JP2014086211A - 電源装置及びそれを用いた車両用ヘッドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図りつつグランド端子の引っ張り強度を確保した電源装置及びそれを用いた車両用ヘッドランプを提供する。
【解決手段】電源装置２は、少なくとも電力変換部を構成する回路部品２４２が実装される実装基板２４と、導電性材料からなり少なくとも実装基板２４が収納されるケース２１と、実装基板２４に実装され電力変換部の出力端に電気的に接続される出力用コネクタ２６とを備える。ケース２１は、一面が開口する箱状に形成されたダイカスト製のボディ２３と、プレス加工により成形されボディ２３の開口を閉塞するようにボディ２３に取り付けられるカバー２２からなる。カバー２２は、カバー２２の外縁寄りに設けられカバー２２をボディ２３に固定するための固定ねじ２８が挿通される１つの挿通孔２２１ａと、カバー２２の中心から挿通孔２２１ａ側に設けられたグランド端子２２１ｃとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置及びそれを用いた車両用ヘッドランプに関するものである。

近年、自動車用のＨＩＤランプが一般化されるにつれて、ＨＩＤランプ用の電源装置の小型化・軽量化に対する要求が厳しくなっており、また最近では、自動車用のＬＥＤランプも普及しつつあり、ＬＥＤランプ用の電源装置に対しても同様の要求がある。

ＨＩＤランプ用の電源装置としては特許文献１に開示されたものがあり、この電源装置は、ケースボディ及びフランジからなるダイカスト製の筐体と、ケースボディに設けられて車載用バッテリが接続される電源コネクタと、フランジ表面に設けられた出力コネクタとを備える。出力コネクタは、ＨＩＤランプが装着されるソケット部との間がバルブ線により電気的に接続されており、このバルブ線はシールドメッシュにより被覆されている。このような電源装置では、不要輻射ノイズを抑制する方法として、シールドメッシュの一部をフランジ表面にねじ固定するのが一般的であった。

特開２００３−２０３５１７号公報

ところで近年では、自動車部品に対する軽量化要求が非常に厳しく、ねじ１本単位での軽量化が要求されており、不要輻射ノイズを抑制するためのグランド接続に関しても見直しが要求されている。このような要求に対して、軽量化のためにフランジを板金化するのに合わせて、グランド端子をフランジと一体に設けることが検討されている。

しかしながらこの場合、フランジの一部を切り起こすことでグランド端子を形成すると、フランジに穴を開けることになり、不要輻射ノイズの観点からは穴の大きさをできるだけ小さくする必要があった。また、軽量化の観点から、フランジ固定用のねじは１本にする必要があるが、この場合でもグランド端子の引っ張り強度をある程度確保する必要があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、軽量化を図りつつグランド端子の引っ張り強度を確保した電源装置及びそれを用いた車両用ヘッドランプを提供することにある。

本発明の電源装置は、電源から供給される電力を所望の電力に変換して負荷に供給する電力変換部と、少なくとも電力変換部を構成する回路部品が実装される実装基板と、導電性材料からなり少なくとも実装基板が収納されるケースと、実装基板に実装され電力変換部の出力端に電気的に接続される出力用コネクタとを備える。ケースは、一面が開口する箱状に形成されたダイカスト製のボディと、プレス加工により成形されボディの開口を閉塞するようにボディに取り付けられるカバーからなる。カバーは、カバーの外縁寄りに設けられカバーをボディに固定するための固定ねじが挿通される１つの挿通孔と、カバーの中心から挿通孔側に設けられたグランド端子とを有している。

この電源装置において、カバーは、出力用コネクタを外部に導出するための導出孔を有し、グランド端子は、導出孔を形成する際に導出孔の開口端縁に残した部位により形成されているのが好ましい。

また、この電源装置において、カバーは、挿通孔とグランド端子の間に、グランド端子を取り囲むように凸部が設けられているのも好ましい。

本発明の車両用ヘッドランプは、上記の電源装置を備えている。

カバーとボディの締結を１つの固定ねじで行っているので、複数の固定ねじで締結する場合に比べて軽量化を図ることができ、さらにグランド端子をカバーの中心から挿通孔側に配置しているので、グランド端子の引っ張り強度を確保することができるという効果がある。

本実施形態の電源装置の一例を示す分解斜視図である。 同上を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は上面図である。 同上に用いられるカバーを示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はその要部拡大図である。 同上に接続される接続ケーブルの一部省略せる平面図である。 同上を用いた車両用ヘッドランプの一例を示し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は模式的な断面図である。

