JP7371550B2 - ワイヤハーネス - Google Patents

Description

本開示は、ワイヤハーネスに関するものである。

例えば、特許文献１に記載された車両用のワイヤハーネスは、一対の相手部品同士を電気的に接続する電線と、その電線の外周を包囲する筒状の外装部材とを備えている。電線には、撚り線などの可撓性のある線が用いられる。また、電線と外装部材の内側面との間にはクリアランスが設定されており、外装部材の内部で電線が撓むことが許容されている。同ワイヤハーネスでは、電線の長さを、一対の相手部品の位置公差が最大となる場合でも対応できる長さに設定する。そして、外装部材の内部で電線を撓ませることで、相手部品の位置公差を吸収するようになっている。

特開２００５－４４６０７号公報

上記のようなワイヤハーネスでは、電線と外装部材の内側面との間に、公差吸収のためのクリアランスを設定する必要があるため、外装部材を小型化する点において改善の余地があった。

そこで、外装部材の小型化を可能にしたワイヤハーネスを提供することを目的とする。

本開示のワイヤハーネスは、電線と、前記電線の外周を包囲する筒状の外装部材と、を備えたワイヤハーネスであって、前記電線は、芯線、及び前記芯線を被覆する絶縁被覆を有する第１電線部と、前記芯線の長さ方向の端部に接続された第２電線部と、を有し、前記第２電線部は、前記第１電線部よりも柔軟性が高い柔軟部を有し、前記柔軟部は、前記第２電線部の長さ方向に直交する方向に突出するように屈曲された屈曲部を有し、前記屈曲部は、前記外装部材の外部に設けられている。

本開示によれば、外装部材の小型化を可能にしたワイヤハーネスを提供することが可能となる。

図１は、実施形態のワイヤハーネスを模式的に示す模式断面図である。 図２は、同形態のワイヤハーネスの製造態様を説明するための模式断面図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示のワイヤハーネスは、
［１］電線と、前記電線の外周を包囲する筒状の外装部材と、を備えたワイヤハーネスであって、前記電線は、芯線、及び前記芯線を被覆する絶縁被覆を有する第１電線部と、前記芯線の長さ方向の端部に接続された第２電線部と、を有し、前記第２電線部は、前記第１電線部よりも柔軟性が高い柔軟部を有し、前記柔軟部は、前記第２電線部の長さ方向に直交する方向に突出するように屈曲された屈曲部を有し、前記屈曲部は、前記外装部材の外部に設けられている。

この構成によれば、外装部材の外部に設けられた柔軟部の屈曲部の撓みによって、電線が接続される相手部品の位置公差を吸収することができる。従って、第１電線部と外装部材の内側面との間に、公差吸収のためのクリアランスを設定する必要がなくなる（あるいは、クリアランスを設定するにせよ小さく設定できる）ため、電線挿通方向に直交する方向における外装部材の寸法を小さくすることが可能となる。

［２］前記第２電線部は、複数の素線から構成され、前記屈曲部は、プレス加工によって屈曲状に形成されている。この構成によれば、屈曲部を有する柔軟部を好適に形成することが可能となる。

［３］前記第２電線部は、前記複数の素線が互いに接合されることで前記柔軟部よりも剛性が高い状態に形成された固化部を有し、前記固化部は、前記第２電線部における相手部品に接続される部位である。

この構成によれば、相手部品に接続するための金属端子などを、複数の素線からなる第２電線部に別途設けなくて済むため、ワイヤハーネスの部品点数の増加を抑制することが可能となる。

［４］前記固化部を第１固化部として、前記第２電線部は、前記複数の素線が互いに接合されることで前記柔軟部よりも剛性が高い状態に形成された第２固化部を有し、前記第２固化部は、前記第１電線部の前記芯線の長さ方向の端部に接続されている。この構成によれば、第２電線部の第２固化部にて、第１電線部と第２電線部とを好適に接続することができる。

［５］前記第２固化部は、前記外装部材の長さ方向の端面の内周側に位置している。
この構成によれば、柔軟部の屈曲部を外装部材の外部に好適に配置することができる。
［６］前記第１電線部及び前記第２電線部は、互いに別部品である。

