JP7558703B2 - 電気接続部の嵌合構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気接続部の嵌合構造に関する。

車両等に搭載される電気接続部が知られている。一般に、電気接続部は、外部の接続端子を接続するための開口部が形成されたケース体と、ケース体（の嵌合部）に対して着脱可能なキャップとを有する。特許文献１の電気接続箱は、開口部が矩形であるのに対して、ケース体およびキャップの外郭形状は共に円形であるため、全体が大型化する。特許文献２のジョイントコネクタは、ケース体およびキャップの外郭形状が矩形である。

特許文献１および２に記載の電気接続部は、キャップがケース体に対して回動可能に連結され、回動動作を伴って装着される構成となっている。特に、キャップに脱落防止機能を持たせる等のために、キャップとケース体とが係合片同士で係合する構成が採用されることがある。

特開２００９－２７７４３９号公報 特開２０１４－２３２５８４号公報

しかしながら、キャップとケース体とが係合片同士で係合する構成で且つ、ケース体の嵌合部の外郭形状が矩形の電気接続部においては、着脱の際に回動により係合片に大きな応力がかかる。特に、キャップの取り外しの際に係合片が引っ張られ、長期に亘って使用されると係合片の根元付近に損傷が生じるおそれがある。従って、大型化を回避しつつ、着脱の繰り返しに対する耐久性を高める観点で改善の余地がある。

本発明は、電気接続部の耐久性を向上させると共に大型化を回避することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の電気接続部の嵌合構造は、接続端子を収容すると共に、前記接続端子に外部の接続端子を接続するための略矩形の開口部を有するケース体と、前記接続端子に対する前記外部の接続端子の挿入方向に略垂直な回動中心を中心として回動可能に、前記ケース体に対して着脱可能に連結され、装着状態で前記開口部を覆うキャップと、を備え、前記ケース体は、前記キャップが嵌合可能であり、前記開口部を正面から見たときの外形が略矩形の、前記開口部の周囲に形成される嵌合部と、前記嵌合部から外周側へ延設され、前記挿入方向に略垂直な第１の係合片と、を有し、前記キャップは、内周側へ延設され前記第１の係合片と係合する第２の係合片を有し、前記第１の係合片は、前記嵌合部の外形が呈する略矩形の４つの辺のうち前記回動中心に近い側の辺に対応する第１延設部を含み、前記第２の係合片は、装着状態において前記回動中心に近い側の前記辺に対応する第２延設部を含み、前記第１延設部および前記第２延設部のうち少なくとも一方の、前記回動中心方向における長さは、延設方向における先端側ほど短く、前記第１延設部および前記第２延設部のうち前記一方は前記第２延設部であり、前記嵌合部は内周側に窪んだ逃げ部を有し、前記逃げ部は、前記第２延設部に対応する形状を有する。

本発明によれば、電気接続部の耐久性を向上させると共に大型化を回避することができる。

電気接続部の縦断面図である。 ケース体を開口部側から見た斜視図である。 キャップとケース体とを分離して示した斜視図である。 図１のＡ－Ａ線、Ｂ－Ｂ線に沿う断面図である。 ケース体からキャップを取り外す行程を示す遷移図である。 変形例の第１の係合片の正面図である。 第２の実施の形態におけるキャップとケース体とを分離して示した斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る嵌合構造が適用される電気接続部の縦断面図である。この電気接続部１００は、一例として車両に適用されるが、適用対象は問わない。

電気接続部１００は、ケース体３０と、キャップ１０とを有する。ケース体３０は、開口部３３を有するハウジングである。ケース体３０は、例えば、車両の内側に向けてポートである開口部３３が開口するように車両に取り付けられる。ケース体３０は、開口部３３の内部に接続端子３４を収容する。接続端子３４は、外部の接続端子が接続されることで、外部機器を電気的に接続する端子である。接続端子３４は、例えば電源供給ソケット、シガーソケット、ＵＳＢ端子等であるが、接続端子３４の種類は問わない。

図２は、ケース体３０を開口部３３側から見た斜視図である。図３は、キャップ１０とケース体３０とを分離して示した斜視図である。

ケース体３０は樹脂等で構成される。キャップ１０は、ケース体３０よりも弾性の高い樹脂等の素材（例えば、ゴム材）で構成される。なお、キャップ１０とケース体３０との硬度は例示した関係に限定されず、また、両者を構成する素材も限定されない。

