JP5606581B1

JP5606581B1 - 車両用電源装置

Info

Publication number: JP5606581B1
Application number: JP2013096774A
Authority: JP
Inventors: 大介平松; 隆熊谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2033-05-02
Also published as: JP2014220045A

Abstract

【課題】この発明は、端子装置の固定部材の中間部との接合面にクラックが入っても、固定部材と端子本体との接合面に沿った水の侵入を確実に防ぐことができる車両用電源装置を得る。
【解決手段】端子装置４は、端子本体５、樹脂製の固定部材９を備え、端子本体５は、電源部の接続端子が接続される内側端子部６、外部接続端子が接続される外側端子部７、および内側端子部６と外側端子部７を連結する中間部８を備えた一体の金属部品であり、固定部材９は、中間部８を埋設する本体部９１、および本体部９１の外側端子部側から径方向外方に突き出たフランジ部９２を備えている。端子装置４は、筐体に形成された取付穴と本体部９１の間を通る筐体内への水の侵入を阻止する第１Ｏリング１５と、本体部９１と中間部８との間の接合面に沿った筐体内への水の侵入を阻止する第２Ｏリング１６と、を備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば、車両に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータ装置などの車両用電源装置に関し、特に車両用電源装置の電源部とワイヤハーネスとを電気的に接続する端子装置の防水構造に関するものである。

従来の車両用電源装置は、電力を生成する電源部と、電源部を覆う筐体と、筐体に固定されるとともに電源部から出力を取り出す出力端子と、を有し、出力端子は、金属製の端子本体と、筐体に端子本体を固定するための樹脂製の固定部材とから構成され、端子本体は、電源部に接続される内側接点部と、外部接続端子が接続される外側接点部と、内側接点部と外側接点部との間に介在して固定部材を外周に固定した中間部とを備えた一体の金属部品に構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

この従来の車両用電源装置においては、端子本体の中間部を、軸方向の複数箇所において、断面外径の最大直径が変化する径変部を有するように形成し、固定部材との接合面の面積を大きくするとともに、接合面に沿って外側接点部から内側接点部まで辿り着く経路を長くしている。これにより、水が外側接点部から端子本体と固定部材との間に侵入しても、そこから内側接点部まで水が辿り着くことを防ぐことができるので、筐体内への水の侵入を効果的に防ぐことができるとしている。

特開２０１１−１０８６３３号公報

従来の車両用電源装置では、端子本体の中間部の断面外径を軸方向に変化させて、固定部材との接合面に沿った水の侵入経路を長くして、水の侵入を防いでいた。しかしながら、金属製の端子本体と樹脂製の固定部材との熱膨張差、さらには外部からの過負荷や衝撃が加わることに起因して固定部材の中間部との接合面にクラックが入ると、筐体内への水の侵入を防止することができなくなるという課題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、万一、端子装置の固定部材の中間部との接合面にクラックが入っても、固定部材と端子本体との接合面に沿った水の侵入を確実に防ぐことができる車両用電源装置を得ることを目的とする。

本発明に係る車両用電源装置は、電力を生成する電源部と、上記電源部を内部に収納する筐体と、上記筐体に固定されて、上記電源部と外部装置との電気的接続を行う端子装置と、を備えている。上記端子装置は、端子本体、および上記筐体に上記端子本体を固定するための樹脂製の固定部材を備え、上記端子本体は、上記電源部の接続端子が接続される内側端子部、上記外部装置と接続するための外部接続端子が接続される外側端子部、および上記内側端子部と上記外側端子部を連結する中間部を備えた一体の金属部品であり、上記固定部材は、上記中間部を埋設する本体部、および上記本体部の上記外側端子部側から径方向外方に突き出たフランジ部を備えている。上記端子装置は、上記本体部の上記内側端子部側を上記筐体に形成された取付穴に挿入し、上記フランジ部を上記筐体に締着固定して、上記筐体に取り付けられており、上記取付穴と上記本体部の間を通る上記筐体内への水の侵入を阻止する第１環状シール部材と、上記本体部と上記中間部との間の接合面に沿った上記筐体内への水の侵入を阻止する第２環状シール部材と、を備える。そして、上記第２環状シール部材は、上記内側端子部側の上記本体部の内周面が上記中間部の外周面から離反して形成された、上記内側端子部側に開口し、かつ口開き状の断面形状を有する環状の第２環状シール部材収納部内に収められ、上記内側端子部側から押圧されて、弾性により密閉性を確保するように構成されている。

