JP5882128B2 - 電線接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、圧着端子及びこれを用いた電線接続構造並びに電気接続箱に係り、特に、電気自動車などの移動体に搭載され、電気部品を収容する電気接続箱に関する。

電動モータを用いて走行する電気自動車には、例えば、電源と負荷を接続する電気部品を収容した電気接続箱が搭載されている。この電気接続箱は、バスバなどの導体を保持する絶縁性のターミナルブロックをケースに収容して構成され、バスバには、ケース内に引き込まれた多数の電線がそれぞれ圧着端子を介して接続されている。この種の電気接続箱は、シールド特性をもたせるために、ケースが金属で形成されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−１０５９０号公報

ところで、このような電気接続箱において、外部からケース内に引き込まれる電線などはケース内にほぼ直線状に配置されるが、ケース内の部品間を接続する電線の多くは、ある程度余長をもたせて湾曲させた状態で接続される。

しかし、この種の電線には、通常、高圧ケーブルなどが使用され、電線を湾曲させたときの反力が比較的大きいことから、電線を湾曲させながら取り付ける作業の負担が大きくなる。特に、電線長（電線の全長）は、製作上最も短い最短長が予め規定されているため、例えば、電線が接続される部品間の距離が電線の最短長よりも短い距離にある場合、このような短い電線を無理に湾曲させて接続しなければならず、その際、電線から大きな反力を受けることになる。

また、電線を無理に湾曲させて接続すると、ケース内において電線の取り回しスペースを確保しなければならず、設計の自由度が制限されるという問題がある。

本発明の課題は、電線の取り付け作業の負担を軽減するとともに、電線の取り回しスペースを小さくして設計自由度を高めることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、電気接続箱の内壁部に保持された一対のコネクタにそれぞれ一端が接続され、内壁部に対してコネクタから略垂直方向に延線された一対の電線と、コネクタから離れた位置の内壁部に支持された一対の回路導体と、一対の電線の他端をそれぞれ一対の回路導体に接続するための一対の圧着端子とを備え、一対の圧着端子と一対のコネクタとの位置関係は、一対の圧着端子と一対のコネクタとを接続する一対の電線が交差して配索されるように配置され、一対の圧着端子は、回路導体と接続される端子部と、この端子部の側縁から起立する導体部と、この導体部の頂部からコネクタと離れる方向に延在して電線を圧着する電線圧着部とを備えてなることを特徴とする。

これによれば、圧着端子の端子部を電線の端末部分（圧着部分）に対して電線の後方に位置させることができるから、電線をある程度引き延ばした状態で電線を外部回路と接続することができ、電線の取り付け作業の負担を軽減することができる。また、電線の湾曲が小さくなることで、電線の取り回しスペースが減少するから、設計自由度を高めることができる。

また、このように電線を交差させることにより、電線に無理な力を加えることなく、電線同士を束ねたような状態にすることができ、電線の取り回しスペースをより小さくすることができる。

この場合において、一対の電線は、一対の圧着端子間の内側に配索されてなるものとする。

これによれば、各電線は、圧着端子間で互いに交差して配索されるから、電線と回路導体との間には、圧着部から離れるに従って大きくなる隙間が形成される。したがって、電線が回路導体と接触して振動することによる電線の摩耗を抑制することができる。

また、一対の圧着端子は、導体部に対する電線圧着部の角度が一対の電線の延線方向に応じて互いに異なって形成されることが好ましい。

これによれば、一対の電線がそれぞれコネクタから樹脂ブロックへ配索される角度を互いに異ならせることができるため、電線同士が交差する際の接触を防ぐことができ、電線の取り回しスペースをより小さくすることができる。また、電線にかかる負荷を軽減することができるため、電線の接続状態を安定に維持することができる。

また、一対の回路導体が保持され、コネクタと離れた内壁部に固定されたターミナルブロックと、一対の回路導体と接続された一対の圧着端子が保持され、ターミナルブロックに取り付けられた樹脂ブロックとを備え、樹脂ブロックは、一対の圧着端子の電線圧着部をそれぞれ収容する収容室と、この収容室に収容された各電線圧着部を互いに仕切る仕切壁とを有してなるものとする。樹脂ブロックのこのような収容室の空間を形成することで、電線を引き延ばした状態で配索することができるため、電線の取り回しスペースをより小さくすることができる。

