JP2011028892A - ワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】搬送時の荷姿容積を小さくできると同時に組み付け作業性に優れたワイヤーハーネスを提供する。
【解決手段】電線１１と、前記電線が挿通される可撓性を有する筒体１２と、前記筒体が配索される経路に応じた形状に前記筒体を保持するとともに前記筒体に対し着脱可能な剛性を有する形状保持部材１３と、前記形状保持部材を前記筒体に装着するブラケット１４とを備える。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電線をシールドパイプに挿通させてなるワイヤーハーネスに関するものである。

電気自動車ＥＶ、ハイブリッド自動車ＨＥＶまたは燃料電池自動車ＦＣＶなど、電動モータを走行駆動源とする車両において、バッテリとインバータ又はインバータと電動モータを接続するためにワイヤーハーネスが用いられている。特に電気自動車等に用いられるワイヤーハーネスは、床裏などの室外に配索されることがあるため、電磁波シールド性に加え、水密性や耐チッピング性（飛石防止）も要求される。

この種のワイヤーハーネスとして、電線を金属製の剛性パイプに挿通し、この金属製剛性パイプをワイヤーハーネスの配索経路に沿って三次元的に曲げ加工したものが知られている（特許文献１）。

また、金属製のパイプに螺旋状の山および溝を形成して可撓性を付与したシールドパイプに電線を挿通したワイヤーハーネスも提案されている（特許文献２）。

特開２００４−１７１９５２号公報 特開２００７−６６８２５号公報

ところで、ワイヤーハーネスの製造工場とこれを組み付ける自動車の組立工場とが離れた場所にあると、トラックなどによりワイヤーハーネスを搬送しなければならないが、上記特許文献１に記載の金属製剛性パイプを曲げ加工したものは、搬送時の荷姿容積が大きくなるという問題がある。

この点、上記特許文献２に記載のワイヤーハーネスは可撓性を有するため荷姿容積を小さくできるものの、ワイヤーハーネスは数ｍに及ぶ長尺であるため、自動車に組み付ける際に形状が不安定となり組み付け作業性が悪いという別の問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、搬送時の荷姿容積を小さくできると同時に組み付け作業性に優れたワイヤーハーネスを提供することである。

本発明では、ワイヤーハーネスを、電線と、前記電線が挿通される可撓性を有する筒体と、前記筒体が配索される経路に応じた形状に前記筒体を保持する形状保持手段とで構成することによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、電線が挿通される筒体が可撓性を有するので、搬送時には適宜の形状に変形させることにより荷姿容積を小さくすることができる。

一方、目的とする部位に組み付ける際は、形状保持手段によって筒体を配索経路に沿った形状に保持できるので、ワイヤーハーネスの組み付け作業性が向上する。

これにより、搬送時の荷姿容積を小さくできると同時に組み付け作業性に優れたワイヤーハーネスを提供することができる。

本発明の一実施の形態を適用した電気自動車を示す底面図（床裏図）である。 図１の電気自動車を示す側面図である。 図１の電気自動車の駆動系を示すブロック図である。 図１〜図３のワイヤーハーネスを示す斜視図である。 図１のＶ部を拡大して示す平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図５の形状保持部材の他の例を示す斜視図である。 図１のＶ部の他の例を示す平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施の形態を適用した電気自動車を示す図であり、電動モータを走行駆動源とする電気自動車のインバータと電動モータとを接続する電力供給ラインに本発明に係るワイヤーハーネスを適用した例について説明する。

ただし、本発明に係るワイヤーハーネスは電気自動車のインバータと電動モータとの間の電力供給ラインのほか、バッテリとインバータの間の電力供給ラインにも適用することができる。また、電動モータを走行駆動源とする電気自動車には、本例にて説明するもの以外に、内燃機関と電動モータの両方を走行駆動源とするハイブリッド自動車や、二次電池からなるバッテリに代えて燃料電池を電源とする燃料電池自動車が含まれる。

