JP6822922B2 - 電子機器の車載構造 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、電子機器の車載構造に関する。

自動車は、一般に、そのボディを車載電子機器の電気的なグランドとして利用することが多い。金属製の筐体を有する電子機器は、ボディに固定するだけで、筐体とボディが導通し、筐体の電位をグランド電位に保持することができる。

一方、電子機器を車両の振動から保護するため、防振材を有するブラケットを介して車載の別のデバイスの上に支持される電子機器が知られている。例えば、特許文献１には、電気自動車のインバータがモータケースの上方にブラケットを介して支持されている電気自動車が開示されている。モータケースの振動を遮断するため、インバータの筐体は、防振ブッシュを介してブラケットの先端に固定されている。防振ブッシュは絶縁性の材料で作られており、インバータの筐体とブラケット（車両のボディ）は防振ブッシュで絶縁されている。特許文献１の電気自動車では、ブラケットに沿って編組線を配置する。編組線の一端をモータケースに接続し、他端をインバータの筐体に接続する。インバータの筐体は、編組線を介してモータケースと導通する。

特開２０１５−２０５５９６号公報

特許文献１の技術では、電子機器（インバータ）の筐体を支持するブラケットに沿って接地用の編組線を配索している。本明細書は、接地用の編組線の新しい配索として、電子機器の筐体に接続されるケーブルに沿って接地用の編組線を配索する技術を提供する。特に、ケーブルのコネクタの筐体と接する部分が樹脂で作られている場合に、編組線と筐体とを導通させる構造に工夫を凝らした車載構造を提供する。

本明細書が開示する車載構造では、電子機器の筐体は、絶縁性の防振材を有するブラケットを介して車載の別のデバイスの上方に支持されている。別のデバイスと筐体がケーブルによって接続されている。筐体を接地するための編組線がケーブルに沿って配策されている。ケーブルのコネクタは、筐体と接合される面に樹脂プレートを有している。コネクタは、樹脂プレートを貫通するボルトで筐体に固定されている。樹脂プレートに編組線の端部金具が取り付けられている。端部金具とボルトが導通部材で電気的に接続されている。筐体はボルトと導通部材と金具とを介して編組線に導通している。

上記車載構造では、樹脂プレートに編組線の端部金具が取り付けられている。その端部金具（編組線）は、導通部材とボルト（コネクタを筐体に固定するボルト）を介して筐体と導通する。この構造により、樹脂プレートの前面（筐体と対向する面）と筐体との間に編組線に関係する金属部品を挟み込む必要がない。それゆえ、筐体と樹脂プレートの間の密閉性を阻害することなく、編組線と筐体とを導通させることができる。

上記の導通部材は、樹脂プレートに埋設されていると良い。導通部材を樹脂プレートに固定する部品が不要となり、上記構造のコストを抑えられる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の車載構造が適用されている電力制御器のフロントコンパートメントにおける配置を示す斜視図である。 トランスアクスルの上に支持されている電力制御器の側面図である。 電力制御器に取り付けられているコネクタの正面図である。 電力制御器に取り付けられているコネクタの側面図である。 図３のV−V線に沿った断面図である。 図５に対応する分解図である。 コネクタハウジングの変形例の分解断面図である。

図面を参照して実施例の車載構造を説明する。実施例の車載構造は、ハイブリッド車に搭載される電力制御器に適用されている。この電力制御器は、バッテリの直流電力を走行用のモータの駆動に適した交流電力に変換するデバイスである。電力制御器は、ハイブリッド車９０のフロントコンパートメント（エンジンコンパートメント）に搭載されている。

まず、ハイブリッド車９０のフロントコンパートメントにおける電力制御器５の配置を説明する。図１に、ハイブリッド車９０のフロントコンパートメント９１の斜視図を示す。図１は、フロントコンパートメント９１におけるデバイスレイアウトを示す斜視図である。フロントコンパートメント９１には、エンジン９３、トランスアクスル３、電力制御器５が搭載されている。なお、フロントコンパートメントには他にも様々なデバイスが搭載されているが、それらの図示と説明は省略する。図中の座標系は、Ｆ軸が車両前方を示し、Ｖ軸が車両上方を示し、Ｈ軸は車幅方向を示している。図１では、エンジン９３、トランスアクスル３、電力制御器５は、模式的に描いてある。以下、電力制御器５の車載構造２を説明する。

