JP2013229408A - ワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】対称三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルが３つの電磁シールド部材によって個別に囲まれる場合に、過大な電磁誘導電流が電磁シールド部材に流れることを防止すること。
【解決手段】ワイヤハーネス１０は、対称三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブル９と、３本の電力ケーブル９各々の周囲を個別に囲む導電性の３つの電磁シールド部材１と、少なくとも１つの中間短絡部材２とを備えている。中間短絡部材２は、３つの電磁シールド部材１を、それらの長手方向における両端部の間の少なくとも１箇所の中間部位において相互に電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電線の周囲を囲む導電性の電磁シールド部材を備えるワイヤハーネスに関する。

従来、自動車に代表される車両に敷設されるワイヤハーネスは、電線の周囲を囲みノイズ電磁波を遮蔽する導電性の電磁シールド部材を備える場合がある。電磁シールド部材の中空部に通される電線は、通常、非シールド電線である。非シールド電線は、編組線などの電磁シールド部材で覆われていない絶縁電線である。

例えば、特許文献１に示されるように、車両のワイヤハーネスは、電磁シールド部材として、筒状に編まれた金属の線材により構成された編組線を備える場合がある。編組線は、電線の変形に応じて変形自在な筒状の電磁シールド部材である。

また、特許文献２に示されるように、自動車における底板の下面（床下）などの外部に露出する場所に敷設されるワイヤハーネスは、電線の周囲を囲む筒状の金属部材である電線保護パイプを備える場合がある。電線保護パイプは、道路から飛び散る砂利などの異物から電線を保護する部材であると同時に、ノイズ電磁波を遮蔽する電磁シールド部材でもある。

電磁シールド部材を備えるワイヤハーネスにおいて、電線の両端部は、接続相手の機器を収容する金属製の筐体の開口から筐体内へ配線され、電磁シールド部材の両端部は、金属製の筐体と電気的に接続される。また、金属製の筐体は、自動車のボディなどの基準電位体と電気的に接続されている。従って、電磁シールド部材及び基準電位体は、筐体などの他の導電性部材とともに閉ループを形成している。

電磁シールド部材が囲む電線が交流電流を伝送する電力ケーブルである場合、電磁誘導電流が、電磁シールド部材及び基準電位体により形成される閉ループに流れる。また、電磁シールド部材に流れる電磁誘導電流は、電力ケーブルに流れる交流電流の電流値及び周波数が大きいほど大きくなる。

また、電気自動車及びハイブリッド自動車などの電動車両においては、三相モータが採用され、三相モータに接続されるワイヤハーネスは、対称三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルを備える。この場合、各相の交流電気ごとに生じる電磁誘導による電気の位相のずれは同じである。なお、以下の説明において、特段の説明なく三相交流という用語が用いられた場合、それは対称三相交流のこと、即ち、それぞれの位相のずれ（１２０度）が同じである三相交流のことを意味する。

三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルが、１つの電磁シールド部材によって一括して囲まれている場合、３本の電力ケーブル各々に流れる各相の交流電流による電磁誘導が、１つの電磁シールド部材において生じる。そのため、電磁誘導により生じた位相の異なる三相の電気は、１つの電磁シールド部材において混合されて相互に打ち消し合う。

一方、三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルが、３つの電磁シールド部材によって個別に囲まれている場合、３本の電力ケーブル各々に流れる各相の交流電流による電磁誘導が、電磁シールド部材ごとに個別に生じる。配線の便宜上、ワイヤハーネスは、三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブル各々を個別に囲む３つの電磁シールド部材を備えることを要求される場合がある。

特開２００６−３４４３９８号公報 特開２０１１−１９３６７７号公報

昨今、電気自動車及びハイブリッド自動車などの電動車両において、インバータ回路から三相モータへ供給される交流電気の高パワー化及び高周波数化が進んでいる。そのため、ワイヤハーネスが、三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルを個別に囲む３つの電磁シールド部材を備える場合、過大な電磁誘導電流が各電磁シールド部材に流れやすい。また、電力ケーブル及び電磁シールド部材が長い場合も、過大な電磁誘導電流が各電磁シールド部材に流れやすい。

過大な電磁誘導電流が電磁シールド部材に流れると、電磁シールド部材で発生する熱によって周辺の部材が破損するという問題が生じる。

本発明の目的は、対称三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルが３つの電磁シールド部材によって個別に囲まれる場合に、過大な電磁誘導電流が電磁シールド部材に流れることを防止することである。

