JP2017199457A

JP2017199457A - 高屈曲絶縁電線及びワイヤーハーネス

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Publication number: JP2017199457A
Application number: JP2016086746A
Authority: JP
Inventors: 毅士大島; Takeshi Oshima; 雄紀土佐谷; Yuki Tosatani
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-11-02
Also published as: CN107316693A; US20170309369A1; US10242766B2; DE102017206833A1

Abstract

【課題】製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を抑えると共に、低温時及び常温時の双方における屈曲性を同時に向上させることができる高屈曲絶縁電線及びワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】０．１３ｓｑの断面積を有する銅合金からなる複数本の非圧縮素線１１で構成される導体部１０と、導体部１０上に設けられる被覆部２０とを備える高屈曲絶縁電線１であって、導体部１０は、伸びが７％以上であり、引張強さが５００ＭＰａ以上であり、被覆部２０は、１００度耐熱ポリ塩化ビニルによって構成されると共に、マイナス４０度における伸びが１００％以上である。【選択図】図２

Description

本発明は、高屈曲絶縁電線及びワイヤーハーネスに関する。

従来、０．１３ｓｑの導体断面積を有する絶縁電線が提案されている。このような絶縁電線は、導体が細くなることにより軽量化を図ることができる。また、０．１３ｓｑの導体断面積を有する絶縁電線においては、自動車環境に耐え得るように、広い温度範囲においてより高い耐屈曲性が求められる傾向にある。

電線の屈曲性を向上させる技術としては、例えば金属素線を複数本撚って撚線を作成し、この撚線をさらに複数本撚ることにより、導体部を形成するものが提案されている（特許文献１参照）。この技術によれば、素線の撚りと撚線の撚りという二重撚りを行うことから、金属素線の径を小さくでき、屈曲時における素線歪みを小さくして、耐屈曲性を向上させることができる。

また、電線の絶縁被覆に、耐寒性に優れる材料を用いて、低温時の屈曲性に優れる電線を提供する技術が提案されている（特許文献２参照）。さらに、素線間に介在物を入れることにより素線同士の摩擦を低減して耐屈曲性を向上させる電線についても提案されている（特許文献３参照）。

特開２００５−１９７１３５号公報特開２０１１−１２６９８０号公報特開２０１１−１８５４５号公報

しかし、特許文献１に記載の電線では、二重撚りを行う必要があることから製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を招いてしまう。また、特許文献２に記載の電線では、低温時の屈曲性を向上させるものであり常温時の屈曲性については改善の余地がある。さらに、特許文献３に記載の電線では、介在物を用いることから、介在物を介在させる分だけ製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を招いてしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を抑えると共に、低温時及び常温時の双方における屈曲性を同時に向上させることができる高屈曲絶縁電線及びワイヤーハーネスを提供することにある。

本発明の高屈曲絶縁電線は、０．１３ｓｑの断面積を有する銅合金からなる複数本の非圧縮素線で構成される導体部と、前記導体部上に設けられる被覆部とを備える高屈曲絶縁電線であって、前記導体部は、伸びが７％以上であり、引張強さが５００ＭＰａ以上であり、前記被覆部は、１００度耐熱ポリ塩化ビニルによって構成されると共に、マイナス４０度における伸びが１００％以上であることを特徴とする。

この高屈曲絶縁電線によれば、導体部は、伸びが７％以上であり、引張強さが５００ＭＰａ以上であることから、伸びと引張強度との双方においてより優れる導体部を使用することとなり、耐屈曲性に優れた導体とすることができる。さらに、導体部は、複数本の非圧縮素線からなることから、圧縮したもののような屈曲性の低下を抑えることができる。また、被覆部は、１００度耐熱ポリ塩化ビニルによって構成されることから常温時における屈曲性に優れ、マイナス４０度における伸びが１００％以上であることから低温時における屈曲性にも優れることとなる。さらに、二重撚りや介在物を用いる必要もない。従って、製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を抑えると共に、低温時及び常温時の双方における屈曲性を同時に向上させることができる。

