Terminal connection fixation structure

本発明は、ターミナル接続固定構造に関し、詳しくは、板状のバスバーと、該バスバーを貫通するボルト及び該ボルトに締め付けられるナットと、該ボルトに装着されたターミナルとを備え、ボルトにナットを締め付けることで、ターミナルとバスバーとが接続固定されるターミナル接続固定構造に関する。

例えば、バッテリー式フォークリフト等のモータで駆動する電動車両には、バッテリーに蓄電されている直流電圧を交流電圧に変換するインバータが搭載されており、該インバータには、モータ等と接続されたケーブルが接続されるターミナル部が形成されている。 図１０は、従来のターミナル接続固定構造を示した概略断面図である。

図１０に示したように、従来のターミナル接続固定構造１００は、板状のバスバー１１０と、該バスバー１１０を貫通するボルト１３０、及び該ボルト１３０に締め付けられるナット１４０と、該ボルト１３０に装着されたターミナル１２０とから構成されている。 そして、ボルト１３０にナット１４０を締め付けることで、ターミナル１２０とバスバー１１０とが接続固定され、ターミナル１２０とバスバー１１０とが導通されるようになっている。

ところで、一般にターミナル１２０とボルト１３０とでは構成材料が異なり、線膨張係数が異なることから、ターミナル接続固定構造１００が高温環境下に置かれると、両者の熱膨張量差に起因してボルト１３０の締め付けが緩むことがある。 また、振動等によってもボルト１３０の締め付けが緩むことがある。 このように、ボルト１３０の締め付けが緩むと、ターミナル１２０とバスバー１１０との間の接触抵抗が増大し、通電不良が発生する恐れがある。

特にバッテリー式フォークリフトでは、車載性の観点から小型で高出力のインバータが採用されるとともに、該インバータは防塵性及び防水性の観点から密閉空間内に設置されるため、ターミナル接続固定構造１００が高温環境下に置かれ易い。 またフォークリフトは運転時において発進および停止が繰り返されるため、振動が発生し易い。 したがって、特にバッテリー式フォークリフトにおいては、上述したような通電不良が発生し易いとの問題があった。

特許文献１には、スタッドボルト式ターミナル装置として、スタッドボルトと樹脂モールドカバーとの境界面に、スタッドボルトの線膨張係数と樹脂モールドカバーの線膨張係数との差により形成される隙間から異物の侵入を防止するためにＯリングを配置した構造が開示されている。 しかしながら、かかる特許文献１には、ボルトの緩みによる接触抵抗の増大を防止することについては何ら触れられていない。

本発明は上述したような従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、ボルトが緩んだ場合であってもターミナルとバスバーとの接続を確保し、接触抵抗の増大を抑制して、通電不良を回避することができるターミナル接続固定構造を提供することを目的としている。

本発明は上述したような目的を達成するためになされた発明であって、
本発明のターミナル接続固定構造は、
板状のバスバーと、該バスバーを貫通するボルト及び該ボルトに締め付けられるナットと、該ボルトに装着されたターミナルとを備え、前記ボルトにナットを締め付けることで、前記ターミナルとバスバーとが接続固定されるターミナル接続固定構造において、
前記バスバーには凹陥部が形成されており、該凹陥部に前記ターミナルの一端部を圧入した状態で前記ボルトにナットを締め付けることで、前記ターミナルとバスバーとが接続固定されることを特徴とする。

このように本発明では、バスバーに凹陥部を形成し、該凹陥部にターミナルの一端部を圧入した状態でボルトにナットを締め付けることで、ターミナルとバスバーとを接続固定している。 すなわち、ターミナルとバスバーとは圧入によって接続固定されているため、ボルトが緩んだ場合であっても、バスバーとターミナルとが離間し難い構造になっている。 また、ターミナルとバスバーとが、ターミナルの先端とバスバーの凹陥部の底面だけでなく、ターミナルの外周面とバスバーの凹陥部の外周面とも接触するため、従来と比べて接触面積を大きく確保でき、接触抵抗を抑えることができるようになっている。

