JP2019009865A - ワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】振動、曲げ戻しが繰り返し負荷されるワイヤハーネスの屈曲部分の電線の負荷を軽減する。
【解決手段】電線群を集束保護する外装材が屈曲する領域に、所要の剛性を有する弾性材からなる筒状補強材が外嵌され、該筒状補強材は長さ方向の中心を最大肉厚部とし、両端に向けて次第に厚さが減少し、長さ方向断面を三角形状とし、かつ、長さ方向の全長に沿って取付用のスリットを備え、前記最大肉厚部を屈曲部分の中心に位置させて前記外装材に固着している。
【選択図】図１

Description

本発明はワイヤハーネスに関し、詳しくは、車両に配索するワイヤハーネスの屈曲部分へ集中する負荷を分散して耐屈曲性を高め、ワイヤハーネスの断線寿命を伸ばすものである。

自動車等の車両に配索するワイヤハーネスのうち、エンジンルームの車体パネルからエンジンに渡り配索されるワイヤハーネスには自動車走行時に振動が負荷され、特に、該ワイヤハーネスの曲がり部分には集中的に負荷がかかる。また、スライドシートやスライドドア等の可動体に固定した車体から配索されるワイヤハーネスでは、可動体の往復移動時に屈曲する部分に負荷が集中的にかかる。
このようにワイヤハーネスの屈曲部分に負荷が集中的に加わると、ワイヤハーネスを構成する電線に断線等の損傷が発生する恐れがある。

前記問題に対して、従来、特許第５１１２１６８号公報（特許文献１）、特開２０１６−８２７５４号公報（特許文献２）で、ワイヤハーネスの電線群を挿通する外装材のコルゲートチューブに補強部を設けている。具体的には、特許文献１では図５に示すように、コルゲートチューブ１００の曲げ箇所となる部分に山部１０１と谷部１０２とを設けていない筒状補強部１１０を設けている。また、特許文献２では図６に示すようにワイヤハーネスを外装するコルゲートチューブ１５０には、曲げ箇所Ｋの外側となる側部に直線状に補強リブ１６０を設けて剛性を高め、曲げ箇所の内側となる側部の剛性よりも高くしている。

特許第５１１２１６８号公報 特開２０１６−８２７５４号公報

特許文献１、２はいずれもワイヤハーネスの外装材のコルゲートチューブに曲げ部分となる特定領域に直線状の筒状補強部１１０、補強リブ１６０を設けている。このように、コルゲートチューブの補強部はコルゲートチューブ成形時に一体成形で設けられるものであるため、コルゲートチューブの配索領域および該コルゲートチューブの屈曲部分が特定された専用品となり、汎用性が低いものとなる。かつ、補強部を長さ方向に均一に連続するため、補強部の長さ方向の両端近傍に応力が集中し易くなり、この両端近傍の電線に損傷が発生する恐れがある。

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、補強部材が専用部品とならないようにして汎用性を持たせ、かつ、補強部材の長さ方向の両端近傍に負荷が集中的にかからないようにすることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、電線群を集束保護する外装材が屈曲する領域に、所要の剛性を有する弾性材からなる筒状補強材が外嵌され、
該筒状補強材は長さ方向の中心を最大肉厚部とし、両端に向けて次第に厚さが減少し、長さ方向断面を三角形状とし、かつ、長さ方向の全長に沿って取付用のスリットを備え、前記最大肉厚部を屈曲部分の中心に位置させて前記外装材に固着していることを特徴とするワイヤハーネスを提供している。

前記筒状補強材はＥＰＤＭ等で成形され、該筒状補強材をコルゲートチューブからなる前記外装材に外嵌した状態で粘着テープで前記コルゲートチューブに固着していることが好ましい。

ワイヤハーネスの電線群を集束保護する外装材はコルゲートチューブに限定されず、樹脂製丸チューブでも良いし、電線群を荒巻き又はラップ巻きする粘着テープでもよい。これらの外装材は前記従来例のような補強部を一体的に設けた専用品ではなく、共用される汎用品からなり、屈曲する領域に発明品の筒状補強材を外嵌して固着するだけでよい。

前記のように、本発明では、長さ方向の断面を三角形とした筒状補強材をワイヤハーネスの汎用品の外装材の屈曲した領域に外嵌固着するだけであるため、コストおよび手数がかからず実用的価値がある。また、筒状補強材の最も肉厚として突出させ、剛性を大とした中心部をワイヤハーネスおよびコルゲートチューブ等の外装材の屈曲部中心に位置させているため、屈曲領域の内周側で筒状補強材の肉厚の中心部がコルゲートチューブの最も窪んだ部分に位置し、次第に薄肉となって両端へ達するため、中心部は僅かに突出した平坦状となる。よって、筒状補強材で外嵌した屈曲部分は湾曲した状態より更に曲がることは抑制され、言わば曲がりにくい状態となる。かつ、筒状補強材がＥＰＤＭ等の剛性を有する弾性材から形成されるため、屈曲部分に負荷される振動が吸収され、外装材の内部を挿通する電線への負荷を低減できる。
特に、電線に加わる曲げ負荷は筒状補強材の両端で最小となるため、筒状補強材が途切れる部位で電線に局部的な負荷を与えず、当該部位での電線の疲労断線を確実に阻止することができる。
このように、筒状補強材を屈曲部分に取り付けることで、振動による屈曲部分の「更なる曲がり」と「戻り」とは抑制され、外装材の内部を挿通する電線を保護することができる。

