JP2021111550A - ワイヤハーネス - Google Patents

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大致 川口
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Abstract

【課題】電磁シールド構造を容易に採ることのできるワイヤハーネスを提供する。【解決手段】電線21a〜21cの周囲を覆うシールドチューブ23は、電線21a〜21cの周囲を囲む態様の導電層23bを有する熱収縮シールドチューブである。シールドチューブ23がコネクタ本体部30の装着部である導入筒部30aに装着、この場合導電性ゴム32を介在させて装着されると、シールドチューブ23の導電層23b、導電性ゴム32、及びシールドブラケット31が電気的に接続されて電磁シールド構造となる。【選択図】図2

Description

本開示は、ワイヤハーネスに関する。
従来、自動車等に搭載される電気機器間を電気的に接続するためのワイヤハーネスにおいて、通電の際に比較的大きな電磁波の放射が生じ得る電線には、電磁シールド構造が採られたシールド電線が用いられる。
電磁シールド構造の一例としては、電線の周囲を覆うように設けられ、細い金属素線がメッシュ状に編み込まれて構成される編組シールドが周知である(例えば特許文献1参照)。
特開平6−333642号公報
ところで、電磁波の放射が懸念される区間に用いるワイヤハーネスでは、電線のみならずコネクタ部においても電磁シールド構造とする必要がある。この場合、コネクタ部の周囲を導電性金属のシールド部材にて覆い、このシールド部材と編組シールド部とを直接又は間接的に互いに電気的に接続して、いずれかの箇所でアース接続することが行われている。
しかしながら、編組シールド部は、細い金属素線が編み込まれた構成をなしているため、シールド部材との電気的な接続を図る際、金属素線の編み込みが必要以上にばらけたり、編組シールド部の絶縁被覆の皮剥ぎ作業時に金属素線が切れたりする等、編組シールド部の電気的な接続を図る作業は煩雑である。
本開示の目的は、電磁シールド構造を容易に採ることのできるワイヤハーネスを提供することにある。
本開示のワイヤハーネスは、電線と、前記電線の端部に設けられるコネクタ部とを含み、前記コネクタ部を含む前記電線からの電磁波の放射を抑制するための電磁シールド構造を有するワイヤハーネスであって、前記コネクタ部は、絶縁性樹脂にて構成されたコネクタ本体部と、前記コネクタ本体部の周囲を覆う導電性金属のシールド部材と、前記コネクタ本体部と前記シールド部材との間に介在する導電性弾性部材とを備えるとともに、前記電線は、チューブ部材にて周囲を覆われてなり、前記チューブ部材は、前記電線の周囲を囲む態様の導電性部分を有する熱収縮シールドチューブを含み、前記チューブ部材が前記コネクタ本体部の装着部に装着された状態において、前記チューブ部材の前記導電性部分、前記導電性弾性部材、及び前記シールド部材が電気的に接続されて構成されている。
本開示によれば、電磁シールド構造を容易に採ることのできるワイヤハーネスを提供することが可能となる。
図1は、一実施形態におけるワイヤハーネスを有する車両の模式図である。 図2は、ワイヤハーネスのコネクタ部及びその周辺部の横断面図である。 図3は、ワイヤハーネスのコネクタ部及びその周辺部の縦断面図であり、図2のI−I断面図である。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示のワイヤハーネスは、
[1]電線と、前記電線の端部に設けられるコネクタ部とを含み、前記コネクタ部を含む前記電線からの電磁波の放射を抑制するための電磁シールド構造を有するワイヤハーネスであって、前記コネクタ部は、絶縁性樹脂にて構成されたコネクタ本体部と、前記コネクタ本体部の周囲を覆う導電性金属のシールド部材と、前記コネクタ本体部と前記シールド部材との間に介在する導電性弾性部材とを備えるとともに、前記電線は、チューブ部材にて周囲を覆われてなり、前記チューブ部材は、前記電線の周囲を囲む態様の導電性部分を有する熱収縮シールドチューブを含み、前記チューブ部材が前記コネクタ本体部の装着部に装着された状態において、前記チューブ部材の前記導電性部分、前記導電性弾性部材、及び前記シールド部材が電気的に接続されて構成されている。
