JP5479160B2 - 充電コネクタの共用構造 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッドカーを含む電気自動車のバッテリを機器接続用のワイヤハーネスの複数種のコネクタを通じて充電可能とした充電コネクタの共用構造に関するものである。

従来、ハイブリッドカーを含む電気自動車のバッテリが上がった（電気がなくなった）場合に、ディーラ等で充電を行うには、バッテリに続くワイヤハーネスのコネクタに充電コネクタを嵌合接続して、充電を行っていた。

しかしながら、新たに、コネクタ嵌合によらずに、図７に示す如く、バッテリ（図示せず）に続くワイヤハーネス５３の端末のインバータ接続用コネクタ５２をインバータ（機器）５４から外して、ボルト締めで端子同士を接続した状態で充電を行う充電コネクタが必要となった。図７で、符号５５はインバータ接続用の左右一対の端子、５８，５９は、インバータ５４への固定兼アース用の左右一対のブラケット、６７はバッテリへの接続用端子、６６は同じくアース用端子をそれぞれ示している。インバータとは交流変換装置のことである。

参考までに、従来、ボルト締めで端子同士を接続するものとして、例えば特許文献１には、機器側のコネクタのバスバー端子にワイヤハーネス側のコネクタの雄端子をボルト締めで接続して、ワイヤハーネスから機器に給電を行うことが記載されている（図示せず）。

また、ボルト締めではなく、挿入嵌合式のコネクタとして、引用文献２には、車両のバッテリ（電池）と別置きの充電器とを充電コネクタを介して接続するものにおいて、充電コネクタの端子を長い端子と短い端子で構成し、充電コネクタの嵌合解除直前に短い端子で充電を停止させて、アークの発生を防ぐことが記載されている（図示せず）。

また、特許文献３には、挿入嵌合式のコネクタとして、両コネクタの種類ごとの誤嵌合を防止するために、一方のコネクタに溝を設け、他方のコネクタに、溝位置に整合する突起を設け、コネクタの種類ごとに溝と突起の位置を変更したものが記載されている。

特開２００９−３２５００号公報（図１） 実開平６−２９４６号公報（図１） 特開２００９−１９３９２０号公報（図１）

しかしながら、上記図７に示すワイヤハーネス５３のコネクタ５２においては、車種ごとのインバータ（機器）５４の形状違いに対応して、アース用ブラケット５８，５９の位置（突出高さ）が二種類設定されており、充電コネクタにおいても、二種類の高さ違いのブラケットに対応する必要があった。

本発明は、上記した点に鑑み、ワイヤハーネスの機器接続用のコネクタにおける二種類の高さ違いのブラケットに対して、一種類の充電コネクタで対応することのできる充電コネクタの共用構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る充電コネクタの共用構造は、接続用端子からの左右一対のアース用ブラケットの高さが二種類の異なる相手コネクタに対する充電コネクタの共用構造であって、該充電コネクタが、左右で高さの異なる段差状の壁部と、該壁部の高い部分のブラケット挿通部とを有する絶縁性のハウジングと、該高い部分に配設されて安全回路の接続部に続く安全回路用の端子と、該安全回路用の端子の上から該壁部に沿って段差状に配設される導電性の端子カバーと、該ハウジング内に配設されて該接続用端子を接続する給電用の端子とを備え、高さの低いアース用ブラケットが該壁部の低い部分で該端子カバーに接触し、高さの高いアース用ブラケットが該壁部の高い部分で該端子カバーに接触することを特徴とする。

