JP4955754B2 - シールドシェル - Google Patents

Description

本発明は、シールドシェルに関するものである。

特許文献１には、編組線からなる筒状のシールド部材の端末を、導電性を有する筒状のシールドシェルを介して機器のシールドケースに接続する構造が記載されている。この種のシールドシェルとしては、アルミダイキャスト製のものが用いられるが、重量増となることから、その代替手段として、ＰＢＴ等の樹脂内にカーボンファイバを混入させた導電性樹脂を用いることが検討されている。
特開平１０−２４１７９２号公報

（発明が解決しようとする課題）
ところが、導電性樹脂は体積抵抗率が大きいため、低周波領域におけるシールド性能が低いという問題があり、その対策が望まれている。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、低周波領域におけるシールド性能の向上を図ることを目的とする。

（課題を解決するための手段）
上記の目的を達成するための手段として、本発明は、シールドシェルであって、車両の動力用電力を供給するために用いられる導電路を包囲可能な筒状をなし、軸方向における両端部のうち第１の端部は、可撓性を有して前記導電路を包囲する筒状のシールド部材の端末に固着され、前記両端部のうち第２の端部は、機器のシールドケースに取り付けられる、導電性樹脂からなるシェル本体と、前記シェル本体に設けられ、前記シェル本体の前記第１の端部においては前記シェル本体の外周面に露出して前記シールド部材と接続され、前記シェル本体の前記第２の端部においては前記シェル本体の表面に露出して前記シールドケースと接続される、金属製の導電体と、を備え、前記導電体は、可撓性を有する金属製のテープ、又はシートを前記シェル本体の表面に貼り付けてなる。

（発明の効果）
シールド部材とシールドケースとを電気抵抗の小さい金属製の導電体によって接続するようにしたので、シールドシェルにおける低周波領域のシールド性能に優れている。

図１は、参考例１においてシールドシェルをシールド部材とシールドケースに接続した状態をあらわす断面図である。 図２は、図１の部分拡大図である。 図３は、背面図である。 図４は、シールドシェルの正面図である。 図５は、実施形態のシールド性能をあらわすグラフである。 図６は、従来例のシールド性能をあらわすグラフである。 図７は、参考例２に係るシールドシェルをあらわす断面図である。 図８は、シールドシェルの正面図である。 図９は、参考例３に係るシールドシェルをあらわす正面図である。 図１０は、銅テープを貼り付けたシールド手段のシールド性能をあらわすグラフである。 図１１は、シールドシェルを含むワイヤーハーネスが搭載された車両をあらわす模式図である。

符号の説明

１０...機器（インバータ装置）
１１...シールドケース
２１...電線（導電路）
２２...シールド部材
２４...端子金具（導電路）
４０...シールドシェル
４１...シェル本体
４６...導電体

以下、本発明を具体化した参考例１を図１乃至図６を参照して説明する。本参考例は、例えばハイブリッド車においてインバータ装置１０（機器に相当）とモータ（図示せず）との間を結ぶワイヤハーネス２０の接続部分に適用したものである。

インバータ装置１０は、金属製のシールドケース１１内に図示しないインバータ本体を収容したものであり、シールドケース１１には横長長円形をなす取付孔１２が貫通して形成されている。また、シールドケース１１内における取付孔１２の近傍位置には、インバータ本体に接続された機器側コネクタ（図示せず）が配置されている。

図１に示すように、インバータ装置１０は、金属製のシールドケース１１内に図示しないインバータ本体を収容したものであり、シールドケース１１には横長長円形をなす取付孔１２が貫通して形成されている。また、シールドケース１１内における取付孔１２の近傍位置には、インバータ本体に接続された機器側コネクタ（図示せず）が配置されている。

ワイヤハーネス２０は、芯線２１ａの回りに絶縁被覆２１ｂを被覆してなる周知構造の３本の電線２１（導電路に相当）と、この３本の電線２１をほぼ全長に亘って一括して覆う編組線からなる筒状のシールド部材２２と、３本の電線２１群の先端側（インバータ装置１０に接続される側）に接続された３極型のハーネス側コネクタ２３とを備えて構成される。

ハーネス側コネクタ２３は、各電線２１の先端部に固着された端子金具２４（導電路に相当）と、この３つの端子金具２４を収容する合成樹脂製のコネクタハウジング２５と、コネクタハウジング２５を包囲するシールドシェル４０とを備えて構成されている。

