JP6530163B2 - プラグに対する高電流差込みコネクタ用のブッシュ - Google Patents

Description

本発明は、差合せ時に高電流差込みコネクタを形成するブッシュ若しくはプラグに関する。

背景技術
高電流差込みコネクタは、２つの電気的な導体エレメントの間に機械的でかつ電気的な接続を形成するために働くことができる。このコネクタは、簡単に差し合わすことができかつ再び解除することができ、かつ、例えば２００Ａより高い高電流を伝達するように形成されている。この構成においてブッシュは、例えば円筒状で縦長の、プラグの、例えば同様に円筒状で縦長のコンタクトピンを導入することができるスリーブにより形成される。

ブッシュにおけるプラグの機械的な保持、及びブッシュのスリーブとプラグのコンタクトピンとの良好な電気接続を達成するために、スリーブとコンタクトピンとの間には、大抵、弾性的に撓曲可能なプレートが設けられている。これらのプレートは、ブッシュ内へのプラグの押込み時に弾性変形することができ、これにより、ブッシュのスリーブとプラグのコンタクトピンとの間に機械的にプリロードをかけられた接続を形成する。

以下に、従来の高電流差込みコネクタの特徴及び本発明により形成された高電流差込みコネクタの特徴を、適切に形成されたブッシュ及びこのブッシュに設けられたコンタクトプレートを例にして主に記載する。当業者であれば、根底にあるアイデア及び思想は、対応するプラグの構成に同様に転用することもできる、ということは分かる。特に、ブッシュのスリーブと、プラグのコンタクトピンとの確実な機械的でかつ電気的コンタクトの調節のために働くコンタクトプレートリングは、スリーブの内部に配置されていてよく、ひいてはブッシュの一部分を形成していてもよく、また、コンタクトピンの外側に配置されていてよく、ひいてはプラグの一部分を形成していてもよい。

図１に、従来の高電流差込みコネクタ用のブッシュ１０１を示す。円筒状のスリーブ１０３の内側に、コンタクトプレートリング１０５が配置されている。このコンタクトプレートリング１０５により、スリーブ１０３の長手方向に延びている複数のコンタクトプレート１０７が形成されている。図２に、部分的に切り取ったスリーブ１０３と共にブッシュ１０１の側面図を示す。図３に、スリーブ１０３内に導入された、プラグ１０９のコンタクトピン１１１と共に、ブッシュ１０１の一部分の横断面図を示す。各コンタクトプレート１０７は、円弧状にスリーブ１０３内方に突出し、点１１３においてプラグ１０９のコンタクトピン１１１と接触接続する。

ブッシュ１０１とプラグ１０９との間での、例えば２００Ａより高い高電流使用時にコンタクトプレート１０７を介して流れる電流は、接触抵抗における熱損失に基づき、強力な加熱に繋がることがある。したがって接触抵抗は、高電流差込みコネクタの内側にて可能な限り小さく保持されることが望ましい。

さらに高電流差込みコネクタにおいては実質的に、プラグ１０９のコンタクトピン１１１と、ブッシュ１０１のスリーブ１０３との間の絶対的な位置ずれは、通常電流差込みコネクタの場合よりも大きい構成要素の寸法設定により、比較的大きく生じることがある。例えば複数のブッシュが共通のブッシュハウジング内において組み立てられていて、共通のプラグハウジング内で組み立てられた複数のプラグでもって差し合わされる差込みコネクタにおいては、例えば製造公差に基づき、プラグ１０９のコンタクトピン１１１はもはやセンタリングされてかつ正確に長手方向でブッシュ１０１のスリーブ１０３内に導入することはできない、ということが起こり得る。上記起こり得る位置ずれにもかかわらず、コンタクトプレート１０７を介して、スリーブと１０３とコンタクトピン１１１との間に多くの接触点が十分に形成されることが望ましく、この場合、接触抵抗を小さく保持することが望ましい。この構成において、コンタクトプレート１０７と、隣接するスリーブ１０３、若しくは隣接するコンタクトピン１１１との間の各接触個所に、十分なコンタクト力、つまり垂直力を形成することも重要である。