本発明によれば、取付穴と本体部の間を通る筐体内への水の侵入を阻止する第１環状シール部を有し、本体部と中間部との間の接合面に沿った筐体内への水の侵入を阻止する第２環状シール部材を有している。そこで、固定部材の中間部との接合面にクラックが入っても、水は固定部材と端子本体との接合面に沿って第２環状シール部材まで侵入することができるが、それ以上の侵入は阻止される。これにより、筐体内への水の侵入が確実に阻止される。

この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置を示す要部断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置における端子装置を示す分解斜視図である。この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置における端子装置を示す部分断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置における端子装置の端子本体を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る車両用電源装置における端子装置を示す斜視図である。

以下、本発明の車両用電源装置の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用電源装置を示す要部断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用電源装置における端子装置を示す分解斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用電源装置における端子装置を示す部分断面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用電源装置における端子装置の端子本体を示す断面図である。

図１において、車両用電源装置１は、電力を生成する電源部２と、電源部２を内部に収納する筐体３と、筐体３に固定され、電源部２から出力を取り出す端子装置４と、を備えている。この車両用電源装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッドカーに搭載されるスイッチング電源装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ装置であり、リチウム電池などの駆動用バッテリから供給される高電圧を、絶縁を保ちながら補機系電装品の電源電圧である低電圧に降圧する動作を行う。端子装置４に接続される外部接続端子としてのワイヤハーネス２１は補機バッテリに接続されている。

端子装置４は、図１から図４に示されるように、金属製の端子本体５と、端子装置４を筐体３に固定するための樹脂製の固定部材９と、を備え、端子本体５と固定部材９をインサート成形により一体化して構成されている。

端子本体５は、電源部２に接続される内側端子部６と、ワイヤハーネス２１が接続される外側端子部７と、内側端子部６と外側端子部７との間に介在して両者を連結する中間部８と、を備え、例えば、アルミダイカストにより一体に成形されている。

内側端子部６は、雄ねじ部６１と、雄ねじ部６１の先端側の外周を切り欠いて断面Ｄ字状の内側接点部６２が形成されている。そして、雄ねじ部６１の軸方向と直交するねじ穴６３が内側接点部６２に形成されている。

外側端子部７は、雄ねじ部７１と、雄ねじ部７１の根元部に雄ねじ部７１より小径の首部７２が同軸に形成されている。

中間部８は、大径鍔部８１と小径鍔部８２が軸方向両側部分に形成されている。大径鍔部８１は、中間部８の外側端子部７に近い側に形成され、雄ねじ部６１，７１の直径より大きな直径を有する。小径鍔部８２は、中間部８の内側端子部６に近い側に形成され、大径鍔部８１の直径より小さく、雄ねじ部６１の直径より僅かに大きな直径を有する。さらに、平坦面８３が、大径鍔部８１の外周面の小径鍔部８２側に、それぞれ大径鍔部８１の径方向と直交するように、周方向に等角ピッチで４つ形成され、固定部材９に対する端子本体５の回り止めとして機能する。

