JP5407141B2 - 自動車用ワイヤハーネス - Google Patents

Description

本発明は自動車用ワイヤハーネスに関し、自動車の燃費向上を図るために、複数本の電線群からなるワイヤハーネスを軽量化するものである。

従来、自動車用ワイヤハーネスに用いられる電線の導体（芯線）材料として、その導電率の高さ、コスト的に入手しやすく、かつ、使い易さの点から銅系材料、特に、軟銅材が用いられている。
近時、環境対策の一環として自動車の燃費向上が図られており、ワイヤハーネスの軽量化も強く求められている。
ワイヤハーネス軽量化の一つとして、ワイヤハーネスを構成する電線自体を軽量化する観点より、本出願人は、導体材料を前記銅系材料より比重の軽いアルミニウム系金属に置き換える提案を行っている。

例えば、特開２００５−９３３０１号公報（特許文献１）では、図８に示すように、アルミニウム合金からなる第１種材料の中心素線１ａの周囲に、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第２種材料の周辺素線１ｂを配置し、第１種材料の硬度を第２種材料の硬度よりも大きくして、中心補強部を設けた自動車用電線１を提供している。

前記構成の導体材料をアルミニウム系金属とした電線（以下、アルミニウム電線と称す）は、従来の導体材料を銅系金属材とした電線（以下、銅電線と称す）と比較して、電線の導体（芯線）の軽量化を図られ、かつ、同一導体断面積の場合は同一厚さの絶縁被覆層が設けられるため、電線自体の軽量化を図ることはできる。

しかしながら、銅系材料と比較してアルミニウム系材料は導電率が低いため、同じ通電電流量の電線とする場合、アルミニウム電線の導体断面積は、銅電線の導体断面積より大きくなる。
ワイヤハーネスで構成する回路は電源回路（小電流電源回路、大電流電源回路を含む）、信号回路、アース回路からなり、これらの回路用の電線は、電源線、信号線、アース線となる。通常、ワイヤハーネスを構成する電線は信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線の比率が８０％以上を占め、近時、自動車の電子化が促進され、多数の電子制御ユニットが搭載されている関係から、ワイヤハーネスに占める信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線が９５％以上、さらには、全てが信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線からなる場合が増加している。
かつ、該信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線は銅電線で導体断面積が０．３５ｍｍ^２以上１．２５ｍｍ^２以下の所謂細物電線が用いられている。

前記ワイヤハーネスを構成する電線のうち、大電流電源回路用の電源線、アース線は比較的大きな電流を流す必要があり、銅電線で導体断面積が８ｍｍ^２以上とされている。これらの大電流を流す電源線、アース線をアルミニウム電線に置換すると、同一断面積の銅電線の導電率の約３０〜６０％程度となり、導体抵抗は１．３倍〜１．７倍となる。よって、アルミニウム電線に置換する際は、導体抵抗が同程度となるように導体断面積を１〜２サイズアップする必要がある。
なお、自動車用ワイヤハーネスで用いる電線の導体断面積のサイズ（ｍｍ^２）は、ＪＡＳＯ規格で、〔０．３〕、〔０．５〕、〔０．８５〕、〔１．２５〕、〔２〕、〔３〕、〔５〕，〔８〕，〔１０〕、〔１２〕、〔１５〕、〔２０〕，〔３０〕となっており、１サイズアップの増加断面積は一定ではない。ＩＳＯ規格も同様に増加面積は一定ではない。自動車に用いられる電線サイズ構成は、ＪＡＳＯ、ＩＳＯの電線サイズから最適なサイズを選択していることがあり、必ずしもいずれかの規格で統一されているわけではない。

自動車に配索するワイヤハーネスは、少ない場合でも数十本、多い場合には数百本の前記多種類のサイズの電線を集束しており、よって、これらワイヤハーネスを構成する電線のサイズに関係なく、すべてアルミニウム電線で構成すると、従来の銅電線からなるワイヤハーネスと比較して、ワイヤハーネスの外径が非常に大きくなる場合がある。
かつ、電線の絶縁被覆層の厚さも、ＪＡＳＯ規格やＩＳＯ規格に対応させて数段階毎に増加させる必要がある。よって、前記のように、アルミニウム電線の導体断面積が、絶縁被覆層の厚さを増大させる境界の断面積を越えると、絶縁被覆層の厚さも大となる。この点からも電線サイズが増大すると共に、絶縁被覆層の厚さ増大分だけ重量も増加することになる。

