JP6709209B2

JP6709209B2 - 端子及び端子付き電線

Info

Publication number: JP6709209B2
Application number: JP2017254220A
Authority: JP
Inventors: 瀬尾　右文; 右文瀬尾; 八藤後　勇; 勇八藤後
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP2019121476A

Description

本発明は、端子、及び、その端子を備えた端子付き電線に関するものである。

給電プラグを装着可能な充電コネクタとして、当該給電プラグの端子を接続可能なプラグ接続部と、当該プラグ接続部とは反対側に位置する端子連結部と、を有する接続端子を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７−１１７７１１号公報

ところで、近年、電気自動車等の普及に伴い、例えば２５０Ａ程度の大電流を通電可能な給電システムが求められている。上記の接続端子を用いた給電システムでは、こうした大電流の通電に伴う当該接続端子の温度上昇が問題となる。給電プラグや充電コネクタの構成部材の劣化抑制や規則（例えばＣＨＡｄｅＭＯ規格等）遵守のために、接続端子の温度を所定値以下に抑える必要がある。

本発明が解決しようとする課題は、大電流の通電に伴う温度上昇を抑制することが可能な端子、及び、その端子を備えた端子付き電線を提供することである。

［１］本発明に係る端子は、相手方端子と接続可能な端子接続部と、前記端子接続部を支持する支持部と、前記支持部を覆う筒状部を含むジャケット部と、を備え、前記筒状部と前記支持部との間に、冷媒が流通可能な空間が形成されており、前記ジャケット部は、前記空間に連通した一対の出入口部を有する端子である。

［２］上記発明において、前記支持部は、前記筒状部の外周面に設けられ、前記出入口部に連通した溝を有し、前記空間は、前記溝によって形成されていてもよい。

［３］上記発明において、前記端子は、ろう付けにより前記ジャケット部と前記支持部を接合している接合部を備えていてもよい。

［４］上記発明において、前記端子接続部と前記支持部は相互に独立した部材であり、前記端子接続部は、前記相手方端子が挿入される挿入空間を形成する複数の接触片を有していてもよい。

［５］本発明に係る端子付き電線は、上記の端子と、電線と、前記電線が接続された固定端子と、前記固定端子を前記支持部に固定するボルトと、を備え、前記支持部は、前記ボルトが螺合している締結孔を有し、前記固定端子は、前記ボルトが挿入された挿通孔を有する端子付き電線である。

本発明によれば、出入口部を有するジャケット部で端子の支持部を覆い、当該支持部とジャケット部の筒状部との間に、冷媒が流通可能な空間を形成する。これにより、出入口部を介して冷媒をジャケット部内に導入して空間内を流通させることが可能となるので、大電流を通電した場合でも端子の温度上昇を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態における端子付き電線を示す斜視図である。図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。図３は、本発明の第１実施形態における端子を示す分解斜視図である。図４は、図３に示す端子のベース部の筒状部の外周面の展開図である。図５は、図２のV-V線に沿った断面図である。図６は、図３に示す端子の背面図である。図７は、本発明の第１実施形態における固定端子及び電線を示す斜視図である。図８は、図１に示す端子付き電線を用いた端子冷却システムの一例を示す図である。図９は、本発明の第２実施形態における端子付き電線を示す斜視図である。図１０は、図９に示す端子の分解斜視図である。図１１は、図９に示す端子のベース部の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

<<第１実施形態>>
図１は本発明の第１実施形態における端子付き電線を示す断面図、図２は図１のII-II線に沿った断面図、図３は本実施形態における端子を示す分解斜視図、図４は図３に示す端子のベース部の筒状部の外周面の展開図、図５は図２のV-V線に沿った断面図、図６は図３に示す端子の背面図、図７は本実施形態における固定端子及び電線を示す斜視図である。

本実施形態における端子付き電線１は、例えば、電気自動車やプラグインハイブリッドカー等の自動車の車体に搭載される充電コネクタに用いられる部材である。この端子付き電線１は、図１及び図２に示すように、相手方端子１００（図２参照）と嵌合する端子１０と、電気モータに電力を供給する二次電池等に電気的に接続された電線５０と、当該電線５０を端子１０に電気的に接続すると共に機械的に固定する固定端子６０及びボルト７０と、を備えている。相手方端子１００は、プラグ型コネクタ（給電プラグ）が有する棒状の端子であり、端子１０が設けられる充電コネクタは、当該プラグ型コネクタと嵌合するレセプタクル型コネクタである。

