JP2018163840A - ワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】導体同士の短絡を抑制できるワイヤハーネスを提供する。【解決手段】ワイヤハーネスの同軸電線２０は、中心に位置する中心導体２１と、中心導体２１よりも外側であって中心導体２１と同軸上に位置し、中心導体２１と絶縁された状態で設けられる外側導体２３と、中心導体２１の外側であって中心導体２１と同軸上に位置し、絶縁性を有する強化繊維からなる筒状の保護部材２６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ワイヤハーネスに関するものである。

ハイブリッド車や電気自動車等の車両は、車両走行の動力源となるモータと、該モータに接続されたインバータと、及び該インバータに電力を供給する高圧バッテリとを備え、インバータと高圧バッテリとはプラス・マイナスの２つの高圧導体を含むワイヤハーネスによって互いに接続されている（例えば、特許文献１，２参照）。

このようなワイヤハーネスでは、例えば、プラス極導体及びマイナス極導体のいずれか一方として作用する中心導体と、中心導体と絶縁された状態で中心導体の外側に設けられてプラス極導体及びマイナス極導体のいずれか他方として作用する筒状の外側導体とを有する。すなわち、プラス極導体とマイナス極導体とを同軸上（同心円）に配置している。このような構成によって省スペース化が図られている。

また、他のワイヤハーネスでは、例えば高圧用の導体と低圧用の導体とを同軸上に配置して省スペース化が図られている。

特開２０１２−１５１０５６号公報 特開２０１４−３５９６４号公報

ところで、上記のようなワイヤハーネスでは、車両衝突時の衝撃により同軸上（同心円）に配置された各導体の短絡の虞がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、導体同士の短絡を抑制できるワイヤハーネスを提供することにある。

上記課題を解決するワイヤハーネスは、中心に位置する中心導体と、前記中心導体よりも外側であって前記中心導体と同軸上に位置し、前記中心導体と絶縁された状態で設けられる外側導体と、少なくとも前記中心導体の外側であって前記中心導体と同軸上に位置し、絶縁性を有する強化繊維からなる筒状の保護部材と、を備える。

この構成によれば、少なくとも中心導体の外側に絶縁性を有する強化繊維からなる筒状の保護部材が設けられることで、耐衝撃性が向上し、その結果、中心導体と外側導体との間での短絡、すなわち導体同士の短絡を抑制できる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記保護部材は、前記外側導体の外側に設けられることが好ましい。
この構成によれば、保護部材は、外側導体の外側に設けられることで、外側導体が外部に露出することが抑えられ、外側導体が傷つくことが抑えられる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記外側導体は、導電性を有する素線を編み込んだ編組部材であり、前記外側導体を構成する前記素線間の隙間から前記中心導体を挿通することで前記外側導体と前記中心導体とが分岐されていることが好ましい。

この構成によれば、編組部材からなる外側導体の素線間の隙間から中心導体を挿通（導出）して中心導体と外側導体とを分岐することができる。
上記ワイヤハーネスにおいて、前記外側導体は、導電性を有する素線を編み込んだ編組部材であり、その長手方向端部側における外周部位が硬質パイプを介在した状態で絶縁性を有する被覆材で覆われていることが好ましい。

この構成によれば、編組部材の外側導体の長手方向端部側における外周部位が硬質パイプを介在した状態で絶縁性を有する被覆材で覆われる。ここで、編組部材でなる外側導体は可撓性を有するため、他の部材を外側から嵌合した場合に、変形し易く、コネクタ部のモールド成形やゴムチューブ等による防水構造を実現することが難しい。そのため、被覆材と外側導体との間に硬質パイプを設けることで、硬質パイプによって外形形状を維持することができるため、コネクタ部のモールド成形やゴムチューブ等による防水構造を図ることが可能となる。

上記ワイヤハーネスにおいて、前記中心導体と同軸上に位置して前記中心導体並びに前記外側導体の外側に設けられ、筒状の編組部材からなる電磁シールド部材を有することが好ましい。

この構成によれば、中心導体と同軸上に位置して中心導体並びに外側導体の外側に設けられ、筒状の編組部材からなる電磁シールド部材を有する。これにより、中心導体並びに外側導体に対して通電することで発生する電磁波を外部に漏らすことを抑えることができる。ここで、例えば中心導体並びに外側導体に通電される電圧が相対的に高圧の場合に、低圧の電線に対してノイズとなって影響が生じることがあるが、前述の様に電磁シールド部材を有することで電磁シールドが図られてノイズの要因となる電磁波の外部への漏れを抑えることができる。

