JP6170824B2 - ワイヤハーネス組立体、及び、ワイヤハーネスの組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の電線を撚ったツイストペア電線を含むワイヤハーネスに関する。

ＵＴＰ（Unshielded Twist Pair cable、アンシールド・ツイステッド・ペア・ケーブル）などのツイストペア電線が電気コネクタを介して車載ネットワークを構成している。
ツイストペア電線は２本で一対をなす１芯電線を撚り合わせたもので、ツイストによって形成された隣り合うループで発生する磁界の向きが逆になる。したがって、ツイストペア電線は、お互いに発生磁界を打ち消すことにより、電磁誘導の影響を少なくすることができるので、電磁誘導ノイズを外部に輻射し難いとともに電磁誘導ノイズを外部から受け難い特性を有している。

ツイストペア電線を含むワイヤハーネスにおいて、例えば特許文献２に開示さるように、２本の電線の各々に接続された端子をハウジングに無理なく挿入するために、端子から所要区間に亘り撚り合わせ方向とは逆方向にねじって撚り戻しを行うのが一般的である。

しかし、撚り戻した部分は、通信速度が速い領域においては、通信品質に与える影響が顕著になる。
電気信号の高速伝送路においては、信号の反射を抑え、送信側回路と受信側回路とのインピーダンス整合を取るために、一般的には送信側回路と受信側回路と伝送用の電線の特性インピーダンスを等しくする。ツイストペア電線は、ツイストのねじり具合によって特性インピーダンスはばらつくが、電線全体としては許容範囲内にインピーダンスのずれが収まる。ただし、撚り戻し部分は、２本の電線同士の間の電気的結合性（静電容量）が小さいために、結果としてインピーダンスが高くなるので、伝送線路のインピーダンスと整合されなくなる。

そこで、特許文献１は、この撚り戻しされた２本の電線をテープ、チューブ等の電線保持部材により近接させて保持することで、この部分の静電容量を大きくして、高くなってしまった撚り戻し部分のインピーダンス整合を図ることを提案している。

特開２００４−７１４０４号公報

特許文献１の提案は、ハウジングの外側においては、撚り戻しされた部分のインピーダンス整合を図ることはできるが、ハウジングの内側には端子の付近に撚り戻しされた部分が残る。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、ハウジングの内側に配置される端子の付近まで撚ってある状態にすることのできる、ツイストペア電線を備えるワイヤハーネスを提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明のワイヤハーネス組立体は、一対の電線が撚られており、各々の先端に端子金具が接続されるツイストペア電線と、一対の電線の先端側及び端子金具を収容するハウジングと、を備える。
本発明のハウジングは、一対の電線が引き出される、一対の電線引出し孔が形成された第１ハウジングと、一対の端子金具が各々挿入される、一対の電線の先端側又は端子金具が各々挿入される、挿入孔が形成された第２ハウジングと、を備え、第１ハウジングと第２ハウジングは相互に嵌合される。
そして本発明のワイヤハーネス組立体は、一対の電線が、ハウジングに収容される部分が撚られている。

本発明のワイヤハーネス組立体は、一対の電線が、ハウジングに収容される部分も撚られているので、ハウジングの内側に配置される端子金具の付近のインピーダンスを低く抑えることができる。しかも、一対の電線が各々一対の電線引出し孔から引き出されるとともに、一対の電線の先端側が各々一対の電線挿入孔に挿入されるので、第１ハウジングの電線引出し孔と第２ハウジングの電線挿入孔の間で撚られている部分が撚り戻されそうになってもその動きが規制される。したがって、本発明のワイヤハーネス組立体を継続的に使用したとしても、ハウジングの内側において、撚りが維持されるので、端子金具の付近のインピーダンスを低く抑えることができる。

本発明のワイヤハーネス組立体は、一対の電線引出し孔が、独立して形成されていることが好ましい。
本発明は、撚り戻しの規制が行なえるのであれば、一対の電線引出し孔が空隙によって繋がっていてもよいが、空隙部分は誘電率の低い空気が占めることになり、インピーダンスの整合の観点から、電線引出し孔を独立させて、その間に第２ハウジングを構成する素材である樹脂を存在させるのが好ましい。

