JP2009043595A - コネクタ接続構造および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】機器の搭載性を向上させることが可能なコネクタ接続構造および該構造を備えた車両を提供する。
【解決手段】コネクタ接続構造は、側面１１および上面１２と側面１１に形成された開口とを有するケース１０と、上記開口からケース１０内に挿入されるコネクタ端子部と、ケース１０内に設けられ、コネクタ端子部と接続される端子台と、上記開口を閉塞するコネクタ本体およびコネクタハウジング５０と、上面１２上からケース１０に差し込まれ、ケース１０とコネクタハウジング５０とを締結するボルト６０とを備える。コネクタハウジング５０はボルト６０を受け入れる穴部５１を有する。また、ボルト６０の差し込み方向に対して傾斜し、ボルト６０の差し込みに伴なってコネクタハウジング５０をケース１０に向けて押圧するようにコネクタハウジング５０をガイドする傾斜面５１Ａが、穴部５１の側壁に形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、コネクタ接続構造および車両に関し、特に、ケースに設けれた開口にコネクタ端子部を挿入するコネクタ接続構造および該構造を備えた車両に関する。

特開２００２−３２４６１６号公報（特許文献１）では、コネクタ装置において、シールドシェルをシールドケースの外面に当接させ、シールドシェルに形成されたボルト孔に貫通させたボルトをシールドケースの雌ねじ孔に螺合することで、コネクタをシールドケースに固定することが記載されている。

また、特開２００４−１９９９１４号公報（特許文献２）では、各相のケーブル端子の接続面がバスバー表面と当接する位置にまで各相の当該ケーブル端子を着脱自在に装着するソケット部を有するケーシングと、ケーブル端子の接続面とバスバー表面との接触面に対し当該接続面の略垂直方向から抗力を及ぼす方向にケーブル端子とバスバーとを付勢する付勢手段とを備えたケーブル接続構造が記載されている。
特開２００２−３２４６１６号公報 特開２００４−１９９９１４号公報

コネクタが接続される機器における当該コネクタの取付け面と対向する位置に、上記機器に近接して他の機器が設けられる場合がある。特許文献１では、コネクタの挿入方向とコネクタ固定用ボルトの差し込み方向とが同じであるため、上記のように、コネクタが取付けられる機器に近接して他の機器が設けられる場合、ボルトの締付作業が行ないにくくなる。特許文献１において、コネクタが取付けられる当該機器と他の機器との間にボルトの締付作業用のスペースを確保しようとすると、当該機器の搭載性が低下する。

なお、特許文献２では、ケーブルのケーシングへの差込み方向と交差する方向から付勢部材が取付けられているが、当該付勢部材は、ケーブル端子とバスバーとを結合するものであって、ケーシングと当該ケーシングに設けられた開口を塞ぐ閉塞部材とを結合するものではない。したがって、特許文献２に記載の発明と本願発明とは前提および構成が全く異なる。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、機器の搭載性を向上させることが可能なコネクタ接続構造および該構造を備えた車両を提供することにある。

本発明に係るコネクタ接続構造は、互いに交差する方向に延在する第１と第２の面と第１の面に形成された開口とを有するケースと、開口からケース内に挿入されるコネクタ端子部と、ケース内に設けられ、コネクタ端子部と接続される端子台と、開口を閉塞する閉塞部と、第２の面上からケースに差し込まれ、該ケースと閉塞部とを締結する締結部材とを備える。閉塞部は締結部材を受け入れる穴部を有する。また、締結部材の差し込み方向に対して傾斜し、該締結部材の差し込みに伴なって閉塞部をケースに向けて押圧するように閉塞部をガイドする傾斜面が、穴部の側壁または締結部材の先端の少なくとも一方に形成されている。

上記構成によれば、コネクタ端子部と締結部材とを互いに異なる方向からケースに対して差し込むことができるので、コネクタ取付け部に面する部分にスペースの余裕がない場合も、締結部材の差し込みを行なうためのスペースを容易に確保することができる。したがって、機器の搭載性を向上させることが可能なコネクタ接続構造が提供される。