上記態様によれば、電線の周囲を覆うチューブ部材は、電線の周囲を囲む態様の導電性部分を有する熱収縮シールドチューブを含み、チューブ部材がコネクタ本体部の装着部に装着されると、チューブ部材の導電性部分、導電性弾性部材、及びシールド部材が電気的な接続状態となる。つまり、編組シールドよりも電気的接続が容易な熱収縮シールドチューブを用いることで、コネクタ部を含むワイヤハーネスの電磁シールド構造を容易に採ることが可能である。
[2]前記チューブ部材は、前記コネクタ本体部の装着部の外面側に前記導電性弾性部材の一部を介在させて装着されるものであり、前記装着部は、前記外面に前記チューブ部材の少なくとも抜け方向に前記チューブ部材と直接又は前記導電性弾性部材を介して間接的に係止可能な第1係止部を有していることが好ましい。
上記態様によれば、コネクタ本体部の装着部の外面に設けられる第1係止部がチューブ部材の少なくとも抜け方向にチューブ部材と直接又は導電性弾性部材を介して間接的に係止するため、装着部からチューブ部材の抜けが生じ難くなる。
[3]前記第1係止部は、前記装着部に環状に設けられていることが好ましい。
上記態様によれば、コネクタ本体部の装着部の外面に第1係止部が環状に設けられるため、チューブ部材の抜け方向の係止がより確実となり、チューブ部材の抜けがより生じ難くなる。また、チューブ部材と装着部との間が迷路構造となるため、シール性が向上する等の効果が期待できる。
[4]前記導電性弾性部材は、前記コネクタ本体部の外面に環状をなして設けられていることが好ましい。
上記態様によれば、コネクタ本体部とシールド部材との間に介在する導電性弾性部材がコネクタ本体部の外面に環状に設けられるため、コネクタ本体部とシールド部材との間のシール性が向上する等の効果が期待できる。
[5]前記コネクタ本体部と前記シールド部材とは、相対的な着脱を可能とすべく互いに係止及び係止解除が可能な第2係止部を有していることが好ましい。
上記態様によれば、コネクタ本体部とシールド部材とは、互いに係止及び係止解除が可能な第2係止部により相対的な着脱が可能である。つまり、コネクタ本体部やシールド部材の個別の部品交換を行うことが可能となる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示のワイヤハーネスの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1に示す本実施形態の車両10は、例えばハイブリッド車や電気自動車等であり、車載の電気機器としてモータ11と電力供給源12とを備えている。モータ11は、車両10の走行用の例えば3相モータである。電力供給源12は、高圧バッテリやインバータ回路を含み、走行用のモータ11に対して3相の電力供給を行う。モータ11と電力供給源12とは、ワイヤハーネス20により互いに電気的に接続されている。なお、図1におけるモータ11及び電力供給源12の配置位置やワイヤハーネス20の配策態様等は一例である。
ワイヤハーネス20は、図2及び図3に示すように、3相の電力供給に対応すべく例えば3本の電線21a,21b,21cと、電線21a〜21cの端部に設けられるコネクタ部22と、電線21a〜21cの周囲を覆うシールドチューブ23とを備える。
電線21a〜21cは、それぞれ導電性の金属素線が複数本束ねられてなる芯線21xと、芯線21xの周囲を覆う絶縁被覆21yとを有している。電線21a〜21cは、コネクタ部22に導入される前においては俵積み状をなすのに対し、コネクタ部22内においては徐々に横並びするように分岐されている。電線21a〜21cの先端部は、それぞれ絶縁被覆21yが皮剥きされて芯線21x部分が露出されている。露出した芯線21x部分は、コネクタ部22内に配置される接続端子24a,24b,24cの基端部の固定部24xにかしめ固定されて電気的に接続されている。コネクタ部22は、電線21a〜21cの一端又は両端、すなわちモータ11側及び電力供給源12側の一方又は両方に設けられている(図1では両方の態様を図示)。
