CN111740376B - 线束及架构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够在不使用粘接剂的情况下将电线的包覆材料与管件接合且止水性良好的线束。线束(1)具有第1电线(2a)和第2电线(2b)、以及管件(3)，第1电线(2a)和第2电线(2b)具备芯线(21(21a、21b))以及包覆芯线(21)的包覆材料(22(22a、22b))。管件(3)覆盖第1电线(2a)的芯线(21a)与第2电线(2b)的芯线(21b)的连接部(23)。包覆材料22包含交联聚乙烯。管件3包含交联聚乙烯。管件(3)与包覆材料(22)直接接合。管件(3)与包覆材料(22)的拉伸剪切强度为350kPa以上。

Description

线束及架构
技术领域
本发明涉及线束及架构。
背景技术
以往已知有通过将电线彼此的连接部利用管件(tube)包覆来防止液体从连接部进入到电线内部的电线的止水结构。例如，专利文献1中记载了一种利用热收缩管件进行电线末端的止水的地线用电线的止水结构的示例。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-72943号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在对具有由交联聚乙烯形成的包覆材料的电线进行止水的情况下，通常在交联聚乙烯与管件之间配置粘接剂。但是，针对交联聚乙烯使用的粘接剂具有在受热时容易发生软化的特性。因此，根据使用环境等，可能会出现粘接剂软化而从管件与绝缘电线之间向管件的外部挤出的情况。另外，粘接剂的使用会招致止水结构的体积的增大、成本增加。
本发明是鉴于该背景而完成的，其目的在于提供能够在不使用粘接剂的情况下将电线的包覆材料与管件接合且止水性良好的线束。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及一种线束，其是具备第1电线和第2电线、以及管件的线束，该第1电线和第2电线具备芯线以及包覆上述芯线的包覆材料，其中，
上述管件覆盖上述第1电线的上述芯线与上述第2电线的上述芯线的连接部，
上述包覆材料包含交联聚乙烯，
上述管件包含交联聚乙烯，
上述管件与上述包覆材料直接接合，
上述管件与上述包覆材料的拉伸剪切强度为350kPa以上。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种线束，其在不使用粘接剂的情况下通过将电线的包覆材料与管件接合而抑制止水结构的体积增大、成本增加，并且止水性良好。
附图说明
图1是实施方式1的线束的俯视图。
图2是沿图1的II-II线的局部向视剖视图。
图3是实施方式1的管件与包覆材料的界面的示意图。
图4是示出实施方式1的拉伸剪切强度的测定中使用的试验片的制作方法的示意图。
图5是实验例中的试验体T1的TEM图像。
图6是实验例中的试验体T10的TEM图像。
具体实施方式
对本发明的实施方式的说明如下。
首先列举本发明的实施方式进行说明。
本发明的线束具有第1电线和第2电线、以及管件，该第1电线和第2电线具备芯线以及包覆芯线的包覆材料。管件覆盖第1电线的芯线与第2电线的芯线的连接部。包覆材料包含交联聚乙烯(XLPE)。管件包含交联聚乙烯。管件与包覆材料直接接合。管件与包覆材料的拉伸剪切强度为350kPa以上。
本发明的线束中，第1电线的包覆材料、第2电线的包覆材料和管件均包含交联聚乙烯。由此，在包覆材料与管件的界面处，包覆材料中的交联聚乙烯与管件中的交联聚乙烯能够相容。其结果，能够在不使用粘接剂的情况下将包覆材料与管件直接接合并使包覆材料与管件的拉伸剪切强度为350kPa以上。另外，由于本发明的线束中的包覆材料与管件的拉伸剪切强度为350kPa以上，因此包覆材料与管件之间的止水性(不仅可防止水的侵入，而且还包括防止油等液体的侵入的情况，以下省略说明)良好。
