JP6775283B2 - 耐屈曲電線及びワイヤハーネス - Google Patents

Description

本発明は、耐屈曲電線及びワイヤハーネスに関する。

従来、素線を複数本撚り合わせて集合撚線とし、集合撚線を複数本撚り合わせた複合撚線を導体部とした耐屈曲電線が提案されている。この耐屈曲電線では、中心に配置される中心集合撚線と、その周囲に配置される第１層集合撚線と、さらにその周囲の第２層集合撚線とから構成されており、各集合撚線の撚り方向（下撚り方向）と、第１層集合撚線を複数本撚ってなる第１層複合撚線の撚り方向（本撚り方向）と、第２層集合撚線を複数本撚ってなる第２層複合撚線の撚り方向（本撚り方向）とが全て同一方向となっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−１５６３４６号公報

ここで、特許文献１に記載の耐屈曲電線においては、撚り方向が全て同一方向となっているため、耐屈曲性を向上させることができる。

詳細に説明すると、まず、特許文献１に記載の耐屈曲電線では、例えばそれぞれ第１層集合撚線の下撚り方向と第１層複合撚線の本撚り方向とが同一となっている。このため、各集合撚線を構成する素線は同一層内において隣接する集合撚線の素線と面接触することとなる。よって、屈曲時において面による摩耗が発生することとなり、素線が断線し難くなって耐屈曲性が向上することとなる。第２層も同様である。さらに、第２層集合撚線の下撚り方向及び第２層複合撚線の本撚り方向は、第１層集合撚線の下撚り方向及び第１層複合撚線の本撚り方向とも同じとなっている。よって、異なる層間においても集合撚線の素線同士が面接触することとなり、素線が断線し難くなって耐屈曲性が向上することとなる。

しかし、特許文献１に記載の耐屈曲電線では、耐屈曲性を向上できる反面、撚り方向が同一方向で統一されている関係上、屈曲時に一方向の力（撚り解き方向の力）が作用して導体部の形状の崩れや扁平が発生することがある。導体部の形状の崩れや扁平が発生すると層間での撚線の入れ替わりや潜り込みの発生確率が大きくなり、そのような状態で屈曲を繰り返すと、予期しない突発的な撚線・素線断線が懸念される。

そこで、撚り方向を一部異ならせることが考えられるが、この場合には導体部の形状の崩れや扁平を抑えることができるものの、面接触の関係が維持できず点接触する箇所が生じてしまい、素線が断線し易くなって耐屈曲性が低下してしまう。

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、導体部の形状の崩れや扁平を抑えつつも耐屈曲性の低下を抑制することが可能な耐屈曲電線及びワイヤハーネスを提供することにある。

本発明の耐屈曲電線は、導電性の素線を複数本撚る下撚りによって形成される集合撚線を更に複数本撚る本撚りによって形成される複合撚線を導体部とする耐屈曲電線であって、前記導体部は、当該導体部の最も断面中心側に位置する集合撚線である最内層撚線と、前記最内層撚線の周囲に複数層に重なって設けられる集合撚線である周囲撚線と、からなり、前記周囲撚線は、各集合撚線の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向となっており、且つ、隣接する層同士において本撚り方向が逆方向となっており、前記集合撚線の本数は各集合撚線を構成する複数本の素線の本数よりも多いことを特徴とする。

本発明の耐屈曲電線によれば、周囲撚線は、各集合撚線の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向となっているため、屈曲時に一方向に力が作用したとしても、この力と、下撚り方向又は本撚り方向とが逆向きとなるため、集合撚線の形状の崩れや扁平が発生し難くなる。また、周囲撚線は、隣接する層同士において本撚り方向が逆方向となっているため、屈曲時に一方向に力が作用したとしても、この力といずれかの層における本撚り方向とが逆向きとなるため、周囲撚線全体で見た場合における形状の崩れや扁平についても発生し難くすることができる。

ここで、各集合撚線の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向とし、且つ、隣接する層同士の本撚り方向を逆方向とすると、同じ層の集合撚線同士及び異なる層の集合撚線同士の素線が点接触することとなって耐屈曲性の低下が懸念されるが、集合撚線の本数が各集合撚線を構成する複数本の素線の本数よりも多くされているため、１本の集合撚線の素線本数を比較的少なくでき、屈曲時における集合撚線の内部歪みを小さくすることとなり、耐屈曲性の低下を抑制することができる。

従って、導体部の形状の崩れや扁平を抑えつつも耐屈曲性の低下を抑制することができる。

また、本発明に係る耐屈曲電線において、前記最内層撚線の下撚り方向と、前記周囲撚線のうち前記最内層撚線に接する層を構成する集合撚線の下撚り方向とは、一致していることが好ましい。