また、樹脂ブロックは、収容室の外側に張り出した一対の圧着端子をそれぞれ包囲する絶縁性のカバー部材が取り付けられてなるものとする。これによれば、樹脂ブロックに保持される圧着端子を省スペースで簡単に被覆することができ、圧着端子とケースとの短絡を確実に防ぐことができる。

本発明によれば、電線の取り付け作業の負担を軽減するとともに、電線の取り回しスペースを小さくして設計自由度を高めることができる。

本発明に係る電気接続箱を分解した分解斜視図である。 図１のケースに収容される電気部品と電線との接続状態を示す図である。 本発明に係る電気接続箱の内部の構成を示す斜視図である。 図１のケースに収容される電気部品の一部を分解した分解斜視図である。 本発明に係る電気接続箱の内部の構成を示す上面図である。 樹脂ブロックに保持される圧着端子の構成を説明する図である。

以下、本発明に係る電気接続箱の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態では、本発明に係る圧着端子及び電線接続構造を電気自動車に搭載される電気接続箱に適用する例を説明するが、この例に限定されるものではなく、例えばハイブリッドカーなどの種々の移動体に搭載される電気接続箱についても適用することができる。

本発明に係る電気接続箱１は、図１に示すように、ケース３と、ケース３に収容される電気部品５を備えて構成される。電気部品５には、電源側に接続される電線７と、バッテリ側に接続される電線９（図２）と、電動モータ側に接続される電線１１（図２）がそれぞれ接続されることにより、電源と複数の負荷（ここでは、電動モータとバッテリ）との接続を果たすようになっている。

ケース３は、平面方向の断面が略矩形に形成された枠状の部材であり、その両端に開口部を有し、一方の開口部は、図示しない別部品（コンバータなど）と接続され、他方の開口部は、図示しない蓋で覆われて封止される。なお、ケース３は、一方の開口部と別部品との突き合わせ部、及び、他方の開口部と蓋との突き合わせ部にそれぞれ図示しないパッキンを設けることにより防水性を確保している。ケース３は、電気接続箱１のシールド性能を確保するため、金属によって形成される。

ケース３の互いに対向する２つの側面には、それぞれケース３内の電気部品５に接続される電線９，１１が挿通される一対の電線挿通穴１３が設けられ、これらの電線挿通穴１３には、電線９，１１を保護するグロメット１５（図２）が嵌合装着されるようになっている。

また、ケース３の電線挿通穴１３が形成されない１つの側面には、ケース３の防水性を高めるために、ケース３内にガスを導入するための差圧調整弁１７が設けられている。差圧調整弁１７からケース３内にガスを導入し、ケース内の圧力を外部の圧力よりも高圧に維持することにより、外部からの水などの浸入を防ぎ、高い防水性を確保するようになっている。

電気部品５は、電源側に接続される電線７と、バッテリ側に接続される電線９と、電動モータ側に接続される電線１１とが共通に接続されるバスバ１９と、バスバ１９を保持するターミナルブロック２１と、ターミナルブロック２１の上に取り付けられる樹脂ブロック２３と、樹脂ブロック２３の上に被せられるカバー部材２５を有している。これらの電気部品５は、ケース３の底部（開口部を除く面）に取り付けられる。

バッテリ側に接続される電線９と電動モータ側に接続される電線１１には、それぞれグロメット１５が取り付けられ、これらの電線の一端には、それぞれ図示しない圧着端子が接続される。電源側に接続される電線７は、その両端に圧着端子が接続され、図示されない一方の圧着端子は、コネクタ２７に接続され、他方の圧着端子２９は、樹脂ブロック２３に接続保持される。

ターミナルブロック２１は、バスバ１９を支持する階段状の支持面を有する樹脂成形品であって、略直方体状の基部３１と、互いに所定の間隔をあけて基部３１から立設する四角柱状の柱状部３３とを有している。基部３１の上面と柱状部３３の上面には、それぞれバスバ１９を支持する支持面が形成されている。図示しないが、基部３１の支持面には、互いに間隔をあけて、金属製の雌部材が埋め込まれている。柱状部３３の支持面には、それぞれ金属製で円柱状の突起３５が立ち上げられ、各突起３５には、ナット３７を嵌め込むための溝が設けられている。

バスバ１９は、金属製の板材を階段状に折り曲げてターミナルブロック２１の支持面と当接する２つの面が設けられ、これらの面には、それぞれ挿入穴が設けられている。図１では、バスバ１９がターミナルブロック２１の支持面に取り付けられた状態を示す。

