JP7465863B2 - 導電性シールおよび導電性ハウジングを用いて電磁妨害（ｅｍｉ）からコネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１９年２月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／８１０，１０７号に対する優先権を主張するものであり、この出願は、参照によりその全体が本明細書に援用される。

コネクタアセンブリ（好適には高電圧コネクタアセンブリ）が受ける電磁妨害（ＥＭＩ）の低減または抑制が望まれている。

図１および図２に、従来型コネクタアセンブリを示す。符号１で概して示すコネクタアセンブリは、ＥＭＩの遮蔽または封じ込めを行うためのプレス加工されたシールドを有している。従来のアセンブリ１は、互いに結合されたメス側コネクタアセンブリ２０およびオス側コネクタアセンブリ２５を有している。メス側コネクタアセンブリ２０およびオス側コネクタアセンブリ２５の内部には、バッテリケーブルアセンブリ２８，３０がそれぞれ含まれている。メス側コネクタアセンブリ２０内に収容されたバッテリケーブルアセンブリ２８の周囲には、対応するメス側ワイヤシールド５が、対応するフェルール８によってその周りを固定されている。収容されているフェルール８は、メス側の内側ハウジング１０に接触している。プレス加工されたメス側シールド１３は、部分的に、メス側の内側ハウジング１０を包囲している。また、プレス加工されたメス側シールド１３は、メス側の外側ハウジング１５によって包囲されている。プレス加工されたメス側シールド１３は、プレス加工された中間シールド２８の方向に延びて中間シールド２８に接続されており、中間シールド２８は、プレス加工されたオス側シールド３２に接続されている。プレス加工されたオス側シールド３２は、オス側の内側ハウジング３５とオス側の外側ハウジング４０との間を延びている。オス側の内側ハウジング３５は、フェルール４４に接触してフェルール４４を部分的に包囲しており、フェルール４４は、対応するオス側ワイヤシールド４８に接触してオス側ワイヤシールド４８を包囲している。

さらに、図１に示される従来型コネクタアセンブリ１は、メス側コネクタアセンブリ２０およびオス側コネクタアセンブリ２５にそれぞれ挿入されてその中で各端子を固定するメス側端子位置保証（ＴＰＡ）機構５０およびオス側端子位置保証（ＴＰＡ）機構５５を有している。プラスチック製の背面カバー５８，６０が、メス側およびオス側のコネクタアセンブリ２０，２５のそれぞれの端部に固定されている。メス側コネクタアセンブリ２０のプラスチック背面カバー５８の近傍にはシリコーンワイヤシール６３が配置されており、オス側コネクタアセンブリ２５のプラスチック背面カバー６０の近傍にはシリコーンワイヤシール６５が配置されている。メス側の外側ハウジング１５とオス側の外側ハウジング４０との間の結合部は、シリコーンリングシール７０によって封止されている。

従来型コネクタアセンブリ１において、対応するメス側の内側ハウジング１０、メス側の外側ハウジング１５、オス側の内側ハウジング３５およびオス側の外側ハウジング４０は、プラスチック、樹脂、ナイロンまたは非導電性材料からなる。同様に、従来型コネクタアセンブリ１では、対応するシール（メス側コネクタアセンブリ２０のシリコーンワイヤシール６３、オス側コネクタアセンブリ２５のシリコーンワイヤシール６５ならびにメス側およびオス側コネクタアセンブリ２０，２５間の結合部のシリコーンリングシール７０を含む）は、非導電性材料から形成されている。

従来の非導電性樹脂、ナイロンまたはプラスチック製の、メス側コネクタアセンブリ２０のメス側の内側および外側ハウジング１０，１５と、従来の非導電性樹脂、ナイロンまたはプラスチック製の、オス側コネクタアセンブリ２５のオス側の内側および外側ハウジング３５，４０と、非導電性のシリコーンシール６３，６５，７０とが備えられていることによって、プレス加工されたメス側シールド１３、プレス加工された中間シールド２８およびプレス加工されたオス側シールド３２を有する従来型コネクタアセンブリ１で発生するＥＭＩのＥＭＩ接地経路が限定されている。これについて、図２および図３を参照して以下に説明する。

