JP2012138179A - シールド導電体 - Google Patents

Abstract

【課題】スペースを有効に利用して配置することが可能なシールド導電体を提供する。
【解決手段】金属製のパイプ２０と、パイプ２０に挿通される電線１１とを備えるシールド導電体１０であって、パイプ２０は、外径が一定の円形部２４と、この円形部２４とはパイプ２０の軸線方向に異なる位置に形成され軸線周りに異なる外径の短径部２２Ａ及び長径部２２Ｂを有する異形部２１とを備え、円形部２４の軸線は湾曲している。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド導電体に関する。

ハイブリット自動車や電気自動車等の車両では、インバータ装置、モータ、バッテリなどの機器間を接続する場合、シールド機能を備えたシールド導電体が用いられている。
このシールド導電体には、例えば、特許文献１のように、配索経路に沿って屈曲され、外周が真円形をなす金属製パイプ内に複数本の電線を収容することにより構成されているものがある。

特開２００４−１７１９５２号公報

ところで、例えば車両にシールド導電体を取り付ける場合、スペースを有効に利用して配置したいという要請がある。しかし、外周が真円形をなす金属製パイプを、例えば車両の床下などに配置する場合には、高さ方向については少なくとも金属製パイプの外径分の寸法が必要になる一方、側方についてはスペースに余裕があるため、スペースを有効に利用してシールド導電体を配置することができないという問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、スペースを有効に利用して配置することが可能なシールド導電体を提供することを目的とする。

本発明は、金属製のパイプと、前記パイプに挿通される電線とを備えるシールド導電体であって、前記パイプは、外径が一定の円形部と、この円形部とは前記パイプの軸線方向に異なる位置に形成され軸線周りに異なる外径の短径部及び長径部を有する異形部と、を備え、前記円形部の軸線は曲がっているところに特徴を有する。

本構成によれば、シールド導電体を配置する際に、小さくしたい側の径を、短径部の径方向（厚み方向）となるように配し、スペースに余裕のある側を長径部の径方向（厚み方向）となるように配すれば、短径部の径方向（厚み方向）を小さくし、長径部の径方向（厚み方向）のスペースを利用できる。したがって、スペースを有効に利用してシールド導電体を配置することができる。
ここで、異形部については、短径部の径方向については、比較的容易に曲げることができるが、長径部の径方向については、曲げることが容易ではないため、円形部と比較して配索の自由度が少ない。本構成によれば、円形部については異形部と比較して３次元方向に曲げることが容易であるため、異形部によりスペースを有効に利用しつつ、円形部により配索の自由度を大きくすることができる。

上記構成に加えて以下の構成を有すればより好ましい。
（１）前記異形部は、扁平な形状である。
このようにすれば、複数本の電線を異形部内に容易に収容できるのに加えて、比較的コンパクトにシールド導電体を配置することができる。

（２）前記異形部は、円筒形状のパイプを変形させて形成されている。
このようにすれば、異形部の形状に応じた金型等を用いて異形部を成形する場合等と比較して、異形部の成形を容易にすることができる。

（３）前記パイプの外面には、熱収縮チューブが密着している。
このようにすれば、熱収縮チューブによりパイプの外面を保護することができる。

（４）前記パイプの端部は、当該パイプに連なるシールド部材に接続されるものであって、前記パイプは、内面側の第１部材と外面側の第２部材とを重ね合わせたクラッド材からなり、前記第２部材は、前記シールド部材に対して前記第１部材よりも電食が生じにくい材質が用いられており、前記シールド部材は、前記パイプの端部にて前記第２部材の外周に被せられる。
異種金属を接続すると電食が生じることが知られているが、本構成によれば、パイプのうち、第１部材よりもシールド部材に対して電食が生じにくい材質からなる第２部材に対してシールド部材が接続されることになるため、シールド部材と第１部材とを接続する場合と比較すると、電食の発生を抑制することができる。

（５）前記シールド部材は編組線であり、前記第１部材の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金であるとともに、前記第２部材の材質は、鉄又は鉄合金である。
一般に、編組線は、銅にスズめっきを施したものが用いられているため、アルミニウム又はアルミニウム合金製のパイプの端部を、編組線と接続した際には、電食を生じやすい。一方、本構成によれば、パイプのうち、外面側の鉄又は鉄合金に対して編組線が接続されることになるため、編組線とアルミニウム又はアルミニウム合金とを接続する場合と比較すると、電食の発生を抑制することができる。

