JP2012221842A - ワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性の高い丸電線を用いて、余剰の配線を要さずに、放熱性に優れた２相、又は３相の電力線を構成できるワイヤハーネスを提供する。
【解決手段】ワイヤハーネス１は、丸電線１０、圧着端子２０、シールド材３０、及びコルゲートチューブ４０で構成されている。シールド材３０及びコルゲートチューブ４０が６の倍数の本数の丸電線１０で構成された電線束の周囲を覆っている。ワイヤハーネス１は複数の丸電線１０ごとに等分された複数のサブ電線群１５ごとに圧着端子２０が取り付けられた構造を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤハーネスに関する。

ハイブリッド自動車又は電気自動車などの電動車両に搭載される電装機器間を接続するワイヤハーネスには大電流が流れる。このため、ワイヤハーネスを構成する被覆電線には、導体である芯線の断面積が比較的大きいものが用いられる。

しかしながら、被覆電線は芯線の断面積が大きくなるにつれて曲がりにくくなる。このため、ワイヤハーネスは車両における配設位置について制約を受ける場合がある。これを解決するため、芯線の断面積が小さい被覆電線を複数本束ねることで、芯線の断面積が大きい単数の被覆電線と同等の断面積を確保した電線束の使用が提案されている。

特許文献１では、絶縁細線を７本束ねた構造の電線が開示されている。絶縁細線は、絶縁被覆が金属の導体の周囲を覆った構造を有している。

特開平０５−２６３３７６号公報

電線束は、その保護のために、コルゲートチューブなどの外装部材によって周囲が覆われる。この場合、外装部材の内側において、被覆電線間及び被覆電線と外装部材との間に生じる空隙の占める比率が大きくなるほど、電線束の放熱性が低下する。そのため、電線束に大きな電流が流れた場合に、被覆電線の温度が上昇し、電線のインピーダンス上昇などの電気特性の悪化、及び絶縁被覆の劣化などの弊害が生じる。

一方、角形状の電線のような、丸形状ではない異形の電線が採用された場合、外装部材内の空隙率を低減させることができる。しかしながら、異形の電線の汎用性は低いため、コスト及び製造工数の面において、一般的な丸形状の電線の採用が望ましい。

また、電動車両に搭載された電池とインバータとの接続には２相の電力線が、インバータとモータあるいは発電機との接続には３相の電力線が使用されることが一般的である。しかしながら、特許文献１に記載の電線束が２相の電力線、又は３相の電力線に採用されると、電線束に含まれる電線を各相に等分して割り当てることができず、各相において共通に要求される電線の断面積を確保することに対して、余剰な電線が生じる。従って、特許文献１に記載の電線束が２相の電力線、又は３相の電力線に採用されることは適切ではない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、汎用性の高い丸電線を用いて、余剰の配線を要さずに、放熱性に優れた２相、又は３相の電力線を構成できることを目的とする。

第１の発明は、絶縁被覆付きの丸形状の電線である丸電線を含むワイヤハーネスであって、６の倍数の本数の丸電線が束ねられた電線束と、前記電線束が複数本の前記丸電線ごとに等分された単位であるサブ電線群ごとに、該サブ電線群の両端に設けられた複数の端子と、前記電線束の周囲を覆う筒状の外装部材と、を備える。

第２の発明は、第１の発明に係るワイヤハーネスであって、前記電線束は、１２本の前記丸電線によって構成されており、前記電線束は、それぞれ隣接する２本の前記丸電線と接して束ねられた３本の前記丸電線によって構成された第一電線群と、前記第一電線群を構成する３本の前記丸電線の外縁において、前記第一電線群の３本の前記丸電線がそれらの間に形成する３つの溝を塞ぐ位置に配置された３本の前記丸電線によって構成された第二電線群と、前記第一電線群及び前記第二電線群を構成する６本の前記丸電線の外縁において、６本の前記丸電線がそれらの間に形成する６つの溝を塞ぐ位置に配置された６本の前記丸電線によって構成された第三電線群と、を含む。

第３の発明は、第１の発明に係るワイヤハーネスであって、前記電線束は、１８本の前記丸電線によって構成されており、前記電線束は、それぞれ隣接する２本の前記丸電線と接して束ねられた３本の前記丸電線によって構成された第一電線群と、前記第一電線群を構成する３本の前記丸電線の外縁において、前記第一電線群の３本の前記丸電線がそれらの間に形成する３つの溝を塞ぐ位置に配置された３本の前記丸電線によって構成された第二電線群と、前記第一電線群及び前記第二電線群を構成する６本の前記丸電線の外縁において、６本の前記丸電線がそれらの間に形成する６つの溝を塞ぐ位置に配置された６本の前記丸電線によって構成された第三電線群と、前記第二電線群及び前記第三電線群を構成する９本の前記丸電線の外縁において、９本の前記丸電線がそれらの間に形成する６つの溝を塞ぐ位置に配置された６本の前記丸電線によって構成された第四電線群と、を含む。