トランスアクスル３の中には、走行用の２個のモータ３１、３２、デファレンシャルギア３３、動力分配機構が収容されている。トランスアクスル３とエンジン９３は連結されており、エンジン９３の出力軸は、動力分配機構に連結されている。動力分配機構には、２個のモータ３１、３２の出力軸も連結されている。動力分配機構は、エンジン９３の出力トルクと２個のモータ３１、３２の出力トルクを適宜に合成して出力する。合成されたトルクはデファレンシャルギアを介して車輪に伝達される。また、動力分配機構は、エンジン９３の出力トルクをモータ３１と車輪に分配する場合がある。その場合、ハイブリッド車９０は、エンジン９３の駆動力で走行しながらモータ３１で発電する。トランスアクスル３には走行用のモータ３１、３２が収容されているので、トランスアクスル３の筐体は、モータハウジングと呼ぶこともできる。

エンジン９３とトランスアクスル３は、車幅方向で連結されているとともに、車両の２本のサイドメンバ９２の間に懸架されている。なお、図１では２本のサイドメンバ９２のうち、一方は死角になり、見えていない。

トランスアクスル３の上に、電力制御器５が固定されている。電力制御器５は、フロントブラケット６とリアブラケット７により、トランスアクスル３の上方に固定されている。電力制御器５は、不図示のメインバッテリの直流電力をモータ３１、３２の駆動電力に変換するデバイスである。電力制御器５は、モータ３１が発電した交流の回生電力を直流電力に変換する機能も有する。直流電力に変換された回生電力はバッテリの充電に使われる。

図２に、トランスアクスル３と、その上に固定された電力制御器５の側面図を示す。なお、図２に示したＸＹＺ座標系は、電力制御器５の底面に平行な方向をＸ軸とし、車幅方向をＹ軸とし、それらＸ軸、Ｙ軸に直交する方向をＺとした座標系であり、図３以降の電力制御器５の部分図／断面図において、電力変換器５の向きが理解し易いように付した座標系である。

先に述べたように、トランスアクスル３には、２個のモータ３１、３２、デファレンシャルギア３３、動力分配機構が収容されている。２個のモータ３１、３２の出力軸３１ａ、３２ａとデファレンシャルギア３３の軸３３ａは、車幅方向に平行に延びている。３本の軸３１ａ、３２ａ、３３ａは、図２に示すように、車幅方向から見て三角形をなすように配置されている。モータ３１、３２とデファレンシャルギア３３のそのような配置により、トランスアクスル３の上面３ａは前下がりとなっている。その前下がりの上面３ａの上方に電力制御器５が固定されている。電力制御器５も前下がりの姿勢で固定されている。電力制御器５の側面から６本のパワーケーブル１９が延びており、それらパワーケーブル１９は、トランスアクスル３に接続している。６本のパワーケーブル１９は、２個のモータ３１、３２の夫々に供給する２セットの三相交流電力を伝送する。大電力を伝送するパワーケーブル１９での電力損失を抑えるため、電力制御器５は、モータ３１、３２の近く、即ち、モータを収容するトランスアクスル３の上部に配置される。電力制御器５をモータ３１、３２の近くに配置することで、パワーケーブル１９の長さを短くし、電力損失を抑制する。パワーケーブル１９の一端にはコネクタ１０が接続されており、そのコネクタ１０が、電力制御器５の側面に接続される。パワーケーブル１９には編組線１７が沿っており、編組線１７の一端は、コネクタ１０を介して電力制御器５の筐体２０に電気的に接続しており、他端はトランスアクスル３の筐体に電気的に接続している。編組線１７については後述する。

電力制御器５は、フロントブラケット６とリアブラケット７により、トランスアクスル３との間に隙間ＳＰを有して固定されている。ブラケット６、７は、トランスアクスル３の振動（モータ３１、３２の振動）やエンジン９３の振動から電力制御器５を保護するために採用されている。なお、電力制御器５の筐体２０とフロントブラケット６の上端との間には防振ブッシュ８が挟まれており、筐体２０とリアブラケット７の上端との間にも防振ブッシュ９が挟まれている。防振ブッシュ８、９は絶縁性である。それゆえ、筐体２０は、フロントブラケット６とリアブラケット７を介しては導通していない。詳しくは後述するが、筐体２０は編組線１７を介してトランスアクスル３の筐体と導通している。

