JP2016052240A - ワイヤーハーネスの電線外装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーハーネスの実装作業の作業性が良く、その実装後に外装材によって電線群に不要な締付け力が加えられることがなく、電線群の屈曲性や耐久性を高めることのできるワイヤーハーネスの電線外装構造を提供する。【解決手段】複数の電線１１〜１４によって構成される電線群１と、その電線群１を取り囲む外装材１５とを備えたワイヤーハーネスの電線外装構造であって、外装材１５が、所定の記憶形状に復帰可能に成形された形状記憶素材３１を電線群１に対しそれに近接する第１の外装姿勢に装着して構成されており、形状記憶素材３１を加熱して記憶形状に復帰させるとき、外装材１５が、第１の外装姿勢より電線群１から離隔する第２の外装姿勢に拡径するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤーハーネスの電線外装構造に関し、特に所定の配索区間で電線群を外装材により外装するワイヤーハーネスの電線外装構造に関する。

従前より、車両等に実装されるワイヤーハーネスにおいては、電線群の屈曲や摺動等が生じる所定の配索区間で電線群を外装材により保護する電線外装構造が多用されている。

また、外装材としては、ビニルテープ、ビニルチューブ、コルゲートチューブ等が知られているが、樹脂製のスパイラルチューブを用いることで、ワイヤーハーネスの屈曲性を損なわずに破損や低温時の割れの生じない外装材を構成するものも知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２３９９００号公報

しかしながら、上述のような従来のワイヤーハーネスの電線外装構造にあっては、ワイヤーハーネスの電線群に比較的高硬度の樹脂製スパイラルチューブが電線群を締め付けるように装着されるため、電線群の結束状態を安定させるために電線群に比較的強い締付け力が加えられる場合には、電線群の屈曲性が低下したり電線群に不要な内部応力が生じたりしてしまい、ワイヤーハーネスの耐久性の低下につながることが懸念されていた。

また、比較的肉厚で高硬度の樹脂製のスパイラルチューブを電線群に荒巻きするため、スパイラルチューブが車体側部品に案内されたり干渉したりする場合には、車両等への電線群の実装作業の作業性が損なわれてしまったり、電線群の屈曲動作等がスパイラルチューブによって阻害されたりする可能性があった。

本発明は、上記従来の課題を解決すべくなされたものであり、ワイヤーハーネスの実装作業の作業性が良く、その実装後に外装材によって電線群に不要な締付け力が加えられることがなく、電線群の屈曲性や耐久性を高めることのできるワイヤーハーネスの電線外装構造を提供することを目的とするものである。

本発明に係るワイヤーハーネスの電線外装構造は、上記目的達成のため、複数の電線によって構成される電線群と、該電線群を取り囲む外装材と、を備えたワイヤーハーネスの電線外装構造であって、前記外装材が、所定の記憶形状に復帰可能に成形された形状記憶素材を前記電線群に対し該電線群に近接する第１の外装姿勢に装着して構成されており、前記形状記憶素材を加熱して前記記憶形状に復帰させるとき、前記外装材が、前記第１の外装姿勢より前記電線群から離隔する第２の外装姿勢に拡径するように構成されているものである。

この構成により、本発明では、外装材が第１の外装姿勢をとるワイヤーハーネスの実装前の状態では、外装材の外径が小径に抑えられるとともにワイヤーハーネスの電線群も束状に結束された状態に保持されることになり、ワイヤーハーネスがかさ張らず、取り扱いも容易である。そして、このワイヤーハーネスが所定の配索経路に沿って実装される段階（実装時およびその前後の所定期間を含む意）で所定温度以上に加熱されると、形状記憶素材が記憶形状に復帰し、外装材が第２の外装姿勢をとるように拡径する。したがって、ワイヤーハーネスの実装作業の作業性が良く、その実装後に外装材によって電線群に不要な締付け力が加えられることがなく、電線群の屈曲性や耐久性を高めることのできるワイヤーハーネスの電線外装構造となる。

