JP4966350B2 - Harness clamp structure - Google Patents
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Description
本発明は、ハーネスクランプ構造に係り、例えば燃料電池スタックと制御ユニットを接続する電線ケーブル(以下、ハーネスという)の固定構造(以下、ハーネスクランプ構造という)に関するものである。 The present invention relates to a harness clamp structure and, for example, relates to a fixing structure (hereinafter referred to as a harness clamp structure) of an electric cable (hereinafter referred to as a harness) that connects a fuel cell stack and a control unit.
制御ユニットが接続されている燃料電池スタックを備えている車両において、衝突などにより車両の車体に衝撃が加わったときに、燃料電池スタックと制御ユニットを接続するハーネスが脱落することがある。このため外部からの衝撃によりハーネスの接続部分に加わる緊張(以下、ストレスという)を低減する必要がある。一般に、機器と機器とを接続するハーネスに圧力が掛けられたときに、ケーブルの接続部分に加わるストレスを低減させる様々な配線構造が採用されている。 In a vehicle including a fuel cell stack to which a control unit is connected, when an impact is applied to the vehicle body due to a collision or the like, a harness that connects the fuel cell stack and the control unit may fall off. For this reason, it is necessary to reduce the tension (hereinafter referred to as “stress”) applied to the connecting portion of the harness due to an external impact. In general, various wiring structures are employed that reduce stress applied to a cable connection portion when pressure is applied to a harness that connects the devices.
下記の特許文献1に記載の電気機器の配線構造では、リード線が挿通されて直交する2方向のうちの少なくとも一方向に沿ったリード線の移動を阻止する第1係止溝と、リード線が挿通されて少なくとも他方向に沿ったリード線の移動を阻止する第2係止溝の係止部を配線基板に有している。この係止部に、電気部品接続用のスナップ端子のリード線の中間部が係止され、またリード線の基端部が半田付けで配線基板に接続される。このような配線構造においては、スナップ端子が引っ張られても第1係止溝と第2係止溝によりリード線の配線基板の半田付け部にストレスが掛かることがない。
In the wiring structure of the electrical device described in
下記の特許文献2に記載の回路基板の接続構造では、硬質回路基板にスリットを設け、フレキシブル配線基板の端部を硬質回路基板の他方の面側からスリットを通して一方の面側に引き出している。そしてフレキシブル配線基板の端部に形成されている接続リード部を、硬質回路基板の一方の面に形成されている電極端子部に、ハンダ材などにて接続している。このように硬質回路基板にスリットを設け、フレキシブル配線基板の端部をこのスリットに通すことで、硬質回路基板とフレキシブル配線基板との接続部分に機械的ストレスが直接に加わらないようにすることができる。
In the circuit board connection structure described in
下記の特許文献3に記載のパネル計器では、発光素子を有する第1のプリント基板のパネルカバー面側に接続されているケーブルを、第1のプリント基板のパネルカバー面側と反対側にある第2のプリント基板に接続している。このようなパネル計器において、第1のプリント基板に対して厚さ方向にケーブルを案内する穴と、発光素子と第1のプリント基板との間隔を一定にするスペーサと、スペーサの穴により案内されたケーブルをパネルカバー内に案内する案内板の構造を有している。このような構造において、ケーブルを第1のプリント基板に対して厚さ方向に案内する穴、スペーサの穴、及び案内板を通すことで、ケーブルの断線を防止している。
In the panel instrument described in
特許文献1の電気機器の配線構造では、第1係止溝と第2係止溝の2箇所の切り欠き溝が必要であり、またこの2箇所の切り欠き溝にリード線を挿通しなければならないので配線構造が複雑となる。また、特許文献2の回路基板の接続構造では、硬質回路基板にスリットが必要であり、またこの硬質回路基板のスリットにフレキシブル配線基板の端部を通して硬質回路基板の反対側にハンダ材などにて接続するだけでは機械的ストレスを十分低減させることはできない。また、特許文献3のパネル計器では、第1のプリント基板に対して厚さ方向にケーブルを案内する穴と、発光素子と第1のプリント基板との間隔を一定にするスペーサと、スペーサの穴により案内されたケーブルをパネルカバー内に案内する案内板が必要であり、またこれらにケーブルを通すだけではケーブルの接続部分のストレスを十分低減させることはできない。
In the wiring structure of the electric device of
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決することができる技術を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a condition, and it aims at providing the technique which can solve the said subject.
