JP2022039239A

JP2022039239A - 電線用導体及び電線

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Publication number: JP2022039239A
Application number: JP2020144165A
Authority: JP
Inventors: 倫之阿部; Michiyuki Abe; 宏樹近藤; Hiroki Kondo
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2022-03-10

Abstract

【課題】第１方向に曲げ易くすることができる電線用導体及び電線を提供する。
【解決手段】平型導体１０は、断面形状において第１方向よりも第１方向と直交する第２方向に長い導電性の板材１１ａが、互いに平行に第１方向に沿って複数枚積層され、導体全体の断面形状が第１方向に長手となる概略板材状をなす板材積層部１１を有する。さらに、平型導体１０は、板材積層部１１を構成する複数枚の板材１１ａを接合する接合部１３を備えると共に、第２板材積層部１２を備えている。第２板材積層部１２は、断面形状において第２方向よりも第１方向に長い導電性の第２板材１２ａが、互いに平行に第２方向に沿って複数枚積層され、導体全体の断面形状が第１方向に長手となる概略板材状をなす。
【選択図】図２

Description

本発明は、電線用導体及び電線に関する。

従来、車両の電動化や自動運転化に伴いワイヤーハーネスの使用量が増加傾向にあり、ワイヤーハーネスの省スペース化が求められている。このような省スペース化を実現し得るものとして、電線の形状を従来の丸形から平型形状とすることにより省スペース化を図った電線が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１６－８５８４６号公報

ここで、特許文献１に記載の電線は平型形状であるため、フラット方向（平型平面に対する法線方向であって、以下第２方向という）に曲げ易いものの、エッジ方向（平型平面に沿う方向であって、以下第１方向という）には曲げ難くなってしまう。

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、その目的とするところは、第１方向に曲げ易くすることができる電線用導体及び電線を提供することにある。

本発明に係る電線用導体は、断面形状において第１方向よりも前記第１方向と直交する第２方向に長い導電性の板材が、互いに平行に前記第１方向に沿って複数枚積層され、導体全体の断面形状が前記第１方向に長手となる概略板材状をなす板材積層部を有する。

また、本発明に係る電線は、上記に記載の電線用導体と、前記電線用導体の周囲を覆う絶縁性の被覆部と、を備える。

本発明によれば、第１方向に曲げ易くすることができる電線用導体及び電線を提供することができる。

本発明の実施形態に係る平型電線を示す斜視図である。図１に示した平型電線の断面図であり、（ａ）はＡ－Ａ断面を示し、（ｂ）はＢ－Ｂ断面を示し、（ｃ）はＣ－Ｃ断面を示している。本実施形態に係る平型導体の撓みを示す図表である。図３に示す項目である断面二次モーメント及び撓みの計算方法を説明する図であり、（ａ）は断面二次モーメントの計算方法を説明し、（ｂ）は撓みの計算方法を説明している。積層枚数と撓みとの相関を示すグラフである。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す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において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る平型電線を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る平型電線（電線）１は、例えばワイヤーハーネスとして車両内に配索されるものであって、平型導体（電線用導体）１０と、被覆部２０とを備えている。平型導体１０は、例えば車両電源からの電力を送電する送電部として機能するものであり、アルミニウム、アルミニウム合金、及び銅等によって構成されている。被覆部２０は、平型導体１０の周囲を覆う絶縁性の部材である。

このような平型電線１は、後述する板材積層部１１に該当する第１部位２において第１方向に曲げられており、後述する第２板材積層部１２に該当する第２部位３において第２方向に曲げられている。第１方向は、平型導体１０の平面方向に沿う方向（エッジ方向）である。第２方向は、平型導体１０の平面に対する法線方向（フラット方向）である。

図２は、図１に示した平型電線１の断面図であり、（ａ）はＡ－Ａ断面を示し、（ｂ）はＢ－Ｂ断面を示し、（ｃ）はＣ－Ｃ断面を示している。図２（ａ）～（ｃ）に示すように、平型導体１０は、板材積層部１１と、第２板材積層部１２と、接合部１３とを備えている。

図２（ａ）に示す板材積層部１１は、複数枚の導電性の板材１１ａにより構成されている。各板材１１ａは、断面形状において、第１方向よりも、第１方向に直交する第２方向に長く形成されている。板材積層部１１は、このような板材１１ａが第１方向に沿って複数枚積層されて、導体全体の断面形状が第１方向に長手となる概略板材状となっている。

図２（ｂ）に示す第２板材積層部１２は、複数枚の導電性の第２板材１２ａにより構成されている。各第２板材１２ａは、断面形状において、第２方向よりも第１方向に長く形成されている。第２板材積層部１２は、このような第２板材１２ａが第２方向に沿って複数枚積層されている。この第２板材積層部１２も板材積層部１１と同様に、導体全体の断面形状が第１方向に長手となる概略板材状となっている。

