JP6591209B2 - バスバの連結構造及びコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、バスバの連結構造及びその連結構造を用いたコネクタに関する。

従来、電気自動車やハイブリッドカー等に搭載された電機機器は、例えば、電機機器内の端子台等に接続された板状の金属導体（以下、バスバという。）を電機機器の筐体の側面開口から外部に突出させ、突出したバスバの先端部に外部接続用のコネクタハウジング等を取り付けてコネクタを構成することにより、他の電機機器との電気的な接続が行われている。

この種の電機機器として、特許文献１には、複数の電池を重ね合せて直列に接続された車両用のバッテリパックが開示されている。バッテリパックは、隣り合う電池間の正極と負極を電気的に接続し、一端の電池の正極と他端の電池の負極がそれぞれ総正極、総負極となっている。特許文献１では、両端の電池の側面にそれぞれ総電極と接続されたバスバが取り付けられている。バスバは、Ｌ字状に折り曲げて形成され、電池の下部側面から横方向（電池側面と略垂直）に突出する板面に外部接続用の電極が取り付けられ、その電極に外部の端子が接続されている。

特開２００６−１２０４８９号公報

ところで、特許文献１のように、バッテリパックの横方向に突出するバスバに外部接続用のコネクタハウジングを取り付ける場合、バスバの先端部が差し込まれたコネクタハウジングは、バッテリパックの横方向に延在する。そのため、バッテリパックの側方には、コネクタハウジングの長さに応じたスペースが必要になることに加え、コネクタハウジングの位置や向き、すなわち、バスバの位置や向きによっては、相手側のコネクタハウジングを接続する際の作業性が悪くなるといった問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、バッテリパックのバスバに外部接続用のコネクタハウジングを取り付けるのに好適なバスバの連結構造において、バスバに取り付けられるコネクタハウジングの位置や向きを調整可能にすることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のバスバの連結構造は、板状に形成された第１と第２のバスバと、この第１と第２のバスバの長手方向の一端部同士を連結するヒンジ部とを備え、ヒンジ部は、第１と第２のバスバの長手方向の一端部をそれぞれ円筒状に折り曲げて形成された第１と第２の筒状部と、第１と第２の筒状部にそれぞれ挿入されて前記第１と第２のバスバを回動可能に連結する導電性の柱状部材とを有し、柱状部材は、第１と第２の筒状部の内周面に対応する外周面を有する円柱状に形成され、第１の筒状部に圧入支持され、第２の筒状部の内周面に向かって突出する爪部を有してなることを特徴とする。

これによれば、第１のバスバは、第１の筒状部に柱状部材が圧入されることにより、柱状部材と導通され、かつ、柱状部材と一体的に回動可能となる。また、柱状部材は、第２の筒状部の内周面に対応する外周面にその内周面に向かって突出する爪部を有しているから、第２の筒状部に挿入された柱状部材は、爪部が第２の筒状部の内周面を押し付けることになり、第２の筒状部との導通が確保される。また、爪部が第２の筒状部の内周面を押し付けることで、柱状部材と第２の筒状部との摩擦が大きくなり、第１と第２のバスバの角度を維持することができる。

本発明によれば、例えば、電機機器の端子台等に他端部が接続された第２のバスバを電機機器の側壁開口から外部に突出させ、この第２のバスバの一端部に連結された第１のバスバをヒンジ部の回動により筐体の側壁に沿って上向きにすることができる。すなわち、第１のバスバに取り付けられたコネクタハウジングの位置や向きを調節することができるから、電機機器の側方にコネクタハウジングを設置するための広いスペースを必要とせず、また、相手側のコネクタハウジングの接続作業を容易に行うことができる。

また、柱状部材は、回転時に爪部が第２の筒状部の内周面を押し付けて回動する際、第２の筒状部の内周面の酸化被膜を削り落とすから、柱状部材と第２のバスバとの導通信頼性を高めることができる。なお、第１の筒状部には、柱状部材が圧入支持されるから、第１の筒状部の内周面と柱状部材の外周面は、良好な導通状態が保持される。

また、柱状部材は、第１の筒状部の折り曲げ方向の先端面とその先端面と対向する板面との間に圧入される突起部を有してなることが好ましい。これによれば、第１の筒状部の先端面と板面との間に突起部が係止されるから、第１のバスバの回転力を柱状部材に確実に伝えることができる。

また、突起部は、先端面に向かって突設する凸部を有してなることが好ましい。これによれば、突起部を第１の筒状部の先端面と板面との間に圧入する際、凸部の表面の酸化被膜が削られるから、凸部を介して柱状部材と第１のバスバとの導通信頼性をより高めることができる。

