接続構造及び接続部保護部材

本発明は、接続構造及び接続部保護部材に関する。

従来、例えば電気自動車やハイブリッド車等において、バッテリやインバータ等の機器とケーブルとを接続する際に、機器の端子台に設けられた板状の第1電極(バスバ端子)と、ケーブルの端部に設けられた板状の第2電極(バスバ端子)とをねじ止め固定により電気的に接続することが行われている(例えば、特許文献1参照)。

特開2014−969310号公報

ところで、上述のようなバッテリやインバータとケーブルとの接続部では大電流が流れる場合があり、作業者が直接端子等に触れると感電してしまうおそれがある。車両のシステム構成によっては、バッテリやインバータの端子台が剥き出しとなっている場合もあり、作業者の安全を確保するために、作業者が接続部に直接触れることができない構造とすること、すなわち接続部をタッチプロテクト構造とすることが望まれている。

そこで、本発明は、接続部をタッチプロテクト構造とすることが可能な接続構造及び接続部保護部材を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、端子台に設けられた第1電極と、ケーブルの端部に設けられた第2電極とをねじ止め固定する接続部を有する接続構造であって、ねじ止め用のねじと、前記端子台に固定され、前記接続部を覆うように設けられる絶縁体からなるハウジングと、を有する接続部保護部材を備え、前記ハウジングは、前記ねじを通す中空円筒状のガイド部を有し、前記ガイド部は、前記ねじ止め固定を解除したときに、前記ねじを前記第1電極から離間させた状態で前記ガイド部内に保持するねじ保持機構を有する、接続構造を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、端子台に設けられた第1電極と、ケーブルの端部に設けられた第2電極とをねじ止め固定する接続部に設けられる接続部保護部材であって、ねじ止め用のねじと、前記端子台に固定され、前記接続部を覆うように設けられる絶縁体からなるハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記ねじを通す中空円筒状のガイド部を有し、前記ガイド部は、前記ねじ止め固定を解除したときに、前記ねじを前記第1電極から離間させた状態で前記ガイド部内に保持するねじ保持機構を有する、接続部保護部材を提供する。

本発明によれば、接続部をタッチプロテクト構造とすることが可能な接続構造及び接続部保護部材を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る接続構造の斜視図である。

図1Aの接続構造の上面図である。

図1Aの接続構造の断面図である。

ケーブルの斜視図である。

接続部保護部材の分解斜視図である。

接続部保護部材のハウジングの斜視図である。

図1Aの接続構造の接続手順を説明する断面図である。

図1Aの接続構造の接続手順を説明する断面図である。

図1Aの接続構造の接続解除手順を説明する断面図である。

図1Aの接続構造の接続解除手順を説明する断面図である。

[実施の形態] 以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

(接続構造の全体構成) 図1Aは、本実施の形態に係る接続構造の斜視図、図1Bはその上面図、図1Cはその断面図である。

図1A〜図1Cに示すように、接続構造100は、端子台2に設けられた第1電極3(バスバ端子)と、ケーブル4の端部に設けられた第2電極5(バスバ端子)とをねじ止め固定する接続部6を有している。

本実施の形態に係る接続構造100では、接続部6には、接続部6を保護すると共に、接続部6に作業者が触れることを抑制するための接続部保護部材1が設けられている。接続部保護部材1の具体的な構造等については後述する。

端子台2は、例えば、電気自動車やハイブリッド車等におけるバッテリやインバータ等の機器に設けられるものである。端子台2には、第1電極3が設けられている。図1A〜図1Cでは図示を省略しているが、第1電極3は、板状に形成され、バッテリ等の機器のハウジング部から端子台2に延出されている。図1A〜図1Cでは、第1電極3の先端部のみを示している。

第1電極3の先端部には、ねじ止め用のねじ7を螺合するねじ穴3aが形成されている。なお、これに限らず、第1電極3にねじ7を通す貫通孔を形成し、端子台2にねじ7を螺合するナットを設けるようにしてもよい。

