JP2019096493A - 編組線およびワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】振動による素線の断線を抑制可能な編組線、また、これを用いたワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】編組線１は、編み込まれた複数の素線２を有している。編組線１の形状は、筒状である。素線２は、アルミニウム線またはアルミニウム合金線より構成されている。素線２の外形は、素線軸２０に垂直な断面で見て、略平行な一対の直線状部２１ａ、２１ｂを有している。【選択図】図３

Description

本発明は、編組線およびワイヤーハーネスに関する。

従来、自動車等の車両に用いられるワイヤーハーネスに、複数の素線を編み込んで筒状に形成した編組線が用いられている。この種の編組線を構成する素線としては、例えば、特許文献１に記載されるように、裸軟銅線、無酸素軟銅線、錫めっき軟銅線などの銅系素線が用いられてきた。

近年では、ワイヤーハーネスの軽量化等のため、銅系素線に代えて、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム系素線を用いることが検討されている。

特開２０１５−１８７５６号公報

しかしながら、アルミニウム系素線からなる編組線は、車両走行時等の使用時に加わる振動により、素線同士が擦れて局部的に酸化被膜が破壊され、アルミニウムが摩耗する擦過腐食が生じる。擦過腐食が生じると、素線の摩耗が進行し、最終的に断線するおそれがある。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、振動による素線の断線を抑制可能な編組線、また、これを用いたワイヤーハーネスを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、編み込まれた複数の素線を有する筒状の編組線であって、
上記素線は、アルミニウム線またはアルミニウム合金線より構成されており、
上記素線の外形は、素線軸に垂直な断面で見て、略平行な一対の直線状部を有する、編組線にある。

本発明の他の態様は、上記編組線を有する、ワイヤーハーネスにある。

上記編組線は、編組線を構成する素線がアルミニウム線またはアルミニウム合金線より構成されており、素線軸に垂直な断面で見て、素線の外形が略平行な一対の直線状部を有している。素線の外形が円形である編組線では、素線の編み込み部において素線同士が点接触するのに対し、上記編組線では、素線の編み込み部において素線同士が面接触する。そのため、上記編組線によれば、素線同士の接触部にかかる振動による応力が緩和され、素線の断線を抑制することができる。

上記ワイヤーハーネスは、上記編組線を有している。そのため、上記ワイヤーハーネスでは、振動が負荷された場合でも、編組線における素線の断線が抑制される。それ故、上記ワイヤーハーネスによれば、編組線によるシールド信頼性を向上させることができる。

実施例１の編組線を模式的に示した外観図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面を模式的に示した図である。 実施例１の編組線を構成する素線の素線軸に垂直な断面を模式的に示した図である。 実施例１のワイヤーハーネスおよび当該ワイヤーハーネスの適用例を模式的に示した図である。

上記編組線は、複数の素線が筒状に編み込まれてなる。素線は、アルミニウム線またはアルミニウム合金線より構成されている。

アルミニウム合金としては、例えば、１０００系Ａｌ合金、３０００系Ａｌ合金、５０００系Ａｌ合金、６０００系Ａｌ合金、７０００系Ａｌ合金などを例示することができる。また、他にも、アルミニウム合金としては、例えば、質量％で、Ｍｇを０．１％以上、１．５％以下、Ｓｉを０．０３％以上２．０％以下、Ｃｕを０．０５％以上０．５％以下含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、ＭｇおよびＳｉの質量比Ｍｇ／Ｓｉが０．８以上３．５以下である化学組成を有するアルミニウム合金などを例示することができる。上記化学組成を有するアルミニウム合金は、引張強度を２００ＭＰａ以上、導電率を５０％ＩＡＣＳ以上とすることができる。そのため、上記化学組成を有するアルミニウム合金を用いた場合には、素線の強度および導電性が高まり、良好なシールド性能を確保しつつ、振動による素線の断線を抑制しやすい編組線が得られる。なお、上記化学組成は、さらに、質量％で、Ｆｅ：０．１％以上１．０％以下、および、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下の少なくとも１つの元素を含有することができる。また、上記化学組成は、さらに、質量割合で、Ｔｉ：５００ｐｐｍ以下、および、Ｂ：５０ｐｐｍ以下の少なくとも１つの元素を含有することができる。

