JP6812205B2 - ワイヤーハーネス - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤーハーネスに関する。

従来、外部からのノイズにより各種電子機器が誤動作してしまうことを防止すべく、電線の周囲に金属箔や金属編組などのシールド層で覆ったシールド電線が知られている。さらに、フラットケーブルに対してシールド層を設けたフラットシールドケーブルについても提案されている。このようなフラットシールドケーブルは、並列配置される導体のうち、ドレイン線となる導体の被覆部が除去されており、その外周がシールド層で覆われている。被覆が除去された導体露出部とシールド層との間には、導電性フィラーを含有した接着層や、導電性ペーストが介在しており、この介在物を介してドレイン線とシールド層との電気接続が図られている（特許文献１，２参照）。

特開２００８−４４６４号公報 特開２０１１−１６５３９３号公報

しかし、特許文献１，２に記載のフラットシールドケーブルをワイヤーハーネスの一部に用いた場合において、そのシールド性能については未だ改善の余地があるものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シールド性能を向上させることが可能なワイヤーハーネスを提供することにある。

本発明に係るワイヤーハーネスは、並列配置された複数本の導体と、前記複数本の導体を覆うと共に少なくとも１本の導体の一部を露出させた導体露出部が形成された絶縁性の被覆部と、前記被覆部の外周を覆うシールド部材とを有し、前記導体露出部を通じて導体と前記シールド部材とが電気接続されたフラットシールドケーブルと、前記フラットシールドケーブルの一端側に接続される第１機器と、前記フラットシールドケーブルの他端側に接続される第２機器と、を備え、前記複数本の導体のうち前記導体露出部が形成されていない導体を通じて前記第１機器から前記第２機器に信号伝達するワイヤーハーネスであって、前記少なくとも１本の導体は、前記導体露出部の形成箇所よりも前記第２機器側の箇所においてアース接続されていることを特徴とする。

このワイヤーハーネスによれば、導体露出部が形成される少なくとも１本の導体は、導体露出部の形成箇所よりも第２機器側の箇所においてアース接続されているため、少なくとも１本の導体を流れるノイズにより発生した誘導電流は、第２機器へ向かう方向に流れることとなる。また、導体露出部が形成されていない導体については第１機器から第２機器に流れることから、誘導電流と信号とが同方向に流れることとなる。ここで、本件発明者らは、ノイズにより発生した誘導電流を信号と同方向に移送させてアースすると、ノイズが信号に影響を与え難くなることを見出した。よって、ノイズにより発生した誘導電流と信号とを同方向に流すことで、シールド性能を向上させることができる。

また、本発明に係るワイヤーハーネスにおいて、前記導体露出部は、前記少なくとも１本の導体のうち前記第１機器よりも前記第２機器に近い側に形成されていることが好ましい。

このワイヤーハーネスによれば、導体露出部は、少なくとも１本の導体のうち第１機器よりも第２機器に近い側に形成されているため、ノイズにより発生した誘導電流は少なくとも１本の導体を比較的短い距離しか流れなくなる。このため、ノイズが信号に与える影響をより一層小さくすることができ、シールド性能を一層向上させることができる。

また、本発明に係るワイヤーハーネスにおいて、前記導体露出部は、前記シールド部材の前記第２機器側端部から１５０ｍｍ以下となる箇所に形成されていることが好ましい。

このワイヤーハーネスによれば、導体露出部は、シールド部材の第２機器側端部から１５０ｍｍ以下となる箇所に形成されているため、シールド部材により保護される領域内において、より第２機器側に導体露出部を形成していることとなり、少なくとも１本の導体のうちより一層短い距離しか誘導電流を流さなくなり、より一層のシールド性能の向上を図ることができる。

本発明によれば、シールド性能を向上させることが可能なワイヤーハーネスを提供することができる。

本発明の実施形態に係るフラットシールドケーブルを含むワイヤーハーネスを示す斜視図である。 図１に示したフラットケーブルの詳細を示す斜視図である。 ノイズが信号に与える影響を測定するための測定装置等を示す概略図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示している。 図３に示した装置を利用して各周波数信号に対するシールド効果を測定した結果を示すグラフである。 誘導電流と信号とによる磁界の発生の様子を示す概略図であり、（ａ）は誘導電流と信号とが同方向である場合を示し、（ｂ）は誘導電流と信号とが反対方向である場合を示している。 図３に示した装置を利用して各周波数信号に対するシールド効果を測定した結果を示す第２のグラフである。 シールド効果とシールド部材の端末から導体露出部までの距離との相関を示すグラフである。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が生じない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係るフラットシールドケーブルを含むワイヤーハーネスを示す斜視図である。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、フラットシールドケーブル１と、第１機器Ｃ１と、第２機器Ｃ２とから構成されている。

