特開 2024-108387 雄型コネクタおよび雌型コネクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108387

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】雄型コネクタおよび雌型コネクタ

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/533 20060101AFI20240805BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

H01R13/533 C

H02J7/00 301B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012724

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100154852

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100194087

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 伸一

(72)【発明者】

【氏名】新田 翔司

(72)【発明者】

【氏名】後藤 優介

(72)【発明者】

【氏名】末吉 俊一郎

(72)【発明者】

【氏名】青木 正義

(72)【発明者】

【氏名】工藤 康行

【テーマコード（参考）】

5E087

5G503

【Ｆターム（参考）】

5E087EE11

5E087FF02

5E087FF06

5E087HH02

5E087PP03

5E087QQ04

5E087RR15

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503FA03

5G503FA06

(57)【要約】

【課題】着脱式バッテリと対象機器とを接続した際に摺動摩耗や騒音の発生を抑制すること。
【解決手段】対象機器に着脱可能な着脱式バッテリと前記対象機器とを接続させるコネクタのうち雄型コネクタであって、前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に雌型コネクタのコンタクタと接触するコンタクタと、前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に前記雌型コネクタの受入部材に挿入される誘導部材と、を備え、前記誘導部材には絶縁性の弾性部材が設けられ、前記雄型コネクタと前記雌型コネクタの嵌合状態において前記弾性部材が前記受入部材に対して押圧される、雄型コネクタ。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象機器に着脱可能な着脱式バッテリと前記対象機器とを接続させるコネクタのうち雄型コネクタであって、
前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に雌型コネクタのコンタクタと接触するコンタクタと、
前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に前記雌型コネクタの受入部材に挿入される誘導部材と、を備え、
前記誘導部材には絶縁性の弾性部材が設けられ、前記雄型コネクタと前記雌型コネクタの嵌合状態において前記弾性部材が前記受入部材に対して押圧される、
雄型コネクタ。

【請求項2】

前記弾性部材は、前記誘導部材の基部に取り付けられている、
請求項１に記載の雄型コネクタ。

【請求項3】

前記誘導部材の前記基部には第１係止部が設けられており、
前記弾性部材には前記第１係止部に嵌合する形状の第１被係止部が設けられており、
前記弾性部材は、前記第１係止部と前記第１被係止部とが嵌合することによって、前記誘導部材の基部に固定される、
請求項２に記載の雄型コネクタ。

【請求項4】

前記第１係止部は凹形状を有し、前記第１被係止部は前記凹形状に対応する凸形状を有する、
請求項３に記載の雄型コネクタ。

【請求項5】

対象機器に着脱可能な着脱式バッテリと前記対象機器とを接続させるコネクタのうち雌型コネクタであって、
前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に雄型コネクタのコンタクタと接触するコンタクタと、
前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に前記雄型コネクタの誘導部材を中空部に受け入れる受入部材と、を備え、
前記受入部材には絶縁性の弾性部材が設けられ、前記雄型コネクタと前記雌型コネクタの嵌合状態において前記弾性部材が前記受入部材に対して押圧される、
雌型コネクタ。

【請求項6】

前記弾性部材は前記受入部材の奥部に取り付けられている、
請求項５に記載の雌型コネクタ。

【請求項7】

前記弾性部材は凹型形状の内周面を有し、前記誘導部材が導入される方向に沿った溝部が前記内周面に設けられている、
請求項５に記載の雌型コネクタ。

【請求項8】

前記弾性部材には、前記受入部材の最奥部に設けられた第２係止部に嵌合される第２被係止部が設けられており、
前記第２被係止部は、前記第２係止部に押し込まれる方向に交わる方向に設けられた溝部を有し、
前記第２係止部は、前記第２被係止部が押し込まれる入口部分の内径が、それよりも奥側の内径よりも狭くなっている、
請求項５に記載の雌型コネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、雄型コネクタおよび雌型コネクタに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、雄型コネクタと雌型コネクタとを備えるコネクタ構造が知られている。例えば、特許文献１には、雌型接続子の雌型端子と接続される複数の雄型端子と、複数の雄型端子を支持する樹脂製の雄型端子支持台と、雄型端子支持台に固定された金属製のピン部材とを備える雄型接続子が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２１／０１０４３３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術は、金属製のピン部材にガイドピンを設け、雌型端子支持台に設けられたガイド穴に当該ガイドピンを挿入することによって、雄型接続子と雌型接続子とを嵌合するものである。しかしながら、正確嵌合をサポートするガイドピンには、微摺動に伴う摩耗が発生しやすい傾向がある。

