JP6857833B2

JP6857833B2 - コネクタ保持機構

Info

Publication number: JP6857833B2
Application number: JP2019569642A
Authority: JP
Inventors: 真樹鹿内; 吉成松山; 毅菊地; 柚香磯邉; 武瑠坂本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2021-04-14
Anticipated expiration: 2039-02-05
Also published as: EP3751679A4; US10965052B2; EP3751679A1; WO2019151531A1; JPWO2019151531A1; EP3751679B1; CN111684670B; US20200366022A1; CN111684670A

Description

本開示は、コネクタ保持機構に関する。

特許文献１には、コイルばねで突出方向に付勢した端子ピンをホルダに収容する防滴型ピンコネクタが開示されている。この防滴型ピンコネクタでは、端子ピンにゴム製のパッキン材が固定され、ホルダにゴム製の蓋体が取り付けられることで、端子ピンの軸部にパッキン材が密着し、ホルダの内周面に蓋体の外周面が密着する。蓋体のボス部とホルダとの間の空間にパッキン材の筒部が嵌合し、その嵌合部分に水滴の浸入しにくい蛇行状の隙間が形成される。

日本国特開平８−１３８７９３号公報

本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、結合が容易に行え、結合状態での接続信頼性の低下を抑制するコネクタ保持機構を提供する。

本開示は、収納体の底板に形成される貫通穴に配置され、少なくとも下端が前記底板の下面側に支持される付勢部材と、コネクタ挿通穴と、前記付勢部材よりも上方の位置で前記貫通穴に固定されて下面に前記底板の底面に対して傾斜する傾斜面とを有するカバーと、前記コネクタ挿通穴を遊貫するとともに、前記底面よりも上方へ突出するピン端子をハウジングに有し、前記ハウジングの外周から張り出した鍔部が前記付勢部材により付勢されるコネクタと、を備え、前記コネクタは、前記収納体に収納される被収納物との嵌合待受状態で、前記傾斜面と前記鍔部との当接によって前記ピン端子が前記底面に垂直な仮想線に対して所定角度傾斜した姿勢で保持され、前記被収納物との嵌合状態で前記傾斜面と前記鍔部との離反によって前記端子が前記仮想線に沿う垂直な姿勢で保持される、コネクタ保持機構を提供する。

本開示によれば、結合が容易に行え、結合状態での接続信頼性の低下を抑制できる。

実施の形態１に係るコネクタ保持機構を備えた収納装置を、パッケージ体とともに表した分解斜視図図１の収納装置にパッケージ体が収納された状態の斜視図図２に示した収納装置及びパッケージ体の側断面図図３の要部拡大図パッケージ体が収納されていない収納装置の側断面図図５の要部拡大図コネクタ保持機構を備えたコネクタユニットの斜視図図７に示したコネクタユニットの分解斜視図図８に示したコネクタユニットを下側より見た分解斜視図コネクタ保持機構の待ち受け状態における動作説明図コネクタ保持機構の相手コネクタ嵌合状態における動作説明図

（実施の形態１の内容に至る経緯）
バッテリの充電の際、相手側（つまり、電力の供給側）との接続にコネクタが用いられる。このようなコネクタを保持するための機構の一例として、上述した特許文献１の防滴型ピンコネクタは、端子ピンが垂直方向でホルダに保持される。バッテリの取り付け方向が垂直方向に限定される場合、垂直方向上側に取り付け作業スペースを確保しなければならない。この場合、例えばバッテリが載置される車載用収納装置では、垂直方向上側に大きな取り付け作業スペースが確保しにくい。特にバッテリ等の重量物が載置されると、垂直方向上側に大きな取り付け作業スペースが確保できないと、取り付け作業がし辛いという問題が生じる。

また、上述した特許文献１の防滴型ピンコネクタは、端子ピンを相手方電極の平坦面に接触させるため、振動等により端子ピンと相手方電極が擦れると、絶縁性粉体が生成される。この絶縁性粉体は、端子ピンと相手方電極体の間に介在すると、電気的な抵抗を上昇させ、結合状態での接続信頼性が低下する。

一方、一般的なコネクタは、雌雄のハウジング同士を嵌合して端子同士が接続される。この場合、端子同士の擦れは生じにくい。ところが、雌雄のハウジング同士を嵌合する構造では、相手側のコネクタ（以下、「相手コネクタ」と略記する）との嵌合状態で振動や衝撃による外力が作用すると、ハウジングや端子が損傷する問題が生じる。これによっても、結合状態での接続信頼性が低下する。

