JP2017112031A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】接点当接形式のコネクタにおいて簡単な構造で以て大電流用途に適用できるようにする。
【解決手段】コネクタ１０は、相手端子５１に設けられた板状接点部５３がその板厚方向に沿って進入可能な開口部４１が設けられた合成樹脂製のハウジング３０と、相手端子５１の板状接点部５３と対向する姿勢でかつ長さ方向の一部を開口部４１に臨ませた形態でハウジング３０内に収容されたバスバー１１と、バスバー１１における開口部４１と対向した配置面１６に配された導電性を有するライン状の斜め巻きコイルばね２０と、が具備され、斜め巻きコイルばね２０の両端には、ハウジング３０に固定される被固定部２５Ｌ，２５Ｒが設けられている。
【選択図】図１

Description

本明細書によって開示される技術はコネクタに関し、特に対向する接点同士を当接させることで電気的接続を採る形式のコネクタに関する。

この種のコネクタの一例として、下記特許文献１に記載された給電装置が知られている。このものは、雌側ジャンクション内に、固定の内側端板と可動の外側端板とが対向して配されて、両端板の間にコイルばねが装着されるとともに、外側端板には板ばね部材が設けられ、この板ばね部材は、外側端板から外方に突出した一端側が折り曲げられることで、弾性変形が容易な斜め姿勢をなす雌側接点が形成されている。そして、相手の雄側ジャンクションが接近すると、同雄側ジャンクションに設けられた雄側接点が雌側接点に突き当って、コイルばねを弾縮しながら外側端板を押し込み、かつ雌側接点自身を弾性変形させつつ接触し、電気的接続が採られるようになっている。特に、雌雄の接点間のワイピング効果が期待される構造である。

特開２００２−２７４２９０号公報

しかしながら上記先行技術のものは、以下のような理由で大電流用途には適用し辛い。すなわち先行技術では、板ばね部材の他端にコード線が接続されて、コイルばねの内部を通ったのち雌側ジャンクションの外部に引き出された構造であるため、コード線の電線径に制限があって大電流用途には適さない。また、大電流用途の場合には、板ばね部材の板厚を大きくする必要があるが、それだけ板ばね部材の一端側の雌側接点の剛性が高くなり、自由に弾性変形できなくなるためである。
本明細書によって開示される技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、接点当接形式のコネクタにおいて簡単な構造で以て大電流用途に適用できるようにするところにある。

本明細書によって開示されるコネクタは、相手端子に設けられた板状接点部がその板厚方向に沿って進入可能な開口部が設けられた合成樹脂製のハウジングと、前記相手端子の前記板状接点部と対向する姿勢でかつ長さ方向の一部を前記開口部に臨ませた形態で前記ハウジング内に収容されたバスバーと、前記バスバーにおける前記開口部と対向した配置面に配された導電性を有するライン状の斜め巻きコイルばねと、が具備され、前記斜め巻きコイルばねの両端には、前記ハウジングに固定される被固定部が設けられている構成である。

相手端子の板状接点部がハウジングの開口部を通ってバスバーに接近すると、バスバーの配置面に配されたライン状の斜め巻コネクタばねが、バスバーの配置面と板状接点部との間で径方向に挟持され、すなわち同斜め巻きコイルばねが傾斜度合いを変えつつ押し潰されるように弾性変形し、その復元弾力でバスバーの配置面と相手の板状接点部とに接触することにより、バスバーと相手端子との間の電気的接続が採られる。
上記の導電構造を構築するに当たり、バスバーの板厚や、さらには同バスバーに接続される導電体である他のバスバーの板厚、あるいは電線の電線径に制限を受けることが無いから、大容量用途にも適用することができる。斜め巻きコイルばねを配設するに当たっては、ハウジング自身に固定する構造としたから、コネクタ全体としては、部品点数を少なく抑えて簡単な構造にまとめることができる。

