JP2013045529A - 自動車用の電線およびワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】細物電線の導体の強度を高め、接続した端子をコネクタ挿入係止する際に電線の腰折れが発生しないようにする。
【解決手段】断面積が０．２２ｍｍ²未満の単芯線からなる導体と、該導体を被覆する絶縁被覆層とからなり、外径は０．９ｍｍ未満、質量は２．０ｇ／ｍ未満の自動車用の電線を提供する。好ましくは、前記単芯線とする導体は断面円形とし、かつ、銅を少なくとも９５質量％とし、所要の元素を配合し、前記導体の引張強度を４５０ＭＰａ以上、縦弾性係数を１１０ＧＰａ以上としている自動車用の電線。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車用の電線および該電線を含むワイヤハーネスに関し、特に、細物電線の導体強度の向上及び導体を単芯化することで腰折れ発生を低減するものである。

自動車に配線される電線は、加工性および配索時の取り扱い易さを考慮して、図３に示すように、タフピッチ銅の軟質材からなる金属素線１０１を多数本撚り合わせて導体（所謂、芯線）１０２を形成し、該導体１０２の外周に絶縁樹脂材を押出成形して絶縁被覆層１０３を形成した電線１００が用いられている。
この種のタフピッチ銅の軟質材からなる金属素線１０１を撚り合わせて形成した導体１０２は縦弾性係数が小さい。よって、該金属素線１０１が細径化された細径電線では、直線保形性が低くなり、該電線端末に接続した端子をコネクタに挿入係止する作業時、電線が腰折れ（座屈）して端子の挿入作業が非常に困難となる問題がある。よって、タフピッチ銅の軟質材からなる撚線を導体に用いた電線で、現在汎用されている最細電線は導体断面積が０．２２ｍｍ²である。

導体断面積が０．２２ｍｍ²未満でも所要の通電量を得ることができれば、導体断面積を小さくし、それに伴って絶縁被覆層を薄くでき、電線の小径化（細物化）が図れる。例えば、信号線の所要通電量は数ｍＡと小さく導体断面積が０．１ｍｍ²以下で良いため、信号線の小径化を図ることができる。よって、ワイヤハーネスに占める信号線の割合が急増しているため、信号線の増加によるワイヤハーネスの肥大化を抑制することができる。

前記観点から、本出願人は特開２００８−１６２８４号公報で、タフピッチ銅にＭｇ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎからなる特定元素の１種を添加して強度を高めた銅合金を用いて素線を形成し、該素線を撚り合わせた導体断面積を０．０３ｍｍ²〜０．２２ｍｍ²とした自動車用電線を提供している。

特開２００８−１６２８４号公報

特許文献１のように、タフピッチ銅に前記特定元素を配合して銅合金の強度を高め、該銅合金から素線を形成し、該素線を撚り合わせて導体を形成すると、タフピッチ銅で形成した素線を撚り合わせた導体より強度を高めることができる。
しかしながら、各素線の強度を高めても、これら素線を撚り合わせて導体を形成する場合、該導体断面積を小さくすると、撚り合わせる素線の径が減少するため、導体強度の上昇率は小さい。よって、導体断面積を０．１ｍｍ²未満等とすると腰折れが発生しやすく、該電線端末に接続した端子をコネクタに挿入係止する作業が容易に行えない。そのため、小径電線の更なる強度向上が望まれている。

本発明は前記要望に鑑みてなされたもので、導体強度を高められるようにして、導体断面積を細径化しても腰折れが発生しにくい電線を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、断面積が０．２２ｍｍ²未満の単芯線からなる導体と、該導体を被覆する絶縁被覆層とからなり、外径は０．９ｍｍ未満、質量は２．０ｇ／ｍ未満であることを特徴とする自動車用の電線を提供している。

また、前記単芯線とする導体は断面円形とし、かつ、銅を少なくとも９５質量％とし、所要の元素を配合し、前記導体の引張強度を４５０ＭＰａ以上、縦弾性係数を１１０ＧＰａ以上とすることが好ましい。

