WO2012011431A1 - シールド部材、ワイヤハーネス、及びワイヤハーネス製造方法 - Google Patents

Abstract

　電磁シールド効果を確保しつつ軽量化を図り、さらにはどの方向へでも曲げ可能なシールド部材と、このシールド部材を含むワイヤハーネス及び製造方法とを提供する。　第一工程では、高圧電線２５及びシート状部材２７を準備する作業を行う。第二工程では、高圧電線２５に対しシート状部材２７を丸めるような格好で拝み巻をし、これにより筒状部２９と重ね合わせ部３０とを形成する作業を行う。第三工程では、重ね合わせ部３０の基端部３６を折り曲げるようにして重ね合わせ部３０を一方に倒し、そして、この倒した重ね合わせ部３０を筒状部２９に沿わせた状態にする作業を行う。第四工程では、筒状部２９に沿わせた状態にある重ね合わせ部３０を保持するため、適宜位置に保持部材２８を設ける作業を行う。

Description

シールド部材、ワイヤハーネス、及びワイヤハーネス製造方法

　本発明は、シールド部材と、このシールド部材を含むワイヤハーネスと、ワイヤハーネスの製造方法とに関する。

　従来、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるインバータとバッテリーとの間は、導体の断面積が大きい高圧用の太物電線で電気的に接続されている。また、この太物電線から放射されるノイズにより周辺機器が誤作動するのを防止するために、太物電線の周囲は編組シールド部材（例えば下記特許文献１参照）にて覆われている。尚、編組シールド部材に限らず、金属箔を用いてなるシールド部材（下記特許文献２参照）も適用可能である。

日本国特開２００３－１９７０３７号公報 日本国特開２００９－９３９３４号公報

　上記従来の編組シールド部材にあっては、電磁シールド用として一般的に使用されているが、編組を構成する素線の数が例えば３００本にものぼることから、比較的重量のある部材になってしまうという問題点を有している。仮に軽量化を重視すれば編組の編み目が大きくなってしまい、結果、良好なシールド効果が得られなくなってしまう虞があることが分かっている。従って、電磁シールド効果を確保しつつ軽量化を図るには限界があると言える。

　そこで、本願発明者は、金属箔シールド部材を編組シールド部材の代替品として用いることを考えてみたが、金属箔シールド部材は次のような問題点を有している。すなわち、特許文献２に開示された金属箔シールド部材は、シート状の部材（導体シート）を拝み巻してなり、ここには重ね合わせ部が形成されている。重ね合わせ部は突条の状態で、また、比較的硬い状態で電線長手方向に延在することから、どの方向へでも曲げ可能なものでないという問題点を有している。金属箔シールド部材を構成に含むワイヤハーネスにあっては、曲げ方向が規制されてしまうという問題点を有している。

　本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、電磁シールド効果を確保しつつ軽量化を図り、さらにはどの方向へでも曲げ可能なシールド部材と、このシールド部材を含むワイヤハーネス及び製造方法とを提供することを目的とする。

　本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
　（１）　柔軟性を有するシート状又は帯状の金属箔層及び基材層と、これらを接合する接合層とを含むとともに、前記金属箔層を内側にして拝み巻することによりなる筒状部及び重ね合わせ部を有し、さらに、該重ね合わせ部を倒して前記筒状部に沿わせた状態にしてなるシールド部材。

　（２）　上記（１）の構成のシールド部材において、前記重ね合わせ部を倒して前記筒状部に沿わせた状態に保持する保持部材を備えるシールド部材。

　（３）　上記（１）又は（２）の構成のシールド部材と、該シールド部材の筒状部に収容する一又は複数の導電路とを含むワイヤハーネス。

　（４）上記（３）の構成のワイヤハーネスにおいて、前記シールド部材の外側に設ける外装部材を含む、又は、前記シールド部材の基材層を外装部材として兼用するワイヤハーネス。

