JP6126082B2 - コネクタ - Google Patents
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Description
本発明は、２つの接続対象物の間に介在し、２つの接続対象物間の電気的な導通を図るコネクタに関するものである。
従来、自動車等の内部に配設される電子機器間等の接続において、２つの接続対象の間に介在し、この２つの接続対象間を電気的に導通させることによって機器間を電気的に接続するコネクタが用いられている。このコネクタは、例えば両端で各接続対象とそれぞれ接触し、接続対象間を電気的に接続している。また、上述したコネクタは、機器間だけでなく、複数配設される電池、例えばリチウムイオン電池など電気自動車に搭載される電池同士を接続する。
ここで、複数の電池をそれぞれ接続する場合、電池間を電気的に安定した状態で接続し続ける必要がある。この要望に対して、例えば、電池から突出し、電池の積層方向に貫通する貫通孔を有する端子（接続対象）に対し、この貫通孔に圧入されるボルトによって複数の電池を接続する接続構造が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、一組のボルトおよびナットによって複数の端子間を強固に結合するとともに、組立ての作業性を向上することができる。
また、上述した作業性を向上する技術として、平板状の導電性材料であるバスバーを用いて電池間を接続する接続方法が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２が開示する接続方法によれば、電池とバスバーとの間の固定において、バスバーに設けられた穴に対して電池から突出した端子を圧入する構成であるため、ネジ止めを不要とし、簡易に電池とバスバーとを固定することが可能となる。
しかしながら、特許文献１が開示する接続構造は、電池間または端子間の距離のばらつきについては、電池の積層方向にのみ対応しており、その他の方向のずれには対応できず、振動等による電池間の距離の変化によって、電池の接続状態が解除されてしまうおそれがあった。また、特許文献２が開示する接続方法では、電池間または端子間の距離のばらつきをバスバーの弾性力または形成された孔の大きさによって対応するものとしているが、弾性力または形成された孔の大きさによってカバーできる距離（許容度）には限界がある。すなわち、特許文献１，２が開示する技術は、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度が低い。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度を増大するとともに、安定した接続状態を維持することが可能なコネクタを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるコネクタは、二つの端子間に介在して該二つの端子の電気的な導通を図るコネクタであって、一方の端子に固定される第１固定部を有する導電性の第１コネクタと、他方の端子に固定される第２固定部を有し、前記第１コネクタに対して相対的に変位可能に連結した導電性の第２コネクタと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかるコネクタは、上記の発明において、前記第１および第２固定部は、前記第１および第２コネクタの一端側にそれぞれ取り付けられる斜め巻きコイルばねからなることを特徴とする。
また、本発明にかかるコネクタは、上記の発明において、前記第１および第２固定部は、板ばねからなり、前記第１および第２コネクタの一端側にそれぞれ取り付けられることを特徴とする。
また、本発明にかかるコネクタは、上記の発明において、前記第１および第２コネクタを摺動自在に保持する部材をさらに備え、該第１および第２コネクタ間の位置関係の変化を吸収することを特徴とする。
また、本発明にかかるコネクタは、上記の発明において、前記第１および第２固定部は、前記第１および第２コネクタをそれぞれ前記端子に押し付けるとともに、前記第１および第２コネクタを摺動自在に保持する部材からなり、該第１および第２コネクタ間の位置関係の変化を吸収することを特徴とする。
また、本発明にかかるコネクタは、上記の発明において、前記第１および第２コネクタは、それぞれＬ字状をなし、少なくとも前記Ｌ字状の一方の直線部分の、該直線部分が延びる方向に直交する断面が半円状であって、前記半円状の直線部分に応じた平面で摺動可能に接触することを特徴とする。
また、本発明にかかるコネクタは、上記の発明において、前記第１および第２コネクタは、前記Ｌ字状の他方の直線部分に対して前記第１および第２固定部がそれぞれ設けられることを特徴とする。
また、本発明にかかるコネクタは、上記の発明において、前記第１および第２コネクタは、純銅または銅系合金を用いて形成され、前記第１および第２固定部は、銅系合金、ステンレス鋼、ばね鋼または低炭素鋼を用いて形成されることを特徴とする。
本発明によれば、変位可能に連結された第１および第２コネクタに対して固定部をそれぞれ設けることによって、電池に配設された端子との固定を行うようにしたので、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度を増大するとともに、安定した接続状態を維持することが可能となるという効果を奏する。
