WO2015186496A1

WO2015186496A1 - コネクタ構造

Info

Publication number: WO2015186496A1
Application number: PCT/JP2015/064137
Authority: WO
Inventors: 潤一椋野; 憲作高田
Original assignee: 株式会社オートネットワーク技術研究所; 住友電装株式会社; 住友電気工業株式会社
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2015-12-10
Also published as: CN106463879B; CN106463879A; JP6225836B2; US20170093094A1; JP2015228333A; US9728901B2; DE112015002594T5; DE112015002594B4

Abstract

共に金属製筐体（１０、５０）に収容された互いに近接配置される複数の電気機器間を接続するためのコネクタ構造（Ｃ）であって、一方の前記金属製筐体（１０）に設けられた第１のコネクタ（３０）と、他方の前記金属製筐体（５０）に設けられて前記第１のコネクタ（３０）と嵌合することで前記電気機器間を電気的に接続する第２のコネクタ（７０）と、前記金属製筐体（１０、５０）に電気的に導通した状態で両金属製筐体間に挟まれ、前記第１のコネクタ（３０）と前記第２のコネクタ（７０）との嵌合部分の周囲を囲むように配置された導電性弾性部材（９０）とを備える。

Description

コネクタ構造

　本発明は、コネクタ構造に関する。

　電気自動車やハイブリッド自動車では、走行用のモータとこれを駆動するインバータ装置との間は、電磁波のシールド機能を有するワイヤハーネスにより接続されることが多い。
　しかし、近年は、装置構成の小型・軽量化を図って、例えば特開２００７－２８０９１３号公報（下記特許文献１）のように、インバータ装置とモータとを、ワイヤハーネスを使用しない直結型のコネクタによって接続することが考えられている。
　上記公報には、インバータ装置(電力変換装置)及びモータ（電動機）をそれぞれ個別の金属製筐体に収容し、各金属製筐体に互いに嵌合される雄型コネクタ及び雌型コネクタを固定する構成が開示されている。インバータ装置をモータの近くに配置することで両コネクタを嵌合接続することができ、これによりワイヤハーネスを用いることなく両機器の電気的接続を図ることができる。

特開２００７－２８０９１３号公報

　特に車載用等の振動が多い機器にあっては、振動による機器の衝突を考慮すると双方の機器をあまりに微小な隙間を隔てて配置することはできない。また、コネクタの電流容量が大きくなればなるほど、端子金具ひいてはコネクタハウジングは大型化するため、両機器間の隙間は広くせざるを得ない事情がある。
　このため、上記の機器間の隙間からノイズが漏れ出るおそれがあり、機器直結タイプでは電磁波シールド性の低下が問題となっていた。

　本明細書で開示されるコネクタ構造は、共に金属製筐体に収容された互いに近接配置される複数の電気機器間を接続するためのコネクタ構造であって、一方の前記金属製筐体に設けられた第１のコネクタと、他方の前記金属製筐体に設けられて前記第１のコネクタと嵌合することで前記電気機器間を電気的に接続する第２のコネクタと、前記金属製筐体に電気的に導通した状態で両金属製筐体間に挟まれ、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタとの嵌合部分の周囲を囲むように配置された導電性弾性部材とを備える。

　このような構成によると、両金属製筐体間に導電性弾性部材が挟まれることで、両金属製筐体と導電性弾性部材とが電気的に接続される。そして、第１コネクタと第２コネクタとの嵌合部分の周囲を導電性弾性部材で囲むように配置されることによって、両金属製筐体間をシールドすることができる。また、両金属製筐体間に導電性弾性部材を挟み込むことで、弾性力によって一方の金属製筐体と他方の金属製筐体との間の位置ずれによるコネクタ嵌合時の誤差を吸収することができる。

　本明細書に開示されるコネクタ構造の実施の態様として、以下の構成としてもよい。
　前記導電性弾性部材は、前記両金属製筐体間で圧縮状態に配置されることで前記第１及び第２のコネクタの嵌合部分が周囲から水密にシールされている構成としても良い。
　このような構成では、他に防水部材を使用することなく、導電性弾性部材で防水性も兼ね備えることができる。