【0005】

さらに、近年、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、着脱可能なバッテリ（以下、着脱式バッテリ）を電気自動車や電動２輪車などの車両に装着して駆動用バッテリとして用いたり、バッテリ交換装置（ＢＥＸ）に装着して充電を行う技術が開発されている。着脱式バッテリを車両又はバッテリ交換装置に装着する際に、コネクタの接続部と非接続部との間の嵌合隙間が小さい場合には、コネクタの製造に高い精度が要求される。一方、コネクタの接続部と非接続部との間の嵌合隙間が大きい場合には、例えば、着脱式バッテリを車両に搭載した際に、当該車両の走行に伴って、摺動摩耗や騒音が発生する。

【0006】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、着脱式バッテリと対象機器とを接続した際に摺動摩耗や騒音の発生を抑制することができる雄型コネクタおよび雌型コネクタを提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明に係る雄型コネクタおよび雌型コネクタは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る雄型コネクタは、対象機器に着脱可能な着脱式バッテリと前記対象機器とを接続させるコネクタのうち雄型コネクタであって、前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に雌型コネクタのコンタクタと接触するコンタクタと、前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に前記雌型コネクタの受入部材に挿入される誘導部材と、を備え、前記誘導部材には絶縁性の弾性部材が設けられ、前記雄型コネクタと前記雌型コネクタの嵌合状態において前記弾性部材が前記受入部材に対して押圧されるものである。

【0008】

（２）：上記（１）の態様において、前記弾性部材は、前記誘導部材の基部に取り付けられているものである。

【0009】

（３）：上記（２）の態様において、前記誘導部材の前記基部には係止部が設けられており、前記弾性部材には前記第１係止部に嵌合する形状の第１被係止部が設けられており、前記弾性部材は、前記第１係止部と前記第１被係止部とが嵌合することによって、前記誘導部材の基部に固定されるものである。

【0010】

（４）：上記（３）の態様において、前記係止部は凹形状を有し、前記被係止部は前記凹形状に対応する凸形状を有するものである。

【0011】

（５）：この発明の一態様に係る雌型コネクタは、対象機器に着脱可能な着脱式バッテリと前記対象機器とを接続させるコネクタのうち雌型コネクタであって、前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に雄型コネクタのコンタクタと接触するコンタクタと、前記着脱式バッテリが前記対象機器に装着される際に前記雄型コネクタの誘導部材を中空部に受け入れる受入部材と、を備え、前記受入部材には絶縁性の弾性部材が設けられ、前記雄型コネクタと前記雌型コネクタの嵌合状態において前記弾性部材が前記受入部材に対して押圧されるものである。

【0012】

（６）：上記（５）の態様において、前記弾性部材は前記受入部材の奥部に取り付けられているものである。

【0013】

（７）：上記（５）の態様において、前記弾性部材は凹型形状の内周面を有し、前記誘導部材が導入される方向に沿った溝部が前記内周面に設けられているものである。

【0014】

（８）：上記（５）の態様において、前記弾性部材には、前記受入部材の最奥部に設けられた第２係止部に嵌合される第２被係止部が設けられており、前記第２被係止部は、前記第２係止部に押し込まれる方向に交わる方向に設けられた溝部を有し、前記第２係止部は、前記第２被係止部が押し込まれる入口部分の内径が、それよりも奥側の内径よりも狭くなっているものである。

【発明の効果】

【0015】

（１）～（８）の態様によれば、着脱式バッテリと対象機器とを接続した際に摺動摩耗や騒音の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の雄型コネクタおよび雌型コネクタによって接続される着脱式バッテリと対象機器の使用環境１の一例を示す図である。

【図2】雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とを含むコネクタ構造の組み付け前の状態を示す図である。

【図3】雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とを含むコネクタ構造の組み付け後の状態を示す図である。

