JP5886159B2 - シールドコネクタ構造 - Google Patents
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Description
本発明は、シールドコネクタ構造に関し、詳しくは、接続対象物の一方から他方に向かって挿通孔に挿通させたシールド電線を該接続対象物に接続するためのシールドコネクタ構造に関する。
従来、自動車（特に、電気自動車やハイブリッド自動車）において、モータやバッテリ、インバータ等の機器同士がシールド電線によって接続され、このシールド電線と機器のケースとをアース接続するためのシールドコネクタ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたシールドコネクタ構造１００は、図５に示すように、シールド電線１と接続対象物の金属ケース６とを接続するとともに、接続部の防水を図るものである。シールド電線１は、導体２と、導体２の周囲を覆う内部絶縁被覆３と、内部絶縁被覆３の周囲に設けられる編組等の導体からなるシールド部４と、シールド部４の周囲を覆う外部絶縁被覆５と、を有した同軸ケーブルである。金属ケース６には、シールド電線１を挿通させる挿通孔７と、接続部材１０１を固定するボルト１０６が螺合するボルト孔８と、が設けられている。
このシールドコネクタ構造１００は、シールド電線１を挿通させるとともに金属ケース６に固定される接続部材１０１と、シールド電線１のシールド部４と金属ケース６とを電気的に接続するシールド部材１０２と、シールド部材１０２の内面とシールド電線１の外部絶縁被覆５外面との間に介挿される第一シール部材１０３と、シールド部材１０２の外面と金属ケース６の挿通孔７の内面との間に介挿される第二シール部材１０４と、シールド部材１０２に接続されたシールド部４を覆って加締められるシールドパイプ１０５と、接続部材１０１を金属ケース６に固定するボルト１０６と、を備えて構成されている。
接続部材１０１は、金属ケース６の一方側（外部側）に固定されるとともに、金属ケース６との間にシールド部材１０２を挟んで保持するものであって、シールド電線１を挿通させる挿通部１１１と、この挿通部１１１よりも金属ケース６の他方側（内部側）に延出して挿通孔７に入り込む筒状突部１１２と、挿通部１１１の径方向外側に延びて金属ケース６に固定されるフランジ部１１３と、を有して形成されている。シールド部材１０２は、金属ケース６の他方側から一方側に向かって三段に径が大きくなる第一筒状部１２１、第二筒状部１２２及び第三筒状部１２３と、第三筒状部１２３に連続して折れ曲がり金属ケース６の一方面（外面）に沿う鍔状部１２４と、を有して形成されている。そして、第一筒状部１２１がシールド電線１のシールド部４に接続されるとともに、鍔状部１２４が金属ケース６の一方面と接続部材１０１とに挟持されることで、シールド部４が金属ケース６に対してシールド部材１０２を介してアース接続されている。
第一シール部材１０３は、ゴム等の弾性材料から全体筒状に形成されるとともに、その内周面及び外周面に凹凸環状のリップ部を有し、内周面の複数のリップ部をシールド電線１の外部絶縁被覆５外面に密接させるとともに、外周面の複数のリップ部をシールド部材１０２の第二筒状部１２２及び接続部材１０１の筒状突部１１２の各内面に密接させ、これによりシールド電線１とシールド部材１０２及び接続部材１０１との間をシールするように構成されている。一方、第二シール部材１０４は、ゴム等の弾性材料から全体筒状に形成されるとともに、その内周面及び外周面に各々二条のリップ部を有し、内周面のリップ部をシールド部材１０２の第二筒状部１２２外面に密接させるとともに、外周面のリップ部を金属ケース６の挿通孔７内面に密接させ、これによりシールド部材１０２と金属ケース６との間をシールするように構成されている。また、第二シール部材１０４は、シールドパイプ１０５の後端縁と、シールド部材１０２における第二筒状部１２２と第三筒状部１２３とを連続させる段付き部と、の間に挟まれて保持されている。
