JP6044876B2 - 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、この内部に金属製のバスバーを内蔵させ、バスバーをアースポイントとして利用することが考えられる。

しかし、コネクタに設けられたコンデンサ、コイル等は通電に伴って発熱するが、ＣＦＲＰは金属に比較して熱伝導性が低い。したがって、放熱が十分になされず、フィルタ素子の機能が損なわれてしまうことが懸念される。

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、放熱性に優れ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、ベース部材と、ベース部材内に配され導電材料よりなるアース用導体と、アース用導体に接続されるアース端子と通電時に発熱を伴うフィルタ素子とが設けられるノイズフィルタとを備えるアース構造であって、ベース部材は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一方、アース用導体には、ベース部材から外部に突出する放熱部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ベース部材内に導電材料よりなるアース用導体を内蔵してこのアース用導体にノイズフィルタのアース端子を接続するようにしているため、アースの確保が容易である。また、アース用導体の放熱部を、このアース用導体よりも熱伝導性の低いベース部材から外部に突出させたため、通電に伴ってフィルタ素子が発熱しても、放熱部を通して良好に放熱させることができる。したがって、フィルタ素子のフィルタ機能を良好に保持することができる。

実施例１のアース構造を示す平面図 コネクタの内部構造を示す平断面図 図１のＸ−Ｘ線断面図 実施例２のアース構造を示す平面図

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、前記放熱部が、前記アース用導体の本体部からその長手方向と交差する向きに突出して形成され、前記ノイズフィルタは、前記本体部において前記放熱部が形成されている幅領域とほぼ対応する幅領域内に配され、前記アース用導体の本体部における前記ノイズフィルタの配設領域を前記長手方向から挟む部位には、前記長手方向と交差する向きでの断面積を減じるよう除肉された熱拡散抑制部が設けられる構成とすることが好ましい。
このような構成によれば、熱拡散抑制部によって本体部の長手方向に向かう放熱経路の断面積が減じられるため、同方向への熱の伝達が抑制される。逆に、放熱部への伝熱が促されるため、放熱効率を高めることができる。

（２）また、前記ベース部材には、前記アース用導体の本体部を露出させる取付け用開口部が形成され、その内部において前記ノイズフィルタが前記アース用導体に取付け可能となっており、かつ前記ノイズフィルタは、前記ベース部材の外面から内方へ引っ込んだ状態で取り付けられるようにするとよい。
このような構成によれば、ノイズフィルタのアース用導体に対する接続作業は
取付け用開口部を通して容易に行うことができる。また、取付けられたノイズフィルタはベース部材の外面から引っ込んだ状態となっているため、異物との干渉が回避され損傷から保護される。

（３）さらに、ノイズフィルタのアース端子は、前記放熱部に接続されるようにしてもよい。
このような構成によれば、放熱部を利用してノイズフィルタの取付けを行うことができるため、ノイズフィルタ専用の取付け部を確保する必要がない。したがって、アース構造を簡素化することができる。また、放熱経路の短縮化により、放熱性にも優れる。

次に、本発明のアース構造を具体化した実施例１及び２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を示している。図１は自動車の車両フレームとしてのベース部材１０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１０の一部が示されており、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１０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１０には長手方向に沿ってバスバー３０（アース用導体）が内蔵されている。バスバー３０は導電金属製の平板材によって形成されており、図３に示すように、ベース部材１０に対し厚み方向のほぼ中央部に配され、ベース部材１０がインサート成形される際に内部に組込まれる。図１に示すように、バスバー３０の本体部３３はベース部材１０の長手方向に沿って延出している。バスバー３０の途中部位には、バスバー３０の長手方向とほぼ直交する方向へ向けて放熱部３１が張り出し形成されている。放熱部３１は後述するコンデンサ２２に対する放熱を行うためのものであり、ベース部材１０から外方へ突出している。本実施例の放熱部３１はベース部材１０の長手方向に長い長方形状に形成されている。

図１に示すように、ベース部材１０の適所の上面には後述するノイズフィルタ２０（コネクタ）を取り付けるための取付け用開口部１１が表裏両面に開口している。取付け用開口部１１は放熱部３１が形成されている幅領域（図１中にＷで示された領域）内に配されている。取付け用開口部１１は円形形状に形成され、バスバー３０の一部をベース部材１０の表裏に露出させている。バスバー３０のうち、この露出された領域はノイズフィルタ２０を取付けてアース端子２８を接続するためのアース接続部３２となる。