また、上記課題を解決するため、本発明のコネクタは、コネクタハウジングと、長手方向の一端部がコネクタハウジングに収容された板状の第１のバスバと、第１のバスバの他端部とヒンジ部を介して長手方向の一端部が連結された板状の第２のバスバとを備え、ヒンジ部は、第１のバスバの他端部と第２のバスバの一端部とをそれぞれ円筒状に折り曲げて形成された第１と第２の筒状部と、この第１と第２の筒状部にそれぞれ挿入されて第１と第２のバスバを回動可能に連結する導電性の柱状部材とを有し、柱状部材は、第１と第２の筒状部の内周面に対応する外周面を有する円柱状に形成され、第１の筒状部に圧入支持され、第２の筒状部の内周面に向かって突出する爪部を有してなることを特徴とする。

本発明によれば、バスバに取り付けられるコネクタハウジングの位置や向きを調整可能にすることができる。

本発明が適用されるコネクタの一実施形態の外観斜視図である。 コネクタハウジングの断面斜視図である。 第１と第２のバスバ同士が連結されるヒンジ部の拡大図である。 ヒンジ部を構成する第１の筒状部の外観斜視図である。 ヒンジ部を構成する第２の筒状部の外観斜視図である。 ヒンジ部を構成する柱状部材の外観斜視図である。 ヒンジ部の断面図である。 第１のバスバを回動させた状態のヒンジ部の拡大図である。 コネクタの組立方法を説明する図である。 図９の次工程のコネクタの組立方法を説明する図である。 図１０の工程において、コネクタハウジングが上向きに回動した状態を示す図である。 図１０の次工程のコネクタの組立方法を説明する図である。 図１２の工程において、筐体にカバー部材が取り付けられた状態を示す図である。

以下、本発明にかかるコネクタ及びそのコネクタを構成するバスバの連結構造の一実施形態について図１ないし図１３を参照して説明する。本発明の一実施形態にかかるコネクタ１１は、電機機器に接続して使用され、この電機機器を他の電機機器と接続するためのものである。なお、本実施形態では、電機機器として電気自動車やハイブリッドカー等に搭載されるバッテリパック（電池集合体）を用いる例を説明するが、電機機器にはモータやインバータといった種々の電機機器が適用される。

コネクタ１１は、図１に示すように、筐体１３内に収容された図示されていないバッテリパックに接続される。バッテリパックは、複数の電池を厚み方向に配列して隣り合う電池を直列接続して構成され、一端の電池の正極と他端の電池の負極がそれぞれ総電極（総正極、総負極）となっている。図１では、一方の総電極に接続されるコネクタ１１のみを表している。

本実施形態のコネクタ１１は、図１に示すように、外部接続用のコネクタハウジング１５と、板状の金属導体である第１と第２のバスバ１７，１９と、これらのバスバ１７，１９を回動可能に連結するヒンジ部２１とを有して構成される。第２のバスバ１９は、その長手方向の一端部が、第１のバスバ１７と連結され、他端部が筐体１３の側壁の開口２３を介して筐体１３内のバッテリパックの総電極に接続される。以下では、矢印Ｘを軸方向又は前後方向、矢印Ｙを幅方向、矢印Ｚを高さ方向として説明する。

コネクタハウジング１５は、合成樹脂製であり、全体が角筒状に形成される。コネクタハウジング１５は、軸方向の前端部に矩形の前方開口部２５が形成され、軸方向の後端部にスリット状の後方開口部２７（図２）が形成される。

前方開口部２５には、図示しない相手側の端子が挿入され、後方開口部２７には、第１のバスバ１７の一端部が挿入される。後方開口部２７に挿入された第１のバスバ１７は、コネクタハウジング１５内の図示しない係止部に係止されてコネクタハウジング１５内に保持される。コネクタハウジング１５は、軸方向の中央部に段部２９を有しており、内部の軸方向と直交する断面積が後方から前方に向かって段付状に大きくなるように形成される。

図２は、コネクタハウジング１５の後方開口部２７を軸方向に切断した縦断面図である。コネクタハウジング１５には、一対の板状の端子３１ａ，３１ｂが上下に離間して配置される。端子３１ａ，３１ｂは、後方開口部２７の位置に対応させて配置され、後方開口部２７の高さ方向の寸法よりも小さい間隔で略平行に配置される。これにより、後方開口部２７に挿入された第１のバスバ１７は、一対の端子３１ａ，３１ｂ間に挿入されて各端子３１ａ，３１ｂと電気的に接続される。