具体的には、下記の（１）（２）（３）のいずれかの銅合金とすることが好ましい。
（１）前記元素としては、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｃｒ、Ｚｒから選択された１種を０．１質量％以上かつ５質量％未満で含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金。
（２）前記元素として、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｃｒ、Ｚｒから選択された２種以上を合計で０．１質量％以上かつ５質量％未満で含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金。
（３）酸素を１００〜７００ｐｐｍ含み、前記（１）または（２）からなる銅合金。

本発明の電線の導体は、汎用されている軟質材のタフピッチ銅の単芯線のみでもよいが、前記のように他の元素を配合して強度を高め、単芯線からなる導体を前記引張強度、縦弾性係数を有するものとすると、該単芯線からなる導体の断面積をより小さくすることができる。
また、本発明の単芯線とする導体は断面円形とし、汎用されている丸電線とすることが好ましい。なお、丸電線に限定されず、偏平角電線等としてもよい。

前記のように、本発明の電線は、導体（芯線）は多数本の素線を撚り合わせた撚線とせず、単芯線とすることで、導体断面積を０．２２ｍｍ²未満、好ましくは０．１３ｍｍ²未満の細径電線としても、該細径電線の強度、特に、電線を直線状に保形する強度を高めている。これにより、該細径電線端末に接続した端子をコネクタに挿入する時に電線が容易に腰折れ（座屈）しないものとしている。かつ、導体断面積０．２２ｍｍ²未満の電線に適用しているため、単芯線からなる導体としても、他の導体断面積０．２２ｍｍ²以上の多数本の素線を撚り合わせた導体からなる電線と同様な柔軟性を保持でき、他の電線と集束してワイヤハーネスを構成した状態で、車両配索時に他の電線と同様に所要の方向に容易に曲げることができるものとしている。

さらに、単芯線を導体としているため、絶縁被服層の肉厚を減少でき、絶縁被覆層を薄くできる。このように外径および質量も低減できるため、該電線を集束するワイヤハーネスの外径の肥大化を抑制でき、かつ、ワイヤハーネスの重量低減を図ることができ、自動車重量の低減に寄与できる。

近時、自動車においては電子制御機器が急増し、これら電子制御機器に接続される信号線が増加している。よって、自動車に配索する信号線を本発明の電線として細線化、軽量化を図ることにより、自動車重量の軽減にも寄与できる。

第２の発明として、複数本の電線を集束したワイヤハーネスであり、これら集束される電線群のうち導体断面積が０．２２ｍｍ²未満の電線を前記単芯線の電線とし、
導体断面積が０．２２ｍｍ²以上の電線は金属素線を撚り合わせた撚線の導体を絶縁被覆層で被覆した電線としている自動車用のワイヤハーネスを提供している。

前記のように、近時、自動車に搭載される電子制御機器の急増で信号線も急増しており、多数の電線を集束して形成するワイヤハーネスにおいて、総電線本数に占める信号線の割合は増加している。よって、信号線を前記第１の発明の導体を単芯線として、細線化および軽量化を図ることができると、信号線が増加しているワイヤハーネスにおいて、該ワイヤハーネス全体の肥大化および重量増加を抑制することができる。

本発明では、導体断面積が０．２２ｍｍ^２未満で、好ましくは０．１３ｍｍ²未満の細径電線の導体を単芯線として細径電線の強度を高め、該細径電線端末に接続した端子をコネクタに挿入する時に電線が容易に腰折れ（座屈）しないものとしている。よって、コネクタに端子挿入時に腰折れするため使用できなかった導体断面積が０．２２ｍｍ²未満の電線を使用することができる。
また、導体を単芯線とすることで絶縁被覆層の肉厚も減少でき、結果として、電線外径および電線質量も低減できる。よって、主として信号線として用いる前記細径電線を、より小径化および軽量化できる本発明の単芯線の電線に置き換えることで、ワイヤハーネス全体の外径の肥大抑制及び重量増加を抑制することができる。その結果、ワイヤハーネスに外装する丸チューブ、コルゲートチューブ、さらにプロテクタのサイズを小さくすることができ、ワイヤハーネスが占める配索スペースを小さくできる利点もある。