なおここで、電線21a〜21cの延びる方向を長手方向(X方向)、電線21a〜21cが横並びする方向を幅方向(Y方向)、長手方向及び幅方向と直交する方向を高さ方向(Z方向)とする。以下では、これら各方向を用いて説明する。
コネクタ部22は、電線21a〜21cの一部を覆う略直方体状のコネクタ本体部30と、コネクタ本体部30の略全体を覆う略矩形筒状のシールドブラケット31とを備える。
コネクタ本体部30は、絶縁性樹脂にて構成されている。コネクタ本体部30は、電線21a〜21cの一部、具体的には電線21a〜21cの俵積み状から徐々に横並び状に分岐させる部分を絶縁性樹脂によるインサートモールドにより構成されている。換言すると、コネクタ本体部30を成形する成形型(図示略)内に電線21a〜21cが俵積み状から横並び状に分岐させて設置され、型内に溶融した絶縁性樹脂が流し込まれることで、コネクタ本体部30のインサートモールド成形が行われている。コネクタ本体部30にインサートモールドされる電線21a〜21cは、コネクタ本体部30の基端面から突出して設けられる導入筒部30aでは俵積み状をなしていたものが、導入筒部30aよりも奥側のコネクタ本体部30の内部において横並び状に分岐されて経路規制されている。
なお、電線21a〜21cがコネクタ本体部30の導入筒部30aから内部で分岐される際、横並びの真ん中に配置される電線21bが俵積みの下側から直線状に配置されるのに対し、電線21bの両側に配置される電線21a,21cが俵積みの上側2本として配置されている。そして、俵積みの上側2本の電線21a,21cが真ん中の電線21bと同一平面上で横並びとなるようにその上側から下側に向けて傾斜している。そのため、俵積みの上側2本の電線21a,21cが下方に傾斜する部分が下側の真ん中の電線21bを両側から挟持する態様とし、撚り戻し長さの短い配策とされている。
コネクタ本体部30の基端面に設けられる導入筒部30aの外周面には、例えば2つの環状凸条30bが長手方向に並んで設けられている。環状凸条30bは、後述の導電性ゴム32の第2接続部分32cに食い込んで長手方向に係止するためと、またその上から装着されるシールドチューブ23に食い込んで長手方向に係止するため等の目的で設けられている。
コネクタ本体部30の基端側には、導電性ゴム32が一体的に設けられている。導電性ゴム32は、コネクタ本体部30に対して2色成形により設けられている。なお、コネクタ本体部30に対し、別体の導電性ゴム32を装着する態様であってもよい。導電性ゴム32は、コネクタ本体部30の基端外周面を第1接続部分32aにて覆い、コネクタ本体部30の基端面を連結部分32bにて覆い、導入筒部30aの外周面を第2接続部分32cにて覆っている。導電性ゴム32は、これら第1接続部分32a、連結部分32b及び第2接続部分32cが連続してコネクタ本体部30の基端部位全体を覆うように設けられている。
コネクタ本体部30の基端外周面には、例えば2つの環状凸条30cが長手方向に並んで設けられており、導電性ゴム32の第1接続部分32aは、その環状凸条30cを覆うように設けられている。環状凸条30cは、上記した環状凸条30bと同様、導電性ゴム32に食い込んで長手方向に係止する。導電性ゴム32は、長手方向両端に位置する第1及び第2接続部分32a,32cのコネクタ本体部30との結合力が高められているため、ずれや剥がれが生じ難くなっている。
また、導電性ゴム32は、コネクタ本体部30とシールドブラケット31との間に介在し、自身の弾性力によりコネクタ本体部30とシールドブラケット31との両者に密着する。つまり、導電性ゴム32は、コネクタ本体部30とシールドブラケット31との間を液密にシールする機能のみならず、導電性ゴム32自身とシールドブラケット31とを電気的に接続する機能も有している。導電性ゴム32は、シールドチューブ23の後述する導電層23bに対しても電気的に接続されるため、シールドブラケット31とシールドチューブ23の導電層23bとの電気的に接続を図っている。なお、導電性ゴム32は、シール機能を有していなくてもよい。