図２および図３に示されるように、例えば、導電性バッテリケーブルアセンブリ２８（メス側コネクタアセンブリ２０内に収容される）およびオス側コネクタアセンブリ２５内に収容された導電性バッテリケーブルアセンブリ３０で発生するＥＭＩは、従来型コネクタアセンブリ１内においてメス側ワイヤシールド５とオス側ワイヤシールド４８との間を進む流路８０，８８を有している。詳細には、従来型コネクタアセンブリ１で発生するＥＭＩは、メス側ワイヤシールド５とオス側ワイヤシールド４８との間を、各メス側ワイヤシールド５および隣接するフェルール８、プレス加工されたメス側シールド１３、プレス加工されたオス側シールド３２、隣接するフェルール４４および各オス側ワイヤシールド４８を通って進む。

本発明は、装置に接続される高電圧コネクタアセンブリであって、動作時に受けるＥＭＩが低減または抑制される高電圧コネクタアセンブリを提供する。オス側コネクタアセンブリ内に収容されたバッテリケーブルアセンブリ等において発生するＥＭＩの流路は、例えば、オス側ワイヤシールド、オス側導電性シール、オス側の導電性外側ハウジング、導電性接合部シール、メス側の導電性外側ハウジングおよびメス側導電性シールを経て最終的にはメス側ワイヤシールドに流れるが、これに限定されない。さらに、例えば、メス側コネクタアセンブリ内において、コネクタアセンブリの反対側の端部にある別のケーブルアセンブリ等で発生するＥＭＩの流路は、例えば、メス側ワイヤシールド、メス側導電性シール、メス側の導電性外側ハウジング、導電性接合部シール、オス側の導電性外側ハウジングおよびオス側導電性シールを経て最終的にはオス側ワイヤシールドに流れるが、これに限定されない。

図１はプレス加工されたシールドを用いた、オス側コネクタアセンブリおよびメス側コネクタアセンブリを有する従来型コネクタアセンブリである。 図２はＥＭＩの封じ込めにプレス加工されたシールドを使用する従来型コネクタアセンブリのＥＭＩ経路を示す。 図３は従来型コネクタアセンブリを通って流れるＥＭＩの流路を少なくとも示すフローチャートである。 図４はオス側コネクタおよびメス側コネクタを有するコネクタアセンブリの構造配置であって、少なくとも導電性シールおよび導電性ハウジングを用いてＥＭＩからのコネクタアセンブリの遮蔽および接地を行うことを説明する図である。 図５は少なくとも導電性シールおよび導電性ハウジングを用いる図４のコネクタアセンブリにおける、本発明の遮蔽および接地ＥＭＩ経路を示す。 図６はＥＭＩ遮蔽および接地のために、少なくとも導電性シールおよび導電性ハウジングを用いる図４および５に示すコネクタアセンブリを通って流れる本発明のＥＭＩの流路を少なくとも示すフローチャートである。

図４に本発明のコネクタアセンブリの第１の実施形態を示す。コネクタアセンブリは概して符号１００で示されている。本発明のコネクタアセンブリ１００は好適には高電圧コネクタアセンブリであり、オス側コネクタアセンブリ１０３およびメス側コネクタアセンブリ１０５を有している。オス側コネクタアセンブリ１０３は、バッテリケーブルアセンブリ１０８を収容している。コネクタアセンブリ１００の反対側では、メス側コネクタアセンブリ１０５が別のバッテリケーブルアセンブリ１１０を収容している。バッテリケーブルアセンブリ１０８は、内側ワイヤ絶縁体１１５に包囲されており、一方、別のバッテリケーブルアセンブリ１１０は、別のワイヤ絶縁体１１７に包囲されている。

