JP2010176961A - シールド電線 - Google Patents

Abstract

【課題】繰返し捻回される場合において、シールド導体を構成する金属素線の断線を起こりにくくして、シールド性能の低下や絶縁体およびシースの破壊を防止できるシールド電線を提供すること。
【解決手段】導体１２と、導体１２の外周に被覆された絶縁体１４と、絶縁体１４の外周に金属素線１６ａを巻回してなるシールド導体１６と、シールド導体１６の外周に被覆されたシース１８とを備え、絶縁体１４およびシース１８が押縮可能な弾性材料で形成され、絶縁体１４とシールド導体１６との間およびシールド導体１６とシース１８との間に緩衝材が介在され、あるいは、絶縁体１４とシールド導体１６との間およびシールド導体１６とシース１８との間にクリアランスが設けられることにより、作用する捻回力によって金属素線１６ａの巻き径が拡縮自在となるように構成されたシールド電線１０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド電線に関し、さらに詳しくは、自動車などの車両や電気・電子機器における回動部に配線されて好適なシールド電線に関するものである。

従来より、例えば自動車などの車両や電気・電子機器に配線されるシールド電線としては、導体の外周を絶縁体で被覆し、絶縁体の外周をシールド導体で覆い、シールド導体の外周をシースで被覆してなるものが知られている。シールド導体には、金属素線を編み込んで形成した編組よりなるものや、金属素線を絶縁体の外周に横巻きしてなるものなどが知られている。

例えば特許文献１には、撚線を横巻きしてなるシールド導体ではあるが、導体と、導体の外周に被覆された絶縁体と、絶縁体の外周に撚線を横巻きして構成されるシールド導体と、シールド導体の外周に被覆されたシースとを備えたシールド電線が開示されている。

実開平０６−３６１４８号公報

このようなシールド電線が、例えば、自動車等において開閉されるドアのヒンジ部や、開閉式携帯電話やノート型パソコン、開閉式テレビ等において本体部とディスプレイとの間にあるヒンジ部などの回動する回動部に配線された場合、その開閉動作に伴い繰返し捻回される。

シールド導体が編組よりなる場合、編組を構成する金属素線の巻き方向は一方向になっていない。そのため、捻回される方向に沿って巻かれている金属素線には捻回により引張力が作用するが、他の方向に沿って巻かれている金属素線には引張力が作用しない。したがって、捻回により引張力が作用しても、編組全体としては捻回される方向に動くことができない。そのため、シールド電線が捻回されると、引張力によって金属素線が伸ばされる。そうなると、繰返し捻回されることにより金属素線が断線しやすくなる。金属素線が断線すると、シールド性能の低下につながる。また、金属素線が断線した状態でさらにシールド電線が捻回されると、金属素線の切れ端がその周囲の絶縁体やシースに突き刺さってこれを破壊するおそれがある。

一方、シールド導体が金属素線を横巻きしたものよりなる場合、金属素線の巻き方向に沿ってシールド電線が捻回されると、金属素線には引張力が作用する。また、その反対方向に沿ってシールド電線が捻回されると、金属素線には圧縮力が作用する。従来のシールド電線では、シールド電線が捻回されると、引張力によって金属素線が伸ばされていた。また、圧縮力に対しては金属素線の逃げ場がなく、金属素線は無理に縮まるしかなかった。そのため、繰返し捻回されることにより金属素線が断線しやすくなるという問題があった。これにより、シールド性能の低下や、絶縁体およびシースの破壊が生じるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、繰返し捻回される場合において、シールド導体を構成する金属素線の断線を起こりにくくして、シールド性能の低下や絶縁体およびシースの破壊を防止できるシールド電線を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係るシールド電線は、導体と、前記導体の外周に被覆された絶縁体と、前記絶縁体の外周に金属素線を巻回してなるシールド導体と、前記シールド導体の外周に被覆されたシースとを備え、前記金属素線の巻き径が、作用する捻回力によって拡縮可能となるように構成されていることを要旨とするものである。

この際、前記金属素線の巻き径が拡縮する範囲は、下記の式（１）〜（３）を満たすと良い。
ｒ_１≦ｒ≦ｒ_２ ・・・（１）
ｒ_１＝ｒ_０×ａ／（ａ＋（θ／３６０）） ・・・（２）
ｒ_２＝ｒ_０×ａ／（ａ−（θ／３６０）） ・・・（３）
ただし、
ｒ：金属素線の巻き径
ｒ_０：捻回されていない状態における金属素線の巻き径
ｒ_１：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最小巻き径
ｒ_２：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最大巻き径
ａ：金属素線の巻き回数