また、本発明の高屈曲絶縁電線において、一端に４００ｇの重りを取り付けたうえで一端を固定側とし２３度でマイナス９０°から９０°の角度範囲で他端側を曲げ半径１２．５ｍｍのマンドレルを使用して３０ｒｐｍの速度で曲げを繰り返し行って前記導体部の抵抗値が１０％上昇するまでの往復回数が、１００００回以上であり、一端に４００ｇの重りを取り付けたうえで一端を固定側としマイナス３０度でマイナス９０°から９０°の角度範囲で他端側を曲げ半径１２．５ｍｍのマンドレルを使用して３０ｒｐｍの速度で曲げを繰り返し行って前記導体部の抵抗値が１０％上昇するまでの往復回数が、３０００回以上であることが好ましい。

この高屈曲絶縁電線によれば、２３度において導体部の抵抗値が１０％上昇するまでの往復回数が１００００回以上であり、マイナス３０度において導体部の抵抗値が１０％上昇するまでの往復回数が３０００回以上であるため、低温時及び常温時において一定以上の屈曲回数を確保した高屈曲絶縁電線を提供することができる。

また、本発明のワイヤーハーネスは、上記のいずれかに記載の高屈曲絶縁電線を含むことを特徴とする。

このワイヤーハーネスによれば、製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を抑えると共に、低温時及び常温時の双方における屈曲性を同時に向上させることができる高屈曲絶縁電線を含むワイヤーハーネスを提供することができる。

本発明によれば、製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を抑えると共に、低温時及び常温時の双方における屈曲性を同時に向上させることができる高屈曲絶縁電線及びワイヤーハーネスを提供することができる。

本発明の実施形態に係る高屈曲絶縁電線を含むワイヤーハーネスである。図１に示した高屈曲絶縁電線の断面図である。１００度耐熱ポリ塩化ビニル（重合度２０００：材料１）と８０度耐熱ポリ塩化ビニル（重合度１３００：材料２）とのマイナス４０度における伸びを示すグラフである。実施例に係る高屈曲絶縁電線と比較例１〜３に係る電線との詳細構成及び耐屈曲試験結果を示す図表である。耐屈曲試験の様子を示す概略図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る高屈曲絶縁電線を含むワイヤーハーネスである。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、複数の電線Ｗを束にしたものであり、複数の電線Ｗの少なくとも１本（１回路）が以下に詳細説明する高屈曲絶縁電線１により構成されている。このようなワイヤーハーネスＷＨは、例えば図１に示すように電線Ｗの両端部にコネクタＣを備えていてもよいし、複数の電線Ｗをまとめるためにテープ巻き（図示せず）されていてもよい。また、ワイヤーハーネスＷＨは、コルゲートチューブ等の外装部品（図示せず）を備えていてもよい。

図２は、図１に示した高屈曲絶縁電線の断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る高屈曲絶縁電線１は、ＩＳＯ６７２２規格に示す０．１３ｓｑの断面積を有する絶縁電線であって、析出強化型の銅合金からなる複数本（７本）の非圧縮素線１１で構成された導体部１０と、導体部１０上に設けられる被覆部２０とから構成されている。導体部１０は、複数本の非圧縮素線１１が撚り加工されることで構成されている。なお、導体部１０は、断面積が０．１３ｓｑであればよく、例えばＪＡＳＯＤ６１１規格に示すものであってもよい。さらに、導体部１０は、析出強化型の銅合金に限るものではない。

ここで、導体部１０に用いられる析出強化型の銅合金は、例えばＣｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ系及び、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系などの銅合金で構成されている。

このような導体部１０において、各金属の配合率は以下のようになっている。すなわち、導体部１０がＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系の銅合金である場合、Ｃｒが０．５０〜１．５０質量％であり、Ｚｒが０．０５〜０．１５質量％であり、Ｓｎが０．１０〜０．２０質量％であり、残部がＣｕである。また、導体部１０がＣｕ−Ｃｏ−Ｐ系の銅合金である場合、Ｃｏが０．２０〜０．３０質量％であり、Ｐが０．０７〜０．１２質量％であり、Ｎｉが０．０２〜０．０５である。さらに、Ｓｎが０．０８〜０．１２質量％であり、Ｚｎが０．０１〜０．０４質量％であり、残部がＣｕである。

