JP2009043644A - コネクタ接続構造およびコネクタ接続方法ならびに車両 - Google Patents

コネクタ接続構造およびコネクタ接続方法ならびに車両 Download PDF

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Abstract

【課題】機器の搭載性を向上させながらケースの開口を閉塞することが可能なコネクタ接続構造およびコネクタ接続方法ならびに上記構造を含む車両を提供する。
【解決手段】コネクタ接続構造は、角度θ1をもって互いに交差する方向に延在する側面11および上面12と開口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、開口13を閉塞するシールド板30と、ケース10とシールド板30とを締結するボルト40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50とを備える。シールド板30は、側面11に沿って延在し、開口13を閉塞する第1部分31と、上面12に沿って延在する第2部分32と、第1と第2部分31,32の間に位置し、角度θ2(<θ1)をもって屈曲する屈曲部33とを有する。ボルト40は、ケース10とシールド板30における第2部分32とを締結する。
【選択図】図4

Description

本発明は、コネクタ接続構造およびコネクタ接続方法ならびに車両に関し、特に、ケーシングの壁面に設けられた開口にコネクタ端子部が挿入されるコネクタ接続構造およびコネクタ接続方法ならびに上記構造を含む車両に関する。
ケーシングの壁面に設けられた開口にコネクタ端子部が挿入されるコネクタ接続構造が、たとえば、特開2002−281654号公報(特許文献1)および特開2002−324616号公報(特許文献2)などに記載されている。
特開2002−281654号公報 特開2002−324616号公報
ケーシングの壁面に開口を設けた場合、ケーシングの内部に設けられた発振源に起因するノイズを抑制するために、上記開口を閉塞してシールド性を確保する必要性が生じる場合がある。
特許文献1,2では、ケーシングの壁面に設けられた開口を閉塞する閉塞部材が設けられ、当該閉塞部材がボルトによりケーシングに固定されているが、当該ボルトは、コネクタ端子の挿入方向と同じ方向から差し込まれている。したがって、ケーシングの壁面に対向する位置であって該ケーシングに近接する箇所に他の機器が設けられている場合、ボルトの締め付け作業が行ないにくくなる場合がある。ボルトの締め付け作業を行なうために、開口が設けられた壁面と対向する位置に大きなスペースを確保しようとすると、機器の搭載性が低下する。
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ながらケースの開口を閉塞することが可能なコネクタ接続構造およびコネクタ接続方法ならびに上記構造を含む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、第1の角度をもって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、第1の面に沿って延在し、開口を閉塞する第1部分と、第2の面に沿って延在する第2部分と、第1と第2部分の間に位置し、第1の角度よりも小さい第2の角度をもって屈曲する屈曲部とを有する閉塞部と、第2の面上からケースに差し込まれ、該ケースと閉塞部における第2部分とを締結する締結部材とを備える。
上記構成によれば、閉塞部における第2部分を締結部材によりケースに締結することに伴なって、閉塞部の第1部分を開口の周囲に位置する第1の面に沿うように変形させ、該第1部分を第1の面に密着させることで、閉塞部により開口を閉塞することができる。ここで、コネクタ端子部と締結部材とが互いに異なる方向からケースに差し込まれるため、コネクタ取付け部に対向する部分にスペースの余裕がない場合にも、締結部材の差し込みおよび締め付け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ながらケースの開口を閉塞す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、第2の角度が鋭角である。
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。
本発明に係るコネクタ接続方法は、第1の角度をもって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内に端子台を収納する工程と、開口からケース内にコネクタ端子部を挿入するとともに、第1の面上に位置する第1部分と、第2の面上に位置する第2部分と、第1と第2部分の間に位置し、第1の角度よりも小さい第2の角度をもって屈曲する屈曲部とを有する閉塞部をケース上に配置する工程と、閉塞部の第1部分を開口の周囲に位置する第1の面に沿うように変形させながら、第2の面上から差し込まれた締結部材により、ケースと閉塞部における第2部分とを締結し、第1部分により開口を閉塞する工程とを備える。
