JP7261204B6 - シールド電線及びワイヤーハーネス - Google Patents

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Description

本発明は、シールド電線及びワイヤーハーネスに関する。
従来、複数本の電線を一括して金属製の金属パイプに入れることにより、シールド機能を発揮すると共に電線に対する異物の干渉を防ぐシールド電線が提案されている（例えば特許文献１参照）。特に複数本の電線を一括して金属パイプに入れたうえで金属パイプをグランド接続することにより、シールド電線のグランド接続の手間も１度で済むようになっている。
特開２００４－１７１９５２号公報
しかし、特許文献１に記載のシールド電線は、複数本の電線を一括して金属パイプに入れている。このため、金属パイプの径が大きくなる傾向にあり、車両等への配索時においてシールド電線を屈曲させる場合、曲げＲが大きくなり、配索性が決して良いものとはいえなくなってしまう。そこで、極力金属パイプの径を抑えて例えば複数本の電線と金属パイプの内側とを密着等させることが考えられるが、この場合には、シールド電線が使用される温度環境によって電線が膨張してしまい電線に潰れが発生してしまう。
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、曲げＲを抑えて配索性を向上させつつも電線に潰れが発生することを防止することができるシールド電線及びワイヤーハーネスを提供することにある。
本発明に係るシールド電線は、筒形状をなす１本の金属パイプと、前記１本の金属パイプの筒内に１本だけ設けられ、導体と導体外周の絶縁体とを有する電線と、を備え、２５℃に対する熱膨張後の電線導体外径ａ’は、２５℃における電線導体外径をａとし、導体材料の線膨張係数をαａとし、前記電線が使用される環境において曝される最大温度と２５℃との温度差をΔｔとした場合、ａ’＝ａ＋αａ×ａ×Δｔであり、２５℃に対する熱膨張後の絶縁体肉厚ｂ’は、２５℃における絶縁体肉厚をｂとし、絶縁体材料の線膨張係数をαｂとした場合、ｂ’＝ｂ＋αｂ×ｂ×Δｔであり、前記電線が使用される環境において曝される最大温度において、前記１本の金属パイプの内径ｃは、ｃ≧ａ’＋２ｂ’を満たすようにされており、前記１本の金属パイプと前記電線との間に熱可塑性エラストマーが充填され、前記熱可塑性エラストマーは、前記電線の周囲に満遍なく均等に充填されている。
また、本発明に係るワイヤーハーネスは、上記に記載のシールド電線を備える。
本発明によれば、曲げＲを抑えて配索性を向上させつつも電線に潰れが発生することを防止することができる。
本発明の実施形態に係るワイヤーハーネスの一例を示す断面図である。 電線が熱膨張した場合の様子を示す断面図である。 実施例を示すグラフである。 第２実施形態に係るシールド電線を示す断面図である。 第２実施形態に係るシールド電線の他の例を示す断面図である。
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
図１は、本発明の実施形態に係るワイヤーハーネスの一例を示す断面図である。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、シールド電線１を含んで構成されるものであって、図１に示す例においては２本（複数）のシールド電線１を備えて構成されている。ワイヤーハーネスＷＨは、少なくとも１本のシールド電線１と、他の構成とを含んで構成されていれば、図1に示す例に限られるものではない。例えば、ワイヤーハーネスＷＨは、他の構成として、端部にコネクタを備えていてもよいし、端部に車体や電子機器の金属筐体等に取り付けられる編組等を備えていてもよい。
シールド電線１は、１本の金属パイプ１０と、１本の電線２０とで構成されている。１本の金属パイプ１０は、筒形状をなす管材であって、断面視して長手方向に切り込みが設けられていない円筒状の管材である。
１本の電線２０は、導体２１と、導体２１の外周に設けられる絶縁体２２とを備えて構成されている。導体２１は、銅、アルミニウム又はこれらの合金によって構成されている。絶縁体２２は、例えばＰＥ（Polyethylene）、ＰＰ（Polypropylene）、又は発泡させたＰＥ及びＰＰ等が用いられている。