コネクタハウジング２５は、軸線を前後方向に向けた略円筒形をなす３つの端子収容部２７を、左右に並列するように配置して連結してなる本体部２６と、この本体部２６から前方へ突出する略横長長円形のフード部２８とを一体に形成したものである。各端子収容部２７内には、端子金具２４が後方から挿入されて、端子金具２４の後端部に接続された電線２１が本体部２６の外部後方へ導出されている。各電線２１の外周と端子収容部２７の内周後端部との隙間は、筒状のゴム栓２９によって液密状にシールされている。また、これらの３本の電線２１における本体部２６外への導出部分は、上記したように編組線からなるシールド部材２２で一括包囲されている。また、端子金具２４の前端のタブ２４ａは、本体部２６の前端面（フード部２８の奥端面）から前方へ突出しており、この突出した３つのタブ２４ａは、一括してフード部２８で包囲されている。フード部２８の外周には、シールドケース１１の取付孔１２とコネクタハウジング２５の外周との隙間をシールするためのシールリング３０が装着されている。

シールドシェル４０は、導電性樹脂からなる略筒状をなすシェル本体４１と、このシェル本体４１に取り付けられた導電体４６とから構成される。

シェル本体４１は、電気的に絶縁性であるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂にカーボンファイバを混入したものであり、カーボンファイバの混入率は５０％程度である。尚、カーボンファイバの混入率は任意に変更できる。シェル本体４１は、コネクタハウジング２５の本体部２６を嵌入させる横長長円形の筒部４２と、この筒部４２の先端部（第２の端部に相当）の端縁から全周に亘って張り出すフランジ部４３とを一体形成したものである。筒部４２の外周における後端側に位置する基端部（第１の端部に相当）には、全周に亘って連続したカシメ溝４４が形成されている。また、フランジ部４３には、複数のボルト孔４５が前後方向に貫通して形成されている。

図２に示すように、導電体４６は、金属（例えば、銅又は銅合金）製であり、全体として前後方向に細長く伸びた形態であり、詳しくは、前後方向に細長い棒状部４７と、棒状部４７の先端部（前端部）から略直角に延出する前部接触部４８と、棒状部４７の基端部（後端部）の外面側を局部的に肉厚にした後部接触部４９とからなる。かかる導電体４６は、シェル本体４１を金型成形する際にインサート成形によりシェル本体４１に埋設されるようにして一体化されている。埋設された導電体４６は、シェル本体４１の左右両側の半円弧部のうち一方の半円弧部に配置されている。棒状部４７の内面と前端面と後端面は、夫々、半円弧部の内周面と前端面と後端面とに露出しており、棒状部４７の外面はシェル本体４１で覆われている。また、図４に示すように、前部接触部４８の前面は、フランジ部４３の前面、即ちシールドケース１１の外壁面との対向面に露出しており、この露出面がシールドケース１１との接触面となっている。前部接触部４８の後面はフランジ部４３で覆われている。図３に示すように、後部接触部４９の外面は、半円弧部（シェル本体４１）の外周面に露出しており、この露出面がシールド部材２２との接触面となっている。この後部接触部４９は、カシメ溝４４よりも後方（基端側）に配置されている。

上記した筒部４２の後端部（基端部）には、シールド部材２２の前端部が電気的に導通可能に接続されている。接続の方法は、シールド部材２２を筒部４２の外周のカシメ溝４４及び後部接触部４９を含む全領域に外嵌し、更にその外周側に長円形のカシメリング５０を外嵌し、このカシメリング５０を縮径変形させつつカシメつけることによって行われる。このカシメつけにより、シールド部材２２は、カシメリング５０と筒部４２との間に強固に挟み付けられて固着され、後部接触部４９の外面に対して電気的導通可能に直接接続される。