由此，利用本发明的线束，能够在不使用粘接剂的情况下将电线的包覆材料与管件接合，能够提供止水性良好的线束。
本发明的线束具有至少1根上述第1电线、至少1根上述第2电线、以及至少1个上述管件即可。即，线束可以为1根第1电线与1根第2电线藉由上述连接部连接、该连接部被管件覆盖的构成，也可以为多根第1电线与多根第2电线藉由连接部交替连接、这些连接部被管件覆盖的构成。另外，线束可以进一步包含与第1电线和第2电线不同的电线。
本发明的线束中，第1电线和第2电线可以具有相同的构成，可以具有芯线和包覆材料中的至少一者不同的构成。
上述第1电线的包覆材料中包含交联聚乙烯。第1电线的包覆材料除了包含交联聚乙烯以外，还可以包含阻燃剂、填充材料、着色剂等添加剂。上述第1电线的芯线可以为单芯线、即由一根导体形成的线材，也可以为绞合线、即由多根导体裸线相互绞合而成的线材，还可以为管材(pipe)。另外，第1电线的芯线可以由铜(包含纯铜和铜合金。以下相同)、铝(包含纯铝和铝合金。以下相同)等电气传导性高的金属构成。
与第1电线同样，在上述第2电线的包覆材料中包含交联聚乙烯。第2电线的包覆材料除了包含交联聚乙烯以外，还可以包含阻燃剂、填充材料、着色剂等添加剂。与第1电线的芯线同样，上述第2电线的芯线可以为单芯线、即由一根导体形成的线材，也可以为绞合线、即由多根导体裸线相互绞合而成的线材，还可以为管材。另外，第2电线的芯线可以由铜、铝等电气传导性高的金属构成。
本发明的线束中的管件中包含交联聚乙烯。管件除了包含交联聚乙烯以外，还可以包含阻燃剂、填充材料、着色剂等添加剂。作为管件，例如可以使用包含交联聚乙烯的热收缩管件。
本发明的线束中，将管件与包覆材料直接接合的方法没有特别限定。作为将管件与包覆材料直接接合的方法，例如可以采用在将管件与包覆材料重合的状态下一边对管件进行加热一边向包覆材料挤压的方法。此时，加热温度优选为比管件中的交联聚乙烯的熔点和包覆材料中的交联聚乙烯的熔点更高的温度。通过对管件与包覆材料的界面施加热和压力，能够使管件中的交联聚乙烯与包覆材料的交联聚乙烯相容。其结果，能够将管件与包覆材料直接接合。
本发明的线束中，管件与包覆材料的拉伸剪切强度为350kPa以上。由此，能够防止液体从管件与包覆材料之间进入到管件内。从进一步提高线束的止水性的方面出发，管件与包覆材料的拉伸剪切强度优选为450kPa以上。
管件与包覆材料的拉伸剪切强度利用下述方法测定。首先，由线束采取包含管件与包覆材料的接合部的拉伸试验用试验片。试验片包含长方形状的包覆材料的小片和长方形状的管件的小片，呈包覆材料的小片的端部与管件的小片的端部接合的形状。使用该试验片利用基于JIS K6850:1999的规定的方法进行拉伸试验，将由此得到的断裂应力作为拉伸剪切强度。试验片的宽例如为25mm。另外，试验片中的管件与包覆材料的接合部的长度、即包覆材料与管件搭接的部分在电线的轴向上的长度例如为12.5mm。这种情况下，管件与包覆材料的接合面积为312.5mm2。其中，在拉伸试验中管件或包覆材料在母材部分破坏的情况下，可以使用接合面积小于312.5mm2的试验片进行测定。
本发明的线束可以为具备从上述管件的母材部分延续至上述包覆材料的母材部分的片层相的构成。利用该构成，管件与包覆材料更牢固地接合，能够进一步提高线束的止水性。
此处，“片层相”是指聚乙烯的分子链折叠而成的结晶性的相。交联聚乙烯中的片层相在使用透射型电子显微镜进行观察时以例如条纹状的图案的形式被观察到。需要说明的是，片层相的示例在后述的实验例中示出。
