WO2022091665A1

WO2022091665A1 - 車載用コネクタ

Info

Publication number: WO2022091665A1
Application number: PCT/JP2021/035322
Authority: WO
Inventors: 尭之福沢; 義夫河合
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-05-05
Also published as: JPWO2022091665A1

Abstract

車載用コネクタは、駆動部（８０、９２）が有する端子部（８１、９２１）と直接接触する少なくとも２つの電極部１と、電極部１を保持するハウジング部２１と、ハウジング部２に搭載され、密閉性を確保するシール部材３と、を備える。シール部材３は、電極部１が端子部（８１、９２１）より受ける荷重方向に対して、電極部１の上方に位置する。これにより、ばね荷重によるシール面４の変形を抑制する。

Description

車載用コネクタ

本発明は、車載用コネクタの構造に関する。

　自動車の電動化が急速に進んでいる。特許文献１には、左右の駆動輪をそれぞれ、独立に駆動する２つの電動機を備える駆動装置において、インバータ、電動機及び減速機のハウジングを一体化する機構が開示されている。

　特許文献１に開示された技術は、インバータと電動機との間の接続構造を簡素化する技術である。

特開２０１７－１８４５２３号公報

　ところで、自動車の電動化が急速に進み、ハイブリット自動車や電気自動車等の駆動モータに電流を供給する電力変換装置の需要が高まると同時に、駆動モータ、電力変換装置及びギアボックスを一体化したｅ－ａｘｌｅの需要も高まっており、高度一体化ｅ－ａｘｅｌの開発も進んでいる。

　高度一体化の一例として、ギアボックス用制御回路基板を電力変換装置に内蔵し、制御回路基板とギアボックス内の各構成部品を、電線を介さず接続する構造がある。電線を介さず接続するためには、制御回路基板とギアボックスを直接接続するコネクタ構造が必要となる。

　電力変換装置に内蔵されているギアボックス用制御基板とギアボックス内の各構成部品、例えばアクチュエータ等を接続する構成としては、次のような構成がある。

　アクチュエータは、駆動用電流を受けるばね端子を有し、電力変換装置は、アクチュエータと電気的に接続するコネクタを有する。そして、コネクタは、ばね端子のばね圧縮によって接触する電極部と、この電極部を保持するハウジング部と、このハウジング部に搭載し、ギアボックスオイル等の侵入を防ぐシール部材とを有する。ハウジング部は、シール部材と共に確保されるシール面を有し、電極部は延伸して、ギアボックス用制御基板と電気的に接続している。

　しかしながら、アクチュエータとギアボックス用制御基板の電気的接続を確保する為に、電極部は常にばね端子からばね荷重を受け続けており、ばね荷重によるシール面の変形、ひいては変形によるシール性能の低下、オイルの侵入が起こり得る。

　このため、ばね荷重によるシール面の変形を抑制する技術が望まれる。

　特許文献１には、電力変換装置及びギアボックスを一体化するコネクタにおける上記課題については記載されていない。このため、解決手段についても、記載されていない。

　本発明の目的は、ばね荷重によるシール面の変形を抑制し、オイルの侵入を抑止可能な高度一体化車載用コネクタを実現することである。

　本発明は、上記目的を達成するために、次のように構成される。

　車載用コネクタにおいて、駆動部が有する端子部と直接接触する少なくとも２つの電極部と、前記電極部を保持するハウジング部と、前記ハウジング部に搭載され、密閉性を確保するシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記電極部が端子部より受ける荷重方向に対して、前記電極部の上方に位置する。

　本発明によれば、シール部材を、ばね荷重を受ける方向に対して、電極部の直上近傍に配置することで、ばね荷重によるシール面の変形を抑制し、オイルの侵入を抑止可能な高度一体化車載用コネクタを実現することができる。