本例の電気自動車２は、図３に示すように、リチウムイオン電池などの二次電池からなるバッテリ２２と、当該バッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータ２３と、走行駆動源である三相交流の電動モータ２４とを備え、電動モータ２４の出力軸２４ａに接続された変速機２５およびディファレンシャルギヤ２６を介して、電動モータ２４の出力が駆動輪２７，２７に伝達される。

なお、インバータ２３は、直列に接続された２つのスイッチング素子（トランジスタＴｒ）が３列並列に接続された回路を備え、６つのスイッチング回路を所定の駆動信号によりスイッチングさせることにより、バッテリ２２からの直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置である。また、電動モータ２４の回生時には回生された交流電力をインバータ２３により直流電力に変換し、これをバッテリ２２に充電することもできる。

本例の電気自動車２では、図１および図２に示すように電動モータ２４はフロントトランクルーム２１２（いわゆるエンジンルーム）に配置される一方で、バッテリ２２とインバータ２３はリヤトランクルーム２１３に配置されている。このため、バッテリ２２とインバータ２３とを接続する電力供給ライン（直流）用のワイヤーハーネス２８はリヤトランクルーム２１３内で配索されるが、インバータ２３と電動モータ２４とを接続する電力供給ライン（交流）用のワイヤーハーネス１はリヤトランクルーム２１３から車体の床裏２１１を通ってフロントトランクルーム２１２まで配索されている。

本例の電気自動車２の車体２１のアンダーボディは、フロントトランクルーム２１２と車室内２１４とを仕切るダッシュパネル２１５と、車室内の床面を構成するフロントフロアパネル２１６と、リヤトランクルーム２１３の床面を構成するリヤフロアパネル２１６と、フロントフロアパネル２１６とリヤフロアパネル２１７とを繋ぐエクステンションパネル２１８とが溶接などにより接合されてなる。

そして、こうした車体構造に対しインバータ２３と電動モータ２４とを接続する電力供給ライン（交流）用のワイヤーハーネス１は、図２に示すようにインバータ２３が搭載されたリヤトランクルーム２１３からリヤフロアパネル２１７に開設された孔を介して床裏２１１に挿通され、ここからエクステンションパネル２１８の面に沿ってフロントフロアパネル２１６の後端に至り、さらにここからフロントフロアパネル２１６の床裏２１１の面に沿って配索されてダッシュパネル２１５の下端に至り、ダッシュパネル２１５の面に沿って立ち上がって電動モータ２４まで配索されている。

本例のワイヤーハーネス１の配索レイアウトによれば、図１および図２に示すＸ部、Ｖ部およびＹ部においてワイヤーハーネス１が屈曲されている。この部分の構成については後述する。

ワイヤーハーネス１を車体２１の床裏２１１に配索すると、当該ワイヤーハーネス１には、電磁波のシールド機能以外にも水密性能や耐チッピング性能が要求される。また、ワイヤーハーネス１の製造工場から電気自動車の組立工場までトラックなどにより搬送が必要とされる場合は、その荷姿容積をできる限り小さくするために、電極ケーブル１には三次元的可撓性も要求される。

このため本例のワイヤーハーネス１は、図４に示すように、三相交流電力（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）用の３本の電線１１が、可撓性を有する筒体１２に挿通されたケーブルとされている。

筒体１２は、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、アルミニウム合金または銅合金などの電磁波シールド性を有する金属で構成され、全体が軸方向に沿って径が交互に増減する波形の、いわゆる蛇腹状に形成されている。この波形に形成された部分を蛇腹部１２１と称する。

また、ワイヤーハーネス１の一端には電動モータ２４の入出力端子に接続されるコネクタ１ａが取り付けられ、他端にはインバータ２３の入出力端子に接続されるコネクタ１ｂが取り付けられている。

なお、ワイヤーハーネス１の両端のそれぞれに設けられたコネクタ１ａ，１ｂの両方または一方の近傍を、筒体１２に代えて、導電性金属細線を網状に編み込んだ編組部材で構成してもよい。こうすることでインバータ２３または電動モータ２４へのコネクタ１ａ，１ｂの装着作業性がより向上する。