上記コネクタ接続構造において、好ましくは、ケースは、第１の面上に形成された凹部を有し、閉塞部は、凹部に嵌合する凸部を有し、締結部材は第２の面上から凹部内に達するように設けられ、穴部は凸部上に設けられる。

上記コネクタ接続構造は、好ましくは、ケースにおける第１の面と閉塞部との間に設けられたシール材をさらに備える。

上記コネクタ接続構造において、好ましくは、コネクタ端子部と端子台とは他の締結部材により互いに固定され、他の締結部材は、締結部材と同じ方向からコネクタ端子部および端子台に差し込まれる。

上記コネクタ接続構造において、好ましくは、ケース内に車両駆動用回転電機を制御する制御装置が設けられる。

本発明に係る車両は、上述したコネクタ接続構造を備える。

本発明によれば、コネクタが取付けられる機器の搭載性を向上させることができる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係る電気機器のコネクタ構造を有するハイブリッド車両の構成を示す概略図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト５００と、前輪である駆動輪６００Ｌ，６００Ｒと、ＰＣＵ（Power Control Unit）７００と、ケーブル８００，９００と、バッテリ１０００とを含んで構成される。

図１に示すように、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ＰＣＵ７００とは、エンジンルーム２内に配設される。モータジェネレータ２００とＰＣＵ７００とは、ケーブル８００により接続される。ＰＣＵ７００とバッテリ１０００とは、ケーブル９００により接続される。また、エンジン１００およびモータジェネレータ２００からなる動力出力装置は、動力分割機構３００および減速機構を介してディファレンシャル機構４００に連結されている。ディファレンシャル機構４００は、ドライブシャフト５００を介して駆動輪６００Ｌ，６００Ｒに連結されている。

モータジェネレータ２００は、３相交流同期電動発電機であって、ＰＣＵ７００から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、モータジェネレータ２００は、ハイブリッド車両１の減速時等においては発電機としても使用され、その発電作用（回生発電）により交流電力を発電し、その発電した交流電力をＰＣＵ７００へ出力する。動力分割機構３００は、たとえばプラネタリギヤを含んで構成される。

ＰＣＵ７００は、バッテリ１０００から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００を駆動制御する。また、ＰＣＵ７００は、モータジェネレータ２００が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０００を充電する。

図２は、ＰＣＵ７００の主要部の構成を示す回路図である。図２を参照して、ＰＣＵ７００は、「車両駆動用回転電機」であるモータジェネレータ２００を制御する「制御装置」であり、コンバータ７１０と、インバータ７２０，７３０と、制御装置７４０と、フィルタコンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ２とを含んで構成される。コンバータ７１０は、バッテリ１０００とインバータ７２０，７３０との間に接続され、インバータ７２０，７３０は、それぞれ、モータジェネレータ２００（２１０，２２０）と接続される。

コンバータ７１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は直列に接続され、制御装置７４０からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリ１０００の正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。

このコンバータ７１０は、リアクトルＬを用いてバッテリ１０００から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。また、コンバータ７１０は、インバータ７２０，７３０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ１０００を充電する。

インバータ７２０，７３０は、それぞれ、Ｕ相アーム７２１Ｕ，７３１Ｕ、Ｖ相アーム７２１Ｖ，７３１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗ，７３１Ｗを含む。Ｕ相アーム７２１Ｕ、Ｖ相アーム７２１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。同様に、Ｕ相アーム７３１Ｕ、Ｖ相アーム７３１ＶおよびＷ相アーム７３１Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。

Ｕ相アーム７２１Ｕは、直列接続された２つのパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含む。同様に、Ｕ相アーム７３１Ｕ、Ｖ相アーム７２１Ｖ，７３１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗ，７３１Ｗは、それぞれ、直列接続された２つのパワートランジスタＱ５〜Ｑ１４を含む。また、各パワートランジスタＱ３〜Ｑ１４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。

インバータ７２０，７３０の各相アームの中間点は、それぞれ、モータジェネレータ２１０，２２０の各相コイルの各相端に接続されている。そして、モータジェネレータ２１０，２２０においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成
される。

フィルタコンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、平滑コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。

インバータ７２０，７３０は、制御装置７４０からの駆動信号に基づいて、平滑コンデンサＣ２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２１０，２２０を駆動する。