本発明は、以上説明したワイヤハーネスの組立方法を提案する。すなわち、本発明の組立法は、端子金具が接続される一対の電線の先端側を撚り戻しした状態で、第１ハウジングの一対の電線引出し孔に各々挿入するステップ（ａ）と、第１ハウジングに挿入された一対の電線を撚るステップ（ｂ）と、撚られた一対の電線に接続された一対の端子金具を、第２ハウジングの端子挿入孔に挿入するとともに、第１ハウジングと前記第２ハウジングを嵌合するステップ（ｃ）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングの内側に挿入された２本の電線であって、撚り戻された部分を改めて撚った後には、撚り戻しが生ずることはない。したがって、本発明のワイヤハーネスによれば、端子の付近までインピーダンスのばらつきを防ぐことができる。

本実施の形態におけるワイヤハーネス組立体を示す斜視図である。 図１の透視図である。 図１に示すワイヤハーネス組立体の分解斜視図である。 図１に示すワイヤハーネス組立体を構成するハウジングを示す斜視図であり、（ａ）はリアハウジングの透視図、（ｂ）はフロントハウジングを背面側から示す図である。 図１に示すワイヤハーネス組立体を構成するツイストペア電線を示し、（ａ）は端子金具が接続される先端側を撚り戻しした状態を示し、（ｂ）は撚り戻しした部分を再度撚った状態を示す。 図１に示すワイヤハーネス組立体を組み立てる手順を示す。

以下に、本発明に係るツイストペア電線１０を備えるワイヤハーネス１の実施形態を添付する図面を参照して説明する。

ワイヤハーネス１は、図１〜図３に示すように、端子金具１５，１５が接続されたツイストペア電線１０と、ハウジング２０と、を備える。電気コネクタとして機能するワイヤハーネス１は、ハウジング２０の中に挿入され、保持されるメス型の端子金具１５，１５と、図示を省略する相手側の電気コネクタのオス型の端子金具が電気的に接続される。

ツイストペア電線１０は、図５に示すように、２本の電線１１，１１を備えており、先端側の一部を除いて、電線１１，１１は、絶縁材料からなる外側被覆材１４により覆われている。電線１１，１１は、外側被覆材１４で覆われている部分は撚られている。
２本の電線１１，１１は、各々、芯線１２，１２と、芯線１２，１２の周囲を覆う内側被覆材１３，１３とを備えている。電線１１，１１は、端子金具１５，１５が接続される一端側の内側被覆材１３，１３が剥ぎ取られて芯線１２，１２が露出しており、この一端側で芯線１２，１２に端子金具１５，１５が圧着により接続されている。端子金具１５，１５は、導電性及び弾性に優れた例えば銅合金で作製される。
ツイストペア電線１０は、ハウジング２０と組み付けられてワイヤハーネス１を作製する際には、予め端子金具１５，１５を芯線１２，１２に接続しておくとともに、外側被覆材１４から露出する先端側の部分は、図５（ａ）に示すように、撚り戻しされ、電線１１，１１は互いに独立している。この撚り戻しされている部分は、後にハウジング２０に挿入された後に、図５（ｂ）に示すように撚られる。そうすることで、本実施形態のワイヤハーネス１は、ハウジング２０に挿入される部分の電線１１，１１における電気的結合が大きくなるので、この部分の高かった特性インピーダンスを外側被覆材１４で覆われている部分と整合させることができる。

ハウジング２０は、図１に示すように、フロントハウジング（第２ハウジング）３０とリアハウジング（第１ハウジング）４０の二つの部材が互いに嵌合されて構成される。
フロントハウジング３０は、説明を省略する相手側の電気コネクタと嵌合される側に配置される。なお、リアハウジング４０も含め、ハウジング２０について、相手側の電気コネクタと嵌合される側を前、ツイストペア電線１０が引き出される側を後と定義する。
フロントハウジング３０は、図４（ｂ）に示すように、図中の上方を除く三方を取り囲む側壁３１と、側壁３１に取り囲まれるキャビティ３６を前後方向に三つに区画する前壁３３と、中間壁３４と、後壁３５と、を備えている。前壁３３と中間壁３４には、端子金具１５，１５が挿入される端子挿入孔３３ａ，３３ａ，３４ａ，３４ａが、各々の表裏を貫通して形成されている。また、後壁３５には、ツイストペア電線１０の電線１１，１１が挿入される電線挿入孔３５ａ，３５ａが表裏を貫通して形成されている。ここで示す例は、端子挿入孔３３ａ，３４ａ、電線挿入孔３５ａ，３５ａがいずれも矩形の開口形状をなしているが、円形など他の開口形状としても差し支えない。