以上のように特許文献１に記載された従来のシールドコネクタ構造１００において、シールド電線１は、接続部材１０１によって金属ケース６に機械的に接続されるとともに、シールド部材１０２を介してシールド部４が金属ケース６に電気的に接続されている。さらに、第一シール部材１０３及び第二シール部材１０４によってシールされることで、シールド電線１と金属ケース６との接続部における止水が図られ、金属ケース６の外部から内部に向かう水等の浸入が防止できるようになっている。
しかしながら、従来のシールドコネクタ構造では、シールド電線１のシールド部４と金属ケース６とがシールド部材１０２を介してアース接続されているため、シールド部材１０２の分だけ部品点数が増加するとともに、組立工数も増加してしまう。また、シールド部材１０２は、銅と亜鉛の合金である黄銅（真鍮）から形成され、金属ケース６はアルミ合金製とされることがあるが、このような異種金属からなる黄銅製のシールド部材１０２とアルミ合金製の金属ケース６とを密接させた場合に、ガルバニック腐食が発生してシールド部材１０２が金属ケース６に固着してしまうことがある。このような固着が発生すると、車両のメンテナンス時に金属ケース６からシールド電線１を取り外す際に、シールド部材１０２が変形して交換が必要になってしまい、交換のための多大な作業手間を要するという問題がある。また、従来のシールド部材１０２は、板厚が薄く剛性の低い黄銅等の金属製であるため、メンテナンスの分解時に変形しやすいという強度上の問題も併せ持っていた。さらに、シールドパイプ１０５の後端縁とシールド部材１０２の段付き部との間に挟まれて第二シール部材１０４が保持されているので、シールドパイプ１０５の内部に第二シール部材１０４が入り込んだり、シールドパイプ１０５の後端縁で第二シール部材１０４が損傷したりなど、止水性が低下する可能性があった。
本発明は、上記した点に鑑み、分解メンテナンスの作業性ならびに止水性の向上を図ることができるシールドコネクタ構造を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項１に記載された本発明のシールドコネクタ構造は、導体と内部絶縁被覆とシールド部と外部絶縁被覆とを有したシールド電線を、接続対象物の一方側から他方側に向かう挿通方向に沿って該接続対象物の挿通孔に挿通させて該接続対象物に接続するためのシールドコネクタ構造であって、前記シールド電線が挿通されて前記接続対象物の前記一方側に固定されている接続部材と、前記接続部材の内面と前記シールド電線の外部絶縁被覆の外面との間に介挿される第一シール部材と、前記接続部材と前記接続対象物の挿通孔の内面との間に介挿される第二シール部材と、前記シールド電線のシールド部を前記接続部材に固定する環状の固定部材と、を備え、前記接続部材は、導電性を有した金属材料からなり、前記接続対象物の前記一方側の面に接触して該接続対象物に固定されている接続部材本体と、前記接続部材本体から前記接続対象物の挿通孔内に延びる筒状の第一延出部と、前記第一延出部から他方側に延びるとともに該第一延出部よりも外径が小さな筒状の第二延出部と、を有し、前記第二延出部は、その外周面から凹むとともに周方向に沿った凹溝部を有し、前記固定部材は、前記凹溝部よりも幅寸法が小さい帯状のバンド部を有し、前記シールド電線のシールド部が前記バンド部によって前記第二延出部の凹溝部に固定され、前記接続部材を介して該シールド部と前記接続対象物とが電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項２に記載されたシールドコネクタ構造は、請求項１記載のシールドコネクタ構造において、前記接続部材の前記第二延出部が前記接続対象物の挿通孔から前記他方側に突出しており、この突出位置にて前記シールド電線のシールド部が固定されていることを特徴とする。
請求項３に記載されたシールドコネクタ構造は、請求項１又は２に記載のシールドコネクタ構造において、前記接続部材の前記第一延出部は、その外周面から凹むとともに周方向に沿った凹溝部を有し、該凹溝部に前記第二シール部材が位置することを特徴とする。
