JP2018067445A

JP2018067445A - ケーブル固定構造

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Publication number: JP2018067445A
Application number: JP2016205103A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　雅彦; Masahiko Sato; 雅彦佐藤; 小林　剛; Takeshi Kobayashi; 剛小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: JP6307573B1; US20180108894A1; CN107978914B; US10319976B2; CN107978914A

Abstract

【課題】フラットケーブルに長手方向の引張力が作用した場合にフラットケーブルと基板との電気的な接続が遮断されることを抑えることができるケーブル固定構造を提供する。
【解決手段】燃料電池スタック１２のケーブル固定構造１０は、基板５０が設けられたコネクタハウジング４８と、基板５０に接合されたフラットケーブル３４とを相互に固定する。ケーブル固定構造１０は、コネクタハウジング４８に設けられ、凸状湾曲面１００を有する固定部７８と、フラットケーブル３４及び固定部７８を囲むとともに、フラットケーブル３４を凸状湾曲面１００に押し付ける熱収縮チューブ８０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板が設けられたコネクタハウジングと、前記基板に接合されたフラットケーブルとを相互に固定するケーブル固定構造に関する。

この種のケーブル固定構造において、例えば、特許文献１には、ハウジングに装着されたクランプ部に設けられた２つの平板状のケーブル保持部によってフラットケーブルを厚さ方向から挟持した構成が開示されている。

特開２００９−２６６４７４号公報

しかしながら、上述した特許文献１のような従来技術では、平板状のケーブル保持部によってフラットケーブルを厚み方向から挟持しているため、フラットケーブルに長手方向に沿った引張力（コネクタハウジングからフラットケーブルが引き抜かれる方向の引張力）が作用した場合に、半田付け部（接合部）に過剰なストレスが作用し、フラットケーブルと基板との電気的な接続が遮断されるおそれがある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、フラットケーブルに長手方向の引張力が作用した場合に、基板とフラットケーブルとの接合部へのストレスを軽減してフラットケーブルと基板との電気的な接続が遮断されることを抑えることができるケーブル固定構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基板が設けられたコネクタハウジングと、前記基板に接合されたフラットケーブルとを相互に固定するケーブル固定構造であって、前記コネクタハウジングに設けられ、凸状湾曲面を有する固定部と、前記フラットケーブル及び前記固定部を囲むとともに、前記フラットケーブルを前記凸状湾曲面に押し付ける熱収縮チューブと、を備えることを特徴とする。

上記のケーブル固定構造において、前記フラットケーブルと前記固定部とが重なる領域における前記フラットケーブルの延在方向に垂直な断面で、前記凸状湾曲面は、前記フラットケーブル側に向かって膨出していることが好ましい。

上記のケーブル固定構造において、前記フラットケーブルは、幅方向の全体に亘って、前記凸状湾曲面に沿って弧状に湾曲した状態で、前記凸状湾曲面と前記熱収縮チューブとの間に挟持されており、前記熱収縮チューブのうち、前記フラットケーブルを覆う部分は、弧状に湾曲した前記フラットケーブルに沿って湾曲していることが好ましい。

上記のケーブル固定構造において、前記固定部は、厚さ方向一方側の面に前記凸状湾曲面が設けられた板状片を有することが好ましい。

上記のケーブル固定構造において、前記熱収縮チューブと前記フラットケーブルとの間には、接着剤が設けられていることが好ましい。

上記のケーブル固定構造において、前記凸状湾曲面及び前記熱収縮チューブは、前記コネクタハウジングの外側に位置していることが好ましい。

上記のケーブル固定構造において、前記固定部には、前記凸状湾曲面から前記基板に向かって前記フラットケーブルに対して離間する方向に延出した逃げ面が設けられていることが好ましい。

上記のケーブル固定構造において、前記フラットケーブルは、燃料電池スタックを構成する各発電セルのセル電圧検知用端子に電気的に接続されており、前記基板には、セル電圧検出装置のコネクタに電気的に接続可能な接続端子が接合されていることが好ましい。