端子３１ａ，３１ｂは、図示していないが、それぞれコネクタハウジング１５の段部２９に対応させて、互いの間隔が後方から前方に向かって段付状に大きくなるように折り曲げられ形成される。すなわち、前方の端子３１ａ，３１ｂ間の間隔は、相手側の端子の厚みに対応させて設定される。これにより、前方開口部２５から挿入された相手側の端子が、端子３１ａ，３１ｂ間に挿入されて、各端子３１ａ，３１と電気的に接続される。

第１と第２のバスバ１７，１９は、いずれも矩形状に形成された金属板材であり、幅寸法が略同一に設定されているが、長手方向（前後方向）の長さは、適宜設定することができる。第１のバスバ１７の長手方向の他端部と第２のバスバ１９の長手方向の一端部は、ヒンジ部２１を介して互いに回動可能に連結される。

ヒンジ部２１は、図３に示すように、第１のバスバ１７の他端部を円筒状に折り曲げて形成された第１の筒状部３３と、第２のバスバ１９の一端部を円筒状に折り曲げて形成された第２の筒状部３５ａ，３５ｂと、第１と第２の筒状部３３，３５ａ，３５ｂにそれぞれ収容（挿入）されて第１と第２のバスバ１７，１９を回動可能に支持する導電性の柱状部材３７とを有して構成される。

第１の筒状部３３は、図４に示すように、第１のバスバ１７の端面３９の幅方向の略中央部から長手方向に張り出した第１の突片４１を厚み方向の一方に折り曲げて円筒状に形成される。第１の突片４１の幅方向の長さは、第１のバスバ１７の全幅の略３分の１に設定される。第１の筒状部３３の折り曲げ方向の端面４３は、その端面４３と対向する第１の筒状部３３の板面４５と離れて配置される。

第２の筒状部３５ａ，３５ｂは、図５に示すように、互いに同一寸法及び同一形状に形成され、それぞれ、第２のバスバ１９の端面４７の幅方向の両端部から長手方向に張り出した第２の突片４９ａ，４９ｂを、厚み方向の一方に円弧状に膨らませるとともに、厚み方向の他方に円筒状に折り返して形成される。第２の突片４９ａ，４９ｂの幅方向の長さは、それぞれ第２のバスバ１９の全幅の略３分の１に設定される。第２の筒状部３５ａ，３５ｂの折り曲げ方向の端面５１は、その端面５１と対向する第２の筒状部３５ａ，３５ｂの板面５３と離れて配置される。

柱状部材３７は、金属製の導体であり、図６に示すように、円柱状に形成された軸部５５と、軸部５５から突出する爪部５７と、爪部５７と周方向の位置をずらして軸部５５の外周面から突出する突起部５９とを有して形成される。

軸部５５は、第１の筒状部３３と第２の筒状部３５ａ，３５ｂとの内周面にそれぞれ対応する外周面（外径寸法）を有して断面円型に形成される。軸部５５は、図７に示すように、柱状部材３７が第１の筒状部３３に挿入されるとき、第１の筒状部３３に圧入支持されるようになっている。

爪部５７は、軸方向の断面が円弧状に形成された第１側面６１と、平面状に形成された第２側面６３とを有して断面半月状に形成される。爪部５７は、図３に示すように、柱状部材３７が第２の筒状部３５ａ，３５ｂに挿入されたとき、第２の筒状部３５ａ，３５ｂの内周面に対応する位置、つまり、軸部５５の軸方向の両端部にそれぞれ突設され、第１側面６１が、各筒状部３５ａ，３５ｂの内周面を押圧するようになっている。第１側面６１は、第２側面６３に対して図３の時計方向に形成される。

突起部５９は、軸部５５の軸方向の略中央部に設けられ、軸方向からみると、軸部５５の接線方向に延びる第３側面６５と、軸部５５の外周面から第３側面６５に向かって傾斜する第４側面６７とを有して断面台形状に形成される。第４側面６７には、断面半円状の凸部６９が突設されている。突起部５９は、図７に示すように、第１の筒状部３３の端面４３と板面４５との隙間に対応して形成され、柱状部材３７が第１の筒状部３３に挿入されたとき、第１の筒状部３３の端面４３と板面４５との間に圧入支持、すなわち、係止され、凸部６９が端面４３に圧接されるようになっている。

