JP5843854B2

JP5843854B2 - 電気コネクターおよびそれを備えた電気装備

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Publication number: JP5843854B2
Application number: JP2013515825A
Authority: JP
Inventors: クロード・カッス; ダヴィデ・テスタ
Original assignee: エフシーアイ・オートモティヴ・ホールディング
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: CN103026554B; EP2586102A1; WO2011161026A1; EP2586102B1; CN103026554A; US8926370B2; JP2013534696A; US20130137313A1

Description

本発明は、たとえば、特に車両用の電力装備において使用される電気コネクターに関する。

本発明はまた、電気コネクターと組み合わされるよう構成される電力装備に関する。

本発明はまた、電力装備アセンブリ、キットアセンブリおよびそうした電力装備アセンブリの製造方法に関する。

ある電力装備は電力回路を取り囲むボックスを備えるが、これはコネクターによってボックスの外部に接続される。従来、コネクターは電力回路に永久固定されていた。たとえば、それは、ハンダ付けされ、かしめられ、あるいはネジ固定されていた。この場合、その一つ以上の取り付けられたコネクターを備えた電力回路がボックス内に導入される。ボックスは二つの半体からなる。各半体は、貫通孔の半分を形成するためのリセスを有する。ボックスの二つの半体が一つに組み合わせられるとき、コネクターはそれぞれボックスの壁によって取り囲まれる。ボックスの二つの半体の分離線は、電気コネクターによって使用される壁の各孔を通過する。

そうした電力装備組み立て方法の欠点は、電気コネクターの機械的インターフェースの選択は、電力装備ボックスを閉じる前になされる必要がある、ということである。

電力設備の、よりフレキシブルな接続が求められている。

本発明は、上記欠点の少なくとも一つに対処する電気コネクター、電力装備、電力装備アセンブリ、そして製造方法を提供する。

本発明の目的は、電気装備アセンブリの、よりフレキシブルな設計を提供することである。

ある態様によれば、電気コネクターの一実施形態は、８ｍｍ^２よりも大きな断面積を有する少なくとも一つの電気コンタクトを備え、かつ、相補的コネクターと係合するよう構成される。この少なくとも一つのコンタクトは、相補的コネクターの第１の相補的コンタクトと電気的に接続されるよう構成された第１の端部を備える。少なくとも一つの電気コンタクトは、前端に関してコンタクトの逆側端に配置されかつ第２のコネクターの第２の相補的コンタクトと電気的に接続されるよう構成されたバックピン端を有するバックピンを備える。

接続可能なバックピン端によって、電気コネクターは、装備のボックスが閉じられた後で、電気装備上で組み付けることができる。

別な態様によれば、電力装備の一実施形態は、インナースペースを取り囲むボックスと、このインナースペース内に収容された電力回路と、電力回路に電気的に接続されかつ結合軸線に従って別な電力コンタクトと接続可能な電力コンタクトとを備える。ボックスは、貫通孔を備えた壁と、電気コネクターを取り付けるよう構成された取り付け手段とを備え、この取り付け手段は貫通孔の周囲で延在している。電力コンタクトは、インナースペース内に配置されたインナー電力コンタクトであり、かつ、結合軸線は貫通孔を貫通している。

別な態様によれば、電力装備アセンブリの一実施形態は、
・インナースペースを取り囲みかつ貫通孔を備えた壁を有するボックスを備えた電力装備と、
・相補的コンタクトを備えた相補的コネクターと、
・壁に対して永久的に固定され、相補的コネクターと係合するよう構成され、かつ、相補的コンタクトと電気的に接続される前端を備えた少なくとも一つの電力コンタクトを備える電気コネクターとを備える。

電力装備は、インナースペース内に配置されたインナー電力コンタクトを備える。少なくとも一つの電力コンタクトは、前端に関して電力コンタクトの逆側端に配置されかつインナー電力コンタクトと電気的に接続されるバックピン端を有するバックピンを備える。

