JP2020108987A - ワイヤハーネス - Google Patents

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Abstract

【課題】振動や屈曲などの負荷に強い電線の使用量を削減できるワイヤハーネスを提供することである。【解決手段】実施形態に係るワイヤハーネス1は、第一芯線12と、第一芯線12を覆う第一被覆13と、を有し、車両100の車体101に配置された電源40に接続されている第一電線10と、複数の素線(第二素線21)を含む第二芯線22と、第二芯線22を覆う第二被覆23と、を有し、車両100の車輪50に隣接して配置されたモータ60に接続されている第二電線20と、第一電線10と第二電線20とを接続するコネクタ30と、を含み、第二芯線22の素線(第二素線21)は、第一芯線12の素線(第一素線11)よりも細い。【選択図】図5

Description

本発明は、ワイヤハーネスに関する。
電気自動車等の車両における駆動装置として、車輪とモータとが一体となったインホイールモータが知られている。インホイールモータには、車体に設けられた電源からワイヤハーネスを介して電力が供給される。インホイールモータは、電源から供給される電力の供給量に応じて、車輪を回転させる。
例えば、特許文献1には、車体に対しキングピン軸線の周りに転舵可能に懸架され、且つ、専用の動力源を一体的に内包して大転舵可能にされた操舵輪から車体側機器に至るワイヤハーネスを配索するための構造において、操舵輪の転舵に伴うワイヤハーネスの変位を吸収可能な車輪側コネクタを介してワイヤハーネスを操舵輪に電気接続したことを特徴とする操舵輪のワイヤハーネス配索構造に関する技術が開示されている。特許文献1によれば、インホイールモータ駆動車輪の転舵時にモータ給電線が捩られて耐久性が低下するのを軽減可能、とされている。
特開2013−159188号公報
ところで、電源とインホイールモータとを接続するワイヤハーネスの電線には、モータ振動、走行振動、および車輪の転舵などに起因して負荷がかかることがある。このような負荷に耐えられるように、電源とインホイールモータとを接続するワイヤハーネスにおいては、振動や屈曲などの負荷に強い電線を用いることが望ましい。振動や屈曲などの負荷に強い電線は、一般的に高額である。このため、振動や屈曲などの負荷に強い電線は、ワイヤハーネスにおける原価の増加要因となる。
本発明の目的は、振動や屈曲などの負荷に強い電線の使用量を削減できるワイヤハーネスを提供することである。
本発明のワイヤハーネスは、第一芯線と、前記第一芯線を覆う第一被覆と、を有し、車両の車体に配置された電源に接続されている第一電線と、複数の素線を含む第二芯線と、前記第二芯線を覆う第二被覆と、を有し、前記車両の車輪に隣接して配置されたモータに接続されている第二電線と、前記第一電線と前記第二電線とを接続するコネクタと、を含み、前記第二芯線の素線は、前記第一芯線の素線よりも細いことを特徴とする。
本発明に係るワイヤハーネスは、電源に接続されている第一電線と、モータに接続されている第二電線とを含む。第一電線と第二電線とはコネクタによって接続され、第二芯線の素線は、第一芯線の素線よりも細い。電源側に第一電線を用い、モータ側に細い素線が用いられた第二電線を用いることで、ワイヤハーネスにおける第二電線の使用量を削減することができる。本発明に係るワイヤハーネスによれば、細い素線を有する電線(振動や屈曲などの負荷に強い電線)の使用量を削減できるという効果を奏する。
図1は、実施形態に係るワイヤハーネスを示す模式図である。 図2は、実施形態における第一電線の断面図である。 図3は、実施形態における第二電線の断面図である。 図4は、実施形態に係るワイヤハーネスを示す模式図である。 図5は、実施形態におけるコネクタの位置を示す模式図である。 図6は、実施形態における第一電線および第二電線の斜視図である。 図7は、実施形態における第一電線および第二電線の断面図である。
以下に、本発明の実施形態に係るワイヤハーネスにつき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態]
