JP2003185551A - 電線等の耐振寿命予測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電線等の製品条件によらずその耐振寿命を正
確に且つ素早く予測する。 【解決手段】 電線等の所定部位に歪みゲージを貼付
し、電線等に繰り返し振動を与えて、電線等の動歪み振
幅と耐振寿命の実測値との相関関係を予め得、これをマ
スターカーブとして記録する（ステップＳ１）。そし
て、予測対象となる電線等の動歪み振幅を歪みゲージで
検出し（ステップＳ２）、検出された電線等の動歪み振
幅をマスターカーブに照合する（ステップＳ３）ことに
よって、電線等１の耐振寿命を予測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、導体線を絶縁層
にて被覆してなる電線であって、自動車等に装着される
電気・電子機器の電気信号や電源からの電力を供給する
電線またはそれらの電線束（ワイヤーハーネス）の振動
による断線に至るまでの断線寿命を予測する耐振寿命予
測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、自動車等には多くの電線
が使用されている。電線または複数の電線を束ねた電線
束（以下、電線および電線束を総称して「電線等」とす
る）には、例えば自動車のエンジン部のように振動の激
しい位置に配置されているものもあり、このような電線
等については、繰り返し振動することによって断線に至
ることがある。

【０００３】特に、湾曲変形が可能な電線等の場合、振
動時に電線が共振することで、その振動が増幅されるこ
とがあり、増幅された振動よって、電線等に取り付けら
れた部品（例えば断線等の端部に接続されるコネクタ
や、電線等の中間部を固定するためのクリップ等）の近
傍などで強い負荷がかかってしまい、その位置で断線が
起きることが多い。

【０００４】このため電線等の振動による端部等の固定
位置での耐久性を評価することは重要であり、従来よ
り、図６の如く、電線等１の一側端部をクリップ２で第
１の治具３に固定するとともに、第２の治具４にコネク
タ５等を固定して、このコネクタ５等に電線等１の他側
端部を接続した状態で、両治具３，４を例えば上下方向
等に振動させて、電線等１のコネクタ５等との接続部位
の断線寿命試験を個別具体的に実施していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の方法で
は、電線等１の試作品を作成してから、その試作品とし
ての電線等１に対して、例えば１０００万回の振動を加
えるなどして個別具体的に耐振寿命試験を行っていたた
め、電線等１の試作品が完成してから耐振寿命試験結果
を得るまでに約２週間を必要としており、そのために要
する時間が多大なものとなっていた。しかしながら、近
年の設計期間の短縮化の要請に応えるためには、かかる
耐振寿命試験結果を得るまでの期間を短縮することが望
まれていた。

【０００６】そこで、この発明の課題は、素早く耐振寿
命予測を行うことのできる耐振寿命予測方法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
請求項１に記載の発明は、導体線を絶縁層にて被覆して
なる電線またはこれらの電線を束ねた電線束の振動によ
る断線に至るまでの耐振寿命を予測する電線等の耐振寿
命予測方法であって、電線または電線束に繰り返し振動
を与えて、電線等の動歪み振幅と耐振寿命の実測値との
相関関係を予め得る第１の工程と、予測対象となる電線
または電線束の動歪み振幅を検出する第２の工程と、検
出された前記動歪み振幅を前記相関関係に照合すること
によって該予測対象電線の耐振寿命を予測する第３の工
程とを備える。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の電線等の耐振寿命予測方法であって、前記第１の工程
及び第２の工程において、歪み測定装置を使用して、電
線等の動歪み振幅を検出する。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の電線等の耐振寿命予測方法であって、前記歪み測定装
置が、前記電線等の所定の位置において他の部品に固定
される部位に取り付けられる。

【００１０】尚、この明細書において、「動歪み振幅」
という用語は、歪み測定装置で歪みを検出した際に、そ
の検出結果として得られる歪みの変化において、その極
大値と極小値との差分絶対値を意味している。即ち、一
定の周期の振動を電線等に与えた場合に、歪み測定装置
で検出した歪みの変化が周期的に現れ、その周期的に現
れた歪みの極大値と極小値との差分絶対値を「動歪み振
幅」と称している。

【００１１】

【発明の実施の形態】まず、本発明の基本的な考え方に
ついて説明する。本発明者等は、エンジン部等の振動が
発生する部位に取り付けられる電線等について、その電
線等の品質における耐振性が重要なファクターになるこ
とに鑑みて、電線等の耐振寿命を支配する因子について
鋭意検討を行った。その結果、電線等の振動に起因する
断線寿命（断線に至るまでの振動回数）は、当該電線等
の断線しやすい部分（例えば、電線等の端部におけるコ
ネクタとの接続部位や、同じく中間部におけるクリップ
での固定位置等）における動歪み振幅に対して強い相関
を有するという知見を得た。そして、電線等の耐振寿命
と動歪み振幅との間の相関関係は、その振動の周波数に
はあまり依存せず、幅広い周波数において一定であると
の知見も得た。