フラットシールドケーブル１は、フラットケーブル１０とフラットケーブル１０の外周に巻き回されたシールド部材２０とから構成されている。なお、図１では説明の便宜上、シールド部材２０については一部展開した状態で示しているが、実際には展開しておらずフラットケーブル１０上に巻き回されているものとする。

フラットケーブル１０は、並列配置された複数本（図１においては９本）の導体１１と、複数本の導体１１を一括して覆う絶縁性の被覆部１２とからなる。第１機器Ｃ１及び第２機器Ｃ２は、フラットシールドケーブル１の両端側に設けられる機器であり、フラットシールドケーブル１を通じて第１機器Ｃ１からの信号を第２機器Ｃ２に送信するものである（単方向へ送信するものである）。なお、図示を省略するが、フラットシールドケーブル１は、その両端にコネクタが取り付けられており、コネクタを通じて第１機器Ｃ１及び第２機器Ｃ２に接続されている。フラットケーブル１０を用いている関係上、取り付けられるコネクタは圧接式であることが好ましい。

図２は、図１に示したフラットケーブル１０の詳細を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、フラットケーブル１０の被覆部１２には１本の導体１１ａの一部を露出させた導体露出部１３が形成されている。導体露出部１３が形成された導体１１ａは、第２機器Ｃ２側がアース接続されている。

また、図１に示すシールド部材２０は、少なくとも、金属からなる第１層と、フラットケーブル１０に巻かれた状態において第１層の内側に位置する第２層とを有する２以上の層からなるシート材である。第１層は、例えば銅などの金属箔で構成されている。第２層は、金属フィラー（例えば銀フィラー）を含有した熱硬化性樹脂、接着剤、又は溶剤等から構成されている。また、第２層は導電性ペーストであってもよい。

シールド部材２０は、第２層が内側となってフラットケーブル１０に巻き付けられ、この状態でシールド部材２０が加熱されることにより、熱硬化性樹脂、接着剤及び溶剤等から油分が揮発して金属化される。この金属化の状態においては、第２層は導体露出部１３を通じて導体１１ａに接続され、導体１１ａはシールド部材２０の第１層と電気接続されることとなる。

このようなフラットシールドケーブル１において、外部からのノイズはシールド部材２０の第１層によって受け止められ、誘導電流として第２層から導体露出部１３を通じて導体１１ａに至り、導体１１ａの第２機器Ｃ２側の端部よりアースされる。第１機器Ｃ１からの信号は、導体露出部１３が形成されていない導体１１ｂ（複数本の導体１１のうち導体１１ａを除く導体１１ｂ）を通じて第２機器Ｃ２まで伝達される。

ここで、本件発明者らは、図１及び図２に示した構成のように、ノイズにより発生した誘導電流を信号と同方向に移送させてアースすると、誘導電流が信号に影響を与え難くなってシールド性能が高まることを見出した。本実施形態では第１機器Ｃ１から第２機器Ｃ２に信号が送信される。また、ドレイン線となる導体１１ａは第２機器Ｃ２側がアースされている。このため、ドレイン線においては、導体露出部１３から第２機器Ｃ２側の端部に向かって誘導電流が流れることとなり、第１機器Ｃ１から第２機器Ｃ２に向かって流れる信号と同方向に誘導電流が流れる構成となっている。

さらに、本件発明者らは、ドレイン線となる導体１１ａのうち、第１機器Ｃ１よりも第２機器Ｃ２に近い側（すなわちアース側）に導体露出部１３を形成することにより、シールド性能が高まることを見出した。特に、導体露出部１３の位置は、シールド部材２０の端部から１５０ｍｍ以内であることが好適であることを見出した。よって、本実施形態においては、図１に示すように、シールド部材２０の端部（第２機器Ｃ２側の端部）から、導体露出部１３の第１機器Ｃ１側の端部までの距離Ｌが１５０ｍｍ以内となっている。

