JP2009038966A - ケーブル接続部 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧の電力を分配できる、低コストで信頼性の高い方法で組み立てられるケーブル接続部を有する配電システムの提供。
【解決手段】配電モジュールへのケーブル接続部は、配電モジュールから延びる導電性の実装チューブ（１１０）を有する配電モジュールハウジング（２０）を有する。実装チューブは、ケーブル（１２）を受けるために実装チューブを貫通する主孔（１２２）を有する。ケーブルは主孔内に受容され、配電モジュールハウジング内に延びる少なくとも１本の電線（５０）を有する。ケーブルは、少なくとも１本の電線を取り囲む筒状のシールド要素（１０４）を有する。ばね要素（１２４）が、シールド要素に係合し、シールド要素及びハウジングを共通接続するために実装チューブと係合した状態になるようシールド要素を付勢する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ケーブル接続部に関し、特に配電モジュールへのケーブル接続のための装置に関する。

自動車内部の増加の一途をたどる電気製品のため、車両内の配電システムがより複雑になった。このため、多くの車両内に、配電箱が広く使用されてきた。配電箱は、主電源ケーブルにより車両のバッテリに接続されるのが代表的である。分岐ケーブルはまた、配電箱に接続され、車両内の電源供給を要する種々の電気部品に達している。

問題は、ケーブルがその端部でフェルールに取り付けられ、製造工程がコスト高になってしまうことである。これらケーブルは次に、フェルールが配電箱の嵌合部に嵌合することにより、配電箱に接続される。そして、フェルールは、クランプ又は固定具を使用して配電箱に固定される。
米国特許出願公開第２００３／８２９３７号明細書 米国特許出願公開第２００６／２０５２５０号明細書

しかし、配電箱にフェルールを固定することは、時間が掛かる工程である。さらに、従来の配電箱は、従来の12ボルトバッテリから電力を分配する低電圧配電箱システムとの使用に適合する。このようなシステムは、電気自動車等の或る種の車両で使用される高電圧システムで作動するよう装備されていない。

解決手段は、本明細書に開示されたようなシステムを介して高電圧の電力を分配できる、低コストで信頼性の高い方法で組み立てられるケーブル接続部を有する配電システムにより提供される。配電モジュールへのケーブル接続部は、配電モジュールから延びる導電性の実装チューブを有する配電モジュールハウジングを有する。実装チューブは、主電源ケーブルを受けるために実装チューブを貫通する主孔を有する。主電源ケーブルは主孔内に受容され、配電モジュールハウジング内に延びる少なくとも１本の電線を有する。主電源ケーブルは、少なくとも１本の電線を取り囲む筒状シールド要素を有する。ばね要素が、シールド要素に係合すると共に、シールド要素及びハウジングを共通接続するために実装チューブと係合した状態になるようシールド要素を付勢する。

以下、添付図面を参照して例示としての本発明を説明する。

図１は、配電モジュール１０へのケーブル接続部を部分的に切除した図である。配電モジュール１０は配電システム内で使用され、主電源ケーブル１２から分岐電源ケーブル１４に電力を分配する。任意であるが、２本以上の分岐電源ケーブルを設けてもよい。典型的な一実施形態において、配電モジュール１０の代表は配電箱であるが、配電モジュールは、電力接続箱、リレーモジュール等が例示されるがこれらに限定されない電力を分配するための別のタイプのモジュールであってもよい。

典型的な一実施形態において、配電モジュール１０は、自動車用途に適合し、例えば車両のエンジンルームに実装される。このように、配電モジュール１０は、極端な温度及び振動の苛酷な環境にさらされる。このため、配電モジュール１０は頑丈に設計されている。また、配電モジュール１０は、水分すなわち多湿環境にさらされるので、シール（封止）するよう設計されている。

