JP2006353062A - 保持構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を増加させることなく、ケースの孔と伝送ラインとの間の間隙へのアクセスを抑制することができる保持構造体を課題とする。
【解決手段】 保持構造体３０は、ケース１１に形成された孔１６に間隙をもって貫通するように配置されたワイヤーハーネス２０の外周側に位置し、ケース１１から離間した状態で前記間隙を覆う被覆部３２と、ワイヤーハーネス２０を保持する保持部３１と、を備える。ワイヤーハーネス２０はグロメット５０に挿入されて保持される。グロメット５０は、前記間隙を閉塞するように孔１６に嵌合している。被覆部３２は、グロメット５０から離間した状態でグロメット５０を覆う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ワイヤーハーネスなどの伝送ラインを保持する保持構造体に関するものである。

燃料電池スタックは、塵埃や水などから保護されるべく、高電圧部品と共にスタックケース内に収容されて例え車両フレームなどに固定される。スタックケースに形成した孔にはワイヤーハーネスが貫通するように配置され、ワイヤーハーネスにより高電圧部品と外部のＥＣＵとが接続される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１７５３０１号公報 特開２００２−３６２１６５号公報

ところが、ワイヤーハーネスとスタックケースの孔との間に空隙があると、その間隙からスタックケース内の高電圧部品に容易にアクセスし得る。これは、高電圧安全上、好ましくない。

本発明は、ケースの孔と伝送ラインとの間の間隙へのアクセスを抑制することができる保持構造体を提供することをその目的としている。

本発明の保持構造体は、ケースに形成された孔に間隙をもって貫通するように配置された第１の伝送ラインの外周側に位置し、ケースから離間した状態で間隙を覆う被覆部と、第１の伝送ラインまたは第１の伝送ラインとは異なる第２の伝送ラインを保持する保持部と、を備えたものである。

この構成によれば、被覆部により、ケースの孔と第１の伝送ラインとの間の間隙を覆うことができる。これにより、第１の伝送ラインまたは第２の伝送ラインを保持する保持構造体を有効に利用して、ケースの孔と第１の伝送ラインとの間の間隙へのアクセスを抑制することができる。

ここで、ケースは、特に限定されるものではないが、例えば燃料電池スタックを収容するスタックケースであってもよい。
ここで、伝送ラインは、配線材であるワイヤーハーネスであってもよいし、流体配管であってもよい。例えば、第１の伝送ラインはワイヤーハーネスとし、第２の伝送ラインは流体配管としてもよい。また例えば、ワイヤーハーネスはスタックケース内の高電圧部品に接続されてもよいし、流体配管はスタックケース内の燃料電池スタックに接続されてもよい。

本発明の一態様によれば、第１の伝送ラインを挿入して保持するグロメットが間隙を閉塞するように孔に嵌合しており、被覆部はグロメットを覆うことが、好ましい。

この構成によれば、ケースの孔と第１の伝送ラインとの間の間隙へのアクセスをグロメットで確実に抑制することができる。また、ケースの孔の縁部に第１の伝送ラインが接触することをグロメットで防止することができる。さらに、被覆部がグロメットを覆うため、グロメットの孔からの脱落を抑制することができると共に、高電圧安全上も有用となり得る。

この場合、被覆部はグロメットから離間した状態でグロメットを覆うことが、好ましい。

本発明の一態様によれば、被覆部は、第１の伝送ラインを挿通させる挿通穴と、被覆部の外周面から挿通穴に達し、第１の伝送ラインが通過可能な切欠きと、を有することが、好ましい。

この構成によれば、第１の伝送ラインを孔に貫通させるように配置した後で、被覆部の切欠きを通して第１の伝送ラインを挿通穴に位置させることができる。これにより、被覆部を所定の位置に設置する際の作業性を向上することができる。