図1〜2に示すように、ケーブル4は、電気良導体からなる素線を撚り合わせた撚線導体からなる中心導体4aの外周を絶縁体からなるシース4bで被覆して構成されている。ケーブル4の先端部では、シース4bから中心導体4aが延出され、その延出された中心導体4aに第2電極5が電気的に接続されている。

第2電極5は、ケーブル4の先端部にてシース4bから延出された中心導体4aにかしめ固定されるかしめ部5aと、かしめ部5aと一体に形成されかしめ部5aから前方(ケーブル4の延出側と反対方向)に延出された板状の端子部5bと、を有している。端子部5bには、ねじ止め用のねじ7を通す貫通孔5cが形成されている。

本実施の形態では、第2電極5のかしめ部5aの外周を覆うように、絶縁体からなる収縮チューブ(熱収縮チューブ)20が設けられており、この収縮チューブ20により、かしめ部5aに作業者が触れてしまうことを抑制している。詳細は後述するが、かしめ部5aを覆うように収縮チューブ20を設けることで、接続部保護部材1の小型化が可能になる。

ケーブル4には、機器の筐体(不図示)に設けられたケーブル挿入穴とケーブル4との間をシールするOリング21aを有するシール機構21が備えられている。なお、例えば防水構造とする必要がない場合や、端子台2が筐体内に備えられておらず機器から露出して設けられている場合等には、シール機構21は省略可能である。

接続部6は、両電極3,5を重ね合わせ、第2電極5の貫通孔5cにねじ7を通し、ねじ7を第1電極3のねじ穴3aに螺合することで、両電極3,5を締結固定し電気的に接続するように構成されている。

(接続部保護部材1の説明) 図3は接続部保護部材1の分解斜視図、図4はハウジングの斜視図である。

図1〜4に示すように、接続部保護部材1は、ねじ止め用のねじ7と、ハウジング8と、を備えている。

ハウジング8は、絶縁体からなり、接続部6を覆うように設けられる。ハウジング8は、略直方体形状に形成されており、対向配置された一対の側壁8a,8bと、側壁8a,8bの先端部(ケーブル4の延出側と反対側の端部)同士を連結する前壁8cと、側壁8a,8b及び前壁8cの上端部同士を連結する上壁8dと、を一体に有している。ハウジング8は、その基端側(図1(b)における右側)からケーブル4を延出するように構成されており、基端側と下側は開放された構造となっている。

ハウジング8は、端子台2に固定される。側壁8a,8bの下端部には、ハウジング8を端子台2に固定するためのフランジ部9が側方に突出するようにそれぞれ設けられており、両フランジ部9には、ハウジング8を端子台2に固定するためのボルトを通すボルト穴9aがそれぞれ形成されている。ボルト穴9aの周縁には、ボルト締結時にフランジ部9が変形することを抑制するための金属からなる中空円筒状のカラー9bが設けられている。なお、図1A,図1Bおよび図3では、端子台2における第1電極3の近傍の部分のみ、すなわち端子台2の一部のみを示しており、図示していないが、ハウジング8の近傍の端子台2にはボルトを螺合する螺合部が形成されている。

ここでは、一方の側壁8aの基端側の端部、および他方の側壁8bの先端側の端部にフランジ部9をそれぞれ設け、2箇所でハウジング8を端子台2に固定しているが、ハウジング8をボルト固定する箇所は2箇所に限らず、例えば3箇所以上としてもよい。また、ここでは、ボルト固定によりハウジング8を端子台2に固定したが、ハウジング8を端子台2に固定する構造はこれに限らず、例えば接着剤を用いた接着固定や、ランス等を用いた係止機構による機械的な固定等により、ハウジング8を端子台2に固定してもよい。

本実施の形態では、ハウジング8は、ねじ7を通す中空円筒状のガイド部10を有している。ガイド部10は、その軸方向が上下方向(ねじ7の螺合時にねじ7が移動する方向)と一致するように、側壁8a,8bと前壁8cと上壁8dとに囲まれた空間に配置され、後述する電極保護用リブ11と導体保護用リブ12により両側壁8a,8bに連結されている。