ここで、丸形電線において導体半径を５．６５ｍｍとすると、導体断面積約１００ｍｍ^２を実現することができる。このような丸形電線と略同じ断面積を実現するために平型導体１０は、例えば第１方向の長さが２０ｍｍとされ、第２方向の長さが５ｍｍとされる。

このような導体断面積を実現するために、図２（ａ）に示す板材積層部１１は、例えば断面視して各板材１１ａが第１方向に１ｍｍであり第２方向に５ｍｍとなる寸法とされ、このような板材１１ａが２０枚積層されることで構成される。特に、板材積層部１１は、例示した寸法のように、各板材１１ａが第２方向に長くされていることから、板材積層部１１の全体としても第２方向よりも第１方向に曲げ易い構成とされている。

また、上記のような導体断面積を実現するために、図２（ｂ）に示す第２板材積層部１２は、例えば断面視して各第２板材１２ａが第１方向に２０ｍｍであり第２方向に１ｍｍとなる寸法とされ、このような第２板材１２ａが５枚積層されることで構成される。特に、第２板材積層部１２は、例示した寸法のように、各第２板材１２ａが第１方向に長くされていることから、第２板材積層部１２の全体としても第１方向よりも第２方向に曲げ易い構成とされている。

図２（ｃ）及び後述の図３のイメージに示す接合部１３は、板材積層部１１を構成する複数枚の板材１１ａを接合するものである。また、接合部１３は、第２板材積層部１２を構成する複数枚の第２板材１２ａを接合するものとしても機能する。このような接合部１３は、板材積層部１１と第２板材積層部１２との間に介在している。これにより、平型導体１０は、接合部１３を介して第１方向に曲げ易い板材積層部１１と第２方向に曲げ易い第２板材積層部１２とを接続することができる。

なお、接合部１３については、例えば、板材積層部１１と第２板材積層部１２とを互いに突き合わせ、突き合わせた部位を固相接合することで形成することができる。しかし、接合部１３は、これに限らず、１枚の金属板によって構成され、金属板に対して板材積層部１１と第２板材積層部１２とが溶接等によって取り付けられたものであってもよい。

次に、本実施形態に係る平型電線１の曲げについて説明する。図３は、本実施形態に係る平型導体１０の撓みσを示す図表である。図４は、図３に示す項目である断面二次モーメントＩ及び撓みσの計算方法を説明する図であり、（ａ）は断面二次モーメントＩの計算方法を説明し、（ｂ）は撓みσの計算方法を説明している。なお、撓みσは柔軟性を示すものである。

図３に示すように、１枚の板材１１ａについては板幅ｂが５．０ｍｍであり、板厚ｈが１．０ｍｍであるとする。板材積層部１１は、このような板材１１ａを２０枚積層することで、例えば断面積１００ｍｍ^２を確保しているものとする。

図４（ａ）に示すように、断面二次モーメントＩ（ｍｍ^２）はＩ＝ｂｈ^３／１２であることから、１枚の板材１１ａの断面二次モーメントＩは約０．４となり、板材１１ａが２０枚積層された板材積層部１１の断面二次モーメントＩは約８．３となる。

ここで、図３に示すように板材１１ａの導体材料を純アルミとすると縦弾性係数Ｅは６８６００（Ｎ／ｍｍ^２）となる。よって、導体の曲げ剛性ＥＩは、１枚の板材１１ａで２．９Ｅ＋０４であり、板材積層部１１で５．７Ｅ＋０５となる。

また、図４（ｂ）に示すように、撓みσ（ｍｍ）はσ＝ＰＬ^３／４８ＥＩである。このため、荷重Ｐを１０Ｎとし、長さＬを１０００ｍｍとした場合、１枚の板材１１ａの撓みσは約７２８９ｍｍとなり、板材積層部１１の撓みσは約３６４ｍｍとなる。

また、図３に示すように、第２板材積層部１２を構成する１枚の第２板材１２ａについては板幅ｂが２０．０ｍｍであり、板厚ｈが１．０ｍｍであるとする。第２板材積層部１２は、このような第２板材１２ａを５枚積層することで、例えば断面積１００ｍｍ^２を確保しているものとする。

図４（ａ）に示すように、断面二次モーメントＩ（ｍｍ^２）はＩ＝ｂｈ^３／１２であることから、１枚の第２板材１２ａの断面二次モーメントＩは約１．７となり、第２板材１２ａが５枚積層された第２板材積層部１２の断面二次モーメントＩは約８．３となる。