本発明の実施形態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図、（Ｃ）は屈曲前の要部斜視図である。 前記実施形態で用いる筒状補強材を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は長さ方向の断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （Ａ）は前記筒状補強材の取付方向を示す図面、（Ｂ）は取付後の断面図である。 （Ａ）は屈曲部分に補強材を取り付けていない場合の問題点を示す説明図、（Ｂ）は発明品の筒状補強材では無い補強材を取り付けた場合の問題点を示す説明図、（Ｃ）は本発明の前記筒状補強材を取り付けた場合の説明図である。 従来例を示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は他の従来例を示す図面である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４に示す本発明の実施形態のワイヤハーネス１は、自動車のエンジンルームを仕切る車体パネル５０とエンジン５１との間に渡り配索されている。この渡り配索されるワイヤハーネス１は周縁部材（図示せず）との干渉を確実に防止するため、長さ方向Ｘの両端側１ｅ、１ｅの間は「く」の字状に大きく湾曲させている。エンジンが駆動される自動車走行時にはエンジン５１及び車体パネル５０に振動が発生するため、ワイヤハーネス１も振動し、特に屈曲中心部１ｃを挟む曲げ負荷部１ｄに振動負荷が集中的にかかる。

前記ワイヤハーネス１は複数本の電線２をコルゲートチューブ５で外装しており、前記曲げ負荷部１ｄでは電線２に沿ってコルゲートチューブ５も曲げ負荷部５ｘとなっている。コルゲートチューブ５は汎用品であり、連続押出成形された樹脂製で環状の山部５ａと谷部５ｂとが長さ方向Ｘに沿って交互に設けられている。曲げ負荷部５ｘは両側部５ｙ、５ｚと同一ピッチで同形状の山部５ａと谷部５ｂが設けられており、コルゲートチューブ５自体には補強部分は設けられていない。

前記コルゲートチューブ５の曲げ負荷部５ｘに図２に示す筒状補強材１０を外嵌している。該筒状補強材１０は内径ｄは長さ方向Ｘで一定としているが、外径Ｄは長さ方向の両端１０ａ、１０ｂから中心部１０ｃに向けて次第に増大させて、図２（Ｂ）に示すように長さ方向断面を三角形状としている。具体的には両端１０ａ、１０ｂでの内面から外面に達する最小厚み（ｔ１）は１〜２ｍｍとし、中心１０ｃの最大厚み（ｔ２）は５〜１０ｍｍとしている。
また、筒状補強材１０の長さＬはワイヤハーネス１の曲げ負荷部１ｄの長さと同等とし、３０〜１００ｍｍとし、本実施形態ではＬは５０ｍｍとしている。筒状補強材１０の前記内径ｄは外嵌するコルゲートチューブ５の山部外径より若干小さくし、筒状補強材１０を外嵌した状態で位置決め保持される程度とし、本実施形態では内径ｄは２０ｍｍとし、中心部１０ｃの外径Ｄは２８ｍｍとしている。
なお、使用する箇所および屈曲程度に応じて、筒状補強材１０の厚さおよび長さは適宜変更される。

筒状補強材１０は所要の剛性を有する弾性材からなり、本実施形態ではＥＰＤＭからなるゴム製としている。該筒状補強材１０は長さ方向全長にスリット１０ｓを備え、図３（Ａ）に示すようにスリット１０ｓを開いて電線２を通したコルゲートチューブ５を長さ方向と直交する横方向から挿入して外嵌できるものとしている。

筒状補強材１０をコルゲートチューブ５の曲げ負荷部５ｘに外嵌した後に、図１（Ｃ）に示すように粘着テープ１２を一端１０ａでコルゲートチューブ５の外周面から筒状補強材１０の外周面へと巻き付け、他端１０ｂへと巻き付けを延長してコルゲートチューブ５に筒状補強材１０を固着している。

ワイヤハーネスの電線２に外装したコルゲートチューブ５に筒状補強材１０を外嵌固着した状態で、ワイヤハーネス１の配索形態に応じて図１（Ａ）（Ｂ）に示すように屈曲させる。筒状補強材１０の最も突出させて剛性を大とした中心部１０ｃはワイヤハーネス１およびコルゲートチューブ５の屈曲部中心に位置し、屈曲部分の内周側で筒状補強材１０の最も突出した中心部１０ｃはコルゲートチューブ５の最も窪んだ部分に位置し、中心部１０ｃが両端部１０ａ、１０ｂより僅かに突出した平坦状となる。よって、筒状補強材１０で外嵌した屈曲部分は図１（Ａ）（Ｂ）に示す湾曲した状態より更に小さい曲率で曲がることは抑制され、言わば曲がりにくい状態となる。かつ、筒状補強材１０がＥＰＤＭからなるため、屈曲部分での曲げ量が分散され、コルゲートチューブ５の内部を挿通する電線２への負荷を低減できる。