本発明の第１の態様に係るワイヤハーネスは、以下に示される各構成要素を備えている。
（１）第１の構成要素は、対称三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルである。
（２）第２の構成要素は、間隔を空けて並列に配列され、３本の上記電力ケーブル各々の周囲を個別に囲む導電性の３つの電磁シールド部材である。
（３）第３の構成要素は、３つの上記電磁シールド部材を、それらの長手方向における両端部の間の少なくとも１箇所の中間部位において相互に電気的に接続する中間短絡部材である。

本発明の第２の態様に係るワイヤハーネスは、第１の態様に係るワイヤハーネスの一態様である。第２の態様に係るワイヤハーネスにおいて、上記中間短絡部材は、３つの上記電磁シールド部材の上記中間部位を一括して挟持する導電性の挟持部を有する。

本発明の第３の態様に係るワイヤハーネスは、第２の態様に係るワイヤハーネスの一態様である。第３の態様に係るワイヤハーネスは、上記中間短絡部材に連結されており、板状の支持体の貫通孔の縁部に留められる非導電性の留め具をさらに備える。

第１〜第３の態様に係るワイヤハーネスにおいて、対称三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルが、３つの電磁シールド部材によって個別に囲まれている。そのため、３本の電力ケーブル各々に流れる各相の交流電流による電磁誘導が、電磁シールド部材ごとに個別に生じる。しかしながら、３つの電磁シールド部材は、少なくとも１箇所の中間部位において、中間短絡部材によって相互に電気的に接続されている。そのため、各電磁シールド部材において、位相の異なる三相の電磁誘導の電気は、混合されて相互に打ち消し合う。その結果、過大な電磁誘導電流が電磁シールド部材に流れることは防がれる。

また、第２の態様に係るワイヤハーネスにおいて、３つの電磁シールド部材は、中間短絡部材の挟持部により、間隔を空けて並列に配列された状態で保持される。これにより、３つの電磁シールド部材が、中間短絡部材が設けられた中間部位以外の部分において接近し過ぎることによって火花放電を引き起こす不都合を回避できる。また、中間短絡部材が、３つの電磁シールド部材の間隔を維持するスペーサの役割を兼ねるため、部品点数の低減効果が得られる。さらに、電磁シールド部材がその端部から筒状の部材に通される場合とは異なり、中間短絡部材の挟持部は、電磁シールド部材の中間部位に容易に取り付け可能である。

また、第３の態様に係るワイヤハーネスは、中間短絡部材に連結された非導電性の留め具を備える。そのため、ワイヤハーネスを車両に敷設する工程において、３つの電磁シールド部材の中間部位を車両のボディなどの支持体に固定する作業が容易となる。

本発明の第１実施形態に係るワイヤハーネス１０の斜視図である。 車両に敷設されたワイヤハーネス１０の平面図である。 ワイヤハーネス１０が備える中間短絡部材２の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るワイヤハーネス１０Ａの主要部の分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るワイヤハーネス１０Ｂの主要部の分解斜視図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

＜第１実施形態＞
まず、図１〜３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るワイヤハーネス１０及びそれが備える中間短絡部材２について説明する。図１，２に示されるように、ワイヤハーネス１０は、少なくとも３本の電力ケーブル９、少なくとも３つの電磁シールド部材１及び少なくとも１つの中間短絡部材２を備えている。

＜電力ケーブル＞
電力ケーブル９は、導電材料からなる芯線９１と、芯線９１の周囲を覆う絶縁材料からなる絶縁被覆９２とにより構成された絶縁電線である。例えば、電力ケーブル９の端部の芯線９１には、端子金具８が接続されている。なお、図１，２に示される例では、ワイヤハーネス１０は、並列に配列された３本の電力ケーブル９を備えている。しかしながら、ワイヤハーネス１０が、３本の電力ケーブル９のセットを２セット以上備えることも考えられる。

また、ワイヤハーネス１０が、３本の電力ケーブル９の端部を一定の位置関係に保持するケーブル保持部材をさらに備えることも考えられる。この場合、ケーブル保持部材は、並列配置された３本の電力ケーブル９の端部を一定の位置関係で保持するとともに、３本の電力ケーブル９相互間を電気的に絶縁する。例えば、ケーブル保持部材が、非導電性の合成樹脂の部材であることが考えられる。この場合、ケーブル保持部材が、複数の電力ケーブル９をインサート部材とするインサート成形によって成形された部材であることが考えられる。