オス側コネクタアセンブリ１０３内では、ワイヤシールド１２０が内側ワイヤ絶縁体１１５を包囲している。他方、メス側コネクタアセンブリ１０５内では、ワイヤシールド１２３が、別の内側ワイヤ絶縁体１１７を包囲している。ワイヤシールド１２０の外側において、オス側コネクタアセンブリ１０３の端部近傍に外側ワイヤ絶縁体１３０が位置している。ワイヤシールド１２３の外側において、メス側コネクタアセンブリ１０５の端部近傍に外側ワイヤ絶縁体１３２が位置している。オス側コネクタアセンブリ１０３内のワイヤシールド１２０の別の部分は、フェルール１５０に接触していてもよい（すなわち、ワイヤシールド１２０／フェルール１５０の接合部）。コネクタアセンブリ１００の他端では、メス側コネクタアセンブリ１０５内のワイヤシールド１２３の別の部分が、フェルール１５５に接触していてもよい（すなわち、ワイヤシールド１２３／フェルール１５５の接合部）。好適には、フェルール１５０，１５５は導電性の金属材料等からなる。

図４にさらに示すように、導電性シール１６０は、オス側コネクタアセンブリ１０３のワイヤシールド１２０およびフェルール１５０を包囲している（すなわち、ワイヤシールド１２０／フェルール１５０の接合部を包囲している）。図４に示すように、導電性シール１６５は、メス側コネクタアセンブリ１０５のワイヤシールド１２３およびフェルール１５５を包囲している（すなわち、ワイヤシールド１２３およびフェルール１５５を包囲している（すなわち、ワイヤシールド１２３／フェルール１５５の接合部を包囲している）。オス側コネクタアセンブリ１０３において、導電性シール１６０は、ワイヤシールド１２０／フェルール１５０の接合部とオス側の導電性外側ハウジング１７０との間に配置されている。メス側コネクタアセンブリ１０５において、導電性シール１６５は、ワイヤシールド１２３／フェルール１５５の接合部とメス側の導電性外側ハウジング１７５との間に配置されている。

オス側コネクタアセンブリ１０３の端部において、プラスチック背面カバー１８０が、導電性シール１６０およびオス側の外側ハウジング１７０の端部を遮蔽している。メス側コネクタアセンブリ１０５の端部において、プラスチック背面カバー１８５が、導電性シール１６５およびメス側の外側ハウジング１７５の端部を遮蔽している。

オス側の外側ハウジング１７０とメス側の外側ハウジング１７５との間の接合部は、導電性接合部シール１８２（リング等の形態または形状を有する）で封止されている。

オス側コネクタアセンブリ１０３の導電性シール１６０、メス側コネクタアセンブリ１０５の導電性シール１６５および導電性接合部シール１８２は、それぞれ導電性の金属注入シリコーンまたは導電性の金属充填シリコーン等からなり、金属は、例えば、ステンレス鋼等である。

オス側コネクタアセンブリ１０３のオス側の外側ハウジング１７０およびメス側コネクタアセンブリ１０５のメス側の外側ハウジング１７５は、それぞれ導電性金属注入物質または導電性金属充填物質等からなり、この物質は、プラスチック、樹脂またはナイロン等である。オス側の外側ハウジング１７０またはメス側の外側ハウジング１７５の金属注入または金属充填された物質中の導電性金属は、例えば、ステンレス鋼等である。オス側の導電性外側ハウジング１７０またはメス側の導電性外側ハウジング１７５の導電性金属注入物質または導電性金属充填物質の例としては、ＲＴＰ社製のステンレス鋼充填樹脂またはステンレス鋼注入樹脂が挙げられる。

