CN107039119A - 线束和线束的布设方法 - Google Patents

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Abstract

一种线束(41),具有至少包括一个高压电线(55)的线束主体(51)。将线束主体(51)的弯曲部处的弯曲载荷设定为小于44牛顿。

Description

线束和线束的布设方法
技术领域
本发明涉及一种线束和线束的布设方法,并且更具体地,涉及一种弯曲载荷设定为小于44牛顿的线束和线束的布设方法。
背景技术
目前为止,已知将逆变器连接于电机并且将电池连接于逆变器的汽车线束(参见日本专利申请公开No.2010-239678)。
并且,目前为止已知通过使用硬保护器301将高压电线303弯曲并且经过期望路径布设的线束,如图55所示。例如,硬保护器301通过夹子305固定于车辆的车体307。
而且,目前为止已知一种线束,其中,包括高压电线等的导电路径组合体(线束主体)由波纹管覆盖,湿气固化部件的整个湿气固化带缠绕在波纹管的周边的几乎整个长度上,并且湿气固化部件的部分湿气固化带缠绕在需要更大强度的弯曲部的周围,从而得到双重结构以形成强化部件(参见日本专利申请公开No.2012-174666)。从而,在不使用硬保护器的情况下将线束主体维持期望形状。
发明内容
顺便提及,在以上情况等中,汽车线束需要通过减小R(弯曲半径;曲率半径)而布设在短路径中。
以减小的R布设在短路径中导致了这样的问题:当需要大的力来弯曲线束时,线束的布设和组装性能恶化。
并且,在图55所示的传统线束中,高压电线设置于安装在车辆中的硬保护器中。即使当高压电线是硬的时,也能够维持高压电线的布设形状。然而,存在诸如需要昂贵模具以制造硬保护器这样的成本增加的问题。
而且,再者,在使用湿气固化部件的湿气固化带的传统线束中,即使当高压电线是硬的时,也能够维持高压电线的布设形状。然而,缠绕湿气固化带的需要导致了高压电线的复杂布设步骤的问题。
考虑到以上问题而做出了本发明,并且本发明的目的是提高包括高压电线的线束的布设和组装性能。
此外,本发明的目的是提供线束和线束的布设方法,在具有包括高压电线和外装部件的线束主体的线束的情况下,该线束和线束的布设方法使得能够降低成本,并且能够实现在车辆等中的良好的布设性。
根据本发明的第一方面的线束包括线束主体,所述线束主体至少包括一个高压电线。将线束主体的弯曲部处的弯曲载荷设定为小于44牛顿。
根据本发明的第二方面,根据第一方面的线束包括线束主体,所述线束主体包括多个所述高压电线,所述线束主体包括连接于所述线束主体的一端的连接器,并且通过弯曲所述线束主体而将所述连接器连接于配合连接器。
当将所述连接器连接于所述配合连接器时,在所述线束主体从所述连接器开始伸出的部分中,不设置直部,或者是直部的长度不超过所述线束主体的外径的值的三倍。
所述线束主体可以包括覆盖所述高压电线的周边的外装部件。
当所述线束主体包括多个构成部件时,可以基于对于各个所述构成部件的多种弯曲形态中的每种弯曲形态所预先计算的弯曲载荷数据,根据使得各弯曲载荷之和小于44牛顿的组合来设定所述线束主体的所述弯曲部处的弯曲载荷。
预先计算的所述弯曲载荷数据可以表示所述线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态,当所述构成部件是所述高压电线时,所述弯曲载荷数据可以包括表示所述高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的相互关系的数据以及表示所述高压电线的直径与弯曲载荷之间的相互关系的数据,并且当作为所述构成部件的所述外装部件是波纹管时,所述弯曲载荷数据可以是表示所述波纹管的厚度与弯曲载荷之间的相互关系的数据。
当所述线束主体的弯曲形态中多个所述高压电线的长度不同时,可以将具有长的长度的所述高压电线的曲率半径设定为比具有短的长度的所述高压电线的曲率半径大。
所述线束主体的所述弯曲部处的曲率半径可以不超过60mm。
所述线束可以连接在电动车辆或混合动力车辆中的电池与逆变器之间以及所述逆变器与电机之间。
一种根据本发明第三方面的线束的布设方法,所述线束包括至少包括一个高压电线的线束主体,该方法包括:当所述线束主体包括多个构成部件时,对于各个所述构成部件的多种弯曲形态中的每种弯曲形态所预先计算弯曲载荷数据。基于所述弯曲载荷数据选择使得弯曲载荷之和小于44牛顿的组合中的各个所述构成部件。利用所选择的所述构成部件形成所述线束主体,并且弯曲和布设所述线束主体。
根据本发明的第四方面,根据第三方面的线束包括线束主体,线束主体包括多个所述高压电线,并且所述线束还包括连接于所述线束主体的一端的连接器,并且通过弯曲所述线束主体而将所述连接器连接于配合连接器。
所述连接器可以连接于所述配合连接器,在所述线束主体开始从所述连接器伸出的部分中,可以不设置直部,或者是直部的长度可以不超过的所述线束主体的外径的值的三倍大。
所述线束主体的所述构成部件可以包括覆盖所述高压电线的周边的外装部件。
预先计算的所述弯曲载荷数据可以表示所述线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态。当所述构成部件是所述高压电线时,所述弯曲载荷数据可以包括表示所述高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的相互关系的数据以及表示所述高压电线的直径与弯曲载荷之间的相互关系的数据。当作为所述构成部件的所述外装部件是波纹管时,所述弯曲载荷数据可以是表示所述波纹管的厚度与弯曲载荷之间的相互关系的数据。
根据本发明的第五方面,所述线束主体包括覆盖所述高压电线的周边的外装部件。
当所述线束主体包括多个构成部件时,可以基于对于各个所述构成部件的多种弯曲形态中的每种弯曲形态所预先计算的弯曲载荷数据,根据使得弯曲载荷之和小于44牛顿的组合来设定所述线束主体的所述弯曲部处的弯曲载荷。
所述高压电线的弯曲载荷可以小于37牛顿,并且所述外装部件的弯曲载荷可以小于7牛顿。
预先计算的所述弯曲载荷数据可以表示所述线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态。当所述构成部件是所述高压电线时,所述弯曲载荷数据可以包括表示所述高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的相互关系的数据以及表示所述高压电线的直径与弯曲载荷之间的相互关系的数据。当作为所述构成部件的所述外装部件是波纹管时,所述弯曲载荷数据可以是表示所述波纹管的厚度与弯曲载荷之间的相互关系的数据。
所述线束可以连接在电动车辆或混合动力车辆中的电池与逆变器之间以及所述逆变器与电机之间。
所述线束可以构造成利用至少两个固定部件固定于电动车辆或混合动力车辆的车体。
根据本发明的第六方面,根据第三方面的线束包括线束主体,所述线束主体还包括覆盖所述高压电线的周边的外装部件。
预先计算的所述弯曲载荷数据可以表示所述线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态。当所述构成部件是所述高压电线时,所述弯曲载荷数据可以包括表示所述高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的相互关系的数据以及表示所述高压电线的直径与弯曲载荷之间的相互关系的数据。当作为所述构成部件的所述外装部件是波纹管时,所述弯曲载荷数据可以是表示所述波纹管的厚度与弯曲载荷之间的相互关系的数据。
根据本发明的线束提供了一种包括具有提高的布设和组装性能的高压电线的线束。此外,当线束的线束主体包括高压电线和外装部件时,本发明提供了使得能够降低成本并且在车辆等中具有良好布设性的线束和线束的布设方法。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例和第二实施例的线束的使用形态的图;
图2A是示出根据本发明的第一实施例的线束的安装形态的图;
图2B是示出安装线束的之前的状态的图;
图2C是示出安装线束的之前的状态的图;
图3是示出高压电线的弯曲载荷的表格;
图4是示出当将两个高压电线组合时的弯曲载荷的表格;
图5是示出安装线束的操作者的问卷调查结果的表格;
图6是示出高压电线的弯曲载荷的测量方法的图;
图7A是示出根据本发明的第一实施例的线束的安装形态的图;
图7B是示出安装线束的之前的状态的图;
图7C是示出安装线束的之前的状态的图;
图8是示出高压电线的弯曲载荷的表格;
图9是示出当将两个高压电线组合时的弯曲载荷的表格;
图10是示出安装线束的操作者的问卷调查结果的表格;
图11是示出在图6所示的情况下的高压电线的弯曲半径与高压电线的弯曲载荷之间的关系的曲线;
图12是示出在图6所示的情况下的高压电线的导体横截面积与高压电线的弯曲载荷之间的关系的曲线;
图13是示出高压电线的弯曲载荷的测量方法的图;
图14是示出在图13所示的情况下的高压电线的弯曲部的长度与高压电线的弯曲载荷之间的关系的曲线;
图15是示出在图13所示的情况下的高压电线的导体横截面积与高压电线的弯曲载荷之间的关系的曲线;
图16是示出外装部件的截面形状的图;
图17是示出外装部件的弯曲载荷的测量方法的图;
图18是示出当外装部件的弯曲半径和厚度改变时的在图17所示的形态下的弯曲载荷的测量结果的表格;
图19A是示出图18的表格的曲线;
图19B是示出图18的表格的曲线;
图19C是示出图18的表格的曲线;
图20A是示出图18的表格的曲线;
图20B是示出图18的表格的曲线;
图20C是示出图18的表格的曲线;
图21A是示出图18的表格的曲线;
图21B是示出图18的表格的曲线;
图21C是示出图18的表格的曲线;
图22是示出根据本发明的第一实施例的线束的另一种弯曲形态的图;
图23是示出根据本发明的第一实施例的线束的另一种弯曲形态的图;
图24是示出根据本发明的第一实施例的线束的另一种弯曲形态的图;
图25是示出根据本发明的第一实施例的线束的另一种弯曲形态的图;
图26是示出高压电线(WA、WB和WD)的弯曲部的长度与高压电线(WA、WB和WD)的弯曲载荷之间的关系的表格;
图27A是示出图26的表格的曲线;
图27B是示出图26的表格的曲线;
图27C是示出图26的表格的曲线;
图28是示出高压电线55的芯线的横截面积、高压电线WD的弯曲部的长度、以及高压电线WD的弯曲载荷之间的关系的表格;
图29A是示出图28的表格的曲线;
图29B是示出图28的表格的曲线;
图29C是示出图28的表格的曲线;
图29D是示出图28的表格的曲线;
图30A是示出图28的表格的曲线;
图30B是示出图28的表格的曲线;
图30C是示出图28的表格的曲线;
图31是示出高压电线WD的弯曲半径、高压电线WD的芯线的横截面积、以及高压电线WD的弯曲载荷之间的关系的表格;
图32A是示出图31的表格的曲线;
图32B是示出图31的表格的曲线;图33A是示出图31的表格的曲线;
图33B是示出图31的表格的曲线;
图33C是示出图31的表格的曲线;
图34是用于说明电线的挠曲性的测量方法的示意图;
图35A是用于说明电线的附着力的测量方法的示意图;
图35B是用于说明电线的附着力的测量方法的示意图;
图36是示出电线的挠曲性与附着力之间的关系的曲线;
图37A是示出通过充分挤压得到的绝缘体的截面的图;
图37B是示出通过管挤压得到的绝缘体的截面的图;
图38是示出通过充分挤压得到的电线与通过管挤压得到的电线的挠曲性与附着力之间的关系的曲线;
图39是用于说明绝缘体的撕裂的示意图;
图40是示出改性树脂的添加量与绝缘体的拉伸伸长率之间的关系的曲线;
图41是示出改性树脂的添加量与绝缘体的撕裂尺寸之间的关系的曲线;
图42是示出改性树脂的添加量与剥离尺寸精度之间的关系的曲线;
图43是示出改性树脂的添加量与绝缘体的硬度(肖氏D)之间的关系的曲线;
图44是示出橡胶材料的添加量与电线挠曲性之间的关系的曲线;
图45是示出橡胶材料的添加量与附着力之间的关系的曲线;
图46是用于说明电线挠曲性的测量方法的示意图;
图47是示出各种润滑剂的添加量与附着力之间的关系的曲线;
图48是示出各种润滑剂的添加量与绝缘体的拉伸强度之间的关系的曲线;
图49是示出当润滑剂组合时的绝缘体的耐磨性与附着力之间的关系的曲线;
图50是示出根据本发明的第一和第二实施例的高柔性电线的截面图;
图51A是示出(在车辆中的安装完成的状态下的)根据第二实施例的线束的安装形态的图;
图51B是示出在将根据本发明的第二实施例的线束安装在车辆中之前的状态的图;
图51C是示出根据本发明的第二实施例的线束的外装部件(波纹管)的图;
图52是示出波纹管的示意性构造的截面图;
图53是示出波纹管的内径与弯曲载荷之间的关系的表格;
图54是示出波纹管的内径与弯曲载荷之间的关系的图;
图55是示出传统的布设结构的图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图描述本公开的实施例。需要注意的是:将利用相同的参考标号表示实施例中的互相对应的部件,并且可能将不重复其描述。在实施例中仅描述结构的一部分的情况下,能够通过在之前实施例中描述的结构的相同部分来提供该实施例的该结构的其它部分。各个实施例可以不限于所明确描述的结构,而是只要在组合时不存在难度,则虽然未明确描述,可以通过以各种方式部分地组合任意实施例的结构而提供。
第一实施例
如图1所示,根据本发明的第一实施例的线束(线束布设结构)41用于将车辆(电动车辆、混合动力车辆和燃料电池车辆)43中的逆变器45连接于电机47并且将车辆的电池49连接于逆变器45。如图2A至2C以及7A至7C所示,线束41包括线束主体51和连接器53。注意,在图1中,参考标号44表示车辆43的前轮,该前轮由电机47驱动以旋转。
线束主体51至少包括多个高压电线55。例如,各个高压电线55是当系统电压(电路电压)是直流60V以上时使用的汽车电缆,该汽车电缆形成为细长圆柱状。并且,高压电线55包括:芯线,其由诸如铜这样的导电材料制成;和被覆56,其由覆盖芯线的绝缘材料(橡胶、合成树脂等)制成。
多个高压电线55并排延伸,使得其纵向互相一致。连接器53连接于(设置在)线束主体51的一端处。
线束41设置有另一个连接器59。该连接器59设置在线束主体51的另一端处。
然后,例如,通过从连接器59连接于一个装置(例如,逆变器45)的连接器(配合连接器)61且线束主体51直线延伸的状态(参见图2B和7B)弯曲该线束主体51,将连接器53连接于配合连接器57(参见图2A、2C、7A和7C)。在该情形下,线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷小于44N(牛顿)(优选地小于42N,更加优选地小于38N)。配合连接器57是另一个装置(例如,电机47或壳体)的连接器。上述的44N是当线束主体51弯曲时的弯曲载荷的最大值。