本発明のワイヤーハーネスの電線外装構造においては、前記形状記憶素材が、全体として帯状をなす帯状体として構成されるとともに前記電線群に巻き付けられて前記第１の外装姿勢をとり、前記記憶形状に復帰するときに前記帯状体の長さ方向に伸長しつつ前記第２の外装姿勢に移行することが望ましい。

この構成により、前記形状記憶素材を容易に作製できるとともに、前記電線群への装着作業も容易となる。

本発明のワイヤーハーネスの電線外装構造においては、前記形状記憶素材が、前記帯状体の帯幅方向の片側で前記電線群の半径方向に相互に重なるハーフラップ状態で前記電線群に螺旋状に巻き付けられており、前記ハーフラップ状態での巻付け後の前記形状記憶素材の最内層側の端部と最外層側の端部とが、前記電線群に固定されているとよい。

この構成により、形状記憶素材の電線群への巻き付け長さに応じて外装材の軸方向長さを任意の長さに設定でき、電線群に対する形状記憶素材の両端部の固定位置の間で、外装材を実質的に軸方向隙間の無い筒状に形成してその外装機能を高めることができる。

本発明のワイヤーハーネスの電線外装構造においては、前記形状記憶素材が、前記第１の外装姿勢をとるときに、前記帯状体の最大の厚さおよび最小の長さを有するよう厚さ方向に複数回屈曲しつつ長さ方向に収縮しており、前記記憶形状に復帰するときに、前記帯状体の最小の厚さおよび最大の長さを有するように前記厚さ方向で平坦化しつつ前記長さ方向に伸長するようにしてもよい。

この構成により、外装材の第１の外装姿勢から第２の外装姿勢への拡径幅を十分に大きくすることができる。

本発明によれば、ワイヤーハーネスの実装作業の作業性が良く、その実装後に外装材によって電線群に不要な締付け力が加えられることがなく、電線群の屈曲性や耐久性を高めることのできるワイヤーハーネスの電線外装構造を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネスの電線外装構造における外装材の第１の外装姿勢から第２の外装姿勢への拡径変化を要部側面図で示す工程説明図である。 本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネスの電線外装構造における外装材の第１の外装姿勢から第２の外装姿勢への拡径変化を要部横断面図で示す工程説明図である。 図１および図２に示すワイヤーハーネスの外装材に使用される形状記憶素材が成形時の形状から収縮形状に二次加工される段階およびその収縮形状から再度伸長して記憶形状に復帰する段階をそれぞれ平面図で示す工程説明図である。 図１および図２に示すワイヤーハーネスの外装材に使用される形状記憶素材が成形時の形状から収縮形状に二次加工される段階およびその収縮形状から再度伸長して記憶形状に復帰する段階をそれぞれ側面図で示す工程説明図である。 比較例のワイヤーハーネスの電線外装構造における外装材の装着工程の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１ないし図４に、本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネスの電線外装構造を有するワイヤーハーネスＷの電線群１を示している。

なお、本実施形態におけるワイヤーハーネスＷは、束状の電線群１に図示しない複数の接続端子やコネクタ等を装着してユニット化したものであり、例えば自動車に搭載される電装機器を電源や制御機器等に接続できるように構成されている。

このワイヤーハーネスＷの電線群１は、図示しない車体パネル上の所定の配索経路に沿って配索可能な可撓性を有しており、車両に設けられるドアやシート等といった可動部と車体パネル側との間にかけ渡された部分（以下、湾曲配索部分という）の湾曲形状や位置を変化させるようになっている。

図１および図２に示すように、電線群１（複数の電線）は、複数の電線１１、１２、１３、１４と、ワイヤーハーネスＷの前記湾曲配索部分で電線１１〜１４を取り囲んで束状に保持する略円筒状の外装材１５と、前記湾曲配索部分の近傍で電線１１〜１４を結束するとともに外装材１５の両端部を電線１１〜１４の束に固定する外装材固定部４１、４２とを含んでいる。