ここで、図３に示すように第２板材１２ａの導体材料を純アルミとすると縦弾性係数Ｅは６８６００（Ｎ／ｍｍ^２）となる。よって、導体の曲げ剛性ＥＩは、１枚の第２板材１２ａで１．１Ｅ＋０５であり、第２板材積層部１２で５．７Ｅ＋０５となる。

また、図４（ｂ）に示すように、撓みσ（ｍｍ）はσ＝ＰＬ^３／４８ＥＩである。このため、荷重Ｐを１０Ｎとし、長さＬを１０００ｍｍとした場合、１枚の第２板材１２ａの撓みσは約１８２２ｍｍとなり、第２板材積層部１２の撓みσは約３６４ｍｍとなる。

ここで、導体断面積約１００ｍｍ^２とする円形導体について同様に計算を行うと、撓みσは４ｍｍとなる。よって、板材積層部１１の第１方向への曲げ、及び、第２板材積層部１２の第２方向への曲げについては、円形導体よりも格段に曲げ易く、柔軟性を有したものとなっている。

さらに、図３に示した例においては、板材積層部１１と第２板材積層部１２との撓みσの値が同じ（一致に限らず、例えば撓みσの差が１０％以内の略同じであってもよい）となっている。すなわち、板材積層部１１の第１方向への曲げ易さと、第２板材積層部１２の第２方向への曲げ易さとが同じとすることで、平型電線１であるにもかかわらず円形電線のような曲げ方向によって曲げ難さが変わり難い電線とすることができる。

図５は、積層枚数ｌと撓みσとの相関を示すグラフである。なお、図５においては第２板材積層部１２を例に説明するが、板材積層部１１についても同様である。また、図５においては、図３に示したものと同様に、導体材料を純アルミとし、荷重１０Ｎとし、長さ１０００ｍｍとした場合の撓みσを示している。

図５に示すように、まず断面積約１００ｍｍ^２とする円形導体の直径は約１１．３ｍｍとなる（すなわち図外の厚さ約１１．３ｍｍとなる）。このような円形導体の撓みσは、４ｍｍである。また、板幅２０．０ｍｍとし板厚を５．０ｍｍとした１枚の金属板からなる平型電線（単層１枚）は、撓みσが１５ｍｍとなる。

次に、第２板材積層部１２を２枚の第２板材１２ａで構成した場合、１枚の第２板材１２ａの厚さは２．５ｍｍとなり、撓みσは５８ｍｍとなる。以降、第２板材積層部１２を構成する第２板材１２ａを増やしていくことにより、１枚の第２板材１２ａは薄くなり第２板材積層部１２の撓みσは大きくなる。

具体的に、第２板材１２ａが３枚である場合、厚さは１．６７ｍｍとなり撓みσは１３１ｍｍとなる。第２板材１２ａが４枚である場合、厚さは１．２５ｍｍとなり撓みσは２３３ｍｍとなる。第２板材１２ａが５枚である場合、厚さは１．００ｍｍとなり撓みσは３６４ｍｍとなる。

第２板材１２ａが６枚である場合、厚さは０．８３ｍｍとなり撓みσは５２５ｍｍとなる。第２板材１２ａが７枚である場合、厚さは０．７１ｍｍとなり撓みσは７１４ｍｍとなる。第２板材１２ａが８枚である場合、厚さは０．６３ｍｍとなり撓みσは９３８ｍｍとなる。

第２板材１２ａが９枚である場合、厚さは０．５６ｍｍとなり撓みσは１１８１ｍｍとなる。第２板材１２ａが１０枚である場合、厚さは０．５０ｍｍとなり撓みσは１４５８ｍｍとなる。第２板材１２ａが１１枚である場合、厚さは０．４５ｍｍとなり撓みσは１７６４ｍｍとなる。

第２板材１２ａが１２枚である場合、厚さは０．４２ｍｍとなり撓みσは２０９９ｍｍとなる。第２板材１２ａが１３枚である場合、厚さは０．３８ｍｍとなり撓みσは２４６４ｍｍとなる。第２板材１２ａが１４枚である場合、厚さは０．３６ｍｍとなり撓みσは２８５７ｍｍとなる。

第２板材１２ａが１５枚である場合、厚さは０．３３ｍｍとなり撓みσは３２８０ｍｍとなる。第２板材１２ａが１６枚である場合、厚さは０．３１ｍｍとなり撓みσは３７３２ｍｍとなる。第２板材１２ａが１７枚である場合、厚さは０．２９ｍｍとなり撓みσは４２１３ｍｍとなる。

第２板材１２ａが１８枚である場合、厚さは０．２８ｍｍとなり撓みσは４７２３ｍｍとなる。第２板材１２ａが１９枚である場合、厚さは０．２６ｍｍとなり撓みσは５２６２ｍｍとなる。第２板材１２ａが２０枚である場合、厚さは０．２５ｍｍとなり撓みσは５８３１ｍｍとなる。

