JP3011007B2 - 車両のドアへの給電構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドア内のパワーウインド
装置等の電装品に電力を供給するための給電構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の給電構造としては図８に示す構
造が一般的である。これは車体１のうち、ドア２のヒン
ジ３側端面が対向する部分からグロメット４を貫通させ
てワイヤハーネス５を導出し、そのワイヤハーネス５の
先端に設けたコネクタ６をドア２に取り付けた待ち受け
コネクタ７に連結する構造で、ワイヤハーネス５内の送
電ケーブルを介して電力をドア２側に供給するようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成で
は、ワイヤハーネス５の製造工程においては、予めグロ
メット４に長い電線を貫通させなくてはならず、その作
業に手間取るという問題があった。また、車両の組立工
程では、長いワイヤハーネス５を車体１のパネルに設け
た孔に貫通させねばならず、その作業にも手間取るとい
う問題があった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、いわゆるワイヤレスにて電力を供給することによ
り、長い電線やワイヤハーネス等を孔に貫通させるとい
う面倒な作業を不要ならしめると共に、ドアが開放状態
にあっても電力を供給できるようにすることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る車
両のドアへの給電構造は、車体に開閉可能に設けたドア
に対して車体内のバッテリーから電力を供給するための
構造であって、車体側に設けられバッテリー側からの直
流電力を交流に変換するインバータ回路と、車体側に設
けられインバータ回路からの交流が流される一次コイル
と、ドア側に一次コイルに磁気的に結合するように設け
られドア側の電装品に電力を供給する二次コイルとを備
えた車両のドアへの給電構造において、車体側及びドア
側には、互いに両端が対向する形状の車体側鉄心及びド
ア側鉄心が設けられると共に、一次コイル及び二次コイ
ルは車体側鉄心及びドア側鉄心にそれぞれ巻装されてお
り、車体側鉄心及びドア側鉄心の一方又は双方が、相手
方に突出するように移動可能に設けられ、ドアの開放に
伴って突出するように付勢部材にて付勢されているとこ
ろに特徴を有する。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、車体のバッテリー側
からの直流電力はインバータ回路によって交流に変換さ
れ、車体側に設けた一次コイルにその交流が流されるか
ら、一次コイルの周りに交番磁界が発生する。一方、ド
ア側には二次コイルが設けられこれが上記一次コイルと
磁気的に結合する位置にあるから、二次コイルには交流
電圧が誘導される。従って、ドア側の二次コイルに非接
触（ワイヤレス）で電力が発生し、これを電源としてド
ア側の電装品に電力を供給できる。

【００１０】また、一次及び二次の各コイルは鉄心に巻
装されると共に、それらの鉄心は互いに両端が対向する
形状とされているから、両鉄心が対向する状態ではそれ
らによって閉じた磁気回路が構成され、漏れ磁束が大幅
に減少する。

【００１１】さらに、ドアを開放したときには、車体側
鉄心及びドア側鉄心の一方又は双方が相手方に突出する
ように移動するから、ドアの開放に係わらず両鉄心の磁
気的結合を常に高い状態に維持することができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明の効果は次のようである。請求項
１の発明によれば、ドア側の二次コイルに非接触で電力
を供給することができるから、長い電線やワイヤハーネ
ス等を車体やドアに形成した孔に貫通させるという面倒
な作業を不要にでき、もってワイヤハーネスの製造工程
や車両の組立工程での製造作業性を高めることができ
る。また、一次及び二次の両コイルの磁気的結合度が高
まるから、ワイヤレス送電でありながら、送電効率が高
くなって合理的である。更に、ドアの開放に係わらず両
鉄心の磁気的結合を常に高い状態に維持できるから、ド
ア開放時にもワイヤレス方式で電力を供給し続けること
ができる。

