JP2019012598A - 導電路及びワイヤハーネス - Google Patents

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Abstract

【課題】筒状導体と柔軟導体との接続部分における柔軟導体の損傷を抑制できる導電路を提供する。【解決手段】柔軟導体１５の芯線１７の長手方向一端部は、筒状導体１４に内挿された状態で該筒状導体１４の固定部２０にて固定されている。そして、固定部２０は、筒状導体１４の外周壁１４ｂが径方向内側に変形されて芯線１７を保持する第１変形部２１と、第１変形部２１から更に径方向内側に変形されて芯線１７と接続された第２変形部２２とを有している。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用のワイヤハーネスなどに用いられる導電路に関するものである。
例えば、特許文献１に開示されているワイヤハーネス用の導電路は、形状を保持可能な筒状導体と、該筒状導体よりも柔軟性に優れ、筒状導体に接続された柔軟導体とを備える。そして、柔軟導体の長手方向一端部が筒状導体に内挿された状態で該筒状導体を外側から押し潰すことで、筒状導体と柔軟導体とが圧着されている。この圧着によって、筒状導体と柔軟導体との電気的接続が確実に確保されるようになっている。また、柔軟導体の長手方向他端部（反筒状導体側の端部）には、機器などに対する接続用の端子が接続されている。このような導電路では、ワイヤハーネスの配索経路において形状の保持が必要な部分を筒状導体で構成し、機器周辺など配索が困難な部分を柔軟導体で構成することで、ワイヤハーネスの車両搭載性の向上を図ることができる。
国際公開第２０１６／１７１２０４号公報
上記特許文献１の導電路のように、筒状導体に対して圧着する対象となる導体が柔軟導体である場合、圧着箇所における筒状導体と柔軟導体との電気的接続を確実に確保するためには、比較的大きな筒状導体の変形量（潰し量）が必要となる。このため、圧着箇所において柔軟導体に大きな応力が掛かり、柔軟導体に断線などの想定しない損傷が生じるおそれがあった。
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、筒状導体と柔軟導体との接続部分における柔軟導体の損傷を抑制できる導電路及び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導電路は、筒状導体と、前記筒状導体よりも柔軟性に優れ、前記筒状導体と接続された柔軟導体と、前記柔軟導体と接続された端子とを備え、前記柔軟導体の長手方向一端部が前記筒状導体に内挿された状態で該筒状導体の固定部にて固定された導電路であって、前記固定部は、前記筒状導体の外周壁が径方向内側に変形されて前記柔軟導体を保持する第１変形部と、前記第１変形部から更に径方向内側に変形されて前記柔軟導体と接続された第２変形部とを有している。
この構成によれば、柔軟導体に対して第１変形部から第２変形部にかけて段階的に応力が掛かる構成となる。このため、筒状導体と柔軟導体との接続部分（第２変形部）において柔軟導体に掛かる応力が緩和され、当該接続部分における柔軟導体の損傷を抑制できる。
上記導電路において、前記固定部は、前記柔軟導体が導出される前記筒状導体の開口端から離間した位置に形成されている。
この構成によれば、柔軟導体が導出される開口端の形状が潰されずに維持されるため、筒状導体の開口端における柔軟導体の損傷を抑制できる。また、筒状導体の軸方向（長手方向）における固定部の形成位置に高い精度を必要としない構成となるため、筒状導体と柔軟導体の組付性の向上を図ることができる。
上記導電路において、前記第１変形部及び前記第２変形部は、前記筒状導体の周方向に沿って環状に形成されている。
この構成によれば、第２変形部で柔軟導体に対してより確実に接続させることができ、その結果、筒状導体と柔軟導体との電気的接続をより確実に確保することができる。
