CN107799207A - 屏蔽线和线束 - Google Patents

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Abstract

一种屏蔽线，包括：电线，该电线包括导体部和覆盖部；屏蔽编织物，该屏蔽编织物中导电性线材被编织，并且该屏蔽编织物覆盖所述电线的外周；和管状护套，该管状护套设置于所述屏蔽编织物的外周并且由绝缘树脂制成。

Description

屏蔽线和线束
技术领域
本发明涉及一种屏蔽线和一种线束。
背景技术
传统上，已经提出了通过编织金属被覆纤维而构成的屏蔽编织物，在构成编织物的多根金属被覆纤维之间放置具有恒定厚度的由铜或铜合金制成的铜部件，其中，对于每根金属被覆纤维，在耐火纤维的外周上形成金属膜(参见专利文献1：JP-A-2013-110053)。根据该屏蔽编织物，在通过金属被覆纤维实现高弯曲性的同时，能够通过铜部件容易地进行接地处理，并且当铜部件的厚度适当时，能够防止由于铜部件过厚而降低弯曲性。
[专利文献1]JP-A-2013-110053
发明内容
根据现有技术，在屏蔽编织物中，未考虑设置在屏蔽编织物外周上的护套，并且，即使当屏蔽编织物本身具有高弯曲性时，也存在其弯曲性由于护套的影响而降低的可能。例如，在屏蔽编织物弯曲的情况下，由于护套的收缩力而失去自由度，并且因此存在电线会在早期断裂的可能。在这样的情况下，屏蔽性能降低，并且不能提高包括护套的屏蔽线整体的耐弯曲性。
一个以上实施方式提供一种能够提高耐弯曲性的屏蔽线和线束。
根据一个以上实施方式，一种屏蔽线包括：电线，该电线包括导体部和覆盖部；屏蔽编织物，该屏蔽编织物中导电性线材被编织，并且该屏蔽编织物覆盖所述电线的外周；和管状护套，该管状护套设置于所述屏蔽编织物的外周并且由绝缘树脂制成，
其中，D1为所述护套在所述护套设置于所述屏蔽编织物的外周的状态下的内径，
其中，t为所述护套在所述护套设置于所述屏蔽编织物的外周的状态下的厚度，
其中，E为所述护套的弹性模量，
其中，μA为所述屏蔽编织物和所述电线之间的静摩擦系数，
其中，μB为所述屏蔽编织物和所述护套之间的静摩擦系数，
其中，Fmax是在向所述屏蔽编织物在编织物的轴向上重复施加负荷的疲劳试验中，当所述负荷重复施加500万次时使所述屏蔽编织物的电阻值相对于初始值增加10％时所得到的负荷的值，
其中，D2是所述护套在自由状态下的内径，并且
其中，D2满足下列的关系式(1)。
根据一个以上实施方式，护套在自由状态下的内径D2满足上述关系式，并且因此能够降低由于护套的收缩而过度加强屏蔽编织物的限制的可能性，以及导电性线材在500万次耐久循环前断裂的可能性。因此，能够提高整个屏蔽线的耐弯曲性。
在一个以上实施方式的线束中，线束可以包括上述屏蔽线。
线束包括耐弯曲性提高的屏蔽线，并且因此也能够提高整个线束的耐弯曲性。
根据一个以上实施方式，能够提供一种耐弯曲性能够提高的屏蔽线和线束。
附图说明
图1是示出包括本发明的实施例的屏蔽线的线束的透视图。
图2是图1所示的屏蔽线的透视图。
图3是示出构成屏蔽编织物的镀层纤维束的疲劳试验的结果的图表。
图4是示出用于测量移动镀层纤维束所需的静摩擦力的测量装置的构造图。
图5是示出在图4所示的压缩材料两者均由聚乙烯(静摩擦系数0.4)制成的情况下的静摩擦力的图表。
图6是示出在图4所示的压缩材料中的一个由EPDM橡胶(静摩擦系数0.65)制成，并且另一个压缩材料由聚乙烯(静摩擦系数0.4)制成的情况下的静摩擦力的图表。
图7是示出在图4所示的压缩材料两者均由EPDM橡胶(静摩擦系数0.65)制成的情况下的静摩擦力的图表。
图8是示出用于屏蔽线的弯曲试验装置的图表。
图9是示出屏蔽线的修改例的透视图。
附图标记说明
1：屏蔽线
10：电线
10a：导体部
10b：覆盖部
20：屏蔽编织物
30：护套
具体实施方式
