JP7233396B2 - 圧入構造及びバッテリー状態検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧入構造及びバッテリー状態検知装置に関する。

従来から、圧入部材が板状部材等の貫通孔に圧入される構造が知られている。特許文献１は、この種の圧入構造を備えるバッテリー端子を開示する。特許文献２は、この種の圧入構造を備えるバッテリー状態検知装置を開示する。

特許文献１のバッテリー端子は、貫通孔を有する金属製の板状部材と、金属製のボルト（圧入部材）と、を備える。ボルトは、板状部材の貫通孔に差し込まれながら圧入され、これにより板状部材に取り付けられる。このボルトには、電流センサ及び端子がナット等により取り付けられる。電流センサ及び端子は、板状部材にボルトを介して電気的に接続される。

特許文献２のバッテリー状態検知装置は、シャント抵抗（板状部材）と、ハーネス接続端子（圧入部材）と、を備える。シャント抵抗は、第１導体、第２導体、及び抵抗体から構成される。第１導体、第２導体、及び抵抗体は、それぞれ平板状に形成される。第２導体は貫通孔を有する。ハーネス接続端子は、導電性を有するボルトとして構成される。ハーネス接続端子は、第２導体の貫通孔に差し込まれながら圧入されることで、当該第２導体に固定される。第２導体に固定されたハーネス接続端子がハーネスの端子の貫通孔に通されて、ハーネス接続端子に対してハーネスが電気的及び機械的に接続される。

特許第５６７５７５０号公報 国際公開第２０１７／００２３５６号

上記特許文献１の構成においては、板状部材へのボルトの貫通孔への圧入により、板状部材において当該貫通孔の周囲にバリが発生することがある。この場合、バリは、貫通孔に対してボルトが圧入される方向へ、板状部材から突出する。特許文献２の構成においても、圧入に伴って、シャント抵抗（第２導体）において当該貫通孔の周囲にバリが発生することがある。この場合、バリは、貫通孔に対してハーネス接続端子が圧入される方向へ、板状部材から突出する。

板状部材又はシャント抵抗と端子との間にバリが介在すると、板状部材又はシャント抵抗と端子との電気的接続が不適切なものになることがあった。また、ナットの緩み等、バリに起因する他の不具合が発生する懸念があった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、良好な電気的接続を実現できる圧入構造を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の圧入構造が提供される。即ち、この圧入構造は、板状部材と、圧入部材と、を備える。前記板状部材は金属から構成される。前記板状部材には、貫通孔が形成される。前記圧入部材は、前記貫通孔に、当該貫通孔の軸方向一側から他側に向かって圧入され、前記板状部材から当該他側に向かって突出する。前記圧入部材は金属から構成される。前記貫通孔は、第１孔部と、第２孔部と、を備える。前記第１孔部は、前記圧入によって前記圧入部材に結合する。前記第２孔部は、前記第１孔部に対して、前記圧入部材が前記板状部材から突出する側に隣接して配置され、前記第１孔部の孔径よりも大きい孔径を有する。前記第１孔部は、前記板状部材の一側の面に開口する。前記第２孔部は、前記板状部材において、前記第１孔部の開口とは反対側の面に開口している。前記圧入部材は、フランジ部と、突起部と、を備える。前記フランジ部は、前記板状部材に対して、圧入方向と反対側に位置する。前記突起部は、前記圧入方向と同じ側に前記フランジ部から突出するように設けられる。前記突起部は、前記圧入によって、前記第１孔部の開口の周囲において前記板状部材に食い込む。

