JP6024986B2 - 端子台 - Google Patents

Description

本発明は、端子台に関する。

従来、モータやインバータなどの電気機器に設けられた導電部材同士を電気的に接続する端子台として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。このものは、所定の機器のケースを内外に貫通して装着される合成樹脂製のハウジングと、Ｌ字形をなすバスバーの両端にナットを備えた接続部が設けられた複数本の端子が備えられ、各端子が、一端の接続部をハウジングの外端部に、他端の接続部をハウジングの内端部にそれぞれ臨ませた形態で並んで装着された構造となっている。

そして、インバータ等の電気機器から延出されたバスバーからなる外側導電部材が、端子台に装着された端子の外側の接続部にボルト締めにより接続されるとともに、モータ等の電気機器から延出されたバスバーからなる内側導電部材が、端子の内側の接続部に同じくボルト締めにより接続されて、対応する内外の導電部材間の電気的導通が採られるようになっている。

特開２０１０−２１１９３３号公報

上記従来の端子台では、特に内側導電部材を対応する端子の内側の接続部にボルト締めして接続するに当たり、機器の内部にボルト締め用の工具を入れる作業スペースが必要であるために、機器が大型化する嫌いがあり、また機器内部でのボルト締め作業であるために作業がし辛いという問題があり、その改良が切望されていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、省スペース化を図るとともに導電部材と端子の接続作業性を向上させることができる端子台を提供するところにある。

本発明は、機器の内外に配される内側導電部材と外側導電部材とを接続する端子台であって、機器のケースを内外に貫通して設けられたハウジングと、このハウジングに装着され、前記外側導電部材との接続部が外端部に、前記内側導電部材に設けられたピン端子と嵌合接続される筒形のソケット端子が内端部にそれぞれ設けられた端子と、が備えられ、かつ、前記端子における前記内外の接続部の間には、柔軟性を有する振動吸収部が設けられており、前記ソケット端子が収容されかつ前記ピン端子が挿入可能な端子挿入口が開口されたサブハウジングが設けられ、このサブハウジングが前記ハウジングに対して軸線と交差する方向の遊動可能に装着されているところに特徴を有する。

この構成によれば、内側導電部材を端子の内端側の接続部に接続するに当たっては、ピン端子を相手のソケット端子に嵌合する。ボルト締めにより接続する場合と比較すると、ピン端子をソケット端子に嵌合するだけで事足りるから、接続作業自体が簡単となり、またボルト締め用の作業スペースが不要にできて省スペース化を図ることができる。
また、端子台に備えられた端子には振動吸収部が設けられているから、同端子を介して内側導電部材と外側導電部材同士が接続された場合において、内側導電部材または外側導電部材に振動が作用したときには、同振動が振動吸収部で吸収され、反対の導電部材側に振動が及ぶことが抑えられる。

この構成では、サブハウジングがいわゆるフローティング構造を採ってハウジングに装着されているから、内側導電部材すなわちピン端子の配設位置にばらつきがあったとしても、サブハウジングを遊動させつつ個々のピン端子とソケット端子同士を正確に芯合わせして嵌合することが可能となる。
また、以下のような構成としてもよい。

前記端子における前記振動吸収部が編組線により構成されている。
この構成では、振動吸収機能がより確実に発揮される。またフローティング構造が採られている場合には、端子の変形がしやすくなることで、フローティング機能をより確実に発揮できる。

本発明の端子台によれば、省スペース化を図るとともに導電部材と端子の接続作業を能率良く行うことができ、さらに内外の導電部材同士が接続された状態においては、内外の導電部材間で振動が伝達されることを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る端子台の外観斜視図 同正面図 同側面図 同一部切欠斜視図 図２のＶ−Ｖ線断面図 ハウジング本体のモールド成形時の縦断面図

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図６によって説明する。
この実施形態では、電気自動車やハイブリッド車などの車両に搭載される三相交流モータに設けられた三極の導電部材と、インバータに設けられた三極の導電部材同士を電気接続する端子台Ｔを例示しており、かつモータとインバータの直結型のものに適用した場合を示している。

