JP2007014090A - 電動車両の強電ハーネスの配索構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 強電ハーネスへの影響が大きいエンジンロールに対する耐久力を確保する強電ハーネスの配索構造を提供する。
【解決手段】 発電機３に、車両前方斜め上方又は車両後方斜め上方を外端部が向くように、強電ハーネス５と接続するコネクタ１５ａを設けるとともに、この発電機３側のコネクタ１５ａの車両前方又は後方の向きに対応して、インバータ４には、車両前方又は車両後方を外端部が向くように、インバータ４と接続するコネクタ１５ｂを設け、コネクタ１ａの外端部近傍に法線が車両幅方向を向く第１の仮想配索面と、コネクタ１ｂの外端部近傍に法線が車両上下方向を向く第２の仮想配索面と、第１の仮想配索面と第２の仮想配索面との間を滑らかに連結する第３の仮想配索面とを想定し、強電ハーネス５を、両端部は第１及び第２の仮想配索面上を通ってコネクタに接続し、中間部は第３の仮想配索面上に配索している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、強電ハーネスの配索構造に関し、特に、ハイブリッド車や電気自動車のような電動車両の強電ハーネスの配索構造に関する。

強電ハーネスの配索構造の従来技術として、特許文献１記載の発明がある。これは、ハイブリッド車や電気自動車の電動機と電源系装置間の相対運動を吸収可能で且つ、空間利用効率の高い強電ハーネス配索構造を提供しようとするものである。
上述した従来の強電ハーネスの配索構造にあっては、発電機が一体的に取付けられたエンジンを、複数のエンジンマウントを介して車体に搭載し、発電機およびインバータの各々に、強電ハーネスと接続するコネクタが設けられ、発電機と、車体に取着されたインバータとの間を複数本の強電ハーネスで配索しているが、発電機側のコネクタに接続されている強電ハーネスは、車両幅方向にほぼ直角な方向に向かって延びた後、上方に向かって延在し、インバータ側のコネクタに、車両前方方向からほぼ直角に接続されている。
特開２０００−１５２４７０号公報

しかしながら、上述した従来例にあっては、発電機からの強電ハーネスの取り出し方向が発電機の軸方向になっており、これは、通常の車両レイアウトでは強電ハーネスが車体（通常はサイドメンバ）およびサスペンションに向かって配索されることになり、左サイドメンバ等の周辺部品との干渉が生じ易いため、スペース上の制約から強電ハーネスの最大曲げＲを大きく取ることができず、従って、強電ハーネスの耐久性と搭載性との両立ができないという問題点があった。

この問題点を更に詳述すると、エンジンと一体的に取り付けられた発電機を車体に複数のエンジンマウントを介して搭載した構成においては、エンジンと発電機の主な変動は、エンジンの駆動モーメントの反力としての慣性主軸を中心とした車両前後方向のロールと、主に路面外乱からのランダムな上下方向変動および車両の前後加速に伴うロールとに基づいて生じるが、特に、上述した従来例にあっては、強電ハーネスへの影響（変動）が大きいエンジンロールに対する耐久性を確保することができなかった。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであって、強電ハーネスへの影響が大きいエンジンロールに対する耐久力を確保できる強電ハーネスの配索構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の強電ハーネスの配索構造は、発電機が一体的に取付けられたエンジンを、複数のエンジンマウントを介して車体に搭載し、前記発電機と、前記エンジンよりも上方に位置するように前記車体に取着されたインバータとの間を複数本の強電ハーネスで配索する電動車両の強電ハーネス配索構造において、前記発電機に、車両前方斜め上方又は車両後方斜め上方を外端部が向くように、前記強電ハーネスと接続するコネクタを設けるとともに、この発電機側の前記コネクタの車両前方又は後方の向きに対応して、前記インバータには、車両前方又は車両後方を外端部が向くように、前記強電ハーネスと接続するコネクタを設け、前記発電機側の前記コネクタの外端部近傍に位置し且つ法線が車両幅方向を向く第１の仮想配索面と、前記インバータ側の前記コネクタの外端部近傍に位置し且つ法線が車両上下方向を向く第２の仮想配索面と、前記第１の仮想配索面と前記第２の仮想配索面との間を滑らかに連結する曲面である第３の仮想配索面と、を想定し、そして、前記強電ハーネスを、両端部は前記第１及び第２の仮想配索面上を通って前記各コネクタに接続し、中間部は前記第３の仮想配索面上に配索していることを特徴とする。
この構成によれば、発電機からの強電ハーネス取り出し方向が車両前後方向となり、強電ハーネスの搭載性が向上すると共に、強電ハーネスの両端部に曲げモーメントが入らないようにすることが可能になり、強電ハーネスの耐久性向上が図れる。

