JP7261254B6

JP7261254B6 - コネクタ

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Publication number: JP7261254B6
Application number: JP2021038556A
Authority: JP
Inventors: 宏侑田中; 康弘山口
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2023-05-10
Anticipated expiration: 2041-03-10
Also published as: JP7261254B2; JP2022138591A; CN115084894A

Description

本発明は、コネクタに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車を充電するための充電インレットコネクタ（車両側コネクタ）の一例として、特許文献１に記載されたものがある。
このコネクタは、端子金具と、端子金具を収容する端子収容室が形成されたハウジングと、端子金具を抜け止めするためにハウジングに装着されるリテーナと、を備える。端子金具は、フランジを挟んだ前後に端子接続部と電線接続部とが設けられ、端子接続部が複数の弾性片を間隔を開けて円形に配してなる筒形篏合部を有し、電線接続部が電線の端末をかしめ圧着する圧着部を後端部に設けた丸棒状をなす。リテーナは、電線接続部を挿通する挿通孔を有し、フランジの後面に係止するべく端子収容室に挿入可能な押さえ筒部を有する。また、電線接続部における圧着部よりも前方位置の外周面には周方向に沿って突条が形成される。端子金具が端子収容室に収容され、かつリテーナで抜け止めされた状態では、筒形篏合部の外周面が端子収容室の内周面に緊密に嵌合し、突条が押さえ筒部の内周面に緊密に嵌合する。
したがって、このコネクタによれば、端子金具を傾動させるような力が作用しても、傾動が規制されるため、端子金具が端子収容室内で傾動することを抑制できる。

特開２０１７－２０８２６５号公報

しかしながら、上記コネクタの端子金具は、電線接続部が中空筒状を有し、内部に電線が挿入収容された状態で、電線接続部の外周を径方向に潰して、電線接続部と電線とを圧着している。このため、電線の中心部が潰れづらく、抵抗値が高い場合があることから、品質を担保できない。また、中空筒状の電線接続部内に電線を収容して圧着するため、電線接続部に一定以上の長さが必要となり、結果として端子金具の体格が大きくなり、製造コストが高くなる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、端子と電線との接続部の低抵抗化および端子の小型化が可能なコネクタを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るコネクタは、下記（１）～（２）を特徴としている。
（１）端子と電線との接続構造と、
前記端子を収容保持するハウジングと、
前記端子と前記ハウジングとの間に挟持される環状のシール部材と、を備えたコネクタであって、
前記端子は、
一端側に、前記電線と接続する電線接続部を有し、
他端側に、相手側端子と接続する端子接続部を有し、
前記電線接続部が中実柱状に形成され、
前記接続構造は、前記電線接続部の端面と前記電線の端面とを突き合わせて熱圧接により接合された、前記電線と前記端子との接合部が、接合前における前記電線接続部の端面の面積よりも断面積が大きい拡大部を有し、
前記端子は、外周面における、前記端面よりも前記端子接続部側の位置において、前記外周面と交差して周方向に延びる壁面を有し、
前記シール部材は、前記拡大部と前記壁面との間の溝部に係止される、コネクタ。
（２）前記電線は、複数の素線が撚り合わされた撚り線を有し、
前記接合前における、前記電線接続部の端面の面積は、前記撚り線の端面の面積よりも大きい、
上記（１）に記載のコネクタ。

上記（１）の構成のコネクタによれば、電線と端子とが端面で接合されるため、電線を端子の電線挿入部に挿入した状態で端子の外周から端子と電線とを潰して圧着する場合よりも、低抵抗化でき、品質を担保できる。また、圧着に必要であった電線挿入部が無くなるため、端子を小さくできる。
また、上記（１）の構成のコネクタによれば、熱圧接により形成された拡大部を利用して、環状のシール部材を保持できる。したがって、シール部材を保持するための係止部（係止溝）を予め端子に設ける必要がなくなるため、端子構造を簡素化でき小型化できる。