また、本実施形態において電線２０は、１本の金属パイプ１０の筒内に１本だけ設けられている。このため、電線２０を複数本配索したい場合には、電線２０の本数と同数の金属パイプ１０が用意され、各金属パイプ１０内にそれぞれ１本ずつ電線２０が配置されることとなる。ここで、複数本の電線を１本の大きい金属パイプに収納した場合には曲げＲが大きくなるが、１本の電線２０を１本の金属パイプ１０に収納して、これらを複数本用意した方が曲げＲが大きくならず、配索性を向上させることができる。
さらに、本実施形態において金属パイプ１０と電線２０とが以下の関係を満たすようになっている。図２は、電線２０が熱膨張した場合の様子を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態において１本の金属パイプ１０の内径ｃは、２５℃に対する熱膨張後の電線導体外径をａ’とし、２５℃に対する熱膨張後の絶縁体肉厚をｂ’とした場合において、ｃ≧ａ’＋２ｂ’を満たすようにされている。
ここで、２５℃に対する熱膨張後の電線導体外径ａ’は、２５℃における電線導体外径をａ（図１参照）とし、導体材料の線膨張係数をαａとし、電線２０が使用される環境において曝される最大温度と２５℃との温度差をΔｔとした場合、ａ’＝ａ＋αａ×ａ×Δｔである。また、２５℃に対する熱膨張後の絶縁体肉厚ｂ’は、２５℃における絶縁体肉厚をｂ（図１参照）とし、絶縁体材料の線膨張係数をαｂとした場合、ｂ’＝ｂ＋αｂ×ｂ×Δｔである。
このように構成することにより、電線２０が使用環境において最大に膨張したとしても金属パイプ１０の内側面を超えて膨張することがなく、電線２０が潰れてしまうことを防止することができる。
次に、本実施形態に係るシールド電線１の実施例を説明する。図３は、実施例を示すグラフである。図３に示す実施例において導体はアルミニウム（線膨張係数２３．６×１０－６／℃）であり、絶縁体はポリエチレン（線膨張係数３．５８×１０－４／℃）とした。また、２５℃における導体外径は５．００ｍｍであり、絶縁体の厚さ（被覆厚）は１．１０ｍｍとした。また、金属パイプの内径をφ８とした。
この場合において３０℃における電線の外径は７．２０ｍｍであった。このため、クリアランスは０．８ｍｍとなった。また、４０℃における電線の外径は７．２１ｍｍであり、５０℃における電線の外径は７．２２ｍｍであり、６０℃における電線の外径は７．２３ｍｍであり、７０℃における電線の外径は７．２４ｍｍであった。
８０℃における電線の外径は７．２５ｍｍであり、９０℃における電線の外径は７．２６ｍｍであり、１００℃における電線の外径は７．２７ｍｍであり、１１０℃における電線の外径は７．２８ｍｍであり、１２０℃における電線の外径は７．２９ｍｍであった。
１３０℃における電線の外径は７．３０ｍｍであり、１４０℃における電線の外径は７．３０ｍｍであり、１５０℃における電線の外径は７．３１ｍｍであり、１６０℃における電線の外径は７．３２ｍｍであった。
このため、電線が使用される環境において曝される最大温度（１６０℃）においても電線の外径は７．３２ｍｍであり、金属パイプの内径である８ｍｍに届かず、０．６８ｍｍのクリアランスが確保された。
このようにして、本実施形態に係るシールド電線１及びワイヤーハーネスＷＨによれば、１本の金属パイプ１０と、１本の金属パイプ１０の筒内に１本だけ設けられた電線２０とを備えているため、金属パイプ内に複数本の電線を有する場合と比較して金属パイプ１０の径を抑えて曲げＲを抑えることができる。また、１本の金属パイプ１０の内径ｃは、熱膨張後の電線導体外径をａ’とし、熱膨張後の絶縁体肉厚をｂ’とした場合において、ｃ≧ａ’＋２ｂ’を満たすようにされているため、１本の電線２０が使用環境における最大温度で熱膨張したとしても、金属パイプ１０の内径ｃを超えるような膨張をして電線２０が潰れてしまうことを防止することができる。従って、曲げＲを抑えて配索性を向上させつつも電線２０に潰れが発生することを防止することができる。
次に、本発明の第２実施形態に係るシールド電線を説明する。第２実施形態に係るシールド電線は第１実施形態のものと同様であるが、構成が一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。
図４は、第２実施形態に係るシールド電線２を示す断面図である。図４に示すように、第２実施形態に係るシールド電線２は、１本の金属パイプ１０と１本の電線２０との間に熱可塑性エラストマー３０が介在されている。
熱可塑性エラストマー３０は、例えばスチレン系熱可塑性エラストマー（ＳＢＣやＴＰＳ）、ポリオレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥやＴＰＣ）、塩化ビニル系エラストマー（ＴＰＶＣ）、及びポリウレタン系エラストマー（ＴＰＵ）等のいずれか１つ又はこれらの組み合わせによって構成されている。
