特許 7393924 ケーブル付き給電コネクタ、ケーブル付き給電コネクタの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-29

(45)【発行日】2023-12-07

(54)【発明の名称】ケーブル付き給電コネクタ、ケーブル付き給電コネクタの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01R 4/18 20060101AFI20231130BHJP

   H01R 13/533 20060101ALI20231130BHJP

   H01R 43/048 20060101ALI20231130BHJP

   H02G 15/02 20060101ALI20231130BHJP

   H02G 15/34 20060101ALI20231130BHJP

   H02G 1/14 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

H01R4/18 A

H01R13/533 A

H01R43/048 Z

H02G15/02

H02G15/34

H02G1/14

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019212197

(22)【出願日】2019-11-25

(65)【公開番号】P2021086653

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-06-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126882

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 光永

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 望

(72)【発明者】

【氏名】水野 健彦

【審査官】高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０４１５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３４１７８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ ４／１８

Ｈ０１Ｒ １３／５３３

Ｈ０１Ｒ ４３／０４８

Ｈ０２Ｇ １５／０２

Ｈ０２Ｇ １５／３４

Ｈ０２Ｇ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

孔部が形成されている端子と、前記孔部に挿入される導体線が、撚られた状態で被覆に覆われている電力線を含むケーブルと、を備えるケーブル付き給電コネクタであって、 前記導体線は、前記被覆から露出した部分に、直線状に延ばされた非撚り部を有し、
前記非撚り部が、前記端子の前記孔部に挿入されて圧縮接続されており、
前記電力線は、冷却チューブを備え、
前記導体線は、前記冷却チューブに接する冷却区間と、前記冷却チューブから離れる非冷却区間と、を有し、
前記非撚り部は、少なくとも前記非冷却区間に設けられている、ケーブル付き給電コネクタ。

【請求項2】

孔部が形成されている端子と、前記孔部に挿入される導体線が、撚られた状態で被覆に覆われている電力線を含むケーブルと、を備えるケーブル付き給電コネクタの製造方法であって、
前記電力線は、冷却チューブを備え、
前記電力線の前記被覆を剥いで、前記導体線の一部を露出させ、前記導体線が前記冷却チューブに接する冷却区間と、前記導体線が前記冷却チューブから離れる非冷却区間と、を形成する第１工程と、
前記第１工程の後、少なくとも前記非冷却区間において露出した前記導体線の撚りをほぐして直線状に延ばし、非撚り部を形成する第２工程と、
前記第２工程の後、前記非撚り部を前記端子の前記孔部に挿入する第３工程と、
前記第３工程の後、前記孔部を圧縮変形させ、前記端子と前記非撚り部とを接続する第４工程と、を有する、ケーブル付き給電コネクタの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ケーブル付き給電コネクタ、ケーブル付き給電コネクタの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、複数の導体線が冷却管を中心として集合撚りされて形成されている電力線を含むケーブルが、端子に接続されているケーブル付き給電コネクタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０１８７４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記導体線が撚られたまま、端子の孔部に挿入され圧縮接続されると、孔部の内面と導体線との間に空隙を残したまま導体線と端子とが接続されることがあり、 この場合、導体線と端子との接続抵抗が高くなり、接続部で発熱して端子の温度が上昇してしまう虞があった。特に、電気自動車などを給電する給電コネクタでは、数百アンペアもの大電流が流れるため、端子の過剰な温度上昇が問題視されている。

【0005】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、端子と導体線との接続部における温度上昇を抑制することができるケーブル付き給電コネクタ、ケーブル付き給電コネクタの製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るケーブル付き給電コネクタは、孔部が形成されている端子と、前記孔部に挿入される導体線が、撚られた状態で被覆に覆われている電力線を含むケーブルと、を備えるケーブル付き給電コネクタであって、前記導体線は、前記被覆から露出した部分に、直線状に延ばされた非撚り部を有し、前記非撚り部が、前記端子の前記孔部に挿入されて圧縮接続されている。
この構成によれば、導体線の非撚り部が、端子の孔部に挿入されて圧縮接続されているので、端子の孔部において空隙の少ない状態で導体線と端子とが接続され、導体線と端子との接触面積を増大させることができる。このため、端子と導体線との接続抵抗が抑えられ、接続部における温度上昇が抑制される。