コネクタ本体部30の先端側では、横並びに分岐された電線21a〜21cの芯線21x部分に固定の接続端子24a,24b,24cの長手方向中央部から基端側部分についても電線21a〜21cとともにインサートモールドされている。接続端子24a,24b,24cの長手方向中央部から先端側部分は、コネクタ本体部30の先端面から外部に突出している。
シールドブラケット31は、導電性金属にて構成されている。シールドブラケット31は、コネクタ本体部30に対する長手方向の挿入にて、その略全体を覆うようにコネクタ本体部30の外側に装着されている。ここで、コネクタ本体部30の幅方向両側面には、係止突起30dが設けられている(図2参照)。係止突起30dは、シールドブラケット31の係止孔31aと係止し、シールドブラケット31に対するコネクタ本体部30の装着状態を維持する。
シールドブラケット31から長手方向に突出するコネクタ本体部30の先端外周面には、防水用ゴムリング33が装着されている。防水用ゴムリング33は、長手方向周りに環状をなしている。防水用ゴムリング33は、相手側の電気機器であるモータ11や電力供給源12との間での防水構造を図るものである。モータ11や電力供給源12と電気的に接続するためのコネクタ本体部30から突出する接続端子24a〜24cの先端部には、円形孔24yが形成されている。なお、一例として円形孔24yとしたが、横長の長円等、他の孔形状であってもよい。
このようなコネクタ部22に対し、コネクタ本体部30の導入筒部30aから導入される電線21a〜21cは、コネクタ部22の手前区間の長手方向全体がシールドチューブ23にて覆われている。シールドチューブ23は、熱収縮シールドチューブよりなり、具体的には外周側に熱収縮樹脂層23aが、内周側に導電布等よりなる導電層23bが設けられて互いが一体的に構成されている。
シールドチューブ23は、熱処理する前においては図2の2点鎖線で示すように、俵積み状をなす電線21a〜21cの外径及びコネクタ本体部30の導入筒部30aの外径よりも十分大きい外径(図示略の内径も十分大きい)にて作製されている。そのため、熱処理前のシールドチューブ23は、内側での電線21a〜21cの移動が比較的自由であり、またコネクタ本体部30の導入筒部30aの挿入も容易である。そして、シールドチューブ23に対して熱風処理が行われると、シールドチューブ23は熱収縮、具体的には外周側の熱収縮樹脂層23aの熱収縮とともに、これに追従して内周側の導電層23bも縮径となる。
熱収縮が生じたシールドチューブ23は、俵積み状の電線21a〜21cの外側面に倣って密着するように縮径化し、シールドチューブ23の内側の空気も外部に十分に排除される。なお、電線21a〜21c周りのシールドチューブ23が熱収縮しても、電線21a〜21cの柔軟性は良好に維持される。また、シールドチューブ23は、コネクタ本体部30の導入筒部30aの外周面、この場合導電性ゴム32の第2接続部分32cにも密着し、間接的ではあるが導入筒部30aの外周面に設けた環状凸条30bが導電性ゴム32を介して食い込む態様となる。これにより、コネクタ本体部30の導入筒部30aからシールドチューブ23の抜けが生じ難く、導入筒部30aとシールドチューブ23との間が迷路構造ともなる。
また、コネクタ本体部30の導入筒部30aの外周面、すなわち導電性ゴム32の第2接続部分32cとシールドチューブ23の内周面、すなわちシールドチューブ23の導電層23bとが密着することになる。導電性ゴム32は導電性金属のシールドブラケット31と電気的に接続されていることから、シールドブラケット31とシールドチューブ23の導電層23bとについても互いに電気的に接続されている。そして、例えばシールドブラケット31が車両10の接地部位(図示略)に対してアース接続されることで、シールドブラケット31、導電性ゴム32で覆った部分(連結部分32b)及びシールドチューブ23の導電層23bにて周囲が囲まれる態様となる電線21a〜21cの長手方向全体に亘って電磁シールド構造となる。
