JP6216629B2 - 外装部材及びワイヤハーネス - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤハーネスを構成する外装部材に関し、特に、外装部材の断面形状を設計する設計方法に関する。

従来、自動車に配索されるワイヤハーネスは、該ワイヤハーネスが屈曲する箇所に外装部材が設けられることがある。外装部材としては、コルゲートチューブやグロメットが挙げられる。この種の外装部材を備えるワイヤハーネスのなかには、スライドドアを有する車両における該スライドドアの乗降口に配索されるものがある（特許文献１、２）。

特開２０１３−１５０５４０号公報 特開２０１３−１６２７１６号公報

図４（Ａ）から図４（Ｃ）は、スライドドアの乗降口に配索されたワイヤハーネスを示す斜視図であり、図４（Ａ）はスライドドアが完全に開いた状態であり、図４（Ｂ）はスライドドアが半分開いた状態であり、図４（Ｃ）はスライドドアが完全に閉じた状態である。図４（Ａ）から図４（Ｃ）に示すように、外装部材７は、水平方向においては車両ボディ１とスライドドア５に挟まれるように、垂直方向においては車両ボディ１のステップ３の僅かに上側に位置するように配索される。このように乗降口２に配索される外装部材７は、図４（Ｃ）に示すようにスライドドア５が完全に閉じた場合、車両内にいる乗員によって視認されてしまうことが起き得る。

車両内の装飾性を高めるためには、上述のように外装部材７が乗員によって視認されることは好ましくない。このため、従来の外装部材７は、視認され難くするために、車両内の乗員が外装部材７が位置する方向を視たときに、ステップ３またはスライドドア５のトリムによって隠れ易い小型形状に設計されていた。あるいは、従来の外装部材７は、外装部材７が視認されても車両内の装飾性が低下することがないよう、外装部材７の見映えが優先された形状に設計されていた。

しかしながら、上述のような外装部材７の設計思想では、電線束が収容される外装部材７の内部空間が小さくなり易い。内部空間が小さい外装部材７では、電線束を外装部材７に収容することが困難になり、その作業に伴う負荷が大きくなってしまう。また、内部空間が小さい外装部材７では、その内部空間に占める電線束の割合が高くなってしまい、外装部材７を屈曲するためにより大きな外力を外装部材７に作用する必要があるとともに、屈曲耐久性（ワイヤハーネスとしての性能を維持する上で許容される、屈曲回数）が低下する虞がある。

このようにスライドドアの乗降口に配索される外装部材は、乗員によって視認され難くするために外観形状が小型化されつつも、外装部材の内部空間が極力広く確保されることが求められる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トレードオフの関係にある外観形状の小型化及び内部空間の確保を両立する外装部材及びその外装部材を備えるワイヤハーネスを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る外装部材は、下記（１）を特徴としている。
（１） 複数本の電線が束ねられた電線束が内部に収容される中空筒状の外装部材であって、
前記電線束が収容された状態において屈曲可能な屈曲部を備え、
前記屈曲部の断面形状は、対向する平行な２辺と、該２辺の端部を連結する２つの円弧とを有する長円形状であって、前記２辺の内側の間の間隔をＤｓ、前記２つの円弧の内側最深部の間の間隔をＤｌとするとき、Ｄｓ及びＤｌは、
Ｄｓ＝φｗ＋Ｃ１＋Ｃ２（ただし、φｗは前記屈曲部に収容される前記電線束の直径、Ｃ１、Ｃ２は前記電線束と前記２辺それぞれとの間に形成されるクリアランスの幅）
Ｄｌ＝（Ｓｗ／Ａｒ−πＤｓ^２／４）／Ｄｓ＋Ｄｓ （ただし、Ｓｗは前記屈曲部に収容される前記電線束の断面積、Ａｒは前記屈曲部に求められる屈曲耐久性に応じて特定される、前記屈曲部の内面によって囲まれる断面積に占める前記電線束の断面積Ｓｗの割合。）
を満たすことを特徴とする外装部材。

上記（１）の構成の外装部材によれば、短尺長さＤｓ及び長尺長さＤｌによって断面形状が特定される外装部材は、外装部材の外形状の小型化、及び内部空間の確保が図られたものである。