上記発明において、
前記ターミナルが、前記バスバーを構成する材料よりも線膨張係数が高い材料から構成されていることが望ましい。

このように構成されていれば、本発明のターミナル接続固定構造が高温環境下に置かれ、ターミナルおよびバスバーが熱膨張した際に、ターミナルの熱膨張量の方が大きいため、熱膨張によって圧入代が減少することがない。 よって、高温環境下においても、ターミナルとバスバーとを安定的に接続固定することができる。

上記発明において、
前記ターミナルの一端部及び前記凹陥部には、前記ターミナルの一端部を前記凹陥部に圧入した状態で、前記ターミナルを前記ボルトの軸を中心に所定の角度回転させることで、前記ターミナルの一端部と前記凹陥部とが係合するように構成された一対の係合手段が形成されている。

このような係合手段がターミナルの一端部及びバスバーの凹陥部に形成されていれば、ボルトが緩んだ場合であってもターミナルとバスバーとが離間することなく、両者を安定的に接続固定することができる。

また上記発明において、
前記凹陥部の開口端には、折り返し自在に構成された径方向に突設するツバ部が形成されている。

このようなツバ部が形成されていれば、ボルトが緩み、ボルトが軸方向に移動した場合であっても、少なくともツバ部とターミナルの外周面との間にて接続を確保することできる。

また上記発明において、
前記凹陥部の開口端の周縁部にはロウ材が配置されている。

このように、凹陥部の開口端の周縁部にロウ材が配置されていれば、高温環境下にてロウ材が溶融することで、ターミナルの一端部とバスバーの凹陥部との間に形成されている隙間がロウ材にて埋められるため、ターミナルとバスバーとの接触面積を大きく確保することができる。 また、ターミナルの一端部とバスバーの凹陥部との間に形成されている隙間が埋められることで、接続固定部における防水性および防塵性を高めることができる。

またこの際、凹陥部の内周面または底面の少なくともいずれか一方に、溶融したロウ材が流れる溝部が形成されていれば、溶融したロウ材をターミナルの一端部とバスバーの凹陥部との間に導流することができるため、好ましい。

上述した発明において、
前記ボルトが、前記ターミナルを構成する材料と同じ材料から構成されていることが望ましい。

このように構成されていれば、ボルトおよびターミナルの熱膨張量差に起因するボルトの緩み自体を抑制することができる。

本発明によれば、ボルトが緩んだ場合であってもターミナルとバスバーとの接続を確保し、接触抵抗の増大を抑制して、通電不良を回避することができるターミナル接続固定構造を提供することができる。 かかる本発明のターミナル接続固定構造は、特に、バッテリー式フォークリフトに搭載されるインバータに好適に用いることができる。

本発明の第１の実施形態のターミナル接続固定構造を示した概略断面図である。

本発明の第２の実施形態のターミナル接続固定構造を示した概略断面図である。

本発明の第２の実施形態のターミナル接続固定構造にて、その組み付け方法を示した概略斜視図である。

本発明の第２の実施形態のターミナル接続固定構造にて、その組み付け方法を示した概略図であり、図４（ａ）がバスバーを示した平面図、図４（ｂ）がＡ−Ａ線における断面図、図４（ｃ）がＢ−Ｂ線における断面図である。