オス側端子位置保証（ＴＰＡ）機構１９０と、メス側端子位置保証（ＴＰＡ）機構１９５と、オス側コネクタアセンブリ１０３のバッテリケーブルアセンブリ１０８およびメス側コネクタアセンブリ１０５のバッテリケーブルアセンブリ１１０からそれぞれ延びるオス側端子２００／メス側端子２１０の接合部とは、オス側の外側ハウジング１７０およびメス側の外側ハウジング１７５の内部に概して含まれている。

本発明のコネクタアセンブリ１００を電磁妨害（ＥＭＩ）から遮蔽および接地する方法を、図５および６に示し、以下に説明する。ＥＭＩ流路３００，３２０は、説明のためにのみ図５においてはそれぞれ一本の破線として示されているが、コネクタアセンブリ１００全体にわたって、コネクタアセンブリ１００の様々な要素を通って進む。通る様々な要素には、オス側導電性シール１６０、オス側の導電性外側ハウジング１７０、導電性接合部シール１８２、メス側の導電性外側ハウジング１７５およびメス側導電性シール１６５が含まれるが、これらに限定されない。

図５および６に示されるように、例えば、オス側コネクタアセンブリ１０３の高電圧バッテリケーブルアセンブリ１０８で発生するＥＭＩは、オス側ワイヤシールド１２０と隣接するフェルール１５０（金属製）とへオス側導電性シール１６０（例えば、ステンレス鋼等の繊維充填または繊維注入シリコーン等からなる）を介して伝導される流路３００を有している。ＥＭＩはそれから、オス側の導電性外側ハウジング１７０と導電性接合部シール１８２（例えばリング等の形状）とを介してさらに伝導される。前述したように、導電性接合部シール１８２は、オス側の外側ハウジング１７０とメス側の外側ハウジング１７５との間の接合部を封止している。導電性接合部シール１８２を通過したＥＭＩは、さらにメス側の導電性外側ハウジング１７５、メス側導電性シール１６５、隣接するフェルール１５５（金属製）を経てからメス側ワイヤシールド１２３に伝導される。

上記発明の別の実施形態では、オス側コネクタアセンブリ１０３のオス側ワイヤシールド１２０／フェルール１５０の接合部におけるフェルール１５０と、メス側コネクタアセンブリ１０５のメス側ワイヤシールド１２３／フェルール１５５の接合部におけるフェルール１５５とが、省略可能な任意の部品である。このような場合、ＥＭＩ流路３００は、オス側ワイヤシールド１２０を通り、オス側導電性シール１６０に直接流れる。また、このような場合、ＥＭＩ流路３００は、メス側導電性シール１６５を通り、メス側ワイヤシールド１２３に直接流れる。

図５および６を参照して、本発明のコネクタアセンブリ１００をＥＭＩから遮蔽および接地する方法をさらに説明する。例えば、メス側コネクタアセンブリ１０５の高電圧バッテリケーブルアセンブリ１１０等で発生するＥＭＩは、メス側ワイヤシールド１２３と隣接するフェルール１５５（金属製）とへメス側導電性シール１６５（例えば、ステンレス鋼等の繊維充填または繊維注入シリコーン等からなる）を介して伝導される流路３２０を有している。ＥＭＩはそれから、メス側の導電性外側ハウジング１７５と導電性接合部シール１８２とを介してさらに伝導される。導電性接合部シール１８２は、前述したように、リング等の形状であってよく、メス側の導電性外側ハウジング１７５とオス側の導電性外側ハウジング１７０との間の接合部を封止している。導電性接合部シール１８２を通過したＥＭＩは、さらにオス側の導電性外側ハウジング１７０と、オス側コネクタアセンブリ１０３のオス側導電性シール１６０と、隣接するフェルール１５０とを経て、最終的にはオス側ワイヤシールド１２０に伝導される。