前述した目的を達成するために、本発明に係るワイヤハーネスは、下記（２）、（３）を特徴としている。
（２） 上記（１）に記載の外装部材を備え、
前記２つの円弧が並ぶ並び方向が、前記屈曲部が屈曲する方向に対して略垂直となるように車両に配索される、
ことを特徴とするワイヤハーネス。
（３） 一端が車両ボディ側に、他端がスライドドア側に固定される、
ことを特徴とする（２）に記載のワイヤハーネス。

上記（２）の構成のワイヤハーネスによれば、２辺に圧縮応力または引張応力が作用し易くなり、２辺を軸として屈曲し易くなる。
上記（３）の構成のワイヤハーネスによれば、外装部材の小型化が図られたことによって、スライドドアの乗降口に配索された外装部材が乗員によって視認され難くすることができる。

本発明によれば、トレードオフの関係にある外観形状の小型化及び内部空間の確保を両立する外装部材及びその外装部材を備えるワイヤハーネスを提供することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１（Ａ）から図１（Ｃ）は、本発明の実施形態のワイヤハーネスが、スライドドアの乗降口に配索された状態を示す斜視図であって、図１（Ａ）はスライドドアが完全に開いた状態であり、図１（Ｂ）はスライドドアが半分開いた状態であり、図１（Ｃ）はスライドドアが完全に閉じた状態である。 図２は、本発明の実施形態のワイヤハーネスにおける、図１（Ｃ）の平面ＩＩにおける断面図である。 図３は、収容率Ａｒと、外装部材に求められる屈曲耐久性Ｍとの関係を示すグラフである。 図４（Ａ）から図４（Ｃ）は、スライドドアの乗降口に配索されたワイヤハーネスを示す斜視図であり、図４（Ａ）はスライドドアが完全に開いた状態であり、図４（Ｂ）はスライドドアが半分開いた状態であり、図４（Ｃ）はスライドドアが完全に閉じた状態である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。図１（Ａ）から図１（Ｃ）は、本発明の実施形態のワイヤハーネスが、スライドドアの乗降口に配索された状態を示す斜視図であって、図１（Ａ）はスライドドアが完全に開いた状態であり、図１（Ｂ）はスライドドアが半分開いた状態であり、図１（Ｃ）はスライドドアが完全に閉じた状態である。図２は、本発明の実施形態のワイヤハーネスにおける、図１（Ｃ）の平面ＩＩにおける断面図である。

図１（Ａ）から図２に示すように、本発明の実施形態のワイヤハーネスは、電線束１０と、外装部材２０とを含んで構成される。さらに、本発明の実施形態のワイヤハーネスは、車両ボディ側の給電具３０と、スライドドア側の給電具４０と、を含んで構成される。

電線束１０は、複数本の電線が束ねられたものである。電線束１０は、外装部材２０の内部に収容される。電線の集合である電線束１０は、その断面の形状が各電線の位置、各電線の太さ、電線の撚れ具合などによって変化するが、本明細書では発明の理解を助けるため、図２に示すように電線束１０の断面を真円として説明する。

外装部材２０は、中空筒状の蛇腹形状が連続するコルゲートチューブによって構成される。外装部材２０は、電線束１０を内部に収容した状態において該外装部材２０に外力が作用すると、蛇腹形状の一部分が屈曲することができる。外装部材２０は、蛇腹形状の任意の部分（屈曲部に相当する）が屈曲することにより、図１（Ａ）から図１（Ｃ）に示すように、車両ボディに対して相対的に移動したスライドドアの位置に追従して、水平方向に形状を変える。外装部材２０の断面形状については、追って詳細に説明する。尚、本実施形態では、外装部材２０の一形態としてコルゲートチューブを適用した場合について説明するが、本発明の外装部材はコルゲートチューブに限定されるものではない。電線束を内部に収容した状態において、自身が屈曲可能な部材であれば、外装部材として適用することができる。例えば、中空筒状の蛇腹形状の部分と、中空筒状の円筒形状の部分とが交互に連続するコルチューブも外装部材として含まれる。