参考附图描述示例性实施例。本发明不限于下述实施例。能够在不背离本发明的精神的情况下，对实施例进行适当改变。虽然，在下述实施例中，省略了部分构造的图示和说明，但理所当然的是，对于被省略的技术的细节，在不与下文说明的内容矛盾的范围内应用已知或公知的技术。
图1是示出包括本发明的实施例的屏蔽线的线束的透视图。如图1所示，通过捆束多根电线W而构成线束WH。多根电线W的至少一根(一个回路)是稍后将详细描述的屏蔽线1。例如，如图1所示，线束WH可以包括在电线W的两端处的连接器C，或者可以为了捆束电线W而由胶带(未示出)包裹。线束WH可以包括诸如波纹管的外装构件(未示出)，或者每根电线W可以包括分支部。
图2是图1所示的屏蔽线1的透视图。在图2中，除了屏蔽线1，还额外图示了处于护套设置于屏蔽编织物的外周的自由状态的部分构造。图2所示的屏蔽线1包括电线10、屏蔽编织物20、和护套30。电线10由导体部10a和覆盖部10b构成。在实施例中，导体部10a由扭绞线形成，在扭绞线中，扭绞了多根由铜、铝、或者这些金属的合金等制成的金属股线。导体部10a的标称截面积为例如8sq.mm以上。
每根金属股线具有0.05mm至0.12mm的直径。由于股线直径为0.05mm以上，所以股线不会过细，并且能够降低电线由于重复弯曲而断裂的可能性。此外，由于股线直径为0.12mm以下，所能够确保柔性(能够减小弯曲引起的形变)，并且能够降低电线由于重复弯曲而断裂的可能性。即，上述每根金属股线的直径范围能够使电线10具有高弯曲性结构。
通过编织48根对抗拉强度纤维进行了金属镀层的镀层纤维束(导电性线材的实例)而构成屏蔽编织物20，并且屏蔽编织物20覆盖电线10的外周。本文中，抗拉强度纤维是其中纤维材料由诸如石油的原材料通过化学合成而生产的纤维，断裂时的拉伸强度为1GPa以上，并且断裂时的伸长率为1％以上且10％以下。这样的纤维的实例为芳纶纤维、聚芳酯纤维、以及PBO纤维。由诸如铜或锡的金属构成金属镀层。
具体地，例如，抗拉强度纤维是聚芳酯纤维(φ为0.022mm，并且长丝数量为300)，并且从下层开始以铜层和锡层的顺序堆叠而构成金属镀层，并且在每根纤维上具有2.4μm的厚度。
护套30是由绝缘树脂制成的设置于屏蔽编织物20的外周的管状部件，并且具有一定程度的拉伸性。护套30由聚乙烯、乙烯-丙烯橡胶(以下称作EPDM橡胶)等构成。在护套设置于屏蔽编织物20的外周的状态(内径为D1)下，内径与自由状态(内径为D2)的内径相比增加(D2<D1)。即，由于护套30自身的收缩力使护套30与屏蔽编织物20紧密接触。
本文中，在实施例中，自由状态下护套30的内径D2满足下列关系式(1)：
在上述式中，D1是护套30在护套设置于屏蔽编织物20的外周的状态下的内径，t是护套30在护套设置于屏蔽编织物20的外周的状态下的厚度，E是护套30的弹性模量，μA是屏蔽编织物20和电线10之间的静摩擦系数，并且μB是屏蔽编织物20和护套30之间的静摩擦系数。另外，Fmax是在向屏蔽编织物20在编织物的轴向上重复施加负荷的疲劳试验中，当负荷重复施加500万次时使屏蔽编织物20的电阻相对于初始值增加10％的恒定负荷的值。
当自由状态下护套30的内径D2设定为具有由上式获得的范围内的值时，能够降低由于护套30的收缩而过度加强屏蔽编织物20的限制的可能性，以及镀层纤维在500万次耐久循环前断裂的可能性，因此能够提高整个屏蔽线1的耐弯曲性。以下，将详细描述。
图3是示出构成屏蔽编织物20的镀层纤维束的疲劳试验的结果的图表。在图3的实例中使用的镀层纤维束中，抗拉强度纤维是聚芳酯纤维(φ为0.022mm，并且长丝数量为300)，并且从下层开始以铜层和锡层的顺序堆叠而在每根纤维上构成金属镀层，并且具有2.4μm的厚度。
在疲劳试验中，首先，重复施加恒定负荷F直到镀层纤维束的电阻相对于初始值增加10％。即，重复进行施加恒定负荷F并且随后将负荷降低至0N的循环。施加的负载能够表示为正弦波，并且以10Hz的频率进行试验。
