JP2016058137A - 導電線及びその配索構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】単芯線電線と撚線電線との接続部分が径方向に出っ張らないようにする。【解決手段】単芯線電線4の端部に導体露出部8を形成し、撚線電線5の端部に素線露出部11を形成する。導体露出部8には圧潰部8Aを形成し、素線露出部11には各素線9同士が溶着されて接合ブロック部11Aを形成しておく。圧潰部8Aと接合ブロック部11Aとを重ね合わせた状態で接合する。このとき、単芯線電線4と撚線電線5とがほぼ同軸で接合されるよう、圧潰部8Aは径方向へ段差が生じるように屈曲して形成されている。【選択図】図2

Description

本発明は導電線及びその配索構造に関するものである。
ハイブリッド車あるいは電気自動車においては、バッテリとモータ(インバータ)との間が導電線によって接続されている。そのような導電線の配索構造として、下記特許文献1のものが知られている。ここに開示された配索構造では、自動車のリヤ側に設けられたバッテリとエンジンルーム内に設けられたインバータとの間は複数本の電線によって接続されている。車両の床下には金属製のシールドパイプが配されていて、導電線はこのシールドパイプ内に挿通されている。シードパイプは予め定められた配索経路の形状に沿って曲げ加工されており、その前端側はエンジンルーム内に導入され、インバータの近くまで延びている。シールドパイプからインバータに至るまでの間の配索経路は比較的短く、自由に曲げができないと接続作業が困難になってしまうため、シールドパイプの前端側には金属素線を筒状に網組してなる金属編組部が接続され、容易に屈曲できるようになっている。同様に、内部の導電線も金属編組部の曲げに追従できなければならないから、バッテリとモータ(インバータ)との間を接続する各導電線は、その全配索経路間が屈曲性に優れる撚線電線を用いるのが通常であった。
ところで、シールドパイプの径は内部に挿通される導電線の外径に依存するが、撚線電線では小径化が図りにくいため、最近になってシールドパイプに挿通される部分では小径化が図りやすい単芯線への置き換えが検討されていた。しかし、シールドパイプから外部に出た部分では、上記したように電線に対する自由な曲げが要求されるが、単芯線電線ではこの要求に応えにくい。そのため、シールドパイプから外部に出た部分においては、撚線電線を使用せざるを得ない。そうであれば、シールドパイプの出口部分において単芯線電線と撚線電線とを接続することになる。また、こうした両電線の接続部分では、熱収縮チューブを被せ付けて各導電線間の短絡回避を図らねばならない。
特開2011−173456号公報
ところで、単芯線電線と撚線電線とを接続しようとすれば、互いの端部を被覆を剥いで単芯線電線内の導体および撚線電線内の各素線を露出させておく必要がある。また、接続の作業の効率や接続信頼性を確保しようとすれば、導体については平たく圧潰し、素線については溶着させてブロック化しておくことが望まれる。
しかし、両電線の接続にあたり、図7に示すように、単芯線電線Aの接続部分A1の上に撚線電線Bの接続部分B1が載せられて溶接されると、両電線A、Bの中心軸は互いに径方向へずれてしまう。そうなると、撚線電線B側の接続部分B1が径方向に関して単芯線電線Aより径方向外方へはみ出してしまう。撚線電線B側の接続部分B1は、上記したように、素線同士が予め溶着されてブロック化されているため、こうした部分の角部B2が熱収縮チューブTに過度に干渉すると熱収縮チューブTを突き破ってしまうことが懸念される。また、導電線の配索作業として撚線電線と単芯線電線との接続作業を行ってから、シールドパイプ内に挿通させることとした場合に、撚線電線と単芯線電線との接続部分が径方向に大きく出っ張っていると、シールドパイプと干渉し易くなり、挿通作業性やパイプ端部との「どつき」により熱収縮チューブを突き破ってしまう。また、シールドパイプの小径化にも支障を来たす虞がある。