樹脂ブロック２３は、電源側に接続される一対の電線７の圧着端子２９を保持する樹脂成形品であり、一対の圧着端子２９を樹脂壁３９（図２）で互いに仕切って収容する端子収容室４１と、ターミナルブロック２１の柱状部３５間に嵌め込まれる嵌入部４３を有している。樹脂ブロック２３に保持される２つの圧着端子２９は、それぞれ一端側が端子収容室４１に収容されるとともに、他端側が端子収容室４１の外側へ張り出した状態で、樹脂ブロック２３に保持される。樹脂ブロック２３は、ターミナルブロック２１の上に取り付けられたときに、圧着端子２９の他端側がバスバ１９と当接可能な位置に配置されるようになっている。

カバー部材２５は、樹脂ブロック２３及びターミナルブロック２１、特に、樹脂ブロック２３に保持される圧着端子２９を包囲する樹脂製の部材であり、ターミナルブロック２１の柱状部３３間及び突起３５間をそれぞれ仕切るように、互いに所定の間隔をあけて延在する２つの仕切り壁４５と、これらの仕切り壁４５を接続する接続部４７を有している。カバー部材２５は、接続部４７と樹脂ブロック２３の上面とが対向するように配置され、接続部４７には、樹脂ブロック２３の上面から立ち上がる係止突起４９が挿入される係止穴５１が設けられている。

ここで、電気接続箱１の組み付け例を、図１を用いて説明する。まず、ターミナルブロック２１をケース３内に組み込み、ターミナルブロック２１をボルト５３でケース３の底部に締結する。そして、ケース３に固定されたターミナルブロック２１の支持面に２つのバスバ１９を取り付ける。このとき、各バスバ１９は、一方の挿入穴にターミナルブロック２１の突起３５が挿入され、他方の挿入穴が雌部材のネジ穴に合わせて配置される。

続いて、ケース３の各電線挿通穴１３に、バッテリ側に接続される電線９と電動モータ側に接続される電線１１をそれぞれ挿通する。そして、バッテリ側に接続される電線９の圧着端子に形成される挿入穴をバスバ１９の他方の挿入穴に合わせて各穴にボルト５５を挿入し、支持面の雌部材のネジ穴に螺合させることにより、電線９をターミナルブロック２１に接続する。

一方、電源側に接続される電線７は、その両端に接続される圧着端子のうち、一方の圧着端子をコネクタ２７に接続し、他方の圧着端子２９を樹脂ブロック２３に接続する。コネクタ２７は、ケース３の底部に形成されるコネクタ２７の図示しない収容穴に嵌め込まれる。この状態で、圧着端子２９を保持する樹脂ブロック２３をターミナルブロック２１の上に取り付ける。具体的には、ターミナルブロック２１の突起３５に沿って、樹脂ブロック２３の収容室４１から外側へ張り出した圧着端子２９の取付穴５７と、電動モータ側に接続される電線１１の圧着端子５９（図２）に形成される取付穴を順に重ね合わせ、突起３５にナット３７を螺合させる。このとき、樹脂ブロック２３の嵌入部４３は、ターミナルブロック２１の２つの柱状部３３の間に嵌め込まれている。こうして、電線７，９，１１は、ターミナルブロック２１のバスバ１９を介して互いに接続される。なお、電線９，１１のグロメット１５は、各電線挿通穴１３に嵌合装着され、図示しないネジでケース３に固定される。

このようにして、ケース３内で組み付けられた電気部品５（電線を含む）の外観を図２に示す。なお、図２では、ケース３を省略している。

続いて、樹脂ブロック２３には、カバー部材２５が被せられる。カバー部材２５は、その係止穴５１に樹脂ブロック２３の係止突起４９が挿入されることにより係止され、樹脂ブロック２３に取り付けられる。これにより、樹脂ブロック２３に接続保持された圧着端子２９は、カバー部材２５によって被覆され、カバー３の内壁面と短絡するのを防ぐことができる。

このようにして、ケース３内でカバー部材２５が取り付けられた電気部品５の外観を図３に示す。

次に、本発明の特徴構成となる電源側に接続される電線７の接続構造について、図４乃至図６を用いて説明する。

図４に示すように、一対の電線７は、それぞれ両端に接続される圧着端子のうち、図示していない一方の圧着端子がコネクタ２７の端子収容室６１に差し込まれ、他方の圧着端子２９が樹脂ブロック２３に取り付けられて保持される。また、一対の電線７は、図５に示すように、互いに交差させて配索される。