次に、本実施形態に係るワイヤーハーネスのシールド効果等について説明する。

図３は、ノイズが信号に与える影響を測定するための測定装置等を示す概略図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、測定装置は、概略的にスペクトラムアナライザーＳＡと、銅パイプＣＰとから構成されている。銅パイプＣＰ内には、フラットシールドケーブル１が収納されている。スペクトラムアナライザーＳＡは銅パイプＣＰに接続されており、ノイズに相当する信号を銅パイプＣＰに付与する。銅パイプＣＰに付与されたノイズは空間伝搬してフラットシールドケーブル１のシールド部材２０に至る。シールド部材２０に伝達したノイズに基づく誘導電流は導体露出部１３が形成された導体１１ａに至り、アースされる。

また、フラットシールドケーブル１には、導体１１ｂに対して信号を流しており、スペクトラムアナライザーＳＡは、フラットシールドケーブル１に入力した信号とフラットシールドケーブル１から出力される信号との差分から、ノイズが信号にどの程度影響を与えたかを算出してシールド効果（ｄＢ）を測定する。

また、図３（ａ）に示す例では、フラットシールドケーブル１の一端側をアース接続することで、誘導電流と信号とが同方向に流れるようにしている。一方、図３（ｂ）に示す例では、フラットシールドケーブル１の他端側をアース接続することで、誘導電流と信号とが反対方向に流れるようにしている。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）との双方において、アース側の端部と導体露出部１３までの距離は同じとしている。

図４は、図３に示した装置を利用して各周波数信号に対するシールド効果を測定した結果を示すグラフである。なお、図４において実線は誘導電流と信号とが同方向に流れる場合を示し、破線は誘導電流と信号とが反対方向に流れる場合を示している。

図４に示すように、信号の周波数が１００ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下である領域において、誘導電流と信号とが同方向に流れる場合の方が、反対方向に流れる場合よりも、シールド効果が高くなる結果となった。このため、ノイズにより発生した誘導電流を信号と同方向に流すようにアースすることでシールド効果を高めることがわかった。これは以下の理由による。

図５は、誘導電流と信号とによる磁界の発生の様子を示す概略図であり、（ａ）は誘導電流と信号とが同方向である場合を示し、（ｂ）は誘導電流と信号とが反対方向である場合を示している。

図５（ａ）に示すように、ノイズにより発生した誘導電流と信号とが同方向である場合には、誘導電流と信号との磁界が同方向に発生する。このため、ドレイン線となる導体１１ａと信号線となる導体１１ｂとの間において磁界は打ち消し合うこととなる。これにより、ノイズが信号に影響を与え難くなると推察される。

これに対して、図５（ｂ）に示すように、誘導電流と信号とが反対方向である場合には、誘導電流と信号との磁界が逆方向に発生する。このため、ドレイン線となる導体１１ａと信号線となる導体１１ｂとの間において磁界は強め合うこととなる。これにより、ノイズが信号に影響を与え易くなると推察される。

以上のように、誘導電流と信号とが同方向に流れるように、アース接続を行うことによりシールド効果を高めることができる。

図６は、図３に示した装置を利用して各周波数信号に対するシールド効果を測定した結果を示す第２のグラフである。図６においては誘導電流と信号とが同方向に流れるようにしている。図６において実線は、導体露出部１３をアース側に形成した場合を示し、破線は導体露出部１３をアース反対側に形成した場合を示している。

図６に示すように、信号の周波数が１００ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下である領域において、導体露出部１３をアース側に近くなるように形成した場合には、導体露出部１３をアース側から遠くなるように形成した場合よりも、シールド効果が高くなる結果となった。このため、導体露出部１３をアース側に形成することでシールド効果を高めることがわかった。

これは、導体露出部１３をアース側に近くなるように形成した場合、誘導電流が導体１１ａ上を比較的短い距離しか流れなくなるためである。すなわち、誘導電流の流れる距離が短くなることから、誘導電流による磁界発生距離も短くなって、信号に影響を与え難くなるからである。

図７は、シールド効果とシールド部材２０の端末から導体露出部１３までの距離との相関を示すグラフである。なお、図７において信号の周波数が１０ＭＨｚであるときのシールド効果を示している。

図７に示すように、シールド部材２０の端末から導体露出部１３までの距離Ｌ（符号Ｌは図１参照）が長くなるほど、シールド効果が低下する傾向にある。このため、例えばシールド効果２０ｄＢを達成するためには、上記距離が１５０ｍｍ以下である必要がある。なお、シールド効果２０ｄＢとはノイズを９９％以上防ぐことは言うまでもない。

