JP6281820B2

JP6281820B2 - 充電コネクタ

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Publication number: JP6281820B2
Application number: JP2014082979A
Authority: JP
Inventors: 亮太冨山; 近藤　真樹; 真樹近藤; 岡　英樹; 英樹岡
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2034-04-14
Also published as: US20170036556A1; US9676284B2; JP2015204207A; WO2015159471A1; TW201603402A; TWI566480B

Description

本発明は、電気自動車に充電するための充電コネクタに関する。

従来例として、特許文献１記載の充電コネクタを例示する。この充電コネクタは、全体としてピストル(拳銃)形状をなしており、略前半部分を構成するコネクタ本体と、コネクタ本体の後部から斜め下方に延びるグリップとを備える。コネクタ本体とグリップとは、合成樹脂成形体として一体に形成されている。コネクタ本体の前面には、円筒状のフード部が突設されている。また、コネクタ本体の上部には、レバーが収容されている。このレバーは、先端に設けられるラッチ(爪)がコネクタ本体の上面前縁から外部に露出している。さらに、フード部の内部には、円筒状の端子収容部が複数設けられ、各端子収容部内に、それぞれ給電端子(メス型コンタクト)が収納されている。

一方、電気自動車には、充電コネクタが挿抜自在に差込接続される車両側コネクタ(充電インレット)が設けられている。車両側コネクタは、充電コネクタと嵌合可能な車両側ハウジングを有している。車両側ハウジングは合成樹脂製であって、フード部の内部に嵌合可能なハウジング本体を有している。ハウジング本体内には、複数の給電端子(オス型コンタクト)が設けられている。なお、給電端子と端子収容部の内壁との間にシールリングが設けられて防水されている。

ハウジング本体の外周には、嵌合筒部が設けられている。そして、ハウジング本体と嵌合筒部との間にフード部が嵌合可能とされている。嵌合筒部の上面には、ロック突部が設けられている。このロック突部は、レバーの先端に設けられたラッチが係合可能に構成されている。

そして、ハウジング本体がフード部の内部に嵌合したとき、ハウジング本体内のオス型コンタクトと、フード部内のメス型コンタクトとが結合される。さらに、充電コネクタと充電インレットを嵌合させると、ラッチがロック突部に係合することにより、充電コネクタと充電インレットが嵌合状態に保持される。

特開２０１１−１７１１６６号公報

ところで、特許文献１記載の従来例では、給電端子が剥き出しの状態で端子収容部に収容されているため、充電インレットに抜き差しされる際に、給電端子と電線の導体との接続部分に過大な応力が生じ易い。そして、このような過大な応力が繰り返して前記接続部分に加わることにより、充電コネクタの長期的な信頼性が低下する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、長期的な信頼性の低下を抑制することを目的とする。

本発明の充電コネクタは、複数の端子部と、本体と、カバーとを備える。複数の前記端子部は、充電ケーブルの導体と電気的に接続される受け側コンタクトと、前記受け側コンタクトと前記導体との接続部位を覆う第１モールド部と、前記第１モールド部の外周面に被せられる環状のシール部材と、前記受け側コンタクトと前記第１モールド部との境界部分を覆う第２モールド部とを有する。前記カバーは、前記端子部を保持する保持部と、前記保持部から突出する前記受け側コンタクトを囲む周壁部とを有する。前記本体は、前記保持部を収納する収納部と、前記充電ケーブルの先端部分を収納するグリップとを備える。前記第１モールド部及び前記第２モールド部は、合成樹脂材料の成形体で構成される。前記第１モールド部は、前記第２モールド部を構成する合成樹脂材料よりも耐クリープ性の高い合成樹脂材料で構成される。前記第２モールド部は、前記第１モールド部を構成する前記合成樹脂材料よりも前記受け側コンタクトを形成する材料との密着性の高い合成樹脂材料で構成される。

本発明の充電コネクタは、長期的な信頼性の低下を抑制することができるという効果がある。

本発明に係る充電コネクタの実施形態を示す平面図である。同上の正面図である。同上の上面図である。同上の下面図である。同上の一部省略した分解図である。同上の一部省略した断面図である。同上における端子部の斜視図である。