（６）前記電線は、扁平な形状のフラット導体を絶縁被覆により覆って構成されたフラット電線であり、前記フラット電線の短径側が前記異形部の短径部に配され、前記フラット電線の長径側が前記異形部の長径部に配される。
このようにすれば、表面積が大きく放熱性が良いため送電特性が良いというフラット電線の特徴をも備えつつ、スペースを有効に利用してシールド導電体を配索することができる。
（７）前記シールド導電体は、車両の床下に配されている。

本発明によれば、スペースを有効に利用してシールド導電体を配置することができる。

実施形態１のシールド導電体を示す平面図 シールド導電体を示す側面図 図１のＤ−Ｄ断面及びＦ−Ｆ断面を示す図 図１のＥ−Ｅ断面を示す図 成形装置を示す平面図 成形装置を示す側断面図 成形装置を示す正面図 実施形態２のシールド導電体を示す平面図 シールド導電体を熱収縮チューブに通した状態を示す図 実施形態３のシールド導電体に編組線が接続された状態を示す図 実施形態４のシールド導電体に用いられるフラット電線を示す断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図７を参照して説明する。
本実施形態のシールド導電体１０は、例えば電気自動車等の車両内における走行用の動力源を構成するバッテリ、インバータ、モータなどの装置（図示せず）の間に配索されるものであり、バッテリとインバータ間では２本、インバータとモータ間では３本の電線１１を備えて構成される。以下、本実施形態では、インバータとモータ間において車両Ｗの床下に配置（配索）される３本の電線１１を備えたシールド導電体１０について説明する。なお、上下方向については図２を基準とし、左右方向については、図１の上方を左方、下方を右方として説明する。

シールド導電体１０は、図１に示すように、３本の電線１１と、これら３本の電線１１が挿通されシールド機能を有するパイプ２０とを備えて構成されている。
各電線１１は、共に丸形（断面円形状）の被覆電線であって、芯線と芯線の周囲を覆う絶縁被覆（絶縁層）とからなり、シールド層は設けられていない。
芯線は、銅又は銅合金製であって、多数の金属素線を撚り合わせた撚り線が用いられている。
３本の電線１１は、それぞれの端末に端子金具１２が接続されてパイプ２０の外部へ導出されている。

端子金具１２は、相手側の端子に接続される端子接続部と、この端子接続部に一体に連なり電線１１に接続される電線接続部とを有する。
端子接続部は、貫通孔が形成されており、この貫通孔にボルトの軸部等を挿通できる。電線接続部は、電線１１の端末にて絶縁被覆を剥ぎ取り露出させた芯線をかしめて圧着するワイヤバレルと絶縁被覆の上から保持するインシュレーションバレルとを有する。

パイプ２０は、金属製（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等）であって、直線状に延び外径寸法が一定でなない異形部２１と、外形寸法が一定で軸線が湾曲している円形部２４（図１のＣの範囲）とを備えている。

異形部２１は、パイプ２０の前端側と後端側（円形部２４とはパイプ２０の軸線方向に異なる位置）に形成されており、一様に扁平な断面形状の定形部２２（図１のＡ１，Ａ２の範囲）と、定形部２２から円形部２４に連なる位置に設けられ断面形状が徐々に変化する変形部２３（図１のＢ１，Ｂ２の範囲）とからなる。
定形部２２の形状は、図３に示すように、概ね扁平な形状（長円形状）であって、パイプ２０の断面のうち外径寸法が最も短い部分が短径部２２Ａとされ、短径部２２Ａとは軸線周りに直交する位置に形成され最も外径寸法が長い部分（短径部２２Ａとは異なる外径の部分）が長径部２２Ｂとされている。

本実施形態では、短径部２２Ａの外径は、電線１１の直径に短径部２２Ａの（上下２枚の）厚みを加えた寸法より大きい寸法であって、長径部２２Ｂの外径は、横並びに３本の電線１１を挿通可能な径（３本の電線１１の直径を合わせた寸法に長径部２２Ｂの（左右２枚の）厚みを加えた寸法よりわずかに大きい寸法）であって円弧状に湾曲した側面の端部（上下方向の中間部）とされている。

変形部２３は、図１に示すように、円筒形のパイプを定形部２２の形状まで塑性変形させる際に形成される部分であり、定形部２２から滑らかに円形部２４に連なる。
円形部２４は、外周が真円形状であって、円筒形状（断面円形）の金属パイプを変形させずに残した部分である。

３本の電線１１は、定形部２２では、図３に示すように、３本横並びに配されるとともに、変形部２３にて３本の電線１１の配置が徐々に変わり、円形部２４に至ると、図４に示すように、俵積み状（電線１１の中心を結んだときにほぼ正三角形を描く配置）となる。