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。なお、以下の説明では、コネクタの例として電池パック間を接続するコネクタを説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１にかかるコネクタ１を用いた電池パックの構成を模式的に示す斜視図である。図１に示す電池パックは、複数の電池（本実施の形態１では、リチウムイオン電池ＬＩＢ１〜ＬＩＢ３）と、リチウムイオン電池ＬＩＢ１〜ＬＩＢ３に設けられた端子とそれぞれ接触することで、２つのリチウムイオン電池の間に介在してこの２つのリチウムイオン電池間の電気的導通を行なうコネクタ１と、を有する。ここで、リチウムイオン電池ＬＩＢ１は、外周側面（電池の積層方向に垂直な側面）に設けられ、内部の電池構成要素と電気的に接続された端子Ｔ１１，Ｔ１２を有する。なお、リチウムイオン電池ＬＩＢ２およびリチウムイオン電池ＬＩＢ３においても同様に、端子Ｔ２１，Ｔ２２および端子Ｔ３１，Ｔ３２をそれぞれ有する。本実施の形態１では、コネクタ１によって、端子Ｔ１１および端子Ｔ２１、端子Ｔ２２および端子Ｔ３２がそれぞれ接続されているものとして説明する。
図１は、本実施の形態１にかかるコネクタ１を用いた電池パックの構成を模式的に示す斜視図である。図１に示す電池パックは、複数の電池（本実施の形態１では、リチウムイオン電池ＬＩＢ１〜ＬＩＢ３）と、リチウムイオン電池ＬＩＢ１〜ＬＩＢ３に設けられた端子とそれぞれ接触することで、２つのリチウムイオン電池の間に介在してこの２つのリチウムイオン電池間の電気的導通を行なうコネクタ１と、を有する。ここで、リチウムイオン電池ＬＩＢ１は、外周側面（電池の積層方向に垂直な側面）に設けられ、内部の電池構成要素と電気的に接続された端子Ｔ１１，Ｔ１２を有する。なお、リチウムイオン電池ＬＩＢ２およびリチウムイオン電池ＬＩＢ３においても同様に、端子Ｔ２１，Ｔ２２および端子Ｔ３１，Ｔ３２をそれぞれ有する。本実施の形態１では、コネクタ１によって、端子Ｔ１１および端子Ｔ２１、端子Ｔ２２および端子Ｔ３２がそれぞれ接続されているものとして説明する。
図２は、本実施の形態１にかかるコネクタ１の構成を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施の形態１にかかるコネクタ１の構成を模式的に示す上面図である。図４は、本実施の形態１にかかるコネクタ１の構成を模式的に示す側面図である。コネクタ１は、第１コネクタ１０、第２コネクタ２０および保持部材４０からなる。第１コネクタ１０は、略Ｌ字状をなし、導電性材料からなる導体部１１と、導体部１１と一方の端子との間に介在して、導体部１１と端子とが互いに離れる方向に付勢して固定する固定部材３０ａ（第１固定部）と、を有する。また、第２コネクタ２０は、略Ｌ字状をなし、導電性材料からなる導体部２１と、導体部２１と他方の端子との間に介在して、導体部２１と端子とが互いに離れる方向に付勢して固定する固定部材３０ｂ（第２固定部）と、を有する。保持部材４０は、第１コネクタ１０および第２コネクタ２０を接触させた状態で保持する。第１コネクタ１０および第２コネクタ２０は、互い違いに配設され、Ｌ字の一方の直線部分同士が接触することにより、側面視で略Ｃ字状をなす。
図５は、本実施の形態１にかかるコネクタ１の導体部１１の構成を模式的に示す斜視図である。導体部１１は、例えば純銅または銅系合金を用いて形成される。導体部１１は、略円柱状をなし、一端がこの円柱の軸に対して傾斜した傾斜面を有する基部１１ａと、基部１１ａの傾斜面から円柱の軸と略垂直な方向に延びるとともに、この延びる方向に直交する断面が略半円状をなす延在部１１ｂと、を有する。また、基部１１ａは、他端側に設けられ、外周側面の径が縮径する縮径部１１１を有する。延在部１１ｂは、半円状の直線部分に応じて平面状をなす平面部１１２を有する。また、延在部１１ｂは、基部１１ａに連なる側と異なる側の端部が、基部１１ａの傾斜面に応じて傾斜している。
導体部２１は、上述した導体部１１と同様の形状をなし、導体部１１に応じた基部２１ａ、延在部２１ｂを有する。また、基部２１ａは、他端側に設けられ、外周側面の径が縮径する縮径部２１１を有する。延在部２１ｂは、半円状の直線部分に応じて平面状をなす平面部２１２を有する。また、延在部２１ｂは、基部２１ａに連なる側と異なる側の端部が、基部２１ａの傾斜面に応じて傾斜している。
コネクタ１は、第１コネクタ１０および第２コネクタ２０に対して、延在部１１ｂ，２１ｂの平面部１１２，２１２同士を接触させることにより、リチウムイオン電池間が電気的に接続される。
図６は、本実施の形態１にかかるコネクタ１の固定部材３０ａの構成を模式的に示す斜視図である。固定部材３０ａは、例えば銅系合金、ステンレス鋼、ばね鋼または低炭素鋼を用いて形成された線材からなり、コイル状に巻回されるとともに、線材の両端が連結された円環状をなす斜め巻きコイルばねである。固定部材３０ａは、導体部１１の縮径部１１１に取り付けられる。
保持部材４０は、炭素工具鋼またはステンレス鋼からなる板状部材を主面に沿ってΩ状に湾曲することによって形成される。保持部材４０は、Ω状の内部で第１コネクタ１０および第２コネクタ２０の延在部１１ｂ，２１ｂを摺動自在に挟持することによって、第１コネクタ１０および第２コネクタ２０の接触状態を維持する。
図７は、本実施の形態１にかかるコネクタ１を用いた電池パックの要部の構成を模式的に示す部分断面図である。図７に示す電池パックでは、端子Ｔ１１，Ｔ２１に対してコネクタ１を接続するための穴である接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａがそれぞれ設けられている。コネクタ１は、両端の基部１１を接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａにそれぞれ挿入することによって端子Ｔ１１，Ｔ２１間を電気的に接続する。
