ワイヤハーネスの配索構造

【課題】ワイヤハーネスを軽量化、低コスト化できると共に、ワイヤハーネスを構成する電線が積層されても高い放熱効果を維持できる。
【解決手段】複数の芯線１２ａを並列した導体１２または断面長方形の導体を樹脂１３で被覆したフラット電線１１を複数備え、該複数のフラット電線１１を積層する領域では、前記積層により隣接するフラット電線１１の少なくとも一方の外周面に第１金属編組線１４を被せて前記積層するフラット電線１１の隣接面間に前記第１金属編組線１４を介在させると共に、前記第１金属編組線１４を含む前記フラット電線１１の積層体１５の外周面に第２金属編組線１６を被せている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤハーネスの配索構造に関し、詳しくは、自動車に配索されるワイヤハーネスの放熱効果を高めるものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車のインバータとモータなどの機器間を接続するワイヤハーネスとして、例えば、特開２００１−１３６６３２号公報（特許文献１）で複数の丸電線２を集束したワイヤハーネス１が提供されている（図９参照）。
一方、図１０に示すような、前記丸電線２の芯線と同様に多数本の金属素線を集束した芯線５ａを複数本並列して帯状の導体５を形成し、該導体５を樹脂６で被覆したフラットケーブル（以下、フラット電線と称す）４は、定格の電流値に対して導体断面積を小さく設定できるため、コストや重量を低減でき良好な放熱効果が得られる。そこで、前記図９に示す丸電線２に代えて、前記フラット電線４を複数並列したワイヤハーネス３を機器間に配索することは、前記コストおよび重量低減と放熱効果の点から有利であると共に、配索スペースの高さを低くしたい場合に有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３６６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記のようなフラット電線４を複数並列したワイヤハーネス３を機器間に配索する場合、車両の配索スペースの幅寸法の制約等により、複数のフラット電線４を幅方向に並列させて配索できない場合がある。その場合には、部分的または比較的長い区間で複数のフラット電線４を積層して配索する必要があるが、フラット電線４同士を互いに接触させて積層すると接触面間で熱干渉を起こし、放熱効果が損なわれて通電可能な電流値が制限されるという問題がある。
【０００５】
本発明は、自動車に配索されるワイヤハーネスを軽量化、低コスト化できると共に、ワイヤハーネスを構成する電線が積層されても高い放熱効果を保持できることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、複数の芯線を並列した導体または断面長方形の導体を樹脂で被覆したフラット電線を複数備え、該複数のフラット電線を積層する領域では、前記積層により隣接するフラット電線の少なくとも一方の外周面に第１金属編組線を被せて前記積層するフラット電線の隣接面間に前記第１金属編組線を介在させると共に、前記第１金属編組線を含む前記フラット電線の積層体の外周面に第２金属編組線を被せていることを特徴とするワイヤハーネスの配索構造を提供している。
【０００７】
前記のようなフラット電線からワイヤハーネスを構成することにより、丸電線より表面積を増大させて放熱効果を高めることができると共に、定格の電流値に対して導体断面積を小さくすることができるため、電線コストや質量の低減が可能となる。
また、前記フラット電線を積層して配線する領域では、前記のように、積層により隣接するフラット電線の少なくとも一方の外周面に第１金属編組線を被せて積層するフラット電線の隣接面間に第１金属編組線を介在させると共に、該第１金属編組線を含む前記フラット電線の積層体の外周面に第２金属編組線を被せる構成としている。よって、第１金属編組線により隣接するフラット電線間に一定の間隙が確保され、放熱の妨げとなるフラット電線同士の接触を防止できると共に、金属編組線は熱伝導性が高いため、第１金属編組線がフラット電線から発せられた熱を外周側の第２金属編組線へと放出し、さらに第２金属編組線が前記熱を外部に放出するという効率的な放熱ルートが形成されて高い放熱効果を保持することができる。また、金属編組線はメッシュ状で多数の開口を有しているため、第１金属編組線を介在させたフラット電線の隣接面間の空間が密閉されることがない。よって、フラット電線から発せられた熱が前記第１、第２金属編組線の開口を通って外部に放出することも容易であり、放熱効果をより高めることができる。
【０００８】
さらに、積層するフラット電線を前記第１金属編組線および第２金属編組線で被覆して編組線密度を高めているため、外界からの電磁ノイズに対するシールド性を一層高めることができる。また、前記のように、フラット電線に第１金属編組線を被せ、さらに前記フラット電線の積層体に第２金属編組線を被せて、フラット電線と第１、第２金属編組線を密着させることにより、サージ対策にもより効果がある。さらに、前記第１、第２金属編組線により静電容量が大きくなるため、接続機器内の分担電圧の不均一を抑制することができる。
