JP2013004275A - ワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】電力系のワイヤハーネスにおいて、過剰な発熱を防止するために断面積の大きな導電部が採用された場合でも、柔軟性が確保されて取り扱い性能が損なわれず、かつ、表皮効果による電流の伝送ロスを回避できること。
【解決手段】ワイヤハーネス１は、内側から外側へ重ねられた複数の筒状の送電部と、送電部ごとに設けられた端子とを備える。各送電部は、複数の導線が組み合わされて筒状に形成され柔軟性を有する編組線などで構成された筒状導電部２と、筒状導電部２の外周を覆う筒状に形成され柔軟性を有する筒状絶縁部３とを備える。複数の端子は、送電部ごとに設けられ、筒状導電部２に対して電気的に接続されている。最も内側の送電部２の一部の内側には、送電部２の形状を一定に保持する芯部材４が内包されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤハーネスに関する。

特許文献１に示されるように、車両に搭載される電力系の従来のワイヤハーネスは、三相交流の各相に対応する３本の絶縁電線又は単相交流に対応する２本の絶縁電線が束ねられた構造を備える。絶縁電線は、電流が流れる導電部とその導電部の周囲を覆う絶縁被覆とを備える。

また、ハイブリッド自動車又は電気自動車などの電導車両に搭載される電力系のワイヤハーネスにおいては、大きな電流が流れたときの過剰な発熱を防止するために太い電線の採用が必要となる。

特開２００３−１９７０３７号公報

しかしながら、太い電線が採用されたワイヤハーネスは、柔軟性に欠けて取り扱い性能が悪いという問題点を有している。さらに、太い電線が採用されたワイヤハーネスは、表皮効果による電流の伝送ロスが大きくなりやすいという問題点も有している。

本発明は、電力系のワイヤハーネスにおいて、過剰な発熱を防止するために断面積の大きな導電部が採用された場合でも、柔軟性が確保されて取り扱い性能が損なわれず、かつ、表皮効果による電流の伝送ロスを回避できることを目的とする。

本発明に係るワイヤハーネスは、内側から外側へ重ねられた複数の筒状の送電部を備え、さらに、以下に示す各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、送電部各々を構成する導電部であり、複数の導線が組み合わされて筒状に形成され柔軟性を有する複数の筒状導電部である。
（２）第２の構成要素は、送電部各々を構成する絶縁部であり、筒状導電部の外周を覆う筒状に形成され柔軟性を有する複数の筒状絶縁部である。
（３）第３の構成要素は、送電部ごとに設けられ、筒状導電部に対して電気的に接続された複数の端子である。

また、本発明に係るワイヤハーネスが、さらに以下に示す構成要素を備えることも考えられる。
（４）第４の構成要素は、最も内側の送電部の一部の内側に内包され、送電部の形状を一定に保持する芯部材である。

また、本発明に係るワイヤハーネスにおいて、芯部材が、送電部の断面形状を扁平に保持する扁平な棒状に形成されていることが考えられる。

また、本発明に係るワイヤハーネスにおいて、外側の筒状導電部よりも内側の筒状導電部の方が断面における導線の総断面積が大きく形成されていることが考えられる。

また、本発明に係るワイヤハーネスが、さらに以下に示す構成要素を備えることも考えられる。
（５）第５の構成要素は、最も内側の送電部の内側に内包された絶縁電線である。

また、本発明に係るワイヤハーネスにおいて、筒状導電部が、複数の導線が編まれて筒状に形成され柔軟性を有する編組線からなることが考えられる。

また、本発明に係るワイヤハーネスが、さらに以下に示す構成要素を備えることも考えられる。
（６）第６の構成要素は、最も外側の送電部の外側を覆う筒状の編組線からなるシールド部材である。

本発明に係るワイヤハーネスにおいて、筒状導電部は、例えば編組線からなる部分であり、複数の導線が組み合わされて筒状に形成され柔軟性を有する。そのため、筒状導電部が、過剰な発熱を防止するために大きな断面積で形成された場合でも、柔軟性が確保されて取り扱い性能が損なわれない。また、筒状導電部は、中空の構造を有するため表皮効果による電流の伝送ロスが生じにくい。

