JP6326504B2 - 撚線および撚線を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数本の個別電線を備える撚線であって、同一の方法で具体化される複数本の個別電線が、中心の内側電線の周りに外側電線として配置され、個別電線が、絶縁体によって包まれる複合体を形成する撚線に関する。さらに本発明は、対応する撚線を製造するための方法に関する。

丸い断面を有する複数本の個別電線が、撚線を形成するように、同様の丸い断面を有する中心の内側電線の周りに外側電線として配置される場合、断面で見ると、外側電線と円形周囲線との間の周囲面に、以下、くさび部と記載するくさび形の空きスペースが形成される。このタイプの個別電線の複合体に、例として押出手順によって絶縁合成材料外装が設けられる場合、くさび部も合成材料外装の原材料で充填される。その結果、このタイプの撚線における合成材料外装の重量は、周囲面の各くさび部の数および寸法に依存する。

例として自動車産業などのいくつかの応用分野では、使用される撚線について、可能な限り軽い重量が所望または要求され、その理由でこれらの場合、可能な限り円形に近く、それに応じて、また可能な限り小さいくさび部を可能な限り少なく備える撚線の断面を得ることを目的とする。このことは、このタイプの撚線を最初に製造し、丸い断面を有する複数本の個別電線を、同様の丸い断面を有する中心の個別電線の周りに配置し、続いてこの構成を圧縮することで知られている。この圧縮手順の範囲においては、個別電線が変形し、この個別電線の複合体における断面は、対応する均一な圧力が周囲全体にかかると略円形状の形をとる。このタイプの圧縮された撚線が、例として、独国特許出願公表第１１２０１０００４１７６Ｔ５号明細書または英国特許第１３３６２００Ｂ号明細書にも開示されている。

個別電線の複合体をこうして機械的圧力処理した結果として個別電線の機械的特性が変化し、その結果、後処理、例としてアニーリング手順が追加の工程ステップとして必要となる。さらに、圧縮手順の結果、繰り返し曲げ応力下のいわゆる疲労強度が低下する。

独国特許出願公表第１１２０１０００４１７６Ｔ５号明細書 英国特許第１３３６２００Ｂ号明細書

このことに基づき、本発明の目的は、繰り返し曲げ応力下の良好な疲労強度を有する圧縮撚線と、またこのタイプの撚線を製造するための方法とを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する撚線によって、また請求項１２の特徴を有する方法によって、本発明に従って達成される。好ましいさらなる発展は、関連する請求項に含まれる。撚線に関する利点および好ましい実施形態は、同様に本方法に転用することができ、その逆も同様である。

本発明の撚線は複数である所定数の個別電線を備え、同一の方法で具体化される該所定数の一部の複数本の個別電線が、中心の内側電線の周りに外側電線として配置され、個別電線が、個別電線の複合体または要するに絶縁体によって包まれる複合体を形成する。丸くない断面を有する個別電線が外側電線として使用され、外側電線の幅が、断面で見ると内側電線から径方向外方に増加する。言いかえれば、対応する撚線のための外側電線として特定される個別電線は、丸くない断面を有して予め製造されており、撚線を形成するように、特に中心の内側電線の周り、または個別電線の内層の周りにそのように配置され、その結果、予め形成された丸くない断面を有して包まれる。

個別電線の複合体、ひいては撚線の外側電線はまた、完成した撚線内で圧縮されず、言いかえれば、続いて、圧縮手順による、または個別電線の複合体を元の丸い個別電線から丸くない幾何形状に圧縮することによる変形もない。外側電線の丸くない断面は、設けられる可能な限り広い空間またはスペースが完全に使用され、個別電線の複合体の断面が、少なくとも周囲領域において可能な限り円形であるように選択される。結果として、周囲面に残るくさび部は、丸い個別電線と比較して少なくとも明らかに減少する。

