JP2012182000A - 電線 - Google Patents

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

【課題】自動車に配索されるワイヤハーネスに用いられた際にも、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線が破断することを防止できる電線を提供する。
【解決手段】電線１は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された断面円形状の素線５が複数撚り合わされて形成された芯線３と、前記芯線３を被覆した絶縁性の被覆部４と、を備えている。前記素線５の本数が、１９本以上かつ３７本以下であり、前記素線５の線径が、０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下であり、前記複数撚り合わされた前記素線５の合計断面積が、０．３４ｍｍ2以上かつ２．６１ｍｍ2以下であり、前記複数撚り合わされた素線５の撚りピッチＡが、前記芯線３の層心径Ｂの３倍以上かつ４０倍以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、素線がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成された芯線を備えた電線に関する。
従来から自動車に配索されるワイヤハーネスの軽量化のために、一般的に銅又は銅合金で構成された電線の芯線の素線を、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成することが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
特許文献１および特許文献２に記載の電線は、その端末の芯線に端子金具が加締められるなどして取り付けられ、前述したワイヤハーネスを構成する。
特開２００６−２５３０９３号公報 特開２００６−２５３０７６号公報
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の電線は、従来から電線の芯線の材料として用いられてきた銅又は銅合金よりも機械的な強度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金が用いられている。このため、例えば、ドア部などのように自動車で繰り返し屈曲される部位に使用される際に、前記電線の芯線の素線が破断する虞がある。
また、特許文献１および特許文献２に記載の電線は、前記電線の芯線の素線の線径が０．０５〜０．１２ｍｍとされ、前記素線の線径が細すぎるため、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いた素線の製造性が低下する。また、素線の線径が細すぎるため、電線が繰り返し屈曲された際に前記素線が断線しやすくなる。さらに、前記素線の線径を太くしすぎると、電線が屈曲された際に前記素線が大きく歪み、当該素線が伸ばされて連続的な屈曲によって早期断線しやすくなる。
また、特許文献１および特許文献２に記載の電線は、電線の芯線の素線の撚りピッチが撚り線外径の３０〜５０倍とされ、前記素線の撚りピッチが広すぎるため、前記素線の余長が不十分となる。このため、電線が屈曲されたときに当該素線に生じる歪みが大きくなり、屈曲性が低下する。
そして、特許文献１および特許文献２に記載の電線は、繰り返しの屈曲回数が１０００回以下で、前記電線の芯線の素線が破断しやすいため、前述したドア部などに使用された場合に、前記素線が破断してしまうことが考えられる。
従って、本発明の目的は、自動車に配索されるワイヤハーネスに用いられた際にも、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線が破断することを防止できる電線を提供することにある。
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された断面円形状の素線が複数撚り合わされて形成された芯線と、前記芯線を被覆した絶縁性の被覆部と、を備えた電線において、前記素線の本数が、１９本以上かつ３７本以下であり、前記素線の線径が、０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下であり、前記複数撚り合わされた前記素線の合計断面積が、０．３４ｍｍ2以上かつ２．６１ｍｍ2以下であり、前記複数撚り合わされた素線の撚りピッチが、前記芯線の層心径の３倍以上かつ４０倍以下であることを特徴とする電線である。
