JP7290083B2 - 配線部材 - Google Patents

Description

本開示は、配線部材に関する。

特許文献１にはシート状に形成された機能性外装部材に電線が溶着されたワイヤーハーネスが開示されている。

特開２０１８－１３７２０８号公報

電線の熱が放熱されやすくなることが望まれている。

そこで、電線の熱が放熱されやすくなる技術を提供することを目的とする。

本開示の配線部材は、電線と、金属シートと、樹脂を主成分とする固定樹脂部と、を備え、前記固定樹脂部が前記電線を前記金属シートに固定している、配線部材である。

本開示によれば、電線の熱が放熱されやすくなる。

図１は実施形態１にかかる配線部材を示す斜視図である。 図２は図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は金属シートの変形例を示す分解斜視図である。 図４は実施形態２にかかる配線部材を示す断面図である。 図５は固定樹脂部の変形例を示す断面図である。 図６は固定樹脂部の別の変形例を示す断面図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

本開示の配線部材は、次の通りである。

（１）電線と、金属シートと、樹脂を主成分とする固定樹脂部と、を備え、前記固定樹脂部が前記電線を前記金属シートに固定している、配線部材である。これにより、金属シートを介して電線の熱が放熱されやすくなる。

（２）前記固定樹脂部は前記樹脂よりも熱伝導性の高いフィラーを含有していてもよい。これにより、固定樹脂部の熱伝導性が高まり、電線の熱が金属シートに伝わりやすくなる。

（３）前記固定樹脂部は前記金属シート及び前記電線を接着している接着剤によって形成されていてもよい。これにより、接着剤によって電線が金属シートに簡易に固定される。

（４）前記固定樹脂部は前記金属シートに積層された融着層であり、前記電線が前記融着層に融着されていてもよい。これにより、融着層によって電線が金属シートに簡易に固定される。

（５）前記金属シートは、多孔質に形成された多孔質層を含み、前記固定樹脂部の一部が前記多孔質層における空隙に入り込んでいてもよい。これにより、アンカー効果によって固定樹脂部が多孔質層に良好に固定される。

（６）前記金属シートは、前記多孔質層に積層された板状層をさらに含み、前記板状層は、内部が一様に埋まった形状に形成され、前記多孔質層に対して前記電線とは反対側に積層されていてもよい。これにより、固定樹脂部の樹脂が金属シートのうち電線側の面から裏面に達することを板状層が抑制することができる。

（７）前記電線は、前記金属シートから外方に延びる端部を有しており、前記固定樹脂部は、第１固定樹脂部と前記第１固定樹脂部よりも熱伝導性が高い第２固定樹脂部とを含み、前記電線のうち前記第２固定樹脂部によって固定されている部分は、前記第１固定樹脂部によって固定されている部分よりも前記端部に近くてもよい。これにより、電線のうちシートから外方に延びる部分に生じる熱が第２固定樹脂部を介して放熱されやすくなる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の配線部材の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

［実施形態１］
以下、実施形態１に係る配線部材１０について説明する。図１は実施形態１にかかる配線部材１０を示す斜視図である。図２は図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

配線部材１０は、例えば車両に搭載される。配線部材１０は、車両における電気部品同士をつなぐ配線として用いられる。配線部材１０は、電線２０と金属シート３０と固定樹脂部４０とを備える。固定樹脂部４０が電線２０を金属シート３０に固定している。

電線２０は、１本又は複数本含まれる。電線２０は、芯線２２及び被覆層２４を含む。芯線２２は、１本又は複数本の素線を有する。素線は、同、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの導体を材料として線状に形成される。芯線２２が、複数本の素線を含む場合、複数本の素線は、撚られていてもよいし、撚られていなくてもよい。被覆層２４は、芯線２２を覆う。被覆層２４は、樹脂などの絶縁性を有する材料によって形成される。被覆層２４は、溶融材料が芯線２２の周囲に押出成形されたものであってもよい。被覆層２４は、絶縁塗料などが芯線２２の周囲に塗布されたものであってもよい。

ここでは電線２０は、単線である。電線は、多芯ケーブルであってもよい。多芯ケーブルは、それぞれが芯線２２及び被覆層２４を含む複数の単線の周囲に第２の被覆層（シース、ジャケットなどとも呼ばれる）が設けられた形状に形成される。電線は、シールド線、ツイスト線、エナメル線、ニクロム線、同軸線等であってもよい。