在线束主体的弯曲形态中,多个高压电线55(55A和55B)的长度可以互相不同,如图2A和7A所示。在该情况下,将较长的高压电线55B的曲率半径设定为比较短的高压电线55A的曲率半径大。除了长度之外,高压电线55A和55B形成为具有相同的构造。
注意,对于图2A和7A中所示的高压电线,多个高压电线55布置在纸面空间的伸展方向上,并且各个高压电线55绕着在与纸面空间垂直的方向上延伸的轴弯曲。
另一方面,虽然未示出,但是多个高压电线55可以布置在与纸面空间垂直的方向上,并且各个高压电线55可以绕着在与纸面空间垂直的方向上延伸的轴弯曲,如在图2A和7A所示的高压电线的情况中一样。在多个高压电线55布置在与纸面空间垂直的方向上的构造中,各个高压电线55具有相同的长度和相同的弯曲曲率半径。
在连接器59连接于连接器61并且连接器53连接于连接器57的线束41的安装(布设)完成状态下,如图2A和7A所示,线束主体51的弯曲部的曲率半径R是60mm以下(例如,大约40mm至60mm)。更具体地,在图2A中,曲率半径R是大约60mm,而在图7A中,曲率半径R是大约40mm。
此外,对于图2A和7A所示的高压电线,高压电线55A和55B互相靠近地延伸,并且将高压电线55A与55B之间的间隔(高压电线55A的中心轴与高压电线55B的中心轴之间的距离)设定为比高压电线55A和55B的外径稍大。注意,高压电线55A的中心轴与高压电线55B的中心轴之间的距离可以不大于高压电线55(55A和55B)的外径的两倍。而且,高压电线55A和55B之间的间隔在图2B中位于纸面空间的左右方向上,并且在图7B中位于上下方向上。
例如,图2A和7A所示的线束主体51的弯曲部的曲率半径R是各个高压电线55中的曲率半径最小化的部分(图2A和7A所示的内高压电线55A的表面的内侧上的点)。然而,作为线束主体51的弯曲部的曲率半径R,可以采用高压电线55A或55B的中心轴的曲率半径,或者可以采用图2A和7A所示的外侧高压电线55B的表面的外侧上的点的曲率半径。
而且,在线束41的安装(布设)完成状态下,如图2A和7A所示,在线束主体51开始从连接器53(59)伸出的点处,线束主体51的直部的长度LX不大于该线束主体51(例如,一个高压电线55)的外径DX的值的三倍。注意,代替不大于上述的三倍,直部的长度LX可以不大于外径DX的十倍、七倍、五倍、两倍或一倍。
此外,直部的长度LX可以是“0”。更具体地,在线束41的安装(布设)完成状态下,如图2A和7A所示,在线束主体51开始从连接器53(59)伸出的点处可以不设置直部。
而且,线束主体51包括覆盖高压电线55的周边的外装部件63(参见图2A至2C、图7A至7C、图16和图17)。更具体地,线束主体51的构成部件包括高压电线55和该高压电线55安装在其中的筒状的外装部件(例如,由合成树脂制成的波纹管)63。注意,线束主体51可以具有没有外装部件63的构造。更具体地,线束主体51可以仅包括高压电线55。
并且当线束主体51包括高压电线55和外装部件63时,期望外装部件63的直部的长度LX不大于一个高压电线55的外径DX的值的三倍、十倍、七倍、五倍、两倍或一倍,或者是“0”。
从而,在具有诸如波纹管这样的外装部件63的线束41中也能够减小布设长度。注意,可以采用外装部件63的高度T1(参见图16和17),来代替高压电线55的所述外径DX。
即使当线束主体51包括外装部件63时,也采用各个高压电线55中的曲率半径最小化的部分的曲率半径来作为线束主体51的曲率半径(线束41的安装完成状态下的曲率半径)。代替地,可以采用外装部件63的曲率半径最小化的部分(内表面上的部分)的曲率半径。可选择地,可以采用外装部件63的中心轴的曲率半径。可选择地,可以采用外装部件63的曲率半径最大化的部分(外表面上的部分)的曲率半径。
如图2A和7A所示,准确地说,当线束主体51(高压电线55A和55B)弯曲时,高压电线55A的弯曲载荷和高压电线55B的弯曲载荷互相稍微不同。然而,由于高压电线55A和55B互相接近,所以可以将高压电线55A的弯曲载荷与高压电线55B的弯曲载荷视为相同值。
注意,虽然在以上描述中线束主体51以二维形态弯曲,但是线束主体51可以以三维形态弯曲。更具体地,在以上描述中,线束主体51仅绕着在与图2A至2C以及图7A至7C的纸面空间垂直的方向上延伸的轴而弯曲成弧状。除了该弯曲之外,线束主体51可以同时绕着在图2A至2C以及图7A至7C的纸面空间的左右方向和上下方向上延伸的轴弯曲。
而且,在线束41中,当线束主体51包括多个构成部件时,以关于弯曲载荷的预定组合来选定这些构成部件。预定组合是基于对各个构成部件(高压电线55和外装部件63)中的各种弯曲形式(弯曲形态)预先计算的弯曲载荷数据(通过额外测量而预先得到的弯曲载荷数据),使得弯曲载荷之和小于44N的预定组合。
这里,描述线束主体51仅包括高压电线55而不包括外装部件63的情况作为实例。
首先,描述线束主体51以图2A至2C所示的形态弯曲,从而将连接器53连接于配合连接器57的情况。
图3示出当线束主体51的弯曲半径(曲率半径)R是60mm时的高压电线55的弯曲载荷(如图2A至2C所示的弯曲的弯曲载荷;弯曲载荷的最大值)的测量结果。作为高压电线55,采用了:具有由交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WA、具有由柔性的交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WB、具有由硅橡胶制成的被覆56的高压电线WC、具有由醋酸乙烯酯橡胶组合物制成的被覆56的高压电线WD以及具有由柔性的交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WE。除了被覆56的材料之外,高压电线WA、WB、WC、WD具有相同的构造。
各个高压电线WA至WE的被覆(绝缘体)的厚度是1.4mm,并且各个高压电线WA至WE的外径是9.1mm。
注意,高压电线WA、WB、WC和WD的芯线(股线构造)是“0.32/19/26”。在“0.32/19/26”中,将均具有0.32mm的直径的19根股线绞合成一根绞合线,并且将26根绞合线绞合成芯线。
此外,高压电线WE的芯线是“0.18/19/80”。在“0.18/19/80”中,将均具有0.18mm的直径的19根股线绞合成一根绞合线,并且将80根绞合线绞合成芯线。
在该情形下,高压电线WA、WB、WC、WD和WE的弯曲载荷(通过测量预先得到的弯曲载荷)分别是22N、16N、6N、8N和12N。
图4示出当通过从高压电线WA、WB、WC、WD和WE中选择(包括重复选择)两个高压电线并且组合所选择的两个高压电线而将线束主体弯曲成图2A至2C所示的形态时的弯曲载荷。两个高压电线的弯曲载荷是一个高压电线的弯曲载荷与另一个高压电线的弯曲载荷之和。
图5示出在通过将高压电线55弯曲成图2A至2C所示的1/4弧状而将连接器53连接于连接器57的操作期间,操作者的问卷调查结果。
高压电线55的组合与图4所示的高压电线的组合相同。壳体上的载荷是图4所示的载荷,即,高压电线55的合计弯曲载荷。
对象(操作者;研究对象)是12个男性和女性,女性A、女性B、女性C、女性D、女性F、女性G,女性H、女性I、男性A、男性B、男性C、和男性D。图5的表格中的“○”是指对象(操作者;研究对象)能够进行弯曲高压电线55并从而将连接器53连接于连接器57的操作,且他/她能够连续(carry on)操作,并且图5的表格中的“×”是指对象(操作者;研究对象)不能进行操作。
例如,在图2A至2C所示的线束41的连接操作中,线束主体51包括两个高压电线WA,并且在线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷是44N,如图5所示。在该情况下,女性A不能进行线束41的连接操作。并且,当线束主体51包括一个高压电线WA和一个高压电线WB并且线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷是38N时,女性A能够进行线束41的连接操作。
整体参考图5,能够认为:当线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷小于44N时,操作者能够进行线束41的连接操作。
接着,描述线束主体51以图7A至7C所示的形态弯曲,并从而将连接器53连接于配合连接器57的情况。
图8示出当线束主体51的弯曲半径(曲率半径)R是40mm时,高压电线55的弯曲载荷(如图7A至7C所示的弯曲的弯曲载荷;弯曲载荷的最大值)的测量结果。如在图3的情况中一样,采用了:具有由交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WA、具有由柔性的交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WB、具有由硅橡胶制成的被覆56的高压电线WC、具有由醋酸乙烯酯橡胶组合物制成的被覆56的高压电线WD以及具有由柔性的交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WE,作为高压电线55。
如在图3的情况中一样,各个高压电线WA至WE的被覆(绝缘体)的厚度是1.4mm,并且各个高压电线WA至WE的外径是9.1mm。
注意,如在图3的情况中一样,高压电线WA、WB、WC和WD的芯线(股线构造)是“0.32/19/26”。而且,高压电线WE的芯线是“0.18/19/80”。
在该情形下,高压电线WA、WB、WC、WD和WE的弯曲载荷(通过测量预先得到的弯曲载荷)分别是43N、28N、13N、14N和20N。
如在图4的情况中一样,图9示出当通过从高压电线WA、WB、WC、WD和WE中选择(包括重复选择)两个高压电线并且组合所选择的两个高压电线而将线束主体弯曲成图7A至7C所示的形态时的弯曲载荷。两个高压电线的弯曲载荷是一个高压电线的弯曲载荷与另一个高压电线的弯曲载荷之和。
图10示出在通过将高压电线55弯曲成图7A至7C所示的1/2弧状而将连接器53连接于连接器57的操作期间,操作者的问卷调查结果。
高压电线55的组合与图9所示的高压电线的组合相同。壳体上的载荷与图5的情况中相同。
如在图5的情况中一样,对象(操作者;研究对象)是12个男性和女性,女性A、女性B、女性C、女性D、女性F、女性G,女性H、女性I、男性A、男性B、男性C、和男性D。
例如,在图7A至7C所示的线束41的连接操作中,当线束主体51包括两个高压电线WB并且在线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷是56N时,女性A不能进行线束41的连接操作,如图10所示。并且,当线束主体51包括一个高压电线WB和一个高压电线WD并且线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷是42N时,女性A能够进行线束41的连接操作。
整体参考图10,如在图5的情况中一样,能够认为:当线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷小于42N时,操作者能够进行线束41的连接操作。
接着,描述线束主体51包括外装部件63和高压电线55的情况作为实例。
例如,外装部件63具有矩形横截面(沿着与纵向垂直的平面的截面),如图16所示。从而,外装部件63具有矩形管状,并且被构造成其中安装有多个高压电线55。注意,外装部件63的截面形状可以是诸如圆形这样的其它形状。
外装部件63的宽度W1是预定值,并且其高度T1也是预定值。外装部件63具有“t1”的壁厚。
注意,在以上描述中,外装部件63的截面形状是固定形状。然而,截面形状可以周期性地改变。更具体地,外装部件63可以具有大直径部与小直径部在纵向上交替地重复的形状(波纹管)。
图18示出当外装部件63的弯曲半径(曲率半径)R和壁厚t1改变时,图17所示的形态下的弯曲载荷的测量结果。例如,当外装部件63的壁厚t1是0.15mm并且弯曲半径R是50mm时,外装部件63的弯曲载荷(例如,弯曲载荷的最大值)是2.27N。
注意,图18还示出弯曲半径R是“50mm”、“35mm”和“25mm”的情况作为实例。弯曲半径R是60mm时的弯曲载荷比弯曲半径R是50mm时的弯曲载荷稍小。同时,弯曲半径R是40mm时的弯曲载荷是弯曲半径R是50mm时的弯曲载荷与弯曲半径R是35mm时的弯曲载荷之间的值。
当线束主体51包括外装部件63和高压电线55时,在图2A至2C或图7A至7C的操作中,可以将外装部件63的弯曲载荷与高压电线55的弯曲载荷之和设定为小于44N。
例如,在图7A至7C所示的形态中的弯曲半径R是40mm的连接操作的情况下,组合使用图9所示的两个高压电线WD和图18所示的具有0.4mm的壁厚t1的外装部件63。在该情况下,两个高压电线WD的弯曲载荷与具有0.4mm的壁厚t1的外装部件63的弯曲载荷之和是28N+9.09N=37.09N的近似值,比37.09N稍小。这是因为9.09N是比40mm稍小的35mm的弯曲半径R所引起的,如图18所示。
这里,参考图6和13利用实例描述用于得到图3和8所示的弯曲载荷数据的方法。
在图6中,使用支撑部65、能够在接近支撑部65或从支撑部65分离的方向上移动的支撑部67以及诸如载荷传感器(load cell)这样的载荷测量装置69,来测量高压电线55的弯曲载荷与弯曲半径R之间的关系等。
更具体地,将一个高压电线55置于支撑部65与支撑部67之间,使支撑部67下降靠近支撑部65,并且将高压电线55弯曲成半圆状,直到得到目标弯曲半径(期望得到数据的弯曲半径)R。在该情形下,利用载荷传感器69来测量高压电线55的反作用力。
能够通过改变高压电线55的种类和目标弯曲半径R而得到对应于高压电线55的种类和弯曲半径R的各种弯曲载荷数据。
在图13中,使用一对支撑部71和诸如推拉力计这样的载荷测量装置72来测量高压电线55的弯曲载荷与弯曲半径R之间的关系等。
更具体地,通过将高压电线55的一端夹在一对支撑部71之间而固定该高压电线55的一端。在该状态下,高压电线55的另一端被推拉力计72推动(参见箭头),以弯曲成1/4弧状,直到得到目标弯曲半径(期望得到数据的弯曲半径)R。利用推拉力计72测量在该情形下的高压电线55的反作用力。
如在以上情况中一样,能够通过改变高压电线55的种类和目标弯曲半径R而得到对应于高压电线55的种类和弯曲半径R的各种弯曲载荷数据。
注意,在图13中,高压电线55的从一对支撑部71伸出的所有部分弯曲成弧状。然而,与高压电线55开始从一对支撑部71伸出的长度LX相对应的部分可以是直的。