請求項４に記載されたシールドコネクタ構造は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシールドコネクタ構造において、前記接続部材の前記第一延出部よりも前記一方側は、前記接続部材本体の内周面よりも径が大きく前記一方側に開口した大径部を有し、該大径部と前記シールド電線の外部絶縁被覆の外面との間に前記第一シール部材が位置することを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、接続部材に第二延出部を形成しておき、この第二延出部に対してシールド電線のシールド部を径方向外側から固定部材で締め付け、シールド部を接続部材に固定することで、接続部材を介してシールド部と接続対象物とが電気的に接続されることから、従来のようなシールド部材を用いなくてもシールド電線のシールド部をアース接続することができる。従って、シールド部材を省略することができ、部品点数及び組立工数を削減してシールドコネクタ構造のコストを抑制させることができる。この際、接続対象物の一方面と接続部材本体とが接触して互いに電気的に接続されることとなるが、接続対象物及び接続部材は、互いに固定されることから比較的高い剛性を有した部材であるため、分解メンテナンス時に変形しにくくでき、部品交換等を不要にしてメンテナンス性を高めることができる。
また、接続部材の内面とシールド電線の外部絶縁被覆の外面との間に第一シール部材を設け、接続部材と接続対象物の挿通孔の内面との間に第二シール部材を設けたことで、第一シール部材及び第二シール部材がそれぞれ接続部材に密接して設けられるので、従来のようにシールド部材にも第一シール部材を密接させる場合と比較して、止水構造を単純化することができて止水性能を向上させることができる。また、第二シール部材が接続部材の外面と接続対象物の挿通孔の内面との間に介挿され、従来のようにシールドパイプの後端縁に第二シール部材が当接する構造ではないので、第二シール部材の位置ずれや損傷を回避することができ、止水性の低下を確実に抑制させることができる。
請求項２記載の発明によれば、接続部材の第二延出部を接続対象物の挿通孔から他方側に突出させ、この突出位置にてシールド電線のシールド部を第二延出部に固定することで、第二延出部の延出長さを確保して固定部材によるシールド部の固定強度を高めることができる。また、第二延出部を挿通孔から他方側に突出させることで、挿通孔内に位置する第一延出部の延出長さも確保することができ、第一延出部の外面と挿通孔の内面との間に第二シール部材を介挿することで、この第二シール部材の位置における止水性能を向上させることができる。
請求項３記載の発明によれば、第一延出部に凹溝部を形成し、この凹溝部に第二シール部材を保持することで、第二シール部材の位置ずれを確実に回避することができ、止水性能をさらに向上させることができる。この際、凹溝部は、従来のシールドパイプの後端縁のように第二シール部材と線接触することがないため、第二シール部材の破損も防止して止水性の低下を確実に防止することができる。
請求項４記載の発明によれば、接続部材の内周に大径部を形成し、この大径部とシールド電線の外部絶縁被覆の外面との間に第一シール部材を圧入することで、第一シール部材を接続部材の一方側から確実に圧入することができ、この第一シール部材の位置における止水性能を向上させることができる。即ち、従来のように第一シール部材が接続部材本体よりも他方側に位置して設けられていると、この第一シール部材と接続部材及びシールド電線との密接状態が確認できないのに対して、接続部材の第一延出部よりも一方側に開口した大径部に第一シール部材が位置する構造であれば、第一シール部材の密接状態を確認することができ、止水性を確保することができる。
以下、本発明の一実施形態にかかるシールドコネクタ構造を、図１〜図４を参照して説明する。本実施形態のシールドコネクタ構造は、自動車、特に、電動モータの駆動力によって走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとの双方の駆動力で走行するハイブリッド車において、モータとインバータとの間やインバータとバッテリーとの間等をシールド電線１で繋ぐ場合に、シールド電線１をアース接続するとともに、この接続部の防水を図るのに適した接続構造である。