また、車両に搭載されるワイヤハーネスにおいて、一部分が予め定められた配線経路に沿う形状で保持され、他の部分が柔軟性を有することにより、ワイヤハーネスの敷設がより容易となる場合がある。そのような場合、本発明に係るワイヤハーネスが、送電部の形状を一定に保持する芯部材をさらに備えれば、敷設の取り扱い性能がより高まり好適である。

また、本発明に係るワイヤハーネスが、送電部の断面形状を扁平に保持する扁平な棒状の芯部材を備えれば、送電部を高さの低い隙間に敷設することが容易となる。

また、本発明に係るワイヤハーネスにおいて、外側の筒状導電部よりも内側の筒状導電部の方が放熱性が悪い。そのため、外側の筒状導電部よりも内側の筒状導電部の方が断面における導線の総断面積が大きく形成されていることが望ましい。これにより、複数の筒状導電部各々の熱バランスが均一化され、一部の筒状導電部のみが過剰に高温化することを防止できる。

また、本発明に係るワイヤハーネスが、送電部の内側に内包された絶縁電線を備えれば、その絶縁電線は、筒状導電部に印加される電圧よりも低い電圧が印加される信号系の電線として利用可能である。これにより、電力系の送電部と信号系の絶縁電線とを効率的に配線することが可能となる。

また、本発明に係るワイヤハーネスが、送電部の外側を覆う筒状の編組線からなるシールド部材を備えれば、ワイヤハーネスの柔軟性を損なうことなく送電部のシールドが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るワイヤハーネス１の一部である第１ケーブル部の断面図を含む斜視図である。 ワイヤハーネス１の一部である第２ケーブル部の断面図を含む斜視図である。 ワイヤハーネス１の斜視図である。 ワイヤハーネス１が備える芯部材の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るワイヤハーネス１Ａの一部である第１ケーブル部の断面図を含む斜視図である。 ワイヤハーネス１Ａの一部である第２ケーブル部の断面図を含む斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るワイヤハーネス１Ｂの斜視図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の各実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

＜第１実施形態＞
まず、図１から図４を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るワイヤハーネス１の構成について説明する。図１に示されるように、ワイヤハーネス１は、ケーブル部１０と、ケーブル部１０の両端に設けられた接続部５０とを備える。また、ケーブル部１０は、予め定められた形状に保持された第１ケーブル部１１と、一定形状に保持されず柔軟性を有する第２ケーブル部１２とを含む。図１は、第１ケーブル部１１の断面図を含む斜視図であり、図２は、第２ケーブル部１２の断面図を含む斜視図である。

＜ケーブル部＞
図１及び図２に示されるように、ケーブル部１０は、内側から外側へ重ねられた３つの筒状の送電部を備える。各送電部は、筒状導電部２と筒状絶縁部３とにより構成されている。以下、筒状導電部２と筒状絶縁部３とを併せて送電部２・３と記載する。また、３つの筒状導電部２各々のことを、内側から外側へ順に第１筒状導電部２１、第２筒状導電部２２及び第３筒状導電部２３と称する。同様に、３つの筒状絶縁部３各々のことを、内側から外側へ順に第１筒状絶縁部３１、第２筒状絶縁部３２及び第３筒状絶縁部３３と称する。

即ち、ケーブル部１０において、第１筒状絶縁部３１は第１筒状導電部２１の外周を覆って形成され、第２筒状導電部２２は第１筒状絶縁部３１の外周を覆って形成され、第２筒状絶縁部３２は第２筒状導電部２２の外周を覆って形成され、第３筒状導電部２３は第２筒状絶縁部３２の外周を覆って形成され、第３筒状絶縁部３３は第３筒状導電部２３の外周を覆って形成されている。

筒状導電部２は、送電部２・３各々の一部を構成し、複数の導線が組み合わされて筒状に形成された導電部である。筒状導電部２は、複数の導線が筒状に組み合わされた構造を有するため、柔軟性を有し、曲げること及び押し潰して扁平な形状へ変形させることが容易である。例えば、筒状導電部２は、軟銅の導線が編まれて筒状に形成された編組線などである。

