JP4821453B2 - カーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造 - Google Patents

Description

本発明は、カーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造の技術分野に属する。

従来、車両のエンジンルーム内に搭載されたエアコン用の電動コンプレッサは、電力スイッチング素子やコンデンサ等を有するインバータ回路をインバータケース内に密閉することで、インバータ回路を衝突時の衝撃から保護している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１９０５２５号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、高電圧ハーネスが接続される高電圧コネクタ（ハーネス接続部）は、ハーネス着脱時の作業性を考慮してインバータケースの上面に突出した構造であるため、車両の前面衝突時、前方から後退してくるラジエータやファンシュラウド等が高電圧コネクタと接触した場合、高電圧コネクタが破損するおそれがあった。そこで、高電圧コネクタを保護するために、高強度の専用ブラケット類を高電圧コネクタの車両前方に配置する方法が考えられるが、この場合、材料費および加工費の増加によるコストアップを招くという問題がある。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、コストアップを伴うことなく、ハーネス接続部の損傷を抑制することができるカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
車両前部のエンジンルーム内に設けられてエアコンの冷凍サイクルを構成し、バッテリにより電動モータを駆動させ冷媒を圧縮するカーエアコン用電動コンプレッサにおいて、
配管接続部に接続される冷媒流通用のエアコン配管を、前記バッテリ電源を導入するハーネスが接続されるハーネス接続部よりも車両前方側に配置したことを特徴とする。
ここで、エアコン配管とは、冷媒吸入用のエアコン配管と冷媒排出用のエアコン配管の少なくとも一方をいう。

本発明のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造では、エアコン配管をハーネス接続部よりも車両前方側に配置したため、車両の前方衝突時、衝突荷重をエアコン配管で受け止め、ハーネス接続部に伝達される衝突エネルギーを低減させることができる。また、エアコン配管は、カーエアコンを搭載した車両に必須の構成部品であるため、従来と比較して部品点数の増加は生じない。すなわち、必須の構成部品であるエアコン配管に衝突エネルギーを吸収させることで、ハーネス接続部の損傷を低減しようとするものである。
この結果、コストアップを伴うことなく、ハーネス接続部の損傷を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造を示す電動コンプレッサ１の正面図であり、実施例１のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造は、電動コンプレッサ１と、高電圧ハーネス２と、冷媒排出用の配管部５と、を備えている。なお、この電動コンプレッサ１は、電気自動車に搭載され、エアコンの冷凍サイクルを構成するものである。

電動コンプレッサ１は、コンプレッサ・モータ部１ａと、インバータ部１ｂとを備えている。
コンプレッサ・モータ部１ａは、コンプレッサと電動モータ（例えば、ブラシレスDCモータ）とが一体に収容され、モータの駆動により図外のエバポレータから排出された冷媒を圧縮し、図外のコンデンサへ排出する。インバータ部１ｂは、コンプレッサ・モータ部１ａの上面側に設けられ、直流電力を三相交流に変換してモータへ供給するインバータ回路を実装したプリント基板等が収容されている。

高電圧ハーネス２は、コネクタ部（ハーネス接続部）２ａと、ハーネス部２ｂとから構成され、コンプレッサ・モータ部１ａから排出された冷媒をコンデンサへと送る。
コネクタ部２ａは、インバータ部１ｂの上面に取り付けられ、インバータ部１ｂ内部のインバータ回路と電気的に接続している。ハーネス部２ｂは、車両駆動用モータの駆動源である図外の高電圧バッテリと接続されている。

配管部５は、ホース部５ａと、カシメ部５ｂと、アルミ配管部（エアコン配管）５ｃと、コネクタ部（配管接続部）５ｄと、配管取付ボルト５ｅと、を備えている。
ホース部５ａとアルミ配管部５ｃは、カシメ部５ｂにより接続され、アルミ配管部５ｃの先端は、コンプレッサ・モータ部１ａに固定されたコネクタ部５ｄを介してコンプレッサ・モータ部１ａの車両前方面に固定されている。コネクタ部５ｄは、配管取付ボルト５ｅによってコンプレッサ・モータ部１ａにボルト固定されている。

アルミ配管部５ｃを、高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａよりも車両前方側に配置されている。
なお、コンプレッサ・モータ部１ａには、冷媒排出用の配管部５と共に冷媒吸入用の配管部も接続されているが、実施例１では、冷媒排出用の配管部５のみを説明し、冷媒吸入用の配管部については、図示ならびに説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［前面衝突時の高電圧コネクタの破損について］
自動車等に搭載される車両用空気調和装置において、冷媒を圧縮させるコンプレッサをモータ駆動する電動コンプレッサを用いたものが知られている。この電動コンプレッサは、電気自動車やハイブリッド式自動車など、エンジンの動力を一時的もしくは連続的に得られない車両で安定した空気調和を行うために有効である。モータは、一般的に100V以上となる高電圧電力によって駆動され、冷媒を圧縮している。

