JP2012080635A - シールド管及びワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】取り扱い性に優れて取り付けに係る作業性も良好で、異なる車種にも共通して取り付け可能とする。
【解決手段】ワイヤハーネス１は、筒状のシールド管２に２本の電線３，３を挿通させてなり、シールド管２は、一般にコルゲートチューブと称される蛇腹構造の合成樹脂管が利用されて、シールド管２の表面全体には、１３μｍ以上の厚みで銅メッキ等による金属層４が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用のワイヤハーネスにシールド性能を付与するために用いられるシールド管と、そのシールド管を用いたワイヤハーネスとに関する。

例えば電気自動車のインバータ装置にモータ駆動電流を供給する導電線には、高周波電流による電磁ノイズが発生するため、この電磁ノイズを遮蔽するためにワイヤハーネスにシールド管が用いられている。例えば特許文献１には、ワイヤハーネスの中間部を金属製のパイプからなるメインシールド部で被覆し、インバータ装置と接続される端部には、筒状網組部材と接続用パイプとを含む変形可能なサブシールド部で被覆するシールド管の構成が開示されている。また、特許文献２には、ワイヤハーネスを被覆する金属製の筒状部材の端部に螺旋状の接続ネジ部を形成し、これをコネクタハウジングの導入部に形成された雌ネジ部に螺合させて接続するシールド管の構成が開示されている。なお、筒状部材の間には、屈曲用蛇腹部を断続的に形成して、ワイヤハーネスの経路に沿って任意に屈曲可能としている。

特開２００４−１７１９５２号公報 特開２００９−１２３４６１号公報

上記従来のシールド管は金属製であるため、重量が大きくて取り扱い性が悪く、車両の床下等に沿わせて取り付ける際には、ブラケット等の取付部材を介して取り付ける必要があって配置スペースも大きくなっていた。また、定位置に高精度の取り付けが要求されることで作業に手間も掛かっていた。
さらに、蛇腹部を設けたりしても柔軟性には限界があるため、一定の車種に適用が制限され、汎用性が低くなっていた。

そこで、本発明は、シールド性能の確保は勿論、取り扱い性に優れて取り付けに係る作業性も良好で、而も取り付け形状が異なる車種にも共通して取り付けることができ、汎用性にも優れたシールド管及びワイヤハーネスを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、シールド管であって、合成樹脂管の表面及び／又は裏面の全面に、金属層を１３μｍ以上の厚みで形成したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、金属層は、５０ｍΩ／ｍ以下の抵抗値を有することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、合成樹脂管は蛇腹構造を有することを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、ワイヤハーネスであって、請求項１乃至３の何れかに記載のシールド管に１又は複数の電線を挿通させたことを特徴とするものである。

請求項１及び４に記載の発明によれば、好適なシールド性能を維持しつつ合成樹脂管の柔軟性を保持でき、取り扱い性に優れて取り付けに係る作業性も良好となる。而も取り付け形状が異なる車種にも共通して取り付けることができるため、汎用性にも優れたものとなる。
請求項２に記載の発明は、請求項１の効果に加えて、金属層の抵抗値の設定により、１０ｋＨｚ帯でのシールド性能も好適に確保できる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、蛇腹構造によって全体的に可撓性が得られて作業性や汎用性の一層の向上が期待できる。

ワイヤハーネスの横断面図である。 ワイヤハーネスの側面図である。 ワイヤハーネスの変更例の横断面図である。 ワイヤハーネスの変更例の側面図である。 実施例１のワイヤハーネスのノイズシールド性能を示すグラフである。 実施例１の金属層２５μｍ厚でのシールド性能と抵抗値との関係を示すグラフである。 実施例１の１０ｋＨｚ帯でのシールド性能とメッキ厚さとの関係を示すグラフである。 実施例２のワイヤハーネスの耐久性能を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，２にワイヤハーネスの一例を示す。このワイヤハーネス１は、筒状のシールド管２に２本の電線３，３を挿通させてなる。ここで使用されるシールド管２は、一般にコルゲートチューブと称される蛇腹構造の合成樹脂管で、ここではシールド管２の表面全体に金属層４が形成されている。この金属層４には銅やアルミニウム等が用いられるが、単独の金属に限らず、例えば銅＋スズ、銅＋ニッケルのように複数層で形成することも考えられる。
金属層４の形成手段としては、メッキがよく用いられるが、これ以外に蒸着や塗布、或いは金属箔を加圧接着させることでも形成可能である。
また、金属層４の厚みは、ワイヤハーネスに要求されるシールド性能を得るために、１３μｍ以上とするのが望ましい。厚みの上限は、コストを考慮すれば５０μｍ〜８０μｍとするのが望ましい。