各筒状導電部２は、電動車両において三相モータとインバータ回路とを接続し、高い電圧が印加されることにより大きな電流が流れる電力線である。即ち、３つの筒状導電部２は、三相交流における各相の電流を伝送する。そのため、３つの筒状導電部２各々の断面における導線の総断面積は、過剰に発熱しない程度に十分に大きく形成されている。以下の説明において、筒状導電部２各々の断面における導線の総断面積のことを導線総断面積と称する。

本実施形態においては、外側の筒状導電部２よりも内側の筒状導電部２の方が導線総断面積が大きく形成されている。即ち、第３筒状導電部２３の導線総断面積が最も小さく、第２筒状導電部２２の導線総断面積は、第３筒状導電部２３の導線総断面積よりも大きく、第１筒状導電部２１の導線総断面積は、第２筒状導電部２２の導線総断面積よりも大きい。

また、筒状絶縁部３は、送電部２・３各々の一部を構成し、筒状導電部２の外周を覆う筒状に形成され柔軟性を有する絶縁部である。筒状絶縁部３は、その内側の筒状導電部２とその外側に存在する物とを電気的に絶縁する部材である。例えば、筒状絶縁部３は、ポリエチレン、塩化ビニル又はポリアミド系ナイロンなどの樹脂の筒状部材である。

また、図１に示されるように、ケーブル部１０のうちの第１ケーブル部１１は、最も内側の送電部２・３の内側に内包され、その送電部２・３の形状を一定に保持する芯部材４を備えている。

図４に示される斜視図は、芯部材４の一例を示す。図４に示される芯部材４は、その断面が扁平に形成された棒状の部材であり、直線状に延びる棒状に形成された直線部４１と、ねじれて形成されたねじれ部４２と、湾曲して形成された湾曲部４３とを有する。

図４に示されるような芯部材４が、第１ケーブル部１１における最も内側の送電部２・３の内側に配置されることにより、図３に示されるように、ケーブル部１０の一部である第１ケーブル部１１は、直線状の部分とねじれた部分と湾曲した部分とが連なった形状に保持される。さらに、芯部材４が扁平な棒状に形成されているため、図１に示されるように、第１ケーブル部１１における３つの送電部２・３各々の断面形状は扁平に保持される。

一方、ケーブル部１０のうちの第２ケーブル部１２は、芯部材４を備えておらず、最も内側の送電部２・３の内側は空洞である。そのため、柔軟性を有する３つの送電部２・３が重ねられた構造を有する第２ケーブル部１２は、全体として柔軟性が確保され、図３に示されるように、曲げること及び扁平な状態へ変形させることが容易である。

＜接続部＞
図１に示されるように、ケーブル部１０の両端に設けられた各接続部５０は、３つの送電部２・３ごとに設けられた３つの端子５と、絶縁性の材料で構成された端子固定部６とを含む。

３つの端子５は、モータ又はインバータ回路などの電装部品に対してネジ止めされる部分である。３つの端子５は、端子固定部６内においてそれぞれ独立して３つの筒状導電部２各々に対して電気的に接続されている。即ち、３つの端子５には、第１筒状導電部２１と電気的に接続された第１端子５１と、第２筒状導電部２２と電気的に接続された第２端子５２と、第３筒状導電部２３と電気的に接続された第３端子５５とが含まれる。例えば、３つの端子５は、端子固定部６内において３つの筒状導電部２各々に対して圧着又は溶着されている。

端子固定部６は、３つの端子５を予め定められた位置関係で保持する部材である。端子固定部６は、例えばポリアミド、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ＡＢＳ樹脂又はポリエチレン又はそれらが混合された絶縁性の樹脂の成形部材である。

＜効果＞
ワイヤハーネス１において、筒状導電部２は、複数の導線が組み合わされて筒状に形成され柔軟性を有する。そのため、筒状導電部２が、過剰な発熱を防止するために大きな断面積で形成された場合でも、柔軟性が確保されて取り扱い性能が損なわれない。また、筒状導電部２は、中空の構造を有するため表皮効果による電流の伝送ロスが生じにくい。