第１ないし第３の発明によれば、６の倍数の本数の丸電線は、それぞれ等しい本数の丸電線によって構成されるサブ電線群へ２等分又は３等分することができる。そのため、第１の発明に係るワイヤハーネスが、３相モータ又は２相の高電圧バッテリの電力線として採用された場合、余剰の丸電線が生じることなく、各相の電力線を構成する丸電線の本数を等しくすることができる。さらに、後述するように、６の倍数の本数の丸電線の束は、２本又は３本の丸電線の束に比べ、空隙率が低く、放熱性に優れている。従って、第１の発明によれば、汎用性の高い丸電線を用いて、余剰の配線を要さずに、放熱性に優れた２相又は３相の電力線を構成することが可能となる。

特に、第２の発明によれば、電線束は１２本の丸電線１０で構成されているため、６の倍数の本数の丸電線の中でも、丸電線１０を加工する工数が少なくて済む。また、電線束は１２本の丸電線１０で構成されている場合、空隙率の値も比較的小さくなる。従って、放熱性を向上させることと丸電線の加工工数を削減することとのバランスがとれたワイヤハーネスが得られる。

特に、第３の発明によれば、電線束は１８本の丸電線１０で構成されているため、丸電線１０を加工する工数が比較的少なくて済むとともに、空隙率の値も比較的小さくなる。さらに、丸電線１０が１２本である場合と比較して、１本あたりの丸電線１０に流れる電流値を低く抑えることができるため、丸電線の温度上昇を抑えることができる。

本発明の実施形態に係るワイヤハーネス１の平面図である。 ワイヤハーネス１の断面図である。 電線束を構成する丸電線１０の本数と空隙率との関係を示す図である。 ワイヤハーネス１ｂの断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

図１は、本実施形態に係るワイヤハーネス１の概略図である。図１は、構成の理解を容易にするため、各電線１０を並列に配置しているが、本来はこのような形態ではない。各電線１０は、図２に示される断面図のように配置される。

図１に示されるワイヤハーネス１は、電線１０、圧着端子２０、シールド材３０、及びコルゲートチューブ４０で構成されている。

電線１０は、線状の導体である複数の素線が束ねられた芯線１１と、その芯線１１の周囲を覆う絶縁体で構成された絶縁被覆１２とを有する。電線１０は、芯線１１及び絶縁被覆１２が丸形状である（以下、「丸電線１０」と称する場合がある）。圧着端子２０が取り付けられる丸電線１０の端部は、一定の長さにわたって絶縁被覆１２が取り除かれている。つまり、電線１０は、その端部において芯線１１が剥き出された状態に加工されており、芯線１１が絶縁被覆１２の端部から延び出ている。電線１０の端部の絶縁被覆は、被覆剥ぎ器により除去される。なお、絶縁被覆１２の代わりにエナメルで構成された絶縁被膜が芯線１１に施されていても構わない。

圧着端子２０は、取付部２１と芯線接続部２２とを備えている。取付部２１は、ワイヤハーネス１が連結される電装機器に取り付けられる部分である。例えば、ボルトネジなどが、取付部２１に設けられたボルト孔２３に通されて、電装機器に締め付けられることにより、ワイヤハーネス１と電装機器とが連結される。

芯線接続部２２は、丸電線１０の端部の芯線１１に接続される部分である。芯線接続部２２は、芯線１１が芯線接続部２２に嵌め入れられた状態で圧着される。これによって、圧着端子２０が丸電線１０に対して固定されるとともに電気的に接続される。

シールド材３０は、例えば、スズメッキされた銅線が撚り合わされた線状の金属束が編まれた構造を有する編組線、又は銅もしくはアルミニウムなどの金属の箔などである。編組線は、その編み構造による伸縮性を有しており、その収縮作用により、丸電線１０に密接した状態で丸電線１０の周囲を覆う。なお、ワイヤハーネスは、必ずしもシールド材３０を備える構成でなくても構わない。