さらに、本発明の電線は導体を撚線とせずに単芯線としているため、電線の製造工程で、素線の撚り合わせ工程を不要とでき、製造コストを大幅に低減できる。

本発明の第１実施形態の電線を示す図面である。 本発明の第２実施形態のワイヤハーネスを示す図面である。 従来の電線を示す図面である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１の本発明の自動車用の電線１は、細物電線として区分けされている導体断面積が０．２２ｍｍ²未満の電線からなり、導体２は単芯線とし、該導体２を絶縁被覆層３で被覆している。

本発明の電線１は、従来汎用されている自動車用の電線のうちで、コネクタに挿入される端子を接続した電線では最小電線である撚線の導体の断面積を０．２２ｍｍ²とした電線１００に代えて用いられる電線である。
本実施形態では、電線１として、単芯線からなる導体２の断面積を０．０８ｍｍ²とした電線と、０．０５ｍｍ²とした電線の２種類の電線を設けている。

前記単芯線とした導体２は、タフピッチ銅でも良いが、前記のように、銅を少なくとも９５質量％とし、下記の（１）〜（３）に記載の所要の元素を配合した銅合金で形成し、該導体２の引張強度を４５０ＭＰａ以上、縦弾性係数を１１０ＧＰａ以上とすることが好ましい。さらに望ましくは、引張強度を７８０ＭＰａ以上とすることが好ましい。
（１）前記元素としては、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｃｒ、Ｚｒから選択された１種を１質量％未満で含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金。
（２）前記元素として、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｃｒ、Ｚｒから選択された２種以上を合計で２質量％以上含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金。
（３）酸素を１００〜７００ｐｐｍ含み、前記（１）または（２）からなる銅合金。

本発明の電線１は、単芯線からなる導体２を塩化ビニル等の絶縁樹脂からなる絶縁被覆層３で被覆している。絶縁被覆層３を含めた外径は０．９ｍｍ未満、質量は２．０ｇ／ｍ未満としている。

具体的には、従来の電線１００では、０．２２ｍｍ²の撚線の導体の電線の外径は０．９５ｍｍ、質量は２．７ｇ／ｍであったが、該電線に置き換える本発明の電線１では、単芯線の導体２の断面積０．０８ｍｍ²の電線では、その外径を０．７４ｍｍ、質量を１．１ｇ／ｍとしている。
また、前記導体２の断面積が０．０５ｍｍ²の単芯線からなる導体２を備えた電線では、その外径を０．６５ｍｍ、質量を０．７ｇ／ｍとしている。
このように、下記の表１に示すように、電線径を２２〜３２％、電線重量を５９〜７５％低減させることができる。

「表１」
電線種 外径（ｍｍ） 質量（ｇ／ｍ）
導体が銅撚線の最小電線 ０．９５ ２．７
導体が単芯線で０．０８ｍｍ² ０．７４（−２２％） １．１（−５９％）
導体が単芯線で０．０５ｍｍ ² ０．６５（−３２％） ０．７（−７４％）

「実施例」
実施例１：前記（３）の銅合金で導体を形成し、ＣｕにＳｎを０．３質量％、酸素を３００ｐｐｍ配合した。
実施例２：前記（１）の銅合金で導体を形成し、ＣｕにＭｇを０．２質量％配合した。
実施例３：前記（２）の銅合金で導体を形成し、ＣｕにＮｉを３．０質量％、Ｓｉを０．６５質量％を配合した。