上記導電路において、前記柔軟導体は、複数の導線からなり、前記筒状導体に挿入される前記複数の導線の先端部が固められて単芯線化された単芯部を備えている。
この構成によれば、筒状導体に挿入される柔軟導体の先端部が単芯部となるため、筒状導体への柔軟導体の挿通作業性を向上できる。
上記課題を解決するワイヤハーネスは、上記記載の導電路を備えている。
この構成によれば、導電路における柔軟導体の損傷が抑制されたワイヤハーネスを提供できる。
本発明の導電路及びワイヤハーネスによれば、筒状導体と柔軟導体との接続部分における柔軟導体の損傷を抑制できる。
実施形態におけるワイヤハーネスの概略構成図。 同形態における導電路の一部を示す斜視図。 同形態における導電路の一部を模式的に示す断面図。 （ａ）〜（ｄ）同形態における導電路の製造態様を示す模式図。
以下、導電路及びワイヤハーネスの一実施形態について、図１〜図４に従って説明する。なお、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によって互いに接続される高圧バッテリ１１とインバータ１２を備える。なお、本実施形態では、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が設けられている。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。また、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。
ワイヤハーネス１０は、複数の導電路１３（図１では１つのみ図示）と、導電路１３の一端部に設けられた第１コネクタＣ１と、導電路１３の他端部に設けられた第２コネクタＣ２とを備えている。第１コネクタＣ１はインバータ１２に接続され、第２コネクタＣ２は高圧バッテリ１１に接続される。これにより、高圧バッテリ１１とインバータ１２とが導電路１３によって電気的に接続されている。なお、本実施形態のワイヤハーネス１０において、導電路１３の外周を覆うコルゲートチューブなどの保護用の外装材を備えてもよい。また、ワイヤハーネス１０は、複数の導電路１３を一括して覆う電磁シールド用の筒状編組を備えることが好ましい。
導電路１３は、筒状導体１４と、筒状導体１４の長手方向両端部にそれぞれ固定された柔軟導体１５とを備えている。また、図２に示すように、導電路１３は、各柔軟導体１５に接続された端子１６を備えている。筒状導体１４、柔軟導体１５及び端子１６は、互いに電気的に導通している。そして、一方の端子１６は、第１コネクタＣ１に接続され、他方の端子１６が第２コネクタＣ２に接続される。
筒状導体１４は、形状を保持可能な構成を有する例えばアルミ製の金属パイプからなる。筒状導体１４は、例えば車両Ｖの床下等を通るように配索される。つまり、導電路１３の配索経路において配索が容易で、形状の保持が必要な部分が筒状導体１４で構成されている。
柔軟導体１５は、筒状導体１４よりも柔軟性に優れたものであって、本実施形態では、芯線１７が樹脂製の絶縁被覆１８によって覆われた被覆電線からなる。また、芯線１７は、複数の導線（銅線やアルミ線など）からなる撚り線である。柔軟導体１５の長手方向の両端部では、絶縁被覆１８を剥いで芯線１７を露出させており、芯線１７の一方の露出部位は、筒状導体１４の長手方向端部に固定されている。また、芯線１７の他方の露出部位には端子１６が固定されている。このように、導電路１３の配索経路において、スペースが狭く配索が困難な高圧バッテリ１１やインバータ１２の周辺に対応する部分が柔軟導体１５で構成されている。
次に、柔軟導体１５の芯線１７と筒状導体１４との固定構造について説明する。
図３に示すように、柔軟導体１５の芯線１７は、筒状導体１４の長手方向一端部の開口端１４ａから筒状導体１４に内挿されている。そして、芯線１７は、筒状導体１４に形成された固定部２０にて固定されている。なお、芯線１７における筒状導体１４に挿入される先端部は、該芯線１７を構成する複数の導線が固められて単芯線化された単芯部１７ａとして構成されている。