特開２００５−９３３０１号公報

前記のように、導体材料を銅系材料よりアルミニウム系材料に代えると、電線の導体自体の軽量化を図ることができる。しかしながら、多種のサイズの電線群からなるワイヤハーネス全体でみると、ワイヤハーネスを構成する全ての電線をアルミニウム電線に置換すると、軽量化の効果が乏しい一方、ワイヤハーネスの外径が増大する問題がある。
一般に、自動車内のワイヤハーネス配索経路は銅電線を前提として設計されており、かつ、周辺の車載機器もそれを前提として設計されているため、銅電線をアルミニウム電線に置換してワイヤハーネスの外径が増大すると、ワイヤハーネスの配索スペースを確保することが困難となる。特に、近時、自動車内には各種電装品の急増によりワイヤハーネスの配索スペースも規制され、外径が増大したワイヤハーネスの配索がスペース的に出来なくなる場合もある。
さらに、ワイヤハーネスの外径が増大すると、ワイヤハーネスが扱いにくいものとなり車両への組み付け性能も悪化する。

本発明は、前記した問題に鑑みてなされたもので、多数の電線群を集束するワイヤハーネスとした場合の観点から、ワイヤハーネスを構成する各電線の回路を考慮し、ワイヤハーネス全体で総合的に軽量化すると共にワイヤハーネス外径の増大を抑制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、導体断面積が相違する導体を、該導体断面積に対応して厚さを相違させた絶縁被覆層で被覆している電線を、複数本集束して形成している自動車用のワイヤハーネスであって、
前記ワイヤハーネスを構成する電線のうち、導体を銅若しくは銅合金とした場合に導体断面積が０．３５ｍｍ ² 〜１．２５ｍｍ ² となる範囲内の電線は、導体がアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなるアルミニウム電線で構成し、
前記ワイヤハーネスを構成する電線のうち、導体を銅若しくは銅合金とした場合に導体断面積が１．２５ｍｍ ² を越えて８ｍｍ ² 未満の電線は、導体が銅若しくは銅合金からなる銅電線で構成していることを特徴とする自動車用ワイヤハーネスを提供している。

前記のように、前記ワイヤハーネスを構成する電線のうち、導体を前記銅若しくは銅合金とした場合に導体断面積が０．３５ｍｍ²〜１．２５ｍｍ²となる電線は、信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線であり、これらの電線は導体がアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなるアルミニウム電線で構成している。
前記ワイヤハーネスを構成する電線のうち、導体を前記銅若しくは銅合金とした場合に導体断面積が１．２５ｍｍ²を越えて８ｍｍ²未満の電線は、前記アルミニウム電線より大きな許容電流の電流電源回路用（以下、中電流電源回路用と称す）およびアース回路用の電線であり、これらの電線は導体が銅若しくは銅合金からなる銅電線で構成している。

ワイヤハーネスを構成する電線は、前記のように、導体断面積が０．３５ｍｍ²〜１．２５ｍｍ²の細物電線、導体断面積が１．５ｍｍ²〜５ｍｍ²の中物電線、導体断面積が８ｍｍ²以上の太物電線と多様の電線を集束している。
回路別にみると、信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線として前記細物電線が用いられ、中電流電源回路用、大電流電源回路用およびアース回路用として前記中物電線および太物電線が用いられている。
自動車に配索されるワイヤハーネスでは信号回路等の増加により、該信号回路用若しくは小電流電源回路用の細物電線の比率が８０％以上、さらには９５％以上を占める場合が多い。
なお、導体断面積〔ｍｍ²〕は、電線の絶縁被覆層に内接する導体の断面積であり、導体が複数の素線が束ねられて構成される場合には、その総断面積である。

従来、ワイヤハーネスを構成する電線として、軟銅材からなる素線を撚った芯線（導体）を絶縁被覆層で被覆した銅電線が用いられている。
銅電線とアルミニウム電線の導体断面積が同一断面積であると、導体を銅系金属とするよりアルミニウム系金属とした場合は軽量化を図ることができる。しかしながら、アルミニウム系金属として導体断面積を１サイズアップまたは２サイズアップ図る必要があり、同一許容電流量とする断面積の小さい銅系の導体とする場合と比較して、電線サイズによっては軽量化の効果が小さくなり、逆に電線外径が増大する欠点が生じる。
また、導体を被覆する絶縁被覆層の厚さは導体断面積の厚さに応じて段階的に変えることがＪＡＳＯ規格やＩＳＯ規格で規定されており、銅電線をアルミニウム電線に置換した場合に、導体断面積が絶縁被覆層の厚さを変化させる境界点を越えた場合には、電線外径の増加率が増大する。