ところで、自動車における電動コンプレッサの設置場所は、従来のベルト駆動式コンプレッサとレイアウトを同じとして他部品の共用化を図るなどの理由から、エンジンルーム内の車両前側エリアである、エンジン壁面に固定されるケースが大半である。ただし、この場合、前面衝突に対し影響を受けることになる。

自動車では、前面衝突時には高電圧回路をシャットダウンし、車両が破損した場合であっても極力安全性が確保されるように設計されているが、前面衝突時に高電圧シャットダウンシステムが作動しない場合を考慮し、前面衝突に対し高電圧回路が損傷を受けにくい構造とすることが望ましい。

例えば、特開２００４−１９０５２５号公報に記載のカーエアコン用電動コンプレッサでは、電力スイッチング素子やコンデンサ等を有するインバータ回路をインバータケース内に密閉することで、インバータ回路の衝突安全性を確保しているが、この従来技術は、電動コンプレッサの内部構造の改善に留まるものである。

高電圧ハーネスやコネクタが損傷を受ける場合の状況を図２に示す。図２では、車両前方から後退してきた他の部品（電動コンプレッサの車両前方側に配置されたラジエータやファンシュラウド）が高電圧コネクタに接触し、高電圧コネクタが破損する状態を示している。

すなわち、高電圧を電動コンプレッサに供給する高電圧ハーネスの取り付け位置は、ハーネス着脱の作業性等を考慮して上面側に設定されており、ケーシングで保護された電動コンプレッサ内部と比較して強度的に弱い部位であるにもかかわらず、衝突保護を回避するの対策は何ら採られていなかった。

一方、高電圧ハーネスやそのコネクタを前方衝突から保護する方法としては、一般的に、高強度のブラケット類をハーネスの前面に配置する手法が考えられるが、高強度のブラケット類をハーネスの前面に配置した場合、材料費や加工費が通常のブラケットよりも嵩むため、大幅なコストアップを招く。

その他の方法として、高電圧ハーネスやそのコネクタを、電動コンプレッサと後方のエンジンとの間の隙間に配置する構成も考えられるが、この構成を採用した場合は、自動車生産工場や自動車整備工場において、コネクタの着脱作業を行う際の作業性が悪化するため、選択肢として好ましくない。

［前面衝突時の高電圧コネクタ保護作用］
これに対し、実施例１のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造では、配管部５のアルミ配管部５ｃを、高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａよりも車両前方側に配置した。これにより、車両の前方衝突時、衝突荷重をアルミ配管部５ｃで受け止め、コネクタ部２ａに伝達される衝突エネルギーを低減させることができる。また、配管部５は、カーエアコンには必ず設置されるべき部品であるため、従来と比較して部品点数の増加は生じない。すなわち、必須の構成要件である配管部５に衝突エネルギーを吸収させることで、コネクタ部２ａの損傷を低減しようとするものである。

前面衝突時には、電動コンプレッサ１の車両前方側に配置されたラジエータやファンシュラウドなどといった部品が、壊れながら電動コンプレッサ１にぶつかってくるが、アルミ配管部５ｃはアルミニウムの鋳物で成形されているため、かなりの剛性が期待できる。さらに、アルミ配管部５は破損により冷媒が漏れるのみであり、安全上も全く問題がない。

一般的なエアコン配管は、エンジンの揺動を吸収するために中央部分はゴムホースを使用しているが、両端はアルミ配管としている構成が多い。実施例１では、この点に着目し、電動コンプレッサ側のアルミ配管部を高電圧コネクタの前面に配置することで、衝突時に後退してくるラジエータやファンシュラウドを受け止め、高電圧ハーネスのコネクタ部の損傷防止を図ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造にあっては、以下の効果が得られる。

(1) コネクタ部５ｄに接続される冷媒流通用のアルミ配管部５ｃを、バッテリ電源を導入する高電圧ハーネス２が接続されるコネクタ部２ａよりも車両前方側に配置したため、車両の前方衝突時、衝突荷重をアルミ配管部５ｃで受け止め、コネクタ部２ａに伝達される衝突エネルギーを低減させることができる。また、アルミ配管部５ｃは、カーエアコンには必ず設置されるべき部品であるため、従来と比較して部品点数の増加は生じない。この結果、コストアップを伴うことなく、コネクタ部２ａの損傷を抑制することができる。

実施例２は、アルミ配管部を支持するブラケットを設けた例である。
まず、構成を説明する。
図３は、実施例２のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造を示す電動コンプレッサ１０の正面図であり、実施例２では、実施例１の構成に対し、配管部５にブラケット５ｆとブラケット用ボルト５ｇとを追加している。