シールド電線１は、図１に示すように、複数の素線を撚った撚線等からなる導体２と、導体２の周囲を覆う絶縁性の合成樹脂等からなる内部絶縁被覆３と、内部絶縁被覆３の周囲に設けられる編組等の導体からなるシールド部４と、シールド部４の周囲を覆う絶縁性の合成樹脂等からなる外部絶縁被覆５と、を有した同軸ケーブルである。一方、接続対象物としてのモータやインバータ、バッテリー等は、その外殻を構成する金属ケース６を有し、金属ケース６には、シールド電線１を挿通させる挿通孔７が設けられている。
シールド電線１は、金属ケース６の外部側（一方側）から挿通孔７を介して内部側（他方側）に挿通されるとともに、内部側の先端部における導体２に端子金具９が固定され、この端子金具９が金属ケース６内の図示しない電気接続部に接続されている。また、シールド電線１のシールド部４は、先端部において外部絶縁被覆５が除去されて露出されるとともに、後述する接続部材１１を介して金属ケース６にアース接続されており、これらのシールド部４及び接続部材１１によって電磁波を遮蔽し、接続部からのノイズの漏えいや侵入が防止できるようになっている。
シールドコネクタ構造１０は、シールド電線１を挿通させるとともに金属ケース６の外面（一方面）に固定される接続部材１１と、接続部材１１の内面とシールド電線１の外部絶縁被覆５の外面との間に介挿される第一シール部材１２と、接続部材１１と金属ケース６の挿通孔７の内面との間に介挿される第二シール部材１３と、シールド電線１のシールド部４と接続部材１１とを加締めて固定する環状の固定部材１４と、接続部材１１における金属ケース６の外部側に取り付けられる樹脂製のリアホルダ１５と、接続部材１１を金属ケース６に固定するためのボルト１６と、を備えて構成されている。
接続部材１１は、アルミニウム合金等の導電性金属から一体成形されたダイカスト部品であって、金属ケース６の外面に接触して固定される接続部材本体２１と、金属ケース６の外方から該金属ケース６に固定される固定部２２と、接続部材本体２１を貫通してシールド電線１を挿通させる電線案内部２３と、接続部材本体２１から金属ケース６の挿通孔７内に延びて位置する筒状の第一延出部２４と、第一延出部２４の先端部からさらに延びるとともに第一延出部２４よりも外径が小さな筒状の第二延出部２５と、接続部材本体２１から金属ケース６の外方に延びてシールド電線１を挿通させる外側筒状部２６と、を有して形成されている。
この接続部材１１において、第一延出部２４よりも金属ケース６の外方側における電線案内部２３には、第一延出部２４及び第二延出部２５よりも内径が拡大され、外方側に開口した大径部２７が形成されている。また、第一延出部２４には、その外周面から凹むとともに周方向に沿った凹溝部２８が形成され、第二延出部２５には、その外周面から凹むとともに周方向に沿った凹溝部２９が形成されている。
第一シール部材１２は、図４にも示すように、ゴム等の弾性材料から全体筒状に形成されるとともに、シールド電線１に沿って外部絶縁被覆５の外周面に密接する内周密接部１２Ａと、接続部材１１における大径部２７の内周面に密接する外周密接部１２Ｂと、を有して形成されている。内周密接部１２Ａ及び外周密接部１２Ｂには、それぞれ三条の環状リップが形成され、これらの環状リップが潰されつつ外部絶縁被覆５の外周面又は大径部２７の内周面に押しつけられることで、シールド電線１と接続部材１１との間がシールされている。このような第一シール部材１２は、シールド電線１に沿って金属ケース６の外部側から接続部材１１に向かって、大径部２７と外部絶縁被覆５の外周面との間に圧入されて取り付けられる。
第二シール部材１３は、ゴム等の弾性材料から全体筒状に形成されるとともに、接続部材１１の凹溝部２８の底面に密接する内周密接部１３Ａと、金属ケース６の挿通孔７の内周面に密接する外周密接部１３Ｂと、を有して形成されている。内周密接部１３Ａ及び外周密接部１３Ｂには、それぞれ二条の環状リップが形成され、これらの環状リップが潰されつつ凹溝部２８の底面又は挿通孔７の内周面に押しつけられることで、接続部材１１と金属ケース６との間がシールされている。このような第二シール部材１３は、接続部材１１における第一延出部２４の凹溝部２８に嵌め込まれて保持される。