ケース体３０の開口部３３の開口方向は、外部の接続端子の挿入方向Ｆ１（図１）と略平行である。挿入方向Ｆ１から見て、開口部３３は略矩形である。ケース体３０は、挿入方向Ｆ１と平行な方向において、開口部３３から遠い側から、基部３１、段差部３２、嵌合部３６、第１の係合片３９を有する。説明の便宜上、図１における上下方向が電気接続部１００の上下方向であるとする。段差部３２の上部および左右側部は、基部３１から１段下がっている。嵌合部３６は、段差部３２および第１の係合片３９の双方に対してくびれていて、上下左右において１段下がっている。

後述するように、嵌合部３６にはキャップ１０が嵌合可能である。開口部３３を正面から（挿入方向Ｆ１から）見たときの嵌合部３６の外形は略矩形である。同様に、基部３１、段差部３２の外形も略矩形である。嵌合部３６は開口部３３の周囲に形成される。第１の係合片３９は、嵌合部３６から外周側へ延設されている。第１の係合片３９はフランジ状である。従って、第１の係合片３９は挿入方向Ｆ１に略垂直であり、第１の係合片３９の厚み方向は挿入方向Ｆ１と略平行である。第１の係合片３９の詳細な形状については後述する。

キャップ１０は、ケース体３０に対して着脱可能に連結され、装着状態で開口部３３を覆う。図１ではキャップ１０の装着状態が示されている。キャップ１０は、固定部１５、垂直接続部１４、水平接続部１３、周壁部１２、底壁部１１を有する。固定部１５は、ケース体３０の基部３１の上部に対して固定されている。固定部１５の固定方法は問わない。例えば、固定部１５に形成された穴を基部３１から一体に突設されたビス部３５が貫通することで固定部１５が基部３１に固定される。あるいは、固定部１５は、基部３１とは別体のビス部３５により固定部１５に螺着固定されてもよい。あるいは、固定部１５は、基部３１に接着固定されてもよい。

固定部１５が基部３１に固定されることで、キャップ１０は、回動中心Ｃ１を中心として回動可能に、ケース体３０に対して着脱可能に連結される。キャップ１０の回動中心は、挿入方向Ｆ１において、第２係合部１６からビス部３５までの間の回動中心領域Ｃの中に生じる。なお、キャップ１０の形状または寸法等により回動中心の位置は変化し得る。本実施の形態におけるキャップ１０の回動中心は、例えば図１および図２にＣ１で示すように、挿入方向Ｆ１に対して略垂直であり、嵌合部３６の長辺部分に対して略平行である。後述するように、基本的には、回動中心Ｃ１を中心とする回動変位により、キャップ１０が開閉操作される。キャップ１０が装着状態となることで、接続端子３４に対する防水・防塵機能や保護機能が果たされる。

図１に示すように、固定部１５には垂直接続部１４を介して水平接続部１３が接続されている。水平接続部１３に周壁部１２が接続されている。装着状態において、水平接続部１３とは反対側の周壁部１２の端部が底壁部１１によって閉塞されている。周壁部１２からは、第２の係合片１６が内周側へ延設されている（図３参照）。装着状態において、第２の係合片１６は、第１の係合片３９と係合する。

図４（ａ）は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。図４（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。

図４（ｂ）に示すように、嵌合部３６は、外面として４つの面３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを有する。嵌合部３６の外形が呈する略矩形の４つの辺のうち、回動中心Ｃ１に近い側（上側）の辺を構成する面が第１面３６ａである。一方、第２の係合片１６は、４つの延設部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを含む。延設部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄにより形成される開口形状は、嵌合部３６の外形が呈する略矩形に対して嵌合的な形状である。装着状態において、延設部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの先端がそれぞれ面３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄと当接する。すなわち、第２の係合片１６は、嵌合部３６に対して全周で当接する。なお、第２の係合片１６と嵌合部３６とは全周に亘って当接しなくてもよい。

図４（ａ）に示すように、第１の係合片３９は、延設部３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄを含む。延設部３９ａ（第１延設部）は概ね第１面３６ａから上方に延出する。挿入方向Ｆ１から見て、延設部３９ｂ、３９ｃ、３９ｄの先端縁（延設方向先端部）は直線であるが、延設部３９ａの先端縁は円弧形状である。一方、キャップ１０の内部には、係合片対応部１９が形成されている（図１、図３も参照）。係合片対応部１９は、対応部１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを有する。対応部１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄにより形成される穴は、第１の係合片３９に対して嵌合的な形状である。従って、挿入方向Ｆ１から見て、対応部１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは直線であるが、対応部１９ａは円弧形状である。言い換えると、対応部１９ａは、ケース体３０の延設部３９a（第１延設部）に対応した形状となる外周側に窪んだ凹状の逃げ部である。装着状態において、延設部３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄの先端縁は、対応部１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄと嵌合される。すなわち、係合片対応部１９は、第１の係合片３９に対して全周で当接し、これによりシール性確保に寄与する。

