JP5141395B2 - 端子台 - Google Patents

Description

この発明は、インバータ装置などの電気機器に適用する端子台の構造に関する。

頭記したインバータ装置は、そのケース内の限られた空間に回路を構成する各種プリント配線板，および回路間の接続配線を立体的にレイアウトして組立てた構成になることから、インバータ装置に搭載する端子台も前記接続配線の配置に合わせた形状に作られている（例えば、特許文献１参照）。
次に、インバータ装置に搭載した端子装置を例に、その端子台の従来構造を図３に示す。図において、１はモールド樹脂製の端子台、２は銅材のバー導体(以下「銅バー」と呼称する)、３は銅バー２を端子台１に固定する締結ねじ、４は銅バー２に接続する配線用のハーネス、５はハーネス４の圧着端子４ａを銅バー３に接続，固定する端子ボルト、６は締結ねじ３に螺合する固定側のナット、７は端子ボルト５に螺合するナットである。
ここで、端子台１の上面側には、高低段差をつけて隣接する上段側の導体搭載座面１ａ下段側の導体搭載座面１ｂ，および銅バー２を装着位置に保持するフェンス用の隔壁１ｃが形成されている。一方、図示例の銅バー２は、その長手方向でバー導体の一部をＺ形に切り起こして上辺部２ａ，底辺部２ｂを形成した形状になり、その上辺部２ａおよび底辺部２ｂにはそれぞれ前記締結ねじ３が貫通するねじ通し穴２ｃが、銅バー２の長手方向に離間して穿孔されている。

また、前記したねじ通し穴２ｃと個々に対応して締結ねじ３に螺合するナット６が次記のように端子台１に埋設保持されている。すなわち、特許文献１の図７で開示されているように端子台１に形成した凹状の空洞部にナット６を嵌め込んで固定保持する、あるいはナット６を端子台１にインサート成形して埋設保持するようにしている。なお、端子ボルト５に螺合するナット７は、前記ナット６の近傍に位置して端子台１の上面に開口した六角形の窪み穴に嵌着して所定位置に固定保持されている。
上記の端子台１に銅バー２を装着するには、端子台１の導体搭載座面１ａ，１ｂにＺ形銅バー２の上辺部２ａ，底辺部２ｂを重ねるように載置した上で、上方から銅バー２のねじ通し穴２ｃに嵌挿した締結ねじ３を端子台１に埋設したナット６に螺合し、規定の締め付けトルクを加えて締結する。また、ハーネス４は圧着端子４ａを銅バー２の上に重ね合わせ、端子ボルト５をナット７に螺合して締結する。
特開２０００−３２４８５５号公報

ところで、前記した従来構造の端子台は、端子台１に銅バー２をねじ締結する組立工程で次記のような問題が発生する。
すなわち、樹脂製の端子台１はモールド金型で成形するので高い寸法精度を確保できるのに対して、銅バー２は一般にプレスブレーキにより銅板に曲げ加工を施してＺ形に形成している。しかしながら、プレスブレーキによる曲げ加工法は寸法精度にバラツキが生じ易く、前記したＺ形の銅バー２を量産すると、折り曲げ角度を含めて底辺部２ｂから上辺部２ａまでの高さ寸法に±０．５ｍｍ程度の寸法公差が生じる。
この場合に前記の寸法公差がゼロであれば、銅バー２を端子台１に載置した状態ではその上段，下段の導体搭載座面１ａ，１ｂに銅バー２の上辺部２ａ，底辺部２ｂが密着状態に重なり合うので問題なくねじ締結できるが、銅バー２の高さに±の寸法公差があると、端子台１に銅バー２を載置した状態でその上辺部２ａ，底辺部２ｂのいずれか一方と端子台１の導体搭載座面との間に隙間が残るようになる。
図４は、端子台１の上段側に形成した導体搭載座面１ａと下段側に形成した導体搭載座面１ｂとの間の高低段差がＨであるのに対して、銅バー（厚さ４ｍｍ）２の高さ寸法がＨ＋δｈ（δｈ：寸法公差）である場合のねじ締結の状態を表す図である。すなわち、端子台１の下段側の導体搭載座面１ｂには銅バー２の底辺部２ｂが隙間なく密着状態に重なっているのに対して、上段側の導体搭載座面１ａと銅バー２の上辺部２ａとの間には前記の寸法公差δｈに相当する隙間ｇが残るようになる。そのために、銅バー２の底辺部２ｂを先に端子台１にねじ締結した後、上辺部２ａのねじ通し穴２ｃに通した締結ねじ３を締め付けていくと、図５で表すように端子台１の上段側座面に埋設したナット６には上向きの荷重Ｆが加わるようになる。なお、銅バー２に−δｈの寸法公差があると、図４とは逆に銅バー２の上辺部２ａが端子台１の上段側の導体搭載座面１ａに密着して重なり、底辺部２ｂと下段側の導体搭載座面１ｂとの間に隙間が生じ、この部分でねじ締結時には前記と同様な軸方向の応力が加わるようになる。