本発明のハーネスクランプ構造は、コネクタ部に配線基板を備え、前記配線基板の上端部の1箇所に上側に開放されるように切り欠かれハーネスが収容される切り欠き溝が形成され、前記配線基板は一端面側にて下端部から前記上端部へ前記ハーネスが配線される位置より横方向に所定間隔あけた位置に導体孔が形成され、前記ハーネスが前記配線基板の前記一端面側にて前記下端部から前記切り欠き溝に向って前記上端部に直線的に配線され、前記切り欠き溝に上側から前記ハーネスを収容するようにして前記ハーネスが前記切り欠き溝の部分で反対方向に曲げられ、前記ハーネスが前記切り欠き溝と前記配線基板の他端面側の前記導体孔間の前記ハーネスは屈曲して配線され、前記ハーネスの導体部が前記配線基板の前記導体孔の前記他端面側から前記一端面側に貫通され、前記ハーネスの導体部が前記配線基板の前記一端面側に接続されていることを特徴としている。
また、前記コネクタ部はセル端子とキャリアを備え、前記セル端子は前記配線基板に接続され、前記キャリアによって前記セル端子を前記配線基板に固定されたことを特徴としている。
また、制御ユニットの前記コネクタ部は、燃料電池スタックのセパレータに接続されていることを特徴としている。
また、前記コネクタ部は、上下方向が前記燃料電池スタックの積層方向と直交する方向に一致するように前記燃料電池スタックの前記セパレータに接続されていることを特徴としている。
The harness clamp structure of the present invention includes a wiring board in the connector portion, and a notch groove is formed in one position of the upper end portion of the wiring board so as to be opened upward so that the harness is accommodated. the substrate conductor hole at a position spaced a predetermined distance laterally from the position where the harness to the upper portion from the lower portion at one end face are wirings formed, the harness at one end surface side of the wiring substrate The harness is linearly wired from the lower end toward the notch groove, and the harness is bent in the opposite direction at the notch groove so that the harness is accommodated in the notch groove from above. is the other of the harness is wired and bent, the conductor holes of the conductor portion of the harness the wiring board between the conductor holes of said harness and the other end surface side of the wiring board and the cutout groove Is penetrated from the surface side to said one end face side, the conductor portion of the harness is characterized in that it is connected to the one end face of the wiring board.
Further, the connector part includes a cell terminal and a carrier, the cell terminal is connected to the wiring board, and the cell terminal is fixed to the wiring board by the carrier.
The connector portion of the control unit is connected to a separator of the fuel cell stack.
In addition, the connector portion is connected to the separator of the fuel cell stack so that the vertical direction coincides with a direction orthogonal to the stacking direction of the fuel cell stack.
本発明によれば、ハーネスの接続部分に加わるストレスを低減する技術を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which reduces the stress added to the connection part of a harness can be provided.