本願において提案される本発明に係るブッシュ若しくはこれに対応して構成されたプラグの構成は、とりわけ高電流差込みコネクタに対する上記要求を有利に満たすことを可能にすることができる。

本発明の第１の態様によれば、プラグに対する高電流差込みコネクタ用のブッシュが提案される。この構成において、ブッシュは縦長のスリーブと、このスリーブ内に配置されているコンタクトプレートリングとを有する。このコンタクトプレートリングは、スリーブの長手方向に延びている複数のコンタクトプレートを有する。これらのコンタクトプレートは、スリーブからスリーブの内部に向かって突出する。ブッシュは、各コンタクトプレートが、実質的に８の字形状の横断面を有することを特徴とする。

本発明の第２の態様によれば、ブッシュを備えた高電流差込みコネクタ用の同様に構成されたプラグを提案する。このプラグは縦長のコンタクトピンと、このコンタクトピンの外側に配置されているプレートリングとを有する。コンタクトプレートリングは、本発明により形成されたブッシュとの関係において記載される特徴と、通常同じ特徴を有していてよい。

本願において提案された本発明に係るブッシュ、若しくは本発明に係るプラグの構成に対する思想及びアイデアは、とりわけ、コンタクトプレートが、従来の高電流差込みコネクタにおいてのように簡単に内方に曲げられる構造としてもはや形成されておらず、その代わりに複雑な８の字形状の幾何学形状を有する、という点に見られる。これによりとりわけ、各コンタクトプレートは、従来のコンタクトプレートにおいてのように、高電流差込みコネクタの適切な対応構成要素、つまりプラグ若しくはブッシュと、単に実質的に唯一の点において接触するだけでなく、長手方向で互いに離間されている２つの点において接触する、ということを達成することができる。これによりとりわけ接触抵抗を減じることができる。さらに、特殊な８の字の幾何学形状により、コンタクトプレートの改良された弾性変形可能性を達成することができるので、プラグがブッシュに対して正確に位置決めされない場合であっても、十分に良好な機械的かつ電気的なコンタクトを保証することができる。

この構成において８の字形状の横断面とは、各コンタクトプレートがコンタクトプレートリングの周方向に対して垂直になる平面において、数字の"８"の輪郭にほぼ相当する輪郭を有する、と理解することができる。したがって８の字形状のコンタクトプレートは、２つの厚くされた領域を有することができる。これらの領域において８の字形状のコンタクトプレートは、２つの厚くされた領域の間の腰状に細く形成された領域においてよりも、スリーブの内部に向かって突出している。したがってさらに内方に突出する厚くされた領域において、各コンタクトプレートは、内面においてプラグのコンタクトピンと接触していて、外側においてブッシュのスリーブと接触することができるので、夫々、２つの接触点を形成することができる。接触点の間の腰状に細く形成された領域は、以下に詳細に記載するように、コンタクトプレートの所望の有利な弾性的な変形特性を提供することができる。

別の構成によれば、各コンタクトプレートは、長手方向で互いに隣り合って配置されていて、横断面でほぼ円弧状の２つのプレートセグメントを有することができる。この構成において、第１のプレートセグメントの第１の端部は、第２のプレートセグメントの第１の端部に接続されることが望ましい。これに対して第１及び第２のプレートセグメントの第２の端部は片持ち式に互いに隣り合って配置されていることが望ましく、つまり互いに接続されていないことが望ましい。２つの円弧状のプレートセグメントは夫々、"８"の環を形成することができ、プレートセグメントの第１及び第２の端部は、"８"の第１の環と第２の環との間の移行部として形成するようにすることができる。この構成において、コンタクトプレートの構造は、"８"の場合のように、必ずしも腰部において完全に引き締められるわけではなく、つまりプレートセグメントの第１及び第２の端部が交点において当接するのではなく、８の字形状のコンタクトプレートが、２つの厚くされた領域の間の腰領域において、少なくとも部分的に細く形成されていれば、コンタクトプレートの機能にとって十分であってよい、ということに注意されたい。