個別電線の複合体は圧縮されず、その結果、それに続くいかなる圧縮手順も施されず、ひいては冷間成形手順も施されないため、撚線を製造する際、圧縮手順の場合に個別電線の複合体に対して通常行われるアニーリング手順を省くことができるため、それに応じて製造工程がより簡単になる。さらに、個別電線のそのような非圧縮複合体は、複数の用途に有利な高い疲労強度を備える。用語「高い疲労強度」または「繰り返し曲げ応力下の疲労強度」は、撚線が比較的多くの繰り返し曲げ加工に耐え、言いかえれば、繰り返し曲げる方法で影響を受けた時にほとんど疲労の兆候を表さないことを意味すると理解される。この用語の詳細な説明については、ＡＳＴＭ Ｂ４７０および刊行物「Ｓｃｈｙｍｕｒａ Ｍ．Ａ．，Ｆｉｓｃｈｅｒ Ａ．：Ｂｅｉｔｒａｇ ｚｕｒ Ｕｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇ ｄｅｒ Ｅｒｍｕｅｄｕｎｇｓｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ ｄｕｅｎｎｅｒ Ｄｒａｅｈｔｅ ａｕｓ Ｋｕｐｆｅｒｂａｓｉｓｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅｎ ｕｎｔｅｒ Ｂｉｅｇｅｗｅｃｈｓｅｌｂｅａｎｓｐｒｕｃｈｕｎｇ ｎａｃｈ ＡＳＴＭ Ｂ４７０ − ０２．Ｍｅｔａｌｌ，６６，１１（２０１２），Ｓ．５１４−５１７，ＩＳＳＮ ００２６−０７４６」［Ｓｃｈｙｍｕｒａ Ｍ．Ａ．，Ｆｉｓｃｈｅｒ Ａ．：Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｐｐｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｔｈｉｎ Ｗｉｒｅｓ ｕｎｄｅｒ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｓｔｒｅｓｓｅｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ＡＳＴＭ Ｂ４７０ − ０２．Ｍｅｔａｌ ６６，１１（２０１２）ｃｆ．５１４−５１７，ＩＳＳＮ ００２６−０７４６］が参照されるべきである。

圧縮された撚線と比較して、この高い疲労強度は、圧縮ステップを省き、撚線加工手順前の初期状態において丸くない個別電線を同時に使用することによって簡単に達成される。すなわち個別電線は、前記個別電線が低摩擦で互いに対して移動することができるように、圧縮された撚線と比較して、互いに対して比較的緩い状態で存在する。それとは対照的に、圧縮された撚線の場合の個別電線は、前記電線が互いに対して平らに押圧されるように圧縮手順によって変形し、結果として、それらの表面上で互いにほぼ噛み合う。圧縮された撚線の利点、すなわち、撚線の可能な限り丸い外部断面を達成することが同時に維持され、その結果、（電線）絶縁体の小さく、可能な限り均一な壁厚のみが可能となる。

このタイプの撚線は特に、極細電線、特に車両用電線として使用される。

中心の内側電線の周りに配置される外側電線としての個別電線の数は、それぞれの意図する用途に合うように有利に調整される。中心の内側電線および外側電線の外層を有する二層撚線の場合には、前記撚線は、１本の内側電線および６本の外側電線から具体化されることが好ましい。複数の外層を有する撚線の場合には、少なくとも最外層が、丸くない断面を有する外側電線から形成される。外側電線はこの場合、丸いものとして具体化され、または好ましくは最外電線と同様に丸くないものとして具体化される個別電線の１つもしくは複数の中間層を介在させることによって、内側電線を間接的に囲む。

上述のように、予め形成された個別電線は、個別電線の複合体の断面が、可能な限り丸く、その結果、可能な限り円形に近いタイプの断面形状を備える。最も単純な場合には、少なくとも略三角形の断面形状である断面形状が選択され、正三角形の形状が好ましい。個別電線の複合体内では、外側電線は次いで、断面で見ると、各外側電線のうちの１本の外側電線の角が、内側電線方向の径方向内方を向き、内側電線上、または中間層の個別電線上にほぼ点状に存在するように配置される。本質的に、結果として、外側電線と内側電線とが点状に接触して配置され、そのために個別電線の複合体における、最後的にはまた撚線における高い柔軟性および高い疲労強度が提供される。対照的に、圧縮された撚線の場合には、断面で見ると線状の接触ゾーンが形成される。特に個別電線は、略台形状に具体化され、特に、内側電線の方に向いている台形表面が、凹状に弓形になっており、内部導体の湾曲に添う。