本发明的线束中，上述各芯线的公称截面积优选为4mm2以上，更优选为8mm2以上，进一步优选为12mm2以上，进而优选为15mm2以上。根据本发明的线束，即使在芯线的公称截面积大的情况下，也能够防止液体从管件与包覆材料之间进入到管件内。
另外，通常若芯线的公称截面积增大，则容易产生线束整体的质量增加、挠曲性降低等问题。为了抑制这些问题，考虑了例如将比较轻量的电线与质量比较大的电线连接来抑制质量的增加、或者将挠曲性优异的电线与挠曲性低的电线连接来部分地提高挠曲性等将多种电线连接的方法。根据本发明的线束，即使在将多种电线连接的情况下，也能够利用管件提高止水性。因此，本发明的线束的构成在使用芯线的公称截面积大的电线的情况下特别有效。
本发明的线束中的上述管件可以为包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯的构成。这种情况下，能够进一步提高线束的止水性。另外，包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯的管件的耐热性高。进而，由于包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯的管件能够由于受热而收缩，因此能够容易地进行将第1电线和第2电线穿过管件的作业。
本发明的线束中的上述包覆材料可以为包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯或者利用硅烷偶联剂交联而成的交联聚乙烯的构成。这种情况下，能够进一步提高线束的止水性。另外，包含这些交联聚乙烯的包覆材料的耐热性高。
本发明的线束中，优选上述第1电线的上述芯线为由铜形成的绞合线，上述第2电线的上述芯线为由铝形成的单芯线或绞合线。由铜形成的绞合线兼具高电气传导性和优异的挠曲性。因此，通过使第1电线的芯线为由铜形成的绞合线，能够使第1电线中的线束容易弯曲。其结果，能够进一步提高线束的布线作业中的作业性。
另外，铝尽管次于铜，但在金属中仍具有比较高的电气传导性。此外，铝比铜的比重小。因此，通过使第2电线的芯线为由铝形成的单芯线或绞合线，能够抑制线束的电阻增大并且进一步降低质量。
因此，具备第1电线和第2电线(该第1电线和第2电线具备上述特定的芯线)的线束的电气传导性和挠曲性良好，并且能够更容易实现轻量化。
本发明的线束中，更优选上述第1电线的上述芯线为由铜形成的绞合线，上述第2电线的上述芯线为由铝形成的单芯线。这种情况下，与绞合线的情况相比，能够使第2电线的成本进一步降低、并且使公称截面积进一步增大。因此，能够抑制线束的电阻增大并且进一步降低成本。
本发明的线束可以为具有管材、且上述管件被配置在上述管材的筒内的构成。利用该构成，能够利用管材对管件和管件内的连接部进行保护，能够更长期地维持线束的止水性。
本发明的线束在具备高压电池和逆变器的架构(architecture，也可以称为结构物。以下相同)中可以按照将高压电池与逆变器之间连接的方式来构成。
本发明的架构可以为下述构成：
具备上述线束、高压电池、以及逆变器，
上述第1电线的上述芯线与上述高压电池连接，
上述第2电线的上述芯线与上述逆变器连接。
另外，本发明的架构可以为上述线束被配置在车辆的地板下的构成。
本发明的实施方式的细节如下。
以下参照附图对本发明的线束的具体例进行说明。需要说明的是，本发明并不限于这些例示，而由权利要求书所限定，旨在包含与权利要求书等同的含义和范围内的全部变更。
(实施方式1)
使用图1至图4对实施方式1的线束1进行说明。如图1所示，本方式的线束1具有具备芯线21(21a、21b)以及包覆芯线21的包覆材料22(22a、22b)的第1电线2a和第2电线2b、以及管件(tube)3。如图2所示，管件3覆盖第1电线2a的芯线21a与第2电线2b的芯线21b的连接部23。包覆材料22包含交联聚乙烯。管件3包含交联聚乙烯。管件3与包覆材料22直接接合。管件3与包覆材料22的拉伸剪切强度为350kPa以上。