　（５）　金属箔層、基材層、及びこれらを接合する接合層を含む柔軟なシート状部材又は帯状部材を、一又は複数の導電路に対し前記金属箔層を内側にして拝み巻する工程と、該拝み巻によりなる筒状部及び重ね合わせ部のうち、該重ね合わせ部を倒して前記筒状部に沿わせた状態にする工程と、を含むワイヤハーネス製造方法。

　上記（１）の構成のシールド部材によれば、金属箔を用いてシールドをするものであることから、編組を用いる場合と比べて電磁シールド効果を発揮しつつ（電磁シールド効果を十分に確保しつつ）軽量化を図ることができるという効果を奏する。また、拝み巻により生じた重ね合わせ部が突出状態のままとならず、重ね合わせ部が倒れて筒状部に沿った状態となるので、曲げの妨げになる部分が従来例のように突出しないことから、どの方向へでも曲げ可能にすることができるという効果を奏する。また、金属箔の端部同士の電気的接続も容易に行うことができるという効果を奏する。

　上記（２）の構成のシールド部材によれば、保持部材により重ね合わせ部を筒状部に沿わせた状態に保持することから、どの方向へでも曲げ可能な状態を安定させることができるという効果を奏する。

　上記（３）の構成のワイヤハーネスによれば、電磁シールド効果を確保しつつ軽量化を図り、さらにはどの方向へでも曲げ可能なワイヤハーネスを提供することができるという効果を奏する。

　上記（４）の構成のワイヤハーネスによれば、使用形態に応じて外装部材を設けたり、シールド部材の基材層を外装部材として機能させたりすることができるという効果を奏する。

　上記（５）の構成のワイヤハーネス製造方法によれば、電磁シールド効果を確保しつつ軽量化を図り、さらにはどの方向へでも曲げ可能なワイヤハーネスの製造方法を提供することができるという効果を奏する。

図１（ａ）～図１（ｄ）は本発明の一実施形態に基づくシールド部材及びワイヤハーネスに係る図であり、図１（ａ）は自動車の模式図、図１（ｂ）はワイヤハーネスの構成図、図１（ｃ）はシールド部材の構成図、図１（ｄ）はシールド部材に係る説明図である。 図２（ａ）～図２（ｄ）は本発明の一実施形態に基づくワイヤハーネスの製造方法に係る図であり、図２（ａ）は第一工程の模式図、図２（ｂ）は第二工程の模式図、図２（ｃ）は第三工程の模式図、図２（ｄ）は第四工程の模式図である。

　以下、図面を参照しながら一実施形態を説明する。
　本実施形態のワイヤハーネスは、ハイブリッド自動車又は電気自動車に配索されるものを対象にしている。ワイヤハーネスは、本実施形態のシールド部材を含んで構成されるものとする。以下では、ハイブリッド自動車での例を挙げて説明をするものとする（電気自動車の場合でも本実施形態のワイヤハーネス及びシールド部材の構成、構造、及び効果は基本的に同じであるものとする。尚、ハイブリッド自動車又は電気自動車に限らず、通常の自動車等でも本実施形態を適用することができるものとする）。

　図１（ａ）において、引用符号１はハイブリッド自動車を示している。ハイブリッド自動車１は、エンジン２及びモータユニット３の二つの動力をミックスして駆動する車両であって、モータユニット３にはインバータユニット４を介してバッテリー５（電池パック）からの電力が供給されるようになっている。エンジン２、モータユニット３、及びインバータユニット４は、本実施形態において前輪等がある位置のエンジンルーム６に搭載されている。また、バッテリー５は、後輪等がある自動車後部７に搭載されている（エンジンルーム６の後方に存在する自動車室内に搭載してもよいものとする）。