この耐屈曲電線によれば、最内層撚線の下撚り方向と最内層撚線に接する層を構成する集合撚線の下撚り方向とが一致しているため、最内層撚線と最内層撚線に接する層の集合撚線とにおいて素線の延びる方向が同じとなり、更なる耐屈曲性の向上に寄与することができる。

さらに、本発明のワイヤハーネスは、上記のいずれかに記載の耐屈曲電線を含むことを特徴とする。

本発明のワイヤハーネスによれば、耐屈曲電線を含むワイヤハーネスであるため、耐屈曲性に優れ例えばスライドドアなど繰り返し屈曲されてしまう部位に用いられるワイヤハーネスとして好適なものを提供することができる。

本発明によれば、導体部の形状の崩れや扁平を抑えつつも耐屈曲性の低下を抑制することが可能な耐屈曲電線及びワイヤハーネスを提供することができる。

本発明の実施形態に係るワイヤハーネスの一例を示す斜視図である。 図１に示した耐屈曲電線を示す断面図である。 図１に示した耐屈曲電線の一部構成の断面図である。

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が、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るワイヤハーネスの一例を示す斜視図である。図１に示すようにワイヤハーネスＷＨは、複数の電線Ｗを束にしたものであり、複数の電線Ｗの少なくとも１本が以下に詳細説明する耐屈曲電線１により構成されている。このようなワイヤハーネスＷＨは、例えば図１に示すように電線Ｗの両端部にコネクタＣを備えていてもよいし、複数の電線Ｗをまとめるためにテープ巻き（図示せず）されていてもよい。また、ワイヤハーネスＷＨは、コルゲートチューブ等の外装部品（図示せず）を備えていてもよい。

図２は、図１に示した耐屈曲電線を示す斜視図であり、図３は、図１に示した耐屈曲電線の一部構成の断面図である。図２及び図３に示すように、耐屈曲電線１は、導電性の素線１１ｃを複数本撚る下撚りによって形成される集合撚線１１を、更に複数本撚る本撚りによって形成される複合撚線１２を導体部１０とし、この導体部１０を絶縁体２０で被覆したものである。

具体的に導体部１０は、当該導体部１０の最も断面中心側に位置する集合撚線１１である中心撚線（最内層撚線）１１ａと、中心撚線１１ａの周囲に複数層（本実施形態では４層）に重なって設けられる集合撚線１１である周囲撚線１１ｂとからなる。周囲撚線１１ｂは層毎に本撚りされている。

本実施形態において最内層の撚線は中心撚線１１ａの１本となっており、周囲撚線１１ｂは６０本（内層側から６本、１２本、１８本、２４本）となっている。各撚線１１ａ，１１ｂは、例えば２７本の素線１１ｃが撚られることによって形成されている。なお、本実施形態では素線１１ｃを構成する主となる金属として錫入り銅合金を想定しているが、特にこれに限らず、他の銅合金、純銅、アルミニウム、及びアルミニウム合金等であってもよい。

なお、以下の説明において、最内層撚線である中心撚線１１ａに接する層である１層目を構成する６本の周囲撚線１１ｂを第１層撚線１１ｂ１といい、２層目を構成する１２本の周囲撚線１１ｂを第２層撚線１１ｂ２といい、３層目を構成する１８本の周囲撚線１１ｂを第３層撚線１１ｂ３といい、４層目（最外層）を構成する２４本の周囲撚線１１ｂを最外層撚線１１ｂ４という。

ここで、本実施形態において周囲撚線１１ｂは、各集合撚線１１の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向となっており、且つ、隣接する層同士において本撚り方向が逆方向となっている。

一例を説明する。表１は、本実施形態に係る耐屈曲電線１の撚り方向の一例を示す表である。

例えば表１に示すように、第１層撚線１１ｂ１の下撚り方向はＳ方向となっている。これに対して、第１層撚線１１ｂ１の本撚り方向はＺ方向となっている。このように、第１層において集合撚線１１の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向となっている。

また、第２層撚線１１ｂ２の下撚り方向はＺ方向となっているのに対して、本撚り方向はＳ方向となっている。さらに、第３層撚線１１ｂ３の下撚り方向はＳ方向となっているのに対して、本撚り方向はＺ方向となっている。加えて、最外層撚線１１ｂ４の下撚り方向はＺ方向となっており、本撚り方向はＳ方向となっている。

このように、第２層、第３層及び最外層においても集合撚線１１の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向となっている。