ガイド部10の内径は、ねじ7の頭部7aの外径よりも若干大きく形成されている。ガイド部10の下端部は、所定の隙間を隔てて第1電極3の表面と対向するように設けられており、このガイド部10と第1電極3との間の隙間に、第2電極5の端子部5bが挿入されるように構成されている。また、ガイド部10の上端部は上壁8dに連結されており、上壁8dには、ガイド部10の中空部と連通し、ねじ7を操作する工具を通すための工具用穴8eが形成されている。

ガイド部10は、ねじ止め固定を解除したとき(非ねじ止め固定時)に、ねじ7を第1電極3から離間させた状態でガイド部10内に保持するねじ保持機構13を有している。

本実施の形態では、ねじ保持機構13は、ランス14と抜け止め突起15とから構成されている。

ランス14は、ガイド部10に一体に形成され、下方に延出された軸部14aと、軸部14aの下端部に内方に突出するように形成された突起部14bと、を有している。軸部14aの上端部はガイド部10に連結されており、ランス14は、ねじ7により突起部14bが押されたときに、径方向外方に弾性的に変形するように構成されている。

本実施の形態では、ガイド部10の対向する位置(径方向に対向する位置)に一対のランス14を設けているが、ランス14の数はこれに限定されず、例えば3つ以上のランス14を設けてもよい。一対のランス14の突起部14b同士(突起部14bの先端同士の間隔)の間隔は、ねじ7の頭部7aの外径よりも小さくされる。

ランス14の突起部14bは、ガイド部10の軸方向と平行な断面(ここでは側壁8a,8bと平行な断面)が略三角形状に形成されており、その上面および下面がガイド部10の軸方向と垂直な方向に対して傾斜して形成されている。すなわち、突起部14bの上面は、下方にいくほど内方に突出するように傾斜して形成され、突起部14bの下面は、上方にいくほど内方に突出するように傾斜して形成されている。これにより、ねじ7が突起部14bを超えて上下に移動するときにランス14が変形しやすくなり、ねじ止め作業およびねじ止めを解除する作業が容易になる。

ランス14の突起部14bは、ねじ止め固定を解除したとき(非ねじ止め固定時)に、ねじ7の頭部7aを下方から支持し、ねじ7をガイド部10内に保持する役割を果たす。ねじ7の脱着時のランス14の動きの詳細については、後述する。

抜け止め突起15は、ねじ7が上方に抜けることを抑制するためのものであり、ガイド部10の上部(ここでは上端部)に内方に突出するように設けられている。ここでは、ガイド部10の対向する位置(径方向に対向する位置)に一対の抜け止め突起15を設けているが、抜け止め突起15の数はこれに限定されない。抜け止め突起15同士の間隔(抜け止め突起15の先端同士の間隔)は、ねじ7の頭部7aの外径よりも小さくされる。

また、本実施の形態では、ねじ7の頭部7aには、絶縁塗装が施されている。これにより、ねじ7を操作する工具をねじ7に接触させた際の感電の発生が抑制される。なお、頭部7aの全体が絶縁塗装されている必要はなく、少なくとも、工具が接触するおそれのある頭部7aの上部が絶縁塗装されていればよい。

また、ハウジング8は、少なくともガイド部10よりも第2電極5の挿入側に形成され、第1電極3を覆うように設けられた電極保護用リブ11を有している。電極保護用リブ11は、上壁8dと平行な板状に形成され、ガイド部10の下端部から側方および基端側(第2電極5の挿入側)に突出するように形成されている。電極保護用リブ11の基端部と端子台2との間には、作業者の指が入らない程度の隙間、より具体的には、第2電極5の端子部5bの厚さよりも若干大きい隙間が形成されており、この隙間に第2電極5の端子部5bが挿入されることになる。

この電極保護用リブ11は、第2電極5を接続していないとき(第2電極5がハウジング8内に挿入されていないとき)に、作業者が第1電極3に触れてしまうことを抑制するためのものであり、少なくとも、第1電極3の基端側(第2電極5の挿入側)の端部を覆い、ハウジング8の基端側の開口から作業者の指が入れられた際に当該指が第1電極3に触れることができないように構成されている。また、電極保護用リブ11の側端部は、両側壁8a,8bに連結されており、これにより、電極保護用リブ11は、ガイド部10の下端部をハウジング8の側壁8a,8bに支持させる役割も果たしている。