いくつかの他の実施形態では、従属請求項に記載された特徴の一つ以上を使用することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、非限定的例として提示した、その実施形態のいくつかについての以下の説明ならびに図面から明らかとなる。

電気コネクターの一実施形態の斜視図である。図１の平面II‐IIによる長手方向断面図である。図１のコネクターのシールドの斜視図である。電力装備の実施形態の断面図である。図１の平面IV‐IVによる電気コネクターの一部長手方向断面図であり、電気コネクターに含まれる電気デバイスの第１の変形例を示している。図１の平面IV‐IVによるコネクターの一部長手方向断面図であり、電気コネクターに含まれる電気デバイスの第２の変形例を示している。

図１、図２、図３に示すように、電気コネクター１は壁マウントタイプの本体２を備える。本体２は、二つの固定孔４と、壁に対して永久的に固定するために壁３０に対して押し付けられる固定面５(図５参照)とを含むフランジ３を備える。本体２はさらに、固定面５の一方側において延在する機械的係合部６と、この機械的係合部６と反対の方向に向かって固定面５と実質的に直交するように固定面５から延在する中心突起７とを備える。本体２は、やはり固定面５から、この固定面５と直交するよう延在する補助突起８を備える。固定面５は、コネクター１が壁３０にマウントされた際に、マウント面３０ａと接触状態となるよう構成された複数の固定要素５ａを備える。固定要素５ａの全ては、固定面５ｂに沿って延在している。電気コネクター１が壁３０にマウントされるとき、中心突起７および補助突起８は、中心孔３１および補助孔３２にそれぞれ差し込まれる(図４参照)。電気コネクター１は、固定方向５ｃに壁３０に対して押し付けられる。

電気コネクター１はさらに、銅合金のような導電性素材からなる電力コンタクト９を含む。図２を参照すると、電力コンタクト９は、機械的係合部分６によって取り囲まれた前端１０と、中心突起７内に固定的に設けられかつ固定方向５ｃに向かって中心突起から延在するバックピン１１とを備える。バックピン１１は、滑らかな長手方向プロファイル１３を備えたバックピン端１２を有する。図示する前端１０は雄型のものである。だが、それは雌型のものであってもよい。

電気コネクター１はさらに、二つの補助バックピン１４ａ,１４ｂを備える(図２では一方しか認識できない)。補助バックピン１４ａ,１４ｂのそれぞれは、スプリング格納式であり、かつ、補助突起８内でスライドし、そして本体２内へと固定的にマウントされる対応する信号コンタクト１５ａ,１５ｂに対して電気的に接続される。図示する信号コンタクト１５ａ,１５ｂは雄型のものであるが、それらは雌型のものであってもよい。

図２および図３に示すように、電気コネクター１はさらに、穿孔されかつ折り曲げられた金属シートからなると共に前端１０の底部を取り囲むように本体２の対応する環状スペース内へと挿入される主円筒部１７を有するＥＭＩシールド１６を備える。ＥＭＩシールド１６はさらに、壁３０の導電部分に電気的につながるように、実質的に半径方向に、電力コンタクト９の全周にわたって延在する接触舌片１８を備える。

電気コネクター１はさらに、コネクターが固定方向５ｃに壁３０上で軸方向に固定されたとき本体２と壁３０との間に軸方向湿気シールを提供する複合シール２０を含む湿気シール手段を備える。図２に示すように、複合シール２０は、中央突起７を取り囲む中央リング２１と、補助突起８を取り囲む補助リング２２と、接触舌片１８および両リング２１,２２を取り囲む外側リング２３とを備える。湿気シール手段はさらに、電力コンタクト９と本体２との間に半径方向シールを提供する「Ｏ」リングシール２４を含む。