本発明のワイヤハーネスによれば、導体同士の短絡を抑制できる。

実施形態の車両の概略構成図。 同形態のワイヤハーネスの同軸電線の概略構成図。 図２の３−３断面図。 同形態の同軸電線の端部処理構造について説明するための説明図。 同形態の同軸電線の端部処理構造について説明するための説明図。

以下、ワイヤハーネスの一実施形態について、図面に従って説明する。なお、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１に示す車両Ｖは、ワイヤハーネス１０によって電気的に接続される高圧バッテリ１１とインバータ１２を備える。本例では車両Ｖの前方にインバータ１２が設けられ、車両Ｖの後部に高圧バッテリ１１が設けられる。ワイヤハーネス１０は、例えば車両の床下等を通るように配索される。インバータ１２は、車両走行の動力源となる車輪駆動用モータ（図示略）と接続され、高圧バッテリ１１の直流電力から交流電力を生成し、該交流電力をモータに供給する。高圧バッテリ１１は、数百ボルトの電圧を供給可能なバッテリである。

図１及び図２に示すように、ワイヤハーネス１０は、同軸電線２０と同軸電線２０の両端部に設けられるコネクタ部Ｃ１，Ｃ２（図２ではＣ１のみを図示）とを有する。なお、同軸電線２０の外周を覆って収容保護する図示しない外装部材（保護部材）を備えた構成としてもよい。ここで、外装部材は、金属製又は樹脂製のパイプ材やコルゲートチューブなどを採用することができる。

図３に示すように、同軸電線２０は、中心導体２１と、第１被覆２２と、外側導体２３と、第２被覆２４と、電磁シールド部材２５と、保護部材２６と、第３被覆２７とを有する。

中心導体２１は、同軸電線２０の略中心に配置され、略円柱状の一本の導体で構成される。中心導体２１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって構成される。本例の中心導体２１は、例えば高圧バッテリ１１のプラス端子と接続されてプラス極導体として作用する。中心導体２１は、その外側が第１被覆２２によって覆われている。

第１被覆２２は、絶縁性を有し、例えば熱収縮チューブを熱によって収縮させることで中心導体２１の外周面と密着している。第１被覆２２の外側には、外側導体２３が設けられる。

外側導体２３は、中心導体２１と同軸上に配置され、導電性を有する素線が編み込まれて構成された筒状の編組部材である。外側導体２３は、筒状の編組部材であるため、例えば軸方向（長手方向）に圧縮させると直径が大きくなり、軸方向両側に引っ張ると直径が小さくなる。これにより、第１被覆２２を内挿することを容易としつつ、第１被覆２２に対して密着するように取り付けることが可能となっている。

また、外側導体２３は、例えば高圧バッテリ１１のマイナス端子と接続されてマイナス極導体として作用する。すなわち、外側導体２３内を通る電流は中心導体２１内を通る電流と逆向きとなる。これにより、各導体２１，２３で発生する電磁波（磁界）は互いに打ち消し合う作用が生じる。

外側導体２３は、その外側が第２被覆２４によって覆われている。
第２被覆２４は、絶縁性を有し、例えば熱収縮チューブを熱によって収縮させることで外側導体２３の外周面と密着している。第２被覆２４の外側には、電磁シールド部材２５が設けられる。

電磁シールド部材２５は、中心導体２１と同軸上に配置され、複数の金属素線が編み込まれて構成された筒状の編組部材である。電磁シールド部材２５は、例えば車両ボディに対して電気的に接続することで接地されている。これにより、内部の中心導体２１並びに外側導体２３で発生する電磁波（磁界）を電磁シールドすることができるようになっている。

保護部材２６は筒状をなし、電磁シールド部材２５の外周を被覆している。保護部材２６は、絶縁性及び耐剪断性に優れた強化繊維が編み込まれて構成され、可撓性を有する。保護部材２６は、各導体２１，２３の略全長に亘って設けられている。詳しくは、各導体２１，２３において接続のために各導体２１，２３を露出させる両端部の所定範囲以外の部位の全体に亘って、保護部材２６が設けられている。

強化繊維としては、例えば、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。そして、これらの内の１種類または複数種類を、保護部材２６に要求される物性に応じて用いることが好ましい。本実施形態の保護部材２６は、１種類のパラ系アラミド繊維で構成されている。