このとき、縮径部１１１，２１１に取り付けられた固定部材３０ａ，３０ｂは、接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａと縮径部１１１，２１１とがそれぞれ形成する空間内において弾性変形するとともに、接続部Ｔ１１ａおよび接続部Ｔ２１ａの内部壁面と縮径部１１１とに対して、互いに離れる方向に付勢する。これにより、コネクタ１と端子Ｔ１１，Ｔ２１とを挿脱方向において固定することができる。また、コネクタ１と端子Ｔ１１，Ｔ２１とは、基部１１ａと接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａとの接触部分のほか、固定部材３０ａ，３０ｂを介して電気的に導通する。
ここで、コネクタ１は、第１コネクタ１０および第２コネクタ２０の各延在部１１ｂ，２１ｂ同士を摺動させることによって、コネクタ１の基部１１ａ，２１ａ間の距離を変化させることができる。具体的には、保持部材４０の巻回方向と直交する方向（矢印Ｙ）に延在部２１ｂが移動することによって、基部１１ａ，２１ａ間の距離が変化する。また、基部１１ａ，２１ａは、外周の形状が円柱状であるため、円柱の中心軸まわりに回転可能である。これにより、各リチウムイオン電池ＬＩＢ１〜ＬＩＢ３間の距離の変化や、端子Ｔ１１，Ｔ１２、端子Ｔ２１，Ｔ２２、端子Ｔ３１，Ｔ３２の配設位置の違いによる端子間の距離のずれ等に対し、延在部１１ｂ，２１ｂ同士が摺動して第１コネクタ１０および第２コネクタ２０の位置関係の変化を吸収することによって柔軟に対応できる。
本実施の形態１にかかるコネクタ１の基部１１ａ，２１ａ間の距離の変化し得る範囲（基部２１ａの中心軸が取り得る範囲、許容度に対応）は、例えば、基部１１ａの中心軸を軸Ｎ０、基部２１ａの中心軸であって、基部１１ａ，２１ａ間の距離が最小のときの中心軸を軸Ｎ１、基部２１ａの中心軸であって、基部１１ａ，２１ａ間の距離が最大のときの中心軸を軸Ｎ２としたとき、図８に示すように、軸Ｎ０のまわりに軸Ｎ１，Ｎ２が移動する各ライン（一点鎖線）によって囲まれた領域Ｒとなる。
上述した本実施の形態１によれば、保持部材によって摺動可能に保持された第１および第２コネクタに対して弾性体からなる固定部材をそれぞれ取り付けて、端子との固定を行うようにしたので、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度を増大するとともに、安定した接続状態を維持することが可能となる。また、上述した本実施の形態１にかかるコネクタは、従来と比して許容度が向上するため、振動等によってその連結が解除されてしまったり、衝撃によりコネクタや端子が破壊されてしまったりすることを防止することが可能となる。
また、本実施の形態１によれば、コネクタと各端子との固定においてネジ止め不要とし、端子（接続部）への挿入のみで固定することが可能であるため、工具を用いることなく、簡易に挿脱可能となり、組み付け工数を削減することができる。
また、本実施の形態１によれば、従来のコネクタと比して、電池間または端子間の距離の変化、例えば、充放電に起因する膨張収縮による変化に対する追従領域を増大することが可能であるため、電池、端子の位置の変化に一段と確実に対応でき、安定した接続状態の維持を実現することができる。
また、本実施の形態１によれば、固定部材に線材からなる弾性体を用いることによって、端子の内部壁面との接触箇所を複数の点接触として確保することが可能であるため、低抵抗で接続することができる。また、固定部材として斜め巻きコイルばねを用いることで、斜め巻きコイルばねが有する非線形荷重によって、電池や端子の変位や振動によって接触圧が変化せず、安定した接触状態を維持することができる。
図９は、本発明の実施の形態１の変形例１−１にかかるコネクタ１の固定部材２１の構成を模式的に示す斜視図である。上述した実施の形態１では、線材からなる固定部材を用いるものとして説明したが、線材のみならず、例えば銅系合金、ステンレス鋼、ばね鋼または低炭素鋼を用いた板状の部材（板ばね）からなる固定部材を用いてもよい。図９に示す固定部材３１は、板状の部材を主面に沿って略Ｃ字状に湾曲した形状をなし、外縁側にそれぞれ設けられ、帯状をなして延びる２つの帯状部３１ａと、板面の幅方向の中央部に設けられ、幅方向に沿って切り欠かれてすのこ状をなすとともに、帯状部３１ａの板面よりも突出するように湾曲する湾曲部３１ｂと、を有する。
変形例１−１によれば、この固定部材３１を、上述した縮径部１１１，２１１に取り付けることによって、湾曲部３１ｂが弾性変形してコネクタ１と端子との間を固定することが可能となる。固定部材として板状の部材を用いることによっても、上述したような安定した接続状態を維持することが可能である。また、すのこ状をなす複数の湾曲部３１ｂによって、端子の内部壁面との接触箇所を複数の点接触として確保することが可能であるため、低抵抗で接続することができる。