また、本実施形態において導体部１０は常温（２３度）における伸びが７％以上であって、引張強さが５００ＭＰａ以上である。これにより、伸びと引張強度との双方においてより優れる導体部を使用することとなり、耐屈曲性に優れた導体とすることができる。

また、伸びは２０％未満であることが望ましい。伸びと引張強さとは相関があり、伸びを変化させると引張強さも変化してしまう。このような事情から、銅を基本とした合金の場合、伸びが２０％以上となると、もはや引張強さ５００ＭＰａを維持できなくなってしまうからである。さらに、引張強さは７５０ＭＰａ未満であることが望ましい。銅を基本とした合金の場合、引張強さが７５０ＭＰａ以上となると、もはや伸び７％を維持できなくなってしまうからである。

このような伸びと引張強さとを有する導体部１０を製造するためには、上記したような析出強化型の銅合金を用いることが好ましいが、特に析出強化型の銅合金でなくともよい。なお、純銅や軟銅では上記伸びと引張強さとを有する導体部１０を製造することはできない。

被覆部２０は、１００度耐熱ポリ塩化ビニルによって構成されている。１００度耐熱ポリ塩化ビニルとは、１００度の温度に１万時間曝した後における伸びが１００％以上であるポリ塩化ビニルである。ポリ塩化ビニルは、その重合度が高い方が安定しており、熱にも強くなる。すなわち、１００度耐熱ポリ塩化ビニルとは、ポリ塩化ビニルの重合度が一定値以上のものをいう。

さらに、被覆部２０は、上記のような１００度耐熱ポリ塩化ビニルのうち、マイナス４０度における伸びが１００％以上であるものが採用されている。これにより、低温時及び常温時における屈曲性に優れる被覆とすることができる。具体的にマイナス４０度における伸びが１００％以上である１００度耐熱ポリ塩化ビニルは、その重合度が２０００以上のものである。

図３は、１００度耐熱ポリ塩化ビニル（重合度２０００：材料１）と８０度耐熱ポリ塩化ビニル（重合度１３００：材料２）とのマイナス４０度における伸びを示すグラフである。なお、８０度耐熱ポリ塩化ビニルとは、８０度の温度に１万時間曝した後における伸びが１００％以上であるポリ塩化ビニルである。

図３に示すように、材料１の１００度耐熱ポリ塩化ビニルは、引張強度が大きくなるにつれて、伸びが比例的に増加し、８７ＭＰａにおける伸びが約５０％となっている。なお、引張強度８７ＭＰａ及び伸び約５０％が上降伏点となっており、これ以降は伸び約１０５％まで引張強度が減少する傾向にある。そして、引張強度５０ＭＰａ強、伸び約１０５％で材料１は破断する。

一方、材料２の８０度耐熱ポリ塩化ビニルは、引張強度が大きくなるにつれて、伸びが比例的に増加し、約６７ＭＰａにおける伸びが４０％弱となっている。なお、引張強度約６７ＭＰａ及び伸び４０％弱が上降伏点となっており、これ以降は伸び約５０％弱まで引張強度が減少する傾向にある。そして、引張強度６０ＭＰａ強、伸び５０％弱で材料２は破断する。

このように、材料２の８０度耐熱ポリ塩化ビニルは、低温時における伸びが材料１の１００度耐熱ポリ塩化ビニルよりも低く、屈曲性に優れないこととなる。一方、材料１の１００度耐熱ポリ塩化ビニルは低温時における屈曲性がより優れることがわかる。

次に、実施例及び比較例を説明する。図４は、実施例に係る高屈曲絶縁電線と比較例１〜３に係る電線との詳細構成及び耐屈曲試験結果を示す図表である。

図４に示すように、実施例に係る高屈曲絶縁電線において導体部は、断面積が０．１３ｓｑであり、析出強化型の銅合金からなる７本の素線が非圧縮で撚り加工されている。このような導体部の常温における引張強度は５３０ＭＰａであり、伸びは１０％である。