このような熱可塑性エラストマー３０は、常温（２５℃付近）等において絶縁体２２よりも柔らかくなっており、電線２０の熱膨張時において電線２０の膨張を阻害することがないものとなっている。特に、熱可塑性エラストマー３０は、高温環境下において、より軟化するため電線２０の膨張を阻害し難くなる。なお、熱可塑性エラストマー３０は、電線２０の膨張によって一部が例えば金属パイプ１０の両端から飛び出すこととなるが、飛び出した熱可塑性エラストマー３０は、電線２０が冷えていく段階で元の位置に復帰する。
図５は、第２実施形態に係るシールド電線２の他の例を示す断面図である。第２実施形態に係るシールド電線２が車両等への配索時に屈曲させられたとする。この場合、図５に示すように、金属パイプ１０がやや扁平形状となるが、熱可塑性エラストマー３０についても、これに追従することとなり、金属パイプ１０と電線２０との間に介在された状態のまま形状変化することとなる。
このような第２実施形態に係るシールド電線２は、例えば電線２０の上に熱可塑性エラストマー３０を押出形成した後に金属パイプ１０に通して製造されてもよい。また、電線２０の上に熱可塑性エラストマー３０を押出形成した後に熱可塑性エラストマー３０上に金属板をフォーミングして筒状にして製造されてもよい。この場合において金属板のラップ部分をプラズマ溶接や摩擦撹拌接合等によって接合すればよい。
このようにして、第２実施形態に係るシールド電線２及びワイヤーハーネスＷＨによれば、第１実施形態と同様に、曲げＲを抑えて配索性を向上させつつも電線２０に潰れが発生することを防止することができる。
さらに、第２実施形態によれば、金属パイプ１０と電線２０との間に熱可塑性エラストマー３０が充填されているため、電線２０の熱を熱可塑性エラストマー３０を通じて金属パイプ１０から放出することができ、放熱性を向上させることができる。これにより、電線２０の膨張自体を抑えて、より一層電線２０が潰れてしまう可能性を低減することができる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能であれば実施形態同士の技術を組み合わせてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。
例えば、上記実施形態において示した素材等については適宜変更可能である。また、第２実施形態に係るシールド電線２において熱可塑性エラストマー３０はシールド電線２の長手方向全域に設けられていることを想定しているが、これに限らず、断続的や部分的に設けられていてもよい。
１，２：シールド電線
１０ ：金属パイプ
２０ ：電線
２１ ：導体
２２ ：絶縁体
３０ ：熱可塑性エラストマー
ＷＨ ：ワイヤーハーネス
ａ ：２５℃における電線導体外径
ａ' ：２５℃に対する熱膨張後の電線導体外径
ｂ ：２５℃における絶縁体肉厚
ｂ' ：２５℃に対する熱膨張後の絶縁体肉厚
ｃ ：内径

Claims (3)

  1. 筒形状をなす１本の金属パイプと、
    前記１本の金属パイプの筒内に１本だけ設けられ、導体と導体外周の絶縁体とを有する電線と、を備え、
    ２５℃に対する熱膨張後の電線導体外径ａ’は、２５℃における電線導体外径をａとし、導体材料の線膨張係数をαａとし、前記電線が使用される環境において曝される最大温度と２５℃との温度差をΔｔとした場合、ａ’＝ａ＋αａ×ａ×Δｔであり、
    ２５℃に対する熱膨張後の絶縁体肉厚ｂ’は、２５℃における絶縁体肉厚をｂとし、絶縁体材料の線膨張係数をαｂとした場合、ｂ’＝ｂ＋αｂ×ｂ×Δｔであり、
    前記電線が使用される環境において曝される最大温度において、前記１本の金属パイプの内径ｃは、ｃ≧ａ’＋２ｂ’を満たすようにされており、
    前記１本の金属パイプと前記電線との間に熱可塑性エラストマーが充填され、前記熱可塑性エラストマーは、前記電線の周囲に満遍なく均等に充填されている
    ことを特徴とするシールド電線。
  2. 前記１本の金属パイプの内径、及び２５℃に対する熱膨張後の１本の前記電線の外径のクリアランスは、０．６８［ｍｍ］以上であり、０．８０［ｍｍ］以下である
    ことを特徴とする請求項１に記載のシールド電線。
  3. 請求項１又は請求項２に記載のシールド電線を備える
    ことを特徴とするワイヤーハーネス。
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