JP7503083B2 - シールド部材及びワイヤーハーネス - Google Patents

Description

本発明は、シールド部材及びワイヤーハーネスに関する。

従来、電線を外来ノイズ等から保護するシールド部材が提案されている。このようなシールド部材には、編組や金属箔が知られている。編組は、金属線等の線材を編み加工したものであり、金属箔は金属を薄膜状に引き延ばしたものである。

ここで、上記のようなシールド部材のうち編組は編み加工を行うことからコストが高くなってしまう。また、金属箔は編み加工する必要がなくコスト面で有利であるが曲げや振動によって割れ（破れ）が生じ易い。

そこで、シワ加工を施した金属箔を用いたケーブル技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。このケーブルは、電線に対してシワ加工を施した金属箔を縦添え等で取り付け、更にその外周側にシースを設けたものである。このケーブルにおいて、シワ加工された金属箔は、曲げ時における引き延ばしや圧縮をシワが吸収することとなり、箔割れを防止するようになっている。

特開平７－３０２５１４号公報

しかし、特許文献１に記載のケーブルでは電線に対してシワ加工を施した金属箔を取り付けた後にシースを設ける必要があり、金属箔の取付とシースの取付との２工程を要してしまう。

そこで、本件発明者らは、凹凸が長手方向に連続した蛇腹部を有した樹脂管の外側に、シワ加工を施した金属箔を取り付けたシールド部材を予め作成しておき、このシールド部材を電線に取り付けることで１工程で済ませることを検討している。しかし、このようなシールド部材であっても、樹脂管に取り付けられた金属箔のシワが少ない等の不適切なものである場合には曲げた際に金属箔が引き延ばされ若しくは圧縮されて、結局割れが生じてしまう可能性があった。

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、樹脂管の外側に金属箔を設ける構成において金属箔の割れを防止することができるシールド部材及びワイヤーハーネスを提供することにある。

本発明に係るシールド部材は、周状に形成された凹凸が長手方向に交互に連続して形成された樹脂管と、前記樹脂管の外側に設けられ、前記樹脂管の長手方向に多数の凹凸を有したシワ加工が施された金属箔と、前記金属箔上に巻き付けられたテープ部材と、を備えたシールド部材であって、前記金属箔は、前記樹脂管を曲げたときの最大曲げでの曲げ外側部分において引き延ばされる引き延ばし量を確保すると共に、前記最大曲げでの曲げ内側部分において圧縮される圧縮量を確保する複数の凹凸が形成され、前記樹脂管の直径をＴ１とし、前記金属箔の凹凸の高さをＴ２とし、前記金属箔の前記樹脂管側に凸となる凸部先端の曲げ半径をＲ２とした場合に、曲げ半径Ｒ１（＝２×Ｔ１）で曲げたときにおける前記樹脂管の曲げ歪Ｓ１＝Ｔ１／（２×Ｒ１＋Ｔ１）が、前記金属箔の曲げ歪Ｓ２＝Ｔ２／（２×Ｒ２＋Ｔ２）より大きい。

本発明に係るワイヤーハーネスは、電線と、前記電線の周囲に設けられた上記に記載のシールド部材と、を備える。

本発明によれば、樹脂管の外側に金属箔を設ける構成において金属箔の割れを防止することができるシールド部材及び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ワイヤーハーネスを示す斜視図である。 図１に示したシールド部材の一部側面図であり、（ａ）は曲げ無しの状態を示し、（ｂ）は最大曲げでの状態を示している。 図２に示した金属箔の凹凸を示す拡大図である。 実施例１～３及び比較例１～６を示す図表である。

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発生し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、本実施形態に係るワイヤーハーネス１は、電線Ｗと、シールド部材Ｓとを備え、シールド部材Ｓは、コルゲートチューブ（樹脂管）ＣＯＴと、金属箔１０と、抑えテープ（テープ部材）２０とを備えて構成されている。

電線Ｗは、例えば銅やアルミニウムやこれらの合金等によって構成される導体と、導体を被覆する絶縁性の被覆部とを備えたものである。図１に示す例において電線Ｗの導体は、単線であるが、これに限らず、複数本の素線を撚り合わせた撚線であってもよい。また、図１に示す例において電線Ｗは２本設けられているが、これに限らず、１本又は３本以上であってもよい。