図４に示すように、電力装備４０は、インナースペース４９を形成する、ベース４７およびリード４８を備えた密閉ボックス４１を備える。電力回路４２および駆動回路４３は、インナースペース４９内に延在しており、かつ、ボックス４１に対して取り付けられている。電気コネクター１はボックス４１のマウント面３０ａ上に設けられるが、これは固定方向５ｃを規定する。マウント面３０ａは壁３０を取り囲むが、それを貫通するように中心および補助孔３１,３２が穿孔されている。相補的コネクター４４は電気コネクター１の機械的係合部分６と係合させられるが、これはボックス４１の外部にある。相補的コネクター４４は、電力コンタクト９の前端１０と機械的かつ電気的に結合された第１の相補的電力コンタクト４５を備える。

密閉ボックス４１の壁３０は、電力回路４２および駆動回路４３の周囲にＥＭＩシールドを提供するために、導電性素材を用いて構成される。ボックス４１の外面は、たとえば塗料などの絶縁層によってコートされる。ボックス４１のマウント面３０ａは、ＥＭＩシールド１６の接触舌片１８がボックス４１の導電素材と電気的に接続されるように、中心孔３１の周りで延在する非コート領域３３を含む。シール２０の中心リング２１は接触舌片１８の内側で延在し、非コート領域３３に対して圧着している。非コート領域３３は、外部からの湿気汚損に対して保護されるように、外側リング２３の内側で半径方向に延在している。中心リング２１および補助リング２２の両方は、非コート領域３３とボックス４１のインナースペース４９との間に環境バリアを提供する。

インナー電力コンタクト５０は、電力回路４２に対して機械的に取り付けられかつ電気的に接続され、そしてボックス４１のインナースペース４９内で延在する。そうしたインナー電力コンタクト５０は雌型のものであり、かつ、中心孔３１と実質的に整列しかつ固定方向５ｃと平行な結合軸線５１を含む。したがって、インナー電力コンタクト５０は電気コネクター１のバックピン端１２を受け容れることができる。インナー電力コンタクト５０は、電気コネクター１の電力コンタクト９に対して接続された第２の相補的コンタクト５０である。電力コンタクト９と電力回路４２との間の電気接続は、ボックス４１の閉塞の後に実施できる。すなわち、バックピン１１が固定方向５ｃに向かって固定面５から突出するという事実は、ブラインド接続が可能な電気コネクター１を提供する。

電力コンタクト９、第１の相補的電力コンタクト４５、第２の相補的コンタクト５０、ならびにバックピン端１２は、車両に電気エネルギーを供給するのに好適な電力コンタクトであることを意図されている。これらコンタクトを流れる電流強度は数百アンペアの大きさのオーダーであってもよい。導電断面積はたとえば８ｍｍ^２よりも大きい。それは、１２ｍｍ^２よりも大きくてもよい。それは１６ｍｍ^２よりも大きくてもよい。それは、３５ｍｍ^２よりも大きくてもよい。導電断面積は、１２ｍｍ^２ないし８０ｍｍ^２、特に１６ｍｍ^２ないし６５ｍｍ^２であってもよい。

雄型の電力コンタクトに関して、導電断面積は、対応する雌コンタクトとの摩擦領域に近い領域でのコンタクトの幾何学的断面積であるよう意図されている。雌型の電力コンタクトに関して、導電断面積は、各導電スプリング舌片の断面積の総和であるように意図されている。

信号コンタクト１５ａ,１５ｂならびに対応するバックピン１４ａ,１４ｂは、もっぱら数十アンペア以下を導くよう意図されている。断面積は、主として、機械的抵抗理由によって決定される。典型的な用途では、これら信号コンタクトの導電断面積は８ｍｍ^２未満である。

図示するバックピン端１２は雄型のものであり、かつ、インナー電気コンタクト５０は雌型のものである。だが、これは逆であってもよい。ピンのバック端１２は、電力回路４２に対して取り付けられるインナーピン５０を受け容れる雌型のものであってもよい。いずれの場合でも、ピンのバック端１２は、インナースペース４９内に配置された第２の相補的コネクター５０と協働するバックピン１１の第１の接続部分である。