そこで、以下の実施の形態では、結合が容易に行え、結合状態での接続信頼性の低下を抑制するコネクタ保持機構の例を説明する。

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係るコネクタ保持機構を具体的に開示した実施の形態（以下、「本実施の形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。なお、以下の説明では、本開示に係るコネクタ保持機構の具体的な実施の形態を説明するが、本開示はコネクタ保持機構を備える収納装置を含めてよい。

図１は、実施の形態１に係るコネクタ保持機構を備えた収納装置１１を、パッケージ体１３とともに表した分解斜視図である。なお、実施の形態１において、上下前後左右の方向は、図１に示した矢印の方向に従う。コネクタ保持機構は、付勢部材（例えば、コイルばね１５）と、カバー１７と、コネクタ１９と、を主要な構成として有する。

コネクタ保持機構は、例えば収納装置１１に好適に用いることができる。

収納装置１１は、被収納物の一例としてのパッケージ体１３を収容する。実施の形態１において、パッケージ体１３は、例えば上下に長い略直方体で形成される。パッケージ体１３の上面には、人が把持し易くするために取手が設けられる。パッケージ体１３の適用例としては、例えば荷重体（つまり、重量物）としての充電池、タンク（例えば、水もしくは灯油が注水されたタンク）が挙げられるが、これらに限定されないことは言うまでもない。パッケージ体１３は、例えば数Ｋｇ（キログラム）〜１０Ｋｇ（キログラム）程度の重量を有するものとすることができる。パッケージ体１３の下面には、相手コネクタ２１（図３参照）が設けられている。相手コネクタ２１は、収納装置１１の底板２３に設けられたコネクタ１９と結合する。

収納体２５は、底面２７と、一対の平行な内側面２９と、奥面３１とにより収容空間（収容部３３の一例）を囲む。底面２７は、略正方形状の底板２３の上側面となる。一対の平行な内側面２９は、三角形状の一対の側板３５の対向面となる。奥面３１は、底板２３から垂直に起立するとともに、一対の側板３５を接続する横長矩形状の背板３７の前側面となる。一対の平行な内側面２９は、パッケージ体１３の一対の平行なパッケージ側面３９にクリアランスを隔てて対向することにより、パッケージ体１３の挿入をガイドする。

収納体２５は、前面開口部４１と上面開口部４３とが連続することにより、収容空間が隣接する直交２平面で開放する。収納体２５は、これら前面開口部４１及び上面開口部４３を挿入口として、パッケージ体１３を複数方向（例えば、直上方向、斜め前方方向）から収容空間に挿入可能としている。

底板２３は、背板３７の近傍に貫通穴４５を有している。貫通穴４５は、背板３７に沿って左右方向に長い長円形状で形成され、底板２３を貫通する。貫通穴４５には、コネクタ１９が配置される。また、貫通穴４５には、コネクタ１９の上方にカバー１７が設けられる。コネクタ１９は、底板２３の下面に固定されるブラケット４７により付勢部材を介して支持される。

実施の形態１において、付勢部材は、コイルばね１５（図８参照）となる。なお、付勢部材は、コイルばね１５の他、板ばね、或いは、ゴムやスポンジ等の弾性体であってもよい。

カバー１７、コネクタ１９、コイルばね１５及びブラケット４７は、コネクタユニット４９を構成する。

なお、底面２７、内側面２９及び奥面３１の形成される部材は、これら底板２３、側板３５、背板３７に限定されず、板形状以外のブロック体であってもよい。また、底面２７、内側面２９及び奥面３１は一体的に形成されてもよい。また、一対の側板３５は、互いに平行に設けられなくてもよく、互いに斜めに向き合ってもよいし、高さも同一でも良いし、異なってもよい。

図２は、図１の収納装置１１にパッケージ体１３が収納された状態の斜視図である。パッケージ体１３は、これら貫通穴４５、カバー１７、コネクタユニット４９の設けられている底板２３に載置されて、収納体２５に収容される。

図３は、図２に示した収納装置１１及びパッケージ体１３の側断面図である。パッケージ体１３に設けられる相手コネクタ２１は、例えばメス端子を絶縁性樹脂のメスハウジング内に収容したメスコネクタとすることができる。一方、収納装置１１に設けられるコネクタ１９は、例えばピン端子５１を絶縁性樹脂のオスハウジングに設けたオスコネクタとすることができる。

図４は、図３の要部拡大図である。コネクタユニット４９では、パッケージ体１３が収納体２５に収容されると、コネクタ１９がパッケージ体１３の相手コネクタ２１と嵌合する。