固定部材９は、樹脂成型体であり、端子本体５の中間部８を埋設する本体部９１と、本体部９１の大径鍔部８１の外周部から径方向外方に突出するフランジ部９２と、を備える。フランジ部９２は、本体部９１を挟んで径方向の両側に突き出る細長の外形形状に形成され、カラー１０がフランジ部９２の突出端側に埋設されている。第１環状シール部材収納溝９３が、本体部９１のフランジ部９２の内側端子部６側の外周面に、周方向の全周にわたって凹設されている。さらに、本体部９１の内側端子部６側の端部側の内周面が、内側端子部６に向かって、小径鍔部８２の外周面から漸次離間する切頭円錐の内周面に形成され、小径鍔部８２との間に口開き状、かつ環状の第２環状シール部材収納部９４を構成している。

このように構成された端子装置４は、図２および図３に示されるように、第１環状シール部材である第１Ｏリング１５が第１環状シール部材収納溝９３に装着され、第２環状シール部材である第２Ｏリング１６が第２環状シール部材収納部９４に装着される。そして、リング平板状のスペーサ１７を雄ねじ部６１に装着し、雄ねじ部６１に螺着した雌ねじ部材であるナット１８を締着して、第２Ｏリング１６を押し潰す。押し潰された第２Ｏリング１６が、小径鍔部８２の外周面、本体部９１の内周面およびスペーサ１７の側面に当接し、自身の弾性により密閉性が確保される。

このように組み立てられた端子装置４は、筐体３に形成された取付穴２３に内側端子部６側を挿入し、取付ボルト（図示せず）をカラー１０に通して筐体３に締着してフランジ部９２を筐体３に固定し、筐体３に取り付けられる。これにより、第１Ｏリング１５が押し潰され、取付穴２３の内周面と第１環状シール部材収納溝９３の底面に当接する。そして、電源部２の接続端子としての出力端子１９が、出力端子１９に形成された取付穴（図示せず）に通してねじ穴６３に螺着された取付ボルト２０により、内側接点部６２に締着固定され、端子本体５に電気的に接続される。また、ワイヤハーネス２１が雄ねじ部７１に装着され、雄ねじ部７１に螺着されたナット２２により、中間部８の大径鍔部８１の端面に締着固定され、端子本体５に電気的に接続される。

このように構成された車両用電源装置１は、リチウム電池などの駆動用バッテリから供給される高電圧（例えば、３００Ｖ）を、補機系電装品の電源電圧である低電圧（例えば、１２Ｖ）に降圧し、端子装置４およびワイヤハーネス２１を介して補機バッテリに供給し、補機バッテリを充電する。

この実施の形態１によれば、端子本体５が一つの金属部品で作製されているので、部品点数が削減され、端子装置４を安価に製造できる。

第１環状シール部材収納溝９３に装着された第１Ｏリング１５が押し潰されて筐体３の取付穴２３の内周面と第１環状シール部材収納溝９３の底面との間に加圧挟持される。これにより、第１Ｏリング１５が取付穴２３の内周面と第１環状シール部材収納溝９３の底面に接し、自身の弾性により密閉性が確保されるので、水が固定部材９と取付穴２３との間を通って筐体３内に侵入することが阻止される。

端子本体５の中間部８の断面外径を軸方向に変化させているので、固定部材９と中間部８の接合面に沿った水の侵入経路が長くなり、水の侵入を抑制できるとともに、固定部材９と中間部８の接合面積が増大し、固定部材９の接合強度を高めることができる。

固定部材９の内側端子部６側の端部側の内周面と中間部８の小径鍔部８２の外周面との間に形成された口開き状の第２環状シール部材収納部９４に第２Ｏリング１６を装着し、内側端子部６側からリング平板状のスペーサ１７を押し付けて、第２Ｏリング１６を押し潰している。これにより、第２Ｏリング１６が、固定部材９の内側端子部６側の端部側の内周面、中間部８の小径鍔部８２の外周面およびスペーサ１７の側面に接し、自身の弾性により密閉性が確保される。そこで、仮に、端子本体５と固定部材９との熱膨張差、さらには外部からの過負荷や衝撃が加わることに起因して固定部材９の中間部８との接合面にクラックが入っても、水が中間部８と固定部材９の接合面に沿って第２環状シール部材収納部９４までは到達するが、それ以上の侵入は第２Ｏリングにより阻止される。したがって、筐体３内への水の侵入を確実に防止することができる。