次に、第１の係合片３９の特に延設部３９ａの形状について詳細に説明する。図４（ａ）に示すように、回動中心Ｃ１に平行な方向における一方の端位置Ｐ１から他方の端位置Ｐ２までの領域が延設部３９ａであるとする。回動中心Ｃ１に平行な方向（回動中心方向）における延設部３９ａの長さＬは、延設部３９ａの延設方向（上方）における先端側ほど短い。延設部３９ａの先端縁は円弧状であるので、長さＬは、延設部３９ａの先端側にいくにつれて徐々に短くなっている。

回動中心方向における延設部３９ａの中間位置をＰ０とする。挿入方向Ｆ１から見て、延設部３９ａの先端縁は、中間位置Ｐ０の両側において、回動中心Ｃ１に対して面取りされてなる面取り部３９ａ１、３９ａ２を有する。面取り部３９ａ１、３９ａ２はいずれも円弧部である。

図５（ａ）～（ｃ）は、ケース体３０からキャップ１０を取り外す行程を示す遷移図である。なお、ケース体３０に対するキャップ１０の装着状態は図１に示した通りである。装着状態においては、挿入方向Ｆ１に垂直な方向において、第２の係合片１６と嵌合部３６とが嵌合されると共に、第１の係合片３９と係合片対応部１９とが嵌合される。しかも、装着状態においては、挿入方向Ｆ１において、第１の係合片３９が第２の係合片１６と係合する。なお、第１の係合片３９は、第２の係合片１６と底壁部１１とによって挟持されてもよい。このようにして、接続端子３４が保護され、高いシール性によって防水・防塵機能も果たされる。

キャップ１０を取り外す際には、ユーザは、まず、周壁部１２の下部を把持して延設部１６ｂと延設部３９ｂとの係合を解除する（図５（ａ））。この際、キャップ１０は回動中心Ｃ１を中心に回動する。延設部１６ａ（第２延設部）は延設部３９ａと係合していると共に、延設部１６ａの先端は、第１面３６ａに対して当接しているか、または少し離間している。

なお、キャップ１０は、ケース体３０に対して回動中心Ｃ１を中心として回動可能であるが、着脱の行程において事実上の回動中心は変化し得る。これは、キャップ１０が高い弾性を有すると共に、周壁部１２の下部や延設部１６ｂが主として操作されるからである。図５（ａ）～（ｃ）に示す回動中心Ｃ１～Ｃ３は、想定される回動中心であるが、操作の態様によっても回動中心は変化し得る。

次に、ユーザは、周壁部１２の下部をさらに回動操作し、延設部１６ｂを延設部３９ｂから完全に外す（図５（ｂ））。この時点で、延設部１６ａは、第１面３６ａから離間する。しかし、延設部１６ａは、依然として延設部３９ａと係合しているため、延設部１６ａは、弾性変形により少し伸びると共に湾曲する。次に、周壁部１２の下部をさらに回動操作すると、延設部１６ａは、延設部３９ａから外れる（図５（ｃ））。

ここで、何ら工夫のない構成であれば、繰り返し使用によって、図５（ｂ）に示す行程において、延設部１６ａは大きく弾性変形し、主に根元付近が損傷するおそれがある。なお、装着時と取り外し時とでは、キャップ１０への力の作用が異なるので、弾性変形の態様も異なる。延設部１６ａには主に取り外し時に大きな応力が生じるため、本実施の形態では取り外し時におけるダメージの軽減に重きを置いている。本実施の形態では、延設部３９ａの先端縁が円弧形状であることによって、延設部１６ａに加わるダメージを軽減し、キャップ１０の耐久性を向上させている。