本発明の実施形態として、複数の燃料電池を直列に配列している燃料電池スタックと、この燃料電池スタックに接続される制御ユニットのハーネスクランプ構造を例に挙げて説明する。制御ユニットは、燃料電池スタックの中の一部の燃料電池が故障した場合でも故障した燃料電池をバイパスして電流を流し、残りの正常な燃料電池を有効に動作させるために設けられている。燃料電池スタックは、制御ユニットの制御ユニット本体とハーネスを介してコネクタ部により接続される。コネクタ部の配線基板には切り欠き溝が設けられ、この配線基板の切り欠き溝を通してハーネスが配線される。これによってハーネスに荷重が加わっても切り欠き溝に荷重が分散されるので接続部分のストレスが低減される。また、ハーネスの一部に屈曲部を設けて荷重を分散するようにしている。これらの荷重分散によりハーネス接続部分の損傷を効果的に防止することができる。 As an embodiment of the present invention, a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are arranged in series and a harness clamp structure of a control unit connected to the fuel cell stack will be described as an example. The control unit is provided to bypass the failed fuel cell even when a part of the fuel cells in the fuel cell stack fails, to flow current, and to effectively operate the remaining normal fuel cells. The fuel cell stack is connected to the control unit main body of the control unit by a connector portion via a harness. The wiring board of the connector part is provided with a notch groove, and the harness is wired through the notch groove of the wiring board. As a result, even if a load is applied to the harness, the load is dispersed in the notch groove, so that the stress at the connection portion is reduced. Further, a bent portion is provided in a part of the harness to distribute the load. These load distributions can effectively prevent damage to the harness connecting portion.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、図面を参照して説明する。本発明の説明に関係ない部分の符号については省略している。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings. The reference numerals of parts not related to the description of the present invention are omitted.
図1(1)は、本実施形態に係る燃料電池スタック100と制御ユニット200の外観図である。燃料電池スタック100は、押し当て用板110、積層された複数のセパレータ120、各セパレータ120間に配置された電極ユニット(不図示)及び制御ユニット保持バー130などから構成されている。押し当て用板110は、燃料電池スタック100の側面に設置され、燃料電池スタック100の側面から荷重されたときに燃料電池スタック100を保護する。制御ユニット保持バー130は、制御ユニット200の制御ユニット本体230を保持するためのボートである。
FIG. 1A is an external view of the
制御ユニット200は、コネクタ部210、ハーネス220、及び制御ユニット本体230から構成されている。コネクタ部210は、制御ユニット本体230を燃料電池スタック100と接続する部分で、後述する図1(2)に示すセパレータ120の電圧端子120dを介してセパレータ120と接続されている。電圧端子120dは、セパレータ120一個ごとではなく数個おきに設けられ(後述の図6参照)、図1(1)に示すようにコネクタ部210と接続される。ハーネス220は、コネクタ部210と制御ユニット本体230とを接続する電線ケーブルである。制御ユニット本体230は、燃料電池スタック100が故障したときに、故障した燃料電池100a(後述の図6参照)をバイパスして電流を流す部位である。
The
図1(2)は、セパレータ120の外観とコネクタ部210との接続を示す図である。セパレータ120は導電体であり、例えば黒鉛板にフェノール樹脂が含浸され硬化された樹脂含浸黒鉛板である。また、ステンレス等の金属板に金メッキを施したもの等を用いてもよい。セパレータ120には、燃料ガス供給連通孔120a、冷却媒体供給連通孔120b、酸化剤ガス供給連通孔120c、及び電圧端子120dが設けらている。セパレータ120とセパレータ120の間には陰極である水素極と陽極である酸素極の2枚の電極で電解質を挟んだ電極ユニットが配置されている。この電極ユニットの水素極側に水素を主成分とする燃料ガスを燃料ガス供給連通孔120aを介して供給し、電極ユニットの酸素極側に酸素を主成分とする酸化剤ガスを酸化剤ガス供給連通孔120cを介して供給することで電気化学的に反応させ、起電力が得られる。また、純水などの冷却媒体を冷却媒体供給連通孔120bを介して供給することで燃料電池100aの冷却を行っている。