【００１３】

【００１４】

【実施例】

＜第１実施例＞以下、本発明を２ドアタイプの乗用車に
おけるドアへの給電構造に適用した第１実施例について
図１ないし図３を参照して説明する。図１には、車体１
１の運転席側にドア１２を取り付けた構造を示してお
り、そのドア１２はヒンジ１３を中心に回動して運転席
側の乗降口を開閉する周知の構造である。ドア１２が閉
じられた状態で、そのドア１２のヒンジ１３側の端板部
１２ａは車体１１の乗降口の内側壁部１１ａに空隙を介
して対向する。また、図１では図面の簡略化のために省
略してあるが、ドア１２内には公知のパワーウインド装
置、ドアミラー駆動装置及びドアロック機構等の電装品
が設けられている。すなわち、図３に示したパワーウイ
ンド操作スイッチ１４を操作するとパワーウインドモー
タ１５が通電されて窓ガラス１６が上或いは下に駆動さ
れ、ドアミラー操作スイッチ１７を操作するとドアミラ
ーモータ１８が通電されてドアミラーのミラー角度を調
節でき、またドアロック操作スイッチ１９を操作すると
ドア１２内のロック用ソレノイド２０が通電されてドア
１２をロックすることができる。

【００１５】さて、車体１１のうち乗降口の内側壁部１
１ａには、図２に示すように車体側鉄心２１がゴム製の
グロメット２２を介して取り付けられている。この車体
側鉄心２１は、全体としてコ字形の円柱状をなしてお
り、その中央部には一次コイル２３が巻装されている。
グロメット２２は、車体側鉄心２１の先端部を覆う収容
筒部２２ａと、その収容筒部２２ａから後側に突出して
先端が車体側鉄心２１の屈曲部に係合する固定爪部２２
ｂとを一体に備えてなり、車体側鉄心２１の両端部に取
り付けられている。上記収容筒部２２ａの先端には、先
端面を平坦にした円錐台形の径大頭部２２ｃが形成され
ると共に、その径大頭部２２ｃから所定寸法のギャップ
を離して円板形の鍔部２２ｄが突設されており、車体１
１の内側壁部１１ａに形成した貫通孔３１に上記径大頭
部２２ｃを貫通させてその径大頭部２２ｃと鍔部２２ｄ
との間に内側壁部１１ａの内周縁部を挟んだ状態でグロ
メット２２が内側壁部１１ａに取り付けられている。こ
の取付状態で、車体側鉄心２１の両端部は内側壁部１１
ａからドア１２側に所定寸法だけ突出した状態で車体１
１に固定された状態となる。

【００１６】一方、ドア１２のうちヒンジ１３側の端板
部１２ａにもドア側鉄心３１がグロメット３２を介して
取り付けられている。このドア側鉄心３１は車体側鉄心
２１と同様にコ字形をなす形状で両端部間の寸法が同一
であり、中央部に二次コイル３３が巻装されている。ま
た、グロメット３２も車体側鉄心２１用のグロメット２
２と同一の構造であり、図２に示すようにドア側鉄心３
１をドア１２の端板部１２ａに固定している。なお、同
図において、グロメット３２の各部にはグロメット２２
と同一部分に同一の添字を付して示している。両鉄心２
１，３１が上述のように取り付けられている結果、ドア
１２が閉鎖されると、図２に示すように車体側鉄心２１
の両端部とドア側鉄心３１の両端部とがグロメット２
２，２５の径大頭部２２ｃ，２５ｃを介して互いに対向
状態になって矩形状に連なる形態となるから、両鉄心２
１，３１を通る磁気回路が構成される。

【００１７】また、電気的構成は図３に示すようになっ
ており、車体１１内に設けたバッテリー４１は直流を交
流に変換するインバータ回路４２に接続され、その交流
出力が前記車体側鉄心２１に巻装された一次コイル２３
に印加される。なお、上記インバータ回路４２はＣＰＵ
４３からの信号に基づいて後述するように動作が制御さ
れるようになっている。一方、ドア側鉄心３１に巻装さ
れた二次コイル３３は整流回路４４に接続され、二次コ
イル３３に誘導される交流電圧を整流してリレー回路４
５を介して前述したパワーウインドモータ１５、ドアミ
ラーモータ１８及びロック用ソレノイド２０に直流電力
を供給できるようになっている。上記リレー回路４５は
ドア１２内に設けたＣＰＵ４６からの信号に基づいてス
イッチング動作が制御されるようになっており、このＣ
ＰＵ４６には、前述したようにドア１２に設けたパワー
ウインド操作スイッチ１４、ドアミラー操作スイッチ１
７及びドアロック操作スイッチ１９からの信号が与えら
れる。