より具体的には、図５に示すように、トランスミッションのケース１の上壁２に当該端子台Ｔが設けられ、ミッションケース１の正面開口側（同図の左側）に図示しないモータ側ケースが隣接して組み付けられる一方、その一体結合されたミッションケース１とモータ側ケースの上面に、さらにインバータ側ケースが組み付けられるようになっている。そして、モータから延出した三極の導電部材（内側導電部材）と、インバータから延出した導電部材（外側導電部材）同士が、上記のように端子台Ｔを介して電気接続されるようになっている。
この実施形態では、インバータから延出した外側導電部材はバスバーであり、一方、モータから延出した内側導電部材は、エナメル線を接着剤等で真直姿勢に固めたものであって、同内側導電部材の先端には、図５に示すように、丸ピン端子ｐが同軸上に接続されている。

端子台Ｔの構造を詳細に説明する。端子台Ｔは、図１に示すように、図示３本の端子１０と、これらの端子１０を並列して装着した合成樹脂製のハウジング３０とを備えて構成されている。
端子１０は、Ｌ字形に曲げ形成されたバスバー１１の垂下端に、振動吸収部となる柔軟導体１２が接続された構造である。この柔軟導体１２は、編組線を略Ｓ字形に曲げ形成した構造である。
端子１０の一端側であるバスバー１１の水平部が、外側導電部材と接続される外側接続部１４となっており、ボルトの挿通孔１５が開口されている。端子１０の他端側である柔軟導体１２の下端には、内側導電部材と接続される内側接続部として機能するソケット端子２０が設けられている。

このソケット端子２０は、ルーバ端子部２１の外周に筒体２５が嵌装された２ピース構造である。ルーバ端子部２１は、環形の基部２２の前縁に、先端側に接点部２３Ａを有して前方に延出した形状の複数本の弾性接触片２３が、周方向に間隔を開けて環形に配された形状である。基部２２の下面の後縁部には、突部２２Ａが外向きに屈曲形成されている。また、同基部２２の上面の後縁から、連結片２４が立ち上がり形成されている。

筒体２５は、その前端に、ルーバ端子部２１の弾性接触片２３の先端を保護するべく内向きの鍔２６が形成されている。筒体２５の下面には、上記した突部２２Ａを挿入可能な溝２８が後縁から切り込み形成されている。筒体２５は、ルーバ端子部２１の外周に前方から嵌装されて、溝２８の奥縁が突部２２Ａに当たったところで押し込みが停止され、後縁から突設された左右一対の結合片２７を基部２２に対して折り返すことで、抜け止めされて装着されている。

より具体的には、端子１０を構成するＬ字形のバスバー１１が、外側接続部１４が後向きとされた上で、同バスバー１１の下端部の後面に、柔軟導体１２の上端部が当てられてスポット溶接等で固定されるとともに、同柔軟導体１２の下端部が、ルーバ端子部２１の基部２２から立ち上げられた連結片２４の上端部の前面に当てられて同じくスポット溶接等で固定されている。これにより端子１０が形成され、かつ同端子１０の下端部に、内側接続部となるソケット端子２０が、外側接続部１４の屈曲方向と逆方向（図６の左側）を向いた姿勢で設けられた形態となる。
このような端子１０が、合計３本備えられており、各端子１０は、ソケット端子２０がサブハウジング６０（図５参照）に収容された形態で、ハウジング３０に対して装着されるようになっている。サブハウジング６０については、後述する。

ハウジング３０は、ハウジング本体３１とカバー５０とから構成されている。ハウジング本体３１は、図１、図６に示すように、概ね左右方向に細長い下面開口の箱形に形成されており、その上縁には横長のフランジ３２が形成され、同フランジ３２の左右両端には、カラー３４が嵌め込まれた取付孔３３が設けられている。フランジ３２の下面にはパッキン装着溝３５が周設されて、環形をなす面パッキン３６が装着されるようになっている。