【０００９】
前記第１、第２金属編組線は、積層配線が必要な領域のフラット電線の長さ方向に連続的に設けることが好ましい。第１、第２金属編組線は可撓性を有しているため、積層するフラット電線の長さ方向に連続的に取り付けてもワイヤハーネスの柔軟性が損なわれることがない。第１、第２金属編組線は、例えば錫メッキ軟銅線等からなる金属素線を多数本編んで形成でき、第１、第２金属編組線を形成する金属素線の太さは、積層するフラット電線間のスペースや必要とする放熱効果、シールド性能、耐サージ性能等を考慮して適宜設定することができる。
【００１０】
前記複数のフラット電線の積層体の外周面に被せた前記第２金属編組線の外周には、樹脂成形品からなるメッシュチューブあるいは山部と谷部を長さ方向に交互に設けたコルゲートチューブを外装していることが好ましい。
【００１１】
外装材として、多数のメッシュ穴を設けた前記メッシュチューブを用いることにより、チューブ内の熱を効果的に外部に放出することができる。また、メッシュチューブは軽量であるため、ワイヤハーネスの重量にも影響を及ぼさない。メッシュチューブを形成する樹脂としては、例えば、ナイロン（ＮＹ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂が好ましい。
また、外装材として、山部と谷部を長さ方向に交互に設けたコルゲートチューブを用いることにより、内部に挿通する前記積層したフラット電線の保護と共に、固定クランプ等の部品もコルゲートチューブに安定状態で取り付けることができる。さらに、前記コルゲートチューブの山部の周方向に間隔をあけて放熱穴を設けておくと、コルゲートチューブ内の通気性を高め、チューブ内の熱を効果的に外部に放出することができるためより好ましい。前記放熱穴を設けることにより、コルゲートチューブの質量も低減することができる。前記コルゲートチューブの山部に形成する放熱穴の総面積は、山部の総面積の１０〜３０％程度とすることが好ましい。
なお、外装材としては、前記メッシュチューブやコルゲートチューブの他、樹脂成形品からなるプロテクタを用いることもできる。
【００１２】
ハイブリッド自動車または電気自動車におけるワイヤハーネスの配索構造であり、前記フラット電線を３枚積層してインバータとモータとを接続するものとし、前記第１金属編組線は積層するすべてのフラット電線の外周面あるいは積層する両側のフラット電線の外周面あるいは前記両側のフラット電線に挟まれた中間位置のフラット電線の外周面に被せていることが好ましい。
【００１３】
ハイブリッド自動車または電気自動車のインバータとモータとを接続する３本の電源ケーブルは、通電電流値が大きくなるため、放熱性の高いフラット電線を用いたワイヤハーネスで接続する方が通電可能な電流値を増やすことができるため好ましい。
フラット電線を積層して配線する必要のある領域では、前記のように、積層する３枚のフラット電線すべての外周面、あるいは両側のフラット電線の外周面、あるいは中間位置のフラット電線の外周面に第１金属編組線を被せ、さらに、前記第１金属編組線を含む３本のフラット電線の積層体の外周面に第２金属編組線を被せてフラット電線と第１、第２金属編組線を密着させることで、放熱性を大幅に高め、静電容量が大きくなるためモータ内の分担電圧の不均一を抑制することが可能となる。
【００１４】
各フラット電線の許容電流値は８０〜１５０アンペア、各フラット電線の幅は８〜１５ｍｍ、厚さは３〜５ｍｍとし、第１金属編組線を形成する金属素線の線径は０．１〜０．３ｍｍ程度とし、第２金属編組線を形成する金属素線の線径は０．１〜０．３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１５】
前記第１金属編組線はチューブ状またはシート状とし、チューブ状とした第１金属編組線に１枚の前記フラット電線を通し、前記シート状の第１金属編組線を隣接するフラット電線の境界面に挟み、または該シート状の第１金属編組線を蛇行させながら積層するフラット電線の境界面に順次通していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
前述したように、本発明によれば、フラット電線からワイヤハーネスを構成しているため、丸電線より表面積を増大させて放熱効果を高めることができると共に、定格の電流値に対して導体断面積を小さくすることができるため、電線コストや質量の低減が可能となる。また、前記フラット電線を積層して配線する領域では、積層により隣接するフラット電線の少なくとも一方の外周面に第１金属編組線を被せて積層するフラット電線の隣接面間に第１金属編組線を介在させると共に、該第１金属編組線を含む前記フラット電線の積層体の外周面に第２金属編組線を被せる構成としている。よって、第１金属編組線により隣接するフラット電線間に一定の間隙が確保され放熱の妨げとなるフラット電線同士の接触を防止できると共に、第１金属編組線がフラット電線から発せられた熱を外周側の第２金属編組線へと放出し、さらに第２金属編組線が前記熱を外部に放出するという効率的な放熱ルートが形成されて高い放熱効果を保持することができる。また、第１、第２金属編組線はメッシュ状で多数の開口を有しているため、放熱効果をより高めることができる。