本発明の第３の実施形態のターミナル接続固定構造を示した概略断面図である。

本発明の第３の実施形態のバスバーを示した図であり、図６（ａ）が概略平面図、図６（ｂ）が概略断面図である。

本発明の第４の実施形態のターミナル接続固定構造を示した概略断面図である。

本発明の第４の実施形態のターミナル接続固定構造の変形例を示した概略図である。

本発明の第４の実施形態のターミナル接続固定構造の別の変形例を示した概略図である。

従来のターミナル接続固定構造を示した概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。 以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 また、以下の説明においては、本発明のターミナル接続固定構造をバッテリー式フォークリフトに搭載されるインバータに適用した場合を例にして説明するが、本発明のターミナル接続固定構造の用途はこれに限定されない。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態のターミナル接続固定構造を示した概略断面図である。 図１に示したように、本発明のターミナル接続固定構造１は、板状のバスバー１０と、バスバー１０を貫通するボルト３０及びボルト３０に締め付けられるナット４０と、ボルト３０に装着されたターミナル２０とを備えている。

バスバー１０は、例えば銅製の板状部材であって、不図示のインバータによって直流から交流に変換された電流が通電される部材である。 また、バスバー１０には、図１（ａ）に示したように、その表面に周囲よりも凹状に陥没している凹陥部１２が形成されている。 この凹陥部１２の平面形状は特に限定されないが、本実施形態では直径Ｂの円形状に形成されている。

ターミナル２０は、例えば真鍮製の円筒状部材であり、その一端部２２がバスバー１０と接続されることで、バスバー１０を流れる交流電流が導通して流れる部材である。 このターミナル２０の中心に形成されている中心孔２０ａは、特に限定されないが、例えば円筒状に形成されている。 また、ターミナル２０の平面形状も凹陥部１２と同様に円形状に形成されており、上述した凹陥部１２の直径Ｂよりも僅かに大きい直径Ａに形成されている。

ボルト３０は、例えば鉄製の棒状部材であって、その軸部３４の表面には螺旋状の溝が切られている。 そして該軸部３４が上述したターミナル２０の中心孔２０ａに挿通されている。 また、バスバー１０を挟んだターミナル２０の反対側には、軸部３４よりも大径に形成された頭部３２が形成されている。 また、ナット４０は、ボルト３０の軸部３４に螺合可能に形成された例えば鉄製のリング状部材である。

このように構成される本発明のターミナル接続固定構造１は、図１（ｂ）に示したように、ターミナル２０の一端部２２をバスバー１０の凹陥部１２に圧入した状態で、ボルト３０の先端部３６にナット４０を締め付けることで、ターミナル２０の一端部２２とバスバー１０の凹陥部１２とが接続固定されている。

すなわち本発明のターミナル接続固定構造１では、ターミナル２０とバスバー１０とは圧入によって接続固定されているため、ボルト３０が緩んだ場合であっても、バスバー１０とターミナル２０とが離間し難い構造になっている。 また、ターミナル２０とバスバー１０とが、先端２２ｂと底面１２ｂだけでなく、外周面２２ａと内周面１２ａとも接触するため、従来のターミナル接続固定構造と比べて、バスバー１０とターミナル２０との間の接触面積を大きく確保することができ、接触抵抗の増大を抑えることができるようになっている。

また上述したように、バスバー１０は銅製、ターミナル２０は真鍮製であり、ターミナル２０の方が、バスバー１０よりも線膨張係数が高い材料から構成されている。 したがって、ターミナル接続固定構造１が高温環境下に置かれ、ターミナル２０およびバスバー１０が熱膨張した際に、ターミナル２０の熱膨張量の方が大きいため、熱膨張によって圧入代が減少することがない。 よって、高温環境下においても、ターミナル２０とバスバー１０とを安定的に接続固定することができるようになっている。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について、図２〜図４を基に説明する。 図２は、第２の実施形態のターミナル接続固定構造を示した概略断面図、図３〜図４は、第２の実施形態のターミナル接続固定構造における組み付け方法を説明するための図であり、図３がその組み付け方法を示した概略斜視図である。 また、図４（ａ）はバスバー１０を示した平面図であり、図４（ｂ）は図３（ｂ）および図４（ａ）に示すＡ−Ａ線における断面図、図４（ｃ）は図３（ｃ）および図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線における断面図である。 なお、本実施形態のターミナル接続固定構造は、上述したターミナル接続固定構造と基本的には同様な構成であって、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のターミナル接続固定構造１は、図２に示したように、ターミナル２０の一端部２２には凹部２５ａおよび凸部２５ｂからなるターミナル側係合手段２５が形成されている。 また、凹陥部１２の内周面１２ａには、凸部１５ａからなるバスバー側係合手段１５が形成されている。 そして、図２（ｂ）に示したように、これらターミナル側係合手段２５とバスバー側係合手段１５とは、互いに係合可能に構成されている。 すなわち、これらターミナル側係合手段２５とバスバー側係合手段１５とによって、後述するように、本発明における一対の係合手段５０が構成されている。

