JP2022031297A - ワイヤハーネス、及び外装部材 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を高めることができるワイヤハーネス、及び外装部材を提供すること。【解決手段】ワイヤハーネス１は、複数の導電路１０Ａ，１０Ｂと、複数の導電路１０Ａ，１０Ｂが挿通される保護管３０とを備える。保護管３０には、各導電路１０Ａ，１０Ｂの略全長に亘って各導電路１０Ａ，１０Ｂの外周面の略全周に亘り接触するバネ部材２０が、導電路１０Ａ，１０Ｂ毎に設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、ワイヤハーネス、及び外装部材に関するものである。

従来、ハイブリッド車や電気自動車等の車両に用いられるワイヤハーネスは、高電圧のバッテリとインバータ等の電気機器間を電気的に接続する電線を備えている（例えば、特許文献１を参照）。

リア側に搭載したバッテリとエンジンルーム内に搭載したインバータとを接続するワイヤハーネスのうち、リア側からフロアの下方に配索されフロント側でエンジンルーム内に引き込まれる領域では、複数本の電線が例えば電線毎に金属パイプ内に挿通されている。

特開２０１１－１７３４５６号公報（［００１６］）

ところで、上述したようにハイブリッド車や電気自動車等の車両では、電気機器として高電圧のインバータやバッテリ等が用いられるため、電線に例えば数百アンペアの大電流が流れる場合がある。電線に大電流が流れる場合には、電線の発熱が懸念される。電線が金属パイプ等の外装部材に挿通されていれば、金属パイプからの放熱を期待できることになるが、電線と金属パイプ間の熱抵抗が放熱のボトルネックとなる。

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、放熱性を高めることができるワイヤハーネス、及び外装部材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、電線部材と、前記電線部材が挿通される外装部材とを備えるワイヤハーネスであって、前記外装部材には、前記電線部材の外周面に接触するバネ部材が設けられ、前記バネ部材は、前記電線部材の外径に適合する内径を有する筒状のバネ本体を有し、前記バネ本体は、前記電線部材の芯線の伸縮に追従する弾性を有している。

同構成によれば、外装部材には、電線部材の外周面に接触するバネ部材が設けられるため、接触面積の拡大に伴い熱抵抗が小さくなり、放熱性を高めることができる。
上記ワイヤハーネスであって、前記外装部材は、下側のケースと上側のカバーとが組み付けられて一体化された構成であり、前記バネ本体には、全長に亘って前記電線部材を導入するための開口が設けられ、前記電線部材は、前記バネ本体の弾性力に抗して押し付けるように前記開口から導入されることが好ましい。

上記ワイヤハーネスであって、前記電線部材と前記バネ部材との間には、前記芯線の外周を覆う絶縁部が介在されることが好ましい。
同構成によれば、電線部材とバネ部材との間には、電線部材の芯線の外周を覆う絶縁部が介在されるため、ワイヤハーネスの絶縁性を確保することができる。

上記ワイヤハーネスであって、前記絶縁部は、前記芯線との間に隙間を有して前記芯線の外周を被覆する絶縁被覆であり、前記バネ部材は、前記芯線の伸縮に追従して前記芯線と前記絶縁被覆の隙間をなくす弾性を有することが好ましい。

同構成によれば、芯線が伸縮できるよう緩めの絶縁被覆を施し、バネ部材により芯線と絶縁被覆の隙間をなくすことで、放熱性を高めながら、電線部材が本来持っている余長吸収の機能を発揮させることができる。

上記ワイヤハーネスであって、前記絶縁部は、前記バネ部材の内面に設けられた絶縁塗装であり、前記電線部材は、前記芯線の外周に絶縁被覆を有さない被覆なしの電線部材であり、前記バネ部材は、前記芯線の伸縮に追従して前記芯線の外周を全周に亘り前記絶縁塗装で覆う弾性を有することが好ましい。

