JP2013110817A - 端子台 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者の取付け作業を補助し、取付け性・組付け性を向上させることが可能な端子台を提供する。
【解決手段】モータケース１０の取付け台１４には、端子台１３の台座１８を収容する凹みと、３つの端子軸１９と嵌り合う３つの貫通穴３３が形成されている。端子台１３は、モータケース１０の内部に収納される台座１８と、そこから延びる端子軸１９と、モータケース１０の内部に突出する端子板２１と、端子台１３をモータケース１０に固定するためのプレート１７と、を有している。端子板２１は接続具１６にボルト３７で固定され、接続具１６がボルト３６により引出し線１２の端子電極３２にネジ結合され、ステータ１１と端子台１３が電気的に接続される。端子台１３の中央に配置されている端子軸１９は他の端子軸１９より長く、モータケース１０への取り付けを案内する機能を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータケースの内部に収容されたステータと電気的に接続するためにモータケースの外部に取り付けられる端子台に関する。

従来から、走行用バッテリにより供給された直流電力をインバータで三相交流に変換して車両の三相交流モータを駆動する電気自動車やエンジンと組み合わせたハイブリッド自動車が知られている。このような車両では、トランスアクスルとも呼ばれるモータケースの中に三相交流モータを収容し、三相交流モータを駆動するため端子台に駆動用コネクタが接続されている。

端子台はモータケースに取り付けられ、三相交流モータのステータから突出したＵ相，Ｖ相，Ｗ相の引出し線は、モータケース内側の端子台に電気的に接続されている。一方、モータケース外側の端子台にはインバータに接続された駆動用コネクタが取り付けられている。特に、モータケースを介してエンジンからの振動が作用する場合には、引出し線に作用する応力が過大となり引出し線が破損するおそれがある。そこで、特許文献１には、モータケースに端子台を取り付ける際に３本の引出し線の基礎部と先端部との間にクランク状の折り曲げ部を設け、端子接続部を保持するブラケットにそれぞれ個別に引出し線を挿入する構造により引出し線の破損を防止している。

また、特許文献２には、三相誘導モータの各接続端子が異なる高さで端子台に固定される構造により、充分な絶縁距離を確保して電気的に接続するケーブルから侵入するノイズを防ぐ技術が開示されている。また、特許文献３にはケーブルの絶縁性を確保しながら端子を単一とし小型化する技術が開示されている。

特開２０１０−５１０８６号公報 特開平１０−２４３６０１号公報 特開２０１０−１８３７９４号公報

特許文献１に記載されているブラケットに作業者がそれぞれの引出し線を一本ずつ挿入する場合、三相交流モータが小型である場合は比較的容易となる。一方、トランスミッションに一体化された大型の三相交流モータの場合には、それぞれの引出し線、一体化された端子台、及びブラケットの位置決めと取付け作業に手間がかかる。そこで、特許文献２，３の端子台では、端子箱の中に端子台を収容すると共に端子部の高さがそれぞれ異なるような構造を採用して作業者の位置決めと取り付け作業工数の低減を実現している。

さらに、近年のハイブリッド自動車の発展に伴い上述した端子箱を設ける形式からモータケースに直接取付け可能な小型の端子台の要求が高まっている。しかしながら、作業者がモータケースの外側と内側を連通する貫通穴に端子台を挿入して取り付ける場合には、取り付けに伴う端子台の可動域が大きいため位置決め及び挿入に時間がかかっていた。また、端子台の斜め挿入により通常より大きな応力が樹脂製の端子台に加わるときはひび割れの原因になる場合がある。

そこで、本発明に係る端子台は、作業者の取付け作業を補助し、取付け性・組付け性の良い端子台を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明に係る端子台は、モータケースの内部に収容されたステータと電気的に接続するために前記モータケースの外部に取り付けられる端子台であって、前記モータケースの外部と内部を連通する複数の貫通穴に嵌り合うように端子台の台座から前記モータケースの内部に延びる複数の端子軸を有し、前記複数の端子軸のうち少なくとも一つの端子軸は、他の端子軸より先に前記貫通穴に案内されるように他の端子軸より長い端子軸であることを特徴とする。