このように構成されるヒンジ部２１の組立方法としては、まず、第２のバスバ１９の第２の筒状部３５ａ，３５ｂの間に第１のバスバ１７の第１の筒状部３３を位置させて各筒状部３３，３５を同軸上に配置し、第２の筒状部３５ａ，３５ｂの一方から柱状部材３７を挿入する。挿入時には、第２の筒状部３５ａ，３５ｂの端面５１と板面５３の間に、柱状部材３７の爪部５７を位置させることで挿入負荷を軽減できる。そして、図３及び図７に示すように、柱状部材３７の爪部５７を第２の筒状部３５ａ，３５ｂの内側に位置させるとともに、突起部５９を第１の筒状部３３の端面４３と板面４５との間に位置させることで、第１と第２のバスバ１７，１９が柱状部材３７を介して連結される。

柱状部材３７は、図７に示すように、軸部５５が第１の筒状部３３に圧入支持されることに加え、突起部５９が、第１の筒状部３３の端面４３と板面４５との間に係止されるため、第１の筒状部３３の回転トルクが、その回転方向によらず、突起部５９を介して柱状部材３７に伝達される。そのため、第１のバスバ１７が第２のバスバ１９に対して回動するときは、柱状部材３７が第１のバスバ１７と一体的に回動する。

また、柱状部材３７は、第１の筒状部３３に圧入支持されるとともに、突起部５９の凸部６９が端面４３に押接されることにより、第１の筒状部３３と導通される。特に、突起部５９は、端面４３と板面４５との間に圧入される際、凸部６９が第１の筒状部３３の端面４３を擦りながら移動する。そのため、凸部６９と端面４３の酸化被膜が除去される。これにより、第１の筒状部３３と凸部６９との間の電気的な抵抗の増加が抑制されるから、第１のバスバ１７と柱状部材３７との電気的な接続信頼性を高めることができる。

一方、柱状部材３７の組付直後は、図３に示すように、爪部５７が第２の筒状部３５ａ，３５ｂの端面５１と板面５３との間に位置しているが（このとき、本実施形態では、爪部５７が端面５１と接触しているものとする）、第１のバスバ１７を第２のバスバ１９に対して図３の時計方向に回動させると、柱状部材３７の爪部５７の第１側面６１が第２の筒状部３５ａ，３５ｂの内周面に乗り上げる。さらに第１のバスバ１７を回動させると、図８に示すように、爪部５７は、第１側面部６１が第２の筒状部３５ａ，３５ｂの内周面を押し付けて擦りながら移動する。

このように、第１のバスバ１７は、第１のバスバ１７と一体的に回動する柱状部材３７の爪部５７が、第２の筒状部３５ａ，３５ｂの内周面を押し付けることにより、柱状部材３７と第２の筒状部３５ａ，３５ｂとの摩擦が大きくなるため、第２のバスバ１９に対して所定の角度に傾けた状態を維持することができる。なお、爪部５７は、第１のバスバ１７を半時計方向に回動させると、第２側面６３が、第２の筒状部３５ａ，３５ｂの板面５３に当接することで、回動を規制することができる。

また、第２の筒状部３５ａ，３５ｂは、柱状部材３７の爪部５７が内周面を押し付けることで、柱状部材３７と導通される。特に、爪部５７は、第２の筒状部３５ａ，３５ｂの内周面を擦りながら移動する際、その内周面と爪部５７の酸化被膜が除去されるから、内周面と爪部５７との間の電気的な抵抗の増加が抑制され、第２のバスバ１９と柱状部材３７との電気的な接続信頼性を高めることができる。

したがって、本実施形態では、第１と第２のバスバ１７，１９を所望の角度に調整しても、第１と第２のバスバ１７，１９は、柱状部材３７を介して導通された状態を維持することができる。また、第１のバスバ１７と第２のバスバ１９は、互いの角度を調整後、当該角度を維持することができる。

次に、本実施形態のコネクタの組立方法と使用形態の一例について説明する。

図９に示すように、筐体１３内のバッテリパック（図示せず）の総電極には、第２のバスバ１９の他端部が接続されている。筐体１３の開口２３から横方向に突出した第２のバスバ１９の一端部には、ヒンジ部２１を介して第１のバスバ１７が水平方向に延びて連結されている。

続いて、図９に示すように、第１のバスバ１７の一端部にコネクタハウジング１５を矢印の方向より取り付ける。第１のバスバ１７は、その一端部をコネクタハウジング１５に挿入することで、一端部の凹部７１がコネクタハウジング１５内の図示しない係止突起に係止され、コネクタハウジング１５の抜け止めがなされる。

続いて、図１０に示すように、第１のバスバ１７に取り付けられたコネクタハウジング１５を矢印の方向（時計方向）に回動させる。これにより、コネクタハウジング１５は、図１１に示すように、筐体１３の側壁に沿って上下方向に延在して配置される。