コルゲートチューブＣＯＴは、周状に形成された凹凸が長手方向に交互に連続して形成された筒状管である。このコルゲートチューブＣＯＴは、樹脂によって構成されており、例えば端部から電線Ｗが挿通されることで、電線Ｗの周囲を覆う構成となっている。

金属箔１０は、コルゲートチューブＣＯＴの外側に縦添え等で設けられた導電性金属によって構成される薄膜部材である。この金属箔１０は、シワ加工が施されたものであり、コルゲートチューブＣＯＴの長手方向に沿って多数の凹凸が連続する構成となっている（凹凸の延びる方向は長手方向に直交する方向となる）。シワ加工された金属箔１０は、所定のピッチで凹凸を有する治具に金属箔を押し付けることで形成される。

抑えテープ２０は、一面に粘着層を有し、粘着層が内側となるように金属箔１０上に巻き付けられるものである。この抑えテープ２０は、縦添えや螺旋巻き等の適切な巻き方で巻き付けられている。また、本実施形態において抑えテープ２０は、伸縮性に富むもので構成されている。

図２は、図１に示したシールド部材Ｓの一部側面図であり、（ａ）は曲げ無しの状態を示し、（ｂ）は最大曲げでの状態を示している。なお、図２においては説明を分かり易くする観点から、金属箔１０については断面を図示し、抑えテープ２０の図示を省略するものとする。

図２（ａ）に示すように、コルゲートチューブＣＯＴは凹凸が長手方向に連続し、金属箔１０についても同様に凹凸が連続する構成となっている。このようなシールド部材Ｓについては、コルゲートチューブＣＯＴの凹凸に合わせて曲げが可能となっており、例えば図２（ｂ）に示すように曲げが行われると、曲げ外側において金属箔１０の凹凸が広がるように引き延ばされ、曲げ内側において金属箔１０の凹凸が圧縮される。なお、図２（ｂ）に示すように曲げ内側においてコルゲートチューブＣＯＴの凸部Ｃ１同士が接触する曲げを最大曲げとする。

ここで、本実施形態に係る金属箔１０は、コルゲートチューブＣＯＴを曲げたときの最大曲げでの曲げ外側部分において引き延ばされる引き延ばし量を確保し、且つ、最大曲げでの曲げ内側部分において圧縮される圧縮量を確保する複数の凹凸が形成されている。以下、この点について詳細に説明する。

図３は、図２に示した金属箔１０の凹凸を示す拡大図である。図３に示すように、曲げがない状態（図２（ａ）に示すコルゲートチューブＣＯＴが真っ直ぐの状態）において、金属箔１０の凹凸のうち凸部Ｆ１間の長手方向距離（凹部Ｆ２の長手方向距離）をｌ１とし、凹部Ｆ２のＵ字距離（凹部Ｆ２がなくなるまで金属箔１０を真っ直ぐに引き延ばしたときの長手方向距離）をｌ２とする。

ここで、「最大曲げでの曲げ外側部分において引き延ばされる引き延ばし量を確保」とは、以下の状態をいう。まず、シールド部材Ｓを単位長さだけ最大曲げしたときに、曲げ外側における円弧距離が（単位長さ＋Ｌ１）となったとする。この際、Ｌ１≦（ｌ２－ｌ１）×ａであれば引き延ばし量を確保したといえる。なお、ａは、シールド部材Ｓに曲げがない単位長さにおける凹凸の数である。

また、「最大曲げでの曲げ内側部分において圧縮される圧縮量を確保」とは、以下の状態をいう。まず、シールド部材Ｓを単位長さだけ最大曲げしたときに、曲げ内側における円弧距離が（単位長さ－Ｍ１）となったとする。この際、Ｍ１≦ｌ１×ａであれば圧縮量を確保したといえる。

以上のように、金属箔１０については凹凸の形状や数が適切化されており、曲げ時において引き延ばしや圧縮によって金属箔１０に割れが生じてしまう可能性を低減することができる。