ブラケット５ｆは、上端でアルミ配管部５ｃを支持し、下端がブラケット用ボルト５ｇによりコンプレッサ・モータ部１ａの車両前方面にボルト固定されている。このブラケット５ｆは、図４に示すように、板材の長さ方向両端を揃えて二つ折りし、折り曲げ部分がアルミ配管部５ｃの外周に沿った円形状に形成されている。そして、このアルミ配管部５ｃの支持部分の直径は、コネクタ部２ａの高さ方向寸法よりも長く設定されている。

また、ブラケット５ｆにおいて、インバータ部１ｂの車両前方側上面角部Ａから上端までの長さｕは、車両前方側上面角部Ａから高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａまでの長さよりも短くなるように設定されている。

ここで、実施例２において、前面衝突時の高電圧ハーネス保護作用を高めるためには、アルミ配管部５ｃとコネクタ部２ａとの距離を出来るだけ近接させるのが望ましい。実施例２では、アルミ配管部５ｃの固定点が２箇所（コネクタ部５ｄ，ブラケット５ｆのアルミ配管部５ｃ支持点）であるため、図３に示すｍとｎの寸法は、自由に選ぶことができる。場合によっては、ｍかｎの一方をゼロとし、固定点の剛性によって高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａを有効に保護することができる。

次に、作用を説明する。
［ブラケットの接触回避作用］
アルミ配管部５ｃを高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａの車両前方側に配置した場合、衝突時の損傷から保護する点で有効であるが、場合によっては不利となることがある。例えば、程度の大きい衝突があった場合は、図４に示すように、後退してくる剛性の高い他の部品９の後退量がｓとなり、コネクタ部２ａの直前まで後退し、そこで止まる可能性がある。このとき、剛性が低く既に破損した細かい破片はアルミ配管部５ｃによって受け止められ、コネクタ部２ａは保護されている。

しかし、アルミ配管部５ｃの大きさ（直径）がｔであるため、衝突エネルギーが甚大だった場合は、剛性の高い他の部品９がブラケット５ｆを塑性変形させつつさらに後退し、後退量はｓ＋ｔとなる。つまり、アルミ配管部５ｃが存在する分だけ、衝突時の損傷がひどくなる場合がある。

これに対し、実施例２では、ブラケット５ｆにおいて、インバータ部１ｂの車両前方側上面角部Ａよりも上方の長さｕを、高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａから車両前方側上面角部Ａまでの長さよりも短く設定した。さらに、ブラケット５ｆのアルミ配管部５ｃ支持部分の直径を、コネクタ部２ａの高さ方向寸法よりも長く設定した。

よって、図５に示すように、衝突エネルギーが大きく、他の部品９の後退量を抑制できない場合であっても、他の部品９をブラケット５ｆの上に乗り上げさせることで、コネクタ部２ａとの接触を回避でき、コネクタ部２ａの破損を防ぐことができる。さらに、ブラケット５ｆの塑性変形によって衝突エネルギーを吸収することができるため、ブラケット５ｆが無い場合にはｓだけ後退する他の部品９の後退量を、ｓ以下に抑えることができる。

また、実施例２では、ブラケット５ｆを、アルミ配管部５ｃを一周し、両端をコンプレッサ・モータ部１ａに固定する構造としている。ブラケットを用いてエアコン配管を支持する方法としては、ロウ付けやカシメなどの方法があるが、実施例２のように、ブラケット５ｆがアルミ配管部５ｃを一周して両端が車体側に固定されている構造とすることで、衝突時に多大な衝突荷重を受けてブラケット５ｆが大きく塑性変形した場合であっても、アルミ配管部５ｃがブラケット５ｆから外れて高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａと接触する可能性をより低く抑えることができる。

次に、効果を説明する。
実施例２のカーエアコン用電動コンプレッサ１０のハーネス保護構造にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下に列挙する効果が得られる。

(2) コネクタ部２ａよりも車両前方側の位置に、アルミ配管部５ｃを支持するブラケット５ｆを設けたため、アルミ配管部５ｃの支持剛性が高まり、アルミ配管部５ｃの衝突エネルギー吸収能力をより向上させることができる。

(3) アルミ配管部５ｃのコネクタ部５ｄとブラケット５ｆとの間の部分を、コネクタ部２ａよりも車両前方側に配置したため、前面衝突時にはコネクタ部２ａを保護する強度部材としてブラケット５ｆを活用でき、コネクタ部２ａの損傷をより低減することができる。

