JP5272392B2 - ワイヤハーネスおよび該ワイヤハーネスの形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に配索するワイヤハーネス及び該ワイヤハーネスの形成方法に関し、特に三次元姿勢に配索される成形ワイヤハーネスに関するものである。

自動車に配索されるワイヤハーネスは、通常、車体パネルに沿って配索され、配索過程の各所で上下方向および左右方向に屈曲して、三次元姿勢で配索されている。
この種のワイヤハーネスを車体内部に配索する場合は、屈曲箇所を車体に固定するプロテクタに予め外装してワイヤハーネスを屈曲させたり、ワイヤハーネスに取り付けた車体係止用のクランプを車体に係止することで、ワイヤハーネスを所要の三次元姿勢で配索している。しかしながら、該構成とすると、ワイヤハーネスの各部に取り付けるプロテクタおよびクランプの個数が増加し、部品点数および取付工程が増加する問題がある。

前記問題に対して、ワイヤハーネスを予め配索姿勢の三次元姿勢に成形しておく成形ワイヤハーネスが特開平１１−３４５５２１号公報（特許文献１）等で提案されている。
前記特許文献１で提案された成形ワイヤハーネスは、図６に示す構成からなり、ワイヤハーネスの電線束１の湾曲部や分岐部を成形金型内にセットして樹脂成形部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃを成形して取り付け、これら樹脂成形部材２Ａ〜２Ｃの間にある電線束１を捩ることで三次元姿勢としている。

しかしながら、前記特許文献１の方法で三次元姿勢のワイヤハーネスを成形する場合、金型内にワイヤハーネスを構成する電線群の湾曲部や分岐部をセットする必要があり、作業工程が多くなる問題がある。

一方、電気自動車またはハイブリッド自動車においては、バッテリと、インバータ、車輪駆動用モータ等の機器間を接続する高圧電線からなるワイヤハーネスを、車両のフロアパネル下部の床下に配索しており、該ワイヤハーネスもフロアパネルの下面に沿って三次元姿勢で配索する必要がある。
この床下配線するワイヤハーネスには、金属製のパイプで外装してワイヤハーネスを配索姿勢に保持している場合が多い。この場合、予め屈曲させたパイプにワイヤハーネスの電線束を挿通する作業は難作業となる。

特開平１１−３４５５２１号公報

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、特許文献１のような樹脂成形をする必要がなく、かつ、床下に三次元姿勢で配索する場合においてパイプで外装する必要をなくし、三次元姿勢とすることができるワイヤハーネスおよび該ワイヤハーネスの形成方法を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、断面積が８ｍｍ^２以上２０ｍｍ^２以下の単芯線を絶縁被覆層で被覆した複数本のコア電線を束ね、これらコア電線を厚さ２ｍｍ以上３ｍｍ以下のシース絶縁被覆体で被覆して一体化ワイヤハーネスを形成し、該シース絶縁被覆体の外周面に、周方向に凹凸を設けると共に該凹凸を軸線方向に連続させ、放熱面となる表面積を大としており、
前記一体化ワイヤハーネスの所要箇所を所要方向に屈曲して三次元配索姿勢に賦形していることを特徴とする三次元姿勢のワイヤハーネスを提供している。

自動車に配索する電線は、通常、銅系金属からなる超細径の多数本の素線を撚って形成した撚線から芯線を形成し、該芯線を絶縁樹脂部で被覆した撚線の電線が用いられている。該撚線からなる芯線は柔軟性を有し、屈曲性に優れているため、電線を所要形状に屈曲させて配線することができるが、一度屈曲しても元の直線形状に復帰しやすいため、前記のように、配索姿勢を保持するためプロテクタやクランプで配線姿勢に保持する必要がある。
これに対して、本発明では、撚線からなる芯線ではなく、１本の単芯線を芯線として用い、かつ、該単芯線の断面積を前記のように８ｍｍ^２以上２０ｍｍ^２以下の太物電線としている。この断面積を有する単芯線からなる電線は、人手では所要形状に屈曲することは困難であるが、一旦、屈曲されると、元の直線状に復元しにくい。
さらに、本発明では、前記単芯線からなる太物電線を複数本、例えば２〜６本程度束ね、さらに、これらの電線をコア電線として、厚さ２ｍｍ以上３ｍｍ以下のシース絶縁被覆体で被覆して、一体化したワイヤハーネスとしている。
このように複数本の単芯線からなる太物電線をシース絶縁被覆体で被覆して一体化したワイヤハーネスは、さらに、屈曲しにくいものとなるが、ベンダー機（折り曲げ機）を用いて所要方向に屈曲させると、該屈曲姿勢を持続することとなる。よって、本発明では、該一体化ワイヤハーネスの所要箇所を所要方向に屈曲して、三次元配索姿勢に賦形している。