この構成によれば、第２電線部の柔軟部を好適に構成することが可能となる。
［本開示の実施形態の詳細］
本開示のワイヤハーネスの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張または簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率については各図面で異なる場合がある。また、本明細書における「平行」や「直交」は、厳密に平行や直交の場合のみでなく、本実施形態における作用ならびに効果を奏する範囲内で概ね平行や概ね直交の場合も含まれる。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１に示すワイヤハーネス１０は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車などの図示しない電池モジュールにおける電気接続に用いられるワイヤハーネスである。
ワイヤハーネス１０は、電線１１と、電線１１の長さ方向の一部において電線１１の外周を包囲する筒状の外装部材１２と、を備えている。

（外装部材１２の構成）
外装部材１２は、全体として長尺の筒状をなしている。なお、外装部材１２の長さ方向に直交する断面形状（つまり、横断面形状）は、円筒形状、楕円筒形状、多角筒形状など、任意の形状にすることができる。外装部材１２の内部空間には電線１１が挿通されている。

なお、本明細書における「筒状」は、全体として筒状と見做せればよく、複数の部品を組み合わせて筒状をなすものや、Ｃ字状のように一部に切り欠きなどを有するものも含む。本実施形態の外装部材１２は一部品で構成されている。

本実施形態の外装部材１２は、例えば、電線１１から発せられる電磁ノイズを外部に漏らさないためのシールドプロテクタとして構成されている。シールドプロテクタとしての外装部材１２は、例えば金属などの導体にて形成されている。なお、シールドプロテクタの形成材料としては、銅系やアルミニウム系などの金属材料を用いることができる。

（電線１１の全体構成）
電線１１は、第１電線部１３と第２電線部１４とを備えている。第１電線部１３と第２電線部１４とは、電線１１の長さ方向に並設されている。

（第１電線部１３の構成）
第１電線部１３は、芯線１５と、芯線１５を被覆する絶縁被覆１６と、を有している。
第１電線部１３の芯線１５は、第２電線部１４よりも剛性が高く形成されている。本実施形態の芯線１５としては、例えば、内部が中実構造をなす柱状の１本の金属棒などからなる柱状導体や、内部が中空構造をなす筒状の金属パイプなどからなる筒状導体などを用いることができる。なお、柱状導体としては、例えば、単芯線やバスバーなどを挙げることができる。

また、芯線１５の形成材料としては、例えば、銅系やアルミニウム系などの金属材料を用いることができる。なお、芯線１５の長さ方向に直交する断面形状（つまり、横断面形状）は、円形状、半円状、多角形状、扁平形状など、任意の形状にすることができる。

芯線１５の長さ方向の一端部には、芯線１５の長さ方向に直交する方向に潰されて略平板状とされた接続部１７が形成されている。
芯線１５の外周面を被覆する絶縁被覆１６は、芯線１５の長さ方向の略全体において、芯線１５と外部との電気的な絶縁を図るものである。絶縁被覆１６は、例えば、合成樹脂製の絶縁被覆と比べて小型化に適したエナメル被覆である。なお、芯線１５の接続部１７には、絶縁被覆１６が被覆されていない。

（第２電線部１４の構成）
電線１１の第２電線部１４は線状をなしている。第２電線部１４は、芯線１５の接続部１７に接続されている。第２電線部１４の長さ方向の一部は、第１電線部１３よりも柔軟性が高く設定されている。

第２電線部１４は、例えば、複数の素線２０から構成され、可撓性を有している。第２電線部１４としては、例えば、複数の素線２０が編み込まれてなる編組線や、複数の素線２０が撚り合わされてなる撚り線を用いることができる。複数の素線２０の形成材料としては、例えば、銅系やアルミニウム系などの金属材料を用いることができる。