また、前記金属素線の巻き径が拡縮する範囲は、下記の式（２）〜（５）を満たすものであっても良い。
ｒ_１＝ｒ_０×ａ／（ａ＋（θ／３６０）） ・・・（２）
ｒ_２＝ｒ_０×ａ／（ａ−（θ／３６０）） ・・・（３）
ｒ_３≦ｒ≦ｒ_４ ・・・（４）
（ｒ_４−ｒ_３）／（ｒ_２−ｒ_１）≧０．６ ・・・（５）
ただし、
ｒ：金属素線の巻き径
ｒ_０：捻回されていない状態における金属素線の巻き径
ｒ_１：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最小巻き径
ｒ_２：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最大巻き径
ｒ_３：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径
ｒ_４：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径
ａ：金属素線の巻き回数

そして、このとき、前記絶縁体および／または前記シースが押縮可能な弾性材料で形成されていることが望ましい。また、前記絶縁体と前記シールド導体との間、および／または、前記シールド導体と前記シースとの間に緩衝材が介在されていても良い。さらに、前記絶縁体と前記シールド導体との間、および／または、前記シールド導体と前記シースとの間にクリアランスが設けられていても良い。

本発明に係るシールド電線は、金属素線を巻回してなるシールド導体を備えており、この金属素線の巻き径が、シールド電線に作用する捻回力に対して拡縮するように構成されている。そのため、金属素線の巻き方向に沿ってシールド電線が捻回され、巻き方向に沿って金属素線に引張力が作用したときには、金属素線の巻き径は縮まることができる。これにより、金属素線に作用する引張力を吸収することができるため、引張力によって金属素線が伸ばされるのを防止できる。また、金属素線の巻き方向とは反対の方向に沿ってシールド電線が捻回され、金属素線に圧縮力が作用したときには、金属素線の巻き径は拡がることができる。これにより、金属素線に作用する圧縮力を吸収することができるため、圧縮力によって金属素線が無理に縮まるのを防止できる。

したがって、シールド電線が繰返し捻回されたときには、金属素線の巻き径が拡縮することにより、繰返し作用する引張力や圧縮力を吸収し、金属素線が繰返し無理に引張られたり圧縮されたりするのを抑えることができる。そのため、金属素線は、シールド電線が繰返し捻回されたときにおいて断線しにくくなる。これにより、シールド性能の低下が防止できる。また、金属素線の断線が抑えられるため、金属素線が断線した状態でさらにシールド電線が繰返し捻回されるのを抑えることができる。そのため、断線した金属素線の切れ端で絶縁体やシースが破壊されることも防止できる。

この際、金属素線の巻き径が拡縮する範囲を上記の式（１）〜（３）を満たす範囲とすることにより、シールド電線に作用する捻回力に対して、金属素線の巻き径は確実に拡縮することができる。そして、金属素線の巻き径が拡縮する範囲が上記の式（２）〜（５）を満たす範囲である場合には、より一層、捻回特性が向上するため、より一層、金属素線の断線を起こりにくくして、シールド性能の低下や絶縁体およびシースの破壊を防止できる。

このとき、例えば、絶縁体やシースを押縮可能な弾性材料で構成したり、絶縁体とシールド導体との間やシールド導体とシースとの間に、緩衝材を介在させたりクリアランスを設けたりすることにより、金属素線の巻き径は拡縮することができる。

本発明に係るシールド電線の構成の一例を表わす模式図（ａ）および断面図（ｂ）である。 クリアランスを形成した構成のシールド電線を表わす断面図（ａ）および断面拡大図（ｂ）である。 金属素線の巻きピッチを説明する模式図である。

次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の一実施形態に係るシールド電線１０は、図１に示すように、導体１２と、導体１２の外周に被覆された絶縁体１４と、絶縁体１４の外周を覆うシールド導体１６と、シールド導体１６の外周に被覆されたシース１８とを備えている。シールド導体１６は、絶縁体１４の外周に螺旋状に（横巻きに）金属素線１６ａを巻回してなるものである。

本発明においては、シールド導体１６を構成する金属素線１６ａの巻き径が、シールド電線１０に作用する捻回力によって拡縮可能となるように構成されている。金属素線１６ａの巻き径とは、図１（ｂ）に示すように、シールド電線１０の軸方向と直交する方向における断面において円形状に配置された複数の金属素線１６ａの断面よりなる円の直径ｒである。