＜電磁シールド部材＞
電磁シールド部材１は、間隔を空けて並列に配列され、電力ケーブル９各々の周囲を個別に囲む導電性の部材である。従って、ワイヤハーネス１０は、電力ケーブル９の数と同数の電磁シールド部材１を備えている。図１，２に示される例では、ワイヤハーネス１０は、並列に配列された３つの電磁シールド部材１を備えている。しかしながら、ワイヤハーネス１０が、電力ケーブル９の本数に応じて、３つの電磁シールド部材１のセットを２セット以上備えることも考えられる。

例えば、電磁シールド部材１が、電力ケーブル９の周囲を囲う金属製のパイプ部材であることが考えられる。この場合、パイプ部材は、例えば、鉄、ステンレス又はアルミニウムなどの金属を主成分とする材料で構成されていることが考えられる。パイプ部材の表面には、必要に応じてメッキ層又は塗料の層が形成されていることが考えられる。

また、電磁シールド部材１が、筒状に編まれた金属の線材により構成された編組線であることも考えられる。この場合、編組線が、銅、ステンレス又はアルミニウムなどの金属を主成分とする線材により構成されていることが考えられる。

また、金属糸の織物である金属布が、電磁シールド部材１として採用されることも考えられる。この場合、金属布は、電力ケーブル９の周囲に巻かれて筒状に形成される。

金属布は、例えば銅を主成分とする金属の糸が縦方向及び横方向に交差して織られた網目構造を有する生地である。また、金属布は、金属糸の生地に樹脂材料からなる柔軟性を有するフィルムが貼り付けられた構造を有する場合もある。編組線又は金属布からなる電磁シールド部材１は、導電性及び柔軟性を有する。

例えば図２に示されるように、ワイヤハーネス１０が車両に敷設された状態において、電力ケーブル９の両端部は、接続相手の機器を収容する金属製の筐体７の開口から筐体７内へ配線される。さらに、電磁シールド部材１の両端部は、金属製の筐体７と電気的に接続される。

図２に示される例では、電磁シールド部材１と筐体７とが接続金具７１によって接続されているが、それらを接続する手段は接続金具７１に限られない。また、金属製の筐体７は、自動車のボディなどの基準電位体７０と電気的に接続されている。従って、電磁シールド部材１及び基準電位体７０は、筐体７などの他の導電性部材とともに閉ループを形成している。

＜中間短絡部材＞
中間短絡部材２は、３つの電磁シールド部材１を、それらの長手方向における両端部の間の少なくとも１箇所の中間部位において相互に電気的に接続する部材の一例である。図１，２に示される例では、２つの中間短絡部材２が、並列に配列された３つの電磁シールド部材１における２箇所の中間部位に設けられている。しかしながら、ワイヤハーネス１０が、１つの中間短絡部材２のみを有する場合、及び３つ以上の中間短絡部材２を有する場合も考えられる。

本実施形態における中間短絡部材２は、挟持部３と外装部４とを有している。挟持部３は、３つの電磁シールド部材１の中間部位を一括して挟持する導電性の部材により構成されている。挟持部３は、例えば鉄、ステンレス又はアルミニウムなどの金属を主成分とする材料で構成された金具である。なお、挟持部３は、電磁シールド部材１を構成する導電性材料と同種の材料により構成されていることが望ましい。

図３に示されるように、挟持部３は、３つの電磁シールド部材１の中間部位を挟んで組み合わされる第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂにより構成されている。なお、図３において、電磁シールド部材１が仮想線（二点鎖線）で描かれている。

また、第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂの各々には、３つの溝部３１と、３つの溝部３１を繋ぐ２つの中継部３２と、３つの溝部３１の配列方向における両端に形成された２つの連結部３３とを有している。

溝部３１は、３本の電力ケーブル９各々の周囲を囲む３つの電磁シールド部材１各々が嵌め入れられる溝状の部分である。電磁シールド部材１は、第一挟持部材３ａの溝部３１と第二挟持部材３ｂの溝部３１との間に挟み込まれ、これにより、電磁シールド部材１と溝部３１とが電気的に接続される。