図1から図7を参照して、実施形態に係るワイヤハーネスについて説明する。実施形態は、ワイヤハーネスに関する。実施形態に係るワイヤハーネスは、車両の車体に設けられた電源からインホイールモータに電力を供給するためのものである。図1は、実施形態に係るワイヤハーネスを示す模式図である。図2は、実施形態における第一電線の断面図である。図3は、実施形態における第二電線の断面図である。図4は、実施形態に係るワイヤハーネスを示す模式図である。図5は、実施形態におけるコネクタの位置を示す模式図である。図6は、実施形態における第一電線および第二電線の斜視図である。図7は、実施形態における第一電線および第二電線の断面図である。図2は、図1に示すII‐II断面である。図3は、図1に示すIII‐III断面である。図7は、図6に示すVIIa‐VIIa断面およびVIIb‐VIIb断面である。
図1に示すように、実施形態に係るワイヤハーネス1は、第一電線10、第二電線20、およびコネクタ30を含む。図2に示すように、第一電線10は、第一芯線12と、第一芯線12を覆う第一被覆13とを有する。実施形態の第一芯線12は、複数の第一素線11を含んでいる。第一素線11は、一律の太さで線状に延在する導電部材である。実施形態の第一素線11は、円柱形状を有している。複数の第一素線11において、それぞれの第一素線11の太さは、実質的に同じ太さである。ここで、同じ太さとは、素線の直径が同じであることを指す。なお、第一芯線11の形状が円柱形状以外の形状(例えば角柱状)であることも考えられる。この場合、同じ太さとは、例えば、各第一素線11間において、第一素線11の延在方向と直交する第一素線11の断面における断面積が実質的に等しいことを指す。第一素線11は、銅やアルミニウム等の導電性を有する金属によって形成されている。第一被覆13は、筒状の絶縁部材であり、複数の第一素線11は、第一被覆13の内側に配置されている。複数の第一素線11は、第一被覆13によって束ねられて第一芯線12を構成している。第一被覆13は、例えば、絶縁性の樹脂材料などを押出成形することによって形成される。第一被覆13の樹脂材料としては、PP(ポリプロピレン)やPVC(ポリ塩化ビニル)、架橋PE(ポリエチレン)などが用いられる。
図1に示すように、第一電線10の一端10aは、電源40と接続されている。電源40は、車両100における車体101の内部空間101bに配置されている(図5参照)。実施形態の電源40は、パワーコントロールユニット(PCU)である。実施形態の電源40には、不図示のバッテリ等から電力が供給されている。実施形態の第一電線10の一端10aには、電源側コネクタ41が取り付けられており、電源40には、電源側コネクタ41を接続するための接続部が形成されている。電源側コネクタ41が電源40の接続部に接続されることで、第一電線10は、電源40と電気的に接続される。
図3に示すように、第二電線20は、第二芯線22と、第二芯線22を覆う第二被覆23とを有する。実施形態の第二芯線22は、複数の第二素線21を含んでいる。第二素線21は、一律の太さで線状に延在する導電部材である。第二素線21は、円柱形状を有している。複数の第二素線21において、それぞれの第二素線21の太さは、実質的に同じ太さである。つまり、それぞれの第二素線21の直径は、実質的に同じである。なお、第二素線21が円柱形状以外の形状(例えば角柱形状)である場合、同じ太さとは、例えば、各第二素線21間において、第二素線21の延在方向と直交する第二素線21の断面における断面積が実質的に等しいことを指す。第二素線21は、第一素線11よりも細く形成されている。例えば、第二素線21の単位長さ当たりの体積は、第一素線11の単位長さ当たりの体積よりも小さい。第二電線20は、第一電線10よりも振動や屈曲に強い電線であり、例えば、柔軟電線である。第二素線21は、銅やアルミニウム等の導電性を有する金属によって形成されている。第二被覆23は、筒状の絶縁部材であり、複数の第二素線21は、第二被覆23の内側に配置されている。複数の第二素線21は、第二被覆23によって束ねられて第二芯線22を構成している。第二被覆23は、例えば、絶縁性の樹脂材料などを押出成形することによって形成される。第二被覆23の樹脂材料としては、PPやPVC、架橋PEなどが用いられる。