請求項２に記載された発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された断面円形状の素線が複数撚り合わされて形成された芯線と、前記芯線を被覆した絶縁性の被覆部と、を備えた電線において、前記素線の本数が、３７本以上かつ８４本以下であり、前記素線の線径が、０．１５ｍｍ以上かつ０．３１５ｍｍ以下であり、前記芯線の前記複数撚り合わされた素線の合計断面積が、０．６５ｍｍ2以上かつ６．５４ｍｍ2以下であり、前記複数撚り合わされた素線の撚りピッチが、前記芯線の層心径の３倍以上かつ４０倍以下であることを特徴とする電線である。
請求項１に記載された発明によれば、電線は、素線の本数が１９本以上かつ３７本以下であり、前記素線の線径が０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下であり、前記複数撚り合わされた前記素線の合計断面積が０．３４ｍｍ2以上かつ２．６１ｍｍ2以下であるため、前記電線の素線の線径が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線の線径よりも細すぎず、かつ、太すぎない。
このため、電線の芯線を構成する素線の線径が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線よりも細すぎず且つ太すぎず、さらに、前記素線の本数が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線よりも多くなる。従って、前記電線は、引張応力や圧縮応力などへの耐力が向上し、かつ、前記電線が屈曲されたときに前記素線が大きく歪まなくなるため、耐屈曲性が向上する。
また、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線が、前記素線の線径を指定することで、前記素線の製造中に当該素線が細すぎることによる過度の張力などで断線することが防止される。
請求項２に記載された発明によれば、電線は、素線の本数が３７本以上かつ８４本以下であり、前記素線の線径が０．１５ｍｍ以上かつ０．３１５ｍｍ以下であり、前記芯線の前記複数撚り合わされた素線の合計断面積が０．６５ｍｍ2以上かつ６．５４ｍｍ2以下であるため、前記電線の素線の線径が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線の線径よりも細すぎず、かつ、太すぎない。
このため、電線の芯線を構成する素線の線径が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線よりも細すぎず且つ太すぎず、さらに、前記素線の本数が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線よりも多くなる。従って、前記電線が屈曲されたときに当該電線に作用する引張応力や圧縮応力などへの耐力が向上し、かつ、前記電線が屈曲されたときに前記素線が大きく歪まなくなる。このため、前記電線の耐屈曲性が向上する。
また、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線が、前記素線の線径を指定することで、前記素線の製造中に当該素線が細すぎることによる過度の張力などで断線することが防止される。
本発明の第一の実施形態にかかる電線の斜視図である。 図１に示す電線のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 芯線の素線の撚りピッチを示す図である。 本発明の第二の実施形態にかかる電線の斜視図である。 図４に示す電線のＶ−Ｖ矢視断面図である。 電線を繰り返し屈曲させる際の電線と治具との関係を説明するための図である。 素線が破断する屈曲回数を測定したときの素線本数と素線径と屈曲回数との関係を示すグラフである。 素線が破断する屈曲回数を測定したときの素線本数と素線径と屈曲回数との関係を示すグラフである。 素線が破断する屈曲回数を測定したときの層心径に対する撚りピッチの倍率と屈曲回数との関係を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態にかかる電線１は、図１および図２に示すように、導電性の芯線３と、絶縁性の被覆部４とを備えている。電線１は、断面円形状に形成されている。電線１は、その端末２で、前記被覆部４が除去されて芯線３が露出している。