前記本発明のワイヤハーネスでは、前記一体化ワイヤハーネスを所要箇所で屈曲させるだけで三次元姿勢のワイヤハーネスとすることができ、特許文献１のように金型で樹脂成形部材を成形する必要がなく、作業工数を大幅に削減でき、生産コストを下げることができる。また、厚さ２ｍｍ以上３ｍｍ以下のシース絶縁被覆体で被覆しているため、コア電線を保護でき、前記パイプで外装保護する必要がある床下配線のワイヤハーネスにも適用することができる。

前記コア電線をシールド電線とする必要がある場合には、束ねたコア電線の外周に、金属糸編組チューブを外嵌し又は金属箔テープを巻き付けてシールド層を設け、該シールド層の外周を前記シース絶縁被覆体で被覆している。
このように、コア電線とシース絶縁被覆体の間に、金属糸編組チューブを外嵌し又は金属箔テープを巻き付けてシールド層を設けると、一体化ワイヤハーネスの強度が大となり、一旦屈曲させると、三次元姿勢を保持できるものとなる。かつ、シールド層により、電磁波ノイズを遮断することができる。

前記複数本のコア電線と共に、金属からなる補強用ダミー線材を束ねているもよい。
該補強用ダミー線材は、例えば、鉄、ステンレスまたはアルミニウム等の金属材が好適に用いられる。
前記のように、複数のコア電線を束ね、その外周にシース絶縁被覆体を設けただけでは強度が不足する場合には、補強用としてダミー線材をコア電線と共に束ねておくことが好ましい。該ダミー線材は導通用として用いないため、電気導電率に関係なく、高強度であればよい。該ダミー線材はその強度に因るが、１本でも良いし、複数本でも良いが、一体化ワイヤハーネスの外径の肥大化を低減するには高強度の１本のダミー線材の方が好ましい。

本発明の一体化ワイヤハーネスは、曲げモーメントを１９Ｎ・ｍ以上２５Ｎ・ｍ以下とし、荷重をかけることにより屈曲され、屈曲後は復元されないものとしている。

本発明では、前記のように、シース絶縁被覆体の外周面に、周方向に凹凸を設けると共に該凹凸を軸線方向に連続させ、放熱面となる表面積を大としている。
前記のようにコア電線の単芯線の断面積が８ｍｍ²以上２０ｍｍ²以下の太物電線からなり、かつ、該太物電線を複数本束ねているため、該ワイヤハーネスの発熱量は大きくなる。よって、前記のようにシース絶縁被覆体の外周面に凹凸を設けて表面積を増大させ、放熱性能を高めることが好ましい。具体的には、凹凸を設けることで、表面積を２０〜４０％増大している。
かつ、該シース絶縁被覆体はコア電線の外周に押し出し成形で設けられるため、軸線方向に連続した凹凸としていることで、凹凸をシース絶縁被覆体を成形時に同時に設けることができる。

前記シース絶縁被覆体は、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂またはナイロン樹脂からなり、該シース絶縁被覆体のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定したタイプＡデュロメータによる硬度を４０以上６０以下としていることが好ましい。
該シース絶縁被覆体の厚さにもよるが、硬度を４０以上とすることで、該シース絶縁被覆体の厚さを薄くしても、一旦屈曲させた後は復元不可とできる一方、６０以下の硬度とすることで、ベンダー機で容易に屈曲させることができる。

本発明のワイヤハーネスでは、前記コア電線が直流電圧が６０Ｖ以上の高圧電線からなる場合に好適に用いられる。
該高圧電線では、オレンジ色の表示が施されることがＳＡＥ Ｊ１６７３（米国自動車規格）で義務づけられている。
本発明では、前記シース絶縁被覆体はオレンジ着色剤が配合された樹脂で形成することで、高圧系であることを表示するオレンジ色とすることができる。
よって、オレンジ色の外装材を取り付けたり、オレンジ色のテープを巻き付ける作業を無くすことができる。

前記コア電線が、ハイブリッド車両において高電圧バッテリとインバータとを接続する高圧電線からなり、かつ、フロア下面に沿ってリア側からフロント側へと配索されるものである場合には、前記一体化ワイヤハーネスは金属製パイプで外装していない。
即ち、コア電線の外周に被覆する肉厚で且つ前記硬度を有するシース絶縁被覆体がパイプと同様の保護機能を有するため、パイプで床下配線する高圧電線を外装する必要がなくなる。これにより、パイプ内に電線を挿通させる難作業を無くすことができる。
さらに、パイプでは三次元姿勢とすることは非常に困難であるが、本発明のワイヤハーネスは三次元姿勢を賦形しているため、フロアパネルの下面に沿って配索するだけでよい。