本例の蛇腹部１２１を構成する波形の形状（コルゲート形状）は特に限定されず、螺旋状の山および谷の組み合わせ、単一の山および谷の組み合わせのほか、いわゆるインターロックチューブ構造も含まれる。

このような可撓性の蛇腹部１２１を有する金属製筒体１２で電線１１を包むことにより、電磁波シールド性、水密性、耐チッピング性が確保されるとともに、搬送時には所望の形状に変形できるので荷姿容積を小さくすることができる。

ところで、本例のワイヤーハーネス１の筒体１２は可撓性を有するといえども金属製であるため、ある程度の剛性は備えている。しかしながら、電気自動車２のリヤトランクルーム２１３からフロントトランクルーム２１２まで配索するとなると、ワイヤーハーネス１は３〜４ｍ前後の長尺物になる。このため、ワイヤーハーネス１を車体に組み付ける際にワイヤーハーネス１の形状が不安定になり作業性が低下するおそれがある。

本例では、搬送を終了して電気自動車２に組み付ける前に、ワイヤーハーネス１に形状保持部材１３を取り付けるようにしている。図５は、図１のＶ部の屈曲部を拡大して示す平面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。なお、図１および図２は形状保持部材１３の図示を省略する。

本例の形状保持部材１３は鋼板やプラスチックスなどの剛体で構成され、筒体１２が配索される経路に沿った形状とされている。そして、適宜箇所に設けられるブラケット１４を用いて、筒体１２を挟持するとともにボルト１３１によりブラケット１４と形状保持部材１３を固定することで、筒体１２に形状保持部材１３を装着する。

これにより、Ｖ部の屈曲部の形状が固定され、同様にしてＸ部やＹ部の屈曲部にも配索経路に応じた形状保持部材を装着することで、筒体１２の全体の形状が保持される。

ワイヤーハーネス１の全体の形状が配索経路に沿って保持されたら、ワイヤーハーネス１を車体２１の床裏２１１に接近させ、図５および図６に示すようにフロントフロアパネル２１６に溶接されたワイヤーハーネス１の固定用ブラケット２１９に、ブラケット１４を利用してボルト１４１にて固定する。これにより、ワイヤーハーネス１が車体２１の床裏２１１に固定されることになる。

特に本例では、形状保持部材１３を筒体１２に装着するためのブラケット１４を用いてワイヤーハーネス１を車体２１に固定するので専用の固定部品を省略することができるというメリットもある。

なお、図１に示すＶ部の屈曲部よりさらに広い範囲、同図において前方側に図７の左図に示す形状保持部材１３を適用することもできる。こうすることで、２つの屈曲部を一つの形状保持部材１３で保持することができる。また、詳細な図示は省略したが、図１および図２のＸ部やＹ部のような立ち上がりの屈曲部には図７の中央図に示すような形状の形状保持部材１３を用いればよい。

さらに、詳細な図示は省略したが、図１および図２のＺ部のようなワイヤーハーネス１の直線部の一部に、図７の右図に示すような形状の形状保持部材１３を取り付け、その直線形状を保持することにより、ワイヤーハーネス１の自重により直線部が湾曲するのを防止することができる。

また、ブラケット１４を形状保持部材１３の固定用と車体２１への固定用に共用したが、車体２１への固定用ブラケットを別途設けることもできる。

上述した実施形態の形状保持部材１３が、本発明に係る形状保持手段に相当するが、本発明に係る形状保持手段は、さらに別の実施形態として具現化することもできる。

図８は図１のＶ部の他の例を示す平面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

本例では、図５に示す形状保持部材１３に代えて、筒体１２に、蛇腹部１２１を軸方向に沿って押し潰した押潰部１２２を有する。この押潰部１２２は、筒体１２の屈曲部に形成され、図９の上図に示すようにビード状の押潰部１２２ａまたは下図に示すように平面状の押潰部１２２ｂから構成することができる。

ビード状押潰部１２２ａは、同図に示すように楔状の押し型を用いて筒体１２の屈曲部を押し潰すことにより形成することができ、平面状押潰部１２２ｂは、楔状押し型に代えて平面状の押し型を用いて筒体１２の屈曲部を押し潰すことにより形成することができる。