ハイブリッド車９０は、そのボディが車載機器のグランド端子として利用される。サイドメンバ９２（図１参照）に懸架されているトランスアクスル３の筐体もボディと導通しており、グランド電位に保持される。電力制御器５の筐体２０も、トランスアクスル３と導通させてグランド電位に保持することが望ましい。ただし、先に述べたように、フロントブラケット６とリアブラケット７は絶縁性の防振ブッシュ８、９を介して筐体２０と連結しているため、筐体２０とトランスアクスル３を特別な導体で接続する必要がある。電力制御器５の筐体２０は、導電性の編組線１７を介してトランスアクスル３と導通している。次に、編組線１７の配索について説明する。

図３に、電力制御器５の筐体２０に取り付けられているコネクタ１０の正面図を示し、図４に、コネクタ１０の側面図を示す。図５は、図３のV−V線に沿った断面図であり、図６は、図５に対応する分解図である。

コネクタ１０のボディに相当するコネクタハウジング１１は、絶縁性の樹脂で作られている。６本のパワーケーブル１９は、コネクタハウジング１１の下面からその内部へ通じており、夫々が、コネクタハウジング１１の内部で、電力制御器５の側の対応する端子と連結されている。コネクタハウジング１１は、電力制御器５の筐体２０に面する側にフランジ１１２を備えている。フランジ１１２も樹脂で作られており、絶縁性である。フランジ１１２の一方の面が筐体２０に接している。そのフランジ１１２をボルト１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂが貫通している。ボルト１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂによってフランジ１１２（コネクタ１０）が筐体２０に固定される。

編組線１７はパワーケーブル１９に沿って配策されている。編組線１７の一端には端部金具１６が接続されている。編組線１７の接続構造は、図３の右側と左側で同じであり、以下では、図３の左側における編組線１７の接続構造を説明する。図６に示すように、フランジ１１２の筐体２０とは反対側の面に金属製のナット１８が埋設されており、端部金具１６は、ネジ１５ａによって、ナット１８（即ち、フランジ１１２）に固定される。端部金具１６は、フランジ１１２の筐体２０と対向する面とは反対側の面に固定される。以下では、フランジ１１２の両面のうち、筐体２０と対向する面を「フランジ正面１１２ａ」と称し、その反対側の面を「フランジ裏面１１２ｂ」と称する。

フランジ裏面１１２ｂの側で端部金具１６とともに導通板１４ａがネジ１５ａによって固定される。別言すれば、端部金具１６と導通板１４ａは共締めされる。共締めにより、端部金具１６と導通板１４ａは導通する。

フランジ１１２は、ボルト１２ａ、１３ａによって、筐体２０に固定される。フランジ１１２には貫通孔設けられており、ボルト１２ａ、１３ａは、その貫通孔を通り、先端が筐体２０に固定される。筐体２０のボルト１２ａに対応する位置にはナット２１が埋め込まれており、ボルト１２ａはナット２１に螺合する。筐体２０のボルト１３ａに対応する位置にはナット２２が埋め込まれており、ボルト１３ａはナット２２に螺合する。フランジ裏面１１２ｂの側で、ボルト１３ａには、先に述べた導通板１４ａが共締めされる。共締めにより、ボルト１３ａと導通板１４ａは導通する。

ボルト１３ａは、筐体２０の内部で、導電性のナット２２と接続する。それゆえ、端部金具１６（即ち編組線１７）は、導通板１４ａとボルト１３ａを介して、筐体２０と導通する。図３の右側における端部金具１６の接続構造も同様であり、端部金具１６は、導通板１４ｂとボルト１３ｂを介して筐体２０と導通する。

