JP5687519B2

JP5687519B2 - ワイヤハーネス及びワイヤハーネスの製造方法

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Publication number: JP5687519B2
Application number: JP2011038837A
Authority: JP
Inventors: 寿竹本; 伊藤　学; 学伊藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: JP2012174666A

Description

本発明は、導電路集合体の外装部材として柔軟な管体を備えるワイヤハーネス及びワイヤハーネスの製造方法に関する。

下記特許文献１に開示されたワイヤハーネスは、導電路集合体となる三本の高圧電線を有し、この三本の高圧電線は、エンジンルーム内においてエンジンから所定範囲を三本まとめて柔軟な管体となるコルゲートチューブで覆っている。そして、このコルゲートチューブの末端以降のエンジンルーム内及びフロアの下側においては、三本の高圧電線をそれぞれ一本ずつ金属製保護パイプで覆っている。

このような金属製保護パイプは石跳ねや水跳ねから高圧電線を保護することができ、かつ高圧電線の撓みを防止する剛性を有するとともに、金属製であることから電磁シールド機能も有している。

上記したワイヤハーネスは、真っ直ぐな状態の金属製保護パイプに高圧電線を挿通し、これを三本分行った後に、車体床下におけるワイヤハーネスの配索経路に沿って金属製保護パイプに曲げを施すことにより製造されている。このようなワイヤハーネスは、ハーネスメーカの工場で上記の如く製造された後に、自動車メーカの組み立て工場へと搬送されて車両の所定位置に組み付けられ、これにより配索が完了する。

特開２００４−２２４１５６号公報

ところで、上記従来技術にあっては、ワイヤハーネスの搬送の際に、金属保護パイプ同士の接触や変形を抑えるために、金属保護パイプ毎、及びワイヤハーネス毎に充分なスペースを確保する必要がある。また、金属保護パイプを三次元的に曲げ加工していることから、立体的なスペースを確保する必要もある。

上記問題点を解消するためとして、柔軟性を有する管体を金属保護パイプの代替部材とすることが考えられる。しかしながら上記管体を単に代替部材とするだけでは、次のような幾つかの問題点を解消することは困難である。

すなわち、柔軟性を有するだけの管体であると、ワイヤハーネスの組み付け・配索時及び配索後において、所望の形状を保持することが困難である。また、柔軟性を有するだけの管体であると、この管体を車両の所定位置に組み付けるために例えばプロテクタが必要になるが、このプロテクタは配索経路に合わせて樹脂成形される部材であることから、車両毎に専用設計・専用部材になってしまうという問題点、さらには汎用性が低くコスト高になってしまうという問題点を有している。

プロテクタに関しては、開発段階で何度も試作金型を起こす場合があることから、設計費用、金型費用、設計時間などが掛かってしまい、また管体への組み付け部分が大型化することから、地面に近づき不具合が生じてしまうという問題点を有している。

そこで、本発明は、導電路の外装部材として柔軟な管体を単に備えるだけでなく、樹脂成形されるプロテクタを必要とすることなく、管体を所望の形状に保持できるようにすることを目的としている。

本発明は、複数本の電線を備えた導電路集合体を柔軟性を有する管体で覆うとともに、この管体を軟質状態から硬質状態へと硬化可能な物質を有する硬化性部材で覆い、この硬化性部材を設けた部分の一部位に他の部位よりも多くの硬化性部材を設けて補強部を形成し、前記硬化性部材によって部位に応じて強度に変化を持たせたことを特徴としている。
又、他の本発明は、複数本の電線を備えた導電路集合体を柔軟性を有する管体で覆うとともに、この管体を軟質状態から硬質状態へと硬化可能な物質を有する硬化性部材で覆い、この硬化性部材を設けた部分の一部位に他の部位よりも強度の高い硬化性部材を設けて補強部を形成し、前記硬化性部材によって部位に応じて強度に変化を持たせたことを特徴としている。

本発明によれば、硬化性部材を硬化させることによって、樹脂成形されるプロテクタを使用することなく、導電路の外装部材としての柔軟な管体を所望の形状に保持することができ、その際、必要とする部位の強度を硬化性部材により高めることができ、形状保持性を向上させることができる。また、硬化性部材が硬化前の軟質状態であれば、柔軟な管体を硬化性部材とともに丸めるなどしてコンパクトにすることで、ワイヤハーネスの搬送の際に大きなスペースを確保する必要がなく、搬送面で省スペース化や低コスト化を図ることができる。