本発明の実施例１によるコネクタ構造の概略斜視図である。本発明の実施例１の図１とは別視点で示したコネクタ構造の概略断面図である。本発明の実施例２のコネクタ構造の概略断面図である。本発明の実施例３のコネクタ構造の概略斜視図である。本発明の実施例３の図４とは別視点で示したコネクタ構造の概略斜視図である。本発明の実施例４のコネクタ構造の概略斜視図である。本発明の実施例４の図６とは別視点で示したコネクタ構造の概略斜視図である。本発明の実施例５のコネクタ構造の概略斜視図である。本発明の実施例５の図８とは別視点で示したコネクタ構造の概略断面図である。本発明の実施例６のコネクタ構造及び電力変換装置筐体の概略断面図である。高度一体化ｅ－ａｘｅｌシステム１００の一例の概略構成図である。

　以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳述する。

　（実施例１）
　図１は、本発明の実施例１によるコネクタ構造の概略斜視図であり、図２は、本発明の実施例１の図１とは別視点で示したコネクタ構造の概略断面図である。

　図１及び図２において、後述するアクチュエータが有する端子部と直接接触する一対の電極部１は、ハウジング部２に保持されている。電極部１は、延伸し、ハウジング部２から一部露出しており、コネクタ端子部１０を形成している。略記するが、コネクタ端子部１０は、アクチュエータを制御する回路基板と電気的に接続する。

　ハウジング部２は、外部と固定する為の固定部２０を有する。シール部材３は環状であり、ハウジング部２に保持され、ハウジング部２と共にシール面４を形成し、密閉性を有している（密閉性を確保している）。

　具体的には、シール部材３は、外部からのオイルや異物等の侵入を防ぐ役割を有する。

　電極部１は、アクチュエータが有する端子部と直接接触することで、アクチュエータと電気的に接続している。具体的には、アウチュエータが有する端子部が、ばね機構を備え、伸縮性を有することで、電極部１に接触し、圧縮することにより、電気的接続を確保する。換言すると、電極部１は、ばね機構の圧縮に伴う荷重を受けている。

　電極部１が受ける荷重方向（図２に示す矢印の方向）に対して、シール部材３の搭載位置を、電極部１の直上（上方）にすることで、ばね機構の荷重によるシール面４の変形を抑制し、密閉性を確保することが可能になる。

　電極部１の材質としては、銅、またはアルミ等が考えられ、めっき処理を施しても良い。電極部１の形状は、アクチュエータが有する端子部との接触面積や、端子部間の間隔で、様々な形状が考えられる。

　また、電極部１からコネクタ端子部１０に至るまでの形状も様々に考えられ、例えば、複数回の曲げ形状を有しても良い。ハウジング部２の材質は、外部環境に応じて、ＰＢＴ、ＰＡ６６及びＰＰＳ等が考えられる。電極部１とハウジング部２の密着性を確保する方策としては、電極部１への粗化処理等の表面処理、または電極部１及びハウジング部２に良好な密着性を有する液状樹脂封止材等を用いることが考えられる。

　シール部材３の材質としては、外部環境に応じて、シリコンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等が考えられる。また、液状シール部材を塗布して硬化反応により、固体ゴム化する事も考えられる。

　シール部材３のサイズは、要求される密閉性、シール面４の平面度ばらつき、ハウジング部２のサイズ等に依存し、Ｏリング、Ｈリング、等の様々な形状が考えられる。

　本発明の実施例１によれば、電極部１が受ける荷重方向に対して、シール部材３の搭載位置を、電極部１の直上にすることで、ばね機構の荷重によるシール面４の変形を抑制し、密閉性を確保する事が可能になる。

　よって、ばね荷重によるシール面４の変形を抑制し、オイルの侵入を抑止可能な高度一体化車載用コネクタを実現することができる。

　（実施例２）
　次に、本発明の実施例２について説明する。

　図３は、本発明の実施例２のコネクタ構造の概略断面図である。

　図３において、シール部材側面部３１と電極部側面部１１における、電極部１が受ける荷重方向の法線方向への最小距離ｄｍｉｎと、環状のシール部材３の周方向における、圧縮方向の法線側の幅をｄｓとの関係は、ｄｍｉｎ≦ｄｓ（ｄｍｉｎはｄｓ以下）　^---を満足する構造である。

