JP6700613B2 - 導電線 - Google Patents

Description

本発明は、導電線に関するものである。

従来、ハイブリッド車や電気自動車等の車両は、例えば特許文献１に示すように、車両走行の動力源となるモータと、該モータに接続されたインバータと、及び該インバータに電力を供給する高圧バッテリとを備え、インバータと高圧バッテリとは複数の導電線によって接続されている。

特許文献１のワイヤハーネスに用いられる導電線は、例えば車両の床下に配された金属製のシールドパイプ内に挿通されている。シードパイプは予め定められた配索経路の形状に沿って曲げ加工されており、その前端側はエンジンルーム内に導入され、インバータの近くまで延びている。シールドパイプからインバータに至るまでの間の配索経路は比較的短く、自由に曲げができないと接続作業が困難になってしまうため、シールドパイプの前端側には金属素線を筒状に網組してなる金属編組部が接続され、容易に屈曲できるようになっている。同様に、内部の導電線も金属編組部の曲げに追従できなければならないから、バッテリとモータ（インバータ）との間を接続する各導電線は、その全配索経路間が屈曲性に優れる撚り線を用いるのが通常であった。

特開２０１１−１７３４５６号公報

ところで、シールドパイプの径は内部に挿通される導電線の外径に依存するが、撚り線等の可撓導体では小径化が図りにくいため、近年ではシールドパイプに挿通される部分では小径化が図りやすい柱状導体（単芯線）への置き換えが検討されていた。

しかしながら、シールドパイプから外部に出た部分では、上述したように電線に対して自由な曲げが要求されるが、柱状導体ではこの要求に応えにくい。そのため、シールドパイプから外部に出た部分においては、可撓導体を使用せざるを得ない。このため、シールドパイプの出口部分において柱状導体と可撓導体とを接続することになる。また、こうした両導体の接続部分では、熱収縮チューブ等の絶縁被覆を被せ付けて各導体間の短絡回避を図らねばならない。

ここで、可撓導体と柱状導体とを電気的に接続するために、例えば各導体同士を溶着することが考えられる。しかしながら、各導体同士を径方向に重ねて溶着した場合、各導体間の接続部分で径方向において段差が生じてしまい、段差の角によって絶縁被覆が裂けてしまう虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、可撓導体と柱状導体との接続部分における径方向への段差を抑えられる導電線を提供することにある。

上記課題を解決する導電線は、導電性並びに可撓性を有する可撓導体と、導電性を有して前記可撓導体と同軸上に配置される柱状導体と、前記可撓導体及び前記柱状導体が内挿された筒状部材と、を備え、前記筒状部材の内周面には、前記柱状導体側に突出して前記可撓導体と前記柱状導体とを電気的に接続する突部が前記内周面の周方向全体に亘って設けられる。

この構成によれば、可撓導体と柱状導体とが同軸上に配置された状態で筒状部材の突部によって可撓導体と柱状導体とが電気的に接続されるため、各導体を単に径方向において当接させた場合と比較して各導体の接続部分における径方向への段差を抑えることができる。

上記導電線において、前記突部の形成された部分の前記筒状部材の外径は、前記突部の形成されていない部分の前記筒状部材の外径よりも小さいことが好ましい。
この構成によれば、突部の形成された部分の筒状部材の外径は、突部の形成されていない部分の筒状部材の外径よりも小さい。つまり、筒状部材を塑性加工にて縮径することで突部を構成することができる。

上記導電線において、前記可撓導体の端部に前記柱状導体の端部が内挿された状態で前記突部によって前記可撓導体と前記柱状導体とが当接して前記可撓導体と前記柱状導体とが電気的に接続されることが好ましい。

この構成によれば、可撓導体の端部に柱状導体の端部が内挿された状態で突部によって可撓導体と柱状導体とが当接して可撓導体と柱状導体とが電気的に接続されるため、接続信頼性の向上に寄与できる。

上記導電線において、前記可撓導体は、導電性を有する素線よりなる筒状の編組部材であることが好ましい。
この構成によれば、可撓導体を筒状の編組部材で構成することで、可撓導体内に容易に柱状導体を内挿することができる。

上記導電線において、前記柱状導体及び前記筒状の編組部材は、該柱状導体及び筒状の編組部材の電気的接続部を含めて一括して絶縁カバーにより被覆されていることが好ましい。

この構成によれば、柱状導体と筒状の編組部材との電気的接続部を含めて一括して被覆されるため、部品点数の増加を抑えることができる。

本発明の導電線によれば、可撓導体と柱状導体との接続部分における径方向への段差を抑えることができる。

第１実施形態のワイヤハーネスの概略構成図。 同形態の導電線の断面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）同形態の導電線の製造方法について説明するための説明図。 第２実施形態の導電線の断面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）同形態の導電線の製造方法について説明するための説明図。 変形例の導電線の断面図。