かかるシールドシェル４０の筒部４２には予め３本の電線２１が挿通されているので、シールドシェル４０にシールド部材２２を接続した後は、筒部４２に対して前方からコネクタハウジング２５の本体部２６を嵌合する。そして、このシールドシェル４０とコネクタハウジング２５とを組み付けた状態で、コネクタのフード部２８を外部からインバータ装置１０の取付孔１２に嵌合する。取付孔１２に嵌合した状態では、フード部２８の外周に取り付けられているシールリング３０が、フード部２８の外周と取付孔１２の内周との隙間を液密状にシールする。この後、ボルト孔４５に通したボルト（図示せず）をシールドケース１１の雌ネジ孔（図示せず）に螺合して締め付けると、シールドケース１１に対するこの取付けが完了する。取付けが完了した状態では、前部接触部４８がシールドケース１１の外壁面に対して電気的導通可能に直接接触する。これにより、シールド部材２２の前端部とシールドケース１１とが、導電体４６によって電気的導通可能に接続される。また、シェル本体４１の先端部はシールドケース１１と電気的に接続される。

以上により、電線２１の端末部から端子金具２４に亘る導電路は、シールド部材２２とシールドシェル４０とシールドケース１１とによってシールドされる。高周波領域をシールドするためのシールド手段は、電気抵抗（体積抵抗率）が大きくてもシールド効果に支障を来たすことはないが、導電路を全周に亘って包囲することが要求される。その点、本参考例では、導電性樹脂からなるシェル本体４１によって端子金具２４を全周に亘って包囲しているので、高周波領域において高いシールド機能を発揮する。一方、低周波領域をシールドするためのシールド手段は、導電路を全周に亘って包囲する必要はないが、電気抵抗（体積抵抗率）が小さいことが要求される。その点、本参考例では、金属製の導電体４６を用いているので、低周波領域において高いシールド機能を発揮する。

図５及び図６には、導電体４６を用いたことによる低周波領域におけるシールド効果を検証した実験結果をグラフで示している。図６には、ＰＢＴ樹脂にカーボンファイバを５０％混入した筒状の導電性樹脂からなり、本参考例の導電体４６に相当する手段を設けていないシールド手段の、周波数別のシールド性能を示す。グラフでは、縦軸の数値が大きい程、シールド性能が高いことを示す。このシールド手段によれば、１０ＭＨｚより低い周波数領域では、周波数が低くなるほどシールド効果が低減することが解る。

＜実施形態＞
一方、図５には、ＰＢＴ樹脂にカーボンファイバを５０％混入した筒状の導電性樹脂に、１枚の銅テープを貼り付けた形態のシールド手段の、周波数別のシールド性能を示す。銅テープの一端はシールド部材２２に直接接続され、他端はシールドケース１１に直接接続されている。図５のグラフによれば、この銅テープを貼ったシールド手段によれば、１０ＭＨｚより低い周波数領域においても、高いシールド性能が発揮されることが解る。

上述のように本実施形態のシールドシェル４０は、導電性樹脂からなる筒状のシェル本体４１に、電気抵抗の小さい金属製の導電体４６を設けた形態とし、この導電体４６によってシールド部材２２とシールドケース１１とを接続しているので、低周波領域のシールド性能に優れている。

また、導電体４６を、シールドシェル４０の基端部から先端部に向かって細長く延びた形態としているので、筒状の導電体４６に比べると、軽量化と材料コスト低減を図ることができる。尚、低周波領域でのシールド性能は、シールドシェル４０内に配索される導電路（端子金具２４）を筒状に包囲しなくても、電気抵抗が低ければ充分に発揮されるので、導電体４６が細長く延びた形態であっても、低周波領域でのシールド性能に支障を来たすことはない。

また、導電体４６におけるシールド部材２２との接続端部を、シェル本体４１の外周面に露出する形態としているので、シールド部材２２は、シェル本体４１の基端部に被せることによって導電体４６に接続できる。このようにシールド部材２２をシェル本体４１の外周に被せる形態は、シェル本体４１の内周側でシールド部材２２との接続を行うものに比べて、シールド部材２２との接続作業が簡単である。

＜参考例２＞
図７及び図８に示すように、本参考例においては、シェル本体４１の左右両側の半円弧部の双方に、一対の導電体４６が配置されている。一対の導電体４６は、シェル本体４１の筒部４２の軸線に対して対称な位置に配置されている。すなわち、一対の導電体４６は、シェル本体４１に、図７における上下方向について対称に配されており、また、図８における左右方向について対称に配されている。

上記の構成の他は、参考例１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本参考例によれば、一対の導電体４６が配置されているので、低周波領域のシールド性能を一層向上させることができる。