以下に、電源装置２及び車両用ヘッドランプ３の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。なお、以下の説明では特に断りがない限り、図１中のａ−ｂ方向を上下方向、ｃ−ｄ方向を前後方向、ｅ−ｆ方向を左右方向と規定して説明を行う。

本実施形態の電源装置２は、図１に示すように、ケース２１と、実装基板２４と、入力用コネクタ２５と、出力用コネクタ２６とを備える。

ケース２１は、アルミダイカスト製のボディ２３と、プレス加工により成形されるカバー２２からなる。ボディ２３は、一面（図１中の上面）が開口する扁平な円形箱状に形成されたボディ本体２３１を有し、ボディ本体２３１の外側面には、複数（本実施形態では３個）の取付部２３２が一体に設けられている。各取付部２３２には、ボディ２３を後述する車両用ヘッドランプ３のハウジング３４に固定するための固定ねじ（図示せず）が挿通される挿通孔２３２ａがそれぞれ設けられている。また、ボディ本体２３１の外側面には、入力用コネクタ２５を取り付けるためのコネクタ取付部２３３が一体に設けられており、このコネクタ取付部２３３は、左右方向に長い楕円状の開口部２３３ａを通してボディ本体２３１の内部空間とつながっている。また、コネクタ取付部２３３において開口部２３３ａの左右両側には、入力用コネクタ２５を取り付けるための取付ねじ２９がねじ込まれるねじ孔２３３ｂがそれぞれ設けられている。さらに、ボディ本体２３１の内部には、カバー２２をボディ２３に固定するための固定ねじ２８がねじ込まれるねじ孔を有するボス部２３４が前端部に設けられている。

カバー２２は、例えば板厚が０．５ｍｍのステンレス鋼板により、ボディ２３の開口内に収まる大きさに形成された円形のカバー本体２２１を有し、カバー本体２２１の前端縁には、固定ねじ２８が挿通される挿通孔２２１ａが設けられている。また、カバー本体２２１の中心寄りの部位には、出力用コネクタ２６の外形よりもわずかに大きく形成された矩形の導出孔２２１ｂが設けられている。ここに本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、導出孔２２１ｂを形成する際にその一部を矩形板状に残す形でプレス加工を施しており、この矩形板状に残した部位を上向きに折り曲げることでグランド端子２２１ｃを形成している。このように、通常であれば打ち抜かれて廃棄されてしまう部材の一部を利用してグランド端子２２１ｃを形成することで、材料効率が向上するとともにコスト削減を図ることができる。また、カバー本体２２１において挿通孔２２１ａとグランド端子２２１ｃの間には、グランド端子２２１ｃの前側及び左右両側を取り囲むようにＵ字状に形成された凸部２２１ｄが設けられており、この凸部２２１ｄは、カバー本体２２１の一部を上向きに突出させることで形成される。

ここで、後述の嵌合端子４５（図４参照）をグランド端子２２１ｃに嵌合する際にはカバー２２に押し付け力がかかり、また引き抜く際には引抜力がかかるため、固定ねじ２８を支点としてカバー２２全体に力が分散され、カバー２２を変形させてしまう虞がある。しかしながら本例のように、グランド端子２２１ｃを取り囲むように凸部２２１ｄを設けることで、グランド端子２２１ｃの嵌合、引抜時にかかる荷重に耐えることができ、その結果、カバー２２の塑性変形を抑えることができる。したがって、凸部２２１ｃがない場合に比べて、カバー２２の薄型化を図りつつ耐変形強度を確保することができる。

実装基板２４は、円形に形成されたプリント基板２４１からなり、プリント基板２４１の上面には回路部品２４２が実装されている。ここに本実施形態では、回路部品２４２として、少なくとも直流電源１（図５参照）から供給される電力を所望の電力に変換する電力変換部（例えばインバータなど）を構成するものが実装される。また、プリント基板２４１には、上記電力変換部の出力端に電気的に接続される出力用コネクタ２６も実装されている。さらに、プリント基板２４１の後端部には、プリント基板２４１をボディ２３に固定するための固定ねじ（図示せず）が挿通される挿通孔２４１ａと、後述する入力用コネクタ２５に設けた接続端子２７が挿通される複数（本実施形態では４個）のスルーホール２４１ｂとが設けられている。また、プリント基板２４１の前端部には、ボディ２３に設けたボス部２３４を逃がすための溝２４１ｃが設けられている。