上記（２）の構成のコネクタによれば、電線接続部の端面の面積が、電線の端面の面積よりも大きいため、端子と電線との突き合わせ面で抵抗値が高くなることを防止できる。

本発明によれば、端子と電線との接続部の低抵抗化および端子の小型化が可能なコネクタを提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、一実施形態に係る端子の斜視図である。図２は、一実施形態に係る端子と電線との接合前後の側面図である。図３は、図２に示すＡ部分およびＢ部分の各拡大図である。図４は、一実施形態に係る接続構造を備えるコネクタの断面図である。図５は、図４に示すＣ部分の拡大図である。図６は、実施形態のコネクタと参考例のコネクタとの差を示す説明図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１は、一実施形態に係る端子１０の斜視図であり、図１（ａ）は端子１０を端子接続部１２側から視た斜視図、図１（ｂ）は端子１０を電線接続部１１側から視た斜視図である。図２は、一実施形態に係る端子１０と電線２０との接合前後の側面図であり、図２（ａ）は接合前、図２（ｂ）は接合後の様子をそれぞれ示す。図３は、図２に示すＡ部分およびＢ部分の各拡大図であり、図３（ａ）は接合前において端子１０の端面１１ａと電線２０の端面とを突き合せた様子、図３（ｂ）は接合により接合部３０が形成された様子を、それぞれ示す。

端子１０は、一端側に、電線２０と接続する電線接続部１１を有し、他端側に、不図示の相手側端子と接続する端子接続部１２を有し、電線接続部１１と端子接続部１２との間の外周にフランジ１３を有する、金属製の雌型端子である。フランジ１３の端子接続部１２側の隣接位置の外周には、コネクタ１のハウジング４０（図４参照）を係止するための係止溝１４が全周にわたって設けられている。

電線接続部１１は、短寸の中実柱状に形成される。本実施形態では電線接続部１１が中実円柱状に形成されるが、電線接続部１１は、中実、かつ後述する接合部３０を端部に形成可能な長さを有する柱状であればよく、角柱状等であってもよい。

端子接続部１２は、複数のスリット１２ａと複数の弾性接触片１２ｂとが、交互に円周上に配置されて、長寸の略円筒形状を呈し、内部に相手側端子が挿入される。

フランジ１３は、端子１０の外周面１０ａにおける端面１１ａよりも端子接続部１２側の位置において、外周面１０ａから径方向に（外周面１０ａと交差して）延び周方向に延びる壁面１３ａを有する。

電線２０は、銅またはアルミニウムからなる導体２１と、導体２１の外周を覆う絶縁体２２とを有し、端部において導体２１が絶縁体２２から露出している。電線２０は、複数の素線が撚り合わされた導体２１を有する対撚り線である。なお、本実施形態では、電線２０が被覆付き撚り線である例を示すが、電線２０の種類はこれに限定されない。例えば、導体２１が、単線、または複数の素線が撚り合わされずストレート配置されたものでもよいし、導体２１が絶縁体２２で被覆されていなくてもよい。

端子１０と電線２０との接続について説明する。図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、端子１０と電線２０とを、電線接続部１１の端面１１ａと導体２１の端面とを突き合わせて、突き合わせ面（端面１１ａおよび導体２１の端面）に圧力を加えておく。この状態で、電線接続部１１と導体２１とにそれぞれ配置した電極に通電すると、突き合わせた部位の接触抵抗に発生するジュール熱によって加熱される。加熱された電線接続部１１と導体２１（電線２０）とが加圧されることで、図２（ｂ）に示すように、電線接続部１１と導体２１との接合部３０が形成される。

詳細には、図３（ｂ）に示すように、電線接続部１１および導体２１にそれぞれ矢印Ｙ１、Ｙ２で示す方向に応力が加わるため、電線接続部１１と導体２１との接合部３０が広がる。所望する接合部３０のサイズ・形状に応じた治具を接合部３０の周囲に設けて、端子１０と電線２０とを熱圧接により接合してもよい。

端子１０と電線２０との熱圧接に際し、電線接続部１１の端面１１ａの面積は、抵抗の観点から、導体２１の端面の面積よりも大きいことが好ましい。具体的には、電線接続部１１の端面１１ａの面積が、導体２１の端面の面積よりも小さいと、面積が小さくなった箇所の抵抗値が高くなってしまうからである。一方、端子１０と電線２０との接合のしやすさを考慮すると、導体２１の端面の面積は、一例として、電線接続部１１の端面１１ａの面積の約８割程度以上が好ましい。仮に電線接続部１１の端面１１ａの面積が導体２１の端面の面積よりも極めて小さい場合において、端子１０と電線２０とを熱圧接しようとすると、電線接続部１１の端面１１ａが導体２１の内部に突き刺さってしまい、接合部３０を形成できないためである。これらを考慮した上で、端子１０と電線２０との熱圧接は、適切な圧力条件および温度条件下で行われる。