また、以下のような構成としてもよい。
前記ハウジングが互いに結合される一対の分割ハウジングから構成され、一方の分割ハウジングにおける他方の分割ハウジングとの対向面には、前記バスバーが装着される装着溝が設けられるとともに、前記他方の分割ハウジングにおける前記一方の分割ハウジングとの対向面には、前記斜め巻きコイルばねが収容可能でかつ前記開口部と連通した収容室が形成され、かつ、前記斜め巻きコイルばねの両端には、前記一方の分割ハウジングの前記対向面と前記他方の分割ハウジングの前記対向面の間で挟持される線材が延出した形態で形成されている。

コネクタを組み立てるに当たっては、他方の分割ハウジングの収容室に斜め巻きコイルばねが収容されるとともに、両端の線材が他方の分割ハウジングの対向面に当てられた状態とされ、係る状態から装着溝にバスバーが装着された一方の分割ハウジングの対向面が、他方の分割ハウジングの対向面に合わせられて結合される。これに伴い、両線材が両分割ハウジングの対向面の間で挟持されることにより、ライン状の斜め巻きコイルばねがバスバーの配置面に沿った形態を採ってハウジング内に固定される。
斜め巻きコイルばねをハウジング内で固定する手段として、斜め巻きコイルばねの両端の線材を両分割ハウジングの対向面の間で挟持するといった簡単な手段を採用したから、斜め巻きコイルばねの配設作業が簡単となり、ひいてはコネクタの組立作業を能率良く行うことができる。

前記他方の分割ハウジングの前記対向面における前記収容室の側縁部には、前記線材の延出端に設けられた被取付部を取り付ける取付部が設けられている。
斜め巻きコイルばねは、両線材の延出端の被取付部を、他方の分割ハウジングの対向面における収容室の側縁部に設けられた取付部に取り付けることにより、自身が収容室に収容された状態で他方の分割ハウジングに組み付けられる。斜め巻きコイルばねが、他方の分割ハウジングに対してサブアッシイされた形態が採られ、引き続く一方の分割ハウジングとの結合作業がよりスムーズに行える。

前記線材の前記被取付部がＬ字形をなす差込部であり、前記他方のハウジングの前記取付部が、前記差込部が差し込まれる差込孔である。

前記線材の前記被取付部が、同線材を螺旋巻きしてなるコイルであり、前記他方のハウジングの前記取付部が、前記コイルが嵌合されるピンである。

本明細書によって開示される技術によれば、接点当接形式のコネクタにおいて簡単な構造で以て大電流用途に適用することができる。

実施形態に係るコネクタの嵌合前の状態を示す断面図 斜め巻きコイルばねの取付動作を示す断面図 コネクタの嵌合完了状態を示す断面図

＜実施形態＞
実施形態を図１ないし図３に基づいて説明する。本実施形態では、電気自動車やハイブリッド車に装備されるＰＣＵ（Power Control Unit）とモータ間の給電装置に適用した場合を例示しており、図１に示すように、互いに嵌合されるＰＣＵ側コネクタ１０（以下、コネクタ１０）と、モータ側コネクタ５０（以下、相手コネクタ５０）とを備えている。

先に相手コネクタ５０を説明する。相手コネクタ５０は、Ｌ型バスバーからなる相手端子５１と、同相手端子５１が装着された相手ハウジング５５とを備えて構成されている。相手端子５１は例えば銅板製であって、帯状の端子本体５２の上端に、板状接点部５３が直角に屈曲形成された形状である。端子本体５２の下端部には、他のバスバー（図示せず）と接続するための接続用孔５４が形成されている。
相手ハウジング５５は、いわゆる端子台として機能するものであって、合成樹脂材により概ねブロック状に形成され、上面における中央部よりも少し左端寄りの位置に、受け台５６が突出形成されている。