【００１８】更に、上記ＣＰＵ４６にはＬＥＤ及びフォ
トダイオードからなる投受光素子４７が接続されてお
り、これが図１に示すようにドア１２の端板部１２ａに
取り付けられている。一方、車体１１側のＣＰＵ４３に
も同様な投受光素子４８が接続され、これが車体１１の
内側壁部１１ａに上記ドア１２側の投受光素子４７と対
向状態になる位置に取り付けられており、両ＣＰＵ４
３，４６間で必要な情報の授受を行うことができる。す
なわち、例えば車体１１側の投受光素子４８のＬＥＤが
ＣＰＵ４３からの信号に基づいて発光されると、その光
がドア１２側の投受光素子４７のフォトダイオードに入
射し、ここで光電変換されて信号がドア１２側のＣＰＵ
４６に与えられるようになっており、その逆も同様であ
る。

【００１９】なお、以上のところは運転席側のドア１２
について詳述したが、車両の助手席側のドアにも、ドア
ミラー操作スイッチが装備されていないことを除けば運
転席側と同様な構成が装備されている。これらの電気的
構成は、運転席側と同一部分には同一符号を付して図３
に示してあり、二次コイル３３からの交流を整流回路４
４にて整流し、これをリレー回路４５を介してパワーウ
インドモータ１５、ドアミラーモータ１８及びソレノイ
ド１６に供給できるようになっており、そのリレー回路
４５を制御するためのＣＰＵ４６、投受光素子４７及び
パワーウインド操作スイッチ１４が設けられている。

【００２０】本実施例は以上の構成であり、その作用は
次のようである。例えば、運転席側の窓ガラス１６を下
降させて窓を開放するには、ドア１２に設けたパワーウ
インド操作スイッチ１４を下降方向に操作する。する
と、ドア１２側のＣＰＵ４６から投受光素子４７，４８
を介して車体１１側のＣＰＵ４３に送電開始信号が与え
られ、これに基づいてインバータ回路４２が動作する。
すると、バッテリー４１からの直流電流が交流に変換さ
れて一次コイル２３に流され、その周囲に交番磁界が発
生する。ここで、その一次コイル２３は車体側鉄心２１
及びドア側鉄心３１を介して二次コイル３３と磁気的に
結合しているから、二次コイル３３には両コイルの巻数
比に応じた交流電圧が誘導される。その交流電圧は整流
回路４４にて整流されて直流化され、リレー回路４５に
与えられる。一方、ドア１２側のＣＰＵ４６からは、上
述したように車体１１側のＣＰＵ４３に向けて送電開始
信号が出力される他、リレー回路４５に向けてもパワー
ウインドモータ通電信号が出力される。この結果、リレ
ー回路４５が作動してパワーウインドモータ１５が整流
回路４４からの直流電力により駆動され、窓ガラス１６
が下降する。パワーウインド操作スイッチ１４から手を
離せば、リレー回路４５によってパワーウインドモータ
１５が断電されて窓ガラス１６が停止すると共に、ＣＰ
Ｕ４６から投受光素子４７，４８を介してＣＰＵ４３に
送電停止信号が出力され、インバータ回路４２の動作が
停止してドア１２側への送電が停止される。

【００２１】なお、詳細には図示はしないが、パワーウ
インドモータ１５への通電路には電流センサが設けられ
ており、窓ガラス１６が異物を挟んだ状態となると、同
モータ１５への流入電流が増大することに基づいてそれ
を検知し、ＣＰＵ４６はリレー回路４５を作動させてパ
ワーウインドモータ１５を断電すると共に、車体１１側
のＣＰＵ４３に送電停止信号を出力してインバータ回路
４２の動作を停止させる。