FIG. 1 (2) is a diagram showing the appearance of the
このようなセパレータ120を、間に電極ユニットを挟んで複数積層することで燃料電池100aとなる。また燃料電池100aが複数積層されて燃料電池スタック100が構成される。電圧端子120dは燃料電池100aの両端のセパレータ120に設けられる。そしてセパレータ120の電圧端子120dに、後述する制御ユニット200のコネクタ部210のセル端子213が嵌合される。
By stacking a plurality of
図2は、制御ユニット200の構成を示す分解斜視図である。図2に示すように、制御ユニット本体230は、ダイオード部231、放熱部232、内側カバー部233、及び外側カバー部234を備えて構成され、各々はネジ236によってネジ留めされることで固定される。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the
ダイオード部231には、複数のダイオードチップ235が取り付けられている。ダイオードチップ235は、ハーネス220を経由してコネクタ部210と接続される。
A plurality of
放熱部232は、制御ユニット200が発する熱を放熱する部位である。内側カバー部233は、ダイオード部231に取り付けられているダイオードチップ235をカバーして保護する部位である。外側カバー部234は、制御ユニット200の外面に設置され、制御ユニット200に衝突などの際に外力が加わり荷重されたときに制御ユニット200を保護する部位である。
The
図3は、実施形態に係る制御ユニット200のコネクタ部210の背面と正面の斜視図である。図3(1)にコネクタ部210の背面斜視図、図3(2)にコネクタ部210の正面斜視図を示す。コネクタ部210は、配線基板211、キャリア212、及びセル端子213から構成される。配線基板211は、プリント基板であり、図3(1)及び(2)に示すように配線基板211の上端部にはハーネス220を収容する切り欠き溝211aが形成されている。また、図3(1)及び(2)に示すように配線基板211の背面側にて下端部から上端部へのハーネス220が配線される位置より、横方向に所定間隔あけた位置に導体孔211bが形成されている。
FIG. 3 is a perspective view of the back and front of the
このような構造の配線基板211において、ハーネス220を配線するときは、図3(1)に示すようにハーネス220を配線基板211の背面側の下端部から上端部に直線的に配線し、切り欠き溝211aにハーネス220を収容するようにしてハーネス220を曲げる。
When wiring the
次に図3(2)に示すようにハーネス220を切り欠き溝211aから配線基板211の正面側の下端方向に配線し、ハーネス220の導体部分を配線基板211の正面側の導体孔211bから挿入する。このとき、配線基板211の導体孔211bの位置は、配線基板211の一端面側にて下端部から上端部へのハーネス220が配線される位置より、横方向に所定間隔あけて形成されているので、ハーネス220に余裕を持たせて屈曲して配線する。次に導体孔211bに挿入されたハーネス220の導体部分は、図3(1)に示すように配線基板211の背面側まで貫通し、配線基板211の背面に半田付けされる。なおこの配線順序は逆の手順で行うことも可能である。すなわち導体孔211bに挿入したハーネス220の導体部分を配線基板211の背面で半田付けしてから切り欠き溝211aに収容するように曲げて背面側の上端部から下端部へ配線することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
キャリア212は、セル端子213を噛み込んでセル端子213を固定する部位である。このセル端子213をセパレータ120の電圧端子120dと嵌合することで、コネクタ部210とセパレータ120が接続される。
The
図4(1)に制御ユニット200のコネクタ部210の側面構造図、図4(2)に制御ユニット200のコネクタ部210の正面構造図を示す。
4A is a side structural view of the
以下、図4(1)及び(2)を用いてコネクタ部210の組立手順について説明する。なお、ハーネス220は上記手順で既に配線済みとする。まず、セル端子213は、キャリア212に噛み込ませるようにし、配線基板211に貫通させる。次に、セル端子213を配線基板211に貫通させた部分で半田付けし、キャリア212を配線基板211に固定する。このようにキャリア212を固定することで、セル端子213は配線基板211に貫通させた状態で固定される。次に、配線基板211をネジ214で図3に示すネジ穴215を通してネジ留めする。
Hereinafter, the assembly procedure of the
図5は、車体への衝撃により荷重が加わったときのハーネス220の脱落を説明するための図である。図5(1)は燃料電池スタック100と制御ユニット200の外観を示している。図5(2)は荷重により制御ユニット保持バー130が曲折したときに上から見た制御ユニット保持バー130と制御ユニット本体230の状態を示している。図5(3)はダイオード制御ユニット保持バー130が曲折したときの本発明のハーネスクランプ構造における状態を示している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the dropping of the