このように、上記ワイヤハーネス１によれば、金属層４を１３μｍ以上の厚みで形成したシールド管２の採用により、好適なシールド性能を維持しつつ合成樹脂管の柔軟性を保持でき、取り扱い性に優れて取り付けに係る作業性も良好となる。而も取り付け形状が異なる車種にも共通して取り付けることができるため、汎用性にも優れたものとなる。
特にここでは、シールド管２は蛇腹構造を有しているので、全体的に可撓性が得られて作業性や汎用性の一層の向上が期待できる。

なお、シールド管は円形断面に限らず、長円形や楕円形の断面であっても差し支えないし、金属層は表面に限らず、裏面や表裏両面に形成してもよい。また、表面に金属層を形成する場合、金属層の外側に合成樹脂等によるコーティングを施すようにすれば、金属層が露出することがなく、他の電線等が接触しても金属層による短絡等が防止される。
さらに、シールド管は全体に蛇腹構造を有するものに限らず、部分的に蛇腹構造を複数箇所に有する合成樹脂管や、可撓性があれば蛇腹構造を有しない合成樹脂管であっても使用して差し支えない。

加えて、シールド管に軸方向全長に亘ってスリットを形成してもよい。これによればスリットを介して電線の挿脱が容易になる。なお、スリットを形成しても合成樹脂管の剛性によって管形状は維持されるため、スリットから電磁ノイズが漏洩するおそれは少ない。

一方、図３，４に示すワイヤハーネス１のように、円形断面のコルゲートチューブをその軸方向に沿って二分割して、得られる一対の半割り管２Ａ，２Ｂの表面に金属層４Ａ，４Ｂを、半割り管２Ｂの両端部の裏面に金属層４Ｃをそれぞれ形成し、半割り管２Ａの外側から半割り管２Ｂを、両端部同士が所定の重ね代Ｈ（図４の点描部分）で全長に亘って重なり合うように対向状に組み合わせてシールド管２を得るようにしてもよい。このような半割り管２Ａ，２Ｂを採用しても金属層４Ａ〜４Ｃによってシールド管２全体のシールドが図られる。なお、二分割しても半割り管２Ａ，２Ｂの剛性によって重ね代Ｈでの接触状態が維持され、シールド管２を屈曲させても一体性は維持できる。

以下、具体的な実施例を説明する。

外径が１８φ、内径が１５φのコルゲートチューブの表面に、銅メッキによって金属層を形成してなるシールド管を、０．００７ｍｍ〜０．０３５ｍｍ厚の範囲で金属層の厚みを変えて６種類（７μｍ、１３μｍ、１８μｍ、１９μｍ、２５μｍ、３５μｍ）作成し、これらのシールド管に３ｓｑの電線を挿通させてワイヤハーネスを作成した。
得られたワイヤハーネスそれぞれのシールド性能を、０．０１ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの範囲で周波数ごとに吸収クランプ法によって測定したノイズシールドデータ（ｄＢ：デシベル単位）を比較した。その結果を図５に示す。なお、このうち１８μｍ、１９μｍ、２５μｍのワイヤハーネスについては、初期性能の測定後、以下の試験を実施した後にシールド性能を確認した（図５には「１８μｍ耐久」「１９μｍ耐久」「２５μｍ耐久」と表示、「ＣＯＴ」はコルゲートチューブ）。