（第１実施形態）
以下、ワイヤハーネスの第１実施形態について、図面に従って説明する。なお、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１に示すように、本実施形態のワイヤハーネス１０は、ハイブリッド車や電気自動車等において、例えば車両後部に設置された電気機器としての高圧バッテリ１１と車両前部に設置された電気機器としてのインバータ１２とを接続するために、車両の床下等を通るように配索される。インバータ１２は、車両走行の動力源となる車輪駆動用モータ（図示略）と接続され、高圧バッテリ１１の直流電力から交流電力を生成し、該交流電力をモータに供給する。高圧バッテリ１１は、数百ボルトの電圧を供給可能なバッテリである。

ワイヤハーネス１０は、電気機器としての高圧バッテリ１１のプラス端子及びマイナス端子とそれぞれ接続される導電線としての２つの高圧電線１３，１４と、各高圧電線１３，１４を一括して包囲する筒状の電磁シールド部１５とを備えている。

電磁シールド部１５は、全体として長尺の筒状をなしている。そして、電磁シールド部１５は、その長さ方向の中間部が金属パイプ２１で構成され、金属パイプ２１で構成された部以外の長さ方向両端部を含む範囲が編組部材２２で構成されている。

金属パイプ２１は、例えば鉄系やアルミニウム系の金属材料にて構成されている。金属パイプ２１は、車両の床下を通って配索されるものであり、該床下の構成に応じた所定形状に曲げられている。金属パイプ２１は、内部に挿通された各高圧電線１３，１４を一括してシールドするとともに、各高圧電線１３，１４を飛び石等から保護する。

編組部材２２は、複数の金属素線が編み込まれて構成された筒状の部材である。編組部材２２は、かしめリング等の連結部材（図示略）によって、金属パイプ２１の長さ方向の両端部にそれぞれ連結され、これにより、各編組部材２２と金属パイプ２１とが互いに電気的に接続されている。各編組部材２２の外周は、例えばコルゲートチューブ等の外装材２４によって包囲されている。また、金属パイプ２１と編組部材２２との接続部には、該接続部の外周を覆って水の浸入を防止するゴム製のグロメット２５が装着されている。

各編組部材２２は、各高圧電線１３，１４における金属パイプ２１の端部から導出された部位（パイプ外部位Ｘ）の外周を一括して包囲している。これにより、各高圧電線１３，１４のパイプ外部位Ｘが、各編組部材２２によって電磁シールドされる。

図１に示すように、各高圧電線１３，１４は、電磁シールド部１５内に挿通されるとともに、各高圧電線１３，１４の一端部はコネクタＣ１を介して高圧バッテリ１１と接続され、他端部はコネクタＣ２を介してインバータ１２と接続されている。

図２に示すように、本実施形態の各高圧電線１３，１４は、柱状導体としての単芯線３１と、可撓導体としての撚り線３２と、筒状部材３３とを有する。
単芯線３１は、内部が中実構造である略円柱状の一本の導体３１ａと、導体３１ａを絶縁被覆する被覆３１ｂとを有する。で構成される。単芯線３１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって構成される。単芯線３１の導体３１ａは、その一端部が被覆３１ｂから露出するように構成される。被覆３１ｂは、例えば熱収縮チューブで構成することができる。

撚り線３２は、複数の素線からなる芯線３２ａと、芯線３２ａを覆う絶縁材料よりなる被覆３２ｂとを有する。芯線３２ａは、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって形成された素線から構成されている。芯線３２ａはその一端部が被覆３２ｂから露出するように構成され、その露出部位において前記単芯線３１の端部が挿通されるようになっている。すなわち、芯線３２ａによって単芯線３１が内挿された状態となっている。これにより、撚り線３２と単芯線３１とが同軸（軸線Ｌ）上に配置された構成となっている。

筒状部材３３は、導電性を有し、例えばアルミニウム又はアルミニウム系合金によって構成される。筒状部材３３は、撚り線３２の芯線３２ａ並びに単芯線３１の導体３１ａに対して外挿されるように設けられる。本例の場合、筒状部材３３は、撚り線３２の被覆３２ｂと軸線Ｌ方向において当接するようになっており、撚り線３２の被覆３２ｂを外挿しない構成となっている。これにより、例えば撚り線３２の被覆３２ｂに対して筒状部材３３を外挿した場合の構成と比較して、筒状部材３３の内径を小さくでき、筒状部材３３の小型化（小径化）に寄与できる。