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、単芯線電線と撚線電線とを接合して構成される導電線において、両電線の接続部分を径方向に関してできるだけ出っ張らせないようにすることを目的とする。
本発明の導電線は、複数本の素線が撚られ、これらが被覆で包囲されてなる撚線電線と、一本の導体を被覆で包囲してなる単芯線電線とを備える導電線であって、単芯線電線の長さ方向の両端部のうち少なくとも一方の端部には撚線電線が接続され、単芯線電線と撚線電線の接続部位においては、単芯線電線と撚線電線のそれぞれの被覆が剥がされて各素線あるいは導体が露出するとともに、これら素線露出部と導体露出部とは溶着により接合され、かつこの接合状態では単芯線電線と撚線電線とがほぼ同軸をなしていることを特徴とする。
また、本発明の導電線の配索構造は、上記の導電線を用いたものであって、ハイブリッド車あるいは電気自動車の床下に配されて単芯線電線が挿通されるシールドパイプを備え、単芯線電線は少なくともその一部がシールドパイプから突出した状態で前記撚線電線に対して接続され、かつ撚線電線と単芯線電線が接続されている部分には熱収縮チューブが被せ付けられる構成である。
前記したような導電線をハイブリッド車あるいは電気自動車に適用すれば、次のような効果が得られる。車両の床下に配されたシールドパイプは曲げの度合いも小さくかつ予め定められた配索経路に沿って曲げ加工されているため、曲げ性がさほどに高くない単芯線電線であっても充分に利用可能である。そして、単芯線は撚線電線に比べて小径化が図りやすい。したがって、シールドパイプの小径化に寄与して設置スペースの効率化と軽量化を達成することができる。
また、撚線電線と単芯線電線との接続部分は熱収縮チューブ内に通されて保護される。その場合において、両電線の接続部分が熱収縮チューブに過度に干渉することも回避することができる。
本発明によれば、撚線電線と単芯線電線とを互いの中心軸をほぼ揃えた状態で接続されるようにしたため、中心軸が径方向にずれた状態で接続する場合と比較して、両電線の接続部分を径方向に関して出っ張らずに済む。
ハイブリッド車両において導電線を配索した状況を示す概略図 撚線電線と単芯線電線との接続部分を示す側断面図 同じく平断面図 導電線がシールドパイプ、金属編組部及びコルゲートチューブ内に挿通されている状況を示す断面図 実施例2に係る各導電線において、撚線電線と単芯線電線との接続部分が導電線の配索方向に沿って徐々にずれていることを示す側断面図 実施例3に係る導電線において、撚線電線と単芯線電線との接続部分を示す側断面図 従来技術の問題点を示す側断面図
本発明における好ましい実施の形態を説明する。
(1)本発明の導電線は、前記導体露出部は前記素線露出部との対向面が圧潰されて圧潰部が形成されるとともに、この圧潰部は、前記導体の径方向へ向けて一般部とは段差が生じるように屈曲して形成される一方、前記素線露出部がこの圧潰部の上に径方向から重ね合わされて接合されており、かつ前記圧潰部において前記素線露出部が重ね合わされる面と反対側の面は前記単芯線電線の被覆の外面より径方向に関してほぼ等しい位置にあるか、あるいは内側に位置する構成とすることが好ましい。
このような構成によれば、導体露出部が単芯線電線の被覆より径方向外側に突出しないため、単芯線電線側において接合部分の出っ張りを回避することができる。
(2)また、前記素線露出部の先端部には前記各素線同士が溶着され前記圧潰部と接合される接合ブロック部が形成され、この接合ブロック部は径方向に関して前記撚線電線の被覆外径の範囲内に位置するようにしてもよい。
このような構成によれば、素線露出部に形成された接合ブロック部は、径方向に関して撚線電線の被覆外径の範囲内に位置しているため、撚線電線側において接合部分の出っ張りを回避することができる。
(3) 前記素線露出部と前記導体露出部との接合部分を重ね合わせ方向から見たときに、前記接合部分は、前記重ね合わせ方向とは直交する方向である幅方向に関して前記撚線電線および前記単芯線電線の両電線の被覆外径のうち小さい方の被覆外径の範囲内に位置するようにしてもよい。
このような構成によれば、素線露出部と導体露出部との接合部分は、幅方向(径方向でもある)に関して撚線電線および単芯線電線のいずれの電線からのはみ出しも回避することができる。
