JP2016060324A - ワイヤハーネスの保護構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、車両のフロントコンパートメントに搭載された電力変換器と走行用モータを接続するワイヤハーネスの保護構造を提供する。【解決手段】本明細書が開示する保護構造９では、電力変換器２０は、フロントブラケット１０によってモータケース３０の上に固定されている。フロントブラケット１０は、電力変換器２０の前部とモータケース３０を連結しているとともに、車両前方へ伸びる２個の突起１５、１６を備えている。ワイヤハーネス（レゾルバハーネス５ａ）が、２個の突起１５、１６の間を通過している。２個の突起１５、１６の高さがいずれもレゾルバハーネス５ａの直径よりも大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、車両のフロントコンパートメントに搭載された電力変換器と走行用モータを接続するワイヤハーネスの保護構造に関する。

走行用モータをフロントコンパートメントに搭載する電動車両は多い。以下、「走行用モータ」を単に「モータ」と称する。モータに電力を供給する電力変換器とモータは、パワーケーブルのほか、回転数センサのケーブルなど、いくつかのワイヤハーネスで接続される。一方、フロントコンパートメントに搭載されるデバイスは、車両が前方衝突した際に大きな衝撃を受ける虞がある。電力変換器とモータを接続するワイヤハーネスが衝撃で断線しないように保護する技術が例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の技術は、ワイヤハーネスのコネクタの接続箇所を電力変換器の背面に設けるとともに、電力変換器の後方（コネクタの後方）に剛性の低いエアクリーナを配置する。車両が前方衝突した際、衝突荷重により電力変換器は後退するが、剛性の低いエアクリーナが緩衝材となって電力変換器背面のコネクタが保護される。

国際公開公報ＷＯ２０１３／１８３５００号

モータを搭載するフロントコンパートメントはデバイスが入り組んで配置されており、電力変換器も配置の自由度が少ない。場合によっては、電力変換器とモータを接続するワイヤハーネスを電力変換器の前方に通さねばならない場合がある。本明細書は、電力変換器の前方を通るワイヤハーネスを保護する構造を提供する。

電力変換器は、パワーケーブルを短くするためにモータケースの近くに配置されることが多い。典型的には、電力変換器はモータケースの上に固定される。その場合、電力変換器はブラケット（固定用の金具）を介してモータケースに固定される。本明細書が開示する技術は、そのブラケットを利用してワイヤハーネスの保護を図る。

本明細書が開示する保護構造では、電力変換器の前部とモータケースを連結するブラケットを利用する。そのブラケットに、車両前方へ伸びる２個の突起を設ける。保護対象のワイヤハーネスを、その２個の突起の間に通す。２個の突起は、それらの高さがいずれもワイヤハーネスの直径よりも大きい。なお、２個の突起はいずれも車両前方へ伸びているので、突起の高さとは、車両前後方向における突起長さを意味する。

上記の保護構造によれば、前方から電力変換器へ障害物が衝突してきても、２個の突起がワイヤハーネスを保護する。本明細書が開示する技術は、既存の部品であるブラケットを利用して、電力変換器の前方を通るワイヤハーネスを衝突の衝撃から保護する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

フロントコンパートメントにおけるデバイス配置を示す斜視図である。 モータケースと電力変換器とワイヤハーネスの位置関係を示す斜視図である。 フロントブラケット付近の部分拡大図である。 図３においてワイヤハーネスを仮想線で描いた図である。 フロントブラケット付近の部分側面図である。 フロントブラケットの変形例を示す斜視図である。

図面を参照して実施例の保護構造を説明する。実施例の保護構造は、走行用にモータ２とエンジン９８の双方を備えたハイブリッド車１００に適用されている。図１に、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント９０におけるデバイスの配置を示す。なお、図中の座標系は、Ｆ軸が車両前方を示しており、Ｖ軸が鉛直上方を示しており、Ｈ軸は車幅方向（車両横方向）を示している。座標系の記号の意味は、以降の図でも同じである。

フロントコンパートメント９０には、エンジン９８のほか、電力変換器２０、モータケース３０、サブバッテリ９５、リレーボックス９２、エアコン９３、ラジエータ９７などが配置されている。フロントコンパートメント９０には他にも様々なデバイスが配置されているが、それらの図示は省略する。