上記構成により、第一の相手コネクタの高さの低い左右一対のアース用ブラケットのうちの一方のブラケットがハウジングのブラケット挿通部に挿通されてハウジングとの干渉が防止され、他方のブラケットがハウジングの段差状の壁部の高さの低い部分において端子カバーの高さの低い部分（端子カバーは段差状の壁部の形状に合わせて段差状に形成されている）に接触する。安全回路用の端子は端子カバーの高さの高い部分に予め接触しているので、アース用ブラケットが端子カバーを経て（端子カバーの長手方向に）安全回路用の端子に電気的に接続する。相手コネクタと充電コネクタとの完全結合時に安全回路の接続部が接続されることで、安全回路（安全回路用の端子と端子カバーとブラケットとは安全回路の一部をなす）に微少な信号電流が通電されて、給電用の端子に充電電流が通電可能となる。第一の相手コネクタに代えて、高さの高い左右一対のアース用ブラケットを有する第二の相手コネクタを用いる場合は、高さの高い左右一対のアース用ブラケットのうちの一方のブラケットが安全回路用の端子の上の端子カバーの高い部分に接触して、端子カバーの板厚方向に安全回路用の端子に接続され、他方のブラケットは端子カバーの低い部分の上方に離間して非接触で位置する。

請求項２に係る充電コネクタの共用構造は、請求項１記載の充電コネクタの共用構造において、前記接続用端子と前記給電用の端子の接続と、前記アース用ブラケットと前記端子カバーの接続とがそれぞれボルト締めで行われることを特徴とする。

上記構成により、接続用端子と給電用端子とがボルト締めで確実に接続固定され、アース用ブラケットと端子カバーとがボルト締めで確実に接続固定される。ハウジングには予めボルト螺合用のナットを配設しておくことが好ましい。

請求項１記載の発明によれば、アース用ブラケットの高さ違いの二種類の相手コネクタの接続を一種類（一つ）の充電コネクタで共通に接続することができるので、相手コネクタに合わせて二種類の充電コネクタを用意するコストがかからず、低コストで相手コネクタ側への充電を行うことができる。また、端子カバーを介して安全回路用の端子をアース用ブラケットに接続し、安全回路の接続部の断続操作で充電作業を安全に行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、アース用ブラケットと安全回路用の端子カバーとをボルト締めで確実に接続固定させて、安全回路の電気的接続の信頼性を高めることができる。同様に、接続用端子と給電用の端子とをボルト締めで接続して、充電回路の電気的接続の信頼性を高めることができ、これら安全回路と充電回路の各接続をボルト締めで同時に効率良く行うことができる。

本発明における充電コネクタとその共用構造の一実施形態を示す分解斜視図である。 同じく充電コネクタの組立状態を示す正面図である。 充電コネクタと第一の相手コネクタとの接続状態を示す斜視図である。 同じく接続状態を示す正面図である。 充電コネクタと第二の相手コネクタとの接続状態を示す斜視図である。 同じく接続状態を示す正面図である。 機器接続用のバッテリ側ワイヤハーネスの一形態（第一の相手コネクタを有する）を示す分解斜視図である。

図１〜図４は、本発明に係る充電コネクタとその共用構造の一実施形態を示すものである。

図１の如く、この充電コネクタ１は、絶縁樹脂製のハウジング２と、ハウジング２の前後方向中間の端子収容部３に収容される給電用の一対の電線付き端子４と、給電用の端子４を押さえる導電金属製の板状の端子カバー５と、ハウジング２の前部の左右段差状の上壁（壁部）６の右側部分（高い部分）６ａに配置される安全回路用の一つの電線付き端子７と、安全回路用の端子７を押さえる導電金属製の横長板状で且つ中間部が傾斜して長手方向左右端が段差状に位置した端子カバー８と、安全回路用の電線（安全回路）９，１０に接続された一対の小端子（図示せず）を収容して、ハウジング２に装着される絶縁樹脂製のインタロックハウジング（接続部）１１と、給電用の電線１２を押さえる絶縁樹脂製の電線カバー１３と、ハウジング２の端子収容部３の上部開口を開閉すべくハウジング２にスライド式に装着される絶縁樹脂製のハウジングカバー１４と、ハウジングカバー１４に設けられ、一対の小端子に対するショート端子（図示せず）を収容した小ハウジング（接続部）１５とを備えるものである。

