JP6029017B2 - アース構造 - Google Patents

Description

本発明は、アース構造に関するものである。

従来、自動車等においてはノイズ除去のためにコンデンサ、コイル等のフィルタ素子を内蔵したコネクタが知られている。かかるコネクタの一例として、下記特許文献１を挙げることができる。ここに開示されたコネクタにはフィルタ素子に接続されるアース端子も組込まれており、アース端子はさらに金属製の車両フレームに接続されることでアースがとられている。

特開２０１２−３９２０１号公報

ところで、最近になって軽量化の要請から金属製のボディに代わってＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）製のフレームが開発されつつある。しかし、ＣＦＲＰは一般に電気絶縁性であるため、これ自体をアースポイントとすることはできない。そこで、ＣＦＲＰ製のフレームとした場合に、この内部にアース用導体を内蔵させ、これをアースポイントとして利用することが考えられる。その場合においても、アース用導体は編組線等の可撓性部材で形成されたものである方が、配索経路の自由度を高める上で有効である。しかし、アース用導体が可撓性部材で形成されていたのでは、アース端子との接続作業がしづらくなる、という点が懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、アース用導体の配索の自由度を高めつつアース端子の接続を安定的に行うことができるアース構造を提供することを目的とする。

本発明のアース構造は、片面側に取付け用開口部が凹設されたベース部材と、可撓性導電材料よりなり、少なくとも一部領域がアース接続部として外部に露出するとともに、アース接続部の裏面側がベース部材にて支持されたアース用導体と、アース接続部に接続されるアース端子を有するアース部材と、ベース部材においてアース接続部の裏面側に埋め込み固定された受け具とこの受け具に係止し受け具との間でアース端子とアース用導体とを挟み込んで固定する締め具とからなる固定部材とを備えて構成されていることを特徴とする。

本発明において、ベース部材の内部に固定されるアース用導体が可撓性を有する場合、アース用導体とアース部材との接続は次のようにしてなされる。まず、取付け用開口部がベース部材の片面にのみ開口してアース用導体の片面をアース接続部として露出させている。つまり、アース用導体の他側の面はベース部材の内部において支持されているため、取付け用開口部を通してアース部材をアース接続部に安定的に載置することができる。そして、ベース部材においてアース接続部の内面側で対応する部位に固定された受け具に対し、アース端子とアース用導体とを挟み込んだ状態で締め具を係止させれば、アース端子がアース接続部に固定されて外部機器のアースをとることができる。

このように、本発明によれば、アース用導体が可撓性を有するため、立体的に配索することも簡単であり、配索経路の自由度を容易に高めることができる。また、アース用導体におけるアース接続部の内面側はベース部材によって支持されており、また受け具はベース部材に固定された状態で設けられていて、締め具との係止によりアース端子とアース用導体とを挟み込んで固定することができるから、アース端子の接続を安定的に行うことができる。

実施例１のアース構造を示す平面図 ノイズフィルタの内部構造を示す平断面図 ノイズフィルタの取付け部分の周辺を拡大して示す側断面図 実施例２のアース構造を示す側断面図 実施例３のアース構造を示す側断面図 実施例４のアース構造を示す側断面図

本発明における好ましい実施の形態を説明する。
（１）本発明のアース構造は、前記ベース部材の片面側に、取付け用開口部が凹設されて前記ベース部材の内部に配された前記アース接続部を外部に露出させるようになっており、かつ前記アース部材は前記取付け用開口部内において前記アース部材の長手方向が前記ベース部材の長手方向に沿う向きで取付けがなされる構成とするとよい。
このような構成によれば、アース部材の長手方向をベース部材の長手方向に揃えて取付けるようにしたため、取付け用開口部の短手方向の開口幅を小さくすることができる。したがって、ベース部材の強度確保に有効となる。