上記の相手端子５１は、インサート成形により相手ハウジング５５に一体的に装着されており、詳細には、板状接点部５３が受け台５６上に載置され、端子本体５２が相手ハウジング５５を下方に貫通してその下端部が同相手ハウジング５５の下面から突出した形態で装着されている。
この相手ハウジング５５が、図示しないモータケースに対し、その上面から突出した形態で装着されている。

コネクタ１０について説明する。コネクタ１０は、図１に示すように、バスバー１１と、バスバー１１の端子接続部１５の下面に配されるライン状の斜め巻きコイルばね２０と、バスバー１１並びに斜め巻きコイルばね２０が装着されたハウジング３０とから構成されている。

バスバー１１は、銅板製の帯材を略中央長さ位置で直角曲げすることにより、両辺が概ね等長のＬ字形に形成され、一辺（縦向きの辺）側が、他のバスバー（図示せず）と接続される導電体接続部１２となっているとともに、他辺（横向きの辺）側が、相手端子５１と接続される端子接続部１５となっている。
導電体接続部１２の先端部には、他のバスバー（図示せず；導電体の一例）と接続するための接続用孔１３が形成されているとともに、略中央長さ位置には係止孔１４が形成されている。

バスバー１１の端子接続部１５の下面側には、ライン状の斜め巻きコイルばね２０が配されている。
斜め巻きコイルばね２０は、図２に示すように、導電性に優れた金属線を螺旋巻きすることによりコイル部２１が形成されており、ただし一般のコイルばねとは違って、各コイル２２の巻回面がコイル部２１の軸線に対して予め傾斜するように巻かれることでライン状のコイル部２１が形成されている。
上記したバスバー１１の端子接続部１５の下面における長さ方向の中央部には、斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１が当接して配される配置面１６が設定されている（図１参照）。

斜め巻きコイルばね２０は、コイル部２１に対して同コイル部２１を径方向に挟むような荷重が加えられると、各コイル２２の巻回面がコイル部２１の軸線に対してさらに傾斜した状態に倒れて、コイル部２１の高さ寸法（コイル部２１の軸線方向と垂直な方向での寸法）が小さくなるように圧縮される。特に、荷重／撓み特性について、コイル部２１の変位量（コイル部２１の高さの変位量）が変化しても、ばね荷重の変化が小さく留められる領域を有する非線形特性を示す。

コイル部２１の両端面における上部位置からは、同コイル部２１を構成する金属線の両端部が、コイル部２１の軸線と平行な線上で互いに反対方向を向いて延出形成されている。この左右に延出された金属線が、被挟持線部２５Ｌ，２５Ｒとなっている。
図２の左側の被挟持線部２５Ｌの延出端には、下向きに直角曲げされた差込部２６が形成されている。一方、同図の右側の被挟持線部２５Ｒの延出端では、金属線が下方と右方に二度直角曲げされたクランク部２７が形成され、さらにクランク部２７の先端に、縦軸を有するコイル２８が上方に突出した形態で形成されている。

続いて、ハウジング３０について説明する。ハウジング３０は合成樹脂製であって、図１に示すように、上ハウジング３１Ｕと下ハウジング３１Ｌとを一体的に結合することで形成されている。
上ハウジング３１Ｕは、右端部に突出部３２が立ち上がり形成された正面視Ｌ字形をなすブロック状に形成されている。上ハウジング３１Ｕの下面の中央部には、上記したバスバー１１の端子接続部１５が装着される装着溝３３が形成されている。

上ハウジング３１Ｕの下面の装着溝３３の右端部には、バスバー１１の導電体接続部１２が挿通される挿通溝３６が、突出部３２内を上方に向けて貫通するようにして形成されている。挿通溝３６は、その下端部の所定高さ領域が、導電体接続部１２の板厚にほぼ等しい狭間隔に形成されている一方、それより上方位置は広間隔に形成されている。挿通溝３６の広間隔領域の一方（図１の左側）の壁面には、導電体接続部１２に形成された係止孔１４に弾性的に係止するランス３８が形成されている。