プレートセグメントの第２の端部は、半径方向から外方にコンタクトプレートに作用する圧力に基づくコンタクトプレートの変形時に、互いに相対的に運動することができるように構成されていてかつ配置されていてよい。別様に記載すれば、プラグのコンタクトピンはブッシュのスリーブ内に導入され、これによりコンタクトピンとスリーブとの間に取り付けられているコンタクトプレートに向かって半径方向外側に作用する圧力を加える場合、２つのプレートセグメントの片持ち式の第２の端部は、互いに相対的に運動することができる。上記圧力に基づき、コンタクトプレートは、部分的に弾性的に変形される。特に２つの第２の端部は、この構成において、ブッシュ若しくはプラグの長手方向に対して平行な方向で互いに相対的に運動することが望ましい。

上記運動可能性に基づき、コンタクトプレートは高電流差込みコネクタの差合せ時に、好ましくは変形することができるので、プラグのコンタクトピンはセンタリングされずに又は傾いてブッシュのスリーブ内に導入される構成にとっても、コンタクトプレートの、高電流差込みコネクタの２つの構成要素への確実な当接を保証することができる。

さらに別の構成によれば、コンタクトプレートリングの互いに隣り合ったコンタクトプレートは、ブッシュの長手方向に対して横方向に延びるウェブにより互いに結合されていてよい。換言すればウェブは相並んでいてかつ好ましくは互いに平行に配置されているコンタクトプレートの間における機械的な接続を形成することができる。好ましくは、隣り合う２つのコンタクトプレートの間に夫々、少なくとも２つのウェブが形成されている。この構成において夫々１つのウェブが、８の字形状のコンタクトプレートの複数ある厚部のうち１つの領域において、隣り合うコンタクトプレートに向かって側方に突出する。これによりとりわけ、コンタクトプレートリングの高い機械的安定性を達成することができる。

さらに別の構成によれば、コンタクトプレートリングは一部材から構成されていてよい。コンタクトプレートリングは、導電性でかつ機械的に弾性的な材料から成っていることが望ましい。例えばコンタクトプレートは、金属薄板から製造されていてよい。コンタクトプレートリングは、この構成において、簡単に、例えば打抜きプロセス及び曲げプロセスにより、金属薄板から製造することができる。

さらに別の構成によれば、ブッシュのスリーブは、長手方向において互いにずらされて配置されて、内方に突出している２つの突出部を有することができる。コンタクトプレートリングは、この構成において、スリーブの内側において２つの突出部の間で軸線方向の運動に対して保持されていてよい。これらの突出部は、例えばブッシュのスリーブの残りと共にワンピースに形成されていてよい。例えば突出部は、環状に周方向に延びる構造として、例えば環状溝の形式でスリーブに形成されていてよい。

本発明の構成の可能な利点及び特徴は、部分的にブッシュ及び部分的に高電流差込みコネクタのプラグに関して記載されていることを言及しておく。当業者であれば、上記特徴を適切に互いに組み合わせることができるか、若しくは交換することができ、同様にブッシュからプラグに、またその逆にプラグからブッシュへと転用することができ、これによりこうして、他の構成及び可能な場合には相乗効果を達成することができる。

従来のブッシュの斜視図である。 従来のブッシュを示す、部分的に断面にされた側面図である。 従来の高電流差込みコネクタの横断面図である。 ブッシュとプラグとが差し合わされていない状態における、高電流差込みコネクタ用の本発明に係るブッシュの断面図である。 本発明に係るブッシュのコンタクトプレートリング用の、打抜き加工された金属薄板の平面図である。 図６ａ，図６ｂに、図５の目視方向Ａで見た、８の字形状に曲げられる前後のコンタクトプレートを示す断面図である。 図５に示したコンタクトプレートリングに折り曲げられた金属薄板を示す、図５の目視方向Ｂで見た断面図である。 本発明に係るプラグ及びブッシュが差し合わされている高電流差込みコネクタを示す図である。 本発明に係るプラグ及びブッシュが差し合わされている高電流差込みコネクタを示す図である。

以下に、本発明の有利な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。記載も図面も、本発明として限定的に解釈はされ得ない。