モータ２は、モータケース３０に収容されている。モータケース３０には、また、エンジン９８の出力トルクとモータ２の出力トルクを合成／分配する動力分配機構３が収容されている。デファレンシャルギア４もモータケース３０に収容されている。エンジン９８とモータケース３０は、車両の構造強度を支えるサイドメンバ９６に懸架されている。図１では１本のサイドメンバ９６のみが描かれているが、図１においてエンジン９８の左下にも別のサイドメンバが伸びている。エンジン９８とモータケース３０は、２本のサイドメンバの間に懸架されている。

電力変換器２０は、モータケース３０の上に固定されている。モータケース３０の上面が前下がりに傾斜しているので、モータケース３０の上に固定されている電力変換器２０も前下がりに設置されている。

電力変換器２０は、フロントブラケット１０とリアブラケット９４を介してモータケース３０の上に固定されている。フロントブラケット１０は、電力変換器２０の前部（前面）とモータケース３０を連結している。リアブラケット９４は、電力変換器２０の後部（後面）とモータケース３０を連結している。電力変換器２０とモータケース３０はワイヤハーネス５で接続されている。ワイヤハーネス５は、電力変換器２０の前方で、レゾルバハーネス５ａとシフトアクチュエータハーネス５ｂに分岐している。ワイヤハーネス５については後述する。

電力変換器２０は、不図示の高圧バッテリの電力を交流に変換してモータ２に供給する。それゆえ、電力変換器２０とモータケース３０（モータ２）はいくつかのワイヤハーネスで連結されている。図２に、モータケース３０と電力変換器２０とワイヤハーネス５の位置関係を示す斜視図を示す。ワイヤハーネス５は、レゾルバハーネス５ａとシフトアクチュエータハーネス５ｂを束ねたものである。レゾルバハーネス５ａは、モータ２の回転数を計測するレゾルバの信号を電力変換器２０に伝える信号ケーブルである。図２の破線は、ワイヤハーネス５の中を通るレゾルバハーネス５ａを示している。シフトアクチュエータハーネス５ｂは、変速を行うためのアクチュエータを駆動する信号を電力変換器２０から変速機に伝える信号ケーブルである。シフトアクチュエータハーネス５ｂも、ワイヤハーネス５の中を通っているが、その図示は省略している。いずれもワイヤハーネスの一種である。なお、図中の座標系のＸ軸は、前下がりに傾斜している電力変換器２０の長手方向に平行であり、Ｚ軸は、電力変換器２０の上面２０ａの法線方向を向いている。Ｆ軸とＸ軸の成す角度が電力変換器２０の傾斜角に相当する。Ｙ軸は車幅方向を示すＨ軸に平行である。以降の図でもＸＹＺ軸は同じ意味で使われる。

電力変換器２０とモータケース３０（モータ２）は、ワイヤハーネス５のほか、不図示のパワーケーブルで接続されている。パワーケーブルは、モータ２を駆動する３相交流電力を電力変換器２０から供給するためのケーブルである。電力変換器２０とモータケース３０（モータ２）を連結するハーネスは他にもあるが、ここでは図２のワイヤハーネス５に注目し、パワーケーブルを含む他のワイヤハーネスの説明は省略する。

ワイヤハーネス５の電力変換器側コネクタ２１は、電力変換器２０の上面２０ａの後方に接続されている。ワイヤハーネス５は、電力変換器２０の上面２０ａを後方から前方へ伸びており、電力変換器２０の前面２０ｂへと湾曲している。ワイヤハーネス５は、電力変換器２０の前面２０ｂからフロントブラケット１０の前に至る。ワイヤハーネス５は、フロントブラケット１０の前で２本に分岐している。分岐したワイヤハーネス５の一方であるレゾルバハーネス５ａは、フロントブラケット１０の横を通過しており、さらにモータケース３０の側面３０ｃに沿って伸びている。レゾルバハーネス５ａの先端に設けられたケース側コネクタ３３がモータケース３０の側面３０ｃに結合している。分岐したワイヤハーネス５の他方であるシフトアクチュエータハーネス５ｂは、モータケース３０の前を通過する。シフトアクチュエータハーネス５ｂの先端に設けられたケース側コネクタ３２がモータケース３０の前面３０ｂに結合している。符号３０ａはモータケース３０の上面を示している。先に述べたように、電力変換器２０はモータケース３０の上面３０ａに固定されている。