平坦面８３が、大径鍔部８１の外周面の小径鍔部８２側に形成されているので、平坦面８３が固定部材９に対する端子本体５の回り止めとして機能する。そこで、ワイヤハーネス２１を締着固定する際、固定部材９に対して端子本体５が回ることが阻止される。これにより、クラックが固定部材９の中間部８との接合面に発生することが抑制される。
外側端子部７の根元部に小径の首部７２を形成しているので、ワイヤハーネス２１を締着固定する際に、許容トルクを超える負荷がかかると、首部７２が破損し、第２Ｏリング１６を経由しないクラックが固定部材９に発生することが回避される。
第２環状シール部材収納部９４が、最大外径部である大径鍔部８１を避けて、固定部材９の内側端子部６側に形成されているので、端子装置４の小型化が図られる。

なお、上記実施の形態１では、第２環状シール部材収納部９４が固定部材９の内側端子部６側に形成されているが、第２環状シール部材収納部９４は、端子本体５の最大外径部である大径鍔部８１側に形成してもよい。しかしながら、第２環状シール部材収納部９４を形成することは、固定部材９の大径化をもたらし、端子装置４の大型化につながるので、端子装置４の小型化する観点から、第２環状シール部材収納部９４は端子本体５の最大外径部である大径鍔部８１を避けて形成することが好ましい。

また、上記実施の形態１では、ねじ穴６３が内側端子部６の内側接点部６２に非貫通状態に形成されているが、ねじ穴は内側端子部６を貫通するように形成してもよい。
また、上記実施の形態１では、ねじ穴６３が内側端子部６の軸方向と直交するように形成されているが、ねじ穴は内側端子部６の端面から軸方向に形成してもよい。
また、上記実施の形態１では、外側端子部７に雄ねじ部７１を形成しているが、ねじ穴を外側端子部７の端面から軸方向に形成してもよい。
また、上記実施の形態１では、端子本体５の回り止めとして、平坦面８３を大径鍔部８１の外周面に形成しているが、大径鍔部８１の外周面にローレット加工を施して、端子本体５の回り止めとしてもよい。

また、上記実施の形態１では、第２環状シール部材収納部９４を構成する固定部材９の内周面が、内径が内側端子部６に向かって漸次大きくなる切頭円錐の内周面に形成されているが、固定部材９の内周面を円筒面とし、小径鍔部８２の外周面を、外径が内側端子部６に向かって漸次小さくなる切頭円錐の外周面に形成してもよい。また、固定部材９の内周面を、内径が内側端子部６に向かって漸次大きくなる切頭円錐の内周面に形成し、小径鍔部８２の外周面を、外径が内側端子部６に向かって漸次小さくなる切頭円錐の外周面に形成してもよい。

また、上記実施の形態１では、固定部材９の内周面が、内径が内側端子部６に向かって漸次大きくなる切頭円錐の内周面に形成され、小径鍔部８２の外周面が円筒面に形成されて、第２環状シール部材収納部９４が口開き状の断面形状に構成されているが、固定部材９の内周面と小径鍔部８２の外周面を円筒面に形成し、第２環状シール部材収納部９４を矩形の断面形状に構成してもよい。
また、上記実施の形態１では、第１および第２環状シール部材として断面円形の第１および第２Ｏリング１５，１６を用いているが、第１および第２環状シール部材の断面形状は円形に限定されず、収納部の断面形状に適合する断面形状としてもよい。

また、上記実施の形態１では、リング平板状のスペーサ１７がナット１８と第２Ｏリング１６との間に配設されているが、スペーサ１７を省略してもよい。この場合、ナット１８の端面で第２Ｏリング１６を直接押圧できるように、ナット１８の外径を大きくすればよい。また、スペーサ１７の内周面に雌ねじを形成し、スペーサ１７を雌ねじ部材とすれば、ナット１８を省略することができる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る車両用電源装置における端子装置を示す斜視図である。