コルゲートチューブ４０は、丸電線１０又は丸電線１０の周囲を覆うシールド材３０を覆う筒状の外装部材である。コルゲートチューブ４０は、コルゲートチューブ４０に覆われる丸電線１０の延在方向に沿って、図示しない凹部と凸部とが交互に連続した蛇腹形状の電線保護具である。コルゲートチューブ４０は可撓性を有する外装部材の一例である。

本実施形態では、束ねられた１２本の丸電線１０によって構成された電線束がコルゲートチューブ４０に周囲を覆われたシールド材３０の内側に配置されている。この電線束は、等分された複数本の丸電線１０ごとに電気的に独立している。このような等分された複数本の丸電線１０を以下において、「サブ電線群１５」と称する場合がある。

本実施形態では、ワイヤハーネス１は、それぞれ４本の丸電線１０で構成された３つのサブ電線群１５を含む。これらのサブ電線群１５が、３相の電力線の相ごとに割り当てられることによって、ワイヤハーネス１は３相の電力線として使用される。

図２は、本実施形態に係るワイヤハーネス１の断面図である。複数の丸電線１０は、束ねられることによって、図２に示されるように配置される。１２本の丸電線１０で構成された電線束は、第一電線群、第二電線群、及び第三電線群を含む構造を有する。

第一電線群は、３本の丸電線１０各々が、他の２本の丸電線１０に隣接するようにして束ねられた構造を有する。これらの第１電線群を構成する３本の丸電線１０は、その外縁において、隣接する丸電線１０との間に溝を形成する。つまり、３つの溝が第１電線群に形成されている。続いて、第二電線群を構成する３本の丸電線１０各々が、これらの３つの溝をそれぞれ塞ぐ位置に配置される。さらに、第３電線群を構成する６本の丸電線１０が、第一電線群及び第二電線群を構成する６本の丸電線１０の外縁に形成された６つの溝に配置される。より具体的に、６つの溝各々は、隣接する第一電線群を構成する丸電線１０と第二電線群を構成する丸電線１０との間に形成される。第三電線群を構成する６本の丸電線１０各々はこれらの各溝を塞ぐ位置に配置される。

このような丸電線１０の配置は、丸電線１０が束ねられることによって、容易に実現される。また、上記配置構成は、１２本の丸電線１０が取りうる配置構成の中で、電線束の外縁における最小外接円の面積が最も小さくなる。

なお、第一電線群、第二電線群、及び第三電線群各々を構成する丸電線１０と、サブ電線群１５各々を構成する丸電線１０とは何ら関連していない。各サブ電線群１５を構成する丸電線１０は、電線束を構成する複数の丸電線１０の中から無作為に選択することができる。

本実施形態では、ワイヤハーネス１が３相の電力線として使用されるため、ワイヤハーネス１の両端各々において、３つの圧着端子２０が、３組のサブ電線群１５各々の端部に取り付けられている。

なお、ワイヤハーネス１は必ずしも３相の電力線に用いられるものではない。ワイヤハーネス１は２相の電力線に採用されることも可能である。ワイヤハーネス１が２相の電力線に採用される場合、各相に割り当てられたサブ電線群１５は、各々６本の丸電線１０で構成される。ワイヤハーネス１を構成する電線束が、１２本の丸電線１０で構成されることにより、ワイヤハーネス１が２相又は３相の電力線のいずれに採用されても、各サブ電線群１５を構成する丸電線１０の本数を等分することが可能である。

図３は、ワイヤハーネス１を構成する丸電線１０の数と、そのときのワイヤハーネス１の空隙率との関係を示している。なお、空隙率とは、複数の丸電線１０の最小外接円の断面積から丸電線１０の断面積を差し引いた差分に対する最小外接円の断面積の割合である。換言すれば、空隙率は、コルゲートチューブ４０の内側において、丸電線１０間、丸電線１０の外縁とシールド材３０との間、及びシールド材３０とコルゲートチューブ４０との間に存在する空気層の占める比率である。特に、本実施形態において、空隙率は、丸電線１０間、丸電線１０とシールド材３０との間に形成される空気層の占める比率に影響される。なお、ワイヤハーネス１がシールド材３０を有していない場合、空隙率は、コルゲートチューブ４０の内側において、丸電線１０間、及び丸電線１０の外縁とコルゲートチューブ４０との間に形成される空気層の占める比率をいう。