本発明の別の実施形態では、メス側コネクタアセンブリ１０５のメス側ワイヤシールド１２３／フェルール１５５の接合部におけるフェルール１５５と、オス側コネクタアセンブリ１０３のオス側ワイヤシールド１２０／フェルール１５０の接合部におけるフェルール１５０とが、省略可能な任意の部品である。このような場合、ＥＭＩ流路３２０は、メス側ワイヤシールド１２３を通り、メス側導電性シール１６５に直接流れる。また、このような場合、ＥＭＩ流路３２０は、オス側導電性シール１６０を通り、オス側ワイヤシールド１２０に直接流れる。

本発明の好適な実施形態について上記説明したが、他の変形例および変更例は当業者にとって明らかであり、本発明の精神または範囲から逸脱することなく実施可能である。さらに、本発明の一実施形態に関連して説明された構造、構造配置または特徴は、上記で明示されていない場合であっても、他の実施形態と組み合わせて使用できる。

Claims (15)

1. 電磁妨害（ＥＭＩ）からコネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法であって、
   （ａ）前記ＥＭＩを複数の導電性シールに導く工程であって、前記複数の導電性シールとして、第１のシール、第２のシールおよび第３のシールを含み、前記第１のシールは、第１のワイヤシールドと前記第１のワイヤシールドに接触する第１のフェルールとの接合部である第１の接合部を包囲するとともに前記第１の接合部に接触し、前記第３のシールは、第２のワイヤシールドと前記第２のワイヤシールドに接触する第２のフェルールとの接合部である第２の接合部を包囲するとともに前記第２の接合部に接触し、前記ＥＭＩを、前記第１のシールに導き、その後に前記第２のシールに導き、さらにその後に前記第３のシールに導くことを特徴とする工程と、
   （ｂ）前記ＥＭＩを少なくとも、第１のワイヤシールドと前記第１のワイヤシールドに接触する第１のフェルールとの接合部である第１の接合部を包囲するとともに前記第１の接合部に接触する第１の導電性シールが内側に配置される第１の導電性ハウジングに導き、その後に、第２のワイヤシールドと前記第２のワイヤシールドに接触する第２のフェルールとの接合部である第２の接合部を包囲するとともに前記第２の接合部に接触する第２の導電性シールが内側に配置される第２の導電性ハウジングに導く工程と、
   の少なくとも一方を特徴とする方法。
2. 前記ＥＭＩを少なくとも、前記第１の導電性ハウジングに導き、その後に前記第２の導電性ハウジングに導く工程が、
   （ｉ）前記ＥＭＩを前記第１の導電性ハウジングとしてのオス側の導電性ハウジングに導く工程と、
   （ｉｉ）前記ＥＭＩを前記第２の導電性ハウジングとしてのメス側の導電性ハウジングに導く工程と、の少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求項１に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
3. 前記オス側の導電性ハウジングおよび前記メス側の導電性ハウジングの少なくとも一方が外側ハウジングであることを特徴とする、請求項２に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
4. 前記第１のシール、前記第２のシールおよび前記第３のシールが、金属注入または金属充填された物質であることを特徴とし、前記物質が、シリコーン等からなる群から選ばれた物質であることをさらに特徴とする、請求項１に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
5. 前記第１のシール、前記第２のシールおよび前記第３のシールの前記金属注入または金属充填された物質が金属を含むことを特徴とし、前記金属が、ステンレス鋼等からなる群から選ばれた導電性金属であることをさらに特徴とする、請求項４に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
6. 前記第１の導電性ハウジングおよび前記第２の導電性ハウジングが、金属注入または金属充填された物質から形成されていることを特徴とし、前記物質が、樹脂、プラスチック、ナイロン等からなる群から選ばれることをさらに特徴とする、請求項１に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
7. 金属注入または金属充填された前記第１の導電性ハウジングおよび前記第２の導電性ハウジングが金属を含むことを特徴とし、前記金属が、ステンレス鋼等からなる群から選ばれた導電性金属であることをさらに特徴とする、請求項６に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
8. 少なくとも導電性シールおよび導電性ハウジングを用いて電磁妨害（ＥＭＩ）からコネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法であって、