図2および図3に示すように、第二素線21の本数は、第一素線11の本数よりも多い。実施形態において、第一素線11の本数および第二素線21の本数は、第二芯線22の断面積S2が第一芯線12の断面積S1と実質的に等しくなるように決定される。ここで、第一芯線12の断面積S1とは、延在方向(第一芯線12の延在方向)に対して直交する断面の断面積である。断面積S1は、複数の第一素線11における各断面の断面積を合計したものである。また、第二芯線22の断面積S2とは、延在方向(第二芯線22の延在方向)に対して直交する断面の断面積である。断面積S2は、複数の第二素線21における各断面の断面積を合計したものである。実施形態に係るワイヤハーネス1においては、第二素線21が第一素線11よりも細い分だけ、第二素線21の本数を第一素線11の本数よりも多くすることによって、第二芯線22の断面積S2と第一芯線12の断面積S1とを実質的に等しくしている。この構成によって、第二電線20における許容電流値が確保されている。
図1に示すように、第二電線20の一端20aは、モータ60に接続されている。モータ60は、車両100(図5参照)の車輪50に隣接して配置されている。実施形態において、第二電線20の一端20aには、モータ側コネクタ61が取り付けられており、モータ60には、モータ側コネクタ61を接続するための接続部が形成されている。モータ側コネクタ61が、モータ60の接続部に接続されることで、第二電線20は、モータ60と電気的に接続される。
モータ60が取り付けられている車輪50は、車両100の転舵輪である。モータ60は、車輪50に取り付けられ、車輪50を回転させるインホイールモータである。実施形態のモータ60は、減速機を持たないダイレクト駆動方式のインホイールモータである。なお、モータ60は、減速機を併用する方式のインホイールモータであってもよい。
車輪50は、車両100のホイールハウス101aに配置されている(図5参照)。ホイールハウス101aは、車両において、車輪およびタイヤが収められる空間を囲む壁部である。実施形態の車輪50は、二つの主面を有する円盤形状を有しており、一方の主面を車体101(図5参照)に対向させるように配置されている。モータ60は、車輪50における車体101と対向する側の主面に取り付けられている。モータ60は、車輪50に対してボルト等によって取り付けられている。車輪50には、タイヤ70が装着されている。
コネクタ30は、第一電線10と第二電線20とを接続する。実施形態において、コネクタ30は、第一コネクタ部31と第二コネクタ部32とを含む。第一コネクタ部31は、第一電線10の他端10bに取り付けられている。第二コネクタ部32は、第二電線20の他端20bに取り付けられている。第一コネクタ部31と第二コネクタ部32とが接続されることによって、電源40とモータ60とが電気的に接続される。モータ60は、電源40からの供給電力に応じて制御される。
コネクタ30は、車体101に保持される。コネクタ30は、例えば、第二電線20が車輪50の転舵に伴って曲げられる際に、第一電線10が曲がることを抑制できるように車体101に保持される。例えば、コネクタ30は、第一電線10が、車輪50の転舵に伴って振動する方向(例えば、車体101の前後方向)に動かないように保持される。例えば、コネクタ30は、車輪50の転舵に伴って振動する方向以外の方向(例えば、第一コネクタ部31から第二コネクタ部32に向かう方向)に動くように保持されていてもよい。
第二電線20は、可撓性を有しており、図4に示すように、第二電線20は、車輪50の転舵に伴って、曲げられる。このとき、コネクタ30は、車体101に保持されているため、第一電線10が車輪50の転舵に伴って曲げられることは、抑制される。第二電線20には、第一素線11よりも細い第二素線21が用いられているため、第一電線10と比べて、屈曲時に素線に生じる応力の偏りが小さくなっている。