上記のように複数の素線２０からなる第２電線部１４は、図示しない相手部品（本実施形態では電池モジュール側の端子など）に接続される第１接続部２１と、芯線１５の接続部１７に接続される第２接続部２２と、第１接続部２１と第２接続部２２とを繋ぐ柔軟部２３と、を有している。第１接続部２１及び第２接続部２２は、第２電線部１４の長さ方向の両端部に形成されている。

（第１接続部２１の構成）
第１接続部２１は、複数の素線２０が互いに接合されることで柔軟部２３よりも剛性が高い状態に形成された固化部（第１固化部）である。第１接続部２１では、例えば超音波溶着や抵抗溶接などによって複数の素線２０が互いに接合（一体化）されている。第１接続部２１は、第２電線部１４の長さ方向に直交する方向に潰された略平板状に形成されている。

第１接続部２１には、第１接続部２１を板厚方向に貫通する貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４には、前記相手部品への固定用の図示しないボルトが挿通される。第１接続部２１は、前記ボルトの締結によって前記相手部品に固定される。第１接続部２１は、上記のように複数の素線２０が互いに接合されて固化されることで、前記ボルトによる締結固定に耐えうる剛性（損傷や変形が生じない程度の剛性）を有している。

（第２接続部２２の構成）
第２接続部２２は、複数の素線２０が互いに接合されることで柔軟部２３よりも剛性が高い状態に形成された固化部（第２固化部）である。第２接続部２２では、例えば超音波溶着や抵抗溶接などによって複数の素線２０が互いに接合（一体化）されている。第２接続部２２は、第２電線部１４の長さ方向に直交する方向に潰された略平板状に形成されている。なお、第２接続部２２は、前記芯線１５の接続部１７に対し、超音波溶着や抵抗溶接などによって固着されている。そして、第２接続部２２と接続部１７との固着時において、第２接続部２２における複数の素線２０が互いに接合されるようになっている。

（柔軟部２３の構成）
柔軟部２３は、第１接続部２１と第２接続部２２の間に形成されている。柔軟部２３では、第１接続部２１及び第２接続部２２とは異なり、複数の素線２０同士の接合による固化がなされておらず、複数の素線２０からなる前記編組線または前記撚り線の柔軟性が保たれたままの状態となっている。これにより、柔軟部２３は、第１接続部２１、第２接続部２２、及び第１電線部１３よりも高い柔軟性を有している。

柔軟部２３は、後述するプレス加工によって屈曲状に形成された屈曲部２５を有している。屈曲部２５は、第２電線部１４の長さ方向（第１接続部２１と第２接続部２２とを結ぶ直線に沿った方向）に直交する方向（図１中、方向Ａ）に突出するように、例えば略Ｕ字状に屈曲されている。なお、本実施形態では、第２電線部１４の長さ方向は、第１電線部１３の長さ方向に対して略平行をなしている。本実施形態の屈曲部２５は、例えば、方向Ａに沿った一方向のみに突出している。

上記のような構成の電線１１において、第１電線部１３は外装部材１２の内部に配置されている。一方、第２電線部１４の屈曲部２５及び第１接続部２１は、外装部材１２の外部に設けられている。第２電線部１４の第２接続部２２は、例えば、外装部材１２の長さ方向の端面１２ａの内周側に位置している。換言すると、電線１１の長さ方向において、外装部材１２の端面１２ａと第２接続部２２とが互いに同位置に配置されている。また、第２接続部２２は、例えば、第２接続部２２の一部が外装部材１２の内部に位置し、第２接続部２２の一部が外装部材１２の外部に位置している。また、屈曲部２５の方向Ａにおける端部は、例えば、外装部材１２の外側面よりも外側に突出している。

次に、電線１１の製造態様について説明する。
まず、第２電線部１４の第２接続部２２を、芯線１５の接続部１７に対して、上記のように例えば超音波溶着や抵抗溶接などによって固着する。このとき、第２接続部２２を構成する複数の素線２０が互いに接合される。

次に、上記のように例えば超音波溶着や抵抗溶接などによって、第２電線部１４を構成する複数の素線２０を互いに接合して固化することで第１接続部２１を成形する。また、第１接続部２１及び第２接続部２２の固化によって、第１接続部２１と第２接続部２２の間の柔軟部２３が形成される。