端子１０は、図２及び図３に示すように、端子本体１５と、ジャケット部４０と、を備えている。端子本体１５は、相手方端子１００と接続可能な端子接続部２０と、当該端子接続部２０を支持するベース部３０と、を備えており、ベース部３０がジャケット部４０によって覆われている。本実施形態におけるベース部４０が、本発明の支持部の一例に相当する。

本実施形態では、端子接続部２０とベース部３０が一体的に形成されることで、端子本体１５が構成されている。この端子本体１５は、例えば、金属材料等の導電性を有する材料から構成されている。これにより、この端子本体１５を介して、電線５０が接続された固定端子６０と相手方端子１００とが電気的に接続される。また、本実施形態では、後述のように、端子本体１５とジャケット部４０とをろう付けにより接合するため、ジャケット部４０も金属材料から構成されている。なお、導電性を有していない材料でジャケット部４０を構成してもよい。

端子接続部２０は、複数（本例では４本）の接触片２１と、当該接触片２１を連結する連結部２２と、を備えている。それぞれの接触片２１は、端子１０の軸方向に沿って延在する板状形状を有しており、当該接触片２１の先端が自由端となっているのに対し、当該接触片２１の後端が連結部２２に固定されている。連結部２２は、円筒形状を有しており、複数の接触片２１が円周方向に沿って実質的に等間隔に配置されている。このため、当該複数の接触片２１によって、相手方端子１００が挿入される挿入空間２１１が形成されている。この挿入空間２１１の内径は、相手方端子１００の外径よりも若干小さくなっており、相手方端子１００が挿入空間２１１に挿入されると、接触片２１が撓んで当該相手方端子１００の外周面に接触することで、相手方端子１００と端子１０とが電気的に接続されるようになっている。

ベース部３０は、端子接続部２０が接続されたフランジ部３１と、フランジ部３１の後端側（端子接続部２０とは反対側）に設けられ、固定端子６０が接続される円柱部３２と、を備えている。フランジ部３１は、端子接続部２０及び円柱部３２よりも大きな外径を有しており、端子本体１５において径方向に突出している。

図２〜図５に示すように、円柱部３２の外周面３２１には、凹状の溝３２２が形成されている。この溝３２２は、図４に示すように、円柱部３２の外周面３２１１の全域を軸方向に沿って往復するような蛇行形状を有している。なお、溝３２２が外周面３２１の全域に設けられていれば、溝３２２の平面形状は特に上記に限定されない。例えば、溝３２２が、円柱部３２の外周面３２１を周方向に沿って往復するような蛇行形状を有していてもよい。

また、図６に示すように、円柱部３２の後端面３２４には、固定端子６０を固定するためのボルト７０が螺合する締結穴３２５が形成されている。この締結穴３２５の内周面には、雌ネジが形成されている。この円柱部３２の後端面３２４は、端子１０の軸方向に対して実質的に垂直に延在しており、固定端子６０を端子１０に固定した時に固定端子６０が定置される取付面として機能する。

図２、図３及び図５に示すように、ジャケット部４０は、筒形の形状を有する筒状部４１と、当該筒状部４１に立設された一対の出入口部４２，４３と、を備えている。筒状部４１の内孔４１１は、ベース部３０の円柱部３２の外径よりも僅かに大きく、且つ、当該ベース部３０のフランジ部３１の外径よりも小さな内径を有している。この筒状部４１の内孔４１１にベース部３０の円柱部３２が挿入されていると共に、当該筒状部４１の端面がベース部３０のフランジ部３１に当接している。

出入口部４２，４３は、筒状部４１の外周面から径方向に突出するように、筒状部４１にそれぞれ設けられている。出口部４２は、径方向に貫通する貫通孔４２１を有しており、この貫通孔４２１がベース部３０の溝３２２に対向するように、筒状部４１の外周面に配置されている。同様に、入口部４３も、径方向に貫通する貫通孔４３１を有しており、この貫通孔４３１がベース部３０の溝３２２に対向するように、筒状部４１の外周面に配置されている。

本実施形態では、筒状部４１にベース部３０の円柱部３２が挿入された状態において、当該円柱部３２の外周面３２１と筒状部４１の内周面とが密着している。従って、上述の溝３２２によって、冷媒（後述）が流通可能な空間３２３（図２及び図４参照）が、ベース部３０の円柱部３２とジャケット部４０の円筒部４１との間に形成されている。