芯線３は、複数の素線５で構成されている。図示例では、素線５は、１９本設けられている。素線５は、それぞれ、導電性の金属としてアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている。素線５が、アルミニウムで構成されているとは、前記素線５がアルミニウムと不可避不純物のみで構成されていることをいい、素線５が、アルミニウム合金で構成されているとは、前記素線５がアルミニウムと他の金属と不可避不純物で構成されていることをいう。なお、素線５が１９本設けられているものを図示したが、前記素線５の本数は、１９本以上かつ３７本以下とされている。
素線５は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された棒状の金属材料が図示しないダイスの孔内に通されて、引き抜き加工が施されることによって得られる。即ち、素線５は、断面円形状に形成されている。素線５は、前記素線５の線径が、０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下に形成されている。このため、複数撚り合わされた前記素線５の合計断面積は、０．３４ｍｍ2以上かつ２．６１ｍｍ2以下、好ましくは、０．４５ｍｍ2以上かつ１．４０ｍｍ2以下に形成されている。
芯線３は、前述した複数の素線５が束ねられて、前記芯線３の軸心を中心として撚られて、合わされている。即ち、芯線３は、複数の断面円形状の素線５が撚り合わされて、構成されている。このため、芯線３を構成する素線５は、螺旋状に湾曲した状態で互いに巻き付けられている。
芯線３の素線５の撚りピッチＡ（図３に示す）は、前記芯線３の層心径Ｂ（図２に示す）の３倍以上かつ４０倍以下の寸法に形成されている。即ち、芯線３の素線５は、撚りピッチＡが芯線３の層心径Ｂの３倍以上かつ４０倍以下の寸法となるように、撚り合わされている。このため、単位長さ当たりの前記素線５の長さが、当該素線５の撚りを解いたときに、従来から用いられてきた電線の芯線の素線よりも長くなる。
本発明でいう、撚りピッチＡとは、図３に模式的に示すように、螺旋状に湾曲した素線５の芯線３の周方向の所定の位置と、前記所定の位置から芯線３の周りを一周回って戻った前記周方向の所定の位置との間の距離を示している。即ち、撚りピッチＡとは、素線５が一周回ってもとの位置へ戻ってくるまでの寸法を示している。
本発明でいう、層心径Ｂとは、図２に示すように、芯線３の最大の外径から素線５の一本分の外径を引いた値、即ち最外周に位置する素線５の軸心を通る円の外径を示している。
なお、素線５自身の線径によって、撚りピッチＡが芯線３の層心径Ｂの３倍を下回ることは、物理的にあり得ない。即ち、複数の素線５を撚り合わせて構成された芯線３は、必ず撚りピッチＡが芯線３の層心径Ｂの３倍以上となるように撚られている。
また、本実施形態では、芯線３の素線５の撚りピッチＡが芯線３の層心径Ｂの１０倍以上かつ２０倍以下の寸法に形成されるのが望ましい。
被覆部４は、ポリ塩化ビニル樹脂などの絶縁性の合成樹脂からなり、素線３を被覆している。被覆部４の断面形状は、円環状に形成されている。
前述した構成の電線１は、その端末２で露出した芯線３に図示しない端子金具が取り付けられ、この端子金具が図示しないコネクタハウジングに取り付けられるなどして、自動車に配索されるワイヤハーネスに組み立てられる。
上述の一実施形態にかかる電線１は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された断面円形状の素線５が複数撚り合わされて形成された芯線３と、前記芯線３を被覆した絶縁性の被覆部４と、を備えている。前記素線５の本数が１９本以上かつ３７本以下であり、前記素線５の線径が０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下であり、前記複数撚り合わされた前記素線５の合計断面積が０．３４ｍｍ2以上かつ２．６１ｍｍ2以下であり、前記複数撚り合わされた素線５の撚りピッチＡが前記芯線の層心径Ｂの３倍以上かつ４０倍以下である。
このため、電線１の素線５の線径が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線の線径よりも細すぎず且つ太すぎず、さらには、前記素線５の本数が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線よりも多くなるため、耐屈曲性が向上する。
また、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線が、前記素線の線径を指定することで、前記素線の製造中に当該素線が細すぎることによる過度の張力などで断線することが防止される。
（第二の実施形態）