筒状部材３３は、その内周面３３ａから径方向内側に突出する突部３３ｂを有する。突部３３ｂは、筒状部材３３の内周面３３ａの周方向全体に亘って設けられる。突部３３ｂによって筒状部材３３と単芯線３１（導体３１ａ）との間で撚り線３２（芯線３２ａ）を押圧状態で保持している。これにより、単芯線３１の導体３１ａと撚り線３２の芯線３２ａとが当接して電気的に接続されている。

ここで、突部３３ｂは、例えば治具と加工対象である筒状部材３３とを軸線Ｌを中心として相対的に回転させながら治具を外側から筒状部材３３に当接させて筒状部材３３を縮径するように塑性変形させる方法で形成されている。このような方法の一例としてスピンニング加工やスウェージング加工が挙げられる。より具体的には、筒状部材３３と単芯線３１の導体３１ａとの間に撚り線３２の芯線３２ａを介在するようにして前述した方法を用いて縮径するようにして突部３３ｂを形成する。このため、筒状部材３３の外周面３３ｃにおいて前記突部３３ｂと対応する位置に溝部３３ｄが周方向全体に亘って形成されることとなる。すなわち、突部３３ｂの形成された部分の筒状部材３３の外径は、突部３３ｂの形成されていない部分の筒状部材３３の外径よりも小さくなっている。また、本例の突部３３ｂは、内周面３３ａからの突出量が周方向において略一定となるように形成され、筒状部材３３が軸線Ｌ上に配置された構成となっている。

また、本実施形態の高圧電線１３，１４は、単芯線３１と撚り線３２とを筒状部材３３で電気的に接続した部位には、その部位を含めて覆うように略筒状で絶縁性を有する絶縁カバー３４が設けられる。絶縁カバー３４は、例えば熱によって収縮する熱収縮チューブが収縮された状態で単芯線３１と撚り線３２とを筒状部材３３で電気的に接続した部位に取り付けられている。これにより、単芯線３１と撚り線３２とを筒状部材３３で電気的に接続した部位が他の部材（導電部材）と接触することが抑えられて短絡が防止されている。

次に、本実施形態のワイヤハーネス１０の高圧電線１３，１４を構成する単芯線３１と撚り線３２との接続方法について説明する。
図３（ａ）に示すように、芯線３２ａを被覆３２ｂから一部露出させた撚り線３２と、導体３１ａを被覆３１ｂから一部露出させた単芯線３１とを準備する。

図３（ｂ）に示すように、撚り線３２の芯線３２ａを解して単芯線３１の導体３１ａを内挿する。つまり、撚り線３２の芯線３２ａによって単芯線３１の導体３１ａを外挿する。

図３（ｃ）に示すように、撚り線３２の芯線３２ａによって単芯線３１の導体３１ａが外挿された部位に筒状部材３３を外挿する。
そして、筒状部材３３と図示しない治具とを相対回転させて治具によって筒状部材３３の内周面３３ａに突部３３ｂを形成し、突部３３ｂによって撚り線３２の芯線３２ａと単芯線３１の導体３１ａとが当接して電気的に接続されるようになっている。そして、筒状部材３３の外側を絶縁カバー３４で覆われることで図２に示す高圧電線１３，１４が完成する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のワイヤハーネス１０の高圧電線１３，１４は、筒状部材３３と単芯線３１の導体３１ａとの間に撚り線３２の芯線３２ａを介在させた状態で筒状部材３３の一部を縮径させることで内周面３３ａに突部３３ｂが設けられる。この突部３３ｂは、筒状部材３３の内周面３３ａから径方向内側である撚り線３２の芯線３２ａ側に突出する構成である。このため、突部３３ｂと単芯線３１の導体３１ａとの間で撚り線３２の芯線３２ａが押圧状態で保持されることとなり、単芯線３１の導体３１ａと撚り線３２の芯線３２ａとが電気的に接続された状態となる。

また、単芯線３１（導体３１ａ）並びに撚り線３２（芯線３２ａ）は、同軸線Ｌ上に配置された状態で導体３１ａが芯線３２ａに内挿されることとなるため、径方向に導体３１ａと芯線３２ａを重ね合わせた場合と比較して、導体３１ａと芯線３２ａとの間の段差が小さくなっている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）撚り線３２の芯線３２ａと単芯線３１の導体３１ａとが同軸線Ｌ上に配置された状態で、筒状部材３３の突部３３ｂによって撚り線３２の芯線３２ａとが単芯線３１の導体３１ａとが電気的に接続される。このため、導体３１ａ及び芯線３２ａを単に径方向において当接させた場合と比較して、導体３１ａ及び芯線３２ａの接続部分における径方向への段差を抑えることができる。これにより、絶縁カバー３４が破れることが抑えられる。