(4) 前記圧潰部は前記単芯線電線の中心軸を含まない状態で片側へ寄せて形成されるようにしてもよい。
このような構成によれば、圧潰部の段差を大きくとれるため、単芯線電線と撚線電線の中心軸を揃え易くすることができる。
次に、本発明の導電線及び導電線の配索構造を具体化した実施例1乃至実施例3について、図面を参照しつつ説明する。
<実施例1>
本実施例1の導電線はハイブリッド車に適用されたものである。車両のリヤ側に搭載されたバッテリ1とエンジンルーム内に設けられたインバータ2との間はワイヤハーネスWHによって接続されている。本実施例の場合、図2に示すように、ワイヤハーネスWHは3本の導電線Lによって構成されている。
ワイヤハーネスWHは車両の床下に配されたシールドパイプ3内に一括して挿通されている。より具体的には、シールドパイプ3の後端側は車室のリヤ側に導入され、バッテリ1との間には後述する金属編組部13が介在されている。シールドパイプ3の途中は車両の床下を前後方向に沿って略水平に延びている。その前端側は上方へ屈曲してエンジンルーム内に導入され、インバータ2へ向けて延出している。
シールドパイプ3はアルミニウムあるいはアルミニウム合金製であり、断面円形状の長尺パイプによって構成されている。シールドパイプ3は所定の配管経路に沿った形状に曲げ加工されている。
図2に示すように、各導電線Lは単芯線電線4と撚線電線5とを長さ方向に接続した構成となっている。単芯線電線4は一本の導体6を絶縁材料よりなる被覆7で包囲した構成となっている。本実施例の場合、導体6はアルミニウムあるいはアルミニウム合金によって断面円形状に形成されている。各単芯線電線4の前端側は所定長さ範囲に亘って被覆7が剥がされることにより、導体6が露出された導体露出部8が形成されている。この導体露出部8の先端側の略半分は、平板状に圧潰されて圧潰部8Aとなっている。この圧潰部8Aは導体6の径方向に関して一般部とは径方向へ段差が生じるように屈曲して形成されている。図2では導体6の中心軸から下方へずれるようにして屈曲した後、先端部に至るまで軸線に沿って平行に延びている。圧潰部8Aにおける撚線電線5との接合面8Bは軸線と平行な平坦面となっている。本実施例1においては、圧潰部8Aは単芯線電線4の中心軸を含まないように片側へ寄せられて形成されている。圧潰部8Aは図3に示すように、一般部の径と略等しい幅をもって形成されている。したがって、圧潰部8Aは圧潰に伴って先端側へのみ延伸して形成されている。
なお、圧潰部8Aの形成方法としては、例えば、次のような方法が考えられる。すなわち、単芯線電線4の被覆部分から導体露出部8の先端に至るまでの範囲に亘る受け治具上に単芯線電線4をセットしておく。受け治具上には導体露出部8を幅方向から挟むような一対の拘束壁が形成されている。そして、導体露出部8の上方から潰し治具を径方向に沿って下降させ、導体露出部8の先端側を幅方向への延伸を規制した状態で受け治具との間で押し潰す、といった方式が考えられる。
圧潰部8Aにおける撚線電線5との接合面8Bと反対側の面は、径方向に関して単芯線電線4の被覆7と等しいかあるいは内側の範囲に位置するようにしてある。換言すれば、圧潰部8Aは単芯線電線4における被覆7の外面の延長線よりも内側に位置し、外側へはみ出さないように設定されている。
一方、撚線電線5は複数の素線9を芯線とし、これらを絶縁材料よりなる被覆10で包囲した構成となっており、全体の外径は単芯線電線4より若干大径に形成されている。撚線電線5における各素線9はアルミニウムあるいはアルミニウム合金によって形成されている。その両端はそれぞれ所定長さ範囲に亘って被覆10が剥がされることで、素線9が露出された素線露出部11が形成されている。素線露出部11の先端側は各素線9同士が溶着されて略直方体形状にブロック化された接合ブロック部11Aとなっている。この接合ブロック部11Aは、図2における側面視においても、図3に示す平面視においても、撚線電線5の一般部と同軸で延出している。
