JP6760234B2 - ワイヤハーネス - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤハーネスに関する。

従来、ハイブリッド車や電気自動車等の車両に用いられるワイヤハーネスは、高電圧のバッテリとインバータなどの電気機器間を電気的に接続する電線を備えている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１のワイヤハーネスにおいては、電線の保護や電磁シールドを目的として、電線の外側がコルゲートチューブや金属パイプなどの外装材によって覆われている。

特開２００４−１７１９５２号公報

ところで、上述したようにハイブリッド車や電気自動車等で用いられる電気機器としては高電圧のインバータやバッテリ等があり、電線に例えば数百アンペアの電流が流れて電線の温度が上昇しやすいため、その放熱性向上が望まれている。

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、電線の放熱性向上を図るワイヤハーネスを提供することにある。

上記課題を解決するワイヤハーネスは、導体からなる芯線及び該芯線の外周を覆う絶縁被覆を有する電線と、前記電線が挿通される外装材と、を備えたワイヤハーネスであって、前記電線は、その長手方向の途中に前記絶縁被覆が除去された被覆除去部を備え、前記被覆除去部は、その外周が絶縁性を有する網目状の被覆部材で覆われている。

この構成によれば、被覆除去部を網目状の被覆部材で覆うことで網目から芯線の熱を外部に放出することができるため、電線の放熱性向上が図られる。
上記ワイヤハーネスにおいて、前記被覆部材は、前記絶縁被覆よりも耐摩耗性の高い材料で構成されることが好ましい。

この構成によれば、被覆部材を絶縁被覆よりも耐摩耗性の高い材料で構成することで被覆部材が外装材と接触した場合であっても被覆部材が破れることが抑えられて芯線が露出することが抑えられる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記被覆部材は、前記絶縁被覆よりも耐剪断性の高い強化繊維が編み込まれて構成されていることが好ましい。
この構成によれば、絶縁被覆よりも耐剪断性の高い強化繊維を編み込んだ被覆部材を採用することで、被覆部材が破れることが抑えられる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記被覆除去部並びに前記被覆部材は、前記外装材の屈曲部に配置されることが好ましい。
この構成によれば、被覆部材は、網目状をなすため網目状を有しない構成と比較して可撓性に優れることとなり、屈曲部に配置されても屈曲部に沿って追従することが容易となる。また、屈曲部は、被覆部材が外装材と接触し易い構造となるため、前述したように被覆部材を絶縁被覆よりも耐摩耗性の高い材料で構成することが好ましい。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記芯線は、前記被覆除去部に対応する位置に扁平に潰れた扁平部を有することが好ましい。
この構成によれば、芯線に扁平部を設けることで、例えば芯線の断面を略真円形状とした場合と比較して芯線の表面積を大きくすることができるため、放熱性向上に寄与できる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記外装材には複数の前記電線が挿通され、１つの前記被覆部材によって複数の前記電線の前記被覆除去部に対応する芯線同士が絶縁状態で纏めて覆われることが好ましい。

この構成によれば、１つの被覆部材によって複数の電線の芯線を絶縁状態で纏めて覆うことができるため、複数の被覆部材を用いることがないため、部品点数の増加を抑えることができる。

本発明のワイヤハーネスによれば、電線の放熱性向上を図ることができる。

一実施形態におけるワイヤハーネスの概略構成図。 同形態におけるワイヤハーネスの断面図。 （ａ）変形例における電線の上面図、（ｂ）変形例における電線の側面図。 変形例におけるワイヤハーネスの断面図。

以下、ワイヤハーネスの一実施形態について、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高圧バッテリ１１と車両前部に設置されたインバータ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、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。各高圧電線１３，１４は、自身にシールド構造を有しないノンシールド電線であり、高電圧・大電流に対応可能な電線である。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。

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で構成されるとともに、金属パイプ２１で構成された部位以外の長さ方向両端部を含む範囲が外装材としての編組部材２２で構成されている。

金属パイプ２１は、例えば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て配索される。本実施形態の金属パイプ２１は、車両の床下に車両前後方向に沿って配索される直線部２１ａと、直線部２１ａの両端の各々に設けられた屈曲部２１ｂと、各屈曲部２１ｂから車両上方側に延出する上方延出部２１ｃとを有している。金属パイプ２１は、内部に挿通された各高圧電線１３，１４を一括して電磁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導通されている。