このようなワイヤハーネス20においては、電力供給源12からモータ11に対して周波数の高い3相交流電力を供給する際に電線21a〜21cから電磁波が生じ得る。しかしながら、コネクタ部22を含めた電線21a〜21cの長手方向全体に亘って電磁シールド構造が採られているため、ワイヤハーネス20から外部への電磁波の放射は十分に抑制されるものとなっている。
本実施形態の作用効果について説明する。
(1)電線21a〜21cの周囲を覆うシールドチューブ23には、電線21a〜21cの周囲を囲む態様の導電層23bを有する熱収縮シールドチューブが用いられる。そして、シールドチューブ23がコネクタ本体部30の装着部である導入筒部30aに装着、本実施形態では導電性ゴム32が介在して間接的に装着されると、シールドチューブ23の導電層23b、導電性ゴム32、及びシールドブラケット31が電気的な接続状態となる。つまり、編組シールドよりも電気的接続が容易な熱収縮シールドチューブを用いることで、コネクタ部22を含むワイヤハーネス20の電磁シールド構造を容易に採ることができる。また、シールドチューブ23の導電層23bとシールドブラケット31との間は、導電性ゴム32のみの1部材の介在として相互間の電気的接続経路上の部材数を少なく構成したため、相互間の導通性を高く構成することが期待できる。
(2)コネクタ本体部30の装着部である導入筒部30aの外周面に環状凸条30bが設けられ、環状凸条30bが導電性ゴム32を介して間接的にシールドチューブ23の抜け方向に係止する。そのため、導入筒部30aからシールドチューブ23の抜けを生じ難くすることができる。
(3)環状凸条30b自身が環状をなしていることから、シールドチューブ23の抜け方向の係止がより確実となり、シールドチューブ23の抜けをより生じ難くすることができる。また、シールドチューブ23とその装着部である導入筒部30aとの間、本実施形態では導電性ゴム32との間が若干ではあるが迷路構造となるため、シール性が向上する等の効果が期待できる。
(4)コネクタ本体部30とシールドブラケット31との間に介在する導電性ゴム32が環状に設けられるため、コネクタ本体部30とシールドブラケット31との間のシール性が向上する等の効果が期待できる。
(5)コネクタ本体部30とシールドブラケット31とは、互いに係止及び係止解除が可能な係止突起30d及び係止孔31aを設け、相対的な着脱が可能に構成されている。つまり、コネクタ本体部30やシールドブラケット31の個別の部品交換を行うことができる。
(6)電線21a〜21cを収容したシールドチューブ23の熱風処理による熱収縮によってシールドチューブ23の内側の間隙が小さくされ、ワイヤハーネス20の断面径の最小化を図ることができる。
(7)シールドチューブ23の熱収縮によってシールドチューブ23の内側の無用な空気が十分に排除されることで、シールドチューブ23の内側において断熱性の高い空気層が少なくなり、電線21a〜21cの放熱性を向上させることができる。
(8)周知の編組シールド構造を用いた場合、コネクタ部22等において編組部分を含めてかしめ固定を行うような場合に編組を構成する金属素線が切れる懸念があるが、シールドチューブ23を用いる本実施形態ではその懸念がない。
(9)周知の編組シールド構造を用いた場合、コネクタ部22等において編組を構成する金属素線の網目が広がって電磁ノイズが漏れる懸念があるが、シールドチューブ23を用いる本実施形態ではその懸念がない。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・コネクタ本体部30を電線21a〜21cを含むインサートモールド成形にて一体的に構成したが、絶縁性樹脂の成形品を組み合わせて電線21a〜21cを内部に収容する構成とする等、適宜変更してもよい。
・コネクタ本体部30の導入筒部30aに環状凸条30bを設けてシールドチューブ23の抜けを抑制したが、環状溝であってもよい。また、環状でなくても、点在する凹凸であってもよい。また、特に設けなくてもよい。
・コネクタ本体部30とシールドブラケット31との間に介在する導電性弾性部材として導電性ゴム32を用いたが、コネクタ本体部30とシールドブラケット31との間の電気的接続を図る機能に絞れば、特に環状でなくてもよい。