下ハウジング３１Ｌは、図２に示すように、比較的扁平なブロック状をなし、その上面における左端部寄りの広い領域に亘って、深い収容室４０が凹み形成されている。この収容室４０の底壁４０Ａには、上記した相手ハウジング５５の受け台５６並びに同受け台５６に載置された相手端子５１の板状接点部５３（端子本体５２の上端部を含む）が進入可能な開口部４１が形成されている。開口部４１の左右両端縁には、ガイド壁４２が立ち上がり形成されている。

下ハウジング３１Ｌの上面における収容室４０の左右の側縁部には、それぞれ上記した斜め巻きコイルばね２０の左右の被挟持線部２５Ｌ，２５Ｒが載せられる載置面４４Ｌ，４４Ｒが形成されている。
左側の載置面４４Ｌには、斜め巻きコイルばね２０の左側の被挟持線部２５Ｌの延出端に設けられた差込部２６が差し込まれる差込孔４５が形成されている。
一方、右側の載置面４４Ｒには、斜め巻きコイルばね２０の右側の被挟持線部２５Ｒの延出端に設けられたクランク部２７が収容される凹部４６が形成され、同凹部４６の底面には、クランク部２７の先端に設けられたコイル２８内に嵌合されるピン４７が立ち上がり形成されている。

本実施形態は上記した構造であって、続いてその作用を説明する。
コネクタ１０は、以下のようにして組み付けられる。まず、下ハウジング３１Ｌに斜め巻きコイルばね２０が装着される。詳細には、図２に示すように、斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１が収容室４０内に入れられ、それとともに、左側の被挟持線部２５Ｌが、差込部２６を差込孔４５に差し込みつつ左側の載置面４４Ｌに載せられ、また、右側の被挟持線部２５Ｒが、コイル２８をピン４７に嵌合させつつ右側の載置面４４Ｒに載せられる。これにより、図１に示すように、斜め巻きコイルばね２０は、コイル部２１を収容室４０内の上部位置において、開口部４１の上方に対応して収容された状態にサブアッシイされる。

一方、上ハウジング３１Ｕに対してバスバー１１が装着される。それには、バスバー１１の導電体接続部１２が、上ハウジング３１Ｕに形成された挿通溝３６に下方から挿通される。導電体接続部１２が挿通溝３６に沿って所定量押し上げられると、図１に示すように、ランス３８が係止孔１４に弾性的に係止することで落下止めがなされ、このとき水平姿勢の端子接続部１５が装着溝３３内に装着される。

このようにバスバー１１が装着された上ハウジング３１Ｕの下面が、上記のように斜め巻きコイルばね２０がサブアッシイされた下ハウジング３１Ｌの上面に重ねられて結合され、ハウジング３０が形成される。それに伴い、図１に示すように、斜め巻きコイルばね２０の左側の被挟持線部２５Ｌが、下ハウジング３１Ｌの左側の載置面４４Ｌと、上ハウジング３１Ｕの下面における装着溝３３の左側縁部３４Ｌとの間で挟持され、また、右側の被挟持線部２５Ｒが、下ハウジング３１Ｌの右側の載置面４４Ｒと、上ハウジング３１Ｕの下面における装着溝３３の右側縁部３４Ｒとの間で挟持されることによって、斜め巻きコイルばね２０がハウジング３０内で固定される。このとき、斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１が、バスバー１１の端子接続部１５の配置面１６に沿って配されて、開口部４１の上方に臨んだ状態となる。

このように組み付けられたコネクタ１０がＰＣＵケースに装着され、バスバー１１の導電体接続部１２における上ハウジング３１Ｕの突出部３２の上面から突出した突出端に、ＰＣＵに配された他のバスバーが接続される。一方、相手コネクタ５０はモータケースに装着され、相手端子５１における端子本体５２の下端部が、モータに配されたバスバーと接続される。
初期状態では、コネクタ１０と相手コネクタ５０とが、図１に示すように、所定距離離間した状態で上下に対向している。