ハウジング２は、高く突出した前部１６と、フラット状の中間部（端子収容部）３及び後部１７とで構成されている。ハウジング前部１６は、筒状部１８と、筒状部１８の上半に一体形成された横長矩形状のブロック部（符号１６で代用）とで成り、ブロック部１６は右半側の高い水平な上壁面（高い部分）６ａと、左端側の低い水平な上壁面（低い部分）６ｂと、左右の上壁面６ａ，６ｂを結ぶ左下がりの傾斜面６ｃとを有している。右側の上壁面６ａにナット１９が埋設されると共に、ナット１９の右側で安全回路用の端子７を位置決め保持する前後一対のリブ２０が設けられ、且つナット１９の左側で安全回路用の端子カバー８に対する係止爪２１が設けられ、左側の上壁面６ｂにナット２２が埋設され、各ナット１９，２２の前後において安全回路用の端子カバー８に対する係止突起２３が前壁面２４と上壁６の孔部２５内とに設けられている。

右側のナット１９の下側においてブロック部１６の前壁面２４から水平方向にスリット状の扁平な孔部（ブラケット挿通部）２６すなわち後述の相手コネクタ５２の高さの低いアース用ブラケット５８に対する逃がし部が貫通して設けられ、図２の如く、孔部２６の下面２６ａはブロック部１６の左側の上壁面６ｂと同一平面に位置している。図２で鎖線２７はハウジングカバー１４（図１）の上部後壁を示す。ブロック部１６の右側の上壁面６ａから傾斜面６ｃにかけて横長の切欠溝２８が設けられ、切欠溝２８の上に安全回路用の端子カバー８が小さな接触面積で配置される。

ブロック部１６の右側の上壁面６ａは筒状部１８よりも高く位置し、左側の上壁面６ｂは図２の如く筒状部１８の上部内面よりもやや低く位置し、中間の傾斜面６ｃは筒状部１８の左半上部に位置している。孔部２６の下側でブロック部１６の右側部分にインタロックハウジング１１を収容する矩形状の孔部（装着部）２９が前後方向に貫通して設けられている。インタロックハウジング１１は突起や係合枠片といった係止手段で装着部２９内に係止される。装着部２９の外側（ブロック部１６の右端）には安全回路用の一方の電線９を巻き付けて余長吸収する周溝３０が設けられている。インタロックハウジング１１と小端子とでインタロックコネクタが構成される。

図１の如く、安全回路用の端子７は、給電用の端子４と同様にボルト挿通孔７ａを有する丸型板状の電気接触部７ｂと、一対の電線圧着片を有する電線接続部７ｃとを有する導電金属製の丸型板端子であり、図１，図２の如く電線接続部７ｃに接続された電線９は溝３０に矩形状に巻かれて（巻き部を符号９ａで示す）、インタハウジング１１内の一方の細長板状の小端子（図示せず）に続いている。他方の小端子は安全回路用の他方の電線１０に接続されてハウジング２の底面に沿って、給電用の端子４に接続された電線１２と共に充電器側のワイヤハーネス３１（図３）として導出されている。安全回路用の端子７の電気接触部７ｂは右側のナット１９の上に配置され、電線接続部７ｃが一対のリブ２０で位置決めされる。

給電用の一対の端子４は、ハウジング２の底壁３２と左右の側壁３３と後壁３４と中間の隔壁３５とで区画された端子収容部３内に収容され、底壁３２は筒状壁１８の中心付近の高さに水平に位置し、底壁３２に設けられた枠状の各リブ３６（図２）で給電用の各端子４の電気接触部４ｂが位置決めされ、リブ３６に続く後側の左右一対の高いリブ３７の前端に電気接触部４ｂの後部が当接して抜け止めされ、後側の一対のリブ３７間がハウジング後部１７の電線ガイド溝３８に連通し、ガイド溝３８は樋状部３９に続き、電線ガイド溝３８と樋状部３９に電線カバー１３が組み付け係止され、電線カバー１３の電線押さえ板４０の前端壁４１が電線ガイド溝３８の前部開口を塞いで後壁３４と同一面に位置する。