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との接続箇所には、該接続箇所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ようになっている。

図１に示すように、本実施形態の外装材２４は、車両前方に位置する第１外装材３１と、車両後方に位置する第２外装材３２とを有する。
第１外装材３１は、少なくとも配索された状態で金属パイプ２１と接続されて鉛直方向略上向きに直線状に延びる第１直線部３１ａと、第１直線部３１ａから前方を向くように屈曲される屈曲部３１ｂと、屈曲部３１ｂから前方に直線状に延びる第２直線部３１ｃとを有する。

第２外装材３２は、少なくとも配索された状態で金属パイプ２１と接続されて鉛直方向略上向きに直線状に延びる第１直線部３２ａと、第１直線部３２ａから後方を向くように屈曲される屈曲部３２ｂと、屈曲部３２ｂから後方に直線状に延びる第２直線部３２ｃとを有する。

次に、各高圧電線１３，１４の構成について説明する。
図２に示すように、各高圧電線１３，１４は、導体よりなる芯線４１が樹脂材からなる絶縁被覆４２にて覆われた被覆電線である。芯線４１は、例えば単芯線や撚り線を用いることができる。絶縁被覆４２は、芯線４１の外周面に例えば押出被覆にて形成されたものであり、芯線４１の外周面を密着状態で被覆している。

また、各高圧電線１３，１４は、その長手方向の途中に絶縁被覆４２が除去された被覆除去部４３をそれぞれ備える。各被覆除去部４３は、その外周が絶縁性を有する網目状の被覆部材４４で覆われている。

被覆部材４４は、筒状をなすように構成され、各被覆除去部４３を個別に覆っている。被覆部材４４は、例えば、絶縁被覆４２よりも耐摩耗性の高い材料から構成されている。本例の被覆部材４４は、絶縁性及び耐摩耗性に優れた強化繊維が編み込まれた構成、すなわち網目を有する構成となっている。また、被覆部材４４は、網目を有する構成であることで網目を有しない絶縁被覆４２よりも高い可撓性と放熱性を有する。

被覆部材４４は、各被覆除去部４３の全体を覆う長さを有している。詳しくは、被覆部材４４は、その長手方向両端部が被覆除去部４３の両端に位置する絶縁被覆４２と重なるようになっている。

被覆部材４４を構成する強化繊維としては、例えば、絶縁被覆４２よりも耐剪断性に優れていることが好ましい。その一例として、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられ、これらの内の１種類または複数種類を、被覆部材４４に要求される物性に応じて用いることが好ましい。本実施形態では、被覆部材４４はパラ系アラミド繊維の１種類で構成されている。

被覆除去部４３及びその被覆除去部４３に対応する被覆部材４４は、各高圧電線１３，１４の長手方向の中間部における任意の位置に設けることができる。被覆除去部４３及び被覆部材４４は、例えば、金属パイプ２１の直線部２１ａに対応する位置、金属パイプ２１の屈曲部２１ｂに対応する位置や第１及び第２外装材３１，３２に対応する位置に設けることができる。例えば、第１及び第２外装材３１，３２内において、各高圧電線１３，１４に被覆除去部４３を備えて該被覆除去部４３の外側を網目状の被覆部材４４で覆う構成とした場合、被覆部材４４の網目から各高圧電線１３，１４（芯線４１）で発生する熱を放出し易くなる。これにより、絶縁被覆４２で芯線４１を覆ったままの電線１３，１４と比較して、当該部分における放熱性を約５〜１０％程度向上することが期待できる。

また、ワイヤハーネス１０を車両に対して配索する際に第１及び第２外装材３１，３２を屈曲させることで前述したような屈曲部３１ｂ，３２ｂを形成することとなる。このとき、予め各外装材３１，３２内には各高圧電線１３，１４が挿通された状態となっている。このため、各外装材３１，３２の屈曲部３１ｂ，３２ｂに対応する位置の各高圧電線１３，１４に被覆除去部４３を備えて被覆除去部４３の外側を網目状の被覆部材４４で覆う構成とした場合、被覆部材４４が絶縁被覆４２よりも可撓性を有するため、容易に第１及び第２外装材３１，３２を屈曲させて屈曲部３１ｂ，３２ｂを形成できる。