制御装置７４０は、外部ＥＣＵからのモータトルク指令値、モータジェネレータ２１０，２２０の各相電流値、およびインバータ７２０，７３０の入力電圧に基づいてモータジェネレータ２１０，２２０の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ１４をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ７２０，７３０へ出力する。

また、制御装置７４０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ７２０，７３０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ７１０へ出力する。

さらに、制御装置７４０は、モータジェネレータ２１０，２２０によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１０００を充電するため、コンバータ７１０およびインバータ７２０，７３０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４のスイッチング動作を制御する。

次に、図３〜図６を用いて、本実施の形態に係るコネクタ構造について説明する。本実施の形態に係るコネクタ構造は、たとえば、図３〜図６に示すように、ＰＣＵ７００とモータジェネレータ２００とを接続するケーブル８００のＰＣＵ７００への接続部分に適用される。

図３（コネクタ本体４０等の斜視図）、図４（コネクタ本体４０をケース１０に組付けた状態をコネクタ差し込み方向からみた状態を示す図）、図５（図４におけるＶ−Ｖ断面図）および図６（図４におけるＶI−ＶI断面図）を参照して、本実施の形態に係るコネクタ構造は、ケース１０と、コネクタ端子部２０と、端子台３０と、コネクタ本体４０と、コネクタハウジング５０と、ボルト６０と、Ｏリング７０と、ボルト８０とを含む。

ＰＣＵ７００に含まれるコンバータ７１０、インバータ７２０，７３０および制御装置７４０を構成する電気部品は、たとえばアルミニウムなどからなるケース１０内に設けられる。ケース１０は、側面１１と、上面１２と、側面１１上に設けられた開口１３および凹部１４とを含んで構成される。コネクタ端子部２０（図６の例では、Ｖ相端子２０Ｖ）は、開口１３からケース１０内に挿入され、矢印ＤＲ８０方向に挿通されたボルト８０によりケース１０内の端子台３０と締結される。これにより、ケーブル８００とＰＣＵ７００とが電気的に接続される。

コネクタ本体４０は、フランジ部４１を含んで構成される。フランジ部４１とケース１０との間には、「シール材」としてのＯリング７０が設けられている。これにより、開口１３が閉塞される。コネクタ本体４０には、コネクタ端子部２０（Ｕ相端子２０Ｕ，Ｖ相端子２０Ｖ，Ｗ相端子２０Ｗ）が設けられている。Ｕ相端子２０Ｕ，Ｖ相端子２０Ｖ，Ｗ相端子２０Ｗは、それぞれ、Ｕ相ケーブル８００Ｕ，Ｖ相ケーブル８００Ｖ，Ｗ相ケーブル８００Ｗと接続される。コネクタハウジング５０は、フランジ部４１を覆うように形成され、凸部５２と、凸部５２上に設けられる穴部５１とを含んで構成される。凸部５２は、コネクタ接続時にケース１０の側面１１に設けられた凹部１４に嵌合するように設けられる。凹部１４に嵌合した凸部５２の上面には、有底の穴部５１が設けられている。穴部５１は、傾斜面５１Ａを有する。なお、穴部５１は、凸部５２を貫通する貫通穴であってもよい。

ケース１０の上面から矢印ＤＲ６０方向にボルト６０が挿通される。ボルト６０は、凹部１４内に達し、穴部５１に形成された傾斜面５１Ａに当接する。ここで、傾斜面５１Ａは、ボルト６０の挿入方向（矢印ＤＲ６０方向）に対して交差しているため、ボルト６０の締め込みに伴なってコネクタハウジング５０が矢印ＤＲ５０方向に押圧される。コネクタハウジング５０が矢印ＤＲ５０方向に押圧されることで、フランジ部４１がケース１０の側面１１に向けて押圧される。これにより、フランジ部４１の側面１１へのシール面圧を確保することができる。この結果、コネクタ接続部の防水性および電磁シールド性が確保される。