【0007】

上記ケーブル付き給電コネクタにおいて、前記電力線は、冷却チューブを備え、前記導体線は、前記冷却チューブに接する冷却区間と、前記冷却チューブから離れる非冷却区間と、を有し、前記非撚り部は、少なくとも前記非冷却区間に設けられていてもよい。
この構成によれば、冷却チューブと離れる非冷却区間において、導体線が撚られずに直線状に延びているので、導体線が撚られた状態よりも熱が籠り難く、空冷、放熱の作用を促し、端子と導体線との接続部における温度上昇を抑制することができる。

【0008】

また、本発明の一態様に係るケーブル付き給電コネクタの製造方法は、孔部が形成されている端子と、前記孔部に挿入される導体線が、撚られた状態で被覆に覆われている電力線を含むケーブルと、を備えるケーブル付き給電コネクタの製造方法であって、前記電力線の前記被覆を剥いで、前記導体線の一部を露出させる第１工程と、前記第１工程の後、露出した前記導体線の撚りをほぐして直線状に延ばす第２工程と、前記第２工程の後、前記導体線を前記端子の前記孔部に挿入する第３工程と、前記第３工程の後、前記孔部を圧縮変形させ、前記端子と前記導体線とを接続する第４工程と、を有する。
この手法によれば、第１工程で導体線の一部を露出させ、第２工程で導体線の撚りをほぐし、第３工程で導体線を端子の孔部に挿入し、第４工程で孔部を圧縮変形させて、導体線を端子に接続するので、端子の孔部において空隙の少ない状態で導体線と端子とが接続され、導体線と端子との接触面積を増大させることができる。このため、端子と導体線との接続抵抗が抑えられ、接続部における温度上昇が抑制される。

【0009】

上記ケーブル付き給電コネクタの製造方法において、前記第２工程の後、前記第３工程の前に、前記導体線をバンド部材で束ねてもよい。
この手法によれば、撚りをほぐした導体線をバンド部材で束ねるので、端子の孔部への導体線の挿入が容易になる。

【発明の効果】

【0010】

上記本発明の一態様によれば、端子と導体線との接続部における温度上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係るケーブル付き給電コネクタの概略図である。

【図2】一実施形態に係るケーブルの導体線を端子に接続するまでの工程図である。

【図3】一実施形態に係るケーブルの導体線を端子に接続するまでの工程図である。

【図4】一実施形態に係るケーブルの導体線を端子に接続するまでの工程図である。

【図5】一実施形態に係るケーブルの導体線を端子に接続するまでの工程図である。

【図6】図５（ｄ）の矢視Ａ－Ａ図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0013】

図１は、一実施形態に係るケーブル付き給電コネクタ１００の概略図である。
図１に示すように、ケーブル付き給電コネクタ１００は、端子１と、ケーブル１０６と、ケース２００と、から構成されている。端子１とケーブル１０６とは互いに接続されており、電気自動車の充電口（インレット部分）に挿入可能なケース２００の内部に導入されている。ケーブル１０６は、給電対象へ電力供給するための導体線１０２と、導体線１０２を冷却するための冷却チューブ１０１とを内蔵している。ケーブル１０６には、例えば、特許第６０７８１９８号公報に記載の給電ケーブルと同じ構成のケーブルを採用することができる。具体的には、ケーブル１０６は、シース１０５の内側に複数（偶数本）の電力線１０４を内蔵しており、さらに、その電力線１０４には、冷却チューブ１０１及び導体線１０２が内蔵されている。電力線１０４の内部においては、冷却チューブ１０１を中心にして複数の導体線１０２が集合撚りされていている。これにより、冷却チューブ１０１を流れる冷媒液によって通電による導体線１０２の発熱を抑えることができる。ケーブル１０６内には、給電装置と電気自動車との間の通信に用いられる信号線が内蔵されていても良い。

【0014】

冷却チューブ１０１と導体線１０２とは、端子１の後方で分岐し、それぞれが端子１に接続されている。分岐した冷却チューブ１０１は、端子１の後述する端子拡張部４０に接続されている。また、分岐した導体線１０２は、後述する導体線接続部３０に挿入され圧縮接続されている。なお、図示しないが、ケーブル付き給電コネクタ１００のケース２００には、＋端子用と－端子用に２本の端子１及び２本のケーブル１０６が設けられている。