図５は、パッケージ体１３が収納されていない収納装置１１の側断面図である。ところで、コネクタユニット４９は、パッケージ体１３が収容されていない状態では、コネクタ１９が前方（図１参照）に傾いた前傾姿勢で保持される。前傾姿勢のコネクタ１９は、少なくとも押下や垂直な起立方向への揺動が可能となっている。

図６は、図５の要部拡大図である。即ち、コネクタユニット４９は、コネクタ１９のピン端子５１が底面２７に垂直な仮想線５３に対して所定角度θほど傾斜した姿勢で待ち受け状態となって保持される。

図７は、コネクタ保持機構を備えたコネクタユニット４９の斜視図である。コネクタユニット４９は、コネクタ１９が、カバー１７を貫通する。カバー１７を貫通したコネクタ１９は、下面側からコイルばね１５により上方向へ付勢される。

図８は、図７に示したコネクタユニット４９の分解斜視図である。コイルばね１５は、底板２３に形成された貫通穴４５に配置され、下端が底板２３の下面側に支持されて上端が自由端となる。コイルばね１５は、ブラケット４７を介して、底板２３の下面に支持される。

コネクタ１９は、底面２７に平行な左右方向で長尺に形成される。コネクタ１９は、長手方向両側が、一対のコイルばね１５により上方向に左右均等に付勢される。

より具体的には、コイルばね１５は、下端が、底板２３の下面よりも下方へ突出した座板部５５の上面に載置される。これにより、コイルばね１５は、ブラケット４７を介して底板２３の下面側に支持されている。

カバー１７は、前後方向にＤ、左右方向にＷで形成される左右方向に長い（Ｄ＜Ｗ）コネクタ挿通穴５７を有する。カバー１７は、コイルばね１５よりも上方の位置で、底板２３の貫通穴４５に固定される。

図９は、図８に示したコネクタユニット４９を下側より見た分解斜視図である。カバー１７は、コイルばね１５に対向する下面に、底板２３の底面２７に対して傾斜する傾斜面５９が形成される。傾斜面５９は、コネクタ挿通穴５７を前後方向に挟んで形成される。この傾斜面５９は、前方（図１参照）に向かって下り勾配で傾斜する（図１１参照）。

コネクタ１９は、コネクタ挿通穴５７を遊貫する。遊貫とは、端が部材（カバー１７）から貫き出た状態に、かつ遊びがあるようにすることを言う。コネクタ１９は、底面２７よりも上方へ突出する左右一対のピン端子５１をハウジング６１に有する。ハウジング６１は、前後方向にＴ、左右方向にＬで形成される前後に薄厚で左右方向に長い（Ｔ＜Ｌ）扁平な直方体で形成される。即ち、コネクタ１９とコネクタ挿通穴５７との大きさは、Ｔ＜Ｄ、Ｌ＜Ｗの寸法関係で形成されている。

ハウジング６１は、外周から張り出した鍔部６３を有する。鍔部６３には、圧縮されたコイルばね１５の上端が下方より当接する。コネクタ１９は、鍔部６３がコイルばね１５により上方へ付勢されることにより、傾斜面５９と鍔部６３とが当接状態となる。コネクタ１９は、鍔部６３が傾斜面５９に当接することにより、ピン端子５１が底面２７に垂直な仮想線５３に対して所定角度θで傾斜した姿勢で待ち受け保持されるようになっている。

一方、コネクタ１９は、相手コネクタ嵌合状態でピン端子５１が押下される。コネクタ１９は、コイルばね１５の付勢力に抗して押下されると、鍔部６３が傾斜面５９から離反する。コネクタ１９は、鍔部６３が傾斜面５９から離反すると、相手コネクタ２１の嵌合構造により姿勢が規制されることにより、今度はピン端子５１が仮想線５３に沿う垂直な姿勢で保持される。

カバー１７の傾斜面５９を包囲する内壁面６５は、待ち受け状態において、傾斜面５９と交差する隅部６７で鍔部６３の外周に接する。この内壁面６５は、傾斜面５９から離反するにしたがって外周との間隙６９が拡がるテーパ面（図１０参照）で形成されている。