以下、本発明に係る充電コネクタの実施形態について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。ただし、以下の説明では、図１及び図２において前後、左右、上下の各方向を規定する。

本実施形態の充電コネクタは、本体１、カバー２、レバー３、端子部４などを備え、充電ケーブル５の先端に設けられる。充電ケーブル５は、図５に示すように２本の給電線５０と、１本の信号線５１と、１本の接地線５２と、シース５３とで構成され、図示しない充電設備と電気的に接続されている。充電設備は、例えば、単相２００ボルトの交流電圧・交流電流を給電線５０を介して供給するように構成される。また、充電設備は、信号線５１(及び接地線５２)を介して、給電先の電気自動車(ハイブリッド電気自動車を含む。以下、同じ。)との間で通信信号(いわゆるＣＰＬＴ＜コントロールパイロット＞信号)を送受信するように構成される。ただし、このような充電設備は従来周知であるから、詳細な構成の図示並びに説明は省略する。

本体１は、第１収納部１０と、第２収納部１１と、グリップ１２とを有する。また、本体１は、合成樹脂成形体からなる第１半体１Ａと、同じく合成樹脂成形体からなる第２半体１Ｂとがねじ止めにより結合されて構成される(図２参照)。なお、第１半体１Ａと第２半体１Ｂとは、互いに鏡像の関係にある。

第１収納部１０は、底の部分が開放された砲弾状に形成される。第２収納部１１は、角筒状に形成されて第１収納部１０の上面に連結される。グリップ１２は、角筒状に形成されて第１収納部１０及び第２収納部１１の後端に連結される。

カバー２は、複数(本実施形態では５つ)の保持部２０と、１つの周壁部２１とが合成樹脂成形体として一体に形成されている(図５参照)。周壁部２１は、前方に開口する有底円筒形状に形成される。保持部２０は、それぞれ円筒形状に形成され、周壁部２１の底壁２１０から後方へ突出する(図５及び図６参照)。また、周壁部２１の内側には、底壁２１０から前方へ突出する５つの保護壁２２が設けられている(図２参照)。これらの保護壁２２の内部空間は、底壁２１０を通して保持部２０の内部空間と繋がっている(図６参照)。

また、カバー２の外周面には、円環状の２つのフランジ２３，２４が前後方向に並べて設けられている(図５参照)。前方のフランジ(第１フランジ)２３は、底壁２１０と一体に形成されている。また、後方のフランジ(第２フランジ)２４は、５つの保持部２０の周囲を囲むように設けられている(図６参照)。

端子部４は、給電用の２つの端子部４Ａ，４Ｂと、接地用の１つの端子部４Ｃと、信号伝送用の２つの端子部４Ｄ，４Ｅとに区別される(図２及び図７参照)。ただし、給電用の２つの端子部４Ａ，４Ｂと、接地用の１つの端子部４Ｃとは、形状及び寸法とも互いに共通である。また、信号伝送用の２つの端子部４Ｄ，４Ｅは、形状及び寸法とも互いに共通であるが、他の３つの端子部４Ａ〜４Ｃとは寸法が異なる(図７参照)。故に、以下では、給電用の端子部４Ａについてのみ、詳細な構成を説明する。

端子部４は、図７に示すように、金属製の受け側コンタクト４０と、第１モールド部４１と、第２モールド部４２とを有する。受け側コンタクト４０は、図５及び図６に示すように刃受４００と端子片４０１とで構成される。

刃受４００は、図７に示すように４つの刃受ばね４０２を有し、刃受ばね４０２の間に棒状のコンタクト(図示せず)を挟み込むように構成される。端子片４０１は、幅細の矩形平板状に形成され、刃受４００の後端から後方へ突出する。この端子片４０１には、給電線５０の導体５００が接合(例えば、はんだ接合)される(図６参照)。

第１モールド部４１は、円筒形の主部４１０と、主部４１０の前端から突出する角柱部４１１と、主部４１０の後端から上下左右に突出する円環状の鍔部４１２とを有する。第１モールド部４１は、例えば、ＰＢＴ(ポリブチレンテレフタレート)樹脂などの合成樹脂材料により、端子片４０１及び給電線５０をインサート成形して構成される。また、主部４１０の外周面には周方向に沿った溝４１３が形成されている。この溝４１３には、円環状のシール部材(いわゆるＯリング)４１４が挿入される(図６及び図７参照)。