フロントハウジング３０は、中間壁３４よりも後方がリアハウジング４０の内部に挿入されるために、外形寸法が、中間壁３４よりも前方よりも一回り小さく形成されている。中間壁３４よりも後方の前後方向の寸法は、リアハウジング４０のキャビティ４３の前後方向の寸法と一致する。

フロントハウジング３０は、側壁３１の幅方向の両側に、係止突起３７が設けられる。係止突起３７は、フロントハウジング３０とリアハウジング４０が互いに嵌合されると、図１及び図２に示すように、リアハウジング４０の係止溝４５に挿入されることで、フロントハウジング３０とリアハウジング４０の抜け止めを担う。
フロントハウジング３０は、樹脂を射出成形することにより、一体的に形成されている。リアハウジング４０も同様である。

リアハウジング４０は、フロントハウジング３０と嵌合されることでハウジング２０を構成し、後端からツイストペア電線１０が引き出される。
リアハウジング４０は、図４（ａ）に示すように、四方を取り囲む側壁４１と、側壁４１の後端を塞ぐ後壁４２と、側壁４１と後壁４２で取り囲まれるキャビティ４３とを備え、後壁４２と対向する側の受容開口４４から、フロントハウジング３０が挿入される。

リアハウジング４０の側壁４１の幅方向の両側には、フロントハウジング３０の係止突起３７が挿入される係止溝４５が後壁４２から前方に向けた所定範囲に形成されている。係止溝４５は、側壁４１の表裏を貫通している。
リアハウジング４０の後壁４２には、ツイストペア電線１０の電線１１，１１が各々個別に挿入される電線引出孔４２ａ，４２ａが形成されている。詳しくは後述するが、撚り戻しされた電線１１，１１は電線引出し孔４２ａ，４２ａに挿入された後に、キャビティ４３の中で再度撚られる。

さて、以上の要素を備えるワイヤハーネス１を組み付ける手順を、図６を参照して説明する。
はじめに、図６（ａ），（ｂ）に示すように、撚り戻しされているツイストペア電線１０の電線１１，１１を、端子金具１５，１５の側から一本ずつ後壁４２の電線引出し孔４２ａ，４２ａに挿入し、さらに外側被覆材１４で覆われている部分の手前が後壁４２に突き当るまでツイストペア電線１０は押し込まれる。
このようにツイストペア電線１０が所定の位置まで押し込まれたなら、次に、図６（ｃ）に示すように、端子金具１５，１５を掴んで所定の向きに捩じって電線１１，１１を撚る。電線１１，１１を撚る作業は、人手で行ってもよいし、自動機によって行ってもよい。
必要な程度に電線１１，１１を撚ったならば、図６（ｄ）に示すように、撚った状態を維持したままで、フロントハウジング３０をリアハウジング４０のキャビティ４３の内部に挿入する。このとき、電線１１，１１は、撚られたままで、端子金具１５，１５が電線挿入孔３５ａ，３５ａ、端子挿入孔３３ａ，３３ａ、及び、端子挿入孔３４ａ，３４ａを通過する。フロントハウジング３０をキャビティ４３の奥まで挿入すると、電線１１，１１は前壁３３の電線挿入孔３５ａ，３５ａを貫通し、端子金具１５，１５は、中間壁３４の端子挿入孔３３ａ，３３ａ、及び、後壁３５の端子挿入孔３４ａ，３４ａを貫通して定位置に配置される。フロントハウジング３０の係止突起３７，３７が、リアハウジング４０の係止溝４５,４５に挿入されることで、フロントハウジング３０とリアハウジング４０は相互に抜け止めされる。

［効果］
以上のワイヤハーネス１は、電線１１，１１が、ハウジング２０の内部に収容される部分も撚られているので、電線１１，１１間の電気的結合が大きくなり、この部分の高かった特性インピーダンスが下がり伝送線路のインピーダンスとの整合を図ることができる。