在图17中,如在图6的情况中一样,例如,使用支撑部65、能够在接近支撑部65或从支撑部65分离的方向上移动的支撑部67以及诸如载荷传感器这样的载荷测量装置69,来测量外装部件63的弯曲载荷与弯曲半径R之间的关系。而且,还以图13所示的形态测量外装部件63的弯曲载荷与弯曲半径R之间的关系等。
同时,在线束41中,预先得到的弯曲载荷数据表示线束主体51的一部分(或至少一部分)弯曲的弯曲形态,如图2A至2C或图7A至7C所示。例如,在图2A至2C以及图7A至7C中,在连接器53或59附近存在直部73。示出高压电线55的其它弯曲形态的图22至25(将在稍后详细描述)也是一样。在图24和25中,高压电线55清晰地具有直部73。
而且,当构成部件是高压电线55时,预先得到的弯曲载荷数据包括表示高压电线55的曲率半径R与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据以及表示高压电线55的直径(例如,芯线的直径)与其弯曲载荷之间的关联(关系)的数据。
同时,当构成部件是外装部件63时,预先得到的弯曲载荷数据是表示波纹管63的壁厚t1与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据。
接着,将给出详细描述。图11是示出高压电线55的弯曲半径R与高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。将图2A至2C所示的高压电线WD用作高压电线55。
图11的横轴(x轴)代表弯曲半径R(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N;牛顿)。实际得到当弯曲半径R是40mm、60mm、80mm和100mm时的弯曲载荷(得到多个点处的x坐标和y坐标),并且得到连接这样的点的近似关系式,结果是近似关系式(f1)y=38.039×10-0.025x
图12是示出高压电线55的导体横截面积(沿着与芯线的延伸方向垂直的平面的芯线的横截面积)与高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。作为高压电线55,使用通过改变图2A至2C所示的高压电线WD中的芯线的导体横截面积(外径)而得到的高压电线。高压电线55的导体横截面积等价于高压电线55中的导体的外径。
图12的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。实际得到当芯线的横截面积是3mm2、12mm2、40mm2和60mm2时的弯曲载荷(得到多个点处的x坐标和y坐标),并且得到连接这样的点的近似关系式,结果是近似关系式(f2)y=0.0116x2-0.1473x+1.7583。
图14是示出等价于高压电线55的弯曲半径R的该高压电线55的弯曲部的长度L与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。将图2A至2C等所示的高压电线WD用作高压电线55。
图14的横轴(x轴)代表弯曲长度L(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f3)y=0.0005x2-0.2745x+41.3。
图15是示出高压电线55的导体横截面积与高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。作为高压电线55,使用通过改变图2A至2C等所示的高压电线WD中的芯线的外径而得到的高压电线。
图15的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f4)y=0.5596x-2.5397。
图19A至19C、图20A至20C以及图21A至21C是示出图17的情况下的外装部件63的弯曲载荷的曲线(曲线性地示出图18的表格)。
图19A是示出当外装部件63的弯曲半径R是50mm时的外装部件63的壁厚t1与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图19A的横轴(x轴)代表外装部件63的壁厚t1(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f5)y=53.448x2-2.5315x+1.4962。
图19B是示出当外装部件63的弯曲半径R是35mm时的外装部件63的壁厚t1与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图19B的横轴(x轴)代表外装部件63的壁厚t1(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f6)y=53.4824x2-2.2735x+1.6853。
图19C是示出当外装部件63的弯曲半径R是25mm时的外装部件63的壁厚t1与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图19C的横轴(x轴)代表外装部件63的壁厚t1(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f7)y=56.683x2-2.3223x+2.2281。
图20A是示出当外装部件63的壁厚t1是0.15mm时的外装部件63的弯曲半径R与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图20A的横轴(x轴)代表外装部件63的弯曲半径R(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f8)y=0.0018x2-0.1636x+6.05。
图20B是示出当外装部件63的壁厚t1是0.20mm时的外装部件63的弯曲半径R与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图20B的横轴(x轴)代表外装部件63的弯曲半径R(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f9)y=0.0018x2-0.165x+7.02。
图20C是示出当外装部件63的壁厚t1是0.25mm时的外装部件63的弯曲半径R与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图20C的横轴(x轴)代表外装部件63的弯曲半径R(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f10)y=0.0019x2-0.1828x+8.4133。
图21A是示出当外装部件63的壁厚t1是0.30mm时的外装部件63的弯曲半径R与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图21A的横轴(x轴)代表外装部件63的弯曲半径R(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f11)y=0.0023x2-0.2122x+10.797。
图21B是示出当外装部件63的壁厚t1是0.40mm时的外装部件63的弯曲半径R与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图21B的横轴(x轴)代表外装部件63的弯曲半径R(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f12)y=0.0024x2-0.2196x+13.803。
图21C是示出当外装部件63的壁厚t1是0.50mm时的外装部件63的弯曲半径R与弯曲载荷之间的关系的曲线。
图21C的横轴(x轴)代表外装部件63的弯曲半径R(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f13)y=0.0031x2-0.2874x+20.363。
图26是示出在将图3等所示的高压电线WA、WB和WD用作高压电线55的情况下,等价于高压电线55的弯曲半径R的各个高压电线55的弯曲部的长度L与高压电线55的弯曲载荷之间的关系的表格。
图27A至27C曲线性地示出图26的表格。
图27A是示出作为高压电线WA的高压电线55的弯曲部的长度L与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图27A的横轴(x轴)代表弯曲长度L(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f14)y=0.0001x2-0.0785x+13.3。
图27B是示出作为高压电线WB的高压电线55的弯曲部的长度L与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图27B的横轴(x轴)代表弯曲长度L(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f15)y=0.0001x2-0.0675x+10.5。
图27C是示出作为高压电线WD的高压电线55的弯曲部的长度L与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图27C的横轴(x轴)代表弯曲长度L(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f16)y=8×10-5x2-0.0415x+6.2。
图28是示出在图13所示的情况下将图3等所示的高压电线WD用作高压电线55的情况下,高压电线55的芯线的横截面积等价于高压电线55的弯曲半径R的该高压电线55的弯曲部的长度L、以及该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的表格。
图29A至29D以及图30A至30C曲线性地示出图28的表格。
图29A是示出当高压电线55的芯线的横截面积是3mm2时,高压电线55的弯曲部的长度L与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图29A的横轴(x轴)代表弯曲长度L(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f17)y=3×10-5x2-0.0125x+1.7。
图29B是示出当高压电线55的芯线的横截面积是12mm2时,高压电线55的弯曲部的长度L与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图29B的横轴(x轴)代表弯曲长度L(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f18)y=8×10-5x2-0.0415x+6.2。
图29C是示出当高压电线55的芯线的横截面积是40mm2时,高压电线55的弯曲部的长度L与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图29C的横轴(x轴)代表弯曲长度L(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f19)y=0.0005x2-0.2745x+41.3。
图29D是示出当高压电线55的芯线的横截面积是60mm2时,高压电线55的弯曲部的长度L与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图29D的横轴(x轴)代表弯曲长度L(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f20)y=0.0008x2-0.453x+69.4。
图30A是示出当高压电线55的弯曲部的长度L是100mm时,高压电线55的芯线的横截面积与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图30A的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f21)y=0.5596x-2.5397。
图30B是示出当高压电线55的弯曲部的长度L是200mm时,高压电线55的芯线的横截面积与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图30B的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f22)y=0.1808x-0.8726。
图30C是示出当高压电线55的弯曲部的长度L是300mm时,高压电线55的芯线的横截面积与高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图30C的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f23)y=0.0779x-0.2651。
图31是示出在图6所示的情况下将图3等所示的高压电线WD用作高压电线55的情况下,高压电线55的弯曲半径R、高压电线55的芯线的横截面积以及高压电线55的弯曲载荷之间的关系的表格。
图32A和32B以及图33A至33C曲线性地示出图31的表格。
图32A是示出当高压电线55的弯曲半径R是40mm时,高压电线55的芯线的横截面积与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图32A的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f24)y=0.0116x2-0.1473x+1.7583。
图32B是示出当高压电线55的弯曲半径R是80mm时,高压电线55的芯线的横截面积与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图32B的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f25)y=0.1274x-0.1022。
图33A是示出当高压电线55的芯线的横截面积是40mm2时,高压电线55的弯曲半径R与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图33A的横轴(x轴)代表弯曲半径R(单位=mm),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f26)y=38.039×10-0.025x