固定部材１４は、固定部材本体１４Ａと、この固定部材本体１４Ａから延びる帯状のバンド部１４Ｂと、を有し、固定部材本体１４Ａに設けた孔にバンド部１４Ｂを通すとともに、孔内部の係止爪でバンド部１４Ｂを係止することで、シールド電線１のシールド部４を径方向外側から締め付け、このシールド部４を接続部材１１における第二延出部２５の凹溝部２９に固定するものである。
リアホルダ１５は、円盤状のリアホルダ本体１５Ａと、このリアホルダ本体１５Ａから延びて接続部材１１の外側筒状部２６に挿入される挿入部１５Ｂと、リアホルダ本体１５Ａから挿入部１５Ｂと反対側に延びる電線保持部１５Ｃと、を有して形成されている。このリアホルダ１５は、周方向に二分割され、各々でシールド電線１を挟むとともに、接続部材１１の外側筒状部２６に挿入され、挿入部１５Ｂに設けられた係止爪１５Ｄを外側筒状部２６の係止孔２６Ａに係止させることで、接続部材１１に取り付けられるようになっている。
次に、シールド電線１の金属ケース６への組付け手順の一例を説明する。なお、シールド電線１の組付け手順としては、以下説明するものに限らず、組付け後において図１に示すシールドコネクタ構造１０が構成されていればよいため、以下に示す各手順が適宜に前後してもよい。
先ず、所定長さに切断したシールド電線１の先端部における外部絶縁被覆５を皮剥きしてシールド部４を露出させるとともに、該先端部を第一シール部材１２、接続部材１１の順で挿通させる。次に、シールド電線１の先端側に向かって第一シール部材１２を移動させ、大径部２７と外部絶縁被覆５の外周面との間に圧入する。これによって、第一シール部材１２の内周密接部１２Ａをシールド電線１の外部絶縁被覆５に密接させ、外周密接部１２Ｂを大径部２７の内面に密接させる。
次に、シールド電線１のシールド部４を折り返して接続部材１１の第二延出部２５に重ねてから、このシールド部４の外側に重ねた固定部材１４のバンド部１４Ｂを固定部材本体１４Ａに係止させるとともに、バンド部１４Ｂを締め付けて、シールド部４を接続部材１１に固定する。さらに、内部絶縁被覆３を皮剥きして露出させた導体２に端子金具９を圧着しておく。次に、シールド電線１の先端側から第二シール部材１３を第一延出部２４の凹溝部２８に嵌めて保持させておく。さらに、前述したように、接続部材１１の外側筒状部２６にリアホルダ１５を取り付ける。
以上によって、図２に示すように、シールド電線１の先端部に接続部材１１、第一シール部材１２、第二シール部材１３、固定部材１４及びリアホルダ１５が取り付けられ、この状態のシールド電線１を端子金具９の側から金属ケース６の挿通孔７に挿通させる。そして、挿通孔７の内周面に第二シール部材１３の外周密接部１３Ｂを摺接させつつシールド電線１を押し込み、接続部材１１の第一延出部２４を挿通孔７に挿入するとともに、接続部材１１の接続部材本体２１及び固定部２２を金属ケース６の外面に当接させる。次に、接続部材１１の固定部２２に挿通させたボルト１６を金属ケース６のボルト孔８に螺合することによって、シールド電線１の組付けが完了する。
以上のような本実施形態によれば、接続部材１１の第二延出部２５に対してシールド電線１のシールド部４を固定部材１４で締め付けて固定することで、接続部材１１を介してシールド部４と金属ケース６とが電気的に接続されるので、従来のようなシールド部材を省略することができ、部品点数及び組立工数を削減してシールドコネクタ構造１のコストを抑制させることができる。また、金属ケース６と接続部材１１とは、ともにアルミ合金製であるのでガルバニック腐食が発生しにくく、これらの固着が防止できるとともに、金属ケース６及び接続部材１１は、比較的高い剛性を有した部材であるため、分解メンテナンス時に変形しにくくでき、部品交換等を不要にしてメンテナンス性を高めることができる。また、第一シール部材１２及び第二シール部材１３がそれぞれ接続部材１１に密接して設けられるので、止水構造を単純化することができて止水性能を向上させることができる。また、第二シール部材１３が第一延出部２４の凹溝部２８に保持されるので、第二シール部材１３の位置ずれや損傷を回避することができ、止水性の低下を確実に抑制させることができる。