（２）前記アース部材には、通電に伴って発熱しかつ前記アース端子に電気的に接続されて前記導電体に重畳されたノイズを除去可能なフィルタ素子を備える一方、前記ベース部材は前記アース用導体に比較して熱伝導性の低い樹脂材を主成分として形成されるとともに、前記ベース部材には、前記アース用導体の一部を外部に露出させる放熱用開口部が形成されている構成としてもよい。
上記の構成においては、ベース部材に放熱用開口部を開口させてアース用導体の一部が露出するようになっているため、アース部材に設けられたフィルタ素子が通電により発熱しても、アース接続部から伝わった熱を放熱用開口部から外部に放熱させることができる。したがって、フィルタ素子が熱によってフィルタ機能に支障を来すような事態を有効に回避することができる。

（３）前記アース用導体は前記ベース部材の長手方向に沿って配される一方、前記取付け用開口部には前記放熱用開口部が連通して形成されるとともに、前記放熱用開口部は前記取付け用開口部における短手方向の最大幅範囲内に配されている構成としてもよい。
このような構成によれば、放熱用開口部が取付け用開口部と連通するため、アース用導体の放熱領域を連続させて放熱効果を高めることができる。また、ベース部材にとっては開口面積の拡張により強度低下が懸念されるが、放熱用開口部は取付け用開口部の短手方向に関する最大幅範囲内に留められるため、ベース部材にとっての必要な強度は確保される。

（４）前記放熱用開口部は前記ベース部材の長手方向に沿う側が長くなるように形成されるとよい。
このような構成によれば、放熱用開口部はベース部材の長手方向に長く短手方向に細い開口形状に形成されているため、ベース部材の短手方向の肉の幅を確保し易い。したがって、放熱用開口部によって必要な放熱面積を確保しつつベース部材の強度低下も有効に回避することができる。

次に、本発明のアース構造を具体化した実施例１乃至実施例４について、図面を参照しつつ説明する。

＜実施例１＞
図１乃至図３は本発明の実施例１を示すものである。図１は自動車の車両フレームとしてのベース部材１に対して適用されたアース構造の周辺部分を示している。図１においては、ベース部材１の一部が示されており、図示左右方向を長手方向とする長尺の部材となっている。ベース部材１は、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）を主材料としており、例えばエポキシ樹脂等を母材に、炭素繊維を強化材として用いて成形されたものである。

図１に示すように、ベース部材１には長手方向に沿ってアース用導体２が内蔵されている。本実施例におけるアース用導体２は導電性繊維にて布状に編成されたものであり、導電性を有しそれ自体は良好な可撓性を有している。アース用導体２はほぼ均一幅を有した長尺の帯状に形成されており、またベース部材１に比較して熱伝導性に優れている。本実施例のベース部材１はこのアース用導体２を内部に埋設した状態で成形されている。具体的には、アース用導体２はベース部材１の厚み方向及び幅方向（図１では上下方向）に関してそれぞれ中央部に位置するようにしてある。

図１に示すように、ベース部材１の片面側（表面側：図１では上面側）には後述するノイズフィルタ３（アース部材）を取り付けるための取付け用開口部４が開口して形成されている。取付け用開口部４は平面視で略楕円形状に形成され、アース用導体２の表面側を外部に露出させる深さをもって形成されている。アース用導体２において取付け用開口部４によって露出された領域はアース接続部５となっている。

図１に示すように、取付け用開口部４における短手方向の最大幅はＨ１であり、この最大幅となる位置におけるベース部材１の短手方向に関する合算寸法２Ｈ２（ベース部材１のうち取付け用開口部の最大幅となる部位を短手方向に挟む両領域の寸法の合算値）と略等しいか、それより小さくなるように設定されている。

図２に示すように、アース接続部５にはノイズフィルタ３が取付けられている。本実施例におけるノイズフィルタ３はコネクタとして構成されており、合成樹脂製のハウジング６を有している。ハウジング６の内部はコンデンサ７を収容するコンデンサ収容室８と雄端子金具９の先端部が内部に突出する端子収容室１０とから構成されている。雄端子金具９は、端子収容室１０内に差し込まれる雌端子金具１１と接続可能であり、雌端子金具１１は外部機器に対し電線１４を介して接続されている。