【0015】

電力線１０４は、冷却チューブ１０１及び導体線１０２を備える。冷却チューブ１０１及び導体線１０２は、絶縁性の被覆１０３に覆われている。冷却チューブ１０１は、例えば、ナイロンなどの樹脂製チューブから形成されている。導体線１０２は、錫めっき軟銅線（例えばφ０．４４ｍｍ）などの素線を数十本程度束ねて撚ることで構成されている。電力線１０４においては、複数の導体線１０２が、後述する図２（ｂ）に示すように、撚られた状態で被覆１０３に覆われている。具体的には、被覆１０３の内側では、複数の導体線１０２が冷却チューブ１０１を中心として集合撚りされている。

【0016】

ケース２００は、端子１の一部（端子接触部２０）がケース外部に露出して配置される差込部２０１と、差込部２０１の後方に配置された把持部２０２と、把持部２０２の下方（差込部２０１の斜め後方）に配置されたケーブル導入部２０３と、を備えている。ケーブル１０６は、ケース２００の外部からケーブル導入部２０３を通してケース２００内に導入され端子１と接続されている。上記構成のケース２００によれば、把持部２０２を持って、差込部２０１を電気自動車の充電口に差し込むことで、電気自動車のバッテリーを充電することができる。

【0017】

端子１には、冷媒流路２が形成されている。端子１には、電気自動車のバッテリーを急速充電する際に、大電流（例えば４００Ａ以上）が流れる。冷媒流路２は、端子１に発生するジュール熱を、冷媒によって冷却する。

【0018】

端子１は、金属端子であって、例えば、銅や銅合金などから成形されている。端子１の表面は、腐食を防止する銀メッキなどで覆われている。端子１は、端子本体部１０と、端子接触部２０と、導体線接続部３０と、を備えている。端子本体部１０、端子接触部２０、及び、導体線接続部３０は、一体で成形されている。このような端子１は、鋳造または鋳塊（インゴット）からの削り出しなどで成形することができる。

【0019】

冷媒流路２に流す冷媒は、絶縁性冷媒が好ましい。絶縁性冷媒を用いることで、端子１から冷媒流路２を通して図示しない冷却器へ漏電することを防ぐことができる。絶縁性冷媒としては、例えば、シリコーンオイルや鉱物油などの絶縁オイル、フッ素系冷媒、アルコール系冷媒などを例示することができる。但し、冷媒流路２の内壁面に、絶縁層や絶縁膜などを形成すれば、非絶縁性の冷媒を流すこともできる。

【0020】

端子本体部１０、端子接触部２０、及び、導体線接続部３０は、端子１の中心軸を共通軸として、同軸上に配設されている。以下、この中心軸に沿う方向を軸方向、軸方向から見て中心軸と交差する方向を径方向、中心軸回りに周回する方向を周方向という。また、軸方向のうち、端子本体部１０に対して端子接触部２０側を前方といい、端子本体部１０に対して導体線接続部３０側を後方という。

【0021】

端子本体部１０の内部には、上述した冷媒流路２が形成されている。端子本体部１０には、冷媒流路２の加工孔を閉塞するプラグ５０が取り付けられている。端子本体部１０は、径方向両側に突出した一対の端子拡張部４０を備えている。一対の端子拡張部４０には、冷媒流路２の流入口及び流出口が斜め後方を向いて形成されている。

【0022】

冷媒流路２の流入口は、一方の端子拡張部４０Ａに形成されている。また、冷媒流路２の流出口は、他方の端子拡張部４０Ｂに形成されている。冷媒流路２の流入口及び流出口には、チューブコネクタ１０１ａを介して冷却チューブ１０１が接続されている。冷却チューブ１０１は、例えば、ナイロンなどの樹脂製チューブから形成されており、可撓性を有する。また、冷却チューブ１０１は、曲げに対するある程度の弾性、いわゆるコシを有している。

【0023】

端子接触部２０は、端子本体部１０の前方に突出している。本実施形態の端子接触部２０は、軸方向に延びる中実のピン状（雄型の端子接触部）である。端子接触部２０には冷媒流路２が形成されていないので、導体の断面積を大きく確保でき、大電流を流すのに適している。端子接触部２０の根本には、フランジ２１が形成されている。フランジ２１は、ケース２００に係合し、ケース２００からの端子接触部２０の突出限界を決めるものである。なお、本実施形態の端子接触部２０はピン状であるが、端子接触部２０が挿入される相手側の端子のようなソケット状（雌型の端子接触部）であっても構わない。