本発明は、前記のように、ワイヤハーネスを構成する電線群の回路別の電線総数を考慮し、電線群に占める割合が圧倒的に多い信号回路用若しくは小電流電源回路用の細物電線の導体材料をアルミニウム系とした場合における軽量化率、外径増加率、絶縁被覆層の重量および外径増加率をすべて勘案し、アルミニウム電線と銅電線とを使いわけて、ワイヤハーネスの軽量効果が顕著に現れると共にワイヤハーネスの外径増加率の抑制できる信号回路用若しくは小電流電源回路用の細物電線をアルミニウム電線としている。

即ち、銅系導体の断面積が０．３５ｍｍ²〜１．２５ｍｍ²の範囲とする信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線は、銅電線をアルミニウム電線に置換している。これはアルミニウム電線は導体と銅電線の導体とを比較した導体自体の軽量化率がアルミニウム電線では大きく、且つ、導体断面積の増加および絶縁被覆層を加えた外径増大率が低いことによる。
一方、中電流電源回路用およびアース回路用の電線としては、銅系導体断面積で１．２５ｍｍ²を越え８ｍｍ²未満となる中物電線が多いため、該これらの中電流電源回路用およびアース回路の電線は銅電線としている。
よって、電源回路用、アース回路用、信号回路用の電線が混在するワイヤハーネスでは、銅電線からなる中電流電源回路用電線およびアース回路用電線と、アルミニウム電線からなる信号回路用電線と小電流電源回路用電線とでワイヤハーネスを構成している。
また、ワイヤハーネスを信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線のみで構成する場合は、ワイヤハーネスの電線は全てアルミニウム電線としている。

前記したように、銅電線で断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２の範囲を置換する場合、電線の導体をアルミニウム系導体に置換したアルミニウム電線では、銅電線と同一の許容電流量を確保するため、導体断面積を１サイズアップまたは２サイズアップする必要がある。よって、前記銅電線で断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２と置換するアルミニウム電線では、アルミニウム系導体の導体断面積を１サイズアップの０．５ｍｍ^２〜１．５ｍｍ^２、あるいは２サイズアップであれば０．７５ｍｍ^２〜２．０ｍｍ^２としている。
なお、例えば、導体断面積が０．３５ｍｍ^２〜０．５ｍｍ^２で許容電流値が数ｍＡ（微電流）〜１１Ａ程度である信号回路用の電線であれば、銅電線からアルミニウム電線への置換には導体断面積を０．３５ｍｍ^２若しくは０．５ｍｍ^２にしておけばよいため、サイズアップをする必要が無くなる。
即ち、アルミニウム導体の導体断面積は０．３５ｍｍ^２〜１．５ｍｍ^２の範囲とすることができる。

さらに、前記銅電線で導体断面積が８ｍｍ^２以上となる大電流電源回路用の電線は、前記アルミニウム電線としていることが好ましい。
銅電線とアルミニウム電線とのサイズ別単位質量〔ｇ／ｍ〕と、銅電線をアルミニウム電線に置換した際の軽量効果〔ｇ／ｍ〕とは、後述するグラフに示すように、銅電線と同一の許容電流量を確保するために、アルミニウム電線を少なくとも１サイズアップして太くなっても、軽量効果は確保することができ、サイズによっては３サイズアップして太くなっても、軽量効果を有する場合もある。
特に、銅電線で、導体断面積が８ｍｍ^２以上の太物サイズになる程、銅電線をアルミニウム電線に置換した場合の単位長さ当たりの軽量効果は大きい。よって、前記のように、銅電線で導体断面積が８ｍｍ^２以上となる大電流電源回路用の電線の場合は、アルミニウム電線に置換すると、軽量効果を大きくすることができる。
さらに、導体断面積が８ｍｍ^２以上となる太物電線からなる電源線は、ワイヤハーネス中には１本程度のごく少数本が含まれるだけであるため、該太物電線をアルミニウム電線に置換して、電線外径が増大してもワイヤハーネス全体の外径としてみると、その影響は非常に少ない一方、該太物電線をアルミニウム電線に置換することによる軽量化効果は大きい。

