JP5875902B2

JP5875902B2 - コネクタ

Info

Publication number: JP5875902B2
Application number: JP2012054402A
Authority: JP
Inventors: 長嶋　良和; 良和長嶋
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-03-12
Also published as: JP2013191274A

Description

本発明は、コネクタに係り、特に、内側シールド層と外側シールド層を有する２層構造の同軸線のコネクタに関する。

非接触のシステムによって負荷装置に電力を供給する技術が知られている。そのような技術が適用された製品として、携帯電話の充電システムが一般的に普及しつつある。さらに、近年では電気自動車に対する給電システムとしても、非接触の給電システムは実用化のステージに入り、各種の規格が定められるようになっている。

非接触の給電システムには、様々なタイプがあるが、電気自動車等に対する給電システムとして大きく注目されている種類の一つが、共鳴式非接触給電システムであり、ＭＩＴ（Massachusetts Institute of Technology）により基本的原理が開発・実証されている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、現実的な実装の為に様々な技術が提案されている。例えば、共鳴式非接触給電システムにおける不要な放射電磁界を低減する技術として、図１に示すものがある。具体的には、この技術では、送電側及び受電側の金属ケース（内側シールドケース２０１）がそれらよりも大きい金属シールド（外側シールドケース２０２）で覆われ、さらに、共鳴コイル間の強い電磁界エリアまで大型の金属板でシールド２０２ａが設けられている。さらに、同軸線２２０が金属シールド２４０で覆われ、その金属シールド２４０が大型の金属シールド（外側シールドケース２０２）に接続される。このような構成によって、同軸線２２０を覆う金属シールド２４０を高周波電源の筐体に接続する２層シールド構造が実現されている。この構成の場合、ユニットコイルや電源装置などの機器と伝送線（同軸線２２０）を接続するコネクタ部において、２層構造を確保しつつシールド接続を行う必要がある。より具体的には、内側シールドケース２０１に接続されている同軸線２２０の外側導体（編組層）と、外側シールドケース２０２に接続されている編組線等で構成された外側シールド層とを絶縁させる。また、コイルの開口部を除き、外側のシールド構造は内側シールド構造を完全に覆い込むように接続される。

特表２００９−５０１５１０号公報

ところで、コネクタ部において、上述の２層構造を確保しつつシールド接続を行う構造として、例えば、図２に示すような接続構造が用いられている。同軸コネクタは、外側シールドケース２０２の内側から取り付けなければならないが、外側シールド層（編組線等）は、固定用ブラケット２０７により外側シールドケース２０２を外側から接続しなければならず、作業性の観点から改善が求められていた。具体的には、図示のように、外側シールド材２０６と外側シールドケース２０２との接続は、シールド材を折り曲げて、放射状に拡げて外側シールドケース２０２と固定用ブラケット２０７とで挟み込み、固定用ボルト２０８により締め付け、導通を得ると同時に電磁界シールドを確実にする。この時の外側シールド層の加工を設置場所で行う必要があり、作業が容易でなかった。内側シールドケース２０１に取り付けられている同軸コネクタ２０３とケーブル側の同軸コネクタ２０４との接続は、外側シールドケース２０２の内側で行う必要があり、外側での作業となる外側シールド材２０６の接続作業を同時に行うことが困難であり、作業が複雑であった。

本発明の目的は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、内部導体と内側シールド層と外側シールド層を有する２層構造の同軸線を同軸構造を維持して接続するケーブル側コネクタと、前記ケーブル側コネクタと同軸構造を維持しつつ接続されるとともにシールド構造を有するユニットに接続されるユニット側コネクタとを有するコネクタであって、前記シールド構造は、内側の内側シールドケースと、外側の外側シールドケースと、を有し、前記ユニット側コネクタは、前記ケーブル側コネクタと接続する外側ユニット側コネクタと、前記ユニットに接続される内側ユニット側コネクタと、を有し、前記外側ユニット側コネクタは、同軸構造として中心側から外側に向けて外側ユニット側内部導体と外側ユニット側中間導体と外部導体と、を備え、前記内側ユニット側コネクタは、同軸構造として中心側から外側に向けて内側ユニット側内部導体と内側ユニット側中間導体と、を備え、前記外側ユニット側コネクタにおいて、前記外側ユニット側内部導体は、一端側で前記ケーブル側コネクタを介して前記同軸線の前記内部導体に導通し、他端側で前記内側ユニット側内部導体に導通し、前記外側ユニット側中間導体は、一端側で前記ケーブル側コネクタを介して前記同軸線の前記内側シールド層に導通し、他端側で前記内側ユニット側中間導体に導通し、前記外部導体は、一端側で前記ケーブル側コネクタを介して前記同軸線の外部導体に導通し、他端側で前記外側シールドケースに導通し、前記内側ユニット側コネクタにおいて、前記内側ユニット側内部導体は、前記外側ユニット側コネクタと反対側において、前記ユニットに導通する内部導体接続手段を備え、前記内側ユニット側中間導体は、前記外側ユニット側コネクタと反対側において、前記内側シールドケースに導通する。

