。
特に、自動運転車などへの搭載が検討されるワイヤーハーネスであれば、導通不良が生じても運転者による手動での対応が期待できない場合もある。そのような場合を想定して、インジケータ60を点灯させるためのしきい値、または、絶縁膜13の厚さを調整することによって、経年劣化に起因する電気的な失陥が発生する前に、通電信頼性の低下を検知することができることが望ましい。
なお、これらの構成以外の本願明細書に例示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、これらの構成のみで、以上に記載された効果を生じさせることができる。
しかしながら、本願明細書に例示される他の構成のうちの少なくとも1つを以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては記載されなかった本願明細書に例示される他の構成を以上に記載された構成に追加した場合でも、同様に以上に記載された効果を生じさせることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、コネクタハウジング30は、複数のキャビティ31を備える。そして、コネクタは、さらに、通常の端子付き電線の端子12Aとの間で電気的に接続され、かつ、端子付き電線10が収容されるキャビティとは異なるキャビティ31に収容される第2の端子を備える。ここで、通常の端子付き電線の端子12は、第2の端子に対応するものである。このような構成によれば、同一のコネクタハウジング30における異なるキャビティ31内に、端子付き電線10と通常の端子付き電線とがともに収容される。したがって、接続構造100と接続構造110とが置かれる環境が近似する。そのため、絶縁膜13の経年劣化を、端子間の電気的な接続の経年劣化に置き換える妥当性が高まり、電気的に接続された接続構造100を導通不良となった箇所として検知する精度が高まる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、検知部は、報知部である。このような構成によれば、インジケータ60などの簡易な構成の報知部を用いて、導通不良となった箇所を検知することができる。通電した場合に報知するのみでよいため、インジケータ60のような簡易な構成で足りる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、相手側の端子12Aと接続される端子12であり、端子12Aと接触する位置に設けられる絶縁膜13を備える。このような構成によれば、簡易な手法で、経年劣化などによって導通不良となった箇所を検知することができる。具体的には、相手側の端子12Aとの間で絶縁膜13を挟んで接続される端子12に電流が流れた場合に、絶縁膜13の経年劣化を検知することができる。そして、絶縁膜13の経年劣化を、同等の環境下における端子間の電気的な接続の経年劣化に置き換えることによって、同等の環境下において電気的に接続された接続構造100を導通不良となった箇所として検知することができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、端子12は、雄端子である。このような構成によれば、雄端子の雌端子に挿入される部分に、絶縁膜13を容易に形成することができる。
<以上に記載された実施の形態における変形例について>
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「1つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「1つ以上」備えられていてもよいものとする。
さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、1つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、1つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が1つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。
また、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
10 端子付き電線
11 電線
12,12A 端子
13 絶縁膜
30 コネクタハウジング
31 キャビティ
40 ばね接点
41 天井板
50 電源
60 インジケータ
71,72,73 ECU
74 駆動回路
75 CPU
100,110 接続構造
112 先端部

Claims (7)

  1. キャビティを有するコネクタハウジングと、
    相手側の導電性部材との間で一方が他方に挿入される範囲全体において絶縁膜が設けられ前記絶縁膜を挟んで前記導電性部材と接続され、かつ、前記キャビティ内に収容される第1の端子とを備える、
    コネクタ。
  2. 前記コネクタハウジングは、複数の前記キャビティを備え、
    前記コネクタは、さらに、
    相手側の導電性部材との間で電気的に接続され、かつ、前記第1の端子が収容される前記キャビティとは異なるキャビティに収容される第2の端子を備える、
    請求項1に記載のコネクタ。
  3. 請求項1または請求項2に記載のコネクタと、
    前記第1の端子に接続され、かつ、相手側の前記導電性部材と前記第1の端子との間の導通の有無を検知する検知部とを備える、
    接続状態検知システム。
  4. 前記検知部は、報知部である、
    請求項3に記載の接続状態検知システム。
  5. 相手側の導電性部材と接続される端子であり、
    相手側の前記導電性部材との間で一方が他方に挿入される範囲全体に設けられる絶縁膜を備える、
    端子。
  6. 前記絶縁膜は、亜鉛、アルマイト、または、エナメルを含む、
    請求項5に記載の端子。
  7. 前記端子は、雄端子である、
    請求項5または請求項6に記載の端子。
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