即ち、本発明のワイヤハーネスでは、銅電線で導体断面積が０．３５ｍｍ²〜１．２５ｍｍ²の範囲となる信号回路用および小電流電源回路用の電線および８ｍｍ²以上となる大電流電源回路用の電線はアルミニウム電線に置換し、導体断面積が１．２５ｍｍ²を越えて８ｍｍ²未満の中電流電源回路用およびアース回路用の電線は銅電線としている。
これは、導体断面積が１．２５ｍｍ²を越えて８ｍｍ²未満となる場合は、導体を銅系材料よりアルミニウム系材料に代えたことによる軽量化効果は確保できず、かつ、絶縁被覆層の厚さが大となり電線の外径サイズが増大する問題が生じることによる。

本発明の自動車用ワイヤハーネスは、該ワイヤハーネスを構成する電線群のうち、前記銅電線で導体断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２の範囲内となる信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線の比率が８０％以上であるため、これらの銅電線をアルミニウム電線に置換すると、軽量効果が顕著となり、かつ、ワイヤハーネスの外径の増大率は少ないため、好適に用いることができる。

前記のように、本発明では、多数の異なるサイズの電線からなるワイヤハーネスにおいて、該ワイヤハーネスを構成する電線中で、信号回路用若しくは小電流電源回路用となる電線はアルミニウム電線とし、中電流電源回路用およびアース回路用となる電線は銅電線としており、ワイヤハーネスに占める信号用若しくは小電流電源回路用の電線は８０％以上であるため、該信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線をアルミニウム電線とすると、ワイヤハーネス全体で見て、軽量効果が顕著であり、かつ、ワイヤハーネスの外径率の増大も抑制できる。

特に、銅系導体断面積が０．３５ｍｍ²〜１．２５ｍｍ²の範囲となる信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線はアルミニウム電線とする一方、銅系導体断面積が１．２５ｍｍ²を越えて８ｍｍ²未満の中電流電源回路街路用およびアース回路用の電線は、アルミニウム電線に置換しても軽量効果が低く、逆に電線外径が大きくなり、その結果、ワイヤハーネス全体の外径も大となることから、アルミニウム電線と比較して外径を小さくできる銅電線を用いている。
このように、ワイヤハーネスを構成する電線を回路別にアルミニウム電線と銅電線とを使いわけて用いることで、ワイヤハーネスの外径増大を抑制しながらワイヤハーネスの軽量化を達成することができる。

本発明の自動車用ワイヤハーネスの実施形態について説明する。
本発明のワイヤハーネスは、図１（Ａ）に示すように、導体断面積が相違する導体１１を絶縁被覆層１２で被覆してなる電線１０を数十本〜数百本集束したワイヤハーネスＷ／Ｈからなり、該ワイヤハーネスＷ／Ｈが自動車に配索されるインストゥルメントパネルハーネス、フロアハーネス、エンジンルームハーネス、ルーフハーネス、ドアハーネス等からなる。

第一実施形態のワイヤハーネスＷ／Ｈは、図１（Ｂ）に示すように、導体がアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなるアルミニウム電線１０Ａと、導体が銅若しくは銅合金からなる銅電線１０Ｂとからなる。
なお、図１（Ｂ）に示すワイヤハーネスＷ／Ｈでは、説明を容易とするために、４本のアルミニウム電線１０Ａ０、１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ａ３と、２本の銅電線１０Ｂ１、１０Ｂ２との６本の電線で示しているが、実際には、前記のように、少なくとも１０本以上〜数百本の電線からなり、信号回路用若しくは小電流電源回路用のアルミニウム電線からなる細物電線がワイヤハーネスの電線総本数のうち、８０％を占めている。