本発明によれば、フラットケーブルが熱収縮チューブにより凸状湾曲面に押し付けられるため、フラットケーブルに長手方向の引張力が作用した場合に、フラットケーブルと基板との接合部へのストレスを軽減してフラットケーブルと基板との電気的な接続が遮断されることを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るケーブル固定構造を備えた燃料電池スタックの側面図である。前記燃料電池スタックの概略図である。フラットケーブルとコネクタとを相互に固定するケーブル固定構造の斜視図である。前記ケーブル固定構造を示す分解斜視図である。ＥＣＵのコネクタ差込口へのコネクタの挿入を説明する断面図である。前記ケーブル固定構造の縦断面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った横断面図である。

以下、本発明に係るケーブル固定構造について燃料電池システムとの関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るケーブル固定構造１０は、例えば、図示しない燃料電池車両に搭載された燃料電池スタック１２に用いられる。燃料電池スタック１２は、複数の発電セル１４（単位燃料電池）が積層されてなるセル積層体１６と、セル積層体１６を収納する収納ケース１８とを備える。

図２において、発電セル１４の積層方向一端には、第１ターミナルプレート２０ａ、第１絶縁プレート２２ａ及び第１エンドプレート２４ａが、外方に向かって、順次、配設される。発電セル１４の積層方向他端には、第２ターミナルプレート２０ｂ、第２絶縁プレート２２ｂ及び第２エンドプレート２４ｂが、外方に向かって、順次、配設される。

図１及び図２に示すように、収納ケース１８は、車幅方向（矢印Ｂ方向）両端の２辺（面）が第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂにより構成される。収納ケース１８の車長方向（矢印Ａ方向）両端の２辺（面）は、横長プレート形状の前方サイドパネル２６ａ及び後方サイドパネル２６ｂにより構成される。収納ケース１８の車高方向（矢印Ｃ方向）両端の２辺（面）は、横長プレート形状の上方サイドパネル２８ａ及び下方サイドパネル２８ｂにより構成される。

図２に示すように、各発電セル１４には、セル電圧検知用端子３０が設けられている。各セル電圧検知用端子３０には、接続部３２を介しフラットケーブル３４（フラットハーネス）が接続されている。本実施形態に係る燃料電池スタック１２では、複数のフラットケーブル３４が設けられている。

複数のフラットケーブル３４は、収納ケース１８の内部で、厚み方向に互いに積層されている。複数のフラットケーブル３４は、収納ケース１８（具体的には、下方サイドパネル２８ｂ）に設けられた開口部１８ａを介して、収納ケース１８の外部に導出されている。

図１において、複数のフラットケーブル３４は、収納ケース１８の外部で、方向転換部３６で向きを変えてＥＣＵ３８（Electonic Control Unit）に電気的に接続されている。ＥＣＵ３８は、収納ケース１８（下方サイドパネル２８ｂ）の外面に固定されている。ＥＣＵ３８は、セル電圧検出装置として構成されており、発電時の発電セル１４毎のセル電圧（起電力）を個別に検出する。

図３に示すように、各フラットケーブル３４の末端には、ＥＣＵ３８の筐体４０に形成されたコネクタ差込口４２（図３及び図５参照）に挿入可能なコネクタ４４が設けられている。フラットケーブル３４は、並列に配置された複数の導線３４ａを有する帯状ケーブルとして構成されている（図４、図５及び図７参照）。コネクタ４４は、ＥＣＵ３８のコネクタ４６（メスコネクタ）に接続可能なオスコネクタとして構成されている（図５参照）。

図４〜図６に示すように、コネクタ４４は、コネクタハウジング４８と、コネクタハウジング４８内に配設された基板５０（プリント配線板）とを有する。コネクタハウジング４８は、略直方体形状に構成されている。コネクタハウジング４８は、例えば、フラットケーブル３４の厚さ方向（矢印Ｚ方向）に分割された第１カバー部５４と第２カバー部５６とを互いに接合することにより形成されている。

第１カバー部５４には、基板５０が配置され、第２カバー部５６には、コネクタ４４をコネクタ差込口４２に挿入した際にＥＣＵ３８の筐体４０に係合する爪部５８が設けられている（図６参照）。コネクタハウジング４８には、フラットケーブル３４の末端が挿入された第１開口部６０と、ＥＣＵ３８のコネクタ４４が挿入可能な第２開口部６２とが形成されている。