【図4】弾性部材４ａの構造の一例を示す図である。

【図5】弾性部材４ａの構造の別の例を示す図である。

【図6】弾性部材４ｂの構造の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

[使用環境]
以下、図面を参照し、本発明の雄型コネクタおよび雌型コネクタの実施形態について説明する。図１は、本発明の雄型コネクタおよび雌型コネクタによって接続される着脱式バッテリと対象機器の使用環境１の一例を示す図である。使用環境１は、例えば、複数の着脱式バッテリ１００と、複数のバッテリ交換ステーション２００（BEX: battery exchanger）と、管理サーバ３００とを備える。複数のバッテリ交換ステーション２００と、管理サーバ３００とは、ネットワークＮＷを介して互いに通信可能である。ネットワークＮＷには、電動車両１０が通信可能に接続されてもよい。ネットワークＮＷは、例えば、インターネット、セルラー網、Ｗｉ－Ｆｉ網、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を含む。電動車両１０およびバッテリ交換ステーション２００のうち少なくとも一方は、「対象機器」の一例である。

【0018】

電動車両１０は、バッテリ交換ステーション２００から貸し出される一または複数の着脱式バッテリ１００を搭載し、搭載された着脱式バッテリ１００から供給された電力によって走行する。また、電動車両１０は、着脱式バッテリ１００と、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関とを組み合わせた駆動によって走行するハイブリッド電動車両や燃料電池車両であってもよい。使用環境１に適用可能な電動車両１０は、電動二輪車のほか、電動自転車、電動三輪車、電動四輪車、ハイブリッド車両等の車両、電動キックスケータ、またはロボット等であってもよい。電動車両に搭載される複数の着脱式バッテリ１００は、バッテリユニットとして利用者に貸し出されてもよい。

【0019】

バッテリ交換ステーション２００は、電動車両１０の駆動源である着脱式バッテリ１００の充電および交換（返却、貸出）を行う装置である。着脱式バッテリ１００は、電動車両１０に着脱自在に装着される。着脱式バッテリ１００は、移動型ポータブル電源等の用途に用いられる電源装置であってもよい。バッテリ交換ステーション２００は、系統連携等を行うために着脱式バッテリ１００から放電させることも行ってよい。

【0020】

電動車両１０は、着脱式バッテリ１００を着脱可能に搭載する車両である。図１の例では、着脱式バッテリ１００の蓄電部１２０により供給される電力によって駆動される電動モータによって走行する、鞍乗り型の電動車両（電動二輪車）１０－１と、車室内乗車型の電動車両（電動四輪車）１０－２とが示されている。例えば、図１に示す電動車両１０－１には、二つの着脱式バッテリ１００が搭載可能であり、電動車両１０－２には、三つの着脱式バッテリ１００が搭載可能である。このように、電動車両１０の種類や形状等によって、搭載可能な着脱式バッテリ数が異なる。また、車種によって使用可能な着脱式バッテリが異なるものであってもよい。

【0021】

着脱式バッテリ１００は、電動車両１０に装着される際、相互のバッテリ接続部を介して電動車両１０に電気的に接続される。また、着脱式バッテリ１００は、バッテリ交換ステーション２００に存在する複数のスロット２１０のうちの一つに収容される際、相互のバッテリ接続部を介してバッテリ交換ステーション２００に電気的に接続される。本実施形態において、着脱式バッテリ１００は、バッテリ接続部として雌型コネクタ３を有し、電動車両１０又はバッテリ交換ステーション２００のスロット２１０は、バッテリ接続部として雄型コネクタ２を有する。すなわち、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とが嵌合することによって、着脱式バッテリ１００と電動車両１０又はバッテリ交換ステーション２００とが電気的に接続される。以下、雄型コネクタ２および雌型コネクタ３のコネクタ構造について詳細に説明する。

【0022】

［コネクタ構造］
以下、必要に応じてｘｙｚ軸を図示し、それに沿って説明を行う。図２は、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とを含むコネクタ構造の組み付け前の状態を示す図である。図２は、本実施形態に係る雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とを含むコネクタ構造を示している。本実施形態において、コネクタ構造Ｃは、一対のコネクタ２、３を備えるコネクタ構造である。コネクタ構造Ｃは、一対のコネクタ２、３として、一対のコネクタ２、３の一方である雄型コネクタ２と、一対のコネクタ２、３の他方である雌型コネクタ３とを備えている。

