JP2022142635A - Electric wire for communication - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信用電線に関する。 The present invention relates to a communication wire.
自動車内の通信に用いられる電線の発明として、例えば、特許文献1~9に開示された電線がある。特許文献1~8には、引張強さが400MPa以上であり、破断伸びが7%以上の導体と、当該導体を被覆する絶縁被覆とを備える電線を撚り合わせた通信用電線が開示されている。特許文献9には、Sn-Cu合金であって、引張強度が350MPa以上であり、錫の含有率を0.2~1.5wt%とした導体を撚り合わせた車両内情報伝送用電線が開示されている。 Patent Documents 1 to 9, for example, disclose electric wires as inventions of electric wires used for communication in automobiles. Patent Documents 1 to 8 disclose communication electric wires obtained by twisting electric wires including a conductor having a tensile strength of 400 MPa or more and a breaking elongation of 7% or more and an insulating coating covering the conductor. . Patent Document 9 discloses an electric wire for in-vehicle information transmission in which a conductor made of an Sn—Cu alloy, having a tensile strength of 350 MPa or more and containing 0.2 to 1.5 wt% of tin is twisted together. It is
一般的に電線への端子の圧着を考える場合、導体の圧着後の引張強さは、圧着前の引張強さより下がることが知られている。これは端子に圧着される際、電線が圧縮され、導体の断面積が減り、伸び、変形が行われ、引っ張りに対する強度が劣化する為である。自動車用電線においては、端子が圧着された導体は、公益社団法人 自動車技術会の規格であるJASO D 616(2011年発行)ページ3の表2に示された端子圧着部の最小引張強度に記載の通り、50Nの力に耐えられる事が望ましい。よって端子が圧着される前の電線は、JASO D 616に準じた設計となる場合、圧着後に50Nの力に耐えられる引張強さとなるように製造されることが望まれる。 Generally, when crimping a terminal onto an electric wire, it is known that the tensile strength of a conductor after crimping is lower than the tensile strength before crimping. This is because when the wire is crimped to the terminal, the wire is compressed, the cross-sectional area of the conductor is reduced, the wire is stretched and deformed, and the tensile strength is deteriorated. In the electric wire for automobiles, the conductor to which the terminal is crimped is listed in the minimum tensile strength of the crimped part of the terminal shown in Table 2 on page 3 of JASO D 616 (published in 2011), a standard of the Society of Automotive Engineers of Japan. As you can see, it is desirable to be able to withstand a force of 50N. Therefore, when the electric wire before the terminal is crimped is designed according to JASO D 616, it is desired that the electric wire be manufactured so as to have a tensile strength capable of withstanding a force of 50 N after crimping.
しかしながら、特許文献1~9に開示された通信用電線は、端子圧着部の最小引張強度を満たさない懸念がある。 However, there is a concern that the communication wires disclosed in Patent Documents 1 to 9 do not satisfy the minimum tensile strength of the terminal crimping portion.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子を圧着して自動車に配索可能な通信用電線を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a communication wire that can be installed in a vehicle by crimping a terminal.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る通信用電線は、複数の絶縁電線を対撚りした対撚り線と、前記対撚り線の外周を覆うポリオレフィン系樹脂で形成されたシースと、を有し、前記絶縁電線のそれぞれは、単線又は撚線で構成され、引張強さが750MPa以上であり、破断伸びが1%以上4%未満であり、断面積が0.35mm2以下である導体と、前記導体の外周を被覆するポリオレフィン系樹脂で形成された絶縁被覆と、を有し、前記シースの内面より内側においては、前記絶縁被覆の外側に空隙があり、特性インピーダンスが100Ω±10Ωの範囲内であることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object, a communication wire according to one aspect of the present invention includes a twisted pair wire obtained by twisting a plurality of insulated wires and a polyolefin resin covering the outer periphery of the twisted pair wire. Each of the insulated wires is composed of a single wire or a stranded wire, has a tensile strength of 750 MPa or more, has a breaking elongation of 1% or more and less than 4%, and has a cross-sectional area of It has a conductor with a size of 0.35 mm 2 or less and an insulating coating made of polyolefin resin that covers the outer periphery of the conductor, and there is a gap outside the insulating coating inside the inner surface of the sheath. , the characteristic impedance is within the range of 100Ω±10Ω.
