JP2020120440A - 合体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１機器と第２機器を合わせる際に位置決めピンによらずに第１端子と第２端子の干渉を避ける技術を提供する。【解決手段】モータシステム２は、制御装置の第１端子と、トランスアクスルの第２端子と、制御装置とトランスアクスルのそれぞれに１個ずつ設けられている一対の突起を備える。一対の突起は、トランスアクスルを制御装置に結合する際に第２端子の先端が第１端子に達するときに近接対向するように配置されている。一対の突起は、第１締結面が第２締結面に接した状態で、制御装置とトランスアクスルの並び方向からみたときに一対の突起の対向する先端同士が重なるように配置されている。第１端子から第１端子側の突起までの距離Ｌ１は、第２端子の先端から第２端子側の突起の第１端子側の距離Ｌ２よりも長く、第２端子の先端から第２端子側の突起の第１端子から遠い側の縁までの距離Ｌ３よりも短い。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、第１機器と第２機器がそれぞれの開口を向かい合わせて結合している合体装置に関する。

特許文献１に、モータケースにパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）が合体した装置が開示されている。モータケースにはモータが収容されている。ＰＣＵはバッテリの電力をモータの駆動電力に変換するデバイスである。モータケースとＰＣＵは機械的に連結され、モータケース内のモータとＰＣＵは電気的に接続される。特許文献１では、モータケースにＰＣＵが合体した装置を一体型ユニットと称している。本明細書では、２個の機器が合体している装置を合体装置と称する。

特許文献１の一体型ユニット（合体装置）では、モータケースのＰＣＵに対向する面にコネクタ（モータ側コネクタ）が設けられており、ＰＣＵのモータケースに対向する面にもコネクタ（ＰＣＵ側コネクタ）が設けられている。モータケースにＰＣＵを合体させると、ＰＣＵ側コネクタの端子とモータ側コネクタの端子が接触し、端子同士が導通する。

特開２０１６−１４０２００号公報

モータケースのモータ（第１機器）とＰＣＵ（第２機器）の間を流れる電流が大きい場合、第１機器の端子と第２機器の端子を接触させるだけではなく、ボルトでしっかりと締結させたい場合がある。その場合には、第１機器には平坦な締結面を有する第１端子が備えられ、第２機器には第１端子に向けて延びている第２端子が備えられる。第２端子も平坦な締結面を有している。第２機器を第１機器に合わせると、第１端子の締結面と第２端子の締結面が対向する。それぞれの締結面にはボルト孔が設けられており、第１機器のケースに設けられたサービスホールを通じて締結面同士がボルトで締結される。

第２機器を第１機器に結合する際、第２端子が第１端子に干渉しないように、第１機器に対して第２機器を正確な軌道で近づけていかなければならない。連結する２個の機器の間の相対的な位置を合わせるには、一方の機器に位置決めピンを設け、他方の機器に嵌合孔を設け、両者を嵌合させる方法が採用される。位置決めピンの長さは、第２機器を第１機器に近づけたときに第１端子と第２端子が干渉し始める位置から、第１機器と第２機器が結合するまでの距離よりも長く設定される。位置決めピンが嵌合孔に嵌合すれば、第２機器の位置は位置決めピンと嵌合孔の嵌合に拘束されるので、正確な軌道で第１機器に近づけることができる。本明細書は、第１機器と第２機器を合わせる際に位置決めピンによらずに第１端子と第２端子の干渉を避ける技術を提供する。第１端子と第２端子の干渉が避けられれば、位置決めピンは、第１機器に第２機器が接する直前に嵌合孔に嵌合すればよいので、位置決めピンの長さを短くすることができる。

本明細書が開示する合体装置は、第１開口を有している第１機器と第２開口を有している第２機器が第１開口に第２開口を向かい合わせて連結されている装置である。この合体装置は、第１機器に設けられている第１端子と、第２機器に設けられている第２端子と、第１機器と第２機器のそれぞれに１個ずつ設けられている一対の突起を備えている。第１端子は、第１機器と第２機器の並び方向に対して交差する方向を向いている第１締結面を有している。第２端子は、第１端子へ向けて延びているとともに、第１締結面と対向する第２締結面を有している。一対の突起は、第２機器を第１機器に結合する際に第２端子の先端が第１端子に達するときに近接対向するように配置されている。一対の突起は、第１締結面が第２締結面に接した状態で並び方向（第１機器と第２機器の並び方向）からみたときに一対の突起の対向する先端同士が重なるように配置されている。第１端子から第１機器側の突起までの距離は、第２端子の先端から第２機器側の突起の第１端子側の縁までの距離よりも長く、第２端子の先端から第２機器側の突起の第１端子から遠い側の縁までの距離よりも短くなるように設定されている。