如图1所示，本方式的线束1具有多根第1电线2a、以及多根第2电线2b。第1电线2a配置在线束1的一端，第2电线2b配置在线束1的另一端。需要说明的是，尽管在图中未示出，但在线束1的末端也可以安装连接器、端子等连接部件。
第1电线2a和第2电线2b藉由连接部23交替地连接。更具体地说，如图2所示，第1电线2a的芯线21a在第1电线2a的末端露出到包覆材料22a的外部。同样地，第2电线2b的芯线21b在第2电线2b的末端露出到包覆材料22b的外部。并且通过使在第1电线2a的末端露出的芯线21a与在第2电线2b的末端露出的芯线21b相互连接而构成连接部23。
本方式中的第1电线2a的包覆材料22a具体而言为利用电子射线交联而成的交联聚乙烯。另外，第1电线2a的芯线21a具体而言为由铜形成的绞合线。
第2电线2b的包覆材料22b具体而言为利用电子射线交联而成的交联聚乙烯。另外，第2电线2b的芯线21b具体而言为由铝形成的单芯线。
如图2所示，本方式的线束1中，管件3覆盖第1电线2a的末端的包覆材料22a、连接部23和第2电线2b的末端的包覆材料22b。本方式的管件3具体而言为包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯的热收缩管件。另外，本方式的管件3将各电线2(2a、2b)的包覆材料22向电线2的径向内侧挤压。
包覆材料22与管件3的接合部24的长度、即包覆材料22与管件3搭接的部分在电线2的轴向上的长度优选为2.5mm以上，更优选为5.0mm以上。这种情况下，在将管件安装至电线的作业中，能够进一步抑制管件脱落、管件发生位置偏差等故障。
图3中示意性示出了管件3与包覆材料22的接合方式。管件3和包覆材料22中包含的交联聚乙烯具有多条聚乙烯分子链4在交联点41处交联而成的结构。另外，交联聚乙烯中包含聚乙烯分子链无规配置的非晶相42、以及聚乙烯分子链有规律地折叠而成的片层相43。
图3所示的方式中，管件3内的交联聚乙烯与包覆材料22内的交联聚乙烯越过管件3与包覆材料22的界面241形成相互缠绕的结构。另外，在图3所示的方式中形成具备从管件3的母材部分30延续至包覆材料22的母材部分220的片层相43的结构。这样，通过使管件3内的交联聚乙烯与包覆材料22内的交联聚乙烯相容，可以将管件3与包覆材料22直接接合。
本方式的线束1中的管件3与包覆材料22的拉伸剪切强度利用以下的方法测定。首先，将线束1在电线2的包覆材料22以及芯线21彼此的连接部23这2处切断，制作图4所示的包含管件3与包覆材料22的接合部24的小片。另外，图4中示出了在第1电线2a的包覆材料22a和连接部23这2处切断的示例，但也可以在第2电线2b的包覆材料22b和连接部23这2处切断。
将该小片的包覆部和管件3沿着线束1的轴向切开，由此可以得到包含长方形状的包覆部和长方形状的管件3、包覆部的一端与管件3的一端重合的片状的试验片S。使用该试验片S，利用依据JIS K6850:1999的方法进行拉伸试验，将所得到的断裂力作为拉伸剪切强度。需要说明的是，拉伸试验中可以使用整个试验片S，也可以使用片状的试验片S的一部分。试验片S中的包覆材料22与管件3的接合部24的面积例如优选为电线2的周长×2.5mm以上。其中，在管件3或包覆材料22在母材部分发生破坏的情况下，可以进一步减小试验片S中的接合部24的面积。
需要说明的是，尽管在图中未示出，但本方式的线束1可以进一步具有管材。这种情况下，优选至少在管材的筒内配置管件3。