また、ワイヤハーネス１は、リアハウジング４０の電線引出し孔４２ａ，４２ａから、撚り戻しされた電線１１，１１を一本ずつ挿入し、リアハウジング４０の内部で電線１１，１１を撚ってから、その状態を維持したままで、電線１１，１１及び端子金具１５，１５を電線挿入孔３５ａ，３５ａ及び端子挿入孔３３ａ，３３ａ，３４ａ，３４ａに挿入して、フロントハウジング３０とリアハウジング４０を嵌合する。そうすると、電線１１，１１には、撚り戻しされる向きに力が生じるものの、フロントハウジング３０において各々が独立に電線挿入孔３５ａ，３５ａ等に挿入されるとともに、リアハウジング４０において各々が独立に電線引出し孔４２ａ，４２ａに挿入されているので、撚り戻しされる向きに力が生じたとしても、フロントハウジング３０及びリアハウジング４０により動きが規制されるので、ハウジング２０の内部での撚り戻しが生じない。
以上の通りであり、ワイヤハーネス１は、ハウジング２０がフロントハウジング３０とリアハウジング４０からなり、しかも、リアハウジング４０の電線引出し孔４２ａ，４２ａが独立して形成されるとともに、フロントハウジング３０の電線挿入孔３５ａ、端子挿入孔３３ａ等が独立して形成されることで、ハウジング２０の内部で電線１１，１１の撚り戻しが生じない。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、電線引出し孔４２ａ，４２ａは、独立して形成されている例を示したが、各々挿入された電線１１，１１に撚り戻しされる向きに力が加わったとしても、その力に対向して電線１１，１１の動きを規制すればよい。したがって、一対の電線引出し孔４２ａと電線引出し孔４２ａの間が空隙で繋がっていても、その空隙が電線１１，１１の径よりも幅が狭ければ、電線１１，１１の動きを規制できることになり、本願発明はこの形態を包含する。なお、空隙を占める空気の誘電率は１であるのに対して、樹脂は２〜４程度であるから、他の撚られている電線１１，１１の部分とのインピーダンスの整合という本発明の目的からすると、電線引出し孔４２ａと電線引出し孔４２ａの間が樹脂で埋められているのが好ましい。
また、以上の実施形態では、フロントハウジング３０に中空のキャビティ３６を設け、これを区画する前壁３３、中間壁３４及び後壁３５に端子挿入孔３３ａ，３４ａ、電線挿入孔３５ａを形成したが、本発明はこれに限らない。キャビティ３６の部分を中実にする一方、電線１１，１１及び端子金具１５，１５を収容し、前後方向に一気通貫するキャビティを形成することもできる。

１ ワイヤハーネス
１０ ツイストペア電線
１１ 電線
１２ 芯線
１３ 内側被覆材
１４ 外側被覆材
１５ 端子金具
２０ ハウジング
３０ フロントハウジング（第２ハウジング）
３１ 側壁
３３ 前壁
３３ａ，３４ａ 端子挿入孔
３４ 中間壁
３５ 後壁
３５ａ 電線挿入孔
３６ キャビティ
３７ 係止突起
４０ リアハウジング（第１ハウジング）
４１ 側壁
４２ 後壁
４２ａ 電線引出孔
４３ キャビティ
４４ 受容開口
４５ 係止溝

Claims (3)

1. 一対の電線が撚られており、各々の先端に端子金具が接続されるツイストペア電線と、
   一対の前記電線の先端側及び前記端子金具を収容するハウジングと、を備え、
   前記ハウジングは、
   一対の前記電線が引き出される、一対の前記電線引出し孔が形成された第１ハウジングと、
   前記第１ハウジングと相互に嵌合され、かつ、一対の前記電線の先端側が各々挿入される、一対の電線挿入孔が形成された第２ハウジングと、を備え、
   一対の前記電線は、
   前記ハウジングに収容される部分が、前記第１ハウジングの前記電線引出し孔と前記第２ハウジングの前記電線挿入孔の間で撚られている、
   ことを特徴とするワイヤハーネス組立体。
2. 前記一対の前記電線引出し孔は、独立して形成されている、
   請求項１又は２に記載のワイヤハーネス組立体。
3. 請求項１又は２に記載のワイヤハーネスの組立方法であって、
   前記端子金具が接続される一対の前記電線の先端側を撚り戻しした状態で、前記第１ハウジングの一対の前記電線引出し孔に各々挿入するステップ（ａ）と、
   前記第１ハウジングに挿入された一対の前記電線を撚るステップ（ｂ）と、
   撚られた一対の前記電線に接続された一対の前記端子金具を、前記第２ハウジングの前記端子挿入孔に挿入するとともに、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングを嵌合するステップ（ｃ）と、
   を備える、
   ことを特徴とするワイヤハーネスの組立方法。

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