JP6568721B2 - コネクタ端子及びこのコネクタ端子を用いたバスバー - Google Patents

Description

本発明は、一対の端子部材同士をかしめることによって連結されたコネクタ端子及びこのコネクタ端子を用いたバスバーに関するものである。

本出願人は、この種のコネクタ端子を先に提案している（特許文献１）。このコネクタ端子は、例えば車載用バッテリの正極端子と負極端子とを接続するためのバスバーのコネクタ端子として用いられる。一対の異種金属材からなる端子部材をかしめることによって一つのコネクタ端子として形成され、端子部材の一方が車載用バッテリの正極端子又は負極端子に接続され、他方がバスバーのベースプレートに接続されることで、バスバーを介して複数の車載用バッテリを電気的に直列接続することができる。このコネクタ端子は、一対の端子部材同士をかしめることによって連結されるために端子部材同士の密着性が高まることになり、両者間の電気抵抗を小さくすることができる。

特開２０１５−６０７３０号公報

ハイブリット車や電気自動車などに搭載される車載用バッテリの数は一台の車両に数十個と大量であり、全てのバッテリをバスバーによって電気的に直列接続しているために、各バスバーに用いられる上記コネクタ端子の僅かな電気抵抗による損失でもバカにならないものである。

そこで、出願人は、上記のコネクタ端子において、連結された一対の端子部材間の電気抵抗をより小さくしたコネクタ端子を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明に係るコネクタ端子は、上面及び外周面が形成されたオス型フランジと、オス型フランジの上面に設けられた凹部とを有する第１端子部材と、
前記オス型フランジの上面が当接する底面とこの底面の周囲に設けられ前記オス型フランジの外周面にかしめる際に押圧変形する外周壁とで前記オス型フランジが嵌合する凹溝部が形成されたメス型フランジと、メス型フランジの底面に設けられ前記オス型フランジの上面に設けられた凹部に対応した形状からなる突起部とを有する第２端子部材とを備え、
前記オス型フランジの外周面は、少なくとも前記上面寄りに形成された第１外周面と、この第１外周面と所定の傾斜角度を持って形成された第２外周面とを有し、前記メス型フランジの外周壁を前記オス型フランジの外周面にかしめる際、前記オス型フランジの凹部に前記メス型フランジの突起部が圧入されると共に、前記メス型フランジの外周壁で前記オス型フランジの外周面を抱き込むことを特徴とする。

また、前記オス型フランジの上面には凹部が設けられ、前記メス型フランジの底面には前記凹部に圧入される突起部が設けられる。

また、本発明に係るバスバーは、上記本発明のコネクタ端子と、このコネクタ端子が固定されるベースプレートとを備え、前記ベースプレートに設けられる固定孔にベースプレートとは異種金属材からなる導電部材が嵌め込み固定され、この導電部材に設けられる端子取付孔に第２端子部材が挿入され、第２端子部材を導電部材の端子取付孔の周縁部にかしめることで、第２端子部材のメス型フランジの上面全体が導電部材に密着する。

また、前記ベースプレートには前記コネクタ端子が固定される端子取付孔の周囲にベースプレートと異種金属材からなる導電部材が嵌め込み固定され、この導電部材に前記メス型フランジの裏面全体が密着している。

本発明に係るコネクタ端子によれば、第１端子部材のオス型フランジの外周面が、第１外周面と、この第１外周面と所定の傾斜角度を持って形成された第２外周面とを有し、第２端子部材のメス型フランジの外周壁を前記オス型フランジの外周面にかしめる際、前記メス型フランジの外周壁で前記オス型フランジの第２の外周面を抱き込むようにしてかしめることができるので、オス型フランジとメス型フランジとの間の密着性がより高くなり、両者間の電気抵抗がより小さくなることによって両者間の良好な導電性が確保されることになる。

また、本発明に係るコネクタ端子によれば、前記オス型フランジの上面には凹部が設けられ、前記メス型フランジの底面には前記凹部に圧入される突起部が設けられているので、第１端子部材と第２端子部材との位置合わせ精度が高くなり、かしめる際には押圧力がフランジ全体に均等に掛かることで、かしめの精度が上がると共に第１端子部材と第２端子部材との結合強度が大きくなる。また、前記凹部に突起部を圧入することで、第１端子部材と第２端子部材との密着面積を大きく取れるのに加えて密着強度も高くなるので、オス型フランジとメス型フランジ１１の間での電気抵抗をより小さくすることができる。