給電用の端子カバー５はボルト挿通孔５ａと係止孔５ｂとを有して、図２の端子収容部３内の左右のガイド壁４２に沿って水平に挿入され且つ係止ランスで係止孔５ｂを係止されて、給電用の端子４の上に位置する。筒状部１８内の空間は端子収容部３に連通している。給電用の端子４の下側においてナット（図示せず）がハウジング２に固定されている。

安全回路用の端子カバー８は、右側の長い水平板部８ａと、左側の短い水平板部８ｂと、左右の水平板部８ａ，８ｂを連結する傾斜板部８ｃと、各水平部８ａ，８ｂに設けられたボルト挿通孔４４と、各水平部の前後に略逆Ｌ字状に突設された可撓性の係止枠片４５と、右側の水平部８ａに設けられた係止孔４６とを有している。

図２の如く、安全回路用の端子７がハウジング２のブロック部１６の右側の上壁面６ａに配置され、安全回路用の端子７の上から安全回路用の端子カバー８がブロック部１６の上壁面６に装着される。ブロック部１６の左右のナット１９，２２（図１）の上に端子カバー８の左右の水平部８ａ，８ｂと各孔部４４（図１）が位置し、ナット１９，２２の前後で係止枠片４５が係止突起２３に係合し、右側の水平部８ａが安全回路用の端子７の電気接触部７ｂをナット１９に押し付けて固定する。右側のナット１９の雌ねじ孔と電気接触部７ｂの孔７ａと端子カバー８の右側の孔４４とは同心に位置し、端子カバー８の左側の孔４４と左側のナット２２の雌ねじ孔とは同心に位置する。各ナット１９，２２はブロック部１６に固定されている。

図１の如く、ハウジング２の中間部３と後部１７との左右の側壁３３の下端部に、ハウジングカバー１４の左右の側壁４７の下端の内向きの鍔部４８に対するスライド用のガイド溝４９が設けられている。中間部３の前後長さと後部１７の前後長さはハウジングカバー１４の前後長さにほぼ等しい。符号５０はハウジングカバー固定用のナット、５１は同じくボルトである。ハウジングカバー１４の右側にインタロックハウジング１１に対向して相手側の小ハウジング１５が一体形成されている。小ハウジング１５と内側のショート端子とで小コネクタが構成される。

図３，図４の如く、相手コネクタ（第一の相手コネクタ）５２すなわち図７のバッテリ側ハーネス５３のインバータ（機器）接続用コネクタが、ディーラ等でバッテリの充電時にインバータ５４から外されて、充電コネクタ１に接続される。相手コネクタ５２の高さ方向中央の方向に突出した左右一対のボルト挿通孔を有する板状の端子（接続用端子）５５が、給電用の端子カバー５（図２）の上に配置され、下側の給電用の端子４と共にボルト（図示せず）で下側のナット（図示せず）に締付固定される。

本例の相手コネクタ５２は、導電金属製のアース用カバー５６の後端の垂直な鍔部５７の上部に一体に左右一対の同一高さの低く突出したアース用ブラケット５８，５９を有している。各ブラケット５８，５９は、鍔部５７と同一平面の垂直板部５８ａ，５９ａと、垂直板部から後向きに直角に折り曲げられた水平板部５８ｂ，５９ｂとで成り、水平板部５８，５９がボルト挿通孔６０を有する。

例えば、鍔部５７がアース用カバー５６の環状部６１に直交し、環状部６１の前壁６１ａに筒壁６２が直交し、筒壁６２内に絶縁性のインナハウジングが位置し、インナハウジングに左右一対の電線６３の先端側の板状の端子５５（図７）が貫通し、筒壁６２にワイヤハーネス５３の導電金属製の編組が接続され、編組がワイヤハーネス５３の他端側のアース用端子６６（図７）に続いている。