次に、上述した実施の形態１に係るコネクタ保持構造の作用を説明する。

実施の形態１に係るコネクタ保持機構は、付勢部材と、カバー１７と、コネクタ１９とを備える。付勢部材（例えば、コイルばね１５）は、収納体２５の底板２３に形成される貫通穴４５に配置され、下端が底板２３の下面側に支持されて上端が自由端となる。カバー１７は、コネクタ挿通穴５７を有し、付勢部材よりも上方の位置で貫通穴４５に固定されて付勢部材に対向する下面に底板２３の底面２７に対して傾斜する傾斜面５９を有する。コネクタ１９は、コネクタ挿通穴５７を遊貫する。また、コネクタ１９は、底面２７よりも上方へ突出するピン端子５１をハウジング６１に有する。更に、コネクタ１９は、ハウジング６１の外周から張り出した鍔部６３によって圧縮された付勢部材の上端が下方より当接して上方へ付勢される。コネクタ１９は、傾斜面５９と鍔部６３との当接によってピン端子５１が底面２７に垂直な仮想線５３に対して所定角度θ傾斜した姿勢で待ち受け保持される。一方、コネクタ１９は、相手コネクタ２１との嵌合状態では、ピン端子５１が押下されて鍔部６３が傾斜面５９から離反することによりピン端子５１が仮想線５３に沿う垂直な姿勢で保持される。相手コネクタ２１との嵌合状態は、言い換えれば、パッケージ体１３との嵌合状態である。

図１０は、コネクタ保持機構の待ち受け状態における動作説明図である。実施の形態１に係るコネクタ保持機構では、図１０に示す待ち受け状態の時、ハウジング６１の鍔部６３が、付勢部材の付勢力によりカバー１７の傾斜面５９に当接する。コネクタ１９は、鍔部６３が傾斜面５９に当接することにより、ピン端子５１が底面２７に垂直な仮想線５３に対して所定角度θ傾斜した姿勢で待ち受け保持される。

これにより、コネクタ１９は、傾斜面５９に鍔部６３が当接した結果、傾斜しているので、容易に垂直方向への姿勢変更が可能となっている。但し、底面２７に平行な後方へのスライドは、規制される。従って、コネクタ１９に対しては、垂直方向と傾斜方向での嵌合作業が可能となる。上述した特許文献１の構造のように、垂直方向のみに嵌合方向が限定される場合に比べ、傾斜方向での嵌合が許容されることにより、コネクタ１９の結合が容易に行えるようになる。従って、実施の形態１に係るコネクタ保持機構によれば、コネクタ１９を結合しやすくでき、結合状態では接続信頼性を向上させることができる。

コネクタ保持機構は、傾斜方向でのコネクタ結合が可能となることにより、パッケージ体１３が重く、低背化の要請が高い車載用の収納装置１１に好適となる。

図１１は、コネクタ保持機構の相手コネクタ嵌合状態における動作説明図である。そして、このコネクタ保持機構では、相手コネクタ２１と嵌合した状態になると、図１１に示すように、ピン端子５１が押下されて、鍔部６３が傾斜面５９から離反する。この鍔部６３の離反により起立姿勢への変更が可能となる。ここで、コネクタ１９は、ハウジング６１がカバー１７のコネクタ挿通穴５７に遊貫した状態となっている。即ち、相手コネクタ２１と嵌合して一体となったハウジング６１は、相手コネクタ２１の設けられたパッケージ体１３が変位しても、相手コネクタ２１と一体となって変位する。

これにより、振動や衝撃、回転等によるピン端子５１と相手方電極との擦れが抑制され、絶縁性粉体が生成されにくくなる。その結果、電気的な抵抗の上昇を抑制でき、従来構造に比べ、結合状態での接続信頼性を向上させることができる。

また、相手コネクタ２１と嵌合して一体となったハウジング６１は、相手コネクタ２１の設けられたパッケージ体１３が変位しても、相手コネクタ２１と一体となって変位するので、振動や衝撃、回転等による外力が作用しても、ハウジング６１や端子が損傷しにくくなる。これによっても、従来構造に比べ、結合状態での接続信頼性を向上させることができる。

また、コネクタ保持機構では、カバー１７の傾斜面５９を包囲する内壁面６５が、傾斜面５９と交差する隅部６７で鍔部６３の外周に接し、傾斜面５９から離反するにしたがって外周との間隙６９が拡がるテーパ面で形成されている。

このコネクタ保持機構では、待ち受け状態で、鍔部６３の外周が、カバー１７の傾斜面５９と内壁面６５が交差する隅部６７に接する。この待ち受け状態では、コネクタ１９は、鍔部６３の外周が隅部６７（即ち、傾斜面５９と内壁面６５の双方）に当接するので、底面２７と平行な後方向への容易なスライドは規制される。これにより、相手コネクタ２１との嵌合を行い易くできる（嵌合時にコネクタ１９が逃げにくくなる）。