　一方の電気機器が車両用のモータであり、他方の電気機器が前記モータを駆動するインバータ装置である構成としても良い。
　このような構成では、モータとインバータ装置の間には大電流が流れており、電磁輻射が発生しやすいため、好適である。

　前記第２のコネクタは、端子金具と、この端子金具を収容するコネクタハウジングと、このコネクタハウジングの外周に配置された金属製の補強フランジとを備え、前記補強フランジには前記第２のコネクタを前記金属製筐体に電気的接続状態で固定するための固定部と、前記導電性弾性部材が接触する環状の接触部とが設けられている構成としても良い。
　このような構成によると、第２のコネクタを固定するために用いられる補強フランジを利用して、導通回路を構成することができる。

　前記金属製筐体には、前記第２のコネクタのうち前記接触部の反対側において前記第２のコネクタに接するバックアップリングが設けられている構成としても良い。
　このような構成によると、導電性弾性部材からの反力を受ける補強フランジの接触部において、接触部の反対側から支持するバックアップリングが設けられ、補強フランジを支持することで、導電性弾性部材への反力に補強フランジが屈曲することを抑制し、導電性弾性部材への接圧を維持することができる。

　本明細書に開示されるコネクタ構造によれば、互いに近接配置される複数の電気機器間を直接に接続するためのコネクタ構造において、電磁波のシールド性を確保することができる。

実施形態１におけるインバータ装置側端子台とモータ側端子台との嵌合部分を上方から視た平面図インバータ装置側端子台とモータ側端子台との嵌合部分を正面から視た正面図図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面の断面構成であって、インバータ装置側端子とモータ側端子との嵌合部を表す断面図インバータ装置側端子とモータ側端子とを嵌合させる前の状態を表す断面図実施形態２におけるインバータ装置側端子とモータ側端子との嵌合部を表す断面図

　＜実施形態１＞
　図１から図４を参照して実施形態１を説明する。本実施形態では、例えばハイブリッド自動車や電気自動車において、図示しないモータとこのモータを駆動する図示しないインバータ装置との間を電気的に接続するコネクタ構造Ｃについて例示する。

　本実施形態のコネクタ構造Ｃは、図３及び図４に示すように、インバータケース１０に設けられたインバータ装置側コネクタ３０と、モータケース５０に設けられたモータ側コネクタ７０と、インバータケース１０とモータケース５０との間に挟まれる導電性ゴム９０とを備える。

　インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ７０とは、図１及び図２に示すように、インバータ装置とモータ装置との間にインバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ７０の嵌合方向に直交する方向に沿って６つ並列した形で配され、インバータ装置とモータとの間を電気的に接続する。インバータ装置側コネクタ３０は、インバータ装置側端子台２０に６つまとめて支持されている。モータ側コネクタ７０も同様に、モータ側端子台６０に６つまとめて支持されている。各図面では、インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ７０の嵌合方向において、上側をインバータ装置側とし、下側をモータ側として、インバータケース１０についてはインバータ装置の下側を覆う下側部分のみを図示しており、モータケース５０についてはモータの上側を覆う上側部分のみを図示している。

　インバータケース１０は、導電性の金属により形成されており、内部に図示しないインバータ装置を水密に収容する。インバータケース１０の下面部には、図２から図４に示すように、開口部１３が設けられ、その開口周縁部に下方に向かって突出する環状のインバータ装置側リブ１１が設けられている。

　そして、インバータケース１０には、図３及び図４に示すように、その下面がインバータケース１０の下部内壁にあてがわれるとともに、インバータ装置側コネクタ３０の下側部分がインバータケース１０のインバータ装置側開口部１３に挿通された状態で、インバータ装置側端子台２０が組み付けられている。インバータ装置側端子台２０の一部には、インバータ装置側コネクタ３０が取り付けられるコネクタ取付部２１が設けられている。コネクタ取付部２１は、下方に開口する短い筒状をなしている。

　インバータ装置側コネクタ３０は、上下方向を筒軸方向とし、上下方向に開口する筒状をなしており、その上部開口近傍の外周面には、外側に向かってインバータケース１０の下面に平行に張り出す張出部３１が設けられている。インバータ装置側コネクタ３０内における下部開口側には、インバータ装置側端子３５が収容されている。インバータ装置側端子３５は、雌型端子であり、その接続口を下方に向けた形で、インバータ装置側コネクタ３０の上部開口近傍の内壁から延びるランス３３によって保持されている。

