JP2013161627A - ターミナル接続固定構造 - Google Patents

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Hiromitsu Himeno
太充 姫野
Atsushi Nakao
敦 中尾
Hitoshi Tamaoki
斉 玉置
Naoto Kawauchi
直人 川内
Satoshi Matsuda
聡 松田
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Mitsubishi Nichiyu Forklift Co Ltd
ニチユ三菱フォークリフト株式会社
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Abstract

【課題】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。
【解決手段】 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、ボルト30にナット40を締め付けることで、ターミナル20とバスバー10とが接続固定されるターミナル接続固定構造1において、バスバー10には凹陥部12が形成されており、凹陥部12にターミナル20の一端部22を圧入した状態でボルト30にナット40を締め付けることで、ターミナル20とバスバー10とが接続固定されるように構成されている。
【選択図】図1

Description

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。
特開2005−16355号公報
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

Claims (8)

  1. 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ターミナル接続固定構造。
  2. 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を特徴とする請求項1に記載のターミナル接続固定構造。
  3. 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とを特徴とする請求項1または2に記載のターミナル接続固定構造。
  4. 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とを特徴とする請求項1または2に記載のターミナル接続固定構造。
  5. 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とを特徴とする請求項1または2に記載のターミナル接続固定構造。
  6. 前記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は、溶融したロウ材が流れる溝部が形成されていることを特徴とする請求項5に記載のターミナル接続固定構造。
  7. 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を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のターミナル接続固定構造。
  8. 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用いられることを特徴とする請求項1〜7に記載のターミナル接続固定構造。
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