本発明のワイヤハーネスに係る図であり、（ａ）はワイヤハーネスをハイブリッド自動車に配索した状態を示す概略図、（ｂ）はワイヤハーネスの構成及び形状保持部を示す斜視図である。本発明の一実施形態を示すワイヤハーネスの概略図である。屈曲（湾曲）形状を持つ長尺部材を、その一端が固定端となるよう片持ち梁の状態で支持し、開放端となる他端に荷重を付与したときの応力集中部を示す説明図である。図２のワイヤハーネスの屈曲部に巻き付ける水硬化性部材の部分用水硬化性テープの巻き方の例を（ａ）〜（ｅ）として各種示した説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施形態では、一例として、ハイブリッド自動車（電気自動車であってもよい）１にワイヤハーネス３を使用する。ハイブリッド自動車１は、周知のように、エンジン５及びモータユニット７の二つ動力源を利用して駆動する車両であって、モータユニット７には、インバータユニット９を介してバッテリ１１（電池パック）から電力が供給される。

エンジン５、モータユニット７及びインバータユニット９は、車両前方（図１（ａ）中の矢印ＦＲ方向）のエンジンルーム１３内に搭載している。また、バッテリ１１は、車両後方の荷室１５や図示しないシート下など、エンジンルーム６の後方に存在する自動車室内などに搭載している。

モータユニット７とインバインバータユニット９とは、公知の高電圧ワイヤハーネス１７により接続し、バッテリ１１とインバータユニット９とは、前記した本発明のワイヤハーネス３により接続している。ワイヤハーネス３は、高圧用のものとして構成されている。このワイヤハーネス３は、その中間部３ａを車体床下１９の地面側に配索している。車体床下１９は、公知のボディであるとともにフロアパネルを構成するパネル部材であって、この車体床下１９に形成した貫通孔（符号省略）にワイヤハーネス３を挿通している。

上記したワイヤハーネス３とバッテリ１１とは、バッテリ１１に設けられるジャンクションブロック２１を介して接続し、ジャンクションブロック２１には、ワイヤハーネス３の後端３ｂをコネクタ接続している。このワイヤハーネス３の後端３ｂ側は、自動車室内側となる床上に配索している。床上には、ワイヤハーネス３の前端３ｃ側も配索しており、この前端３ｃ側は、インバータユニット９にコネクタ接続している。

ここで本実施形態の補足説明をすると、モータユニット７はモータ及びジェネレータを構成に含んでいるものとし、インバータユニット９は、インバータ及びコンバータを構成に含んでいるものとする。また、モータユニット７は、シールドケースを含むモータアッセンブリとして形成されるものとし、インバータユニット９もシールドケースを含むインバータアッセンブリとして形成されるものとする。

バッテリ１１は、Ｎｉ−ＭＨ系やＬｉ−ｉｏｎ系のものであって、モジュール化したものとし、例えばキャパシタのような蓄電装置を使用することも可能である。このようなバッテリ１１は、ハイブリッド自動車１や電気自動車に使用可能であれば特に限定されないものとする。

ワイヤハーネス３は、その中間部３ａを車体床下１９に沿ってほぼ平行に配索しており、その際、中間部３ａが地面からの距離を稼ぐことができるように配索している。このワイヤハーネス３が地面からの距離を稼ぐための方策として、ワイヤハーネス３が低背化となる構造にて製造している（低背化に有効な構造は後述する）。

このようなワイヤハーネス３は、図１（ｂ）に示すように、導電路集合体２３と、この導電路集合体２３の外装部材となる管体２５とを備え、導電路集合体２３を管体２５で覆っている。導電路集合体２３は、それぞれ二本の高圧電線２７及び低圧電線２９と、これら各電線２７，２９を一括してシールドする電磁シールド部材３１とを備えている。このため、各電線２７，２９は、非シールド電線としているが、電磁シールド部材３１を廃止してシールド電線としてもよい。

高圧電線２７は、導体及び絶縁体（被覆材）を含む導電路であって、電気的な接続に必要な長さを有するように形成している。導体は、銅や銅合金やアルミニウムやアルミニウム合金により製造している。この導体に関しては、素線を撚り合わせてなる導体構造のものや、断面矩形または丸形となる棒状の導体構造（例えば平角単心や丸単心となる導体構造であり、この場合、電線自体も棒状となる）のもののいずれであってもよい。これら高圧電線２７及び低圧電線２９の端末には、図示しないコネクタを設けてある。

