JP5938162B2

JP5938162B2 - 自動車用電線

Info

Publication number: JP5938162B2
Application number: JP2010269114A
Authority: JP
Inventors: 宏樹近藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: JP2012119211A

Description

本発明は、自動車用電線に関する。

近年、地球温暖化により二酸化炭素の排出量が少ない製品が市場に受け入れられている。特に自動車は原油価格高騰の影響との相乗効果により、二酸化炭素の排出量を抑えることが望まれており、燃費を向上させるべく自動車用電線について軽量化の要求が日増しに高まってきている。

しかし、軟銅撚り線や銅合金撚り線などの自動車用電線では各金属の比重が決まっていることから、軽量化するためには細径化するしかない。

そこで、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、及びＰＢＯ（poly(p-phenylenebenzobisoxazole)）繊維などの高強度繊維に金属メッキを施し、これを撚り合わせた導電性高強力コードが提案されている（例えば特許文献１参照）。また、超臨界流体を用いて高分子繊維にめっき前処理を行ったうえで高密着に無電解銅メッキを施した素線を撚り合わせて導体部とした電線が提案されている（例えば特許文献２参照）。これらによれば、繊維にメッキ処理を施したものを導体として用いているため、軽量化を図ることができる。

特開２００８−１３０２４１号公報特開２００９−２４２８３９号公報

しかし、特許文献１及び２に記載の電線によれば軽量を図ることができるものの、ドア部等に用いられる電線としての耐屈曲性について要求を満たすものではない。すなわち、特許文献１及び２に記載の電線では、メッキ仕様など何ら考慮されておらず、耐屈曲性については自動車用として信頼性にたるものとはなっていない。なお、上記問題は、自動車用電線に限らず、ロボットなど可動部を有する箇所に用いられる電線についても共通するものである。

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、軽量化を図りつつ耐屈曲性を向上させることが可能な自動車用電線を提供することにある。

本発明の自動車用電線は、ポリアリレート繊維上に金属メッキを施した素線を導体部とし、前記導体部の周囲を被覆部により覆った自動車用電線であって、前記ポリアリレート繊維の外径は１０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記金属メッキの厚さは０．２５μｍ以上６６μｍ以下であり、前記素線の外径を前記ポリアリレート繊維の外径で割り込んだ値が１．０５以上２．３２以下であり、一端に４００ｇの荷重を設け、直径２５ｍｍのマンドレルを用いて他端側を１８０°の角度で１秒間に２回屈曲させる耐屈曲試験において、前記素線の抵抗値が１０％上昇するまでの屈曲回数が１００００回以上となることを特徴とする。

本発明の自動車用電線によれば、ポリアリレート繊維上に金属メッキを施した素線を導体部とした電線であるため、繊維による軽量を図ることができる。また、素線の外径をポリアリレート繊維の外径で割り込んだ値が１．０５以上２．３２以下である。ここで、当該割り込んだ値が１．０５以上である場合、メッキ厚が薄くなり過ぎず屈曲時に他部材との接触などによってポリアリレート繊維がダメージを受け難くなり、繊維羽毛による断線を抑制することができる。一方、当該値が２．３２以下である場合、屈曲時にメッキの歪みが大きくなり過ぎず、メッキ割れが生じ難くなる。従って、軽量化を図りつつ耐屈曲性を向上させることができる。

本発明の自動車用電線によれば、軽量化を図りつつ耐屈曲性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る電線を示す図である。メッキ厚と屈曲性との関係を示すグラフである。本実施形態に係る電線の軽量化の様子を示す図である。

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。図１は、本発明の実施形態に係る電線を示す図である。同図に示す電線１は、高強度繊維１１ａ上に金属メッキ１１ｂを施した素線１１からなる導体部１０と、導体部１０を覆う被覆部２０とから構成されている。

ここで、高強度繊維１１ａとは、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、及びＰＢＯ繊維などである。具体的に高強度繊維１１ａは、強度が２ＧＰａ以上であり、弾性率が５０ＧＰａ以上であるものが該当する。金属メッキ１１ｂは、例えば銅及びスズが該当する。このような高強度繊維１１ａと金属メッキ１１ｂとからなる素線１１は、繊維を用いているため、軽量化を図ることができる。

なお、図１において電線１の導体部１０は複数本の素線１１を撚り合わせて構成されているが、導体部１０は複数本の素線１１を撚り合わせたものに限らず、単線により構成されていてもよい。

また、本実施形態に係る電線１において、素線１１の外径を高強度繊維１１ａの外径で割り込んだ値が１．０５以上２．３２以下である。ここで、当該割り込んだ値が１．０５以上である場合、メッキ厚が薄くなり過ぎず屈曲時に他部材との接触などによって高強度繊維がダメージを受け難くなり、繊維羽毛による断線を抑制することができる。一方、当該値が２．３２以下である場合、屈曲時にメッキの歪みが大きくなり過ぎず、メッキ割れが生じ難くなる。なお、本実施形態において高強度繊維１１ａは径が１０μｍ〜１００μｍである。よって、金属メッキ１１ｂは厚さが０．２５μｍ〜６６μｍである。

図２は、メッキ厚と屈曲性との関係を示すグラフである。なお、図２では、φ２５のマンドレルを用い、荷重４００ｇ、屈曲速度２回／ｓとする１８０°屈曲試験を行った結果を示している。また、電線は抵抗値が１０％上昇すると、導体抵抗管理が必要な機器に電線を使用できなくなるため、図２では１０％抵抗値が上昇するまでの屈曲回数を測定した。また、高強度繊維１１ａとしては、パラ系アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ポリアリレート繊維をそれぞれ用いた。