さらに、ハウジング8は、電極保護用リブ11よりも上方に設けられた導体保護用リブ12を備えている。導体保護用リブ12は、電極保護用リブ11と平行な板状に形成され、ガイド部10の外壁から側方および基端側(第2電極5の挿入側)に突出するように形成されている。導体保護用リブ12の側端部は、電極保護用リブ11と同様に両側壁8a,8bに連結されている。

導体保護用リブ12は、第2電極5をハウジング8内に挿入したときに、かしめ部5aよりも若干上側(端子台2と反対側)となるように形成されており、その先端部(基端側の端部)が、ケーブル4の長手方向においてかしめ部5aを覆う収縮チューブ20と重なるように、基端側に延出されている。これにより、収縮チューブ20に覆われていないケーブル4の中心導体4aの先端およびかしめ部5aの先端面に、作業者が触れることができないように構成されている。

なお、本実施の形態では、かしめ部5aの周囲に収縮チューブ20を設けることで、かしめ部5aに作業者が触れられないように構成しているが、これに限らず、例えば、導体保護用リブ12およびハウジング8の側壁8a,8bを、かしめ部5aよりも基端側(シース4bと重なる位置)まで延出することで、シース4bとハウジング8との間に指等を挿入できないようにして、収縮チューブ20を省略することも可能である。

また、単純にハウジング8の側壁8a,8bと上壁8dを長く形成し、かしめ部5aよりも基端側に延びるハウジング8の長さを十分に確保することで、ハウジング8の基端側の開口から指等を挿入してもかしめ部5aに届かないように構成し、収縮チューブ20と導体保護用リブ12を省略してもよい。

さらに、ハウジング8の基端側の開口を塞ぐ蓋部材をハウジング8と一体または別体に設けることで、基端側の開口からハウジング8内に指等を挿入できないように構成し、収縮チューブ20と導体保護用リブ12を省略することも可能である。

ただし、上述のような場合は、ハウジング8を基端側に延出することによりハウジング8が大型化してしまい、また、蓋部材を設ける場合にはハウジング8の構造が複雑化して金型による成形が困難になったり、部品点数が増加してしまうという問題が生じる。本実施の形態のように、かしめ部5aを覆うように収縮チューブ20を設ける構成とすることで、ハウジング8をコンパクトで、かつ金型による成形が可能な簡単な構造としつつも、接続部6に作業者が触れてしまうことを抑制可能になる。

ハウジング8を構成する部材、すなわち側壁8a,8b、前壁8c、上壁8d、ガイド部10、電極保護用リブ11、および導体保護用リブ12は、一体に構成されている。ハウジング8としては、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)や、ナイロンからなるものを用いることができる。また、接続部6を流れる電流が大きく耐熱性が要求される場合、ハウジング8としては、例えば、ハイテンプラチャーナイロン(PA6T)や、PPS(ポリフェニレンサルファイド)からなるものを用いることができる。

(接続手順および接続解除手順の説明) 図5Aに示すように、接続部保護部材1では、ねじ止め固定を解除したとき(非ねじ止め固定時)には、ねじ7は、ランス14の突起部14bと抜け止め突起15との間のガイド部10内に保持される。このとき、ランス14の突起部14bがねじ7の頭部7aを下方から支持することで、ねじ7が下方に抜けてしまうことが抑制され、ねじ7がガイド部10内に保持されている。なお、ねじ7をハウジング8に取り付ける際(つまり接続部保護部材1を組み立てる際)には、ガイド部10の下方からガイド部10内に、ランス14を変形させつつねじ7を挿入するとよい。

ねじ7の頭部7aを突起部14bにより支持した状態においては、ねじ7の軸部7bの下端部は、第2電極5の端子部5bの厚さよりも大きい隙間を隔てて第1電極3と対向しており、この隙間に第2電極5の端子部5bが挿入されることになる。