次に、図２に示すように、第１接続部２１を第１保持治具３１にて保持する。また、互いに固着された第２接続部２２及び接続部１７を第２保持治具３２にて保持する。また、第１接続部２１及び第２接続部２２を保持した状態で、柔軟部２３を直線状とする。なお、この時点ではまだ第１接続部２１に貫通孔２４が形成されていない。

その後、押圧治具３３を用いたプレス加工によって、柔軟部２３に屈曲部２５を成形する。このとき、直線状とされた柔軟部２３に対し、柔軟部２３の長さ方向に直交する方向から押圧治具３３にてプレスする。また、押圧治具３３による柔軟部２３のプレスと同時に、第１接続部２１を保持する第１保持治具３１、及び第２接続部２２及び接続部１７を保持する第２保持治具３２の少なくとも一方を、互いに近づける方向に移動させる。これにより、屈曲部２５が、第２電線部１４の長さ方向に直交する前記方向Ａに突出する屈曲形状に成形される。

本実施形態の作用について説明する。
外装部材１２の外部に設けられた屈曲部２５は、第２電線部１４の長さ方向に直交する前記方向Ａに突出する屈曲形状をなすため、屈曲部２５が主として第２電線部１４の長さ方向に撓みやすくなっている。従って、電線１１の長さ方向の両端部に接続される相手部品の位置公差が、屈曲部２５の撓みによって吸収されるようになっている。また、屈曲部２５の撓みによって、熱膨張によって相手部品などで生じる位置ずれも吸収することが可能となっている。

本実施形態の効果について説明する。
（１）第１電線部１３は外装部材１２の内部に配置され、柔軟部２３の屈曲部２５は外装部材１２の外部に設けられている。この構成によれば、外装部材１２の外部に設けられた柔軟部２３の屈曲部２５の撓みによって、電線１１が接続される図示しない相手部品の位置公差を吸収することができる。従って、第１電線部１３と外装部材１２の内側面との間に、公差吸収のためのクリアランスを設定する必要がなくなるため、電線１１の挿通方向に直交する方向（方向Ａに沿った方向）における外装部材１２の寸法を小さくすることが可能となる。

（２）第２電線部１４は複数の素線２０から構成されている。そして、柔軟部２３の屈曲部２５は、プレス加工によって屈曲状に形成されている。この構成によれば、屈曲部２５を有する柔軟部２３を好適に形成することが可能となる。

（３）第２電線部１４は、複数の素線２０が互いに接合されることで柔軟部２３よりも剛性が高い状態に形成された第１接続部２１（第１固化部）を有している。第１接続部２１は、第２電線部１４における図示しない相手部品に接続される部位である。この構成によれば、相手部品に接続するための金属端子などを第２電線部１４に別途設けなくて済むため、ワイヤハーネス１０の部品点数の増加を抑制することが可能となる。

（４）第２電線部１４は、複数の素線２０が互いに接合されることで柔軟部２３よりも剛性が高い状態に形成された第２接続部２２（第２固化部）を有している。第２接続部２２は、芯線１５の長さ方向の端部に設けられた接続部１７に接続されている。この構成によれば、第２固化部としての第２接続部２２にて、第１電線部１３と第２電線部とを好適に接続することができる。

（５）第２接続部２２は、外装部材１２の長さ方向の端面１２ａの内周側に位置している。この構成によれば、柔軟部２３の屈曲部２５を外装部材１２の外部に好適に配置することができる。

（６）第１電線部１３と第２電線部１４とが互いに別部品であるため、第２電線部１４の柔軟部２３を好適に構成することが可能となる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・第２接続部２２の全体を、外装部材１２の内部、または外装部材１２の外部に配置してもよい。
・第１接続部２１を、第２電線部１４とは別体をなす金属端子で構成してもよい。

・第２電線部１４の形成素材については上記実施形態に限定されるものではなく、第１電線部１３よりも柔軟性（可撓性）がある導体部材であれば、複数の素線２０からなる編組線や撚り線以外の導体部材に変更可能である。