また、本発明に係るバスバーによれば、本発明のコネクタ端子と、このコネクタ端子が固定されるベースプレートとを備え、前記コネクタ端子の第２端子部材のメス型フランジの裏面全体をベースプレートに密着させた状態で、コネクタ端子がかしめられているので、ベースプレートとメス型フランジとの間では電気抵抗をほとんど損失することなく導通させることができる。

本発明の第１実施形態に係るコネクタ端子の分解斜視図である。 上記第１実施形態に係るコネクタ端子の分解断面図である。 上記第１実施形態に係るコネクタ端子の斜視図である。 上記第１実施形態に係るコネクタ端子のかしめる前とかしめた後の断面図である。 第１端子部材におけるオス型フランジの外周面の他の形状を示す拡大断面図である。 上記第１実施例に係るコネクタ端子が固定されたバスバーを用いて車載用バッテリの電極端子を接続する一例を示す斜視図である。 上記第１実施例に係るコネクタ端子が固定されたバスバーの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るコネクタ端子の斜視図である。 上記第２実施形態に係るコネクタ端子の底面側からの斜視図である。 上記第２実施形態に係るコネクタ端子のかしめる前とかしめた後の断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係るコネクタ端子の実施形態を詳細に説明する。図１乃至図４には第１実施形態のコネクタ端子１が示されている。このコネクタ端子１は、下側の第１端子部材２に上側の第２端子部材３をかしめることによって連結されるものである。前記第１端子部材２と第２端子部材３は、互いに異種の金属材からなり、例えば、本実施形態のコネクタ端子１を複数の車載用バッテリの電極端子同士を接続するための接続用端子として使用する場合には、第１端子部材２及び第２端子部材３のいずれか一方が銅材で、他方がアルミニウム材で形成されるのが好ましい。本実施形態では第１端子部材２を銅材によって形成し、第２端子部材をアルミニウム材によって形成することで、車載用バッテリの正極端子に接続されるコネクタ端子として利用される。なお、前記異種金属材の組み合わせは、使用目的によって適宜選択される。

前記第１端子部材２は、図１及び図２に示したように、後述する車載用バッテリの正極端子が圧入される下向き凹部４ａが下部に形成された第１端子軸４と、この第１端子軸４の上端部に該第１端子軸４と一体成形されたオス型フランジ５とを備える。前記オス型フランジ５は、前記第１端子軸４の上端において、外方に向けて水平に張り出したリング状の円板からなり、一定の厚みを有する円板の水平状の上面７及び該上面７より張り出し距離が短い円板の水平状の下面８と、この上面７と下面８とをつなぐ外周面９とからなる。外周面９は、前記オス型フランジ５の上面７寄りにおいて、前記第１端子軸４の軸線４ｂと平行な面を形成する第１外周面９ａと、該第１外周面９ａの下端から所定の角度で内側に傾斜して前記下面８の先端まで延びる第２外周面９ｂとで形成され、第２外周面９ｂがテーパ面となっている。第１外周面９ａに対する第２外周面９ｂの傾斜角度は適宜である。第１外周面９ａとの間の傾斜角度を次第に小さくして第２外周面９ｂを水平に近づけることで、後述する第２端子部材３のメス型フランジ１１の外周壁１４をかしめた時に前記第２外周面９ｂをしっかりと抱き込むことができるが、一般的には鈍角となるのが好ましい。なお、図５に示されるように、前記外周面９の第１外周面９ａと第２外周面９ｂが滑らかな面で連続してつながるようにして、第１外周面９ａに対して所定の傾斜角度を持つように第２外周面９ｂを形成してもよい。

また、上記オス型フランジ５の上面７の中央部には円形の凹部６が形成される。この実施形態において、凹部６の内径は第１端子軸４の下端に形成された下向き凹部４ａの内径と同じかやや小さい寸法であり、また凹部６の深さはオス型フランジ５の厚みと同じかやや大きい寸法となっているが、これらの寸法の大小は特に限定されるものではない。

一方、第２端子部材３は、図１及び図２に示したように、前記第１端子部材２の第１端子軸４の軸線４ｂと平行の軸線１０ｂを有する第２端子軸１０と、この第２端子軸１０の下端部に一体成形されたメス型フランジ１１とを備える。前記メス型フランジ１１は、底の浅いリング状の凹溝部１５を有する平らな円盤形状からなり、前記第２端子軸１０の下端から水平方向に延び、オス型フランジ５の上面７が当接する底面１２を有する水平壁１３と、底面１２の周囲に設けられ前記水平１３の先端から垂直に延びる外周壁１４とで前記凹溝部１５を形成している。この凹溝部１５の底面１２は前記オス型フランジの上面７と同じ大きさであり、図４（ａ）に示したように、凹溝部１５にオス型フランジ５を嵌め入れたときに、底面１２の全体を覆うようにオス型フランジ５の上面７が当接すると共に、メス型フランジ１１の外周壁１４の内周面１４ａにオス型フランジ５の第１外周面９ａが当接することになる。