同構成によれば、被覆なしの電線部材を用いることで、芯線が伸縮性に優れるため、電線部材が本来持っている余長吸収の機能を好適に発揮させることができる。
上記ワイヤハーネスであって、前記バネ部材と前記外装部材の隙間を埋める放熱部材が設けられることが好ましい。

同構成によれば、バネ部材と外装部材の隙間を埋める放熱部材が設けられるため、バネ部材から外装部材に熱を逃がしやすくなり、より好適に放熱性を高めることができる。
上記課題を解決する外装部材は、電線部材が挿通される外装部材であって、前記電線部材の外周面に接触するバネ部材が設けられ、前記バネ部材は、前記電線部材の外径に適合する内径を有する筒状のバネ本体を有し、前記バネ本体は、前記電線部材の芯線の伸縮に追従する弾性を有している。

同構成によれば、電線部材の外周面に接触するバネ部材が設けられるため、接触面積の拡大に伴い熱抵抗が小さくなり、放熱性を高めることができる。

本発明のワイヤハーネス、及び外装部材によれば、放熱性を高めることができる。

一実施の形態のワイヤハーネスを示す概略構成図。 一実施の形態のワイヤハーネスの断面図。 一実施の形態のワイヤハーネスについて、導電路がバネ部材に導入された状態を示す一部断面図。 変更例のワイヤハーネスについて、被覆なしの導電路がバネ部材に導入された状態を示す一部断面図。 変更例のワイヤハーネスについて、被覆なしの導電路が導入されるバネ部材の断面図。 （ａ），（ｂ）は放熱部材が設けられたバネ部材の断面図。 他の変更例のワイヤハーネスについて、導電路が複数のバネ部材に亘って導入された状態を示す一部断面図。 （ａ）～（ｃ）は放熱部材の電線長手方向の配置のバリエーションを示す一部断面図。 （ａ），（ｂ）は放熱部材の電線長手方向の配置のバリエーションを示す一部断面図。 （ａ），（ｂ）は放熱部材の電線長手方向の配置のバリエーションを示す一部断面図。

以下、ワイヤハーネス、及び外装部材の一実施の形態について、図面に従って説明する。尚、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、実際とは異なる場合がある。

図１に示すように、ワイヤハーネス１は、２個又は３個以上の電気機器２を電気的に接続する。本実施の形態のワイヤハーネス１は、ハイブリッド車や電気自動車等の車両の前部に設置されたインバータ３と、そのインバータ３よりも車両の後方に設置された高圧バッテリ４とを電気的に接続する。ワイヤハーネス１は、例えば車両の床下を通るように配索される。インバータ３は、車両走行の動力源となる車輪駆動用のモータ（図示略）と接続される。インバータ３は、高圧バッテリ４の直流電力から交流電力を生成し、その交流電力をモータに供給する。高圧バッテリ４は、例えば数百ボルトの電圧を供給可能なバッテリである。

ワイヤハーネス１は、複数（図１の例では２つ）の導電路１０と、導電路１０の両端部に取り付けられた一対のコネクタＣ１と、複数の導電路１０を一括して包囲する保護管３０と、複数（図１では４つを図示）のクランプ４０とを備えている。各導電路１０は、車両の前後方向に延びるように長尺状に形成されている。各導電路１０は、例えば高電圧・大電流に対応可能な高圧電線である。また、各導電路１０は、例えば自身にシールド構造を有しないノンシールド電線である。本例の導電路１０は、高圧バッテリ４のプラス端子に接続されるプラス側の導電路１０Ａと、高圧バッテリ４のマイナス端子に接続されるマイナス側の導電路１０Ｂとによる２本のノンシールド高圧電線を有している。各導電路１０Ａ，１０Ｂの一端部はコネクタＣ１を介してインバータ３と接続され、各導電路１０Ａ，１０Ｂの他端部はコネクタＣ１を介して高圧バッテリ４と接続されている。