【００１２】したがって、電線の耐振寿命と動歪み振幅
との間の相関関係を予め実験的に求めておけば、様々な
製品条件下の電線等についてその動歪み振幅を検出する
だけで電線等の耐振寿命を予測することができることと
なる。本発明は、かかる知見に基づいて成されたもので
あり、以下その具体的な耐振寿命予測方法について説明
する。

【００１３】図１はこの発明の一の実施の形態に係る電
線等の耐振寿命予測方法を示すフローチャートである。
図１の如く、まず、電線の耐振寿命と動歪み振幅との相
関関係を示すマスターカーブを予め取得する（ステップ
Ｓ１）。マスターカーブは、単品の電線を、図６に示し
た従来と同様にして、電線等１の一側端部をクリップ２
で第１の治具３に固定するとともに、第２の治具４にコ
ネクタ５を固定する。

【００１４】ただしこの際、図２の如く、電線等１のコ
ネクタ５との接続部位１０における湾曲形状の外周側に
歪み測定装置として例えば歪みゲージ１１（あるいは、
赤外線等の非接触装置等）を接着して貼付する。尚、こ
こで、歪みゲージ１１を電線等１の湾曲形状の内周側で
はなくて外周側に貼付するのは、内周側に比べて外周側
の歪みレンジが大きくなるため、歪みゲージ１１による
検出精度が向上するからである。

【００１５】この歪みゲージ１１は、図３及び図４に示
すように、薄いプラスチック材で作られたベース１２
と、ラミネートフィルム１３と、銅ニッケル合金が使用
された抵抗箔１４とが互いに接着されて、長さ２ｍｍ、
幅１〜１．５ｍｍ、全体の厚みが１５〜３０μｍ程度に
構成された小片であって、ベース１２を歪み検出対象物
に接着材等で面状に接着し、歪み検出対象物の伸び縮み
により内部の抵抗箔１４の抵抗値が変化するようになっ
ている。したがって、電線等１のコネクタ５との接続部
位の外周に歪みゲージ１１のベース１２を貼付し、抵抗
箔１４の両端からその電圧を電線１５，１６で引き出す
ことで、抵抗箔１４の抵抗値の変化を容易に検出し、こ
れに基づいて電線等１のコネクタ５との接続部位の外周
の動歪み振幅を検出するようになっている。

【００１６】そして、このコネクタ５に電線等１の他側
端部を接続した状態で、両治具３，４を例えば上下方向
等に振動させて、様々な動歪み振幅を検出しながら、電
線等１のコネクタ５との接続部位の断線寿命試験を行
い、それぞれのケースにおける動歪み振幅と断線寿命
（即ち断線に至るまでの振動回数）との対応関係を収集
する。この場合、動歪み振幅の値は、その都度検出され
る動歪み振幅の平均値を採用することが望ましい。そし
て、このようにして求められた対応関係を、図５に示し
たマスターカーブとして記録しておく。この図５に示し
たように、マスターカーブは、動歪み振幅が低下するほ
ど耐振寿命が短くなる。

【００１７】図１に戻り、ステップＳ１でのマスターカ
ーブを取得した後、ステップＳ２に進み、耐振寿命を予
測する対象としている電線等の動歪み振幅を検出する。
予測対象としている電線等の動歪み振幅は、基本的に
は、ステップＳ１で実行したのと同様の方法で、図３及
び図４に示した歪みゲージ１１を使用して、図２のよう
に、電線等１のコネクタ５との接続部位１０の外周側に
歪みゲージ１１を接着し、両治具３，４を例えば上下方
向等に数回だけ振動させて、この接続部位１０における
電線等１の毎回の動歪み振幅を検出する。実際には、数
回の振動における動歪み振幅の平均値を求めて、これを
振動についての動歪み振幅の値とする。

【００１８】次に、ステップＳ３において、検出された
電線等１の動歪み振幅を上記のマスターカーブ（図５）
に照合することによってその電線等の耐振寿命を予測す
る。既述したように、電線等１の耐振寿命と動歪み振幅
との間の相関関係自体は電線等の形状に依存しない。し
たがって、電線等１の動歪み振幅を検出することができ
れば、電線等１の製品条件（例えば、単品の電線である
か複数の電線からなる電線束であるか、フラットワイヤ
ーであるか導体部を撚り合わせた電線であるか、取り付
け状態や取り付け形状等）によらず、その耐振寿命を正
確に予測することができる。なお、このことは本発明に
かかる電線等の耐振寿命予測方法が電線等の製品条件を
全く考慮していないことを意味しているのではなく、予
測対象としている電線等の動歪み振幅を検出する段階に
おいてそれを考慮している。