また、前記凹溝部１５の中央部には底面１２から凹溝部１５内に突出する円形の突起部１６が設けられる。この突起部１６は、前記第１端子部材２のオス型フランジ５に設けられた凹部６に対応した形状をしており、前記メス型フランジ１１の凹溝部１５内に前記オス型フランジ５を嵌合させた時に、オス型フランジ５の凹部６に突起部１６が圧入される。

前記メス型フランジ１１の外周壁１４は、図４（ａ）に示したように、その高さ寸法ｈ１がオス型フランジ５の外周面９の高さ寸法ｈ２より大きく形成されている。そして、メス型フランジ１１の外周壁１４をオス型フランジ５の外周面９にかしめる際には、外周壁１４が矢印Ａ方向に押圧変形することで、前記外周壁１４の内周面１４ａと前記第２外周面９ｂとの間にできる断面三角形状の空間部９ｃを塞ぐように前記外周壁１４が潰れることで、図４（ｂ）に示したように、前記外周壁１４が外周面９の第２外周面９ｂを抱き込むようにしてかしめることができる。また、図２及び図４に示したように、外周壁１４の下端面１４ｂには外側から内側に向かうテーパが付いている。このようなテーパを設けたことで、外周壁１４の下部を潰した時にオス型フランジ５の水平状の下面８とメス型フランジ１１の外周壁１４の下端面１４ｂとが面一になり易くなる。また、この実施形態ではオス型フランジ５の第１外周面９ａとメス型フランジ１１の外周壁１４の内周面１４ａとが共に垂直面で形成され、メス型フランジ１１の凹溝部１５にオス型フランジ５を嵌合した時には、図４（ａ）に示したように、オス型フランジ５の第１外周面９ａがメス型フランジ１１の外周壁１４の内周面１４ａに密着しているために、外周壁１４の矢印Ａ方向への押圧力に対して第１外周面９ａが十分に突っ張ることができ、オス型フランジ５の変形を効果的に防止する。なお、前記メス型フランジ１１の水平壁１３は前記第２端子軸１０の軸線１０ｂと直交する方向に延び、前記外周壁１４は前記第２端子軸１０の軸線１０ｂと平行に延びている。

前記第２端子軸１０の上部には上向き凹部１０ａが設けられ、その周壁１７が後述するバスバーのベースプレートに固定するためのかしめ代となる。

次に上記構成からなる第１端子部材２に第２端子部材３をかしめることによってコネクタ端子１を形成する場合にについて説明する。

先ず、図４（ａ）に示したように、第２端子部材３のメス型フランジ１１に設けられた凹溝部１５に第１端子部材２のオス型フランジ５を嵌め入れる。その際、第１端子部材２の凹部６に第２端子部材３の突起部１６を圧入する。このように、端子部材同士をかしめる前に仮結合することで、第１端子部材２の第１端子軸４の軸線４ｂと第２端子部材３の第２端子軸１０の軸線１０ｂとを一致させることができる。そのため、第１端子部材２と第２端子部材３との位置合わせ精度が高くなり、かしめる際には押圧力がフランジ全体に均等に掛かることで、かしめの精度が上がると共に第１端子部材２と第２端子部材３との結合強度が大きくなる。また、第１端子部材２の凹部６に第２端子部材３の突起部１６を圧入することで、第１端子部材２と第２端子部材３との密着面積を大きく取れるのに加えて密着強度も高くなるので、オス型フランジ５とメス型フランジ１１との間での電気抵抗をより小さくすることができる。

図４（ａ）に示したように、上記第１端子部材２のオス型フランジ５を第２端子部材３のメス型フランジ１１に嵌合したのち、メス型フランジ１１の外周壁１４を矢印Ａに示したように、斜め内側方向に押圧して変形させる。この押圧変形によって、図４（ｂ）に示したように、メス型フランジ１１の外周壁１４がオス型フランジ５の第２外周面９ｂを抱き込むように押し潰れるために、オス型フランジ５とメス型フランジ１１との密着強度が高いかしめ構造が得られる。特に、この実施形態では、上側に位置する第２端子部材３のメス型フランジ１１の外周壁１４で下側に位置する第１端子部材２のオス型フランジ５を覆い、オス型フランジ５の下面８を抱き込むようにしてかしめることで、かしめた部分の両者の境目がオス型フランジ５の下面８側にあるため、ほこりやちりなどが前記境目に溜まるといったことない。