第２モールド部４２は、第１モールド部４１の角柱部４１１から突出する端子片４０１を覆うように、例えば、ポリエステル樹脂がホットメルト成形されることで直方体状に形成される。

端子部４は、保持部２０の後端側から、第１モールド部４１の鍔部４１２が保持部２０の後端に当たる位置まで、保持部２０及び保護壁２２内に挿入される(図６参照)。そして、刃受４００が保護壁２２内に収納され、且つ第１モールド部４１及び第２モールド部４２が保持部２０内に収納される。ここで、保持部２０の後端に押さえ板２５がねじ止めされる(図５参照)。つまり、押さえ板２５と、各保持部２０の後端との間に第１モールド部４１の鍔部４１２が挟み込まれることにより、各保持部２０に対して各端子部４が抜け止めされる。なお、保護壁２２の前壁に孔２２０が貫通しており、この孔２２０から充電インレットのコンタクトが挿入される。

レバー３は、ラッチ３０と、操作部３１と、連結部３２とが合成樹脂成形体として一体に形成されている(図５参照)。ラッチ３０は、４分の１の円柱状に形成されている。操作部３１は、後端面が半円筒面とされた箱状に形成されている(図３及び図５参照)。なお、操作部３１の後端部には、左右方向に貫通する貫通孔３１０が設けられている。連結部３２は、細長い棒状に形成され、前端にラッチ３０が設けられ、後端に操作部３１が設けられている。つまり、ラッチ３０と操作部３１とが連結部３２によって連結されている。

また、連結部３２は、前後方向におけるほぼ中央に、円筒形の軸部３２０が設けられている。軸部３２０は、左右方向において連結部３２の他の部位よりも外側にはみ出すように構成され、第１半体１Ａ並びに第２半体１Ｂの第２収納部１１内に設けられる軸受け部１１０に、回転可能(揺動可能)に支持される(図５参照)。

第２収納部１１は、第１収納部１０よりも僅かに前方へ突出し、且つ前面が開放されている。そして、第２収納部１１の前方の開口１１１から、ラッチ３０を含むレバー３の前端部分が前方へ突出している(図５参照)。さらに、第２収納部１１の後端部には、操作部３１が挿通される挿通孔１１２が開口している。つまり、操作部３１は、挿通孔１１２を通して第２収納部１１の外に突出している(図１及び図５参照)。

また、第２収納部１１内における軸受け部１１０の後方に、ばね保持部１１３が設けられている(図６参照)。ばね保持部１１３は、コイルばね７の下端部を保持するように構成される。一方、連結部３２には、軸部３２０の後方にばね受け部３２１が設けられている。このばね受け部３２１は、下方に開放された円筒形の凹所からなる。そして、コイルばね７の上端部がばね受け部３２１に嵌め込まれることにより、ばね保持部１１３と連結部３２のばね受け部３２１との間で、コイルばね７が圧縮状態で保持される。つまり、レバー３は、コイルばね７のばね力により、操作部３１を挿通孔１１２から突出させる向き(図５における反時計回りの向き)に力が加えられた状態で第２収納部１１内に収納される。

さらに、第２収納部１１内におけるばね保持部１１３の後方に、検出スイッチ６が配置されている。検出スイッチ６は、接点機構を収納したケースと、ケースに対して揺動自在に支持される操作片６０とを有するマイクロスイッチからなる。検出スイッチ６は、接地用の端子部４Ｃに接続されている電線４３に共通端子が接続され、信号伝送用の端子部４Ｄに接続されている電線４４に常閉端子が接続される。そして、検出スイッチ６は、操作片６０が操作されたとき、ケース内の接点機構が切り換わって２本の電線４３，４４同士を非導通とするように構成される。なお、操作片６０は、先端部分がレバー３の操作部３１に当たっており、操作部３１を介して押し操作される(図５参照)。