この場合、挿通穴の縁部および切欠きの縁部の少なくとも一つには、これらの縁部を保護するプロテクタが取り付けられていることが、好ましい。

この構成によれば、例えば衝撃時などの振動時に、第１の伝送ラインがプロテクトを介して挿通穴の縁部等に接触する。これにより、第１の伝送ラインの損傷を抑制することができる。なお、プロテクタは、挿通穴の縁部および切欠きの縁部よりも接触抵抗が小さいことがより好ましい。

本発明の一態様によれば、保持部はケースに固定されていることが、好ましい。

以上説明した本発明の保持構造体によれば、ケースの孔と伝送ラインとの間の間隙へのアクセスを抑制することができる。

図１は、燃料電池スタック１を収容したスタックケース２の断面図である。
燃料電池スタック１は、燃料電池の基本単位となる単セルを多数積層してなる。燃料電池としては、リン酸型など複数の種類があるが、例えば車載や定置用には固体高分子電解質型が好適である。燃料電池は、酸化剤ガス（空気）および燃料ガス（水素）の供給を受けて発電し、これにより起電力が得られる。燃料電池スタック１は、スタックケース２内に収容され、底部をマウント３，３によってスタックケース２内で固定されている。

スタックケース２は、上下二分割構造のアッパケース１１およびロアケース１２を接合してなり、全体として箱型に組み立てられている。スタックケース２は、アルミニウムなどの金属や、硬質樹脂により形成されている。スタックケース２の内部には、燃料電池スタック１に加えて、水素漏れを検出する検出機器やサービスプラグなどの高電圧部品が収容されている。

また、アッパケース１１の内壁面には、燃料電池の駆動に関わる制御を行うための基板１４が取り付けられている。基板１４は、燃料電池の内部温度に関わる情報などの動作状態を表す各種の信号を入力すると共に、燃料電池システムの各部に対して駆動信号を出力する。基板１４や上記の検出機器等は、後述するワイヤーハーネス２０を介してスタックケース２外のＥＣＵに接続されている。ＥＣＵは、パワーコントロールユニットの一部として機能し、図示省略したシャットバルブやコンプレッサ等を駆動するなど、燃料電池システムを統括制御する。

図２は、アッパケース１１の一部を拡大して示す正面図である。
アッパケース１１には、円形の貫通孔１６が形成されており、この貫通孔１６には、電気的な伝送ラインとしてのワイヤーハーネス２０が貫通するように配置されている。ワイヤーハーネス２０は、アッパケース１１内に位置する端部に図示省略したコネクタを有し、コネクタは、スタックケース２内の基板１４等に電気的に接続されている。なお、貫通孔１６は、ワイヤーハーネス２０の組付け上、コネクタの大きさより大きく形成されている。

ワイヤーハーネス２０は、アッパケース１１内からアッパケース１１外へと延在した後、下方に屈曲し、アッパケース１１外において二股に分岐している。ワイヤーハーネス２０の水平方向に分岐して延びている部分２１は、最終的に上記のＥＣＵに電気的に接続されている。また、上方向に分岐して延びるワイヤーハーネス２０の部分２３は、クランプ３０によりアッパケース１１の側面に保持、固定され、最終的にフラッシュメモリなどの外部電子機器に電気的に接続されている。

なお、ワイヤーハーネス２０の部分２１と部分２２とに分岐される分岐点の手前には、固定クランプ２２が設けられている。固定クランプ２２は、ワイヤーハーネス２０のスタックケース２外の部分を、図示省略した台座等を介してアッパケース１１に固定している。

クランプ３０は、本発明の保持構造体として機能するものである。クランプ３０は、正面視、全体として鍵状に形成されている。クランプ３０は、スタックケース２外で上方に延びるワイヤーハーネス２０の部分２２を保持する保持部３１と、ワイヤーハーネス２０のスタックケース２外へと延びた部分の外周側に位置する被覆部３２と、を有している。クランプ３０は、例えば鉄などの金属をプレス成形することにより、保持部３１および被覆部３２を一体に連ねて構成されている。なお、保持部３１は被覆部３２を兼ねるものではなく、保持部３１と被覆部３２とは異なる位置に設定されている。