图33B是示出当高压电线55的弯曲半径R是60mm时,高压电线55的芯线的横截面积与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图33B的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f27)y=0.2082x-0.4002。
图33C是示出当高压电线55的弯曲半径R是100mm时,高压电线55的芯线的横截面积与该高压电线55的弯曲载荷之间的关系的曲线。
图33C的横轴(x轴)代表芯线的横截面积(单位=mm2),并且纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。如在图11和12中的情况一样,得到近似关系式(f28)y=0.0764x-0.0667。
通过预先得到这样的近似关系式f1至f28或相似的近似关系式并且根据需要使用这样的近似关系式,即使对于这样的波纹管63,该波纹管63具有直径未实际测量的芯线、弯曲半径R和未实际测量的壁厚t1,也能够得到关联数据。因此,能够得到线束主体51中的各个构成部件的弯曲载荷数据。从而,能够基于弯曲载荷数据容易地得到使得弯曲载荷之和小于44N的组合。
顺便提及,在以上描述中,高压电线55和外装部件63以图2A至2C或图7A至7C所示的形态弯曲。代替地,高压电线55或外装部件63的弯曲形态可以是如图22至25所示。
在图22所示的形态中,连接器52设置在从作为主部的高压电线55C以分支方式延伸的高压电线55D的稍端处。通过弯曲高压电线55D而将该连接器连接于配合连接器。当将连接器53连接于配合连接器时的高压电线55D的弯曲载荷小于44N。而且,带75作为外装部件63而缠绕,从而覆盖高压电线55D和55C。此外,高压电线55D在几乎其整个长度上(除连接器53附近之外的部分)三维地弯曲。
在图23所示的形态中,连接器53设置在从诸如逆变器45这样的电气装置直接延伸的高压电线55的稍端处。通过弯曲高压电线55而将连接器53连接于配合连接器57。当将连接器53连接于配合连接器57时的高压电线55的弯曲载荷小于44N。注意,没有使用外装部件63,并且高压电线55几乎在其整个长度上(除连接器53附近之外的部分)二维弯曲。
在图24所示的形态中,高压电线55的中间部弯曲成曲轴状,并且通过该弯曲形成的角部是弧状。设置在高压电线55的一端处的连接器53连接于配合连接器57,而设置在高压电线55的另一端处的连接器59连接于配合连接器61。当通过从连接器59连接于配合连接器61的状态弯曲高压电线55而将连接器53连接于配合连接器57时的高压电线55的弯曲载荷小于44N。注意,带75作为外装部件63而缠绕,从而覆盖高压电线55。
在图25所示的形态中,高压电线55的中间部由外装部件63覆盖,并且弯曲成预定形态。为了保持该弯曲形态,在固定点P1和P2处(在至少一个固定位点)利用夹子(未示出)将高压电线55的中间部固定于车辆。而且,设置在高压电线55的一端处的连接器53连接于配合连接器57。
此外,在图25所示的形态中,弯曲高压电线55和外装部件63所需的弯曲载荷小于44N。注意,还可以采用这样的构造:外装部件63具有高刚性且被预先弯曲成预定形状,并且高压电线55弯曲且安装在外装部件63中。在该情况下,高压电线55的弯曲载荷小于44N。外装部件63固定于车辆。
注意,在图22、23和25所示的形态中,连接器仅设置在高压电线55的一端处。
这里,将给出高压电线55的被覆56的描述。例如,高压电线55的被覆由下面的绝缘体组合物制成。
更具体地,构成高压电线55(图2A至2C、图7A至7C等所示的高压电线WD)的被覆56的绝缘体组合物包含:(A)乙烯共聚物和改性树脂;(B)乙烯丙烯酸橡胶和醋酸乙烯酯橡胶中的至少一者;(C)相对于每合计100质量份的成分(A)和成分(B),80至140质量份的经过硅烷耦联处理的氢氧化铝;以及(D)相对于每合计100质量份的成分(A)和成分(B),0.5至4质量份的润滑剂。乙烯共聚物和改性树脂满足20:20至77:3质量份的关系,并且成分(A)和成分(B)满足(A):(B)=40:60至80:20质量份的关系。
在下文中,将参考附图进一步描述本发明的实施例。注意,为了方便说明,图中的尺寸的比率是夸张的,并且可能与实际比率不同。
本发明的发明人已经研究了在高柔性电线(高压电线)中使用的各种材料的挠曲性、强度(拉伸断裂强度)、耐液性(电池液)、耐液性(汽油)和耐热性。表格1示出通过选择诸如EVA这样的树脂材料、诸如HNBR这样的橡胶材料以及弹性体材料作为材料,并且研究各个材料的上述特性而得到的研究结果。
这里,当肖氏D硬度是32以下且肖氏A硬度是85以下时,将表格1中的挠曲性评价为“○”,并且当肖氏D硬度和肖氏A硬度不在该范围内时,评价为“×”。强度(拉伸断裂强度)是基于ASTM D638的测量结果,并且当拉伸断裂强度是10.3MPa以上时,评价为“○”,并且当拉伸断裂强度小于10.3MPa时,评价为“×”。
注意,如下评价表格1中的耐液性(电池液)。首先,从各种树脂准备符合JIS K6251的六个拉伸试样。将准备的六个拉伸试样中的三个拉伸试样浸入50℃的电池液中20个小时。然后,对浸入电池液中的三个试样和未浸入的三个试样进行拉伸试验。其后,得到浸入之后的试样相对于浸入之前的试样的延伸伸长率的平均比率(%)。当浸入之后的变化率是50%以上时,将耐液性评价为“○”,并且当浸入之后的变化率小于50%时,评价为“×”。
平均比率(%)=(浸入之后的试样的伸长率﹣浸入之前的试样的伸长率)/(进入之前的试样的伸长率)×100
同时,基于ISO6722测量耐液性(汽油)。更具体地,在浸入汽油之前,首先测量试样的外径。接着,将试样浸入汽油中并且停留30分钟。在浸入之后,将试样从汽油中取出,并且擦除附着于表面的汽油。然后,在与浸入之前相同的位点测量外径。从而,相对于浸入汽油之前的外径,得到浸入之后的外径的变化率(%)。当浸入之后的外径相对于浸入汽油之前的外径的变化率是15%以下时,将耐液性(汽油)评价为“○”,并且当变化率超过15%时,评价为“×”。
变化率(%)=(浸入之后的外径﹣浸入之前的外径)/(浸入之前的外径)×100
对于耐热性,首先,准备具有1mm的厚度的JIS No.3哑铃状试样。接着,将试样在170℃、180℃和190℃的烘箱中加热,并且然后基于JIS K6251标准测量被加热的试样的拉伸伸长率。在该情形下,得到使得试样在各个所述加热温度下的拉伸伸长率是100%以下的加热时间。然后,通过对所述试样的加热温度和使得拉伸伸长率是100%以下的所述加热时间进行阿列纽斯绘图(Arrhenius-plotting)而计算估计预期寿命。当在10000小时的加热时间时从所述阿列纽斯绘图读取的加热温度是150℃以上时,将耐热性评价为“○”,并且当在10000小时的加热时间时从所述阿列纽斯绘图读取的加热温度小于150℃时,将耐热性评价为“×”。
在表格1中,“EVA”代表乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(商品名“EV270”(Mitsui DuPontPolychemical Co.,Ltd.))。“EEA”代表乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(商品名“_NUC-6520”(Nippon Unicar Company Limited))。“EMA”代表乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(商品名“Elvaloy(注册商标)AC1125”(Mitsui DuPont Polychemical Co.,Ltd.))。“LDPE”代表低密度聚乙烯(商品名“LD400”(Japan Polyethylene Corporation))。
并且,在表格1中,“HNBR”代表氢化丁腈橡胶。“AEM”代表乙烯-丙烯酸橡胶(商品名“VAMAC”(注册商标)-DP(DuPont Corporation))。“EPDM”代表乙烯丙烯二烯单体共聚物(商品名“EPT3045H”(Mitsui Chemicals Co.,Ltd.))。对于“氟橡胶”,使用了商品名“AFRAS150CS”(由Asahi Glass Co.,Ltd.制造)。对于“硅橡胶”,使用了商品名“DY32-6066”(由Toray Industries,Inc.制造)。“CSM”代表氯磺化聚乙烯(商品名“TS430”(TosohCorporation))。“CM”代表氯化聚乙烯(商品名“Elaslen(注册商标)302NA”(Showa DenkoK.K.))。
对于“苯乙烯弹性体”,使用了商品名“Septon(注册商标)2063”(由Kuraray Co.,Ltd.制造)。对于“聚氨酯弹性体”,使用了商品名“Kuramilon(注册商标)”(由Kuraray Co.,Ltd.制造)。对于“聚酯系弹性体”,使用了商品名“Pelprene(注册商标)P-40H”(由ToyoboCo.,Ltd.制造)。
[表格1]
如表格1所示,树脂材料趋向于机械强度优秀但是挠曲性不良。另一方面,橡胶材料的挠曲性可能优秀,但是具有机械强度和耐液性的问题。而且,对于树脂材料和橡胶材料,具有高耐热性的材料是有限的(are limited)。氟橡胶的强度和耐化学性优秀,但是因为用于高柔性电线的成本高,所以不实用。此外,弹性体材料趋向于挠曲性优秀但是耐热性不良。
因此,本发明的发明人已经考虑到以上特定进行了树脂材料的选择,并且通过将橡胶材料混合到所选择的树脂材料内而确定实现目标挠曲性的配比。结果,本发明的发明人已经发现在维持挠曲性的同时具有高的耐液性、耐磨性和耐热性的绝缘体组合物。
根据该实施例的绝缘体组合物包含作为树脂材料的乙烯共聚物以及作为橡胶材料的乙烯-丙烯酸橡胶和醋酸乙烯酯橡胶中的至少一者。根据该实施例的绝缘体组合物包含作为树脂材料的具有相对高的耐热性和高挠曲性的乙烯共聚物,以及机械强度不良但是耐热性和挠曲性优秀的乙烯-丙烯酸橡胶和醋酸乙烯酯橡胶中的至少一者。
这里,本发明的发明人已经研究了绝缘体组合物与导体之间的附着力,以实现电线(高压电线)的挠曲性。具体地,利用挤压成型将通过混合表格2所示的材料A得到的绝缘体组合物施加到金属导体。此外,对如此得到的电缆进行电子束交联(750kV×16Mrad),从而交联包含在绝缘体中的树脂。从而,制备了电线样品。注意,对于金属导体,首先通过将均具有0.32mm的外径的19根纯铜股线绞合在一起而制备绞合线,并且然后将26根这样的绞合线绞合成具有9.1mm的外径的一根绞合线。此外,进行调整,使得绝缘体的厚度是1.4mm、并且要得到的电线样品的外径是11.9mm。而且,绝缘体通过充分挤压而形成,从而该绝缘体内周进入金属导体的股线之间。
[表格2]
在表格2中,“EEA”代表乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(商品名“Rexpearl(注册商标)EEAA1150”(Nippon Polyethylene Co.,Ltd.))。“AEM”代表乙烯-丙烯酸橡胶(商品名“VAMAC”(注册商标)-DP(DuPont Corporation))。对于氢氧化铝,使用了由Nippon Light MetalCompany,Ltd.制造的BF013。
接着,通过将如此得到的电线样品弯曲180度而制备弯曲数量不同的多个电线样品。然后,评价弯曲的电线样品的挠曲性和附着力。具体地,对于挠曲性,以100mm/min的速度弯曲具有400mm的长度的弯曲电线样品1,如图34所示,并且利用载荷传感器2测量弯曲半径R是40的位点处的最大弯曲应力。注意,在测量期间,电线样品1在由参考标号3表示的位置处固定于载荷传感器2和支撑台4。
对于附着力,首先,通过从具有75mm的长度的弯曲电线样品1的一端去除25mm的绝缘体1a而使金属导体1b从该弯曲电线样品1露出而制备试验样品,如图35A所示。接着,如图35B所示,将试验样品的金属导体1b设定成穿过具有孔的试验台5,试验台5的该孔仅金属导体1b通过而绝缘体1a不通过。然后,以250mm/min的速度拉出该金属导体1b,并且测量最大应力,直到将绝缘体1a从金属导体1b 完全剥离。图36示出弯曲数量不同的各个电线样品的挠曲性与附着力之间的关系。注意,图36示出对各个电线样品执行六次测量的挠曲性和附着力的测量结果的平均值。
从图36能够看出:当电线样品1中的绝缘体1a与金属导体1b之间的附着力低时,电线样品1具有良好的挠曲性。即,推论出:当绝缘体1a与金属导体1b之间的附着力低时,弯曲应力可能逃逸(escape),得到良好的挠曲性。另一方面,对于具有高附着力的电线,推论出由于没有弯曲应力逃逸而不能得到良好的挠曲性。
接着,本发明的发明人研究了绝缘体的挤压方法,以实现电线的挠曲性。具体地,利用挤压成型将通过混合表格3所示的材料B得到的绝缘体组合物施加到金属导体。此外,对如此得到的电缆进行电子束交联(750kV×16Mrad),从而交联包含在绝缘体中的树脂。从而,制备了电线样品。注意,对于金属导体,使用了与上述用于测量附着力和挠曲性的电线样品中的金属导体相同的金属导体。这里,作为绝缘体的挤压方法,进行使得绝缘体1aa的内周进入金属导体的股线之间的充分挤压以及使得绝缘体1ab的内周不进入金属导体的股线之间的管挤压。然后,对通过充分挤压得到的电线样品和通过管挤压得到的电线样品测量上述的挠曲性和附着力。图38示出测量结果。
[表格3]
在表格3中,“EVM”代表乙烯与醋酸乙烯酯的橡胶状共聚物(商品名“Levapren(注册商标)700”(Lanxess Co.,Ltd.))。“EMA”代表乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(商品名“Elvaloy(注册商标)AC1125”(Mitsui DuPont Polychemical Co.,Ltd.))。“改性LLDPE”代表具有引入到直线型低密度聚乙烯的侧链内的极性基团的化合物(商品名“MODIC(注册商标)LLDPEM545”(Mitsubishi Chemical Corporation))。对于经过硅烷耦联处理的氢氧化铝,使用了由Nippon Light Metal Company,Ltd.制造的BF013STV。
如图38所示,与在绝缘体与金属导体之间具有高附着力的充分挤压相比,具有低附着力的管挤压实现良好的挠曲性。更具体地,通过改变绝缘体的挤压方法,能够减小绝缘体与金属导体之间的附着力,得到提高的挠曲性。
这里,在评价由上述表格2中所示的材料A制备的电线样品的加工性(剥离性)时,发生绝缘体的撕裂,导致不充分的剥离尺寸的问题。“绝缘体的撕裂”是剥离期间绝缘体的一部分由于不良切割而残留的现象,会在端子的压接期间导致导体与端子之间的不良连接。而且“剥离尺寸”是指从电线的切割面1c到绝缘体1a的撕裂部的尺寸10。因此,当从撕裂部的基部到其稍端的尺寸11大时,剥离尺寸不充分。由于该原因,剥离尺寸是线束所要使用的电线的重要因素。