コンデンサ収容室８内に収容されたコンデンサ７からは一対のリード１２Ａ，１２Ｂが導出されている。このうち、一方のリード１２Ａはアース端子１３に接続され、他方のリード１２Ｂは雄端子金具９に接続されている。コンデンサ７は通電によって発熱し、本願発明のフィルタ素子に相当する。一方、端子収容室１０内にはランス１５が形成され、雌端子金具１１に弾性的に係止して雌端子金具１１を抜け止めすることができる。

アース端子１３はハウジング６から外方へ、具体的には図２等に示すように、コンデンサ７が収容されている側と反対側へ突出している。図３に示すように、アース端子１３がハウジング６から突出する部分はハウジング６の底面とほぼ面一をなし、かつここには円形のボルト孔１６が貫通して形成されている。ノイズフィルタ３はアース端子１３の突出方向が長手方向となるように形成され、スタッドボルト１８とナット１９によって構成される固定部材２０によってアース接続部５に取付けられる。図１に示すように、ノイズフィルタ３がアース接続部５に対して取付けられる向きは、ノイズフィルタ３の長手方向が取付け用開口部４の長手方向に沿う向きとなっている。

図３に示すように、アース接続部５において長手方向の一端部（図１では左側の端部）寄りの位置には、アース端子１３のボルト孔１６に整合可能な貫通孔１７が貫通して形成されている。また、ベース部材１にはこの貫通孔１７の直下においてスタッドボルト１８（受け具）が埋め込み固定されている。スタッドボルト１８は、アース用導体２と共にベース部材１の成形時にベース部材１内に埋め込まれる。図示のスタッドボルト１８は頭部１８Ａが軸方向に隙間を置いて２分割され、この間の隙間にベース部材１の成形肉が入り込むことでスタッドボルト１８の抜け止め機能が高められている。また、スタッドボルト１８の頭部１８Ａの外周面にはローレット溝が刻み込まれており、スタッドボルト１８に対する回り止め機能が高められている。スタッドボルト１８の軸部１８Ｂは貫通孔１７およびアース端子１３のボルト孔１６を貫通可能であり、軸部１８Ｂの先端からナット１９（締め具）を締め込むことにより、ボルト頭部１８Ａとの間でアース端子１３とアース用導体２とを挟み込んで保持される。このことにより、ノイズフィルタ３がアース接続部５に固定される。図３に示すように、取付け用開口部４内にノイズフィルタ３が取付けられた状態では、ノイズフィルタ３はベース部材１の上面から突出しないよう、取付け用開口部４の深さが設定されている。

ベース部材１において、取付け用開口部４が形成されている側の面には、取付け用開口部４を長手方向に挟んで一対の放熱用開口部２１が形成されている。両放熱用開口部２１は取付け用開口部４の長手方向の両端部に連通して形成されている。両放熱用開口部２１は取付け用開口部４と同様、アース用導体２の表面を露出させる深さをもって形成されている。アース用導体２のうち両放熱用開口部２１によって露出された領域は放熱領域を構成する。両放熱用開口部２１は取付け用開口部４の短手方向の最大幅より幅狭でかつ長手方向に沿ってほぼ均一幅をもって延出形成されており、それぞれの先端部は半円形状に形成されている。両放熱用開口部２１は、ベース部材１の長手方向に沿う側の寸法が短手方向に沿う側の寸法より長くなるように形成されている。また、取付け用開口部４から両放熱用開口部２１に至る全開口領域は、ベース部材１の長手方向及び短手方向のそれぞれの中心軸線に対して対称形状に形成されている。