また、本実施形態では、ベース部３０とジャケット部４０がろう付けにより接合されている。具体的には、図１及び図２に示すように、ベース部３０のフランジ部３１とジャケット部４０との当接部がろう付けにより全周に亘って接合されることで、第１の接合部４４が形成されている。また、図２及び図６に示すように、ベース部３０の後端面３２４とジャケット部４０の後端面との接触部がろう付けにより全周に亘って接合されることで、第２の接合部４５が形成されている。従って、溝３２２によって形成された空間３２３は、これらの接合部４４，４５によって液密に封止（シール）されており、出入口部４２，４３のみを介して外部に連通している。

なお、ベース部３０とジャケット部４０との間の空間３２３の形状は、上記のような蛇行した形状に特に限定されない。例えば、溝３２２に代えて、円柱部３２の外周面３２１において軸方向の両端以外の部分を全体的に凹ませることで、空間３２３を形成してもよい。或いは、ベース部３０の溝３２２に代えてジャケット部４０の内周面に溝を形成してもよいし、ベース部３０及びジャケット部４０の両方に溝を形成してもよい。

また、ろう付けに代えて、次のような構造によって空間３２３をシールしてもよい。すなわち、ジャケット部４０の内周面に雌ネジを形成すると共にベース部３０の円柱部３２の外周面に雄ネジを形成し、ジャケット部４０とベース部３０の間にＯリングを介在させつつ、これらのネジ部を用いてジャケット部４０とベース部３０を固定することで、空間３２３をシールしてもよい。

電線５０は、図１、図２及び図７に示すように、導電性を有する中心導体５１と、当該中心導体５１を被覆する絶縁層５２と、を備えている。電線５０は、銅やアルミニウム等の金属材料からなる撚線や単線から構成されている。この電線５０は、例えば、電気自動車用バッテリを急速充電可能なＣＨＡｄｅＭＯ規格に準拠したケーブルであり、急速充電時には例えば２５０Ａ程度の大電流がこの電線５０を流れる。

図７に示すように、固定端子６０は、金属材料等の導電性を有する材料から構成された所謂ＬＡ端子（丸形端子）であり、保持部６１と、固定片６２と、平板部６３と、を備えている。保持部６１は、電線５０を挿通させて電線５０の絶縁層５２を保持している。また、この電線５０の端末では絶縁層５２が剥かれて中心導体５１が露出しており、当該中心導体５１と固定片６２が加締められることで、電線５０と固定端子６０が電気的に接続されている。そして、平板部６３に挿通孔６３１が形成されており、この挿通孔６３１を介して、ボルト７０をベース部３０の締結穴３２５の雌ネジに螺合させることによって、固定端子６０が端子本体１５に固定されている。

図８は上述した端子付き電線１を用いた端子冷却システム９０の一例を示す図である。この端子冷却システム９０は、冷媒を用いて上述した端子１０を冷却するためのシステムであり、図８に示すように、冷却装置９１と、ポンプ９２と、絶縁継手９３ａ，９３ｂと、配管９４ａ〜９４ｅと、を備えている。

端子１０の出口部４２は、配管９４ａ、絶縁継手９３ａ、及び、配管９４ｂを介して、冷却装置９１と接続されている。この冷却装置９１は、配管９４ｃを介してポンプ９２と接続されている。ポンプ９２は、配管９４ｄ、配管継手９３ｂ、及び、配管９４ｅを介して、端子１０の入口部４３に接続されている。すなわち、本実施形態の端子冷却システム９０では、端子１０の空間３２３→出口部４２→配管９４ａ→絶縁継手９３ａ→配管９４ｂ→冷却装置９１→配管９４ｃ→ポンプ９２→配管９４ｄ→絶縁継手９３ｂ→配管９４ｅ→入口部４３→端子１０の空間３２３、からなる循環路が形成されている。

冷却装置９１は、端子冷却システム９０内を循環する冷媒を冷却する装置であり、冷却装置９１の具体例としては、例えば、チラーやラジエター等を例示することができる。冷媒は、電気絶縁性を有する液体であり、例えば絶縁油等を冷媒として用いることができる。また、絶縁継手９３ａ，９３ｂは、電気絶縁性を有する接続口９３１をそれぞれ有しており、大電流が流れる端子１０から冷却装置９１やポンプ９２を電気的に断絶する機能を有している。さらに、配管９４ａ〜９４ｅも、電気絶縁性を有する材料から構成されていることが好ましい。