中継部３２は、３つの溝部３１を間隔を空けて一定の位置関係に保持するとともに、３つの溝部３１を電気的に接続する部分である。

また、第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂは、間隔を空けて並ぶ３つの電磁シールド部材１を挟み込んだ状態で、連結具によって連結される。これにより、第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂは、組み合わされた状態で保持される。図３に示される例では、連結具はネジ５である。

連結部３３は、第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂを連結する連結具が固定される部分である。図３に示される例では、連結部３３は、連結用のネジ５が締め込まれるネジ孔３３１が形成された部分である。

また、外装部４は、挟持部３の外側面を覆う非導電性の部材である。本実施形態においては、外装部４は、第一挟持部材３ａの外側面を覆う第一外装部材４ａと、第二挟持部材３ｂの外側面を覆う第二外装部材４ｂとにより構成されている。

例えば、外装部４は、合成樹脂の成形部材である。この場合、外装部４は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、又はポリアミド（ＰＡ）などの材料により構成されている。また、第一外装部材４ａは、例えば二色成形などによって第一挟持部材３ａと一体に構成されている。同様に、第二外装部材４ｂも、第二挟持部材３ｂと一体に構成されている。

中間短絡部材２が外装部４を有することにより、ワイヤハーネス１０が車両内に敷設されたときに、電磁シールド部材１の中間部位が、自動車のボディなどの周囲の導電性部材に過剰に接近したり接触したりすることが防止される。即ち、外装部４は、電磁シールド部材１とその周囲の部材とを電気的に絶縁するスペーサの役割を果たす。

図３に示される例では、第一外装部材４ａ及び第二外装部材４ｂ各々には、連結具であるネジ５が挿入される貫通孔４１が形成されている。この貫通孔４１は、連結部３３のネジ孔３３１に連通している。

＜効果＞
ワイヤハーネス１０において、対称三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブル９は、３つの電磁シールド部材１によって個別に囲まれている。そのため、３本の電力ケーブル９各々に流れる各相の交流電流による電磁誘導が、電磁シールド部材１ごとに個別に生じる。

しかしながら、３つの電磁シールド部材１は、少なくとも１箇所の中間部位において、中間短絡部材２によって相互に電気的に接続されている。そのため、各電磁シールド部材１において、位相の異なる三相の電磁誘導の電気は、混合されて相互に打ち消し合う。その結果、過大な電磁誘導電流が電磁シールド部材１に流れることは防がれる。

また、ワイヤハーネス１０において、３つの電磁シールド部材１は、中間短絡部材２の挟持部３により、間隔を空けて並列に配列された状態で保持される。これにより、３つの電磁シールド部材１が、中間短絡部材２が設けられた中間部位以外の部分において接近し過ぎることによって火花放電を引き起こす不都合を回避できる。

また、中間短絡部材２が、３つの電磁シールド部材１の間隔を維持するスペーサの役割を兼ねるため、部品点数の低減効果が得られる。さらに、電磁シールド部材１がその端部から筒状の部材に通される場合とは異なり、中間短絡部材２の挟持部３は、電磁シールド部材１の中間部位に容易に取り付け可能である。

＜第２実施形態＞
次に、図４を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るワイヤハーネス１０Ａ及びそれが備える中間短絡部材２Ａについて説明する。なお、図４は、ワイヤハーネス１０Ａの主要部の分解斜視図である。図４において、図１〜３に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、ワイヤハーネス１０Ａにおけるワイヤハーネス１０と異なる点についてのみ説明する。

ワイヤハーネス１０Ａは、ワイヤハーネス１０と同様に、３本の電力ケーブル９と、各電力ケーブル９の周囲を個別に囲む３つの電磁シールド部材１と、１つ以上の中間短絡部材２Ａとを備えている。

中間短絡部材２Ａは、中間短絡部材２と比較して、留め具６が追加された構成を有している。留め具６は、車両のボディパネルなどの板状の支持体の貫通孔の縁部に留められる周知の用具である。留め具６は、中間短絡部材２に対して一体に連結された非導電性の材料で構成されている。

留め具６は、例えば合成樹脂の成形部材である。この場合、留め具６は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、又はポリアミド（ＰＡ）などの材料により構成されている。