この場合に、端子台１が堅牢でそのねじ固定部（ナット６を埋設保持した部分）の機械的な強度が大であれば、締結ねじ３の締め付け力を増すことにより、銅バー２の方が無理やり撓んでその上辺部２ａが端子台の導体搭載座面１ａに重なり合ってねじ締結されることになるが、先述のようにナット６を端子台１に形成した凹状空洞部に嵌挿保持した構造（特許文献１の図７参照）では、図５で表すよう締結ねじ３をねじ締めする過程で端子台１の上面からからナット６の上に迫り出した庇部（ねじ固定部）に矢印ｆの曲げ応力が加わるために、その根元部分Ｐにクラック，割れのダメージの発生することがある。
すなわち、前記端子台１では、銅バー２を固定する締結ねじ３にＭ５（ねじの呼び）のねじを使用し、その締め付け規定トルクを３．５Ｎ，端子台のねじ固定部に加わる許容応力を１４０ＭＰａとして、端子台１を設計，製作するようにしている。この設計条件に対して、発明者等は銅バー２（板厚：４ｍｍ、寸法公差：＋０．５ｍｍ）を図５のように端子台１の座面との間に隙間ｇが生じている状態で、締結ねじ３を規定トルクで締め付けた際に端子台１のねじ固定部に加わる応力，撓み状況を検証したところ、端子台１のねじ固定部には前記の許容応力を超えて１８０〜６６０ＭＰａに達する過大な応力の加わることが実測され、この応力荷重により端子台１のねじ固定部に図５で表すようにクラック，割れのダメージが発生することが判明した。

このようなトラブルを防ぐには、銅バー２に厳しい寸法公差を課して前記隙間ｇの発生を抑えるようにすればよいが、このような厳しい寸法公差を部品メーカーに要求すると、部品コストが増加して製品の競争力にも影響する。
この発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、従来通りの寸法公差で製作されたバー導体（銅バー）を採用しつつ、その寸法公差に起因して端子台にバー導体をねじ締結する際に端子台のねじ固定部に加わる応力を緩和してクラック，割れなどのダメージ発生を抑制できるように改良した端子台を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明によれば、配線用ハーネスを接続するバー導体を搭載してねじ締結したモールド樹脂製の端子台で、該端子台には高低段差をつけて隣接する上段側および下段側の導体搭載座面を形成し、この上下段の導体搭載座面に跨がって載置したＺ形のバー導体を端子台にねじ締結したものにおいて、前記Ｚ形バー導体の上辺部，および底辺部には、バー導体の長手方向に沿って離間した箇所にそれぞれ締結ねじの通し穴を穿孔するとともに、前記のねじ通し穴に対応して端子台の上段側，および下段側の導体搭載座面に凸状台座を設け、この凸状台座の上にバー導体の上辺部および底辺部を重ね合わせてねじ締結する。
また、前記構成において、締結ねじに螺合するナットは、端子台の導体搭載座面に形成した凸状台座の裏面側に埋設保持するものとする。

上記構成によれば、Ｚ形のバー導体はその長手方向に離間して端子台の上下段に並ぶ導体搭載座面に形成した凸状台座の二点でねじ締結され、このねじ固定部を除く領域ではバー導体の上辺部，底辺部と端子台の導体搭載座面との間に遊びの隙間が形成されることになる。したがって、バー導体の寸法公差のために、バー導体の上辺部，底辺部のいずれか一方と端子台の凸状台座との間に隙間が生じていても、バー導体に嵌挿した締結ねじを端子台のねじ固定部に埋設保持されているナットに螺合してねじ締めすると、その締め付け荷重を受けたバー導体は大きな抵抗力を受けずにバー導体自身が長手方向に捩じれるように撓んで端子台の座面に形成した凸状段部に重なり合うようになる。これにより、端子台のねじ固定部には過大な応力を加えることなしに、端子台の凸状台座に重なり合ったバー導体を強固にねじ締結することができる。
加えて、端子台の導体搭載座面に凸状台座を設けたことにより、端子台のねじ固定部の厚みが増して曲げ強度が増強されるので耐応力性の増強化が図れる。