右側のブラケット５８の水平板部５８ｂがハウジング２のブロック部１６の水平な孔部２６内に挿通され、左側のブラケット５９の水平板部５９ｂが安全回路用の端子カバー８の左側の水平板部８ｂの上に重なって配置される。この状態で左側のブラケット５９がボルト６４でブロック部１６内のナット２２（図１）に締付固定され、安全回路用の端子カバー８と電気的に接触する。端子カバー８の右側の水平板部８ａは下側の安全回路用の端子７に電気的に接触しているので、安全回路用の端子７が端子カバー８を介してブラケット５８すなわちアース用カバー５６に接続され、アース用カバー５６はコネクタ５２内でワイヤハーネス５３の導電性の編組に接続され、編組は図７のアース用端子６６に接続されているので、安全回路用の電線９，１０がアース用端子７でバッテリ側にアース接続される。

ハウジングカバー１４はハウジング２の前方にスライドして閉じられているので、ハウジングカバー１４の小ハウジング１５（図１）内のＵ字状のショート端子（図示せず）がハウジング側のインタロックハウジング１１内の一対の小端子を相互に接続し、二本の安全回路用の電線９，１０が接続されることで、図３の矢印の如く一方の電線９は端子カバー８と左側のブラケット５９と編組とを経てバッテリ側にアースされ、他方の電線１０はハウジング２に沿って充電器側に接続されて、安全回路がオンして両電線９，１０に微少な信号電流が流され、充電器側のリレー又はトランジスタといったスイッチ機構（図示せず）が作動（オン）して、充電器から給電用の電線付き端子４を経てバッテリ側ワイヤハーネス５３の二本の電線６３に充電電流が通電されて、バッテリが充電される。

右側のブラケット５８は何ら安全回路用の端子カバー８に接触しておらず、ブロック部１６内の右側のナット１９は右側のブラケット５８の上側に位置しているので、右側のブラケット５８をボルト締めすることはできない。アース用カバー５６の鍔部５７はハウジング２のブロック部１６の前壁２４に当接する。

給電用の端子４のボルト締め作業や緩め作業は、ハウジングカバー１４を後方に開いた状態で行うので、インタロックハウジング１１内の一対の小端子が遮断されて安全回路がオフし、給電用の電線１２への充電電流の通電が遮断されて、作業が安全に行われる。ハウジングカバー１４の閉じ操作は給電用のボルト（図示せず）と安全回路用のボルト６４との締付を完了した後に行う。

図５，図６は、相手コネクタ５２’のアース用カバー５６’の形状違い（第二の相手コネクタ５２’）に対応して、上記図１〜図４の充電コネクタ１を共通使用した形態例を示すものである。

図５，図６の如く、このアース用カバー５６’は図３，図４の例よりも突出高さの高い左右一対のアース用ブラケット５８’，５９’を有している。左右のブラケット５８’，５９’の突出高さは同一である。ブラケット５８’，５９’の垂直板部５８ａ，５９ａの長さが図３，図４の例よりも長く、水平板部５８ｂ，５９ｂの長さは図３，図４の例と同じである。ブラケット５６’の形状が異なる以外は、相手コネクタ５２’の構成は図３，図４の例と同じである。

右側のブラケット５８’の水平板部５８ｂが安全回路用の端子カバー８の右側の水平板部８ａの上に重なって位置し、左側のブラケット５９’の水平板部５９ｂは端子カバー８の左側の水平板部８ｂの上方に高く離間して非接触で位置する。右側のブラケット５８’がボルト６５で下側のナット１９（図１）に締付固定され、右側のブラケット５８’と安全回路用の端子カバー８及び端子７とが相互に接続される（端子カバー８はブラケット５８’と安全回路用の端子７との間に板厚方向に介在される）。