ここで、各集合撚線１１の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向となっていると、屈曲時において一方向に力（例えば図２に示す断面において中心撚線１１ａを中心とする回転方向の力）が作用したとしても、この力と、下撚り方向及び本撚り方向のいずれか一方とが逆向きとなるため、集合撚線１１の形状の崩れや扁平が発生し難くなる。

また、表１に示すように、第１層撚線１１ｂ１の本撚り方向はＺ方向となっており、第２層撚線１１ｂ２の本撚り方向はＳ方向となっている。このため、隣接する第１層と第２層とにおいて本撚り方向が逆方向となっている。

さらに、第３層撚線１１ｂ３の本撚り方向はＺ方向であり、最外層撚線１１ｂ４の本撚り方向はＳ方向であるため、第２層と第３層、第３層と最外層とについても本撚り方向が逆方向となっている。

このように、周囲撚線１１ｂについて、隣接する層同士の本撚り方向が逆方向となっていると、屈曲時に一方向に力（上記と同様の力）が作用したとしても、この力といずれかの層における本撚り方向とが逆向きとなるため、周囲撚線１１ｂの全体で見た場合における形状の崩れや扁平についても発生し難くすることができる。

このように、上記のような撚り方向の関係であると、導体部１０の形状の崩れや扁平を発生し難くすることができる。

ここで、各集合撚線１１の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向とし、且つ、隣接する層同士の本撚り方向を逆方向とすると、同じ層の集合撚線１１同士及び異なる層の集合撚線１１同士の素線１１ｃが点接触することとなって摩耗断線し易くなることから、耐屈曲性の低下が懸念される。

そこで、本実施形態に係る耐屈曲電線１において、集合撚線１１の本数は、各集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃの本数よりも多くされている。このため、１本の集合撚線１１の素線１１ｃの本数を比較的少なくでき、屈曲時における集合撚線１１の内部歪みを小さくすることとなり、耐屈曲性の低下を抑制することとなる。

詳細に説明すると、撚線においては、これを構成する素線の径が小さくなるほど、屈曲時における素線の内部歪みが抑えられるため、耐屈曲性が向上する。このため、所定の導体断面積に対して、素線本数を多くすることで素線径を小さくして耐屈曲性の向上を図ることができる。しかし、現実には素線間に摩擦が発生して、擬似的に太い電線のように作用してしまい、折角素線径を小さくしたにも拘わらず充分な耐屈曲性が得られ難くなってしまう。すなわち、擬似的に太い電線のように作用して屈曲時においては太い電線と同様に内部歪みが発生し得てしまう。そこで、集合撚線１１の本数を、各集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃの本数よりも多くする。これにより、１本の集合撚線１１の素線１１ｃの本数を比較的少なくして、集合撚線１１が擬似的に太い１本の電線として作用してしまっても、このような擬似的に太くなる電線の径を極力抑えることとなり、耐屈曲性の低下を抑制することとなる。

加えて、本実施形態に係る耐屈曲電線１において、最内層撚線である中心撚線１１ａの下撚り方向と、周囲撚線１１ｂのうち中心撚線１１ａに接する層を構成する集合撚線１１、すなわち第１層撚線１１ｂ１の下撚り方向とは一致していることが好ましい。

これにより、中心撚線１１ａと第１層撚線１１ｂ１との素線１１ｃの延びる方向が同じとなり、更なる耐屈曲性の向上に寄与することができるからである。

次に、実施例及び比較例に係る耐屈曲電線１を説明する。表２は、実施例及び比較例１，２に係る耐屈曲電線１の導体部１０の詳細を示す表である。

表２に示すように、実施例においては、径を０．０８ｍｍとする２７本の錫入り銅合金の素線を撚って集合撚線を６１束分作成し、これらをさらに層毎（中心撚線を除き４層構造）に撚って複合撚線を作成して導体部とした。ここで、中心撚線の撚り方向をＳ方向としピッチを１２ｍｍとした。また、第１層、第２層、第３層及び最外層撚線の下撚りピッチを１７ｍｍに統一した。下撚り方向は順にＺ方向、Ｓ方向、Ｚ方向、及びＳ方向とした。さらに、第１層、第２層、第３層及び最外層撚線の本撚りピッチは、順に２５ｍｍ、４９ｍｍ、７３ｍｍ、及び９３ｍｍとした。本撚り方向は順にＳ方向、Ｚ方向、Ｓ方向、及びＺ方向とした。