保護管３０は、例えば鉄系やアルミニウム系の金属材料にて構成されている。保護管３０は、内部に挿通された各導電路１０Ａ，１０Ｂを飛翔物や水滴等から保護するとともに、各導電路１０Ａ，１０Ｂを一括してシールドする他、各導電路１０Ａ，１０Ｂ等に発生した熱を放散する放熱機能も有する。各導電路１０Ａ，１０Ｂは、電線部材の一例に相当し、保護管３０は、外装部材の一例に相当する。複数の導電路１０を収容した保護管３０は、クランプ４０により車両の車体等に固定される。

図２及び図３に示すように、本例の各導電路１０Ａ，１０Ｂは共に、芯線１１と、芯線１１の外周を被覆する絶縁被覆１２とを有している。芯線１１としては、例えば、複数の金属素線を撚り合わせてなる撚り線や複数の金属素線が筒状に編まれた編組導体等の柔軟導体（可撓導体）の他、内部が中実構造をなす柱状（例えば円柱状）の１本の金属棒からなる単芯線や内部が中空構造をなす筒状導体（パイプ導体）等を用いることができる。また、芯線１１としては、撚り線、柱状導体や筒状導体を組み合わせてもよい。本例の芯線１１は、柔軟導体の一例である撚り線によって構成されている。芯線１１の材料としては、銅系やアルミニウム系等の導電性に優れた金属を用いることができる。芯線１１の両端部には、一対の端子１３が圧着や抵抗溶接等により接合されている。

芯線１１の長さ方向と直交する平面によって芯線１１を切断した断面形状（つまり、横断面形状）は、任意の形状にすることができる。芯線１１の横断面形状は、例えば、円形状、半円状、多角形状、正方形状や扁平形状に形成されている。本明細書において、「扁平形状」には、例えば、長方形、長円形や楕円形等が含まれる。尚、本明細書における「長方形」は、長辺と短辺を有するものであり、正方形を除いたものである。また、本明細書における「長方形」には、稜部を面取りした形状や、稜部を丸めた形状も含まれる。本例の芯線１１の横断面形状は、円形状に形成されている。

絶縁被覆１２は、合成樹脂等の絶縁材料によって構成されている。絶縁被覆１２は、芯線１１の両端部に接合された一対の端子１３が露出するように芯線１１の全長に亘って設けられ、芯線１１との間に隙間を有して芯線１１の外周を全周に亘り被覆している。つまり、温度変化が生じた場合等に備えて芯線１１が伸縮できるよう緩めの絶縁被覆１２が施されている。絶縁被覆１２は、絶縁部の一例に相当する。１つの芯線１１と、１つの絶縁被覆１２と、一対の端子１３とにより、単位電線（電線部材）が構成され、単数又は複数の単位電線により、１つの導電路１０（導電路１０Ａ又は導電路１０Ｂ）が構成されている。本例の各導電路１０Ａ，１０Ｂは共に、単数の単位電線により構成されている。したがって、本例では、芯線１１の両端部に接合された一対の端子１３がコネクタＣ１を介してインバータ３や高圧バッテリ４と接続される。

保護管３０は、例えば下側のケースと上側のカバーとが組み付けられて一体化されている。保護管３０には、各導電路１０Ａ，１０Ｂの略全長に亘って各導電路１０Ａ，１０Ｂの外周面の略全周に亘り接触する筒状のバネ部材２０が、導電路１０Ａ，１０Ｂ毎に取り付けられている。本例のバネ部材２０は、各導電路１０Ａ，１０Ｂの外径に適合する内径を有するバネ本体２１と、バネ本体２１の全長方向の両端部及び中間部の３列に亘る取付部２２とを一体で有している。バネ部材２０は、３列の取付部２２を介して各列２箇所ずつ合計６箇所でネジ２３により保護管３０に固定される。バネ本体２１には、全長に亘って導電路１０Ａ又は導電路１０Ｂを導入するための開口２４が設けられ、バネ本体２１の弾性力に抗して押し付けるように開口２４から各導電路１０Ａ，１０Ｂが導入される。