配電モジュール１０は、少なくとも１個の電気部品２４を内部に受容する部品収容室２２を区画するハウジング２０を有する。典型的な一実施形態において、ハウジング２０は、部品収容室２２を区画するハウジング本体２６と、部品収容室２２を覆うハウジング面板２８とを有する。ハウジング本体２６はほぼ箱状をなし、枠又は他の支持構造に実装するためのタブ３０を有してもよい。しかし、ハウジング本体２６の形状は、内部に受容される電気部品２４の寸法及び形状、ハウジング２０が実装される位置の寸法の一方又は両方に依存してもよい。さらに、ハウジング２０を支持構造に固定するために、他のタイプの固定要素を使用してもよい。典型的な一実施形態において、ハウジング本体２６及び面板２８は、金属材料等の導電性材料で製作される。

面板２８は、固定具を使用する等により、ハウジング本体２６にしっかりと結合される。任意であるが、図１に示されるように、面板２８及びハウジング本体２６の間にシール部材３２を設けてもよい。シール部材３２は、ゴム製ガスケット、或いは面板２８又はハウジング本体２６の一方に塗布されるシーラント等の他のタイプのシール部材であってもよい。面板２８は、主電源ケーブル１２が実装されるケーブル実装部３４を有する。任意であるが、面板２８はまた、分岐電源ケーブルが実装される分岐ケーブル実装部３６を有してもよい。別の実施形態において、２個以上の分岐ケーブル実装部３６を設けてもよい。さらに、ヘッダ組立体（図示せず）等の、配電システム内で使用される他のタイプのデバイス又は組立体を面板２８に実装してもよい。別の一実施形態において、ケーブル実装部３４及び分岐ケーブル実装部３６の一方又は両方を、面板２８よりもハウジング本体２６に設けてもよい。

図示の実施形態において、面板２８はほぼ平坦であり、面板２８の第１辺４０から延びる舌部３８を有する。この舌部３８は部品収容室２２内に載置され、ハウジング本体２６に対して面板２８を位置決めする。面板２８は、舌部３８を取り囲むと共に舌部３８から放射方向外側に配置された溝４２を有する。シール部材３２は溝４２内に受容される。面板２８は、その第２辺４６から延びるスタンドオフ部４４を有する。スタンドオフ部４４はケーブル実装部３４，３６に有する。スタンドオフ部４４は、さらに後述するように、電気部品２４との接続用の過渡部に対して電源ケーブル１２，１４のための空間を提供する。

主電源ケーブル１２は、ケーブル実装部３４で面板２８に結合される。典型的な一実施形態において、主電源ケーブル１２の代表は、面板２８を貫通すると共に電気部品２４に接続される１対の個別電線５０（図２参照）を有するシールドケーブルである。任意であるが、主電源ケーブル１２は、配電モジュール１０に高電圧を供給する高圧ケーブルとして構成してもよい。高電圧は、危険な、生命を脅かす、人体を通る電流量を生じさせるに十分な高電圧であることが考えられる。例えば、高電圧は約50ボルト超である。一実施形態において、主電源ケーブル１２は、約300ボルトを供給するよう構成される。自動車用途という背景では、高電圧とは、代表的な車両バッテリの電圧である12ボルトという低電圧に対比される電圧である。高電圧用途で扱う場合、電源ケーブルをシールドすることに特に注意を向けてもよい。さらに、部品収容室２２及び電線５０の封止に注意を向けてもよい。主電源ケーブル１２は、反対側の端でバッテリ等の電源に結合される。電線５０のうち１本は電源から電気部品２４に正の電荷を運び、別の電線５０は電源から電気部品２４に負の電荷を運ぶ。別のタイプのケーブル、導体、電線を、配電システムの一部として使用してもよい。

分岐電源ケーブル１４は、主電源ケーブル１２と同様に分岐ケーブル実装部３６で面板２８に結合される。典型的な一実施形態において、分岐電源ケーブル１４の代表は、面板２８を貫通すると共に電気部品２４に接続される１対の個別電線５２を有するシールドケーブルである。分岐電源ケーブル１４は、配電システムが電源を分配する分配要素又は部品に反対側の端で結合される。例えば、自動車の実施形態において、分配要素は、モータ、点火器、スタータ、ラジオ、又は作動に電源を要する他の要素であってもよく、或いは分配要素は別の配電モジュールであってもよい。配電モジュール１０が非自動車用途で使用される場合、配電要素は、作動に電源を要する異なるタイプの要素であってもよい。電線５２のうち１本は電気部品２４から分配要素に正の電荷を運び、別の電線５２は電気部品２４から分配要素に負の電荷を運ぶ。別のタイプのケーブル、導体、電線を、配電システムの一部として使用してもよい。別の一実施形態において、分配電源ケーブル１４は、主電源ケーブル１２とは異なるタイプのケーブルであってもよい。