各相に１本の丸電線１０が割り当てられたワイヤハーネスが３相の電力線として使用される場合、ワイヤハーネスが備える電線束は３本の丸電線１０で構成される。この場合、図３に示されるように、空隙率は３５％である。また、同様に、各相に１本の丸電線１０が割り当てられたワイヤハーネスが２相の電力線として使用される場合、ワイヤハーネスが備える電線束は２本の丸電線１０で構成される。この場合、図３に示されるように、空隙率は５０％である。これに対して、本実施形態のように、ワイヤハーネス１が備える電線束が１２本の丸電線１０で構成されており、４本の丸電線１０が各相に割り当てられている場合、空隙率は図３に示されるように２７％である。このように、１２本の丸電線１０で構成された電線束は、２本又は３本の丸電線１０で構成された電線束よりも空隙率が小さくなる。

丸電線１０に生じた熱は、シールド材３０に伝わってからコルゲートチューブ４０に伝わり、コルゲートチューブ４０の外周面から放熱される。一般的に、空気は物質と比較して熱を伝えにくい。このため、ワイヤハーネス１の断面において、丸電線１０間及び電線束の外縁とシールド材３０との間に形成される空気層の割合が小さい程、丸電線１０に生じた熱はシールド材３０へと伝播しやすくなる。つまり、空隙率が小さくなるほど、熱がコルゲートチューブ４０の外周面に伝わりやすくなるため、ワイヤハーネス１は放熱性に優れた性能を有する。

また、電線束を構成する丸電線１０の本数が１２本であるため、ワイヤハーネス１が２相の電力線又は３相の電力線のいずれに採用されても、各サブ電線群１５を構成する丸電線１０の本数はそれぞれ等しくなる。従って、ワイヤハーネス１の各相において、余剰な電線が生じない。つまり、ワイヤハーネス１は２相の電力線、又は３相の電力線のいずれにも対応することが可能である。

上述の効果は、電線束を構成する丸電線１０の本数が１２本である場合に限らず、６の倍数の本数である場合に得られる。従って、本実施形態に係るワイヤハーネスは、６の倍数の本数の丸電線１０で構成された電線束を有していればよい。特に、電線束を構成する丸電線１０の本数が多くなるにつれて、ワイヤハーネスの空隙率は低下するため（図３参照）、ワイヤハーネスの放熱性は向上する。

しかしながら、電線束を構成する丸電線１０の本数が増加することによって、丸電線１０に施さなければならない加工作業の工数が増大する。加工作業は、具体的に、丸電線１０の調尺、及び皮むき等が挙げられる。従って、６の倍数の丸電線１０の本数で構成された電線束の中でも、丸電線１０の加工工数が比較的少なくて済むとともに、空隙率の値が比較的小さい、１２本の丸電線１０で電線束が構成されることは有効である。つまり、電線束を構成する丸電線１０の本数を１２本にすることによって、放熱性を向上させることと加工作業の工数を削減することとのバランスに優れたワイヤハーネス１が得られる。

以上のように、本実施形態に係るワイヤハーネス１は、外装材である筒状のコルゲートチューブ４０が６の倍数の本数の丸電線１０で構成された電線束の周囲を覆っており、圧着端子２０が複数の丸電線１０ごとに等分されたサブ電線群１５各々に取り付けられた構造を有する。

従って、ワイヤハーネス１は２相又は３相の電力線のいずれに使用されても、等本数で分割されたサブ電線群１５各々を各相に割り当てることが可能である。このため、各相に必要とされる電線の断面積を確保するにあたって、余剰な電線が生じることはない。また、ワイヤハーネス１は、２相の電力線又は３相の電力線のいずれにも使用することができる。

また、ワイヤハーネス１は６の倍数という複数の丸電線１０で構成された電線束を有している。このため、汎用性の高い丸電線１０を採用しつつも、ワイヤハーネスの内側における空隙率の値を小さくすることができる。つまり、ワイヤハーネス１は汎用性の高い丸電線１０を使用しつつ、放熱性を向上させることができる。

特に、ワイヤハーネス１が１２本の丸電線１０で構成された電線束を有している場合、放熱性を向上させることと丸電線１０の加工作業の工数を削減することとのバランスがとれたワイヤハーネス１が得られる。

なお、電線束を構成する丸電線１０の本数は１８本であっても有効である。図４は、丸電線１０が１８本である場合のワイヤハーネス１ｂの断面における丸電線１０の配置構成が示されている。１８本の丸電線１０は、束ねられることによって、図４に示されるように配置される。

具体的に、１８本の丸電線１０で構成された電線束は、第一電線群、第二電線群、第三電線群、及び第四電線群を含んでいる。

第一電線群は、３本の丸電線１０各々が、他の２本の丸電線１０に隣接するようにして束ねられた構造を有する。これらの第一電線群を構成する３本の丸電線１０は、その外縁において、隣接する丸電線１０との間に溝を形成する。