金属素線１６ａの巻き径を拡縮可能にする具体的な構成としては、１）金属素線１６ａの内側に配置される絶縁体１４や、金属素線１６ａの外側に配置されるシース１８が、押縮可能な弾性材料で形成された構成、２）絶縁体１４とシールド導体１６との間や、シールド導体１６とシース１８との間に緩衝材が介在された構成、３）絶縁体１４とシールド導体１６との間や、シールド導体１６とシース１８との間にクリアランスが設けられた構成を示すことができる。

本発明においては、金属素線１６ａの巻き方向にシールド電線１０が捻回されると、金属素線１６ａには巻き方向に沿って引張力が作用し、金属素線１６ａは巻き径が縮小される方向に動く。一方、金属素線１６ａの巻き方向とは反対の方向にシールド電線１０が捻回されると、金属素線１６ａには巻き方向と反対の方向に沿って圧縮力が作用し、金属素線１６ａは巻き径が拡大する方向に動く。

ここで、シールド電線１０が捻り角θで捻回されるとし、金属素線の巻き径をｒとしたときの金属素線の巻き径ｒが変動する範囲について考察すると、巻き径が縮小、あるいは拡大される場合においても、巻いている金属素線１６ａ自体の長さは変わらない。螺旋巻きにおいては、巻いている金属素線１６ａ全体の長さは、軸方向の成分の長さｘと周方向の成分の長さｙとに分けて求めることができ、√（ｘ^２＋ｙ^２）となる。軸方向の成分の長さｘはシールド電線１０の長さであり、変わらない。周方向の成分の長さｙは、π×（巻き径）×（巻き回数）で表わされる。軸方向の成分の長さｘが変わらない場合、周方向の成分の長さｙも変わらない。したがって、巻き径が縮小、あるいは拡大された場合においても、（巻き径）×（巻き回数）の値は一定となる。

金属素線１６ａが捻回され、引張力あるいは圧縮力を受けたときに、これ以外の外力が金属素線１６ａに加わらない状態であれば、捻り角θで捻回されたときには、巻き回数はθ／３６０だけ変動することになる。そのため、元の巻き回数がａであるとし、金属素線１６ａの巻き方向と同じ方向を正方向とすると、金属素線１６ａの巻き方向と同じ方向に捻回されたときには、巻き回数はａ＋（θ／３６０）となる。一方、金属素線１６ａの巻き方向とは反対の方向に捻回されたときには、巻き回数はａ−（θ／３６０）となる。

したがって、金属素線１６ａが捻回され、引張力あるいは圧縮力を受けたときに、これ以外の外力が金属素線１６ａに加わらなければ、シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径（最小巻き径）ｒ_１およびシールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径（最大巻き径）ｒ_２は、理論上、以下の式（２’）（３’）で表わされ、これらから式（２）（３）が求まる。

本発明においては、捻り角（θ）に対して、理論上、金属素線１６ａの巻き径が最大限変動する範囲（ｒ_１〜ｒ_２）内に金属素線１６ａの巻き径ｒが変動することが好ましいため、下記式（１）〜（３）を満たすことが好ましい。

ｒ_１≦ｒ≦ｒ_２ ・・・（１）
ｒ_１＝ｒ_０×ａ／（ａ＋（θ／３６０）） ・・・（２）
ｒ_２＝ｒ_０×ａ／（ａ−（θ／３６０）） ・・・（３）
ｒ_１×（ａ＋（θ／３６０））＝ｒ_０×ａ ・・・（２’）
ｒ_２×（ａ−（θ／３６０））＝ｒ_０×ａ ・・・（３’）
ただし、
ｒ：金属素線の巻き径
ｒ_０：捻回されていない状態における金属素線の巻き径
ｒ_１：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最小巻き径
ｒ_２：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最大巻き径
ａ：金属素線の巻き回数

ここで、シールド電線１０が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときには、金属素線の巻き径は必ずしもｒ_１である必要はない。金属素線１６ａが拡縮することによるシールド電線１０の捻回特性の向上効果が十分の範囲内であれば、ｒ_１よりも大きくても良い。同様に、シールド電線１０が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときには、金属素線の巻き径は必ずしもｒ_２である必要はなく、ｒ_２より小さくても良い。

シールド電線１０の捻回特性の向上効果に優れるなどの観点からいえば、捻り角（θ）において金属素線１６ａの巻き径が変動する範囲としては、シールド電線１０が金属素線１６ａの巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径をｒ_３とし、シールド電線１０が金属素線１６ａの巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径をｒ_４とすると、下記の式（４）（５）を満たすものが好ましい。

ｒ_３≦ｒ≦ｒ_４ ・・・（４）
（ｒ_４−ｒ_３）／（ｒ_２−ｒ_１）≧０．６ ・・・（５）
ただし、
ｒ_１：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最小巻き径
ｒ_２：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最大巻き径
ｒ_３：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径
ｒ_４：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径