複数の電線１１〜１４は、それぞれ線状の導体２１と、その導体２１を囲む筒状の被覆２２とを有しており、導体２１は、例えば複数本の軟銅線（軟導線）である素線を撚り合わせた円形より線で構成されている。勿論、導体２１は、より線でなく単線の芯線として構成されてもよい。被覆２２は、例えば塩化ビニルまたはポリエチレン等を主体とする樹脂製の円筒形の絶縁材で構成されている。

外装材１５は、車体への実装前（配索前）のワイヤーハーネスＷにおいて、前記湾曲配索部分の電線群１に対し、図２の上方側に示すように電線群１に近接する第１の外装姿勢に装着されている。

具体的には、外装材１５は、常温域（例えば、摂氏５度ないし３５度の範囲）を超える所定温度（例えば、摂氏６０度ないし８０度の範囲内で素材に応じて決まる温度）以上に加熱すると記憶形状に復帰可能な可撓性の形状記憶素材３１を含んで構成されている。この形状記憶素材３１は、例えば形状記憶効果を発揮できる高機能材料であるポリウレタン系の形状記憶樹脂によって一定幅の帯状をなす帯状体として形成されている。

外装材１５は、形状記憶素材３１が電線群１の複数の電線１１〜１４に対し螺旋状に巻き付けられることで、全体として図１および図２の上段側に示すように、ワイヤーハーネスＷの車体パネルへ上の配索（実装）前において、電線群１に近接する略円筒状の小径の第１の外装姿勢をなしている。

より具体的には、形状記憶素材３１は、図３および図４の上段に示すように一定幅の帯板状（巻取り方向に湾曲していてもよい）に成形された初期形状素材３１Ｍを、その成形時の温度より低い所定の二次加工温度にて、両図の中段に示すように厚さ方向にジグザグに蛇行する所定曲げ形状に変形させ、その蛇行形状を残留させたものである。

ここにいう所定の二次加工温度は、例えば常温域の温度、あるいは、形状記憶素材３１の成形温度より十分に低く常温域より多少高い温度であり、後者の場合、初期形状素材３１Ｍをその二次加工温度にて図３および図４の中段に示すように厚さ方向にジグザグに蛇行する所定曲げ形状に変形させつつ常温まで冷却させてもよい。形状記憶素材３１を形成する材料によるが、成形時の温度は、材料のガラス転移点（相転移温度）を超える温度、例えば摂氏２００度程度であり、所定の二次加工温度は、ガラス転移点未満の温度、例えば摂氏４０度から１２０度の範囲内で材料選択により設定される温度である。なお、初期形状素材３１Ｍを形成する形状記憶ポリマー自体は、公知のものである。

形状記憶素材３１は、常温域で図３および図４の中段に示す所定曲げ形状を維持できる一方、前記所定の二次加工温度およびガラス転移点のいずれよりもより高い所定の加熱温度に加熱すると、成形時の形状（初期形状もしくはガラス転移点以上での変形後に冷却した形状）である記憶形状に復帰するような形状復元力を生じるようになっている。

第１の外装姿勢をとる外装材１５において、形状記憶素材３１は、その帯幅方向（図１の帯幅Ｂの方向）の片側で電線群１の半径方向に相互に重なるハーフラップ状態で電線群１に対して螺旋状に巻き付けられている。

そして、そのハーフラップ状態での巻付け後の形状記憶素材３１における最内層側の一端部３１ａと最外層側の他端部３１ｂとが、それらに対応する外装材固定部４１、４２によってそれぞれ電線群１に固定されている。

外装材固定部４１は、例えば片面が粘着面となっている公知のビニルテープを形状記憶素材３１の一端部３１ａおよび電線群１の電線１１〜１４に対し複数回、例えば３層に重ねて巻き付け、形状記憶素材３１の一端部３１ａを電線群１に固定している。また、外装材固定部４２は、例えば前記ビニルテープを形状記憶素材３１の他端部３１ｂおよび電線群１の電線１１〜１４に対し複数回、例えば３層に重ねて巻き付け、形状記憶素材３１の他端部３１ｂを電線群１に固定している。