図１０は、本実施の形態１の変形例１−２にかかるコネクタ１ａの構成を模式的に示す上面図である。図１１は、本実施の形態１の変形例１−２にかかるコネクタ１ａを用いた電池パックの要部の構成を模式的に示す部分断面図である。上述した実施の形態１では、基部１１ａが円柱状をなすものとして説明したが、中心軸に直交する断面が半円状をなすものであってもよい。図１０，１１に示すコネクタ１ａは、第１コネクタ１０ａおよび第２コネクタ２０ａからなる。第１コネクタ１０ａは、略Ｌ字状をなし、導電性材料からなる導体部１２と、導体部１２と一方の端子との間に介在して、導体部１２を端子側に押し付けるように付勢して固定する固定部材３２ａ（第１固定部）と、を有する。また、第２コネクタ２０ａは、略Ｌ字状をなし、導電性材料からなる導体部２２と、導体部２２と他方の端子との間に介在して、導体部２２を端子側に押し付けるように付勢して固定する固定部材３２ｂ（第２固定部）と、を有する。第１コネクタ１０ａおよび第２コネクタ２０ａは、互い違いに配設され、Ｌ字の一方の直線部分同士が接触することにより、側面視で略Ｃ字状をなす。
導体部１２は、例えば純銅または銅系合金からなる断面が半円状の柱状部材を、半円状の直線部分に応じた平面上で長手方向に対して垂直な方向に湾曲することによって形成される。導体部１２は、略Ｌ字状をなし、Ｌ字の一端側の直線部分であって、端子の接続部と接続される基部１２ａと、Ｌ字の他端側の直線部分（延在部分）であって、他方の導体と接触する延在部１２ｂと、を有する。導体部２２は、上述した導体部１２と同様の形状をなし、導体部１２に応じた基部２２ａ、延在部２２ｂを有する。
固定部材３２ａ，３２ｂは、例えば銅系合金、ステンレス鋼、ばね鋼または低炭素鋼を用いて形成された板状部材を湾曲してなる。固定部材３２ａ，３２ｂは、板状部材を主面に沿って略Ｃ字状に湾曲することによって形成され、内部で延在部１２ｂ，２２ｂを摺動自在に挟持する挟持部３２１ａ，３２２ａと、板面が弧状をなして湾曲し、弾性変形可能な弾性部３２１ｂ，３２２ｂと、挟持部３２１ａ，３２２ａおよび弾性部３２１ｂ，３２２ｂを連結する連結部３２１ｃ，３２２ｃと、をそれぞれ有する。
コネクタ１ａは、第１コネクタ１０ａおよび第２コネクタ２０ａに対して、延在部１２ｂ，２２ｂの平面部分同士を接触させることにより、第１コネクタ１０ａおよび第２コネクタ２０ａが電気的に接続される。また、第１コネクタ１０ａおよび第２コネクタ２０ａが接触した状態で、挟持部３２１ａ，３２２ａが延在部１２ｂ，２２ｂを摺動自在に挟持（保持）するとともに、基部１２ａ，２２ａの平面部分に弾性部３２１ｂ，３２２ｂが配置される。弾性部３２１ｂ，３２２ｂは、基部１２ａ，２２ａの平面部分側に弧状の両端部が位置するように配置され、基部１２ａ，２２ａの平面部分から凸状に突出した形状をなしている。
上述したコネクタ１ａを端子Ｔ１１，Ｔ２１の接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａに接続する場合、各基部１２ａ，２２ａを接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａに挿入する。このとき、弾性部３２１ｂ，３２２ｂは、基部１２ａ，２２ａと接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａとの間で弾性変形するとともに、基部１２ａ，２２ａを接続部Ｔ１１ａおよび接続部Ｔ２１ａにおける弾性部３２１ｂ，３２２ｂと接触している側と反対側の内部壁面に対して押し付ける方向に付勢する。これにより、コネクタ１ａと端子Ｔ１１，Ｔ２１とを固定することができる。また、コネクタ１ａと端子Ｔ１１，Ｔ２１とは、基部１２ａ，２２ａと接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａとの接触部分のほか、固定部材３２ａ，３２ｂを介して電気的に導通する。
ここで、コネクタ１ａは、実施の形態１と同様に、第１コネクタ１０ａおよび第２コネクタ２０ａの延在部１２ｂ，２２ｂ同士を摺動させることによって、コネクタ１ａの基部１２ａ，２２ａ間の距離を変化させることができる。具体的には、挟持部３２１ａ，３２２ａの巻回方向と直交する方向に延在部１２ｂ，２２ｂが移動することによって、基部１２ａ，２２ａ間の距離が変化する。また、基部１２ａ，２２ａは、基部１２ａ，２２ａの外縁の円弧部分の円の中心軸のまわりに回転可能である。これにより、各リチウムイオン電池ＬＩＢ１〜ＬＩＢ３間の距離の変化や、端子Ｔ１１，Ｔ１２、端子Ｔ２１，Ｔ２２、端子Ｔ３１，Ｔ３２の配設位置の違いによる端子間の距離のずれ等に対し、延在部１２ｂ，２２ｂ同士が摺動して第１コネクタ１０ａおよび第２コネクタ２０ａの位置関係の変化を吸収することによって柔軟に対応できる。
上述した変形例１−２によれば、挟持部によって摺動可能に挟持された第１および第２コネクタに対し、弾性部の付勢力によって、端子との固定を行うようにしたので、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度を増大するとともに、安定した接続状態を維持することが可能となる。
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について、図１２〜図１５を参照して説明する。図１２は、本実施の形態２にかかるコネクタ２の構成を模式的に示す斜視図である。図１３は、本実施の形態２にかかるコネクタ２の構成を模式的に示す上面図である。図１４は、本実施の形態２にかかるコネクタ２を用いた電池パックの要部の構成を模式的に示す部分断面図である。図１５は、本実施の形態２にかかるコネクタ２の連結部１３ｂの構成を模式的に示す上面図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