　バッテリー５とインバータユニット４は、本実施形態に係る高圧のワイヤハーネス２１により接続されている。また、モータユニット３とインバータユニット４も本実施形態に係る高圧のワイヤハーネス２２により接続されている。ワイヤハーネス２１の配索は、フロアパネルの地面側となる床下、室内側となる床上のいずれであってもよいものとする。ワイヤハーネス２１は、長尺なものに製造されている。一方、ワイヤハーネス２２は所謂モータケーブルであって、ワイヤハーネス２１と比べると、格段に短尺なものに製造されている。

　本実施形態は、ワイヤハーネス２１、２２のそれぞれに本発明を適用するものとする。尚、ワイヤハーネス２１のみに、或いはワイヤハーネス２２のみに本発明を適用することも当然によいものとする。

　ここで本実施形態での補足説明をすると、モータユニット３はモータ及びジェネレータを構成に含んでいるものとする。また、インバータユニット４は、インバータ及びコンバータを構成に含んでいるものとする。モータユニット３は、シールドケースを含むモータアッセンブリとして形成されるものとする。また、インバータユニット４もシールドケースを含むインバータアッセンブリとして形成されるものとする。バッテリー５は、Ｎｉ－ＭＨ系やＬｉ－ｉｏｎ系のものであって、モジュール化してなるものとする。尚、例えばキャパシタのような蓄電装置を使用することも可能であるものとする。バッテリー５は、ハイブリッド自動車１や電気自動車に使用可能であれば特に限定されないものとする。バッテリー５とワイヤハーネス２１は、本実施形態において、ジャンクションブロック８を介して接続されている。

　図１（ｂ）に示すように、バッテリー５とインバータユニット４とを繋ぐワイヤハーネス２１は、ワイヤハーネス本体２３と、このワイヤハーネス本体２３の両端にそれぞれ設けられる接続部（図示省略）と、ワイヤハーネス本体２３を保護する外装部材２４とを備えて構成されている。尚、外装部材２４の設定は任意であるものとする（ワイヤハーネス２１を上記床下に配索する場合には、外装部材２４が有用になるのは言うまでもない）。

　モータユニット３とインバータユニット４とを繋ぐワイヤハーネス２２は、ワイヤハーネス本体と、このワイヤハーネス本体の両端にそれぞれ設けられる接続部とを備えて構成されている。本実施形態のワイヤハーネス２２におけるワイヤハーネス本体は、ワイヤハーネス２１のワイヤハーネス本体２３と基本的に同じ構成であるものとする（後述する高圧電線２５の本数（三本）が相違する）。また、ワイヤハーネス２２における接続部もワイヤハーネス２１の図示しない接続部と基本的に同じ構成であるものとする。

　先ず、ワイヤハーネス２１を代表例としてこの構成を以下に説明する。

　ワイヤハーネス本体２３は、図１（ｂ）に示すように、二本の高圧電線２５（導電路）と、この二本の高圧電線２５を一括して収容するシールド部材２６とを備えて構成されている。ワイヤハーネス本体２３は、後述するがシールド部材２６に特徴を有しており、どの方向へでも曲げ可能なものになっている。

　高圧電線２５は、導体及び絶縁体（被覆）を含む導電路であって、電気的な接続に必要な長さを有するように形成されている。導体は、本実施形態において、銅や銅合金やアルミニウムにより製造されている。導体に関しては、素線を撚り合わせてなる導体構造のものや、断面矩形又は丸形となる棒状の導体構造（例えば平角単心や丸単心となる導体構造であり、この場合、電線自体も棒状となる）のもののいずれであってもよいものとする。高圧電線２５は、非シールド電線の構成を有している。尚、本実施形態においては高圧電線２５を用いているが、この限りでないものとする。すなわち、バスバーを用いてもよいし、通常の自動車等である場合には、低圧の電線束を用いてもよいものとする。