バネ部材２０の材料としては、例えば、鉄系や銅系の金属を用いることができる。より詳しくは、バネ部材２０は、例えばステンレス系の金属を用いることができる。また、本例のバネ部材２０は、芯線１１の伸縮に追従して芯線１１と絶縁被覆１２の隙間をなくす弾性を有している。つまり、芯線１１の収縮時には、絶縁被覆１２の外周面にバネ部材２０（バネ本体２１）が弾性接触されるとともに、そのバネ部材２０（バネ本体２１）の弾性力により絶縁被覆１２が内側に付勢されて芯線１１に密着される。一方、芯線１１の膨脹時には、絶縁被覆１２の外周面にバネ部材２０（バネ本体２１）が弾性接触されるとともに、そのバネ部材２０（バネ本体２１）の弾性力により絶縁被覆１２が内側に付勢されて芯線１１に密着され、このとき、バネ部材２０（バネ本体２１）の弾性力に抗して芯線１１自らも膨脹により絶縁被覆１２に密着される。換言すれば、バネ部材２０（バネ本体２１）は、芯線１１の伸縮を許容しつつ、芯線１１と絶縁被覆１２の隙間をなくす弾性を有している。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の作用及び効果を奏することができる。
（１）保護管３０には、各導電路１０Ａ，１０Ｂの外周面に接触するバネ部材２０が設けられるため、接触面積の拡大に伴い熱抵抗が小さくなり、放熱性を高めることができる。

（２）各導電路１０Ａ，１０Ｂとバネ部材２０との間には、各導電路１０Ａ，１０Ｂの芯線１１の外周を覆う絶縁被覆１２が介在されるため、ワイヤハーネス１の絶縁性を確保することができる。

（３）芯線１１が伸縮できるよう緩めの絶縁被覆１２を施し、バネ部材２０により芯線１１と絶縁被覆１２の隙間をなくすことで、放熱性を高めながら、各導電路１０Ａ，１０Ｂが本来持っている余長吸収の機能を発揮させることができる。

（４）各導電路１０Ａ，１０Ｂの略全長に亘ってバネ部材２０が設置されるため、より好適に放熱性を高めることができる。
（５）バネ部材２０に押し付けるだけで容易に各導電路１０Ａ，１０Ｂを取り付けることができる。

尚、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施の形態及び以下の変更例は技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて実施することができる。
・上記実施の形態では、電線部材として、芯線１１の外周が絶縁被覆１２で覆われた被覆ありの各導電路１０Ａ，１０Ｂを用いたが、図４及び図５に示すように、芯線５１の外周に絶縁被覆を有さない被覆なしの各導電路５０Ａ，５０Ｂを用いてもよい。この場合、芯線５１として例えば編組導体を用いる。また、被覆なしの電線部材（各導電路５０Ａ，５０Ｂ）を用いることに伴い、上記実施の形態のバネ部材２０に代えて、バネ本体６１の内面に絶縁塗装６５が施されたバネ部材６０を用いる。絶縁塗装６５は、絶縁部の一例に相当する。

バネ部材６０は、芯線５１の伸縮に追従して芯線５１の外周を全周に亘り絶縁塗装６５で覆う弾性を有している。つまり、バネ部材６０は、被覆なしの電線部材（各導電路５０Ａ，５０Ｂ）の絶縁性を確保するために、芯線５１の収縮時の他、芯線５１の膨脹時にも、バネ本体６１の開口が完全に閉じられるとともに、バネ本体６１（絶縁塗装６５）が芯線５１の外周面の略全周に亘り常に接触している。そして、芯線５１の全長方向において、バネ部材６０で覆われていない両端部は、絶縁性の収縮チューブ５２により被覆されている。

この構成によれば、被覆なしの電線部材（各導電路５０Ａ，５０Ｂ）を用いることで、芯線５１が伸縮性に優れるため、各導電路５０Ａ，５０Ｂが本来持っている余長吸収の機能を好適に発揮させることができる。