　インバータ装置側コネクタ３０は、その張出部３１がコネクタ取付部２１の上面２１Ａにあてがわれ、さらに、環状をなすリテーナ部材２５が、インバータ装置側コネクタ３０がその内側に挿通される形でコネクタ取付部２１の下部開口側から取り付けられている。これにより、インバータ装置側コネクタ３０には、その張出部３１がコネクタ取付部２１とリテーナ部材２５との間に挟持された形で取り付けられている。

　インバータ装置側端子３５の接続口とは反対側の一部は、インバータ装置側コネクタ３０の内壁に沿って当該インバータ装置側コネクタ３０の上部開口近傍まで延びており、編組線３７の一端部と接続されている。編組線３７は、可撓性を有する導電部材であり、インバータ装置側端子台２０内において内部配線として引き回されている。編組線３７の両端部のうちインバータ装置側端子３５と接続された端部とは反対側の端部は、インバータ装置と電気的に接続されている。

　一方、モータケース５０は、導電性の金属により形成されており、内部に図示しないモータを水密に収容する。モータケース５０の上面には、図２から図４に示すように、モータ側開口部５３が形成され、その開口周縁部に上方に向かって突出する環状のモータ側リブ５１が設けられている。

　そして、モータケース５０には、図１及び図２に示すように、モータ側端子台６０がモータケース５０の上側部分に載置される形で組付けられている。モータ側端子台６０には、図２から図４に示すように、モータ側コネクタ７０が固定されており、モータ側コネクタ７０の周囲に例えばインサート成形によって一体化された金属製の補強フランジ６５が設けられている。補強フランジ６５の外周縁は下側に折り曲げられ、補強フランジ６５の端部には、ボルト９５が挿通可能なボルト孔６７が設けられている。そして、補強フランジ６５の板面がモータ側コネクタ７０の上面と並行になるようにボルト９５によって補強フランジ６５はモータケース５０に固定されている。従って、補強フランジ６５はモータケース５０に対して電気的に導通状態にある。

　モータ側コネクタ７０は、図２から図４に示すように、上下方向を筒軸方向とし、上方に開口する略筒状をなしているコネクタハウジング７１と、コネクタハウジング７１の外周から補強フランジ６５を挟み込むように外側に突出した挟持部７３とを備えている。挟持部７３は上下方向に２つ並んで外側に環状に突出しており、上片７３Ａと下片７３Ｂの間に補強フランジ６５を挟んでいる。挟持部７３の下片７３Ｂは、モータ側リブ５１の上方まで突出している一方、上片７３Ａは下片７３Ｂよりも短くなっており、補強フランジ６５の載置面６５Ａが露出している。

　コネクタハウジング７１には、モータ側端子７５が保持されている。モータ側端子７５は、雄型端子であり、上側を接続側として、コネクタハウジング７１内で上下方向に延びている。モータ側端子７５の下端部は、図示しないモータ側電力線とボルト締めによって接続されている。隣り合うモータ側端子７５の間は、コネクタハウジング７１と一体に形成された隔壁７７によって区切られている。

　モータ側端子台６０は、図２から図４に示すように、その補強フランジ６５及び挟持部７３がシール部材５５を介してモータケース５０のモータ側リブ５１上に載置されるとともに、そのコネクタハウジング７１の下側部分がモータケース５０のモータ側開口部５３に挿通された状態でモータケース５０に組付け固定されている。

　モータ側リブ５１上に載置されるシール部材５５は、弾性を有しており、モータ側端子台６０の挟持部７３の下片７３Ｂとモータケース５０のモータ側リブ５１との間に配されることで、両者の間を面シールする。これにより、モータケース５０内に水等が浸入することがシール部材５５によって防止される。またシール部材５５は、耐油性を有するアクリル樹脂で形成されており、挟持部７３の下片７３Ｂとモータ側リブ５１との間をシールすることで、モータケース５０内から油等が外部に漏れることを防止する。