上記の構成によれば、第２機器を第１機器に近づけていくと、第２端子の先端が第１端子と干渉し得るほどに近づいたときに一対の突起同士が干渉し、第２端子が第１端子から離れる方向に第２機器が動く。それゆえ、第１端子と第２端子が干渉せずに第２機器を第２機器に近づけていくことができる。長い位置決めピンを要することなく、第１機器と第２機器を合わせる際に第１端子と第２端子の干渉を避けることが可能となる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の合体装置（モータシステム）の側面図である。 図１のII−II線に沿った断面図である（部分断面図）。 制御装置とトランスアクスルを分離した断面図である（部分断面図）。 制御装置をトランスアクスルに近づけている途中を示した断面図である（１）。 制御装置をトランスアクスルに近づけている途中を示した断面図である（２）。 制御装置をトランスアクスルに近づけている途中を示した断面図である（３）。

図面を参照して実施例の合体装置を説明する。実施例の合体装置は、電気自動車に搭載されるモータシステム２である。モータシステム２は、モータ２９を収容したトランスアクスル２０に、モータ２９を駆動する駆動回路１９が組み込まれた制御装置１０が合体した装置である。図１に、モータシステム２の側面図を示す。制御装置１０は、トランスアクスル２０の上に固定されている。図１では、駆動回路１９とモータ２９は模式的に破線矩形で描いてある。

駆動回路１９から延びている第１端子１３は、モータ２９から延びている第２端子２３と接続される。第１端子１３と第２端子２３には、例えば５０アンペア以上のモータ駆動電流が流れる。それゆえ、第１端子１３と第２端子２３はボルト３でしっかりと固定される。なお、モータ２９は三相交流モータであり、第１端子１３と第２端子２３以外に、駆動回路１９とモータ２９を接続する端子がほかに２組備えられているが、それらの図示は省略している。本実施例は、第１端子１３と第２端子２３の連結構造を説明するため、第１端子１３と第２端子２３をデフォルメして大きく描いてある。また、説明に不必要な部品は図示を省略してある。

第１端子１３と第２端子２３は、制御装置１０のケース１１とトランスアクスル２０のハウジング２１を結合した後にボルト３で締結される。それゆえ、制御装置１０のケース１１には、サービスホール１２が設けられている。サービスホール１２は、外部から第１端子１３と第２端子２３の締結位置が見えるように設けられている。ケース１１とハウジング２１を結合した後、サービスホール１２からボルト３と工具（不図示）を挿入し、第１端子１３を第２端子２３に締結する。第１端子１３と第２端子２３を締結した後、サービスホールはカバーで閉じられるが、図ではカバーの図示は省略した。

図２に、図１のII−II線に沿ったモータシステム２の断面図を示す。図２は、第１端子１３と第２端子２３の締結部周辺の部分断面図である。図３に、トランスアクスル２０と制御装置１０を分離した断面図を示す。図２と図３は、第１端子１３と第２端子２３を横断する平面でモータシステム２をカットした断面図である。

制御装置１０とトランスアクスル２０は、制御装置１０のケース１１の開口１１ａと、トランスアクスル２０のハウジング２１の開口２１ａが向かい合わせで結合される。図中の座標系のＺ方向が、制御装置１０とトランスアクスル２０の並び方向である。以下では、制御装置１０とトランスアクスル２０の並び方向を単純に「並び方向」と称する。

制御装置１０が有している第１端子１３は、並び方向に対して直交する第１締結面１３ａを有している（図３参照）。トランスアクスル２０が有している第２端子２３は、第１端子１３に向かって延びており、第１締結面１３ａと対向する第２締結面２３ａを有している。「並び方向」は図中の座標系のＺ方向であり、第１締結面１３ａは、Ｚ方向に直交するＹ方向を向いている。

制御装置１０は、並び方向に沿ってトランスアクスル２０に近づけられる。制御装置１０のケース１１の開口１１ａにトランスアクスル２０のハウジング２１の開口２１ａが当接すると、第１端子１３の第１締結面１３ａに第２端子２３の第２締結面２３ａが当接する。第１端子１３にはボルト孔１３ｂが設けられており、第２端子２３にはボルト孔２３ｂが設けられている。ハウジング２１がケース１１に結合され、第１締結面１３ａが第２締結面２３ａに当接すると、第１端子１３のボルト孔１３ｂと第２端子２３のボルト孔２３ｂが一致し、ボルト３が挿通できるようになる。