つぎに、本発明の実施の形態２について、図１２〜図１５を参照して説明する。図１２は、本実施の形態２にかかるコネクタ２の構成を模式的に示す斜視図である。図１３は、本実施の形態２にかかるコネクタ２の構成を模式的に示す上面図である。図１４は、本実施の形態２にかかるコネクタ２を用いた電池パックの要部の構成を模式的に示す部分断面図である。図１５は、本実施の形態２にかかるコネクタ２の連結部１３ｂの構成を模式的に示す上面図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
コネクタ２は、第１コネクタ１０ｂ、第２コネクタ２０ｂおよび皿ばね３４からなる。第１コネクタ１０ｂは、導電性材料からなる導体部１３と、導体部１３と一方の端子との間に介在して、導体部１３と端子とを固定する固定部材３３ａ（第１固定部）と、を有する。第２コネクタ２０ｂは、導電性材料からなる導体部２３と、導体部２３と他方の端子との間に介在して、導体部２３と端子とを固定する固定部材３３ｂ（第２固定部）と、を有する。皿ばね３４は、第１コネクタ１０ｂと第２コネクタ２０ｂとの間に設けられる。
導体部１３は、断面が半円状をなす略柱状の基部１３ａと、基部１３ａに固定されるとともに、第２コネクタ２０ｂが第１コネクタ１０ｂに対して変位可能となるように第２コネクタ２０ｂと連結する連結部１３ｂと、を有する。導体部２３は、断面が半円状をなす略柱状の基部２３ａからなる。基部１３ａ，２３ａには、連結部１３ｂ側の端部において、切り欠き形状をなす切欠部１３１，２３１がそれぞれ形成されている。
また、基部１３ａは、先端から凸状に突出する凸部１３ｃを有する。基部２３ａは、先端から凸状に突出する凸部２３ｂを有する。凸部１３ｃ，２３ｂは、連結部１３ｂの連結孔１３ｄ，１３ｅ（図１５参照）にそれぞれ嵌接することによって連結部１３ｂと連結している。ここで、凸部１３ｃ，２３ｂの各先端部分は、カシメなどによって連結部１３ｂから離脱しないような形状をなしている。
連結部１３ｂには、図１５に示すように、略平板状をなし、両端部に上述した連結孔１３ｄ，１３ｅが形成されている。連結孔１３ｄは、円柱状の内部空間を形成し、この内部空間で凸部１３ｃを収容して保持する。これにより、基部１３ａと連結部１３ｂとが固定される。また、連結孔１３ｅは、連結部１３ｂの長手方向に延びる柱状の内部空間を形成し、この内部空間で凸部２３ｂを保持する。このとき、連結孔１３ｅの連結部１３ｂの長手方向の長さは、凸部２３ｂの径より大きく、長手方向に直交する方向の長さは、凸部２３ｂの径と略同一である。これにより、凸部２３ｂは、連結孔１３ｅの形成領域において、連結部１３ｂの長手方向に移動することが可能である。
固定部材３３ａ，３３ｂは、主面に沿って湾曲した帯状であって、基部１３ａおよび基部２３ａの切欠部１３１，２３１にそれぞれ巻回されて取り付けられる取付部３３１ａ，３３２ａと、取付部３３１ａ，３３２ａの帯状の長手方向に平行な一方の側面から弧状に延び、外部からの荷重に応じて弾性変形する弾性部３３１ｂ，３３２ｂと、を有する。
固定部材３３ａ，３３ｂは、取付部３３１ａ，３３２ａが切欠部１３１，２３１に取り付けられると、弾性部３３１ｂ，３３２ｂが基部１３ａ，２３ａの壁面に沿って延びるように配置される。弾性部３３１ｂ，３３２ｂは、基部１３ａ，２３ａの壁面側に先端が位置するようにそれぞれ配置され、基部１３ａ，２３ａの壁面に対して凸となる弧状をなしている。なお、取付部３３１ａ，３３２ａは、図１２，１４に示すように、切欠部１３１，２３１によって係止されて、基部１３ａ，２３ａの長手方向に対する位置が決められていることが好ましい。
皿ばね３４は、基部２３ａ（凸部２３ｂ）と連結部１３ｂとの間に設けられ、銅系合金、ステンレス鋼、ばね鋼または低炭素鋼からなる円板状をなし連結部１３ｂおよび基部２３ａを摺動自在に押圧することによって、第１コネクタ１０ｂおよび第２コネクタ２０ｂの接触状態を維持するとともに、基部２３ａの移動に対する自由度を制御する。
上述したコネクタ２を端子Ｔ１１，Ｔ２１の接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａに接続する場合、基部１３ａ，２３ａを接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａにそれぞれ挿入する。このとき、基部１３ａ，２３ａと接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａとによって弾性部３３１ｂ，３３２ｂが弾性変形するとともに、接続部Ｔ１１ａおよび接続部Ｔ２１ａの内部壁面と基部１３ａ，２３ａの壁面とに対して、互いに離れる方向に付勢する。これにより、コネクタ２と端子Ｔ１１，Ｔ２１とを挿脱方向において固定することができる。また、コネクタ２と端子Ｔ１１，Ｔ２１とは、基部１３ａ，２３ａと接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａとの接触部分のほか、固定部材３３ａ，３３ｂを介して電気的に導通する。
ここで、コネクタ２は、実施の形態１と同様に、基部２３ａを連結部１３ｂに対して摺動させることによって、コネクタ２の基部１３ａ，２３ａ間の距離を変化させることができる。具体的には、凸部２３ｂが連結孔１３ｅの長手方向に移動することで、基部１３ａ，２３ａ間の距離が変化する。また、基部１３ａ，２３ａは、基部１３ａ，２３ａの外縁の円弧部分の円の中心軸のまわりにそれぞれ回転可能である。これにより、各リチウムイオン電池ＬＩＢ１〜ＬＩＢ３間の距離の変化や、端子Ｔ１１，Ｔ１２、端子Ｔ２１，Ｔ２２、端子Ｔ３１，Ｔ３２の配設位置の違い等による端子間の距離のずれに柔軟に対応できる。