上記のように熱圧接（加熱圧接）により接合された、電線２０（導体２１）と端子１０（電線接続部１１）との接合部３０は、接合前における電線接続部１１の端面１１ａの面積よりも断面積が大きい拡大部を有する。拡大部（接合部３０）の断面積とは、端面１１ａの位置において、電線２０の軸線方向に垂直な面で切断した接合部３０の断面積である。

電線接続部１１および導体２１とを熱圧接する際、電線接続部１１および導体２１のサイズや温度条件によって異なるが、一例として、導体２１が断面積９５ｍｍ^２の銅線の場合、２０ｋＮ程度の応力を加えることで、拡大した接合部３０を形成できる。

図４は、一実施形態に係る接続構造を備えるコネクタ１の長手方向に沿う断面図であり、図５は、図４に示すＣ部分の拡大図である。コネクタ１は、上述した端子１０と電線２０との接続構造と、端子１０を収容保持するハウジング４０と、端子１０とハウジング４０との間に挟持されるＯリング５０（環状のシール部材）と、を備える。コネクタ１は、一例として、電気自動車等の充電用インレットとして用いられる。

端子１０と電線２０との接続構造は、上述したように、電線接続部１１の端面１１ａと電線２０（導体２１）の端面とを突き合わせて熱圧接により接合された接合部３０を有する。接合部３０は、接合前における電線接続部１１の端面１１ａの面積よりも断面積が大きい拡大部を有する。

ハウジング４０は、合成樹脂材により略中空筒状に形成され、前側（図４における左側）に、端子１０を収容保持する端子保持部５１を有し、後側（図４における右側）に、電線２０を収容する電線収容部５２を有する。

端子保持部５１は、一例として、図４において紙面に垂直な方向に並列配置された複数の端子１０および端子１０よりも小径な複数の端子を収容保持するように、端子保持壁を前後に貫通して設けられる。端子保持部５１は、端子１０の係止溝１４に係止される複数の係止突起５３を内部に有する。係止突起５３が係止溝１４に係止することにより、端子１０は、ハウジング４０からの抜けが防止される。

電線収容部５２は、端面１１ａに電線２０が接合された端子１０がハウジング４０の後方から挿入されて端子保持部５１に保持された状態で、電線２０を内部に収容する。

Ｏリング５０は、図５に示すように、端子１０のフランジ１３の後端面に相当する壁面１３ａと接合部３０との間に形成された溝部１５内に配置されて、端子１０とハウジング４０との間に挟持される。溝部１５は、端子１０と電線２０とが熱圧接により接合されることによって、拡径した接合部３０（拡大部）と壁面１３ａとの間に形成されるため、Ｏリング５０を保持するための溝部を、端子１０に予め形成しておく必要がない。

図６は、実施形態のコネクタ１と参考例のコネクタ１０１との差を示す説明図であり、図６（ａ）は参考例のコネクタ１０１の長手方向に沿う断面図、図６（ｂ）は図４と同様のコネクタ１の断面図である。図６（ａ）に示す参考例のコネクタ１０１において、コネクタ１と同等の部材・部位については同じ符号を付して説明を省略する。

参考例のコネクタ１０１は、コネクタ１の端子１０に代えて、端子１１０を有する。端子１１０は、端子１０の電線接続部１１の代わりに、中空筒状の電線挿入部１１１を有する。電線挿入部１１１は内部に電線２０を挿入収容し、電線挿入部１１１の外周を６方向から潰して、電線挿入部１１１と電線２０とを圧着している。

このように、参考例のコネクタ１０１は、中空筒状の電線挿入部１１１内に電線２０を収容して圧着するため、電線挿入部１１１に一定以上の長さが必要となり、結果として端子１１０の全長が長くなる。このため、端子１１０の体格が大きくなり、コストが高くなる。一方、実施形態のコネクタ１は、端子１０の端面１１ａに電線２０が熱圧接により接合されることにより、中空筒状の電線挿入部１１１を設ける必要がないため、電線挿入部１１１に相当する長さＤ分、端子１０の全長を短くでき、端子１０を小型化できる。