また、実施例において被覆部には１００度耐熱ポリ塩化ビニル（重合度２０００）が用いられ、常温（２３度）時における引張強度は４５ＭＰａであり、伸びは２７０％である。

比較例１に係る電線において導体部は、断面積が０．３５ｓｑであり、純銅からなる７本の素線が非圧縮で撚り加工されている。このような導体部の常温における引張強度は２５０ＭＰａであり、伸びは２３％である。また、比較例１において被覆部には１００度耐熱ポリ塩化ビニル（重合度２０００）が用いられ、常温（２３度）時における引張強度は４５ＭＰａであり、伸びは２７０％である。

比較例２に係る電線において導体部は、断面積が０．１３ｓｑであり、析出強化型の銅合金からなる７本の素線が圧縮状態で撚り加工されている。このような導体部の常温における引張強度は５３０ＭＰａであり、伸びは１０％である。また、比較例２において被覆部には８０度耐熱ポリ塩化ビニル（重合度１３００）が用いられ、常温（２３度）時における引張強度は４５ＭＰａであり、伸びは３００％である。

比較例３に係る電線において導体部は、断面積が０．１３ｓｑであり、析出強化型の銅合金からなる７本の素線が非圧縮で撚り加工されている。このような導体部の常温における引張強度は５３０ＭＰａであり、伸びは１０％である。また、比較例３において被覆部には８０度耐熱ポリ塩化ビニル（重合度２０００）が用いられ、常温（２３度）時における引張強度は４５ＭＰａであり、伸びは３００％である。

図５は、耐屈曲試験の様子を示す概略図である。耐屈曲試験については、図５に示す円筒形マンドレル屈曲試験器を用いて行った。具体的にはそれぞれの実施例及び比較例１〜３に係る電線の一端を固定し電線を真直ぐに伸ばした状態から、常温（２３度）又は低温（−３０度）で電線の他端側を−９０°から９０°の角度範囲で曲げ半径１２．５ｍｍのマンドレルＭを使用して曲げを繰り返し行い、素線が断線したときの曲げ回数（往復回数）を測定した。素線の断線については導通部ＣＰを利用して導体部の抵抗値が所定値（１０％）以上増加したか否かで判断した。なお、電線の一端に取り付けられる重りＢの荷重は常温及び低温共に４００ｇとした。また、屈曲速度は常温及び低温共に３０ｒｐｍとした。

図４において、常温屈曲回数が１２０００回以上で「◎」とし、１００００回〜１１９９９回で「○」とし、９９９９回以下で「×」とした。また、低温屈曲回数が５０００回以上で「◎」とし、３０００回〜４９９９回で「○」とし、２９９９回以下で「×」とした。

上記のような耐屈曲試験の結果、常温における屈曲回数は実施例で「◎」であり、比較例１で「×」であり、比較例２で「○」であり、比較例３で「◎」となった。以上より、常温での耐屈曲性は、導体について純銅よりも析出強化型の銅合金（すなわち常温（２３度）における伸びが７％以上であって、引張強さが５００ＭＰａ以上の銅合金）の方が高く、圧縮状態よりも非圧縮の方が高いことがわかった。

さらに、低温における屈曲回数は実施例で「◎」であり、比較例１で「○」であり、比較例２で「×」であり、比較例３で「×」となった。以上より、低温での耐屈曲性は、被覆について８０度耐熱ポリ塩化ビニルよりも１００度度耐熱ポリ塩化ビニルの方が高いことがわかった。なお、実施例と比較例１では、結果が「◎」と「○」とで異なっている。これは、導体の相違が影響していると考えられる。