上述した実施の形態２によれば、凸部と連結孔によって各導体が摺動可能に保持され、弾性部の付勢力によって、端子との固定をそれぞれ行うようにしたので、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度を増大するとともに、安定した接続状態を維持することが可能となる。
図１６は、本実施の形態２の変形例２−１にかかるコネクタの構成を模式的に示す斜視図である。上述した実施の形態２のコネクタに対して絶縁カバーを設けるものであってもよい。図１６に示すコネクタ２ａは、絶縁性の樹脂等からなり、上述したコネクタ２に対して、連結部１３ｂを覆う絶縁カバー５０をさらに備える。この絶縁カバー５０は、基部１３ａ，２３ａが接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａに接続された場合に、端子Ｔ１１，Ｔ２１を含む接続領域の外表面側を覆うため、コネクタ２ａによって接続された電池パックの安全性を向上することができる。
図１７は、本実施の形態２の変形例２−２にかかるコネクタの要部の構成を模式的に示す斜視図である。上述した実施の形態２では、固定部材３３ａ，３３ｂの弾性部３３１ｂ，３３２ｂが、取付部３３１ａ，３３２ａの帯状の長手方向に平行な一方の側面から延びて弧状をなすものとして説明したが、この形状に限らず、基部１３ａ，２３ａと接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａとの間に配設されて弾性変形し、コネクタと端子を固定できるものであれば適用可能である。
変形例２−２にかかる固定部材３５ は、上述した取付部３３１ａと同様の形状をなす取付部３５１ａと、取付部３５１ａの帯状の長手方向に平行な一方の側面から取付部３５１ａの主面と直交する方向に突出した後、取付部３５１ａの主面と平行な方向に屈曲して延びる延在部３５１ｂと、板状であって、延在部３５１ｂの取付部３５１ａと異なる側の端部に設けられ、延在部３５１ｂが延びる方向と直交する方向において板面が湾曲した弧状をなし、外部からの荷重に応じて弾性変形する弾性部３５１ｃと、を有する。
変形例２−２によれば、この固定部材３５を、上述した基部１３ａ，２３ａに取り付けることによって、弾性部３５１ｃが弾性変形してコネクタと端子との間を固定することが可能となる。固定部材として板状の部材を用いることによっても、上述したような安定した接続状態を維持することが可能である。
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について、図１８、図１９を参照して説明する。図１８は、本実施の形態３にかかるコネクタ３の構成を模式的に示す斜視図である。図１９は、本実施の形態３にかかるコネクタ３の要部の構成を模式的に示す断面図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
つぎに、本発明の実施の形態３について、図１８、図１９を参照して説明する。図１８は、本実施の形態３にかかるコネクタ３の構成を模式的に示す斜視図である。図１９は、本実施の形態３にかかるコネクタ３の要部の構成を模式的に示す断面図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
コネクタ３は、第１コネクタ１０ｃおよび第２コネクタ２０ｃからなる。第１コネクタ１０ｃは、導電性材料からなる導体部１４と、導体部１４と一方の端子との間に介在して、導体部１４と端子とを固定する固定部材３０ａと、を有する。第２コネクタ２０ｂは、導電性材料からなる導体部２４と、導体部２４と他方の端子との間に介在して、導体部２４と端子とを固定する固定部材３０ｂと、を有する。
導体部１４は、略円柱状をなす略柱状の基部１４ａと、基部１４ａの一端側の円柱側面から板状をなして突出する突出部１４ｂと、を有する。導体部２４は、略円柱状をなす略柱状の基部２４ａと、基部２４ａの一端側の円柱側面から板状をなして突出する突出部２４ｂと、を有する。ここで、突出部１４ｂは、基部１４ａの長手方向の長さと基部２４ａの長手方向の長さとが同じ場合、突出部２４ｂの突出高さに対して高い位置に設けられる。
基部１４ａ，２４ａには、突出部１４ｂ，２４ｂが設けられる側と異なる側の端部側に設けられ、外周側面の径が縮径する縮径部１４１，２４１が形成されている。縮径部１４１，２４１には、上述した固定部材３０ａ，３０ｂがそれぞれ取り付けられ、基部１４ａ，２４ａを接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａに挿入した際に、コネクタ３と端子Ｔ１１，Ｔ２１とが固定される。突出部１４ｂには、板状をなして円柱の中心軸と直交する方向に延び、先端側に板厚方向に貫通する貫通孔１４２が設けられている。一方、突出部２４ｂは、板状をなして円柱の中心軸と直交する方向に延び、先端側に板面から突出して凸状をなす凸部２４２が形成されている。
凸部２４２は、図１９に示す断面図のように、板状をなす突出部２４ｂの一部を屈曲させることによって形成されている。ここで、凸部２４２は、凸状の突出領域が貫通孔１４２の内部空間に応じて決定され、円柱状をなして突出していることが好ましい。また、先端部分において、カシメ等により突出部１４ｂ，２４ｂの離脱を防止するようにしてもよい。
基部１４ａ，２４ａは、突出部２４ｂの凸部２４２が突出部１４ｂの貫通孔１４２に嵌接することによって連結する。このとき、第１コネクタ１０ｃは、凸部２４２のまわりに摺動して回転することが可能である。これにより、基部１４ａと基部２４ａとの距離を変化させることができる。また、基部１４ａ，２４ａにそれぞれ取り付けられる固定部材３０ａ，３０ｂによって、コネクタ３と端子Ｔ１１，Ｔ２１とが挿脱方向において固定される。