電線２０が複数本含まれる場合、複数本の電線２０は、金属シート３０上に平面状に配置されるとよい。これにより、配線部材１０は、全体的に偏平な形態に形成される。複数本の電線２０は、車両における電線２０の経路に応じた経路に沿って、金属シート３０上を延びているとよい。複数本の電線２０の中に、金属シート３０上で曲がる電線が含まれていてもよい。また複数本の電線２０の中に、金属シート３０上で分岐する電線が含まれていてもよい。つまり、金属シート３０上に分岐部が設けられていると良い。

電線２０は、金属シート３０から外方に延びる端部を有している。電線２０の端部にはコネクタＣが設けられている。かかるコネクタＣはハウジングに電線２０の端部が収められて形成される。電線２０の端部には、端子などが接続されていてもよい。電線２０のうちハウジングに収められる部分と、金属シート３０に固定される部分との間に、金属シート３０に固定されない部分（以下、電線浮き部と称される）が生じている。

金属シート３０は、多孔質層３２及び板状層３６を含む。金属シート３０を構成する材料は特に限定されるものではない。金属シート３０を構成する材料としては、例えば鉄、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などであってもよい。多孔質層３２を構成する材料と板状層３６を構成する材料とは同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。

多孔質層３２は多孔質に形成された層である。多孔質とは、気体、液体が通過できる小さい孔がたくさんあいたものである。この孔は多孔質層３２を表裏方向に貫通している。気体、液体が多孔質層３２を表裏方向に通過できる。ここでは、多孔質層３２は、金属繊維３４が集合した繊維層である。特にここでは、繊維層は、多数の金属繊維３４がランダムに集合した不織布状に形成されている。金属繊維３４の繊維径は例えば１０マイクロメートル以上、２５０マイクロメートル以下であってもよい。繊維層の目付量は、例えば１００グラム毎平方メートル以上、５０００グラム毎平方メートル以下であってもよい。繊維層の厚みは、０．０５ミリメートル以上、５．０ミリメートル以下であってもよい。繊維層は、金属繊維３４が織られたり、編まれたりして形成された織布、編布などであってもよい。金属繊維３４は、金属単体、つまり樹脂材料などを含まないものであってもよい。金属繊維３４は、金属材料のほかに樹脂材料などを含んでいてもよい。例えば金属繊維３４は、樹脂繊維の表面に金属材料がコーティングされたものであってもよい。

多孔質層３２は繊維層である必要はない。例えば図３に示す変形例にかかる金属シート１３０のように、多孔質層１３２はメッシュ層であってもよい。メッシュ層を構成する金属線の線径は、例えば０．０１０ミリメートル以上、２．０ミリメートル以下であってもよい。メッシュ（一辺が１インチの正方形内に含まれる網目の数）は、例えば２以上、２４００以下であってもよい。メッシュ層における目開きは、例えば０．００１ミリメートル以上、１６ミリメートル以下であってもよい。このほか多孔質層は、内部が一様に埋まった板状部材に複数の孔があいたものであってもよい。

板状層３６は多孔質層３２に積層されている。板状層３６は、多孔質層３２に対して電線２０とは反対側に積層されている。板状層３６は多孔質層３２よりも気体、液体が通過しにくい層である。板状層３６は内部が一様に埋まった形状に形成されている。板状層３６には、貫通孔が形成されていない。もちろん板状層３６には、製造過程において生じる気泡などが存在していてもよい。板状層３６は例えば金属箔などであってもよい。

多孔質層３２と板状層３６とは接合されている。これにより、多孔質層３２と板状層３６とが積層された状態に維持される。例えば、多孔質層３２を構成する金属材料のうち板状層３６の表面に接する部分が板状層３６を構成する金属材料と溶接又は焼結等されることによって、多孔質層３２と板状層３６とが接合される。

金属シート３０は、電線２０の経路を含むことができる大きさに形成されている。電線２０の経路が曲がったり、分岐したりしている場合、金属シート３０は、電線２０の経路に応じて、曲がったり分岐したりするように形成されていてもよい。