固定部２０は、筒状導体１４の外周壁１４ｂが径方向内側に変形するように形成された第１変形部２１と、第１変形部２１から更に径方向内側に変形されて芯線１７と接続された第２変形部２２とを有している。第１変形部２１及び第２変形部２２は、外周壁１４ｂの周方向全体に亘って形成されている。つまり、第１変形部２１及び第２変形部２２は、筒状導体１４の周方向に沿って環状に形成されている。
第１変形部２１は、筒状導体１４の軸方向と平行な円筒状をなす円筒部２１ａを有している。また、第１変形部２１は、円筒部２１ａの軸方向両端から筒状導体１４の非変形部２３（径方向内側に変形されていない、第１変形部２１よりも大径な部位）にかけて拡径する形状をなすテーパ部２１ｂを有している。
また、第１変形部２１は、芯線１７が導出される筒状導体１４の開口端１４ａから長手方向の中央側に離間した位置に形成されている。このため、筒状導体１４は、第１変形部２１と開口端１４ａとの間に前記非変形部２３を有している。また、第１変形部２１は、非変形部２３に対して縮径した形状をなしている。また、第１変形部２１は、芯線１７における単芯部１７ａ以外の部位に対応する位置に形成されている。
第２変形部２２は、第１変形部２１（円筒部２１ａ）の軸方向中央に形成されている。第２変形部２２は、径方向内側に断面Ｖ字状に窪むように形成されている。また、第２変形部２２は、第１変形部２１に対して縮径した形状をなしている。そして、第２変形部２２は、芯線１７に対して圧接（圧着）されている。つまり、芯線１７における第２変形部２２の内側に位置する部位は、第２変形部２２にて径方向内側に圧縮され、芯線１７の当該部位における線間の隙間がほぼ無くなっている。これにより、第２変形部２２において、芯線１７と筒状導体１４との電気的接続がより確実に確保されるようになっている。
なお、第１変形部２１の円筒部２１ａの内側では、芯線１７の外周が円筒部２１ａの内周面に接触しているものの、第２変形部２２の内側部位ほど芯線１７が圧縮されておらず、線間の隙間がある程度残った状態となっている。
次に、柔軟導体１５の芯線１７と筒状導体１４の組付態様について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、絶縁被覆１８から露出された芯線１７の先端部を、第１治具３１を用いた熱溶着（抵抗溶接）によって単芯部１７ａに成形する。単芯部１７ａでは、複数の導線が互いに熱溶着されることで、線間の隙間が無い単芯線とされる。
次に、図４（ｂ）に示すように、芯線１７の先端部を筒状導体１４に対して開口端１４ａから挿入する。このとき、芯線１７の先端部に単芯部１７ａが形成されていることで、芯線１７先端部の導線がばさついて筒状導体１４に挿入しにくくなるといったことを抑制できる。
次に、図４（ｃ）に示すように、第２治具３２を用いて第１変形部２１を成形する（第１変形部成形工程）。第２治具３２は、例えば、互いに対向する略半円形状の一対のプレス型からなり、筒状導体１４の外周壁１４ｂを縮径するようにプレスするものである。この工程では、筒状導体１４の外周壁１４ｂが径方向内側に変形されて、円筒部２１ａ及びテーパ部２１ｂが成形される。このとき、円筒部２１ａは芯線１７に対して圧接されるが、この円筒部２１ａの圧接によって芯線１７に対して掛かる応力は、第２変形部２２から芯線１７に掛かる応力よりも弱く、円筒部２１ａの内側の芯線１７における線間の隙間は、ある程度残った状態となっている。また、円筒部２１ａは、筒状導体１４の軸方向（長手方向）への芯線１７の移動を規制するように保持する。これにより、芯線１７が仮固定された状態となる。このため、筒状導体１４からの芯線１７の抜けが抑制されて、組付作業性が向上されている。