保持部３１は、ワイヤーハーネス２０をアッパケース１１の側面との間で挟持する円弧状の押え部４１と、押え部４１から水平方向の両側に延在する一対のフランジ部４２，４２と、を有している。押え部４１は、ワイヤーハーネス２０の外周面に倣った曲面を有している。一対のフランジ部４２，４２の各々は、アッパケース１１の側面に沿って延びており、その中央部に挿通されたボルト４３によりアッパケース１１に固定されている。一対のフランジ部４２，４２の一方は、被覆部３２に一体に連なっている。

図３および図４は、被覆部３２まわりの構造について詳細に示す図である。
アッパケース１１の貫通孔１６には、ワイヤーハーネス２０を挿入して保持するグロメット５０が嵌合している。グロメット５０は、ゴムなどの弾性体やプラスチックなどで形成されている。グロメット５０は、スタックケース２の内外に亘って位置しており、その外周縁部には、貫通孔１６の縁部に嵌脱可能な嵌合溝５１が形成されている。

グロメット５０を設けない場合には、ワイヤーハーネス２０は貫通孔１６の縁部に間隙をもって貫通するように配置される。一方、グロメット５０を設けた場合には、ワイヤーハーネス２０の外周と貫通孔１６との間の間隙がグロメット５０により閉塞される。そして、グロメット５０の軸心部に形成した挿通穴５２にワイヤーハーネス２０が貫通するように挿入され、この挿通穴５２の縁部によりワイヤーハーネス２０が保持される。

クランプ３０の被覆部３２（カバー部）は、正面視、全体として馬蹄状または逆Ｕ字状に形成されている。被覆部３２は、アッパケース１１の外側面から離間して位置し、スタックケース２外からグロメット５０を覆っている。被覆部３２は、グロメット５０の略全域を覆う本体部６１と、本体部６１の中央部に形成された挿通穴６２と、本体部６１の外周面から挿通穴６２に達する切欠き６３と、を有している。

本体部６１は、グロメット５０の外面から離間している。本体部６１とグロメット５０の外面との間の隙間Ｂの寸法は、人の指が挿入不能に設定されており、例えば１２ｍｍ未満に設定されている。挿通穴６２は、ワイヤーハーネス２０を挿通可能な程度に開口している。また、切欠き６３は、ワイヤーハーネス２０が通過可能な程度に形成されている。被覆部３２に切欠き６３を設けることで、ワイヤーハーネス２０の上側から切欠き６３を通して挿通穴６２を所定位置に（ワイヤーハーネス２０の外周位置に）、作業性良く位置させることができる。

挿通穴６２の縁部および切欠き６３の縁部には、これらの縁部を保護する樹脂製のプロテクタ７０が取り付けられている。プロテクタ７０は、挿通穴６２の縁部および切欠き６３の縁部を連ねてなる逆Ｕ字上の形状に対応して、正面視、逆Ｕ字状に形成されている。また、プロテクタ７０は、挿通穴６２の縁部および切欠き６３の縁部を嵌め込んでこれらに固定されるように、断面コ字状に形成されている。プロテクタ７０は、ワイヤーハーネス２０の下方の一部を除いて、ワイヤーハーネス２０から離間した状態でこれを囲繞している。プロテクタ７０の内周とワイヤーハーネス２０の外周との間の隙間Ａの寸法は、人の指が挿入不能に設定されており、例えば１２ｍｍ未満に設定されている。