上記１）の構成における材料の凹み具合や、上記２）の構成における緩衝材を介在させる厚みや、上記３）の構成におけるクリアランスＬの大きさは、シールド電線１０が捻回された際に金属素線１６ａの巻き径が最大限変動する範囲（ｒ_１〜ｒ_２）以上にしておくことが好ましいが、金属素線１６ａが拡縮することによるシールド電線１０の捻回特性の向上効果が十分の範囲内であれば、上記範囲（ｒ_１〜ｒ_２）よりも小さい範囲であっても良い。

上記１）の構成においては、絶縁体１４やシース１８が押縮可能な弾性材料で形成されているため、絶縁体１４やシース１８は負荷がかかると容易に凹むようにされている。したがって、金属素線１６ａの巻き径が縮まるときには内側にある絶縁体１４が凹み、金属素線１６ａの巻き径が拡がるときには外側にあるシース１８が凹む。これにより、金属素線１６ａの巻き径が拡縮可能になる。この場合、絶縁体１４およびシース１８の一方が押縮可能な弾性材料で形成されていても良いし、両方が押縮可能な弾性材料で形成されていても良い。

絶縁体１４を形成する材料は、シールド電線１０に作用する捻回力により金属素線１６ａの巻き径が縮まろうとする際の力によって容易に凹むことができる程度の硬さを有するものであれば良い。また、シース１８を形成する材料は、シールド電線１０に作用する捻回力により金属素線１６ａの巻き径が拡がろうとする際の力によって容易に凹むことができる程度の硬さを有するものであれば良い。

絶縁体１４を形成する材料としては、例えば、オレフィン系樹脂などを例示することができる。オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンや、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸（エステル）共重合体などのエチレン共重合体、プロピレン−αオレフィン共重合体、プロピレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン−（メタ）アクリル酸（エステル）共重合体などのプロピレン共重合体などを例示することができる。これらは単独で用いても良いし、併用しても良い。より好ましくは、ポリエチレン、ポリプロピレンである。

ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン、メタロセン超低密度ポリエチレンなどを例示することができる。

絶縁体１４を形成する材料は、架橋されていても良いし、架橋されていなくても良い。

シース１８を形成する材料としては、例えば、オレフィン系樹脂、ウレタン樹脂などを例示することができる。オレフィン系樹脂としては、上記材料を示すことができる。シース１８を形成する材料は、柔軟性に優れるなどの観点から、架橋されていないものが好ましい。

絶縁体１４やシース１８は、押縮しやすいなどの観点から、セカントモジュラスが１００ＭＰａ未満であることが好ましい。より好ましくは、セカントモジュラスが６０ＭＰａ未満である。セカントモジュラスは、ＡＳＴＭＤ２６７１に準拠して測定することができる。

上記２）の構成においては、絶縁体１４とシールド導体１６との間や、シールド導体１６とシース１８との間に緩衝材が介在されているため、少なくとも緩衝材が配されている厚みの範囲内では、金属素線１６ａの巻き径が動くことができる。これにより、金属素線１６ａの巻き径が拡縮可能になる。この場合、絶縁体１４とシールド導体１６との間およびシールド導体１６とシース１８との間の一方に緩衝材が介在されていても良いし、両方に緩衝材が介在されていても良い。

このような緩衝材としては、例えば綿糸を編み込んだものやアラミド繊維などを示すことができる。

上記３）の構成においては、図２に示すように、絶縁体１４とシールド導体１６との間や、シールド導体１６とシース１８との間に所定の大きさのクリアランス（空隙、隙間）Ｌが設けられている。このクリアランスＬは、シールド電線１０が捻回されたときにシールド導体１６を構成する金属素線１６ａの巻き径が拡縮自在となるようにするものである。

シールド導体１６において、絶縁体１４の外周に金属素線１６ａを螺旋状に１巻きしたときの長手方向の距離を巻きピッチという。図３に示すように、巻きピッチは距離Ｐで表わされるものである。巻きピッチの大きさは、特に限定されるものではなく、金属素線１６ａの本数および巻き付け角度αを変更することによって適宜調整することができる。

例えば巻きピッチを大きくすると、巻き付け角度αが大きくなるため、巻き回数が少なくなる。これにより、速く巻き付けできるため、製造性が高くなる。一方、巻きピッチを小さくすると、巻き付け角度αが小さくなるため、巻き回数が多くなる。巻き回数が多いほうが、シールド電線１０が捻回されたときに金属素線１６ａが受ける影響は小さい。したがって、製造性と金属素線１６ａが受ける影響とのバランスの観点から、適宜巻きピッチを調整すると良い。巻きピッチとしては、好ましくは、１０〜６０ｍｍの範囲内であることが好ましい。より好ましくは、１０〜３０ｍｍの範囲内である。