このように、外装材１５が電線群１に対して図１および図２の上段側に示すような第１の外装姿勢をとるとき、形状記憶素材３１は、その帯状体形状の最大の厚さおよび最小の長さを有するよう厚さ方向に複数回屈曲しつつ長さ方向に収縮した所定曲げ形状をなしている（図３および図４の中段参照）。

一方、ワイヤーハーネスＷは、外装材１５が電線群１に対し第１の外装姿勢で装着された状態で出荷され、例えば車両組立て工場において車体パネル上に配索される。

この配索段階において、外装材１５は、ワイヤーハーネスＷが車体パネルと可動部の間にかけ渡されつつ湾曲形状をなす湾曲配索部分を取り囲むことになるが、この配索段階かその直前に、外装材１５は、形状記憶素材３１の他端部３１ｂ側（最外層側）から記憶形状に復帰可能な所定の加熱温度に加熱されるようになっている。

そして、このように加熱されるとき、外装材１５は、形状記憶素材３１をその記憶形状に近い初期の帯状体形状の最小の厚さおよび最大の長さを有するように、その厚さ方向で平坦化しつつ長さ方向に伸長することで、図１および図２の下段側に示すような第２の外装姿勢に移行するようになっている。

なお、形状記憶素材３１の一端部３１ａおよび他端部３１ｂは外装材固定部４１、４２によりそれぞれ電線群１に固定されているので、外装材１５の第２の外装姿勢において、形状記憶素材３１の記憶形状側への復帰形状は、図３および図４の下段に示すように電線群１への巻き付け方向への湾曲形状を残量させたものとなる。

したがって、第２の外装姿勢に拡径した螺旋状の形状記憶素材３１のハーフラップの部分では、初期形状への完全復帰方向の残留応力により半径方向で重なり合う形状記憶素材３１同士が所定の接触圧で密着する状態となり、外装材１５の拡径後の筒状の形状が保持される。

本実施形態においては、このように、外装材１５の形状記憶素材３１を加熱して記憶形状に復帰させるとき、外装材１５が、第１の外装姿勢より電線群１から離隔する第２の外装姿勢に拡径する。

また、形状記憶素材３１は、外装材１５が第１の外装姿勢をとるときには、その帯状体の最大の厚さおよび最小の長さを有するよう厚さ方向に複数回屈曲しつつ長さ方向に収縮しており、一方、記憶形状に復帰するときには、その帯状体の最小の厚さおよび最大の長さを有するように厚さ方向で平坦化しつつ長さ方向に伸長するようになっている。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態においては、外装材１５が第１の外装姿勢をとるワイヤーハーネスＷの実装前の状態では、外装材１５の外径が小径に抑えられるとともにワイヤーハーネスＷの電線群１も束状に結束された状態に保持される。

したがって、ワイヤーハーネスＷの出荷時や輸送時に外装材１５がかさ張らず、外装材１５により束状に保持された電線群１の取り扱いも容易である。

次いで、ワイヤーハーネスＷが所定の配索経路に沿って車体パネル上に実装される際またはその直前に、外装材１５を構成する形状記憶素材３１の他端部３１ｂ側から一端部３１ａ側へと順次例えばドライヤ等により所定加熱温度以上に加熱する。

このとき、外装材１５を構成する形状記憶素材３１がそのハーフラップ巻きの最外層である他端部３１ｂ側から最内層側である一端部３１ａ側へと順次、記憶形状に復帰する方向の復元力を生じさせ、図２の下方側に示すように、外装材１５が第１の外装姿勢に対し電線群１から離隔する第２の外装姿勢をとるように拡径する。

したがって、ワイヤーハーネスＷの実装作業の作業性が良く、その実装後に外装材１５によって電線群１に不要な締付け力が加えられることがなく、そのような締付けによる不要な内部応力が無くなることで電線群１の屈曲性や耐久性を高めることのできるワイヤーハーネスＷの電線外装構造となる。