【００２２】ドアミラー操作スイッチ１７或いはドアロ
ック操作スイッチ１９を操作した場合も、上述と同様に
してインバータ回路４２が動作してバッテリー４１から
の電力が送電されると共に、リレー回路４５がスイッチ
ング作動して対応するモータ１５，１８或いはロック用
ソレノイド２０が駆動されることになる。また、仮に、
パワーウインドモータ１５、ドアミラーモータ１８及び
ロック用ソレノイド２０等の電装品が複数同時に動作す
るようにスイッチ操作がされると、ドア１２側のＣＰＵ
４６は車体１１側のＣＰＵ４３に信号を出力してＣＰＵ
４３がインバータ回路４２におけるスイッチング素子が
大きなデューティー比でスイッチングするように制御さ
せ、もって単一の電装品動作時よりも大きな電力をドア
１２側に供給できるようになっている。

【００２３】なお、助手席側のドアミラーの角度を調整
するには、運転席側のドア１２に設けたドアミラー操作
スイッチ１７を操作する。すると、運転席側のドア１２
側のＣＰＵ４６から車体１１側のＣＰＵ４３を介してイ
ンバータ回路４２に送電開始信号が出力されると共に、
助手席側ドアのＣＰＵ４６を介してリレー回路４５にド
アミラーモータ１８の通電信号が出力されて助手席側ド
アのドアミラーが駆動される。

【００２４】このように本実施例によれば、ドア１２側
に設けたパワーウインド装置等の電装品のための電力は
一次コイル２３及び二次コイル３３の磁気結合を介して
非接触で供給することができる。従って、従来の有線式
の電力供給方式で必要としていた送電用のケーブルは勿
論、そのケーブルを車体１１やドア１２に貫通させるた
めのグロメットやコネクタ等も不要になり、その分、ワ
イヤハーネス５の製造工程が簡略化されると共に、車両
の組立工程においても孔に送電用のケーブルを貫通させ
る作業がなくなるため、作業が簡単になる。

【００２５】また、特に本実施例では、一次コイル２３
及び二次コイル３３を車体側鉄心２１及びドア側鉄心３
１に巻装し、各鉄心２１，３１の両端を対向させる構成
としているから、両コイル２３，３３間の磁気結合度が
高くなり、高効率の送電が可能になる。

【００２６】＜第２実施例＞図４は本発明の第２実施例
を示す図３相当図である。前記第１実施例と相違すると
ころは、ドア１２側に設けた整流回路４４の出力ライン
に補助バッテリー５０を設けた点にある。また、その補
助バッテリー５０の電圧を監視するためにその出力ライ
ンはＣＰＵ４６に接続されており、補助バッテリー５０
の電池電圧が所定値を下回ると、ＣＰＵ４６は投受光素
子４７，４８を介して車体１１側のＣＰＵ４３に送電開
始信号を出力してインバータ回路４２を作動させる。こ
れにてインバータ回路４２から一次コイル２３に交流電
圧が印加されて二次コイル３３に交流電圧が誘導され、
これが整流回路４４にて整流され補助バッテリー５０が
充電されるため、補助バッテリー５０は常に充電完了状
態になる。

【００２７】ここで、ドア１２のパワーウインド操作ス
イッチ１４が操作されると、ＣＰＵ４６からリレー回路
４５にパワーウインドモータ通電信号が出力され、リレ
ー回路４５が作動してパワーウインドモータ１５が補助
バッテリー５０からの直流電力により駆動される。ま
た、ドアミラー操作スイッチ１７或いはドアロック操作
スイッチ１９を操作した場合も、上述と同様にして補助
バッテリー５０からの直流電力に基づいてモータ１５，
１８或いはロック用ソレノイド２０が駆動されることに
なる。その他の構成は、前記第１実施例と同様であるか
ら、同一部分に同一符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００２８】このようにこの第２実施例では、補助バッ
テリー５０の電圧が低下したらこれを充電することによ
り、補助バッテリー５０を十分な充電状態に保持してお
き、ドア１２側の電装品を動作させるときには、その補
助バッテリー５０を電源として利用できる。このため、
例えばドア１２を開放して各コイル２３，３３の磁気結
合度が低くなった時でも、ドア１２側の電装品を動作さ
せることができる。しかも、パワーウインド装置等の電
装品を使用しないときに車体１１側から送電を受けて補
助バッテリー５０を徐々に充電できるから、パワーウイ
ンド装置等の電装品が動作する短時間だけ送電する構成
に比べて、送電電流を小さくすることができる。この結
果、一次及び二次の両コイル２３，３３や両鉄心２１，
３１を小型化することができるようになる。