また、参考例の端子１１０と電線２０との圧着においては、電線２０の中心部（電線挿入部１１１から離間した位置）が潰れづらく、抵抗値が高い場合があることから、品質を担保できない。これに対し、実施形態のコネクタ１は、端子１０と電線２０とを端面で突き合わせて熱圧接するため、導体２１の中心部（軸心部分）を含む端面の全体（導体２１が複数の素線からなる場合には全ての素線）が端子１０の端面１１ａと接合される。したがって、参考例の場合よりも低抵抗化できる。

さらに、参考例の端子１１０においてはＯリング５０を保持するための溝部１１５を予め設けているが、実施形態の端子１０においては、電線２０との接合時に形成される接合部３０を利用して溝部１５を形成し、この溝部１５にＯリング５０を保持する。このように、実施形態の接続構造によれば、熱圧接により、端子１０と電線２０との接合だけでなく、Ｏリング５０の保持も可能となる。

以上説明したように、上記実施形態のコネクタ１によれば、電線２０と端子１０とが端面で接合されるため、従来よりも低抵抗化でき、品質を担保できる。また、参考例のように中空筒状の電線挿入部１１１を設ける必要がないため、端子１０のサイズを小型化でき、製造コストを抑制できる。さらに、熱圧接により形成された拡大部（接合部３０）を利用して、Ｏリング５０を保持することが可能になることから、端子１０に予めＯリング５０を保持するための溝部を設ける必要がなくなる。したがって、端子１０の構造を簡素化でき小型化できる。

ここで、上述した本発明の実施形態に係るコネクタの特徴をそれぞれ以下［１］～［２］に簡潔に纏めて列記する。
［１］端子（１０）と電線（２０）との接続構造と、
前記端子（１０）を収容保持するハウジング（４０）と、
前記端子（１０）と前記ハウジング（４０）との間に挟持される環状のシール部材（Ｏリング５０）と、を備えたコネクタ（１）であって、
前記端子（１０）は、
一端側に、前記電線と接続する電線接続部（１１）を有し、
他端側に、相手側端子と接続する端子接続部（１２）を有し、
前記電線接続部（１１）が中実柱状に形成され、
前記接続構造は、前記電線接続部（１１）の端面（１１ａ）と前記電線（２０）の端面とを突き合わせて熱圧接により接合された、前記電線と前記端子との接合部（３０）が、接合前における前記電線接続部の端面の面積よりも断面積が大きい拡大部を有し、
前記端子（１０）は、外周面（１０ａ）における、前記端面（１１ａ）よりも前記端子接続部（１２）側の位置において、前記外周面と交差して周方向に延びる壁面（１３ａ）を有し、
前記シール部材は、前記拡大部と前記壁面との間の溝部（１５）に係止される、コネクタ（１）。
［２］前記電線は、複数の素線が撚り合わされた撚り線（導体２１）を有し、
前記接合前における、前記電線接続部の端面の面積は、前記撚り線の端面の面積よりも大きい、
上記［１］に記載のコネクタ（１）。

１０端子
１０ａ外周面
１１電線接続部
１１ａ端面
１２端子接続部
１３フランジ
１３ａ壁面
１４係止溝
１５溝部
２０電線
２１導体
２２絶縁体
３０接合部
４０ハウジング
５０Ｏリング

Claims

端子と電線との接続構造と、
前記端子を収容保持するハウジングと、
前記端子と前記ハウジングとの間に挟持される環状のシール部材と、を備えたコネクタであって、
前記端子は、
一端側に、前記電線と接続する電線接続部を有し、
他端側に、相手側端子と接続する端子接続部を有し、
前記電線接続部が中実柱状に形成され、
前記接続構造は、前記電線接続部の端面と前記電線の端面とを突き合わせて熱圧接により接合された、前記電線と前記端子との接合部が、接合前における前記電線接続部の端面の面積よりも断面積が大きい拡大部を有し、
前記端子は、外周面における、前記端面よりも前記端子接続部側の位置において、前記外周面と交差して周方向に延びる壁面を有し、
前記シール部材は、前記拡大部と前記壁面との間の溝部に係止される、コネクタ。
前記電線は、複数の素線が撚り合わされた撚り線を有し、
前記接合前における、前記電線接続部の端面の面積は、前記撚り線の端面の面積よりも大きい、
請求項１に記載のコネクタ。