（２）突部３３ｂの形成された部分の筒状部材３３の外径は、突部３３ｂの形成されていない部分の筒状部材３３の外径よりも小さい。つまり、筒状部材３３を塑性加工にて縮径することで突部３３ｂを構成することができる。

（３）撚り線３２の芯線３２ａの端部に単芯線３１の導体３１ａの端部が内挿された状態で、突部３３ｂによって芯線３２ａと導体３１ａとが当接して芯線３２ａと導体３１ａとが電気的に接続されるため、接続信頼性の向上に寄与できる。

（第２実施形態）
以下に、ワイヤハーネスの第２実施形態について、図面に従って説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。また、本実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明の一部又は全部を省略する。

図４に示すように、ワイヤハーネス１０を構成する高圧電線１３，１４の可撓導体として筒状の編組部材４１を用いている点が上記第１実施形態と異なる。また、本実施形態では、単芯線３１を導体３１ａのみ、すなわち被覆３１ｂを省略した構成を採用している。

編組部材４１は、複数の金属素線が編み込まれて構成された筒状の部材である。編組部材４１は、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成された素線から構成されている。編組部材４１は、その内部に導体３１ａが内挿された状態となっている。このとき、導体３１ａと編組部材４１とが同軸線Ｌ上に配置された構成となっている。

編組部材４１は、前記筒状部材３３の突部３３ｂによって導体３１ａとの間で押圧された状態となっており、編組部材４１と単芯線３１とが当接して電気的に接続されている。

また、本実施形態の高圧電線１３，１４は、単芯線３１と編組部材４１とを筒状部材３３で電気的に接続した部位には、その部位を含めて覆うように略筒状で絶縁性を有する絶縁カバー４２が設けられる。絶縁カバー４２は、例えば熱によって収縮する熱収縮チューブで構成される。また、絶縁カバー４２は、編組部材４１並びに単芯線３１を一括して被覆するようになっており、編組部材４１の長手方向全体並びに単芯線３１の長手方向全体を覆う構成となっている。これにより、単芯線３１の導体３１ａと編組部材４１とをそれぞれ個別に絶縁被覆する必要が無くなるため、部品点数並びに作業工数の増加を抑えることができる。なお、編組部材４１の端部は、他の部材（コネクタ等）との接続のために、絶縁カバー４２による被覆は行わないようにしてもよい。

次に、本実施形態のワイヤハーネス１０の高圧電線１３，１４を構成する単芯線３１と編組部材４１との接続方法について説明する。

図５（ａ）に示すように、筒状の編組部材４１と、導体３１ａを被覆３１ｂから一部露出させた単芯線３１とを準備する。
図５（ｂ）に示すように、筒状の編組部材４１に単芯線３１の導体３１ａを内挿する。つまり、編組部材４１によって単芯線３１の導体３１ａを外挿する。

図５（ｃ）に示すように、筒状の編組部材４１によって単芯線３１の導体３１ａが外挿された部位に筒状部材３３を外挿する。
そして、筒状部材３３と図示しない治具とを相対回転させて治具によって筒状部材３３の内周面３３ａに突部３３ｂを形成し、突部３３ｂによって編組部材４１と単芯線３１の導体３１ａとが当接して電気的に接続されるようになっている。そして、筒状部材３３の外周面３３ｃも含めて、編組部材４１と導体３１ａとを絶縁カバー４２で覆うことで図４に示す高圧電線１３，１４が完成する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のワイヤハーネス１０の高圧電線１３，１４は、筒状部材３３と単芯線３１の導体３１ａとの間に筒状の編組部材４１を介在させた状態で筒状部材３３の一部を縮径させることで内周面３３ａに突部３３ｂが設けられる。この突部３３ｂは、筒状部材３３の内周面３３ａから径方向内側である編組部材４１側に突出する構成である。このため、筒状部材３３の突部３３ｂと単芯線３１の導体３１ａとの間で編組部材４１が押圧状態で保持されることとなり、単芯線３１の導体３１ａと編組部材４１とが電気的に接続された状態となる。

本実施形態では、上記実施形態の（１）〜（３）の効果に加えて以下の効果を奏する。
（４）可撓導体として筒状の編組部材４１で構成することで、編組部材４１に容易に単芯線３１の導体３１ａを内挿することができる。