因此,本发明的发明人已经着重于减小绝缘体的伸长率,以确保充分的剥离尺寸。作为用于减小绝缘体的伸长率的方法,能够想到混合大量的阻燃剂等。然而,这样的方法可能导致耐磨性的降低。因此,作为用于减小绝缘体的伸长率的方法,本发明的发明人已经研究了改性树脂的添加。
具体地,利用挤压成型将通过混合表格4所示的材料得到的绝缘体组合物施加到金属导体。此外,对如此得到的电缆进行电子束交联(750kV×16Mrad),从而交联包含在绝缘体中的树脂。从而,制备电线样品1-1至1-3。注意,对于金属导体,使用了通过将均具有0.32mm的外径的37根纯铜股线绞合在一起而得到的具有2.25mm的外径的绞合线。此外,进行调整,使得绝缘体的厚度是0.7mm,并且要得到的电线样品的外径是3.65mm。而且,通过充分挤压而形成绝缘体,从而使得该绝缘体的内周进入金属导体的股线之间。
[表格4]
在表格4中,“EEA”代表乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(商品名“NUC-6520”(NipponUnicar Company Limited))。“AEM”代表乙烯-丙烯酸橡胶(商品名“VAMAC(注册商标)-DP”(DuPont Corporation))。“改性EEA”代表乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物(商品名“BONDINE”(注册商标)LX4110)(Arkema K.K.)。对于经过硅烷耦联处理的氢氧化铝,使用了由Nippon Light Metal Company,Ltd.制造的BF013STV。
对于如此得到的各个组成的电线样品,测量绝缘体的拉伸伸长率、绝缘体的撕裂尺寸和剥离尺寸精度。对于绝缘体的拉伸伸长率。首先,通过从电线样品去除金属导体而制备仅包括绝缘体的管状样品。然后,以200mm/min的拉伸速度拉动管状样品,从而测量样品破裂之前的伸长率。注意,图40示出对各个电线样品执行六次测量的伸长率的测量结果的平均值。
对于绝缘体的撕裂尺寸,首先进行电线样品的剥离。具体地,使用由SchleunigerJapan Co.,Ltd.制造的同轴电缆剥离机CS5500来进行电线样品的剥离,同时将剥离尺寸的目标值设定为5mm,并且将剥离刃的插入深度设定为3.05mm。注意,电线样品中的金属导体的外径是2.25mm。然而,将剥离刃的插入深度设定得高,从而不损坏导体的股线等。当剥离刃的插入深度高时,剥离刃不深度进入绝缘体内,使得更容易撕裂绝缘体。然后,假设从剥离刃插入的部分到绝缘体的撕裂部的稍端的尺寸11是绝缘体的撕裂尺寸,测量其长度。注意,图41示出对各个电线样品执行五十次测量的绝缘体的撕裂尺寸的测量结果的平均值。
对于剥离尺寸精度,对于50个样品测量从电线样品的切割面1c到绝缘体1a的撕裂部的尺寸10,并且通过下面的计算式得到其变化Cp。然后,将具有1.67以上的变化Cp的样品判定为“良好”。
Cp=(标准宽度)/(6×尺寸10的标准偏差)
图40示出改性树脂的添加量与绝缘体的拉伸伸长率之间的关系。图41示出改性树脂的添加量与绝缘体的撕裂尺寸之间的关系。图42示出改性树脂的添加量与剥离尺寸精度之间的关系。如图40至42所示,通过添加改性树脂而减小绝缘体的拉伸伸长率。结果,能够看出:绝缘体的撕裂尺寸也减小,并且剥离尺寸精度也提高。还能够看出:需要将3质量份以上的改性树脂添加到100质量份的乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸橡胶,以提高电线的加工性(剥离性)。
如上所述,能够看出:通过将改性树脂添加到树脂材料和橡胶材料而提高了电线的加工性(剥离性)。然而,改性树脂的添加使材料硬化,即,降低了挠曲性。因此,尝试优化橡胶材料的添加比率,以实现挠曲性。具体地,利用挤压成型将通过混合表格5所示的材料得到的绝缘体组合物施加到金属导体。此外,对如此得到的电缆进行电子束交联(750kV×16Mrad),从而交联包含在绝缘体中的树脂。从而,制备电线样品2-1至2-5。注意,对于金属导体,使用了通过将均具有0.32mm的外径的37根纯铜股线绞合在一起而得到的具有2.25mm的外径的绞合线。此外,进行调整,使得绝缘体的厚度是0.7mm、并且要得到的电线样品的外径是3.65mm。而且,通过充分挤压而形成绝缘体,从而绝缘体的内周进入金属导体的股线之间。
[表格5]
在表格5中,“EEA”代表乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(商品名“NUC-6520”(NipponUnicar Company Limited))。“AEM”代表乙烯-丙烯酸橡胶(商品名“VAMAC(注册商标)-DP”(DuPont Corporation))。“改性EEA”代表乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物(商品名“BONDINE”(注册商标)LX4110)(Arkema K.K.)。对于经过硅烷耦联处理的氢氧化铝,使用了由Nippon Light Metal Company,Ltd.制造的BF013STV。
然后,测量通过混合样品2-1至2-5的材料而得到的各个绝缘体组合物的肖氏D硬度。此外,测量如此得到的各个组成的电线样品的电线挠曲性和附着力。对于电线挠曲性,切割电线样品,使得长度L是100mm。接着,如图46所示,将电线样品20的两端置于支撑台21上。然后,使用测力计测量当以100mm/分钟的速度按压电线样品20的中心时的反作用力。注意,使用与上述相同的方法来测量附着力。
图43示出改性树脂的添加量与绝缘体的硬度(肖氏D)之间的关系。从图43能够看出:与样品2-1至2-3相比,通过增加改性树脂的添加量而提高了硬度。然而,从图43能够看出:与样品2-3至2-5相比,当橡胶材料的添加量增加时,硬度减小。因此,能够看出:能够通过增加橡胶材料的添加比率而使得绝缘体更加柔性。
图44示出橡胶材料的添加量与电线挠曲性之间的关系。图45示出橡胶材料的添加量与附着力之间的关系。如图44所示,即使橡胶材料的添加量增加,电线的挠曲性也不必然提高。更具体地,如图45所示,当简单地增加橡胶材料的添加量时,绝缘体与金属导体之间的附着力也增大。从而,电线的挠曲性可能不提高。
如上所述,为了实现电线的挠曲性,不仅使得绝缘体组合物柔性是重要的,而且需要充分地考虑绝缘体组合物与导体之间的附着。并且,能够通过改变挤压方法而大幅度地改变绝缘体组合物与导体之间的附着,并且还能够通过包含在绝缘体组合物中的润滑剂而减小绝缘体组合物与导体之间的附着。因此,本发明的发明人已经研究了润滑剂的种类及其添加量,以实现挠曲性。具体地,利用挤压成型将通过混合表格6和7所示的材料得到的绝缘体组合物施加到金属导体。此外,对如此得到的电缆进行电子束交联(750kV×16Mrad),从而交联包含在绝缘体中的树脂。从而,制备电线样品3-1至3-16。注意,对于金属导体,使用了通过将均具有0.32mm的外径的37根纯铜股线绞合在一起而得到的具有2.25mm的外径的绞合线。此外,进行调整,使得绝缘体的厚度是0.7mm,并且要得到的电线样品的外径是3.65mm。而且,通过充分挤压而形成绝缘体,从而绝缘体的内周进入金属导体的股线之间。
[表格6]
[表格7]
在表格6和7中,“EMA”代表乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(商品名“Elvaloy(注册商标)AC1125”(Mitsui DuPont Polychemical Co.,Ltd.))。“EVM”代表乙烯与醋酸乙烯酯的橡胶状共聚物(商品名“Levapren(注册商标)700”(Lanxess Co.,Ltd.))。“改性LLDPE”代表具有引入到直线型低密度聚乙烯的侧链内的极性基团的化合物(商品名“MODIC(注册商标)LLDPE M545”(Mitsubishi Chemical Corporation))。对于经过硅烷耦联处理的氢氧化铝,使用了由Nippon Light Metal Company,Ltd.制造的BF013STV。
并且,作为硅系润滑剂,使用了由Asahikasei Wacker Silicone Co.,Ltd.制造的GENIOPLAST(注册商标)Pellet S。作为山嵛酸锌(zinc behanate),使用了由Sun-AceCompany Ltd.制造的SCI-ZNB。作为脂肪酸酯,使用了由Riken Vitamin Co.,Ltd.制造的RIKESTER(注册商标)EW-100。作为聚乙烯系润滑剂,使用了由Mitsui Chemicals,Inc.制造的Hiwax(注册商标)400P。作为硬脂酸,使用了由Kao Corporation制造的LUNAC S-50V。
对于如此得到的各个组成的电线样品,测量绝缘体的附着力和拉伸强度。使用与上述相同的方法测量附着力。对于绝缘体的拉伸强度,首先,通过从电线样品去除金属导体而制备仅包括绝缘体的管状样品。然后,通过基于JIS K7161以200mm/min的速度对管状样品进行拉伸试验而测量拉伸强度。
图47示出各个润滑剂的添加量与附着力之间的关系。图48示出各个润滑剂的添加量与绝缘体的拉伸强度之间的关系。从图47能够看出:硬脂酸具有最大的减小附着力的效果。并且,当添加0.5质量份(phr)以上时,出现减小附着力的效果。然而,如图48所示,随着硬脂酸的添加量增加,拉伸强度降低。因此,从维持绝缘体的强度的观点来看,优选地使硬脂酸的添加量是4质量份(phr)以下。而且,从实现减小附着力的效果的观点来看,优选地使硬脂酸的添加量是0.5质量份(phr)以上。
接着,本发明的发明人同样已经研究了上述润滑剂的组合。具体地,利用挤压成型将通过混合表格8和9所示的材料得到的绝缘体组合物施加到金属导体。此外,对如此得到的电缆进行电子束交联(750kV×16Mrad),从而交联包含在绝缘体中的树脂。从而,制备电线样品4-1至4-10。注意,对于金属导体,使用了通过将均具有0.32mm的外径的37根纯铜股线绞合在一起而得到的具有2.25mm的外径的绞合线。此外,进行调整,使得绝缘体的厚度是0.7mm,并且要得到的电线样品的外径是3.65mm。而且,通过使得绝缘体的内周进入金属导体的股线之间的充分挤压而形成绝缘体。注意,对于EMA、EVM、改性LLDPE,经过硅烷耦联处理的氢氧化铝、硅系润滑剂、山嵛酸锌、脂肪酸酯、聚乙烯系润滑剂、和硬脂酸,使用与样品3-1至3-16中相同的材料。
[表格8]
[表格9]
对于如此得到的各个组合的电线样品4-1至4-10,使用与上述相同的方法测量附着力。在图49中,具有大的耐磨性和低附着力的材料表示更好的性能。稍后将描述耐磨性的评价方法。如图49所示,优选硅系润滑剂与山嵛酸锌的组合、山嵛酸锌与脂肪酸酯的组合、硅系润滑剂与硬脂酸的组合、脂肪酸酯与硬脂酸的组合、山嵛酸锌与聚乙烯系润滑剂的组合以及聚乙烯系润滑剂与硬脂酸的组合作为润滑剂的组合。
接着,本发明的发明人已经研究了作为阻燃剂的金属氢氧化物的配比与电线挠曲性和强度之间的关系。此外,利用挤压成型将通过混合图10和11所示的材料得到的绝缘体组合物施加于金属导体。此外,对如此得到的电缆进行电子束交联(750kV×16Mrad),从而交联包含在绝缘体中的树脂。从而,制备电线样品5-1至5-14。注意,对于金属导体,使用了通过将均具有0.32mm的外径的37根纯铜股线绞合在一起而得到的具有2.25mm的外径的绞合线。此外,进行调整,使得绝缘体的厚度是0.7mm,并且要得到的电线样品的外径是3.65mm。而且,通过充分挤压而形成绝缘体,从而绝缘体的内周进入金属导体的股线之间。
[表格10]
[表格11]
在表格10和11中,“EEA”代表乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(商品名“NUC-6520”(NipponUnicar Company Limited))。“AEM”代表乙烯-丙烯酸橡胶(商品名“VAMAC(注册商标)-DP”(DuPont Corporation))。此外,对于氢氧化铝,使用了商品名“BF013”(Nippon LightMetal Company,Ltd.)。对于氢氧化镁,使用了商品名“Kisuma(注册商标)5A”(KyowaChemical Industry Co.,Ltd.)。
然后,评价如此得到的电线样品的电线挠曲性和阻燃性。使用上述图46所示的方法进行电线挠曲性的评价。通过将各个电线样品以45度的角度置于通风橱而基于由ISO6722规定的阻燃试验来进行阻燃性的评价。更具体地,在金属导体的横截面积是2.5mm2以下的电线样品的情况下,使本生灯的内焰与电线样品的下端产生接触15秒,并且然后将试样从本生灯移除。然后,将在本生灯从电线样品移除之后绝缘体上的火焰在70秒内完全熄灭,并且电线样品中的50mm以上的绝缘体残留而未被烧尽的样品评价为“○”。另一方面,将在本生灯从电线样品移除之后火焰燃烧70秒以上、或电线样品中的绝缘体的残留小于50mm的样品评价为“×”。表格10和11示出电线挠曲性和阻燃性的评价结果。
根据表格10,当阻燃剂是氢氧化铝时,如果氢氧化铝相对于每合计100质量份的作为树脂材料的EEA和作为橡胶材料的AEM的配比处于80至140质量份的范围内时,阻燃性和电线挠曲性均能够实现。另一方面,根据表格11,当阻燃剂是氢氧化镁时,如果氢氧化镁相对于每合计100质量份的EEA和AEM的配比处于60至140质量份的范围内时,阻燃性和电线挠曲性均能够实现。
根据上述研究的结果,根据该实施例的绝缘体组合物包含:(A)作为树脂材料的乙烯共聚物和改性树脂;(B)作为橡胶材料的乙烯-丙烯酸橡胶和醋酸乙烯酯橡胶中的至少一者;(C)作为阻燃剂的经过硅烷耦联处理的氢氧化铝;以及(D)润滑剂。
作为乙烯共聚物,能够使用从由乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)组成的组中选择的至少一者。
只要能够减小得到的绝缘体组合物的伸长率,则改性树脂不受特别限制。作为改性树脂,例如,能够使用通过共聚马来酸酐与乙烯-丙烯酸乙酯共聚物得到的乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物、具有引入到直线型低密度聚乙烯的侧链内的极性基团的树脂、通过接枝共聚马来酸酐与聚丙烯树脂而得到的马来酸改性树脂、改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(改性EVA)等。对于改性树脂,可以仅使用一种,也可以两种以上混合使用。
而且,作为乙烯-丙烯酸橡胶,能够使用丙烯酸乙酯或其它丙烯酸酯与乙烯的橡胶状共聚物。作为醋酸乙烯酯橡胶,能够使用乙烯与醋酸乙烯酯的橡胶状共聚物(EVM)。