固定樹脂部４０は、樹脂を主成分として形成されている。固定樹脂部４０は、電線２０を金属シート３０に固定している。

固定樹脂部４０はフィラーを含有している。フィラーは、固定樹脂部４０の主成分となる樹脂よりも熱伝導性が高い。フィラーは、無機フィラーを含んでいてもよいし、金属フィラーを含んでいてもよい。無機フィラーの材料としては、シリカ、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、ムライト、グラファイト、カーボンナノチューブなどであってもよい。金属フィラーの材料としては、銅、アルミニウム、銀、鉄などであってもよい。

固定樹脂部４０は、第１固定樹脂部４２及び第２固定樹脂部４４を含む。第２固定樹脂部４４は、第１固定樹脂部４２よりも熱伝導性が高い。第１固定樹脂部４２及び第２固定樹脂部４４が配線部材１０における形状となっている状態で、第２固定樹脂部４４の方が第１固定樹脂部４２よりも熱伝導性が高ければよい。第１固定樹脂部４２及び第２固定樹脂部４４が同じ形状とされたときに、第２固定樹脂部４４の方が第１固定樹脂部４２よりも熱伝導性が高くされていてもよい。例えば、主成分となる樹脂の種類が違うことによって、第２固定樹脂部４４の方が、第１固定樹脂部４２よりも熱伝導性が高くてもよい。また例えばフィラーの種類、量などが違うことによって、第２固定樹脂部４４の方が、第１固定樹脂部４２よりも熱伝導性が高くてもよい。

電線２０のうち第２固定樹脂部４４によって固定されている部分は、電線２０のうち第１固定樹脂部４２によって固定されている部分よりも端部に近い。上述のように電線２０のうちハウジングに収容された端部と、金属シート３０に固定された部分との間には、電線浮き部が生じている。電線２０のうち第２固定樹脂部４４によって固定されている部分は、電線２０のうち第１固定樹脂部４２によって固定されている部分よりも電線浮き部に近い。

この第２固定樹脂部４４が設けられることによって、電線浮き部に熱がたまりにくくなる。より詳細には、第２固定樹脂部４４の熱伝導性が高められていることによって、電線２０のうち第２固定樹脂部４４に接する部分の熱が金属シート３０に伝わりやすくなる。これにより、電線２０のうち第２固定樹脂部４４に接する部分の温度が電線浮き部の温度よりも上昇しにくくなる。これにより、電線浮き部に生じる熱が電線２０のうち第２固定樹脂部４４に接する部分に伝わりやすくなり、電線浮き部に熱がたまりにくくなる。

ここでは固定樹脂部４０は、融着層である。融着層は金属シート３０に積層されている。ここでは融着層は多孔質層３２上に積層されている。融着層の一部が多孔質層３２における空隙に入り込んでいる。これにより、融着層が多孔質層３２上に積層された状態に維持されている。電線２０は融着層に融着されている。電線２０は例えば以下のように融着層に融着される。すなわち、金属シート３０上に設けられた融着層上に電線２０が配設された状態で、超音波溶着、加熱加圧溶着などが行われる。これにより、融着層を構成する樹脂及び被覆層２４を構成する樹脂の少なくとも一方が溶けて、相手側に接合し、固化する。

融着層を構成する樹脂材料は、被覆層２４を構成する樹脂と同系の樹脂材料など被覆層２４を構成する樹脂と相溶性を有する材料であってもよい。例えば、被覆層２４がＰＶＣである場合、融着層もＰＶＣであってもよい。例えば、被覆層２４がポリオレフィンである場合、融着層もポリオレフィンであってもよい。

融着層は、金属シート３０における主面の全領域に設けられていてもよい。融着層は、金属シート３０における主面の一部領域に設けられていてもよい。複数の電線２０が並行する場合、並行する電線２０の間にも融着層が存在しているとよい。

電線２０のうち金属シート３０上における全領域が融着層を介して金属シート３０に固定されていてもよい。電線２０のうち金属シート３０上における一部領域が融着層を介して金属シート３０に固定されていてもよい。この際、金属シート３０上において、電線２０と融着層とが固定されない部分があることによって、電線２０のうち金属シート３０上における一部領域が融着層を介して金属シート３０に固定されていてもよい。また、金属シート３０上において、融着層が設けられない部分があることによって、電線２０のうち金属シート３０上における一部領域が融着層を介して金属シート３０に固定されていてもよい。つまり、電線２０と金属シート３０とが固定されない部分において、電線２０と金属シート３０との間に融着層が介在していてもよいし、介在していなくてもよい。