如图3所示，在施加的恒定负荷F为约110N的情况下，当负荷重复施加约2,000次时，镀层纤维束的电阻相对于初始值增加10％。在施加的恒定负荷F为约107N的情况下，当负荷重复施加约7,000次时，镀层纤维束的电阻相对于初始值增加10％。
另外，在施加的恒定负荷F为约103N的情况下，当负荷重复施加约20,000次时，镀层纤维束的电阻相对于初始值增加10％，并且在施加的恒定负荷F为约70N的情况下，当负荷重复施加约100,000次时，镀层纤维束的电阻相对于初始值增加10％。在施加的恒定负荷F为35N的情况下，当负荷重复施加3500万次时，镀层纤维束的电阻相对于初始值增加10％。当线性近似上述测量结果时，能够表达施加的恒定负荷与进行到电阻值相对于初始值增加10％的循环数量之间的关系。
因此，对于图3的实例中使用的镀层纤维束，可以认为能够施加以实现500万次以上的耐弯曲性的恒定负荷F的最大值Fmax为45N。
图4是示出用于测量移动镀层纤维束所需的静摩擦力的测量装置的构造图。图4所示的镀层纤维束S是构成上述在图3的疲劳试验中使用的屏蔽编织物20的镀层纤维束，并且其中长丝数量为300。
如图4所示，测量装置100由第一压缩部件110、第二压缩部件120、和拉伸机构130构成。第一压缩部件110和第二压缩部件120分别是用于在其间夹持镀层纤维束S的柱状部件(φ为20mm)。压缩材料111、121分别设置在压缩部件与镀层纤维束S接触的一侧上。在镀层纤维束S放置于例如第二压缩部件120的压缩材料121上的状态下，预定的压缩力由第一压缩部件110从上侧施加于镀层纤维束，从而产生镀层纤维束夹持在压缩材料111和121之间的状态。
拉伸机构130拉伸镀层纤维束S的一端。拉伸机构130逐渐增加拉伸负荷，并且测量镀层纤维束S移动时的力(静摩擦力)。
图5是示出在图4所示的压缩材料111和121两者均由聚乙烯(静摩擦系数0.4)制成的情况下的静摩擦力的图表。如图5所示，在0.5N、1N、5N、10N、和50N的压缩力施加于第一压缩部件110的情形下，静摩擦力分别为约0.1N、约0.2N、约2N、约10N、和约18N。确认的是，静摩擦力能够通过摩擦力与法线反作用力的关系式(图5中的实线)来估计，同时镀层纤维束S和聚乙烯之间的静摩擦系数(＝0.4)设定为比例常数。
因此，如参考图3所描述的，当负荷F为45N，即实现500万次以上耐弯曲性的最大值Fmax时，压缩力为112.5N，并且压力为0.36MPa。
在采用了与图3的实例相同的屏蔽编织物20，并且在电线10的覆盖部10b和护套30两者中均使用了聚乙烯的屏蔽线1中，当通过护套30的收缩而应用于屏蔽编织物20侧的压力(以下，将该压力称作护套内部压力)超过0.36MPa时，不能实现500万次以上的耐弯曲性。
图6是示出在图4所示的压缩材料111由EPDM橡胶(静摩擦系数0.65)制成，并且压缩材料121由聚乙烯(静摩擦系数0.4)制成的情况下的静摩擦力的图表。如图6所示，在0.5N、1N、5N、10N、和50N的压缩力施加于第一压缩部件110的情形下，静摩擦力分别为约0.5N、约1N、约5N、约7N、和约25N。确认的是，静摩擦力能够通过摩擦力与法线反作用力的关系式(图6中的实线)来估计，同时镀层纤维束S和EPDM橡胶之间的静摩擦系数(＝0.65)与镀层纤维束S和聚乙烯之间的静摩擦系数(＝0.4)的平均值(＝0.525)设定为比例常数。
因此，如参考图3所描述的，当负荷F为45N，即实现500万次以上耐弯曲性的最大值Fmax时，压缩力为85.7N，并且压力为0.27MPa。
在采用了与图3的实例相同的屏蔽编织物20，并且在电线10的覆盖部10b和护套30中的一个使用了EPDM橡胶且电线10的覆盖部10b和护套30中的另一个使用了聚乙烯的屏蔽线1中，当护套内部压力超过0.27MPa时，不能实现500万次以上的耐弯曲性。