【００２９】＜第３実施例＞図５ないし図７は本発明の
第３実施例を示す。前記第１実施例と相違するところ
は、車体側鉄心６０をドア１２の開閉に伴って移動可能
に構成したところにある。この実施例で、車体側鉄心６
０は全体としてコ字形をなすが、図５にも示すように、
第１実施例の車体側鉄心６０に比べて両端部が円弧状を
なして長く延長されている。この車体側鉄心６０は、そ
の両端部の弧状延長部６０ａの曲率中心がドア１２の回
動中心と一致するように２つのグロメット６１を介して
車体１１に取り付けられている。グロメット６１は先端
にガイド筒部６２を有すると共に、そのガイド筒部６２
から後向きに樋状で弧状をなすガイドカバー６３を一体
に延設した構造であり、各ガイド筒部６２に車体側鉄心
６０の各弧状延長部６０ａが貫通され、上側のグロメッ
ト６１のガイドカバー６３は車体側鉄心６０の上側の弧
状延長部６０ａの上半分を覆うように位置し、下側のグ
ロメット６１のガイドカバー６３は下側の弧状延長部６
０ａの下半分を覆うように位置しており、もって車体側
鉄心６０をドア１２側に突出或いは後退自由に支持して
いる。また、この車体側鉄心６０に巻装した二次コイル
３３のカバー３３ａと各グロメット６１の先端側との間
には、図６及び図７に示すように、付勢部材に相当する
引っ張りスプリング６４が掛け渡され、もって車体側鉄
心６０を常に車体１１から突出する方向に付勢してい
る。

【００３０】なお、ドア側鉄心３１及びそのグロメット
３２、並びに他の電気的構成については前記第１実施例
と同様であり、同一部分に同一符号を付して重複説明は
省略する。

【００３１】この実施例において、ドア１２が閉鎖され
ているときは、図６に示すように、車体側鉄心６０は引
っ張りスプリング６４を弾性的に伸張させながら車体１
１内に後退するように押し込められている。このため、
車体側鉄心６０の弧状延長部６０ａの先端が、引っ張り
スプリング６４のバネ力によって付勢されてドア１２側
のグロメット３２の径大頭部３２ｃに当接し、結局、そ
の径大頭部３２ｃの先端薄肉部を介してドア側鉄心３１
の先端に対向した状態にある。これにて第１実施例と同
様に結合度の高い磁気回路が構成され、車体１１側から
ドア１２側に向けて高効率で電力が送電される。上述の
状態からドア１２を開放すると、ドア１２はヒンジ１３
を中心に回動し、ドア１２側の端板部１２ａが車体１１
の内側壁部１１ａから図７に示すように開くように離
れ、ドア側鉄心３１の端部先端が内側壁部１１ａから後
退するような動きをする。この結果、車体側鉄心６０は
引っ張りスプリング６４のバネ力によって車体１１内か
ら突出するように押し出され、その先端がドア側鉄心３
１の先端に対向した状態を維持する。従って、ドア１２
の開放に関わらず、両鉄心６０，３１によって磁気回路
が構成されることになるから、やはり車体１１側からド
ア１２側に向けて高効率で送電することができる。

【００３２】このように本実施例によれば、前記第１実
施例で述べた効果に加え、ドア１２を開放した時でも送
電できるので、その間にもドア１２側の電装品を使用す
ることができるという効果も得られる。