パイプ２０の端部は、編組線の端部が外嵌するように接続されている。パイプ２０と編組線との接続は、溶接、半田付け、かしめリングによるかしめ付け等により接続することができる。

パイプ２０の成形は、成形装置３０を用いて冷間圧延により行われる。
成形装置３０は、図５に示すように、一対のローラ３１，３２と、ローラ３１，３２を軸支する支持部材３３，３４と、一方のローラ３２を移動させて一対のローラ３１，３２間の間隔を調整する調整機構３５と、支持部材３３，３４及び調整機構３５を保持し肉厚の板材からなる基台部３９と、各ローラ３１，３２を回転させる駆動部（図示しない）と、駆動部を駆動させる入力部（図示しない）とを備えている。

各ローラ３１，３２は円柱形状であって、各ローラ３１，３２の円形の外周面における軸方向の中間部には、凹み形成された凹状面３１Ａ，３２Ａが全周に亘って溝状に形成されている。
凹状面３１Ａ，３２Ａは、一対のローラ３１，３２を近接させたときに、円筒形のパイプ２０の外面を塑性変形させて異形部２１（変形部２３及び定形部２２）を成形できる曲率で湾曲している。

支持部材３３，３４は、各ローラ３１，３２にそれぞれ設けられており、ローラ３１，３２の両側から突出する軸を回動可能に支持している。一方の支持部材３３の下端は、基台部３９に固定されており、他方（調整機構３５の側）の支持部材３４は、調整機構３５に固定されている。

調整機構３５は、図６に示すように、基台部３９に固定される固定部３６と、基台部３９に対してローラ３１，３２の並び方向に可動する可動部３７と、可動部３７を可動させるための回動操作を行うローラ位置調整部３８とを有する。
ローラ位置調整部３８は、軸部と多角形の頭部とからなり、軸部には、基端側にネジ溝が形成されている一方、先端部には、ネジ溝が形成されていない。

固定部３６は、ネジ孔部が形成されており、ここにローラ位置調整部３８の軸部のネジ溝が螺合する。可動部３７には、内周にネジ溝のない円形の貫通孔が形成されており、この貫通孔に軸部の先端部が回転可能でローラ３１，３２の並び方向に相対移動不能に固定される。この可動部３７は、近い側の支持部材３４と一体になっている。
これにより、ローラ位置調整部３８を回転させると、可動部３７が移動するとともに、可動部３７に連動してローラ３２も、ローラ３１，３２の並び方向に移動する。
基台部３９には、パイプ２０の挿通孔３９Ａが形成されており、ローラ３１，３２の凹状面３１Ａ，３２Ａの間を通るパイプ２０の通り路となっている。

次に、パイプ２０の異形部２１の成形方法について説明する。
全長に亘って一直線で、かつ、外径が一定の円筒形状をなす金属パイプ（図示しない）を用意するとともに、成形装置３０のローラ位置調整部３８を操作してローラ３１，３２間（対向する凹状面３１Ａ，３２Ａ間）の距離を金属パイプを挿通できる長さに広げる。そして、円形部２４としてそのまま残す部分と変形部２３となる部分の境界部分まで金属パイプを凹状面３１Ａ，３２Ａ間に通した後、ローラ位置調整部３８を操作して凹状面３１Ａ，３２Ａを金属パイプに当接させる。

次に、成形装置３０の入力部から指示し、駆動部を駆動させると、一対のローラ３１，３２が互いに金属パイプを巻き込む方向に回転する。このとき、ローラ３１，３２の回転に伴って、凹状面３１Ａ，３２Ａ間の寸法を徐々に狭めていくと、金属パイプが塑性変形して変形部２３が形成される。定形部２２に達する位置まで塑性変形させるとローラ位置調整部３８の回転を停止し、そのままローラ３１，３２を金属パイプの端部まで回転させて定形部２２を形成する。

金属パイプの反対側についても同様の手順で、異形部２１（変形部２３及び定形部２２）を形成することにより、パイプ２０の異形部２１が成形され、塑性変形されなかった部分が円形部２４とされる。
なお、異形部２１の成形にあたっては、他の成形機を下段に設けて段階的に塑性変形させていくようにしてもよい。

次に、円形部２４の曲げ加工について説明すると、金属パイプの一方の異形部２１のうち、円形部２４側の端部をアーム（図示しない）で掴んで固定し、他方の異形部２１についても、円形部２４側の端部をアーム（図示しない）で掴み、一方のアームを円形部２４の曲率（又は傾斜角度）に応じた位置に移動させ、円形部２４が湾曲するように塑性変形させるとパイプ２０が成形される。なお、円形部２４の（軸線方向）の曲げは、この方法に限らず、公知の他の方法により曲げ加工を行うことも可能である。

