JP2006278207A - ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 引張強度が高く、耐環境性及び耐屈曲性が良好なケーブルを提供するものである。
【解決手段】 本発明に係るケーブル１０は、少なくとも１本の信号線３１及び少なくとも２本の電力線２１を撚り合わせてなる撚線コア１１の外周に、順に複数本の繊維材を編み合わせた補強編組層１７、シース層１８を設けたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケーブルに係り、特に、自動車などの各種電動機器に電力や信号を供給するケーブルに関するものである。

近年、自動車においては、各種機器の電気化が進んでいることから、センサーケーブルをはじめとする各種ケーブルが使用されている。自動車用ケーブルは、過酷な条件下で使用されることから、その被覆材料や外装シース材料には、耐熱性、耐外傷性、耐水性（耐候性）、及び耐油性といった種々の特性が要求される。これらの特性を満足する被覆層材料（又は外装シース材料）として、一般に、機械的特性が良好なポリウレタンが使用されている（例えば、特許文献１，２参照）。

また、ケーブルのシース層を、ゴム系材料に短繊維材を混入、分散させてなる繊維分散ゴム材で構成したものがある（例えば、特許文献３参照）。

さらに、ケーブルの被覆層を、耐熱高強度繊維糸の編組からなる保護被覆層で構成したものがある（例えば、特許文献４参照）。

特開平７−５７５５９号公報 特開平６−２６７３３６号公報 特開平１０−２２３０５３号公報 実開平５−９０７４１号公報

自動車においては、将来の自動車技術である“X-by-Wire”技術を用いたブレーキ、ステアリング、及びサスペンションの開発が進められており、次世代のブレーキ バイ ワイヤ技術である電動ブレーキシステムの開発が行われている。

電動ブレーキ用ケーブルは、サスペンションの動作（駆動）による揺動が頻繁に加わることから、耐屈曲性が要求され、また、ブレーキという重要なシステムに用いられるものであることから、高い信頼性が要求される。

ところが、特許文献１〜４記載の被覆層（又はシース層）を用いて電動ブレーキ用ケーブルの被覆層（又はシース層）を作製しても、十分な耐屈曲性、引張強度、及び信頼性を得ることができない。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、引張強度が高く、耐環境性及び耐屈曲性が良好なケーブルを提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明に係るケーブルは、複数本の線芯を撚り合わせてなる撚線コアの外周に被覆層を有するケーブルにおいて、被覆層の最外層を構成するシース層の内側に、複数本の繊維材を編み合わせた補強編組層を設けたものである。

また、本発明に係るケーブルは、少なくとも１本の信号線及び少なくとも２本の電力線を撚り合わせてなる撚線コアの外周に、内層側から順に複数本の繊維材を編み合わせた補強編組層、シース層を設けたものである。

さらに、本発明に係るケーブルは、少なくとも１本の信号線で構成される信号線コアの外周に、内層側から順に複数本の繊維材を編み合わせた補強編組層、シース層を設けた信号ケーブルと、少なくとも２本の電力線を撚り合わせてなる電力線コアの外周に、内層側から順に上記補強編組層、上記シース層を設けた電力ケーブルとを組み合わせたものである。

ここで、補強編組層は、複数本のポリビニルアルコール繊維材、複数本のポリエチレンテレフタレート繊維材、又は複数本のポリエチレン-2,6-ナフタレート繊維材を編み合わせて構成される。

シース層は、ポリエンが末端ビニル基含有ノルボルネン化合物で構成されるエチレン・α-オレフィン・ポリエン共重合体と、SiH基を１分子中に２個以上有するSiH基含有化合物とを含むゴム材で構成される。また、シース層は、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、又はクロロプレンゴムで構成されてもよい。

本発明によれば、耐環境性及び耐屈曲性が要求され、かつ、高い信頼性を有するケーブルを得ることができるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本発明の好適一実施の形態に係るケーブルの横断面図を図１に示す。

図１に示すように、本実施の形態に係るケーブル１０は、複数本の電力線２１及び信号線３１（複数本の線芯）を撚り合わせてなる撚線コア１１の外周に、被覆層、すなわち内層側から順にシールド層１６、複数本の繊維材を編み合わせてなる編組で構成される補強編組層１７、及びシース層１８を設けたものである。撚線コア１１とシールド層１６の間隙には介在１９が設けられる。