図6は、車体への衝撃により荷重が加わったときに漏電が発生する原理を説明するための図である。図6は通常の燃料電池スタック100と制御ユニット200の状態を示している。図6に示すように燃料電池スタック100は複数のセパレータ120を備えた複数の燃料電池100aから構成されている。制御ユニット200は、前述したように数個おきのセパレータ120に設けられている電圧端子120dと、制御ユニット200のコネクタ部210のセル端子213が接続されている。図6における燃料電池100aでは、図中のAからBの方向に電流が流れている。
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of leakage occurring when a load is applied due to an impact on the vehicle body. FIG. 6 shows the state of the normal
ここで、車体への衝撃により押し当て用板110側から荷重が加わったときに制御ユニット保持バー130が曲折すると、制御ユニット保持バー130が外側に押し出される。このような場合において、従来のハーネスクランプ構造と本発明のハーネスクランプ構造の相違による車体への影響について、図5と図6を用いて説明する。
Here, when the control
図5(1)に示すように、制御ユニット保持バー130と制御ユニット本体230はネジ130aによって燃料電池スタック100に固定されている。ここで、図5(1)に示すように例えば車体への衝撃により押し当て用板110側から荷重が加えられると、その荷重によって制御ユニット保持バー130が曲折する。そして、図5(2)に示すように制御ユニット保持バー130が曲折して、制御ユニット本体230が外側に押し出される。
As shown in FIG. 5A, the control
従来の制御ユニット200のハーネスクランプ構造では、ハーネス220の一部がコネクタ部210から抜けて車両に接触することがある。一部のコネクタ部210からハーネス220が脱落して車両に接触するが、他のハーネス220は脱落しなかったとする。その結果、コネクタ部210から脱落したハーネス220が車体に接触すると、脱落しないハーネス220を経由して燃料電池100aから脱落したハーネス220に電流が流れ漏電が発生する。
In the harness clamp structure of the
しかし本形態によれば、図5(3)に示すように、制御ユニット保持バー130が曲折して、制御ユニット本体230が外側に押し出されることがあっても、本実施形態のハーネスクランプ構造により図6に示す状態を保ちハーネス220はコネクタ部210から脱落しない。したがって従来の制御ユニット200のハーネスクランプ構造とは異なり、ハーネス220の一部がコネクタ部210から抜けて車体に接触することはなく、よって漏電は発生しない。
However, according to this embodiment, as shown in FIG. 5 (3), even if the control
以上、本実施形態によれば、制御ユニット200は、図3(1)及び(2)に示すように配線基板211の上端部に切り欠き溝211aを設けることで、ハーネス220に荷重が加わっても、切り欠き溝211aに荷重が分散されるので、配線基板211からハーネス220が脱落することを回避することができる。
As described above, according to this embodiment, the
また、配線基板211の導体孔211bの位置は、配線基板211の背面側にて下端部から上端部へのハーネス220が配線される位置より、横方向に所定間隔あけて形成される。そして切り欠き溝211aから導体孔211bまでハーネス220に余裕を持たせて屈曲して配線されてから導体孔211bに挿入され、配線基板211の背面で半田付けされる。このように配線されたハーネスクランプ構造により、ハーネス220の荷重は余裕を持たせて屈曲して配線された部分でも分散され、配線基板211からハーネス220が脱落することを更に効果的に回避することができる。
Further, the position of the
また、制御ユニット200のコネクタ部210とハーネス220との接続部分のストレスを低減することで、車体への漏電を防止し、車両の衝突時の安全性を更に向上させる制御ユニット200を提供することができる。
In addition, it is possible to provide a
また、制御ユニット200は、図4(1)に示すようにキャリア212を用いて配線基板211とセル端子213を結合させることで、車両の回転時や車体への衝撃により荷重が加わったときに、セル端子213と配線基板211との半田付け部分へのストレスも除去することができる。
Further, as shown in FIG. 4A, the
以上、実施形態を基に説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、上記実施形態では燃料電池と制御ユニットを接続するハーネスのクランプ構造について例示したが、本発明はこれに限定されず他の用途でのハーネスのクランプ構造に適用できる。 In the above, it demonstrated based on embodiment. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each of those components and combinations thereof, and such modifications are also within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the harness clamp structure for connecting the fuel cell and the control unit has been illustrated. However, the present invention is not limited to this and can be applied to the harness clamp structure for other uses.