＜参考例３＞
図９に示すように、本参考例においては、シェル本体４１の左右両側の半円弧部のうち、やや下寄りの位置と、シェル本体４１の上部に、３つの導電体４６が配置されている。３つの導電体４６は、図９における左右方向について対称に配されている。

上記の構成の他は、参考例１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本参考例によれば、３つの導電体４６が配置されているので、低周波領域のシールド性能を一層向上させることができる。

＜実施形態に係るシールドシェルのシールド性能の比較＞
図１０には、ＰＢＴ樹脂にカーボンファイバを３０％混入した筒状の導電性樹脂に、１枚ないし３枚の銅テープを貼り付けた形態のシールド手段の、周波数に対するシールド性能の変化を示す。図１０においては、導電性樹脂に銅テープを１枚貼り付けたものは実線で示し、２枚の銅テープを貼り付けたものは点線で示し、３枚の銅テープを貼り付けたものは一点鎖線で示した。

図１０のグラフに示すように、１０ＭＨｚより低い周波数領域において、貼り付けられた銅テープの枚数が増えるに従って、シールド手段のシールド性能が向上することがわかる。

また、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの領域においても、銅テープの枚数が増えるに従って、シールド性能が向上することがわかる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）参考例として、導電体は、棒状のものに限らず、筒状であってもよい。この場合、シェル本体の外周面を覆う形態、シェル本体の内周面を覆う形態、軸方向両端部以外をシェル本体の内部に埋設する形態が可能である。
（２）導電体をシェル本体に取り付ける手段としては、インサート成形に限らず、別々に製造した導電体とシェル本体とを組み付けてもよい。この組み付け方法は、導電体が如何様な形態や形状でも可能である。
（３）導電体は、可撓性を有しないものに限らず、可撓性を有する金属製（例えば、銅製）のテープやシートをシェル本体の表面に貼り付けたものであってもよい。
（４）１つのシェル本体に４つ以上の複数の導電体が設けられていてもよい。
（５）上記実施形態ではシールドシェル内に、端子金具が収容されたハウジングを組み付けた場合について説明したが、本発明は、シールドシェル内にハウジングを収容せず、シールドシェル内を貫通した電線の端末部がシールドケース内の端子金具に接続される場合にも適用できる。
（６）図１１には、本発明に係るシールドシェル４０をハイブリッド車（車両に相当）６０に搭載した構成を示す。ハイブリッド車６０には、バッテリー６２、インバータ装置１０、モータ６１、及びエンジン６３が、ワイヤーハーネス２０に接続された状態で搭載されている。シールドシェル４０は、インバータ装置１０とモータ６１との間を結ぶワイヤハーネス２０の接続部分に適用してもよい。バッテリー６２からの直流電流は、インバータ装置１０によって三相交流に変換されてモータ６１へと通電される。シールドシェル４０は、必要に応じて、任意のワイヤーハーネス２０の接続部分に適用することができる。
（７）導電体は、銅又は銅合金に限られず、ステンレス、アルミニウム、又はアルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を用いることができる。
（８）複数の導電体は、対称な位置に配されていなくてもよく、必要に応じて任意の位置に配置してもよい。
（９）シールドシェルは、電気自動車に搭載されるワイヤーハーネスに適用してもよい。

Claims (4)

1. 車両の動力用電力を供給するために用いられる導電路を包囲可能な筒状をなし、軸方向における両端部のうち第１の端部は、可撓性を有して前記導電路を包囲する筒状のシールド部材の端末に固着され、前記両端部のうち第２の端部は、機器のシールドケースに取り付けられる、導電性樹脂からなるシェル本体と、前記シェル本体に設けられ、前記シェル本体の前記第１の端部においては前記シェル本体の外周面に露出して前記シールド部材と接続され、前記シェル本体の前記第２の端部においては前記シェル本体の表面に露出して前記シールドケースと接続される、金属製の導電体と、を備え、
   前記導電体は、可撓性を有する金属製のテープ、又はシートを前記シェル本体の表面に貼り付けてなるシールドシェル。
2. 請求項１に記載のシールドシェルであって、前記導電路は、前記車両に搭載されたインバータ装置とモータとの間を接続するものである。
3. 請求項１または請求項２に記載のシールドシェルであって、前記導電体は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かって細長く延びた形態をなしている。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のシールドシェルであって、前記シェル本体には複数の前記導電体が設けられている。

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