次に、本発明にかかる電線１の第二の実施形態について、図４および図５を参照して説明する。なお、前述した実施形態と同一部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、図４および図５に示すように、芯線３の素線５は、３８本設けられている。なお、素線５が３８本設けられているものを図示したが、前記素線５の本数は、３７本以上かつ８４本以下とされている。
また、本実施形態では、芯線３の素線５の線径は、０．１５ｍｍ以上かつ０．３１５ｍｍ以下に形成されている。このため、前記芯線３の前記複数撚り合わされた素線５の合計断面積が、０．６５ｍｍ2以上かつ６．５４ｍｍ2以下、好ましくは、１．４０ｍｍ2以上かつ２．９０ｍｍ2以下に形成されている。
芯線３の素線５の撚りピッチＡは、前記芯線３の層心径Ｂの３倍以上かつ４０倍以下に形成されている。このため、単位長さ当たりの前記素線５の長さが、当該素線５の撚りを解いたときに、従来から用いられてきた電線の芯線の素線よりも長くなる。
上述の第二の実施形態にかかる電線１は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された断面円形状の素線５が複数撚り合わされて形成された芯線３と、前記芯線３を被覆した絶縁性の被覆部４と、を備えている。前記素線５の本数が３７本以上かつ８４本以下であり、前記素線５の線径が０．１５ｍｍ以上かつ０．３１５ｍｍ以下であり、前記芯線３の前記複数撚り合わされた素線５の合計断面積が０．６５ｍｍ2以上かつ６．５４ｍｍ2以下であり、前記複数撚り合わされた素線５の撚りピッチＡが前記芯線３の層心径Ｂの３倍以上かつ４０倍以下である。
このため、電線１の素線５の線径が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線の線径よりも細すぎず且つ太すぎず、さらには、前記素線５の本数が、従来から用いられてきた電線の芯線の素線よりも多くなるため、耐屈曲性が向上する。
また、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線が、前記素線の線径を指定することで、前記素線の製造中に当該素線が細すぎることによる過度の張力などで断線することが防止される。
（素線が破断する屈曲回数の測定）
次に、本発明の発明者らは、本発明にかかる電線１と、素線５の本数が本発明の要旨から逸脱する電線と、素線５の線径が本発明の要旨から逸脱する電線と、素線５の撚りピッチＡが本発明の要旨から逸脱する電線と、を製造し、これらの電線を繰り返し屈曲させて、少なくとも一本の素線５が破断する屈曲回数を測定した。結果を図７〜図９に示す。
図７および図８に示すグラフの横軸は、素線５の本数と当該素線５の線径とを示し、縦軸は、少なくとも一本の素線５が破断する屈曲回数を示している。図７に示すグラフにおける各種電線は、複数撚られた素線５の合計断面積が、１．２５ｍｍ2とされている。図８に示すグラフにおける各種電線は、複数撚られた素線５の合計断面積が、２．５０ｍｍ2とされている。
図９に示すグラフの横軸は、前述した芯線３の素線５における層心径Ｂに対する撚りピッチＡの倍率を示し、縦軸は、少なくとも一本の素線５が破断する屈曲回数を示している。図９に示すグラフにおける各種電線は、複数撚られた素線５の合計断面積が、２．５０ｍｍ2とされている。図９に示すグラフの上段の折れ線は、素線５の本数が８４本、素線５の直径が０．２ｍｍの時のものである。下段の折れ線は、素線５の本数が３７本、素線５の直径が０．３ｍｍの時のものである。
また、電線１を繰り返し屈曲させる際には、図６に示すように、電線１の一端部（上端部）を治具２０に固定し、他端部（下端部）に錘２１を取り付け、電線１を二つの円柱状の曲げ治具２２間に通しておく。そして、治具２０を一方の曲げ治具２２側に移動させて、電線１の一端部を一方の曲げ治具２２の外周面に沿って屈曲させた後、治具２０を他方の曲げ治具２２側に移動させて、電線１の一端部を他方の曲げ治具２２の外周面に沿って屈曲させる。こうして、交互に、互いに逆向きに電線１を繰り返し屈曲させる。屈曲回数が１０００回以上となることで、電線１は、自動車のワイヤハーネスとして十分な性能を有していることとなる。
図７によれば、素線５の本数を１９本以上かつ３７本以下とすると共に、前記素線５の線径を０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下とすることにより、屈曲回数を１０００回以上とすることができ、自動車に配索されるワイヤハーネスに用いられた際にも、前述した第一の実施形態の電線１は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線５が破断することを防止できることが明らかとなった。即ち、素線５の疲労強度を向上できることが明らかとなった。