図５及び図６において、基板５０は、表面に導電パターン６４が形成されたガラスエポキシ等の絶縁性を有する材料により構成されたプリント配線基板である。基板５０の導電パターン６４には、フラットケーブル３４の末端に露出した複数の導線３４ａが半田付け（接合）されるとともに複数の接続端子６６が半田付けされている。すなわち、フラットケーブル３４の各導線３４ａは半田付け部６８（接合部）によって基板５０の導電パターン６４に接合され、各接続端子６６は半田付け部７０によって基板５０の導電パターン６４に接合されている。換言すれば、接続端子６６と導線３４ａとは、基板５０の導電パターン６４を介して互いに電気的に接続されている。

各接続端子６６は、例えば、銅又は表面に金メッキが施された銅合金により構成された接続ピンである。これら接続端子６６は、ＥＣＵ３８のコネクタ４６に形成された嵌合孔７２に嵌合可能である（図５参照）。基板５０は、コネクタハウジング４８内でポッティング部７４によって密封されている（図６参照）。これにより、第１開口部６０及び第２開口部６２からコネクタハウジング４８内に浸入した水や塵埃等の異物が半田付け部６８、７０や導電パターン６４等に付着することを防止できる。

図４〜図６に示すように、コネクタハウジング４８とフラットケーブル３４とは、ケーブル固定構造１０によって相互に固定されている。ケーブル固定構造１０は、コネクタハウジング４８の第１開口部６０に挿入された支持部７６と、支持部７６に設けられた固定部７８（リテーナ）と、フラットケーブル３４を固定部７８に対して保持するための熱収縮チューブ８０とを有する。

支持部７６は、コネクタハウジング４８に対して固定されている。支持部７６は、フラットケーブル３４の幅方向（矢印Ｙ方向）に互いに離間して対向する２つの側壁８２と、これら側壁８２を互いに連結する連結部８４とを含む。これら側壁８２の間には、フラットケーブル３４が配置されている。側壁８２は、フラットケーブル３４の固定部７８に対する幅方向の変位を規制する。

各側壁８２のうちコネクタハウジング４８の外側に露出している外側端部には、フラットケーブル３４の幅方向に沿って互いに離間するように延出した張出部８６が設けられている。連結部８４は、各側壁８２のうち接続端子６６が位置する側（矢印Ｘ１方向）とは反対側（矢印Ｘ２方向）の端部の底部同士を互いに連結している。

図４に示すように、固定部７８は、第１開口部６０内に設けられた脚部８８と、脚部８８から矢印Ｘ２方向に向かって突出した突出部９０とを有する。脚部８８は、矢印Ｙ方向に沿って延在し、２つの側壁８２の間に位置している。脚部８８のうち矢印Ｘ２方向を指向する面は、連結部８４に接触している（図６参照）。脚部８８の矢印Ｚ１方向の面には、第１カバー部５４の内面に形成された凹部９２に挿入された凸部９４が設けられている。

脚部８８のうち矢印Ｚ２方向の面には、矢印Ｘ１方向に向かって矢印Ｚ１方向に湾曲（延出）した逃げ面９６が形成されている。逃げ面９６は、湾曲形状（Ｒ形状）に限定されず、例えば、矢印Ｘ１方向に向かって矢印Ｚ１方向に傾斜した平坦面であってもよい。

突出部９０は、脚部８８の矢印Ｚ２方向の端部から矢印Ｘ２方向に向かってコネクタハウジング４８の外側に突出した板状片である。突出部９０のうち矢印Ｚ１方向の面は、平坦面９８であって、連結部８４に接触する。図７に示すように、突出部９０のうち矢印Ｚ１方向の面は、矢印Ｙ方向に沿ってフラットケーブル３４が重ねて配置された凸状湾曲面１００である。凸状湾曲面１００は、逃げ面９６に連なっている。