ターミナル側係合手段２５の凹部２５ａは、図３（ａ）に示したように、一端部２２の外表面の全周に渡って形成されている。 一方、ターミナル側係合手段２５の凸部２５ｂは全周ではなく周方向に部分的に形成されており、本実施形態では、夫々１８０度離間した位置に２箇所形成されている。

また、バスバー側係合手段１５の凸部１５ａは、図４（ａ）に示したように、凹陥部１２の周縁端において、その全周ではなく周方向に部分的に形成されている。 また、凸部１５ａが形成されていない部分には、開口部１５ｂが形成される。 本実施形態では、該開口部１５ｂは夫々１８０度離れた位置に２箇所形成されている。

そして図３に示したように、ターミナル２０の凸部２５ｂを凹陥部１２の開口部１５ｂに嵌挿させて、ターミナル２０の一端部２２を凹陥部１２に圧入する。 かかる状態を図３（ｂ）および図４（ｂ）に示す。 そして、この状態からターミナル２０をボルト３０の軸を中心に所定の角度（例えば９０度）だけ回転させると、図３（ｃ）および図４（ｃ）に示した状態となり、ターミナル２０の凸部２５ｂが、凹陥部１２の凸部１５ａおよび底面１２ｂとの間に挟持され、ターミナル側係合手段２５とバスバー側係合手段１５とが係合する。 なお、図３および図４においては、作図上の都合により、ボルト３０の頭部３２を省略して示している。

このように本実施形態のターミナル接続固定構造１では、ターミナル２０の一端部２２及びバスバー１０の凹陥部１２に、ターミナル２０の一端部２２を凹陥部１２に圧入した状態でターミナル２０をボルト３０の軸を中心に所定の角度回転させることで、ターミナル２０の一端部２２と凹陥部１２とが係合するように構成された一対の係合手段５０が形成されている。 よって、ボルト３０が緩んだ場合であってもターミナル２０とバスバー１０とが離間することなく、両者を安定的に接続固定することができるようになっている。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について、図５〜図６を基に説明する。 図５は、第３の実施形態のターミナル接続固定構造を示した概略断面図、図６は、第３の実施形態のバスバーを示した図である。 なお、本実施形態のターミナル接続固定構造は、上述した第１の実施形態におけるターミナル接続固定構造と基本的には同様な構成であって、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のターミナル接続固定構造１は、図５に示したように、凹陥部１２の開口端にツバ部１７が形成されている点が、上述した第１の実施形態と異なっている。 このツバ部１７は、図６（ｂ）に示したように、凹陥部１２の開口端において径方向に突設して形成されている。 また、図６（ａ）に示したように、このツバ部１７は、径方向に突設した部分に複数の切込み１７ａが形成されることで、折り返し自在に構成されている。

そして、本実施形態のターミナル接続固定構造１は、図６（ｂ）の矢印で示したように、ツバ部１７を上方に折り返した後に、図５に示したように、凹陥部１２にターミナル２０の一端部２２が圧入されることで構成される。