次に、図４（ｄ）に示すように、第３治具３３を用いて第２変形部２２を成形する（第２変形部成形工程）。この工程では、第３治具３３を用いたスピニング加工やスウェージング加工などによって、第２変形部２２が成形される。詳しくは、第３治具３３を円筒部２１ａの外周面に圧接させた状態で、筒状導体１４と第３治具３３とを相対回転させる。これにより、円筒部２１ａが局所的に縮径されて第２変形部２２が成形される。そして、第２変形部２２の内側面は、芯線１７に対して圧接（圧着）され、該芯線１７の圧接部位は、線間の隙間がほぼ無い状態となる。これにより、筒状導体１４と芯線１７との電気的接続がより確実に確保される。
次に、本実施形態の作用について説明する。
筒状導体１４の固定部２０は、第１変形部２１から第２変形部２２にかけて段階的に縮径されている。つまり、芯線１７が固定部２０から受ける応力が、第１変形部２１から第２変形部２２にかけて段階的に増すようになっている。
ここで、本実施形態とは異なる形態（比較例）として、一段階のみの圧接加工（例えば、第１変形部２１が形成されていない筒状導体１４の外周壁１４ｂを、第３治具３３を用いて径方向内側に変形させて芯線１７と圧接させる加工）を行った構成を考える。この構成では、芯線１７に掛かる応力が局所的となるため、芯線１７に断線などの想定しない損傷が生じるおそれがある。また、この構成では、筒状導体１４が、非変形部２３の外径から圧接可能な径まで一段階で縮径されるため、この変形箇所で剛性の低下が顕著に生じてしまう。
その点、本実施形態では、上記のように、芯線１７が固定部２０から受ける応力が、第１変形部２１から第２変形部２２にかけて段階的に増すようになっているため、圧接箇所（第２変形部２２）における芯線１７に掛かる応力が緩和され、その結果、当該圧接箇所における芯線１７の損傷を抑制できるようになっている。また、筒状導体１４が第１及び第２変形部２１，２２で段階的に縮径されるため、上記比較例に対して筒状導体１４の剛性の低下が抑制されるようになっている。
次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）筒状導体１４における芯線１７（柔軟導体１５）と固定される固定部２０は、筒状導体１４の外周壁１４ｂが径方向内側に変形されて芯線１７を保持する第１変形部２１と、第１変形部２１から更に径方向内側に変形されて芯線１７と接続された第２変形部２２とを有している。この構成によれば、芯線１７に対して第１変形部２１から第２変形部２２にかけて段階的に応力が掛かる構成となる。このため、筒状導体１４と芯線１７との接続部分（第２変形部２２）において芯線１７に掛かる応力が緩和され、当該接続部分における芯線１７の損傷を抑制できる。
（２）固定部２０は、芯線１７が導出される筒状導体１４の開口端１４ａから離間した位置に形成されている。これにより、筒状導体１４の開口端１４ａの形状が潰されずに維持される（非変形部２３となる）ため、開口端１４ａにおける芯線１７の損傷を抑制できる。また、筒状導体１４の軸方向（長手方向）における固定部２０の形成位置に高い精度を必要としない構成となるため、筒状導体１４と芯線１７の組付性の向上を図ることができる。
（３）第１変形部２１及び第２変形部２２は、筒状導体１４の周方向に沿って環状に形成されている。これにより、第２変形部２２で芯線１７に対してより確実に接続させることができ、その結果、筒状導体１４と芯線１７との電気的接続をより確実に確保することができる。
（４）柔軟導体１５の芯線１７は、複数の導線からなり、筒状導体１４に挿入される複数の導線の先端部が固められて単芯線化された単芯部１７ａを備えている。これにより、筒状導体１４への芯線１７の挿通作業性を向上できる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態における単芯部１７ａの構成及び成形方法は例示であり、単芯部１７ａを超音波溶着、又は半田付けなどによって成形してもよい。また、上記実施形態の芯線１７から単芯部１７ａを省略した構成としてもよい。
・上記実施形態では、第２変形部２２が芯線１７における単芯部１７ａ以外の部位に対して接続（圧接）されるが、これに限らず、第２変形部２２が単芯部１７ａに対して接続（圧接）された構成としてもよい。