　上記のような構成とされたコネクタ構造Ｃでは、図３に示すように、インバータ装置側コネクタ３０にモータ側コネクタ７０が下方から嵌め入れられてインバータ装置側端子３５とモータ側端子７５とが上下方向において雄雌嵌合されることで、インバータケース１０とモータケース５０とが対向した形で両端子３５、７５が電気的に接続される。その結果、インバータ装置とモータとの間が直接接続され、インバータ装置で変換された交流電力がモータに供給される。

　また、図３に示すように、インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ７０とが嵌合される際、インバータケース１０とモータ側端子台６０との間には、インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ７０との嵌合部を囲む形で、環状をなす導電性ゴム９０が配される。この導電性ゴム９０は、インバータケース１０とモータ側端子台６０との間において、インバータケース１０のインバータ装置側リブ１１と対向する形でモータ側端子台６０の載置面６５Ａ上に載置される。

　導電性ゴム９０は、シリコンゴムの基材に銀や銀メッキしたガラス繊維などの導電性フィラーを添加した導電性弾性材料で形成されて弾性を有しており、インバータケース１０のインバータ装置側リブ１１とモータ側端子台６０の載置面６５Ａとの間で圧縮状態に配されている。なお、補強フランジ６５に対して圧縮された導電性ゴム９０から下向きの荷重が加わるが、補強フランジ６５はモータ側リブ５１によって挟持部７５の下片７３Ｂを介して支持されているため、補強フランジ６５の撓み変形を防止できる。

　この構成によれば、インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ７０との嵌合部分は、インバータケース１０とモータケース５０との間の隙間において外部に露出する携帯となるが、その周囲は環状の導電性ゴム９０によって囲まれ、その導電性ゴム９０の上面がインバータケース１０のインバータ装置側リブ１１に密着し、下面が補強フランジ６５に密着した状態にあるから、コネクタ３０，７０の嵌合部分からの電磁輻射はシールドされる。もちろん、導電性ゴム９０は透水性を有さないから、両ケース１０，５０間を水密にシールすることもできる。

　また、インバータケース１０とモータケース５０（モータ側端子台６０）に導電性ゴム９０を挟み込むことで、ゴムの弾性力によってインバータケース１０とモータケース５０（モータ側端子台６０）との間の位置ずれによる両コネクタ３０、７０の嵌合時の誤差を吸収することができる。

　＜実施形態２＞
　次に、実施形態２を図５によって説明する。
　本実施形態のコネクタ構造Ｃ１では、補強フランジ６５が用いられていない点で、実施形態１とは相違する。なお、実施形態１と同一機能を有する部材、部位については、同一の符号を付すことで、説明を省略しまたは簡略化する。

　本実施形態のコネクタ構造Ｃは、図５に示すように、インバータケース１０に設けられたインバータ装置側コネクタ３０と、モータケース１５０に設けられたモータ側コネクタ１７０と、インバータケース１０とモータケース１５０との間に挟まれる導電性ゴム１９０とを備える。モータケース１５０のモータ側開口部１５３は、その内部にモータ側端子台１６０が収容可能な大きさとされており、このモータ側開口部１５３の周縁部に上方に突出する環状のモータ側リブ１５１が設けられている。

　そして、モータケース１５０には図示しない方法で、モータ側端子台１６０が組み付けられている。複数のモータ側コネクタ１７０が一体に形成されることで、モータ側端子台１６０が形成されている。モータ側コネクタ１７０は、モータ側端子７５を保持しており、モータ側端子台１６０への組み付け方法以外は第１実施形態と同様の構成であるため、その説明を省略する。

　そして、インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ１７０とが嵌合される際、インバータケース１０とモータケース１５０との間には、インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ１７０との嵌合部を囲む形で、環状をなす導電性ゴム１９０が配される。この導電性ゴム９０は、インバータケース１０とモータケース１５０との間において、インバータケース１０のインバータ装置側リブ１１とモータ側リブ１５１との間に挟まれるように、モータ側リブ１５１の上に載置される。導電性ゴム１９０は、インバータ装置側リブ１１とモータ側リブ１５１の間で圧縮される厚みとなっている点以外は第１実施形態と同様の構成であるため、その説明を省略する。