図2に示すように、接合ブロック部11Aは圧潰部8Aに対して段差の方向から重ね合わせて接合された状態で、単芯線電線4と撚線電線5の双方の中心軸がほぼ同軸をなすように設定されている。すなわち、図2に示すように、圧潰部8Aと接合ブロック部11Aとを接合させた状態を側方から見た場合に、接合ブロック部11Aの中心軸(撚線電線5全体の中心軸でもある)と導体露出部8の中心軸(単芯線電線4の中心軸でもある)とがほぼ同軸上に位置するようにしてある。
接合ブロック部11Aと圧潰部8Aとの接合のために、接合ブロック部11Aの前後方向の寸法は圧潰部8Aの前後方向の寸法とほぼ同程度となるようにしてある。また、図2に示すように、圧潰部8Aと接合ブロック部11Aとを接合させた状態を側方から見た場合に、径方向である接合ブロック部11Aの厚み寸法は圧潰部8Aの厚み寸法より若干大きい設定としてある。但し、圧潰部8Aと接合ブロック部11Aとを重ね合わせた状態では、接合ブロック部11Aの外面は重ね合わせ方向に関して導体露出部8における一般部の外面とほぼ同じ高さ位置となるようにしてあり、つまり、径方向に関して撚線電線5の被覆10よりも内側となるように設定されている。さらに、図3に示すように、この接合ブロック部11Aは単芯線電線4の圧潰部8Aと接合された状態で、圧潰部8Aの幅寸法(段差方向と直交する方向の寸法、図3における図示上下方向の寸法)よりは僅かに大きいが、単芯線電線4の被覆7の外径の範囲内の設定となっている。換言すれば、接合ブロック部11Aは撚線電線5より外径の小さい単芯線電線4の外径の範囲から径方向外方へはみ出ないような設定となっている。
なお、圧潰部8Aと接合ブロック部11Aとはシールドパイプ3の外方において、例えば超音波接合機によって接合される。この超音波溶着により、接合ブロック部11Aと圧潰部8Aとの接触部位が金属間接合し、この接合状況によって両者の電気的接続が得られる。
図4に示すように、導電線Lがシールドパイプ3内に挿通された状態では、単芯線電線4と撚線電線5との接続部位はシールドパイプ3の出口から所定距離外方へ出たところに位置するようにしてある。また、図2に示すように、単芯線電線4と撚線電線5との接続部位は熱収縮チューブ12によって覆われている。熱収縮チューブ12は、単芯線電線4の被覆7と撚線電線5の被覆10の間に架け渡されるようにして各導電線Lを挿通しており、これによって各導電線Lの間は電気的絶縁が保持される。また、熱収縮チューブ12は単芯線電線4の被覆7と撚線電線5の被覆10のそれぞれの外周面と密着してシール状態を保持している。
図1、図4に示すように、シールドパイプ3の前端部には金属編組部13の端部が金属製のかしめリング19をかしめ付けることで接続されている。金属編組部13は導電金属素線を筒状に網組みして形成したものであり、良好な屈曲性を有している。各導電線Lはシールドパイプ3、金属編組部13内に挿通されることで、全配索経路に亘ってシールド状態が保持されている。
さらに、図4に示すように、金属編組部13はシールドパイプ3との接続部位から先がコルゲートチューブ14内に挿通されて保護がなされている。コルゲートチューブ14は合成樹脂製であり、山部と谷部とが交互に繰り返す蛇腹状に形成され、良好な可撓性を有している。また、コルゲートチューブ14とシールドパイプ3との間にはシール用のグロメット15が被せられている。グロメット15はゴム材によって形成され、両端部は共に筒状に形成され、一端側に形成された筒部はシールドパイプ3の外周部へ嵌合可能であり、他端側に形成された筒部はコルゲートチューブ14の外周部へ嵌合可能である。一端側の筒部の内周面にはシールドパイプ3の外周面に沿って密着可能なシールリップ16が複数条、それぞれ全周に沿って形成されている。また、他端側の筒部の内周面にはコルゲートチューブ14の谷部に入り込んで谷部の底面に密着可能なシール縁17が複数条、それぞれ全周に沿って形成されている。さらに、両筒部の外周面は結束バンド18によって締め上げられるようにしてあり、これによってシールドパイプ3及びコルゲートチューブ14とグロメット15との接続がなされる。