ここで、レゾルバハーネス５ａの重要性について述べる。電力変換器２０は、不図示の高容量コンデンサを備えている。その高容量コンデンサは、モータに供給する電流を平滑化するために備えられており、数百ボルトの電圧が印加される。電力変換器２０は、車両が衝突したときにモータ２を使って高容量コンデンサを放電する。高容量コンデンサを放電する際、モータ２が回転しているとモータ２の起電力が高容量コンデンサに逆流してしまう。電力変換器２０は、レゾルバからの信号を使ってモータ２が回転しているか否かを判断する。それゆえ、レゾルバハーネス５ａは重要なワイヤハーネスの一つであり、衝突の衝撃で断線しないように保護が必要である。一方、フロントコンパートメント９０には様々なデバイスが配置されており、ワイヤハーネスの配索にも様々な制約が課せられる。図１、図２に示すように、重要なワイヤハーネス（レゾルバハーネス５ａ）であっても電力変換器２０の前方を通さざるを得ない場合がある。フロントブラケット１０は、電力変換器２０の前方を通るレゾルバハーネス５ａを衝突の衝撃から保護する構造を有している。なお、シフトアクチュエータハーネス５ｂは、レゾルバハーネス５ａほどには重要でないので、フロントブラケット１０の前を通り、さらにモータケース３０の前面３０ｂへと配索されている。

図３〜図５を使って、フロントブラケット１０の構造と、フロントブラケット１０とレゾルバハーネス５ａとの関係を説明する。なお、図３は、フロントブラケット周りの斜視図である。図３〜図５が、実施例の保護構造９を良く表している。図４は、図３において、分岐したワイヤハーネス５の一方であるレゾルバハーネス５ａを仮想線で描いたものである。図５は、フロントブラケット１０の付近の側面図を示す。なお、図３〜図５では、シフトアクチュエータハーネス５ｂの図示は省略している。

フロントブラケット１０は、モータケース３０に固定されるベースプレート１３と、ベースプレート１３から立ち上がっている一対の脚部１２ａ、１２ｂで構成されている。ベースプレート１３は、２本のボルト１９にてモータケース３０の上面３０ａ（図２参照）に固定される。一対の脚部１２ａ、１２ｂを区別なく包括的に示す場合には、脚部１２と表現する。脚部１２の先端が、防振ブッシュ１７を挟んで電力変換器２０の前面２０ｂに固定されている。脚部１２の先端と防振ブッシュ１７は、ボルト１８により前面２０ｂに固定されている。ベースプレート１３と脚部１２は、一枚の金属板から作られている。ベースプレート１３と脚部１２の一体部品は、プレス加工で作られる。ベースプレート１３の前後の縁、及び、脚部１２の左右の縁に、強度を高めるためのリブ１４が設けられている。リブ１４もプレス加工時に同時に形成される。なお、脚部１２ａのリブには符号１４ａを付している。

一方の脚部１２ａには、２個の突起１５、１６が設けられている。２個の突起１５、１６は、脚部１２ａの縁に設けられたリブ１４ａから車両前方に伸びている。２個の突起１５、１６も、プレス加工でベースプレート１３などと同時に形成される。即ち、２個の突起１５、１６を含めてフロントブラケット全体が１回のプレス加工で成形される。上記したリブ１４や突起１５、１６は、溶接によって取り付けられてもよい。