また、比較例１においては、径を０．０８ｍｍとする４４本の錫入り銅合金の素線を撚って集合撚線を３７束分作成し、これらをさらに層毎（中心撚線を除き３層構造）に撚って複合撚線を作成して導体部とした。ここで、中心撚線の撚り方向をＳ方向としピッチを１６ｍｍとした。また、第１層、第２層、及び最外層撚線の下撚りピッチを２２ｍｍに統一した。下撚り方向は順にＳ方向、Ｚ方向、及びＳ方向とした。さらに、第１層、第２層、第３層及び最外層撚線の本撚りピッチは、順に３１ｍｍ、６２ｍｍ、及び８９ｍｍとした。本撚り方向は順にＺ方向、Ｓ方向、及びＺ方向とした。

さらに、比較例２においては、径を０．０８ｍｍとする２２８本の錫入り銅合金の素線を撚って集合撚線を７束分作成し、これらをさらに層毎（中心撚線を除き１層構造）に撚って複合撚線を作成して導体部とした。ここで、中心撚線の撚り方向をＳ方向としピッチを４０ｍｍとした。また、最外層撚線の下撚りピッチを５５ｍｍとし、下撚り方向をＳ方向とした。さらに、最外層撚線の本撚りピッチを、６７ｍｍとし、本撚り方向をＺ方向とした。

実施例及び比較例１，２の導体部上にポリエチレン樹脂をチューブ状に成形した後、電子線照射により架橋させて被覆部を作成し、図２に示すような電線形態とした。

そして、上記実施例、及び比較例１，２の電線に対して屈曲試験を行った。屈曲試験については、円筒形マンドレル屈曲試験器を用いて、それぞれの実施例及び比較例に係る電線を真直ぐに伸ばした状態から、常温で０°から１２０°の角度範囲で曲げ半径３０ｍｍの曲げを繰り返し行い、素線が断線したとき（すなわち導体部の抵抗が屈曲前より１０％上昇したとき）の曲げ回数（往復回数）を測定した。屈曲試験は、無荷重（荷重０ｇ）にて行い、屈曲速度は１．５回／ｓとした。

表３は、実施例及び比較例１，２に係る屈曲試験の結果を示す表である。なお、表３にでは導体構成についても示すものとする。

表３に示すように、実施例では集合撚線の素線本数（下撚り本数）が２７本であり、集合撚線の本数（本撚り本数）が６１本であることから、全体の素線本数は１６４７本である。

また、比較例１及び比較例２は、集合撚線の素線本数（下撚り本数）がそれぞれ４４本及び２２８本であり、集合撚線の本数（本撚り本数）がそれぞれ３７本及び７本であり、全体の素線本数はそれぞれ１６２８本及び１５９６本である。

ここで、実施例、比較例１及び比較例２において素線径は同じであることから、導体断面積は、略同じであるといえる。

このような略同一の導体断面積を有する例のうち、実施例においては、集合撚線の本数が各集合撚線を構成する複数本の素線の本数よりも多くされているため、１本の集合撚線の径が比較的小さくなる。すなわち、擬似的に１本の電線として作用してしまう集合撚線の径を小さくすることとなり、屈曲時における内部歪みを極力抑えることとなる。よって、耐屈曲性の低下を抑制することとなり、耐屈曲試験の結果は約２５０万回と高い耐屈曲性を示す値となった。

一方、比較例１においては、集合撚線の本数が各集合撚線を構成する複数本の素線の本数よりも多くされていないため、集合撚線の径が比較的大きくなる。よって擬似的に１本の電線として作用してしまう集合撚線の径が比較的大きくなってしまい、屈曲時における内部歪みを抑え難く、耐屈曲性の低下を抑制し難くなる。このため、耐屈曲試験の結果は約２００万回と実施例よりも低い値となった。

さらに、比較例２のように、１本の集合撚線の素線本数を２２８本という非常に多い本数としてしまうと、擬似的に１本の電線として作用してしまう集合撚線の径が飛躍的に大きくなってしまい、耐屈曲性が著しく低下してしまう。よって、耐屈曲試験の結果は約５０万回と実施例よりもかなり低い値となってしまった。

以上のように、屈曲時における形状の崩れや扁平を考慮して、各集合撚線の下撚り方向と本撚り方向とを逆方向とし、且つ、隣接する層同士の本撚り方向を逆方向としたとしても、実施例のような１本の集合撚線の素線本数と集合撚線の本数との関係性によれば、耐屈曲性の低下を抑制することができた。

なお、実施例は１本の集合撚線の素線本数が２７本であり、集合撚線の本数が６１本であるが、集合撚線の本数を、各集合撚線を構成する素線の本数よりも多くすれば、実施例と同様の結果が得られることも推察できる。