・図６（ａ），（ｂ）に示すように、バネ部材２０と保護管３０の隙間を埋める放熱部材７０を設けてもよい。放熱部材７０の材料としては、シリコーンゴム等の熱安定性に優れた弾性体を用いることができる。この構成によれば、バネ部材２０と保護管３０の隙間を埋める放熱部材７０が設けられるため、バネ部材２０から保護管３０に熱を逃がしやすくなり、より好適に放熱性を高めることができる。

図６（ａ）の例では、ネジ２３に干渉しないように放熱部材７０が設けられ、バネ部材２０とは別体のシリコーンゴム等により放熱部材７０を後付けすることができる他、バネ部材２０と同じ金属により放熱部材７０を一体成形することもできる。図６（ｂ）の例では、ネジ２３に干渉するように放熱部材７０が設けられ、ネジ２３によりバネ部材２０を保護管３０に固定した後、バネ部材２０とは別体のシリコーンゴム等により放熱部材７０を後付けすることができる。いずれの場合も、バネ部材２０は、芯線１１の伸縮を許容しつつ、芯線１１と絶縁被覆１２の隙間をなくす弾性が確保される。尚、バネ部材２０に代えてバネ部材６０（図４参照）に放熱部材７０を設けてもよいことは勿論である。

・上記実施の形態では、各導電路１０Ａ，１０Ｂの略全長に亘って単一のバネ部材２０を設置したが、図７に示すように、例えば車両への取り付け位置（図１を参照してクランプ４０）毎に１つずつバネ部材８０を設置してもよい。この構成によれば、車両への取り付け位置にバネ部材８０が設置されるため、各バネ部材８０から保護管３０を通じて車体等に熱を逃がしやすくなり、より好適に放熱性を高めることができる。尚、図４を参照して、各導電路５０Ａ，５０Ｂの略全長に亘って単一のバネ部材６０を設置することに代えて、本変更例と同様、複数のバネ部材を例えば車両への取り付け位置毎に１つずつ設置してもよい。

・図６（ａ），（ｂ）に示す放熱部材７０の電線長手方向の配置としては、例えば以下のような様々なバリエーションを採用することができる。
図８（ａ）に示すように、放熱部材７０は、バネ部材２０の全長に亘って設けられていてもよい。この構成によれば、放熱性が特に良好となる。尚、本変更例に用いる図８（ａ）の他、下記の変更例に用いる図８（ｂ），（ｃ）及び図９（ａ），（ｂ）及び図１０（ａ），（ｂ）では、放熱部材７０を梨子地模様で示す。また、便宜上、梨子地模様（放熱部材７０）の幅を取付部２２のネジ２３が通される孔付近までとし、図６（ａ），（ｂ）の双方の放熱部材７０に本変更例を適用できることを示している。さらに、各変更例の放熱部材７０をバネ部材２０に代えて図４のバネ部材６０又は図７のバネ部材８０に設けてもよい。

図８（ｂ）に示すように、放熱部材７０は、取付部２２のみを覆うように設けられていてもよい。この構成によれば、電線長手方向の部分利用により低コストとなる。
図８（ｃ）に示すように、放熱部材７０は、取付部２２を避けるように設けられていてもよい。この構成によれば、電線長手方向の部分利用により低コストとなる。

図９（ａ）に示すように、放熱部材７０は、バネ部材２０の全長のうち、一部の区間に１つ設けられていてもよい。この構成によれば、電線長手方向の部分利用により低コストとなる。

図９（ｂ）に示すように、放熱部材７０は、バネ部材２０の全長のうち、連続していない区間に複数設けられていてもよい。この構成によれば、電線長手方向の部分利用により低コストとなる。