２個の突起１５、１６は、上下方向に並んで設けられている。レゾルバハーネス５ａは、２個の突起１５、１６の間に通される。上側の突起１６には、孔１６ａが設けられている（図４参照）。孔１６ａにレゾルバハーネス５ａを係止するクランプ６が取り付けられている（図３参照）。クランプ６は、孔１６ａに圧入される差し込み部６ａと、差し込み部６ａに繋がっており、レゾルバハーネス５ａに巻き付ける結束バンド６ｂで構成されている。差し込み部６ａと結束バンド６ｂは、いずれも樹脂で作られている。図３に示されているように、レゾルバハーネス５ａは、クランプ６により上側の突起１６に係止され、２個の突起１５、１６の間に保持される。結束バンド６ｂに代えて樹脂カバーを使ってレゾルバハーネス５ａを係止してもよい。

図５を参照しつつ説明を続ける。先に述べたように、レゾルバハーネス５ａは、フロントブラケット１０の前を通り、さらに２個の突起１５、１６の間を通り、モータケース３０に接続している。なお、図３に示したクランプ６は、図５では図示を省略している。図５に示すように、突起１５、１６の高さＨは、レゾルバハーネス５ａの直径Ａよりも大きい。突起１５、１６の高さＨは、リブ１４ａから突起先端までの長さを意味する。車両前後方向に沿った突起の長さに相当する。また、２個の突起１５、１６の間の幅Ｗも、レゾルバハーネス５ａの直径Ａよりも大きい。それゆえ、レゾルバハーネス５ａは、２個の突起１５、１６の間の空間に完全に収まる。

また、図５に示すように、レゾルバハーネス５ａは、下側の突起１５の車両前方側の先端よりも車両後方側に位置する。なお、符号ＶＬが示す破線が、下側の突起１５の車両前方側の先端を通る鉛直線を示している。レゾルバハーネス５ａは、下側の突起１５の車両前方側の先端を通る鉛直線ＶＬよりも後方を通る。

２個の突起１５、１６の利点を説明する。２個の突起１５、１６は、衝突の際にレゾルバハーネス５ａを保護する。具体的には、衝突の際、障害物が電力変換器２０の前方からぶつかってきた際、突起１５、１６がそのデバイスにぶつかり、レゾルバハーネス５ａを保護する。電力変換器２０は、破断を免れたレゾルバハーネス５ａによりモータ２の回転を検知することができる。先に述べたように、電力変換器２０は、衝突の際、モータ２の回転停止を確認した後に高容量コンデンサを放電することができる。

また、レゾルバハーネス５ａはクランプ６により、上側の突起１６に係止される。これにより、車両が走行中に振動しても、レゾルバハーネス５ａが２個の突起１５、１６の間から外れることがない。

電力変換器２０は、モータケース３０の上に固定されている。図５に示すように、突起１５、１６を含むフロントブラケット１０は、モータケース３０の前端よりも後方に位置する。モータケース３０は金属の塊であり、衝突荷重に対して比較的に堅牢である。即ち、モータケース３０の上方空間は、デバイスやワイヤハーネスの保護に好適な場所である。そのような場所において、さらに、突起１５、１６は、ワイヤハーネスの保護の強化を図っている。

変型例の保護構造９ａを説明する。図６に、変形例のフロントブラケット１０ａの斜視図を示す。図６は、図４の斜視図に対応しており、レゾルバハーネス５ａを仮想線で描いてある。フロントブラケット１０ａでは、上側の突起１１６の根元に切欠１１６ｂが設けられている。突起１１６の根元とは、脚部１２ａのリブ１４ａと突起１１６の境界を意味する。切欠１１６ｂは、突起１１６の車幅方向（図中のＨ軸方向）の剛性を低下させるために設けられている。これは、車両の斜め前方から衝突の際に、突起１１６を車幅方向に折れ曲がり易くするためである。斜め前方からの障害物の侵入に対しては脚部１２ａが最も大きな衝突荷重を受ける。斜め前方からの障害物に対して突起１１６もその障害物に衝突する。その際、突起１１６が折れ曲がることで、脚部１２ａに加わる衝突荷重が抑制される。変形例の保護構造９ａは、斜め前方からの衝突に対して脚部１２ａに加わる衝突荷重を抑制し、脚部１２ａが破壊されて電力変換器２０が自由になってしまうことを防止する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のワイヤハーネス保護構造は、電力変換器２０を固定するフロントブラケット１０を利用する。なお、電力変換器２０の後部はリアブラケット９４でモータケース３０の上に固定されている。ワイヤハーネスは、電力変換器２０とモータケース３０（モータ２）を接続するケーブルであり、パワーケーブルと、信号を伝えるケーブルの総称である。フロントブラケット１０は、電力変換器２０の前部とモータケース３０を連結する。また、フロントブラケット１０は、車両前方へ伸びる２個の突起１５、１６を備えている。ワイヤハーネス（レゾルバハーネス５ａ）が、２個の突起１５、１６の間を通過している。２個の突起１５、１６の高さがＨは、いずれも、レゾルバハーネス５ａの直径Ａよりも大きい。