つまり、第二素線21は、第一素線11と比べて、素線の屈曲部における内側と外側と間の応力の偏りが小さくなるため、第二電線20は、第一電線10よりも振動や屈曲などの負荷に強い電線となっている。また、第二電線20において第二素線21の本数は、第一電線10における第一素線11の本数よりも多いため、第二素線21は、第一素線11と比較して被覆内を自由に動くことができる。この構成により、第二電線20は、第一電線10よりも高い可撓性を有している。
ここで、第一電線10の素線よりも細い素線が用いられる第二電線の加工費は、第一電線10の加工費よりも高くなる。実施形態に係るワイヤハーネス1は、加工費が比較的安価な第一電線10を電源40に接続し、振動や屈曲などの負荷に強い第二電線20をモータ60に接続している。そして、車体101に保持されるコネクタ30によって、第一電線10と第二電線20とを接続することで、電源40とモータ60とを電気的に接続している。この構成によって、第二電線20は、車輪50の転舵に伴って曲げられたり、モータ60の振動を受けたりする一方で、第一電線10が、車輪50の転舵に伴って曲げられることは、抑制される。
つまり、実施形態に係るワイヤハーネス1は、電源40とモータ60との間の回路を電源40側とモータ60側とに2分割し、振動や屈曲などの負荷を受けるモータ60側の回路として第二電線20を用いている。そして、振動や屈曲などの負荷が少ない電源40側の回路として第一電線10を用いている。モータ60の振動や車輪50の転舵に伴う屈曲などの負荷には、第二電線20で対応しつつ、負荷の少ない場所に第一電線10を使用することで、ワイヤハーネスにおける第二電線20の使用量を削減している。
図5は、車体101におけるコネクタ30の配置位置の一例を示す模式図である。図5に示すように、コネクタ30は、車体101のホイールハウス101aにおいて保持されている。具体的には、コネクタ30は、ホイールハウス101aの貫通部101cに保持されている。ここで、ホイールハウス101aの貫通部101cとは、車輪50およびタイヤ70が収められた空間と車体101の内部空間101bとを連通する部分である。ワイヤハーネス1における貫通部101cから電源40までの配索距離は、貫通部101cからモータ60までの配索距離よりも長い。第一電線10は、内部空間101b内において、貫通部101cに保持されたコネクタ30から電源40にかけて配索される。したがって、第一電線10の長さL1は、第二電線の長さL2よりも大きく設定される。第二電線20は、車輪50の転舵に応じて曲げられる程度の弛みを持たせた状態で、コネクタ30とモータ60との間に配索される。
図6および図7は、実施形態に係るワイヤハーネス1において、第一電線10および第二電線20がシールド電線である場合を示す図である。図6および図7に示すように、第一電線10は、第一芯線12、第一被覆13、第一シールド部14、および第一外装15を有している。
第一シールド部14は、第一被覆13を介して、第一芯線12を覆っている。第一シールド部14は、導電性を有する複数の金属線を網目状に編み込んで筒状に形成された編組体である。第一シールド部14は、第一芯線12から外部へ放射しようとする電磁ノイズを遮断するシールド部材として機能する。第一シールド部14は、シールド部材として機能することで、電磁ノイズが、例えば、ラジオ等の電子機器や周辺に配置された他の電線などに影響を及ぼすことを抑制する。第一シールド部14は、可撓性を有する。第一外装15は、第一シールド部14および第一被覆13を介して、第一芯線12を覆っている。第一外装15は、第一電線10の内部を保護する絶縁性の外部被覆体である。第一外装15は、例えば、樹脂、天然ゴムやクロロプレン(ネオプレン)、ビニルなどを用いて形成される。