100・・・燃料電池スタック
100a・・燃料電池
110・・・押し当て用板
120・・・セパレータ
120a・・燃料ガス供給連通孔
120b・・冷却媒体供給連通孔
120c・・酸化剤ガス供給連通孔
120d・・電圧端子
130・・・制御ユニット保持バー
130a・・ネジ
200・・・制御ユニット
210・・・コネクタ部
211・・・配線基板
211a・・切り欠き溝
211b・・導体孔
212・・・キャリア
213・・・セル端子
214・・・ネジ
215・・・ネジ穴
220・・・ハーネス
230・・・制御ユニット本体
231・・・ダイオード部
232・・・放熱部
233・・・内側カバー部
234・・・外側カバー部
235・・・ダイオードチップ
236・・・ネジ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記配線基板の上端部の1箇所に上側に開放されるように切り欠かれハーネスが収容される切り欠き溝が形成され、
前記配線基板は一端面側にて下端部から前記上端部へ前記ハーネスが配線される位置より横方向に所定間隔あけた位置に導体孔が形成され、
前記ハーネスが前記配線基板の前記一端面側にて前記下端部から前記切り欠き溝に向って前記上端部に直線的に配線され、前記切り欠き溝に上側から前記ハーネスを収容するようにして前記ハーネスが前記切り欠き溝の部分で反対方向に曲げられ、
前記ハーネスが前記切り欠き溝と前記配線基板の他端面側の前記導体孔間の前記ハーネスは屈曲して配線され、
前記ハーネスの導体部が前記配線基板の前記導体孔の前記他端面側から前記一端面側に貫通され、
前記ハーネスの導体部が前記配線基板の前記一端面側に接続されていることを特徴とするハーネスクランプ構造。 The connector part is equipped with a wiring board,
A notch groove is formed in one portion of the upper end of the wiring board so as to be opened upward and accommodate a harness,
The wiring board conductor hole is formed at a position spaced a predetermined distance in the lateral direction from the position in which the harness from the lower end at one end face side to the upper portion is the wiring,
The harness is linearly wired to the upper part toward the notch groove from the lower end portion at the one end face of the wiring board, wherein in from above the cutout groove to accommodate the harness The harness is bent in the opposite direction at the notch groove ,
The harness is bent and wired between the notch groove and the conductor hole on the other end surface side of the wiring board,
Conductor portion of the harness is through the one end face from the other end face side of the conductor holes of the wiring board,
The harness clamp structure characterized by the conductor part of the said harness being connected to the said one end surface side of the said wiring board.
前記セル端子は前記配線基板に接続され、前記キャリアによって前記セル端子を前記配線基板に固定されたことを特徴とする請求項1に記載のハーネスクランプ構造。 The connector part includes a cell terminal and a carrier,
The harness clamp structure according to claim 1, wherein the cell terminal is connected to the wiring board, and the cell terminal is fixed to the wiring board by the carrier.
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