　ｄｍｉｎ≦ｄｓを満足する事は、電極部１が受ける荷重によるシール面４の変形が小さい領域に、シール部材３を配置することになり、良好な密閉性を確保することに繋がる。

　シール面４から、電極部１が荷重を受ける面までの距離ｄｔ１-及び、シール部材３が配置される、ハウジング部２が備える溝形状の底面から、電極部１が荷重を受ける面までの距離ｄｔ２は、後述するアクチュエータが備える端子部の位置等に依存する。また、距離ｄｔ２については、シール部材３の圧縮方向の厚みにも依存する。

　本発明の実施例２によれば、電極部１が受ける荷重方向に対して、シール部材３の搭載位置を、電極部１の上方にして、電極部１が受ける荷重方向の法線方向への最小距離ｄｍｉｎと、環状のシール部材３の周方向における、圧縮方向の法線側の幅をｄｓとの関係を、ｄｍｉｎ≦ｄｓ^---を満足する構造とし、電極部１が受ける荷重によるシール面４の変形が小さい領域に、シール部材３を配置したので、良好な密閉性を確保することができる。

　よって、実施例１と同様に、ばね荷重によるシール面４の変形を抑制し、オイルの侵入を抑止可能な高度一体化車載用コネクタを実現することができる。

　（実施例３）
　次に、本発明の実施例３について説明する。

　図４は、本発明の実施例３のコネクタ構造の概略斜視図であり、図５は、本発明の実施例３の図４とは別視点で示したコネクタ構造の概略斜視図である。

　図４及び図５において、一つのハウジング部２は、複数対の電極部１、及び１つのシール部材３を備えている。複数対の電極部１が複数のアクチュエータの端子部が直接接触して、端子部から受ける荷重方向に対して、シール部材３の搭載位置（配置位置）を、複数対の電極部１の直上（上方）にすることで、複数対の電極部１が受ける荷重によるシール面４の変形を抑制し、密閉性を確保することが可能になる。

　本発明の実施例３においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

　なお、実施例３において、シール部材３と電極部１との位置関係を実施例２に示したｄｍｉｎ≦ｄｓとすることも可能である。

　（実施例４）
　次に、本発明の実施例４について説明する。

　図６は、本発明の実施例４のコネクタ構造の概略斜視図であり、図７は、本発明の実施例４の図６とは別視点で示したコネクタ構造の概略斜視図である。

　図６及び図７において、一つのハウジング部２は、複数対の電極部１、及び複数のシール部材３を備えている。複数対の電極部１が複数のアクチュエータの端子部が直接接続することで受ける荷重方向に対して、複数のシール部材３の各々の搭載位置（配置位置）を、複数対の電極部１の直上（上方）にすることで、上記荷重によるシール面４の変形を抑制し、密閉性を確保することが可能になる。

　本発明の実施例４においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

　なお、実施例４において、シール部材３と電極部１との位置関係を実施例２に示したｄｍｉｎ≦ｄｓとすることも可能である。

　（実施例５）
　次に、本発明の実施例５について説明する。

　図８は、本発明の実施例５のコネクタ構造の概略斜視図であり、図９は、本発明の実施例５の図８とは別視点で示したコネクタ構造の概略断面図である。

　図８及び図９において、ハウジング部２は、３箇所に配置された３つの電極部１、及び少なくとも１つのシール部材３を備えている。３つの電極部１は、３相電動機が有する３つの端子部９２１（図９では３つの端子部９２１のうちの２つの端子部９２１を示している）と直接接触し、荷重を受けている。