なお、本実施形態においては高圧電線２７を用いているが、高圧電線２７に変えて公知のバスバーに絶縁体を設けたものを用いてもよい。

低圧電線２９は、公知のものであって、本実施形態においては導電路集合体２３の構成に含まれているが、この限りでないものとする。すなわち、低圧電線２９を備えるか否かは任意であるものとし、少なくとも高圧電線２７を備えていればよい。

電磁シールド部材３１は、高圧電線２７及び低圧電線２９を覆う電磁シールド用の部材（電磁波対策用の部材）であって、導電性の金属箔を含むシールド部材、あるいは金属箔単体などにて筒状に形成している。この電磁シールド部材３１は、高圧電線２７及び低圧電線２９の全長とほぼ同じ長さに形成してあり、上記した図示しないコネクタを介して、または直接インバータユニット９のシールドケースなどに接続している。

なお、電磁シールド部材３１は、本実施形態において金属箔を含んでいるが、この限りではない。すなわち、電磁波対策をすることが可能であれば、例えば極細の素線を多数有する編組を用いてもよい。編組は、導電性を有して筒状に形成されるものとする。

管体２５は、可撓性があって柔軟性を有する管状部材であり、外周面に凹凸を有する樹脂製の平型のコルゲートチューブ（蛇腹管）としている。コルゲートチューブに代えて、外周面に凹凸なしの樹脂製やゴム製などのチューブ、外周面に凹凸を有する金属性のチューブ（蛇腹管）などでもよい。また、管体２５は、図１（ｂ）では断面横長形状としているが、断面円形状や、断面四角形状などの形状であってもよい。

管体２５において、断面横長形状で樹脂製のコルゲートチューブは、軽量化に有効な構造になるのはもちろんのこと、前述した低背化となる構造、すなわち地面からの距離を稼げる有効な構造にもなっている。このようなコルゲートチューブは、スリットなしのものであって、外周面が水密に形成されるものが好ましい。

そして、本実施形態では、上記した管体２５の外周面に水硬化性部材３３を設けて管体２５を水硬化性部材３３で覆っている。この水硬化性部材３３は、軟質状態から硬質状態へと硬化可能な物質を有する硬化性部材を構成している。なお、水硬化性部材３３に代えて光硬化性部材であっても構わない。

水硬化性部材３３は、本実施形態ではテープ状のものを管体２５の外周面に巻き付ける構成である。このような水硬化性部材３３は、図２に示すように、管体２５の両端部を除くほぼ全長にわたり巻き付けてある全体用水硬化性テープ３５と、図１（ａ）におけるワイヤハーネス３の屈曲部Ａのような強度を必要とする一部位に巻き付ける部分用水硬化性テープ３７とを備えている。

図２では、全体用水硬化性テープ３５を管体２５のほぼ全長にわたりその外周面に巻き付けた後に、部分用水硬化性テープ３７を上記した屈曲部Ａに対応する屈曲部のような強度を必要とする一部位に巻き付けて補強部Ｃを形成している。

水硬化性部材３３は、硬化することで柔軟性のある管体２５の形状を保持させることができ、例えば図１（ｂ）のような屈曲状態を保持した形状保持部３８を形成することができる。具体的には、図１（ｂ）に示す水分３９（光硬化性部材の場合は可視光３９や専用の照明などの光）により硬化する部分と、この硬化する部分が一体化する基材とを含んで構成されている。水硬化性部材３３の場合には、給水面を有する硬化部と、基材とを含んで構成されており、水分３９の噴射・滴下などや、水中への浸漬などで硬化する部材になっている。この際、硬化部は、水硬化性樹脂組成物からなり、これが上記基材に対し含浸などで保持される。

水硬化性部材３３は、硬化時間が即時硬化、ゆっくり硬化などの調整可能な部材になることが好ましい。

光硬化性部材の場合には、光照射面を有する硬化部と、基材とを含んで構成されている。上記硬化部は、光硬化性樹脂組成物からなり、これが上記基材に対し含浸などで保持され、水分を嫌う作業環境下の場合等に有効である（使用環境下での水分は問題ない）
基材としては、ガラスウール、ガラスクロス、ポリエステルクロス、不織布などが挙げられる（光硬化性部材に限らず水硬化性部材３３も同様である。なお、ガラスクロス、ポリエステルクロスはニット織りが含浸に適しており、むらなく均一に含浸させることが可能になるという利点を有する）。また、硬化部としては、光硬化性ウレタン樹脂などが挙げられる。光硬化性部材も、水硬化性部材３３と同様に硬化時間を調整することが可能になることが好ましい。