ハウジング２１の開口２１ａの周囲には位置決めピン４が設けられており、ケース１１の開口１１ａの位置決めピン４に対応する箇所には嵌合孔５が設けられている。ハウジング２１には複数の位置決めピンが設けられ、ケース１１には複数の嵌合孔が設けられるが、図では、１個の位置決めピン４とそれに対応する１個の嵌合孔５のみが示されている。ケース１１をハウジング２１に合わせる際、位置決めピン４が嵌合孔５に挿入されるようにケース１１をハウジング２１に近づけていく。位置決めピン４が嵌合孔５に挿通された後は、ケース１１はハウジング２１に対して予定された軌道で真直ぐに近づいていくようになる。

第１端子１３は、樹脂製の端子支持台１４に支持されている。端子支持台１４は、第１端子１３の第１締結面１３ａの裏側を支えている。端子支持台１４には、ボルト３が締結されるネジ孔１４ａが設けられている。端子支持台１４は、第１端子１３よりも第２端子２３の側へ延びている。

第２端子２３は、樹脂製の端子支持部２４に支持されている。第２端子２３は、端子支持部２４よりも第１端子１３に近い側まで延びている。

端子支持台１４には突起１５が設けられており、端子支持部２４には突起２５が設けられている。突起１５は第１端子１３よりも第２端子２３に近い側に位置しており、第２端子２３の側に突出している。突起２５は第２端子２３よりも第１端子１３から遠い側に位置しており、第１端子１３の側に突出している。

一対の突起１５、２５は、制御装置１０をトランスアクスル２０に結合する際に第２端子２３の先端が第１端子１３に達するときに互いに近接対向するように配置されている。制御装置１０をトランスアクスル２０に結合する際、第２端子２３の先端が第１端子１３の先端に当接してしまうと、第２端子２３が折れ曲がるおそれがある。一対の突起１５、２５は、制御装置１０をトランスアクスル２０に近づける際に、第２端子２３と第１端子１３の干渉を防ぐ目的で備えられている。

一対の突起１５、２５の位置関係は、次の通りである。（１）一対の突起１５、２５は、第１端子１３の第１締結面１３ａが第２端子２３の第２締結面２３ａに接した状態で並び方向からみたときに、一対の突起１５、２５の対向する先端同士が重なるように配置されている。図２の距離ｄＡが、並び方向からみたときの一対の突起１５、２５の重複範囲を示している。（２）一対の突起１５、２５は、第１端子１３から突起１５までの距離Ｌ１が、第２端子２３の先端から突起２５の第１端子１３側の縁２５ａまでの距離Ｌ２よりも長く、第２端子２３の先端から突起２５の第１端子１３から遠い側の縁２５ｂまでの距離Ｌ３よりも短くなるように配置されている（図３参照）。なお、「突起の縁」との表現は、「突起の基部」あるいは、「突起の根元」と換言してもよい。

上記２点の位置関係が満たされていると、制御装置１０のケース１１をトランスアクスル２０のハウジング２１に近づける際に第２端子２３の先端が第１端子１３と干渉することが避けられる。図４−図６を参照しつつ、ケース１１をハウジング２１に近づけるときの端子１３、２３の位置関係の変化を説明する。

説明の便宜上、図４から図６では、トランスアクスル２０を制御装置１０に近づけていく、と表現する。なお、トランスアクスル２０と制御装置１０は相対的に近づけばよいのであるから、表現上は、「制御装置１０をトランスアクスル２０に近づける」ことと、「トランスアクスル２０を制御装置１０に近づける」ことは等価である。

図４は、トランスアクスル２０を制御装置１０に近づけていき、一対の突起１５、２５が最初に接触したときを示している。トランスアクスル２０は、位置決めピン４が嵌合孔５に挿通するように、制御装置１０へ近づけられる。先に述べたように、第１端子１３から第１突起１５までの距離Ｌ１は、第２端子２３の先端から第２突起２５の第１端子１３側の縁２５ａまでの距離Ｌ２よりも大きく、第２端子２３の先端から第２突起２５の第１端子１３から遠い側の縁２５ｂまでの距離Ｌ３よりも短い（図３参照）。従って、第１突起１５と第２突起２５が最初に接触したとき、図４の矢印線Ｐ１が示すように、第２端子２３の先端は第１端子１３に届いていない。