車両ボディ側の給電具３０は、車両ボディ側に固定された合成樹脂製のアウタ部材３１と、アウタ部材３１に水平方向回動自在（首振り自在）に軸支され、外装部材２０の一端部を保持（支持）したインナ部材３２とを含んで構成される。外装部材２０は、一端がアウタ部材３１及びインナ部材３２を介して車両ボディ側に固定される。また、アウタ部材３１にインナ部材３２が軸支されることにより、車両ボディに対してスライドドアが相対的に移動したときの外装部材２０の一端部側が屈曲する方向が、水平方向に規制される。

スライドドア側の給電具４０は、スライドドアのインナパネルに固定されたアウタ部材４１と、アウタ部材４１に水平方向回動自在（首振り自在）に軸支され、外装部材２０の他端部を保持（支持）したインナ部材４２とを含んで構成される。外装部材２０は、他端がアウタ部材４１及びインナ部材４２を介してスライドドア側に固定される。また、アウタ部材４１にインナ部材４２が軸支されることにより、車両ボディに対してスライドドアが相対的に移動したときの外装部材２０の他端部側が屈曲する方向が、水平方向に規制される。

続いて、外装部材２０の形状について、より詳細に説明する。外装部材２０は、中空筒状の蛇腹形状が連続する形状であり、その任意の断面の形状が、図２に示すように、長円形状である。ここで、長円形状とは、対向する平行な２辺と、該２辺の端部を連結する２つの円弧とを有する形状とする。図２に示すように、外装部材２０の断面は、対向する平行な２辺Ｌ１、Ｌ２と、該２辺Ｌ１、Ｌ２の端部を連結する２つの円弧Ａ１、Ａ２とを有する形状である。以下、外装部材２０の断面寸法を設計する設計方法について説明する。尚、本実施形態では円弧Ａ１、Ａ２が半円（１８０°）であるとするが、本発明は０°から１８０°の間の任意の角度をとる円弧であってよい。

外装部材２０の断面寸法は、次の２つの寸法によって規定される。１つは、２辺Ｌ１、Ｌ２の内側の間の間隔Ｄｓであり、もう１つは、２つの円弧Ａ１、Ａ２の内側最深部の間の間隔をＤｌである。以下、Ｄｓを短尺長さ、Ｄｌを長尺長さと称する。外装部材２０の内面の断面積Ｓｅは、短尺長さＤｓ及び長尺長さＤｌを用いると、次の式（１）によって算出される。
Ｓｅ＝（Ｄｓ／２）×（Ｄｓ／２）×π＋Ｄｓ×（Ｄｌ−Ｄｓ）・・・（１）

また、電線束１０の断面は、直径φｗの真円であるとする。このとき、電線束１０の断面積Ｓｗは、次の式（２）によって算出される。
Ｓｗ＝（φｗ／２）×（φｗ／２）×π・・・（２）

短尺長さＤｓを設定するにあたっては、外装部材２０の内部空間に電線束１０を容易に収容するために、次の式（３）を満たさなければならない。
Ｄｓ＞φｗ・・・（３）
尚、外装部材２０は、電線束１０と２辺Ｌ１、Ｌ２との間にクリアランス（隙間）Ｃ１、Ｃ２が形成されるように設計される。このクリアランスＣ１、Ｃ２が大きく確保されていると、電線束１０を外装部材２０に収容する作業に伴う負荷が軽減される。クリアランスＣ１、Ｃ２の短尺長さ方向に沿う幅は、電線束１０の径に応じて定められる。電線束１０の直径φｗ、短尺長さＤｓ及びクリアランスＣ１、Ｃ２の関係は次の式（４）になる。
Ｄｓ＝φｗ＋Ｃ１＋Ｃ２・・・（４）