第二電線20は、第二芯線22、第二被覆23、第二シールド部24、および第二外装25を有している。第二シールド部24は、第二被覆23を介して、第二芯線22を覆っている。第二シールド部24は、導電性を有する複数の金属線を網目状に編み込んで筒状に形成された編組体である。第一シールド部14と同様、第二シールド部24は、シールド部材として機能することで、第二芯線22からの電磁ノイズが、例えば、ラジオ等の電子機器や周辺に配置された他の電線などに影響を及ぼすことを抑制する。第二シールド部24は、可撓性を有する。第二外装25は、第二シールド部24および第二被覆23を介して、第二芯線22を覆っている。第二外装25は、第二電線20の内部を保護する絶縁性の外部被覆体である。第二外装25は、例えば、樹脂、天然ゴムやネオプレン、ビニルなどを用いて形成される。
なお、第一芯線12と第二芯線22とは、相互に異なる材料によって形成されていてもよい。また、第一被覆13と第二被覆23とは、相互に異なる材料によって形成されていてもよい。さらに、第一シールド部14と第二シールド部24とは、相互に異なる材料によって形成されていてもよい。さらにまた、第一外装15と第二外装25とは、相互に異なる材料によって形成されていてもよい。例えば、第二電線20は、第一電線10よりも可撓性、耐屈曲性、および耐ねじれ性が高くなるように選定された材料によって形成されてもよい。
実施形態において、電源40は、例えば、バッテリからの直流出力を三相交流出力に変換してモータ60に対して出力する。この場合、第一電線10および第二電線20は、三本ずつ設けられる。コネクタ30は、三本の第一電線10と三本の第二電線20とを一対一で接続する。つまり、ワイヤハーネス1は、三相交流電力を三本の第一電線10および三本の第二電線20を用いて供給する三相三線方式の電線群からなる三相電線を含んで構成される。この場合、電源40は、ワイヤハーネス1を介して電力を供給することでモータ60を駆動するインバータと、このインバータにおける三相交流回路の相毎(第一電線10毎)の電流を測定する電流センサと、を含んで構成されている。
以上説明したように、実施形態に係るワイヤハーネス1は、第一芯線12と、第一芯線12を覆う第一被覆13と、を有し、車両100の車体101に配置された電源40に接続されている第一電線10と、複数の素線(第二素線21)を含む第二芯線22と、第二芯線22を覆う第二被覆23と、を有し、車両100の車輪50に隣接して配置されたモータ60に接続されている第二電線20と、第一電線10と第二電線20とを接続するコネクタ30と、を含み、第二芯線22の素線(第二素線21)は、第一芯線12の素線(第一素線11)よりも細い。
実施形態に係るワイヤハーネス1は、電源40に接続されている第一電線10と、モータ60に接続されている第二電線20とを含む。第一電線10と第二電線20とは、コネクタ30によって接続されており、第二素線21は、第一素線11よりも細い。ワイヤハーネス1の一部に第一電線10を用いることで、第一電線10の素線よりも細い素線が用いられた第二電線20(振動や屈曲などの負荷に強い電線)の使用量を削減することができる。例えば、細い素線を有する電線の使用量を削減することで、ワイヤハーネス1の原価を低減することができる。
実施形態の比較例に係るワイヤハーネスの構成として、細い素線が用いられた電線(振動や屈曲などの負荷に強い電線)を電源からモータにかけて使用する構成も考えられる。この場合、通常の電線よりも加工費が高い電線を電源からモータにかけて使用するため、ワイヤハーネスの原価が高くなる。
実施形態のワイヤハーネス1において、コネクタ30とモータ60との間に接続される電線には、車輪50の転舵に伴う屈曲やモータ60の振動等に起因する負荷がかかりやすい。コネクタ30とモータ60との間に接続される電線として、第一電線10よりも屈曲や振動などの負荷に強い第二電線20を用いることで、車輪50の転舵に伴う屈曲やモータ60の振動等に起因した負荷に対応することができる。また、電源40とコネクタ30との間に接続される電線には、コネクタ30とモータ60との間に接続される電線と比較して、車輪50の転舵に伴う屈曲やモータ60の振動等に起因する負荷がかかりにくい。つまり、負荷のかかりにくい電線に第一電線10を用いることで、電源40とモータ60とを接続するワイヤハーネスとしての機能を確保しつつ、ワイヤハーネスの原価を低減することができる。