ハウジング本体３１の上面中央部には、上記した各端子１０の外側接続部１４を並べて装着した台座ブロック４０が設けられている。この台座ブロック４０には、外側接続部１４を個々に載置した３個の台座４１が形成され、各台座４１には、載置面から凹んだ形態で、ナット４２の収容室４３が後面に開口して形成されている。各収容室４３には、ナット４２が回り止めされて収容されるようになっている。

先にハウジング本体３１の製造手順を図６を参照して説明する。まず所定ピッチで配された３本の端子１０のバスバー１１に亘り、一次モールド成形によって台座ブロック４０が形成され、３本の端子１０が台座ブロック４０に所定姿勢で保持された形態となる。
次に、この台座ブロック４０と３本の端子１０とを中子として二次モールド成形が施されることでハウジング本体３１が形成される。このとき、各ソケット端子２０は、ハウジング本体３１の前壁３１Ａの直ぐ裏側において、下半分を前壁３１Ａの下縁から下方に突出させた形態を採る。なお、カラー３４も併せて装着される。

カバー５０は、ハウジング本体３１とは別体に形成され、上記したハウジング本体３１の下面開口を覆うべく角形の深皿状をなしている。同カバー５０の左右の側面には、図３に示すように、弾性変位可能なロック枠５１が立ち上がり形成されている一方、ハウジング本体３１の左右の側面にはロック突部３８が設けられていて、カバー５０がハウジング本体３１の下面開口に正規に被着されたところで、ロック枠５１がロック突部３８に弾性的に嵌ることで、ハウジング本体３１とカバー５０とが一体に結合されたハウジング３０が形成されるようになっている。

上記したように、端子１０の内側接続部であるソケット端子２０は、サブハウジング６０に収容されるようになっている。このサブハウジング６０は合成樹脂製であって、図４及び図５に示すように、ソケット端子２０を後方から挿入可能な前壁６１付きの円筒形に形成されている。サブハウジング６０は、ハウジング本体３１の前後方向の寸法に匹敵した長さ寸法を有しており、ただし後端側の半分弱の長さ領域では上半分が切除されて、逃がし部６２が形成されている。言い換えると、サブハウジング６０の後端側では、下半分の半筒部６３のみとされている。
サブハウジング６０の前壁６１には、上記した丸ピン端子ｐが挿入可能な端子挿入口６５が開口されており、端子挿入口６５における前端部には、前拡がりのテーパ状をなす誘い込み部６６が形成されている。

サブハウジング６０の底壁には、ソケット端子２０の突部２２Ａに係止するランス６７が、後方に延出した形態で弾性撓み可能に設けられている。ソケット端子２０は、サブハウジング６０に対して後方から挿入されて、ランス６７を弾性撓みさせつつ押し込まれ、前壁６１に当たる位置まで押し込まれたところで突部２２Ａがランス６７の係止部６７Ａを通過することにより、ランス６７が復動変位しつつ係止部６７Ａが突部２２Ａに係止し、ソケット端子２０がサブハウジング６０内に抜け止めされて収容される。
サブハウジング６０の前端部の外周、詳細には前壁６１の厚さ方向の中央部には、一定高さの前側リブ６８が全周に亘って形成されている。また、サブハウジング６０の半筒部６３の外周には、上記の前側リブ６８と同じ高さの後側リブ６９が形成されている。