以上説明したように、本発明の強電ハーネス構造によれば、強電ハーネスの両端部に曲げモーメントが入らないようにすることが可能になり、強電ハーネスの耐久性向上が図れる。

以下、図面を参照して、本発明の強電ハーネス配索構造について詳細に説明する。
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る強電ハーネス配索構造の全体構成について説明する。
図１は、本発明の強電ハーネス配索構造の全体構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２は、図１（ａ）の平面図である。
図１に示すように、横置式のエンジン１には、発電機３が一体的に設けられ、エンジン１の出力によって発電機３が直接駆動されるようになっている。つまり、エンジン１の出力軸及び発電機３の入力軸は、車両幅方向に延びる同一線上に位置している。

エンジンを挟んで左右に位置するエンジンマウント２ａ，２ｂは、一端はエンジン１に、他端は左右のサイドメンバ１１ａ，１１ｂに取着されている。通常この左右のエンジンマウント２ａ，２ｂの中心同士を結ぶ線Ａは、エンジン１の音振性能向上を目的として慣性主軸に極力近づけるよう構成されている。更に、エンジン１のロール防止用として、エンジン１を前後から挟むようにエンジンマウント８ａ，８ｂが設けられており、前後のエンジンマウント８ａ，８ｂは、第１クロスメンバ７とサスペンションメンバ９とに取着されたセンターメンバ１０に取り付けられている。

インバータ４は、発電機３からの直流電力を交流電力に変換する外形直方体の箱に収められた電気部品であり、前後に離れて設けられた二本のインバータマウントメンバ４ａ，４ｂを介して、それらインバータマウントメンバ４ａ，４ｂの両端部が固定された車体の左右のストラットタワー１３ａ，１３ｂに取着されている。そして、発電機３とインバータ４との間は、三本の強電ハーネス５を介して接続されている。

強電ハーネス５は、本実施形態では３相交流のため三本で構成されており、発電機３と強電ハーネス５とを連結するコネクターボックス１５ｃを備え、強電ハーネス５の両端末部にはエンジン１のロールや上下振動等の繰り返し変動に対する曲げ強度確保のための口金を備えている。すなわち、コネクターボックス１５ｃおよびインバータ４の端末から所定距離Ｌ離れた位置に三本の強電ハーネス５を第１のクランプ１６ａ，第２のクランプ１６ｂで固定し、常時一平面を確保するよう構成されている。

また、発電機３の車両前寄りの位置とインバータ４の車両前面側との各々に、強電ハーネス５と接続するコネクタ１５ａ，１５ｂを設けている。そして、コネクタ１５ａは、発電機３の前寄りの位置に設けられたコネクターボックス１５ｃから突出し、その外端が車両前方斜め上方を向いている。コネクタ１５ｂは、インバータ４の前面から車両前方に水平に突出して、その外端が車両前方を向いている。
また、図２に示すように、インバータ４と第２のクランプ１６ｂとの間に付勢手段としてコイルバネ１７を設け、主として上下振動に伴う曲げ強度の低下防止を図っている。

次に、本発明の強電ハーネス配索構造について説明する。
図３は、本発明の強電ハーネス配索構造の構成を示す概略図である。
本発明の強電ハーネス配索構造は、発電機３側のコネクタ１５ａ外端部近傍に位置し且つ法線が車両幅方向を向いている第１の仮想配索面（平面Ｓとする）２１と、インバータ４側のコネクタ１５ｂ外端部近傍に位置し且つ法線が車両上下方向を向いている第２の仮想配索面（平面Ｐとする）２２と、第１の仮想配索面と第２の仮想配索面との間を滑らかに連結する曲面である第３の仮想配索面（曲面Ｑとする）２３とを想定し、強電ハーネス５を、両端部は第１及び第２の仮想配索面２１,２２上を通ってコネクタ１５ａ，１５ｂに各々接続し、中間部は第３の仮想配索面２３上に配索している。
第１の仮想配索面２１は、発電機３の出力軸１８と直交し、第２の仮想配索面２２は、車両上下方向と直交し、第３の仮想配索面２３は、第２の仮想配索面２２の略中間部で曲げＲを設けつつ９０度捻って第１の仮想配索面２１と連結している。