上記のようにプロテクタ７０を設けることで、振動などが生じても、ワイヤーハーネス２０の外周がクランプ３０でなくプロテクタ７０に接触するようになる。これにより、接触によるワイヤーハーネス２０の幹線のばらつきなどの影響を好適に抑制することができる。なお、プロテクタ７０は、挿通穴６２の縁部および切欠き６３の縁部よりも接触抵抗が小さいことが好ましい。もっとも、プロテクタ７０を設けずに、挿通穴６２の縁部および切欠き６３の縁部を面取りしたり、接触抵抗が小さくなるような表面処理を施したりしてもよい。

以上のように、本実施形態の保持構造体としてのクランプ３０によれば、保持部３１によりワイヤーハーネス２０を保持する機能に加えて、被覆部３２によりグロメット５０を覆う機能を有している。これにより、保持（固定）するという本来の機能のクランプ３０を有効に利用して、スタックケース２外へのグロメット５０の脱落を適切に抑制することができる。したがって、グロメット５０を覆うための専用部品を設ける必要がなくなり、専用部品をスタックケース２に固定するためのボルトなども不要となる。よって、部品点数の低減、ボルト数の低減となると共に、組付け工数の低減ともなる。

また、車両搭載に関する高電圧安全（ＥＣＥ 規則１００）上、工具を用いないで部品（グロメット５０）を取り外して高電圧部（燃料電池スタック１）に触手できないことが要求されている。仮に、クランプ３０がグロメット５０を覆わないとすれば、グロメット５０は工具を用いないで容易にスタックケース２から取り外され得る。本実施形態では、クランプ３０の被覆部３２でグロメット５０を覆う構成とし、工具を使ってボルト４３を取り外さないと、グロメット５０をスタックケース２から取り外せない構成としている。ゆえに、本実施形態のクランプ３０によれば、車両搭載に関する高電圧安全の基準も満たすことができる。

また、ワイヤーハーネス２０とクランプ３０との隙間Ａ、及び、グロメット５０とクランプ３０との隙間Ｂは、人の指が挿入できない標準寸法未満に設定されている。この点でも、高電圧安全上の要求を満たしている。さらに、クランプ３０は、その保持位置と被覆位置（グロメット５０の位置）とを近くに配置した構成であるため、クランプ３０自体の小型化および軽量化に供することができる。

さらに、通常のグロメット単体は、スタックケース２内へと挿通されるワイヤーハーネス２０の部分のみしか保持しないところ、本実施形態では、本発明のクランプ３０（保持構造体）により、スタックケース２の一部のケース壁に沿って延在するワイヤーハーネス２０の部分（２２）を保持することができる。

＜他の実施形態＞
次に、図５および図６を参照して、他の実施形態について相違点を中心に説明する。これらはいずれも、プロテクタ７０の代わりに、クランプ３０の形状を工夫して、ワイヤーハーネス２０を損傷しないようにしたものである。

図５は、クランプ３０の部分のうち、ワイヤーハーネス２０の外周側に位置する部分８１をカーリング形状とした例である。こうすることで、振動等が起きても、ワイヤーハーネス２０の外周がクランプ３０のカーリングした湾曲部に接触するため、ワイヤーハーネス２０への影響を緩和することができる。

図６は、ワイヤーハーネス２０の一部にコルゲートチューブ９１を被せた場合について示している。コルゲートチューブ９１は、蛇腹状に形成され、ワイヤーハーネス２０の一部を周方向に亘って且つ軸線方向に亘って保護している。クランプ３０の部分のうち、コルゲートチューブ９１とワイヤーハーネス２０との境界の外周側に位置する部分９２が、バーリング形状となっている。これにより、上記同様に、ワイヤーハーネス２０への影響を緩和することができる。

＜変形例＞
上記では、クランプ３０が保持する伝送ラインとしてワイヤーハーネス２０を例に説明したが、伝送ラインは流体配管であってもよい。例えば、スタックケース２外からスタックケース２内へと通じ、燃料電池スタック１に接続された流体配管をクランプ３０の保持部３１で保持すると共に、流体配管を挿通したグロメット５０をクランプ３０の被覆部３２で覆うようにしてもよい。流体配管としては、燃料電池スタック１での反応ガスとなる燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給管や排出管のほか、燃料電池スタック１を冷却するための冷媒の配管が挙げられる。