第２板材１２ａが２１枚である場合、厚さは０．２４ｍｍとなり撓みσは６４５９ｍｍとなる。第２板材１２ａが２２枚である場合、厚さは０．２３ｍｍとなり撓みσは７０５５ｍｍとなる。第２板材１２ａが２３枚である場合、厚さは０．２２ｍｍとなり撓みσは７７１１ｍｍとなる。

第２板材１２ａが２４枚である場合、厚さは０．２１ｍｍとなり撓みσは８３９７ｍｍとなる。第２板材１２ａが２５枚である場合、厚さは０．２０ｍｍとなり撓みσは９１１１ｍｍとなる。

以上のように、第２板材１２ａを増やしていくことにより第２板材積層部１２の撓みσを大きくできることから、必要となる撓みσとの関係から積層枚数を決定することで、適切な車両配索性の実現に寄与することもできる。

このようにして、本実施形態に係る平型導体１０及び平型電線１によれば、平型導体１０が導体全体の断面形状が第１方向に長手となる概略板材状である板材積層部１１を有し、断面形状において第１方向よりも第２方向に長い導電性の板材１１ａが、互いに平行に第１方向に沿って複数枚積層されている。このため、概略的には第１方向に長手の平型導体１０を形成しているが、平型導体１０自体が第２方向に長い複数枚の板材１１ａの積層によって構成されていることから、各板材１１ａが第１方向に曲げ易くなり、且つ、全体としても第１方向に曲げ易くなる。従って、第１方向に曲げ易くすることができる電線用導体１０及び平型電線１を提供することができる。

また、複数枚の板材１１ａを接合する接合部１３を有するため、接合部１３において板材状の形状を維持し易くなっており、形状崩れを抑えることができる。

また、第２板材積層部１２を有するため、第１方向だけでなく第２方向にも曲げ易くすることができる。また、板材積層部１１と第２板材積層部１２との間に接合部１３を介在しているため、接合部１３を介して第１方向に曲げ易い部位と第２方向に曲げ易い部位とを変えることができる。

さらに、板材積層部１１において第１方向へ曲げられており、第２板材積層部１２において第２方向へ曲げられているため、これらの曲げを利用して車両へ適切に配索することができる。

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し、可能であれば公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、本実施形態に係る平型電線１は、板材積層部１１と第２板材積層部１２と接合部１３とを備えているが、特にこれに限らず、板材積層部１１のみを備えていてもよいし、板材積層部１１と接合部１３とを備えていてもよい。

また、本実施形態においては、平型導体１０のみを被覆部２０によって覆っているが、これに限らず、被覆部２０は平型導体１０に加えて円形導体を一括して覆う構成のものであってもよい。

さらに、本実施形態において板材積層部１１は、板材１１ａが２段以上に形成されていてもよい。すなわち、図２に示す例において例えば平型導体１０が第１方向に延びる直線によって分割されており、２段構造とされていてもよいし、３段以上とされていてもよい。

加えて、本実施形態において板材積層部１１は各板材１１ａが接触状態となっているが、特にこれに限らず、板材１１ａ同士が接触することなく板材１１ａの間に被覆部２０を構成する樹脂等が入り込んでいてもよい。第２板材積層部１２も同様である。

１：平型電線（電線）
１０：平型導体（電線用導体）
１１：板材積層部
１１ａ：板材
１２：第２板材積層部
１２ａ：第２板材
１３：接合部
２０：被覆部

Claims

断面形状において第１方向よりも前記第１方向と直交する第２方向に長い導電性の板材が、互いに平行に前記第１方向に沿って複数枚積層され、導体全体の断面形状が前記第１方向に長手となる概略板材状をなす板材積層部を有する
ことを特徴とする電線用導体。
前記板材積層部を構成する複数枚の前記板材を接合する接合部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電線用導体。
断面形状において前記第２方向よりも前記第１方向に長い導電性の第２板材が、互いに平行に前記第２方向に沿って複数枚積層され、導体全体の断面形状が前記第１方向に長手となる概略板材状をなす第２板材積層部を有し、
前記接合部は、前記第２板材積層部を構成する複数枚の前記第２板材を接合し、前記板材積層部と前記第２板材積層部との間に介在している
ことを特徴とする請求項２に記載の電線用導体。
前記板材積層部において前記第１方向に曲げられ、前記第２板材積層部において前記第２方向に曲げられている
ことを特徴とする請求項３に記載の電線用導体。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電線用導体と、
前記電線用導体の周囲を覆う絶縁性の被覆部と、
を備えることを特徴とする電線。