また、本発明に係る端子台であって、前記長い端子軸の先端に形成されて前記貫通穴の内周面を摺動する第１ガイドと、前記長い端子軸の前記第１ガイドより前記台座に近く、前記長い端子軸より短い端子軸の先端に形成されて前記貫通穴の内周面を摺動する第２ガイドと、前記長い端子軸のガイドであって前記第２ガイドから前記第１ガイドまでの間に形成されて前記貫通穴の内周面を摺動する第３ガイドと、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る端子台であって、前記短い端子軸よりさらに短い端子軸を有し、前記さらに短い端子軸は、前記第２ガイドより前記台座に近い位置に形成されたガイドであって前記貫通穴の内周面を摺動する第４ガイドを有することを特徴とする。

また、本発明に係る端子台であって、前記長い端子軸は、前記端子台の中心部に配置された端子軸であることを特徴とする。

さらに、本発明に係る端子台であって、前記長い端子軸は、前記端子台の左右いずれかに配置された端子軸であることを特徴とする。

本発明に係る端子台を使用することにより、モータケースに設けられた貫通穴への案内性向上により取り付け性が改善するという効果がある。さらに、端子台の斜め挿入が防止され、端子台に過大な応力が加わりにくいという効果がある。

本実施形態に係る端子台が組付けたモータケースの概要を示す斜視図である。 本実施形態に係る端子台の構造及びモータケースへの取り付けを説明する斜視図である。 本実施形態に係る端子台と取出し線の接続状態を説明する説明図である。 図１に示した端子台の正面図と底面図である。 他の実施形態に係る端子台の概要図である。 本実施形態に係る端子台の挿入状態を説明する説明図である。 本発明を理解する上で参考となる端子台の挿入状況を説明する説明図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１は端子台１３が組付けられたモータケース１０を示し、図１を用いて端子台１３の構造について概説する。なお、説明の都合によりステータ１１の内部で回転自在に保持されるロータは省略した。モータケース１０はエンジンからの動力を車輪に伝達するトランスアクスル１の一部を構成する。モータケース１０の内部には三相交流モータのステータ１１が収容され、ステータ１１の端部からＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３本の引出し線１２が突出している。端子台１３はボルト３５によってモータケース１０に固定され、端子台１３の各端子は、ボルト３６，３７によって引出し線１２と電気的に接続されている。端子台１３には長さの異なる端子軸が設けられ、モータケース１０に設けられた丸断面の貫通穴に嵌り込んでいる。なお、端子軸は丸断面である。端子台１３のコネクタ接続口３１が制御装置に接続されたコネクタケーブル１５を受け入れて引出し線１２と制御装置が電気的に接続される。コネクタケーブル１５はボルト３８によってモータケース１０に固定され、コネクタケーブル１５により端子台１３もモータケース１０に押さえ付けられている。

図２は端子台１３の構造及びモータケース１０への組付け状態を示しており、図２を用いて端子台１３，接続具１６及び引出し線１２とモータケース１０への取り付けについて詳説する。なお、重複した符号については説明を省略する。モータケース１０には、端子台１３をモータケース１０に取り付ける取付け台１４が形成されている。取付け台１４には、端子台１３の台座１８を収容する凹みと、３つの端子軸１９と嵌り合う３つの貫通穴３３が形成されている。端子台１３は、図１のコネクタケーブル１５に接続する接続部３４と、モータケース１０の内部に収納される台座１８と、そこから延びる端子軸１９と、モータケース１０の内部に突出する端子板２１と、端子台１３をモータケース１０にネジ結合するためのプレート１７と、を有している。端子板２１は接続具１６にボルト３７でネジ結合され、接続具１６がボルト３６により引出し線１２の端子電極３２にネジ結合され、ステータ１１と端子台１３が電気的に接続される。なお、端子台１３の中央に配置されている端子軸１９は他の端子軸１９より長く、モータケース１０への取り付けを案内する機能を有している。