さらに、外側電線には三角形の断面形状が便宜上選択され、前記断面形状の角は丸い。このタイプの断面形状は、とりわけより得やすい。

有利なさらなる発展では、三角形断面の辺が外方に弓形になっており、その結果、弓状に具体化される。このように、外側電線は、互いにほぼ点状に物理接触し、個別電線の複合体の高い柔軟性および高い疲労強度が得られる。

さらに、丸い角を有するルーローの三角形のタイプによる断面を外側電線が備える撚線の一実施形態が好ましい。このように具体化される断面形状は、外方に弓形になっている側面によって、また丸い縁部によって特徴付けられる。それによって個別電線は（断面で見ると）、側面、また隣接する撚線上の角の両方に点状にのみ存在する。この実施形態は特に、繰り返し曲げ応力下の所望の高い疲労強度に関して有利である。

しかしながら、内側電線には丸い断面が好ましい。

撚線のさらに有利な実施形態によれば、外側電線は、本質的に内側電線上に点状に存在し、さらに、隣接する外側電線同士がほぼ点状に接触して配置されるように形成され、配置される。結果として、外側電線は共に、内側電線を包み、かつ囲む外層を形成し、前記外層は、断面で見ると本質的に円形周囲を示す。この外層は次いで、例として合成材料の絶縁外装または絶縁体で被覆されることが好ましく、周方向に見ると外層が略円形の周囲であるため、絶縁体の壁厚はほぼ均一である。

したがって、特に薄い壁厚を達成することができ、その結果、それに応じて具体化される撚線は重量が比較的軽く、かつ必要設置スペースが比較的小さい。対応する撚線は、自動車産業に特に提供されるため、この意図する用途向けに設計される。撚線は、特に車両用極細電線、例としていわゆるＦＬＲＹ電線（ＩＳＯ ６７２２による命名法）である。

中心の内側電線、複数本の、特に６本の外側電線（１＋６複合体）、および絶縁体から具体化される撚線が典型的であり、ひいては好ましい。言いかえれば、外側電線は、中心の内側電線の周りに単一の外層の形で配置され、この外層は、肉薄絶縁体で被覆される。

個別電線の複合体は、２．５ｍｍ^２より小さく、特に１．５ｍｍ^２より小さい断面積を有利に備える。とりわけ、０．３５ｍｍ^２、０．７５ｍｍ^２および１ｍｍ^２の断面積が特に一般的であり、前記寸法はまた、本事例において使用されることが好ましい。

撚線は、１０ｍｍ〜３０ｍｍになることが好ましい撚りの長さを便宜上備える。用語「撚りの長さ」は、それぞれの個別電線を３６０°巻くのに必要な撚線の軸方向の長さとして理解されるべきである。丸い個別電線を有する従来の撚線とは対照的に、撚りの長さは、明らかにより小さく、特に約１／２倍である。特に、撚りの長さはまた、個別電線の複合体におけるそれぞれの直径に少なくとも概ね無関係である。したがって、直径の異なる撚線が、設けられる領域にある同一、または少なくとも同等の撚りの長さを備える。従来の複合体の場合には、撚りの長さは直径によって異なる。試験から、これらのより短い撚りの長さは特定の利点であり、丸くない個別電線が所望の回転方向からそれらの中心軸の周りに望ましくなく捻られることが回避されることが分かった。結果として、個別電線が、複合体内に確実に画定され、望ましく位置合わせされる。

提案する基本的な考えに基づいて、言いかえれば、丸くない断面を有する予め形成された個別電線を使用して、個々の層が内側電線に対して同心円状に配置される、外側電線の複数の層を備える撚線を達成することがさらに可能である。これらの撚線の場合にはまた、この概念によってスペースをより良好に使用することができる。