このようにして、本実施形態に係る耐屈曲電線１によれば、周囲撚線１１ｂは、各集合撚線１１の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向となっているため、屈曲時に一方向に力が作用したとしても、この力と、下撚り方向又は本撚り方向とが逆向きとなるため、集合撚線１１の形状の崩れや扁平が発生し難くなる。また、周囲撚線１１ｂは、隣接する層同士において本撚り方向が逆方向となっているため、屈曲時に一方向に力が作用したとしても、この力といずれかの層における本撚り方向とが逆向きとなるため、周囲撚線１１ｂ全体で見た場合における形状の崩れや扁平についても発生し難くすることができる。

ここで、各集合撚線１１の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向とし、且つ、隣接する層同士の本撚り方向を逆方向とすると、同じ層の集合撚線１１同士及び異なる層の集合撚線１１同士の素線が点接触することとなって耐屈曲性の低下が懸念されるが、集合撚線１１の本数が各集合撚線１１を構成する複数本の素線の本数よりも多くされているため、１本の集合撚線１１の素線本数を比較的少なくでき、屈曲時における集合撚線１１の内部歪みを小さくすることとなり、耐屈曲性の低下を抑制することができる。

従って、導体部１０の形状の崩れや扁平を抑えつつも耐屈曲性の低下を抑制することができる。

また、中心撚線１１ａの下撚り方向と周囲撚線１１ｂのうち中心撚線１１ａに接する層を構成する集合撚線１１の下撚り方向とが一致しているため、中心撚線１１ａと中心撚線１１ａに接する層の集合撚線１１、すなわち第１層撚線１１ｂ１とにおいて素線１１ｃの延びる方向が同じとなり、更なる耐屈曲性の向上に寄与することができる。

また、本実施形態に係るワイヤハーネスＷＨによれば、耐屈曲電線１を含むワイヤハーネスＷＨであるため、耐屈曲性に優れ例えばスライドドアなど繰り返し屈曲されてしまう部位に用いられるワイヤハーネスＷＨとして好適なものを提供することができる。

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。

例えば、本実施形態に係る耐屈曲電線１は、最内層となる集合撚線１１が例えば３本など、多数本によって構成されていてもよい。

また、本実施形態に係る耐屈曲電線１は耐屈曲性の低下を抑制するものであるが、必ずしも屈曲部に用いられるとは限らず、直線部等に設けられるものであってもよい。

さらに、本実施形態に係る耐屈曲電線１は、導体断面の扁平抑制効果を有する。また、集合撚線１１の本数が１本の集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃの本数よりも多くなって、１本１本の集合撚線１１の径が小さくなる関係上、最外層撚線１１ｂ４の径も小さくなる。これにより、絶縁体２０の厚さのばらつきが小さくなる。すなわち、絶縁体の肉厚差の低減効果により、他の良好な結果をもたらすことも考えられる。

加えて、本実施形態において各集合撚線１１を構成する素線１１ｃの本数は全て同じであるが、これに限らず、各集合撚線１１を構成する素線１１ｃの本数は一部異なっていてもよい。例えば、２７本の素線によって構成される集合撚線１１と、３７本の素線によって構成される集合撚線１１とが混在してもよい。この場合、集合撚線１１の本数は、各集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃのうち多い方の本数よりも多くなる。

１ ：耐屈曲電線
１０ ：導体部
１１ ：集合撚線
１１ａ ：中心撚線（最内層撚線）
１１ｂ ：周囲撚線
１１ｂ１：第１層撚線
１１ｂ２：第２層撚線
１１ｂ３：第３層撚線
１１ｂ４：最外層撚線
１１ｃ ：素線
１２ ：複合撚線
２０ ：絶縁体
Ｃ ：コネクタ
Ｗ ：電線
ＷＨ ：ワイヤハーネス

Claims (3)

1. 導電性の素線を複数本撚る下撚りによって形成される集合撚線を更に複数本撚る本撚りによって形成される複合撚線を導体部とする耐屈曲電線であって、
   前記導体部は、当該導体部の最も断面中心側に位置する集合撚線である最内層撚線と、前記最内層撚線の周囲に複数層に重なって設けられる集合撚線である周囲撚線と、からなり、
   前記周囲撚線は、各集合撚線の下撚り方向と本撚り方向とが逆方向となっており、且つ、隣接する層同士において本撚り方向が逆方向となっており、
   前記集合撚線の本数は各集合撚線を構成する複数本の素線の本数よりも多い
   ことを特徴とする耐屈曲電線。
2. 前記最内層撚線の下撚り方向と、前記周囲撚線のうち前記最内層撚線に接する層を構成する集合撚線の下撚り方向とは、一致している
   ことを特徴とする請求項１に記載の耐屈曲電線。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の耐屈曲電線を含む
   ことを特徴とするワイヤハーネス。