このような本実施形態のターミナル接続固定構造１にあっては、凹陥部１２の開口端に、折り返し自在に構成された径方向に突設するツバ部１７が形成されているため、ボルト３０が緩み、ボルト３０が軸方向に移動した場合であっても、少なくともツバ部１７とターミナル２０の一端部２２の外周面２２ａとの間にて接続を確保することできるようになっている。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について、図７〜図９を基に説明する。 図７は、第４の実施形態のターミナル接続固定構造を示した概略断面図であり、図８〜図９は、第４の実施形態のターミナル接続固定構造の変形例を示した概略図である。 なお、本実施形態のターミナル接続固定構造は、上述した第１の実施形態におけるターミナル接続固定構造と基本的には同様な構成であって、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のターミナル接続固定構造１は、図７に示したように、凹陥部１２の開口端の周縁部にロウ材６０が配設されている点が、上述した第１の実施形態と異なっている。 ロウ材６０は、例えば銀、銅、りん銅などからなるリング状部材であり、ターミナル接続固定構造１が高温環境下に置かれることで溶融する。 溶融したロウ材６０は、ターミナル２０の一端部２２とバスバー１０の凹陥部１２との間に形成されている微小な隙間に流れ込み、これによりターミナル２０とバスバー１０とが隙間なく接続された状態となる。

このように、本実施形態のターミナル接続固定構造１では、凹陥部１２の開口端の周縁部にロウ材６０が配置されており、ロウ材６０が溶融することでターミナル２０の一端部２２とバスバー１０の凹陥部１２との間に形成されている隙間がロウ材６０によって埋められるため、ターミナル２０とバスバー１０との接触面積を大きく確保することができるようになっている。 また、ターミナル２０の一端部２２とバスバー１０の凹陥部１２との間に形成されている隙間が埋められることで、接続固定部における防水性および防塵性も高めることができる。

また、図８に示したように、凹陥部１２の内周面１２ａおよび底面１２ｂに溝部１４が形成されていれば、溶融したロウ材６０をターミナル２０の一端部２２とバスバー１０の凹陥部１２との間に導流することができるため、好ましい。 また特に図示しないが、かかる溝部１４は、凹陥部１２の内周面１２ａまたは底面１２ｂの少なくともいずれか一方だけに形成してもよいものである。

また、図９に示したように、凹陥部１２の開口端の周縁部において、バスバー１０の表面よりも一段下がった段部１６を形成することもできる。 このような段部１６が形成されていれば、該段部１６にロウ材６０を配置することができるため、ロウ材６０を配設する際の位置決めが容易となる。 また、溶けたロウ材６０がバスバー１０の表面に流出してしまうことも防止することもできる。

以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、ボルト３０は鉄製、ボルト３０の軸部３４に装着されるターミナル２０は真鍮製であり、両者が異なる材料から構成されている場合を例にして説明した。 しかしながら、本発明のターミナル接続固定構造１はこれに限定されず、ボルト３０が、ターミナル２０を構成する材料と同じ材料（例えば真鍮）から構成されていてもよいものである。 このように、ボルト３０が、ターミナル２０を構成する材料と同じ材料から構成されていれば、両者の線膨張係数は同一であり、熱膨張量も等しくなることから、ボルト３０およびターミナル２０の熱膨張量差に起因するボルト３０の緩み自体を抑制することができる。

本発明は、例えばインバータにおけるターミナル接続固定構造として用いることができ、特に、高温環境下に置かれるインバータ、例えばバッテリー式フォークリフトに搭載されるインバータにおけるターミナル接続固定構造として好適に用いることができる。

１ ターミナル接続固定構造１０ バスバー１２ 凹陥部１２ａ 外周面１２ａ 内周面１２ｂ 底面１４ 溝部１５ バスバー側係合手段１５ａ 凸部１５ｂ 開口部１６ 段部１７ ツバ部２０ ターミナル２０ａ 中心孔２２ 一端部２２ａ 外周面２２ｂ 先端２５ ターミナル側係合手段２５ａ 凹部２５ｂ 凸部３０ ボルト５０ 係合手段６０ ロウ材