追加のタイプのデバイスを配電モジュール１０に結合し、配電モジュール１０に供給される電力を主電源ケーブル１２により分岐してもよい。例えば、ヘッダコネクタ（図示せず）を配電モジュール１０のヘッダ組立体部に差し込んで、配電モジュール１０から電源を分配してもよい。

電気部品２４は、部品収容室２２内に受容され、主電源ケーブル１２及び分岐電源ケーブル１４に電気的に接続するよう配置される。任意であるが、電気部品２４を、ハウジング本体２６の側壁６０及び端壁６２の一方又は両方に固定してもよい。典型的な一実施形態において、電気部品の代表は印刷回路基板である。電気部品２４は、電源ケーブル１２，１４と嵌合するための少なくとも１個のインタフェース６４を有する。典型的な一実施形態において、ブッシング６６がインタフェース６４に固定され、電気部品２４上のパッド６８に電気的に接続される。電線５０，５２は、リング端子、他のタイプの端子、又は直接接続等により、ブッシング６６に接続される。任意であるが、ヒューズ７０を設けて、ブッシング６６及びパッド６８の一方又は両方に電気的に接続してもよい。所定のパッド６８は基板パターンにより相互接続されるので、電源は主電源ケーブル１２から分岐電源ケーブル１４まで配電モジュール１０を介して分配することができる。或いは、パッド及び基板パターンよりむしろ、配電モジュール１０は、主電源ケーブル１２間の電力を電線接続、バスバー等により分岐電源ケーブル１４に分配してもよい。

図２は、配電モジュール１０（図１参照）及び主電源ケーブル１２の一部の断面図である。図２は、ハウジング面板２８と、この面板２８にしっかりと結合された主電源ケーブル１２とを示す。

上述したように、典型的な一実施形態において、主電源ケーブル１２は１対の電線５０を有する。各電線５０は、中心導体１００と、中心導体１００を取り囲む絶縁シース１０２とを有する。電線５０は、ツイスト配置で互いの周囲に巻き付けられる。金属編組シース又は固い金属シース等の筒状シールド要素１０４は、電線５０を取り囲む。シールド要素１０４は、電線５０の周囲シールドを提供する。筒状外被１０６はシールド要素１０４を取り囲むと共に電源ケーブル１２の外面を画定する。外被１０６は、プラスチック材料等の非導電性材料から製作され、絶縁層を提供する。

面板２８は、ケーブル実装部３４に設けられた実装チューブ１１０を有する。この実装チューブ１１０は、スタンドオフ部４４を区画する支持壁１１２から内外に延びる。実装チューブ１１０は所定距離１１４だけ内方に延び、内側チューブ部１１６を区画する。実装チューブ１１０は、支持壁１１２から所定距離１１８だけ外方に延び、外側チューブ部１２０を区画する。実装チューブ１１０は中空であり、実装チューブ１１０を貫通する主孔１２２を有する。この主孔１２２は、内部に主電源ケーブル１２を受容する寸法に設定される。任意であるが、配電モジュール１０の外部環境から部品収容室２２（図１参照）をシールするために、主電源ケーブル１２及び主孔１２２の間に、シール部材又はシーラントを設けてもよい。

典型的な一実施形態において、主電源ケーブル１２のシールド要素１０４は、内側チューブ部１１６に電気的に接続されている。以下にさらに詳細に説明するように、シールド要素１０４を内側チューブ部１１６と物理的に接触させるために、ばね要素１２４が使用される。このように、シールド要素１０４は、ハウジング２０（図１参照）に電気的に共通接続される。