【００１９】このようにすれば、電線等１の製品条件に
よらず、その耐振寿命を正確に予測することができるた
め、ワイヤーハーネスの設計等にその予測結果を反映す
ることによって事前に机上検討が可能となり、最適設計
を効率よく行うことができる。

【００２０】実際、例えば従来の実耐久評価（１，００
０万回の振動）では約２週間程度の試験期間が必要であ
ったが、この実施の形態の耐振寿命予測方法を適用すれ
ば、数時間で確認でき、大幅な期間短縮を図ることがで
きる。

【００２１】なお、上記実施の形態では、複数の電線を
束ねた電線束であるワイヤーハーネスについて実施して
いたが、単品の電線についてもマスターカーブと良好に
整合し、その耐振寿命を正確に予測することができる。

【００２２】また、上記実施の形態では、歪みゲージ１
１を使用して電線等１のコネクタ５との接続部位１０に
ついての動歪み振幅を検出していたが、例えばコンピュ
ータ内の仮想空間内において三次元モデルを作成し、振
動についての物理特性を考慮して有限要素法を用いたＣ
ＡＥ解析により動歪み振幅を得る（検出する）ようにし
ても差し支えない。

【００２３】さらに、上記実施の形態では、一対の治具
３，４で電線等１を両持ち支持し、両治具３，４を同時
に且つ同方向に振動させて電線等１に振動を与えていた
が、いずれか一方の治具３，４のみを振動させてもよ
く、あるいは、両治具３，４を異なる方向に振動させる
ことで電線等１に振動を与えてもよい。

【００２４】さらにまた、電線等１の一側端部をクリッ
プ２で第１の治具３に固定するとともに、第２の治具４
にコネクタ５を固定していたが、例えば、電線等１の昼
間部をクリップで第１の治具３に固定するとともに、第
２の治具４にコネクタ５を固定してもよい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、電線ま
たは電線束に繰り返し振動を与えて、予めその動歪み振
幅と耐振寿命の実測値との相関関係を得た上で、予測対
象となる電線の動歪み振幅を検出し、その検出された予
測対象電線の動歪み振幅を上記相関関係に照合すること
によって予測対象電線の耐振寿命を予測しているため、
電線の製品条件によらずその耐振寿命を正確に且つ効率
よく予測することができる。特に、個々の製品（電線
等）についてその都度試験を行う必要がないため、大幅
な期間短縮を図ることができる。

【００２６】請求項２及び請求項３に記載の発明によれ
ば、歪みゲージを用いることで、動歪み振幅を容易に検
出できる。そして、請求項３のように、電線等の破損し
やすい部位についてのみ動歪み振幅を検出することで、
無駄な作業を行う事態を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一の実施の形態に係る電線等の耐振
寿命予測方法を示すフローチャートである。

【図２】電線等のコネクタとの接続部位に歪みゲージを
貼付した状態を示す斜視図である。

【図３】歪みゲージを示す平面図である。

【図４】歪みゲージを示す側面図である。

【図５】動歪み振幅と断線に至る回数との相関関係を意
味するマスターカーブを示す図である。

【図６】一般的な電線等の耐振寿命試験方法を示す側面
図である。

【符号の説明】

１ 電線等 ４ 治具 ５ コネクタ １０ 接続部位 １１ 歪みゲージ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体線を絶縁層にて被覆してなる電線ま
   たはこれらの電線を束ねた電線束の振動による断線に至
   るまでの耐振寿命を予測する電線等の耐振寿命予測方法
   であって、 電線または電線束に繰り返し振動を与えて、電線等の動
   歪み振幅と耐振寿命の実測値との相関関係を予め得る第
   １の工程と、 予測対象となる電線または電線束の動歪み振幅を検出す
   る第２の工程と、 検出された前記動歪み振幅を前記相関関係に照合するこ
   とによって該予測対象電線の耐振寿命を予測する第３の
   工程とを備えることを特徴とする電線等の耐振寿命予測
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電線等の耐振寿命予測
   方法であって、 前記第１の工程及び第２の工程において、歪み測定装置
   を使用して、電線等の動歪み振幅を検出することを特徴
   とする電線等の耐振寿命予測方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の電線等の耐振寿命予測
   方法であって、 前記歪み測定装置が、前記電線等の所定の位置において
   他の部品に固定される部位に取り付けられることを特徴
   とする電線等の耐振寿命予測方法。