【００１７】
さらに、積層するフラット電線を前記第１金属編組線および第２金属編組線で被覆して編組線密度を高めているため、外界からの電磁ノイズに対するシールド性を一層高めることができる。また、フラット電線に第１金属編組線を被せ、さらに前記フラット電線の積層体に第２金属編組線を被せて、フラット電線と第１、第２金属編組線を密着させることにより、サージ対策にもより効果がある。さらに、前記第１、第２金属編組線により静電容量が大きくなるため、接続機器内の分担電圧の不均一を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態におけるワイヤハーネスの配索構造を示し、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）はコルゲートチューブ内のワイヤハーネスの概略側面図である。
【図２】（Ａ）はフラット電線を並列配線する領域のワイヤハーネスの概略断面図［図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図］であり、（Ｂ）はフラット電線を積層配線する領域のワイヤハーネスの概略斜視図である。
【図３】コルゲートチューブの概略斜視図である。
【図４】第２実施形態における、フラット電線を積層配線する領域のワイヤハーネスを示す概略断面図である。
【図５】メッシュチューブの概略斜視図である。
【図６】第３実施形態における、フラット電線を積層配線する領域のワイヤハーネスの概略断面図である。
【図７】第４実施形態における、フラット電線を積層配線する領域のワイヤハーネスの概略断面図である。
【図８】第５実施形態で用いるフラット電線の概略断面図である。
【図９】従来例を示す図である。
【図１０】従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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に本発明の第１実施形態を示す。
本実施形態では、電気自動車のエンジンルーム内に設けたインバータ（図示せず）と車輪側に設けたモータ（図示せず）とを図１に示すワイヤハーネス１０で接続している。ワイヤハーネス１０は３枚のフラット電線１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）から構成し、フラット電線１１の両端には機器側端子（図示せず）と接続される電線側端子（図示せず）を固着している。フラット電線１１は、図２に示すように、多数の金属素線を集束した芯線１２ａを複数（本実施形態では７本）並列した導体１２を樹脂１３で被覆しており、フラット電線１１の許容電流値は８０〜１５０アンペア（本実施形態では１５０アンペア）、各フラット電線１１の幅は８〜１５ｍｍ（本実施形態では１５ｍｍ）、厚さは３〜５ｍｍ（本実施形態では３．５ｍｍ）としている。
【００２０】
３枚のフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは図２（Ａ）に示すように、幅方向に並行に配索されることが望ましいが、配索スペースの関係上、３枚のフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを積層して配索しなければならない領域がある。本実施形態では、フラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層が必要な領域Ｌ内において、積層する３枚のフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのうち上下を他のフラット電線１１Ａ、１１Ｃで挟まれた中間位置のフラット電線１１Ｂの外周面に、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）に示すようなチューブ状の第１金属編組線１４をフラット電線１１Ｂの長さ方向に連続して被せている。これにより、積層するフラット電線１１Ａ、１１Ｂの隣接面間およびフラット電線１１Ｂ、１１Ｃの隣接面間に第１金属編組線１４を介在させている。さらに、前記チューブ状の第１金属編組線１４を含むフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層体１５の外周面に、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）に示すようなチューブ状の第２金属編組線１６を積層体１５の長さ方向に連続して被せている。なお、本実施形態では、第１金属編組線１４を介在させるフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの隣接面間の寸法を０．２ｍｍとしている。また、第１金属編組線１４を形成する金属素線の線径を０．２ｍｍ、第２金属編組線１６を形成する金属素線の線径を０．２ｍｍとし、第１金属編組線１４、第２金属編組線１６は錫メッキ軟銅線からなる多数本の金属素線をチューブ状に編組して形成している。