第1電極3と第2電極5とを接続する際には、まず、ハウジング8の基端側の開口からハウジング8内に第2電極を挿入し、電極保護用リブ11と端子台2との間の隙間を介して、ガイド部10と第1電極3との間の隙間(ねじ7の下端部と第1電極3との間の隙間)に第2電極5の端子部5bを挿入する。その後、ねじ7の頭部7aに工具51を係合してねじ7を下方に押し込む。

すると、図5Bに示すように、ねじ7を下方に押し込む力によりランス14が外方に変形し、突起部14bによる係止が解除されてねじ7が下方に移動する。その後、工具51によりねじ7をねじ穴3aに螺合することで、両電極3,5が締結固定され電気的に接続される。

第1電極3と第2電極5の接続を解除する際には、上壁8dの工具用穴8eから工具51を挿入し、工具51をねじ7の頭部7aに係合させた後、ねじ7を回転させて両電極3,5の締結を緩める。

すると、図5Cに示すように、ねじ7の回転に伴ってねじ7が上方に移動し、ねじ7の頭部7aがランス14を外方に押し広げつつ上方に移動する。ねじ7の螺合が完全に解除されると、ランス14の弾性により突起部14bが内方に移動し、突起部14bの上面でねじ7が上方に持ち上げられ、ねじ7の頭部7aが突起部14bよりも上方のガイド部10内に収容される。

その後、図5Dに示すように、工具51を上方に持ち上げると、抜け止め突起15によりねじ7の頭部7aの上方への移動が規制され、工具51と頭部7aの係合が解除される。これにより、ねじ7が上方に抜けてしまうことなく、工具51を取り外すことが可能になる。工具51との係合が解除されたねじ7は、下方に落下し、頭部7aが突起部14bにより支持された図5Aの状態となる。その後、ハウジング8から第2電極5を抜去する。

(実施の形態の作用及び効果) 以上説明したように、本実施の形態に係る接続構造100では、ねじ止め用のねじ7と、端子台2に固定され、接続部6を覆うように設けられる絶縁体からなるハウジング8と、を有する接続部保護部材1を備え、ハウジング8は、ねじ7を通す中空円筒状のガイド部10を有し、ガイド部10は、ねじ止め固定を解除したときに、ねじ7を第1電極3から離間させた状態でガイド部10内に保持するねじ保持機構13を有している。

このように構成することで、両電極3,5をねじ止め固定した接続部6を接続部保護部材1で覆うことが可能になり、作業者が接続部6に直接触れることができない構造とすること、すなわち接続部6をタッチプロテクト構造とすることが可能になる。その結果、接続作業を安全に行うことが可能になり、感電等の不具合が発生することを抑制できる。

また、本実施の形態では、ハウジング8を端子台2に固定しているため、接続作業中にも作業者の安全を確保することが可能になる。

例えば、第1電極3がバッテリに接続された電極である場合、両電極3,5の接続作業時になんらかの理由でバッテリが動作してしまった場合に、作業者が感電してしまうおそれが生じるが、本実施の形態では、ハウジング8が端子台2に固定されており、接続作業中においても活電部が常に露出しない構造となっているため、なんらかの理由でバッテリが動作してしまった場合にも、感電等の不具合が発生することを抑制できる。

また、本実施の形態では、非ねじ止め固定時にねじ7を第1電極3から離間させた状態でハウジング8のガイド部10内に保持する構成となっているため、非ねじ止め固定時にねじ7がガイド部10の中空部(ねじを挿通する穴)を塞ぐ役割を果たし、ガイド部10の中空部を塞ぐ蓋部材等を備えない簡単な構成で、タッチプロテクトを実現できる。なお、ねじ7を下方に押し込んで電極3,5と接触させた際にはねじ7も活電部となるが、本実施の形態では、ねじ7の頭部7aに絶縁塗装を施しているため、ねじ7に接触することによる感電を抑制可能である。