このようにして、本実施形態に係るワイヤーハーネスＷＨによれば、導体露出部１３が形成される導体１１ａは、導体露出部１３の形成箇所よりも第２機器Ｃ２側の箇所においてアース接続されているため、導体１１ａを流れるノイズにより発生した誘導電流は、第２機器Ｃ２へ向かう方向に流れることとなる。また、導体露出部１３が形成されていない導体１１ｂについては第１機器Ｃ１から第２機器Ｃ２に流れることから、誘導電流と信号とが同方向に流れることとなる。ここで、本件発明者らは、誘導電流を信号と同方向に移送させてアースすると、ノイズが信号に影響を与え難くなることを見出した。よって、誘導電流と信号とを同方向に流すことで、シールド性能を向上させることができる。

また、導体露出部１３は、導体１１ａのうち第１機器Ｃ１よりも第２機器Ｃ２に近い側に形成されているため、ノイズにより発生した誘導電流は導体１１ａを比較的短い距離しか流れなくなる。このため、ノイズが信号に与える影響をより一層小さくすることができ、シールド性能を一層向上させることができる。

また、導体露出部１３は、シールド部材２０の第２機器Ｃ２側端部から１５０ｍｍ以下となる箇所に形成されているため、シールド部材２０により保護される領域内において、より第２機器Ｃ２側に導体露出部１３を形成していることとなり、導体１１ａのうちより一層短い距離しか誘導電流を流さなくなり、より一層のシールド性能の向上を図ることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、他の技術（周知及び公知の技術を含む）を組み合わせてもよい。

例えば上記実施形態においてフラットケーブル１０は、１つの面上において複数本の導体１１が並列配置されているが、２つ以上の面上において複数本の導体１１が並列配置されたものであってもよい。さらに、フラットケーブル１０は９本の導体１１を備えるもの（９芯のもの）に限らず、２本以上の導体１１を備えるものであればよい。

また、導体露出部１３は、２本以上の導体１１を露出させるように形成されていてもよい。また、図１において導体露出部１３は、導体１１ａの全周を露出させているが、これに限らず、上面側のみなど周方向に一部のみを露出させるものであってもよい。

さらに、シールド部材２０は、第１層と第２層との２層構造に限らず、第３以上の層を備えていてもよい。また、アース接続は導体１１ａの端部に行われる場合に限らず、端部近傍であれば、導体１１ａやや中央側にアース接続されてもよい。

さらに、本実施形態に係るワイヤーハーネスＷＨは、第１機器Ｃ１から第２機器Ｃ２に信号を送信するものであるが、これに限らず、第２機器Ｃ２から第１機器Ｃ１に信号を送信する場合や双方向で信号を送信する場合には、以下のようにしてもよい。すなわち、ドレイン線となる導体１１ａの一方の端部側をアース接続した場合、導体１１ａのうち、導体露出部１３を他方の端部側よりも一方の端部側に近くなるように形成する構成のみを採用してもよい。これによっても、シールド性能を向上させることができるからである。

ＷＨ ：ワイヤーハーネス
１ ：フラットシールドケーブル
１０ ：フラットケーブル
１１ ：複数本の導体
１２ ：被覆部
１３ ：導体露出部
２０ ：シールド部材
Ｃ１ ：第１機器
Ｃ２ ：第２機器

Claims (3)

1. 並列配置された複数本の導体と、前記複数本の導体を覆うと共に少なくとも１本の導体の一部を露出させた導体露出部が形成された絶縁性の被覆部と、前記被覆部の外周を覆うシールド部材とを有し、前記導体露出部を通じて導体と前記シールド部材とが電気接続されたフラットシールドケーブルと、
   前記フラットシールドケーブルの一端側に接続される第１機器と、
   前記フラットシールドケーブルの他端側に接続される第２機器と、を備え、
   前記複数本の導体のうち前記導体露出部が形成されていない導体を通じて前記第１機器から前記第２機器に信号伝達するワイヤーハーネスであって、
   前記少なくとも１本の導体は、前記導体露出部の形成箇所よりも前記第２機器側の箇所においてアース接続されている
   ことを特徴とするワイヤーハーネス。
2. 前記導体露出部は、前記少なくとも１本の導体のうち前記第１機器よりも前記第２機器に近い側に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤーハーネス。
3. 前記導体露出部は、前記シールド部材の前記第２機器側端部から１５０ｍｍ以下となる箇所に形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のワイヤーハーネス。

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