入力用コネクタ２５は、左右方向に長い楕円筒状に形成されたコネクタ本体２５１を有し、コネクタ本体２５１の前端部には、入力用コネクタ２５をボディ２３に取り付けるための取付部２５２が一体に設けられている。取付部２５２においてコネクタ本体２５１の左右両側には、入力用コネクタ２５をボディ２３に取り付けるための取付ねじ２９が挿通される挿通孔２５２ａがそれぞれ設けられている。また、コネクタ本体２５１の筒内には、プリント基板２４１に設けたスルーホール２４１ｂに差込接続される接続端子２７がそれぞれ一体に設けられた複数（本実施形態では４個）のコンタクトピン（図示せず）が左右方向に並べて配置されている。

次に、電源装置２の組立手順について説明する。まず最初に、作業者は、取付ねじ２９を用いて入力用コネクタ２５をボディ２３に取り付ける。このとき、入力用コネクタ２５に設けた接続端子２７が、ボディ２３のコネクタ取付部２３３に設けた開口部２３３ａを通してボディ本体２３１の内部に配置される。次に、作業者は、ボディ２３に設けたボス部２３４と実装基板２４に設けた溝２４１ｃの位置を合わせた状態で実装基板２４をボディ２３の内部に収納し、固定ねじ（図示せず）を用いて実装基板２４をボディ２３に固定する。このとき、入力用コネクタ２５の各接続端子２７が実装基板２４の対応するスルーホール２４１ｂにそれぞれ挿通され、さらに各接続端子２７は半田を用いて実装基板２４に機械的且つ電気的に接続される。そして、作業者は、ボディ２３の開口を閉塞するようにしてカバー２２をボディ２３に被着した後、固定ねじ２８を用いてカバー２２をボディ２３に固定する。このとき、実装基板２４に実装された出力用コネクタ２６は、カバー２２に設けた導出孔２２１ｂを通して外部に露出する。以上のような手順に従って、電源装置２が組み立てられる。

ここに、図２（ａ）及び図２（ｂ）は電源装置２を組み立てた状態を示しており、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、一体に組み付けられたケース２１を上側（カバー２２の組付方向）から見ると、カバー２２に設けた挿通孔２２１ａに挿通された固定ねじ２８と、グランド端子２２１ｃと、出力用コネクタ２６と、入力用コネクタ２５とが直線的に配置されている。また本実施形態では、カバー２２とボディ２３の締結を１つの固定ねじ２８で行っており、複数の固定ねじで締結する場合に比べて軽量化を図ることができる。さらに本実施形態では、図１に示すように、カバー２２の中心から挿通孔２２１ａ側にグランド端子２２１ｃが設けられており、グランド端子２２１ｃと挿通孔２２１ａの距離により、グランド端子２２１ｃの引っ張り強度を、例えば１０ｋｇｆ程度に設定することができる。これにより、グランド端子２２１ｃが引っ張られた際にカバー２２が塑性変形するのを抑えることができる。また、カバー２２をボディ２３に組み付けた状態では、出力用コネクタ２６により導出孔２２１ｂの開口部分を小さくすることができるので、不要輻射ノイズを抑制することができる。

ところで、上述のようなケース２１において、カバー２２をボディ２３にねじ固定する場合には、ボディ本体２３１にボス部２３４を設ける必要があるが、このボス部２３４をボディ本体２３１の外縁寄りに配置しなければ、ボス部２３４を挿通させる孔をプリント基板２４１に設けなければならない。そして、上記孔によりプリント基板２４１の実装面積が低下し、回路部品２４２や配線パターンの配置が制約されてしまうため、本実施形態ではボス部２３４をボディ本体２３１の外縁寄り（前端縁）に設けている。

ここで、図４は電源装置２と後述するイグナイタ３２の間を接続する接続ケーブル４の一例である。この接続ケーブル４は、実装基板２４に実装された出力用コネクタ２６に接続される矩形箱状のコネクタ４４を有し、このコネクタ４４には電線４１の一端が接続されており、電線４１の他端はイグナイタ３２に接続されている。これらの電線４１は、導電性を有する金属からなる円筒状のシールドメッシュ線４３で覆われており、シールドメッシュ線４３の端部には、グランド線４２が接続されている。また、グランド線４２の先端には、グランド端子２２１ｃに嵌合される嵌合端子４５が接続されている。そして、作業者が、コネクタ４４を出力用コネクタ２６に接続し、嵌合端子４５をグランド端子２２１ｃに嵌合させると、実装基板２４とイグナイタ３２とが電気的に接続される。このように本実施形態では、出力用コネクタ２６に接続されるコネクタ４４と、グランド端子２２１ｃに嵌合される嵌合端子４５とが別々に設けられている。