次に、上記のように構成された本実施例1の作用効果について説明する。実施例1においてワイヤハーネスWH(導電線L)の配索区間は、概略2つの区間に分けることができる。第1の区間はシールドパイプ3が配された区間であり、直線的に配索される範囲が長く、曲げ領域においても曲げの度合いが小さい区間である。これに対し、第2の区間はエンジンルーム内あるいは室内のリヤ側空間への導入区間であり、主として撚線電線5を覆う金属編組部13が配された区間であり、曲げ部分の度合いが大きい区間である。
本実施例においては、比較的曲げ性に乏しい単芯線電線4を第1の区間であるシールドパイプ3内に配している。上記したように、第1の区間は直線区間が長く、曲げ区間においても曲げの度合いが小さいため、単芯線電線4を第1区間に適用しても無理な曲げ応力が作用することはない。また、単芯線電線4は撚線電線5と比較した場合、導体6部分の断面積と全素線9の総断面積を同一とすれば、単芯線電線4の外径は撚線電線5の外径よりも小さくなる。したがって、これを収容するシールドパイプ3の外径を小さくすることができるため、車両の床下スペースの効率化を図ることができる。また、導電線Lの配索範囲の大半を撚線電線5に比較して安価な単芯線電線4を使用することができるため、導電線L全体のコストを低減することにも寄与する。
また、第2の区間は狭隘なエンジンルーム内においてシールドパイプ3の前端部とインバータ2とを接続する区間、あるいは室内のリヤ側スペースにおいてバッテリ1との接続を行う区間である。このため、屈曲性に優れる撚線電線5をこの区間内に配索することは電線配索の取り回しが簡単になり、接続作業上、好都合である。
特に、本実施例1においては、次のような効果が得られる。すなわち、撚線電線5と単芯線電線4とを互いの中心軸をほぼ揃えた状態で接続するようにしたため、中心軸が径方向にずれた状態で接続する場合と比較して、両電線4、5の接合部分を径方向に関して出っ張らせずに済む。したがって、この接合部が熱収縮チューブ12に過度に干渉して突き破ってしまう事態を回避することができる。特に、素線露出部11の各素線9を溶着してブロック化(接合ブロック部11A)した場合に、角部がエッジ化し易く、突き破りの危険度が高まってしまうが、本実施例1のようにすれば、接合ブロック部11Aの角部を丸めたりする後加工も省略することができる、という効果も得られる。
また、単芯線電線4と撚線電線5とを接合した後でシールドパイプ3へ挿通する、といった作業手順を経る場合においても、両電線4、5の接合部分の出っ張りがないことは、シールドパイプ3への円滑な挿通を期待できることを意味する。また、このことは同時にシールドパイプ3の小径化にもつながる。
<実施例2>
図5は本発明の実施例2を示している。実施例1では、各導電線Lにおける単芯線電線4と撚線電線5との接続部位の位置が前後方向に関して揃っていたが(図4参照)、本実施例2ではこれら接続部位が前後方向へ順にずれていくようにしている。
単芯線電線4と撚線電線5との接続を、単芯線電線4をシールドパイプ3に挿通させた後に行う、といった作業順とした場合に、各導電線Lにおける接続部位が前後にずれていると、溶接機と導電線Lとの干渉を避けやすく、溶接作業を円滑に行うことができる。
他の構成は実施例1と同様であり、もって同様の作用効果を発揮することができる。
<実施例3>
図6は本発明の実施例3を示している。実施例1、2では、圧潰部8Aと接合ブロック部11Aとを径方向に重ね合わせて接合したが、本実施例3では導体露出部8と素線露出部11の端面同士を同軸で突き合わせ、突き合わせ端面同士を溶融させることによって接合するようにしている。この場合、素線露出部11の先端部は、接合ブロック部11Aと同様に各素線9が溶着されてブロック化されている。
このように構成された本実施例3においても、接続部分が電線の一般部から径方向外方へ出っ張らないため、シールドパイプ3の小径化および熱収縮チューブ12との過度な干渉を回避することができる。
他の構成は、実施例1、実施例2と同様であり、もって同様の作用効果を発揮することができる。
<他の実施例>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施例では導電線Lをシールド部材(シールドパイプ3及び金属編組部13)内に挿通したが、シールド手段を備えず単独で使用することも勿論可能である。
