JP4691973B2

JP4691973B2 - シールド電線及びその製造方法

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Publication number: JP4691973B2
Application number: JP2004353269A
Authority: JP
Inventors: 亨鷲見; 正義青山; 宣幸山下; 道晃清水; 寛沖川
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2024-12-06
Also published as: JP2006164700A

Description

本発明は、自動車機器に使用される車両用のシールド電線とその製造方法に関するものである。

自動車機器等に使用される車両用のシールド電線は、ハイブリッド車の普及、機器の電気化が進み、高電圧で大電流が流れるものが要求されている。また、配線材の取り回し等の際に省スペース化を可能にする電線が求められている。

図７〜図９に示すように、シールド電線７０は、電線本体１１とシールド部材７１を備えている。

電線本体１１は、導体１３と、導体１３を被覆する絶縁体１４とからなる。導体１３の両終端には接続端子２２が設けられ、接続端子２２は導体１３に圧着されている。尚、７２は圧着痕である。

絶縁体１４の外周表面に形成されるシールド部材７１は、編組シールド１７と、その編組シールド１７を保護する絶縁性のシールド電線被覆２５とで構成される。編組シールド１７には、線径数十μｍ〜数百μｍの銅線或いは錫めっき銅線等が用いられている。シールド部材７１の終端には、シールドコネクタ２３が設けられ、シールドコネクタ２３はアース接続されている。

他の部材として、編組シールド１７の外周には圧着リング２４が設けられ、シールドコネクタ２３で折り返されている編組シールド１７の終端を圧着している。

シールド電線７０は、例えば、自動車機器において、変流手段（インバータ）から動力伝達手段（トランスミッション）への電力供給に使用される。その際、電線本体１１は、電力を供給し、シールド部材７１は、電磁波等による誤作動を防ぐシールド効果を呈している。

特開２００２−２０８４５６号公報

しかしながら、上記のシールド電線７０は、自動車等内で取り付ける場所によって、泥水、砂利等が飛んできてぶつかる等の問題があり、シールド電線被覆２５が破損してしまう恐れがあった。

さらに、自動車のエンジンに近い場所にシールド電線７０を取り付ける場合、シールド電線７０は、高温や振動に晒されるため、高温の耐熱性の限界を超え、シールド電線被覆２５にひび割れが発生する可能性がある。そのため、ひび割れから水分等が電線内部に浸入して編組シールド１７が腐食して、シールド効果が低下してしまうといった問題があった。

また、トランスミッションとの接続に用いられるシールド電線７０では、電線本体１１に大電流を流す必要があり、その際、シールド部材として用いられる編組シールド１７にも電流が流れる。そのため、編組シールド１７が発熱し、編組シールド１７とシールドコネクタ２４の接続部分では編組シールド１７の抵抗値が高くなってしまう。編組シールド１７が発熱すると、絶縁体１４の温度も上昇し、絶縁体１４にひび割れが発生してしまうといった問題もある。

シールド電線７０は、絶縁体１４に耐熱性材料を使用しているので固く、また電線本体１１を直接編組線で巻いているため、曲げにくい。そのため、自動車等へ取り付ける際に、取扱いが難しくなり、シールド電線１０に予め曲げ加工を施した形状にしたり、配線用に成形したプラスチックの型にシールド電線１０をはめ込む等の作業を行ってから配線する必要がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、振動や高温に対する耐久性が高く、取り付けが容易なシールド電線及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、単線材または撚線材からなる導体とその導体を被覆する絶縁体とで構成される電線本体と、その電線本体の外周に設けられるシールド部材とを備えたシールド電線において、上記シールド部材は、編組シールドと金属パイプとスリーブとで構成され、上記編組シールドの一端を上記金属パイプと上記スリーブとで挟んで固定し、該固定部において上記編組シールドと上記金属パイプと上記スリーブとを溶融接合することによって、上記編組シールドと上記金属パイプとを電気的に接続したシールド電線である。

請求項２の発明は、上記編組シールドの一端を金属パイプの外側に固定した請求項１記載のシールド電線である。

請求項３の発明は、上記金属パイプが、アルミまたはアルミ合金で形成されている請求項１または２記載のシールド電線である。

請求項４の発明は、上記編組シールドが、銅または銅合金で形成されている請求項１〜３いずれかに記載のシールド電線である。

請求項５の発明は、上記スリーブが、銅または銅合金で形成されている請求項１〜４いずれかに記載のシールド電線である。

請求項６の発明は、上記金属パイプと電線本体との間に中空部を形成した請求項１〜５いずれかに記載のシールド電線である。

請求項７の発明は、上記編組シールドと上記金属パイプと上記スリーブとが一体に圧着されている請求項１〜６いずれかに記載のシールド電線である。

請求項８の発明は、上記金属パイプは、その内部に電線本体が挿入された状態で折り曲げ成形加工されている請求項１〜７いずれかに記載のシールド電線である。

請求項９の発明は、単線材または撚線材からなる導体とその導体を被覆する絶縁体とで構成される電線本体の外周を編組シールドで覆う工程と、金属パイプの一端を上記電線本体と上記編組シールドの間に挿入する工程と、上記編組シールドの外周にスリーブを配置する工程と、上記金属パイプに上記編組シールドと上記スリーブとを圧着して接合する工程と、該圧着部において上記編組シールドと上記スリーブと上記金属パイプとを溶融接合する工程とを含むシールド電線の製造方法である。