本発明によれば、２層シールド構造の伝送線の設置に関して、設置場所における加工性を大幅に向上させる技術を提供できる。

背景技術に係る、共鳴式非接触給電システムの概要を示した図である。背景技術に係る、共鳴式非接触給電システムにおけるコネクタ部の接続構造を示した図である。実施形態に係る、伝送線（同軸線）とコネクタとの接続構造の図である。実施形態に係る、ユニット側コネクタのシールドケースへの接続状態を示す図である。実施形態に係る、内側ユニット側コネクタの長さが異なるユニット側コネクタの例を示した図である。実施形態に係る、シールドケースが一つのときのユニット側コネクタの接続状態を示した図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。

図３は、本実施形態に係る伝送線（同軸線８０）とコネクタ（４０、５０）との接続構造９９を示す図であり、ここでは内部構造を分かりやすく示している。この接続構造９９に用いられるコネクタは、コイル側のユニット側コネクタ４０と、伝送線が接続されるケーブル側コネクタ５０とを備えて構成されている。ユニット側コネクタ４０は、外側ユニット側コネクタ６０と内側ユニット側コネクタ７０とから構成されている。

伝送線として２層構造の同軸線８０が用いられる。同軸線８０は、内側と外側でそれぞれ絶縁された２層構造のシールド層（編組層等）を有する。具体的には、図示のように、同軸線８０は、中心側から外側に向かって、同軸線内部導体１、同軸線内部絶縁体２、同軸線中間導体（内側シールド層）３、同軸線外部絶縁体４、同軸線外部導体（外側シールド層）５、同軸線シース６とを備える。ケーブル側コネクタ５０との接続の際には、各部材が所望に露出されるように端末処理される。

２層構造を確保しつつシールドを行うために、ケーブル側コネクタ５０は、上述の２層構造のシールド層の同軸線８０に対応する筒状の構造を備える。具体的には、ケーブル側コネクタ５０は、中心側から外側に向かって、内部導体７、内部絶縁体８、中間導体９、外部絶縁体１０、外部導体１１、及びハウジング１２を備えている。

軸中心に設けられる内部導体７は、同軸線８０の同軸線内部導体１を接続する。また、内部導体７のユニット側コネクタ４０側（図示左側）の端部には、ユニット側コネクタ４０と接続したときにユニット側コネクタ４０の内部導体１３を挟み込んで接続する嵌合部５１が形成されている。内部絶縁体８は、内部導体７を所定の厚さで覆い、内部導体７と中間導体９との絶縁を確保する。中間導体９は、同軸線中間導体３とかしめにより接続する。外部絶縁体１０は、中間導体９を所定の厚さで覆い、外部導体１１との絶縁を確保する。外部導体１１は、同軸線外部導体５とかしめにより接続する。このとき、外部導体１１のかしめ構造は、同軸線シース６も固定する形状を備えている。

このような構造及び接続によって、同軸線８０が接続されたケーブル側コネクタ５０も、同軸線８０の構造が実質的に連続する２層構造の同軸構造を有する。

また、ケーブル側コネクタ５０と勘合して接続するユニット側コネクタ４０も、２層構造の同軸構造を有している。ユニット側コネクタ４０は、外側ユニット側コネクタ６０及び内側ユニット側コネクタ７０の二つのユニットから構成されている。外側ユニット側コネクタ６０はケーブル側コネクタ５０と勘合するとともに、外側シールドケース９１に固定される。内側ユニット側コネクタ７０は、内部のコイルに接続されるとともに、内側シールドケース９２に接続される。

具体的には、外側ユニット側コネクタ６０は、内部導体１３、内部絶縁体１４、中間導体１５、外部絶縁体１６、外部導体１７、ハウジング１８、防水リング１９を有する。さらに、雄ネジ６１、６２及びロック溝６３を有する。

内側ユニット側コネクタ７０は、内部導体用留めナット２０、中間導体用留めナット２１、内部導体２２、内部絶縁体２３、中間導体２４、ハウジング２５、内部導体接続体２６、中間導体接続体２７を有する。さらに、内側ユニット側コネクタ７０は、嵌合部７１、雌ネジ７２、ロック片７３、及び雄ネジ７４を備える。

外側ユニット側コネクタ６０の外部導体１７は、外側シールドケース９１と接続しており、外側シールド層を形成する。また、内側ユニット側コネクタ７０の中間導体２４は内側シールドケース９２と接続しており、内側シールド層を形成する。