外側電線の層数と無関係に、対応する撚線を最初に製造する範囲において、丸くない断面を有する個別電線の事前製造手順を、特に従来の多段階延伸工程によって行う。続いて、個別電線の所望の弾性曲げ特性を確保するため、このように成形される個別電線に、アニーリング手順（ソフトアニーリング）を施す。次いでその結果、個別電線を撚り、または包み、最終的には絶縁体を設け、例として撚線機の押出機を下流に直接連結する。個別電線または個別電線の複合体の圧縮手順、またさらなるアニーリング手順は、撚線加工手順後には行わない。

本発明の例示的実施形態について、概略図を参照して以下にさらに説明する。

１本の内側電線および複数本の外側電線を有する撚線の断面図を示す。 複数本の外側電線のうちの１本の拡大断面図を示す。 先行技術による圧縮された個別電線を有する撚線の断面図を示す。

各場合において、互いに対応する部分には、すべての図で同一の参照符号を付与する。

例示的に以下に説明し、かつ図１に図示する撚線２は、７本の個別電線から構成され、６本の個別電線が中心の内側電線６の周りに外側電線４として配置される。内側電線６は円形断面を備え、外側電線４はこの内側電線６の周りに均等に分布するように位置付けされる。

外側電線４は、同一の方法で具体化され、角が丸いルーローの三角形の形状に非常に近い形状を有する断面を備える。この断面形状を図２に拡大して示し、辺長Ｌを有する正三角形と比較するために示す。このように、外側電線４の断面が三角形状に基づく丸い角を備えることは明白である。さらに、辺は外方に弓形になっている。

言いかえれば、外側電線４の断面形状は２つの異なる円セグメント形状から構成され、各場合においてルーローの三角形状の角は、半径Ｒ_Ｅを有する円セグメント形状によって形成され、各場合においてルーローの三角形状の辺は、半径Ｒ_Ｓを有する円セグメント形状によって形成される。

車両用極細電線向けの撚線２の場合には、辺長Ｌは、例として０．２５ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲、特に約０．４ｍｍである。半径Ｒ_Ｓは、半径Ｒ_Ｅの約１０倍になり、例として０．６ｍｍ〜１ｍｍ、特に０．８ｍｍである。

外側電線４と内側電線６との個別電線の複合体は、断面で見ると、各外側電線４の角が、内側電線６に対して点状に存在し、同様に、隣接する外側電線４同士が点状に接触して配置され、言いかえれば、点状に物理接触するように具体化される。

外側電線４は共に、閉じた外層８を形成し、外層８によって内側電線６が完全に囲まれる。さらに、断面で見ると外層８は略円形周囲を備えるが、各場合において、周囲面で２本の外側電線４間の中間領域内に残りのくさび部１０が形成される。しかしながら、これらのくさび部１０は、先行技術による撚線と比べて比較的小さく、円形断面を有する外側電線は、同様の円形断面を有する内側電線の周りに配置される。

撚線２は、外層を囲み、かつ押出法によって典型的に施される絶縁体１２をさらに備える。外側電線４の選択される断面形状と、結果として得られるくさび部１０の比較的小さい寸法とによって、絶縁体１２の壁厚１４は、周方向１６に見ると変わらずほぼ均一であり、特に非常に薄くなり得る。

比較の目的で、図３はまた、先行技術による撚線２’を示し、個別電線の複合体は、個別電線４’、６’を撚った後に圧縮されている。略台形状の個別電線４’は点状に物理接触せず、むしろ広い表面積にわたって互いに接触する。個別電線４’、６’はまずほとんど一体化しているように見え、その結果、個別電線４’、６’間の境界が分からない。このことはまた、図１に示すような撚線２より低い疲労強度をとりわけ備える撚線２’の特性に影響を与える。

本発明は、上で説明した例示的実施形態に限定されない。逆に、本発明の主題から逸脱することなく、本発明の他の変形例を本発明から引き出すことも当業者にとって可能である。特にまた、例示的実施形態と共に説明するすべての個々の特徴も、本発明の主題から逸脱することなく他の方法で互いに組み合わせることができる。