次に、図１２に示すように、コネクタハウジング１５を包囲するカバー部材７３を筐体１３の側壁に取り付ける。カバー部材７３は、絶縁材料で形成され、幅方向の両側にそれぞれロック孔７５を有している。カバー部材７３は、図１３に示すように、ロック孔７５を筐体１３の側壁に突設する係止部７７に係合させることで、筐体１３に取り付けられる。このようにカバー部材７３を取り付けることにより、コネクタ１１の活電部の露出を防ぐことができる。カバー部材７３が取り付けられた筐体１３は、例えば、車内の所定位置に取り付けられる。

本実施形態のコネクタ１１は、ヒンジ部２１を回動させて、第１のバスバ１７の向きを変えることにより、第２のバスバ１９の突出位置にかかわらず、コネクタハウジング１５の位置や向きを調整することができる。そのため、図１３のように、コネクタハウジング１５を筐体１３の側面に沿って立ち上げることにより、筐体１３の周囲のスペースが狭くても、コネクタ１１を設けることが可能となり、筐体１３の設置の自由度を高めることができる。また、コネクタ１１は、前方開口部２５を筐体１３の上方に位置させることができるから、筐体１３の側面に沿って手を挿入する必要がなく、作業スペースが狭くても、相手側のコネクタの接続を容易に行うことができる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述したが、本実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。

例えば、本実施形態では、柱状部材３７は、軸部５５を第１の筒状部３３に圧入し、突起部５９を第１の筒状部３３の端面４３と板面４５との間に係止する例を説明したが、第１の筒状部３３と柱状部材３７を一体的に回転させることが可能であれば、軸部５５と突起部５９のいずれか一方を第１の筒状部３３に圧入支持する構成としてもよく、また、突起部５９を省略することもできる。

また、本実施形態では、コネクタハウジング１５に、メスメス端子として一対の端子３１ａ，３１ｂを収容する例を説明したが、コネクタハウジング１５に収容される端子は、この例に限られるものではなく、例えば、相手側のメス端子と接続されるオスメス端子をすることもできる。さらに、コネクタハウジング１５に収容された第１のバスバ１７をオス端子として、相手側のメス端子と接続可能に形成することもできる。

１１ コネクタ
１３ 筐体
１５ コネクタハウジング
１７ 第１のバスバ
１９ 第２のバスバ
２１ ヒンジ部
３３ 第１の筒状部
３５ａ，３５ｂ 第２の筒状部
３７ 柱状部材
４３ 端面
４５ 板面
５７ 爪部
５９ 突起部
６９ 凸部

Claims (4)

1. 板状に形成された第１と第２のバスバと、前記第１と第２のバスバの長手方向の一端部同士を連結するヒンジ部とを備え、
   前記ヒンジ部は、前記第１と第２のバスバの一端部の短手方向に沿ってそれぞれ円筒状に折り曲げて形成された第１と第２の筒状部と、前記第１と第２の筒状部にそれぞれ挿入されて前記第１と第２のバスバを回動可能に連結する導電性の柱状部材とを有し、
   前記柱状部材は、前記第１と第２の筒状部の内周面に対応する外周面を有する円柱状に形成された軸部と、前記軸部の外周面から前記第１の筒状部に向けて突出して設けられ前記第１の筒状部に圧入支持された圧入部と、前記軸部の外周面から前記第２の筒状部の内周面に向かって突出する爪部を有してなるバスバの連結構造。
2. 前記圧入部は、前記第１の筒状部の折り曲げ方向の先端面と該先端面と対向する板面との間に形成される隙間に圧入される突起部である請求項１に記載のバスバの連結構造。
3. 前記突起部は、前記先端面に向かって突設する凸部を有してなる請求項２に記載のバスバの連結構造。
4. コネクタハウジングと、長手方向の一端部が前記コネクタハウジングに収容された板状の第１のバスバと、該第１のバスバの他端部とヒンジ部を介して長手方向の一端部が連結された板状の第２のバスバとを備え、
   前記ヒンジ部は、前記第１のバスバの他端部と前記第２のバスバの一端部の短手方向に沿ってそれぞれ円筒状に折り曲げて形成された第１と第２の筒状部と、該第１と第２の筒状部にそれぞれ挿入されて前記第１と第２のバスバを回動可能に連結する導電性の柱状部材とを有し、
   前記柱状部材は、前記第１と第２の筒状部の内周面に対応する外周面を有する円柱状に形成された軸部と、前記軸部の外周面から前記第１の筒状部に向けて突出して設けられ前記第１の筒状部に圧入支持された圧入部と、前記軸部の外周面から前記第２の筒状部の内周面に向かって突出された爪部を有してなるコネクタ。

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