次に、本実施形態の充電コネクタの組立手順を説明する。

まず、充電ケーブル５の給電線５０の導体５００、接地線５２の導体(図示せず)、信号線５１の導体(図示せず)、並びに電線４３，４４の導体(図示せず)にそれぞれ受け側コンタクト４０の端子片４０１が接合される。続いて、各端子片４０１と導体５００(信号線５１、接地線５２、電線４３，４４の各導体を含む。以下、同じ。)との接続部位が合成樹脂材料(ＰＢＴ樹脂)でインサート成形されて第１モールド部４１が形成される。そして、第１モールド部４１と端子片４０１の境界部分が、別の合成樹脂材料(ポリエステル樹脂)でホットメルト成形されて第２モールド部４２が形成される。ただし、電線４３，４４は予め検出スイッチ６の共通端子及び常閉端子に半田接合される。

作業者は、カバー２の各保持部２０に端子部４を挿入し、押さえ板２５を保持部２０の後端にねじ止めする。それから、作業者は、第１半体１Ａの第１収納部１０内にカバー２の保持部２０を収納する。なお、第１収納部１０の内周壁には、カバー２の第２フランジ２４が嵌まる溝１００が形成されている(図６参照)。作業者は、カバー２の第２フランジ２４を溝１００に嵌めるようにして、第１半体１Ａの第１収納部１０内にカバー２の保持部２０を収納する。また、作業者は、ホルダ６１を第２収納部１１に固定する。

続いて、作業者は、給電線５０、信号線５１、接地線５２を第１収納部１０並びにグリップ１２の内部に収納し、グリップ１２の後端に設けられた導出口１２０から充電ケーブル５を導出する(図５参照)。

次に、作業者は、第１半体１Ａの軸受け部１１０に軸部３２０を差し込み、ラッチ３０を含む先端部を開口１１１から突出させるとともに、挿通孔１１２に操作部３１を挿通するようにして、レバー３を第２収納部１１内に収納する。ただし、作業者は、レバー３を第２収納部１１内に収納する際、コイルばね７をばね保持部１１３に保持させることが好ましい。

最後に、作業者は、第２半体１Ｂを第１半体１Ａに被せ、第１半体１Ａと第２半体１Ｂをねじ止めして本体１を組み立てる。このようにして、本実施形態の充電コネクタが組み立てられる。

次に、本実施形態の充電コネクタの使用方法について簡単に説明する。まず、作業者は、グリップ１２を手で握り、電気自動車の充電インレットにカバー２の周壁部２１を差し込む。そうすると、充電インレットのコンタクトが、保護壁２２の孔２２０に挿入され、受け側コンタクト４０の刃受４００と接続される。そして、充電インレットの外郭(図示せず)に設けられた引掛部(図示せず)にレバー３のラッチ３０が引っ掛かることにより、充電コネクタが充電インレットに対して抜け止めされる。

ラッチ３０が引掛部に引っ掛かった状態では、コイルばね７のばね力により、操作部３１が挿通孔１１２から外へ飛び出す向きにレバー３が押されている。よって、検出スイッチ６は、操作部３１によって操作片６０が押されないためにオンとなる。

電気自動車に搭載されている充電制御用のＥＣＵ(電子制御装置)は、信号伝送用の端子部４Ｄと接地用の端子部４Ｃとが導通していることから、充電インレットに充電コネクタが接続されていると判断する。そして、ＥＣＵは、２つの端子部４Ｃ，４Ｅの間にＣＰＬＴ信号を出力し、充電設備との間で充電電流の大きさなどを決定した後、充電設備から給電を行わせて充電を開始する。

また、操作部３１が押し操作されると、検出スイッチ６の操作片６０が押されてオフとなる。そして、ＥＣＵは、検出スイッチ６がオフして端子部４Ｃ，４Ｄが非導通になると、充電インレットから充電コネクタが外されようとしている、あるいは外れていると判断して、充電を停止する。ただし、充電中においては、操作部３１に設けられた貫通孔３１０に、錠前(例えば、南京錠)の掛け金が挿通されて施錠されることにより、操作部３１の押し操作が禁止されることが好ましい。

ここで、本実施形態の充電コネクタでは、受け側コンタクト４０(の端子片４０１)と充電ケーブル５の導体(給電線５０の導体５００など)との接続部位が合成樹脂成形体からなる第１モールド部４１で覆われている。そのため、従来例のように給電端子(受け側コンタクト４０に相当)が剥き出しになっている場合と比較して、充電コネクタが充電インレットに抜き差しされる際に、前記接続部分に過大な応力が生じ難い。その結果、本実施形態の充電コネクタは、従来例と比較して、長期的な信頼性の低下を抑制することができる。