電線２０のうち金属シート３０上における一部領域が固定樹脂部４０を介して金属シート３０に固定されている場合、固定領域は適宜設定可能である。例えば、電線２０の長手方向に沿って断続的に電線２０が融着層を介して金属シート３０に固定されていてもよい。

電線２０のうち固定樹脂部４０によって金属シート３０に固定された部分において、電線２０及び金属シート３０は接していない。つまり電線２０のうち固定樹脂部４０によって金属シート３０に固定された部分において、電線２０と金属シート３０との間に固定樹脂部４０が介在している。もっとも、電線２０のうち固定樹脂部４０によって金属シート３０に固定された部分において、電線２０及び金属シート３０は接していてもよい。例えば融着層への電線２０の融着時に、融着層のうち電線２０と金属シート３０との間に介在する部分がすべて溶かされて、電線２０が金属シート３０に接するように融着されていてもよい。

＜実施形態１の効果等＞
以上のように構成された配線部材１０によると、金属シート３０を介して電線２０の熱が放熱されやすくなる。電線２０の放熱性が高められていることにより、電線２０のサイズダウンを図ることも可能となる。

また固定樹脂部４０はフィラーを含有しているため、固定樹脂部４０の熱伝導性が高まり、電線２０の熱が金属シート３０に伝わりやすくなる。また融着層によって電線２０が金属シート３０に簡易に固定される。

また金属シート３０が多孔質層３２を含むため、アンカー効果によって固定樹脂部４０が多孔質層３２に良好に固定される。また金属シート３０が板状層３６をさらに含むため、固定樹脂部４０の樹脂が金属シート３０のうち電線２０側の面から裏面に達することを板状層３６が抑制することができる。

また電線２０のうち第２固定樹脂部４４によって固定されている部分は、第１固定樹脂部４２によって固定されている部分よりも端部に近いため、電線２０のうち金属シート３０から外方に延びる部分に生じる熱が第２固定樹脂部４４を介して放熱されやすくなる。

［実施形態２］
実施形態２に係る配線部材について説明する。図４は実施形態２にかかる配線部材２１０を示す断面図である。なお、本実施形態の説明において、これまで説明したものと同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

配線部材２１０は、固定樹脂部２４０が接着剤である点で、上記配線部材１０とは異なる。接着剤は、金属シート２３０及び電線２０を接着している。また配線部材２１０は、固定樹脂部２４０が金属シート２３０における板状層３６に固定されている点で、上記配線部材１０とは異なる。この際、図４に示す例では、金属シート２３０は多孔質層３２を含んでいない。多孔質層３２を含む金属シート３０における板状層３６に固定樹脂部２４０が固定されていてもよい。

接着剤を構成する樹脂材料は、電線２０への接着態様、金属シート２３０への接着態様、電線２０の材料、金属シート２３０の材料等に応じて選択されていればよい。接着剤を構成する樹脂材料は、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよい。接着剤を構成する樹脂材料は、例えばエポキシ樹脂、シリコーン、変性シリコーン、アクリル系樹脂、シアノアクリレート系などであってもよい。接着剤も、フィラーを含んでいてもよい。接着剤と被覆層２４とは、アンカー効果などの物理的作用によって接着していてもよいし、化学結合などの化学的作用によって接着していてもよい。同様に、接着剤と金属シート２３０とは、アンカー効果などの物理的作用によって接着していてもよいし、化学結合などの化学的作用によって接着していてもよい。

なお、固定樹脂部２４０が板状層３６に固定される場合、固定樹脂部２４０が多孔質層３２に固定される場合と比べて、アンカー効果が弱くなりやすい。この場合、固定樹脂部２４０に金属側反応基及び樹脂側反応基を含む化合物が含まれていると良い。金属側反応基は、金属シート３０を構成する金属材料と化学結合する反応基である。金属側反応基は、例えば、アルコキシ基などである。樹脂側反応基は、被覆層２４を構成する樹脂材料と化学結合する反応基である。樹脂側反応基は、例えば、アミノ基、チオール基、エポキシ基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基などである。かかる化合物は例えば、シランカップリング剤などであってもよい。