さらに、本実施形態においてコルゲートチューブＣＯＴと金属箔１０とは以下の関係となっている。まず、コルゲートチューブＣＯＴの直径（凸部Ｃ１上の断面における外径）をＴ１（図２（ａ）参照）とし、金属箔１０の凹凸の高さをＴ２（図３参照）とし、金属箔１０のコルゲートチューブＣＯＴ側に凸となる凸部先端の曲げ半径（すなわちシールド部材Ｓに曲げがないときの凹部の底における曲げ半径）をＲ２（図３参照）とする。この場合において、シールド部材Ｓを曲げ半径Ｒ１（＝２×Ｔ１：一般的なコルゲートチューブの曲げ限界とされる値）で曲げたときにおけるコルゲートチューブＣＯＴの曲げ歪Ｓ１が金属箔１０の曲げ歪Ｓ２よりも大きくされている（すなわちＳ１＞Ｓ２とされている）。

なお、コルゲートチューブＣＯＴの曲げ歪Ｓ１は、Ｓ１＝Ｔ１／（２×Ｒ１＋Ｔ１）なる式により算出することができる。また、金属箔１０の曲げ歪Ｓ２は、Ｓ２＝Ｔ２／（２×Ｒ２＋Ｔ２）なる式から算出することができる。

このように、金属箔１０の曲げ歪Ｓ２よりもコルゲートチューブＣＯＴの曲げ歪Ｓ１が大きくなる結果、金属箔１０の曲げ歪Ｓ２を相対的に小さくして、シールド部材Ｓが繰り返し曲げられたとしても金属箔１０の割れを抑制する効果がある。

さらに、金属箔１０は、単位長さにおいてコルゲートチューブＣＯＴの凹凸数以上の数の凹凸を有していることが好ましい。金属箔１０の凹凸は、コルゲートチューブＣＯＴの凹凸よりも高さが低くなり易い傾向にあり、金属箔１０の凹凸を利用して引張や圧縮による箔割れを防止するためには金属箔１０の凹凸の数が少なくともコルゲートチューブＣＯＴの凹凸数以上であることが好ましいためである。

次に、実施例及び比較例について説明する。図４は、実施例１～３及び比較例１～６を示す図表である。

実施例１～３及び比較例１～６に係る金属箔については、ＪＸ金属製圧延銅箔（Ｃ１１００、厚さ３５μｍ）を所定ピッチの凹凸を有する治具に押し付けて作成した。実施例１，２において金属箔１０の凹凸の高さＴ２は、０．０３５ｍｍであり、凹部底の曲げ半径であるＲ２は０．５ｍｍであった。また、実施例３において金属箔１０の凹凸の高さＴ２は、０．０２ｍｍであり、凹部底の曲げ半径であるＲ２は０．０５ｍｍであった。また、比較例１，３において凹凸の高さＴ２は、０．０３５ｍｍであり、凹部底の曲げ半径であるＲ２は０ｍｍであった（すなわち、図３におけるｌ１が０ｍｍの状態であった）。また、比較例２，４において凹凸の高さＴ２は、０．０３５ｍｍであり、凹部底の曲げ半径であるＲ２は０．０５ｍｍであった。さらに、比較例５において凹凸の高さＴ２は、０．０２ｍｍであり、凹部底の曲げ半径であるＲ２は０ｍｍであった（すなわち、図３におけるｌ１が０ｍｍの状態であった）。加えて、比較例６において凹凸の高さＴ２は、０．０２ｍｍであり、凹部底の曲げ半径であるＲ２は０．０２ｍｍであった。

そして、上記のような実施例１，３及び比較例１，２，５，６の金属箔を直径（外径）Ｔ１が１２ｍｍのコルゲートチューブに縦添えで巻き付けてシールド部材を作成した。作成したシールド部材（所定長さ）を曲げ半径２４ｍｍとなるマンドレルを用いて１８０°の繰り返し屈曲を曲げ速度３０ｒｐｍで行うことで耐屈曲試験を行った。さらに、実施例２及び比較例３，４の金属箔を直径（外径）Ｔ１が１６ｍｍのコルゲートチューブに縦添えで巻き付けてシールド部材を作成した。作成したシールド部材（所定長さ）を曲げ半径３２ｍｍとなるマンドレルを用いて１８０°の繰り返し屈曲を曲げ速度３０ｒｐｍで行うことで耐屈曲試験を行った。

なお、実施例１～３においては、コルゲートチューブの曲げ歪Ｓ１が金属箔の曲げ歪Ｓ２よりも大きく、両者の差（Ｓ１－Ｓ２）は実施例１，２で０．１７となり実施例３で０．０３３となった。比較例１～６においてはコルゲートチューブの曲げ歪Ｓ１が金属箔の曲げ歪Ｓ２よりも小さく、両者の差（Ｓ１－Ｓ２）は比較例１，３，５で－０．８となり、比較例２，４で－０．０６となり、比較例６で－０．１３となった。