　また、略記するが、コネクタ端子部１０は、３相電動機を制御する回路基板と電気的に接続している。

　３箇所に配置された電極部１が受ける荷重方向に対して、シール部材３の搭載位置（配置位置）を、３箇所に配置された電極部１の直上にする事で、電極部１が受ける荷重によるシール面４の変形を抑制し、密閉性を確保する事が可能になる。

　本発明の実施例５においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

　なお、実施例５において、一つのハウジング部２に対して、３つの電極部１を一組とする３相電極部とし、一つのハウジング部２に、複数の３相電極部を形成し、複数の３相電動機が有するそれぞれの３つの端子部を接続する構成とすることもできる。

　この場合、シール部材３は複数であり、３相電極部のそれぞれに対してシール部材３が配置され、３つの電極部１が３相電動機の３つの端子部より受ける荷重方向に対して、複数のシール部材３のそれぞれは、３つの電極部１のそれぞれの直上に位置するように構成することができる。このような構成でも、ばね荷重によるシール面の変形を抑制し、オイルの侵入を抑止可能な高度一体化車載用コネクタを実現することができる。

　また、実施例５において、実施例２と同様に、電極部１が受ける荷重方向に対して、シール部材３の搭載位置を、電極部１の上方にして、電極部１が受ける荷重方向の法線方向への最小距離ｄｍｉｎと、環状のシール部材３の周方向における、圧縮方向の法線側の幅をｄｓとの関係を、ｄｍｉｎ≦ｄｓ^---を満足する構成とすることもできる。

　（実施例６）
　次に、本発明の実施例６について説明する。

　図１０は、本発明の実施例６のコネクタ構造及び電力変換装置筐体の概略断面図である。

　図１０において、コネクタ４０は、実施例１乃至実施例５のコネクタ構造を有する。コネクタ４０は、詳細形状は略記するが、電力変換装置の筐体５０に、少なくとも１つ以上搭載されている。コネクタ４０の搭載数及び位置は、コネクタ４０と電気的に接続するアクチュエータばね端子（端子部）８１を有するアクチュエータ８０、もしくは略記するが、３相電動機の搭載数及び位置に依存する。

　電力変換装置は、アクチュエータ８０、もしくは３相電動機を制御する駆動回路基板６０を備え（実装している）、駆動回路基板６０は、コネクタ４０と接続部７０にて電気的に接続している。接続部７０としては、はんだ付け、プレスフィット、カシメ固定等が考えられる。

　電力変換装置の搭載場所は、例えば、アクチュエータ８０、または３相電動機を備えるギアボックス等が考えられ、高度一体化ｅ－ａｘｅｌシステムの一部機能としても考えられる。

　図１１は、高度一体化ｅ－ａｘｅｌシステム１００の一例の概略構成図である。

　図１１に示した例は、電子制御装置（ＡＴＣＵ）９１を備える電力変換装置９０が３相電動機９２又はアクチュエータ８０（ただし、図１１ではアクチュエータ８０の図示は省略する）を搭載するギアボックス９３に搭載される例である。ギアボックス９３内に搭載された３相電動機９２又はアクチュエータ８０がコネクタ４０により、電力変換装置９０に実装された駆動回路基板６０に電気的に接続される。

　本発明の実施例６においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。

　例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明する為に詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

　また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を付け加えることも可能である。

　また、他の実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることは可能である。例えば、電極部１、ハウジング部２、シール部材３、シール面４、等は様々な形を採用することができる。

　なお、アクチュエータ８０及び３相電動機９２は、駆動部と総称することができる。

　１・・・電極部、２・・・ハウジング部、３・・・シール部材、４・・・シール面、１０・・・コネクタ端子部、１１・・・電極部側面部、２０・・・固定部、３１・・・シール部材側面部、４０・・・コネクタ、５０・・・電力変換装置の筐体、６０・・・・駆動回路基板、７０・・・接続部、８０・・・アクチュエータ、８１・・・アクチュエータばね端子部、９０・・・電力変換装置、９１・・・電子制御装置、９２・・・３相電動機、９３・・・ギアボックス、１００・・・高度一体化ｅ－ａｘｅｌシステム、９２１・・・３相電動機が有する端子部