また、図７によれば、複数撚られた素線５の合計断面積が１．２５ｍｍ2とされている比較的に細い芯線３を有する電線１は、素線５の本数が１９本より少ない場合は、機械的強度が低下するため、前記素線５の少なくとも一本が破断する屈曲回数が、極端に少なくなる。また、素線５の本数が３７本より多い場合は、芯線３の外径が太くなって当該芯線３の剛性が高くなるため、電線１の屈曲性が低下する。
図８によれば、素線５の本数を３７本以上かつ８４本以下とすると共に、前記素線５の線径を０．１５ｍｍ以上かつ０．３１５ｍｍ以下とすることにより、屈曲回数を１０００回以上とすることができ、自動車に配索されるワイヤハーネスに用いられた際にも、前述した第二の実施形態の電線１は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線５が破断することを防止することが明らかとなった。即ち、素線５の耐疲労強度を向上できることが明らかとなった。
また、図８によれば、複数撚られた素線５の合計断面積が２．５０ｍｍ2とされている比較的に太い芯線３を有する電線１は、素線５の本数が３７本より少ない場合は、機械的強度が低下するため、前記素線５の少なくとも一本が破断する屈曲回数が少なくなる。また、素線５の本数が８４本より多い場合は、芯線３の外径が太くなって当該芯線３の剛性が高くなるため、電線１の屈曲性が低下する。
さらに、図９によれば、前述した第一の実施形態にかかる電線１と、第二の実施形態にかかる電線１とは、複数撚り合わされた素線の撚りピッチを前記芯線の層心径の３倍以上かつ４０倍以下とすることにより、次津車に配索されるワイヤハーネスに用いられた際にも、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素線５が破断することを確実に防止することが明らかとなった。即ち、素線５の耐疲労強度を向上できることが明らかとなった。
上述の素線５が破断する屈曲回数の測定結果から、前述の第一の実施形態における電線１は、素線５の合計断面積を０．３４ｍｍ2以上かつ２．６１ｍｍ2以下とすることで、屈曲回数が１０００回以上となる。なお、前記電線１は、当該電線１の屈曲回数を２０００回以上とするため、好ましくは、前記素線５の合計断面積を０．４５ｍｍ2以上かつ１．４０ｍｍ2以下とする。
上述の素線５が破断する屈曲かいい数の測定結果から、前述の第二の実施形態における電線１は、素線５の合計断面積を０．６５ｍｍ2以上かつ６．５４ｍｍ2以下とすることで、屈曲回数が１０００回以上となる。なお、前記電線１は、当該電線１の屈曲回数を２０００回以上とするため、好ましくは、前記素線５の合計断面積を１．４０ｍｍ2以上かつ２．９０ｍｍ2以下とする。
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ 電線
３ 芯線
５ 素線
Ａ 撚りピッチ
Ｂ 層心径

Claims (2)

  1. アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された断面円形状の素線が複数撚り合わされて形成された芯線と、前記芯線を被覆した絶縁性の被覆部と、を備えた電線において、
    前記素線の本数が、１９本以上かつ３７本以下であり、
    前記素線の線径が、０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下であり、
    前記複数撚り合わされた前記素線の合計断面積が、０．３４ｍｍ2以上かつ２．６１ｍｍ2以下であり、
    前記複数撚り合わされた素線の撚りピッチが、前記芯線の層心径の３倍以上かつ４０倍以下であることを特徴とする電線。
  2. アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された断面円形状の素線が複数撚り合わされて形成された芯線と、前記芯線を被覆した絶縁性の被覆部と、を備えた電線において、
    前記素線の本数が、３７本以上かつ８４本以下であり、
    前記素線の線径が、０．１５ｍｍ以上かつ０．３１５ｍｍ以下であり、
    前記芯線の前記複数撚り合わされた素線の合計断面積が、０．６５ｍｍ2以上かつ６．５４ｍｍ2以下であり、
    前記複数撚り合わされた素線の撚りピッチが、前記芯線の層心径の３倍以上かつ４０倍以下であることを特徴とする電線。
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