電力装備４０の駆動回路４３は、インナー電力コンタクト５０の結合軸線５１と同軸でありかつ中心孔３１の周囲でインナー電力コンタクト５０とボックス４１の内面との間に軸方向に配置されたリングセンサー５２を備える。バックピン１１は、したがって、無接触タイプのものでありかつバックピン１１の第１の接続部分１２と固定面５との間に軸方向に配置される第２の電気接続部分５３を備える。

変形例においては、駆動回路４３、あるいはその他の電気回路は、結合軸線５１を備えた雌型コネクター軸線を備えることが、あるいは一つ以上のスプリング舌片を備えることができる。電気コネクターのバックピン１１は、インナーコンタクト５０に達する前に、上記雌型コネクターを通過する。上記雌型コネクターあるいは上記スプリング舌片は、第２の電気接続部分５３に電気的につながる。

図５に示すように、電気コネクター１は、スプリング格納式ピン１４ａ,１４ｂを備えた、二つの同一信号コンタクト１５ａ,１５ｂを備える。電気コネクター１がボックス４１のマウント面３０ａに対して取り付けられたとき、それらがいずれも対応する信号コンタクト１５ａ,１５ｂと依然として電気的に接続されている間、バックピン１４ａ,１４ｂはいずれも駆動回路４３に対して押し付けられる。バックピン１４ａは導電トラック５４ａにつながり、そしてバックピン１４ｂは駆動回路の別な導電トラック５４ｂにつながる。

相補的コネクター１４は、二つのスプリング舌片(一方は信号コンタクト１５ａと接続され、他方は別な信号コンタクト１５ｂと接続される)を含む独特の導電金属シートからなる分流デバイス４６を備える。したがって、相補的コネクター４４が電気コネクター１と係合するとき、駆動回路４３の二つの導電トラック５４ａ,５４ｂは互いに電気的に接続される。これは、駆動回路に、相補的コネクター４４が、電気コネクター１に対して、電力回路４２が電力コンタクト９および第１の相補的電力コンタクト４５を経て電力を供給するかあるいは受け取ることを可能とする正確な係合ポジションにある、という情報を提供する。

図６に示すように、電気コネクター１に含まれる電気デバイスは、可動アクチュエータ６１および二つの相補的コンタクト６２ａ,６２ｂを備えるスイッチ６０である。二つの相補的コンタクト６２ａ,６２ｂは、アクチュエータ６１が相補的コネクター４４との電気コネクター１の係合シーケンスの終わりに押し下げられたときにのみ、互いに電気的に接続される。相補的コンタクト６２ａ,６２ｂのそれぞれは、電気コネクター１がボックス４１に搭載されるとき、駆動回路４３のそれぞれの導電トラック５４ａ,５４ｂに対してブラインド接続が可能であるようにスプリング式に格納可能である。

１電気コネクター
２本体
３フランジ
４固定孔
５固定面
５ａ固定要素
５ｂ固定面
５ｃ固定方向
６機械的係合部
７中心突起
８補助突起
９電力コンタクト
１０前端
１１バックピン
１２バックピン端
１３長手方向プロファイル
１４ａ,１４ｂ補助バックピン
１５ａ,１５ｂ信号コンタクト
１６ＥＭＩシールド
１７主円筒部
１８接触舌片
２０複合シール
２１中央リング
２２補助リング
２３外側リング
２４Ｏリングシール
３０壁
３０ａマウント面
３１中心孔
３２補助孔
３３非コート領域
４０電力装備
４１密閉ボックス
４２電力回路
４３駆動回路
４４相補的コネクター
４５第１の相補的電力コンタクト
４６分流デバイス
４７ベース
４８リード
４９インナースペース
５０インナー電力コンタクト(第２の相補的コンタクト)
５１結合軸線
５２リングセンサー
５３第２の電気接続部分
５４ａ,５４ｂ導電トラック
６０スイッチ
６１可動アクチュエータ
６２ａ,６２ｂ相補的コンタクト