本方式的线束1例如用于将搭载于混合动力车等车辆的高压电池(未图示)与逆变器(未图示)之间连接。具体地说，配置在线束1的一端的第1电线2a的芯线21a与高压电池连接，配置在线束1的另一端的第2电线2b的芯线21b与逆变器连接。另外，本方式的线束1可以配置在车辆的地板下。
本方式的线束1可通过例如以下的方法来制作。首先，准备将第1电线2a与第2电线2b藉由连接部23交替地连接而成的接合体。第1电线2a的芯线21a与第2电线2b的芯线21b的连接中可以采用电阻焊接、超声波焊接等公知的焊接方法等。
接着，将接合体贯穿插入至未收缩状态的管件3内，按照覆盖第1电线2a的末端的包覆材料22a、连接部23、以及第2电线2b的末端的包覆材料22b的方式配置管件3。然后对管件3加热使其收缩。此时，通过施加热以及由管件3的收缩所带来的压缩应力，能够使管件3与包覆材料22的界面处的交联聚乙烯彼此相容。其结果，能够将管件3与包覆材料22直接接合。根据以上结果，能够得到线束1。
[实验例]
为了评价线束1的止水性，实施以下的试验。
·密封性评价
作为电线2，准备电线A和电线B两种电线。电线A的包覆材料22中包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯。另外，电线A的芯线的公称截面积为15mm2。电线B除了在包覆材料22中包含利用硅烷偶联剂交联而成的交联聚乙烯以外，与电线A具有同样的构成。
作为管件3，准备包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯的热收缩管件。
首先，将2根电线2的末端彼此接合来制作接合体。接着，将一根电线2的末端的包覆材料22、连接部23、以及另一根电线2的末端的包覆材料22用管件3包覆。然后，以表1所示的加热温度和加热时间对管件3进行加热。由此制作出11种试验体(称为试验体T1至试验体T11)。
接着，在将试验体的两端密闭的状态下将试验体浸没在水槽内。在该状态下向包覆材料22的内侧供给230kPa的压缩空气，确认从包覆材料22与管件3之间有无泄漏。表1的“初期密封性”栏中，将无压缩空气的泄漏的情况记载为符号“A”，将有泄漏的情况记载为符号“B”。
接着，对于在初期密封性的评价中无泄漏的试验体进行冷热循环试验。具体地说，将试验体在100℃的温度保持1小时，接着在﹣40℃的温度保持1小时，将该循环反复实施2000次。使用冷热循环试验后的试验体，与上述方法同样地确认从包覆材料22与管件3之间有无泄漏。表1的“冷热后密封性”栏中，将无压缩空气的泄漏的情况记载为符号“A”，将有泄漏的情况记载为符号“B”，将未进行冷热循环试验的情况记载为符号“－”。
·拉伸剪切强度
在制作了模拟各试验体的试验片之后，使用该试验片进行拉伸剪切强度的测定。试验片的制作具体而言通过以下的方法进行。首先准备由与各试验体中使用的包覆材料22相同的材质形成的第1片、以及由与管件3相同的材质形成的第2片。将第1片的端部与第2片的端部重合后，将第1片与第2片的层叠部分以0.5kPa的压力向层叠方向压缩，并且在表1所示的条件下加热。通过以上操作得到试验片。需要说明的是，第1片与第2片的层叠部分的面积为60mm2。
使用所得到的试验片，通过JIS K6850:1999中规定的方法进行拉伸试验。并且将利用拉伸试验得到的断裂力作为拉伸剪切强度。表1中示出了模拟各试验体的试验片的拉伸剪切强度。
[表1]
Figure BDA0002406193760000101
如表1所示，拉伸剪切强度为350kPa以上的试验体T1至试验体T7中，初期密封性和冷热后密封性均良好，未从管件3与包覆材料22之间发生压缩空气的泄漏。作为这些试验体中的管件3与包覆材料22的界面的一例，图5中示出了试验体T1的管件3与包覆材料22的界面的TEM(即透射型电子显微镜：Transmission Electron Microscope)图像。