例えば、導電性ゴム32の第1接続部分32a、連結部分32b及び第2接続部分32cを所定幅で連続する帯状に形成してもよい。この場合、コネクタ本体部30の導入筒部30aの外周面全体が導電性ゴム32の第2接続部分32cにて覆われないため、導入筒部30aに対して上記シールドチューブ23が直接又は導電性ゴム32を介して間接的に装着される。さらに、導入筒部30aに環状凸条30bのような係止部がある場合、シールドチューブ23は、導入筒部30aの係止部(環状凸条30b)に対して直接又は導電性ゴム32を介して間接的に抜け方向に係止する態様となる。なお、導電性ゴム32の第1接続部分32aとシールドブラケット31とについても同様である。導電性ゴム32の連結部分32bのみを所定幅で形成してもよい。
・導電性ゴム32をコネクタ本体部30に2色成形等により一体的に設けたが、別体の導電性ゴム32をコネクタ本体部30に対して装着する構成としてもよい。
・コネクタ本体部30とシールドブラケット31とは、互いに係止及び係止解除が可能な係止突起30d及び係止孔31aを設けたが、係止部としての構成は適宜変更してもよい。また、省略してもよい。
・上記の他、コネクタ部22の構成を適宜変更してもよい。
・電線21a〜21cが3本のワイヤハーネス20に適用したが、電線が2本以下、若しくは4本以上用いられるワイヤハーネスに適用してもよい。
・車両10に搭載の電気機器としてモータ11と電力供給源12であり、その相互間を接続するワイヤハーネス20に適用したが、電気機器はこれら限らない。また、図1におけるモータ11及び電力供給源12の配置位置やワイヤハーネス20の配策態様は適宜変更してもよい。
20 ワイヤハーネス
21a 電線
21b 電線
21c 電線
22 コネクタ部
23 シールドチューブ(チューブ部材、熱収縮シールドチューブ)
23b 導電層(導電性部分)
30 コネクタ本体部
30a 導入筒部(装着部)
30b 環状凸条(第1係止部)
30d 係止突起(第2係止部)
31 シールドブラケット(シールド部材)
31a 係止孔(第2係止部)
32 導電性ゴム(導電性弾性部材)

Claims (5)

  1. 電線と、前記電線の端部に設けられるコネクタ部とを含み、前記コネクタ部を含む前記電線からの電磁波の放射を抑制するための電磁シールド構造を有するワイヤハーネスであって、
    前記コネクタ部は、絶縁性樹脂にて構成されたコネクタ本体部と、前記コネクタ本体部の周囲を覆う導電性金属のシールド部材と、前記コネクタ本体部と前記シールド部材との間に介在する導電性弾性部材とを備えるとともに、
    前記電線は、チューブ部材にて周囲を覆われてなり、前記チューブ部材は、前記電線の周囲を囲む態様の導電性部分を有する熱収縮シールドチューブを含み、
    前記チューブ部材が前記コネクタ本体部の装着部に装着された状態において、前記チューブ部材の前記導電性部分、前記導電性弾性部材、及び前記シールド部材が電気的に接続されて構成されている、ワイヤハーネス。
  2. 前記チューブ部材は、前記コネクタ本体部の装着部の外面側に前記導電性弾性部材の一部を介在させて装着されるものであり、
    前記装着部は、前記外面に前記チューブ部材の少なくとも抜け方向に前記チューブ部材と直接又は前記導電性弾性部材を介して間接的に係止可能な第1係止部を有している、請求項1に記載のワイヤハーネス。
  3. 前記第1係止部は、前記装着部に環状に設けられている、請求項2に記載のワイヤハーネス。
  4. 前記導電性弾性部材は、前記コネクタ本体部の外面に環状をなして設けられている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のワイヤハーネス。
  5. 前記コネクタ本体部と前記シールド部材とは、相対的な着脱を可能とすべく互いに係止及び係止解除が可能な第2係止部を有している、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のワイヤハーネス。
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