２ 撚線
４ 外側電線
６ 内側電線
８ 外層
１０ くさび部
１２ 絶縁体
１４ 壁厚
１６ 周方向
２’ 先行技術による撚線
４’ 先行技術による外側電線
６’ 先行技術による内側電線
１２’ 先行技術による絶縁体

Claims (13)

1. 複数である所定数の個別電線（４、６）を備える車両用極細電線用の撚線（２）であって、同一の方法で具体化される前記所定数のうちの一部の複数本の個別電線（４）が、中心の内側電線（６）の周りに外側電線（４）として配置され、前記個別電線（４、６）が、絶縁体（１２）によって包まれる複合体を形成する撚線（２）であって、
   丸くない断面を有する個別電線（４）が外側電線（４）として使用され、前記外側電線（４）の幅が、前記断面で見ると前記内側電線（６）から径方向外方に増加することと、前記個別電線（４、６）の前記複合体が圧縮されないこととを特徴とし、
   ２本の隣接する外側電線（４）が、互いに点状に物理接触し、個別電線（４、６）の前記複合体が、２．５ｍｍ ^２ より小さい断面積を備えることを特徴とする撚線（２）。
2. 前記外側電線（４）の断面形状が、三角形状に基づく丸い角を備えることを特徴とする請求項１に記載の撚線（２）。
3. 前記外側電線（４）の前記断面形状が、外方に弓形になっている辺を備えることを特徴とする請求項２に記載の撚線（２）。
4. 前記外側電線（４）の前記断面形状が、角が丸いルーローの三角形のタイプによって具体化されることを特徴とする請求項３に記載の撚線（２）。
5. 前記外側電線（４）が、前記内側電線（６）と点状に物理接触することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撚線（２）。
6. 前記内側電線（６）が、丸い断面を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の撚線（２）。
7. ６本の外側電線（４）が、前記内側電線（６）の周りに配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撚線（２）。
8. 前記外側電線（４）が共に、前記絶縁体（１２）によって覆われる外層（８）を形成し、前記絶縁体（１２）の壁厚（１４）が、周方向（１６）に見ると変わらず均一であることを特徴とする請求項１〜７いずれか一項に記載の撚線（２）。
9. 前記撚線が、前記内側電線（６）と、複数本の前記外側電線（４）と、前記絶縁体（１２）とから具体化され、前記外側電線（４）が、前記内側電線（６）の周りに単一の外層（８）の形で配置され、前記外層（８）が前記絶縁体（１２）によって覆われることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の撚線（２）。
10. 個別電線（４、６）の前記複合体が、１．５ｍｍ^２より小さい断面積を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の撚線（２）。
11. 前記個別電線（４、６）が、１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の撚りの長さを備え、前記撚りの長さが、前記個別電線（４、６）の前記複合体の直径に無関係であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の撚線（２）。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の撚線（２）を製造するための方法であって、複数本の個別電線（４）を、中心の内側電線（６）としての個別電線（６）の周りに外側電線（４）として配置し、前記個別電線（４、６）が、次いで絶縁体（１２）によって包まれる複合体を形成する方法であって、
    丸くない断面を有する個別電線（４）を外側電線（４）として使用し、前記外側電線（４）の前記幅が、前記断面で見ると前記内側電線（６）から径方向外方に増加することと、個別電線（４、６）の前記複合体を圧縮しないでおくこととを特徴とする方法。
13. 最初に、丸くない断面を有する前記個別電線（４、６）を延伸手順によって製造する工程と、前記延伸手順の後に、丸くない断面を有する前記個別電線（４、６）にアニーリング手順を施す工程と、前記アニーリング手順の後に、前記丸くない断面を有する前記個別電線（４、６）を最終的に撚る工程と、前記絶縁体（１２）を設ける工程とを有し、前記撚る工程の後の前記個別電線（４、６）の圧縮手順、またさらなるアニーリング手順を省くこととを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

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