請求項１０の発明は、金属パイプの一端を上記電線本体と上記編組シールドの間に挿入する際に、編組シールドを金属パイプの外側に広げて配置する請求項９記載のシールド電線の製造方法である。

請求項１１の発明は、上記金属パイプと上記編組シールドと上記スリーブとを圧着して接合する工程に際して、金属パイプと編組シールドとスリーブとをかしめて一体に形成した請求項９または１０記載のシールド電線の製造方法である。

本発明によれば、振動や高温に対する耐久性が高く、かつ、取り付けが容易になるといった優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１〜図４は、本発明に係るシールド電線の好適な実施の形態を示した平面図及び断面図である。

図１〜図４に示すように、本実施の形態に係るシールド電線１０は、電線本体１１とシールド部材１２とを備える。

電線本体１１は、導体１３と、その導体１３を被覆する絶縁体１４で構成される。導体１３は、単線材または複数本の単線を撚り合わせた撚線材で形成される。

本実施の形態では、導体１３として、直径０．３２ｍｍの錫めっき銅線の１９本撚線をさらに１９本撚り合わせた撚線材を用いた。絶縁体１４は、フロンレックスを用いて形成した。

電線本体１１の両終端には、接続端子２２が設けられている。接続端子２２は、端末処理をした電線本体１１の導体１３に直接取り付けられている。接続端子２２には、３８−Ｓ６（電線把持部の内径９．４ｍｍ、外径１３．３ｍｍ、長さ１４ｍｍ）を用いた。

本実施の形態のシールド電線１０の特徴であるシールド部材１２は、金属パイプ１６と、その金属パイプ１６の一端と接続される編組シールド１７と、金属パイプ１６に編組シールド１７を固定するスリーブ（圧着スリーブ）１８とで構成され、金属パイプ１６と編組シールド１７とが電気的に接続されている。

本実施の形態では、金属パイプ１６の一端の外周に編組シールド１７の一端が配置され、その編組シールド１７の外周にスリーブ１８が配置されている。

金属パイプ１６は、円筒状に形成され、その内部に電線本体１１と間隔をおいて設けられており、電線本体１１と金属パイプ１６間は中空部２１になっている。金属パイプ１６は、アルミまたはアルミ合金で形成されるのが好ましい。本実施の形態では、金属パイプ１６として、内径１０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミ合金Ａ６０６３（ＪＩＳ規格）（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金）を用いた。

編組シールド１７は、電線本体１１の表面を覆って設けられている。編組シール１７の径は金属パイプ１６の外径よりも小さく、編組シールド１７の金属パイプ１６と接続される側の端部が、金属パイプ１６の外側に広がっている。編組シールド１７は、銅または銅合金で形成されるのが好ましい。編組シールド１７は、その外周を絶縁体で被覆してもよい。

スリーブ１８は、編組シールド１７を金属パイプ１６と挟んで固定する部材であり、金属パイプ１６に比べて短尺に形成されている。スリーブ１８は、銅または銅合金で形成されるのが好ましい。銅合金としては、例えば、黄銅が挙げられる。

スリーブ１８、及びスリーブ１８で固定される金属パイプ１６の端部と編組シールド１７の端部は、それらの断面が略正六角形に圧着加工（かしめ加工）されて一体に形成されている。圧着加工することで編組シールド１７内の微少な隙間を減少させ、編組シールド１７、金属パイプ１６及びスリーブ１８間の機械的接合を強固にすると共に、接触面積を増加させて電気的接続を良くしている。

さらに、編組シールド１７とスリーブ１８と金属パイプ１６とが溶融接合されて溶接部１９が形成されている。溶接部１９は、スリーブ１８の端面と金属パイプ１６とが編組シールド１７の端部を介して接する箇所で、かつシールド部材１２の全周にわたって形成されている。

編組シールド１７の金属パイプ１６と接合されない側（図１中左側）の端部は、シールドコネクタ２３で折り返され、その終端が圧着リング２４でシールド電線被覆２５と共に圧着されている。シールドコネクタ２３は、接地用の端子を備えており、その端子を通じて編組シールド１７が接地される。

金属パイプ１６の編組シールド１７に接合されない側の端部２８は、シールド部材１２の他の箇所に比べて大径になっている。これは、シールド電線１０を使用する際に、それを接続する機材の形状に合わせたためである。