上記方法によれば、閉塞部における第2部分を締結部材によりケースに締結することに伴なって、閉塞部の第1部分を開口の周囲に位置する第1の面に沿うように変形させ、該第1部分を第1の面に密着させることで、閉塞部により開口を閉塞することができる。ここで、コネクタ端子部と締結部材とが互いに異なる方向からケースに差し込まれるため、コネクタ取付け部に対向する部分にスペースの余裕がない場合にも、締結部材の差し込みおよび締め付け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ながらケースの開口を閉塞することが可能なコネクタ接続方法が提供される。
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4を用いて、本実施の形態に係るコネクタ接続構造について説明する。なお、図3は、ケーシングへのコネクタ端子挿入部の上面断面図を示し、図4は、図3におけるIV−IV断面を示す。本実施の形態に係るコネクタ接続構造は、たとえば、図3,図4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,図4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、シールド板30と、ボルト40,60と、端子台50とを含んで構成される。
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とを含んで構成される。側面11と上面12とは、角度θ1をもって互いに交差する方向に延在する。典型的な例では、θ1は90°である。コネクタ端子部20は、U相端子20Uと、V相端子20Vと、W相端子20Wとを有する。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。また、U相端子20U、V相端子20VおよびW相端子20Wは、開口13から矢印DR20方向に沿ってケース10内に挿入され、矢印DR60方向に挿通されたボルト60によりケース10内の端子台50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。
コネクタ端子部20には、シールド板30が取り付けられている。シールド板30は、側面11上に位置する第1部分31と、上面12上に位置する第2部分32と、第1と第2部分31,32の間に位置する屈曲部33とを有する。すなわち、シールド板30は、屈曲部33において角度θ2をもって屈曲する略L字形状を有する。ここで、角度θ2は、上述した角度θ1よりも小さい(すなわち、θ1>θ2)。なお、図4では、典型的な例に対して、角度θ2と角度θ1との差を誇張して描いている。典型的な例では、θ1が90°程度であるのに対し、θ2は89°程度である。なお、θ1,θ2の値は、適宜変更可能である。
シールド板30の第1部分31の下部は、ケース10の側面11に密着している。これにより、開口13が閉塞される。第1部分31における上記密着部分の上方に位置する部分は、側面11から離れる方向に湾曲(弾性変形)している。そして、シールド板30の第2部分32は、ケース10の上面12に沿って延在している。このようにすることで、シールド板30の弾性力により第1部分31の下部の側面11への密着性が確保され、コネクタ接続部のシールド性が確保される。ケース10内に設けられるPCU700を構成する各素子は、発振源となり、ノイズの原因となる可能性があるため、コネクタ接続部のシールド性を確保することは重要である。
次に、図5を用いて、本実施の形態に係るコネクタ接続方法について説明する。図5を参照して、まず、ステップ10(以下、「S10」のように略す。)において、ケース10内に端子台30を収納する。次に、S20において、開口13からケース10内にコネクタ端子部20を挿入するとともに、第1と第2部分31,32がそれぞれケース10の側面11,上面12上に位置するようにシールド板30をケース10上に配置する。そして、端子台30とコネクタ端子部20とをボルト60により締結した後、S30において、上面12上から差し込まれたボルト40により、ケース10とシールド板30における第2部分32とを締結する。これにより、シールド板30の第1部分31が開口13の周囲に位置する側面11に沿うように弾性変形し、第1部分31により開口13が閉塞される。
一般的なコネクタ構造では、開口部のシールド性を確保するため、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。
本実施の形態に係るコネクタ接続構造によれば、上述したように、シールド板30の第2部分32をボルト40によりケース10に締結することに伴なって、シールド板30の第1部分31を開口13の周囲に位置する側面11に沿うように変形させ、第1部分31を側面11に密着させて第1部分31により開口13を閉塞することができる。ここで、コネクタ端子部20とボルト40とが互いに異なる方向からケース10に差し込まれるため、コネクタ取付け部に対向する部分(すなわち、ケース10の側方に位置する部分)にスペースの余裕がない場合にも、ボルト40の差し込みおよび締め付け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、PCU700の搭載性を向上させながらケース10の開口13を閉塞することが可能なコネクタ接続構造が提供される。