次に、本発明の実施形態に係る強電ハーネス配索構造の各部の距離関係等について説明する。
インバータ４側のコネクタ１５ｂの前端Ｒ１点は、発電機３のコネクターボックス１５ｃと強電ハーネス５との結合部Ｒ２点から車両後方Ｌ２位置に配置されており、この具体値は、０≦Ｌ２とする。また、Ｌ２寸法の具体値は、三本の強電ハーネス５のうち外側二本の強電ハーネスの中心線間距離Ｌ３と同等以上に設定する。また、第１の仮想配索面（平面Ｓ）２１の強電ハーネス５の中心線５ｙと、第３の仮想配索面（曲面Ｑ）２３のうち第２の仮想配索面２２寄りの部分における三本の強電ハーネス５の幅方向の中間を通る中線５ｚと、第２の仮想配索面（平面Ｐ）２２の中心線５ｘとは、車両幅方向で略同一の位置になるよう配置されている。

次に、図４〜図６を参照して、本実施形態の強電ハーネスの配索構造の作用について説明する。
図４は、発電機が揺動した場合の強電ハーネス５の耐久強度の確保についての説明図であり、（ａ）は強電ハーネスの揺動作用を示す図、（ｂ）は各ハーネスに加わる力を示す表、（ｃ）はクランプ部の構造を示す図である。
本実施形態の作用の要点は、発電機３の上下振動およびロール振動に対して、強電ハーネス５の一部に局部的に曲げ入力が入らないようにしたことである。以下にその具体的方策と作用との関係について説明する。

発電機３は、エンジン１と一体でエンジンマウント２ａ，２ｂを介し主として上下振動及びロール振動を受ける。従って、発電機３とインバータ４とを連結している強電ハーネス５もＦ１及びＦ２で示すように上下振動及びロール振動を受け、しかも、特に強電ハーネス５の車両側面方向から見た状態での曲げＲ（Ｘ）部はロール中心から離れたところに位置する為（図１のＬ１）、大きな相対変位（揺動）を生ずる可能性がある。

そこで、先ず、ロール振動による揺動を低減できる理由について、図１を参照して説明する。車両正面方向から見て慣性主軸近傍に設けられた左右のエンジンマウント２ａ，２ｂの中心を結ぶ線Ａと、強電ハーネス５の中心線５ｚとの交点をＯ点としたとき、車両側面視での三本の強電ハーネス５の中心線５ｙがＯ点を通過するよう構成する。これにより、発電機３のロール振動時の揺動中心と強電ハーネス５の揺動中心とが一致したことになり、従って揺動代を最小にすることができる。

尚、左右のエンジンマウント２ａ，２ｂの中心とは、エンジンマウントインシュレータの最大変形範囲での移動分を含む。この移動分は、エンジンマウンティングインシュレータの中心点の移動範囲において、左右のエンジンマウント２ａ，２ｂの中心を基準インシュレータ中心点を十字型の真中とすると、基準インシュレータ中心点の移動範囲は略楕円形の部分となる。

次に、強電ハーネス５の耐久強度の確保について説明する。
図４（ａ）に示すように、強電ハーネス５は、コネクターボックス１５ｃ側を車両側面方向で発電機３の出力軸１８と直交する平面（図の平面Ｓ）上に並べて配置することで、ロール入力に対して曲げ剛性を高くでき、且つ曲げ入力が入らない構造にできる為、強電ハーネス５の耐久強度を確保できる。尚、ロールに伴う曲げ入力に対しては、曲げＲ（Ｘ）部の変形で揺動を回避する構成になっている（図のＮ１で示す）。一方、インバータ４側はロール入力に対して強電ハーネス５の軸方向入力、即ち車両前後方向入力（図のＮ２で示す）となり、従って、強電ハーネス５への曲げ入力を生じない。尚、強電ハーネス５同士を第１のクランプ１６ａ，第２のクランプ１６ｂで固定することで、平面Ｓ及び平面Ｐの構成を確保できると共に、曲げＲ部を確保できる。

また、図４（ｂ）に示すように、発電機３のロール時のＰ部における強電ハーネス５への入力は、ロール方向がＦ１の時、第１のハーネス５ａは圧縮、第２のハーネス５ｂは入力無し、第３のハーネス５ｃは引っ張りの力が働き、ロール方向がＦ２の時、第１のハーネス５ａは引っ張り、第２のハーネス５ｂは入力無し、第３のハーネス５ｃは圧縮の力が働く。