一般的なコネクタ構造では、コネクタのフランジ部のケース側面へのシール面圧を確保するため、コネクタの差し込み方向（本実施の形態の例に対応させれば、横方向）から、締結用ボルトを差し込んで締め付ける傾向にある。しかしながら、このような構成を採用した場合、ケースの側方における該ケースに近接した位置に他の機器が設けられる場合に、締結用ボルトの締め付け作業が行ないにくくなる。特に、ＰＣＵ７００にモータジェネレータ２００用のケーブル８００が接続されるのは、エンジンルーム２内にエンジン１００を搭載した後であるため、エンジンルーム２内で十分なスペースが確保されていないことが多い傾向にある。したがって、コネクタの差し込み方向と、締結用ボルトの差し込み方向とは異ならせることが好ましい。

他方、コネクタの差し込み方向と、締結用ボルトの差し込み方向とを異ならせるための方策として、フランジ部による面シール構造に代えて、ケースの厚みを利用した軸シール構造を採用することが考えられる。しかしながら、このような軸シール構造を採用する場合、ケースに大きな厚みが必要であり、結果的に、ケース内のスペースが不足することになる。

これに対し、本実施の形態では、ケース１０の側面１１に設けられた開口１３にコネクタ端子部２０が挿入されるコネクタ接続構造において、コネクタ本体４０を側面１１に向けて押圧するためのボルト６０を、ケース１０の上面１２から差し込むことができるので、ケース１０の側方におけるケース１０に近接した位置に他の機器が設けられている場合にも、ボルト６０の締め付けのための作業スペースを確保し、かつ、ボルト６０の締め付けにより、フランジ部４１とケース１０の側面１１との間のシール面圧を確保することができる。したがって、ＰＣＵ７００の車両への搭載性を向上させることができる。

また、図５，図６に示すように、コネクタハウジング５０をケース１０に固定するためのボルト６０の挿入方向（矢印ＤＲ６０方向）と、コネクタ端子部２０を端子台３０に締結するためのボルト８０の挿入方向（矢印ＤＲ８０方向）とを同じにすることで、ボルト６０，８０の締め付けがさらに行ないやすくなる。

図７は、本実施の形態の変形例に係るコネクタ接続構造を示す断面図（上述の例の図５に相当する断面図）である。図７を参照して、コネクタハウジング５０における凸部５２に形成された穴部５１に傾斜面５１Ａを形成することに代えて、ボルト６０の先端に傾斜面６０Ａが設けられてもよい。図７に示す構造においても、ボルト６０の締め付けにより、傾斜面６０Ａがコネクタ本体４０およびコネクタハウジング５０を矢印ＤＲ５０方向に押圧して、フランジ部４１の側面１１へのシール面圧を確保することができる。なお、穴部５１に傾斜面５１Ａを形成するとともに、ボルト６０の先端に傾斜面６０Ａを形成するようにしてもよい。また、上述したボルト６０に代えて、打ち込みピンが用いられてもよい。

上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係るコネクタ接続構造は、互いに交差する方向に延在する「第１の面」としての側面１１および「第２の面」としての上面１２と側面１１に形成された開口１３とを有するケース１０と、開口１３からケース１０内に挿入されるコネクタ端子部２０と、ケース１０内に設けられ、コネクタ端子部２０と接続される端子台３０と、開口１３を閉塞する「閉塞部」としてのコネクタ本体４０およびコネクタハウジング５０と、上面１２上からケース１０に差し込まれ、ケース１０とコネクタハウジング５０とを締結する「締結部材」としてのボルト６０と、ケース１０における側面１１とコネクタ本体４０におけるフランジ部４１との間に設けられた「シール材」としてのＯリング７０とを備える。コネクタハウジング５０はボルト６０を受け入れる穴部５１を有する。また、ボルト６０の差し込み方向（矢印ＤＲ６０方向）に対して傾斜し、ボルト６０の差し込みに伴なってコネクタハウジング５０およびコネクタ本体４０におけるフランジ部４１をケース１０に向けて押圧するようにコネクタハウジング５０をガイドする傾斜面５１Ａ，６０Ａが、穴部５１の側壁またはボルト６０の先端の少なくとも一方に形成されている。