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では、絶縁被覆４２が除去された被覆除去部４３に対応する芯線４１の外側を、網目を有する被覆部材４４で覆われているため、芯線４１で発生した熱が被覆部材４４から放熱されることとなる。また、絶縁被覆４２よりも耐摩耗性の高い強化繊維を編み込むことで被覆部材４４が構成されているため、外装材２４や外装材としての編組部材２２と被覆部材４４とが接触（摺接）した場合であっても被覆部材４４が破れることが抑えられる。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）被覆除去部４３を網目状の被覆部材４４で覆うことで網目から芯線４１の熱を外部に放出することができるため、電線１３，１４の放熱性向上が図られる。

（２）被覆部材４４を絶縁被覆４２よりも耐摩耗性の高い材料で構成することで被覆部材４４が外装材としての編組部材２２や外装材２４と接触した場合であっても被覆部材４４が破れることが抑えられて芯線４１が露出することが抑えられる。

（３）絶縁被覆４２よりも耐剪断性の高い強化繊維を編み込んだ被覆部材４４を採用することで、被覆部材４４が破れることが抑えられる。これにより、被覆部材４４によって覆われる高圧電線１３，１４の芯線４１同士が直接接触したり、他の部品等を介して短絡することが抑えられる。

（４）被覆部材４４は網目状をなすため、網目状を有しない構成と比較して可撓性に優れることとなり、外装材２４の屈曲部３１ｂ，３２ｂに配置されても屈曲部３１ｂ，３２ｂに沿って追従することが容易となる。また、屈曲部３１ｂ，３２ｂは、被覆部材４４が外装材としての編組部材２２や外装材２４と接触し易い構造となるため、前述したように被覆部材４４を絶縁被覆４２よりも耐摩耗性の高い材料で構成することが好ましい。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、被覆部材４４で覆われる電線１３，１４の外装材として編組部材２２と外装材２４とを採用したが、これに限らない。例えば、電磁シールドが不要であれば編組部材２２を省略してもよい。また、外装材２４を省略して編組部材２２のみで外装材を構成してもよい。

また、外装材として金属パイプ２１を採用し、金属パイプ２１内の電線１３，１４に対して被覆除去部４３を設けて、被覆除去部４３に対応する芯線４１を被覆部材４４で覆う構成を採用してもよい。このような構成においては、被覆部材４４と金属パイプ２１とを当接させてもよい。被覆部材４４と金属パイプ２１とを当接させることで金属パイプ２１から熱を放出することが可能となるため、放熱性向上に寄与できる。

・図３（ａ）（ｂ）に示すように、被覆除去部４３に位置する芯線４１を扁平形状に潰して扁平部５１を有する構成を採用してもよい。このような構成とすることで、例えば断面略円形状から断面略長円形状となり、表面積が増加する。これによって芯線４１の放熱効果を高めることができる。また、扁平部５１の主面５１ａが面する方向（主面５１ａの面直交方向）において芯線４１を曲げやすくできるため、各屈曲部３１ｂ，３２ｂの屈曲方向と一致させることで各屈曲部３１ｂ，３２ｂの形成を阻害することが抑えられる。

・上記実施形態では、筒状をなすように被覆部材４４を構成したが、これに限らない。被覆部材４４として例えば長手方向（電線１３，１４の長手方向）にスリットを有するツイストチューブを採用してもよい。スリットチューブは、実施形態の被覆部材４４と同様に編み込まれてなるため、網目を有する。このようにスリットを有する被覆部材４４を用いる場合、例えば被覆部材４４の電線１３，１４の長手方向における両端部をテープ巻きして固定することが考えられる。

・上記実施形態では、各高圧電線１３，１４の被覆除去部４３に対応する各芯線４１のそれぞれを個別で被覆部材４４により覆う構成を採用したが、これに限らない。芯線４１同士の絶縁が維持できれば１つの被覆部材によって複数の芯線を覆う構成を採用してもよい。その一例として図４を用いて説明する。