この端子冷却システム９０では、ポンプ９２により冷媒が上述の循環路内を圧送される。この冷媒は、配管９４ｄ、配管継手９３ｂ、及び、配管９４ｅを介して、端子１０に供給されて、入口部４３を介して端子１０の空間３２３内に導入される。冷媒が溝３２２に沿って空間３２３内を流れることで、端子１０の熱が冷媒に吸収されて、当該端子１０が冷却される。その後、使用済みの冷媒は、出口部４２を介して端子１０の外部に排出されて、配管９４ａ、配管継手９３ａ、及び、配管９４ｂを介して冷却装置９１に戻り、当該冷却装置９１によって再び冷却されるようになっている。

以上のように、本実施形態では、出入口部４２，４３を有するジャケット部４０で端子１０のベース部３０を覆うと共に、ベース部３０の円柱部３２の外周面３２１に溝３２２を形成する。これにより、ベース部３０とジャケット部４０の筒状部４２との間に、冷媒が流通可能な空間３２３が形成され、出入口部４２，４３を介して冷媒をジャケット部４０内に導入して空間３２３内を流通させることが可能となるので、大電流を通電した場合でも端子１０の温度上昇を抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、ジャケット部４０とベース部３０をろう付けにより接合するので、溝３２２によりジャケット部４０と円柱部３２との間に形成される空間３２３を適切にシールすることができる。

さらに、本実施形態では、固定端子６０及びボルト７０を用いて電線５０を端子１０に接続するので、ベース部３０をジャケット部４０で覆う構成であっても電線５０を端子１０に接続することができる。

<<第２実施形態>>
図９は本発明の第２実施形態における端子付き電線を示す斜視図、図１０は図９に示す端子の分解斜視図、図１１は図９に示す端子のベース部の断面図である。

本実施形態では、端子本体の構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態における端子付き電線１Ｂについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付して説明を省略する。

図９及び図１０に示すように、本実施形態における端子本体１５Ｂの端子接続部２０Ｂとベース部３０Ｂが別々の部材で構成されている。端子接続部２０Ｂ及びベース部３０Ｂはいずれも、例えば、金属材料等の導電性を有する材料から構成されている。なお、相手方端子１００との良好な接続を確保する観点から、接触片端子接続部２０Ｂを構成する材料のヤング率が、ベース部３０Ｂを構成する材料のヤング率よりも高いことが好ましい。

端子接続部２０Ｂは、複数（本例では１２本）の接触片２１と連結部２２に加えて、第１及び第２の挿入片２３，２４を備えている。第１及び第２の挿入片２３，２４は、端子１０の軸方向に沿って延在する板状形状をそれぞれ有しており、その一端で連結部材２２に固定されていると共に、接触片２１とは反対の方向に向かって延出しており、当該第１及び第２の挿入片２３，２４の先端が自由端になっている。上述のように連結部２２は円筒形状を有しているため、第１及び第２の挿入片２３，２４は、円周方向に沿って間隔を空けて配置されている。第１の挿入片２３の先端には、当該端子接続部２０Ｂの径方向に向かって突出する係止突起２３１が設けられている。第２の挿入片２４の先端にも、当該端子接続部２０Ｂの径方向に向かって突出する接触突起２４１が設けられている。

図１０及び図１１に示すように、ベース部３０Ｂは、フランジ部３１及び円柱部３２に加えて、端子接続部２０Ｂを保持する保持部３３を備えている。この保持部３３は、端子接続部２０Ｂの連結部２２及び挿入片２３，２４が挿入可能な穴部３４を備えている。この穴部３４は、開口３４１ａを有する小径部３４１と、底面３４２ａを有する大径部３４２と、を備えている。大径部３４２は、小径部３４１の内径よりも大きな内径を有しており、小径部３４１と大径部３４２との間には段差３４３が形成されている。

本実施形態では、端子接続部２０Ｂがベース部３０Ｂの穴部３４に挿入されると、第１の挿入片２３の係止突起２３１が穴部３４の段差３４３に係止することで、端子接続部２０Ｂがベース部３０Ｂに固定される。また、第２の挿入片２４の接触突起２４１がベース部３０Ｂの小径部３４１の内面に当接することで、端子接続部材２０Ｂとベース部３０Ｂとの電気的な接続が確実に確保される。