具体的には、本発明が対象とする前記ワイヤハーネスでは、図２のグラフに示すように、すべての電線を銅電線とした場合において、小型車および中型車のいずれにおいても、電線サイズの構成は導体断面積が０．３５ｍｍ²〜１．２５ｍｍ²の信号回路用若しくは小電流電源回路用の所謂細物電線が９０％程度を占め、中電流電源回路用およびアース回路用となる導体断面積が１．５〜５ｍｍ²の所謂中物電線が８％程度を占め、導体断面積が８ｍｍ²以上を越える所謂太物電線は２％未満である。
この点から、ワイヤハーネスの９０％近くを占める信号回路用若しくは小電流電源回路用の細物電線を銅電線からアルミニウム電線に置換して軽量化すると、ワイヤハーネス全体の軽量化が促進されることとなる。
ここで「信号回路用の電線」とは、例えば導体断面積が０．３５〜０．５ｍｍ²で許容電流範囲が数ｍＡ（微電流）〜１１Ａである電線を想定している。
「小電流電源回路用の電線」とは、例えば導体断面積が０．５〜１．２５ｍｍ²で許容電流範囲が１１Ａ〜１９Ａである電線を想定している。
「大電流電源回路用の電線」とは、例えば、導体断面積が８ｍｍ²以上で許容電流範囲が６６Ａ以上である電線を想定している。
前記小電流電源用の電線と大電流電源回路用の電線の間で、例えば、導体断面積が１．２５ｍｍ ² を越えて８ｍｍ ² 未満の電線は「中電流電源回路用およびアース回路用の電線」と称する。
これらは、銅電線における導体断面積および許容電流範囲を示している。

本実施形態では、銅電線とした場合に、導体断面積が０．３５ｍｍ²以上１．２５ｍｍ²以下の細物電線及び、導体断面積が８ｍｍ²以上の大電流電源回路用の太物電線は、銅電線とせずに、前記アルミニウム電線１０Ａに置換している。
銅系導体をアルミニウム系導体に置換した場合には、導体断面積を１サイズアップまたは２サイズアップする必要がある場合がある。
図１（Ｂ）中において、アルミニウム電線１０Ａ０は信号回路用の電線であり、銅系導体断面積で０．３５ｍｍ²の電線を０．３５ｍｍ²のままアルミニウム電線に置換したもので、サイズアップ無しの構成になっている。アルミニウム電線１０Ａ１は信号回路用の電線以外の小電流電源回路用の電線（数ｍＡ〜１１Ａの電流値に適用される電線）であり、銅系導体断面積で０．３５ｍｍ²の電線をアルミニウム電線に置換したもので、アルミニウム系導体断面積を１サイズアップの０．５ｍｍ²としている。アルミニウム電線１０Ａ２は銅系導体断面線で１．２５ｍｍ²の電線をアルミニウム電線に置換したもので、アルミニウム系導体断面積を１サイズアップの１．５ｍｍ²としている。アルミニウム電線１０Ａ３は銅系導体断面積で８ｍｍ²の電線をアルミニウム電線に置換したもので、アルミニウム系導体断面積を２サイズアップの１２ｍｍ²としている。
一方、前記中物電線で中電流電源回路用およびアース回路用となり、銅系導体断面積が１．２５ｍｍ²を越えて８ｍｍ²未満の電線を銅電線１０Ｂとしている。図１（Ｂ）において、銅電線１０Ｂ１の導体断面積は２ｍｍ²、１０Ｂ２では５ｍｍ²である。
これらの電線では、導体断面積が２ｍｍ²未満（１．５ｍｍ²まで）は絶縁被覆層の厚さを２ｍｍ、導体断面積が２ｍｍ²以上３ｍｍ²以下は絶縁被覆層の厚さを０．３５ｍｍ、導体断面積が３ｍｍ²超える場合には絶縁被覆層の厚さを０．７ｍｍにしている。

なお、０．３５ｍｍ^２未満の極細物電線がある場合は、アルミニウム電線もしくは銅電線としても良いが、ワイヤハーネスを構成する電線が全て信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線である場合には、前記極細物電線もアルミニウム電線として、ワイヤハーネスの電線を全てアルミニウム電線とすることが好ましい。

前記のように、信号用回路用若しくは小電流電源回路用となる電線と、中電流電源回路用およびアース回路用となる電線は、導体断面積が相違し、この導体断面積に応じてアルミニウム電線１０Ａと銅電線１０Ｂとを使いわけている理由を、以下に、詳述する。

まず、図３（Ａ）に、導体断面積が小さい方から順に銅電線をアルミニウム電線に置換した場合の電線外径の増加率を示す。１００％はアルミニウム電線へ置換していない状態である。
該図３（Ａ）に示すように、導体断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２をアルミニウム電線に置換した場合の電線外径の増大率は５％に押さえることができるが、１．２５ｍｍ^２を越えると、外径増加率が急上昇する。