このようにして、本実施形態に係る高屈曲絶縁電線１及びワイヤーハーネスＷＨによれば、導体部１０は、伸びが７％以上であり、引張強さが５００ＭＰａ以上であることから、伸びと引張強度との双方においてより優れる導体部１０を使用することとなり、耐屈曲性に優れた導体とすることができる。さらに、導体部１０は、複数本の非圧縮素線１１からなることから、圧縮したもののような屈曲性の低下を抑えることができる。また、被覆部２０は、１００度耐熱ポリ塩化ビニルによって構成されることから常温時における屈曲性に優れ、マイナス４０度における伸びが１００％以上であることから低温時における屈曲性にも優れることとなる。さらに、二重撚りや介在物を用いる必要もない。従って、製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を抑えると共に、低温時及び常温時の双方における屈曲性を同時に向上させることができる。

また、２３度において導体部１０の抵抗値が１０％上昇するまでの往復回数が１００００回以上であり、マイナス３０度において導体部１０の抵抗値が１０％上昇するまでの往復回数が３０００回以上であるため、低温時及び常温時において一定以上の屈曲回数を確保した高屈曲絶縁電線１を提供することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、析出強化型の銅合金は上記したものに限られるものではない。また、導体部１０に用いる銅合金は析出強化型に限るものではない。

また、上記実施形態において導体部１０の導電率は７０％ＩＡＣＳ以上であることが望ましい。上記実施形態では製造工数の増加、及び、電線コストの上昇を抑えると共に、低温時及び常温時の双方における屈曲性を同時に向上させることができる高屈曲絶縁電線１を提供できる。しかし、導体部１０の導電率を無視して高屈曲絶縁電線１を製造してしまうと、導電率が低くなってしまう場合があり、この場合にはスイッチ信号等を伝送するための信号線にしか使用ができなくなってしまう。

ここで、引張強さと導電率とには相関があることが知られている。このため、伸び及び引張強さのみに着目して導体部１０を製造してしまうと、導電率の低い導体部１０しか提供できなくなるおそれがあり、信号線にしか使用できない高屈曲絶縁電線１となってしまう。しかし、引張強さ５００ＭＰａ以上のみならず、導電率７０％ＩＡＣＳ以上となるように引張強さの調質を行えば、信号線のみならず小電流を流すための高屈曲絶縁電線１の電源線としての製造が可能となる。

また、上記実施形態等において１００度耐熱ポリ塩化ビニルの重合度は２０００である。しかし、２０００に限られるものではなく、ポリ塩化ビニルは、その重合度が高い方が安定しており、熱にも強くなることから、重合度はより高い方が屈曲性の面において好ましい。

１：高屈曲絶縁電線
１０：導体部
１１：非圧縮素線
２０：被覆部
Ｂ：重り
Ｃ：コネクタ
ＣＰ：導通部
Ｍ：マンドレル
Ｗ：電線
ＷＨ：ワイヤーハーネス

Claims

０．１３ｓｑの断面積を有する銅合金からなる複数本の非圧縮素線で構成される導体部と、前記導体部上に設けられる被覆部とを備える高屈曲絶縁電線であって、
前記導体部は、伸びが７％以上であり、引張強さが５００ＭＰａ以上であり、
前記被覆部は、１００度耐熱ポリ塩化ビニルによって構成されると共に、マイナス４０度における伸びが１００％以上である
ことを特徴とする高屈曲絶縁電線。
一端に４００ｇの重りを取り付けたうえで一端を固定側とし２３度でマイナス９０°から９０°の角度範囲で他端側を曲げ半径１２．５ｍｍのマンドレルを使用して３０ｒｐｍの速度で曲げを繰り返し行って前記導体部の抵抗値が１０％上昇するまでの往復回数が、１００００回以上であり、
一端に４００ｇの重りを取り付けたうえで一端を固定側としマイナス３０度でマイナス９０°から９０°の角度範囲で他端側を曲げ半径１２．５ｍｍのマンドレルを使用して３０ｒｐｍの速度で曲げを繰り返し行って前記導体部の抵抗値が１０％上昇するまでの往復回数が、３０００回以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の高屈曲絶縁電線。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の高屈曲絶縁電線を含むことを特徴とするワイヤーハーネス。