【0023】

本明細書において、雌型コネクタ３が雄型コネクタ２に組み付けられる方向（特許請求の範囲における「導入される方向」と同じ方向であり、図中、ｚ軸のマイナス方向）を組み付け方向と称する。ここで、本明細書において、「組み付け方向」とは、たとえば嵌合などによって、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とが電気的に接続されている使用状態になるように互いに接近する方向である。例えば、図２の場合、雌型コネクタ３をｙ軸周りに１８０度回転させることによって、雌型コネクタ３は雄型コネクタ２と向き合う組み付け方向を向く。

【0024】

図２に示されるコネクタ構造Ｃでは、雌型コネクタ３が雄型コネクタ２に組み付け方向から嵌合することで、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とが電気的に接続される。一方、雄型コネクタ２と嵌合した雌型コネクタ３が雄型コネクタ２から組み付け方向とは反対方向に離脱することで、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３との電気的接続が解除される。雄型コネクタ２と雌型コネクタ３が電気的に接続されると、着脱式バッテリ１００は対象機器との間で充電又は放電を行う一方、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３との電気的接続が解除されると、着脱式バッテリ１００による充電又は放電は停止される。

【0025】

雄型コネクタ２は、着脱式バッテリ１００が対象機器に装着される際に雌型コネクタ３のコンタクタ３１と電気的に接続されるコンタクタ２１と、着脱式バッテリ１００が対象機器に装着される際に雌型コネクタ３の受入部材３２に挿入される誘導部材２２とを備える。図２に示す通り、コンタクタ２１とコンタクタ３１は、互いにペアとなる複数個のコンタクタを含み、図中、これら複数個のコンタクタは、ｘ軸方向に沿って並べられている。複数個のコンタクタのうち、例えば、両端のコンタクタは着脱式バッテリ１００の充放電に用いられる一方、他のコンタクタは着脱式バッテリ１００と対象機器との間の通信に用いられる。

【0026】

誘導部材２２は、例えば、金属製のガイドピンであり、着脱式バッテリ１００が対象機器に装着される際に、コンタクタ２１とコンタクタ３１との接触に先立って、誘導部材２２は受入部材３２の中空部に挿入され、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３との間の円滑な嵌合を誘導する。これにより、コンタクタ２１とコンタクタ３１との接触に起因する破損や摩耗を防ぐことができる。

【0027】

ここで、誘導部材２２と受入部材３２との接触に起因する破損や摩耗を防ぐため、誘導部材２２と受入部材３２の中空部との間には嵌合隙間が存在する。嵌合隙間が存在する場合、例えば、着脱式バッテリ１００が電動車両１０に装着された際に、電動車両１０の走行に伴って、着脱式バッテリ１００が摺動し、バッテリの破損や摩耗を引き起こすことがあり得る。このような摺動を抑制するために、誘導部材２２の基部には、ゴムブッシュ等の絶縁性の弾性部材４ａが設けられる。雄型コネクタ２の誘導部材２２が雌型コネクタ３の受入部材３２に挿入され、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とが嵌合状態になると、弾性部材４ａは受入部材３２に対して押圧され、誘導部材２２は、その押圧量に応じた反力を受ける。これにより、誘導部材２２の摺動を抑制し、摺動に起因する誘導部材２２の破損や摩耗、騒音の発生などを防ぐことができる。

【0028】

雌型コネクタ３は、着脱式バッテリ１００が対象機器に装着される際に雄型コネクタ２のコンタクタ２１と電気的に接続されるコンタクタ３１と、着脱式バッテリ１００が対象機器に装着される際に誘導部材２２を中空部に受け入れる受入部材３２とを備える。図２では図示されていないが、受入部材３２の奥部には絶縁性の弾性部材４ｂが設けられ、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とが嵌合状態になると、弾性部材４ｂが受入部材３２に対して押圧され、誘導部材２２は、その押圧量に応じた反力を受ける。これにより、弾性部材４ａを設ける場合と同様に、誘導部材２２の摺動を抑制し、摺動に起因する誘導部材２２の破損や摩耗、騒音の発生などを防ぐことができる。