一対の電線７にそれぞれ接続される圧着端子２９ａ，２９ｂは、金属板材を折り曲げて形成される。これらの圧着端子２９は、それぞれバスバ１９（外部回路の一部）と接続される端子部６３を有する板状の導体６５と、この導体６５の一端に設けられ、電線７の端末部から露出された芯線を圧着する圧着部６７を備えて構成され、電線７を圧着部６７の導体６５側に位置させて圧着接続するようになっている。

圧着部６７は、底板６９の両側縁から一対の圧着片７１が断面Ｕ字状に立ち上げられて形成され、底板６９の長手方向に沿って配置される電線７の芯線を一対の圧着片７１が両側から包み込むようにして加締めるようになっている。なお、本実施の形態では、底板６９の長手方向に沿って一対の圧着片７１を２組設ける例を示す。

図４に示すように、底板６９は、導体６５と連なって形成されるが、底板６９と導体６５との境界には、底板６５から導体６９に向かって、圧着片７１が立ち上がる方向と反対側に所定の角度で傾斜する傾斜部７３が設けられている。すなわち、電線７は、芯線と被覆部との外径が異なるため、芯線を底板６９の長手方向に沿って配置したときに、被覆部の外径（厚み）の増加分を傾斜部７３と連なる導体６５によって吸収するようになっている。

端子部６３は、導体６５を略直角に折り曲げた先に延在する平板状の面からなり、本実施の形態では、底板６９から圧着片７１が立ち上がる方向と反対方向に導体６５を折り曲げて形成される。この端子部６３は、後述するように、樹脂ブロック２３の溝に挿入可能に形成され、係止穴７５と、突起３５が挿入される取付穴５７との２つの穴が設けられている。係止穴７５には、後述するように、樹脂ブロック２３に形成される係止突起７７が挿入されるようになっている。

このようにして構成される一対の圧着端子２９ａ，２９ｂは、図４に示すように、互いに導体６５を略平行に配置したときに、圧着片７１が端子間の内側（他方の端子側）に向かって延在する一方、端子部６３が端子間の外側（他方の端子と反対側）に向かって延在するようになっている。

樹脂ブロック２３には、端子収容室４１を挟んだ両側にそれぞれ圧着端子２９の端子部６３が挿入される溝７９が設けられている。溝７９の奥には、端子部６３の挿入方向と直交する方向に弾性変形する片持ち形状の図示しないロックアームが設けられ、ロックアームには、溝７９に挿入された端子部６３と対向する面に、係止突起７７が設けられている。

このような構成において、電線７と圧着接続された圧着端子２９は、その端子部６３が樹脂ブロック２３の溝７９に挿入される。すると、端子部６３がロックアームを弾性変形させて係止突起７７の上に乗り上げ、端子部６３の先端が係止突起７７を乗り越えることで、ロックアームが復元されて、係止突起７７が端子部６３の係止穴７５に挿入される。これにより、係止突起７７が係止穴７５に係止され、圧着端子２９が樹脂ブロック２３に接続保持される。

樹脂ブロック２３に接続された一対の圧着端子２９は、それぞれ圧着部６７が樹脂ブロック２３の端子収容室４１に収容され、端子部６３の取付穴５７を含む一部が、樹脂ブロック２３から張り出している。この樹脂ブロック２３がケース３内のターミナルブロック２１の上に取り付けられることで、端子部６３の取付穴５７に突起３５が挿入されて、電線７とバスバ１９との電気的な接続がなされる。

本実施の形態によれば、圧着端子２９の端子部６３（具体的には、突起３５が挿入される取付穴５７）を電線７の端末に対して電線７の後方（コネクタ２７側）に位置させることができるから、コネクタ２７との距離が比較的近い部位に電線７を接続する場合でも、電線７を無理に湾曲させることなく、ある程度まで引き延ばした状態、つまり電線７の湾曲（曲率）を小さくして、配索することができる。これにより、電線７を湾曲させたときに生じる電線７の反力を小さくして取り付け作業を行うことができるため、電線７の取り付け作業の負担を軽減することができる。また、電線７の湾曲が小さくなれば、電線７の取り回しスペースも小さくなるため、ケース３内の部品配置や電線経路などの設計自由度を高めることができる。また、本実施の形態によれば、電線７の両端部の接続部分（電線７と圧着端子との接続部分を含む）にかかる負荷を小さくできるため、電線７の電気的な接続状態を安定させることができる。