次に、上述の電源装置２を用いた車両用ヘッドランプ３について図５を参照して説明する。

本実施形態の車両用ヘッドランプ３は、上述の電源装置２と、電源装置２から供給される電圧から高周波の始動パルスを発生させるイグナイタ３２と、ＨＩＤランプ３１と、ＨＩＤランプ３１が着脱自在に装着されるランプソケット３３とを備える。なお、電源装置２の入力端には、スイッチＳ１を介してＤＣ１２Ｖの直流電源１（バッテリ）が接続されている。ＨＩＤランプ３１、イグナイタ３２及びランプソケット３３は、一面（図５（ｂ）中の左面）が開口する箱状に形成されたハウジング３４内に収納されており、さらにＨＩＤランプ３１を取り囲むようにして反射鏡３７が取り付けられている。

また、ハウジング３４の下面には、固定ねじ（図示せず）を用いて電源装置２が固定されており、電源装置２とイグナイタ３２の間が接続ケーブル４により接続されている。また、ハウジング３４の一面には、透光カバー３５が取り付けられており、ＨＩＤランプ３１から放射された光及び反射鏡３７で反射された光が透光カバー３５を透過して外部に照射される。なお、ハウジング３４の他面側（図５（ｂ）中の右側）には、ランプ交換時に取り外されるキャップ３６が取り付けられている。

この車両用ヘッドライト３は、ユーザーがスイッチＳ１をＯＮにすると、直流電源１から電源装置２に対してＤＣ１２Ｖが供給され、電源装置２は、このＤＣ１２Ｖを昇圧してイグナイタ３２に供給する。イグナイタ３２は、電源装置２より昇圧した電圧が供給されると、ランプソケット３３を介して２５ｋＶの高電圧をＨＩＤランプ３１に供給し、ＨＩＤランプ３１をブレークダウンさせる。そして、ＨＩＤランプ３１内にアークを発生させた後、電源装置２がＨＩＤランプ３１に所定の点灯電力を供給すると、ＨＩＤランプ３１が所定の照度で点灯する。ここにおいて、ＨＩＤランプ３１の点灯時には不要輻射ノイズが発生するが、イグナイタ３２と電源装置２の筐体（ケース２１）をグランド線４２で接続し、不要輻射ノイズをグランド線４２からアースへ落とすことにより、大気中への不要輻射ノイズの伝搬を抑制することができる。

この車両用ヘッドランプ３によれば、上述の電源装置２を用いることによって、軽量化を図りつつグランド端子２２１ｃの引っ張り強度を確保した車両用ヘッドランプ３を提供することができる。

なお、本実施形態の挿通孔２２１ａ及びグランド端子２２１ｃの位置関係は一例であり、カバー２２の中心から挿通孔２２１ａ側にグランド端子２２１ｃが配置されていればよく、本実施形態に限定されない。また本実施形態では、グランド端子２２１ｃを導出孔２２１ｂと一体に設けているが、挿通孔２２１ａの近傍にグランド端子２２１ｃを設けてあれば導出孔２２１ｂと別に設けてもよい。さらに本実施形態では、グランド端子２２１ｃの規格上の板厚が０．５ｍｍであることから、０．５ｍｍ厚のステンレス鋼板を用いているが、例えば０．５ｍｍ以上の板厚のものを用いてもよい。この場合、プレスによりつぶし加工を施してグランド端子の板厚が０．５ｍｍとなるようにすればよい。

２ 電源装置
２１ ケース
２２ カバー
２３ ボディ
２４ 実装基板
２６ 出力用コネクタ
２８ 固定ねじ
２２１ａ 挿通孔
２２１ｃ グランド端子
２４２ 回路部品

Claims (4)

1. 電源から供給される電力を所望の電力に変換して負荷に供給する電力変換部と、
   少なくとも前記電力変換部を構成する回路部品が実装される実装基板と、
   導電性材料からなり少なくとも前記実装基板が収納されるケースと、
   前記実装基板に実装され前記電力変換部の出力端に電気的に接続される出力用コネクタとを備え、
   前記ケースは、一面が開口する箱状に形成されたダイカスト製のボディと、プレス加工により成形され前記ボディの開口を閉塞するように前記ボディに取り付けられるカバーからなり、
   前記カバーは、前記カバーの外縁寄りに設けられ前記カバーを前記ボディに固定するための固定ねじが挿通される１つの挿通孔と、前記カバーの中心から前記挿通孔側に設けられたグランド端子とを有していることを特徴とする電源装置。
2. 前記カバーは、前記出力用コネクタを外部に導出するための導出孔を有し、前記グランド端子は、前記導出孔を形成する際に前記導出孔の開口端縁に残した部位により形成されていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記カバーは、前記挿通孔と前記グランド端子の間に、前記グランド端子を取り囲むように凸部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の電源装置を備えていることを特徴とする車両用ヘッドランプ。

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