図３は端子台１３とステータの取出し線１２との接続状態を示している。図３（Ａ）は端子台１３の正面図であり、図３（Ｂ）は端子台１３の底面図であり、図３（Ｃ）は端子軸１９の側面図である。なお、重複した符号については説明を省略する。図３（Ａ）に示すようにモータケース１０には３つの貫通穴３３形成され、台座１８から延びる３本の端子軸１９がモータケース内部に突出する。３つの端子軸１９の中で中央部の端子軸１９ａが長く、両脇の端子軸１９ｂ，１９ｃは同じ長さとなっている。それぞれの端子軸１９の先端部には端子板２１が配置されている。端子板２１の側面には案内用のガイド２３が配置されている。端子板２１の台座側には絶縁距離を得るためのつば状のひさし２４が配置され、ガイド２３，２５が貫通穴３３の内周面に摺動して端子軸１９を案内するため端子台１３の取付けが容易となる。

異なる長さの端子軸１９により端子軸の案内性を改善すると共に副次的な効果として、各引出し線の間隔を広くして各引出し線１２との絶縁距離を増加させている。また、図３（ｃ）に示す端子軸１９（１９ｂ，１９ｃ）の側面に設けられたロック突起２２（２２ｂ，２２ｃ）と接続具１６（１６ｂ，１６ｃ）により仮止めが可能になりネジ結合の作業工数低減となる。さらに、引出し線１２をクランク状に加工して通常のストレート配線に比べて結線を容易にすると共に振動を吸収しやすい構造にした。

図４は（Ａ）は図１に示した端子台の正面図を示し、図４（Ｂ）は底面図を示している。図３と図４を用いて中央部の長い端子軸１９が図３の貫通穴３３に嵌り込む状況を６つのステップに分けて詳説する。なお、重複した符号については説明を省略する。

図４に示すように端子板２１の近傍に形成されているガイド２３は、先端が細くなった半円錐状の突起又は半円柱の先端部を斜めに切り落とした突起である。中央部の端子軸１９ａは他の端子軸１９ｂ，１９ｃより長いため、作業者が端子台１３を貫通穴３３に挿入する際、いち早く端子軸１９ａの第１ガイド２４ａが、図３の貫通穴３３に入り込み最初の挿入位置が決まる（ステップ１）。ここで、半円錐状の突起である第２ガイド２３ｂ，２３ｃは短い端子軸１９ｂ，１９ｃの先端部に設けられ、端子軸１９ａの第１ガイドのすぐ上に形成されたつば状の第３ガイド２５ａは第２ガイド２３ｂと第１ガイド２３ａの間に形成されている。

作業者が端子台１３を少し押し込むと第１ガイド２３ａが貫通穴に入り先端部の両側に形成された第１ガイド２３ａが貫通穴３３の内周面に沿って案内される。次に、内周面にひさし２４ａが接触・摺動して端子台１３の振れ角が減少する（ステップ２）。

作業者が端子台１３を少し押し込むと中央の端子軸１９ａの第３ガイド２５ａが貫通穴３３の内周面に摺動して第１ガイド２３ａ，ひさし２４ａ，第３ガイド２５ａにより端子軸１９ａが貫通穴３３の内周面に沿ってほぼ垂直に保持される。この案内により端子台１３の振れ角がさらに減少する。短い端子軸１９ｂ，１９ｃの第２ガイド２３ｂ，２３ｃは第３ガイド２５ａが貫通穴３３に入った後に貫通穴３３に入り、第２ガイド２３ｂ，２３ｃが内周面に摺動して移動し、端子軸１９ｂ，１９ｃの位置決めが進み端子台１３の振れ角がさらに減少する（ステップ３）。次に、作業者が少し端子台１３を押し込むとひさし２４ｂ，２４ｃが貫通穴３３に入り、端子軸１９の位置決めが進む（ステップ４）。