図６及び図７には上記のようにして形成されたコネクタ端子１を、複数のリチウム電池２１を直列に接続した車載用バッテリ２０のバスバー２２に用いる場合の一例が示されている。このバスバー２２は、一実施形態ではアルミニウム材の矩形平板からなるベースプレート２３と、リチウム電池２１の電極端子との導通を図るために、前記ベースプレートの左右両側に設けられる一対の導通部２４，２５とを備えている。この導通部は、一方の導通部２４に前述のコネクタ端子１が設けられて各リチウム電池２１の正極端子２１ａと連結され、他方の導通部２５は各リチウム電池２１の負極端子２１ｂと連結される。

前記一方の導通部２４は、図７に示したように、ベースプレート２３に設けられた円形の固定孔２６に嵌め込み固定された銅材からなる導通部材２７と、この導通部材２７の中心に設けられた円形の端子取付孔２８に嵌め込み固定された前記コネクタ端子１とで構成される。

前記導通部材２７は、ベースプレート２３の下面２３ｂに設けられた凹所２９に下部フランジ３０が嵌り込んだ状態で、ベースプレート２３の前記固定孔２６の上面２３ａ側の周縁部にかしめられる。また、前記前記コネクタ端子１は、端子取付孔２８にベースプレート２３の下側から第２端子部材３の第２端子軸１０を挿入し、前記導通部材２７の下部に設けられた凹所３１に第２端子部材３のメス型フランジ１１を嵌め入れ、水平壁１３の上面全体を凹所３１の平らな底面３１ａに密着させた状態で前記第２端子軸１０の上部に設けた上向き凹部１０ａの周壁１７を外側に押圧変形させて押し潰し、前記端子取付孔２８の周縁部にかしめて、導通部材２７の上面と面一にする。

前記ベースプレート２３にかしめられた前記コネクタ端子１は、メス型フランジ１１の水平壁部１３の上面全体が導通部材２７の下部に設けられた凹所３１の平らな底面３１ａに密着しているため、導通部材２７とメス型フランジ１１との間では電気抵抗をほとんど損失することなく導通させることができる。また、コネクタ端子１は導通部材２７に、導通部材２７はベースプレート２３にそれぞれかしめられている他、導通部材２７の下部フランジ３０がベースプレート２３の下面２３ｂに設けられた凹所２９に嵌合しているために、導通部２４で発生する電気抵抗を抑えることができ、コネクタ端子１の第１端子部材２とベースプレート２の間での電気的導通を極めて良好に保つことができる。なお、他方の導通部２５は、前記導通部２４と同様の構成でもよく、また異なる構成とすることも可能となるので、ここでは詳細な説明を省略する。

上記構成からなるバスバー２２によって、リチウム電池２１の一対の電極端子を接続する場合は、図６及び図７に示したように、本発明のコネクタ端子１が取り付けられた一方の導通部２４をリチウム電池２１の正極端子２１ａに接続する。この実施形態ではリチウム電池２１の電池ケースの上面に突出したピン態様の正極端子２１ａにコネクタ端子１の第１端子部材２を被せ、第１端子部材２の下部に形成した下向き凹部４ａに正極端子２１ａを圧入することで、電気的に接続される。また、バスバー２２の他方の導通部２５は、同様にして隣接するリチウム電池２１の負極端子２１ｂに接続される。並設された複数のリチウム電池２１の各電極端子を上記のバスバー２２で連結することにより、配列された全てのリチウム電池２１が電気的に直列に接続されることになる。

図８乃至図１０には本発明に係るコネクタ端子の第２実施形態が示される。このコネクタ端子４０は、前記第１実施形態に係るコネクタ端子１と同様、オス型フランジ４２を有する第１端子部材４１と、メス型フランジ４４を有する第２端子部材４３とを備えており、オス型フランジ４２にメス型フランジ４４をかしめることによって両者を連結させているが、第１端子部材４１のオス型フランジ４２が矩形形状に形成されている他、第1端子軸４５及びその下部に設けられた下向き凹部４５ａが楕円形状に形成されており、また、第２端子部材４３のメス型フランジ４４も前記オス型フランジ４２の形状に対応した矩形形状に形成されている点が異なっているのみで、他の構成及び作用効果は前記第１実施形態におけるコネクタ端子１と実質的に同一であり、また、コネクタ端子４０をバスバーに用いて車載用バッテリの接続端子として用いる場合も前記第１実施形態に係るコネクタ端子１の作用効果と実質的に同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