内部導体２２及び中間導体２４は、コイル等との接続のために、例えば、ネジが切ってあり、丸形端子やバスバー端末部（内部導体接続体２６、中間導体接続体２７に相当）を直接固定できる様になっている。

外側ユニット側コネクタ６０の内部導体１３及び中間導体１５は、内側ユニット側コネクタ７０と同様に丸形端子やバスバーの端子を固定でき、内側シールドケース９２が存在しない場合に、これを用いることができる。

内側ユニット側コネクタ７０のもう一端は、ねじ込み式などによって外側ユニット側コネクタ６０と直接接続させることができ、内部導体１３、内部導体２２及び中間導体１５、中間導体２４がそれぞれ導通している。内側シールドケース９２と外側シールドケース９１との間隔は、各ユニットによって異なることが多い。そこで、ユニット毎に内側ユニット側コネクタ７０の長さを変更することで対応することができる。

ユニット側コネクタ４０（外側ユニット側コネクタ６０と内側ユニット側コネクタ７０）とケーブル側コネクタ５０とは、それぞれにおいて、内部導体、中間導体、外部導体が絶縁されており、同軸コネクタとして特性インピーダンス等を所望に確保している。

外側ユニット側コネクタ６０及びケーブル側コネクタ５０とは、１回の操作で３極の同時接続が可能となっており、ロック機構（ロック片７３／ロック溝６３）や防水機構（防水リング１９）の組み込みも可能である。

図４にユニット側コネクタ４０の取り付け方法と内部機器（コイル等）との接続方法を示す。ユニット側コネクタ４０を外側シールドケース９１の取り付け穴に挿入し、ボルト８８等を使用し、外側シールドケース９１に固定する。ここでは、取り付けボルト８８を使用しているが、防水性能を重視する場合には、外側シールドケース９１からスタッドボルトを立て、外側ユニット側コネクタ６０を嵌めて、ナットで固定する方法が用いられてもよい。このように取り付けることで、シールドである外部導体１１と外側シールドケース９１とが電気的に接触し、外側シールド層が形成されるようになる。

外側ユニット側コネクタ６０と接続された内側ユニット側コネクタ７０は、内側シールドケース９２の取り付け穴に挿入し、中間導体用留めナット２１によって固定される。中間導体２４の表面（端部近傍の外周面）に雄ネジ７４が形成されており、中間導体用留めナット２１を締め込むことで内側シールドケース９２を挟み、コネクタの固定と導通を確保させ、内側シールド層を形成している。なお、ここでは、ネジを用いて固定しているが、嵌め込み式等の固定ロック構造によって固定されてもよい。

内側シールドケース９２の内部に配置される内部機器（例えばコイル等）との接続は、内部導体接続体２６を内側ユニット側コネクタ７０の内部導体２２の先端部の雄ネジ７５に挿入し内部導体用留めナット２０を用いて導通を得る。また、他方の一極、上述の中間導体用留めナット２１と中間導体２４の締め付け時に中間導体接続体２７を間に挟み込むことで導通を得る。内部導体接続体２６及び中間導体接続体２７は、コイル等の一部としてバスバー状の導体を直接取り付けることも可能である。

図５にユニット側コネクタ４０の接続方法、つまり、外側ユニット側コネクタ６０と内側ユニット側コネクタ７０との固定構造について示す。図５（ａ）と図５（ｂ）は、内側ユニット側コネクタ７０の長さが異なる（Ｌ１＞Ｌ２）。外側ユニット側コネクタ６０は、図示右側からケーブル側コネクタ５０が嵌合するように形成されている。接続方法の一例としては、外側ユニット側コネクタ６０において、内部導体１３の先端にＭ３程度の雄ネジ６２が形成されている。また、内側ユニット側コネクタ７０において、内部導体２２の左側端部（外側ユニット側コネクタ６０が接続される側）に雌ネジ７２が形成されている。内側ユニット側コネクタ７０に外側ユニット側コネクタ６０をねじ込んで接続がなされる。このとき、外側ユニット側コネクタ６０と内側ユニット側コネクタ７０との両中間導体１５、２４同士を接触させる構造となっており、２極（内部導体及び中間導体）の接続が可能となっている。接続方法として、図示のように中間導体にネジを形成してねじ込む方法や、外部絶縁体に固定ロック機構（６３、７３）を設けてロックさせる方法がある。図示では両方の構造を示しているが、いずれかの方法だけでもよい。