また、ワイヤハーネス１において、第１ケーブル部１１は、芯部材４によって予め定められた配線経路に沿う形状で保持され、第２ケーブル部１２は、柔軟性を有する。これにより、ワイヤハーネス１の敷設の取り扱い性能がより高まる。

また、ワイヤハーネス１の芯部材４は、送電部２・３の断面形状を扁平に保持する扁平な棒状であるため、第１ケーブル部１１を高さの低い隙間に敷設することが容易となる。

また、ワイヤハーネス１において、外側の第３筒状導電部２３よりも内側の第２筒状導電部２２の方が放熱性が悪い。これに対し、第２筒状導電部２２が第３筒状導電部２３よりも導線総断面積を大きく形成され、さらに、第１筒状導電部２１が第２筒状導電部２２よりも導線総断面積を大きく形成されている。その結果、３つの筒状導電部２各々の熱バランスが均一化され、一部の筒状導電部２のみが過剰に高温化することを防止できる。

＜第２実施形態＞
次に、図５及び図６を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るワイヤハーネス１Ａについて説明する。このワイヤハーネス１Ａは、図１から図３に示されたワイヤハーネス１と比較して、一部の構成要素が追加された構成を有している。図５及び図６において、図１から図４に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、ワイヤハーネス１Ａにおけるワイヤハーネス１と異なる点についてのみ説明する。

図５は、ワイヤハーネス１Ａの一部である第１ケーブル部１１の断面図を含む斜視図であり、図６は、ワイヤハーネス１Ａの一部である第２ケーブル部１２の断面図を含む斜視図である。ワイヤハーネス１Ａは、第１ケーブル部１１を一定の形状に保持する芯部材４Ａを備えている。この芯部材４Ａは、ワイヤハーネス１における芯部材４に相当する。

ワイヤハーネス１Ａは、ワイヤハーネス１Ａが備える構成に加え、最も内側の送電部２・３の内側、即ち、第１筒状導電部２１の内側に内包された複数の絶縁電線７を備えている。図５及び図６に示される例では、３本の絶縁電線７が第１筒状導電部２１の内側に内包されているが、１本の絶縁電線７、２本の絶縁電線７又は４本以上の絶縁電線７が、第１筒状導電部２１の内側に内包される例も考えられる。

絶縁電線７は、軟銅の撚り線からなる芯線とその芯線の周囲を覆う筒状の絶縁被覆とを有する電線である。この絶縁電線７は、筒状導電部２に印加される電圧よりも低い電圧が印加され、筒状導電部２に流れる電流よりも十分小さな電流が流れる信号系の電線である。

また、図５に示されるように、ワイヤハーネス１の芯部材４Ａには、絶縁電線７が嵌め入れられる溝４４が形成されている。これにより、絶縁電線７は、第１ケーブル部１１内において一定の位置に保持される。

＜効果＞
ワイヤハーネス１Ａが採用されることにより、ワイヤハーネス１が採用される場合と同様の効果が得られる。さらに、ワイヤハーネス１Ａは、送電部２・３の内側に内包された信号系の絶縁電線７を備える。そのため、電力系の送電部２・３と信号系の絶縁電線７とを効率的に配線することが可能となる。

＜第３実施形態＞
次に、図７を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係るワイヤハーネス１Ｂについて説明する。このワイヤハーネス１Ｂは、図１から図３に示されたワイヤハーネス１と比較して、芯部材４と形状が異なる芯部材４Ａを備える点、及び端子固定部６と形状が異なる端子固定部６Ａを備える点のみが異なる。図７において、図１から図４に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、ワイヤハーネス１Ｂにおけるワイヤハーネス１と異なる点についてのみ説明する。

ワイヤハーネス１Ｂにおいて、第１ケーブル部１１内に配置される芯部材４Ａは、直線状に延びる棒状に形成された直線部４１と、湾曲して形成された湾曲部４３とを有する。しかしながら、芯部材４Ａにはねじれ部４２は形成されていない。このような形状の芯部材４Ａも本発明に係るワイヤハーネスに採用される芯部材の一例である。