さらに、本発明は、前記三次元姿勢のワイヤハーネスの形成方法を提供している。
該形成方法は、前記複数のコア電線を束ねた状態で、前記シース絶縁被覆体を押出成形機で被覆して一体化ワイヤハーネスを成形し、
前記一体化ワイヤハーネスの所要位置を所要方向にベンダー機で屈曲している。

前記本発明のワイヤハーネス形成方法によれば、簡単にワイヤハーネスを自動車への配索状態に応じた三次元姿勢とすることができる。よって、特許文献１のように、金型に電線群をセットして樹脂成形部材を取り付ける必要もなく、かつ、三次元状に屈曲させたパイプ内に電線群を通す作業も必要でなく、三次元姿勢の成形ワイヤハーネスを簡単かつ安価に製造することができる。

前記のように、本発明では、撚線からなる芯線ではなく、単芯線からなる芯線を有する電線とし、該電線を複数本束ねて肉厚のシース絶縁被覆体で被覆して一体化ワイヤハーネスとしていることで、該一体化ワイヤハーネスの所要箇所を一旦屈曲すると、復元できない状態に賦形することができ、三次元姿勢のワイヤハーネスとすることができる。
このように、予め三次元姿勢としていることで、ワイヤハーネスをプロテクタやクランプを用いて車体に取り付けて三次元姿勢とする必要はない。

さらに、ハイブリッド自動車や電気自動車で床下配線する必要がある高圧電線をまとめた一体化ワイヤハーネスとして、フロア下面に沿った三次元形状に賦形しておくことで、従来必要とされた金属パイプからなる外装材を不要とすることができると共に、屈曲したパイプ内に電線を挿通させる難作業を無くすことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３に第一参考実施形態を示す。
前記第一参考実施形態を含め、後述する本発明のワイヤハーネスＷ／Ｈは、図１に示すように、ハイブリッド自動車１０において、リア側に搭載した高電圧バッテリＢとフロント側に搭載したインバータ装置Ｉとを接続するコア電線Ｗ１〜Ｗ３からなり、ハイブリッド自動車１０のフロアパネルＦの下面に沿ってリア側からフロント側へと配索するものである。

ワイヤハーネスＷ／Ｈは、フロアパネルＦの形状に沿うように予め三次元姿勢に賦形した成形ワイヤハーネスとしている。即ち、図２に示されるように、Ｐ１〜Ｐ３，Ｐ７〜Ｐ１０で上下方向に屈曲させ、Ｐ４〜Ｐ６で左右方向に屈曲させて、全体が三次元姿勢に屈曲した形状としている。この床下配索するワイヤハーネスＷ／Ｈは、通常、金属製パイプに通しているが、本発明のワイヤハーネスＷ／Ｈは金属製パイプを通していない。

第一参考実施形態のワイヤハーネスＷ／Ｈは、図３の断面図に示されるように、３本のコア電線Ｗ１〜Ｗ３を束ねて外周を金属糸編組チューブ１４で被覆し、かつ、厚さＴが２ｍｍ〜３ｍｍ（本参考実施形態では２ｍｍ）のシース絶縁被覆体１１で被覆して一体化させた一体化ワイヤハーネスとしている。

各コア電線Ｗ１〜Ｗ３は、直流電圧６０Ｖ以上が印加される太物の高圧電線であり、断面積Ｗａが８ｍｍ^２の銅系合金からなる１本の単芯線１２を塩化ビニル樹脂からなる絶縁被覆層１３で被覆して形成している。

シース絶縁被覆体１１は、オレンジ着色剤を配合した塩化ビニル樹脂で成形しており、コア電線Ｗ１〜Ｗ３が印加電圧６０Ｖの高圧系であることを表示するオレンジ色に着色している。ワイヤハーネスＷ／Ｈは、前述のように金属製パイプで外装していないため、オレンジ色のシース絶縁被覆体１１が最外層となる。
前記一体化ワイヤハーネスＷ／Ｈの外径は１６ｍｍ〜２５ｍｍであり、かつ、曲げモーメントは１９Ｎ・ｍ以上２５Ｎ・ｍ以下であり、シース絶縁被覆体のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定したタイプＡデュロメータによる硬度が４０以上６０以下である。