　シールド部材２６は、柔軟性を有するシート状部材２７と、このシート状部材２７を拝み巻した後に用いられる保持部材２８とを備えて構成されている。シート状部材２７は、シート状の状態から二本の高圧電線２５に対し拝み巻をすると、二本の高圧電線２５を囲むような状態になる筒状部２９と、シート状部材２７の幅方向両端側を重ねるようにしてなる重ね合わせ部３０とを有して図示の形状に形成されている。シールド部材２６は、電磁シールド機能を発揮させる範囲に合わせてこの全長が設定されている。

　シート状部材２７は、図１（ｃ）に示すように、シート状の金属箔層３１及び基材層３２と、これらを接合する接合層３３と、メッキ層３４とを含んで構成されている。これらの構成は、高圧電線２５に最も近い側から順に並べると、言い換えれば拝み巻の際に最内層となる側から順に並べると、メッキ層３４、金属箔層３１、接合層３３、基材層３２となるようになっている。

　メッキ層３４は、本実施形態において錫メッキからなる所定の厚み（例えば０．８μｍ程度）の層であって、耐環境性確保を目的として（防錆処理の目的で）金属箔層３１に対し施されている。尚、導電性を有するのであれば上記の錫メッキに限るものではなく、また、メッキ層３４の設定は任意であるものとする。本実施形態においては、銅箔からなる金属箔層３１を用いており、このため環境に配慮して錫メッキを施している。

　金属箔層３１は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄等の導電性を有する金属箔からなる所定の厚み（例えば３５μｍ程度）の層であって、電磁シールド機能を発揮させる部分として備えられている。金属箔層３１は、上記図示しない接続部を介してインバータユニット４のシールドケースやジャンクションブロック８に接続され、これによってフレーム・グラウンドをすることができるようになっている（図１（ｄ）参照）。

　接合層３３は、金属箔層３１と基材層３２とを剥がれなく接合するための層であって、本実施形態においては特に限定するものでないが、公知の糊が用いられている。

　基材層３２は、シート状部材２７のベースとなる所定の厚み（例えば２５μｍ程度）の層であって、本実施形態においては金属箔層３１と同じ大きさに形成されている（一例であるものとする）。基材層３２は、ワイヤハーネス本体２３の使用形態に応じて材質を適宜選定することが可能であり、例えばポリエチレンテレフタレートからなるＰＥＴシート、ポリエステルシート、アセテート布、ポリエステル布、ガラスクロス、絶縁紙、ＰＥＴ織布、ポリエステル布などが好適な例として挙げられるものとする。

　基材層３２に関しては、「引っ張り」、「こすれ」、「引き裂き」、「振動」、「コスト」等を考慮して選択するものとする。

　保持部材２８は、後の説明で分かるようになるが、重ね合わせ部３０を倒して筒状部２９に沿わせた状態に保持するために用いるものであって、テープ止め（テープ巻き）による保持、クランプによる保持、結束バンドによる締め付け、筒部材（コルゲートチューブやスパイラルチューブ、或いは曲がるパイプなど）の中に挿入する保持などが挙げられるものとする。尚、テープ止めにあっては、最も簡易な保持を実現することができると言える。

　シールド部材２６における筒状部２９は、二本の高圧電線２５を囲む筒状に形成されている。また、筒状部２９は、二本の高圧電線２５に対して「ブカブカ」となるように（十分な隙間３７があるように）形成されている（一例であるものとする）。筒状部２９は、拝み巻の際に、金属箔層３１（本実施形態ではメッキ層３４が最内層）が内側で、基材層３２が最外層となるように形成されている。筒状部２９は、この合わせ目３５の部分から重ね合わせ部３０にかけて金属箔層３１（本実施形態ではメッキ層３４）が周方向に閉じた回路を形成するようになっている（筒状に電磁シールド構造が形成される）。

　一方、シールド部材２６における重ね合わせ部３０は、シート状部材２７の幅方向両端側を重ねるようにして形成されている。また、重ね合わせ部３０の基端部３６は、筒状部２９の合わせ目３５に位置するように形成されている。重ね合わせ部３０は、基端部３６を折り曲げるようにして一方に倒され、そして、筒状部２９に沿わせた状態で保持されている。