図３（Ｂ）に、銅電線をアルミニウム電線に置換した場合の重量低減率を示す。１００％はアルミニウム電線へ置換していな状態である。
該図３（Ｂ）より、導体断面積が０．３５ｍｍ^２では１０％程度軽減しおり、アルミニウム電線への置換により重量低減効果が認められる。これは導体断面積が０．３５ｍｍ^２の電線では特定の電線（例えば、微電流よりも大きな電流が流れるエアバッグ回路用の電線）を除き、導体断面積が０．３５ｍｍ^２のアルミニウム電線に置換されているため、銅系導体の電線と比較して軽量効果が著しいためである。

図３（Ｃ）は重量減少と外径増大との相関関係を示し、両者の関係より、重量減少と外径増大とのバランスから、銅系導体断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２をアルミニウム電線への置換が最適であることが判明している。

さらに、図４〜図６を用いて詳述する。
図４のグラフにおいて、横軸はアルミニウム電線に置換前の銅電線の銅系導体の断面積を示す。該銅電線と同一許容電流量となるアルミニウム電線に置換する場合、アルミニウム系導体の断面積を１サイズアップまたは２サイズアップする場合がある。
置換した場合の１本当たりのアルミニウム電線の断面積（アルミニウム導体の断面積＋絶縁被覆断面積）から、アルミニウム電線への置換前の銅電線の断面積を差し引いた、増加した断面積（ｍｍ^２）を縦軸に示す。
図４中において、銅電線をアルミニウム電線に１サイズアップした場合を−◆−で示し、２サイズアップした場合を−■−で示す。
なお、１サイズアップでも、導体断面積によって上げ幅が相違するため、断面増加の絶対値は一定ではない。

図４のグラフに示すように、アルミニウム電線への置換前の銅電線の導体断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２からなる細物電線では、１サイズアップしてアルミニウム電線に置換した場合、導体断面積は０．５〜１．５ｍｍ^２となり増加する断面積は小さい。そして、微電流用の回路であれば、サイズアップ無しに導体断面積０．３５ｍｍ^２の銅電線を導体断面積０．３５ｍｍ^２のアルミニウム電線に置換することができる。このため、細物電線をアルミニウム電線に置換しても電線の外径増加率は非常に少ない。
一方、置換前の銅電線の導体断面積が１．２５ｍｍ^２を越えて５ｍｍ^２までの中物電線ではアルミニウム電線へ置換した場合に増加する断面積は増大する。さらに、５ｍｍ^２を越える太物電線では８ｍｍ^２〜１０ｍｍ^２の間では、一旦、断面積の増大は抑制されるが、全体的に断面積は増加していく。

図５のグラフにおいて、横軸は、銅電線の銅系導体の断面積（ｍｍ^２）を示す。該銅電線の導体と同一許容電流量となるようにアルミニウム系導体に置換し、該アルミニウム系導体を絶縁被覆層で被覆してアルミニウム電線とし、電線サイズ（導体断面積＋絶縁被覆層断面積）が１サイズアップと２サイズアップのアルミニウム電線を設け、このアルミニウム電線に置き換えた場合における軽量効果（ｇ／ｍ）を縦軸に示す。
図５中において、銅電線をアルミニウム電線に１サイズアップした場合を−◆−で示し、２サイズアップした場合を−■−で示す。

本実施形態では、導体に被覆する絶縁被覆層の厚さは、導体断面積が１．５ｍｍ^２までは絶縁被覆層の厚さが０．２となる一方、１．５ｍｍ^２を超える場合には絶縁被覆層の厚さが０．３５ｍｍになるようにしている。そして、信号回路用電線若しくは小電流電源回路用となるアルミニウム電線は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる導体の断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．５ｍｍ^２であり、該アルミニウム導体を被覆する絶縁被覆層の厚さは０．２ｍｍとしている。
なお、導体に被覆する絶縁被覆層の厚さは、ＪＡＳＯ規格に基づいて、例えば、２ｍｍ^２未満までは絶縁被覆層の厚さは０．２ｍｍ、２ｍｍ^２以上３ｍｍ^２未満までの中物電線では０．３５ｍｍ、３．０ｍｍ^２を越える太物電線では０．７ｍｍとしてもよい。
前記のように、細物電線から中物電線に変わる境界の導体断面積が１．５ｍｍ^２を越えると、絶縁被覆厚さが０．３５ｍｍとなり、その分、電線の外径増大率が急激に増大し、かつ、絶縁被覆層の厚さ増大により電線の単位長さ当たりの重量も増加することとなる。

図５中で縦軸の０．０はアルミニウム電線に置換した時の重量が銅電線の場合と同一であることを示し、例えば、「−２０．０」はアルミニウム電線に置換すると銅電線よりー２０．０ｇ／ｍ軽量していることを示す。