【００３３】＜その他の実施例＞本発明は上記各実施例
に限定されるものではなく、例えば次のような構成で実
施することができ、これらも本発明に含まれる実施例で
ある。

【００３４】（イ）前記各実施例に示した構成に加え
て、一次コイルと二次コイルとの巻数比を大きくしても
よい。このようにすると、二次コイルに誘導される交流
電圧が大きくなるから、同一の電力を送る場合でも小電
流で済み、結局、ドア内の電装品に接続する電線サイズ
を細くしてコストダウンを可能にできる。

【００３５】（ロ）前記各実施例において電装品を交流
駆動形とした場合には、整流回路４４を省略でき、その
分、コストダウンを図ることができる。この場合でも、
ＣＰＵ４６に対する直流電力の供給は必要になるが、そ
の電力は極めて微小であるから、整流回路としては電力
用とは比較にならないほど低コストにできる。

【００３６】（ハ）前記第３実施例では、車体側鉄心６
０を車体に対して移動可能に支持する構成としたが、こ
れに限らず、逆にドア側鉄心３１をドア１２に対して移
動可能に支持する構成としてもよく、或いは、車両側鉄
心６０及びドア側鉄心３１の双方を移動可能としてもよ
く、そのための構成は第３実施例と同様なグロメット６
１の構造が採用できる。

【００３７】（ニ）前記各実施例では、ドア１２側のＣ
ＰＵ４６と車体１１側のＣＰＵ４３との間を投受光素子
４７，４８を介して信号を伝送できるように構成した
が、これは必須ではなく必要に応じて設ければよいもの
である。また、そのような信号伝送は、必ずしも光学的
な方式にて行わずとも、電波、磁界、超音波等の他の情
報伝送媒体を利用できることは勿論である。

【００３８】（ホ）前記各実施例では、一次及び二次の
各コイルをコ字形の鉄心に巻装する構成としたが、鉄心
の形状はこれに限らず、Ｅ字形或いはＩ字形であっても
よく、また電装品が必要とする電力が小さい場合には、
インバータ回路の出力周波数を高めて無鉄心にて構成す
ることも可能である。

【００３９】その他、本発明は上記し且つ図面に示す実
施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲
内で種々変更して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図

【図２】一次及び二次の各コイルを鉄心と共に示す断面
図

【図３】第１実施例のブロック図

【図４】第２実施例のブロック図

【図５】第３実施例を示す斜視図

【図６】第３実施例の要部をドアの閉鎖状態で示す横断
面図

【図７】第３実施例の要部をドアの開放状態で示す横断
面図

【図８】従来の給電構造を示す斜視図

【符号の説明】

１１…車体 １２…ドア ２１…車体側鉄心 ２３…一次コイル ３１…ドア側鉄心 ３３…二次コイル ４２…インバータ回路 ４４…整流回路 ４７，４８…投受光素子 ５０…補助バッテリー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−199246（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221575（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−287969（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−134247（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−119101（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−154616（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−8016（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−44301（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60J 5/00 - 5/14 B60R 16/00 - 16/06 H01F 38/14 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H02J 17/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体に開閉可能に設けたドアに対して前
   記車体内のバッテリーから電力を供給するための構造で
   あって、車体側に設けられ前記バッテリー側からの直流
   電力を交流に変換するインバータ回路と、前記車体側に
   設けられ前記インバータ回路からの交流が流される一次
   コイルと、前記ドア側に前記一次コイルに磁気的に結合
   するように設けられ前記ドア側の電装品に電力を供給す
   る二次コイルとを備えた車両のドアへの給電構造におい
   て、 前記車体側及びドア側には、互いに両端が対向する形状
   の車体側鉄心及びドア側鉄心が設けられると共に、一次
   コイル及び二次コイルは前記車体側鉄心及びドア側鉄心
   にそれぞれ巻装されており、 前記車体側鉄心及び前記ドア側鉄心の一方又は双方が、
   相手方に突出するように移動可能に設けられ、ドアの開
   放に伴って突出するように付勢部材にて付勢されている
   ことを特徴とする車両のドアへの給電構造。