《耐久性能試験》
屈曲試験：シールド管の端部を支点として軸線を挟む所定の前後方向へそれぞれ１００ｍｍ変位させる。これを１往復を１回として１００回振った後、シールド性能を測定する。
衝撃試験：ワイヤハーネスに１００ｇの鋼球を高さ１ｍの高さから自由落下させてシールド性能を測定する。
耐寒試験：ワイヤハーネスを−４０℃の環境内で２４時間放置後、直ちに３００φの円筒に１８０度以上曲げた後、シールド性能を測定する。

ワイヤハーネスにおいては、４０ｄＢ以上のシールド性能が要求されるが、この測定結果によれば、金属層の厚みが７μｍのワイヤハーネスでは３０ＭＨｚ以上の高周波領域では要求を満足していない。
一方、金属層の厚みが１３μｍ以上であると、全周波数領域に亘って４０ｄＢ以上となって要求されるシールド性能を満たしていることが確認できた。

《１０ｋＨｚ帯でのシールド性能と金属層の抵抗値との関係の考察》
１０ｋＨｚ帯のシールド性能は、金属層の抵抗値と密接な関係があると考えられる。そこで、１０ｋＨｚ帯のシールド性能に着目して、シールド性能Ｙと抵抗値Ｘとの関係を検証したところ、以下の式１の関係にあることが判明した。
シールド性能Ｙ（ｄＢ）＝−０．２４５・Ｘ（ｍΩ／ｍ）＋５３．２ ・・式１
この関係は、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ帯域のシールド性能を満足するだけでなく、１０ＭＨｚ〜１ＧＨｚ帯域のシールド性能も十分に満足することになる。
従って、４０〜５０ｄＢのシールド性能を得るためには、形成される金属層の抵抗値は５０ｍΩ／ｍ以下とすればよいことが導き出せる。例えばメッキ法であれば１０〜５０ｍΩ／ｍの範囲で設定すればよい。

次に、シールド性能と使用環境温度との関係を検証するため、２５μｍ厚さの金属層を形成したシールド管の金属層の抵抗値を、２５℃、８０℃、１２０℃の使用環境でそれぞれ抵抗値を測定した。これのシールド性能と金属層の抵抗値との関係を図６に示す。
これによれば、銅メッキによる金属層の厚みが２５μｍであれば、使用環境が常温から１２０℃まで変化しても１０ｋＨｚ帯で要求されるシールド性能を満足することがわかる。

この関係をメッキ厚さに変換して、シールド性能とメッキ厚さとの関係を求めると図７のようになる。
これによれば、金属層の厚みを１５μｍ（０．０１５ｍｍ）以上とすることにより、１０ｋＨｚ帯で要求されるシールド性能を満足することがわかった。但し、余裕のある適正範囲としては２５〜３０μｍが望ましい。

内径１５ｍｍ、外径１８ｍｍ、ピッチ３ｍｍのＰＡコルゲートチューブ、ＰＰコルゲートチューブの表面にそれぞれ２５μｍ厚の銅メッキを施してシールド管を作成し、各シールド管内に１５ｓｑの電線を挿通させてワイヤハーネスを得た。各ワイヤハーネスの耐久性能試験を行った結果を図８に示す。
これによれば、両シールド管共に初期性能と耐久性能とが同じ特性を有し、何れも１０ｋＨｚ〜１ＧＨｚ帯域における要求性能を満足することが確認できた。

１・・ワイヤハーネス、２・・シールド管、２Ａ，２Ｂ・・半割り管、３・・電線、４，４Ａ〜４Ｃ・・金属層、Ｈ・・重ね代。

Claims (4)

1. 合成樹脂管の表面及び／又は裏面の全面に、金属層を１３μｍ以上の厚みで形成したことを特徴とするシールド管。
2. 前記金属層は、５０ｍΩ／ｍ以下の抵抗値を有することを特徴とする請求項１に記載のシールド管。
3. 前記合成樹脂管は蛇腹構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド管。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のシールド管に１又は複数の電線を挿通させたことを特徴とするワイヤハーネス。

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