第３被覆２７は、絶縁性を有し、例えば熱収縮チューブを熱によって収縮させることで保護部材２６の外周面と密着している。
図４に示すように、上記のように構成された同軸電線２０の各導体２１，２３は、各導体２１，２３の一端部側において分岐されるようになっている。より詳しくは、外側導体２３が導電性を有する素線が編み込まれて構成された筒状の編組部材であるため、素線間の隙間から中心導体２１及び第１被覆２２を外部に露出するように挿通することで外側導体２３と中心導体２１とが分岐部位Ｘにて分岐される。このとき、第１被覆２２も含めて素線間の隙間から外部に露出するように挿通することで分岐部位Ｘにて分岐され、第１被覆２２によって中心導体２１と外側導体２３との間の絶縁が保たれている。外側導体２３は、第２被覆２４から露出した一端部では略円柱状となるように各素線がまとめられ、その外側を前記第２被覆２４とは異なる第４被覆２８によって第２被覆２４から露出した部位の内、分岐部位Ｘを除く部位であって一端部側の先端を除く部位が覆われている。第４被覆２８は、絶縁性を有し、例えば熱収縮チューブを熱によって収縮させることで外側導体２３の外周面と密着している。

外側導体２３の分岐部位Ｘは、第５被覆２９によって第２被覆２４並びに第４被覆２８に跨るように覆われている。第５被覆２９は、絶縁性を有し、例えば熱収縮チューブを熱によって収縮させることで外側導体２３の外周面と密着している。これによって、分岐部位Ｘにおける外側導体２３の露出が抑えられている。

図５に示すように、外側導体２３の一端部においては、外側導体２３と第４被覆２８との間であって外側導体２３を内挿する硬質パイプ３０が設けられる。硬質パイプ３０は、両端が開口された筒状をなし、複数の素線からなる外側導体２３よりも高剛性である。本例では、硬質パイプ３０の略半分が第４被覆２８によって覆われており、残りの略半分が第４被覆２８から露出する構成となっている。このような構成とすることで、硬質パイプ３０によって外形形状を維持することができるため、例えばコネクタ部Ｃ１のモールド成形する場合やコネクタ部Ｃ１との間をゴムチューブＧ等による防水構造を図ることができる。なお、図２においては、硬質パイプ３０の図示を省略している。

図１及び図２に示すように、各導体２１，２３の一端部側の先端においてコネクタ部Ｃ１を介してインバータ１２と接続される。
また、各導体２１，２３の他端部側も各導体２１，２３の一端部側と同様な構成として各導体２１，２３が分岐されているため、詳細な説明を割愛する。そして、各導体２１，２３の他端部はコネクタ部Ｃ２を介して高圧バッテリ１１と接続される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のワイヤハーネス１０の同軸電線２０は、複数の導体２１，２３並びに各被覆２２，２４を同軸上に複数積層した構造を有する。また、同軸電線２０は、各導体２１，２３よりも外側（外周側）に筒状の保護部材２６が設けられる。パラ系アラミド繊維よりなる強化繊維で編成された耐衝撃性（特に耐剪断性）に優れる保護部材２６によって、各導体２１，２３が一括して被覆されている。このため、車両衝突時の衝撃があった場合でも各導体２１，２３同士が直接的に接触したり、他の部品等を介して短絡することが抑えられる。また、保護部材２６は絶縁性を有するため、各導体２１，２３同士が保護部材２６を介して導通してしまうことが抑制される。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）絶縁性を有する強化繊維からなる筒状の保護部材２６が中心導体２１の外側に設けられることで、耐衝撃性が向上し、その結果、中心導体２１と外側導体２３との間での短絡、すなわち導体２１，２３同士の短絡を抑制できる。

（２）保護部材２６が外側導体２３の外側に設けられることで、外側導体２３が外部に露出することが抑えられ、外側導体２３が傷つくことが抑えられる。
（３）編組部材からなる外側導体２３の素線間の隙間から中心導体２１を挿通（導出）して中心導体２１と外側導体２３とを分岐することができる。

（４）ところで、編組部材でなる外側導体２３は可撓性を有するため、他の部材を外側から嵌合した場合に、変形し易く、コネクタ部のモールド成形やゴムチューブ等による防水構造を実現することが難しい。これに対し、本実施形態では、編組部材の外側導体２３の長手方向端部側における外周部位を、硬質パイプ３０を介在させた状態で絶縁性を有する第４被覆２８で覆うようにした。このように第４被覆２８と外側導体２３との間に硬質パイプ３０を設けることで、硬質パイプ３０によって外形形状を維持することができるため、コネクタ部Ｃ１のモールド成形やゴムチューブＧ等による防水構造を図ることが可能となる。