图7是示出在图4所示的压缩材料111和121两者均由EPDM橡胶(静摩擦系数0.65)制成的情况下的静摩擦力的图表。如图7所示，在0.5N、1N、5N、10N、和50N的压缩力施加于第一压缩部件110的情形下，静摩擦力分别为约0.5N、约1.5N、约5N、约12N、和约33N。确认的是，静摩擦力能够通过摩擦力与法线反作用力的关系式(图5中的实线)来估计，同时镀层纤维束S和EPDM橡胶之间的静摩擦系数(＝0.65)设定为比例常数。
因此，如参考图3所描述的，当负荷F为45N，即实现500万次以上耐弯曲性的最大值Fmax时，压缩力为69.2N，并且压力为0.22MPa。
在采用了与图3的实例相同的屏蔽编织物20，并且在电线10的覆盖部10b和护套30两者中均使用了EPDM橡胶的屏蔽线1中，当护套内部压力超过0.22MPa时，不能实现500万次以上的耐弯曲性。
当内部压力p施加于半径为R(＝D1/2)并且厚度为t的筒部(杨氏模量为E)时，由下式给出半径增加ΔR(＝(D1-D2)/2)：
基于上述式(2)以及已经参考图5至7描述的护套内部压力的最大容许值，在用作单体管的护套30中，能够导出不降低屏蔽编织物20的耐弯曲性的内径D2。
上述概括为，用作单体管的护套30的容许内径D2max能够表达为下式(3)：
除了上述式(3)，由于护套30设置在屏蔽编织物20上，所以D2≥D1不会发生，这是因为，如果发生D2≥D1，则屏蔽编织物20和护套30之间存在间隙，并且将导致护套30褶皱或裂开。因此，导出上述指示D2的范围的关系式(1)。
接着，将描述实施例和比较例。下表1示出实施例和比较例的屏蔽线，以及500万次循环疲劳试验的结果。在表1的疲劳试验中，使用图8所示的弯曲试验装置，对实施例和比较例的屏蔽线1在常温重复进行500万次0°至120°的角度范围的30mm半径弯曲，并且检查构成各个屏蔽编织物的镀层纤维是否断裂。在试验中，各个屏蔽线1由上夹31和下夹32保持，并且通过表面盘33的旋转而弯曲。下夹32可以竖直地移动。将对应于心轴34的半径的弯曲半径的弯曲通过表面盘33的旋转(正转和反转)重复施加于电线。弯曲速率为1.5次/s。在表1中，将未观察到屏蔽编织物20的镀层纤维断裂的情形标记为“好”，并且将镀层纤维断裂的情形标记为“差”。
在实施例的屏蔽线中，在电线的覆盖部以及护套中使用了聚乙烯。聚乙烯的静摩擦系数(μA、μB)为0.4，并且护套的弹性模量E为40MPa。护套的厚度t为1mm，并且覆盖屏蔽编织物的护套的内径D1为13.1mm。屏蔽编织物与图3所示的实例的屏蔽编织物相同，Fmax为45N，并且因此D2max为12.3mm。
在比较例的屏蔽线中，在电线的覆盖部中使用了聚乙烯，并且在护套中使用了EPDM橡胶。聚乙烯的静摩擦系数(μA)为0.4，EPDM橡胶的静摩擦系数(μB)为0.65，并且护套的弹性模量E为10MPa。护套的厚度t为2.8mm，并且覆盖屏蔽编织物的护套的内径D1为13.1mm。屏蔽编织物与图3所示的实例的屏蔽编织物相同，Fmax为45N，并且因此D2max为12.3mm。
在实施例的屏蔽线中，自由状态下护套的内径D2为12.8mm，并且因此比12.3mm的D2max大。因此，护套内部压力不会过度升高，并且能够减小电线断裂的可能性，而不在屏蔽编织物弯曲时导致屏蔽编织物的自由度由于护套的收缩力而降低。结果，能够获得具有500万次耐弯曲性的屏蔽线。
在比较例的屏蔽线中，相比之下，自由状态下护套的内径D2为11mm，并且因此比12.3mm的D2max小。因此，护套内部压力过度升高，并且在屏蔽编织物弯曲时，屏蔽编织物的自由度由于护套的收缩力而降低，从而增加电线断裂的可能性。结果，获得了不具有500万次耐弯曲性的屏蔽线。