次に、ノイズフィルタ２０について説明する。図２に示すように、本実施例のノイズフィルタ２０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２１を有している。ハウジング２１の内部はコンデンサ２２を収容するコンデンサ収容室２３と雌端子金具４２を収容するための端子収容室２４とから構成されている。

コンデンサ収容室２３内に収容されたコンデンサ２２からは一対のリード２７ａ，２７ｂが導出されている。このうち、一方のリード２７ｂはアース端子２８に接続され、他方のリード２７ａは雄端子金具２６に接続されている。コンデンサ２２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２４内にはランス２５が形成され、雌端子金具４２に弾性的に係止して雌端子金具４２を抜け止めすることができる。雌端子金具４２は端子収容室２４内に正規に収容された状態で雄端子金具２６と接続可能である。

アース端子２８はハウジング２１から外方へ、具体的には図２に示すように、コンデンサ２２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２８がハウジング２１から突出する部分はハウジング２１の底面とほぼ面一をなし、かつここには円形のボルト孔２９が貫通して形成されている。これに対応してアース接続部３２にはバスバー側貫通孔３４が貫通して形成されている。アース端子２８を固定する場合、つまりノイズフィルタ２０を固定する場合には、ボルト孔２９とバスバー側貫通孔３４とを整合させ、ベース部材１０の表面側からボルト５０を貫通させた状態で、裏面側に配されたナット５１へと締め込みがなされる。ノイズフィルタ２０の取付けられる向きは、図１に示すように、コンデンサ２２の突出方向に沿っているが、より具体的には、放熱部３１に近い側にコンデンサ２２が位置し、遠い側にアース端子２８の先端部が位置するような向きとしてある。また、バスバー３０においてノイズフィルタ２０が取付けられている側の面からベース部材１０の外面に至るまでの距離（図３に示すＨ１寸法）は、ノイズフィルタ２０のハウジング２１の厚み（同図に示すＨ２寸法）より大きくしてある（Ｈ１＞Ｈ２）。換言すれば、取付け用開口部１１の深さは、ノイズフィルタ２０がベース部材１０から外部に突出させない設定となっている。

さらに、図１に示すように、取付け用開口部１１にはベース部材１０の外方へと抜ける電線導出溝１２が形成され、雌端子金具４２に接続された電線４０をベース部材１０から導出可能としている。

図１に示すように、バスバー３０の本体部３３においてノイズフィルタ２０の配設領域を長手方向から挟む部位、換言すれば本体部３３において放熱部３１の幅領域に対応する領域（図１に示すＷで示された幅領域）には一対の熱拡散抑制部３５が設けられている。両熱拡散抑制部３５はバスバー３０の本体部３３の両側縁からほぼ直角にかつ対向するようにして切り込まれた一対のスリットによってそれぞれ形成されている。このように、両スリットが対向して設けられることにより、バスバー３０は長手方向と直交する向きでの断面積が減じられている。なお、対向する両スリット間の間隔は、放熱部３１の幅寸法（Ｗ）よりも充分に狭くなるように設定されている。

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。コンデンサ２２に通電がなされると、電流中に含まれているノイズ成分はコンデンサ２２を通じてアース端子２８とバスバー３０のアース接続部３２とのアース接続により除去される。

一方、コンデンサ２２は通電に伴って発熱する。ベース部材１０を構成するＣＦＲＰは金属材であるバスバー３０に比較して熱伝導性が低いため、コンデンサ２２で生じた熱はベース部材１０に伝熱するよりも、ハウジング２１の底面を介して専らアース接続部３２に伝わる。

アース接続部３２に伝わった熱は、アース接続部３２におけるコンデンサ２２が設けられた部位を中心に、バスバー３０の本体部３３の長手方向に沿う双方向及び放熱部３１に向かう方向へ拡散しようとする。しかし、本実施例においては、本体部３３の長手方向に沿う方向の放熱経路に関しては、両熱拡散抑制部３５によって放熱経路が狭められており、かつベース部材１０に挟まれていることから、この放熱経路では温度勾配が緩く、伝熱量が低くなっている。これに対し、アース接続部３２から放熱部３１へ向かう放熱経路は放熱部３１の全幅に及び、かつ放熱部３１がベース部材１０から突出し放熱部３１の全体が外部に露出しているため、放熱部３１へ向かう経路は相対的に温度勾配が急であり、その分伝熱量が高くなっている。したがって、コンデンサ２２で生じた熱は放熱部３１へ向かう経路に沿って優先的に伝熱するため、コンデンサ２２での発熱を効率よく外部に放熱することができる。