これにより、板状部材における圧入部分付近に、圧入部材の圧入に伴ってバリが生じた場合でも、このバリを、第２孔部に相当する空間に収容することができる。よって、圧入部材を介して板状部材に他の部材を取り付ける場合に、板状部材と他の部材との間にバリが介在することを防止できる。この結果、板状部材と他の部材との良好な電気的接続を実現できる。貫通孔の簡素な構成を実現できる。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成のバッテリー状態検知装置が提供される。このバッテリー状態検知装置は、前記の圧入構造を備える。前記バッテリー状態検知装置は、ポスト接続端子と、ハーネス接続端子と、シャント抵抗と、回路基板と、コネクタと、ケーシングと、を更に備える。前記ポスト接続端子は、バッテリーポストに接続される。前記ハーネス接続端子は、ハーネスに接続される。前記シャント抵抗は、前記ポスト接続端子及び前記ハーネス接続端子のそれぞれに接続される。前記回路基板は、前記シャント抵抗に接続される。前記コネクタは、前記回路基板に接続される。前記ケーシングには、前記回路基板が設けられる。前記シャント抵抗が前記板状部材である。前記ハーネス接続端子が前記圧入部材である。

これにより、板状部材に関して良好な電気的接続を確保することができるバッテリー状態検知装置を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る圧入構造が適用されたバッテリー状態検知装置の全体的な構成を示す斜視図。 （ａ）シャント抵抗の構成を示す斜視図。（ｂ）（ａ）のシャント抵抗の一部拡大断面図。 シャント抵抗にハーネス接続端子が取り付けられた状態を示す斜視図。 ハーネス接続端子の構成を示す斜視図。 シャント抵抗にハーネス接続端子が取り付けられた状態を示す断面図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る圧入構造１が適用されたバッテリー状態検知装置３の全体的な構成を示す斜視図である。図２（ａ）は、シャント抵抗１５の構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のシャント抵抗１５の一部拡大断面図である。

本実施形態の圧入構造１は、バッテリー状態検知装置３に適用される。このバッテリー状態検知装置３は、例えば、自動車等に搭載されたバッテリーのバッテリーポストに取り付けられる。

バッテリー状態検知装置３は、電流の大きさ等を検出することにより、バッテリーの状態を検知することができる。バッテリー状態検知装置３は、検出結果を、図示しない外部装置に出力する。出力先の外部装置としては、例えば、自動車のエンジンを制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）を挙げることができる。

図１に示すように、バッテリー状態検知装置３は、ポスト接続端子５と、ハーネス接続端子（圧入部材）９と、コネクタ１１と、ケーシング１３と、シャント抵抗（板状部材）１５と、回路基板１７と、を主要な構成として備えている。

ポスト接続端子５は、図示しないバッテリーのバッテリーポストに接続される。ポスト接続端子５は、金属板をプレス、折曲げ加工、又は鍛造加工することにより形成されている。ポスト接続端子５には、バッテリーポストに接続するポスト接続部２１と、ポスト接続部２１から延びる板状の連結部２３と、が設けられている。

ポスト接続部２１は、上下方向に伸びる略筒状に形成されている。ポスト接続部２１は、バッテリーポストを保持することができる。ポスト接続部２１は、バッテリーポストを内部に挿入した状態で締付ボルト等により締め付けられる。これにより、ポスト接続部２１は、バッテリーポストに対して電気的及び機械的に接続される。

連結部２３は、ポスト接続部２１の外周面下端部から当該ポスト接続部２１と離れる向きに延びるように設けられている。連結部２３は、シャント抵抗１５（突出部２５）と接続されており、当該シャント抵抗１５との接続部として機能する。

ハーネス接続端子９は、導電性を有するボルト（例えば、スタッドボルト）から構成されている。ハーネス接続端子９は、ハーネス７に電気的に接続される。ハーネス接続端子９は、その軸方向を上下方向に向けて配置され、下側でシャント抵抗１５に取り付けられる。また、ハーネス接続端子９は、上側でハーネス７と接続される。

図１においてハーネス７は簡略的に描かれているが、ハーネス７は例えば電線により構成されている。ハーネス７の端部には、端子２７が設けられている。この端子２７に、ハーネス接続端子９が通過可能な孔２９が形成されている。端子２７の孔２９にハーネス接続端子９が差し込まれ、この状態で、ナット３１等がハーネス接続端子９に締め付けられる。これにより、シャント抵抗１５とハーネス７の端子２７（シャント抵抗１５とは別の部材）とを、ハーネス接続端子９を介して、電気的及び機械的に接続することができる。