一方、フラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを幅方向に並列させる領域では、図２（Ａ）に示すように、フラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの並列体の外周面に第２金属編組線１６を被せている。
【００２１】
３枚のフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層体１５の外周面に被せた第２金属編組線１６の外周に、図３に示すような、山部１８と谷部１９を長さ方向に交互に設けた樹脂製のコルゲートチューブ１７を外装している。コルゲートチューブ１７の山部１８の周方向に間隔をあけて放熱穴１８ａを設け、コルゲートチューブ１７内の通気性を高めてチューブ１７内の熱を効果的に外部に放出できるようにしている。放熱穴１８ａの総面積は、山部１８の総面積の１０〜３０％程度としている。
【００２２】
前記のように、本実施形態では、フラット電線１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からワイヤハーネス１０を構成しているため、丸電線より表面積を増大させて放熱効果を高めることができると共に、定格の電流値に対して導体断面積を小さくすることができるため、電線コストや質量の低減が可能となる。また、フラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを積層して配線する領域Ｌでは、積層により隣接するフラット電線の一方の外周面（本実施形態では中間位置のフラット電線１１Ｂの外周面）に第１金属編組線１４を被せて積層するフラット電線１１Ａ、１１Ｂの隣接面間およびフラット電線１１Ｂ、１１Ｃの隣接面間に第１金属編組線１４を介在させると共に、該第１金属編組線１４を含むフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層体１５の外周面に第２金属編組線１６を被せる構成としているため、第１金属編組線１４により隣接するフラット電線１１Ａ−１１Ｂ間、１１Ｂ−１１Ｃ間に一定の間隙が確保され、放熱の妨げとなるフラット電線同士の接触を防止できると共に、第１金属編組線１４がフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃから発せられた熱を外周側の第２金属編組線１６へと放出し、さらに第２金属編組線１６が前記熱を外部に放出するという効率的な放熱ルートが形成されて高い放熱効果を保持することができる。また、第１、第２金属編組線１４、１６はメッシュ状で多数の開口を有しているため、放熱効果をより高めることができる。
【００２３】
さらに、積層するフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを第１金属編組線１４および第２金属編組線１６で被覆して編組線密度を高めているため、外界からの電磁ノイズに対するシールド性を一層高めることができる。また、中間位置のフラット電線１１Ｂに第１金属編組線１４を被せ、さらにフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層体１５に第２金属編組線１６を被せて、フラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと第１、第２金属編組線１４、１６を密着させているため、サージ対策にも効果がある。さらに、前記第１、第２金属編組線１４、１６により静電容量が大きくなるため、モータ内の分担電圧の不均一を抑制することができる。
【００２４】
図４および図５に第２実施形態を示す。
第２実施形態では、図４に示すように、ワイヤハーネス２０を構成する積層状態の３枚のフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのうち、上下両側のフラット電線１１Ａ、１１Ｃの外周面にチューブ状の第１金属編組線２４（２４Ａ、２４Ｂ）をフラット電線１１Ａ、１１Ｃの長さ方向に連続して被せて、積層するフラット電線１１Ａ、１１Ｂの隣接面間に第１金属編組線２４Ａを、フラット電線１１Ｂ、１１Ｃの隣接面間に第１金属編組線２４Ｂを介在させている。また、３枚のフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層体２５の外周面に被せた第２金属編組線２６の外周に、図５に示すような樹脂成形品からなるメッシュチューブ２７を外装している。メッシュチューブ２７は、ナイロン（ＮＹ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂製とし、ひし形のメッシュ穴２８が形成されるように樹脂糸２９をスパイラル状に押し出して編組したものである。積層体２５の外装材として、多数のメッシュ穴２８を設けたメッシュチューブ２７を用いることで、メッシュチューブ２７内の熱を効果的に外部に放出できるようにしている。前記した点以外は、第１実施形態と同様としている。