撚線コア１１は、４本（少なくとも１本）の信号線３１と、２本（少なくとも２本）の電力線２１を撚り合わせてなるものである。各信号線３１は、導体３２を絶縁層３３で被覆してなる素線３４を２本撚り合わせ、その対撚線を編組シールド３６で被覆したものである。また、各電力線２１は、導体２２を絶縁層２３で被覆したものである。導体２２，３２の構成材としては、例えばSn含有銅合金（Cu-0.15〜0.7wt％Sn合金）、絶縁層２３，３３の構成材としては、例えば架橋ポリエチレンが挙げられる。

補強編組層１７を構成する繊維材としては、ケーブル１０の屈曲疲労を考慮すると、耐疲労性及び耐摩耗性に優れた材料が好ましく、例えば、
ポリビニルアルコール、
ポリエチレンテレフタレート、
又はポリエチレン-2,6-ナフタレート、
が挙げられ、好ましくはポリビニルアルコールとされる。

シース層１８の構成材としては、耐熱性、耐候性、及び耐油性が良好なものが好ましく、例えば、ブレーキホース用のゴム材料として慣用的に使用されているものを用いることができる。ブレーキホース用のゴム材料としては、例えば、
ポリエンが末端ビニル基含有ノルボルネン化合物で構成されるエチレン・α-オレフィン・ポリエン共重合体、
ポリエンが末端ビニル基含有ノルボルネン化合物で構成されるエチレン・α-オレフィン・ポリエン共重合体と、SiH基を１分子中に２個以上有するSiH基含有化合物とを含むゴム材（以下、混合ゴム材という）、
エチレンプロピレンジエンゴム、
スチレンブタジエンゴム、
ブチルゴム、
ニトリルゴム、
又はクロロプレンゴム、
が挙げられる。これらのゴム材料の内、エチレンプロピレンジエンゴムや、無加圧下で加硫が可能な混合ゴム材が好ましく、特に好ましくは混合ゴム材とされる。

混合ゴム材を構成するエチレン・α-オレフィン・ポリエン共重合体は、エチレン、αオレフィン、及びポリエンの３元以上の共重合体であり、代表的なポリマとして、EPDMが挙げられる。

αオレフィンとしては、
プロピレン、
1-ブテン、
4-メチル-1-ペンテン、
1-ヘキセン、
1-ヘプテン、
1-オクテン、
などが挙げられる。

ジエン類に代表されるポリエンとしては、
ジシクロペンタジエン、
1,4-ヘキサジエン、
3-メチル-1,4-ヘキサジエン、
5-メチル-1,4-ヘキサジエン、
7-メチル-1,6-オクタジエン、
5-エチリデン-2-ノルボルネン、
5-メチレン-2-ノルボルネン、
5-ビニル-2-ノルボルネン、
などが挙げられる。

混合ゴム材を構成するSiH基含有化合物は、架橋剤として用いられ、SiH基を１分子中に２個以上、好ましくは３個以上有していれば、その構造を特に制限するものではない。

混合ゴム材に、エチレン・α-オレフィン・ポリエン共重合体、SiH基含有化合物の他に、適宜、触媒、反応抑制剤を含有させるようにしてもよい。

触媒としては、エチレン・α-オレフィン・ポリエン共重合体とSiH基含有化合物のヒドロシリル化反応を促進するものであれば特に限定するものではなく、例えば、白金系、パラジウム系、ロジウム系などの触媒が挙げられる。

反応抑制剤は、前述したヒドロシリル化反応が過剰に進行するのを抑制するために必要に応じて添加されるものであり、例えば、
ベンゾトリアゾール、
ハイドロパーオキサイド、
エチニルシクロヘキサノール、
テトラメチルエチレンジアミン、
トリアリルシアヌレート、
アクリロニトリル、
アクリルマレエート、
などが挙げられる。

また、混合ゴム材は、本実施の形態におけるシース層１８の目的、機能を損なわない範囲で、補強剤、充填剤、可塑剤、軟化剤、加工助剤、活性剤、スコーチ防止剤、及び老化防止剤などの配合剤を適宜含んでいてもよい。さらに、混合ゴム材は、本実施の形態におけるシース層１８の目的、機能を損なわない範囲で、他のポリマを添加、ブレンドしたものであってもよい。

シールド層１６もまた、補強編組層１７と同様に線材を編み合わせてなる編組で構成され、編組を構成する線材としては、例えば、Snメッキ銅線が挙げられる。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