前記ワイヤハーネスＷ／Ｈは、次の方法で形成している。
まず、３本のコア電線Ｗ１〜Ｗ３を束ねた状態とし、該コア電線Ｗ１〜Ｗ３の束に金属糸編組チューブ１４を外嵌する。
ついで、金属糸編組チューブ１４で被覆されたコア電線Ｗ１〜Ｗ３に、オレンジ色の着色剤で着色した塩化ビニル樹脂を押出成形機で被覆してシース絶縁被覆体１１を設け、一体化ワイヤハーネスＷ／Ｈを成形する。
ついで、一体化ワイヤハーネスＷ／ＨをフロアパネルＦの下面に沿わせて配管できるようにベンダー機（折り曲げ機）を用いて、前記Ｐ１〜Ｐ３，Ｐ７〜Ｐ１０の位置で上下方向に屈曲させると共に、高電圧バッテリＢとインバータＩの配置位置は直線方向の配置位置ではないため、前記Ｐ４〜Ｐ６の位置で左右方向に屈曲し、三次元姿勢のワイヤハーネスを製造している。
前記一体化ワイヤハーネスは、曲げモーメントが１９Ｎ・ｍ以上で屈曲する剛性を有しており、前記ベンダー機での屈曲後は復元されない。

なお、図示していないが、前記ワイヤハーネスＷ／Ｈの両端はフロアパネルＦの貫通穴を止水用グロメット（図示せず）を介して非被水領域の車室内に配管し、接続箇所は非被水領域としている。

前記のように、第一参考実施形態のワイヤハーネスＷ／Ｈは、撚線からなる芯線ではなく、単芯線１２からなる芯線を有するコア電線Ｗ１〜Ｗ３を束ねて肉厚のシース絶縁被覆体１１で被覆して一体化ワイヤハーネスとしていることにより、該一体化ワイヤハーネスの所要箇所を一旦屈曲すると、復元できない状態に賦形することができ、三次元姿勢のワイヤハーネスとすることができる。このように、予めワイヤハーネスを三次元姿勢としていることで、プロテクタやクランプを用いて車体に取り付けて三次元に配線する必要はないため、作業工数を大幅に削減でき、生産コストを下げることができる。

さらに、ハイブリッド自動車や電気自動車で床下配線する必要がある高圧電線をまとめた一体化ワイヤハーネスとして、フロア下面に沿った三次元形状に賦形し、肉厚のシース絶縁被覆体１１で被覆しているため、従来必要とされた金属パイプからなる外装材を不要とすることができる。よって、屈曲したパイプ内に電線を挿通させる難作業を無くすことができると共に、金属製パイプを用いないことで軽量化とコスト削減を図ることができる。

さらに、シース絶縁被覆体１１を最外層に配置し、該シース絶縁被覆体１１を成形する樹脂にオレンジ色の着色剤を配合しているため、本発明の一体化ワイヤハーネスＷ／Ｈをオレンジ色を呈するものとできる。その結果、オレンジ色の外装材やテープを装着せずに、高圧電線に義務付けられるＳＡＥ Ｊ１６７３（米国自動車規格）のオレンジ色表示を施すことができるので、製造コストをさらに低減することができる。
また、金属糸編組チューブ１４からなるシールド層を備えていることで、電磁波ノイズも遮断することができるだけでなく、一体化ワイヤハーネスの強度が大となり、一旦屈曲させると、三次元姿勢を保持し易くすることができる。

なお、前記シールド層は、金属糸編組チューブ１４により設けるほか、コア電線Ｗ１〜Ｗ３の束の外周に金属箔テープを巻き付けたのち、シールド層の外周をシース絶縁被覆体１１で被覆して設けてもよい。

図４に第二参考実施形態を示す。
第二参考実施形態は、コア電線Ｗ１〜Ｗ３の中央部に補強用のダミー線材ＤＷを１本束ねている点で第一参考実施形態と相違する。
補強用ダミー線材ＤＷは、ステンレスからなる高強度の金属棒から形成しており、導通用としていないため、端末を回路と接続していない。
このような補強用ダミー線材ＤＷをコア電線と束ねることで、一体化ワイヤハーネスの強度を高めることができる。また、本参考実施形態のように、高強度の補強用ダミー線材ＤＷを１本増やすだけであれば、ワイヤハーネスの外径を肥大化させることもない。
他の構成及び効果は第一参考実施形態と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。