図面は単に概略的であって、原寸大ではない。

本発明の実施の形態
図４に、プラグ９に対する高電流差込みコネクタ用の本発明に係るブッシュ１の実施の形態を示す。ブッシュ１は、縦長、円筒形状でかつ前方に開放したスリーブ３を有する。スリーブ３の内側に、コンタクトプレートリング５が収容されている。このコンタクトプレートリング５は、スリーブ３の壁部４の内面に向かって撓む。コンタクトプレートリング５が延びている平面Ｙは、この実施の形態において好ましくは縦長のスリーブ３の長手方向延在方向Ｘに対して垂直に配置されている。

さらにスリーブ３の壁部４の内面に、環状に形成された、内方に突出する２つの突出部１３，１５が形成されている。これらの突出部１３，１５は、長手方向Ｘに対して互いにずらされている。コンタクトプレートリング５は、２つの突出部１３，１５の間に配置されていて、これらの突出部１３，１５により軸線方向での滑り落ちを免れる。

コンタクトプレートリング５は、周方向に相並んで配置されていて、長手方向延在Ｘに延在している複数の縦長のコンタクトプレート７を有する。特に図４に示した拡大図から看取できるように、各コンタクトプレート７は、横断面で８の字形状の構造を有する。コンタクトプレート７がスリーブ３の内部に向かってさらに突入している厚くされた領域１７，１９は、横断面においてほぼ円弧状のプレートセグメント２１，２３によって形成される。２つのプレートセグメント２１，２３は、腰のくびれのように細くなっている領域２５において互いに隣合っている。第１のプレートセグメント２１の第１の端部２７は、この実施の形態において、第２のプレートセグメント２３の第１の端部２９に結合されていて、好ましくはこの第１の端部２９と一体に形成されている。第１のプレートセグメント２１の第２の端部３１及び第２のプレートセグメント２３の第２の端部３３は、互いに結合されているのではなく、片持ち式に互いに隣り合って配置されている。

コンタクトプレートリング５の可能な構造及びその製造を、以下に、図５〜図７に基づいて記載する。コンタクトプレートリング５は、機械的に弾性的で、良導電性の材料、例えば金属薄板から製造することができる。この金属薄板は、図５に示すように、まず適切な形状に抜き加工することができる。この実施の形態において、後にコンタクトプレート７を形成する線形の領域及びこの線形の領域を結合するウェブ３５が製造される。図５に示した目視方向Ａで記載されている図６ａ及び図６ｂに示した側面図に、まず線形に形成された金属薄板（図６ａ）の領域は、図６ｂにおいて矢印で記載されている適切な力を加えることにより、所望の８の字形状に曲げることができる。続いて又は場合によっては予め、図５の目視方向Ｂで記載されている図７に示したように、予め金属薄板を環形状に曲げることもできる。

図８及び図９には、ブッシュ１のスリーブ３とプラグ９のコンタクトピン１１との、コンタクトプレートリング５のコンタクトプレート７を介した電気的で機械的なコンタクトの形成を可視化した。この実施の形態において図８において、プラグ９は、センタリングされて真っ直ぐにブッシュ１内に差し込まれている。これに対して図９においては、プラグ９は偏心して斜めにブッシュ１内に導入されている。両方の実施の形態において、コンタクトピン１１は２つの点で３７，３９においてコンタクトプレート７に接触する。コンタクトピン１１とスリーブ３とのプレスにより、円弧状のプレートセグメント２１，２３の弾性的な変形が生じる。このプレートセグメント２１，２３は、厚くされた領域１７，１９において、押し込まれたコンタクトピン１１によりスリーブ３に向かって加圧される。

特に図９から明確に分かるように、２つの円弧状のプレートセグメント２１，２３の弾性的な変形は、互いに独立していてよいので、接触点３７，３９も互いに独立して移動し、コンタクトピンの位置に密着することができる。したがって８の字形状のコンタクトプレート７は、コンタクトピン１１を２つの点３７，３９においてほぼ同じに良好に接触接続することができ、互いに影響を与えることはない。このことは特に、コンタクトピン１１が少し斜めにスリーブ３内に導入される場合に有利である。