また、電線７は、一般に全長が短くなるほど、湾曲させたときの反力が大きくなるため、従来、接続する部品間の距離が短いときには、あえて電線７の余長を大きくして電線７を湾曲させることで、対応する方法が考えられていたが、本実施の形態の圧着端子２９は、電線７の長さに関係なく電線７の湾曲を抑制する効果があるため、電線７の全長を短くすることができ、電線７のコストを下げることができる。

加えて、本実施の形態によれば、一対の電線７を互いに交差させて配索しているから、電線７に無理な力を加えることなく、電線７同士を結束バンドなどで束ねたようにまとめた状態とすることができる。これにより、電線７の取り回しスペースをより小さくすることができ、ケース３内の設計自由度をより高めることができる。

また、本実施の形態によれば、一対の圧着端子２９間の内側で各電線７を交差させて配索しているから、各電線７とその電線７に接続される圧着端子２９の導体６５との間に、圧着部６７から離れるに従って大きくなる隙間が形成される。したがって、電線７と圧着端子２９が接触する面積を小さくできるため、電線７が導体６５と接触して振動することによる電線７の摩耗を抑制することができる。

また、一対の圧着端子２９は、互いに左右対称の形状とすることもできるが、図６に示すように、圧着部６７で圧着接続される電線７の配索角度が互いに異なるように形成することが好ましい。すなわち、一対の圧着端子２９ａ,２９ｂは、圧着部６７に圧着接続される電線７の仮想軸線と端子部６３を含む仮想平面とが交差する角度を互いに異なるように形成する。

これにより、電線７同士が交差する際の接触を防ぐことができるから、電線７の取り回しスペースをより小さくすることができ、しかも、電線７の両端にかかる負荷を軽減できるため、電線７の接続状態を安定に維持することができる。

また、本実施の形態では、樹脂ブロック２３にカバー部材２５を取り付けることにより、樹脂ブロック２３に接続保持された圧着端子２９をカバー部材２５によって被覆することができる。したがって、簡単かつコンパクトな構成で、圧着端子２９を含めた導体とケース３の内壁面との短絡するのを防止することができる。更に、樹脂ブロック２３をカバー部材２５で覆うことにより、バスバ１９などの導体部分に異物が浸入するのを防ぐことができるから、電気的な接続状態を良好に維持することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、上記の実施の形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記の実施の形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、本実施の形態では、電源側に接続される電線７を用いてコネクタ２７と樹脂ブロック２３を接続する例を説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、例えばケース内などに収容されるあらゆる電線の配索に適用することができる。

１ 電気接続箱
３ ケース
５ 電気部品
７ 電線
１９ バスバ
２１ ターミナルブロック
２３ 樹脂ブロック
２５ カバー部材
２７ コネクタ
２９ 圧着端子
４１ 端子収容室
６３ 端子部
６５ 導体
６７ 圧着部
６９ 底板
７１ 圧着片

Claims (4)

1. 電気接続箱の内壁部に保持された一対のコネクタにそれぞれ一端が接続され、前記内壁部に対して前記コネクタから略垂直方向に延線された一対の電線と、前記コネクタから離れた位置の前記内壁部に支持された一対の回路導体と、前記一対の電線の他端をそれぞれ前記一対の回路導体に接続するための一対の圧着端子とを備え、
   前記一対の圧着端子と前記一対のコネクタとの位置関係は、前記一対の圧着端子と前記一対のコネクタとを接続する前記一対の電線が交差して配索されるように配置され、
   前記一対の圧着端子は、前記回路導体と接続される端子部と、該端子部の側縁から起立する導体部と、該導体部の頂部から前記コネクタと離れる方向に延在して前記電線を圧着する電線圧着部とを備えてなる電線接続構造。
2. 前記一対の圧着端子は、前記導体部に対する前記電線圧着部の角度が前記一対の電線の延線方向に応じて互いに異なって形成されてなる請求項１に記載の電線接続構造。
3. 前記一対の回路導体が保持され、前記コネクタと離れた前記内壁部に固定されたターミナルブロックと、前記一対の回路導体と接続された前記一対の圧着端子が保持され、前記ターミナルブロックに取り付けられた樹脂ブロックとを備え、
   前記樹脂ブロックは、前記一対の圧着端子の前記電線圧着部をそれぞれ収容する収容室と、該収容室に収容された前記各電線圧着部を互いに仕切る仕切壁とを有してなる請求項１又は２に記載の電線接続構造。
4. 前記樹脂ブロックは、前記収容室の外側に張り出した前記一対の圧着端子をそれぞれ包囲する絶縁性のカバー部材が取り付けられてなる請求項３に記載の電線接続構造。

Images