【００２５】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に高い放熱効果が得られると共に、シールド性も高めることができる。また、サージ対策にも効果的であり、モータ内の分担電圧の不均一も抑制することができる。
なお、第１、第２実施形態では、コルゲートチューブ１７やメッシュチューブ２７をフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層体１５、２５の外装材として用いているが、樹脂成形品からなる断面矩形状あるいは断面円形状のプロテクタを用いることもできる。また、第１金属編組線１４を積層するすべてのフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの外周面に被せてもよい。
【００２６】
図６に第３実施形態を示す。
第３実施形態では、第１金属編組線をシート状としている。即ち、図６に示すように、ワイヤハーネス３０を構成する積層状態のフラット電線１１Ａ、１１Ｂの隣接面間およびフラット電線１１Ｂ、１１Ｃの隣接面間に、シート状の第１金属編組線３４（３４Ａ、３４Ｂ）をそれぞれ挟み込んでいる。３枚のフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層体３５の外周面に被せる第２金属編組線３６は、第１、第２実施形態と同様、チューブ状としている。
【００２７】
図７に第４実施形態を示す。
第４実施形態においても第３実施形態と同様に第１金属編組線をシート状としているが、図７に示すように、ワイヤハーネス４０を構成する積層状態のフラット電線１１Ｂ、１１Ｃの隣接面間およびフラット電線１１Ａ、１１Ｂの隣接面間に、シート状の１枚の第１金属編組線４４を蛇行させながら順次通している。３枚のフラット電線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの積層体４５の外周面に被せる第２金属編組線４６は、第１、第２、第３実施形態と同様、チューブ状としている。
【００２８】
第３、第４実施形態においても、第１、第２実施形態と同様に高い放熱効果が得られると共に、シールド性も高めることができる。また、サージ対策にも効果的であり、モータ内の分担電圧の不均一も抑制することができる。
【００２９】
図８に第５実施形態を示す。
第５実施形態では、図８に示すように、各フラット電線５１の導体を断面長方形とした１つの導体５２で形成し、該導体５２を樹脂５３で被覆している。該１つの導体５２は多数本の金属素線を集束して形成したもの、帯状の金属箔を集積して形成したもの、厚肉金属板で形成したもののいずれでもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０、２０、３０、４０ワイヤハーネス
１１、５１フラット電線
１２、５２導体
１３、５３樹脂
１４、２４、３４、４４第１金属編組線
１５、２５、３５、４５フラット電線の積層体
１６、２６、３６、４６第２金属編組線
１７コルゲートチューブ
１８山部
１９谷部
２７メッシュチューブ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の芯線を並列した導体または断面長方形の導体を樹脂で被覆したフラット電線を複数備え、該複数のフラット電線を積層する領域では、前記積層により隣接するフラット電線の少なくとも一方の外周面に第１金属編組線を被せて前記積層するフラット電線の隣接面間に前記第１金属編組線を介在させると共に、前記第１金属編組線を含む前記フラット電線の積層体の外周面に第２金属編組線を被せていることを特徴とするワイヤハーネスの配索構造。
【請求項２】
前記複数のフラット電線の積層体の外周面に被せた前記第２金属編組線の外周に、樹脂成形品からなるメッシュチューブあるいは山部と谷部を長さ方向に交互に設けたコルゲートチューブを外装している請求項１に記載のワイヤハーネスの配索構造。
【請求項３】
ハイブリッド自動車または電気自動車におけるワイヤハーネスの配索構造であり、前記フラット電線を３枚積層してインバータとモータとを接続するものとし、前記第１金属編組線は積層するすべてのフラット電線の外周面あるいは積層する両側のフラット電線の外周面あるいは前記両側のフラット電線に挟まれた中間位置のフラット電線の外周面に被せている請求項１または請求項２に記載のワイヤハーネスの配索構造。
【請求項４】
前記第１金属編組線はチューブ状またはシート状とし、チューブ状とした第１金属編組線に１枚の前記フラット電線を通し、前記シート状の第１金属編組線を隣接するフラット電線の境界面に挟み、または該シート状の第１金属編組線を蛇行させながら積層するフラット電線の境界面に順次通している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワイヤハーネスの配索構造。

【図１】