上記編組線において、編組線を構成する複数の素線は、いずれも同じ材質のアルミニウム線またはアルミニウム合金線より構成されていてもよいし、異なる材質のアルミニウム線またはアルミニウム合金線より構成されていてもよい。前者の構成によれば、編組線の全体において、素線の屈曲特性にバラつきが生じ難くなり、屈曲特性を均一にしやすい。そのため、前者の構成によれば、屈曲して歪を受けた状態で繰り返し振動を受けた場合でも、局所的に断線しやすい箇所が発生し難く、振動による素線の断線を抑制しやすくなる。

なお、上記編組線において、アルミニウム線またはアルミニウム合金線は、表面に化成皮膜、アルマイト皮膜（陽極酸化皮膜）、防錆剤被膜などを有していてもよい。この構成によれば、裸アルミニウム系素線に比べ、素線表面の摩擦係数が低減し、素線同士の滑り性を向上させやすくなるため、上述した振動による擦過腐食を抑制しやすくなる。

ここで、上記編組線において、素線の外形は、素線軸に垂直な断面で見て、略平行な一対の直線状部を有している。なお、上記において、略平行とは、一対の直線状部が完全に平行である場合のみならず、一対の直線状部のうち、一方の直線状部に対して他方の直線状部が−１０度以上１０度以下の傾斜角で傾斜している場合も含まれる。

なお、上記編組線における素線は、例えば、素線軸に垂直な断面で見て、外形が円形状の素線を圧縮して扁平化することにより形成することができる。

上記編組線において、素線は、素線軸に垂直な断面の断面積に対する一対の直線状部間の距離の比（＜一対の直線状部間の距離＞／＜素線軸に垂直な素線断面の断面積＞）が、５ｍｍ^−１以上２０ｍｍ^−１以下である構成とすることができる。この構成によれば、外形が円形状の素線を圧縮して扁平化して上記素線を形成する際に、形成される一対の直線状部の両端に、隣り合う素線を傷付けるような角が立った角部が形成され難い。また、上記構成によれば、一対の直線状部の長さが短くなり過ぎず、上記圧縮によって素線の外表面に一対の平坦面が確実に形成される。そのため、上記構成によれば、素線の編み込み部において素線同士の面接触が確実なものとなり、素線の断線抑制効果を得やすい編組線が得られる。なお、一対の直線状部間の距離は、一方の直線状部に垂直な垂線を、一方の直線状部上に等間隔に１０本引き、これら垂線が一対の直線状部によってそれぞれ切り取られる各垂線長さの平均値とされる。

素線軸に垂直な断面の断面積に対する一対の直線状部間の距離の比は、上述した隣り合う素線を傷付けるような角部の形成を抑制しやすくなるなどの観点から、好ましくは、５．５ｍｍ^−１以上、より好ましくは、６ｍｍ^−１以上、さらに好ましくは、６．５ｍｍ^−１以上、さらにより好ましくは、６．７ｍｍ^−１以上とすることができる。素線軸に垂直な断面の断面積に対する一対の直線状部間の距離の比は、素線の編み込み部における素線同士の面接触を促進するなどの観点から、好ましくは、１９ｍｍ^−１以下、より好ましくは、１８ｍｍ^−１以下、さらに好ましくは、１７ｍｍ^−１以下、さらにより好ましくは、１６ｍｍ^−１以下とすることができる。

上記編組線において、素線の外形は、一対の直線状部における同側の端部間を繋ぐ一対の円弧状部を有する構成とすることができる。この構成によれば、隣り合う素線同士間で互いに傷付け合うのを抑制しやすくなる。そのため、この構成によれば、振動による断線の抑制に有利な編組線が得られる。

上記編組線において、素線の外形は、具体的には、角丸長方形状であるとよい。この構成によれば、素線の外形が、上記一対の直線状部および上記一対の円弧状部を有することが確実なものとなる。そのため、上述した作用効果を確実なものとすることができる。なお、角丸長方形状は、陸上競技等で使用されるトラック形状ということもできる。

上記編組線において、素線の断線率は、車両における振動部位への適用性が向上する等の観点から、好ましくは、３０％以下、より好ましくは、２５％以下、さらに好ましくは、２０％以下であるとよい。なお、編組線における素線の断線率の測定方法については、実験例にて後述する。