図４に示す例では、接着剤は電線２０の周囲における一部のみに接している。この場合、接着剤は電線２０及び金属シート２３０の両方に接着しているとよい。またこの場合、電線２０の周囲のうち金属シート２３０を向く部分全体に接着剤が設けられるとよい。

図５に示すように、固定樹脂部２４０Ａを構成する接着剤は電線２０の周囲全体を包んでいてもよい。この場合、接着剤は金属シート２３０に接着しているとよい。接着剤は電線２０に接着していてもよいし、接着していなくてもよい。

また図６に示すように、電線２０が収まる溝３８が金属シート３３０に形成されていてもよい。そして、固定樹脂部２４０Ｂを構成する接着剤が溝３８に充填されていてもよい。この場合、接着剤は金属シート３３０に接着しているとよい。接着剤は電線２０に接着していてもよいし、接着していなくてもよい。なお図６に示す例では、金属シート３３０における主面に複数のリブ３９が設けられて溝３８が形成されている。もっとも、金属シートにおける主面の一部が凹んで溝が形成されていてもよい。

また図４から図６に示す例では、並行する電線２０の間に接着剤が設けられていない部分が存在する。もっとも、並行する電線２０の間に接着剤が設けられていてもよい。

＜実施形態２の効果等＞
本例における配線部材２１０によっても、金属シート２３０を介して電線２０の熱が放熱されやすくなる。本例における配線部材２１０によると、接着剤によって電線２０が金属シート２３０に簡易に固定される。

［変形例］
これまで固定樹脂部４０がフィラーを含むものとして説明されたが、固定樹脂部４０はフィラーを含んでいなくてもよい。

実施形態１において、固定樹脂部４０が相互に熱伝導性の異なる第１固定樹脂部４２及び第２固定樹脂部４４を含むものとして説明されたが、このことは必須の構成ではない。金属シート３０上における固定樹脂部４０は、一様な熱伝導性を有するように形成されていてもよい。

なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。例えば、接着剤が多孔質層３２に固定されていてもよい。また例えば、融着層が板状層３６に設けられていてもよい。

１０、２１０ 配線部材
２０ 電線
２２ 芯線
２４ 被覆層
３０、１３０、２３０、３３０ 金属シート
３２、１３２ 多孔質層
３４ 金属繊維
３６ 板状層
３８ 溝
３９ リブ
４０、２４０、２４０Ａ、２４０Ｂ 固定樹脂部
４２ 第１固定樹脂部
４４ 第２固定樹脂部
Ｃ コネクタ

Claims (5)

1. 電線と、
   金属シートと、
   樹脂を主成分とする固定樹脂部と、
   を備え、
   前記固定樹脂部が前記電線を前記金属シートに固定しており、
   前記金属シートは、多孔質に形成された多孔質層を含み、
   前記固定樹脂部の一部が前記多孔質層における空隙に入り込んでおり、
   前記金属シートは、前記多孔質層に積層された板状層をさらに含み、
   前記板状層は、内部が一様に埋まった形状に形成され、前記多孔質層に対して前記電線とは反対側に積層されている、配線部材。
2. 電線と、
   金属シートと、
   樹脂を主成分とする固定樹脂部と、
   を備え、
   前記固定樹脂部が前記電線を前記金属シートに固定しており、
   前記電線は、前記金属シートから外方に延びる端部を有しており、
   前記固定樹脂部は、第１固定樹脂部と前記第１固定樹脂部よりも熱伝導性が高い第２固定樹脂部とを含み、
   前記電線のうち前記第２固定樹脂部によって固定されている部分は、前記第１固定樹脂部によって固定されている部分よりも前記端部に近い、配線部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の配線部材であって、
   前記固定樹脂部は前記樹脂よりも熱伝導性の高いフィラーを含有している、配線部材。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配線部材であって、
   前記固定樹脂部は前記金属シート及び前記電線を接着している接着剤によって形成されている、配線部材。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配線部材であって、
   前記固定樹脂部は前記金属シートに積層された融着層であり、
   前記電線が前記融着層に融着されている、配線部材。

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