前記実施例１〜３の導体は引張強度は６００ＭＰａ〜８２０ＭＰａ、縦弾性係数は１１０ＧＰａ〜１３０ＧＰａであった。
また、導体断面積を０．０８ｍｍ²、０．０５ｍｍ²としたいずれの電線も、その端末に端子を圧着し、該端子をコネクタに挿入係止する実験において、電線の腰折れは発生せず、端子をコネクタに挿入できることが確認できた。

図２に第２実施形態のワイヤハーネス１０を示す。
実施形態のワイヤハーネス１０は自動車のインストルメントパネルの内部に配索するワイヤハーネス（通称、インパネハーネス）である。なお、他のエンジンルーム、車室のフロア、ドア、ルーフ等に配索するワイヤハーネスにも当然に適用される。

ワイヤハーネス１０は導体断面積が相違すると共に電線外径が相違する多数本の電線の集束体からなる。集束される電線群のうち、導体断面積が０．２２ｍｍ²未満の電線は、前記第１実施形態の単芯線からなる断面積が０．０８ｍｍ²の導体２を備えた電線１としている。一方、導体断面積が０．２２ｍｍ²以上の電線は前記図３に示す素線１０1を撚り合わせた撚線の導体１０２を備えた電線１００としている。

従来のワイヤハーネスにおいて集束していた導体断面積が０．２２ｍｍ²の従来の電線１００を、本発明のワイヤハーネスでは導体断面積が０．０８ｍｍ²の電線１に置き換えている。該電線１は従来の電線１００に対して電線外径が２２％、質量が５９％低減できるため、ワイヤハーネス全体としても下記の表２に示すように低減できた。
表２中、従来例は最小電線として断面積を０．２２ｍｍ²とした撚線導体の電線を用いたワイヤハーネスである。実施例は従来例の最小電線を断面積を０．０８ｍｍ²とした単芯線導体の電線に置き換えたワイヤハーネスである。

「表２」
インパネハーネス電線重量 インパネハーネスの最大外径
従来例 １８５０ｇ ３３．１ｍｍ
実施例 １４８２ｇ（−２０％） ２７．６ｍｍ（−１７％）

本発明のワイヤハーネスは前記実施形態に限定されず、従来の撚線導体で断面積０．２２ｍｍ²の電線を、すべて単芯線導体で断面積０．０５ｍｍ²の電線に置き換えても良いし、所要通電量に応じて単芯線断面積０．０５ｍｍ²の電線と０．０８ｍｍ²の電線との両方に置き換えてもよい。

１ 電線
２ 単芯線の導体
３ 絶縁被覆層
１０ ワイヤハーネス
１００ 撚線の導体を備えた電線
１０１ 素線
１０２ 撚線の導体

Claims (5)

1. 断面積が０．２２ｍｍ²未満の単芯線からなる導体と、該導体を被覆する絶縁被覆層とからなり、外径は０．９ｍｍ未満、質量は２．０ｇ／ｍ未満であることを特徴とする自動車用の電線。
2. 前記単芯線とする導体は断面円形とし、かつ、銅を少なくとも９５質量％とし、所要の元素を配合し、前記導体の引張強度を４５０ＭＰａ以上、縦弾性係数を１１０ＧＰａ以上としている請求項１に記載の自動車用の電線。
3. 前記単芯線の導体断面積を０．０１ｍｍ²〜０．１３ｍｍ²としている請求項１または請求項２に記載の自動車用の電線。
4. 前記単芯線の導体断面積を０．０１ｍｍ²〜０．０８ｍｍ²としている請求項１または請求項２に記載の自動車用の電線。
5. 複数本の電線を集束したワイヤハーネスであり、これら集束される電線群のうち導体断面積が０．２２ｍｍ²未満の電線を請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の単芯線の電線とし、導体断面積が０．２２ｍｍ²以上の電線は金属素線を撚り合わせた撚線構造の芯線を絶縁被覆層で被覆した電線としている自動車用のワイヤハーネス。

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