また、ワイヤハーネス１Ｂの端部には接続部５０Ａが設けられている。接続部５０Ａを構成する端子固定部６Ａは、複数の端子５をそれらが並列する状態で保持する。このような形状の端子固定部６Ａも本発明に係るワイヤハーネスに採用される端子固定部の一例である。

＜その他＞
以上に示されたワイヤハーネス１，１Ａ，１Ｂが、電力線として機能する編組線などの筒状導電部２に加え、筒状の編組線からなるシールド部材を備えることも考えられる。この場合、シールド部材は、最も外側の送電部２・３の外側、即ち、第３筒状絶縁部３３の外側を覆う筒状の編組線で構成される。ワイヤハーネス１，１Ａ，１Ｂが、そのようなシールド部材を備えれば、ワイヤハーネス１，１Ａ，１Ｂの柔軟性を損なうことなく送電部２・３のシールドが可能となる。

シールド部材は、３つの筒状導電部２各々に対して電気的に絶縁された状態で、ワイヤハーネス１，１Ａ，１Ｂの両端部において導電性のブラケット又は第４の端子などを介して接地される。

また、ワイヤハーネス１，１Ａ，１Ｂにおいて、最も外側の送電部２・３が省略されることも考えられる。この場合、第１筒状導電部２１及び第２筒状導電部２２は、第１端子５１及び第２端子５２各々を介して単相交流の２つの線各々に対して電気的に接続される。

また、ワイヤハーネス１，１Ａ，１Ｂが、内側から外側へ重ねられた４つ以上の送電部２・３を備えることも考えられる。また、ワイヤハーネス１，１Ａ，１Ｂにおいて、端子固定部６，６Ａが省略されることも考えられる。

１，１Ａ，１Ｂ ワイヤハーネス
２ 筒状導電部（送電部）
３ 筒状絶縁部（送電部）
４，４Ａ 芯部材
５ 端子
６，６Ａ 端子固定部
７ 絶縁電線
１０ ケーブル部
１１ 第１ケーブル部
１２ 第２ケーブル部
２１ 第１筒状導電部
２２ 第２筒状導電部
２３ 第３筒状導電部
３１ 第１筒状絶縁部
３２ 第２筒状絶縁部
３３ 第３筒状絶縁部
４１ 直線部
４２ ねじれ部
４３ 湾曲部
４４ 溝
５０ 接続部
５１ 第１端子
５２ 第２端子
５５ 第３端子

Claims (7)

1. 内側から外側へ重ねられた複数の筒状の送電部を備えるワイヤハーネスであって、
   前記送電部各々を構成する導電部であり、複数の導線が組み合わされて筒状に形成され柔軟性を有する複数の筒状導電部と、
   前記送電部各々を構成する絶縁部であり、前記筒状導電部の外周を覆う筒状に形成され柔軟性を有する複数の筒状絶縁部と、
   前記送電部ごとに設けられ、前記筒状導電部に対して電気的に接続された複数の端子と、
   を備えることを特徴とするワイヤハーネス。
2. 最も内側の前記送電部の一部の内側に内包され、前記送電部の形状を一定に保持する芯部材をさらに備える、請求項１に記載のワイヤハーネス。
3. 前記芯部材は前記送電部の断面形状を扁平に保持する扁平な棒状に形成されている、請求項２に記載のワイヤハーネス。
4. 外側の前記筒状導電部よりも内側の前記筒状導電部の方が断面における前記導線の総断面積が大きく形成されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載のワイヤハーネス。
5. 最も内側の前記送電部の内側に内包された絶縁電線をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれかに記載のワイヤハーネス。
6. 前記筒状導電部は、複数の導線が編まれて筒状に形成され柔軟性を有する編組線からなる、請求項１から請求項５のいずれかに記載のワイヤハーネス。
7. 最も外側の前記送電部の外側を覆う筒状の編組線からなるシールド部材をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれかに記載のワイヤハーネス。

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