优选地,乙烯共聚物与改性树脂满足20:20至77:3的质量份的关系。当乙烯共聚物小于20质量份并且改性树脂超过20质量份时,强度可能降低,导致电线的耐久性不足。另一方面,当乙烯共聚物超过77质量份并且改性树脂小于3质量份时,加工性(剥离性)可能不充分。
优选地(A)乙烯共聚物和改性树脂,以及(B)乙烯-丙烯酸橡胶和醋酸乙烯酯橡胶中的至少一者满足(A):(B)=40:60至80:20的关系。当作为树脂成分的成分(A)小于40质量份并且作为橡胶成分的成分(B)超过60质量份时,强度可能降低,导致电线的耐久性不足。另一方面,当成分(A)超过80质量份并且成分(B)小于20质量份时,挠曲性可能不足。
根据该实施例的绝缘体组合物包含作为阻燃剂的金属氢氧化物,以实现阻燃性。金属氢氧化物的实例包括:具有羟基或结晶水的金属化合物,诸如氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、碱式碳酸镁(mMgCO3·Mg(OH)2·nH2O)、水合硅酸铝(Al2O3·3SiO2·nH2O)、以及水合硅酸镁(五水硅酸镁、Mg2Si3O8·5H2O)。对于金属氢氧化物,可以仅使用一种,也可以两种以上混合使用。在以上之中,特别优选氢氧化铝作为金属氢氧化物。
优选地待作为金属氢氧化物混合的氢氧化铝的量是:相对于每合计100质量份的作为树脂材料的成分(A)和作为橡胶材料的成分(B),80至140质量份的氢氧化铝。当氢氧化铝小于80质量份时,可能不能实现充分的阻燃性。另一方面,当氢氧化铝超过140质量份时,可能不能得到电线所需的挠曲性。
而且,考虑到与树脂材料的相容性,优选地对金属氢氧化物进行表面处理。对于金属氢氧化物的表面处理,能够使用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、诸如硬脂酸和硬脂酸钙这样的脂肪酸、硬脂酸的金属盐等。在以上之中,对于根据该实施例的绝缘体组合物,优选地使用利用硅烷偶联剂表面处理过的金属氢氧化物,并且更加优选地,使用经过硅烷耦联处理的氢氧化铝。通过使用经过硅烷耦联处理的氢氧化铝,耐磨性和耐热性均能够实现。
用于硅烷耦联处理的硅烷偶联剂不受特别限制。硅烷偶联剂的实例包括乙烯基硅烷,诸如乙烯基乙氧基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷;γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷;γ-氨丙基三甲氧基硅烷;β-(3、4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷;γ-巯丙基三甲氧基硅烷;γ-巯丙基三乙氧基硅烷等。在以上之中,从实现高耐磨性并且降低成本的观点来看,优选乙烯基硅烷系硅烷偶联剂,其将乙烯基甲硅烷基基团(vinylsilyl group)附着于金属氢氧化物的表面。而且,要使用的这样的硅烷偶联剂的量不受特别限制。例如,优选地使用相对于金属氢氧化物处于0.1至5质量%的范围内的硅烷偶联剂,并且特别优选地使用处于0.3至1质量%的范围内的硅烷偶联剂。
根据该实施例的绝缘体组合物包含润滑剂,从而通过减小电线的导体与绝缘体之间的附着而提高挠曲性。作为润滑剂,能够使用从由硅系润滑剂、山嵛酸锌、脂肪酸酯、聚乙烯系润滑剂和硬脂酸组成的组中选择的至少一者。在以上之中,优选硬脂酸。如上所述,硬脂酸具有特别显著的减小附着力的效果,并从而能够进一步提高挠曲性。
可选择地,对于润滑剂,能够多种组合使用。对于润滑剂的组合,由于减小附着力的显著效果,所以优选硅系润滑剂与山嵛酸锌的组合、山嵛酸锌与脂肪酸酯的组合、硅系润滑剂与硬脂酸的组合、脂肪酸酯与硬脂酸的组合、山嵛酸锌与聚乙烯系润滑剂的组合以及聚乙烯系润滑剂与硬脂酸的组合。因此,在该实施例中,润滑剂是从由硬脂酸、硅系润滑剂与山嵛酸锌的混合物、山嵛酸锌与脂肪酸酯的混合物、硅系润滑剂与硬脂酸的混合物、脂肪酸酯与硬脂酸的混合物、山嵛酸锌与聚乙烯系润滑剂的混合物以及聚乙烯系润滑剂与硬脂酸的混合物组成的组中选择的一种。
注意,润滑剂的添加量优选地是:相对于每合计100质量份的成分(A)和成分(B),0.5至4质量份的润滑剂。当润滑剂的添加量小于0.5质量份时,减小附着力的效果可能不充分。另一方面,当润滑剂的添加量超过4质量份时,可能发生渗出。注意,渗出是添加剂等从金属的表面流出(exude)的现象。该现象是在将电线加工成线束期间由于加工设备上的沉积而对电线的表面造成划痕等的主要原因。
除了上述必要成分之外,根据该实施例的绝缘体组合物能够不妨碍该实施例的效果地与各种添加剂混合。添加剂的实例包括:阻燃助剂、抗氧化剂、金属钝化剂、抗老化剂、填料、补强剂(stiffener)、紫外线吸收剂、稳定剂、颜料、染料、着色剂、抗静电剂、发泡剂等。
图50示出根据该实施例的高柔性电线30的一个实例。通过利用由上述的绝缘体组合物制成的绝缘体32覆盖金属导体31而形成高柔性电线30。
金属导体31可以仅包括一根股线,或者可以通过将多根股线捆束在一起而形成。对于金属导体31,导体直径、导体的材料等不受特别限制,并且可以根据用途来确定。对于金属导体31的材料,能够使用目前为止已知的导电金属材料,诸如铜、铜合金、铝和铝合金。
接着,将描述根据该实施例的高柔性电线的制造方法。通过混合上述材料而制备高柔性电线30的绝缘体32。对于绝缘体的制备方法,能够使用目前为止已知的方法。例如,包含在绝缘体32中的绝缘体组合物,能够通过利用诸如亨舍尔混合机这样的高速混合机将材料预先掺混,然后利用诸如班伯里混合机、揉合机和滚磨机这样的目前为止已知的揉合机来揉合。
而且,对于在根据该实施例的高柔性电线中利用绝缘体32覆盖金属导体31的方法,能够使用目前为止已知的方法。例如,能够通过一般的挤压成型法形成绝缘体32。作为在挤压成型法中使用的挤压机,能够使用单螺杆挤压机或双螺杆挤压机,其包括螺杆、多孔板(breaker plate)、十字头、分配器、接头(nipple)和模具。
为了制备绝缘体32的绝缘体组合物,将乙烯共聚物和橡胶材料装载到设定为足以熔化树脂材料和橡胶材料的温度的双螺杆挤压机。在该情形下,也装载诸如金属氢氧化物和润滑剂这样的其它成分,并且根据需要来装载阻燃助剂和抗氧化剂。然后,树脂材料、橡胶材料等被熔化并且通过螺杆被揉合,并且其一定量通过多孔板供给到十字头。分配器使得熔化的树脂材料、橡胶材料等流到接头的圆周上,并且模具将材料挤压成覆盖导体的周边的状态。从而,能够得到覆盖金属导体31的周边的绝缘体32。
根据该实施例的绝缘体组合物包含:(A)乙烯共聚物和改性树脂;(B)乙烯-丙烯酸橡胶和醋酸乙烯酯橡胶中的至少一者;(C)相对于每合计100质量份的成分(A)和成分(B),80至140质量份的经过硅烷耦联处理的氢氧化铝;以及(D)相对于每合计100质量份的成分(A)和成分(B),0.5至4质量份的润滑剂。乙烯共聚物和改性树脂满足20:20至77:3质量份的关系,并且成分(A)和成分(B)满足(A):(B)=40:60至80:20质量份的关系。这样的绝缘体组合物不仅具有用于弯曲的良好的挠曲性和加工性(剥离性),而且具有良好的耐液性和机械强度。因此,能够通过将该绝缘体组合物用作电线中的绝缘体而顺利地进行在车辆中的布设。而且,由于根据该实施例的绝缘体组合物具有高强度和耐热性,所以能够得到具有提高的耐久性的电线。
此外,优选地,根据该实施例的绝缘体组合物具有50至350%的拉伸伸长率。具有50%以上的拉伸伸长率,能够确保电线的挠曲性,并且电线能够极大地弯曲并且布设在车辆中的短路径中。而且,具有350%以下的拉伸伸长率,减小了绝缘体的撕裂,并从而能够提高加工性(剥离性)。注意,能够根据JIS K6251得到拉伸伸长率(硫化橡胶和热塑性橡胶-如何得到拉伸特性)。
根据该实施例的高柔性电线30包括上述绝缘体组合物以及由该绝缘体组合物覆盖的金属导体31。对于上述的高柔性电线30,使用具有良好挠曲性和加工性以及高耐液性、耐磨性和耐热性的绝缘体组合物形成绝缘体32。因此,电线具有用于弯曲的良好挠曲性,并且具有对于汽油等的耐液性以及对于电线的断裂等的耐磨性。此外,由于高耐热性,所以柔性电线30能够安装在作为热的部分的内燃机、电机、转换器等的附近。结果,高柔性电线30能够有利地用于在诸如电动车辆这样的车辆中的布设。而且,因为高耐压性,所以高柔性电线30能够有利地用作高压电线。
注意,在根据该实施例的高柔性电线30中,绝缘体32可以通过充分挤压或管挤压形成。由于根据该实施例的绝缘体组合物包含上述的润滑剂,所以减小了金属导体31与绝缘体32之间的附着力。因此,能够利用任意挤压方法实现良好的挠曲性。然而,注意,当要求更高的挠曲性时,优选地通过管挤压来形成绝缘体32。
(实例)
虽然下面利用实例和比较例更加详细地描述了本发明,但是本发明不限于这些实例。
[试验样品的准备]
在下面的实例中,首先,利用挤压成型将通过熔化和揉合表格12至14所示的材料得到的绝缘体组合物施加于金属导体。此外,对如此得到的电缆进行电子束交联(750kV×16Mrad),从而交联包含在绝缘体中的树脂。从而,制备电线样品6-1至6-16、7-1至7-16以及8-1至8-8。注意,对于金属导体,使用了通过将均具有0.32mm的外径的37根纯铜股线绞合在一起而得到的具有2.25mm的外径的绞合线。此外,进行调整,使得绝缘体的厚度是0.7mm,并且要得到的电线样品的外径是3.65mm。而且,通过充分挤压而形成绝缘体,从而该绝缘体的内周进入金属导体的股线之间。
[表格14]
在表格12至14中,“EEA”代表乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(商品名“NUC-6520”(NipponUnicar Company Limited))。“AEM”代表乙烯-丙烯酸橡胶(商品名“VAMAC(注册商标)-DP”(DuPont Corporation))。“改性EEA”代表乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物(商品名“BONDINE”(注册商标)LX4110)(Arkema K.K.)。“EMA”代表乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(商品名“Elvaloy(注册商标)AC1125”(Mitsui DuPont Polychemical Co.,Ltd.))。“EVM”代表乙烯与醋酸乙烯酯的橡胶状共聚物(商品名“Levapren(注册商标)700”(Lanxess Co.,Ltd.))。“改性LLDPE”代表具有引入到直线型低密度聚乙烯的侧链内的极性基团的化合物(商品名“MODIC(注册商标)LLDPE M545”(Mitsubishi Chemical Corporation))。“EVA”代表乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(商品名“UBE聚乙烯(注册商标)VZ732”(Ube-Maruzen PlyethyleneCo.,Ltd.))。对于经过硅烷耦联处理的氢氧化铝,使用了由Nippon Light Metal Company,Ltd制造的BF013STV。
每个试验样品中的绝缘体组合物包含1质量份的硬脂酸和2质量份的聚乙烯系润滑剂(聚乙烯系蜡)作为润滑剂。作为硬脂酸,使用了由Kao Corporation制造的LUNAC S-50V。作为聚乙烯系润滑剂,使用了由Mitsui Chemicals,Inc.制造的Hiwax(注册商标)400P。
[评价]
<拉伸强度>
根据JIS K7161,仅从各个试验样品采样绝缘体,并且以200mm/min的速度进行拉伸试验。在该情形下,将10MPa以上的拉伸强度评价为“○”,并且将小于10MPa的拉伸强度评价为“×”。
<耐磨性>
耐磨性是对带磨损性的评价。更具体地,固定具有900mm的长度的试验样品,并且使JIS R6251中规定的No.150G的磨损带与试验样品进行接触,并且将1500g的重量施加于磨损带。然后,在通过在该状态下使磨损带以1500mm/min的速度移动而使试验样品磨损且金属导体与磨损带互相进行接触之前,测量该磨损带的长度。结果,当接触之前的长度是330mm以上时,将耐磨性评价为“○”,并且当接触之前的长度小于330mm时,将耐磨性评价为“×”。
<耐液性>
根据ISO6722进行耐液性(汽油)的评价。更具体地,在浸入汽油中之前测量试验样品的外径。接着,将试样浸入汽油中并且停留30分钟。在浸入之后,将试样从汽油中取出,并且擦除附着于表面的汽油。然后,在与浸入之前相同的位点处测量外径。从而,相对于浸入汽油之前的外径,得到浸入之后的外径的变化率(%)。当浸入之后的外径相对于浸入汽油之前的外径的变化率是15%以下时,将耐液性(汽油)评价为“○”,并且当变化率超过15%时,评价为“×”。
变化率(%)=(浸入之后的外径﹣浸入之前的外径)/(浸入之前的外径)×100
<电线挠曲性>
将由电缆形成的试验样品切割成具有100mm的长度L。接着,如图46所示,将试验样品的两端置于支撑台21上。然后,使用测力计测量当以100mm/分钟的速度按压试验样品的中心时的反作用力。结果,当测力计的值是6.50N以下时,将电线挠曲性评价为“○”,并且当测力计的值超过6.50N时,评价为“×”。
对于根据该实施例的试验样品6-3至6-13、7-3至7-13以及8-3至8-7,在以上所有的评价中均得到良好结果。另一方面,对于其他试验样品,至少对于拉伸强度或剥离性得到了不充分的结果。
虽然已经参考实施例描述了本发明,但是本发明不限于此,能够在不背离本发明的范围的情况下进行各种修改。
而且,除了高压电线55的被覆56,外装部件63也可以使用与被覆56的材料相同的材料形成。
在线束41中,将线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷设定为小于44N。从而,即使在高压电线55的情况下也改善了连接器53的配合操作。更具体地,柔性的高压电线55的使用提高了线束41的布设和组装性能。
而且,在线束41中,当将线束主体51的弯曲载荷设定为小于44N并且将连接器53连接于配合连接器57时,在线束主体51开始从连接器53伸出的那部分中,电线55的直部的长度LX可以不超过该线束主体51的外径DX的值的三倍。在作为汽车线束的构成部件的高压电线中,大的外径以及弯曲和布设时的弯曲半径(曲率半径)的增加导致这样的问题:不能实现布设的空间节省,并且布设所需的高压电线的长度增大。然而,与传统情况相比,利用上述构造能够缩短直部,使得能够在包括高压电线55的线束41的布设中实现空间节省,并且能够减小用于布设所需的高压电线的长度。结果,能够降低线束41的制造成本。
而且,即使当线束主体51包括诸如波纹管这样的外装部件63时,线束41也改善了连接器的配合操作。