一方、図１及び図５に示すように、ハウジング３０の前面におけるハウジング本体３１の下縁と、カバー５０の上縁との繋ぎ目上には、上記したソケット端子２０を収容したサブハウジング６０の前端部（前壁６１）を嵌合する嵌合孔４５Ａが、端子１０（ソケット端子２０）の配列ピッチと同ピッチで開口されている。各嵌合孔４５Ａの内面には、サブハウジング６０の前側リブ６８が嵌る嵌合溝４６Ａが全周に亘って形成されている。
なお、上記のようにハウジング本体３１とカバー５０とは後から一体に組み付けられることから、各嵌合孔４５Ａの上半分はハウジング本体３１の前壁３１Ａの下縁に、各嵌合孔４５Ａの下半分はカバー５０の前壁５０Ａの上縁に、それぞれ予め形成されている。
また、カバー５０の後壁５０Ｂの上縁には、サブハウジング６０における半筒部６３の後端部を嵌める半円形の嵌合孔４５Ｂが形成され、同嵌合孔４５Ｂの内面（下半周面）には、サブハウジング６０の後側リブ６９が嵌る嵌合溝４６Ｂが形成されている。

ハウジング３０の前面側の嵌合孔４５Ａの内径寸法は、サブハウジング６０の前端部の外径寸法より一定寸法大きく設定され、併せて嵌合溝４６Ａの内径寸法が、前側リブ６８の外径寸法よりも同寸法大きく設定されている。また、ハウジング３０の後面側の半円の嵌合孔４５Ｂの内径寸法は、サブハウジング６０の半筒部６３の外径寸法より同寸法大きく設定され、併せて嵌合溝４６Ｂの内径寸法が、後側リブ６９の外径寸法よりも同寸法大きく設定されている。

続いて、本実施形態に係る端子台Ｔの組付手順の一例と、同端子台Ｔの使用例を説明する。
一部既述したように、二度のモールド成形によって、図６に示すように、３本の端子１０を一体に備えたハウジング本体３１が形成される。各端子１０の外側接続部１４は、前方を向いた姿勢でナット４２の収容室４３の直上において対応する台座４１に載置される。また各端子１０の内側接続部であるソケット端子２０は、同じく前方を向いた姿勢で、嵌合孔４５Ａ（正確には同嵌合孔４５Ａの上半分）の裏側において同嵌合孔４５Ａと同軸上に位置する。

次に、ハウジング本体３１に一体に設けられた３本の端子１０の内側接続部であるソケット端子２０に対して、既述した要領によってサブハウジング６０を装着する。続いて、ハウジング本体３１の下面開口に対し、カバー５０が被着される。カバー５０は、ロック枠５１がロック突部３８に乗り上げて弾性変位しつつ下方から押し上げられ、カバー５０の上縁がハウジング本体３１の下縁に当たったところで、ロック枠５１が元形に復動しつつロック突部３８に嵌ることで一体結合され、図５に示すようにハウジング３０が形成される。

このとき、各サブハウジング６０は、図５に示すように、前側リブ６８が嵌合溝４６Ａに嵌められつつ、前端部がハウジング３０の前面側の嵌合孔４５Ａ内に径方向に所定のクリアランスを持って嵌合され、また、サブハウジング６０の半筒部６３は、後側リブ６９が嵌合溝４６Ｂに嵌められつつ、ハウジング３０の後面側の半円状の嵌合孔４５Ｂ内に径方向に所定のクリアランスを持って嵌合された状態となる。すなわち各サブハウジング６０は、ハウジング３０の下端部において、軸線方向（前後方向）の移動を規制された上で、軸線と交差する方向（径方向）については、クリアランス内で遊動が許容された形態で装着される。
このようなハウジング３０に対し、各台座４１の収容室４３にナット４２が挿入され、またフランジ３２の下面のパッキン装着溝３５に面パッキン３６が装着され、これにより端子台Ｔが完成する。

上記のように組み付けられた端子台Ｔは、図５に示すように、ミッションケース１の上壁２に取り付けられる。具体的には、ハウジング３０の下端部がケース上壁２に開口された貫通孔３に対して上方から挿入され、そののち、フランジ３２の取付孔３３にボルトを挿通して、ケース上壁２のボルト孔にねじ込むことにより、フランジ３２すなわち端子台Ｔがケース上壁２に固定される。併せて面パッキン３６が貫通孔３の孔縁に弾縮されて押し付けられることで、貫通孔３のシールが採られる。