【0024】

導体線接続部３０は、端子本体部１０の後方に突出している。導体線接続部３０は、軸方向に延びる円筒部である。導体線接続部３０には、軸方向に延び、後方に開口する孔部３１が形成されている。孔部３１には、導体線１０２が挿入されている。導体線１０２は、被覆１０３から露出した部分に、直線状に延ばされた非撚り部１０２Ａを有する。この非撚り部１０２Ａが、端子１の孔部３１に挿入されて圧縮接続されている。

【0025】

導体線１０２は、冷却チューブ１０１に接する冷却区間Ｓ１と、冷却チューブ１０１から離れる非冷却区間Ｓ２と、を有する。なお、冷却区間Ｓ１は、導体線１０２が冷却チューブ１０１と共に被覆１０３に覆われる「導体線被覆区間」と言い換えることもできる。また、非冷却区間Ｓ２とは、導体線１０２が被覆１０３から露出する「導体線露出区間」と言い換えることもできる。つまり、非冷却区間Ｓ２とは、導体線１０２が被覆１０３から露出して、冷却チューブ１０１と完全に分岐するまでの過渡区間を含む概念である。非撚り部１０２Ａは、少なくともこの非冷却区間Ｓ２に設けられている。

【0026】

次に、上記構成のケーブル付き給電コネクタ１００の製造方法（以下、本手法）について、図２～図６を参照して説明する。
図２～図５は、一実施形態に係る電力線１０４の導体線１０２を端子１に接続するまでの工程図である。図６は、図５（ｄ）の矢視Ａ－Ａ図である。

【0027】

本手法では、先ず、図２（ａ）に示す電力線１０４の被覆１０３を剥いで、図２（ｂ）に示すように、導体線１０２の一部を露出させる（第１工程）。
被覆１０３を剥ぐことで、冷却チューブ１０１を中心として集合撚りされている導体線１０２の撚り部１０２Ｂが露出する。

【0028】

次に、本手法では、露出した導体線１０２の撚りをほぐして直線状に延ばす（第２工程）。
第２工程では、先ず、図２（ｃ）に示すように、冷却チューブ１０１に集中撚りされている導体線１０２の一束をより分ける。そして、図２（ｄ）に示すように、より分けた導体線１０２を指などでほぐし、ほぐした素線１０２ａを整列させる。

【0029】

図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示す処理を繰り返し、導体線１０２の他の束もほぐして整列させる。導体線１０２がある程度ほぐれたら、図３（ａ）に示すように、千枚通し３００などで素線１０２ａを梳かし、冷却チューブ１０１と素線１０２ａを分ける。そして、以上の処理を、もう一本の電力線１０４に対しても繰り返す（図３（ｂ）参照）。

【0030】

次に、本手法では、図４（ａ）に示すように、２本の電力線１０４の導体線１０２（素線１０２ａ）をバンド部材３０１で束ねる。バンド部材３０１は、針金や結束バンド、紐などであっても構わない。導体線１０２の複数個所をバンド部材３０１で束ねたら、図４（ｂ）に示すように、素線１０２ａの先端を切断工具３０２で切断して、導体線１０２の先端の長さを揃える。

【0031】

次に、本手法では、導体線１０２を端子１の孔部３１に挿入する（第３工程）。
第３工程では、先ず、図５（ａ）に示すように、切断して長さを揃えた導体線１０２の先端を、端子１の孔部３１に挿入する。次に、図５（ｂ）に示すように、バンド部材３０１を取り外しながら、導体線１０２を孔部３１の奥まで挿入する。

【0032】

次に、本手法では、孔部３１を圧縮変形させ、端子１と導体線１０２とを接続する（第４工程）。
第４工程では、端子１の導体線接続部３０の外周に圧縮工具を取り付けて、図５（ｃ）に示すように、導体線１０２が挿入された孔部３１が縮径するように圧縮変形（塑性変形）させる。これにより、導体線１０２が端子１に圧縮接続される。最後に、図５（ｄ）に示すように、不要となった残りのバンド部材３０１を取り外す。