シールド導体１６を構成する金属素線１６ａの外径は特に限定されるものではない。また、金属素線１６ａの材料は特に限定されるものではない。例えば、銅、銅合金、錫メッキ銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などを例示することができる。

上記１）〜３）の各構成においては、導体１２は、単芯線であっても良いし、複数本の金属素線を撚り合わせて形成される撚線であっても良い。撚線を構成する金属素線の本数は特に限定されるものではない。また、導体１２が撚線である場合には、金属素線は、導体１２の強度を補強するための補強線とともに撚り合わされていても良い。

導体１２において複数本の金属素線を撚る方法としては、例えば、全部の金属素線を一括して撚る方法や、複数本の金属素線を複数の束に分け、束毎に撚って複数本の撚線（子撚線）を形成した後、さらに複数本の撚線（子撚線）を撚る（親撚線を形成する）方法などがある。

例えばシールド電線１０が電力線である場合には、導体１２を構成する金属素線の本数が多くなることが多い（具体的には、金属素線の本数としては、例えば１０００本程度である。）。この場合、全部の金属素線を一括して撚ることもできるが、複数本の金属素線の一部で子撚線を形成した後、複数の子撚線を撚っても良い。

この際、全ての子撚線の撚り方向と親撚線の撚り方向とが同一方向であると、シールド電線１０が捻回されたときに、導体１２を構成する全ての金属素線が同じように動くことができる。そのため、導体１２を構成する金属素線同士の干渉が少ない。したがって、撚り方向が同一方向でない場合と比較して、導体１２を構成する金属素線が断線されにくい。また、シールド電線１０に曲げの力が加わったときには、導体１２を構成する全ての金属素線は同一方向に動くことができる。そのため、金属素線同士の干渉が少ない。したがって、撚り方向が同一方向でない場合と比較して、シールド電線１０が繰返し屈曲されたときに金属素線が金属疲労を起こしにくい。これにより、金属素線の断線を低減することができる。すなわち、耐屈曲性にも優れるようになる。

導体１２の単芯線または金属素線を形成する金属としては、特に限定されないが、例えば、銅、銅合金、錫メッキ銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などを例示することができる。金属素線の径は、特に限定されるものではない。また、補強線を形成する金属としては、特に限定されないが、例えば、鉄、ステンレスなどを例示することができる。

上記２）の構成および上記３）の構成において、絶縁体１４を形成する材料としては、特に限定されるものではない。例えば、絶縁性や製造性に優れるなどの観点から、オレフィン系樹脂などが好ましい。オレフィン系樹脂としては、上記材料を示すことができる。絶縁体１４を形成する材料は、架橋されていても良いし、架橋されていなくても良い。

上記２）の構成および上記３）の構成において、シース１８を形成する材料としては、特に限定されるものではない。例えば、オレフィン系樹脂やウレタン樹脂などを例示することができる。オレフィン系樹脂としては、上記したものなどを示すことができる。

上記１）の構成において、シールド電線１０は、例えば次のようにして製造することができる。まず、導体１２を形成し、次いで、押出被覆などの方法により導体１２の外周に絶縁体１４を形成する。次いで、絶縁体１４の外周に金属素線１６ａを螺旋状に巻回してシールド導体１６を形成する。次いで、押出被覆などの方法により金属素線１６ａの外周にシース１８を形成する。

上記２）の構成においては、導体の外周に絶縁体１４を形成した後、シールド導体１６を形成する前に、絶縁体１４の外周に緩衝材を配し、その後、この緩衝材の外周にシールド導体１６を形成する。次いで、シールド導体１６の外周にさらに緩衝材を配し、その後、この緩衝材の外周にシース１８を形成する。

上記３）の構成においては、例えば、絶縁体１４の外周に金属素線１６ａを巻き付けた後、金属素線１６ａの外周にシース１８を被覆する前に、金属素線１６ａの巻き付けを弛ませて金属素線１６ａを径方向に拡がらせるなどすれば、絶縁体１４とシールド導体１６との間にクリアランスＬを形成することができる。次いで、例えば、金属素線１６ａの巻き付けを弛ませた状態におけるシールド導体１６の外径よりも大きい内径となるようにチューブ状に押出成形したシース１８をシールド導体１６の外周に被覆するなどすれば、シールド導体１６とシース１８との間にクリアランスＬを形成することができる。この際、シールド導体１６の外周に直接シース材料を押出しても良いし、予めチューブ状に押出成形したシース１８をシールド導体１６の外周に被せても良い。