　以上のように、本実施形態では、インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ１７０とが嵌合される際、インバータケース１０とモータケース１５０との間には、インバータ装置側コネクタ３０とモータ側コネクタ１７０との嵌合部を囲む形で、環状をなす導電性ゴム１９０が配される。導電性ゴム１９０は両ケース１０、１５０に圧縮されて、導電性ゴム１９０の上面がインバータケース１０のインバータ装置側リブ１１に密着し、下面がモータ側リブ１５１に密着した状態にあるから、コネクタ３０，１７０の嵌合部分からの電磁輻射はシールドされる。もちろん、導電性ゴム１９０は透水性を有さないから、両ケース１０，１５０間を水密にシールすることもできる。

　＜他の実施形態＞
　本明細書で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）上記の実施形態では、複数のコネクタ３０、７０、１７０を端子台で固定した後に一括で導電性ゴム９０、１９０によってシールドしていたが、各コネクタ３０、７０の嵌合部毎にシールドするようにしても良い。

　（２）上記の実施形態では、６つの各コネクタ３０、７０、１７０を並べて嵌合していたが、コネクタ嵌合の数は１つでも良いし、２つ以上の他の数でも良い。

　（３）上記の実施形態では、導電性ゴム９０、１９０に防水性を持たせていたが、防水性のないものでも良い。この場合には、インバータケース１０とモータ側コネクタ７０、１７０との間をＯ－リング等により防水しても良い。

　（４）上記実施形態では、導電性ゴム９０、１９０は、導電性フィラーなどを添加したシリコンとしたが、ゴムの表面に金属配線を施したものでもよいし、編組線の上にゴムをかぶせたものなど弾性部材と導電性部材とが一体として扱える形状であれば他の材料などを用いても良い。

　（５）上記実施形態では、インバータ装置側コネクタ３０はフローティング支持されていたが、他の方法により支持されていても良い。

　（６）上記実施形態では、インバータ装置とモータとの間の接続であったが、他の機器間の接続であっても良い。

　（７）上記の実施形態１では、シール部材５５がモータ側端子台６０とモータ側リブ５１の間に配された構成を例示したが、シール部材５５の配置位置については限定されない。

１０…インバータケース（一方の金属製筐体）
２０…インバータ装置側端子台
３０…インバータ装置側コネクタ（第１のコネクタ）
３５…インバータ装置側端子
５０、１５０…モータケース（他方の金属製筐体）
５１、１５１…モータ側リブ（バックアップリング）
５５…シール部材
６０、１６０…モータ側端子台
６５…補強フランジ
６５Ａ…載置面（接触部）
６７…ボルト孔（固定部）
７０、１７０…モータ側コネクタ（第２のコネクタ）
７１…コネクタハウジング
７５…モータ側端子（端子金具）
９０、１９０…導電性ゴム（導電性弾性部材）
９５…ボルト（固定部）
Ｃ、Ｃ１…コネクタ構造

Claims

　共に金属製筐体に収容された互いに近接配置される複数の電気機器間を接続するためのコネクタ構造であって、一方の前記金属製筐体に設けられた第１のコネクタと、他方の前記金属製筐体に設けられて前記第１のコネクタと嵌合することで前記電気機器間を電気的に接続する第２のコネクタと、前記金属製筐体に電気的に導通した状態で両金属製筐体間に挟まれ、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタとの嵌合部分の周囲を囲むように配置された導電性弾性部材とを備えるコネクタ構造。
　前記導電性弾性部材は、前記両金属製筐体間で圧縮状態に配置されることで前記第１及び第２のコネクタの嵌合部分が周囲から水密にシールされている請求項１に記載のコネクタ構造。
　一方の電気機器が車両用のモータであり、他方の電気機器が前記モータを駆動するインバータ装置である請求項１又は請求項２記載のコネクタ構造。
　前記第２のコネクタは、端子金具と、この端子金具を収容するコネクタハウジングと、このコネクタハウジングの外周に配置された金属製の補強フランジとを備え、前記補強フランジには前記第２のコネクタを前記金属製筐体に電気的接続状態で固定するための固定部と、前記導電性弾性部材が接触する環状の接触部とが設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のコネクタ構造。
　前記金属製筐体には、前記第２のコネクタのうち前記接触部の反対側において前記第２のコネクタに接するバックアップリングが設けられている請求項４に記載のコネクタ構造。