而且,在线束41中,基于对于这样的构成部件中的各种弯曲形态预先计算的弯曲载荷数据,利用使得弯曲载荷之和小于44N的组合来选定(set)线束主体51的构成部件。从而,能够容易地选择将线束主体51的总弯曲载荷设定为小于44N的组合。
而且,在线束41中,预先计算的弯曲载荷数据表示线束主体51的至少一部分弯曲的弯曲形态。当构成部件是高压电线55时,弯曲载荷数据包括表示高压电线55的曲率半径R与弯曲载荷之间的关联的数据以及表示高压电线55的直径与弯曲载荷之间的关联的数据。当作为构成部件的外装部件63是波纹管时,弯曲载荷数据是表示波纹管的厚度与弯曲载荷之间的关联的数据。从而,能够确定对应于弯曲形态的各个构成部件的适当弯曲载荷,并且能够确定线束主体51的精确的总弯曲载荷。
而且,在线束41中,当高压电线55具有不同的长度L时,将具有与较长长度L的高压电线55B的曲率半径R设定为比较短高压电线55A的曲率半径大。从而,在连接器配合状态下,能够吸收基于高压电线55之间的曲率半径R的差所产生的电线长度的变化。
而且,由于高压电线55的被覆56具有上述组成,所以线束41提高了耐液性、加工性等。
而且,由于线束主体51的弯曲部的曲率半径R是60mm以下,所以线束41有助于布设在窄的安装空间中。
而且,根据线束41,对于线束主体51的各个构成部件的各种弯曲形态预先计算弯曲载荷数据。然后,基于弯曲载荷数据使用使得弯曲载荷之和小于44N的组合来选择各个构成部件。其后,使用所选择的构成部件形成线束主体51,并且通过弯曲线束主体51而将连接器53连接于配合连接器57。从而,即使在高压电线55的情况下也改善了连接器的配合操作。而且,能够容易地选择线束主体51的各个构成部件,使得线束主体51的总弯曲载荷小于44N。
此外,根据线束41,能够确定对应于弯曲形态的各个构成部件的适当弯曲载荷,并从而能够确定线束主体51的精确的总弯曲载荷。
注意,可以将上述内容视为线束的布设方法。
更具体地,一种线束的布设方法,所述线束包括至少具有多个高压电线的线束主体和连接于所述线束主体的一端的连接器,通过弯曲所述线束主体将所述连接器连接于配合连接器,该方法包括下面的步骤:当所述线束主体包括多个构成部件时,(通过额外测量)预先计算每个所述构成部件的多个弯曲形式中的每个弯曲形式(每个弯曲形态)的弯曲载荷数据;基于所计算出的所述弯曲载荷数据选择使得弯曲载荷之和小于44N的组合的各个构成部件;并且利用所选择的所述构成部件形成所述线束主体,并且通过弯曲所述线束主体而将所述连接器连接于所述配合连接器。
此外,在线束的布设方法中,当将连接器连接于配合连接器时,在线束主体开始从连接器伸出的那部分中,可以不设置直部,或者直部的长度可以不超过该线束主体的外径的值的三倍。
在该情况下,线束主体的构成部件可以包括覆盖外装部件的周边的外装部件。
而且,预先计算的弯曲载荷数据表示线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态(即,弯曲整个线束主体的形态和弯曲线束主体的一部分的形态)。当构成部件是高压电线时,弯曲载荷数据包括表示高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据以及表示高压电线的直径与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据。当作为构成部件的外装部件是波纹管时,弯曲载荷数据是表示波纹管的厚度与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据。
而且,当在线束主体的弯曲形态中多个高压电线的曲率半径不同时,将具有较小曲率半径的高压电线的长度设定为比具有较大曲率半径的高压电线的长度大。
第二实施例
如图1所示,根据本发明的第二实施例的线束(线束布设结构)41用于将车辆(电动车辆、混合动力车辆和燃料电池车辆)43中的逆变器45连接于电机47,并且将车辆的电池49连接于逆变器45。如图51A至51C所示,线束41包括线束主体51。线束主体51包括高压电线55和外装部件63。注意,在图1中,参考标号44表示车辆43的前轮,该前轮由电机47驱动以旋转。
例如,使用容易变形(例如,比一个高压电线55更容易变形)的波纹管形成外装部件63,并且外装部件63覆盖高压电线55。
例如,将直线延伸的线束主体51(线束41)的至少一个弯曲部中的弯曲载荷设定为小于44牛顿。
线束主体51至少包括多个高压电线55。例如,各个高压电线55是当系统电压(电路电压)是直流60V以上时使用的汽车电缆,该汽车电缆形成为细长圆柱状。并且,高压电线55包括:芯线,其由诸如铜这样的导电材料制成;和被覆56,其由覆盖芯线的绝缘材料(橡胶、合成树脂等)制成。
如图51A至51C所示,多个高压电线55并排延伸,使得其纵向互相一致。注意,在图51A和51B中,简化了外装部件(波纹管)63的图示,并且将外装部件63图示为简单管状而不是图51C所示的波节状。
在线束41中,例如,连接器(未示出)设置在线束主体51(高压电线55)的两端处。一个连接器连接于一个电气装置(例如,逆变器45),并且另一个连接器连接于另一个电气装置(例如,电机47)。从而,一个电气装置(例如,逆变器45)和另一个电气装置(例如,电机47)通过线束41互相电连接。
在该情形下,线束主体51(高压电线55和外装部件63)从图51B所示的状态弯曲成图51A所示的状态。在该情形下,将线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷设定为小于44N(优选地,小于42N,更加优选地,小于38N)。44N是在弯曲线束主体51时的弯曲载荷的最大值。
在图51A所示的状态下,在维持弯曲部的弯曲形态的状态下利用至少两个固定部件(夹持部件)54将线束主体固定于车辆(电动车辆或混合动力车辆)43的车体。
如图51A所示,在线束41的安装(布设)完成状态下,线束主体51的弯曲部处的曲率半径R是60mm以下(例如,大约40mm至60mm)。
更具体地,在图51A中,三个高压电线55互相靠近地延伸,并且相邻的高压电线55之间的间隔(一个高压电线55的中心轴与另一个高压电线55的中心轴之间的距离)比高压电线55的外径稍大。
例如,图51A所示的线束主体51的弯曲部的曲率半径R是外装部件63中的曲率半径最小化的部分(图51A所示的外装部件63的表面的内侧上的点)。然而,作为线束主体51的弯曲部的曲率半径R,可以采用高压电线55的中心轴的曲率半径,或者可以采用图51A所示的外装部件63的表面的外侧上的点的曲率半径。
注意,例如,使用合成树脂形成其中安装有高压电线55的管状的外装部件63。
而且,虽然在以上描述中线束主体51以二维形态弯曲,但是线束主体51可以以三维形态弯曲。更具体地,在以上描述中,线束主体51仅绕着在与图51A至51C的纸面空间垂直的方向上延伸的轴弯曲成弧状。除了该弯曲之外,线束主体51可以同时绕着在图51A至51C的纸面空间的左右方向或上下方向上延伸的轴弯曲。
而且,在线束41中,以关于弯曲载荷的预定组合来选定线束主体51的构成部件。预定组合是基于对各个构成部件(高压电线55和外装部件63)中的弯曲形式(弯曲形态)预先计算的弯曲载荷数据(通过额外测量而预先得到的弯曲载荷数据),使得弯曲载荷之和小于44N的组合。
这里,作为实例,给出了线束主体51仅包括高压电线55而不包括外装部件63,并且线束主体51的一部分弯曲成1/4弧状的情况的描述。注意,在图51A中,线束主体51的一部分弯曲成大致1/4弧状。
图3示出当线束主体51的弯曲半径(曲率半径)R是60mm时,高压电线55的弯曲载荷(如图51A所示的弯曲的弯曲载荷;弯曲载荷的最大值)的测量结果。作为高压电线55,采用了:具有由交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WA、具有由柔性的交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WB、具有由硅橡胶制成的被覆56的高压电线WC、具有由醋酸乙烯酯橡胶组合物制成的被覆56的高压电线WD,以及具有由柔性的交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WE。除了被覆56的材料之外,高压电线WA、WB、WC、WD具有相同的构造。
各个高压电线WA至WE的被覆(绝缘体)的厚度是1.4mm,并且各个高压电线WA至WE的外径是9.1mm。
注意,高压电线WA、WB、WC和WD的芯线(股线构造)是“0.32/19/26”。在“0.32/19/26”中,将均具有0.32mm的直径的19根股线绞合成一根绞合线,并且将26根绞合线绞合成芯线。
而且,高压电线WE的芯线是“0.18/19/80”。在“0.18/19/80”中,将均具有0.18mm的直径的19根股线绞合成一根绞合线,并且将80根绞合线绞合成芯线。
在该情形下,高压电线WA、WB、WC、WD和WE的弯曲载荷(通过测量预先得到的弯曲载荷)分别是22N、16N、6N、8N和12N。
图4示出当通过从高压电线WA、WB、WC、WD和WE中选择(包括重复选择)两个高压电线并且组合所选择的两个高压电线而将线束主体弯曲成图51A至51C所示的形态时的弯曲载荷。两个高压电线的弯曲载荷是一个高压电线的弯曲载荷与另一个高压电线的弯曲载荷之和。
图5示出在将线束主体弯曲成图51A至51C所示的1/4弧状的操作期间的操作者的问卷调查结果。
高压电线55的组合与图4所示的高压电线的组合相同。在第二实施例中,图5中描述的“壳体上的载荷”对应于作为组合的高压电线55的弯曲载荷的图4中所示的载荷。
对象(操作者;研究对象)是12个男性和女性,女性A、女性B、女性C、女性D、女性F、女性G,女性H、女性I、男性A、男性B、男性C、和男性D。图5的表格中的“○”表示对象(操作者;研究对象)能够进行弯曲高压电线55的操作,并且他/她能够持续该操作。
例如,在线束41的弯曲操作中(对作为不具有外装部件63的线束41的高压电线55进行该试验),线束主体51包括两个高压电线WA,并且线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷是44N,如图5所示。在该情况下,女性A不能进行线束41的弯曲操作。并且,当线束主体51包括一个高压电线WA和一个高压电线WB,并且线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷是38N时,女性A能够进行线束41的弯曲操作。
整体参考图5,能够认为当线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷小于44N时,操作者能够进行线束41的弯曲操作。
接着,将给出线束主体51弯曲成1/2弧状的情况的描述。
图8示出当线束主体51的弯曲半径(曲率半径)R是40mm时的高压电线55的弯曲载荷(将线束主体51弯曲成1/2弧状的弯曲载荷;弯曲载荷的最大值)的测量结果。如在图3的情况中一样,作为高压电线55,采用了:具有由交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WA、具有由柔性的交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WB、具有由硅橡胶制成的被覆56的高压电线WC、具有由醋酸乙烯酯橡胶组合物制成的被覆56的高压电线WD,以及具有由柔性的交联聚乙烯制成的被覆56的高压电线WE。
如在图3的情况中一样,各个高压电线WA至WE的被覆(绝缘体)的厚度是1.4mm,并且各个高压电线WA至WE的外径是9.1mm。
注意,如在图3的情况中一样,高压电线WA、WB、WC和WD 的芯线(股线构造)是“0.32/19/26”。而且,高压电线WE的芯线是“0.18/19/80”。
在该情形下,高压电线WA、WB、WC、WD和WE的弯曲载荷(通过测量预先得到的弯曲载荷)分别是43N、28N、13N、14N和20N。
如在图4的情况中一样,图9示出当通过从高压电线WA、WB、WC、WD和WE中选择(包括重复选择)两个高压电线并且组合所选择的两个高压电线而将线束主体51弯曲成1/2弧状时的弯曲载荷。两个高压电线的弯曲载荷是一个高压电线的弯曲载荷与另一个高压电线的弯曲载荷之和。
图10示出在将高压电线55弯曲成1/2弧状的操作期间的操作者的问卷调查结果。
高压电线55的组合与图9所示的高压电线的组合相同。在第二实施例中,在图10中描述的“壳体上的载荷”对应于图9中所示的载荷,即高压电线55的合计弯曲载荷。
如在图5的情况中一样,对象(操作者;研究对象)是12个男性和女性,女性A、女性B、女性C、女性D、女性F、女性G,女性H、女性I、男性A、男性B、男性C、和男性D。
例如,在将线束41弯曲成1/2弧状的弯曲操作中,当线束主体51包括两个高压电线WB并且线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷是56N时,女性A不能进行线束41的弯曲操作,如图10所示。并且,当线束主体51包括一个高压电线WB和一个高压电线WD并且线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷是42N时,女性A能够进行线束41的弯曲操作。
整体参考图10,如在图5的情况中一样,能够认为当线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷小于42N时,操作者能够进行线束41的弯曲操作。
接着,描述线束主体51包括外装部件63和高压电线55的情况作为实例。
例如,外装部件63具有矩形截面(沿着与纵向垂直的平面的截面),如图16所示。从而,外装部件63具有矩形管状,并且构造成具有安装在其中的多个高压电线55。注意,外装部件63的截面形状可以是诸如圆形这样的其它形状。
外装部件63的宽度W1是预定值,并且其高度T1也是预定值。外装部件63具有“t1”的壁厚。
注意,在以上描述中,外装部件63的截面形状是固定形状。然而,截面形状可以周期性地改变,如图51C和52所示。更具体地,外装部件63可以具有大直径部与小直径部在纵向上交替地重复的形状(波纹管)。
图18示出当外装部件63的弯曲半径(曲率半径)R和壁厚t1改变时,图17所示的形态下的弯曲载荷的测量结果。例如,当外装部件63的壁厚t1是0.15mm并且弯曲半径R是50mm时,外装部件63的弯曲载荷(例如,弯曲载荷的最大值)是2.27N。
注意,图18还示出弯曲半径R是“50mm”、“35mm”和“25mm”的情况作为实例。弯曲半径R是60mm时的弯曲载荷比弯曲半径是50mm时的弯曲载荷稍小。同时,弯曲半径R是40mm时的弯曲载荷是弯曲半径R是50mm时的弯曲载荷与弯曲半径R是35mm时的弯曲载荷之间的值。