上記１）の構成において、シールド電線１０が金属素線１６ａの巻き方向に沿って捻回されると、金属素線１６ａには巻き方向に沿って引張力が作用するため、金属素線１６ａは巻き径が縮小される方向に動く。そのため、絶縁体１４に負荷がかかる。絶縁体１４は、押縮可能な弾性材料で形成されており、負荷がかかると容易に凹むようにされている。このため、絶縁体１４の金属素線１６ａと接触している面が凹み、金属素線１６ａの巻き径は縮まることができる。これにより、金属素線１６ａに作用する引張力を吸収することができるため、引張力によって金属素線１６ａが伸ばされるのを防止できる。

また、上記１）の構成において、シールド電線１０が金属素線１６ａの巻き方向とは反対の方向に沿って捻回されると、巻き方向とは反対の方向に沿って金属素線１６ａには圧縮力が作用し、金属素線１６ａは巻き径が拡大される方向に動く。そのため、シース１８に負荷がかかる。シース１８は、押縮可能な弾性材料で形成されており、負荷がかかると容易に凹むようにされている。このため、シース１８の金属素線１６ａと接触している面が凹み、金属素線１６ａの巻き径は拡がることができる。これにより、金属素線１６ａに作用する圧縮力を吸収することができるため、圧縮力によって金属素線１６ａが無理に縮まるのを防止できる。

上記２）の構成においては、絶縁体１４とシールド導体１６との間に緩衝材が介在されている。また、上記３）の構成においては、絶縁体１４とシールド導体１６との間に所定の大きさのクリアランスＬが設けられている。そのため、シールド電線１０が金属素線１６ａの巻き方向に沿って捻回されたときには、金属素線１６ａは巻き径が縮小される方向に動くことができ、金属素線１６ａの巻き径は縮まることができる。これにより、金属素線１６ａに作用する引張力を吸収することができるため、引張力によって金属素線１６ａが伸ばされるのを防止できる。

また、上記２）の構成においては、シールド導体１６とシース１８との間に緩衝材が介在されている。また、上記３）の構成においては、シールド導体１６とシース１８との間に所定の大きさのクリアランスＬが設けられている。そのため、シールド電線１０が金属素線１６ａの巻き方向とは反対の方向に沿って捻回されたときには、金属素線１６ａは巻き径が拡大される方向に動くことができ、金属素線１６ａの巻き径は拡がることができる。これにより、金属素線１６ａに作用する圧縮力を吸収することができるため、圧縮力によって金属素線１６ａが無理に縮まるのを防止できる。

したがって、上記１）〜３）のいずれの構成を有する場合においても、シールド電線１０が繰返し捻回されたときには、金属素線１６ａの巻き径が拡縮することにより、繰返し作用する引張力や圧縮力を吸収し、金属素線１６ａが繰返し無理に引張られたり圧縮されたりするのを抑えることができる。そのため、金属素線１６ａは、シールド電線１０が繰返し捻回されたときにおいても断線しにくくなる。これにより、シールド性能の低下が防止できる。また、金属素線１６ａの断線が抑えられるため、金属素線１６ａが断線した状態でさらにシールド電線１０が繰返し捻回されるのを抑えることができる。そのため、断線した金属素線１６ａの先端で絶縁体１４やシース１８が破壊されることも防止できる。

本発明に係るシールド電線は、自動車などの車両や電気・電子機器における回動部に配線されて好適なものである。回動部に配線されたシールド電線は、捻回されやすいからである。シールド電線は、電力線であっても良いし、信号線であっても良い。シールド電線の構成としては、導体とシールド導体とが同軸状に配置された同軸線であっても良いし、導体と導体の外周に被覆された絶縁体とからなる複数本の絶縁電線をまとめてシールド導体が覆ってなる多芯のケーブルであっても良い。

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（実施例１）
外径０．０８ｍｍの銅合金素線９８０本で導体を形成し、導体の外周に低密度ポリエチレンを押出被覆して厚み０．８ｍｍの絶縁体を形成した（絶縁体外径４．７ｍｍ）。次いで、絶縁体の外周に外径０．１４ｍｍの銅合金素線９６本を巻きピッチ２０ｍｍで全数を同方向に螺旋状に巻いてシールド導体を形成した。次いで、シールド導体の外周にポウレタン樹脂を押出被覆して厚み０．８ｍｍのシースを形成した（シース外径６．６ｍｍ）。以上のようにして、実施例１に係るシールド電線を作製した。