上記ワイヤーハーネスは、上記編組線を有している。具体的には、上記ワイヤーハーネスは、少なくともハーネス端部が上記編組線によって覆われている構成とすることができる。ハーネス端部では、ワイヤーハーネスが有する電線が露出されることが多い。上記構成によれば、ハーネス端部で電線が露出していてもこれを編組線にて覆うことができ、振動による素線同士の擦れによって編組線の素線が断線し難い。そのため、上記構成によれば、編組線によるシールド信頼性の高いワイヤーハーネスが得られる。

上記ワイヤーハーネスは、車両における室外にて振動部位に接続されるように構成されることができる。車両としては、例えば、自動車、電車、列車、バイクなどを例示することができる。上記構成によれば、振動部位の振動によって編組線が繰り返し振動した場合でも、編組線の素線が断線し難いため、編組線によるシールド信頼性の高い車両用のワイヤーハーネスが得られる。

上記ワイヤーハーネスは、具体的には、電線と、電線の外周を覆う保護材と、ハーネス端部にて保護材より露出した電線に接続されたコネクタと、保護材の端部とコネクタの端部とに固定され、保護材より露出した電線の外周を覆う上記編組線と、を有する構成とすることができる。なお、保護材としては、例えば、金属製パイプなどを例示することができる。この構成によれば、ワイヤーハーネスのコネクタが振動部位に接続された場合に、振動部位の振動によって編組線が繰り返し振動した場合でも、編組線の素線が断線し難いため、編組線によるシールド信頼性の高いワイヤーハーネスが得られる。なお、振動部位としては、自動車等の車両のエンジン、ドア開閉部（屈曲部）、モータ、バッテリーなどを例示することができる。

なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。

以下、実施例の編組線およびワイヤーハーネスについて、図面を用いて説明する。

（実施例１）
実施例１の編組線について、図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３に示されるように、本例の編組線１は、編み込まれた複数の素線２を有している。編組線１の形状は、筒状である。なお、図２では、各素線２は省略されている。

素線２は、アルミニウム線またはアルミニウム合金線より構成されている。素線２の外形は、図３に示されるように、素線軸２０に垂直な断面で見て、略平行な一対の直線状部２１ａ、２１ｂを有している。また、本例では、素線２の外形は、一対の直線状部２１ａ、２１ｂにおける同側の端部間を繋ぐ一対の円弧状部２２ａ、２２ｂを有している。素線２は、素線軸に垂直な断面で見て、外形が円形状の素線（不図示）が圧縮されて扁平化されることによって形成されたものである。素線２の外形は、具体的には、角丸長方形状とされている。なお、本例では、図３に示される素線２の幅ｗは、例えば、０．７８ｍｍ、素線２の高さｈは、例えば、０．２６ｍｍなどとすることができる。

次に、実施例１のワイヤーハーネスについて、図４を用いて説明する。図４に示されるように、本例のワイヤーハーネス３は、本例の編組線１を有している。

本例では、ワイヤーハーネス３は、具体的には、電線３１と、電線３１の外周を覆う保護材３２と、ハーネス端部３０にて保護材３２より露出した電線３１に接続されたコネクタ３３と、保護材３２の端部とコネクタ３３の端部とに固定され、保護材３２より露出した電線３１の外周を覆う編組線１と、を有している。図４では、両方のハーネス端部３０が編組線１で覆われている例が示されている。また、保護材３２は、具体的には、金属製パイプである。

本例では、一方のハーネス端部３０側のコネクタ３３は、第１の振動部位４である自動車のエンジンに接続される。また、他方のハーネス端部３０側のコネクタ３３は、第２の振動部位５である自動車のバッテリーに接続される。なお、本例のワイヤーハーネス３は、自動車の室外に配策される床下用のワイヤーハーネスである。また、編組線１は、リング部材３４を加締めることによって保護材３２の端部に固定されている。また、編組線１は、バンド部材３５により締め付けることによってコネクタ３３の端部に固定されている。

以下、編組線の試料を作製し、評価を行った。その実験例について説明する。

＜実験例＞
素線軸に垂直な断面で見て、素線の外形が円形状であるアルミニウム合金からなるＡｌ合金線（直径０．２６ｍｍ）を準備した。アルミニウム合金は、質量％で、Ｍｇを０．１％以上、１．５％以下、Ｓｉを０．０３％以上２．０％以下、Ｃｕを０．０５％以上０．５％以下含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、ＭｇおよびＳｉの質量比Ｍｇ／Ｓｉが０．８以上３．５以下である化学組成を有している。