(2)実施例1では、単芯線電線4の圧潰部8Aと撚線電線5の接合ブロック部11Aとの溶着を超音波溶着によって行ったが、これに代えて抵抗溶接、半田付け等によって行ってもよい。
(3)上記実施例では、単芯線電線4の導体6及び撚線電線5の素線9を共にアルミニウムあるいはアルミニウム合金製としたが、共に銅あるいは銅合金製としてもよい。また、単芯線電線4側を銅あるいは銅合金製とし、撚線電線5側をアルミニウムあるいはアルミニウム合金製としてもよく、さらにはこの逆の組み合せであってもよい。
(4)上記実施例では、導体露出部8と素線露出部11とを熱収縮チューブ12によって覆う場合を示したが、これに代えてモールドあるいはホットメルトを施したり、テープ巻き等を行ってもよい。
(5)上記実施例では、圧潰部8Aにおける接合面8Bは軸線と平行な平坦面としたが、撚線電線5が接合時の滑り止めとして、接合面8Bを、例えばセレーションのような細かな凹凸形状を付すようにしてもよい。
3…シールドパイプ
4…単芯線電線
5…撚線電線
6…導体
7…被覆
8…導体露出部
8A…圧潰部
11…素線露出部
11A…接合ブロック部(ブロック部)
12…熱収縮チューブ

Claims (6)

  1. 複数本の素線が撚られ、これらが被覆で包囲されてなる撚線電線と、
    一本の導体を被覆で包囲してなる単芯線電線とを備える導電線であって、
    前記単芯線電線の長さ方向の両端部のうち少なくとも一方の端部には前記撚線電線が接続され、
    前記単芯線電線と前記撚線電線の接続部位においては、前記単芯線電線と前記撚線電線のそれぞれの被覆が剥がされて前記各素線あるいは前記導体が露出するとともに、これら素線露出部と導体露出部とは溶着により接合され、かつこの接合状態では前記単芯線電線と前記撚線電線とがほぼ同軸をなしていることを特徴とする導電線。
  2. 前記導体露出部は前記素線露出部との対向面が圧潰されて圧潰部が形成されるとともに、この圧潰部は、前記導体の径方向へ向けて一般部とは段差が生じるように屈曲して形成される一方、前記素線露出部がこの圧潰部の上に径方向から重ね合わされて接合されており、かつ前記圧潰部において前記素線露出部が重ね合わされる面と反対側の面は前記単芯線電線の被覆の外面より径方向に関してほぼ等しい位置にあるか、あるいは内側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の導電線。
  3. 前記素線露出部の先端部には前記各素線同士が溶着され前記圧潰部と接合される接合ブロック部が形成され、この接合ブロック部は径方向に関して前記撚線電線の被覆外径の範囲内に位置していることを特徴とする請求項2に記載の導電線。
  4. 前記素線露出部と前記導体露出部との接合部分を重ね合わせ方向から見たときに、前記接合部分は、前記重ね合わせ方向とは直交する方向である幅方向に関して前記撚線電線および前記単芯線電線の両電線の被覆外径のうち小さい方の被覆外径の範囲内に位置していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の導電線。
  5. 前記圧潰部は前記単芯線電線の中心軸を含まない状態で片側へ寄せて形成されていることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の導電線。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の導電線の配索構造であって、
    ハイブリッド車あるいは電気自動車の床下に配されて前記単芯線電線が挿通されるシールドパイプを備え、前記単芯線電線は少なくともその一部が前記シールドパイプから突出した状態で前記撚線電線に対して接続され、かつ前記撚線電線と前記単芯線電線が接続されている部分には熱収縮チューブが被せ付けられていることを特徴とする導電線の配索構造。
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