次に、上記のように構成された実施例１の作用効果を説明する。ノイズフィルタ３の取付け作業にあたり、まず、ノイズフィルタ３を取付け用開口部４に対しその長手方向が取付け用開口部４の長手方向に向くようにして収める。そして、ノイズフィルタ３におけるアース端子１３のボルト孔１６をスタッドボルト１８の軸部１８Ｂに通す。その後に、軸部１８Ｂに対してナットを締め込めば、スタッドボルト１８の頭部１８Ａとの間でアース端子１３とアース用導体２とが挟み付けられて保持される。このことにより、アース端子１３がアース用導体２に対して電気的に接続されてアースがとられるため、電気機器において発生して電線１４に重畳されたノイズは、コンデンサ７、アースを介して除去される。

一方、コンデンサ７は通電に伴って発熱する。ベース部材１を構成するＣＦＲＰは金属材であるアース用導体２に比較して熱伝導性が低いため、コンデンサ７で生じた熱はベース部材１に伝熱するよりも、ハウジング６の底面を介して専らアース接続部５に伝わる。本実施例の場合、アース用導体２はアース接続部５に連続して一対の放熱領域（放熱用開口部２１によってアース用導体２が露出された領域）が設けられて共に外部に露出されているため、アース接続部５に伝わった熱はこれら両放熱領域から外部に放熱される。したがって、コンデンサ７の異常な高熱になることがなく、ノイズフィルタ３としての機能に支障を来すような事態を未然に回避することができる。

また、本実施例の場合、ベース部材１には取付け用開口部４とその両側に放熱用開口部２１が連続して開口する構成であるため、かかる開口によりベース部材１の強度低下が生じることは避け難い。とりわけ、本実施例のように、ベース部材１における短手方向の寸法が小さい場合には懸念される。

しかし、本実施例の場合、取付け用開口部４をベース部材１の長手方向に沿った楕円形状にし、ノイズフィルタ３をその長手方向が楕円の長辺に沿う方向で取り付けるようにしている。したがって、取付け用開口部４における短手方向の最大幅を極力小さく抑えることができる。このことは、最大幅部分では開口部の幅寸法（Ｈ１）より肉のある部分の幅寸法（合算値２Ｈ２）と略等しいかあるいはやや大きくすることにも寄与し、ベース部材１の強度確保が図られている。

また、両放熱用開口部２１は長手方向に細長い開口形状にして放熱面積を確保するようにしたため、ベース部材１のうち両放熱用開口部２１の形成範囲と対応する領域での短手方向の幅を広くとることができる。このこともベース部材１の強度確保に有効である。

＜実施例２＞
図４は本発明の実施例２を示している。実施例１では本発明の受け具がスタッドボルト１８であり、締め具がナット１９であった。実施例２では、実施例１とは逆に、受け具をナット３０にし、締め具をボルト３１としたものである。実施例２におけるナット３０（例えば六角ナット）はベース部材１に回り止めされた状態で埋め込み固定されている。また、ナット３０の外周面には全周に沿って凹溝３２が形成され、ＣＦＲＰの成形肉を凹溝３２内に食い込ませるようにすることで、ナット３０の抜け防止が図られている。
他の構成は実施例１と同様であり、もって同様の作用効果を発揮することができる。

＜実施例３＞
図５は本発明の実施例３を示している。実施例３における受け具は円筒形状のスリーブ４０であり、下縁に抜け止め縁４１が張出し形成されている。受け具としてのスリーブ４０はベース部材１内に埋め込み固定され、抜け止め縁４１がベース部材１に対する引っ掛かりとなって抜けが防止されている。一方、締め具はフランジ４３付きの圧入ピン４２であり、この圧入ピン４２はフランジ４３によりアース端子１３を押さえ、軸部がスリーブ４０内に圧入されることによって、スリーブ４０の端面との間でアース端子１３及びアース用導体２を挟み込んで保持する。
他の構成は他の実施例と同様であり、もって同様の作用効果を発揮することができる。