準備したＡｌ合金線を、超硬Ｗよりなるローラーにて圧縮し、圧縮率３０％、５０％、７０％の三種類の扁平化Ａｌ合金線（１）、（２）、（３）を得た。各扁平化Ａｌ合金線は、素線軸に垂直な断面で見て、素線の外形が、角丸長方形状であった。圧縮率３０％の扁平化Ａｌ合金線（１）は、素線軸に垂直な断面の断面積に対する一対の直線状部間の距離の比が、１６．０１ｍｍ^−１であった。また、圧縮率５０％の扁平化Ａｌ合金線（２）は、素線軸に垂直な断面の断面積に対する一対の直線状部間の距離の比が、１１．４９ｍｍ^−１であった。また、圧縮率７０％の扁平化Ａｌ合金線（３）は、素線軸に垂直な断面の断面積に対する一対の直線状部間の距離の比が、６．７８ｍｍ^−１であった。なお、上記圧縮率（％）は、１００×（圧縮後の一対の直線状部間の距離）／（圧縮前の素線径）より算出される値である。

扁平化Ａｌ合金線（１）を複数本編み込んで筒状とすることにより試料１の編組線を得た。扁平化Ａｌ合金線（２）を複数本編み込んで筒状とすることにより試料２の編組線を得た。扁平化Ａｌ合金線（３）を複数本編み込んで筒状とすることにより試料３の編組線を得た。また、上記ローラーによる扁平化圧縮処理を行う前の円形外形を有するＡｌ合金線（素線径０．３４ｍｍ）を複数本編み込んで筒状とすることにより試料４の編組線を得た。なお、作製した各編組線における編み込み構成は、いずれも、打ち数４４、持ち数４とした。

（振動試験）
一定の歪み（具体的には、曲率変化量ΔＫ＝０．００５６の歪み）で編組線を１００万回振動させた際の断線率を確認した。なお、断線率は、１００×（断線した素線数）／（全素線数）の計算式より求めた。断線率が１０％以下の場合を、振動による素線の断線抑制効果に優れるとして「Ａ」とした。断線率が１０％超３０％以下の場合を、振動による素線の断線を抑制できているとして「Ｂ」とした。断線率が３０％超の場合を、振動による素線の断線が抑制できないとして「Ｃ」とした。

上記振動試験の結果、試料１の編組線における断線率は１８％であり、その判定は「Ｂ」、試料２の編組線における断線率は９％であり、その判定は「Ａ」、試料３の編組線における断線率は２１％であり、その判定は「Ｂ」、試料４の編組線における断線率は３２．５％であり、その判定は「Ｃ」であった。

以上の結果から、Ａｌ線またはＡｌ合金線より構成される素線を複数有する編組線において、素線の外形を、素線軸に垂直な断面で見て、略平行な一対の直線状部を有する構成とすることで、歪を受けた状態で繰り返し振動を受けても素線の断線を抑制することができることが確認された。これは、素線の編み込み部において素線同士が面接触するようになったため、素線同士の接触部にかかる振動による応力が緩和されたためである。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例、実験例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。

１ 編組線
２ 素線
２０ 素線軸
２１ａ、２１ｂ 直線状部
３ ワイヤーハーネス

Claims (8)

1. 編み込まれた複数の素線を有する筒状の編組線であって、
   上記素線は、アルミニウム線またはアルミニウム合金線より構成されており、
   上記素線の外形は、素線軸に垂直な断面で見て、略平行な一対の直線状部を有する、編組線。
2. 上記素線は、上記素線軸に垂直な断面の断面積に対する上記一対の直線状部間の距離の比が、５ｍｍ^−１以上２０ｍｍ^−１以下である、請求項１に記載の編組線。
3. 上記素線の外形は、上記一対の直線状部における同側の端部間を繋ぐ一対の円弧状部を有する、請求項１または２に記載の編組線。
4. 上記素線の外形は、角丸長方形状である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の編組線。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の編組線を有する、ワイヤーハーネス。
6. 少なくともハーネス端部が上記編組線によって覆われている、請求項５に記載のワイヤーハーネス。
7. 電線と、上記電線の外周を覆う保護材と、ハーネス端部にて上記保護材より露出した上記電線に接続されたコネクタと、上記保護材の端部と上記コネクタの端部とに固定され、上記保護材より露出した上記電線の外周を覆う上記編組線と、を有している、請求項５または６に記載のワイヤーハーネス。
8. 車両における室外にて振動部位に接続されるように構成されている、請求項５〜７のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。

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