Ｏリング押さえ２６とＯリング２７は台座１８から同じ距離だけ離れているため、作業者が端子台１３を少し押し込むと３つのＯリング２７がほぼ同時に貫通穴に入る（ステップ５）。作業者が端子台１３を少し押し込むと台座がモータケースの凹みに収まる（ステップ６）。上述した作業は、説明の為に各ステップに分けているが、実際には一連の押し込み動作により端子台１３が貫通穴３３に連続的に嵌り込む。次に、作業者がプレートをボルトにより端子台１３をモータケースにネジ結合する。この後は、引出し線と接続具をネジ結合し、接続具と端子板をネジ結合して端子台の組付けが終了する。このように、第１ガイドから第３ガイドが順次貫通穴の内周面に摺動して順次位置決めが進み端子台の取り付けがスムーズに進む。

図５は他の実施形態に係る端子台４０を示し、右側から階段状に端子軸１９の長さを異ならせた端子台４０を示している。端子台４０の右側の端子軸１９ａが最も長く、次に短い端子軸が真ん中の端子軸１９ｂ（中程度の端子軸）であり、最も短い端子軸が左側の端子軸１９ｃ（短い端子軸）である。

作業者は最初に右側の長い端子軸１９ａを右側の貫通穴に合わせて位置決めをする。次に、端子軸１９ａの第１ガイド２３ａが貫通穴の中に入り込む。作業者が少し押し込むと端子軸１９ａの先端に設けられた第１ガイド２３ａが貫通穴の内周面に摺動しながら移動する（ステップ１）。次に、作業者が少し押し込むと中程度の端子軸１９ｂが貫通穴に入り込み、先端部の第２のガイド２３ｂが案内される前に、すでに案内されている長い端子軸１９ａのひさし２４ａと第３のガイド２５ａが貫通穴の内周面に摺動し、中程度の端子軸の第２のガイド２３ｂを貫通穴に案内する（ステップ２）。作業者が少し押し込むと第１のガイド２３ａにより第２のガイド２３ｂが貫通穴の内周面を摺動しながら移動する（ステップ３）。この状態において、第１から第３のガイド２３ａ，２５ａ，２３ｂによって端子台４０が案内され、さらに短い端子軸１９ｃが貫通穴に案内される（ステップ４）。作業者が少し押し込むと短い端子軸１９ｃの第４のガイド２３ｃが貫通穴の内周面に摺動しながら移動し、ひさし２４ｃが貫通穴に入り、端子軸１９ｃの位置決めが進む（ステップ５）。この位置決めは、右側の端子軸１９ａから左側の端子軸１９ｂ，１９ｃの順に進む。

Ｏリング押さえ２６とＯリング２７は台座１８から同じ高さであるため、３つのＯリング２７がほぼ同時に貫通穴に入る（ステップ６）。次に、作業者が少し押し込むと台座１８がモータケースの凹みに収まる。最後に、プレート１７をボルトによりモータケースにネジ結合して端子台４０を固定し、引出し線と接続具をネジ結合し、接続具と端子板をネジ結合して端子台の組付けが終了する。

図６は本実施形態に係る端子台１３の挿入状態を示し、図７は本発明を理解する上で参考となる端子台４１の挿入状況を示している。本実施形態に係る端子台１３を使用することにより、スムーズな取り付けが実現可能となるが、定量的な評価をするために取り付け時の端子台１３，４１の傾き角を調査した。以下、取り付け時の傾き角による対比結果について説明する。

図６の端子台１３は中央部の端子軸１９ａが他の端子軸１９ｂ，１９ｃより約１５ｍｍ長くしてある。このため、端子軸１９ａが最初に貫通穴３３に挿入され、端子軸１９ａのガイドが貫通穴の内周面を摺動して位置決めが進み、端子軸１９ａ，１９ｂ，１９ｃが３つとも貫通穴３３の内周面に摺動すると取付け時の傾き角の最大値は約３度となる。これに対し、参考となる端子台４１では、総ての端子軸１９の長さが同じであるため、端子軸１９ａ，１９ｂ，１９ｃのうち、１つの端子軸を貫通穴に挿入することができず端子台４１が傾いてしまう。端子台４１が傾いて挿入された場合には両端のいずれか１つの端子軸１９ｂ，１９ｃが貫通穴３３に嵌り込む際に引っかかり、組付け時の傾き角の最大値は約１１度となる。このままの傾き角では端子台４１をモータケース１０に取り付けられない。この状態で取り付けようとすると端子台４１に無理な力が加わることで亀裂が発生する場合がある。