このように端子台Ｔが取り付けられると、各端子１０の外側接続部１４は、ハウジング３０（台座ブロック４０）の上面に配された形態で、ケース上壁２の上面側（外側）に露出して臨んだ状態となる。一方、各端子１０の内側接続部であるソケット端子２０は、ハウジング３０に対して径方向の遊動可能に支持されたサブハウジング６０内に収容された形態となる。

次に、同端子台Ｔを利用して三相交流モータの三極の導電部材と、インバータの三極の導電部材同士を接続する手順を説明する。
まず、モータ側の三極の内側導電部材（エナメル線）が、対応する端子１０の内側接続部と接続され、それにはエナメル線の先端に設けられた丸ピン端子ｐが、図５の矢線に示すように、ハウジング３０の下端部に装着されたサブハウジング６０の端子挿入口６５を通してその裏にあるソケット端子２０に対して挿入される。
このとき、丸ピン端子ｐがソケット端子２０に対して芯ずれしていたとしても、丸ピン端子ｐは誘い込み部６６に倣って芯合わせされつつ挿入される。
さらに、各丸ピン端子ｐの配設位置にばらつきがあって、特に芯ずれが大きいものについては、丸ピン端子ｐが誘い込み部６６に沿って挿入されることに伴い、端子１０のうち柔軟導体１２を変形させつつサブハウジング６０が径方向に移動して、芯合わせがなされる。

引き続き、丸ピン端子ｐは、ルーバ端子部２１の弾性接触片２３を拡開変位させつつ押し込まれ、押し込みが停止されたところで、弾性接触片２３が縮径方向に復動することで、丸ピン端子ｐとソケット端子２０同士が弾性的に嵌合接触し、モータ側の三極の内側導電部材（エナメル線）が、対応する端子１０の内側接続部（ソケット端子２０）と接続されることになる。
そののちモータ側ケースが、ミッションケース１の正面開口を覆うようにして隣接して組み付けられる。

続いて、インバータ側の三極の外側導電部材（バスバー）が、対応する端子１０の外側接続部１４と接続される。それには図示はしないが、各バスバーが、ハウジング３０の上面に並んで配された外側接続部１４に重ねられ、バスバーの挿通孔と外側接続部１４の挿通孔１５にボルトを通して、収容室４３に回り止めされて収容されたナット４２に螺合して締め付けることによって、インバータ側の三極の外側導電部材（バスバー）が、対応する端子１０の外側接続部１４と接続される。
そののち、上記のように一体結合されたミッションケース１とモータ側ケースの上面に、インバータ側ケースが組み付けられる。
以上により、三相交流モータに設けられた三極の導電部材と、インバータに設けられた三極の導電部材同士が端子台Ｔを介して電気接続され、かつモータとインバータとが直結された形式の端子接続構造が構築される。

このように、モータ側の内側導電部材とインバータ側の外側導電部材とが、端子台Ｔの端子１０を介して接続された状態において、例えばモータ側の内側導電部材が振動することがあり得るが、端子１０の途中には柔軟導体１２が設けられているから、同振動が柔軟導体１２で吸収され、反対側の外側導電部材に伝わることが抑制される。したがって、外側導電部材のボルト締め部分が緩む等が防止される。また、外側導電部材側に作用した振動も、同様に柔軟導体１２で吸収されて内側導電部材に伝わることが抑制される。

本実施形態では、端子台Ｔに装着された端子１０における内側接続部に対して、モータ側の内側導電部材を接続する部分の構造について、内側導電部材に丸ピン端子ｐを設ける一方、端子１０の内側接続部をソケット端子２０で構成している。そのため、内側導電部材を端子１０の内端接続部に接続するに当たっては、丸ピン端子ｐを相手のソケット端子２０に嵌合することで達成される。
例えばボルト締めにより接続する場合と比較すると、丸ピン端子ｐをソケット端子２０に嵌合するだけで事足りるから、接続作業自体が簡単となる。またボルト締め用の作業スペースが不要にできるために省スペース化が図られ、例えばモータケースの小型化を実現することができる。
また、端子台Ｔに備えた端子１０について、振動吸収部である柔軟導体１２が設けられているから、内側導電部材または外側導電部材に振動が作用した場合に、同振動が柔軟導体１２で吸収され、反対の導電部材側に振動が及ぶことが抑えられる。