以上のように、本実施形態では、上述の第１実施形態と同様に、出入口部４２，４３を有するジャケット部４０で端子１０Ｂのベース部３０Ｂを覆うと共に、ベース部３０Ｂの円柱部３２の外周面３２１に溝３２２を形成する。これにより、ベース部３０Ｂとジャケット部４０の筒状部４２との間に、冷媒が流通可能な空間３２３が形成され、出入口部４２，４３を介して冷媒をジャケット部４０内に導入して空間３２３内を流通させることが可能となるので、大電流を通電した場合でも端子１０Ｂの温度上昇を抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、上述の第１実施形態と同様に、ジャケット部４０とベース部３０Ｂをろう付けにより接合するので、溝３２２によりジャケット部４０と円柱部３２との間に形成される空間３２３を適切にシールすることができる。

また、本実施形態では、上述の第１実施形態と同様に、固定端子６０及びボルト７０を用いて電線５０を端子１０Ｂに接続するので、ベース部３０Ｂをジャケット部４０で覆う構成でも電線５０を端子１０Ｂに接続することができる。

さらに、本実施形態では、端子本体１５Ｂの端子接続部２０Ｂとベース部３０Ｂが相互に独立した部材で構成されている。これにより、ジャケット部４０とベース部３０Ｂをろう付けにより接合した後に、ベース部３０Ｂに端子接続部２０Ｂを取りつけることが可能となる。このため、ジャケット部４０とベース部３０Ｂをろう付けする際に、その熱によって端子接続部２０Ｂの接触片２１のばね特性が変化してしまうのを抑制することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述の実施形態では、車両に設けられる充電コネクタの端子が、ジャケット部からなる冷却構造を備えるように説明したが、特にこれに限定されない。例えば、充電スタンド等に設けられる給電プラグの端子が当該冷却構造を備えてもよいし、プラグ型端子（棒状の端子）が当該冷却構造を備えてもよい。

１，１Ｂ…端子付き電線
１０，１０Ｂ…端子
１５，１５Ｂ…端子本体
２０，２０Ｂ…端子接続部
２１…接触片
２１１…挿入空間
２２…連結部
２３…第１の挿入片
２３１…係止突起
２４…第２の挿入片
２４１…接触突起
３０、３０Ｂ…ベース部
３１…フランジ部
３２…円柱部
３２１…外周面
３２２…溝
３２３…空間
３２４…後端面
３２５…締結穴
３３…保持部
３４…穴部
３４１…小径部
３４１ａ…開口
３４２…大径部
３４２ａ…底面
３４３…段差
４０…ジャケット部
４１…円筒部
４１１…内孔
４２，４３…出入口部
４２１，４３１…貫通孔
４４，４５…接合部
５０…電線
５１…中心導体
５２…絶縁層
６０…固定端子
６１…保持部
６２…固定片
６３…平板部
６３１…挿通孔
７０…ボルト
９０…端子冷却システム
９１…冷却装置
９２…ポンプ
９３ａ、９３ｂ…絶縁継手
９３１…接続口
９４ａ〜９４ｅ…配管
１００…相手方端子

Claims

相手方端子と接続可能な端子接続部と、
前記端子接続部を支持する支持部と、
前記支持部を覆う筒状部を含むジャケット部と、を備え、
前記筒状部と前記支持部との間に、冷媒が流通可能な空間が形成されており、
前記ジャケット部は、前記空間に連通した一対の出入口部を有し、
前記支持部は、前記端子接続部よりも後方に設けられた柱状部を有し、
前記柱状部は、
前記筒状部により覆われた外周面と、
電線が接続された固定端子が取り付けられる取付面として機能する後端面と、を有する端子。
請求項１に記載の端子であって、
前記支持部は、前記柱状部の外周面に設けられ、前記出入口部に連通した溝を有し、
前記空間は、前記溝によって形成されている端子。
請求項１又は２に記載の端子であって、
前記端子は、ろう付けにより前記ジャケット部と前記支持部を接合している接合部を備えた端子。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の端子であって、
前記端子接続部と前記支持部は相互に独立した部材であり、
前記端子接続部は、前記相手方端子が挿入される挿入空間を形成する複数の接触片を有する端子。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の端子と、
電線と、
前記電線が接続された固定端子と、
前記固定端子を前記柱状部の前記後端面に固定するボルトと、を備え、
前記柱状部は、前記ボルトが螺合している締結孔を前記後端面に有し、
前記固定端子は、前記ボルトが挿入された挿通孔を有する端子付き電線。