また、同図の左図に示すように上下の２箇所に押潰部１２２ａ，１２２ｂを形成してもよく、また同図の右図に示すように円周方向に等配で３箇所に形成してもよい。

左図に示すように上下の２箇所に押潰部１２２ａ，１２２ｂを形成した場合には、これに直交する方向に対して筒体１２は可撓性を有する。これに対し、右図に示すように３箇所に押潰部１２２ａ，１２２ｂを形成した場合には、いずれの方向に対しても筒体１２は固定されることになる。したがって、これら押潰部１２２の形成箇所を適宜選択することで、配索経路に応じた形状で筒体１２を保持することができる。

なお、押潰部１２２は搬送を終了したワイヤーハーネス１を車体２１に組み付ける前に形成する。

このような押潰部１２２を形成した場合にあっても、押潰部１２２を形成する前の筒体１２は可撓性を有するので搬送時の荷姿容積を小さくすることができる一方で、車体２１への組み付け前に押潰部１２２を形成することで筒体１２の形状が保持され、これによりワイヤーハーネス１の組み付け作業性が向上する。

なお、図１および図２に示すバッテリ２２、インバータ２３および電動モータ２４のレイアウトに代えて、バッテリ２２をリヤトランクルームに配置し、インバータ２３をフロントトランクルームに配置することもできる。この場合は、バッテリ２２とインバータ２３を接続する電力供給ライン（直流）用のワイヤーハーネス２８に本発明に係るワイヤーハーネスを適用することが好ましい。

１…ワイヤーハーネス
１ａ，１ｂ…コネクタ
１１…電線
１２…筒体
１２１…蛇腹部
１２２…押潰部
１２２ａ…ビード状押潰部
１２２ｂ…平面状押潰部
１３…形状保持部材
１３１…ボルト
１４…ブラケット
１４１…ボルト
２…電気自動車
２１…車体
２１１…床裏
２１２…フロントトランクルーム
２１３…リヤトランクルーム
２１４…車室内
２１５…ダッシュパネル
２１６…フロントフロアパネル
２１７…リヤフロアパネル
２１８…エクステンションパネル
２１９…固定用ブラケット
２２…バッテリ
２３…インバータ
２４…電動モータ
２５…変速機
２６…ディファレンシャルギヤ
２７…駆動輪
２８…電力供給ライン（直流）用のワイヤーハーネス

Claims (7)

1. 電線と、
   前記電線が挿通される可撓性を有する筒体と、
   前記筒体が配索される経路に応じた形状に前記筒体を保持する形状保持手段と、を備えるワイヤーハーネス。
2. 請求項１に記載のワイヤーハーネスにおいて、
   前記形状保持手段は、前記経路の屈曲部分に設けられるワイヤーハーネス。
3. 請求項１又は２に記載のワイヤーハーネスにおいて、
   前記形状保持手段は、前記筒体に対し着脱可能な剛性を有する形状保持部材であって、
   前記形状保持部材は、目的とする部位に前記筒体を取り付ける際に前記筒体に装着されるワイヤーハーネス。
4. 請求項３に記載のワイヤーハーネスにおいて、
   前記形状保持部材を前記筒体に装着するブラケットを備え、
   前記ブラケットを介して前記筒体が前記目的とする部位に取り付けられるワイヤーハーネス。
5. 請求項１又は２に記載のワイヤーハーネスにおいて、
   前記筒体は、軸方向に沿って径が交互に増減する波形に形成された蛇腹部を有し、
   前記形状保持手段は、前記蛇腹部を軸方向に沿って押し潰した押潰部であって、
   前記押潰部は、目的とする部位に前記筒体を取り付ける際に形成されるワイヤーハーネス。
6. 請求項５に記載のワイヤーハーネスにおいて、
   前記押潰部は、前記蛇腹部を軸方向に沿って押し潰したビード状または平面状に形成されているワイヤーハーネス。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のワイヤーハーネスにおいて、
   前記電線は、自動車に搭載された機器間に接続され、
   前記筒体は、前記自動車の車体の床裏に配索されるワイヤーハーネス。

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