図５において、隔壁９５が、カラー１０側から少なくとも外側端子部７の根元側を遮蔽するように、本体部９１のフランジ部９２からの突出部の外周縁部に形成されている。

このように構成された端子装置４Ａは、ワイヤハーネス２１が外側端子部７に螺着されたナット２２により締着固定された際に、隔壁９５がワイヤハーネス２１およびナット２２とカラー１０を通して筐体３に締着される取付ボルトとの間に位置する。これにより、取付ボルト側からナット２２が遮蔽され、取付ボルト（筐体３）とナット２２との間の絶縁距離が長くなる。そこで、本体部９１のフランジ部９２からの突出部の突出長さを短くすることができので、端子本体５の軸方向長さがその分短くなり、端子装置４Ａの軸方向寸法を縮小することができる。

なお、上記各実施の形態では、端子装置が車両用電源装置の電源部の出力端子に接続されているが、端子装置は車両用電源装置の電源部の入力端子に接続されてもよい。

１車両用電源装置、２電源部、３筐体、４，４Ａ端子装置、５端子本体、６内側端子部、７外側端子部、８中間部、９固定部材、１５第１Ｏリング（第１環状シール部材）、１６第２Ｏリング（第２環状シール部材）、１７スペーサ、１８ナット（雌ねじ部材）、１９出力端子（接続端子）、２１ワイヤハーネス（外部接続端子）、６１雄ねじ部、７２首部、９１本体部、９２フランジ部、９３第１環状シール部材収納溝、９４第２環状シール部材収納部、９５隔壁。

Claims

電力を生成する電源部と、上記電源部を内部に収納する筐体と、上記筐体に固定されて、上記電源部と外部装置との電気的接続を行う端子装置と、を備えた車両用電源装置において、
上記端子装置は、端子本体、および上記筐体に上記端子本体を固定するための樹脂製の固定部材を備え、
上記端子本体は、上記電源部の接続端子が接続される内側端子部、上記外部装置と接続するための外部接続端子が接続される外側端子部、および上記内側端子部と上記外側端子部を連結する中間部を備えた一体の金属部品であり、
上記固定部材は、上記中間部を埋設する本体部、および上記本体部の上記外側端子部側から径方向外方に突き出たフランジ部を備え、
上記端子装置は、上記本体部の上記内側端子部側を上記筐体に形成された取付穴に挿入し、上記フランジ部を上記筐体に締着固定して、上記筐体に取り付けられており、
上記取付穴と上記本体部の間を通る上記筐体内への水の侵入を阻止する第１環状シール部材と、上記本体部と上記中間部との間の接合面に沿った上記筐体内への水の侵入を阻止する第２環状シール部材と、を備え、
上記第２環状シール部材は、上記内側端子部側の上記本体部の内周面が上記中間部の外周面から離反して形成された、上記内側端子部側に開口し、かつ口開き状の断面形状を有する環状の第２環状シール部材収納部内に収められ、上記内側端子部側から押圧されて、弾性により密閉性を確保するように構成されていることを特徴とする車両用電源装置。
雄ねじ部が上記内側端子部に形成され、上記雄ねじ部に螺着された雌ねじ部材の締着力により上記第２環状シール部材が押圧されていることを特徴とする請求項１記載の車両用電源装置。
上記雌ねじ部材がナットであり、リング平板状のスペーサが上記ナットと上記第２環状シール部材との間に配設されていることを特徴とする請求項２記載の車両用電源装置。
隔壁が、上記フランジ部の上記筐体への固定部から少なくとも上記外側端子部の根元側を遮蔽するように、上記本体部の上記フランジ部から上記外側端子部側への突出部の外周縁部を軸方向外方に伸ばして形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
上記外側端子部の根元部を細くして首部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用電源装置。