また、先に述べたように、第２端子２３の第２締結面２３ａが第１端子１３の第１締結面１３ａに当接した状態で並び方向からみたときに第１突起１５と第２突起２５は範囲ｄＡで重なっている（図４参照）。従って、図４の状態からトランスアクスル２０をさらに制御装置１０へ近づけると、第１突起１５と第２突起２５が干渉し、トランスアクスル２０は図中の左方向へ移動する。その結果、第２端子２３は第１端子１３から離れる方向へ移動する。図５の矢印線Ｐ２が、第２端子２３の移動方向を示している。図５は、一対の突起１５、２５がそれらの頂点同士で接している状態を示している。

図５の状態からトランスアクスル２０がさらに制御装置１０へ近づくと、突起１５、２５は互いを乗り越える（図６）。トランスアクスル２０は、常に、位置決めピン４が嵌合孔５に挿通される方向に動かされる。従って、突起１５、２５が互いを乗り越えると、第２端子２３は第１端子１３へ近づく方向へ移動するが、既に第２端子２３は、第２締結面２３ａが第１端子１３の第１締結面１３ａと対向する位置まで進んでいる。それゆえ、突起１５、２５が互いを乗り越えると、第２端子２３の第２締結面２３ａが第１端子１３の第１締結面１３ａへ当接する。トランスアクスル２０をさらに制御装置１０へ向けて移動させ、位置決めピン４を嵌合孔５に挿通させる。トランスアクスル２０のハウジング２１の開口２１ａが制御装置１０のケース１１の開口１１ａに当接したら、先に述べたように、第１端子１３のボルト孔１３ｂ（図３参照）が第２端子２３のボルト孔２３ｂ（図３参照）と一致する。サービスホール１２を通して第１端子１３のボルト孔１３ｂと第２端子２３のボルト孔２３ｂへボルト３を入れ、工具（不図示）でボルト３を締結する。

以上のとおり、上記した（１）、（２）の条件が満たされていると、トランスアクスル２０を制御装置１０へ向けて移動させる際、一対の突起１５、２５が干渉することによって、第２端子２３が第１端子１３に到達する直前に第２端子２３が第１端子１３から離れ、両者の干渉が回避される。実施例のモータシステム２は、位置決めピン４によらず、トランスアクスル２０を制御装置１０へ結合する際に第１端子１３と第２端子２３の干渉を避けることができる。図６に示されているように、位置決めピン４は、第１端子１３と第２端子２３がＹ方向からみて重なる位置まで制御装置１０とトランスアクスル２０が接近してから嵌合孔５に到達する長さしか有していない。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。締結面がトランスアクスル２０と制御装置１０の並び方向に対して直交する方向を向いている第１端子はトランスアクスル２０に設けられてもよい。同様に、第１端子へ向けて延びているとともに、第１締結面と対向する第２締結面を有している第２端子は制御装置１０に設けられてもよい。

実施例の制御装置１０が第１機器の一例であり、トランスアクスル２０が第２機器の一例である。盛業装置を第２機器と称し、トランスアクスル２０を第１機器と称してもよい。本明細書が開示する技術は、制御装置１０とトランスアクスル２０が合体した装置以外の装置に適用されてもよい。例えば、本明細書が開示する技術は、筐体が２個に分割されている一つの機器に適用されてもよい。その場合には、分割された一方のケースが第１機器に対応し、他方のケースが第２機器に対応する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：モータシステム
３：ボルト
４：位置決めピン
５：嵌合孔
１０：制御装置
１１：ケース
１１ａ、２１ａ：開口
１２：サービスホール
１３：第１端子
１４：端子支持台
１５、２５：突起
２０：トランスアクスル
２１：ハウジング
２３：第２端子
２４：端子支持部

Claims (1)

1. 第１開口を有している第１機器と第２開口を有している第２機器が前記第１開口に前記第２開口を向かい合わせて連結されている合体装置であり、
   前記第１機器に設けられており、前記第１機器と前記第２機器の並び方向に対して交差する方向を向いている第１締結面を有している第１端子と、
   前記第２機器に設けられており、前記第１端子へ向けて延びているとともに、前記第１締結面と対向する第２締結面を有している第２端子と、
   前記第１機器と第２機器のそれぞれに設けられており、前記第２機器を前記第１機器に結合する際に前記第２端子の先端が前記第１端子に達するときに近接対向するように配置されている一対の突起と、
   を備えており、
   前記一対の突起は、前記第１締結面が前記第２締結面に接した状態で前記並び方向からみたときに前記一対の突起の対向する先端同士が重なるように配置されており、
   前記第１端子から第１機器側の前記突起までの距離は、前記第２端子の先端から前記第２機器側の前記突起の前記第１端子側の縁までの距離よりも長く、前記第２端子の先端から前記第２機器側の前記突起の前記第１端子から遠い側の縁までの距離よりも短い、合体装置。

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