また、各端子１０のソケット端子２０が個々にサブハウジング６０に収容される一方、各サブハウジング６０が径方向に遊動可能に、いわゆるフローティング構造を採ってハウジング３０に装着されている。例えば各内側導電部材すなわち各丸ピン端子ｐの配設位置にばらつきがあり、すなわち芯ずれが大きい場合等には、サブハウジング６０を遊動させつつ個々の丸ピン端子ｐとソケット端子２０同士を正確に芯合わせして嵌合することが可能となる。特に、丸ピン端子ｐを備えた内側導電部材の剛性が高くて、同内側導電部材自身の撓み変形量に限界がある場合に有効となる。
なお、サブハウジング６０は、端子１０を変形させつつ径方向に遊動することになるが、端子１０の一部に柔軟導体１２を設けたことで端子１０が変形しやすくなり、フローティング機能をより確実に発揮させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、端子に備える振動吸収部として編組線により構成された柔軟導体を例示したが、金属薄板に波付き加工を施したもの等、柔軟性を備える限り他の構造としてもよい。
（２）本発明は、端子の内側接続部であるソケット端子が、フローティング機能を備えることなく定位置に配された構造のものにも、同様に適用することが可能である。
（３）上記実施形態では、内側導電部材の先端に丸ピン端子を設けた場合を例示したが、真円以外の異形断面のピン端子としてもよく、その場合は、端子台に備えた端子の内側接続部であるソケット端子には、上記ピン端子が緊密に嵌合される断面形状を備えた筒形のソケット端子とすればよい。

（４）上記実施形態では、端子台を、モータケース、インバータケース以外の他の機器のケースに装着した場合を例示したが、端子台は例えばモータケースに設けてもよく、そのようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
（５）上記実施形態では、モータとインバータとがいわゆる直結された形式のものを例示したが、個別設置される形式のものにも、本発明は同様に適用することができる。
（６）本発明は、モータとインバータに限らず、２つの電気機器からそれぞれ延出して設けられた導電部材同士を電気接続する端子台全般に広く適用することが可能である。

Ｔ…端子台
１…ミッションケース
２…ケース上壁
３…貫通孔
１０…端子
１１…バスバー
１２…柔軟導体（振動吸収部）
１４…外側接続部
１５…挿通孔
２０…ソケット端子
３０…ハウジング
３１…ハウジング本体
４５Ａ，４５Ｂ…嵌合孔
４６Ａ，４６Ｂ…嵌合溝
５０…カバー
６０…サブハウジング
６５…端子挿入口
６８…前側リブ
６９…後側リブ
ｐ…丸ピン端子（ピン端子）

Claims (2)

1. 機器の内外に配される内側導電部材と外側導電部材とを接続する端子台であって、
   機器のケースを内外に貫通して設けられたハウジングと、
   このハウジングに装着され、前記外側導電部材との接続部が外端部に、前記内側導電部材に設けられたピン端子と嵌合接続される筒形のソケット端子が内端部にそれぞれ設けられた端子と、が備えられ、
   かつ、前記端子における前記内外の接続部の間には、柔軟性を有する振動吸収部が設けられており、
   前記ソケット端子が収容されかつ前記ピン端子が挿入可能な端子挿入口が開口されたサブハウジングが設けられ、
   このサブハウジングが前記ハウジングに対して軸線と交差する方向の遊動可能に装着されていることを特徴とする端子台。
2. 前記端子における前記振動吸収部が編組線により構成されていることを特徴とする請求項１記載の端子台。

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