水硬化性部材３３（または光硬化性部材）を硬化させて形状を保持させるための水分３９（または可視光４１や専用の照明）を供給する供給手段４３（図１（ｂ）参照）は、形状を保持させる部分の形成範囲に合わせて製造現場に設置されるものとする。

上記製造現場において、形状を保持させる部分を所望の形状に硬化させるにあたり、治具や金型を用いると作業性が良好になる。図１（ｂ）では曲げた形状にて保持された状態を示しているが、捻りを加えた形状に保持してもよい。また、図２のようにほぼＳ字状や、クランク形状に曲げてこの形状を保持させるようにしてもよい。

水硬化性部材３３は、硬化させると、管体２５の外周面における凹部に入り込み、また、凸部にも引っ掛かることから、形状を保持させる部分の形成及び配置が安定する。

なお、水硬化性部材３３の密着相手が仮に接着力の弱くなる例えばオレフィン系樹脂からなる場合、上記凹凸はズレ防止に有効であるという利点を有している。

次に、上記したワイヤハーネス１の製造方法について説明する。全長が所望の長さとなる管体２５及び導電路集合体２３を準備し、この後に導電路集合体２３を管体２５に挿通する。

そして、導電路集合体２３を構成する高圧電線２７や低圧電線２９の端末にコネクタを設け、さらに、管体２５の外周面の両端部を除くほぼ全長にわたり全体用水硬化性テープ３５を巻き付ける。さらに、この全体用水硬化性テープ３５上の、図１（ａ）の屈曲部Ａに対応する一部位に、部分用水硬化性テープ３７を巻き付けて図２のような補強部Ｃを形成すると、搬送前のワイヤハーネス３の製造が完了する。

なお、管体２５に対しあらかじめ水硬化性部材３３を巻き付けておき、この後に導電路集合体２３を管体２５に挿通するようにしてもよい。また、水硬化性部材３３は、部分用水硬化性テープ３７を先に巻き付けて、その後に全体用水硬化性テープ３５を巻き付けてもよい。

このようにして製造されたワイヤハーネス３は、水硬化性部材３３が硬化前であって可撓性を有して軟質状態であるので、例えば丸めて搬送しやすい状態にし、図示しない通箱などに収納して例えば自動車メーカの組み立て工場へと搬送する。

上記組み立て工場へ搬送された後は、図示しない通箱から取り出し、製造現場で取り回し容易な状態にする。そして、図１（ａ）の屈曲部Ａに対応する図２の部分用水硬化性テープ３７を設けた補強部Ｃを、所望の屈曲形状にした上で、水分３９を供給して、該供給部位の水硬化性部材３３の全体を硬化させる。

水硬化性部材３３を硬化させて形状を保持させることで、ワイヤハーネス３の製造が完了する。そして、このワイヤハーネス３は、図１（ａ）の車体床下１９などに組み付けて固定するとともに、電気的な接続を実施することで、配索が完了する。

以上のように、本実施形態のワイヤハーネス３は、柔軟性を有する管体２５の周囲に樹脂成形されるプロテクタではなく、硬化前の軟質状態の水硬化性部材３３を設け、この水光硬化性部材３３を硬化させて形状を保持させることで、管体２５を所望の形状に保持することができる。また、ワイヤハーネス３は、水硬化性部材３３の硬化前の軟質状態で、柔軟な管体２５とともに、搬送の際に丸めるなどしてコンパクトにすることで、大きなスペースを確保する必要がなく、搬送面で省スペース化や低コスト化を図ることができる。

このような本実施形態のワイヤハーネス３では、特に荷重が集中しやすい図１（ａ）の屈曲部Ａにおいて、全体用水硬化性テープ３５の上にさらに部分用水硬化性テープ３７を巻き付けて水硬化性部材３３を二重にし、図２に示すような補強部Ｃを形成している。

図３は、屈曲（湾曲）形状を持つ長尺部材１０１を、その一端１０１ａが固定端となるよう片持ち梁の状態で支持し、開放端となる他端１０１ｂに荷重Ｆを付与した状態を示す。これによれば、屈曲部１０１ｃに凹みが発生し、応力が集中していることがわかる。

このように、屈曲部１０１ｃには、直線部位に比較して応力が集中しやすいので、図２に示すワイヤハーネス３のように、湾曲した屈曲部に対し、全体用水硬化性テープ３５を巻き付けた上にさらに部分用水硬化性テープ３７を巻き付けて、水硬化性部材３３を二重にして補強部Ｃとすることで、応力集中部位の強度を高めることができ、形状保持性を向上させることができる。