これに対し、本実施形態では端子台１３の中央部の端子軸１９ａを他の端子軸１９ｂ，１９ｃより約１５ｍｍ延長するだけで最大約３度の傾きとなり、端子台１３をさらに挿入すると他のガイドが挿入される毎にその傾きは減少し、最終的には傾きがほとんど無い状態で端子台１３をモータケース１０に取り付け可能である。このように、端子台１３を挿入する毎に傾き角が減少するように端子台１３を構成することにより、作業者の取付け性が向上する。なお、本実施形態では約１５ｍｍ延長したが、この値に限定するものではなく、端子台の寸法に応じて適切に設定することが好適である。

以上、上述したように、端子台に設けられる複数の端子軸のうち少なくとも１つの長さを異ならせる端子台構造により貫通穴への案内性が向上し、作業者の取付け性が改善する。さらに、端子台の斜め挿入が防止できることから、端子台に過大な応力が加わることがない。

なお、本実施形態では、端子軸の長さを異ならせてスムーズな取り付けを実現したが、これに限定せず、モータケースの貫通穴の長さをそれぞれ異ならせて同様の効果を得ることも可能である。また、端子軸は丸断面だけでなく、多角形であっても良い。さらに、本実施形態では、端子台の取り付けに関しては取付け性と記載し、さらにステータと端子台の結線作業を含む作業については組付け性と記載した。本実施形態では、取付け性及び組付け性を向上させている。

１ トランスアクスル、１０ モータケース、１１ ステータ、１２ 引出し線、１３，４０，４１ 端子台、１４ 取付け台、１５ コネクタケーブル、１６ 接続具、１７ プレート、１８ 台座、１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 端子軸、２１ 端子板、２２，２２ｂ，２２ｃ ロック突起、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２５，２５ａ ガイド、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ひさし、２６ Ｏリング押さえ、２７ Ｏリング、３１ コネクタ接続口、３２ 端子電極、３３ 貫通穴、３４ 接続部、３５，３６，３７，３８ ボルト。

Claims (5)

1. モータケースの内部に収容されたステータと電気的に接続するために前記モータケースの外部に取り付けられる端子台であって、
   前記モータケースの外部と内部を連通する複数の貫通穴に嵌り合うように端子台の台座から前記モータケースの内部に延びる複数の端子軸を有し、
   前記複数の端子軸のうち少なくとも一つの端子軸は、他の端子軸より先に前記貫通穴に案内されるように他の端子軸より長い端子軸であることを特徴とする端子台。
2. 請求項１に記載の端子台であって、
   前記長い端子軸の先端に形成されて前記貫通穴の内周面を摺動する第１ガイドと、
   前記長い端子軸の前記第１ガイドより前記台座に近く、前記長い端子軸より短い端子軸の先端に形成されて前記貫通穴の内周面を摺動する第２ガイドと、
   前記長い端子軸のガイドであって前記第２ガイドから前記第１ガイドまでの間に形成されて前記貫通穴の内周面を摺動する第３ガイドと、
   を有することを特徴とする端子台。
3. 請求項２に記載の端子台であって、
   前記短い端子軸よりさらに短い端子軸を有し、
   前記さらに短い端子軸は、前記第２ガイドより前記台座に近い位置に形成されたガイドであって前記貫通穴の内周面を摺動する第４ガイドを有することを特徴とする端子台。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の端子台であって、
   前記長い端子軸は、前記端子台の中心部に配置された端子軸であることを特徴とする端子台。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の端子台であって、
   前記長い端子軸は、前記端子台の左右いずれかに配置された端子軸であることを特徴とする端子台。

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