上記した車載構造２の利点を説明する。電力制御器５の筐体２０は、フロントブラケット６とリアブラケット７を介して、トランスアクスル３の上方に支持されている。フロントブラケット６とリアブラケット７はそれぞれ絶縁性の防振ブッシュ８、９を介して筐体２０を支持しているので、筐体２０はフロントブラケット６とリアブラケット７を介してはトランスアクスル３と導通しない。筐体２０は、編組線１７を介してトランスアクスル３と導通する。その編組線１７の一端には端部金具１６が接続されており、その端部金具１６は、コネクタハウジング１１の絶縁性のフランジ１１２に固定されている。端部金具１６は、フランジ裏面１１２ｂ（フランジ１１２の筐体２０と対向する面とは反対側の面）に固定される。端部金具１６はフランジ裏面１１２ｂの側で導通板１４ａ（１４ｂ）と共締めされ、導通する。導通板１４ａ（１４ｂ）の他端はフランジ裏面１１２ｂの側でボルト１３ａ（１３ｂ）と接触しつつフランジ１１２に固定される。ボルト１３ａ（１３ｂ）の先端が筐体２０と接触する。その結果、端部金具１６（編組線１７）が筐体２０と導通する。端部金具１６は、フランジ裏面１１２ｂの側で導通板１４ａ（１４ｂ）を介してボルト１３ａ（１３ｂ）と導通する。端部金具１６のボルト１３ａ（１３ｂ）までの導通経路は全てフランジ裏面１１２ｂの側に位置している。端部金具１６はフランジ正面１１２ａの側には影響を与えない。図６に示されているように、筐体２０とフランジ１１２の間は、Ｏリング２３で密閉される。フランジ１１２のフランジ正面１１２ａと筐体２０の間に端部金具１６や導通板１４ａ、１４ｂなどの金属が挟まれるとフランジ正面１１２ａの密閉性が損なわれるおそれがある。上記した車載構造２では、筐体２０とトランスアクスル３の間の導通を図る編組線１７の端部金具１６と導通板１４ａ（１４ｂ）は、フランジ裏面１１２ｂの側に配置されるので、それらはフランジ正面１１２ａと筐体２０の間の密閉性を損なわない。

次に、図７を参照して、コネクタハウジングの変形例（変形例の車載構造２ａ）を説明する。図７は、コネクタ１０ａの分解断面図である。図６７は、図６に対応している。この変形例では、端部金具１６とボルト１３ａを導通させる導通板１１４が、その一面をフランジ裏面１１２ｂに露出させつつ、樹脂製のフランジ１１２に埋設されている。導通板１１４は、樹脂製のフランジ１１２の内部でナット１８にも接している。端部金具１６がネジ１５ａによってフランジ１１２（ナット１８）に固定されると導通板１１４が端部金具１６と共締めされ、両者が導通する。この点は、先の車載構造２の場合と同じである。

車載構造２ａでは、導通板１１４が樹脂製のフランジ１１２に埋設されているので、導通板１１４をフランジ１１２に取り付ける部品が不要となり、コストが抑えられる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のフランジ１１２が、筐体２０に当接する樹脂プレートの一例に相当する。

本明細書が開示する車載構造は、電力制御器以外の電子機器に適用されてもよい。また、本明細書が開示する車載構造が適用される電子機器が固定されるデバイスは、トランスアクスルに限られるものではない。例えば、本明細書が開示する車載構造は、ブラケットによってエンジンの上方に隙間を設けて支持されるデバイスに適用されてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ：車載構造
３：トランスアクスル
５：電力制御器
６：フロントブラケット
７：リアブラケット
８、９：防振ブッシュ
１０、１０ａ：コネクタ
１１：コネクタハウジング
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ：ボルト
１４ａ、１４ｂ、１１４：導通板
１５ａ：ネジ
１６：端部金具
１７：編組線
１８：ナット
１９：パワーケーブル
２０：筐体
２１、２２：ナット
２３：Ｏリング
３１、３２：モータ
９０：ハイブリッド車
９１：フロントコンパートメント
９２：サイドメンバ
９３：エンジン
１１２：フランジ
１１２ａ：フランジ正面
１１２ｂ：フランジ裏面

Claims (2)

1. 金属製の筐体を有する電子機器の車載構造であり、
   前記筐体は、絶縁性の防振材を有するブラケットを介して車載の別のデバイスの上方に支持されており、
   前記デバイスと前記筐体がケーブルによって接続されているとともに、前記筐体を接地するための編組線が前記ケーブルに沿って配策されており、
   前記ケーブルのコネクタは、前記筐体と接合される面に樹脂プレートを有しており、当該コネクタは、当該樹脂プレートを貫通するボルトで前記筐体に固定されており、
   前記樹脂プレートに前記編組線の端部金具が取り付けられており、
   前記端部金具と前記ボルトが導通部材で電気的に接続されており、前記筐体は前記ボルトと前記導通部材と前記金具とを介して前記編組線に導通している、車載構造。
2. 前記導通部材が前記樹脂プレートに埋設されている、請求項１に記載の車載構造。

Images