本発明の一態様に係る通信用電線は、径方向の断面において、前記シースの内面より内側の断面積に対する前記空隙の割合が10%以上30%以下であることを特徴とする。 A communication wire according to an aspect of the present invention is characterized in that, in a cross section in a radial direction, the ratio of the voids to the cross-sectional area inside the inner surface of the sheath is 10% or more and 30% or less.
本発明の一態様に通信用電線は、前記対撚り線の撚り返し率が100%±10%であることを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, the electric wire for communication is characterized in that the twist rate of the twisted pair wire is 100%±10%.
本発明によれば、端子が圧着された状態で自動車に配索に適した強度を確保した通信用電線を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a communication electric wire having a strength suitable for wiring in an automobile in a state where a terminal is crimped.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment described below. Moreover, in the description of the drawings, the same or corresponding elements are given the same reference numerals as appropriate. Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationship of each element may differ from the actual one. Even between the drawings, there are cases where portions with different dimensional relationships and ratios are included.
図1は、本発明の一実施形態に係る通信用電線1Aの断面図である。通信用電線1Aは、100Ω±10Ωの範囲の特性インピーダンスを有している。通信用電線1Aは、例えば自動車に配索され、配索された自動車においてイーサネット(登録商標)の規格に従った通信に用いられる。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
通信用電線1Aは、絶縁電線11A、絶縁電線11B、及びシース12Aで構成されている。絶縁電線11Aと絶縁電線11Bは、対撚りされて対撚り線2を構成し、対撚り線2は、シース12Aで被覆されている。
The
(絶縁電線)
絶縁電線11Aは、導体111と絶縁被覆112で構成されている。導体111は、例えばS撚りされた7本の素線1111を圧縮して形成された圧縮導体を焼鈍したものである。導体111は、撚線の一例である。この圧縮導体に対して行う焼鈍については、圧縮導体の引張り強さが750MPa以上であり、破断伸びが1%以上、且つ4%以下となるように、加熱の温度、加熱時間、加熱後の温度保持時間、冷却時間を設定する。また、導体111の径方向の断面積は、0.35mm2(0.35sq)以下とする。なお、自動車に配索したときの軽量化や細径化の観点から、導体111の径方向の断面積を0.22mm2(0.22sq)未満とするのが好ましく、0.13mm2(0.13sq)とするのがより好ましい。なお、撚線である導体111を構成する素線1111の本数は、7本に限定されるものではなく、他の本数であってもよい。また、導体111は、撚られたものではなく単線であってもよい。
(Insulated wire)
11 A of insulated wires are comprised by the
素線1111は、錫を含む銅合金で形成されている。素線1111における錫の濃度は、0.4質量%以上、且つ0.8質量%以下が望ましく、より好ましくは、0.6質量%以上、且つ0.8質量%以下であるのが望ましい。また、素線1111は、銀を1~4質量%含む銅合金(例えばCu-1%Ag、Cu-2%Ag、Cu-4%Ag等)であってもよい。なお、絶縁電線11Bは、絶縁電線11Aと同じ構成であるため、その説明を省略する。
The