本実施の形態のシールド電線１０は、主要部を金属パイプ１６で形成し、それに編組シールド１７を接合したシールド部材１２を備えているため、高温下に晒されても、金属パイプ１６が熱を伝導し、外部に放熱するので、高熱による破損を防ぐことができる。さらに、シールド部材１２と電線本体１１間は中空となっているため、その効果をより高くすることができる。

また、シールド部材１２の主要部分を金属パイプ１６で構成しているので、振動や外部から飛んでくる砂利等によって、シールド部材１２が破損するといったことがなく、高いシールド効果を維持することができる。

シールド電線を自動車機器のトランスミッションとインバータの接続に使用する際に、シールド部材１２を金属パイプ１６のみで形成したシールド電線では、トランスミッション側との接続箇所に、振動による衝撃が集中する。本実施の形態では、シールド電線１０を、インバータ側にシールド部材１２が編組シールド１７で構成された側（図１中左側）を接続し、トランスミッション側に金属パイプ１６で構成された側を接続することで、金属パイプ１６にかかる振動を、柔軟性を有する編組シールド１７側に逃がして、振動による衝撃の集中を回避することができる。さらにトランスミッション側は高温下に晒されるので、放熱性の高い金属で形成した金属パイプ１６を用いることで、発熱による破断を防ぐことができる。

また、シールド部材１２の主要部分を金属パイプ１６で構成すると共に、シールド部材１２と電線本体１１間を中空２１としているので、シールド電線１０は、曲げ加工しやすい。よって、シールド電線１０を車体等に取り付ける際に、その取扱いを容易にすることができる。

さらに、金属パイプ１６を形成する材料にアルミまたはアルミ合金を用いることで、外部からの熱放射から電線本体１１を保護すると共に、編組シールド１７の発熱を効率的に放熱することができる。また、アルミまたはアルミ合金で形成された金属パイプ１６は、アルミの表面酸化膜の形成により腐食しにくいといった効果がある。

編組シールド１７を形成する金属に、銅または銅合金を用いることで、高いシールド効果が得られる。また、スリーブ１８を編組シールド１７と同じく、銅または銅合金で形成することで、編組シールド１７とスリーブ１８との電気的接続をよくすることができる。

シールド電線１０を使用する際には編組シールド１７には大電流が流れるので、溶融接合をしない場合、接合部に隙間が生じて接合部での抵抗が高くなる。接合部での抵抗が高くなると、編組シールド１７に熱が発生し、接合部にてシールド部材が破断する可能性がある。よって、金属パイプ１６とスリーブ１８を溶融接合することで、接合箇所の腐食、発熱を抑制することができる。

本実施の形態では、金属パイプ１６の外側に編組シールド１７及びスリーブ１８を接合したが、より大径の金属パイプを用いて、金属パイプの内側に編組シールドの一端を配置し、その内側にスリーブを配置して、編組シールドをスリーブと金属パイプで挟んで接合してもよい。この場合、金属パイプの端面側で、金属パイプ、編組シールド及びスリーブの溶接を行うとよい。

次に、本実施の形態のシールド電線１０の製造方法について説明する。

まず、電線本体１１の一端側の外周を編組シールド１７で覆う。この時、編組シールド１７の長さは、配線する場所によって適宜選定する。本実施の形態では、編組シールド１７の長さを約２００ｍｍとした。

編組シールド１７の金属パイプ１６に接続させる側の端部を、使用する金属パイプ１６の外側に広げる。

金属パイプ１６に電線本体１１の他端側を挿通し、編組シールド１７を広げて形成した編組シールド１７と電線本体１１間の空隙に金属パイプ１６の一端を突き合わせる。このとき、編組シールド１７の内側と金属パイプ１６の外側が互いに接している。

図５に示すように、金属パイプ１６を突き合わせた後、スリーブ１８を、編組シールド１７と金属パイプ１６が重なる位置の外周に配置する。このとき、スリーブ１８の両端が編組シールド１７の外周上に位置するようにする。

スリーブ１８を配置した後、孔内が六角形状に形成された圧縮ダイス内に金属パイプ１６、編組シールド１７及びスリーブ１８が重なる部分を配置し、圧縮ダイスを締めて、スリーブ１８をその外側から圧着する。この圧着により、金属パイプ１６に、編組シールド１７及びスリーブ１８が一体にかしめられて、機械的に接合される。

編組シールド１７及びスリーブ１８を圧着させる際に、断面六角形状の孔に少なくとも一つの突起が形成された圧縮ダイスを用いて、外側から金属パイプ１６、編組シールド１７及びスリーブ１８を圧着するのが好ましい。この圧着により、接合された金属パイプ１６、編組シールド１７及びスリーブ１８には、プロジェクション（突起）が形成され、より強固な機械的接合となる。