図４に示すように、シート状の被覆部材５５を電線１３，１４の被覆除去部４３（図示略）に対応する芯線４１に対して巻き付ける構成を採用してもよい。図４に示す例では、被覆部材５５を芯線４１の径方向に切った断面が略Ｓ字状に巻き付けることで各電線１３，１４の芯線４１間に被覆部材５５が介在されるため芯線４１同士の絶縁状態が維持されることとなる。このように１つの被覆部材５５によって複数の電線１３，１４の芯線４１を絶縁状態で纏めて覆うことができるため、複数の被覆部材を用いる必要がない。これにより、部品点数の増加を抑えることができる。

・上記実施形態では、各電線１３，１４の被覆除去部４３に対応する各芯線４１のそれぞれに被覆部材４４で覆う構成としたが、これに限らず、一方の芯線４１のみに被覆部材４４で覆う構成を採用してもよい。

・上記実施形態では特に言及していないが、被覆除去部４３及び該被覆除去部４３に対応する被覆部材４４の数は１つ以上あれば良く、例えば複数設けることで放熱性を高めることができる。特に外装材が複数屈曲されることで複数の屈曲部を有する構成であれば、屈曲部毎に被覆除去部４３及び該被覆除去部４３に対応する被覆部材４４を設けることが好ましい。

・上記実施形態のワイヤハーネス１０では、高圧電線１３，１４の２本の電線が電磁シールド部１５に挿通される構成としたが、電磁シールド部１５に挿通される電線の構成は、車両構成に応じて適宜変更してもよい。例えば、電磁シールド部１５に挿通される電線として、低圧バッテリと各種低電圧機器（例えばランプ、カーオーディオ等）とを接続する低圧電線を追加した構成としてもよい。

・車両における高圧バッテリ１１とインバータ１２の配置関係は、上記実施形態に限定されるものではなく、車両構成に応じて適宜変更してもよい。また、上記実施形態では、高圧バッテリ１１は、各高圧電線１３，１４を介してインバータ１２と接続されるが、インバータ１２以外の高電圧機器に接続される構成としてもよい。

・上記実施形態では、高圧バッテリ１１とインバータ１２とを繋ぐワイヤハーネス１０に適用したが、これ以外に例えば、インバータ１２と車輪駆動用モータとを繋ぐワイヤハーネスに適用してもよい。

・上記実施形態並びに上記各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１０…ワイヤハーネス、１３，１４…高圧電線（電線）、２１…金属パイプ（外装材）、２１ｂ…屈曲部、２２…編組部材（外装材）、２４…外装材、３１，３２…第１及び第２外装材（外装材）、３１ｂ，３２ｂ…屈曲部、４１…芯線、４２…絶縁被覆、４３…被覆除去部、４４…被覆部材、５１…扁平部、５５…被覆部材。

Claims (6)

1. 導体からなる芯線及び該芯線の外周を覆う絶縁被覆を有する電線と、
   前記電線が挿通される外装材と、
   を備えたワイヤハーネスであって、
   前記電線は、その長手方向の途中に前記絶縁被覆が除去された被覆除去部を備え、
   前記被覆除去部は、その外周が絶縁性を有する網目状の被覆部材で覆われていることを特徴とするワイヤハーネス。
2. 請求項１に記載のワイヤハーネスであって、
   前記被覆部材は、前記絶縁被覆よりも耐摩耗性の高い材料で構成されることを特徴とするワイヤハーネス。
3. 請求項１又は２に記載のワイヤハーネスであって、
   前記被覆部材は、前記絶縁被覆よりも耐剪断性の高い強化繊維が編み込まれて構成されていることを特徴とするワイヤハーネス。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤハーネスであって、
   前記被覆除去部並びに前記被覆部材は、前記外装材の屈曲部に配置されることを特徴とするワイヤハーネス。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のワイヤハーネスであって、
   前記芯線は、前記被覆除去部に対応する位置に扁平に潰れた扁平部を有することを特徴とするワイヤハーネス。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のワイヤハーネスであって、
   前記外装材には複数の前記電線が挿通され、
   １つの前記被覆部材によって複数の前記電線の前記被覆除去部に対応する芯線同士が絶縁状態で纏めて覆われることを特徴とするワイヤハーネス。