　重ね合わせ部３０は、本実施形態において、導電性を有する接着剤や両面テープ等により金属箔層３１（本実施形態ではメッキ層３４）同士を接続する固定がなされている。尚、重ね合わせ部３０の突出長さは任意であるが、コスト面や機能面に配慮して適宜設定されるものとする（ワイヤハーネス２１のサイズにもよるが、本実施形態においては約１０ｍｍに設定されている）。重ね合わせ部３０は、例えばワイヤハーネス本体２３を曲げた時、重ね合わせの箇所に開きが生じないようにすることが好ましい。

　外装部材２４は、ワイヤハーネス２１におけるワイヤハーネス本体２３を保護するための部材であって、公知のコルゲートチューブやパイプ部材、或いはプロテクタ等が挙げられるものとする。外装部材２４は、シールド部材２６の外側に設けられるようになっている。尚、シールド部材２６の基材層３２が外装部材としての機能を有するようであれば、外装部材２４の設定は不要であるものとする（ワイヤハーネス２１の場合、少なくとも床下部分で外装部材２４を使用することが好ましいものとする）。

　次に、上記構成及び構造に基づきながらワイヤハーネス２１の製造方法について、特にワイヤハーネス本体２３部分の製造方法について、以下に説明をする。

　図２（ａ）において、第一工程では、高圧電線２５及びシート状部材２７を準備する作業を行う。この時、シート状部材２７は、金属箔層３１が基材層３２よりも高圧電線２５側となるように配置する。

　図２（ｂ）において、第二工程では、高圧電線２５に対しシート状部材２７を丸めるような格好で拝み巻をし、これにより筒状部２９と重ね合わせ部３０とを形成する作業を行う。この時、筒状部２９は、二本の高圧電線２５に対して十分な隙間３７があるように形成する。また、重ね合わせ部３０は、金属箔層３１同士が電気的に接続するように形成する。

　図２（ｃ）において、第三工程では、重ね合わせ部３０の基端部３６を折り曲げるようにして重ね合わせ部３０を一方に倒し、そして、この倒した重ね合わせ部３０を筒状部２９に沿わせた状態にする作業を行う。

　図２（ｄ）において、第四工程では、筒状部２９に沿わせた状態にある重ね合わせ部３０を保持するため、適宜位置に保持部材２８を設ける作業を行う。この時、保持部材２８がテープ止めである場合、ワイヤハーネス２１の曲げ箇所に対応する位置で止めの間隔を狭くし、これにより重ね合わせ部３０の開きを規制するようにすることが好適な一例であるものとする。

　以上、図１（ａ）～図２（ｄ）を参照しながら説明してきたように、本実施形態によれば、重ね合わせ部３０にて金属箔層３１同士が電気的に接続することから、筒状に電磁シールド構造を形成して良好な性能を確保することができるという効果を奏する。

　また、本実施形態によれば、重ね合わせ部３０の基端部３６を折り曲げるようにして重ね合わせ部３０を一方に倒し、そして、この倒した重ね合わせ部３０を筒状部２９に沿わせた状態にすることから、どの方向にも曲げ可能なシールド部材２６及びワイヤハーネス本体２３にすることができるという効果を奏する。

　また、本実施形態によれば、シールド部材２６の構成及び構造が上記の通りであることから、どの方向にも曲げても電磁シールド効果を発揮させることができるという効果を奏する。

　また、本実施形態によれば、シールド部材２６を構成するシート状部材２７を拝み巻する際に、高圧電線２５に対して十分な隙間３７があるように筒状部２９を形成することから、この後にワイヤハーネス本体２３を曲げても隙間３７の分だけ曲げによるダメージ（例えば高圧電線２５から受けるダメージ等）を緩和することができるという効果を奏する。