凸状湾曲面１００は、フラットケーブル３４の延在方向に垂直な横断面で、フラットケーブル３４側に向かって膨出している。換言すれば、凸状湾曲面１００は、弧状に湾曲している。本実施形態では、凸状湾曲面１００は、横断面が１つの円弧によって形成されているが、互いに曲率の異なる複数の円弧が組み合わされることにより形成されていてもよい。凸状湾曲面１００は、突出部９０の幅方向の中央がフラットケーブル３４側に最も突出している。

熱収縮チューブ８０は、例えば、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、熱可塑性エラストマー等によって構成されている。熱収縮チューブ８０は、突出部９０及びフラットケーブル３４を周回する（囲む）ように設けられ、フラットケーブル３４を凸状湾曲面１００に押し付ける。すなわち、フラットケーブル３４は、その幅方向の全体に亘って、凸状湾曲面１００に沿って弧状に湾曲した状態で、凸状湾曲面１００と熱収縮チューブ８０との間に挟持されている。

熱収縮チューブ８０により凸状湾曲面１００に押し付けられた状態のフラットケーブル３４の幅寸法Ｌ１は、突出部９０（凸状湾曲面１００）の幅寸法Ｌ２と略同じ又は若干小さい寸法である。これにより、突出部９０の幅寸法のコンパクト化を図りつつフラットケーブル３４の幅方向の全体を凸状湾曲面１００に接触させることができる。

熱収縮チューブ８０は、収縮した状態で横断面が扁平状をなしている。具体的には、熱収縮チューブ８０のうち突出部９０の平坦面９８を覆う部分は、平坦面９８に沿って直線状に延在しており、熱収縮チューブ８０のうちフラットケーブル３４を覆う部分は、弧状に湾曲したフラットケーブル３４に沿って湾曲している。

熱収縮チューブ８０としては、例えば、収縮率が６０％以上のものが用いられる。具体的には、熱収縮チューブ８０は、熱収縮前の状態で略楕円形状に形成され、約６０％熱収縮された際にその長径が突出部９０（凸状湾曲面１００）の幅寸法Ｌ２になるようなものが用いられる。この場合、収縮前の熱収縮チューブ８０の内側に突出部９０及びフラットケーブル３４を容易に配置することができる。

熱収縮チューブ８０の内面には、接着剤が塗布されている。これにより、熱収縮チューブ８０は、接着層８１を介してフラットケーブル３４及び固定部７８に対して強固に固定されている。

本実施形態では、燃料電池スタック１２の運転時（発電時）において、各発電セル１４は、図２及び図３に示したように、セル電圧検知用端子３０に接続されたフラットケーブル３４を介してＥＣＵ３８に接続されている。そのため、ＥＣＵ３８により、各発電セル１４の電圧（起電力）が測定される。

本実施形態によれば、フラットケーブル３４が熱収縮チューブ８０により凸状湾曲面１００に押し付けられるため、フラットケーブル３４に長手方向の引張力が作用した場合に、フラットケーブル３４と基板５０との半田付け部６８へのストレスを軽減してフラットケーブル３４と基板５０との電気的な接続が遮断されることを抑えることができる。

また、フラットケーブル３４と固定部７８とが重なる領域におけるフラットケーブル３４の延在方向に垂直な断面で、凸状湾曲面１００は、フラットケーブル３４側に向かって膨出している。これにより、熱収縮チューブ８０によってフラットケーブル３４を凸状湾曲面１００の幅方向に均等な圧力で確実に押し付けることができる。

さらに、フラットケーブル３４は、幅方向の全体に亘って、凸状湾曲面１００に沿って弧状に湾曲した状態で、凸状湾曲面１００と熱収縮チューブ８０との間に挟持されている。そして、熱収縮チューブ８０のうちフラットケーブル３４を覆う部分は、弧状に湾曲したフラットケーブル３４に沿って湾曲している。これにより、熱収縮チューブ８０をフラットケーブル３４に対して効率的に接触させることができるため、フラットケーブル３４の固定部７８に対する保持力を向上させることができる。

さらにまた、固定部７８は、厚さ方向一方側の面に凸状湾曲面１００が設けられた板状片である突出部９０を有している。これにより、固定部７８がフラットケーブル３４の厚さ方向に大きくなることを抑えることができるとともに熱収縮チューブ８０を比較的小さくすることができる。