＜実施例４＞
図６は本発明の実施例４を示している。本実施例４では、アース用導体２の一部長さ領域はベース部材１の内部から表面側へと屈曲して設けられてベース部材１の表面に露出しアース接続部５０を構成するようになっている。したがって、実施例４においては、実施例１のような取付け用開口部４および放熱用開口部２１は形成されない。他の構成は、実施例１と同様である。

上記の構成に係る本実施例４はアース用導体２の可撓性を利用してアース用導体２を、ベース部材１の表面に直接露出させるよう、立体的な配索を容易に行うことができる。したがって、取付け用開口部４及び放熱用開口部２１といったベース部材１の強度を低下させるような開口部を設けずに済むから、ベース部材１の強度確保とベース部材１の構造の簡素化を図ることができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、フィルタ素子であるコンデンサ７をコネクタ内に組込んだ形式のノイズフィルタ３を例示した。しかし、ノイズフィルタ３自体は必ずしもコネクタ機能を必要とするものではない。ノイズフィルタ３及びアース端子１３を単なるケース内に組込むようにしたものであってもよい。
（２）上記実施例１乃至３では、取付け用開口部４が放熱用開口部２１を挟んで一対設けられる形態を示したが、片側のみに設けられるようにしてもよい。
（３）上記実施例ではフィルタ素子としてコンデンサ７を例示したが、フィルタ素子はコイルであってもよい。
（４）上記実施例では、ベース部材としてＣＦＲＰを主材料として形成された場合を説明したが、他の材料で形成されるようにしてもよい。要は、ベース部材がアース用導体に比較して熱伝導性の低い樹脂材で形成されればよい。

１…ベース部材
２…アース用導体
３…ノイズフィルタ（アース部材）
４…取付け用開口部
５…アース接続部
７…コンデンサ（フィルタ素子）
１３…アース端子
１８…スタッドボルト（受け具）
１９…ナット（締め具）
２０…固定部材
２１…放熱用開口部
３０…ナット（受け具）
３１…ボルト（締め具）
４０…スリーブ（受け具）
４２…圧入ピン（締め具）
５０…アース接続部

Claims (5)

1. 片面側に取付け用開口部が凹設されたベース部材と、
   可撓性導電材料よりなり、少なくとも一部領域がアース接続部として外部に露出するとともに、前記アース接続部の裏面側が前記ベース部材にて支持されたアース用導体と、
   前記アース接続部に接続されるアース端子を有するアース部材と、
   前記ベース部材において前記アース接続部の裏面側に埋め込み固定された受け具とこの受け具に係止し前記受け具との間で前記アース端子と前記アース用導体とを挟み込んで固定する締め具とからなる固定部材とを備えて構成されていることを特徴とするアース構造。
2. 前記ベース部材の片面側には、取付け用開口部が凹設されて前記ベース部材の内部に配された前記アース接続部を外部に露出させるようになっており、
   かつ前記アース部材は前記取付け用開口部内において前記アース部材の長手方向が前記ベース部材の長手方向に沿う向きで取付けがなされていることを特徴とする請求項１に記載のアース構造。
3. 前記アース部材には、通電に伴って発熱しかつ前記アース端子に電気的に接続されて前記導電体に重畳されたノイズを除去可能なフィルタ素子を備える一方、
   前記ベース部材は前記アース用導体に比較して熱伝導性の低い樹脂材を主成分として形成されるとともに、前記ベース部材には、前記アース用導体の一部を外部に露出させる放熱用開口部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアース構造。
4. 前記アース用導体は前記ベース部材の長手方向に沿って配される一方、
   前記取付け用開口部には前記放熱用開口部が連通して形成されるとともに、前記放熱用開口部は前記取付け用開口部における短手方向の最大幅範囲内に配されていることを特徴とする請求項３に記載のアース構造。
5. 前記放熱用開口部は前記ベース部材の長手方向に沿う側が長くなるように形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のアース構造。

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