Claims

　駆動部が有する端子部と直接接触する少なくとも２つの電極部と、
　前記電極部を保持するハウジング部と、
　前記ハウジング部に搭載され、密閉性を確保するシール部材と、
　を備える車載用コネクタであって、
　前記シール部材は、前記電極部が端子部より受ける荷重方向に対して、前記電極部の上方に位置することを特徴とする車載用コネクタ。
　請求項１に記載の車載用コネクタにおいて、
　前記シール部材の側面部と前記電極部の側面部の、前記荷重方向の法線方向における最小距離をｄｍｉｎとし、前記シール部材の周方向における、圧縮方向の法線方向の前記シール部材の幅をｄｓとすると、前記ｄｍｉｎは、前記ｄｓ以下であること特徴とする車載用コネクタ。
　請求項１に記載の車載用コネクタにおいて、
　前記駆動部は、アクチュエータであり、前記電極部は複数対あり、１つの前記ハウジング部の１つの前記シール部材に対して、複数の前記アクチュエータが有するそれぞれの前記端子部と複数対の前記電極部とが直接接続され、前記電極部の全てが前記端子部より受ける荷重方向に対して、前記シール部材が、前記電極部の上方に位置することを特徴とする車載用コネクタ。
　請求項１に記載の車載用コネクタにおいて、
　前記駆動部は、アクチュエータであり、１つの前記ハウジング部に対して、複数の前記アクチュエータが有するそれぞれの前記端子部と直接接続する複数対の前記電極部と複数の前記シール部材を有し、前記電極部の全てが前記端子部より受ける荷重方向に対して、前記シール部材の全てが、前記電極部の上方に位置することを特徴とする車載用コネクタ。
　請求項１に記載の車載用コネクタにおいて、
　前記駆動部は３相電動機であり、前記電極部は少なくとも３つであり、前記３相電動機が有する３つの端子部が３つの前記電極部と直接接触することを特徴とする車載用コネクタ。
　請求項５に記載の車載用コネクタにおいて、
　前記シール部材の側面部と前記電極部の側面部の、前記荷重方向の法線方向における最小距離をｄｍｉｎとし、前記シール部材の周方向における、圧縮方向の法線方向の前記シール部材の幅をｄｓとすると、前記ｄｍｉｎは、前記ｄｓ以下であること特徴とする車載用コネクタ。
　請求項５に記載の車載用コネクタにおいて、
　一つの前記ハウジング部に対して、３つの前記電極部を一組とする３相電極部とし、複数の前記３相電極部を形成し、複数の前記３相電動機が有するそれぞれの３つの前記端子部が複数の前記３相電極部のそれぞれに接続され、前記シール部材は複数であり、複数の前記３相電極部のそれぞれに対して前記シール部材が配置され、３つの前記電極部が前記端子部より受ける荷重方向に対して、前記複数のシール部材のそれぞれは、３つの前記電極部のそれぞれの直上に位置することを特徴とする車載用コネクタ。
　請求項１に記載の車載用コネクタにおいて、
　前記車載用コネクタは、電力変換装置に少なくとも１個搭載され、前記電力変換装置内に実装されている駆動回路基板と電気的に接続されることを特徴とする車載用コネクタ。
　請求項８に記載の車載用コネクタにおいて、
　前記駆動部は、アクチュエータであり、前記アクチュエータはギアボックスに搭載され、前記アクチュエータと前記電極部とが電気的に接続されることを特徴とする車載用コネクタ。
　請求項５に記載の車載用コネクタにおいて、
　前記車載用コネクタは、電力変換装置に少なくとも１個以上搭載され、前記電力変換装置内に実装されている駆動回路基板と電気的に接続され、前記３相電動機は、ギアボックス内に搭載され、前記３相電動機と前記電極部とが電気的に接続されることを特徴とする車載用コネクタ。