形状的工夫による作用を説明する。一般に、延設部１６ａが延設部３９ａから外れる瞬間に大きな応力が一気にかかるとダメージが大きくなる。ところが、本実施の形態では、延設部３９ａは面取り部３９ａ１、３９ａ２を有する。そのため、取り外し行程において延設部１６ａと延設部３９ａとの係合状態が徐々に解消されていく。しかも、延設部３９ａの先端縁の全体が円弧形状であるので、延設部１６ａが延設部３９ａから完全に外れるまで、両者の係合は少しずつ解除されていく。これにより、延設部１６ａが延設部３９ａから外れる瞬間に延設部１６ａにかかる応力が小さくなる。従って、延設部１６ａの損傷発生が抑制され、キャップ１０の耐久性が向上する。なお、このような作用は、延設部３９ａの立場から把握しても同様となる。つまり、仮に延設部３９ａを、延設部１６ａよりも弾性が高い材料を用いて形成した場合、延設部３９ａが延設部１６ａから外れる瞬間に延設部３９ａにかかる応力が小さくなる。従って、延設部３９ａの損傷発生が抑制され、ケース体３０の耐久性が向上する。結果として本発明において、キャップ１０およびケース体３０を備える電気接続部の耐久性を向上させることができる。

本実施の形態によれば、まず、開口部３３が略矩形であり、開口部３３の周囲に形成される嵌合部３６の外形も略矩形である。このことから、ケース体３０およびキャップ１０の外郭形状を円形にする必要がない。従って、嵌合部３６の外形が円形等である場合に比べて外形寸法が小さくて済む。また、回動中心Ｃ１に平行な方向における延設部３９ａの長さＬは、延設部３９ａの延設方向における先端側ほど短い。これにより、ケース体３０からキャップ１０を取り外す際に、延設部１６ａと延設部３９ａとの係合が徐々に解除されていく。従って、主に取り外し時に延設部１６ａに大きな応力が生じないため、繰り返し使用による延設部１６ａの損傷発生を抑制することができる。よって、電気接続部１００の耐久性を向上させると共に大型化を回避することができる。

また、キャップ１０は、外周側に窪んだ凹状の逃げ部として対応部１９ａを有し、装着状態において延設部３９ａの延設方向先端部は対応部１９ａと嵌合される。これにより、装着状態において延設部３９ａが長すぎて撓むようなことがないから、シール性の低下を抑制することができる。

図６（ａ）、（ｂ）は、各々、変形例の第１の係合片３９の正面図である。第１の係合片３９の特に延設部３９ａについては、図６（ａ）、（ｂ）に例示するように、形状を変更してもよい。取り外し時に延設部１６ａに大きな応力が生じないようにする観点からは、回動中心Ｃ１に平行な方向における延設部３９ａの長さＬは、延設部３９ａの延設方向における先端側ほど短い、という第１の条件を満たせばよい。あるいは、延設部３９ａの延設方向先端部は、回動中心Ｃ１方向において、中間位置Ｐ０から端位置Ｐ１までの間と中間位置Ｐ０から端位置Ｐ２までの間のそれぞれに、挿入方向Ｆ１から見て回動中心Ｃ１に対して面取りされてなる面取り部を有する、という第２の条件を満たせばよい。つまり、上記第１、第２条件の少なくともいずれかを満たせばよい。図６（ａ）、（ｂ）に示す変形例はいずれも、上記第１、第２条件の双方を満たす。

例えば、図６（ａ）に示す例では、挿入方向Ｆ１から見て、延設部３９ａの延設方向先端部は、回動中心Ｃ１に略平行な直線部３９ａ３を含み、回動中心Ｃ１方向における直線部３９ａ３の両側に円弧部である面取り部３９ａ１、３９ａ２を有する。また、図６（ｂ）に示す例では、挿入方向Ｆ１から見て、延設部３９ａの延設方向先端部は、回動中心Ｃ１方向における直線部３９ａ３の両側に、テーパ形状に形成された直線部である面取り部３９ａ５、３９ａ６を有する。この例では、挿入方向Ｆ１から見て、延設部３９ａは略台形である。なお、挿入方向Ｆ１から見て、延設部３９ａは三角形であってもよい。このように、面取り部は、円弧形状または曲線形状のいずれを有してもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ケース体３０の第１の係合片３９の延設部３９ａが、上記第１、第２条件を満たした。これに対し、本発明の第２の実施の形態では、キャップ１０の第２の係合片１６の延設部１６ａが、上記第１、第２条件の少なくともいずれかを満たすようにする。主に、第１の実施の形態と異なる点について説明する。

図７は、本実施の形態におけるキャップ１０とケース体３０とを分離して示した斜視図である。まず、挿入方向Ｆ１から見て、ケース体３０の延設部３９ｂ、３９ｃ、３９ｄだけでなく、延設部３９ａの先端縁（延設方向先端部）も直線である。一方、キャップ１０の内部の係合片対応部１９については、対応部１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄにより形成される穴は、第１の係合片３９に対して嵌合的な矩形形状である。従って、挿入方向Ｆ１から見て、対応部１９ｂ、１９ｃ、１９ｄだけでなく対応部１９ａも直線である。