（実施例２）
外径０．０８ｍｍの銅合金素線９８０本で導体を形成し、導体の外周に高密度ポリエチレンを押出被覆して厚み０．８ｍｍの絶縁体を形成した（絶縁体外径４．７ｍｍ）。次いで、絶縁体の外周に厚み０．１ｍｍで緩衝材を覆って、内側緩衝材層を形成した。次いで、内側緩衝材層の外周に外径０．１４ｍｍの銅合金素線９６本を巻きピッチ２０ｍｍで全数を同方向に螺旋状に巻いてシールド導体を形成した。次いで、シールド導体の外周に厚み０．１ｍｍで緩衝材を覆って、外側緩衝材層を形成した。次いで、外側緩衝材層の外周に高密度ポリエチレンを押出被覆して厚み０．８ｍｍのシースを形成した（シース外径７．０ｍｍ）。以上のようにして、実施例２に係るシールド電線を作製した。

（実施例３）
外径０．０８ｍｍの銅合金素線９８０本で導体を形成し、導体の外周に高密度ポリエチレンを押出被覆して厚み０．８ｍｍの絶縁体を形成した（絶縁体外径４．７ｍｍ）。次いで、絶縁体の外周に外径０．１４ｍｍの銅合金素線９６本を巻きピッチ２０ｍｍで全数を同方向に螺旋状に巻いた後、巻き付けを弛めてシールド導体を形成した（シールド導体の巻き径５．２ｍｍ）。次いで、予め高密度ポリエチレンをチューブ状に成形して得られたチューブ状のシース（厚み０．８ｍｍ、外径７．０ｍｍ）をシールド導体の外周に覆うことにより、実施例３に係るシールド電線を作製した。

（比較例１〜３）
実施例１〜３におけるシールド導体（横巻シールド）を、外径０．１４ｍｍの銅合金素線を持ち数６本、打ち数４本、巻きピッチ２０ｍｍで編み込んだ構成の編組にそれぞれ変えた以外は、実施例と同様にして、比較例に係るシールド電線を作製した。なお、比較例３においては、編組の内径が絶縁体の外径よりも所定の大きさだけ大きくなるように編み込むことにより、絶縁体とシールド体との間にクリアランスを形成した。

（比較例４）
実施例１において、低密度ポリエチレンに代えて高密度ポリエチレンを用い、ポウレタン樹脂に代えて高密度ポリエチレンを用いた点以外は、実施例と同様にして、比較例４に係るシールド電線を作製した。

・低密度ポリエチレン（セカントモジュラス４９ＭＰａ）
・ウレタン樹脂（セカントモジュラス５６ＭＰａ）
・高密度ポリエチレン（セカントモジュラス２００ＭＰａ）
・緩衝材：アラミド繊維、商品名「ケブラー」、東レ・デュポン株式会社製

上記各シールド電線について捻回試験を行なった。すなわち、シールド電線を真っ直ぐにした状態で、一方の端部を固定具で固定し、他方の端部を把持しながら、表１に記載の捻回角で繰返し捻回させた。往復動作を１回とし、シールド導体の金属素線が断線するまで繰返し行なった。金属素線の断線は、捻回操作中における電気抵抗値の変化により確認し、電気抵抗値が１ｍΩ以上上昇したときを断線とした。電気抵抗値の変化は、シールド導体の両端部にそれぞれ電流供給用の端子と電圧測定用の端子を接続し、４端子法を用いて端部間の配線抵抗値の変化により確認した。３００万回まで繰返し捻回させ、捻回回数が２００万回以上であった場合を合格とした。表１に、シールド電線の構成および試験結果を示す。

Ａ−Ｂ間クリアランス：シールド導体（Ａ）と絶縁体（Ｂ）との間に形成したクリアランスの大きさ（単位：ｍｍ）
Ａ−Ｃ間クリアランス：シールド導体（Ａ）とシース（Ｃ）との間に形成したクリアランスの大きさ（単位：ｍｍ）
ｒ_１：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最小巻き径
ｒ_２：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最大巻き径
ｒ_３：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径
ｒ_４：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径
Ｘ：ｒ_２−ｒ_１
Ｙ：ｒ_４−ｒ_３
ｒ_１＝ｒ_０×ａ／（ａ＋（θ／３６０））
ｒ_２＝ｒ_０×ａ／（ａ−（θ／３６０））
ｒ_０：捻回されていない状態における金属素線の巻き径
ａ：金属素線の巻き回数