Claims

電気コネクター（１）であって、８ｍｍ ^２よりも大きな断面積を有する少なくとも一つの電気コンタクト（９）を備え、かつ、相補的コネクター（４４）と係合するよう構成されており、前記少なくとも一つの電気コンタクトは、前記相補的コネクター（４４）の第１の相補的コンタクト（４５）と電気的に接続されるよう構成された前端（１０）を備えた、電気コネクター（１）と、
電力装備（４０）であって、インナースペース（４９）を取り囲むボックス（４１）と、このインナースペース内に収容された電力回路（４２）と、この電力回路（４２）に電気的に接続されかつ結合軸線（５１）に従って別な電力コンタクトと接続可能な電力コンタクト（５０）と、を備え、前記ボックス（４）は、貫通孔（３１）を備えた壁（３０）と、電気コネクター体（２）を取り付けるよう構成された取り付け手段と、を備え、前記取り付け手段は前記貫通孔（３１）の周囲で延在している、電力装備（４０）と、
を備えた電力装備アセンブリであって、
前記少なくとも一つの電気コンタクト（９）は、前記前端（１０）に対して前記電気コンタクト（９）の逆側端部に配置されかつ第２のコネクターの第２の相補的コンタクト（５０）と電気的に接続されるよう構成されたバックピン端（１２）を有するバックピン（１１）を備え、
前記電力コンタクト（５０）は、前記インナースペース（４９）内に配置されたインナー電力コンタクト（５０）であり、かつ、前記結合軸線（５１）は前記貫通孔（３１）を貫通し、
前記電気コネクター（１）が、前記相補的コネクター（４４）と係合するよう構成された本体（２）であって、固定方向（５ｃ）に機械的保持構造体（３０）上で固定されるよう構成された少なくとも一つの固定要素（５ａ）を備える、本体（２）を備え、
前記電気コネクター（１）が、前記固定方向（５ｃ）にスプリング式に格納可能な電気コンタクトピン（１４ａ，１４ｂ）を含む少なくとも一つの電気デバイス（１５ａ，１５ｂ，６０）を備え、
前記第２の相補的コンタクトは前記電力装備（４０）の前記インナー電力コンタクト（５０）であり、かつ、前記別な電力コンタクトは前記バックピン端（１２）であり、
前記電気コンタクトピン（１４ａ，１４ｂ）が、前記電力装備（４０）の前記インナースペース（４９）内に挿入されることを特徴とする電力装備アセンブリ。
前記バックピン端（１２）は、一つ以上の導電スプリング舌片を含む雌コネクター内に繰り返し挿入可能であるように、滑らかな長手方向プロファイル（１３）を有することを特徴とする請求項１に記載の電力装備アセンブリ。
前記バックピン端は、前記バックピン端が雌コネクターである場合に、雄コネクターを繰り返し受け容れることが可能であるように、導電スプリング舌片を有することを特徴とする請求項１に記載の電力装備アセンブリ。
前記少なくとも一つの電気コンタクト（９）は、１２ｍｍ ^２よりも大きな断面積を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
前記少なくとも一つの電気コンタクト（９）は、１６ｍｍ ^２よりも大きな断面積を有することを特徴とする請求項４に記載の電力装備アセンブリ。
前記少なくとも一つの電気コンタクト（９）は、３５ｍｍ ^２よりも大きな断面積を有することを特徴とする請求項５に記載の電力装備アセンブリ。
前記少なくとも一つの電気コンタクト（９）は、１２ｍｍ ^２ないし８０ｍｍ ^２の導電断面積を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
前記少なくとも一つの電気コンタクト（９）は、１６ｍｍ ^２ないし６５ｍｍ ^２の導電断面積を有することを特徴とする請求項７に記載の電力装備アセンブリ。
前記バックピン端（１２）は、前記固定方向（５ｃ）に沿って前記第２の相補的コンタクト（５０）と電気的につながるよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
前記本体（２）は一つの固定面（５ｂ）を含み、それに沿って、前記少なくとも一つの固定要素（５ａ）の全てが延在していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
前記電気コンタクト（９）の前記バックピン（１１）は、ある導電断面積を有し、かつ、前記導電断面積の平方根の６倍よりも大きな長さだけ前記固定面（５ｂ）から突出していることを特徴とする請求項１０に記載の電力装備アセンブリ。