ところで、本発明の実施形態のワイヤハーネスは、図１（Ａ）から図１（Ｃ）に示すように、２つの円弧Ａ１、Ａ２が並ぶ並び方向が、外装部材２０が屈曲する方向（水平方向）に対して略垂直となるように車両に配索される。これにより、２辺Ｌ１、Ｌ２に圧縮応力または引張応力が作用し易くなり、２辺Ｌ１、Ｌ２を軸として屈曲し易くなる。外装部材２０が水平方向により屈曲し易くするためには、短尺長さＤｓは小さいほどよい。他方、短尺長さＤｓが小さくなればなるほど、外装部材２０の内面の断面積Ｓｅに占める電線束１０の断面積Ｓｗの割合Ａｒが大きくなる。以下、割合Ａｒを収容率Ａｒと称する。一般的に、収容率Ａｒと、外装部材２０に求められる屈曲耐久性Ｍとは図３のグラフに示される関係となる。屈曲耐久性Ｍは、ワイヤハーネスとしての性能を維持する上で許容される、屈曲回数の限界値である。図３に示すように、収容率Ａｒがある値Ａｒ１未満では屈曲耐久性Ｍは一定であるが、収容率Ａｒがある値Ａｒ１以上になると屈曲耐久性Ｍは収容率Ａｒの上昇とともに減少し、さらに、収容率Ａｒがある値Ａｒ２以上になると屈曲耐久性Ｍは収容率ＡｒがＡｒ２であるときの値から変化しなくなる。

車両に配索されるワイヤハーネスは、収容率Ａｒが５５％から８５％程度のものが多い。収容率Ａｒが５５％から８５％の範囲は、図３に示す収容率ＡｒがＡｒ１からＡｒ２の間に含まれる。カーメーカーからサプライヤーに対して求められるワイヤハーネスの仕様には、屈曲耐久性Ｍに関する仕様が存在するが、この仕様と図３に示す関係を参照すれば、外装部材２０が満たすべき収容率Ａｒが一義的に特定される。収容率Ａｒと、外装部材２０の内面の断面積Ｓｅ及び電線束１０の断面積Ｓｗとの関係は、次の式（５）によって算出される。
Ａｒ＝Ｓｗ／Ｓｅ・・・（５）

式（１）、（２）、（５）を参照すると、長尺長さＤｌは、次の式（６）によって算出される。
Ｄｌ＝（Ｓｅ−πＤｓ^２／４）／Ｄｓ＋Ｄｓ
＝（Ｓｗ／Ａｒ−πＤｓ^２／４）／Ｄｓ＋Ｄｓ
＝（πφｗ^２／４／Ａｒ−πＤｓ^２／４）／Ｄｓ＋Ｄｓ
＝π／４（φｗ^２／Ａｒ−Ｄｓ^２）／Ｄｓ＋Ｄｓ・・・（６）

このように、長尺長さＤｌは、電線束１０の断面積（すなわち電線束の径）、収容率Ａｒ及び短尺長さＤｓが定まれば、算出される。式（４）から算出される短尺長さＤｓ及び式（６）から算出される長尺長さＤｌによって断面形状が特定される外装部材２０は、内部空間の確保、及び外形状の小型化が図られたものである。具体的には、式（４）から算出される短尺長さＤｓによって、電線束１０を外装部材２０に収容するために必要とされる内部空間が確保される。また、式（６）から算出される長尺長さＤｌによって、所望の収容率を満たしつつ外形状を小型化することができる。

以上、本発明の外装部材２０によれば、外形状の小型化が図られたことによって、スライドドアの乗降口に配索された外装部材が乗員によって視認され難くすることができる。また、本発明の外装部材２０によれば、内部空間の広さが確保されているので、電線束１０を外装部材２０に収容する作業に伴う負荷を最小限にとどめることができる。また、本発明の外装部材２０によれば、所望の収容率を満たす内部空間が確保されているため、必要とされる屈曲耐久性を外装部材２０に持たせることができる。

尚、上述した実施形態では、外装部材２０を含むワイヤハーネスが、スライドドアの乗降口に配索される形態について説明した。本発明の外装部材を備えるワイヤハーネスが配索される箇所は、スライドドアの乗降口に限定されるものではなく、ワイヤハーネスの屈曲が求められる任意の箇所とすることができる。

また、上述した実施形態では、電線束１０の断面を真円と仮定した。実際の電線束は、複数の電線であり、それらの電線間に隙間が存在する。このため、真円と仮定した電線束の断面積は、実際の電線束の断面積よりも大きくなる。この点を踏まえると、電線束の断面積が真円であることを前提にした式（６）により算出される長尺長さＤｌは、その数値が大きめに設計されていると言える。電線束１０の断面を実際の電線束の断面により則したものとして算出することによって、より小型化の図られた外装部材２０を設計することができる。