本実施形態において、熱収縮チューブ８０とフラットケーブル３４との間には接着層８１（接着剤）が設けられているため、熱収縮チューブ８０をフラットケーブル３４に対して強固に固定することができる。

また、凸状湾曲面１００及び熱収縮チューブ８０がコネクタハウジング４８の外側に位置しているため、フラットケーブル３４の固定部７８に対する固定作業を容易に行うことができる。さらに、熱収縮チューブ８０の熱収縮作業中に発生する熱が基板５０に伝達することを抑制することができる。

さらにまた、固定部７８には、凸状湾曲面１００からフラットケーブル３４の末端に向かってフラットケーブル３４に対して離間する方向に延出した逃げ面９６が設けられている。これにより、フラットケーブル３４が固定部７８における凸状湾曲面１００以外の部分に接触してフラットケーブル３４に過度な曲げ応力が作用することを抑えることができる。

本実施形態によれば、フラットケーブル３４が各発電セル１４のセル電圧検知用端子３０に電気的に接続され、コネクタ４４がセル電圧検出装置としてのＥＣＵ３８のコネクタ４４に電気的に接続している。そのため、各発電セル１４のセル電圧を確実に検出することができる。

本実施形態は、上述した構成に限定されない。例えば、固定部７８は、支持部７６に対して一体的に設けられていてもよい。接続端子６６は、基板５０に対して垂直な方向に延在していてもよい。この場合、ＥＣＵ３８側のコネクタ４６は、基板５０に対して垂直な方向に位置することとなる。

本発明に係るケーブル固定構造は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…ケーブル固定構造１２…燃料電池スタック
３４…フラットケーブル４４…コネクタ
４８…コネクタハウジング５０…基板
７６…支持部７８…固定部
８０…熱収縮チューブ９６…逃げ面
１００…凸状湾曲面

Claims

基板が設けられたコネクタハウジングと、前記基板に接合されたフラットケーブルとを相互に固定するケーブル固定構造であって、
前記コネクタハウジングに設けられ、凸状湾曲面を有する固定部と、
前記フラットケーブル及び前記固定部を囲むとともに、前記フラットケーブルを前記凸状湾曲面に押し付ける熱収縮チューブと、を備える、
ことを特徴とするケーブル固定構造。
請求項１記載のケーブル固定構造において、
前記フラットケーブルと前記固定部とが重なる領域における前記フラットケーブルの延在方向に垂直な断面で、前記凸状湾曲面は、前記フラットケーブル側に向かって膨出している、
ことを特徴とするケーブル固定構造。
請求項１又は２記載のケーブル固定構造において、
前記フラットケーブルは、幅方向の全体に亘って、前記凸状湾曲面に沿って弧状に湾曲した状態で、前記凸状湾曲面と前記熱収縮チューブとの間に挟持されており、
前記熱収縮チューブのうち、前記フラットケーブルを覆う部分は、弧状に湾曲した前記フラットケーブルに沿って湾曲している、
ことを特徴とするケーブル固定構造。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル固定構造において、
前記固定部は、厚さ方向一方側の面に前記凸状湾曲面が設けられた板状片を有する、
ことを特徴とするケーブル固定構造。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のケーブル固定構造において、
前記熱収縮チューブと前記フラットケーブルとの間には、接着剤が設けられている、
ことを特徴とするケーブル固定構造。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のケーブル固定構造において、
前記凸状湾曲面及び前記熱収縮チューブは、前記コネクタハウジングの外側に位置している、
ことを特徴とするケーブル固定構造。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のケーブル固定構造において、
前記固定部には、前記凸状湾曲面から前記基板に向かって前記フラットケーブルに対して離間する方向に延出した逃げ面が設けられている、
ことを特徴とするケーブル固定構造。
請求項１〜７のいずれか１項に記載のケーブル固定構造において、
前記フラットケーブルは、燃料電池スタックを構成する各発電セルのセル電圧検知用端子に電気的に接続されており、
前記基板には、セル電圧検出装置のコネクタに電気的に接続可能な接続端子が接合されている、
ことを特徴とするケーブル固定構造。