コネクタ１１は、バッテリー状態検知装置３の検知結果をＥＣＵ等へ出力するためのインタフェースとして構成されている。その内部には、回路基板１７と接続された出力端子が設けられている。

ケーシング１３は、細長い略直方体状に形成された部材である。ケーシング１３は、例えば合成樹脂から構成される。ケーシング１３には、回路基板１７等が設けられる。本実施形態では、ケーシング１３は、下側が開放された中空状に形成されている。そして、ケーシング１３の内部に、シャント抵抗１５の一部及び回路基板１７等が収容されている。シャント抵抗１５には、ケーシング１３からポスト接続端子５側へ突出する突出部２５が備えられている。突出部２５は、ポスト接続端子５の連結部２３と接続されている。

シャント抵抗１５は、図２（ａ）に示すように、第１導体３３と、第２導体３５と、抵抗値が既知である抵抗体３７と、から構成されている。第１導体３３、第２導体３５、及び抵抗体３７は、それぞれ平板状に形成されている。第１導体３３には、前述の突出部２５が形成されている。図１に示すように、第２導体３５の一部が、ケーシング１３の外部に露出している。第２導体３５における露出部分に、ハーネス接続端子９が取り付けられている。この構成の詳細は後述する。

抵抗体３７は、第１導体３３と第２導体３５との間に配置されている。第１導体３３、第２導体３５及び抵抗体３７は、略同一平面内に配置されている。抵抗体３７は、第１導体３３と接合されるとともに、第２導体３５と接合されている。こうして、第１導体３３、抵抗体３７、第２導体３５が並べて接続され、シャント抵抗１５全体が細長い板状に構成されている。第１導体３３、抵抗体３７及び第２導体３５が並べられる方向は、シャント抵抗１５の長手方向と一致している。

図示しないが、シャント抵抗１５の第１導体３３及び第２導体３５のそれぞれには、回路基板１７に接続する基板接続端子が設けられている。これらの基板接続端子を介して、シャント抵抗１５は、回路基板１７に対して機械的及び電気的に接続される。

回路基板１７は、ケーシング１３の内部においてシャント抵抗１５の下方に配置されている。回路基板１７には、電子回路が実装されている。この電子回路により、前記の基板接続端子を介して第１導体３３と第２導体３５との電位差を測定することができる。測定された電位差の情報は、シャント抵抗１５の抵抗体３７に流れる電流の大きさ等を取得するために用いられる。

回路基板１７は、コネクタ１１の内部に備えられた出力端子に接続されている。回路基板１７は、シャント抵抗１５に発生する電位差に基づいて、抵抗体３７における電流の大きさを計算する。回路基板１７は、電位差及び電流の大きさ等に基づいて、バッテリーの状態を検知する。回路基板１７は、得られた検知結果を、コネクタ１１の出力端子を介してＥＣＵ等へ出力する。

次に、ハーネス接続端子９をシャント抵抗１５に取り付ける構成について説明する。図３は、シャント抵抗１５にハーネス接続端子９が取り付けられた状態を示す斜視図である。図４は、ハーネス接続端子９の構成を示す斜視図である。図５は、シャント抵抗１５にハーネス接続端子９が取り付けられた状態を示す断面図である。

図１に示すように、ハーネス接続端子９は、シャント抵抗１５における第２導体３５に取り付けられている。図２に示すように、第２導体３５には貫通孔４１が形成されている。貫通孔４１は、板状に形成された第２導体３５を厚み方向に貫通する。この貫通孔４１に、ハーネス接続端子９が厚み方向一側（貫通孔４１の軸方向一側）から他側に向かって圧入される。貫通孔４１に圧入されたハーネス接続端子９は、第２導体３５から前記の他側に向かって突出する。ハーネス接続端子９及び第２導体３５は、それぞれ、金属製の部材から構成されている。