しかも、外装材１５をワイヤーハーネスＷの出荷時に比べて十分に大径で、実装形態に最適な径寸法に拡径させたり、車体側のガイド溝やガイド板に沿った筒状に拡径させたりすることができ、外装材の実装作業を格段に高めることができる。

また、本実施形態では、外装材１５の形状記憶素材３１が帯状体として構成されるとともに電線群１に巻き付けられて第１の外装姿勢をとり、記憶形状に復帰するときに帯状体の長さ方向に伸長しつつ第２の外装姿勢に移行する。したがって、形状記憶素材３１を容易に作製できるとともに、電線群１への外装材１５の装着作業も容易となる。

さらに、本実施形態のワイヤーハーネスＷでは、ハーフラップ状態で電線群１に螺旋状に巻き付けられた形状記憶素材３１の最内層側の一端部３１ａと最外層側の他端部３１ｂとが電線群１に固定されている。したがって、形状記憶素材３１の電線群１への巻き付け長さに応じて外装材１５の軸方向長さを任意の長さに設定できるとともに、電線群１に対する形状記憶素材３１の両端部の固定位置の間で、外装材１５を実質的に軸方向隙間の無い筒状に形成してその外装材１５の外装機能を高めることができる。

加えて、本実施形態では、形状記憶素材３１は、外装材１５が第１の外装姿勢をとるときには最大の厚さおよび最小の長さを有するよう厚さ方向に複数回屈曲しつつ長さ方向に収縮し、記憶形状に復帰するときには、その最小の厚さおよび最大の長さを有するように厚さ方向で平坦化しつつ長さ方向に伸長する。したがって、外装材１５の第１の外装姿勢から第２の外装姿勢への拡径幅を十分に大きくすることができる。その結果、車体側の可動部の動作に対応する電線群１の複数の電線１１〜１４の屈曲姿勢の変化が外装材１５によって阻害され難く、電線群１の屈曲性や耐久性を高めることができる。

このように、本実施形態においては、ワイヤーハーネスＷの実装作業の作業性が良く、その実装後に外装材１５によって電線群１に不要な締付け力が加えられることがなく、電線群１の屈曲性や耐久性を高めることのできるワイヤーハーネスの電線外装構造を提供することができる。

本発明の以上のような作用効果を明確にするために、図５に比較例のワイヤーハーネスの外装構造を示す。

この比較例は、図５の上段側に示すように、電線群１０１を構成する複数の電線１１１〜１１４の湾曲配索部分に予めビニルテープＴを螺旋状に巻き付ける荒巻きを行ってこれら複数の電線１１１〜１１４を仮結束しておき、仮結束した電線群１０１を可撓性のコルゲートチューブ１１５に通して、電線群１０１の湾曲配索部分をコルゲートチューブ１１５により外装したものである。

この場合、コルゲートチューブ１１５は径寸法が変化するものではないため、実装後における電線群１０１の可動範囲やそのある程度良好な屈曲姿勢を確保する必要から、ある程度内径の大きいコルゲートチューブ１１５が必要になる。そのため、コルゲートチューブ１１５で外装した実装前のワイヤーハーネスが径方向にかさ張ってしまう。

そればかりか、コルゲートチューブ１１５内での電線群１０１の可動範囲を確保するとともに、コルゲートチューブ１１５を装着し易くする必要から、電線群１０１の湾曲配索部分をビニルテープＴにより比較的強く荒巻きして仮結束する必要がある。

そのため、コルゲートチューブ１１５で外装された電線群１０１にビニルテープＴによる不必要に強い締付け力が加わったままとなり、その締付けによる電線内部応力によって電線群１０１の屈曲性が低下したり複数の電線１１１〜１１４の被覆の摩擦等を招いたりすることから、電線群１０１の耐久性の低下が懸念される。また、複数の電線１１１〜１１４の間に細長い隙間が形成されるため、被水時に電線間に水が浸透し易く、二次的な被水を招くことも懸念される。