図５のグラフに示すように、銅電線をアルミニウム電線に置換して１サイズアップして電線サイズが大となっても、いずれの断面積の場合も、単位長さ当たりの重量は銅電線よりアルミニウム電線では軽減し、軽量効果を図ることができる。
導体断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２の細物電線では、アルミニウム電線に置換した場合は、前記図４に示すように、電線断面積の増加は少なく、かつ、前記のように、軽量効果があるため、本実施形態では、細物電線は銅電線をアルミニウム電線に置換している。特に、ワイヤハーネスに占める細物電線の割合は図２に示すように９０％前後であるため、１本の電線の軽量化効果が低くとも、ワイヤハーネス全体でみると、重量低減効果が大きくなる。

一方、銅電線の導体断面積が２ｍｍ^２の場合は、アルミニウム電線を１サイズアップして置換した場合、軽量効果は少ない。
また、銅電線の導体断面積が１．５〜５ｍｍ^２の場合、アルミニウム電線を２サイズアップして置換すると、銅電線よりも単位長さあたりの重量が増加している。即ち、銅電線の導体断面積が１．５〜５ｍｍ^２の場合は軽量効果はなく、重量が増加する。
このように、軽量効果が無い点と、前記図３に示す銅導体をアルミニウム導体とする場合の導体断面積の増大率が大きい点より、導体断面積が１．２５ｍｍ^２を越えて８ｍｍ^２未満で電線は銅電線としている。

また、アルミニウム導体への置換前の銅電線の導体断面積が８ｍｍ^２を越える太物電線では、１サイズアップの場合も、２サイズアップの場合もいずれも銅電線と比較して単位長さ当たりの重量低減率は非常に高くなっている。
該太物電線では、前記図３に示すように、外径増大率は増加するが、該太物電線は図２に示すように、ワイヤハーネスに占める電線の内の３％以下であるため、該太物電線の外径増大がワイヤハーネス全体の外径に与える影響は軽微である。
よって、重量低減率が高い点より、導体断面積が８ｍｍ^２を越える太物電線はアルミニウム電線としている。

図６のグラフに、下記の表１の電線群からなるワイヤハーネスにおいて、銅電線をアルミニウム電線に置換した場合における、ワイヤハーネスの電線総重量と、ワイヤハーネスの外径との関係を示す。
図６のグラフにおいて、横軸はアルミニウム電線に置換前の銅電線の導体断面積、左縦軸に銅電線をアルミニウム電線に置換した場合のワイヤハーネスの電線重量、右縦軸に銅電線をアルミニウム電線に置換した場合におけるワイヤハーネスの外径を示す。なお、置換したアルミニウム電線は、銅電線のサイズに対して１サイズアップしたものと２サイズアップしたものとが混在している。

表１に示す電線サイズは、アルミニウム電線に置換前の銅線の銅系導体のサイズで示しており、この場合のワイヤハーネスの合計重量は４２６４ｇである。
なお、ワイヤハーネスを構成する電線群は、全電線を同一長さとして結束しているものではないため、長さ方向において各部の断面積、外径は同一ではないが、表１に示すワイヤハーネスでは長さ方向における中央部の径はφ２４．６ｍｍである。

図６のグラフに示すように、銅系導体断面積１．２５ｍｍ^２を越える銅電線はアルミニウム電線に置換して断面積を２．０ｍｍ^２としているため、絶縁被覆層の厚さを０．３５ｍｍにする必要があり、よって、ワイヤハーネスの外径（太さ）は急増している。
この結果から、銅系導体断面積が１．２５ｍｍ^２を越える中物電線に属するものは、銅電線のままとしていることが好ましいことが確認できる。
一方、０．５ｍｍ^２以下の細物電線の電線本数は４７９本で、総数５４３本中の８８％を占めており、これをアルミニウム電線に置換することにより、ワイヤハーネスの電線重量の低減率が大きくなっている。この結果から、ワイヤハーネスを構成する電線群中の８０％以上を占める細物電線をアルミニウム電線に置換する効果が大きいことを確認できる。
このように、銅電線で導体断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２の範囲の電線はアルミニウム電線とし、導体断面積が１．２５ｍｍ^２を越えて８ｍｍ^２未満の電線は銅電線とすると、ワイヤハーネス全体として見た場合の重量減少と外径増大の抑制とをバランス良く図ることができる。