シース層１８を構成するゴム材料は、耐熱性、耐候性、及び耐油性が良好であることから、シース層１８は耐環境性に優れる。

ところが、シース層１８を構成するゴム材料は弾性率が低く、引張強度が低いため、撚線コア１１の外周に設ける被覆層がシース層１８だけだと、ケーブルに外部から引張荷重が負荷された場合、シース層１８が伸びてしまう。そこで、本実施の形態に係るケーブル１０においては、シース層１８の内側に繊維材を編み合わせた補強編組層１７、シールド層１６を設け、３層構造の被覆層としている。シールド層１６上に設けた補強編組層１７の外側に、シース層１８を配置、被覆することによって、シース層１８の被覆時に、ゴム材料の一部が補強編組層１７の網目に食い込み、シース層１８と補強編組層１７が一体化される。その結果、ケーブルに外部から引張応力や曲げ応力が負荷されても、繊維強化ゴム材で構成される被覆層は、長手方向の伸びや屈曲が阻害され、引張強度及び曲げに対する抵抗が高くなる。よって、被覆層の強度及び耐屈曲性（耐久性）が高くなり、延いては高い信頼性が得られる。

以上より、本実施の形態によれば、耐環境性に優れたシース層１８を補強編組層１７と複合化することで、耐環境性、強度、及び耐屈曲性が良好で、かつ、高い信頼性を有するケーブル１０を得ることができる。本実施の形態に係るケーブル１０は、自動車の電動ブレーキ用ケーブルとして好適であり、その他にも、耐環境性、強度、及び耐屈曲性が要求されるケーブルに対して全て適用可能である。

また、シース層１８を構成するゴム材料として、混合ゴム材を除くその他のもの（例えば、EPDM）を用いた場合、加硫工程時に、スチーム、プレスモールドなどを用いて加硫を行う必要がある。この場合、加硫時に高温、高圧状態となることから、ケーブル１０内部の、信号線３１の絶縁層３３や電力線２１の絶縁層２３が変形するおそれがある。これに対して、ゴム材料として混合ゴム材を用いた場合、無加圧下で加硫が可能であることから、加硫時に絶縁層３３や絶縁層２３が変形するおそれはなくなる。よって、混合ゴム材で構成されるシース層１８を有するケーブル１０を、揺動が加わる箇所に適用した場合、絶縁層３３や絶縁層２３に揺動に伴う歪みが生じることはほとんどなく、EPDMで構成されるシース層１８を有するケーブル１０と比較して、屈曲寿命及び信頼性がさらに良好となる。

次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本発明の他の好適一実施の形態に係るケーブルの横断面図を図４に示す。

図１に示した前実施の形態に係るケーブル１０は、電力線２１及び信号線３１を複数本撚り合わせてなる撚線コア１１の外周に、被覆層を設けたものである。

これに対して、図４に示すように、本実施の形態に係るケーブル４０は、電力ケーブル２０及び信号ケーブル３０を複数本撚り合わせてなる撚線ケーブルの外周に、被覆層４１を設けたものである。

電力ケーブル２０は、図２に示すように、２本（少なくとも２本）の電力線２１を撚り合わせてなる電力線コアの外周に、被覆層、すなわち内層側から順にシールド層１６、補強編組層１７、シース層１８を設けたものである。電力線コアとシールド層１６の間隙には介在１９が設けられる。

また、信号ケーブル３０は、図３に示すように、４本の信号線３１を撚り合わせてなる（少なくとも１本の信号線３１で構成される）信号線コアの外周に、内層側から順に補強編組層１７、シース層１８を設けたものである。信号線コアと補強編組層１７の間隙には介在１９が設けられる。

本実施の形態に係るケーブル４０においても、前実施の形態に係るケーブル１０と同様の作用効果が得られる。

また、ケーブルの線芯数（電力線２１及び信号線３１の合計本数）が多い場合、本実施の形態に係るケーブル４０のように、電力線２１及び信号線３１をそれぞれ別々のケーブル２０，３０に束ね、各ケーブル２０，３０を撚り合わせてケーブルを構成することで、ケーブルレイアウトの柔軟性（ケーブル設計の自由度）が向上する。