続いて、３本の丸電線１０各々が、第一電線群が形成する３つの溝をそれぞれ塞ぐ位置に配置される。このように、第一電線群の外縁に配置された３本の丸電線１０が第二電線群に相当する。

続いて、６本の丸電線１０が、第一電線群及び第二電線群を構成する６本の丸電線１０の外縁に形成された６つの溝に配置される。具体的に、６つの溝各々は、隣接する第一電線群を構成する丸電線１０と第二電線群を構成する丸電線１０との間に形成されている。そして、６本の丸電線１０各々がこれらの各溝を塞ぐ位置に配置される。これらの第一電線群と第二電線群とを構成する丸電線１０の外縁に配置された６本の丸電線１０が第三電線群に相当する。

さらに第四電線群に相当する６本の丸電線１０各々が、第二電線群及び第三電線群の外縁に形成される各溝に配置される。具体的に、６本の丸電線１０各々が、隣接する第二電線群を構成する丸電線１０と第三電線群を構成する丸電線１０との間に形成される６つの溝各々に、各溝を塞ぐようにして配置される。

このような丸電線１０の配置は、丸電線１０が束ねられることによって容易に実現される。また、上記配置構成に基づく最小外接円は、１８本の丸電線１０が取りうる配置構成に基づく最小外接円の中で最も小さくなる。

電線束を構成する丸電線１０の本数が１８本の場合、図３に示されるように、空隙率の値は２８％である。即ち、電線束を構成する丸電線１０の本数が１８本の場合の空隙率の値と電線束を構成する丸電線１０の本数が１２本の場合の空隙率の値とは同程度である。従って、ワイヤハーネス１ｂは、ワイヤハーネス１と比較して同程度の放熱性を得られる。また、丸電線１０の加工作業の工数は比較的少なくて済む。さらに、電線束を構成する丸電線１０の本数が１８本であることによって、電線束を構成する丸電線１０が１２本である場合と比較して、１本あたりの丸電線１０に流れる電流値が小さくなる。従って、丸電線１０の温度上昇をより抑えることができる。

１ ワイヤハーネス
１０ 電線（丸電線）
１５ サブ電線群
２０ 圧着端子
３０ シールド材
４０ コルゲートチューブ

Claims (3)

1. 絶縁被覆付きの丸形状の電線である丸電線を含むワイヤハーネスであって、
   ６の倍数の本数の前記丸電線が束ねられた電線束と、
   前記電線束が複数本の前記丸電線ごとに等分された単位であるサブ電線群ごとに、該サブ電線群の両端に設けられた複数の端子と、
   前記電線束の周囲を覆う筒状の外装部材と、を備えるワイヤハーネス。
2. 請求項１に係るワイヤハーネスであって、
   前記電線束は、１２本の前記丸電線によって構成されており、
   前記電線束は、
   それぞれ隣接する２本の前記丸電線と接して束ねられた３本の前記丸電線によって構成された第一電線群と、
   前記第一電線群を構成する３本の前記丸電線の外縁において、前記第一電線群の３本の前記丸電線がそれらの間に形成する３つの溝を塞ぐ位置に配置された３本の前記丸電線によって構成された第二電線群と、
   前記第一電線群及び前記第二電線群を構成する６本の前記丸電線の外縁において、６本の前記丸電線がそれらの間に形成する６つの溝を塞ぐ位置に配置された６本の前記丸電線によって構成された第三電線群と、を含むワイヤハーネス。
3. 請求項１に係るワイヤハーネスであって、
   前記電線束は、１８本の前記丸電線によって構成されており、
   前記電線束は、
   それぞれ隣接する２本の前記丸電線と接して束ねられた３本の前記丸電線によって構成された第一電線群と、
   前記第一電線群を構成する３本の前記丸電線の外縁において、前記第一電線群の３本の前記丸電線がそれらの間に形成する３つの溝を塞ぐ位置に配置された３本の前記丸電線によって構成された第二電線群と、
   前記第一電線群及び前記第二電線群を構成する６本の前記丸電線の外縁において、６本の前記丸電線がそれらの間に形成する６つの溝を塞ぐ位置に配置された６本の前記丸電線によって構成された第三電線群と、
   前記第二電線群及び前記第三電線群を構成する９本の前記丸電線の外縁において、９本の前記丸電線がそれらの間に形成する６つの溝を塞ぐ位置に配置された６本の前記丸電線によって構成された第四電線群と、を含むワイヤハーネス。

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