上述した実施の形態３によれば、凸部と貫通孔によって変位可能に連結された導体に対し、固定部材の付勢力によって、端子との固定を行うようにしたので、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度を増大するとともに、安定した接続状態を維持することが可能となる。
図２０は、本実施の形態３の変形例３−１にかかるコネクタの構成を模式的に示す斜視図である。変形例２−１と同様に、上述した実施の形態３のコネクタに対して絶縁カバーを設けるものであってもよい。図２０に示すコネクタ３ａは、伸縮性を有する絶縁性部材からなり、上述したコネクタ２に対して、突出部１４ｂ，２４ｂを含む導体部１４，２４の先端側を覆う絶縁カバー５１をさらに備える。この絶縁カバー５１は、導体部１４，２４が接続部Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａに接続された場合に、端子Ｔ１１，Ｔ２１を含む接続領域の外表面側を覆うため、コネクタ３ａによって接続された電池パックの安全性を向上することができる。
なお、変形例３−１にかかる絶縁カバー５１において、絶縁性部材が伸縮性を有さない場合、絶縁カバー５１は、導体部１４の可動領域を含むような大きさで形成される。
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について、図２１〜図２４を参照して説明する。図２１は、本実施の形態４にかかるコネクタ４の構成を模式的に示す上面図である。図２２は、図２１に示すＡ−Ａ線断面を示す断面図である。図２３は、本実施の形態４にかかるコネクタ４の導体１９の構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
つぎに、本発明の実施の形態４について、図２１〜図２４を参照して説明する。図２１は、本実施の形態４にかかるコネクタ４の構成を模式的に示す上面図である。図２２は、図２１に示すＡ−Ａ線断面を示す断面図である。図２３は、本実施の形態４にかかるコネクタ４の導体１９の構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
コネクタ４は、第１コネクタ１０ｄ、第２コネクタ２０ｄおよび保持部材４１からなる。第１コネクタ１０ｄは、帯状をなす導電性材料を湾曲して形成される導体部１５からなるまた、第２コネクタ２０ｄは、帯状をなす導電性材料を湾曲して形成される導体部２５からなる。保持部材４１は、第１コネクタ１０ｄおよび第２コネクタ２０ｄを接触させた状態で保持する。
導体部１５は、図２３に示すように、帯状をなす導電性材料の中央部分が湾曲されてなる湾曲部１５ａ（第１固定部）と、帯状の両端部側であって、互いに板面を揃えて延びる２つの延在部１５ｂと、を有する。湾曲部１５ａは、一方の延在部１５ｂの板面に沿って延び、２つの延在部１５ｂ間の距離よりも大きい曲率で湾曲している。導体部１５は、主面と平行な方向から見た側面視で略Ｐ字状をなしている。また、導体部２５は、上述した導体部１５と同様の形状をなし、導体部１５に応じた湾曲部２５ａ（第２固定部）、および２つの延在部２５ｂを有する。
コネクタ４は、導体部１５，２５に対して、湾曲部１５ａ，２５ａが互い違いになるように配置して各延在部１５ｂ，２５ｂの板面部分同士を接触させることにより、第１コネクタ１０ｄおよび第２コネクタ２０ｄが電気的に接続される。
保持部材４１は、炭素工具鋼またはステンレス鋼からなる板状部材を湾曲することによって形成され、側面視でＣ字状をなす。保持部材４１は、内部で第１コネクタ１０ｄおよび第２コネクタ２０ｄの延在部１５ｂ，２５ｂを摺動自在に挟持することによって、第１コネクタ１０ｄおよび第２コネクタ２０ｄの接触状態を維持する。
図２４は、本実施の形態４にかかるコネクタ４を用いた電池パックの要部の構成を模式的に示す側面図である。上述したコネクタ４を、例えば図２４に示すような、端子Ｔ１１０，Ｔ２１０（またはリチウムイオン電池の側面）から突出する接続ピンＴ１１０ａ，Ｔ２１０ａと接続させる場合、接続ピンＴ１１０ａ，Ｔ２１０ａを湾曲部１５ａ，２５ａの内部にそれぞれ嵌接させる。ここで、湾曲部１５ａ，２５ａは、内周の径が、接続ピンＴ１１０ａ，Ｔ２１０ａの直径よりも小さくなるように湾曲されているものとする。このとき、湾曲部１５ａ，２５ａが接続ピンＴ１１０ａ，Ｔ２１０ａによって弾性変形によって拡径されるとともに、接続ピンＴ１１０ａ，Ｔ２１０ａを締め付けるように付勢する。これにより、コネクタ４と端子Ｔ１１０，Ｔ２１０とを固定することができる。なお、コネクタ４による端子の固定の場合、湾曲部１５ａ，２５ａが固定部の機能を担っている。
ここで、コネクタ４は、実施の形態１と同様に、各導体部１５，２５の延在部１５ｂ，２５ｂ同士を摺動させることによって、コネクタ４の湾曲部１５ａ，２５ａ間の距離を変化させることができる。具体的には、延在部１５ｂ，２５ｂが、互いの板面に沿って、保持部材４１の巻回方向と直交する方向に移動することによって、湾曲部１５ａ，２５ａ間の距離が変化する。また、接続ピンＴ１１０ａ，Ｔ２１０ａが略円柱状であるため、湾曲部１５ａ，２５ａ内部において、この円柱の中心軸まわりに回転可能である。これにより、導体部１５，２５は、接続ピンＴ１１０ａ，Ｔ２１０ａまわりにそれぞれ回転可能であり、複数のリチウムイオン電池間の距離の変化や、複数の端子の配設位置の違い等による端子間の距離のずれに柔軟に対応できる。