ハーネス接続端子９は、貫通孔４１への圧入により、第２導体３５に固定される。これにより、ハーネス接続端子９の長手方向一端部が、第２導体３５に接続される。この接続部分以外の部分が、第２導体３５から突出するように配置されている。貫通孔４１へハーネス接続端子９を圧入する方向は、圧入後に第２導体３５からハーネス接続端子９が突出する方向と一致する。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、貫通孔４１は、その軸方向が第２導体３５の厚み方向と一致するように配置されている。貫通孔４１は、円状に形成される。貫通孔４１は、段付き孔として形成され、その深さ方向の一側と他側とで、その内径が異なる。具体的には、貫通孔４１は、図２（ａ）のように貫通孔４１の向きを上下に向けた状態で、下側の孔径に比べて上側の孔径が大きくなるように形成されている。

本実施形態では、貫通孔４１は、第１孔部４３と、第２孔部４５と、から構成されている。第１孔部４３と第２孔部４５とは、貫通孔４１の軸方向で隣接している。第１孔部４３の孔径Ｄ１よりも、第２孔部４５の孔径Ｄ２が大きい（Ｄ２＞Ｄ１）。なお、第２孔部４５の孔径Ｄ２は、第１孔部４３の孔径Ｄ１と比べて約１．２倍以上大きいことが好ましい。

第１孔部４３は、第２導体３５に開口を形成している。ハーネス接続端子９は、貫通孔４１に対し、この開口から差し込まれて圧入される。ハーネス接続端子９の長手方向一端に形成された大径部分が、第１孔部４３の内壁に圧接するように差し込まれる。このような圧入により、第１孔部４３がハーネス接続端子９に結合する。また、第１孔部４３が第２導体３５に形成する開口の周囲には、ハーネス接続端子９の一部（後述の突起部５３）が、圧入に伴って食い込む。

第２孔部４５は、第１孔部４３に対して上側（ハーネス接続端子９がシャント抵抗１５から突出する側）に隣接して配置されている。第２孔部４５は、第１孔部４３よりも大きい。ハーネス接続端子９を貫通孔４１へ取り付けた状態では、第２孔部４５の内壁と、ハーネス接続端子９と、の間に空間４７が形成される。言い換えれば、第１孔部４３と異なり、第２孔部４５の内壁はハーネス接続端子９に接触しない。第２孔部４５は、第２導体３５に開口を形成している。第２孔部４５が第２導体３５に開口を形成する面は、第１孔部４３が第２導体３５に開口を形成する面と、貫通孔４１の軸方向で反対側に位置する。第２孔部４５は、例えばザグリ加工により形成することができる。

詳細は後述するが、ハーネス接続端子９は、図３に示すようにネジ軸部５５を有する。第１孔部４３の孔径Ｄ１も、第２孔部４５の孔径Ｄ２も、ネジ軸部５５の最大の直径Ｄ３より大きい。従って、ネジ軸部５５を貫通孔４１に問題なく差し込むことができる。

図４に示すように、ハーネス接続端子９は、フランジ部５１と、突起部５３と、ネジ軸部５５と、を備える。フランジ部５１、突起部５３、及びネジ軸部５５は、ハーネス接続端子９の軸方向において順に並べられている。

フランジ部５１は、ハーネス接続端子９の軸方向（長手方向）一側に配置されている。フランジ部５１は、円板状に形成されている。フランジ部５１の直径は、第１孔部４３の孔径Ｄ１よりも大きく、第２孔部４５の孔径Ｄ２よりも大きい。

突起部５３は、フランジ部５１において、ネジ軸部５５と接続する側の面に形成されている。突起部５３は、ハーネス接続端子９の軸方向で見たときに、星形に形成されている。突起部５３は、中心がフランジ部５１の中心と略一致した状態で、フランジ部５１からハーネス接続端子９の軸方向他側へ突出するように設けられている。

ネジ軸部５５は、フランジ部５１の一側の面から突出するように配置されている。ネジ軸部５５の中心軸は、フランジ部５１の中心と一致する。ネジ軸部５５には、オネジが形成されている。これにより、ナット３１をネジ軸部５５にネジ結合させることができる。