さらにコンタクトプレート７の８の字形状の幾何学形状は、スリーブ３内へのコンタクトピン１１の差込み時に、２つの円弧状のプレートセグメント２１，２３を下方に押し付けることを可能にする。２つの片持ち式の第２の端部３１，３３は、互いに接触することができ、場合によっては下方に位置する第１の端部２７，２９に接触することもできる。つまり、８の字形状のコンタクトプレートの腰部は、互いに押し合わされて共通の接触点４１を形成する。これにより、片持ち式の両第２の端部３１，３３のための付加的で機械的な支持をもたらすことができ、これによりコンタクトプレート７の変形抵抗を増大することができる。これにより、コンタクトプレート７によってもたらされる、接触個所３７，３９における垂直力を高めることができる。

コンタクトプレート７の大抵の弾性変形は、通常、２つの円弧状のプレートセグメント２１，２３の厚くされた領域１７，１９に生じる。ブッシュ１及びプラグ９の差合い時に発生する押圧力が高ければ高いほど、それだけ一層著しく、円弧状のプレートセグメント２１，２３は楕円形状に変形する。付加的にコンタクトプレート７は、真ん中で、つまり腰部の領域において、そこの接触点４１の近くで同様に弾性的に変形する。その理由は、発生する変形力の一部が、片持ち式の第２の端部３１，３３を介して上記接触点４１の領域に作用するからであり、その結果、接触点４１は下方にも押し付けられる。したがって、腰部に向かって細くなっている、コンタクトプレート７の領域２５も弾性的に変形する。

したがって、８の字形状のコンタクトプレート７の全体の弾性的な変形特性は、従来のコンタクトプレートの場合よりも大きい。このことは、特に、コンタクトピン１１が大きな位置ずれを伴ってスリーブ内に差し込まれる場合に重要であってよい。この実施の形態において、コンタクトプレート７は、コンタクトピン１１とコンタクト内面とのギャップが小さい側において、極めて著しく変形することができる。このような場合、さもないと、場合によってはコンタクトプレートの部分領域において塑性変形を強制することがあるので、コンタクトプレート７の大きな弾性的な変形特性が必要となる。そしてこのような塑性変形は、後の差合せプロセスにおいて、コンタクトプレート７と差込みコネクタ構成要素との間での十分な垂直力の発生を阻害し、問題となることがある。

本発明は、プラグ９に対する高電流差込みコネクタ用のブッシュ１に関し、縦長のスリーブ３と、スリーブ３内に配置されているコンタクトプレートリング５であって、スリーブ３の長手方向に延びる、スリーブ３から、このスリーブ３の内部に向かって突出している複数のコンタクトプレート７を有する、コンタクトプレートリング５と、を備え、各コンタクトプレート７が、ほぼ８の字形状の横断面を有することを特徴とする。

好ましくは、各コンタクトプレート７は、長手方向Ｘにおいて互いに隣合って配置されて、横断面で円弧状の２つのプレートセグメント２１，２３を有し、第１のプレートセグメント２１の第１の端部２７が、第２のプレートセグメント２３の第１の端部２９に結合されていて、第１及び第２のプレートセグメント２１，２３の第２の端部３１，３３は片持ち式に互いに隣合って配置されている。

好ましくは、プレートセグメント２１，２３の第２の端部３１，３３は、コンタクトプレート７に、半径方向外側に作用する圧力に基づく前記コンタクトプレート７の変形時に、互いに相対的に運動することができるように構成されていてかつ配置されている。

好ましくは、互いに隣合っている前記コンタクトプレート７は、前記長手方向Ｘに対して横方向に延びているウェブ３５により互いに結合されている。

好ましくは、コンタクトプレートリング５は一部材から構成されている。

好ましくは、コンタクトプレートリング５は、金属薄板から製造されている。

好ましくは、スリーブは、長手方向Ｘにおいて互いにずらされて配置されていて、内方に突出している２つの突出部１３，１５を有しており、コンタクトプレートリング５は、２つの突出部１３，１５の間で軸線方向の移動に対して保持されている。