前記固定方向（５ｃ）は前記固定面（５ｂ）と直交することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電力装備アセンブリ。
前記第２の相補的コンタクト（５０）につながるよう構成された前記バックピン端（１２）は、第１の接続部であり、前記電気コンタクト（９）の前記バックピン（１１）は、前記第１の接続部と前記固定面との間に軸方向に配置された第２の接続部分（５３）を含むことを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
前記電気デバイスは、スイッチ（６０）、分流デバイス、信号コンタクト（１５ａ，１５ｂ）の中から選択されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
前記電力装備（４０）が、前記電力回路（４２）と電気的に接続された駆動電気回路（４３）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
前記駆動電気回路（４３）は、前記インナー電力コンタクト（５０）の前記結合軸線と共軸であるリングセンサー（５１）を備えることを特徴とする請求項１５に記載の電力装備アセンブリ。
前記電力回路（４２）は、いくつかの絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
前記貫通孔（３１）周りの前記壁（３０）は、単一の部品に含まれるように前記貫通孔の全周囲にわたって連続的に延在していることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の電力装備アセンブリ。
電力装備アセンブリであって、
インナースペース（４９）を取り囲みかつ貫通孔（３１）を備えた壁（３０）を有するボックス（４１）を備えた電力装備（４０）と、
相補的コンタクト（４５）を備えた相補的コネクター（４４）と、
電気コネクター（１）であって、前記壁（３０）に対して永久的に固定され、前記相補的コネクター（４４）と係合するよう構成され、かつ、前記相補的コンタクト（４５）と電気的に接続された前端（１０）を備えた少なくとも一つの電気コンタクト（９）を備える電気コネクター（１）と、を備え、
前記電力装備は、前記インナースペース（４９）内に配置されたインナー電力コンタクト（５０）を備え、前記少なくとも一つの電気コンタクト（９）は、前記前端（１０）に関して前記電気コンタクトの逆側端に配置されかつ前記インナー電力コンタクト（５０）と電気的に接続されるバックピン端（１２）を有するバックピン（１１）を備え、
前記電気コネクターは、スプリング格納式であってかつ前記電力装備（４０）の電気回路（４３）に対して押し付けられる電気コンタクトピン（１４ａ，１４ｂ）を含む少なくとも一つの電気デバイス（１５ａ，１５ｂ，６０）を備え、これにより、前記電気デバイスと前記電気回路との間の電気的接続を提供し、
前記電気コンタクトピン（１４ａ，１４ｂ）が、前記電力装備（４０）の前記インナースペース（４９）内に挿入されることを特徴とする電力装備アセンブリ。
電力装備アセンブリを製造する方法であって、
少なくとも一つの電力回路（４２）を装備ボックス（４１）内へと組み込むステップと、
電気コネクター（１）を前記装備ボックス（４１）に対して組み付けるステップと、
前記電気コネクター（１）を前記電力回路（４２）に対して電気的に接続するステップと、を備え、
前記電気コネクター（１）の接続部分（１２）を前記装備ボックス（４１）の貫通孔（３１）を経て導入するステップをさらに備え、
前記電力装備アセンブリが、インナースペース（４９）を取り囲む壁（３０）を有するボックス（４１）を備えた電力装備（４０）を備え、
前記電気コネクターは、スプリング格納式であってかつ前記電力装備（４０）の電気回路（４３）に対して押し付けられる電気コンタクトピン（１４ａ，１４ｂ）を含む少なくとも一つの電気デバイス（１５ａ，１５ｂ，６０）を備え、これにより、前記電気デバイスと前記電気回路との間の電気的接続を提供し、
前記電気コンタクトピン（１４ａ，１４ｂ）が、前記電力装備（４０）の前記インナースペース（４９）内に挿入されることを特徴とする方法。