上述のように本実施形態の充電コネクタは、
複数の端子部４と、本体１と、カバー２とを備える。複数の端子部４は、充電ケーブル５の導体５００と電気的に接続される受け側コンタクト４０と、受け側コンタクト４０と導体５００との接続部位を覆う第１モールド部４１とを有する。さらに、複数の端子部４は、第１モールド部４１の外周面に被せられる環状のシール部材(Ｏリング４１４)と、受け側コンタクト４０と第１モールド部４１との境界部分を覆う第２モールド部４２とを有する。カバー２は、端子部４を保持する保持部２０と、保持部２０から突出する受け側コンタクト４０を囲む周壁部２１とを有する。本体１は、保持部２０を収納する収納部(第１収納部１０)と、充電ケーブル５の先端部分を収納するグリップ１２とを備える。第１モールド部４１及び第２モールド部４２は、合成樹脂材料の成形体で構成される。第１モールド部４１は、第２モールド部４２を構成する合成樹脂材料よりも耐クリープ性の高い合成樹脂材料で構成される。第２モールド部４２は、第１モールド部４１を構成する合成樹脂材料よりも受け側コンタクト４０を形成する材料との密着性の高い合成樹脂材料で構成される。

本実施形態の充電コネクタは上述のように構成され、シール部材(Ｏリング４１４)によって保持部２０の内周面と第１モールド部４１との隙間が塞がれるので、本体１内への水(雨水など)の浸入を抑制することができる。また、第１モールド部４１は、シール部材(Ｏリング４１４)の弾性力が常に加わるので、耐クリープ性に優れた合成樹脂材料、例えば、ＰＢＴ樹脂で構成されることが好ましい。ただし、ＰＢＴ樹脂は、受け側コンタクト４０を形成する材料(例えば、銅又は銅合金)との密着性がそれほど高くないので、第１モールド部４１と受け側コンタクト４０の間に微少な隙間が生じてしまう虞がある。

そこで、受け側コンタクト４０を形成する材料との密着性がＰＢＴ樹脂よりも高い合成樹脂材料(例えば、ポリエステル樹脂)で第２モールド部４２が構成されることが好ましい。これにより、第１モールド部４１と受け側コンタクト４０の間に生じる微少な隙間から水(雨水など)が浸入することを抑制することができる。その結果、本実施形態の充電コネクタは、長期的な信頼性の低下を抑制することができる。ただし、ＰＢＴ樹脂やポリエステル樹脂は一例であって、他の合成樹脂材料で第１モールド部４１及び第２モールド部４２が構成されても構わない。

１本体
２カバー
４端子部
５充電ケーブル
１０第１収納部(収納部)
１２グリップ
２０保持部
２１周壁部
４０受け側コンタクト
４１第１モールド部
４２第２モールド部
４１４Ｏリング(シール部材)

Claims

複数の端子部と、本体と、カバーとを備え、
複数の前記端子部は、充電ケーブルの導体と電気的に接続される受け側コンタクトと、前記受け側コンタクトと前記導体との接続部位を覆う第１モールド部と、前記第１モールド部の外周面に被せられる環状のシール部材と、前記受け側コンタクトと前記第１モールド部との境界部分を覆う第２モールド部とを有し、
前記カバーは、前記端子部を保持する保持部と、前記保持部から突出する前記受け側コンタクトを囲む周壁部とを有し、
前記本体は、前記保持部を収納する収納部と、前記充電ケーブルの先端部分を収納するグリップとを備え、
前記第１モールド部及び前記第２モールド部は、合成樹脂材料の成形体で構成され、前記第１モールド部は、前記第２モールド部を構成する合成樹脂材料よりも耐クリープ性の高い合成樹脂材料で構成され、前記第２モールド部は、前記第１モールド部を構成する前記合成樹脂材料よりも前記受け側コンタクトを形成する材料との密着性の高い合成樹脂材料で構成されることを特徴とする充電コネクタ。