・上記実施形態では、第２接続部２２と接続部１７との接続後に第１接続部２１の成形を行うが、これに特に限らない。すなわち、第１接続部２１の成形後に第２接続部２２と接続部１７との接続を行ってもよいし、また、第２接続部２２と接続部１７との接続、及び第１接続部２１の成形を同時に行ってもよい。

・屈曲部２５の屈曲形状は、方向Ａに沿った一方向のみに突出する略Ｕ字状に限定されず、例えば略Ｖ字などに変更可能である。また、例えば、屈曲部２５の屈曲形状を、第２電線部１４の長さ方向に直交する方向から見て波状に屈曲する形状としてもよい。

・第２電線部１４を構成する編組線としては、例えば、金属素線と樹脂素線とを組み合わせて編成された編組線を用いてもよい。この樹脂素線としては、例えば、パラ系アラミド繊維などの絶縁性及び耐剪断性に優れた強化繊維を用いることができる。

・上記実施形態の第１電線部１３は、長さ方向の全体に亘って外装部材１２の内部に配置されているが、これに限らず、例えば、第１電線部１３の長さ方向の一部が外装部材１２の外部に位置する構成としてもよい。

・上記実施形態の絶縁被覆１６を合成樹脂製の絶縁被覆に変更してもよい。
・第１電線部１３における芯線１５としては、例えば、複数の金属素線を撚り合わせてなる撚り線などを用いることができる。また、芯線１５としては、例えば、撚り線、柱状導体や筒状導体を組み合わせて用いてもよい。

・外装部材１２を樹脂材料にて形成してもよい。なお、樹脂製の外装部材１２の形成材料としては、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂を用いることができる。

・上記実施形態では、電池モジュールの電気接続に用いられるワイヤハーネス１０に適用したが、これに限らず、電池モジュール以外の車載機器の電気接続に用いられるワイヤハーネスに適用してもよい。

１０ ワイヤハーネス
１１ 電線
１２ 外装部材
１２ａ 端面
１３ 第１電線部
１４ 第２電線部
１５ 芯線
１６ 絶縁被覆
１７ 接続部
２０ 素線
２１ 第１接続部（固化部、第１固化部）
２２ 第２接続部（第２固化部）
２３ 柔軟部
２４ 貫通孔
２５ 屈曲部
３１ 第１保持治具
３２ 第２保持治具
３３ 押圧治具
Ａ 方向

Claims (5)

1. 電線と、
   前記電線の外周を包囲する筒状の外装部材と、を備えたワイヤハーネスであって、
   前記電線は、
   芯線、及び前記芯線を被覆する絶縁被覆を有する第１電線部と、
   前記芯線の長さ方向の端部に接続された第２電線部と、を有し、
   前記第２電線部は、前記第１電線部よりも柔軟性が高い柔軟部を有し、
   前記柔軟部は、前記第２電線部の長さ方向に直交する方向に突出するように屈曲された屈曲部を有し、
   前記屈曲部は、前記外装部材の外部に設けられており、
   前記第２電線部は、複数の素線から構成され、
   前記屈曲部は、プレス加工によって屈曲状に形成されている、ワイヤハーネス。
2. 前記第２電線部は、前記複数の素線が互いに接合されることで前記柔軟部よりも剛性が高い状態に形成された固化部を有し、
   前記固化部は、前記第２電線部における相手部品に接続される部位である、請求項１に記載のワイヤハーネス。
3. 前記固化部を第１固化部として、前記第２電線部は、前記複数の素線が互いに接合されることで前記柔軟部よりも剛性が高い状態に形成された第２固化部を有し、
   前記第２固化部は、前記第１電線部の前記芯線の長さ方向の端部に接続されている、請求項２に記載のワイヤハーネス。
4. 前記第２固化部は、前記外装部材の長さ方向の端面の内周側に位置している、請求項３に記載のワイヤハーネス。
5. 前記第１電線部及び前記第２電線部は、互いに別部品である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のワイヤハーネス。