   前記コネクタアセンブリのオス側コネクタアセンブリ内の少なくともケーブルアセンブリによって発生する前記ＥＭＩを、オス側ワイヤシールドに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記オス側ワイヤシールドから当該オス側ワイヤシールドに接触する第１のフェルールを介して第１の導電性シールに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記第１の導電性シールからオス側の導電性外側ハウジングに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記オス側の導電性外側ハウジングから導電性接合部シールに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記導電性接合部シールからメス側の導電性外側ハウジングに導くことであって、前記導電性接合部シールは、前記オス側の導電性外側ハウジングと前記メス側の導電性外側ハウジングとの間の接合部を封止していることと、
   前記ＥＭＩを前記メス側の導電性外側ハウジングから第２の導電性シールに導くことと、
   その後に、前記ＥＭＩを前記第２の導電性シールから第２のフェルールを介して当該第２のフェルールに接触するメス側ワイヤシールドに導くことと、からなる工程を特徴とする方法。
9. 前記コネクタアセンブリのメス側コネクタアセンブリ内の少なくともケーブルアセンブリによって発生する前記ＥＭＩを、前記メス側ワイヤシールドに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記第２の導電性シールに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記メス側の導電性外側ハウジングに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記導電性接合部シールに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記オス側の導電性外側ハウジングに導くことと、
   前記ＥＭＩを前記第１の導電性シールに導くことと、
   その後に、前記ＥＭＩを前記オス側ワイヤシールドに導くことと、の工程をさらに特徴とする請求項８に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
10. 前記ＥＭＩを前記オス側ワイヤシールドから前記第１の導電性シールに導く前記工程が、前記ＥＭＩを前記オス側ワイヤシールドと前記オス側ワイヤシールドに接触する前記第１のフェルールとの接合部に導く工程を含むことを特徴とし、
    前記ＥＭＩを前記第２の導電性シールから前記メス側ワイヤシールドに導く前記工程が、前記ＥＭＩを前記メス側ワイヤシールドと前記メス側ワイヤシールドに接触する前記第２のフェルールとの接合部に導く工程を含むことを特徴とする、請求項８に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
11. 前記ＥＭＩを前記第２の導電性シールに導く前記工程が、前記ＥＭＩを前記メス側ワイヤシールドと前記メス側ワイヤシールドに接触する前記第２のフェルールとの接合部に導く工程を含むことを特徴とし、
    前記ＥＭＩを前記オス側ワイヤシールドに導く前記工程が、前記ＥＭＩを前記オス側ワイヤシールドと前記オス側ワイヤシールドに接触する前記第１のフェルールとの接合部に導く工程を含むことを特徴とする、請求項９に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
12. 前記第１の導電性シール、前記導電性接合部シールおよび前記第２の導電性シールのうちの少なくとも１つが金属注入または金属充填された物質であることを特徴とし、前記物質が、シリコーン等からなる群から選ばれた物質であることをさらに特徴とする、請求項８に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
13. 前記第１の導電性シール、前記導電性接合部シールおよび前記第２の導電性シールのうちの少なくとも１つの前記金属注入または金属充填された物質が金属を含むことを特徴とし、前記金属が、ステンレス鋼等からなる群から選ばれた導電性金属であることをさらに特徴とする、請求項１２に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
14. 前記オス側の導電性外側ハウジングおよび前記メス側の導電性外側ハウジングの少なくとも一方が金属注入または金属充填された物質から形成されていることを特徴とし、前記物質が、樹脂、プラスチック、ナイロン等からなる群から選ばれることをさらに特徴とする、請求項８に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。
15. 金属注入または金属充填された前記オス側の導電性外側ハウジングおよび前記メス側の導電性外側ハウジングが金属を含むことを特徴とし、前記金属が、ステンレス鋼等からなる群から選ばれた導電性金属であることをさらに特徴とする、請求項１４に記載の前記ＥＭＩから前記コネクタアセンブリを遮蔽および接地する方法。

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