　また、本実施形態によれば、電磁シールド機能を発揮させる部分として金属箔層３１を含むシールド部材２６になることから、従来例のような編組シールド部材と比べて質量を約１／１０に低減することができるという効果を奏する。すなわち、軽量化を図ることができるという効果を奏する。

　また、本実施形態によれば、シールド部材２６を構成するシート状部材２７を高圧電線２５に対し巻き付けるような簡単な工程でワイヤハーネス２１を製造することから、製造コストを低減することができるという効果を奏する。

　以上、本発明のシールド部材、ワイヤハーネス、及びワイヤハーネス製造方法を詳細にまた特定の実施形態を参照して説明したが、前述した実施形態は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

　上記説明でシールド部材２６は、基材層３２の一方の面に接合層３３を介して金属箔層３１を有する構成であったが、これに限らず次のような構成にしてもよいものとする。すなわち、基材層３２の一方の面側は同じで、他方の面側に接合層３３と同じ接合層で、基材層３２と同じ基材層を設けてもよいものとする。つまり、基材層３２を二枚重ねるような構成にしてもよいものとする（例えばＰＥＴ織布を二枚重ねる）。この場合のシールド部材は、電磁シールド機能と外装部材の機能とを有するようになる。

　尚、外装部材の機能に関し、保持部材２８をテープ止めとした場合、テープ止めの材質をＰＥＴ織布としてハーフラップをすると、外装部材と兼用することが可能になる。
　本出願は、２０１０年７月２１日出願の日本特許出願（特願２０１０－１６３４８２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明によれば、金属箔を用いてなるシールド部材であり、且つ、拝み巻により生じた重ね合わせ部が突出状態のままとならず、重ね合わせ部が倒れて筒状部に沿った状態となるシールド部材になる。ワイヤハーネスは、このようなシールド部材を構成に含み、また、シールド部材を用いて製造される。本発明によれば、シールド部材の構成として保持部材を含み、この保持部材により重ね合わせ部が筒状部に沿った倒れ状態に保持される。

　１…ハイブリッド自動車
　２…エンジン
　３…モータユニット
　４…インバータユニット
　５…バッテリー
　６…エンジンルーム
　７…自動車後部
　８…ジャンクションブロック
　２１、２２…ワイヤハーネス
　２３…ワイヤハーネス本体
　２４…外装部材
　２５…高圧電線（導電路）
　２６…シールド部材
　２７…シート状部材
　２８…保持部材
　２９…筒状部
　３０…重ね合わせ部
　３１…金属箔層
　３２…基材層
　３３…接合層
　３４…メッキ層
　３５…合わせ目
　３６…基端部
　３７…隙間

Claims (5)

1. 　柔軟性を有するシート状又は帯状の金属箔層及び基材層と、これらを接合する接合層とを含むとともに、前記金属箔層を内側にして拝み巻することによりなる筒状部及び重ね合わせ部を有し、さらに、該重ね合わせ部を倒して前記筒状部に沿わせた状態にしてなるシールド部材。
2. 　請求項１に記載のシールド部材において、
   　前記重ね合わせ部を倒して前記筒状部に沿わせた状態に保持する保持部材を備えるシールド部材。
3. 　請求項１又は請求項２に記載のシールド部材と、該シールド部材の筒状部に収容する一又は複数の導電路とを含むワイヤハーネス。
4. 　請求項３に記載のワイヤハーネスにおいて、
   　前記シールド部材の外側に設ける外装部材を含む、又は、前記シールド部材の基材層を外装部材として兼用するワイヤハーネス。
5. 　金属箔層、基材層、及びこれらを接合する接合層を含む柔軟なシート状部材又は帯状部材を、一又は複数の導電路に対し前記金属箔層を内側にして拝み巻する工程と、
   　該拝み巻によりなる筒状部及び重ね合わせ部のうち、該重ね合わせ部を倒して前記筒状部に沿わせた状態にする工程と、
   　を含むワイヤハーネス製造方法。

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