・上記実施形態では、柔軟導体１５の芯線１７を撚り線としたが、これ以外に例えば、導電性を有する線材を編み込んで構成された編組部材としてもよい。また、柔軟導体１５の絶縁被覆１８は省略可能である。
・上記実施形態の固定部２０は、筒状導体１４の開口端１４ａから離間した位置に形成されたが、これに限らず、例えば、固定部２０の第１変形部２１が開口端１４ａに形成された構成としてもよい。
・上記実施形態では、第２変形部２２が径方向内側に断面Ｖ字状に窪むとしたが、これは例示であり、断面Ｕ字状や断面コ字状などに変更可能である。
・上記実施形態の第１及び第２変形部２１，２２は、筒状導体１４の周方向全体に亘って形成されたが、これに特に限定されるものではなく、例えば、筒状導体１４の周方向における半分の範囲に形成してもよい。
・上記実施形態では、第２治具３２で第１変形部２１を成形した後、第２治具３２とは別の第３治具３３で第２変形部２２を成形したが、これ以外に例えば、１つの治具で第１及び第２変形部２１，２２を成形してもよい。
・上記実施形態では、車両Ｖのワイヤハーネス１０における高圧バッテリ１１とインバータ１２とを接続する導電路１３に適用したが、車両のワイヤハーネスにおける他の導電路（例えば、車載バッテリのバスバー装置に用いられる導電路など）に適用してもよい。
・上記した実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）形状を保持可能な筒状導体と、
前記筒状導体よりも柔軟性に優れ、前記筒状導体と接続された柔軟導体と、
前記柔軟導体と接続された端子と
を備えた導電路の製造方法であって、
前記筒状導体における前記柔軟導体が挿入された部位を径方向内側に変形させて、前記柔軟導体を保持する第１変形部を成形する第１変形部成形工程と、
前記第１変形部を径方向内側に変形させて、前記柔軟導体と接続される第２変形部を成形する第２変形部成形工程と
を備えたことを特徴とする導電路の製造方法。
この構成によれば、柔軟導体に対して第１変形部から第２変形部にかけて段階的に応力が掛かるため、筒状導体と柔軟導体との接続部分（第２変形部）において柔軟導体に掛かる応力が緩和され、当該接続部分における柔軟導体の損傷を抑制できる。
１０…ワイヤハーネス
１３…導電路
１４…筒状導体
１４ａ…開口端
１４ｂ…外周壁
１５…柔軟導体
１６…端子
１７…芯線
１７ａ…単芯部
２０…固定部
２１…第１変形部
２２…第２変形部

Claims (5)

  1. 筒状導体と、
    前記筒状導体よりも柔軟性に優れ、前記筒状導体と接続された柔軟導体と、
    前記柔軟導体と接続された端子と
    を備え、
    前記柔軟導体の長手方向一端部が前記筒状導体に内挿された状態で該筒状導体の固定部にて固定された導電路であって、
    前記固定部は、前記筒状導体の外周壁が径方向内側に変形されて前記柔軟導体を保持する第１変形部と、前記第１変形部から更に径方向内側に変形されて前記柔軟導体と接続された第２変形部とを有していることを特徴とする導電路。
  2. 請求項１に記載の導電路において、
    前記固定部は、前記柔軟導体が導出される前記筒状導体の開口端から離間した位置に形成されていることを特徴とする導電路。
  3. 請求項１又は２に記載の導電路において、
    前記第１変形部及び前記第２変形部は、前記筒状導体の周方向に沿って環状に形成されていることを特徴とする導電路。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電路において、
    前記柔軟導体は、複数の導線からなり、前記筒状導体に挿入される前記複数の導線の先端部が固められて単芯線化された単芯部を備えたことを特徴とする導電路。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電路を備えたことを特徴とするワイヤハーネス。
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