また、レゾルバハーネス５ａは、２個の突起１５、１６の一方（上側突起１６）に係止されている。レゾルバハーネス５ａは、下側突起１５に係止されていてもよい。レゾルバハーネス５ａは、２個の突起１５、１６の両方に係止されていてもよい。さらにまた、フロントブラケット１０は、モータケース３０に固定されるベースプレート１３と、ベースプレート１３から立ち上がり、電力変換器２０に連結されている脚部１２ａ、１２ｂを備えている。そして、２個の突起１５、１６は、脚部１２ａの縁に設けられたリブ１４ａから車両前方へ伸びている。

２個の突起１５、１６が保護すべきワイヤハーネスは、レゾルバハーネス５ａに限られない。別の重要な信号を伝えるワイヤハーネスであってもよい。２個の突起１５、１６は、脚部１２ａの縁のリブ１４ａに設けられることが望ましいが、リブ１４ａに限られない。また、実施例のフロントブラケット１０は、電力変換器２０の前面２０ｂに連結されているが、フロントブラケット１０の固定位置は、前面２０ｂに限られない。フロントブラケット１０は、電力変換器２０の前部であれば、たとえは電力変換器２０の下面に連結されていてもよい。

電力変換器の典型は、直流電力を交流電力に変換するインバータである。電力変換器は、電圧を変更する電圧変換器であってもよい。あるいは、電力変換器は、バッテリの電圧を昇圧する電圧変換器と、昇圧後の直流電力を交流に変換するインバータの組み合わせであってもよい。本明細書における「電動車両」には、走行用にモータを備えるがエンジンは備えない電気自動車のほか、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車を含む。また、電動車両には、燃料電池車も含まれる。本明細書が開示する技術は、ハイブリッド車のほか、電気自動車、燃料電池車に適用することも好適である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：モータ
３：動力分配機構
５：ワイヤハーネス
５ａ：レゾルバハーネス（ワイヤハーネス）
５ｂ：シフトアクチュエータハーネス（ワイヤハーネス）
６：クランプ
９、９ａ：ワイヤハーネス保護構造
１０、１０ａ：フロントブラケット
１２ａ、１２ｂ：脚部
１３：ベースプレート
１４、１４ａ：リブ
１５、１６、１１６：突起
１７：防振ブッシュ
１８、１９：ボルト
２０：電力変換器
３０：モータケース
９０：フロントコンパートメント
９４：リアブラケット
９８：エンジン
１００：ハイブリッド車
１１６ｂ：切欠

Claims (3)

1. 車両のフロントコンパートメントに搭載された電力変換器と走行用モータを接続するワイヤハーネスの保護構造であり、
   前記電力変換器は、ブラケットによってモータケースの上に固定されており、
   前記ブラケットは、前記電力変換器の前部と前記モータケースを連結しているとともに、車両前方へ伸びる２個の突起を備えており、
   前記ワイヤハーネスが、前記２個の突起の間を通過しており、
   前記２個の突起の高さがいずれも前記ワイヤハーネスの直径よりも大きい、
   ことを特徴とするワイヤハーネスの保護構造。
2. 前記ワイヤハーネスは、前記２個の突起の少なくとも一方に係止されていることを特徴とする請求項１に記載の保護構造。
3. 前記ブラケットは、前記モータケースに固定されるベースプレートと、前記ベースプレートから立ち上がり、前記電力変換器に連結されている脚部を備えており、
   前記２個の突起は、前記脚部の縁に設けられたリブから車両前方へ伸びていることを特徴とする請求項１または２に記載の保護構造。

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