図５に本発明の実施形態を示す。
本実施形態は、シース絶縁被覆体１１の外周面に、周方向に凸部１１ａ及び凹部１１ｂからなる凹凸を設け、これら凹凸を軸線方向に連続させている点で、第一参考実施形態と相違する。
シース絶縁被覆体１１の外周面の凹凸は、金属糸編組チューブ１４により被覆されたコア電線Ｗ１〜Ｗ３の束の外周にシース絶縁被覆体を押し出し成形する際の金型を凹凸形状を有するものにすることにより設けている。
このようにシース絶縁被覆体１１の外周面に凹凸を設けて表面積を増大させることで、放熱性能を高めることができる。
具体的には、本実施形態では、凹凸を設けることで、第一参考実施形態のワイヤハーネスに比べて、表面積を２０％増大させている。該放熱性能を高めることができると共に前記第一参考実施形態に記載の作用効果を有する。

本発明は前記実施形態に限定されず、コア電線の本数等は適宜変更することができる。
また、床下に配索する高圧電線からなるワイヤハーネスに限らず、室内配線するワイヤハーネスに用いた場合においても、予め配索経路に応じた三次元姿勢としていることで、車体パネルに沿わせるためにプロテクタを用いたり、屈曲箇所の全てで車体パネルにクランプで係止する必要はなく、さらに、厚みを有するシース絶縁被覆体で保護しているため、ワイヤハーネスの外装材となるコルゲートチューブや樹脂チューブに通して外装する必要はない。よって、ワイヤハーネスに付設する多数の部品を省略することができ、ワイヤハーネスの組立工程および部品点数を大幅に削減でき、ワイヤハーネスの製造コストを飛躍的に削減することができる。

ハイブリッド自動車における第一参考実施形態のワイヤハーネスの配索経路を示す図面である。 第一参考実施形態のワイヤハーネスを示す斜視図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 第二参考実施形態のワイヤハーネスの断面図である。 本発明の実施形態のワイヤハーネスの断面から見た斜視図である。 従来例を示す図面である。

符号の説明

１０ ハイブリッド自動車
１１ シース絶縁被覆体
１１ａ 凸部
１１ｂ 凹部
１２ 単芯線
１３ 絶縁被覆層
１４ 金属糸編組チューブ
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ コア電線
ＤＷ ダミー線
Ｂ 高電圧バッテリ
Ｉ インバータ
Ｆ フロアパネル
Ｗ／Ｈ ワイヤハーネス

Claims (8)

1. 断面積が８ｍｍ^２以上２０ｍｍ^２以下の単芯線を絶縁被覆層で被覆した複数本のコア電線を束ね、これらコア電線を厚さ２ｍｍ以上３ｍｍ以下のシース絶縁被覆体で被覆して一体化ワイヤハーネスを形成し、該シース絶縁被覆体の外周面に、周方向に凹凸を設けると共に該凹凸を軸線方向に連続させ、放熱面となる表面積を大としており、
   前記一体化ワイヤハーネスの所要箇所を所要方向に屈曲して三次元配索姿勢に賦形していることを特徴とする三次元姿勢のワイヤハーネス。
2. 前記束ねたコア電線の外周に金属糸編組チューブを外嵌し又は金属箔テープを巻き付けてシールド層を設け、該シールド層の外周を前記シース絶縁被覆体で被覆している請求項１に記載の三次元姿勢のワイヤハーネス。
3. 前記複数本のコア電線と共に、金属からなる補強用ダミー線材を束ねている請求項１または請求項２に記載の三次元姿勢のワイヤハーネス。
4. 前記一体化ワイヤハーネスの曲げモーメントを１９Ｎ・ｍ以上２５Ｎ・ｍ以下とし、荷重をかけることにより屈曲され、屈曲後は復元されないものとしている請求項１乃至請求項３のいずれか１項の三次元姿勢のワイヤハーネス。
5. 前記シース絶縁被覆体は、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂またはナイロン樹脂からなり、該シース絶縁被覆体のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定したタイプＡデュロメータによる硬度を４０以上６０以下としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の三次元姿勢のワイヤハーネス。
6. 前記コア電線は印加電圧６０Ｖ以上の高圧電線であり、前記シース絶縁被覆体はオレンジ着色剤が配合された樹脂で形成して高圧系であることを表示するオレンジ色としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の三次元姿勢のワイヤハーネス。
7. 前記コア電線は、ハイブリッド車両において高電圧バッテリとインバータとを接続する高圧電線からなり、かつ、フロア下面に沿ってリア側からフロント側へと配索されるものであり、前記一体化ワイヤハーネスは金属製パイプで外装していない請求項６に記載の三次元姿勢のワイヤハーネス。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のワイヤハーネスの形成方法であって、
   前記複数のコア電線を束ねた状態で、前記シース絶縁被覆体を押出成形機で被覆して一体化ワイヤハーネスを成形し、
   前記一体化ワイヤハーネスの所要位置を所要方向にベンダー機で屈曲している三次元姿勢のワイヤハーネスの形成方法。

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