以下、この発明の実施の形態を図１（ａ），（ｂ）および図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、図１（ａ）は端子台およびその装着部品の分解斜視図、（ｂ）は端子台に銅バーを搭載してねじ締結する状態を表す図、図２は銅バーの形状を変えて端子台装着する検証例の分解斜視図であり、図３〜図５に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
すなわち、図１（ａ），（ｂ）の実施例では、端子台１に高低段差をつけて形成した上段および下段側の導体搭載座面１ｂ，１ｃには、そのねじ固定部の部位に凸状台座１ｄが一体に成形されている。この凸状台座１ｄは端子台１に一体成形され、その厚さｄを０．５〜１ｍｍ程度として上段側，下段側とも同じ高さに設定されている。また、締結ねじ３を螺合するナット６は、凸状台座１ｄの裏面側に形成した凹状空洞部（特許文献１の図７参照）に嵌合して保持されている。
次に、上記した凸状台座１ｄ付きの端子台１にＺ形銅バー２を搭載してねじ締結する際の挙動について、図１（ｂ）により説明する。すなわち、図４と同様に高低段差がＨである端子台１の導体搭載座面１ａと導体搭載座面１ｂとに跨がって銅バー２（厚さ４ｍｍ，高さ寸法がＨ＋δｈ）を搭載し、先に銅バー２の底辺部２ｂを締結ねじ３でねじ止めした組立段階では、図示のように銅バー２の底辺部２ｂが端子台１の導体搭載座面１ｂに形成した凸状台座１ｄの上に重なってねじ止め固定される。一方、銅バー２の上辺部２ａと端子台１の導体搭載座面１ａに形成した凸状台座１ｄとの間には前記した寸法公差δｈに相当する隙間ｇが残る。さらに、前記凸状台座１ｄを除く端子台１の上下段の座面領域では、銅バー２との間に凸状台座１ｄの厚さｄに相当する遊び間隙が長手方向に形成される。

この状態で、銅バー２の上辺部２ａのねじ通し穴２ｃに嵌挿した締結ねじ３を端子台１のねじ固定部に埋設保持したナット６に螺合し、規定の締め付けトルクを加えてねじ締めすると、銅バー２の上辺部２ａには端子台１の上段側座面に向けて押し込むような押圧荷重が加わるようになるが、この場合に銅バー２の底辺部２ｂは、凸状台座１ｄとの当接面部を除いて前記のように端子台１の座面との間に長手方向に遊び間隙が形成されていて端子台１の下段側座面１ｂから浮いている。
そのために、締結ねじ３のねじ締め過程では、銅バー２が大きな抵抗力を受けることなく長手方向に捻られるよう撓み変形して、その上辺部２ａが端子台１の導体搭載座面１ａに形成した凸状段部１ｄの上に重なり合うようになる。これにより、端子台１のねじ固定部（凸状台座１ｄの部分）に過大な応力を加えることなく、銅バー２の上辺部２ａが端子台１の上段側に形成した凸状台座１ｄに密着した状態で、しっかりとねじ締結することができる。
なお、この点について発明者等は、図２で示すようにバー全長に亙り上辺部１ａを形成した撓み剛性の高いＺ形銅バー２を検証用の供試品として、図５で述べたと同様に端子台１のねじ固定部に加わる応力，銅バーの撓み状況を検証したところ、図示実施例の端子台構造では、ねじ締めの過程で端子台１の凸状台座１ｄに加わる応力が樹脂製端子台の許容応力１４０ＭＰａよりも低い１２０ＭＰａにまで低減することが確認された。

また、端子台１のねじ固定部に厚さ０．５〜１ｍｍ程度の凸状台座１ｄを形成することで、台座無しの座面と比べてねじ固定部の軸応力に対する強度が増強されることも確認されている。
上述の説明から判るように、端子台１の導体搭載座面１ａ，１ｂのねじ固定部分に凸状台座１ｄを形成することにより、従来と同様な寸法公差のある銅バー２でも、従来構造で問題となっていた端子台１のねじ固定部に発生するクラック，割れ発生を防止して、Ｚ形のバー導体を無理なくしっかりと端子台にねじ止めすることができる。

この発明の実施例による端子台の構成図で、（ａ）は端子台とその装着部品との分解斜視図、（ｂ）は端子台に銅バーをねじ締結する状態の側面図 、 端子台のねじ固定部に加わる応力の検証に用意した供試バー導体と端子台との分解斜視図 従来構造の端子台を装着部品とともに表した分解斜視図 図３で銅バーを端子台にねじ締結する状態を表した側面図 図４における端子台のねじ固定部に加わる応力荷重の様子を表す説明図

符号の説明

１ 端子台
１ａ 上段側の導体搭載座面
１ｂ 下段側の導体搭載座面
１ｄ 凸状台座
２ Ｚ形銅バー（銅材のバー導体）
２ａ 上辺部
２ｂ 底辺部
２ｃ 締結ねじの通し穴
３ 締結ねじ
４ 配線用ハーネス

Claims (2)

1. 配線用ハーネスを接続するバー導体を搭載してねじ締結したモールド樹脂製の端子台で、該端子台には高低段差をつけて隣接する上段側および下段側の導体搭載座面を形成し、この上下段の導体搭載座面に跨がって載置したＺ形のバー導体を端子台にねじ締結したものにおいて、
   前記Ｚ形バー導体の上辺部，および底辺部には、バー導体の長手方向に沿って離間した箇所にそれぞれ締結ねじの通し穴を穿孔するとともに、前記のねじ通し穴に対応して端子台の上段側，および下段側の導体搭載座面に凸状台座を設け、この凸状台座の上にバー導体の上辺部および底辺部を重ね合わせてねじ締結したことを特徴とする端子台。
2. 請求項１に記載の端子台において、締結ねじに螺合するナットが端子台の導体搭載座面に形成した凸状台座の裏面側に埋設保持されていることを特徴とする端子台。

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