これに対し、上述した本発明の一実施形態では、比較例における上記の問題がすべて解消されていることがわかる。

なお、上述の一実施形態では、形状記憶素材３１は、ワイヤーハーネスＷの実装前には帯形状の厚さ方向にジグザグに蛇行しつつ最大厚さおよび最小長さを有する形状としていたが、形状記憶素材３１は螺旋状に巻いて筒状にしたものを帯状につぶしたものや、ジグザグの折り返し線が帯長さ方向に対し傾斜するもの等であってもよい。

また、上述の一実施形態では、形状記憶素材３１が形状記憶樹脂からなるものとしたが、絶縁形状記憶合金に弾性を有する樹脂やゴムを被せたものであってもよい。

さらに、外装材１５は形状記憶素材３１を電線群１に螺旋状に巻き付け、その一端部３１ａおよび他端部３１ｂを電線群１に固定するものとしていたが、形状記憶素材３１の各端部３１ａ、３１ｂを中間部（他の部分）に固定して、電線群１に固定することなく筒状の外装材１５を形成し、車体側のガイド部材や位置決め部材によって端部位置が規制されるようにすることも考えられる。

外装材１５を形成するのに必ずしも形状記憶素材３１をハーフラップ巻きする必要がないことはいうまでもない。また、電線群１の電線本数や電線の種類等が特に限定されないのも勿論である。

以上説明したように、本発明は、ワイヤーハーネスの実装作業の作業性が良く、その実装後に外装材によって電線群に不要な締付け力が加えられることがなく、電線群の屈曲性や耐久性を高めることのできるワイヤーハーネスの電線外装構造を提供することができるものである。かかる本発明は、所定の配索区間で電線群を外装材により外装するワイヤーハーネスの電線外装構造全般に有用である。

１ 電線群（複数の電線）
１１、１２、１３、１４ 複数の電線
１５ 外装材
２１ 導体
２２ 被覆
３１ 形状記憶素材
３１Ｍ 初期形状素材
３１ａ 一端部（最内層側の端部）
３１ｂ 他端部（最外層側の端部）
４１、４２ 外装材固定部
Ｗ ワイヤーハーネス

Claims (4)

1. 複数の電線によって構成される電線群と、該電線群を取り囲む外装材と、を備えたワイヤーハーネスの電線外装構造であって、
   前記外装材が、所定の記憶形状に復帰可能に成形された形状記憶素材を前記電線群に対し該電線群に近接する第１の外装姿勢に装着して構成されており、
   前記形状記憶素材を加熱して前記記憶形状に復帰させるとき、前記外装材が、前記第１の外装姿勢より前記電線群から離隔する第２の外装姿勢に拡径することを特徴とするワイヤーハーネスの電線外装構造。
2. 前記形状記憶素材が、全体として帯状をなす帯状体として構成されるとともに前記電線群に巻き付けられて前記第１の外装姿勢をとり、前記記憶形状に復帰するときに前記帯状体の長さ方向に伸長しつつ前記第２の外装姿勢に移行することを特徴とする請求項１に記載のワイヤーハーネスの電線外装構造。
3. 前記形状記憶素材が、前記帯状体の帯幅方向の片側で前記電線群の半径方向に相互に重なるハーフラップ状態で前記電線群に螺旋状に巻き付けられており、
   前記ハーフラップ状態での巻付け後の前記形状記憶素材の最内層側の端部と最外層側の端部とが、前記電線群に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のワイヤーハーネスの電線外装構造。
4. 前記形状記憶素材が、前記第１の外装姿勢をとるときに、前記帯状体の最大の厚さおよび最小の長さを有するよう厚さ方向に複数回屈曲しつつ長さ方向に収縮しており、前記記憶形状に復帰するときに、前記帯状体の最小の厚さおよび最大の長さを有するように前記厚さ方向で平坦化しつつ前記長さ方向に伸長することを特徴とする請求項３に記載のワイヤーハーネスの電線外装構造。

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