絶縁被覆112は、誘電率が低い樹脂であるのが好ましく、例えば、PE(ポリエチレン)、EVA(エチレン酢酸ビニル)又はPP(ポリプロピレン)等のポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されている。本実施例では、絶縁被覆112は、PPをベースとし、難燃剤や酸化防止材を添加したハロゲンフリー材で形成されている。絶縁被覆112の厚さは、通信用電線1Aの特性インピーダンスが100Ω±10Ωとなるように形成される。絶縁被覆112の硬さについては、通信用電線1A、1Bが自動車に配索されて温度が上昇したときに塑性変形を起こさない程度の硬さであるのが好ましく、例えば、パイプ型のシース12Aを備える通信用電線1Aにおいては、絶縁被覆112の硬さは、シース12Aと同等であるのが好ましい。
The insulating
(シース)
シース12Aは、対撚り線2の保護や対撚り線2の対撚りの安定化、対撚り線2と周囲環境との距離の確保に寄与するものである。シース12Aは、中空のパイプ型の形状に形成されている。シース12Aは、ポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されているのが好ましい。本実施例では、シース12Aは、ポリオレフィン系樹脂をベースとし、難燃剤や酸化防止材を添加したハロゲンフリー材で形成されている。また、中空のシース12Aの内面より内側においては、通信用電線1Aの径方向に沿った断面において、シース12Aの内面より内側の面積に対して絶縁電線11A、11Bを除く空間が占める割合を空隙率と称し、空隙率を10%以上且つ30%以下とするのが好ましい。
(sheath)
The
(対撚り線)
図2は、対撚り線2の撚り方を示す図である。対撚り線2は、絶縁電線11Aと絶縁電線11Bをダブルツイストバンチャー型の撚線機で対撚りした撚線である。
(twisted pair wire)
FIG. 2 is a diagram showing how the
ところで、絶縁電線11Aと絶縁電線11Bとを撚り合わせる場合、単に撚り合わせると絶縁電線11Aと絶縁電線11Bのそれぞれが捻じれた状態で撚り合わされてしまい、この捻じれが撚りを解く力が働くため、対撚り線2がばらけやすくなる。
By the way, when the insulated
したがって本実施例では、絶縁電線11Aと絶縁電線11Bとを撚り合わせながら、その撚り合わせの回転方向とは逆の回転方向(すなわち、撚り合わせによる絶縁電線11Aの捻じれと絶縁電線11Bの捻じれを緩和する回転方向)に、絶縁電線11Aと絶縁電線11Bのそれぞれをひねって回転させるという、いわゆる撚り返しを施して、捻じれを防止している。
Therefore, in this embodiment, while twisting the
ここで、撚り合わせの回転角Xと撚り返しの回転角Yとの比Y/Xを、撚り返し率と称する。すなわち絶縁電線11Aと絶縁電線11Bに撚り返しが全く施されておらず、絶縁電線11Aと絶縁電線11Bが捩じれたままの状態では、撚り返し率の値は0%であり、撚り返しが施され、絶縁電線11A自体の捻じれと絶縁電線11B自体の捩じれが全くない状態では撚り返し率の値は100%である。本実施例では、対撚り線2の撚り返し率は、100%としている。撚り返し率を100%とすることにより、絶縁電線11Aと絶縁電線11Bがばらけにくくなっている。なお、撚り返し率は100%に限定されるものではなく、100%±10%の範囲であればよい。
Here, the ratio Y/X between the twisting rotation angle X and the twisting rotation angle Y is referred to as the twisting ratio. That is, when the
(評価)
前述した構成の導体111について実施例1~5を作成した。作成した実施例1~5について、引張強さと破断伸びをJIS Z 2241に従って測定した。測定の際には、原評点距離を250mmとし、引張速度を50/minとした。また、実施例との比較のために、比較例として特許文献に記載の通信用電線と類似の組成の比較例1、2を用いて実施例1~5と同様に引張強さと破断伸びを測定した。
(evaluation)
Examples 1 to 5 were produced for the
実施例1~5においては、素線1111を純度が99.9%以上の電気銅に0.7質量%の濃度で錫を入れた銅合金で形成し、導体111の径方向の断面積を、0.13mm2(0.13sq)とし、焼鈍を行った。
In Examples 1 to 5, the
比較例1、2は、素線1111をFeの濃度が0.05質量%以上、2.0質量%以下であり、Tiの濃度が0.02質量%以上、1.0質量%以下である銅合金であって、径方向の断面積が0.13mm2(0.13sq)となっている。
In Comparative Examples 1 and 2, the
実施例1~5及び比較例1、2の引張強さと破断伸び測定結果を表1に示す。 Table 1 shows the tensile strength and breaking elongation measurement results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.