【0033】

上述した工程によって、図６に示すように、端子１の孔部３１における空隙が減少し（導体線１０２の充填率を高め）、端子１と導体線１０２とを接続することができる。
仮に、導体線１０２の撚りをほぐさないで孔部３１に挿入する場合、図６の二点鎖線で示すように、導体線１０２の束と束との間に空間Ｓ３が形成され、端子１の孔部３１における空隙が増大し（導体線１０２の充填率が低くなり）、接続抵抗が高くなる。また、孔部３１も大きくしなければならない。

【0034】

一方、本手法によれば、上述した第１工程で導体線１０２の一部を露出させ、第２工程で導体線１０２の撚りをほぐし、第３工程で導体線１０２を端子１の孔部３１に挿入し、第４工程で孔部３１を圧縮変形させて、導体線１０２を端子１に接続するので、端子１の孔部３１における導体線１０２の充填率を高め、導体線１０２と端子１との接触面積が増大し、接続抵抗を抑えることができる。このため、端子１と導体線１０２との接続部（導体線接続部３０）における温度上昇も抑制することができる。

【0035】

このように、上述した本手法によれば、孔部３１が形成されている端子１と、孔部３１に挿入される導体線１０２が、撚られた状態で被覆１０３に覆われている電力線１０４を含むケーブル１０６と、を備えるケーブル付き給電コネクタ１００の製造方法であって、電力線１０４の被覆１０３を剥いで、導体線１０２の一部を露出させる第１工程と、第１工程の後、露出した導体線１０２の撚りをほぐして直線状に延ばす第２工程と、第２工程の後、導体線１０２を端子１の孔部３１に挿入する第３工程と、第３工程の後、孔部３１を圧縮変形させ、端子１と導体線１０２とを接続する第４工程と、を有する、という手法を採用することによって、端子１の孔部３１における導体線１０２の充填率を高めて接続抵抗を抑え、端子１と導体線１０２との接続部における温度上昇を抑制することができる。

【0036】

また、本手法によれば、上述した第２工程の後、第３工程の前に、図５に示すように、導体線１０２をバンド部材３０１で束ねている。この手法によれば、撚りをほぐした導体線１０２をバンド部材３０１で束ねるので、端子１の孔部３１への導体線１０２の挿入が容易になる。

【0037】

また、上述した本手法で製造されたケーブル付き給電コネクタ１００は、孔部３１が形成されている端子１と、孔部３１に挿入される導体線１０２が、撚られた状態で被覆１０３に覆われている電力線１０４を含むケーブル１０６と、を備えるケーブル付き給電コネクタ１００であって、導体線１０２は、被覆１０３から露出した部分に、直線状に延ばされた非撚り部１０２Ａを有し、非撚り部１０２Ａが、端子１の孔部３１に挿入されて圧縮接続されている。この構成によれば、導体線１０２の非撚り部１０２Ａが、端子１の孔部３１に挿入されて圧縮接続されているので、端子１の孔部３１における導体線１０２の充填率が高まり、接続抵抗を抑えることができる。このため、端子１と導体線１０２との接続部における温度上昇が抑制される。

【0038】

また、図１に示すように、電力線１０４は、冷却チューブ１０１を備え、導体線１０２は、冷却チューブ１０１に接する冷却区間Ｓ１と、冷却チューブ１０１から離れる非冷却区間Ｓ２と、を有し、非撚り部１０２Ａは、少なくとも非冷却区間Ｓ２に設けられている。この構成によれば、冷却チューブ１０１と離れる非冷却区間Ｓ２において、導体線１０２が撚られずに直線状に延びているので、導体線１０２が撚られた状態よりも熱が籠り難く、空冷、放熱の作用を促し、端子１と導体線１０２との接続部における温度上昇を抑制することができる。

【0039】

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

【0040】

例えば、上記実施形態では、内部に冷媒流路２を有する端子１に、冷却チューブ１０１を接続した形態を例示したが、例えば、端子１に溝や孔を設けて金属管をはめ込み、この金属管に冷却チューブ１０１を接続した形態であっても構わない。

【符号の説明】

【0041】

１…端子、３１…孔部、１００…ケーブル付き給電コネクタ、１０１…冷却チューブ、１０２…導体線、１０２Ａ…非撚り部、１０３…被覆、１０４…電力線、１０６…ケーブル、３０１…バンド部材、Ｓ１…冷却区間、Ｓ２…非冷却区間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】