図６に示すように、金属パイプ１６と編組シールド１７と、スリーブ１８とを溶融接合する。具体的には、スリーブ１８の端面と金属パイプ１６とが編組シールド１７の端部を介して接する箇所に、レーザー溶接機３４のレーザー溶接機ヘッド３５を当てて、シールド部材１２の全周を溶接して溶接部１９を形成する。本実施の形態では、レーザ溶接（ＹＡＧレーザ溶接）を用いて溶接した。

溶接後、金属パイプ１６の内部に電線本体１１が挿入された状態で、金属パイプ１６を折り曲げ成形加工してもよい。

その後、金属パイプ１６及び編組シールド１７に絶縁性の部材を覆う。例えば、金属パイプ１６及び編組シールド１７の外周に熱収縮チューブを被覆し、ホットブロー等で熱収縮チューブを温める。温められた熱収縮チューブは収縮し、金属パイプ１６及び編組シールド１７に密着する。

最後に、シールド部材１２の編組シールド１７側の端部を折り返して、その折り返し部分にシールドコネクタ２３を接続し、編組シールド１７の先端を圧着リング２４で固定する。それと共に、電線本体１１に接続端子２２の接続等、端末処理を施して上記のシールド電線１０を得ることができる。

本実施の形態では、レーザ溶接により金属パイプ１６と編組シールド１７と、スリーブ１８とを溶融接合したが、他の溶接方法を用いてもよい。例えば、電子ビーム溶接、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接等が挙げられる。

金属パイプ１６は、その内部に電線本体１１を挿入した状態で折り曲げ加工をした後にスリーブ１８との溶接を行ったが、スリーブ１８との溶接後に折り曲げ加工してもよい。

電線本体１１及びシールド部材１２の端末処理は、金属パイプ１６と編組シールド１７を溶融接合する前に行ってもよい。

本発明に係る好適な実施の形態のシールド電線を示す平面図である。図１の２Ａ−２Ａ線断面図である。図１の３Ａ−３Ａ線断面図である。図１の４Ａ−４Ａ線断面図である。図１のシールド電線の製造方法の接合工程を説明する平面図である。図１のシールド電線の製造方法の溶融接合工程を説明する平面図である。従来のシールド電線を示す平面図である。図７の８Ａ−８Ａ線断面図である。図７の９Ａ−９Ａ線断面図である。

符号の説明

１０シールド電線
１１電線本体
１２シールド部材
１３導体
１４絶縁体
１６金属パイプ
１７編組シールド
１８スリーブ

Claims

単線材または撚線材からなる導体とその導体を被覆する絶縁体とで構成される電線本体と、その電線本体の外周に設けられるシールド部材とを備えたシールド電線において、
上記シールド部材は、編組シールドと金属パイプとスリーブとで構成され、上記編組シールドの一端を上記金属パイプと上記スリーブとで挟んで固定し、該固定部において上記編組シールドと上記金属パイプと上記スリーブとを溶融接合することによって、上記編組シールドと上記金属パイプとを電気的に接続したことを特徴とするシールド電線。
上記編組シールドの一端を金属パイプの外側に固定した請求項１記載のシールド電線。
上記金属パイプは、アルミまたはアルミ合金で形成されている請求項１または２記載のシールド電線。
上記編組シールドは、銅または銅合金で形成されている請求項１〜３いずれかに記載のシールド電線。
上記スリーブは、銅または銅合金で形成されている請求項１〜４いずれかに記載のシールド電線。
上記金属パイプと電線本体との間に中空部を形成した請求項１〜５いずれかに記載のシールド電線。
上記編組シールドと上記金属パイプと上記スリーブとが一体に圧着されている請求項１〜６いずれかに記載のシールド電線。
上記金属パイプは、その内部に電線本体が挿入された状態で折り曲げ成形加工されている請求項１〜７いずれかに記載のシールド電線。
単線材または撚線材からなる導体とその導体を被覆する絶縁体とで構成される電線本体の外周を編組シールドで覆う工程と、金属パイプの一端を上記電線本体と上記編組シールドの間に挿入する工程と、上記編組シールドの外周にスリーブを配置する工程と、上記金属パイプに上記編組シールドと上記スリーブとを圧着して接合する工程と、該圧着部において上記編組シールドと上記スリーブと上記金属パイプとを溶融接合する工程とを含むことを特徴とするシールド電線の製造方法。
金属パイプの一端を上記電線本体と上記編組シールドの間に挿入する際に、編組シールドを金属パイプの外側に広げて配置する請求項９記載のシールド電線の製造方法。
上記金属パイプと上記編組シールドと上記スリーブとを圧着して接合する工程に際して、金属パイプと編組シールドとスリーブとをかしめて一体に形成した請求項９または１０記載のシールド電線の製造方法。