すなわち、本実施形態のワイヤハーネス３は、柔軟性のあるコルゲートチューブ３に巻き付ける水硬化性部材３３を、その全長にわたり一定に設けるのではなく、強度を必要とする部位に部分用水硬化性テープ３７を巻き付けることで、部位に応じて強度に変化を持たせることができる。

これにより、特に強度を必要としない部位に対しては、必要以上の水硬化性部材３３を設けることがなくなり、水硬化性部材３３の使用量の削減効果も期待でき、軽量化、省資源化も達成できる。

図４は、補強が必要な屈曲部に対する部分用水硬化性テープ３７の巻き方の例を、図２の補強部Ｃに対応する（ａ）に対して（ｂ）〜（ｅ）として各種示している。（ｂ）は、（ａ）に対して巻き付ける際の重ね合わせ部のラップ量を多くしている。（ｃ）は、（ａ）が一回巻きであるのに対して二回巻きとしている。（ｄ）は、（ａ）に対して屈曲部の内側にさらに部分用水硬化性テープ３７ａを設けている。（ｅ）は、（ａ）に対して屈曲部の外側にさらに部分用水硬化性テープ３７ｂを設けている。

また、水硬化性部材３３に用いる繊維を太くするなどして部分用水硬化性テープ３７自体をより強度が強いものに変更したものを屈曲部に巻き付けて補強してもよい。

このようにして部分用水硬化性テープ３７の巻き方などを工夫することで、屈曲部のような強度が必要とする部位の耐荷重特性をより一層高めることができる。

なお、上記実施形態では、分岐部分のないワイヤハーネス３について説明したが、管体２５を分割し、この分割部分から分岐部分を引き出しすることも可能である。そして、この引き出しの際、分岐部分の露出部及び管体２５の端部を覆い隠すように水硬化性部材３３を設け、これを硬化させるようにしてもよい。

また、水硬化性部材３３や光硬化性部材に代えて、熱により硬化する熱硬化性部材を用いてもよく、要するに軟質状態から硬質状態へと硬化可能な物質を有する硬化性部材であればよい。さらに、水硬化性部材３３は、テープ状に限らず、シート状のものを巻き付けてもよい。

Ａワイヤハーネスの屈曲部
Ｃワイヤハーネスの補強部
３ワイヤハーネス
２３導電路集合体
２５管体
２７高圧電線（複数本の電線）
２９低圧電線（複数本の電線）
３３水硬化性部材（硬化性部材）
３５全体用水硬化性テープ
３７部分用水硬化性テープ

Claims

複数本の電線を備えた導電路集合体を柔軟性を有する管体で覆うとともに、この管体を軟質状態から硬質状態へと硬化可能な物質を有する硬化性部材で覆い、この硬化性部材を設けた部分の一部位に他の部位よりも多くの硬化性部材を設けて補強部を形成し、前記硬化性部材によって部位に応じて強度に変化を持たせたことを特徴とするワイヤハーネス。
複数本の電線を備えた導電路集合体を柔軟性を有する管体で覆うとともに、この管体を軟質状態から硬質状態へと硬化可能な物質を有する硬化性部材で覆い、この硬化性部材を設けた部分の一部位に他の部位よりも強度の高い硬化性部材を設けて補強部を形成し、前記硬化性部材によって部位に応じて強度に変化を持たせたことを特徴とするワイヤハーネス。
前記補強部を屈曲部に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤハーネス。
複数本の電線を備えた導電路集合体を柔軟性を有する管体で覆うとともに、この管体を、軟質状態から硬質状態へと硬化可能な物質を有する軟質状態の硬化性部材で覆うと共に、前記硬化性部材を設けた部分の一部位には他の部位よりも多くの前記硬化性部材で覆い、前記管体を所望の形状にした状態で、前記硬化性部材を軟質状態から硬質状態へと硬化させ、前記硬化性部材の多さによって部位に応じて強度に変化を持たせたことを特徴とするワイヤハーネスの製造方法。
複数本の電線を備えた導電路集合体を柔軟性を有する管体で覆うとともに、この管体を、軟質状態から硬質状態へと硬化可能な物質を有する軟質状態の硬化性部材で覆うと共に、前記硬化性部材を設けた部分の一部位には他の部位より強度の高い前記硬化性部材で覆い、前記管体を所望の形状にした状態で、前記硬化性部材を軟質状態から硬質状態へと硬化させ、前記硬化性部材の強度によって部位に応じて強度に変化を持たせたことを特徴とするワイヤハーネスの製造方法。