実施形態に係るワイヤハーネス1において、コネクタ30は、車体101のホイールハウス101aにおいて保持されている。この構成により、車輪50の転舵に伴って第一電線10が曲げられることを抑制できる。第一電線10は、車体101の内部空間101bに配索されている。第一電線10が曲げられることを抑制することで、例えば、第一電線10が内部空間101bに配置された他部品と干渉することが抑制できる。また、モータ60の振動や車輪50の転舵などに起因する第一電線10への負荷を抑制できる。
また、モータ60の振動や車輪50の転舵に伴って振動する電線を、ワイヤハーネス1を構成する電線の一部(第二電線20)に限定することで、ワイヤハーネスの電線全体が振動する場合と比較して、電線の振り幅が小さくなる。したがって、振動や屈曲などに起因した電線への負荷が軽減される。電線への負荷が軽減されることで、ワイヤハーネスに要求される振動耐性や屈曲耐性などの仕様を緩和できる。
実施形態に係るワイヤハーネス1において、第一芯線12の断面積S1と、第二芯線22の断面積S2とが実質的に等しく、第二芯線22の素線(第二素線21)の本数は、第一芯線12の素線(第一素線11)の本数よりも多い。
第二芯線22の断面積S2を第一芯線12の断面積S1と実質的に等しくすることによって、第一素線11よりも細い第二素線21を用いて形成された第二電線20における許容電流値を確保することができる。
また、実施形態に係るワイヤハーネス1において、第一電線10の長さL1は、第二電線20の長さL2よりも大きい。この構成により、第一素線11よりも細い第二素線21を用いて形成された第二電線20の使用量を削減することができる。
なお、上述の実施形態においては、第一芯線12として、複数の第一素線11が束ねられることで形成された芯線を例として説明したが、第一芯線12は、これに限られない。例えば、第一芯線12は、一本の柱状(例えば円柱状)の棒状導体であってもよい。
なお、上述の実施形態においては、コネクタ30がホイールハウス101aの貫通部101cにおいて保持されている例を用いて説明した。しかし、コネクタ30の位置は、これにかぎられない。コネクタ30は、車体101における任意の箇所に保持されていればよい。コネクタ30の位置は、例えば、第二電線20の使用量、第二電線20の耐屈曲性、および第二電線20の可撓性などを考慮して決定される。
また、上述の実施形態においては、第一素線11および第二素線21を円柱形状の素線として説明したが、第一素線11および第二素線21の形状はこの形状に限られない。例えば、第一素線11および第二素線21は、角柱形状であってもよい。
1 ワイヤハーネス
10 第一電線
11 第一素線
12 第一芯線
13 第一被覆
14 第一シールド部
15 第一外装
20第二電線
21 第二素線
22 第二芯線
23 第二被覆
24 第二シールド部
25 第二外装
30 コネクタ
31 第一コネクタ部
32 第二コネクタ部
40 電源
50 車輪
60 モータ
70 タイヤ
L1,L2 長さ
S1,S2 断面積

Claims (4)

  1. 第一芯線と、前記第一芯線を覆う第一被覆と、を有し、車両の車体に配置された電源に接続されている第一電線と、
    複数の素線を含む第二芯線と、前記第二芯線を覆う第二被覆と、を有し、前記車両の車輪に隣接して配置されたモータに接続されている第二電線と、
    前記第一電線と前記第二電線とを接続するコネクタと、
    を備え、
    前記第二芯線の素線は、前記第一芯線の素線よりも細い
    ことを特徴とするワイヤハーネス。
  2. 前記コネクタは、前記車体のホイールハウスにおいて保持されている
    請求項1に記載のワイヤハーネス。
  3. 前記第一芯線の断面積と、前記第二芯線の断面積とが実質的に等しく、
    前記第二芯線の素線の本数は、前記第一芯線の素線の本数よりも多い
    請求項1または2に記載のワイヤハーネス。
  4. 前記第一電線の長さは、前記第二電線の長さよりも大きい
    請求項1から3の何れか1項に記載のワイヤハーネス。
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