さらに、電線２に加わる曲げ負荷は曲げ中心より両端に向かって次第に減少する。筒状補強材１０の厚み（即ち、剛性）は最も曲げ負荷がかかる長さ方向の中心で最大とし、長さ方向の両端に向けて厚みを次第に減少させて、電線に加わる曲げ負荷に対応させている。よって、筒状補強材１０の長さ方向の両端１０ａ、１０ｂでの剛性は最小となり、内部を挿通する電線２に負荷を与えず、当該部位での電線２の疲労断線を確実に阻止することができる。
このように、筒状補強材１０を屈曲部分に取り付けることで、振動による屈曲部分の「更なる曲がり」と「戻り」とは抑制され、コルゲートチューブ５の内部を挿通する電線２を保護することができる。

本発明の筒状補強材１０を長さ方向の両端から中心に向けて外径を増大させて断面三角形状としているのは、詳細には下記の理由による。即ち、
先ず、図４（Ａ）に示すようにワイヤハーネスに外装したコルゲートチューブ５を曲げた場合、曲率変化率は両端位置（１）（２）から中心に向けておおきくなり、中心はモーメントの比率により曲げ力が集中する。「曲げ」と「戻し」の繰り返しにより、曲率の大きな箇所の曲げ中心部１０ｃで内部のワイヤハーネスの電線が疲労断線しやすくなる。
図４（Ｂ）に示すように、均一厚さの筒状補強材８０をコルゲートチューブ５の屈曲集中部に外嵌すると、中心部の曲率が下がり、筒状補強材８０の両端８０ａ、８０ｂの近傍で曲率が大きくなる。屈曲集中部の中心８０ｃにかかる曲げ力は分散されるが、両端８０ａ、８０ｂでは「曲げ」と「戻し」の繰り返しによりワイヤハーネスの電線が疲労断線しやすくなる。

よって、本発明の筒状補強材１０は図４（Ｃ）および前記図１（Ｂ）に示すように、両端１０ａ、１０ｂに向けて中心部１０ｃより肉厚を減少して剛性を小さくし、剛性を曲げモーメントに対応した厚さにすることで局部的な応力集中をなくして、両端１０ａ、１０ｂの部分の電線２に疲労がかからないようにしている。このように、筒状補強材１０は曲げ位置の応力に比例して剛性を変化させて曲率を分散させ、両端を曲率の小さい弾性領域に近づけている。筒状補強材１０の断面三角形の長さと厚さとは比例させ、長さＬが大となると、厚さｔ２も大としている。

前記のように、本発明ではワイヤハーネス１の電線２に外装するコルゲートチューブ５は汎用品を用い、屈曲による疲労断線が発生しやすい屈曲領域に筒状補強材１０を外嵌して取り付けている。即ち、汎用のコルゲートチューブ５の屈曲箇所に筒状補強材１０を外嵌しているだけであるため、極めて簡単に実施でき、かつ、屈曲箇所が相違するワイヤハーネス１に対して筒状補強材１０の取付箇所を変えるだけで共用することができる。かつ、筒状補強材１０は簡単な形状であるため安価に提供できる。
さらに、筒状補強材１０の形状を長さ方向の両端１０ａ、１０ｂに向けて中心部１０ｃより肉厚を次第に減少する断面三角形状とし、極端な剛性変化を無くしているため、両端１０ａ、１０ｂの近傍で応力集中を発生させず、当該部分の断線発生を確実に防止できる。

本発明は前記実施形態に限定されず、スライドシート、スライドドア等の移動体に車体側から配索し、移動体の往復移動時にワイヤハーネスが「曲げ」と「戻り」を繰り返す箇所にも前記筒状補強材を取り付けることができる。かつ、ワイヤハーネスの電線をコルゲートチューブで外装せず、粘着テープの巻き付けあるいは丸樹脂チューブを通している場合等にも適用でき、これらの外装材の曲げ箇所に筒状補強材を外嵌して粘着テープで固着すると、前記実施形態と同様に曲げによる疲労断線を阻止し、電線寿命を向上させることができる。

１ ワイヤハーネス
１ｃ 屈曲中心部
１ｄ 曲げ負荷部
２ 電線
５ コルゲートチューブ
１０ 筒状補強材
１０ａ、１０ｂ 両端
１０ｃ 中心部
１０ｓ スリット

Claims (2)

1. 電線群を集束保護する外装材が屈曲する領域に、所要の剛性を有する弾性材からなる筒状補強材が外嵌され、
   該筒状補強材は長さ方向の中心を最大肉厚部とし、両端に向けて次第に厚さが減少し、長さ方向断面を三角形状とし、かつ、長さ方向の全長に沿って取付用のスリットを備え、前記最大厚肉部を屈曲部分の中心に位置させて前記外装材に固着していることを特徴とするワイヤハーネス。
2. 前記筒状補強材はＥＰＤＭ等で成形され、該筒状補強材をコルゲートチューブからなる前記外装材に外嵌した状態で粘着テープで前記コルゲートチューブに固着している請求項１に記載のワイヤハーネス。

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