如图5所示，在试验体T1的TEM图像中，在管件3与包覆材料22的界面处，管件3的母材部分30与包覆材料22的母材部分220混杂存在，两者的界面不清晰。另外，在试验体T1的TEM图像中观察到了从管件3的母材部分30越过管件3与包覆材料22的界面并延伸至包覆材料22的母材部分220的条纹状的图案。即，试验体T1具有从管件3的母材部分延续至包覆材料22的母材部分的片层相43。
另一方面，如表1所示，试验体T8中，管件3与包覆材料22未接合。这被认为是由于加热温度低所致的。
试验体T9至试验体T11中，由于拉伸剪切强度小于350kPa，因此在冷热循环试验后压缩空气从管件3与包覆材料22之间泄漏。作为这些试验体中的管件3与包覆材料22的界面的一例，在图6中示出了试验体T10的管件3与包覆材料22的界面的TEM图像。
如图6所示，试验体T10的TEM像中，以管件3与包覆材料22的界面241作为边界，管件3的母材部分30与包覆材料22的母材部分220清晰地分开。另外，试验体T10在管件3的母材部分30内观察到了片层相43。但是，试验体T10的片层相43中，片层相43留在管件3的母材部分30内，并未越过界面241而进入至包覆材料22的母材部分220。
[附记]
需要说明的是，从其他观点来看，也可以如下把握本发明的线束。
[项1]一种线束，其是具备第1电线和第2电线、以及管件的线束，该第1电线和第2电线具备芯线以及包覆上述芯线的包覆材料，其中，
上述管件覆盖上述第1电线的上述芯线与上述第2电线的上述芯线的连接部，
上述包覆材料包含交联聚乙烯，
上述管件包含交联聚乙烯，
上述管件与上述包覆材料直接接合，
该线束具备从上述管件的母材部分延续至上述包覆材料的母材部分的片层相。
附图标记说明
1 线束
2 电线
2a 第1电线
2b 第2电线
21、21a、21b 芯线
22、22a、22b 包覆材料
220 母材部分
23 连接部
24 接合部
241 界面
3 管件
30 母材部分
4 聚乙烯分子链
41 交联点
42 非晶相
43 片层相
S 试验片
T1～T11 试验体

Claims (8)

1.一种线束，其具备第1电线和第2电线以及管件，该第1电线和第2电线具备芯线以及包覆所述芯线的包覆材料，其中，
所述管件覆盖所述第1电线的所述芯线与所述第2电线的所述芯线的连接部，
所述包覆材料包含交联聚乙烯，
所述管件包含交联聚乙烯，
所述管件与所述包覆材料以所述管件与所述包覆材料的拉伸剪切强度为350kPa以上且具备从所述管件的母材部分延续至所述包覆材料的母材部分的片层相的方式直接接合。
2.如权利要求1所述的线束，其中，各个所述芯线的公称截面积为4mm2以上。
3.如权利要求1或2所述的线束，其中，所述管件包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯。
4.如权利要求1或2所述的线束，其中，所述包覆材料包含利用电子射线交联而成的交联聚乙烯、或利用硅烷偶联剂交联而成的交联聚乙烯。
5.如权利要求1或2所述的线束，其中，所述第1电线的所述芯线为由铜形成的绞合线，所述第2电线的所述芯线为由铝形成的单芯线或绞合线。
6.如权利要求1或2所述的线束，其中，所述线束具有管材，所述管件被配置在所述管材的筒内。
7.一种架构，其中，
该架构具备权利要求5或权利要求6所述的线束、高压电池、以及逆变器，
所述第1电线的所述芯线与所述高压电池连接，
所述第2电线的所述芯线与所述逆变器连接。
8.如权利要求7所述的架构，其中，所述线束被配置在车辆的地板下。
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