より具体的には、ケース１０は、側面１１上に形成された凹部１４を有し、コネクタハウジング５０は、凹部１４に嵌合する凸部５２を有し、ボルト６０はケース１０の上面１２上から凹部１４内に達するように設けられ、穴部５１は凸部５２上に設けられている。

また、コネクタ端子部２０と端子台３０とは「他の締結部材」としてのボルト８０により互いに固定され、ボルト８０は、ボルト６０と同じ方向（矢印ＤＲ８０方向）からコネクタ端子部２０および端子台３０に差し込まれる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の１つの実施の形態に係るコネクタ接続構造が適用されるハイブリッド車両の構成を示す概略図である。 図１に示されるＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。 本発明の１つの実施の形態に係るコネクタ接続構造に含まれるコネクタおよびコネクタハウジングを示す斜視図である。 本発明の１つの実施の形態に係るコネクタ接続構造を示す図である。 図４におけるＶ−Ｖ断面図である。 図４におけるＶI−ＶI断面図である。 本発明の１つの実施の形態の変形例に係るコネクタ接続構造を示す断面図である。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、２ エンジンルーム、１０ ケース、１１ 側面、１２ 上面、１３ 開口、１４ 凹部、２０ コネクタ端子部、２０Ｕ Ｕ相端子、２０Ｖ Ｖ相端子、２０Ｗ Ｗ相端子、３０ 端子台、４０ コネクタ本体、４１ フランジ部、５０ コネクタハウジング、５１ 穴部、５１Ａ 傾斜面、５２ 凸部、６０ ボルト、６０Ａ 傾斜面、７０ Ｏリング、８０ ボルト、１００ エンジン、２００，２１０，２２０ モータジェネレータ、３００ 動力分割機構、４００ ディファレンシャル機構、５００ ドライブシャフト、６００Ｌ，６００Ｒ 駆動輪、７００ ＰＣＵ、７１０ コンバータ、７２０，７３０ インバータ、７２１Ｕ，７３１Ｕ Ｕ相アーム、７２１Ｖ，７３１Ｖ Ｖ相アーム、７２１Ｗ，７３１Ｗ Ｗ相アーム、７４０ 制御装置、８００，９００ ケーブル、８００Ｕ Ｕ相ケーブル、８００Ｖ Ｖ相ケーブル、８００Ｗ Ｗ相ケーブル、１０００ バッテリ、Ｃ１ フィルタコンデンサ、Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ１４ パワートランジスタ。

Claims (6)

1. 互いに交差する方向に延在する第１と第２の面と前記第１の面に形成された開口とを有するケースと、
   前記開口から前記ケース内に挿入されるコネクタ端子部と、
   前記ケース内に設けられ、前記コネクタ端子部と接続される端子台と、
   前記開口を閉塞する閉塞部と、
   前記第２の面上から前記ケースに差し込まれ、該ケースと前記閉塞部とを締結する締結部材とを備え、
   前記閉塞部は前記締結部材を受け入れる穴部を有し、
   前記締結部材の差し込み方向に対して傾斜し、該締結部材の差し込みに伴なって前記閉塞部を前記ケースに向けて押圧するように前記閉塞部をガイドする傾斜面が、前記穴部の側壁または前記締結部材の先端の少なくとも一方に形成された、コネクタ接続構造。
2. 前記ケースは、前記第１の面上に形成された凹部を有し、
   前記閉塞部は、前記凹部に嵌合する凸部を有し、
   前記締結部材は前記第２の面上から前記凹部内に達するように設けられ、
   前記穴部は前記凸部上に設けられる、請求項１に記載のコネクタ接続構造。
3. 前記ケースにおける前記第１の面と前記閉塞部との間に設けられたシール材をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載のコネクタ接続構造。
4. 前記コネクタ端子部と前記端子台とは他の締結部材により互いに固定され、
   前記他の締結部材は、前記締結部材と同じ方向から前記コネクタ端子部および前記端子台に差し込まれる、請求項１から請求項３のいずれかに記載のコネクタ接続構造。
5. 前記ケース内に車両駆動用回転電機を制御する制御装置が設けられる、請求項１から請求項４のいずれかに記載のコネクタ接続構造。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のコネクタ接続構造を備えた、車両。

Images