尚、本実施形態では、長尺長さＤｌは、電線束１０の断面積を真円と仮定したことにより、実際の電線束１０の断面積を適用した場合よりも若干大きめに設計されている。しかし、このような設計のもと形状が特定された外装部材２０であっても、外装部材２０の外形状の小型化、及び内部空間の確保が図られたものであることを付言する。

ここで、上述した本発明に係る外装部品及びワイヤハーネスの実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）〜（３）に簡潔に纏めて列記する。
（１） 複数本の電線が束ねられた電線束（１０）が内部に収容される中空筒状の外装部材（２０）であって、
前記電線束が収容された状態において屈曲可能な屈曲部を備え、
前記屈曲部の断面形状は、対向する平行な２辺（Ｌ１、Ｌ２）と、該２辺の端部を連結する２つの円弧（Ａ１、Ａ２）とを有する長円形状であって、前記２辺の内側の間の間隔をＤｓ、前記２つの円弧の内側最深部の間の間隔をＤｌとするとき、Ｄｓ及びＤｌは、
Ｄｓ＝φｗ＋Ｃ１＋Ｃ２（ただし、φｗは前記屈曲部に収容される前記電線束の直径、Ｃ１、Ｃ２は前記電線束と前記２辺それぞれとの間に形成されるクリアランスの幅）
Ｄｌ＝（Ｓｗ／Ａｒ−πＤｓ^２／４）／Ｄｓ＋Ｄｓ （ただし、Ｓｗは前記屈曲部に収容される前記電線束の断面積、Ａｒは前記屈曲部に求められる屈曲耐久性に応じて特定される、前記屈曲部の内面によって囲まれる断面積に占める前記電線束の断面積Ｓｗの割合。）
を満たすことを特徴とする外装部材。
（２） （１）に記載の外装部材を備え、
前記２つの円弧が並ぶ並び方向が、前記屈曲部が屈曲する方向に対して略垂直となるように車両に配索される、
ことを特徴とするワイヤハーネス。
（３） 一端が車両ボディ側に、他端がスライドドア側に固定される、
ことを特徴とする（２）に記載のワイヤハーネス。

１０ 電線束
２０ 外装部材
３０ 車両ボディ側の給電具
３１ アウタ部材
３２ インナ部材
４０ スライドドア側の給電具
４１ アウタ部材
４２ インナ部材

Claims (3)

1. 複数本の電線が束ねられた電線束が内部に収容される中空筒状の外装部材であって、
   前記電線束が収容された状態において屈曲可能な屈曲部を備え、
   前記屈曲部の断面形状は、対向する平行な２辺と、該２辺の端部を連結する２つの円弧とを有する長円形状であって、前記２辺の内側の間の間隔をＤｓ、前記２つの円弧の内側最深部の間の間隔をＤｌとするとき、Ｄｓ及びＤｌは、
   Ｄｓ＝φｗ＋Ｃ１＋Ｃ２（ただし、φｗは前記屈曲部に収容される前記電線束の直径、Ｃ１、Ｃ２は前記電線束と前記２辺それぞれとの間に形成されるクリアランスの幅）
   Ｄｌ＝（Ｓｗ／Ａｒ−πＤｓ^２／４）／Ｄｓ＋Ｄｓ （ただし、Ｓｗは前記屈曲部に収容される前記電線束の断面積、Ａｒは前記屈曲部に求められる屈曲耐久性に応じて特定される、前記屈曲部の内面によって囲まれる断面積に占める前記電線束の断面積Ｓｗの割合。）
   を満たすことを特徴とする外装部材。
2. 請求項１に記載の外装部材を備え、
   前記２つの円弧が並ぶ並び方向が、前記屈曲部が屈曲する方向に対して略垂直となるように車両に配索される、
   ことを特徴とするワイヤハーネス。
3. 一端が車両ボディ側に、他端がスライドドア側に固定される、
   ことを特徴とする請求項２に記載のワイヤハーネス。

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