また、図４（ｃ）に示すように、クランプ部の詳細構造は、各ハーネス５ａ〜５ｃは、弾性体（図の破線で示す）より構成され、第１のハーネス５ａから第３のハーネス５ｃは、第１のクランプ１６ａで連結され、第１のハーネス５ａの側にボルトナットが連結されている。そして、これら全体を第１のクランプ１６ａで固定している。
上述した上下振動に伴うインバータ４側の繰り返し曲げ入力に対しては、コイルバネ１７の設定により強電ハーネス５の曲げ強度を確保している。

図５及び図６は、エンジン変動の詳細を説明する図であり、図５（ａ）はロール時、図５（ｂ）は上下振動時を示す側面図であり、図６は、エンジン変動時のハーネス変形を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｅから見た矢視図である。なお、図はいずれも三本のハーネスのうち中央の１本の中心線のみを図示している。

図５（ａ）に示すように、Ｐ点はロール角が０度の時におけるハーネス５ａ〜５ｃの任意の点を示し、三本のハーネス５ａ〜５ｃのＰ点のバラツキは±１５ｍｍ程度であり、Ｐ点とインバータ４との間は、曲げ入力が大きいので曲げ剛性を低くし、且つ、コイルバネ１７で応力集中を分散している。また、ロール半径は、中心線５ｚと線Ａとの交点Ｏ点と、第１のクランプ１６ａの端点との間の距離となる。また、図５（ｂ）に示すように、上下振動のバラツキの端部を上端部（バウンド）と下端部（リバウンド）とすると、両端部の中間部から両端部までの距離は約７ｍｍである。

また、図６に示すように、強電ハーネス５の端末から所定距離Ｌをもって、複数本の強電ハーネス５を束ねる為のクランプを設定したので、該ハーネス５を一平面上に固定でき、その結果、ハーネスの曲げ剛性がクランプ端部に向かって徐々に変化（軟→剛）する為、曲げ応力の集中が防止でき、強電ハーネス５の耐久性向上が図れる。尚、発電機３のロール振動入力時の車両側面方向での強電ハーネス５の揺動の他に車両横方向変位も生ずるが、前述のようにインバータ４側も三本の強電ハーネス５を平面Ｐ上に位置するよう構成したので、前記横方向変位による曲げ入力に対しても曲げ応力の集中が防止でき強電ハーネス５の耐久性向上を図ることができる。

図７は、本発明の他の実施形態に係る強電ハーネスを適用した全体構成を示す。（ａ）側面図及び（ｂ）正面図である。
本実施形態は、図１に示した実施形態と同様に、発電機３の側面部にコネクタ１５ａを設けているが、コネクターボックス１５ｃの位置は、前述した実施形態とは逆に車両後方寄りに配置され車両後方の斜め上方に突出している。また、コネクタ１５ａに接続された強電ハーネスの方向も、車両後方の斜め上方に向かって延在し、他方、該インバータ４に接続する強電ハーネスも、発電機３側から配索された強電ケーブルに向かって連結されるように、コネクタは後方を向いている。その間の経路構成及び他の構造は、前述した実施形態と同様であるので、省略する。

この構造によっても、前述した実施形態と同様に、発電機３からの強電ハーネス５取り出し方向が車両前後方向に可能となり、強電ハーネス５の搭載性が向上すると共に、強電ハーネス５の両端部に曲げモーメントが入らないようにすることが可能になり、強電ハーネス５の耐久性向上が図れる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態においては、三本の強電ハーネス５を用いて説明したが、これに限定されず、ハーネスの本数に拘らず適用可能である。
また、上述した実施形態においては、インバータ４と第２のクランプ１６ｂとの間にコイルバネ１７を設けた例を挙げたが、これに限定されず、付勢手段として他の弾性体等も使用可能である。

本発明の実施形態に係る強電ハーネス構造の全体構成を示す（ａ）側面図及び（ｂ）正面図である。 図１（ａ）の平面図である。 本発明の強電ハーネス構造の構成を示す概略図である。 発電機が揺動した場合の強電ハーネスの耐久強度確保手段について説明する図であり、（ａ）は強電ハーネスの揺動作用を示す図、（ｂ）は各ハーネスに加わる力を示す表、（ｃ）はクランプ部の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る強電ハーネス（発電機側）のエンジン変動の詳細を説明する正面図である。（ａ）はエンジンロール時の変動、（ｂ）は上下振動時の変動を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る強電ハーネス（発電機側）のエンジン変動時のハーネスの変形を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｅから見た矢視図である。 本発明の他の実施形態に係る強電ハーネス構造の全体構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