また、屈曲部の屈曲角度θ2を鋭角(たとえば89°程度)とすることで、シールド板30の側面11への密着性をより向上させることができる。
また、図4に示すように、シールド板30をケース10に固定するためのボルト40の挿入方向(矢印DR40方向)と、コネクタ端子部20を端子台50に固定するためのボルト60の挿入方向(矢印DR60方向)とを同じにすることで、ボルト40,60の締め付けがさらに行ないやすくなる。
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、「第1の角度」としての角度θ1をもって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50とを備える。該構造は、開口13を閉塞する「閉塞部」としてのシールド板30と、上面12上からケース10に差し込まれ、ケース10とシールド板30とを締結する「締結部材」としてのボルト40とをさらに備える。シールド板30は、側面11に沿って延在し、開口13を閉塞する第1部分31と、上面12に沿って延在する第2部分32と、第1と第2部分31,32の間に位置し、角度θ1よりも小さい「第2の角度」としての角度θ2をもって屈曲する屈曲部33とを有する。ボルト40は、ケース10とシールド板30における第2部分32とを締結する。
また、本実施の形態に係るコネクタ接続方法は、図5に示すように、角度θ1をもって互いに交差する方向に延在する側面11および上面12と側面11に形成された開口13とを有するケース10内に端子台50を収納する工程(S10)と、開口13からケース10内にコネクタ端子部20を挿入するとともに、側面11上に位置する第1部分31と、上面12上に位置する第2部分32と、第1と第2部分31,32の間に位置し、角度θ1よりも小さい角度θ2をもって屈曲する屈曲部33とを有するシールド板30をケース10上に配置する工程(S20)と、シールド板30の第1部分31を開口13の周囲に位置する側面11に沿うように変形させながら、上面12上から差し込まれたボルト40により、ケース10とシールド板30における第2部分32とを締結し、第1部分31により開口13を閉塞する工程(S30)とを備える。
なお、上記のコネクタ製造構造およびコネクタ接続方法において、コネクタ端子部20と端子台50とは「他の締結部材」としてのボルト60により互いに固定され、ボルト60は、ボルト40と同じ方向(矢印DR60方向)からコネクタ端子部20および端子台50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おけるケーシングへのコネクタ端子挿入部の上面断面図である。 図3におけるIV−IV断面図である。 本発明の1つの実施の形態に係るコネクタ接続方法を説明するフロー図である。
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、20 コネクタ端子部、20U U相端子、20V V相端子、20W W相端子、30 シールド板、31 第1部分、32 第2部分、40,60 ボルト、50 端子台、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. 第1の角度をもって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、
    前記第1の面に沿って延在し、前記開口を閉塞する第1部分と、前記第2の面に沿って延在する第2部分と、前記第1と第2部分の間に位置し、前記第1の角度よりも小さい第2の角度をもって屈曲する屈曲部とを有する閉塞部と、
    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における前記第2部分とを締結する締結部材とを備えた、コネクタ接続構造。
  2. 前記第2の角度が鋭角である、請求項1に記載のコネクタ接続構造。
  3. 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または請求項2に記載のコネクタ接続構造。
  4. 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3のいずれかに記載のコネクタ接続構造。
  5. 第1の角度をもって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内に端子台を収納する工程と、
    前記開口から前記ケース内にコネクタ端子部を挿入するとともに、前記第1の面上に位置する第1部分と、前記第2の面上に位置する第2部分と、前記第1と第2部分の間に位置し、前記第1の角度よりも小さい第2の角度をもって屈曲する屈曲部とを有する閉塞部を前記ケース上に配置する工程と、
    前記閉塞部の前記第1部分を前記開口の周囲に位置する前記第1の面に沿うように変形させながら、前記第2の面上から差し込まれた締結部材により、前記ケースと前記閉塞部における前記第2部分とを締結し、前記第1部分により前記開口を閉塞する工程とを備えた、コネクタ接続方法。
  6. 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を備えた、車両。
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