典型的な一実施形態において、主電源ケーブル１２及び実装チューブ１１０の外側チューブ部１２０を取り囲むスリーブ１２６が設けられる。このスリーブ１２６は、主電源ケーブル１２を面板２８に固定するよう構成される。任意であるが、スリーブ１２６はまた、外部環境から主孔１２２をシールするよう構成されてもよい。典型的な一実施形態において、スリーブ１２６は、加熱時に主電源ケーブル１２及び実装チューブ１１０の周囲に緊密に収縮するポリマ材料製である。例えば、スリーブ１２６は、組立中に主電源ケーブル１２の端部上を滑る筒状熱収縮チューブであってもよい。或いは、スリーブ１２６は、主電源ケーブル１２を内部に装填した後、主電源ケーブル１２及び実装チューブ１１０の周囲に巻回される膜であってもよい。スリーブ１２６は、主電源ケーブル１２を所定位置にしっかりと保持するのに十分である量だけ主電源ケーブル１２に沿って延びている。スリーブ１２６は、主電源ケーブル１２を面板２８にしっかりと結合するのに十分な量だけ外側チューブ部１２０に沿って延びている。このように、スリーブ１２６は、主電源ケーブル１２を面板２８に機械的に固定する。任意であるが、スリーブ１２６、主電源ケーブル１２、実装チューブ１１０の少なくとも１個に接着剤を塗布し、それらの間に付加的な機械的安定性を提供してもよい。任意であるが、主電源ケーブル１２を面板２８に固定するために、クランプ、保持逆刺、固定具等の他の固定手段を設けてもよい。

図３及び図４は、組立中の配電モジュール１０（図１参照）の一部及び主電源ケーブル１２を示す斜視図である。組立の際、主電源ケーブル１２は、実装チューブ１１０を貫通して装填される。主電源ケーブル１２の外被１０６及びシールド要素１０４は除去されて電線５０の所定長さを露出し、次に外被１０６の一部がストリップされてシールド要素１０４を露出する。除去、ストリップは、実装チューブ１１０を通る装填の前又は後に行なってもよい。次に、ばね要素１２４が主電源ケーブル１２と整列され、電線５０に装填される。ばね要素１２４はシールド要素１０４内に配置され、シールド要素の露出部を外側にほぼ強制すなわち拡張する。

図４に示されるように、主電源ケーブル１２は次に、面板２８を通って逆向きに引っ張られるので、シールド要素１０４の露出部は、組み込まれたばね要素１２４と共に実装チューブ１１０の内側チューブ部１１６内に配置される。ばね要素１２４は、シールド要素１０４に放射方向外側の力を与えるので、シールド要素１０４を実装チューブ１１０の内面と係合状態にさせる。このため、シールド要素１０４及び面板２８の間に、機械的接続及び電気的接続の一方又は両方が形成される。

主電源ケーブル１２は、ストレインリリーフとして機能できるスリーブ１２６により実装チューブ１１０に固定される。スリーブ１２６は、実装チューブ１１０の少なくとも一部及び主電源ケーブル１２の一部に沿って延びている。スリーブ１２６は、加熱されると、主電源ケーブル１２及び実装チューブ１１０の周囲できつく収縮する。スリーブ１２６は、実装チューブ１１０に対して主電源ケーブル１２の軸方向及び回転方向に抗する。スリーブ１２６は、主電源ケーブル１２及び実装チューブ１２２に取り付けられると、スリーブ１２６及び面板２８を取り囲む外部環境から主孔１２２をシールする。

図５は、配電モジュール（図１参照）及び主電源ケーブル１２用の別の組立構成を示す。図５に示された実施形態において、シールド要素１０４の露出部は、実装チューブ１１０の内側チューブ部１１６の端部上に折り返されている。シールド要素１０４は、実装チューブ１１０の外面に沿って露出する。ばね要素又はばねクランプ１５０等の付勢機構は、シールド要素１０４の周囲に配置され、シールド要素１０４及び面板２８間の機械的接続及び電気的接続を維持する。別の実施形態では、実装チューブ１１０に対してシールド要素１０４を保持する他のタイプの付勢機構を使用してもよい。