(4) ブラケット５ｆを、アルミ配管部５ｃの外周を少なくとも一周し、その両端が電動コンプレッサ１０のコンプレッサ・モータ部１ａに固定された板状部材としたため、衝突時に多大な衝突荷重を受けてブラケット５ｆが大きく塑性変形した場合であっても、アルミ配管部５ｃがブラケット５ｆから外れて高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａと接触する可能性をより低く抑えることができる。

(5) ブラケット５ｆは、車両の前面衝突により車両後方側へ塑性変形した場合であっても、コネクタ部２ａとの間に接触回避代となる隙間が確保されるため、ブラケット５ｆの塑性変形による後退が生じた場合であっても、コネクタ部２ａとの接触を回避することができる。

(6) 電動コンプレッサ１の車両前方側上面角部Ａからブラケット５ｆの上端までの長さｕを、電動コンプレッサ１の車両前方側上面角部Ａから高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａまでの長さｖよりも短く設定したため、ブラケット５ｆの塑性変形による後退量がｕ以下に抑えられ、コネクタ部２ａとの接触を回避することができる。

(7) ブラケット５ｆのアルミ配管支持部分の直径を、コネクタ部２ａの高さ方向寸法よりも長く設定したため、衝突時に部品９がブラケット５ｆを塑性変形させつつその上面に乗り上げ、さらに後退した場合であっても、コネクタ部２ａとの接触をより確実に回避することができる。

(8) 配管部５のコネクタ部５ｄを、高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａと近接配置したため、固定点であるコネクタ部５ｄの剛性によって高電圧ハーネス２のコネクタ部２ａを有効に保護することができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１，２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、冷媒吸入用のエアコン配管に代えて、冷媒排出用のエアコン配管をハーネス接続部よりも車両前方側に配置してもよいし、両エアコン配管を共にハーネス接続部よりも車両前方側に配置してもよい。
また、エアコン配管を支持するブラケットは複数設けてもよい。

実施例１のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造を示す電動コンプレッサ１の正面図である。 従来のカーエアコン用電動コンプレッサにおいて、高電圧ハーネスやコネクタが損傷を受ける場合の状況を示す図である。 実施例２のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造を示す電動コンプレッサ１０の正面図である。 実施例２の電動コンプレッサ１０の側面図である。 実施例２の電動コンプレッサ１０のブラケットの接触回避作用を示す側面図である。

符号の説明

１，１０ 電動コンプレッサ
１ａ コンプレッサ・モータ部
１ｂ インバータ部
２ 高電圧ハーネス
２ａ コネクタ部
２ｂ ハーネス部
５ 配管部
５ａ ホース部
５ｂ カシメ部
５ｃ アルミ配管部
５ｄ コネクタ部
５ｅ 配管取付ボルト
５ｆ ブラケット
５ｇ ブラケット用ボルト

Claims (8)

1. 車両前部のエンジンルーム内に設けられてエアコンの冷凍サイクルを構成し、バッテリにより電動モータを駆動させ冷媒を圧縮するカーエアコン用電動コンプレッサにおいて、
   配管接続部に接続される冷媒流通用のエアコン配管を、前記バッテリ電源を導入するハーネスが接続されるハーネス接続部よりも車両前方側に配置したことを特徴とするカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造。
2. 請求項１に記載のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造において、
   前記ハーネス接続部よりも車両前方側の位置に、前記エアコン配管を支持するブラケットを設けたことを特徴とするカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造。
3. 請求項２に記載のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造において、
   前記エアコン配管の前記配管接続部と前記ブラケットとの間の部分を、前記ハーネス接続部よりも車両前方側に配置したことを特徴とするカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造。
4. 請求項３に記載のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造において、
   前記ブラケットを、前記エアコン配管の外周を少なくとも一周し、その両端が前記電動コンプレッサまたは他の車載部品に固定された板状部材としたことを特徴とするカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造において、
   前記ブラケットは、車両の前面衝突により車両後方側へ塑性変形した場合であっても、前記ハーネス接続部との間に接触回避代となる隙間が確保されることを特徴とするカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造。
6. 請求項５に記載のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造において、
   前記ブラケットを、前記電動コンプレッサの車両前方面側に設け、
   前記ハーネス接続部を、電動コンプレッサの上面に設け、
   前記電動コンプレッサの車両前方側上面角部からブラケットの上端までの長さを、電動コンプレッサの車両前方側上面角部から前記ハーネス接続部までの長さよりも短く設定したことを特徴とするカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造。
7. 請求項６に記載のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造において、
   前記ブラケットのエアコン配管支持部分の外形寸法を、前記ハーネス接続部の高さ方向寸法よりも長く設定したことを特徴とするカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造において、
   前記配管接続部を、前記ハーネス接続部と近接配置したことを特徴とするカーエアコン用電動コンプレッサのハーネス保護構造。

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