符号の説明

１…エンジン、２ａ,２ｂ…左右エンジンマウント、３…発電機、４…インバータ、４ａ,４ｂ…前後インバータマウントメンバ、５…強電ハーネス、５ａ…第１のハーネス、５ｂ…第２のハーネス、５ｃ…第３のハーネス、５ｘ,５ｙ,５ｃ…強電ハーネス中心線、７…第１クロスメンバ、８ａ,８ｂ…前後エンジンマウント、９…サスペンションメンバ、１０…センターメンバ、１１ａ,１１ｂ…左右サイドメンバ、１３ａ,１３ｂ…左右ストラットタワー、１４…ラジエータ、１５ａ…発電機側コネクタ、１５ｂ…インバータ側コネクタ、１５ｃ…コネクターボックス、１６ａ…第１のクランプ、１６ｂ…第２のクランプ、１７…コイルバネ、１８…出力軸、２１…第１の仮想配索面、２２…第２の仮想配索面、２３…第３の仮想配索面

Claims (7)

1. 発電機が一体的に取付けられたエンジンを、複数のエンジンマウントを介して車体に搭載し、前記発電機と、前記エンジンよりも上方に位置するように前記車体に取着されたインバータとの間を複数本の強電ハーネスで配索する電動車両の強電ハーネス配索構造において、
   前記発電機に、車両前方斜め上方又は車両後方斜め上方を外端部が向くように、前記強電ハーネスと接続するコネクタを設けるとともに、
   この発電機側の前記コネクタの車両前方又は後方の向きに対応して、前記インバータには、車両前方又は車両後方を外端部が向くように、前記強電ハーネスと接続するコネクタを設け、
   前記発電機側の前記コネクタの外端部近傍に位置し且つ法線が車両幅方向を向く第１の仮想配索面と、
   前記インバータ側の前記コネクタの外端部近傍に位置し且つ法線が車両上下方向を向く第２の仮想配索面と、
   前記第１の仮想配索面と前記第２の仮想配索面との間を滑らかに連結する曲面である第３の仮想配索面と、を想定し、
   そして、前記強電ハーネスを、両端部は前記第１及び第２の仮想配索面上を通って前記各コネクタに接続し、中間部は前記第３の仮想配索面上に配索していることを特徴とする電動車両の強電ハーネス配索構造。
2. 請求項１記載の電動車両の強電ハーネス配索構造において、車両前方から見て、前記複数のエンジンマウントのうち前記エンジンを挟んで車両左側及び右側に配されているエンジンマウントの中心点同士を結ぶ線と、前記第３の仮想配索面のうち前記第２の仮想配索面寄りの部分における前記複数本の強電ハーネスの幅方向の中間を通る中線との交点を、前記第１の仮想配索面における前記複数本の強電ハーネスの幅方向の中間を通る中線が通過するように配索されていることを特徴とする電動車両の強電ハーネス配索構造。
3. 請求項１又は２記載の電動車両の強電ハーネス配索構造において、前記第１の仮想配索面上であって前記発電機側の前記コネクタから第１の所定距離離れた位置で前記複数本の強電ハーネスを束ねる第１のクランプと、前記第２の仮想配索面上であって前記インバータ側の前記コネクタから第２の所定距離離れた位置で前記複数本の強電ハーネスを束ねる第２のクランプとを備えてなることを特徴とする電動車両の強電ハーネス配索構造。
4. 請求項３記載の電動車両の強電ハーネス配索構造において、前記インバータと前記第２のクランプとの間に両者間を広げる方向に付勢する付勢手段を備えてなることを特徴とする電動車両の強電ハーネス配索構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両の強電ハーネス配索構造において、車両前後方向で前記インバータ側の前記コネクタの外端部が、前記発電機側の前記コネクタの外端部と同じ位置又は該外端部よりも前記インバータ側に近い位置に配置されていることを特徴とする電動車両の強電ハーネス配索構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動車両の強電ハーネス配索構造において、前記インバータを前記車体に搭載するために車両幅方向に延在して両端が車体に固定されている部材を備えてなることを特徴とする電動車両の強電ハーネス配索構造。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動車両の強電ハーネス配索構造において、前記強電ハーネスの両端部において、前記第１の仮想配索面における前記複数本の強電ハーネスの幅方向の中間を通る中線と、第２の仮想配索面における前記複数本の強電ハーネスの幅方向の中間を通る中線とが、車両幅方向で同位置になるよう配索することを特徴とする電動車両の強電ハーネス配索構造。

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