図２に示すように、アラミド繊維に金属メッキ１１ｂを施した電線１については、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０２であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は約１６００回程度であり、マンドレルに接触して素線１１が繊維羽毛により断線した。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０５であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１００００回に達した。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．１３であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１１０００回であった。

また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．５９であるとき、及び、２．００であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１３０００回であった。さらに、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が２．３２であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１００００回であった。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が２．６７であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は約５０００回程度であり、金属メッキ１１ｂに割れが生じた。

このため、高強度繊維１１ａがアラミド繊維である場合、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０５以上２．３２以下であると、屈曲回数が１００００回以上となり、耐屈曲性に優れているといえる。

また、ＰＢＯ繊維に金属メッキ１１ｂを施した電線１については、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０２であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は約１７００回程度であり、マンドレルに接触して素線１１が繊維羽毛により断線した。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０５であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１１０００回に達した。なお、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数が１００００回となる素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値は、約１．０４６であった。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．１３であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１２０００回であった。

また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．５９であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１４０００回であった。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が２．００であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１３０００回であった。さらに、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が２．３２であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１００００回であった。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が２．６７であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は約５２００回程度であり、金属メッキ１１ｂに割れが生じた。

このため、高強度繊維１１ａがＰＢＯ繊維である場合、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０４６以上２．３２以下であると、屈曲回数が１００００回以上となり、耐屈曲性に優れているといえる。

また、ポリアリレート繊維に金属メッキ１１ｂを施した電線１については、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０２であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は約５０００回程度であり、マンドレルに接触して素線１１が繊維羽毛により断線した。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０５であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１３０００回に達した。なお、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数が１００００回となる素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値は、約１．０３９であった。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．１３であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１４０００回であった。

また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．４４であるとき、及び２．１０であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は１５０００回であった。さらに、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が２．５８であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は８０００回であり、金属メッキ１１ｂに割れが生じた。なお、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数が１００００回となる素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値は、約２．４４であった。また、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が２．６９であるとき、１０％抵抗値が上昇する屈曲回数は約５５００回程度であり、この場合にも同様に金属メッキ１１ｂに割れが生じた。

このため、高強度繊維１１ａがポリアリレート繊維である場合、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値が１．０３９以上２．４４以下であると、屈曲回数が１００００回以上となり、耐屈曲性に優れているといえる。

以上、耐屈曲性に優れている範囲は、アラミド繊維において１．０５以上２．３２以下であり、ＰＢＯ繊維において１．０４６以上２．３２以下であり、ポリアリレート繊維において１．０３９以上２．４４以下であった。よって、高強度繊維１１ａに金属メッキ１１ｂを施して導体部１０とする場合、素線１１の外径／高強度繊維１１ａの外径の値を１．０５以上２．３２以下としておけば、耐屈曲性に優れた電線１を提供することができることがわかった。

図３は、本実施形態に係る電線１の軽量化の様子を示す図である。図３に示すように、純銅を素線とし、この素線を複数本撚り、撚り外径である導体断面積を０．３５ｓｑとした場合、導体部の重量は３．０８ｇ／ｍであった。

一方、高強度繊維１１ａとしてパラ系アラミド繊維を用い、金属メッキ１１ｂとして２μｍの銅メッキを施して素線１１を得て、この素線１１を複数本撚り、撚り外径である導体断面積を０．３５ｓｑとした場合、導体部の重量は１．６５ｇ／ｍであった。このように、この例によると４６％の軽量化が可能となった。

このようにして、本実施形態に係る電線１によれば、高強度繊維１１ａ上に金属メッキ１１ｂを施した素線１１を導体部１０とした電線１であるため、繊維による軽量を図ることができる。また、素線１１の外径を高強度繊維１１ａの外径で割り込んだ値が１．０５以上２．３２以下である。ここで、当該割り込んだ値が１．０５以上である場合、メッキ厚が薄くなり過ぎず屈曲時に他部材との接触などによって高強度繊維１１ａがダメージを受け難くなり、繊維羽毛による断線を抑制することができる。一方、当該値が２．３２以下である場合、屈曲時にメッキの歪みが大きくなり過ぎず、メッキ割れが生じ難くなる。従って、軽量化を図りつつ耐屈曲性を向上させることができる。

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、本実施形態に係る電線１は許容電流が純銅を導体部とする電線よりも小さい可能性があるため、微弱な電流を流す電線１として用いられてもよいし、可能であれば通常の電流を流す電線１として用いられてもよい。

１…電線
１０…導体部
１１…素線
１１ａ…高強度繊維
１１ｂ…金属メッキ
２０…被覆部

Claims

ポリアリレート繊維上に金属メッキを施した素線を導体部とし、前記導体部の周囲を被覆部により覆った自動車用電線であって、
前記ポリアリレート繊維の外径は１０μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記金属メッキの厚さは０．２５μｍ以上６６μｍ以下であり、
前記素線の外径を前記ポリアリレート繊維の外径で割り込んだ値が１．０５以上２．３２以下であり、
一端に４００ｇの荷重を設け、直径２５ｍｍのマンドレルを用いて他端側を１８０°の角度で１秒間に２回屈曲させる耐屈曲試験において、前記素線の抵抗値が１０％上昇するまでの屈曲回数が１００００回以上となる
ことを特徴とする自動車用電線。