図５の矢印の如く、安全回路用の端子７から右側のブラケット５８’とアース用カバー５６’とワイヤハーネス５３の編組を経てバッテリ側のアース用端子６６（図７）に信号電流の通電が行われる。安全回路用の端子７に続く一方の電線９は一対の小端子とショート端子を介して他方の電線１０に接続され、他方の電線１０は充電器側に接続され、両電線９，１０とワイヤハーネス５３に矢印の如く前記信号電流が通電される。

充電後はハウジングカバー１４を開けて安全回路をオフさせ、充電電流を遮断して、給電用と安全回路用の各ボルトを緩め外して、充電コネクタ１から相手コネクタ５２’を離脱させ、相手コネクタ５２’をインバータ５４（図７）にボルト締めで接続させる。

なお、上記実施形態において、安全回路用の端子７をボルト挿通孔７ａなしで板状に形成して安全回路用の端子カバー８で押さえて固定することも可能である。また、給電用の端子４と相手コネクタ５２の端子５５とをボルト締めではなく雄・雌端子として挿入嵌合させ、両コネクタ１，５２にロック部を設けて抜け止めすることも可能である。また、給電用の端子４と相手端子５５とを接続固定した状態あるいは両コネクタ１，５２をロックさせた状態で、ブラケット５８，５９を安全回路用の端子カバー８にボルト締めではなく押圧のみで接触させることも可能である。

また、給電用の端子７と相手端子５５とを雄雌形状で挿入接続させる場合は、安全回路の断続をハウジングカバー１４の開閉によらずに、給電用の端子４の挿入完了時に接続される接続部（図示せず）の断続で行わせることも可能である。また、ハウジング２のブラケット挿通用の孔部２６は溝部や切欠凹部や貫通しない穴部等であってもよい。また、ハウジング２の前部１６の上壁６を右上がりではなく左上がりに（左側を高く）形成して、左側に安全回路用の端子７を配置し、端子カバー８も同様に左上がりに形成することも可能である。

本発明は、充電コネクタの共用構造として以外に、充電コネクタとして、あるいは相手コネクタに対するコネクタ接続構造や接続方法、充電方法等としても有効なものである。

本発明に係る充電コネクタの共用構造は、ハイブリッドカーを含む電気自動車の機器接続用のワイヤハーネスのコネクタのアース用ブラケットを車種に応じて相違させた場合に、一種類の充電コネクタで機器接続用のワイヤハーネスのコネクタを通じてバッテリに充電するために利用することができる。

１ 充電コネクタ
２ ハウジング
４ 給電用の端子
６ 段差状の壁部
６ａ 右側の上壁面（高い部分）
６ｂ 左側の上壁面（低い部分）
７ 安全回路用の端子
８ 端子カバー
９，１０ 電線（安全回路）
１１ インタロックハウジング（接続部）
２６ 孔部（ブラケット挿通部）
５５ 相手端子（接続用端子）
５８，５９，５８’，５９’ アース用ブラケット
５２，５２’ 相手コネクタ
６４，６５ ボルト

Claims (2)

1. 接続用端子からの左右一対のアース用ブラケットの高さが二種類の異なる相手コネクタに対する充電コネクタの共用構造であって、該充電コネクタが、左右で高さの異なる段差状の壁部と、該壁部の高い部分のブラケット挿通部とを有する絶縁性のハウジングと、該高い部分に配設されて安全回路の接続部に続く安全回路用の端子と、該安全回路用の端子の上から該壁部に沿って段差状に配設される導電性の端子カバーと、該ハウジング内に配設されて該接続用端子を接続する給電用の端子とを備え、高さの低いアース用ブラケットが該壁部の低い部分で該端子カバーに接触し、高さの高いアース用ブラケットが該壁部の高い部分で該端子カバーに接触することを特徴とする充電コネクタの共用構造。
2. 前記接続用端子と前記給電用の端子の接続と、前記アース用ブラケットと前記端子カバーの接続とがそれぞれボルト締めで行われることを特徴とする請求項１記載の充電コネクタの共用構造。

Images