また、ねじ7をガイド部10内に保持する構成とすることで、ねじ7がハウジング8から意図せず脱落することがなくなり、また、ねじ7の締結を解除すれば自動的にねじ7がガイド部10内に収容されるようになるため、接続作業や接続解除作業が非常に容易になる。

(実施の形態のまとめ) 次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

[1]端子台(2)に設けられた第1電極(3)と、ケーブル(4)の端部に設けられた第2電極(5)とをねじ止め固定する接続部(6)を有する接続構造(100)であって、ねじ止め用のねじ(7)と、前記端子台(2)に固定され、前記接続部(6)を覆うように設けられる絶縁体からなるハウジング(8)と、を有する接続部保護部材(1)を備え、前記ハウジング(8)は、前記ねじ(7)を通す中空円筒状のガイド部(10)を有し、前記ガイド部(10)は、前記ねじ止め固定を解除したときに、前記ねじ(7)を前記第1電極(3)から離間させた状態で前記ガイド部(10)内に保持するねじ保持機構(13)を有する、接続構造(100)。

[2]前記ねじ保持機構(13)は、前記ガイド部(10)に一体に形成され、下方に延出された軸部(14a)と該軸部(14a)の下端部に内方に突出するように形成された突起部(14b)とを有し、径方向外方に弾性的に変形するランス(14)を有し、前記ねじ止め固定を解除したときに、前記突起部(14b)により前記ねじ(7)の頭部(7a)を支持することで、前記ねじ(7)を前記ガイド部(10)内に保持するように構成される、[1]に記載の接続構造(100)。

[3]前記ねじ保持機構(13)は、前記ガイド部(10)の上部に内方に突出するように設けられ、前記ねじ(7)が上方に抜けることを抑制する抜け止め突起(15)を有する、[1]または[2]に記載の接続構造(100)。

[4]前記ハウジング(8)は、対向配置された1対の側壁(8a,8b)と、前記両側壁(8a,8b)の先端部を連結する前壁(8c)と、前記両側壁(8a,8b)と前記前壁(8c)の上端部を連結し、前記ねじ(7)を操作する工具(51)を通す工具用穴(8e)が形成された上壁(8d)と、を一体に有し、少なくとも前記ガイド部(10)よりも前記第2電極(5)の挿入側に形成され、前記第1電極(3)を覆うように設けられた電極保護用リブ(11)を有する、[1]または[2]に記載の接続構造(100)。

[5]前記ねじ(7)の頭部(7a)には、絶縁塗装が施されている、[1]乃至[4]の何れか1項に記載の接続構造(100)。

[6]端子台(2)に設けられた第1電極(3)と、ケーブル(4)の端部に設けられた第2電極(5)とをねじ止め固定する接続部(6)に設けられる接続部保護部材(1)であって、ねじ止め用のねじ(7)と、前記端子台(2)に固定され、前記接続部(6)を覆うように設けられる絶縁体からなるハウジング(8)と、を備え、前記ハウジング(8)は、前記ねじ(7)を通す中空円筒状のガイド部(10)を有し、前記ガイド部(10)は、前記ねじ止め固定を解除したときに、前記ねじ(7)を前記第1電極(3)から離間させた状態で前記ガイド部(10)内に保持するねじ保持機構(13)を有する、接続部保護部材(1)。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態では、端子台2に接続するケーブル4が1本である場合を説明したが、複数のケーブル4を端子台2に接続する場合にも、本発明は適用可能である。

複数のケーブル4を端子台2に接続する場合、各ケーブル4に対応するように個別に接続部保護部材1を設けてもよいし、各ケーブル4で共通とした一体構造の接続部保護部材1を設けてもよい。この場合、複数のハウジング8を側方に連結した構造としてもよい。

1…接続部保護部材 2…端子台 3…第1電極 4…ケーブル 5…第2電極 6…接続部 7…ねじ 7a…頭部 7b…軸部 8…ハウジング 10…ガイド部 11…電極保護用リブ 12…導体保護用リブ 13…ねじ保持機構 14…ランス 14a…軸部 14b…突起部 15…抜け止め突起 20…収縮チューブ 100…接続構造