この構成で、ハーネス接続端子９は、ネジ軸部５５が貫通孔４１に第１孔部４３側から差し込まれた状態で、所定の工具により第１孔部４３に圧入される。このとき、突起部５３が、第１孔部４３の開口の周囲において、第２導体３５に食い込む。フランジ部５１が第２導体３５に接触した状態で、貫通孔４１へのハーネス接続端子９の圧入が終了する。この結果、ハーネス接続端子９が図１、図３及び図５に示す圧入状態となる。

この圧入状態では、ハーネス接続端子９が有する突起部５３が第１孔部４３の内壁と強力に接触して結合する。従って、ハーネス接続端子９と第２導体３５との間で、機械的な固定及び電気的な接続を実現できる。また、星形の突起部５３が第２導体３５に食い込むので、ハーネス接続端子９が軸を中心として回転するのを阻止できる。

ハーネス接続端子９の圧入により、第２導体３５における貫通孔４１の周囲にバリが発生することがある。このバリは、ハーネス接続端子９が圧入される方向に突出するように生じる。

しかしながら、本実施形態では、貫通孔４１が段付き孔として形成され、ハーネス接続端子９の圧入方向が、小径の第１孔部４３から大形の第２孔部４５へ向かう方向である。言い換えれば、第２導体３５からハーネス接続端子９が突出する根元部分の周囲に、第２導体３５の表面６３からリング状に窪んだ部分（段差部５９）が形成されている。この窪んだ部分が、第２孔部４５に相当する。

従って、バリが発生した場合でも、図５に示すように、当該バリ６１の発生起点を、第２導体３５の表面６３ではなく、そこから窪んだ段差部５９とすることができる。従って、バリ６１を、第２孔部４５に相当する空間４７に収容することができる。この結果、バリ６１が第２導体３５の表面６３から突出するのを防止することができる。

なお、本実施形態の圧入構造１においては、シャント抵抗１５の厚み（上下方向の長さ）が２ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である場合、これに対して、第２孔部４５の深さ（上下方向の長さ）が、０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、バリ６１が発生した場合に、バリ６１を空間４７に確実に収容することが可能となる。

よって、ハーネス接続端子９の圧入後、ハーネス接続端子９にナット３１を用いてハーネス７の端子２７を組み付ける場合に、第２導体３５の表面６３とハーネス７の端子２７との間にバリ６１が介在することを阻止することができる。従って、第２導体３５とハーネス７の端子２７との間に隙間が生じるのを防止して、両者を電気的に良好に接続することができる。また、バリ６１がネジ結合部に噛み込んでナット３１の締付けが不十分となるのを防止できるので、ナット３１の緩みを回避することができる。

以上に説明したように、本実施形態の圧入構造１は、シャント抵抗１５と、ハーネス接続端子９と、を備える。シャント抵抗１５には、貫通孔４１が形成される。ハーネス接続端子９は、貫通孔４１に、当該貫通孔４１の軸方向一側（下側）から他側（上側）に向かって圧入され、シャント抵抗１５から当該他側に向かって突出する。貫通孔４１は、第１孔部４３と、第２孔部４５と、から構成される。第１孔部４３は、前記圧入によってハーネス接続端子９に結合する。第２孔部４５は、第１孔部４３に対して、ハーネス接続端子９がシャント抵抗１５から突出する側（上側）に隣接して配置される。第２孔部４５の孔径Ｄ２は、第１孔部４３の孔径Ｄ１よりも大きい。

これにより、シャント抵抗１５における圧入部分付近に、ハーネス接続端子９の圧入に伴ってバリ６１が生じた場合でも、このバリ６１を、第２孔部４５に相当する空間４７に収容することができる。よって、ハーネス接続端子９を介してシャント抵抗１５にハーネス７の端子２７を取り付ける場合に、シャント抵抗１５と端子２７との間にバリ６１が介在することを防止できる。この結果、両者の良好な電気的接続を実現できる。

また、本実施形態の圧入構造１において、第１孔部４３は、シャント抵抗１５の一側の面に開口している。第２孔部４５は、シャント抵抗１５において、第１孔部４３の開口とは反対側の面に開口している。