このように成形されたパイプ２０は、３本の電線１１が挿通されてシールド導電体１０となる。なお、電線１１の挿通は、パイプ２０の加工前でも加工後でも可能である。そして、シールド導電体１０は、短径部２２Ａの径方向（短径部の厚み方向）が上下方向に、長径部２２Ｂの径方向（厚み方向）及び円形部２４の曲げ方向が左右方向（水平方向）に向けられて車両Ｗの床下（床下パネルの下面側で下方に露出（路面に対向）する位置）に配置（配索）される。各電線１１の端末の端子金具１２は、上方側の車両Ｗの内部に延出された他の電線等の端子等に接続される。

（１）金属製のパイプ２０と、パイプ２０に挿通される電線１１とを備えるシールド導電体１０であって、パイプ２０は、外径が一定の円形部２４と、この円形部２４とはパイプ２０の軸線方向（パイプの延出方向）に異なる位置に形成され軸線周りに異なる外径の短径部２２Ａ及び長径部２２Ｂを有する異形部２１と、を備え、円形部２４の（中心を通る）軸線は曲がっている。これにより、シールド導電体１０を配置する際に、小さくしたい側の径を、短径部２２Ａの径方向（厚み方向）となるように配し、スペースに余裕のある側を長径部２２Ｂの径方向（厚み方向）となるように配すれば、短径部２２Ａの径方向（厚み方向）を小さくし、長径部２２Ｂの径方向（厚み方向）のスペースを利用できる。したがって、スペースを有効に利用してシールド導電体１０を配置することができる。

異形部２１については、短径部２２Ａの径方向については、比較的容易に曲げることができるが、長径部２２Ｂの径方向については、曲げることが容易ではないため、円形部２４と比較して配索の自由度が少ない。本実施形態によれば、円形部２４については異形部２１と比較して３次元方向に曲げることが容易であるため、異形部２１によりスペースを有効に利用しつつ、円形部２４により配索の自由度を大きくすることができる。

（２）異形部２１は、扁平な形状であるため、複数本の電線を異形部内に容易に収容できるのに加えて、比較的コンパクトに配置することができる。
（３）異形部２１は、円筒形状のパイプ２０を変形させて形成されているため、異形部２１の形状に応じた金型等を用いて異形部２１を成形する場合等と比較して、異形部２１の成形を容易にすることができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図８及び図９を参照して説明する。
実施形態２は、図８に示すように、シールド導電体１０の外面を熱収縮チューブ４０で覆ったものである。上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
具体的には、図９に示すように、シールド導電体１０を熱収縮チューブ４０に通した後、加熱して熱収縮チューブ４０を収縮させる。これにより、パイプ２０の外周面に熱収縮チューブ４０が密着する。

このように、パイプ２０の外面には、熱収縮チューブ４０が密着するようにすれば熱収縮チューブ４０によりパイプ２０の外面を保護することができる。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図１０を参照して説明する。上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
上記実施形態では、パイプ２０は、アルミニウム合金等の一つの材質からなるものであったが、実施形態３では、パイプ５０は、図１０に示すように、内面側の第１部材５１と外面側の第２部材５２とを重ね合わせたクラッド材からなることとしたものである。
第１部材５１の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金であり、第２部材５２の材質は、鉄又は鉄合金からなる。

編組線５３は、銅合金の素線に対してスズめっきを施したものが用いられており、パイプ５０の端部にて第２部材５２の外周に被せられる。そして、半田付け、溶接、かしめリングによるかしめ付け等の接続手段によりパイプ５０（の第２部材５２）の端部と編組線５３とが接続される。
異種金属を接続すると電食が生じることが知られているが、編組線５３は、銅にスズめっきを施したものが用いられているため、アルミニウム又はアルミニウム合金製のパイプ５０の端部を、編組線５３と接続した際には、比較的電食を生じやすい。一方、本実施形態によれば、パイプ５０のうち、アルミニウム又はアルミニウム合金よりもスズめっきに対して電食を生じにくい鉄又は鉄合金からなる第２部材５２に対して編組線５３が接続されることになるため、編組線５３と第１部材５１（アルミニウム又はアルミニウム合金）とを接続する場合と比較すると、電食の発生を抑制することができる。

＜実施形態４＞
本発明の実施形態を図１１を参照して説明する。上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
上記実施形態では、パイプ２０，５０には、丸形の電線１１が挿通されるものであったが、実施形態４では、パイプに挿通される電線を扁平なフラット電線６０としたものである。