さらに本発明は、ブッシュ１に対する高電流差込みコネクタ用のプラグ９に関し、縦長のコンタクトピン１１と、このコンタクトピン１１の外側に配置されているコンタクトプレートリング５であって、コンタクトピン１１の長手方向Ｘに延びていて、コンタクトピン１１からこのコンタクトピン１１の外方に向かって突出する複数のコンタクトプレート７を有する、コンタクトプレートリング５と、を備え、各コンタクトプレート７は、ほぼ８の字形状の横断面を有する。

１ ブッシュ
３ スリーブ
４ スリーブの壁部
５ コンタクトプレートリング
７ コンタクトプレート
９ プラグ
１１ コンタクトピン
１３ 突出部
１５ 突出部
１７ 厚くされた領域
１９ 厚くされた領域
２１ プレートセグメント
２３ プレートセグメント
２５ 細くされ領域
２７ 第１の端部
２９ 第１の端部
３１ 第２の端部
３３ 第２の端部
３５ ウェブ
３７ 点
３９ 点
４１ 接触点
Ｘ 長手延在方向
Ｙ 平面
１０１ ブッシュ
１０３ スリーブ
１０７ コンタクトプレート
１０９ プラグ
１１１ コンタクトピン

Claims (7)

1. プラグ（９）に対する高電流差込みコネクタ用のブッシュ（１）であって、
   縦長のスリーブ（３）と、
   前記スリーブ（３）内に配置されているコンタクトプレートリング（５）であって、前記スリーブ（３）の長手方向に延びる、前記スリーブ（３）から該スリーブ（３）の内部に向かって突出している複数のコンタクトプレート（７）を有する、コンタクトプレートリング（５）と、を備え、
   各コンタクトプレート（７）は、ほぼ８の字形状の横断面を有し、
   前記各コンタクトプレート（７）は、長手方向（Ｘ）において互いに隣合って配置された、横断面で円弧状の２つのプレートセグメント（２１，２３）を有し、
   第１のプレートセグメント（２１）の第１の端部（２７）は、第２のプレートセグメント（２３）の第１の端部（２９）に結合されていて、
   前記スリーブ（３）内へのコンタクトピン（１１）の差込み時に、前記第１及び第２のプレートセグメント（２１，２３）が押圧されて、前記第１及び第２のプレートセグメント（２１，２３）の第２の端部（３１，３３）が互いに接触するように、前記第１及び第２のプレートセグメント（２１，２３）の第２の端部（３１，３３）は、片持ち式に、前記長手方向（Ｘ）に対して横方向に互いに隣合って配置されていることを特徴とする、プラグに対する高電流差込みコネクタ用のブッシュ。
2. 前記スリーブ（３）内への前記コンタクトピン（１１）の差込み時に、前記第１及び第２のプレートセグメント（２１，２３）が押圧されて、前記第１又は第２のプレートセグメント（２１，２３）の第２の端部（３１，３３）が、前記第１又は第２のプレートセグメント（２１，２３）の第１の端部（２７，２９）に接触する、請求項１記載のブッシュ。
3. 前記第１及び第２のプレートセグメント（２１，２３）の第２の端部（３１，３３）は、前記コンタクトプレート（７）に、半径方向外側に作用する圧力に基づく前記コンタクトプレート（７）の変形時に、互いに相対的に運動することができるように構成されていてかつ配置されている、請求項２記載のブッシュ。
4. 互いに隣合っている前記コンタクトプレート（７）は、前記長手方向（Ｘ）に対して横方向に延びているウェブ（３５）により互いに結合されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のブッシュ。
5. 前記コンタクトプレートリング（５）は一部材から構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のブッシュ。
6. 前記コンタクトプレートリング（５）は、金属薄板から製造されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のブッシュ。
7. 前記スリーブは、前記長手方向（Ｘ）において互いにずらされて配置されていて、内方に突出している２つの突出部（１３，１５）を有しており、前記コンタクトプレートリング（５）は、前記２つの突出部（１３，１５）の間で軸線方向の移動に対して保持されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のブッシュ。

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