比較例1においては、引張強さは554.01MPaとなっている。比較例1の導体111が耐えられる力は、引張強さに断面積を乗じると554.01MPa×0.13mm2=72Nとなる。比較例2においては、引張強さは553.31MPaとなっている。比較例2の導体111が耐えられる力は、引張強さに断面積を乗じると553.31MPa×0.13mm2=72Nとなる。この導体を自動車用電線に用いられる端子に圧着した場合、比較例1、2では、JASO D 616に規定された最小引張強度の50N未満となることがあった。
In Comparative Example 1, the tensile strength is 554.01 MPa. The force that the
一方、実施例1~5においては、引張強さが最も小さい実施例5でも引張強さは938.65MPaとなっている。実施例5の導体111が耐えられる力は、引張強さに断面積を乗じると938.65MPa×0.13mm2=120Nとなる。この導体111を自動車用電線に用いられる端子に圧着した場合、JASO D 616に規定された最小引張強度を満たすことができ(実測値で80N以上)、自動車用電線として採用したときに規格を満たすものとなっている。
On the other hand, in Examples 1 to 5, even Example 5, which has the lowest tensile strength, has a tensile strength of 938.65 MPa. The force that the
また、本実施例では、空隙率を10%~30%の範囲内とすることにより、Ethernet(登録商標)の規格で要求される特性インピーダンスを満たすことが可能となっている。また、空隙率を10%~30%の範囲内とすることにより、シース12Aを形成する際に絶縁電線11Aの絶縁被覆112と絶縁電線11Bの絶縁被覆112との溶着や、絶縁被覆112とシース12Aとの溶着が回避される。
Further, in this embodiment, by setting the porosity within the range of 10% to 30%, it is possible to satisfy the characteristic impedance required by the Ethernet (registered trademark) standard. In addition, by setting the porosity within the range of 10% to 30%, when forming the
また、一般的に80N以上の引張強さで0.13mm2(0.13sq)の電線は、硬い金属であるため、撚り返し率が小さいと、撚り返しを行ったときの応力が足りず、
残留応力による線癖が生じて加工が困難となる。本実施例では、撚り返し率を100%±10%として張力を管理することにより、残留応力によって通信用電線1Aの変形を抑えることができ、撚り返し率が小さい場合と比較すると、加工性が向上している。
In general, an electric wire with a tensile strength of 80 N or more and a size of 0.13 mm 2 (0.13 sq) is a hard metal.
Line curl due to residual stress occurs, making processing difficult. In the present embodiment, by managing the tension with the twist rate of 100%±10%, it is possible to suppress the deformation of the
また、静的な引張に対する上記問題点に対し、衝撃加重に対する耐性は靭性で規定される。靭性は塑性変形せずに変形する材料の能力であり、材料が破断する前に吸収できる体積あたりのエネルギー量として定義されている。靱性は応力ひずみ線図における曲線の面積に相当するが、これはおおよそ引張強さ×伸び/体積と近似できる。また、導体111の引張強さの測定において、試験片の長さを統一すれば伸び[m]を伸び[%]で置き換えることができ、体積の変化が小さいものとすれば、引張強さ[N]×伸び[%]を靭性とすることができる。本実施例では、靭性は0.8を超えるものとなり、電線として十分な靭性を有するものとなっている。
In contrast to the above problem of static tension, resistance to impact load is defined by toughness. Toughness is the ability of a material to deform without plastically deforming and is defined as the amount of energy per volume that a material can absorb before breaking. The toughness corresponds to the area of the curve in the stress-strain diagram, which can be approximated as tensile strength x elongation/volume. In addition, in the measurement of the tensile strength of the
(ワイヤハーネス)
次に、通信用電線1Aを自動車に配索した例について説明する。図3は、前述した実施例に係る通信用電線1Aを自動車に配索した例を示す図である。図3に示す自動車1000は、例えば、ハイブリッド車、電気自動車又は燃料電池車等を含む自動車である。自動車1000は、配索構造500を有する。
(wire harness)
Next, an example in which the
配索構造500は、自動車1000が有する二次電池BATから供給される電力を電装品へ供給し、電装品を制御するECU(Electronic Control Unit)600と電装品との間で授受される信号を中継するシステムである。配索構造500は、複数の電気接続箱、及び複数のケーブルを有する。二次電池BATは、繰り返し充電及び放電が可能な二次電池である。二次電池BATの電圧は、例えば12Vであり、自動車1000が有する図示省略したオルタネータにより充電され、複数の電装品へ電力を供給する。なお、二次電池BATの位置は、図示した位置に限定されるものではなく、自動車1000内の他の位置に配置されていてもよい。
The
配索構造500は、複数のケーブルとして、ケーブルBW1、ケーブルBW2、ケーブルRW、ケーブルLW、ケーブルRW1、ケーブルLW1、ケーブルRW11及びケーブルLW11を有する。ケーブルRW、ケーブルLW、ケーブルRW1、ケーブルLW1、ケーブルRW11及びケーブルLW11は、前述の通信用電線1Aを有するケーブルであり、ワイヤハーネスの一例である。