また、ユニットの構成・構造により、内側シールドケース９２と外側シールドケース９１との間隔が異なる場合がある。例えば、図５（ａ）における間隔Ｌ１に対して、図５（ｂ）では、それよりも若干短い間隔Ｌ２（＜Ｌ１）となっている。それに対応して、内側ユニット側コネクタ７０の長さを変更して対応することができる。ここでは、図５（ｂ）のハウジング２５の長さｌ２（＜ｌ１）が図５（ａ）のハウジング２５の長さｌ１より短い。

図６に、シールドケース９０が１層のみの構成のユニット側コネクタ４０の取り付け方法を示す。例えば、図１の高周波電源部への伝送線（同軸線８０）の接続を想定した場合の様に、シールドケース９０が１層の場合、外側ユニット側コネクタ６０単体での使用も可能となる。

外側ユニット側コネクタ６０の内部導体１３は、先端部が雄ネジ６２となっているので、直接に内部導体接続体２６を内部導体用留めナット２０によって固定・接続できる。また、中間導体接続体２７を中間導体用留めナット２１を用いて取り付けることで、中間導体接続体２７と中間導体２４とが中間導体用留めナット２１を介して接触し導通が確保できる。また、絶縁板２９を内部導体接続体２６と中間導体用留めナット２１の間に挟み込むことで、内部導体接続体２６と中間導体接続体２７との絶縁を確保できる。

以上、本実施形態によると、内部導体、中間導体（シールド）、外部導体（シールド）及びこれら導体間の絶縁構造を有し、これらを収納するハウジングにより構成される２層シールド同軸コネクタ（ユニット側コネクタ４０及びケーブル側コネクタ５０）によって、２層シールド構造を効率的に実現できる。特に、設置場所における加工性を大幅に向上させることができる。さらに、一体型コネクタ構造によってコネクタ接続作業が容易になる。また、内側シールドケース９２と外側シールドケース９１の間隔が異なるユニットにおいても、内側ユニット側コネクタ７０の長さの異なるものを設定し準備することで、より構造が複雑な外側ユニット側コネクタ６０を共通化できる。外側シールドケース９１と内側シールドケース９２とが一体化されたようなユニットでは、外側ユニット側コネクタ６０単体のみで接続も可能となる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１同軸線内部導体
２同軸線内部絶縁体
３同軸線中間導体
４同軸線外部絶縁体
５同軸線外部導体
６同軸線シース
７、１３、２２内部導体
８、１４、２３内部絶縁体
９、１５、２４中間導体
１０、１６外部絶縁体
１１、１７外部導体
１２、１８、２５ハウジング
１９防水リング
２０内部導体用留めナット
２１中間導体用留めナット
２６内部導体接続体
２７中間導体接続体
２９絶縁板
４０ユニット側コネクタ
５０ケーブル側コネクタ
６０外側ユニット側コネクタ
６１、６２、７４、７５雄ネジ
６３ロック溝
７０内側ユニット側コネクタ
７１嵌合部
７２雌ネジ
７３ロック片
８０同軸線
９０シールドケース
９１外側シールドケース
９２内側シールドケース
９９接続構造

Claims

内部導体と内側シールド層と外側シールド層を有する２層構造の同軸線を同軸構造を維持して接続するケーブル側コネクタと、前記ケーブル側コネクタと同軸構造を維持しつつ接続されるとともにシールド構造を有するユニットに接続されるユニット側コネクタとを有するコネクタであって、
前記シールド構造は、内側の内側シールドケースと、外側の外側シールドケースと、を有し、
前記ユニット側コネクタは、前記ケーブル側コネクタと接続する外側ユニット側コネクタと、前記ユニットに接続される内側ユニット側コネクタと、を有し、
前記外側ユニット側コネクタは、同軸構造として中心側から外側に向かって外側ユニット側内部導体と外側ユニット側中間導体と外部導体と、を備え、
前記内側ユニット側コネクタは、同軸構造として中心側から外側に向かって内側ユニット側内部導体と内側ユニット側中間導体と、を備え、
前記外側ユニット側コネクタにおいて、前記外側ユニット側内部導体は、一端側で前記ケーブル側コネクタを介して前記同軸線の前記内部導体に導通し、他端側で前記内側ユニット側内部導体に導通し、
前記外側ユニット側中間導体は、一端側で前記ケーブル側コネクタを介して前記同軸線の前記内側シールド層に導通し、他端側で前記内側ユニット側中間導体に導通し、
前記外部導体は、一端側で前記ケーブル側コネクタを介して前記同軸線の外部導体に導通し、他端側で前記外側シールドケースに導通し、
前記内側ユニット側コネクタにおいて、前記内側ユニット側内部導体は、前記外側ユニット側コネクタの反対側において、前記ユニットに導通する内部導体接続手段を備え、
前記内側ユニット側中間導体は、前記外側ユニット側コネクタの反対側において、前記内側シールドケースに導通する
ことを特徴とするコネクタ。