（５）中心導体２１と同軸上に位置して中心導体２１並びに外側導体２３の外側に設けられ、接地された筒状の編組部材からなる電磁シールド部材２５を有する。これにより、中心導体２１並びに外側導体２３に対して通電することで発生する電磁波を外部に漏らすことを抑えることができる。ここで、例えば中心導体２１並びに外側導体２３に通電される電圧が相対的に高圧の場合に、低圧の電線に対してノイズとなって影響が生じることがあるが、前述の様に電磁シールド部材２５を有することで電磁シールドが図られてノイズの要因となる電磁波の外部への漏れを抑えることができる。

（６）マイナス極導体として作用する外側導体２３がプラス極導体として作用する中心導体２１を覆うこととなるため、通電により発生する磁界の打ち消し合いが生じ、電磁シールド効果を期待できる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、中心導体２１、外側導体２３及び電磁シールド部材２５の外側に保護部材２６を設ける構成としたが、これに限らない。

例えば、電磁シールド部材２５の内側であって中心導体２１及び外側導体２３の外側に保護部材２６を設ける構成を採用してもよい。
また、電磁シールド部材２５及び外側導体２３の内側であって中心導体２１の外側に保護部材２６を設ける構成を採用してもよい。

上述したように、少なくとも中心導体２１よりも外側に保護部材２６を設けることで上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
・上記実施形態では、中心導体２１と、１つの外側導体２３とを有する構成としたが、これに限らない。複数の外側導体を中心導体２１の同軸上に配置して覆うような構成としてもよい。その一例として、例えば、中心導体２１とその外側の外側導体２３とで高圧回路を形成し、更にその外側に他の外側導体を設けて前記高圧回路よりも相対的に低電圧の低圧回路を形成することが考えられる。この場合、高圧回路と低圧回路との間には、前記電磁シールド部材２５を介在させることで、電磁シールドが図られて低圧回路への影響を抑えることができる。

・上記実施形態では、ワイヤハーネスを構成する同軸電線２０を高圧バッテリ１１とインバータ１２とを接続し、同軸電線２０を直流回路に用いる構成としたが、これに限らない。例えばインバータ１２と、車輪駆動用モータとを電気的に接続するために同軸電線を用いてもよい。すなわち、交流回路の一部として同軸電線２０を用いる構成としてもよい。このような構成において、例えば車輪駆動用モータが３相交流で駆動する場合、同軸電線は、中心導体２１と、外側導体２３とに加えて他の外側導体を備える。他の外側導体は、中心導体２１及び外側導体２３の外側に配置されて各導体同士が絶縁被覆される。

また、１つの同軸電線において直流回路並びに交流回路の両方の導体が絶縁された状態で同軸配置する構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、電磁シールド部材２５を設ける構成としたが、省略した構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、中心導体２１を１つの円柱状の一本の導体で構成したが、撚り線や編組部材などに変更してもよい。
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１０…ワイヤハーネス
２０…同軸電線
２１…中心導体
２３…外側導体
２５…電磁シールド部材
２６…保護部材
２９…被覆材
３０…硬質パイプ

Claims (5)

1. 中心に位置する中心導体と、
   前記中心導体よりも外側であって前記中心導体と同軸上に位置し、前記中心導体と絶縁された状態で設けられる外側導体と、
   少なくとも前記中心導体の外側であって前記中心導体と同軸上に位置し、絶縁性を有する強化繊維からなる筒状の保護部材と、
   を備えたことを特徴とするワイヤハーネス。
2. 請求項１に記載のワイヤハーネスにおいて、
   前記保護部材は、前記外側導体の外側に設けられることを特徴とするワイヤハーネス。
3. 請求項１又は２に記載のワイヤハーネスにおいて、
   前記外側導体は、導電性を有する素線を編み込んだ編組部材であり、
   前記外側導体を構成する前記素線間の隙間から前記中心導体を挿通することで前記外側導体と前記中心導体とが分岐されていることを特徴とするワイヤハーネス。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤハーネスにおいて、
   前記外側導体は、導電性を有する素線を編み込んだ編組部材であり、その長手方向端部側における外周部位が硬質パイプを介在した状態で絶縁性を有する被覆材で覆われていることを特徴とするワイヤハーネス。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のワイヤハーネスにおいて、
   前記中心導体と同軸上に位置して前記中心導体並びに前記外側導体の外側に設けられ、筒状の編組部材からなる電磁シールド部材を有することを特徴とするワイヤハーネス。