上記の初期状態から例えばＰＣＵがモータに対して接近され、それに伴いコネクタ１０が相手コネクタ５０に対して嵌合されると、相手コネクタ５０に設けられた相手端子５１の板状接点部５３が、コネクタ１０におけるハウジング３０の開口部４１を通って収容室４０内に進入し、バスバー１１の端子接続部１５における配置面１６に配された斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１に次第に接近してついには押圧する。

相手コネクタ５０が所定量接近し、すなわち両コネクタ１０，５０が正規量嵌合されると、図３に示すように、端子接続部１５の配置面１６に配された斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１が、同配置面１６と、相手端子５１の板状接点部５３とで上下方向に挟持され、すなわちコイル部２１が、各コイル２２がさらに傾斜しつつ押し潰されるように弾性変形し、その復元弾力でバスバー１１の端子接続部１５の配置面１６と、相手端子５１の板状接点部５３とに接触することにより、コネクタ１０のバスバー１１と、相手コネクタ５０の相手端子５１との間の電気的接続が採られる。

ここでより詳細には、バスバー１１の端子接続部１５と、相手端子５１の板状接点部５３とが、高さ方向に弾縮されて復元弾力を備えた斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１を介して接続された形態となっている。斜め巻きコイルばね２０（コイル部２１）は、上記したように、荷重／撓みの非線形特性を備えているから、相手コネクタ５０の相対的な進出量等に誤差があって、斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１の変位量に誤差が出たとしても、荷重すなわち復元弾力がさほど変化せず、安定した接触圧を受けて導電性に優れたものとなる。

また、斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１が、バスバー１１の端子接続部１５（配置面１６）と、相手端子５１の板状接点部５３とに接触する場合には、実際にはコイル部２１を構成する各コイル２２ごとに接触することになり、すなわち多点で接触することになるから、接触抵抗が低減されてこれも導電性の向上に寄与し得る。

両コネクタ１０，５０の嵌合と離脱とに伴い、斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１が高さ方向に弾縮された形態（図３参照）と、自然状態に戻った形態（図１参照）とを交互に採ることになるが、この際、斜め巻きコイルばね２０のコイル部２１における各コイル２２の接触点が、バスバー１１の端子接続部１５（配置面１６）上、または相手端子５１の板状接点部５３上で、擦れながら摺動若しくは回動することから、いわゆるワイピング効果が得られ、接触点に付着した異物を除去して、接触抵抗を低減することができる。

以上のように本実施形態では、コネクタ１０と相手コネクタ５０との間で電気的接続を図る場合に、コネクタ１０に装備されたバスバー１１の端子接続部１５と、相手コネクタ５０に装備された相手端子５１の板状接点部５３とを、介在された斜め巻きコイルばね２０（コイル部２１）を弾縮しつつ突き合わせる構造を採っている。この構造であると、コネクタ１０に装備されるバスバー１１の板厚や、同バスバー１１に接続される他のバスバーの板厚等に制限を受けることが無いから、大容量用途にも適用することができる。
斜め巻きコイルばね２０を配設するに当たっては、ハウジング３０自身に固定する構造としたから、コネクタ１０全体としては、部品点数を少なく抑えて簡単な構造にまとめることができる。

斜め巻きコイルばね２０をハウジング３０内で固定する手段として、より具体的には、斜め巻きコイルばね２０の両端の被挟持線部２５Ｌ，２５Ｒを、互いに結合される上下のハウジング３１Ｕ，３１Ｌの対向面の間で挟持するといった簡単な手段を採用したから、斜め巻きコイルばね２０の配設作業が簡単となり、ひいてはコネクタ１０の組立作業を能率良く行うことができる。