これにより、貫通孔４１の簡素な構成を実現できる。

また、本実施形態のバッテリー状態検知装置３は、前述の圧入構造１を備える。バッテリー状態検知装置３は、ポスト接続端子５と、ハーネス接続端子９と、シャント抵抗１５と、回路基板１７と、コネクタ１１と、ケーシング１３と、を更に備える。ポスト接続端子５は、バッテリーポストに接続される。ハーネス接続端子９は、ハーネス７に接続される。シャント抵抗１５は、ポスト接続端子５及びハーネス接続端子９のそれぞれに接続される。回路基板１７は、シャント抵抗に接続される。コネクタ１１は、回路基板１７に接続される。ケーシング１３には、回路基板１７が設けられる。

これにより、シャント抵抗１５に関して良好な電気的接続を確保することができるバッテリー状態検知装置３を得ることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

第１孔部４３及び第２孔部４５の形状は任意であり、例えば円状に代えて多角形状に形成することができる。第１孔部４３及び第２孔部４５のうち少なくとも一方を、テーパ状に形成することもできる。第２孔部４５は、ハーネス接続端子９の全周を取り囲むように形成されることが好ましい。

突起部５３の形状を変更することもできる。突起部５３を星形にすることに代えて、多角形状にしたり、円状にしたりすることができる。フランジ部５１の形状も任意であり、例えば矩形状に形成することもできる。

圧入構造１の向きは任意である。ハーネス接続端子９を、例えば、図３とは上下逆に配置したり、水平に配置したりすることができる。

上記の実施形態では、圧入構造１は、バッテリー状態検知装置３に適用されているが、他の装置に適用することもできる。

上述の教示を考慮すれば、本発明が多くの変更形態及び変形形態をとり得ることは明らかである。従って、本発明が、添付の特許請求の範囲内において、本明細書に記載された以外の方法で実施され得ることを理解されたい。

１ 圧入構造
３ バッテリー状態検知装置
５ ポスト接続端子
７ ハーネス
９ ハーネス接続端子（圧入部材）
１１ コネクタ
１３ ケーシング
１５ シャント抵抗（板状部材）
１７ 回路基板
４１ 貫通孔
４３ 第１孔部
４５ 第２孔部
Ｄ１ 第１孔部の孔径
Ｄ２ 第２孔部の孔径

Claims (2)

1. 金属から構成され、貫通孔が形成される板状部材と、
   前記貫通孔に、当該貫通孔の軸方向一側から他側に向かって圧入され、前記板状部材から当該他側に向かって突出する、金属から構成される圧入部材と、
   を備え、
   前記貫通孔は、
   前記圧入によって前記圧入部材に結合する第１孔部と、
   前記第１孔部に対して、前記圧入部材が前記板状部材から突出する側に隣接して配置され、前記第１孔部の孔径よりも大きい孔径を有する第２孔部と、
   を備え、
   前記第１孔部は、前記板状部材の一側の面に開口し、
   前記第２孔部は、前記板状部材において、前記第１孔部の開口とは反対側の面に開口し、
   前記圧入部材は、
   前記板状部材に対して、圧入方向と反対側に位置するフランジ部と、
   前記圧入方向と同じ側に前記フランジ部から突出するように設けられた突起部と、
   を備え、
   前記突起部は、前記圧入によって、前記第１孔部の開口の周囲において前記板状部材に食い込むことを特徴とする圧入構造。
2. 請求項１に記載の圧入構造を備えるバッテリー状態検知装置であって、
   バッテリーポストに接続されるポスト接続端子と、
   ハーネスに接続されるハーネス接続端子と、
   前記ポスト接続端子及び前記ハーネス接続端子のそれぞれに接続されるシャント抵抗と、
   前記シャント抵抗に接続される回路基板と、
   前記回路基板に接続されるコネクタと、
   前記回路基板が設けられるケーシングと、
   を更に備え、
   前記シャント抵抗が前記板状部材であり、前記ハーネス接続端子が前記圧入部材であることを特徴とするバッテリー状態検知装置。

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