【0029】

図３は、雄型コネクタ２と雌型コネクタ３とを含むコネクタ構造の組み付け後の状態を示す図である。図３は、図２に示す状態において、着脱式バッテリ１００の雌型コネクタ３をｙ軸周りに１８０度回転させることによって、第１方向Ｄ１から雄型コネクタ２に組み付けた状態を表している。図３において、誘導部材２２は、受入部材３２と、弾性部材４ａおよび弾性部材４ｂにおいてのみ接触し、弾性部材４ａおよび弾性部材４ｂを押圧することによって、その押圧量に応じた反力をｘｙ平面方向に受ける。これにより、ｘｙ平面方向（すなわち、誘導部材２２のスライド方向）における誘導部材２２の摺動を抑制することができる。

【0030】

なお、図３は、弾性部材４ａと弾性部材４ｂの両方が設けられている場合を表しているが、本発明はそのような構成に限定されず、誘導部材２２の摺動を抑制するために、弾性部材４ａと弾性部材４ｂとのうちの少なくとも一方が設けられればよい。

【0031】

図４は、弾性部材４ａの構造の一例を示す図である。図４の左部は弾性部材４ａの全体図を表し、図４の右部は弾性部材４ａの径方向に関する断面図を表す。図４に示す通り、弾性部材４ａは、その内周面上に、内側に突出する凸部４ａ１（「第１被係止部」の一例である）を有し、誘導部材２２は、図３に示される凹部（「第１係止部」の一例である）２２ａを有する。弾性部材４ａの凸部４ａ１と誘導部材２２の凹部２２ａとが互いに係止することによって、弾性部材４ａは、誘導部材２２の基部に固定される。

【0032】

図５は、弾性部材４ａの構造の別の例を示す図である。図５に示す例において、弾性部材４ａはリング状に形成され、図４に示す例と同様、その内周面上に、内側に突出する凸部４ａ１を有する。このように、弾性部材４ａは、少なくとも誘導部材２２と係止する被係止部を備えていればよい。さらに、本実施形態において、弾性部材４ａは凸部４ａ１を有し、誘導部材２２は凹部２２ａを有しているが、本発明はそのような構成に限定されず、弾性部材４ａが係止部としての凹部を有し、誘導部材２２が被係止部としての凸部を有してもよい。

【0033】

図６は、弾性部材４ｂの構造の一例を示す図である。図６の左部は弾性部材４ｂの全体図を表し、図６の右部は弾性部材４ｂの径方向に関する断面図を表す。図６に示す通り、弾性部材４ｂは、凹型形状の内周面を有し、その内周面上に、誘導部材２２が導入される方向に沿った溝部４ｂ１が設けられている。さらに、弾性部材４ｂには、受入部材３２の最奥部に設けられた係止部３２ａ（「第２係止部」の一例である）に係止される溝部４ｂ２（「第２被係止部」の一例である）が設けられており、溝部４ｂ２は、受入部材３２の最奥部に設けられた係止部３２ａに押し込まれる方向に交わる方向に設けられたものである。係止部３２ａは、溝部４ｂ２が押し込まれる入口部分の内径が、それよりも奥側の内径よりも短くなっているため、溝部４ｂ２が係止部３２ａに押し込まれて係止状態になった場合、一定の内径を有する係止部に係止された場合に比して、固定力が増すこととなる。これにより、ｘｙ平面方向における誘導部材２２の摺動をさらに効果的に抑制することができる。

【0034】

以上の通り説明した本実施形態によれば、着脱式バッテリと対象機器とを接続させる雄型コネクタと雌型コネクタのうちの少なくとも一方に絶縁性の弾性部材を設け、雄型コネクタと雌型コネクタの嵌合状態において弾性部材から受ける反力により、着脱式バッテリの摺動を抑制する。これにより、着脱式バッテリと対象機器とを接続した際に摺動摩耗や騒音の発生を抑制することができる。

【0035】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0036】

２ 雄型コネクタ
３ 雌型コネクタ
４ａ、４ｂ 弾性部材
４ａ１ 凸部
４ｂ１、４ｂ２ 溝部
１０ 電動車両
２１、３１ コンタクタ
２２ 誘導部材
２２ａ凹部
３２ 受入部材
３２ａ 係止部
１００ 着脱式バッテリ
２００ バッテリ交換ステーション
２１０ スロット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】