さらに、斜め巻きコイルばね２０は、両被挟持線部２５Ｌ，２５Ｒの延出端に設けられた差込部２６とコイル２８とが、下ハウジング３１Ｌの載置面４４Ｌ，４４Ｒに設けられた差込孔４５とピン４７とにそれぞれ嵌められることで、コイル部２１が収容室４０に収容された状態で下ハウジング３１Ｌに組み付けられる。すなわち斜め巻きコイルばね２０が、下ハウジング３１Ｌに対してサブアッシイされた形態が採られ、引き続く上ハウジング３１Ｕとの結合作業をよりスムーズに行うことができる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は、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、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、コネクタに装備されたバスバーに接続される導電体として他のバスバーを例示したが、電線であってもよい。電線についても電線径に制限を受けることがなく、大電流用途を実現できる。
（２）ライン状の斜め巻きコイルばねにおけるコイル部の両端をハウジングに固定する手段としては、上記実施形態に例示した上下のハウジングの対向面で挟む構造に限らず、他の固定構造を採用してもよい。

（３）斜め巻きコイルばねの被挟持線部の延出端を下ハウジングに取り付ける手段としては、上記実施形態に例示した差込部と差込孔、あるいはコイルとピンに限らず、他の手段を採用してもよい。
（４）斜め巻きコイルばねの被挟持線部の延出端を下ハウジングに取り付ける手段は必ずしも必要ではなく、取付手段を備えないものも技術的範囲に含まれる。

１０…ＰＣＵ側コネクタ（コネクタ）
１１…バスバー
１５…端子接続部
１６…配置面（開口部４１と対向した面）
２０…斜め巻きコイルばね
２１…コイル部
２５Ｌ，２５Ｒ…被挟持線部（線材；被固定部）
２６…差込部（被取付部）
２８…コイル（被取付部）
３０…ハウジング
３１Ｕ…上ハウジング（一方の分割ハウジング）
３１Ｌ…下ハウジング（他方の分割ハウジング）
３３…装着溝
４０…収容室
４１…開口部
４５…係止孔（取付部）
４７…ピン（取付部）
５１…相手端子
５３…板状接点部

Claims (5)

1. 相手端子に設けられた板状接点部がその板厚方向に沿って進入可能な開口部が設けられた合成樹脂製のハウジングと、
   前記相手端子の前記板状接点部と対向する姿勢でかつ長さ方向の一部を前記開口部に臨ませた形態で前記ハウジング内に収容されたバスバーと、
   前記バスバーにおける前記開口部と対向した配置面に配された導電性を有するライン状の斜め巻きコイルばねと、が具備され、
   前記斜め巻きコイルばねの両端には、前記ハウジングに固定される被固定部が設けられているコネクタ。
2. 前記ハウジングが互いに結合される一対の分割ハウジングから構成され、
   一方の分割ハウジングにおける他方の分割ハウジングとの対向面には、前記バスバーが装着される装着溝が設けられるとともに、
   前記他方の分割ハウジングにおける前記一方の分割ハウジングとの対向面には、前記斜め巻きコイルばねが収容可能でかつ前記開口部と連通した収容室が形成され、
   かつ、前記斜め巻きコイルばねの両端には、前記一方の分割ハウジングの前記対向面と前記他方の分割ハウジングの前記対向面の間で挟持される線材が延出した形態で形成されている請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記他方の分割ハウジングの前記対向面における前記収容室の側縁部には、前記線材の延出端に設けられた被取付部を取り付ける取付部が設けられている請求項２に記載のコネクタ。
4. 前記線材の前記被取付部がＬ字形をなす差込部であり、前記他方のハウジングの前記取付部が、前記差込部が差し込まれる差込孔である請求項３に記載のコネクタ。
5. 前記線材の前記被取付部が、同線材を螺旋巻きしてなるコイルであり、前記他方のハウジングの前記取付部が、前記コイルが嵌合されるピンである請求項３に記載のコネクタ。

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