（５）また、撚り線を採用した場合と比較して被覆等を剥ぐ処理を省略することができる。
（６）単芯線３１（導体３１ａ）と筒状の編組部材４１との電気的接続部を含めて一括して絶縁カバー４２により被覆されるため、部品点数並びに作業工数の増加を抑えつつ被覆することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、可撓導体（第１実施形態では撚り線３２であり、第２実施形態では筒状の編組部材４１）と柱状導体としての単芯線３１の導体３１ａとを当接させることで電気的に接続する構成としたが、これに限らない。例えば、筒状部材３３を介して可撓導体と柱状導体とを電気的に接続する構成としてもよい。このような一例として図６に示す構成が考えられる。

図６に示すように、単芯線３１の導体３１ａと撚り線３２の芯線３２ａとが軸線Ｌ方向において離間して機械的に非接触状態となっている。そして、筒状部材３３の内周面３３ａに軸線Ｌ方向に離間した２つの突部３３ｂを設け、一方の突部３３ｂが撚り線３２の芯線３２ａと当接し、他方の突部３３ｂが単芯線３１の導体３１ａと当接する。これによって、筒状部材３３（突部３３ｂ）を介して撚り線３２の芯線３２ａと単芯線３１の導体３１ａとが電気的に接続される。

・上記各実施形態並びに図６に示す変形例において特に言及していないが、筒状部材３３に突部３３ｂを形成する際に、突部３３ｂによって導体３１ａを押し潰す構成であってもよい。

・上記各実施形態では、突部３３ｂの加工（形成）方法の一例としてスウェージング加工やスピニング加工を挙げたが、これに限らない。筒状部材３３において周方向全体に亘って突部３３ｂを形成することができれば加工方法は適宜変更可能である。

・上記各実施形態では、筒状部材３３が撚り線３２の被覆３２ｂの端部と長手方向（軸線Ｌ方向）において当接する構成としたが、離間する構成であってもよい。
また、径方向において被覆３２ｂと筒状部材３３とが重なる構成としてもよい。

・上記各実施形態では、絶縁カバー３４，４２として収縮チューブを用いる構成としたが、これに限らない。
・上記各実施形態では、筒状部材３３をアルミニウム又はアルミニウム系合金で構成したが、これ以外の導電性材料で構成してもよい。また、筒状部材３３を非導電性材料（樹脂など）で構成してもよい。

・上記各実施形態では、高圧電線１３，１４によって接続される電気機器として高圧バッテリ１１及びインバータ１２を採用したが、これに限らない。例えば、インバータ１２と車輪駆動用モータとを接続する電線に採用してもよい。つまり、車両に搭載される電気機器間を電気的に接続するものであれば適用可能である。

・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１０…ワイヤハーネス
１１…高圧バッテリ（電気機器）
１２…インバータ（電気機器）
１３，１４…高圧電線（導電線）
３１…単芯線
３１ａ…導体（柱状導体）
３２…撚り線
３２ａ…芯線（可撓導体）
３３…筒状部材
３３ａ…内周面
３３ｂ…突部
３３ｄ…溝部
３４…絶縁カバー
４１…編組部材（可撓導体）
４２…絶縁カバー

Claims (5)

1. 車両に配索されるワイヤハーネスに備えられる電磁シールド部内に挿通され、電気機器間を電気的に接続するように構成される導電線であって、
   可撓導体と、
   前記可撓導体と同軸上に配置される柱状導体と、
   前記可撓導体及び前記柱状導体が内挿された筒状部材と、
   を備え、
   前記可撓導体と前記柱状導体は、前記電気機器に電気的に接続されるように構成され、
   前記筒状部材の内周面には、前記柱状導体側に向かって突出して前記可撓導体と前記柱状導体とを電気的に接続する突部が前記内周面の周方向全体に亘って設けられることを特徴とする導電線。
2. 請求項１に記載の導電線において、
   前記突部の形成された部分の前記筒状部材の外径は、前記突部の形成されていない部分の前記筒状部材の外径よりも小さいことを特徴とする導電線。
3. 請求項１又は２に記載の導電線において、
   前記可撓導体の端部に前記柱状導体の端部が内嵌された状態で前記突部によって前記可撓導体と前記柱状導体とが当接して前記可撓導体と前記柱状導体とが電気的に接続されることを特徴とする導電線。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電線において、
   前記可撓導体は、導電性を有する素線よりなる筒状の編組部材であることを特徴とする導電線。
5. 請求項４に記載の導電線において、
   前記柱状導体及び前記筒状の編組部材は、該柱状導体及び筒状の編組部材の電気的接続部を含めて一括して絶縁カバーにより被覆されていることを特徴とする導電線。