フラット電線６０は、図１１に示すように、複数本の芯線６１を互いに接触状態で並列配置させることで概ね扁平な形状をなすフラット導体と、その周囲を覆う合成樹脂製の絶縁被覆６２と構成されており、シールド層は設けられていない。
芯線６１は、多数の銅又は銅合金の金属素線を螺旋状に撚り合わせてなるものが用いられている。

このような形状のフラット電線６０は、断面形状が略矩形であるため、デッドスペースが少なく、また表面積が大きく放熱性が良いため、通電電流を大きく出来る。

このフラット電線６０は、図示しないパイプ内において、フラット電線６０の短径側が異形部の短径部内に配され、フラット電線６０の長径側が異形部の長径部内に配される。そのため、パイプ（図示しない）は、フラット電線６０の断面形状及び本数に応じた径の長径部を有し、より扁平な形状となる。

このようにすれば、表面積が大きく放熱性が良いため送電特性が良いというフラット電線６０の特徴をも備えつつ、スペースを有効に利用してシールド導電体を配索することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、３本の電線１１がパイプ２０に挿通されることとしたが、これに限られず、２本又は４本以上であってもよい。
（２）シールド導電体１０が配される場所は、車両Ｗの床下としたが、これに限られず、車両Ｗのうちの他の場所でもよい。また、車両Ｗに限らず、車両Ｗ以外にシールド導電体が配されるものに適用してもよい。

（３）上記実施形態では、パイプ２０，５０における異形部２１や円形部２４の数、軸線方向（延出方向）の長さ、全長における位置等は、本実施形態においては車両Ｗ床下における電線１１の配索経路に応じて設定されたものであり、シールド導電体１０が異なる場所に配される場合には、その配索経路に応じた異形部２１や円形部２４の数、軸線方向（延出方向）の長さ、全長における位置等とすることができる。
（４）パイプ２０の成形は、成形装置３０により円筒形の金属パイプを変形させて行うこととしたが、これに限られない。例えば、金型により異形部を成形した板材を形成した後にこの板材を環状に湾曲させて端部同士を溶接等により接続するようにしてもよい。

（５）上記実施形態では、異形部２１は、扁平な形状としたが、扁平な形状に限られず、扁平でない程度の長円形状等や、部分的に凹部を有する形状等でもよく、少なくとも短径部と長径部を有する形状であればよい。
（６）上記実施形態では、円形部２４の軸線が湾曲していたが、これに限られず、円形部２４の軸線が屈曲しているものでもよい。

１０…シールド導電体
１１…電線
２０，５０…パイプ
２１…異形部
２２…定形部
２２Ａ…短径部
２２Ｂ…長径部
２３…変形部
２４…円形部
３０…成形装置
３１，３２…ローラ
３１Ａ，３２Ａ…凹状面
３３，３４…支持部材
３５…調整機構
３６…固定部
３７…可動部
３８…ローラ位置調整部
３９…基台部
４０…熱収縮チューブ
５１…第１部材
５２…第２部材
５３…編組線
６０…フラット電線
Ｗ…車両

Claims (8)

1. 金属製のパイプと、前記パイプに挿通される電線とを備えるシールド導電体であって、
   前記パイプは、外径が一定の円形部と、この円形部とは前記パイプの軸線方向に異なる位置に形成され軸線周りに異なる外径の短径部及び長径部を有する異形部と、を備え、
   前記円形部の軸線は曲がっているシールド導電体。
2. 前記異形部は、扁平な形状であることを特徴とする請求項１記載のシールド導電体。
3. 前記異形部は、円筒形状のパイプを変形させて形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシールド導電体。
4. 前記パイプの外面には、熱収縮チューブが密着していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のシールド導電体。
5. 前記パイプの端部は、当該パイプに連なるシールド部材に接続されるものであって、
   前記パイプは、内面側の第１部材と外面側の第２部材とを重ね合わせたクラッド材からなり、前記第２部材は、前記シールド部材に対して前記第１部材よりも電食が生じにくい材質が用いられており、前記シールド部材は、前記パイプの端部にて前記第２部材の外周に被せられることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のシールド導電体。
6. 前記シールド部材は編組線であり、前記第１部材の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金であるとともに、前記第２部材の材質は、鉄又は鉄合金であることを特徴とする請求項５に記載のシールド導電体。
7. 前記電線は、扁平な形状のフラット導体を絶縁被覆により覆って構成されたフラット電線であり、前記フラット電線の短径側が前記異形部の短径部に配され、前記フラット電線の長径側が前記異形部の長径部に配されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のシールド導電体。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のシールド導電体は、車両の床下に配されていることを特徴とするシールド導電体。

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