また、アース接続部３２は放熱部３１が形成されている幅範囲内（Ｗ寸法内）に設けられているため、放熱経路が短くて済み、このことも放熱効率の向上に寄与する。さらに、同様の観点で、ノイズフィルタ２０の取付け姿勢に関し、発熱部材であるコンデンサ２２が収容されている側を放熱部３１側に向けるようにしているから、一層、放熱効率が高められる。

さらに、本実施例の場合、ノイズフィルタ２０は取付け用開口部１１内においてベース部材１０の外面から引っ込んだ状態で取り付けられているから、異物との干渉による損傷を未然に回避する、という効果も得られる。

＜実施例２＞
図４は本発明の実施例２を示している。実施例２はノイズフィルタ２０を放熱部３１に直接取り付けるようにしたものである。このようにすれば、実施例１に比較して放熱経路がさらに短縮化されるため、より放熱効率を高めることができる。また、ノイズフィルタ２０の取付け作業を、開放されたスペースにおいて行うことができるため、取付け作業を円滑に行うことができる。さらに、ベース部材１０に取付け用開口部１１が形成されないため、ベース部材１０の強度を低下させる懸念もない。
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。

＜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、フィルタ素子をコネクタ内に組込んだ形式のノイズフィルタ２０を例示した。しかし、ノイズフィルタ２０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２０及びアース端子２８を単なるケース内に組込み、ケースから引き出された電線４０の端末部に外部機器との接続を行うコネクタを設けるような形式であってもよい。
（２）上記実施例では、放熱部３１をバスバー３０の片側のみに設けたが、両側に設けてもよい。放熱部３１に関しては、その設置数、および形状は決して限定されるべきものではない。
（３）上記実施例ではフィルタ素子としてコンデンサ２２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１０に取付け用開口部１１を設け、この開口部を通してバスバー３０へのノイズフィルタ２０の取付けを行った。つまり、バスバー３０がベース部材１０に内蔵された後にノイズフィルタ２０の取付けがなされていた。しかし、この取付け順に限らず、予めノイズフィルタ２０をバスバー３０に取付けておいた後に、これをベース部材１０に組込むようにしてもよく、このようにすれば必ずしも取付け用開口部１１を設けなくて済む。
（５）上記実施例では、熱拡散抑制部３５を一対のスリットを対向させて放熱経路を絞り込むことで構成したが、スリットに代えて他の構成であってもよい。例えば、バスバー３０における当該部位の厚みを減じたりすることが考えられる。
（６）上記実施例では、取付け用開口部１１がベース部材１０の表裏両面に開口する形式を示したが、片側の面にのみ開口するようにしてもよい。
（７）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（バスバー）に比較して熱伝導性の低い樹脂材で形成されればよい。

１０…ベース部材
１１…取付け用開口部
２２…コンデンサ
２８…アース端子
３０…バスバー（アース用導体）
３１…放熱部
３３…本体部
３５…熱拡散抑制部

Claims (4)

1. ベース部材と、
   前記ベース部材内に配され導電材料よりなるアース用導体と、
   前記アース用導体に接続されるアース端子と通電時に発熱を伴うフィルタ素子とが設けられるノイズフィルタとを備えるアース構造であって、
   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一方、前記アース用導体には、前記ベース部材から外部に突出する放熱部が形成されていることを特徴とするアース構造。
2. 前記放熱部は、前記アース用導体の本体部からその長手方向と交差する向きに突出して形成され、
   前記ノイズフィルタは、前記本体部において前記放熱部が形成されている幅領域とほぼ対応する幅領域内に配され、
   前記アース用導体の本体部における前記ノイズフィルタの配設領域を前記長手方向から挟む部位には、前記長手方向と交差する向きでの断面積を減じるよう除肉された熱拡散抑制部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のアース構造。
3. 前記ベース部材には、前記アース用導体の本体部を露出させる取付け用開口部が形成され、その内部において前記ノイズフィルタが前記アース用導体に取付け可能となっており、かつ前記ノイズフィルタは、前記ベース部材の外面から内方へ引っ込んだ状態で取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアース構造。
4. 前記ノイズフィルタのアース端子は、前記放熱部に接続されていることを特徴とする請求項１記載のアース構造。

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