なお、本発明に係るコネクタ端子は、第１端子部材、第１端子部材のオス型フランジ、オス型フランジの外周面、第２端子部材、第２端子部材のメス型フランジの各形状が、上記各実施形態における形状に限定されないことは勿論である。

１，４０ コネクタ端子
２，４１ 第１端子部材
３，４３ 第２端子部材
４，４５ 第１端子軸
４ａ，４５ａ 下向き凹部
４ｂ 軸線
５，４２ オス型フランジ
６ 凹部
７ 上面
８ 下面
９ 外周面
９ａ 第１外周面
９ｂ 第２外周面
１０ 第２端子軸
１０ａ 上向き凹部
１０ｂ 軸線
１１，４４ メス型フランジ
１２ 底面
１３ 水平壁
１４ 外周壁
１４ａ 内周面
１４ｂ 下端面
１５ 凹溝部
１６ 突起部
１７ 周壁
２０ 車載用バッテリ
２１ リチウム電池
２２ バスバー
２３ ベースプレート
２４，２５ 導通部
２６ 固定孔
２７ 導通部材
２８ 端子取付孔
２９，３１ 凹所
３０ 下部フランジ

Claims (7)

1. 上面及び外周面が形成されたオス型フランジと、オス型フランジの上面に設けられた凹部とを有する第１端子部材と、
   前記オス型フランジの上面が当接する底面とこの底面の周囲に設けられ前記オス型フランジの外周面にかしめる際に押圧変形する外周壁とで前記オス型フランジが嵌合する凹溝部が形成されたメス型フランジと、メス型フランジの底面に設けられ前記オス型フランジの上面に設けられた凹部に対応した形状からなる突起部とを有する第２端子部材とを備え、
   前記オス型フランジの外周面は、少なくとも前記上面寄りに形成された第１外周面と、この第１外周面と所定の傾斜角度を持って形成された第２外周面とを有し、前記メス型フランジの外周壁を前記オス型フランジの外周面にかしめる際、前記オス型フランジの凹部に前記メス型フランジの突起部が圧入されると共に、前記メス型フランジの外周壁で前記オス型フランジの外周面を抱き込むことを特徴とするコネクタ端子。
2. 前記オス型フランジの第１外周面は、前記オス型フランジと一体に形成された第１端子軸の軸線と平行の面を有し、前記オス型フランジの第２外周面は、前記第１端子軸の軸線に対して所定の角度で内側に傾斜する面を有する請求項１に記載のコネクタ端子。
3. 前記オス型フランジの第１外周面と第２外周面とが所定の傾斜角度の鈍角でつながり、又は所定の傾斜角度の滑らかな面でつながる請求項１又は２に記載のコネクタ端子。
4. 前記メス型フランジの外周壁の高さは、前記オス型フランジの外周面の高さと同じかそれより大きい請求項１乃至３のいずれかに記載のコネクタ端子。
5. 前記第１端子部材と第２端子部材は、一方が銅材、他方がアルミニウム材からなる異種金属材である請求項１に記載のコネクタ端子。
6. 上面及び外周面が形成されたオス型フランジと、オス型フランジの上面に設けられた凹部とを有する第１端子部材と、
   前記オス型フランジの上面が当接する底面と、この底面の周囲に設けられ前記オス型フランジの外周面にかしめる際に押圧変形する外周壁で前記オス型フランジが嵌合する凹溝部が形成されたメス型フランジと、メス型フランジの底面に設けられ前記オス型フランジの上面に設けられた凹部に圧入される突起部とを有する第２端子部材とを備え、
   前記オス型フランジの外周面は、少なくとも前記上面寄りに形成された第１外周面と、この第１外周面と所定の傾斜角度を持って形成された第２外周面とを有し、前記メス型フランジの外周壁を前記オス型フランジの外周面にかしめる際、前記オス型フランジの凹部に前記メス型フランジの突起部が圧入されると共に、前記メス型フランジの外周壁で前記オス型フランジの外周面を抱き込むコネクタ端子と、
   前記コネクタ端子が固定されるベースプレートとを備え、
   前記ベースプレートに設けられる固定孔にベースプレートとは異種金属材からなる導電部材が嵌め込み固定され、この導電部材に設けられる端子取付孔に第２端子部材が挿入され、第２端子部材を導電部材の端子取付孔の周縁部にかしめることで、第２端子部材のメス型フランジの上面全体が導電部材に密着することを特徴とするバスバー。
7. 前記第１端子部材が銅材からなり、前記第２端子部材がアルミニウム材からなり、前記ベースプレートがアルミニウム材からなり、前記導電部材が銅材からなる請求項６記載のバスバー。

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