また、ケース体３０の嵌合部３６の外形が呈する略矩形の４つの辺のうち、回動中心Ｃ１に近い側（上側）の辺を構成する第１面３６ａは直線でなく湾曲している。言い換えると、嵌合部３６は、キャップ１０の延設部１６a（第２延設部）に対応した形状となる内周側に窪んだ凹状の逃げ部として第１面３６ａを有する。一方、キャップ１０の延設部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄにより形成される開口形状は、嵌合部３６の外形に対して嵌合的な形状である。延設部１６ａの延設方向先端部の形状は、第１の実施の形態における延設部３９ａ（図４（ａ））の先端形状と同様である。従って、装着状態において、延設部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの先端がそれぞれ面３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄと当接する。特に、装着状態において延設部１６ａの延設方向先端部は第１面３６ａと嵌合される。すなわち、第２の係合片１６は、嵌合部３６に対して全周で当接する。なお、キャップ１０のシール性を考慮して第２の係合片１６と嵌合部３６は全周に亘って当接しなくてもよい。

なお、第１面３６ａの両端部に、回動中心Ｃ１に略平行な平坦部３６ａｘが設けられている。これに対応して、延設部１６ａの両端部に、回動中心Ｃ１に略平行な平坦部１６ａｘが設けられている。平坦部１６ａｘがあることで、略円弧部である延設部１６ａと延設部１６ｂ、１６ｃとの境界が鋭い鋭角とならずに済むので、延設部１６ａの強度が高まる。ただし、平坦部３６ａｘや平坦部１６ａｘは必須でない。

本実施の形態の構成でも、ケース体３０からキャップ１０を取り外す際に、延設部１６ａと延設部３９ａとの係合が徐々に解除されていく。よって、電気接続部１００の耐久性を向上させると共に大型化を回避することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本実施の形態において、仮に、延設部１６ａが第一面３６aの深さよりも長いことで、装着状態において延設部１６ａが撓み、第１面３６ａに対して延設部１６ａの先端が当接しない状態となってもよい。

なお、本実施の形態においても、第２の係合片１６の延設部１６ａに、変形例（図６（ａ）、（ｂ））のような形状を採用してもよい。また、第１の係合片３９の延設部３９ａと第２の係合片１６の延設部１６ａのいずれかが、上記第１、第２条件の少なくともいずれかを満たせばよいので、延設部３９ａと延設部１６ａの双方が、上記第１、第２条件の少なくともいずれかを満たしてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

１０ キャップ、 １６ 第２の係合片、 １６ａ、３９ａ 延設部、 ３０ ケース体、 ３３ 開口部、 ３４ 接続端子、 ３６ 嵌合部、 ３６ａ 第１面、 ３９ 第１の係合片、 ３９ａ１、３９ａ２ 面取り部、 Ｃ１ 回動中心、 Ｌ 長さ

Claims (1)

1. 接続端子を収容すると共に、前記接続端子に外部の接続端子を接続するための略矩形の開口部を有するケース体と、
   前記接続端子に対する前記外部の接続端子の挿入方向に略垂直な回動中心を中心として回動可能に、前記ケース体に対して着脱可能に連結され、装着状態で前記開口部を覆うキャップと、を備え、
   前記ケース体は、
   前記キャップが嵌合可能であり、前記開口部を正面から見たときの外形が略矩形の、前記開口部の周囲に形成される嵌合部と、
   前記嵌合部から外周側へ延設され、前記挿入方向に略垂直な第１の係合片と、を有し、
   前記キャップは、内周側へ延設され前記第１の係合片と係合する第２の係合片を有し、
   前記第１の係合片は、前記嵌合部の外形が呈する略矩形の４つの辺のうち前記回動中心に近い側の辺に対応する第１延設部を含み、
   前記第２の係合片は、装着状態において前記回動中心に近い側の前記辺に対応する第２延設部を含み、
   前記第１延設部および前記第２延設部のうち少なくとも一方の、前記回動中心方向における長さは、延設方向における先端側ほど短く、
   前記第１延設部および前記第２延設部のうち前記一方は前記第２延設部であり、
   前記嵌合部は内周側に窪んだ逃げ部を有し、
   前記逃げ部は、前記第２延設部に対応する形状を有する、電気接続部の嵌合構造。

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