当线束主体51包括外装部件63和高压电线55时,在将线束41弯曲成1/2弧状的弯曲操作中可以将外装部件63的弯曲载荷与高压电线55的弯曲载荷之和设定为小于44N。
例如,在弯曲半径R是40mm并且弯曲成1/2弧状的弯曲操作的情况下,组合使用图9所示的两个高压电线WD和图18所示的具有0.4mm的壁厚t1的外装部件63。在该情况下,两个高压电线WD的弯曲载荷与具有0.4mm的壁厚t1的外装部件63的弯曲载荷之和是28N+9.09N=37.09N的近似值,比37.09N稍小。这是因为9.09N是比40mm稍小的35mm的弯曲半径R所引起的,如图18所示。
注意,当将外装部件63的弯曲载荷与高压电线55的弯曲载荷之和设定为小于44N时,期望将高压电线55的弯曲载荷设定为小于37N并且将外装部件63的弯曲载荷设定为小于7N。当将外装部件63的弯曲载荷与高压电线55的弯曲载荷之和设定为小于42N时,期望将高压电线55的弯曲载荷设定为小于35.3N并且将外装部件63的弯曲载荷设定为小于6.7N。当将外装部件63的弯曲载荷与高压电线55的弯曲载荷之和设定为小于38N时,期望将高压电线55的弯曲载荷设定为小于32N并且将外装部件63的弯曲载荷设定为小于5N。
这里,能够使用图6和13所示的方法得到图3和8所示的弯曲载荷数据,如在第一实施例的情况中一样。
顺便提及,在线束41中,预先计算的弯曲载荷数据表示线束主体51的一部分(至少一部分)弯曲的弯曲形态,如图51A所示。例如,在图51A中,线束主体51的纵向上的中间部弯曲。
而且,当构成部件是高压电线55时,预先计算的弯曲载荷数据包括表示各个高压电线55的曲率半径R与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据以及表示高压电线55的直径(例如,芯线的直径)与其弯曲载荷之间的关联(关系)的数据。
同时,当构成部件是外装部件63时,预先得到的弯曲载荷数据是表示外装部件(波纹管)63的壁厚t1与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据。
这里,能够使用图10至28所示的方法得到包括表示各个高压电线55的曲率半径R与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据以及表示高压电线55的直径(例如,芯线的直径)与其弯曲载荷之间的关联(关系)的数据的预先计算的弯曲载荷数据,并且得到近似关系式f1至f28,如在第一实施例的情况中一样。
这里,给出了波纹管63的内径ID与弯曲载荷之间的关系的描述,如图52所示。
波纹管63由聚酰胺制成,并且具有0.27mm的壁厚t1。以与图17所示的情况相同的方式测量波纹管63的弯曲载荷。
采用波纹管63的小直径部的内径作为波纹管63的内径ID。
图53示出当将波纹管63的弯曲半径(曲率半径)R设定成40mm,并且波纹管63的内径ID改变时,弯曲载荷的测量结果。例如,当波纹管的内径ID是5mm时,波纹管63的弯曲载荷(例如,弯曲载荷的最大值)是0.47N。
图54是示出图53的表格的曲线。图54的横轴(x轴)代表波纹管63的内径(单位=mm),而纵轴(y轴)代表弯曲载荷(单位=N)。根据图54,得到近似关系式(f29)y=0.6268x-2.5339。
通过预先得到近似关系式f1至f29或相似的近似关系式并且根据需要使用这样的近似关系式,即使对于这样的波纹管63,该波纹管63具有直径未实际测量的芯线、弯曲半径R和未实际测量的壁厚t1,也能够得到关联数据。因此,能够得到线束主体51中的各个构成部件的弯曲载荷数据。从而,能够基于弯曲载荷数据容易地得到使得弯曲载荷之和小于44N的组合。
这里将给出高压电线55的被覆56的描述。高压电线55的被覆56具有下面的绝缘体组合物。
更具体地,构成高压电线55(图51A至51C所示的高压电线WD等)的被覆56的绝缘体组合物包含:(A)乙烯共聚物和改性树脂;(B)乙烯丙烯酸橡胶和醋酸乙烯酯橡胶中的至少一者;(C)相对于每合计100质量份的成分(A)和成分(B),80至140质量份的经过硅烷耦联处理的氢氧化铝;以及(D)相对于每合计100质量份的成分(A)和成分(B),0.5至4质量份的润滑剂。乙烯共聚物和改性树脂满足20:20至77:3质量份的关系,并且成分(A)和成分(B)满足(A):(B)=40:60至80:20质量份的关系。
本发明的发明人已经研究了在高柔性电线(高压电线)中使用的各种材料的挠曲性、强度(拉伸断裂强度)、耐液性(电池液)、耐液性(汽油)、和耐热性,如在第一实施例的情况中一样。通过选择树脂材料而得到的研究结果在第一实施例中所述的表格1至14中示出。
对于根据该实施例的试验样品6-3至6-13、7-3至7-13以及8-3至8-7,在以上所有的评价中均得到良好结果,如在第一实施例的情况中一样。另一方面,对于其他试验样品,至少对于拉伸强度或剥离性得到不充分的结果,如在第一实施例的情况中一样。
虽然上文已经描述了第二实施例,但是本发明不限于此,能够在不背离本发明的范围的情况下进行各种修改。
例如,不仅高压电线55的被覆56,外装部件63也可以使用与被覆56的材料相同的材料形成。
在线束41中,将线束主体51的弯曲部处的弯曲载荷设定为小于44N。从而,即使在高压电线55的情况下也改善了连接器53的嵌合操作。更具体地,柔性的高压电线55的使用提高了线束41的布设和组装性能。
而且,根据线束41,将至少一个弯曲部处的弯曲载荷设定为小于44牛顿。从而,在包括高压电线55和外装部件63的线束41中,能够降低成本并且提高在车辆43的车体中的布设性。而且,能够简化线束41的布设步骤。
而且,在线束41中,基于对于这样的构成部件中的各种弯曲形态预先计算的弯曲载荷数据,利用使得弯曲载荷之和小于44N的组合设定(set)线束主体51的构成部件。从而,能够容易地选择将线束主体51的总弯曲载荷设定为小于44N的组合。
而且,在线束41中,预先计算的弯曲载荷数据表示线束主体51的至少一部分弯曲的弯曲形态。当构成部件是高压电线55时,弯曲载荷数据包括表示高压电线55的曲率半径R与弯曲载荷之间的关联的数据以及表示高压电线55的直径与弯曲载荷之间的关联的数据。当作为构成部件的外装部件63是波纹管时,弯曲载荷数据是表示波纹管的厚度与弯曲载荷之间的关联的数据。从而,能够确定对应于弯曲形态的各个构成部件的适当弯曲载荷,并且能够确定线束主体51的精确的总弯曲载荷。
而且,在线束41中,当高压电线55具有不同的长度L时,将具有与较大长度L的高压电线55B的曲率半径R设定为比较短高压电线55A的曲率半径R大。从而,在连接器配合状态下,能够吸收基于高压电线55之间的曲率半径R的差所产生的电线长度的变化。
而且,由于高压电线55的被覆56具有上述组成,所以线束41提高了耐液性、加工性等。
而且,由于线束主体51的弯曲部的曲率半径R是60mm以下,所以线束41有助于布设在窄的安装空间中。
而且,根据线束41,对于线束主体51的各个构成部件的各种弯曲形态预先计算弯曲载荷数据。然后,基于弯曲载荷数据使用使得弯曲载荷之和小于44N的组合来选择各个构成部件。其后,使用所选择的构成部件形成线束主体51,并且通过弯曲线束主体51而将连接器53连接于配合连接器57。从而,即使在高压电线55的情况下也改善了连接器的配合操作。而且,能够容易地选择线束主体51的各个构成部件,使得线束主体51的总弯曲载荷小于44N。
此外,根据线束41,能够确定对应于弯曲形态的各个构成部件的适当弯曲载荷,并从而能够确定线束主体51的精确的总弯曲载荷。
注意,可以将上述内容视为线束的布设方法。
更具体地,可以将上述内容视为线束的布设方法,所述线束包括高压电线和覆盖高压电线的周边的外装部件(例如,波纹管),所述方法包括下面的步骤:对于(各个)高压电线和外装部件中的多个弯曲形式中的每个弯曲形式(对于各个弯曲形态)(通过额外测量)预先计算弯曲载荷数据;基于(所计算出的)弯曲载荷数据选择使得弯曲载荷之和小于44N高压电线与外装部件的组合;并且利用所选择的高压电线和外装部件形成线束,并且弯曲和布设线束。
而且,预先计算的弯曲载荷数据表示线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态(即,弯曲整个线束主体的形态和弯曲线束主体的一部分的形态)。当构成部件是高压电线时,弯曲载荷数据包括表示高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据以及表示高压电线的直径与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据。当作为构成部件的外装部件是波纹管时,弯曲载荷数据是表示波纹管的厚度与弯曲载荷之间的关联(关系)的数据。
已经参考以上实例描述了根据本发明的实施例的线束,但是本发明不限于此,并且能够在本发明的主旨的范围内进行各种修改。

Claims (22)

1.一种线束,包括:
线束主体,所述线束主体至少包括高压电线,其中,
所述线束主体的弯曲部处的弯曲载荷被设定为小于44牛顿。
2.根据权利要求1所述的线束,其中,
所述线束主体包括多个所述高压电线,
所述线束主体包括连接于所述线束主体的一端的连接器,并且
通过弯曲所述线束主体,所述连接器连接于配合连接器。
3.根据权利要求2所述的线束,当所述连接器连接于所述配合连接器时,在所述线束主体开始从所述连接器伸出的部分中,不设置直部,或者是直部的长度不超过所述线束主体的外径的值的三倍。
4.根据权利要求2或3所述的线束,其中,所述线束主体包括覆盖所述高压电线的周边的外装部件。
5.根据权利要求2至4的任意一项所述的线束,其中,当所述线束主体包括多个构成部件时,基于对各个所述构成部件的多种弯曲形态中的每种弯曲形态所预先计算的弯曲载荷数据,根据使得各弯曲载荷之和小于44牛顿的组合来设定所述线束主体的所述弯曲部处的弯曲载荷。
6.根据权利要求5所述的线束,其中
预先计算的所述弯曲载荷数据表示所述线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态,
当所述构成部件是所述高压电线时,所述弯曲载荷数据包括表示所述高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的相互关系的数据以及表示所述高压电线的直径与弯曲载荷之间的相互关系的数据,并且
当作为所述构成部件的所述外装部件是波纹管时,所述弯曲载荷数据是表示所述波纹管的厚度与弯曲载荷之间的相互关系的数据。
7.根据权利要求2至6的任意一项所述的线束,其中,当在所述线束主体的弯曲形态中多个所述高压电线的长度不同时,将具有长的长度的所述高压电线的曲率半径设定为比具有短的长度的所述高压电线的曲率半径大。
8.根据权利要求2至7的任意一项所述的线束,其中,所述线束主体的所述弯曲部处的曲率半径不超过60mm。
9.根据权利要求2至8的任意一项所述的线束,其中,所述线束连接在电动车辆或混合动力车辆中的电池与逆变器之间以及所述逆变器与电机之间。
10.根据权利要求1所述的线束,其中,所述线束主体包括覆盖所述高压电线的周边的外装部件。
11.根据权利要求10所述的线束,其中,当所述线束主体包括多个构成部件时,基于对各个所述构成部件的多种弯曲形态中的每种弯曲形态所预先计算的弯曲载荷数据,根据使得各弯曲载荷之和小于44牛顿的组合来设定所述线束主体的所述弯曲部处的弯曲载荷。
12.根据权利要求11所述的线束,其中,所述高压电线的弯曲载荷小于37牛顿,并且所述外装部件的弯曲载荷小于7牛顿。
13.根据权利要求11或12所述的线束,其中
预先计算的所述弯曲载荷数据表示所述线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态,
当所述构成部件是所述高压电线时,所述弯曲载荷数据包括表示所述高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的相互关系的数据以及表示所述高压电线的直径与弯曲载荷之间的相互关系的数据,并且
当作为所述构成部件的所述外装部件是波纹管时,所述弯曲载荷数据是表示所述波纹管的厚度与弯曲载荷之间的相互关系的数据。
14.根据权利要求10至13的任意一项所述的线束,其中,所述线束连接在电动车辆或混合动力车辆中的电池与逆变器之间以及所述逆变器与电机之间。
15.根据权利要求14所述的线束,其中,所述线束构造成利用至少两个固定部件固定于电动车辆或混合动力车辆的车体。
16.一种线束的布设方法,所述线束包括至少包括高压电线的线束主体,该方法包括:
当所述线束主体包括多个构成部件时,对各个所述构成部件的多种弯曲形态中的每种弯曲形态预先计算弯曲载荷数据;
基于所述弯曲载荷数据选择使得各弯曲载荷之和小于44牛顿的组合中的各个所述构成部件;和
利用所选择的所述构成部件形成所述线束主体,并且弯曲和布设所述线束主体。
17.根据权利要求16所述的线束的布设方法,其中
所述线束主体包括多个所述高压电线,并且
所述线束还包括连接于所述线束主体的一端的连接器,并且
通过弯曲所述线束主体而将所述连接器连接于配合连接器。
18.根据权利要求17所述的线束的布设方法,其中,当将所述连接器连接于所述配合连接器时,在所述线束主体开始从所述连接器伸出的部分中,不设置直部,或者是直部的长度不超过所述线束主体的外径的值的三倍。
19.根据权利要求17或18所述的线束的布设方法,其中,所述线束主体的所述构成部件包括覆盖所述高压电线的周边的外装部件。
20.根据权利要求19所述的线束的布设方法,其中,
预先计算的所述弯曲载荷数据表示所述线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态,
当所述构成部件是所述高压电线时,所述弯曲载荷数据包括表示所述高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的相互关系的数据以及表示所述高压电线的直径与弯曲载荷之间的相互关系的数据,并且
当作为所述构成部件的所述外装部件是波纹管时,所述弯曲载荷数据是表示所述波纹管的厚度与弯曲载荷之间的相互关系的数据。
21.根据权利要求16所述的线束的布设方法,其中
所述线束主体还包括覆盖所述高压电线的周边的外装部件。
22.根据权利要求21所述的线束的布设方法,其中
预先计算的所述弯曲载荷数据表示所述线束主体的至少一部分弯曲的弯曲形态,
当所述构成部件是所述高压电线时,所述弯曲载荷数据包括表示所述高压电线的曲率半径与弯曲载荷之间的相互关系的数据以及表示所述高压电线的直径与弯曲载荷之间的相互关系的数据,并且
当作为所述构成部件的所述外装部件是波纹管时,所述弯曲载荷数据是表示所述波纹管的厚度与弯曲载荷之间的相互关系的数据。
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