なお、前記実施形態では、シールド電線１として同軸ケーブルを例示したが、複数の芯線からなる導体を有したシールド電線を接続する場合のシールドコネクタ構造としても本発明は利用可能であり、この場合には、第一シール部材や第二シール部材、接続部材の第一及び第二の延出部などが断面楕円形又は断面長円形の筒状に形成されていればよい。また、接続対象物としては、電気自動車やハイブリッド車に用いられるモータやインバータ、バッテリーなどに限らず、その他の適宜な電気機器であってもよいし、内部に電気部品を備えた電気接続箱であってもよい。また、シールド電線をアース接続する対象としては、金属ケース６に限らず、アース接続（グランド接続）用に設けられた部位であってもよい。
１ シールド電線
２ 導体
３ 内部絶縁被覆
４ シールド部
５ 外部絶縁被覆
６ 金属ケース（接続対象物）
７ 挿通孔
１０ シールドコネクタ構造
１１ 接続部材
１２ 第一シール部材
１３ 第二シール部材
１４ 固定部材
２１ 接続部材本体
２４ 第一延出部
２５ 第二延出部
２７ 大径部
２８ 凹溝部
２ 導体
３ 内部絶縁被覆
４ シールド部
５ 外部絶縁被覆
６ 金属ケース（接続対象物）
７ 挿通孔
１０ シールドコネクタ構造
１１ 接続部材
１２ 第一シール部材
１３ 第二シール部材
１４ 固定部材
２１ 接続部材本体
２４ 第一延出部
２５ 第二延出部
２７ 大径部
２８ 凹溝部
Claims (4)
- 導体と内部絶縁被覆とシールド部と外部絶縁被覆とを有したシールド電線を、接続対象物の一方側から他方側に向かう挿通方向に沿って該接続対象物の挿通孔に挿通させて該接続対象物に接続するためのシールドコネクタ構造であって、
前記シールド電線が挿通されて前記接続対象物の前記一方側に固定されている接続部材と、
前記接続部材の内面と前記シールド電線の外部絶縁被覆の外面との間に介挿される第一シール部材と、
前記接続部材と前記接続対象物の挿通孔の内面との間に介挿される第二シール部材と、
前記シールド電線のシールド部を前記接続部材に固定する環状の固定部材と、
を備え、
前記接続部材は、導電性を有した金属材料からなり、
前記接続対象物の前記一方側の面に接触して該接続対象物に固定されている接続部材本体と、
前記接続部材本体から前記接続対象物の挿通孔内に延びる筒状の第一延出部と、
前記第一延出部から他方側に延びるとともに該第一延出部よりも外径が小さな筒状の第二延出部と、を有し、
前記第二延出部は、その外周面から凹むとともに周方向に沿った凹溝部を有し、前記固定部材は、前記凹溝部よりも幅寸法が小さい帯状のバンド部を有し、
前記シールド電線のシールド部が前記バンド部によって前記第二延出部の凹溝部に固定され、前記接続部材を介して該シールド部と前記接続対象物とが電気的に接続されていることを特徴とするシールドコネクタ構造。 - 前記接続部材の前記第二延出部が前記接続対象物の挿通孔から前記他方側に突出しており、この突出位置にて前記シールド電線のシールド部が固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシールドコネクタ構造。
- 前記接続部材の前記第一延出部は、その外周面から凹むとともに周方向に沿った凹溝部を有し、該凹溝部に前記第二シール部材が位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のシールドコネクタ構造。
- 前記接続部材の前記第一延出部よりも前記一方側は、前記接続部材本体の内周面よりも径が大きく前記一方側に開口した大径部を有し、該大径部と前記シールド電線の外部絶縁被覆の外面との間に前記第一シール部材が位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシールドコネクタ構造。
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