また、クランプ３０は、保持部３１でワイヤーハーネス２０を保持しつつ、被覆部３２で流体配管用のグロメット５０を覆うようにしてもよいし、その逆でもよい。また、クランプ３０は、保持部３１でワイヤーハーネス２０を保持しつつ、このワイヤーハーネス２０と異なる他のワイヤーハーネス２０用のグロメット５０を被覆部３２で覆うようにしてもよい。つまり、本発明のクランプ３０の保持部３１が保持する伝送ラインと、被覆部３２が覆うグロメット５０に保持された伝送ラインとは、異なるものであってもよい。

さらに、スタックケース２の貫通孔１６にグロメット５０を嵌合させない場合には、貫通孔１６の縁部とワイヤーハーネス２０（伝送ライン）との間の間隙は、クランプ３０の被覆部３２によって、スタックケース２の外部から覆われることになる。このような態様も、本発明のクランプ３０に含まれ得る。また、貫通孔１６を形成するケースは、スタックケース２に限るものでないし、密閉性は必ずしも必要とされるものではない。貫通孔１６を形成するケースは、ケース内側の構造体を覆うものであってもよい。また、貫通孔１６を形成するのは、ケースのみならず、パネルやフレーム等であってもよい。

また、クランプ３０を利用してグロメット５０を覆うようにしたが、クランプ３０に代えて、グロメット５０の近傍に配置されるブラケットなどを用いてもよい。例えば、コネクタを固定するブラケットなどの固定部品を利用し、固定部品に被覆部３２を設けて、被覆部３２によりグロメット５０を覆うようにしてもよい。

実施形態に係るスタックケースの構成を示す断面図である。 実施形態に係る保持構造体の構成を示す正面図である。 図２の保持構造体の被覆部まわりの構造を拡大して示す図である。 図３のIV-IV線で切断した断面図である。 他の実施形態に係るクランプの構成を示す断面図である。 他の実施形態に係るクランプの構成を示す断面図である。

符号の説明

１：燃料電池スタック、２：スタックケース、１１：アッパケース、２０：ワイヤーハーネス、３０：クランプ（保持構造体）、３１：保持部、３２：被覆部、６２：挿通穴、６３：切欠き、７０：プロテクタ

Claims (8)

1. ケースに形成された孔に間隙をもって貫通するように配置された第１の伝送ラインの外周側に位置し、前記ケースから離間した状態で前記間隙を覆う被覆部と、
   前記第１の伝送ラインまたは前記第１の伝送ラインとは異なる第２の伝送ラインを保持する保持部と、
   を備えた保持構造体。
2. 前記第１の伝送ラインを挿入して保持するグロメットが前記間隙を閉塞するように前記孔に嵌合しており、
   前記被覆部は、前記グロメットを覆う請求項１に記載の保持構造体。
3. 前記被覆部は、前記グロメットから離間した状態で当該グロメットを覆う請求項２に記載の保持構造体。
4. 前記被覆部は、
   前記第１の伝送ラインを挿通させる挿通穴と、
   当該被覆部の外周面から前記挿通穴に達し、前記第１の伝送ラインが通過可能な切欠きと、を有する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の保持構造体。
5. 前記挿通穴の縁部および前記切欠きの縁部の少なくとも一つには、これらの縁部を保護するプロテクタが取り付けられている請求項４に記載の保持構造体。
6. 前記保持部は、前記ケースに固定されている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の保持構造体。
7. 前記ケースは、燃料電池スタックを収容するスタックケースである請求項１ないし６のいずれか一項に記載の保持構造体。
8. 前記第１の伝送ラインは、高電圧部品に対するワイヤーハーネスである請求項１ないし７のいずれか一項に記載の保持構造体。
   
   

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