The
配索構造500は、複数の電気接続箱として、分配部FM、電気接続箱FR、電気接続箱FL、電気接続箱MR、電気接続箱ML、電気接続箱RR及び電気接続箱RLを有する。これらの電気接続箱は、電装品と電気接続箱を接続して電装品へ電力を供給する電線が接続される端子、電装品と電気接続箱を接続して電装品との間で信号を授受する通信用電線1Aが接続される端子、電装品への電力供給を制御する制御部、リレー回路、ヒューズ、スイッチング回路、平滑回路などを有する。
The
配索構造500の複数の電気接続箱に接続される電装品は、例えば、ヘッドランプ、テールランプ、ストップランプ、ターンランプなどの灯火系の機器や、ディスプレイ装置、カーオーディオ、計器パネルなどの運転席周辺の機器、パワーウインドウ、ワイパー、シートヒーター、ドアロック、電動ミラー、リアデフロスター、リアワイパーなどの機器、アクチュエータ、各種センサーなどである。なお、図面が煩雑になるのを防ぐため、図3においては複数の電装品の図示を省略している。
The electrical components connected to the plurality of electrical connection boxes of the
配索構造500によれば、ECU600と電装品との間で電気接続箱と前述のケーブルを介してイーサネット(登録商標)の規格に従った通信を行うことができる。
According to the
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
[Modification]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various other forms. For example, the present invention may be implemented by modifying the above-described embodiment as follows. It should be noted that the above-described embodiment and the following modified examples may be combined with each other. The present invention also includes configurations obtained by appropriately combining the constituent elements of the above-described embodiments and modifications. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, broader aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications are possible.
図4は通信用電線の変形例を示す図である。図4に示す通信用電線1Bは、通信用電線1Aと比較すると、絶縁被覆112に替えて絶縁被覆112Aを備えている点で相違している。絶縁被覆112Aは、ポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されている。絶縁被覆112Aは、絶縁被覆112がパイプ型であるのに対して充実型である点で相違している。
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the communication wire. The
1A、1B 通信用電線
2 対撚り線
11A、11B 絶縁電線
12A シース
111 導体
112 絶縁被覆
500 配索構造
600 ECU
1000 自動車
1111 素線
BAT 二次電池
BW1、BW2、RW1、LW1、RW11、LW11 ケーブル
FM 分配部
FR、MR、RR、FL、ML、RL 電気接続箱
1A,
1000
Claims (3)
前記対撚り線の外周を覆うポリオレフィン系樹脂で形成されたシースと、
を有し、
前記絶縁電線のそれぞれは、
単線又は撚線で構成され、引張強さが750MPa以上であり、破断伸びが1%以上4%未満であり、断面積が0.35mm2以下である導体と、前記導体の外周を被覆するポリオレフィン系樹脂で形成された絶縁被覆と、
を有し、
前記シースの内面より内側においては、前記絶縁被覆の外側に空隙があり、
特性インピーダンスが100Ω±10Ωの範囲内である
通信用電線。 a twisted pair wire obtained by twisting a plurality of insulated wires;
a sheath made of a polyolefin resin that covers the outer periphery of the twisted pair wire;
has
each of the insulated wires,
A conductor composed of a single wire or a stranded wire, having a tensile strength of 750 MPa or more, an elongation at break of 1% or more and less than 4%, and a cross-sectional area of 0.35 mm 2 or less, and a polyolefin covering the outer periphery of the conductor an insulating coating formed of a resin,
has
Inside the inner surface of the sheath, there is a gap outside the insulating coating,
A communication wire having a characteristic impedance within the range of 100Ω±10Ω.
請求項1に記載の通信用電線。 The electric wire for communication according to claim 1, wherein in a cross section in the radial direction, the ratio of the gap to the cross-sectional area inside the inner surface of the sheath is 10% or more and 30% or less.
請求項1又は請求項2に記載の通信用電線。 The electric wire for communication according to claim 1 or 2, wherein the twisted pair wire has a twist rate of 100% ± 10%.
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