図７に、本発明の自動車用ワイヤハーネスの第二実施形態を示す。
第二実施形態のワイヤハーネスは、全て信号回路用若しくは小電流電源回路用の電線のみからなるワイヤハーネスであって、該ワイヤハーネスの電線は、全てアルミニウム電線とした細物電線１０Ａから形成している。
近時、自動車には多数の電子制御ユニットが搭載され、これら電子制御ユニットに接続される信号線は細物電線からなり、信号回路用の電線のみからなるワイヤハーネスもある。

前記のように、アルミニウム置換前の導体断面積が０．３５ｍｍ^２〜１．２５ｍｍ^２の信号回路用の電線の場合、アルミニウム電線に１サイズアップ、２サイズアップのいずれの場合も軽量効果に優れ、かつ、外径増加率が５％以下に抑制される。よって、第二実施形態のワイヤハーネスでは、銅電線からなるワイヤハーネスを構成した場合と比較して、軽量化が達成できる。
かつ、ワイヤハーネスを構成する全ての電線をアルミニウム電線とすると、ワイヤハーネスのリサイクル時に、鉄鋼材への銅材混入が防止でき、リサイクル鉄鋼材の品質向上を図ることができる。

なお、第一、第二実施形態とも、シールド電線、同軸ケーブルが含まれている場合は、電線外径はシールド層およびシースを含むために外径が増大するため、前記アルミニウム電線に置換する導体断面積となる場合でも、外径が増大するアルミニウム電線に置換せずに銅電線とすることが好ましい。

（Ａ）は第一実施形態の自動車用ワイヤハーネスを示す概略図、（Ｂ）は該ワイヤハーネスの拡大断面図である。 ワイヤハーネスに占める電線サイズの割合を示すグラフである。 （Ａ）は銅電線をアルミニウム電線に置換した場合の電線外径増加率を示す線図、（Ｂ）は銅電線をアルミニウム電線に置換した場合の電線の重量減少率を示す線図、（Ｃ）は（Ａ）（Ｂ）とからアルミニウム電線に置換する最適範囲を示す線図である。 銅電線からアルミニウム電線に置換した場合の電線断面増加を詳細に示すグラフである。 銅電線からアルミニウム電線に置換した場合の軽減効果を詳細に示すグラフである。 アルミニウム電線に置換した場合のワイヤハーネスの軽量効果と外径変化とを詳細に示すグラフである。 第二実施形態のワイヤハーネスの拡大断面図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 電線
１０Ａ アルミニウム電線
１０Ｂ 銅電線
１１ 導体
１２ 絶縁被覆層
Ｗ／Ｈ ワイヤハーネス

Claims (5)

1. 導体断面積が相違する導体を、該導体断面積に対応して厚さを相違させた絶縁被覆層で被覆している電線を、複数本集束して形成している自動車用のワイヤハーネスであって、 前記ワイヤハーネスを構成する電線のうち、導体を銅若しくは銅合金とした場合に導体断面積が０．３５ｍｍ ² 〜１．２５ｍｍ ² となる範囲内の電線は、導体がアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなるアルミニウム電線で構成し、
   前記ワイヤハーネスを構成する電線のうち、導体を銅若しくは銅合金とした場合に導体断面積が１．２５ｍｍ ² を越えて８ｍｍ ² 未満の電線は、導体が銅若しくは銅合金からなる銅電線で構成していることを特徴とする自動車用ワイヤハーネス。
2. 前記アルミニウム電線は、信号回路用電線若しくは小電流電源回路用の電線であり、
   前記銅電線は前記小電流電源回路用の電線より許容電流が大きい電源回路用もしくはアース回路用の電線である請求項１に記載の自動車用ワイヤハーネス。
3. 前記アルミニウム電線は、前記アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる導体の断面積が０．３５ｍｍ²〜１．５ｍｍ²であり、該アルミニウム導体を被覆する絶縁被覆層の厚さは０．２ｍｍである請求項１または請求項２に記載の自動車用ワイヤハーネス。
4. さらに、導体を銅若しくは銅合金とした場合に導体断面積が８ｍｍ²以上となる大電流電源回路用の電線は、前記アルミニウム電線としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動車用ワイヤハーネス。
5. ワイヤハーネスを構成する電線群のうち、信号回路用若しくは小電流電源回路用のアルミニウム電線の比率が８０％以上である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の自動車用ワイヤハーネス。

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