捻回試験の結果、比較例に係るシールド電線では、比較的緩い捻回角（±７５°／ｍ）においても、捻回回数が数十万回を超えたときにシールド導体の金属素線の断線が確認された。そして、捻回角が厳しくなるにしたがって、捻回可能な回数が減少した。

これに対し、実施例に係るシールド電線では、捻回回数が３００万回を超えてもシールド導体の金属素線の断線は確認されなかった。また、捻回角がより厳しい条件（±３００°／ｍ）でも２９０万回あるいは３００万回以上まで断線は確認されなかった。これは、実施例１においては絶縁体およびシースを形成する材料に柔らかい材料を用いたため、実施例２においてはシールド導体の金属素線が拡縮する範囲に緩衝材を挿入したため、実施例３においてはシールド導体の金属素線が拡縮する範囲に所定の大きさのクリアランスを設けたため、シールド電線が繰返し捻回されたときに金属素線の巻き径が拡縮自在となって繰返し作用する引張力や圧縮力を吸収し、金属素線が繰返し無理に引張られたり圧縮されたりするのを抑えているためと推察される。また、素線全数を同じ方向に巻き付けたことも、捻回特性の向上に貢献しているものと推察される。

実施例においては、実際に捻回によりシールド導体の金属素線が拡縮した範囲（ｒ_４−ｒ_３）は、捻回によりシールド導体の金属素線が拡縮する最大限の範囲（ｒ_２−ｒ_１）に対して１００％ではないものの、最大限の範囲に対して少なくとも６０％以上であり、これらは優れた捻回特性を有することが確認できた。

以上より、実施例に係るシールド電線は、繰返し捻回されたときに、シールド導体を構成する金属素線の断線が起こりにくいことが確認できた。したがって、実施例に係るシールド電線によれば、繰返し捻回される場合においても、シールド性能の低下や絶縁体およびシースの破壊を防止できることが確認できた。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、金属素線１６ａの巻き径を拡縮可能にする具体的な構成として、上記１）〜３）の構成を挙げているが、これらのうちのいずれか１つの構成を有するものであっても良いし、２つ以上の構成を組み合わせてなるものであっても良い。２つ以上の構成を組み合わせてなる場合には、さらに大きな捻り角でシールド電線が捻回されたときにも、金属素線の断線を防止することができる。

１０ シールド電線
１２ 導体
１４ 絶縁体
１６ シールド導体
１６ａ 金属素線
１８ シース

Claims (6)

1. 導体と、前記導体の外周に被覆された絶縁体と、前記絶縁体の外周に金属素線を巻回してなるシールド導体と、前記シールド導体の外周に被覆されたシースとを備え、
   前記金属素線の巻き径が、作用する捻回力によって拡縮可能となるように構成されていることを特徴とするシールド電線。
2. 前記金属素線の巻き径が拡縮する範囲は、下記の式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のシールド電線。
   ｒ_１≦ｒ≦ｒ_２ ・・・（１）
   ｒ_１＝ｒ_０×ａ／（ａ＋（θ／３６０）） ・・・（２）
   ｒ_２＝ｒ_０×ａ／（ａ−（θ／３６０）） ・・・（３）
   ただし、
   ｒ：金属素線の巻き径
   ｒ_０：捻回されていない状態における金属素線の巻き径
   ｒ_１：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最小巻き径
   ｒ_２：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最大巻き径
   ａ：金属素線の巻き回数
3. 前記金属素線の巻き径が拡縮する範囲は、下記の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のシールド電線。
   ｒ_１＝ｒ_０×ａ／（ａ＋（θ／３６０）） ・・・（２）
   ｒ_２＝ｒ_０×ａ／（ａ−（θ／３６０）） ・・・（３）
   ｒ_３≦ｒ≦ｒ_４ ・・・（４）
   （ｒ_４−ｒ_３）／（ｒ_２−ｒ_１）≧０．６ ・・・（５）
   ただし、
   ｒ：金属素線の巻き径
   ｒ_０：捻回されていない状態における金属素線の巻き径
   ｒ_１：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最小巻き径
   ｒ_２：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の最大巻き径
   ｒ_３：シールド電線が金属素線の巻き径を小さくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径
   ｒ_４：シールド電線が金属素線の巻き径を大きくする方向に捻り角（θ）で捻回されたときの金属素線の巻き径
   ａ：金属素線の巻き回数
4. 前記絶縁体および／または前記シースが押縮可能な弾性材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシールド電線。
5. 前記絶縁体と前記シールド導体との間、および／または、前記シールド導体と前記シースとの間に緩衝材が介在されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシールド電線。
6. 前記絶縁体と前記シールド導体との間、および／または、前記シールド導体と前記シースとの間にクリアランスが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のシールド電線。

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