上述した実施形態を参照すると、低コストで信頼性の高い方法で組み立てられた配電モジュール１０がこうして提供される。主電源ケーブル１２は、ハウジング２０及び電気部品２４の一方又は両方にすばやく接続することができる。主電源ケーブル１２のシールド要素１０４は、ばね要素１２４を使用することにより、面板２８と良好な電気的接触を維持する。スリーブ１２６は、主電源ケーブル１２を面板２８に容易に且つ信頼性高く固定する。スリーブ１２６は、主電源ケーブル１２及び面板２８の間の接続部をシールする。

上述の説明は、限定ではなく例示を意図したものであることを理解されよう。例えば、上述の実施形態は、互いに組み合わせて使用してもよい。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に対して特定の状況又は材料を適合させる変形をしてもよい。本明細書に開示された種々の部品の寸法、材料のタイプ、向き、数及び位置は、或る実施形態のパラメータを定めることを意図したものであり、限定するものでは決してなく、単に典型的な実施形態である。特許請求の範囲内の他の多くの実施形態及び変形例は、当業者が上述の説明を検討すると明白であろう。従って、本発明の範囲は、等価物の全範囲と共に、特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。特許請求の範囲において、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単に表示として使用されているものであり、目的物における数的要求を課すことを意図したものではない。

本発明の典型的な一実施形態に従った配電モジュールへのケーブル接続部を部分的に切除した斜視図である。 図１の配電モジュールに接続された主電源ケーブルを示す断面図である。 組立工程中の図２の配電モジュール及び主電源ケーブルを示す斜視図である。 別の組立工程中の図３の配電モジュール及び主電源ケーブルを示す斜視図である。 配電モジュール及び主電源ケーブルの別の組立構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 配電モジュール
１２ 主電源ケーブル（ケーブル）
２０ 配電モジュールハウジング
５０ 電線
１０４ 筒状シールド要素
１１０ 実装チューブ
１１２ 端壁
１２２ 主孔
１２４，１５０ ばね要素
１２６ スリーブ

Claims (6)

1. 導電性の実装チューブ（１１０）を有する配電モジュールハウジング（２０）であって、前記実装チューブはケーブル（１２）を受容するために貫通する主孔（１２２）を有する前記配電モジュールハウジング（２０）と、
   前記主孔内に受容され、前記配電モジュールハウジング内に延びる少なくとも１本の電線（５０）を有し、該電線を取り囲む筒状のシールド要素（１０４）を有する前記ケーブル（１２）と、
   前記シールド要素と係合すると共に、前記シールド要素及び前記配電モジュールハウジングを電気的に共通接続するために前記実装チューブと係合した状態になるよう前記シールド要素を付勢するばね要素（１２４，１５０）と
   を具備することを特徴とする、配電モジュールへのケーブル接続部。
2. 前記実装チューブは、前記配電モジュールハウジングの端壁（１１２）から延びており、
   前記シールド要素は、前記実装チューブの内面に沿って配置されると共に、前記ばね要素により前記内面と係合するよう強制されることを特徴とする請求項１記載のケーブル接続部。
3. 前記実装チューブは、前記配電モジュールハウジングの端壁（１１２）から延びており、
   前記シールド要素は、前記実装チューブの外面の周囲に巻回されると共に、前記ばね要素により前記外面と係合するよう強制されることを特徴とする請求項１記載のケーブル接続部。
4. 前記シールド要素は、該シールド要素及び前記ハウジングのインタフェースで少なくとも１本の前記電線の約360°シールドを提供することを特徴とする請求項１記載のケーブル接続部。
5. 前記ケーブル接続部は、前記ケーブル及び前記実装チューブを取り囲む筒状のスリーブ（１２６）をさらに具備し、
   該スリーブは、前記ケーブルを前記ハウジングに固定するよう構成されていると共に、前記ハウジングの外部環境から前記主孔をシールするよう構成されていることを特徴とする請求項１記載のケーブル接続部。
6. 前記ケーブル接続部は、前記ケーブル及び前記実装チューブを取り囲むスリーブ（１２６）をさらに具備し、
   該スリーブは、加熱時に前記ケーブル及び前記実装チューブの周囲に緊密に収縮するよう構成されたポリマ材料からなることを特徴とする請求項１記載のケーブル接続部。

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