如上所述，在实施例的屏蔽线1中，自由状态下护套30的内径D2满足上述关系式(1)，并且因此能够降低屏蔽编织物20的收缩由于护套30的拘束而过度增加的可能性，以及镀层电线在500万次耐久循环前断裂的可能性。因此，能够提高整个屏蔽线1的耐弯曲性。
此外，当线束WH包括具有提高的耐弯曲性的屏蔽线1时，整个线束的耐弯曲性也能够提高。
虽然已经参考实施例描述了本发明，但是本发明不限于该实施例。可以在不背离本发明的精神的情况下对实施方式进行改变，或者实施方式可以与其他技术(包括公知或已知技术)组合。
图9是示出屏蔽线1的修改例的透视图。电线10的数量不限于1根，并且如图9所示，可以是例如3根(多根)。与图2所示的电线相似地，三根电线10中的每根由导体部10a和覆盖部10b构成并扭绞。由于屏蔽线1包括三根电线10，所以该屏蔽线能够适合地用作向连接至例如车轮的三相驱动电机供应电机驱动力以转动车轮的电线。与上述电线的导体部相似地，导体部10a的标称截面积为8sq.mm以上，或者导体部具有适用于通过逆变器向三相驱动电机供应电力的厚度。
在其中扭绞了多根电线10的这种扭绞线的情况下，设置于屏蔽编织物20上的护套30的内径D1等于屏蔽编织物的厚度与扭绞线的扭绞直径相加获得的值。
虽然图9所示的的电线10的数量为3根，但是数量不限于此，并且屏蔽线可以具有2根或4根以上电线。在图9中，假设了逆变器设置于车身侧的构造，并且因此屏蔽线1包括三根电线10。在逆变器设置于车轮侧的情况下，电线的数量可以是2根。

Claims (2)

1.一种屏蔽线，包括：
电线，该电线包括导体部和覆盖部；
屏蔽编织物，在该屏蔽编织物中，导电的线材被编织，并且该屏蔽编织物覆盖所述电线的外周；以及
管状的护套，该管状的护套设置于所述屏蔽编织物的外周并且由绝缘树脂制成，
其中，D1为在所述护套设置于所述屏蔽编织物的外周的状态下的所述护套的内径，
其中，t为在所述护套设置于所述屏蔽编织物的外周的状态下的所述护套的厚度，
其中，E为所述护套的弹性模量，
其中，μA为所述屏蔽编织物和所述电线之间的静摩擦系数，
其中，μB为所述屏蔽编织物和所述护套之间的静摩擦系数，
其中，Fmax是在编织物的轴向上向所述屏蔽编织物重复施加负荷的疲劳试验中，当所述负荷被重复施加500万次时使所述屏蔽编织物的电阻值相对于初始值增加10％时所得到的负荷值，
其中，D2是所述护套在自由状态下的内径，并且
其中，D2满足下列的关系式(1)：
<mrow> <mi>D</mi> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>D</mi> <msup> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msup> <msub> <mi>F</mi> <mi>max</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mn>4</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>t</mi> <mi>E</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mi>A</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mi>B</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mi>D</mi> <mn>2</mn> <mo>&lt;</mo> <mi>D</mi> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>
2.一种线束，该线束包括根据权利要求1所述的屏蔽线。
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