図１０（ａ）に示すように、例えば車両への取り付け位置毎にバネ部材８０を設置する場合において、放熱部材７０は、複数のバネ部材８０の全てに設けられていてもよい。
図１０（ｂ）に示すように、例えば車両への取り付け位置毎にバネ部材８０を設置する場合において、放熱部材７０は、複数のバネ部材８０の一部に設けられていてもよい。

放熱部材７０は、各変更例の組み合わせによる態様で設けられていてもよい。
・上記実施の形態では、導電路１０Ａ，１０Ｂ毎に１つのバネ部材２０を用意して２つのバネ部材２０を保護管３０に取り付けたが、例えば２つの導電路１０Ａ，１０Ｂについて、それぞれの導電路１０Ａ，１０Ｂの外周面に接触する２つのバネ本体が連結部位を通じて一体化された単一のバネ部材を保護管３０に取り付けてもよい。尚、図４を参照して、導電路５０Ａ，５０Ｂ毎に１つのバネ部材６０を用意して２つのバネ部材６０を保護管３０に取り付けることに代えて、本変更例と同様、複数のバネ本体が連結部位を通じて一体化された単一のバネ部材を保護管３０に取り付けてもよい。

・上記実施の形態では、ワイヤハーネス１によって接続される電気機器２としてインバータ３及び高圧バッテリ４を採用したが、これに限定されない。例えば、インバータ３と車輪駆動用のモータとを接続するワイヤハーネスに採用してもよい。すなわち、車両に搭載される２個又は３個以上の電気機器２を電気的に接続するものであれば適用可能である。尚、車両に適用されるワイヤハーネス、及び外装部材に限定されない。

１…ワイヤハーネス
１０，１０Ａ，１０Ｂ，５０Ａ，５０Ｂ…導電路（電線部材）
１１，５１…芯線
１２…絶縁被覆（絶縁部）
２０，６０，８０…バネ部材
３０…保護管（外装部材）
６５…絶縁塗装（絶縁部）
７０…放熱部材

Claims (7)

1. 電線部材と、前記電線部材が挿通される外装部材とを備えるワイヤハーネスであって、
   前記外装部材には、前記電線部材の外周面に接触するバネ部材が設けられ、
   前記バネ部材は、前記電線部材の外径に適合する内径を有する筒状のバネ本体を有し、
   前記バネ本体は、前記電線部材の芯線の伸縮に追従する弾性を有しているワイヤハーネス。
2. 前記外装部材は、下側のケースと上側のカバーとが組み付けられて一体化された構成であり、
   前記バネ本体には、全長に亘って前記電線部材を導入するための開口が設けられ、
   前記電線部材は、前記バネ本体の弾性力に抗して押し付けるように前記開口から導入される請求項１に記載のワイヤハーネス。
3. 前記電線部材と前記バネ部材との間には、前記芯線の外周を覆う絶縁部が介在された請求項１又は請求項２に記載のワイヤハーネス。
4. 前記絶縁部は、前記芯線との間に隙間を有して前記芯線の外周を被覆する絶縁被覆であり、
   前記バネ部材は、前記芯線の伸縮に追従して前記芯線と前記絶縁被覆の隙間をなくす弾性を有した請求項３に記載のワイヤハーネス。
5. 前記絶縁部は、前記バネ部材の内面に設けられた絶縁塗装であり、
   前記電線部材は、前記芯線の外周に絶縁被覆を有さない被覆なしの電線部材であり、
   前記バネ部材は、前記芯線の伸縮に追従して前記芯線の外周を全周に亘り前記絶縁塗装で覆う弾性を有した請求項３に記載のワイヤハーネス。
6. 前記バネ部材と前記外装部材の隙間を埋める放熱部材が設けられた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のワイヤハーネス。
7. 電線部材が挿通される外装部材であって、
   前記電線部材の外周面に接触するバネ部材が設けられ、
   前記バネ部材は、前記電線部材の外径に適合する内径を有する筒状のバネ本体を有し、
   前記バネ本体は、前記電線部材の芯線の伸縮に追従する弾性を有している外装部材。

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