以上のような実施例１～３及び比較例１～６に係るシールド部材について耐屈曲試験の結果は、比較例１～６で１回の繰り返し屈曲により箔割れが確認されたのに対し、実施例１～３では１００回の繰り返し屈曲でも箔割れが確認されなかった。

このようにして、本実施形態に係るシールド部材Ｓによれば、金属箔１０は、最大曲げでの曲げ外側部分において引き延ばされる引き延ばし量を確保すると共に、曲げ内側部分において圧縮される圧縮量を確保する複数の凹凸が形成されている。このため、コルゲートチューブＣＯＴの凹凸内に入り込む等した金属箔１０の凹凸が適切化されることとなる。特に、コルゲートチューブＣＯＴの曲げ歪Ｓ１が金属箔１０の曲げ歪Ｓ２より大きいことから、金属箔１０への曲げ歪Ｓ２が相対的に小さくなる。従って、コルゲートチューブＣＯＴの外側に金属箔１０を設ける構成において曲げによる引張や圧縮によって金属箔１０の割れを防止することができる。

また、金属箔１０は単位長さにおいてコルゲートチューブＣＯＴの凹凸数以上の数の凹凸を有している。ここで、金属箔１０の凹凸はコルゲートチューブＣＯＴの凹凸よりも高さが低くなり易い傾向にあり、金属箔１０の凹凸を利用して引張や圧縮による箔割れを防止するためには、金属箔１０の凹凸の数をコルゲートチューブＣＯＴの凹凸数以上とすることが好ましい。従って、引張や圧縮による箔割れを防止し易くすることができる。

また、本実施形態に係るワイヤーハーネス１によれば、引張や圧縮によって金属箔１０の割れを防止したシールド部材Ｓを備えたワイヤーハーネス１を提供することができる。

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、可能であれば公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、本実施形態においては、金属箔１０はコルゲートチューブＣＯＴ上に縦添えで設けられているが、縦添えに限らず、螺旋巻き等の他の巻き方で設けられていてもよい。また、金属箔１０を縦添えで設ける場合において、金属箔１０同士はラップ部を有する１周以上巻きで設けられることが好ましいが、特にこれに限らず、ラップ部を有しない１周巻きで設けられていてもよい。

また、金属箔１０について距離ｌ１，ｌ２及び曲げ半径Ｒ２にバラツキがある場合には、これらの値について平均値を採用すればよい。

１ ：ワイヤーハーネス
１０ ：金属箔
２０ ：抑えテープ（テープ部材）
Ｃ１ ：凸部
ＣＯＴ ：コルゲートチューブ（樹脂管）
Ｆ１ ：凸部
Ｆ２ ：凹部
Ｓ ：シールド部材
Ｗ ：電線

Claims (3)

1. 周状に形成された凹凸が長手方向に交互に連続して形成された樹脂管と、
   前記樹脂管の外側に設けられ、前記樹脂管の長手方向に多数の凹凸を有したシワ加工が施された金属箔と、
   前記金属箔上に巻き付けられたテープ部材と、を備えたシールド部材であって、
   前記金属箔は、前記樹脂管を曲げたときの最大曲げでの曲げ外側部分において引き延ばされる引き延ばし量を確保すると共に、前記最大曲げでの曲げ内側部分において圧縮される圧縮量を確保する複数の凹凸が形成され、
   前記樹脂管の直径をＴ１とし、前記金属箔の凹凸の高さをＴ２とし、前記金属箔の前記樹脂管側に凸となる凸部先端の曲げ半径をＲ２とした場合に、曲げ半径Ｒ１（＝２×Ｔ１）で曲げたときにおける前記樹脂管の曲げ歪Ｓ１＝Ｔ１／（２×Ｒ１＋Ｔ１）が、前記金属箔の曲げ歪Ｓ２＝Ｔ２／（２×Ｒ２＋Ｔ２）より大きい
   ことを特徴とするシールド部材。
2. 前記金属箔は、単位長さにおいて前記樹脂管の凹凸数以上の数の凹凸を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のシールド部材。
3. 電線と、
   前記電線の周囲に設けられた請求項１又は請求項２のいずれかに記載のシールド部材と、
   を備えることを特徴とするワイヤーハーネス。

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