なお、この待ち受け状態においても、ハウジング６１は、押下されれば、図１０に示す傾斜姿勢から図１１に示す起立姿勢への回転による姿勢変更は容易に可能となる。そして、ピン端子５１が押下されると、内壁面６５がテーパ面で形成されているので、鍔部６３の外周とテーパ面との間に大きな間隙６９が形成される。この間隙６９により、ハウジング６１は、鍔部６３が内壁面６５に干渉することによる移動の規制が回避される。その結果、ハウジング６１は、相手コネクタ嵌合状態では、コネクタ挿通穴５７に遊貫されている範囲で、相手コネクタ２１との一体的な変位が許容されることになる。

また、コネクタ保持機構は、付勢部材の下端が、底板２３の下面よりも下方へ突出した座板部５５を有するブラケット４７により底板２３の下面側に支持される。

このコネクタ保持機構では、ブラケット４７の座板部５５が、底板２３の下面よりも下方へ突出するので、底板２３の厚みよりも大きい長さのコイルばね１５を底板２３に取り付けることができる。これにより、エネルギーの吸収や蓄積の大きいコイルばね１５を用いることができる。

また、コネクタ保持機構は、コネクタ１９が、底面２７に平行な方向で長尺に形成され、コネクタ１９の長手方向両側が、一対の付勢部材により付勢される。

このコネクタ保持機構では、長尺に形成されたコネクタ１９の長手方向両側が、一対の付勢部材により付勢されるので、長尺のコネクタ１９であっても、底板２３の底面２７に対して傾きにくくして、平行に上下動させやすくすることができる。

更に、コネクタ保持機構は、付勢部材が、コイルばね１５である。

このコネクタ保持機構では、付勢部材にコイルばね１５が用いられることにより、コイルばね１５の巻き軸回りの任意の方向から外力を吸収したり、弾性復元力を作用させたりできる。特に、コネクタ挿通穴５７に遊貫されるコネクタ１９の場合では、任意の方向からの押下負荷に対して、板ばねに比べ、弾性復元力を均等に作用させやすくすることができる。その結果、押下動作や弾性復元動作が円滑となる。

以上、添付図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

例えば、パッケージ体１３は、直方体ではなく、それぞれの面が曲面形状であってもよく、パッケージ体１３が円筒形状であってもよい。また、内側面２９、奥面３１は、平面ではなく、パッケージ体１３の形状に合わせて変更してもよい。

また、傾斜面によってピン端子５１を傾けているが、傾斜面を設けず、ピン端子を傾けなくともよい。なお、この場合においても、内壁面６５がテーパ面で形成されているため、上述したように、待ち受け状態でのコネクタ１９の動きは規制される。

なお、本出願は、２０１８年２月５日出願の日本特許出願（特願２０１８−０１８６９７）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

本開示は、結合が容易に行え、結合状態での接続信頼性の低下を抑制するコネクタ保持機構として有用である。

１５コイルばね
１７カバー
１９コネクタ
２３底板
２５収納体
２７底面
４５貫通穴
４７ブラケット
５１ピン端子
５３仮想線
５５座板部
５７コネクタ挿通穴
５９傾斜面
６１ハウジング
６３鍔部
６５内壁面
６７隅部
６９間隙

Claims

収納体の底板に形成される貫通穴に配置され、少なくとも下端が前記底板の下面側に支持される付勢部材と、
コネクタ挿通穴と、前記付勢部材よりも上方の位置で前記貫通穴に固定されて下面に前記底板の底面に対して傾斜する傾斜面とを有するカバーと、
前記コネクタ挿通穴を遊貫するとともに、前記底面よりも上方へ突出する端子をハウジングに有し、前記ハウジングの外周から張り出した鍔部が前記付勢部材により付勢されるコネクタと、を備え、
前記コネクタは、前記収納体に収納される被収納物との嵌合待受状態で、前記傾斜面と前記鍔部との当接によって前記端子が前記底面に垂直な仮想線に対して所定角度傾斜した姿勢で保持され、前記被収納物との嵌合状態で前記傾斜面と前記鍔部との離反によって前記端子が前記仮想線に沿う垂直な姿勢で保持される、
コネクタ保持機構。
前記傾斜面を包囲する内壁面は、前記傾斜面と交差する隅部で前記鍔部の外周に接し、前記傾斜面から離反するに従って前記外周との間隙が拡がるテーパ面で形成される、
請求項１に記載のコネクタ保持機構。
前記付勢部材の下端は、前記底板の下面よりも下方へ突出した座板部を有するブラケットにより前記底板の下面側に支持される、
請求項１又は２に記載のコネクタ保持機構。
前記コネクタが、前記底面に平行な方向で長尺に形成され、
前記コネクタの長手方向両側が、一対の前記付勢部材により付勢される、
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のコネクタ保持機構。
前記付勢部材が、コイルばねである、
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のコネクタ保持機構。