留め具６は、板材の貫通孔である取付孔に挿入される挿入部６１と、外装部４が固定されたフランジ部６２とを有している。留め具６は、挿入部６１とフランジ部６２とにより、取付孔の縁部を挟持する。

フランジ部６２における一方の面に外装部４が固定され、他方の面に挿入部６１が立設されている。フランジ部６２は、取付孔を塞ぐように、取付孔の面積よりも大きな面積の皿状に形成されている。

挿入部６１は、取付孔に挿入される際に、両側に張り出した部分が取付孔の縁部に接して押圧され、取付孔の幅まで収縮する。挿入部６１が取付孔の内側へさらに押し込められると、両側に張り出した部分の形状は、取付孔の縁部の裏側において、取付孔の幅よりも大きな幅になるまで復帰する。その結果、挿入部６１における両側に張り出した部分とフランジ部６２とが、取付孔の縁部を表裏両側から挟み込む。その結果、留め具６が板材の取付孔の部分に固定される。

ワイヤハーネス１０Ａは、中間短絡部材２Ａに連結された非導電性の留め具６を備える。そのため、ワイヤハーネス１０Ａを車両に敷設する工程において、３つの電磁シールド部材１の中間部位を車両のボディなどの支持体に固定する作業が容易となる。

＜第３実施形態＞
次に、図５を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係るワイヤハーネス１０Ｂ及びそれが備える中間短絡部材２Ｂについて説明する。なお、図５は、ワイヤハーネス１０Ｂの主要部の分解斜視図である。図５において、図１〜３に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、ワイヤハーネス１０Ｂにおけるワイヤハーネス１０と異なる点についてのみ説明する。

ワイヤハーネス１０Ｂは、ワイヤハーネス１０と同様に、３本の電力ケーブル９と、各電力ケーブル９の周囲を個別に囲む３つの電磁シールド部材１と、１つ以上の中間短絡部材２Ｂとを備えている。

中間短絡部材２Ｂは、中間短絡部材２と比較して、外装部４が除かれた構成を有している。即ち、中間短絡部材２Ｂは、挟持部３そのものである。挟持部３を構成する第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂは、ネジ５によって連結されている。

ワイヤハーネス１０Ｂが採用された場合、ワイヤハーネス１０が採用された場合と同様に、過大な電磁誘導電流が電磁シールド部材１に流れることが防止される。

＜その他＞
各実施形態において、中間短絡部材２，２Ａ，２Ｂの挟持部３は、ネジ５によって連結される第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂにより構成されている。

しかしながら、第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂが、ネジ５などの連結具を用いることなく連結可能な構造を有することも考えられる。例えば、第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂが、カシメ連結又は溶接などによって連結されることも考えられる。

また、第一挟持部材３ａ及び第二挟持部材３ｂが、それぞれの一方の端部において連なった構造を有することによって一体に形成されていることも考えられる。

１ 電磁シールド部材
２，２Ａ，２Ｂ 中間短絡部材
３ 挟持部
３ａ 第一挟持部材
３ｂ 第二挟持部材
４ 外装部
４ａ 第一外装部材
４ｂ 第二外装部材
５ ネジ
６ 留め具
７ 筐体
８ 端子金具
９ 電力ケーブル
１０，１０Ａ，１０Ｂ ワイヤハーネス
３１ 溝部
３２ 中継部
３３ 連結部
４１ 貫通孔
６１ 挿入部
６２ フランジ部
７０ 基準電位体
７１ 接続金具
９１ 芯線
９２ 絶縁被覆
３３１ ネジ孔

Claims (3)

1. 対称三相交流の電気を伝導する３本の電力ケーブルと、
   間隔を空けて並列に配列され、３本の前記電力ケーブル各々の周囲を個別に囲む導電性の３つの電磁シールド部材と、
   ３つの前記電磁シールド部材を、それらの長手方向における両端部の間の少なくとも１箇所の中間部位において相互に電気的に接続する中間短絡部材と、を備えるワイヤハーネス。
2. 請求項１に記載のワイヤハーネスであって、
   前記中間短絡部材は、３つの前記電磁シールド部材の前記中間部位を一括して挟持する導電性の挟持部を有する、ワイヤハーネス。
3. 請求項２に記載のワイヤハーネスであって、
   前記中間短絡部材に連結されており、板状の支持体の貫通孔の縁部に留められる非導電性の留め具をさらに備える、ワイヤハーネス。

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