上述した実施の形態４によれば、固定部材によって摺動可能に保持された導体に対し、湾曲部の付勢力によって、端子との固定を行うようにしたので、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度を増大するとともに、安定した接続状態を維持することが可能となる。
なお、上述した実施の形態１〜４において、形状が「同じ」とは、設計上同一のものであり、製造上の誤差を含む。
以上のように、本発明にかかるコネクタは、電池間または端子間の距離のばらつきに対して対応可能な許容度を増大するとともに、安定した接続状態を維持するのに有用である。
１，１ａ，２，２ａ，３，４ コネクタ
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 第１コネクタ
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 第２コネクタ
１１，１２，１３，１４，１５，２１，２２，２３，２４，２５ 導体部
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ 基部
１１ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２５ｂ，３５１ｂ 延在部
１３ｂ 連結部
１３ｃ，２３ｂ，２４２ 凸部
１３ｄ，１３ｅ 連結孔
１４ｂ，２４ｂ 突出部
１５ａ，２５ａ 湾曲部
３０ａ，３０ｂ，３１，３３ａ，３３ｂ，３５ 固定部材
３１ａ 帯状部
３４ 皿ばね
４０，４１ 保持部材
５０，５１ 絶縁カバー
１１１，１４１，２１１，２４１ 縮径部
３２１ａ，３２２ａ 挟持部
３２１ｂ，３２２ｂ，３３１ｂ，３３２ｂ，３５１ｃ 弾性部
３２１ｃ，３２２ｃ 連結部
３３１ａ，３３２ａ，３５１ａ 取付部
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ１１０，Ｔ２１０ 端子
Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａ 接続部
Ｔ１１０ａ，Ｔ２１０ａ 接続ピン
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 第１コネクタ
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 第２コネクタ
１１，１２，１３，１４，１５，２１，２２，２３，２４，２５ 導体部
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ 基部
１１ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２５ｂ，３５１ｂ 延在部
１３ｂ 連結部
１３ｃ，２３ｂ，２４２ 凸部
１３ｄ，１３ｅ 連結孔
１４ｂ，２４ｂ 突出部
１５ａ，２５ａ 湾曲部
３０ａ，３０ｂ，３１，３３ａ，３３ｂ，３５ 固定部材
３１ａ 帯状部
３４ 皿ばね
４０，４１ 保持部材
５０，５１ 絶縁カバー
１１１，１４１，２１１，２４１ 縮径部
３２１ａ，３２２ａ 挟持部
３２１ｂ，３２２ｂ，３３１ｂ，３３２ｂ，３５１ｃ 弾性部
３２１ｃ，３２２ｃ 連結部
３３１ａ，３３２ａ，３５１ａ 取付部
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ１１０，Ｔ２１０ 端子
Ｔ１１ａ，Ｔ２１ａ 接続部
Ｔ１１０ａ，Ｔ２１０ａ 接続ピン
Claims (6)
- 二つの端子間に介在して該二つの端子の電気的な導通を図るコネクタであって、
一方の端子に固定される第１固定部を有する導電性の第１コネクタと、
他方の端子に固定される第２固定部を有し、前記第１コネクタに対して相対的に変位可能に連結した導電性の第２コネクタと、
を備え、
前記第１および第２固定部は、前記第１および第２コネクタの一端側にそれぞれ取り付けられる斜め巻きコイルばねまたは板ばねからなることを特徴とするコネクタ。 - 前記第１および第２コネクタを摺動自在に保持する部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
- 二つの端子間に介在して該二つの端子の電気的な導通を図るコネクタであって、
一方の端子に固定される第１固定部を有する導電性の第１コネクタと、
他方の端子に固定される第２固定部を有し、前記第１コネクタに対して相対的に変位可能に連結した導電性の第２コネクタと、
を備え、
前記第１および第２固定部は、前記第１および第２コネクタをそれぞれ前記端子に押し付けるとともに、前記第１および第２コネクタを摺動自在に保持する部材からなることを特徴とするコネクタ。 - 前記第１および第２コネクタは、それぞれＬ字状をなし、少なくとも前記Ｌ字状の一方の直線部分の、該直線部分が延びる方向に直交する断面が半円状であって、前記半円状の直線部分に応じた平面で摺動可能に接触することを特徴とする請求項２または３に記載のコネクタ。
- 前記第１および第２コネクタは、前記Ｌ字状の他方の直線部分に対して前記第１および第２固定部がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項４に記載のコネクタ。
- 前記第１および第２コネクタは、純銅または銅系合金を用いて形成され、
前記第１および第２固定部は、銅系合金、ステンレス鋼、ばね鋼または低炭素鋼を用いて形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のコネクタ。
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