本実施の形態においては、４本の信号線３１からなる信号線コアの外周に、内層側から順に補強編組層１７、シース層１８を設けた信号ケーブル３０を例に挙げて説明を行ったが、特にこれに限定するものではない。例えば、導体３２を絶縁層３３で被覆してなる素線３４を２本撚り合わせ、その対撚線の外周に、被覆層、すなわち内層側から順にシールド層１６、補強編組層１７、及びシース層１８を設けた信号ケーブルを用いてもよい。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示した構造のケーブルを作製した。ここで、導体の構成材としてはCu-0.3wt％Sn合金を、絶縁体の構成材としては架橋ポリエチレンを用いた。また、シールド層の構成材としてはSnメッキ銅線を、補強編組層の構成材としてはポリビニルアルコールを、シース層の構成材としてはエチレンプロピレンジエンゴムを用いた。

（従来例１）
補強編組層を有していないことを除いて、実施例１と全て同じ構成のケーブルを作製した。

実施例１及び従来例１の各ケーブルは、被覆層を構成するシース層を加硫する際、スチームを用いて加硫を行った。

得られた各ケーブルに対してそれぞれ引張試験を行ったところ、実施例１のケーブルの引張強度は、従来例１のケーブルと比較して約5倍となった。実施例１のケーブルの耐屈曲性は、従来例１のケーブルとほぼ同等となった。

シース層の構成材が異なる以外は、［実施例１］における実施例１のケーブルと全て同じ構成のケーブルを作製した。ここで、シース層は、
エチレン・プロピレン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体（VNB）を100重量部、
カーボンブラックを110重量部、
パラフィンオイルを20重量部、
SiH基含有化合物（架橋剤）を4重量部、
白金系触媒を0.3重量部、
反応抑制剤を0.2重量部、
加工助剤を2重量部、
の割合で配合した混合ゴム材で構成した。また、このケーブルは、被覆層を構成するシース層を加硫する際、無加圧下で加硫を行った。

得られたケーブルに対して屈曲試験を行ったところ、本実施例におけるケーブルの屈曲寿命、すなわち耐屈曲性は、［実施例１］における従来例１のケーブルと比較して、約２倍となった。つまり、本実施例におけるケーブルの耐屈曲性は、［実施例１］における実施例１のケーブルと比較して、約2倍となった。これは、本実施例におけるケーブルのシース層は、無加圧下で加硫しているため、加硫時に線芯の絶縁層がほとんど変形しないことに起因している。

本発明の好適一実施の形態に係るケーブルの横断面図である。 本発明の他の好適一実施の形態に係るケーブルを構成する電力ケーブルの横断面図である。 本発明の他の好適一実施の形態に係るケーブルを構成する信号ケーブルの横断面図である。 本発明の他の好適一実施の形態に係るケーブルの横断面図である。

符号の説明

１０ ケーブル
１１ 撚線コア
１７ 補強編組層
１８ シース層
２１ 電力線
３１ 信号線

Claims (6)

1. 複数本の線芯を撚り合わせてなる撚線コアの外周に被覆層を有するケーブルにおいて、上記被覆層の最外層を構成するシース層の内側に、複数本の繊維材を編み合わせた補強編組層を設けたことを特徴とするケーブル。
2. 少なくとも１本の信号線及び少なくとも２本の電力線を撚り合わせてなる撚線コアの外周に、内層側から順に複数本の繊維材を編み合わせた補強編組層、シース層を設けたことを特徴とするケーブル。
3. 少なくとも１本の信号線で構成される信号線コアの外周に、内層側から順に複数本の繊維材を編み合わせた補強編組層、シース層を設けた信号ケーブルと、少なくとも２本の電力線を撚り合わせてなる電力線コアの外周に、内層側から順に上記補強編組層、上記シース層を設けた電力ケーブルとを組み合わせたことを特徴とするケーブル。
4. 上記補強編組層を、ポリビニルアルコール繊維材、ポリエチレンテレフタレート繊維材、又はポリエチレン-2,6-ナフタレート繊維材から選択される１種の繊維材を複数本編み合わせて構成した請求項１から３いずれかに記載のケーブル。
5. 上記シース層を、ポリエンが末端ビニル基含有ノルボルネン化合物で構成されるエチレン・α-オレフィン・ポリエン共重合体と、SiH基を１分子中に２個以上有するSiH基含有化合物とを含むゴム材で構成した請求項１から４いずれかに記載のケーブル。
6. 上記シース層を、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、又はクロロプレンゴムから選択される１種のゴム材で構成した請求項１から４いずれかに記載のケーブル。
   

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