JP7097280B2

JP7097280B2 - 配索体

Info

Publication number: JP7097280B2
Application number: JP2018209133A
Authority: JP
Inventors: 永吾達川; 健作篠崎; 淳雄清村; 隆寛今村
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2022-07-07
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: JP2020077498A

Description

本発明は、配索体に関する。

様々な電気機器が搭載された車両には、ワイヤーハーネス等の配索体が配索されている。配索体は、たとえば複数本の被覆電線を束ねることによって形成されたものである。車両内では、配索体が電気機器に接続されたり、配索体同士がコネクタを介して接続されたりすることによって、電気機器に電力や電気信号が供給される。

近年、配索体により大電力を流す要求や配索体の低背化の要求が高まってきている。これらの要求に応じるため、撚線からなる導体に換えて、長手方向に垂直な断面が略四角形状の導体を用いた配索体が提案されている。たとえば、特許文献１には、車体に沿って延設された板状の金属配線が開示されている。このような板状の導体は放熱性も高く、大電力を流すのに好適である。

特開２０１７－９５０９４号公報

車両の車体に沿って延設される配索体は、配策の際に曲げられる場合が多い。このとき、断面が略四角形状の導体を用いた配索体は、同じ断面積を有し撚線からなる導体を用いた配索体（以下、撚線配索体と記載する場合がある）と比較して、可撓性が低いという問題がある。特に、扁平な板状の導体を用いた配索体（以下、平型配索体と記載する場合がある）では、可撓性に異方性があり、板の幅方向に曲げる場合に可撓性が低い。このような可撓性の低さを補うために、平型配索体に撚線配索体を溶接等によって接続し、曲げる際には撚線配索体の部分で曲げるという方法も考えられる。しかしながら、この方法では溶接や溶接箇所の防食処理などが必要であり、製造コストが高くなる。

また、板状の導体は、その端部に接続端子を圧着接続によって取り付けるのが困難なため、接続性が低いという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、可撓性または接続性が高い配索体を提供することにある。

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配索体は、車両の車体に沿って延設される配索体であって、長手方向に垂直な断面が略四角形状の導体を備え、前記導体は、切欠きが形成された切欠き形成部を一部に有していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、前記切欠き形成部には、第１方向に延びている複数の前記切欠きが形成されており、前記第１方向と垂直な第２方向における、前記切欠きのピッチに対する該ピッチ内に含まれる前記切欠きの幅の総和の割合が３０％以上であることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、前記切欠き形成部には、第１方向に延びている複数の前記切欠きが形成されており、前記第１方向と垂直な第２方向における、前記切欠きのピッチに対する、該ピッチ内に含まれる前記切欠きの幅の総和の割合が８０％以下であることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、前記導体に電気的かつ機械的に被接続体が接続されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、前記被接続体は、電気機器、電線、接続端子、および接続コネクタの少なくともいずれか一つであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、前記導体の長手方向の一部を被覆する絶縁被覆部をさらに備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、前記導体と積層または並列配置された他の導体を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、積層または並列配置された複数の前記導体を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、前記切欠き形成部には、長手方向と交差する方向に延びている複数の前記切欠きが形成されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る配索体は、前記切欠き形成部には、長手方向に延びている複数の前記切欠きが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、長手方向に垂直な断面が略四角形状の導体の一部に切欠きが形成されていることによって、可撓性または接続性が高い配索体を実現できるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る配索体の概略構成を示す模式図である。図２は、図１における切欠き形成部の一部の詳細構成を示す図である。図３は、実施形態２に係る配索体の概略構成を示す模式図である。図４は、配索体の使用形態の一例を示す図である。図５は、実施形態３、４に係る配索体の模式的な断面図である。図６は、可撓性の試験方法を説明する図である。

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、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、必要に応じて、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸から構成される直交座標系によって方向を説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る配索体の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）はＡ－Ａ線断面図である。配索体１０は、車両の車体に沿って延設される配索体であって、導体１と、絶縁被覆部２とを備えている。なお、図１（ａ）では、導体１の構成の説明のために絶縁被覆部２を透明に表している。

導体１は、ｘ方向を長手方向、ｙ方向を幅方向、ｚ方向を厚さ方向とすると、長手方向に垂直な断面（ｙｚ平面に平行な面）が略四角形状である。本実施形態では、導体１は扁平の板状である。なお、本実施形態では断面の角が略９０度であるが、平行四辺形や台形でもよい。また、角にコーナー加工（面取り加工やＲ加工）が施されたものも略四角形状に含まれる。導体１は、たとえば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの、電線の導体材料として使用可能な材料からなる。また、導体１は、長手方向の両端に端部１ａ、１ｂを有している。

絶縁被覆部２は、導体１の長手方向において、端部１ａ、１ｂを除く部分を被覆している。絶縁被覆部２は、たとえばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン、ノンハロゲン材料などの、電線の被覆材料として使用可能な絶縁性の樹脂からなる。

導体１は、一部に切欠き形成部１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを有している。これらの切欠き形成部１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆには、複数の切欠きが形成されている。各切欠きは、厚さ方向で対向する導体１の二つの主表面の間を貫通するように形成されている。

各切欠き形成部について説明する。切欠き形成部１ｃは、端部１ａに設けられており、端部１ａの縁から長手方向に延びている複数の切欠きが形成されている。各切欠きの長さは本実施形態では等しいが、等しくなくてもよい。

切欠き形成部１ｄは、絶縁被覆部２で被覆されている部分に設けられており、長手方向に対して傾斜するように交差する方向に延びている複数の切欠きが形成されている。

図２は、図１における切欠き形成部１ｄの一部の詳細構成を示す図である。切欠き形成部１ｄでは、幅方向の両側から交互に延びるように切欠きＮが周期的に配列している。その結果、導体１の切欠き形成部１ｄでは、狭幅導体部Ｃが蛇行する形状となっている。狭幅導体部Ｃとは、切欠き形成部１ｄの形成によって切欠きＮの間に生じた、導体１の幅よりも狭い部分の導体のことである。ここで、切欠きＮが延びている方向を第１方向Ｄ１とし、第１方向Ｄ１と垂直な方向を第２方向Ｄ２とする。第１方向Ｄ１、第２方向はいずれもｘｙ面に平行な方向である。そして、第２方向Ｄ２において、切欠きＮのピッチＰを規定する。ピッチＰは、切欠きＮが周期的に配列されている場合に、その１周期の長さで規定される。また、第２方向Ｄ２において狭幅導体部幅ＷＣと切欠き幅ＷＮを規定する。本実施形態では切欠き幅ＷＮは、第１方向Ｄ１において、幅方向（ｙ方向）の両端部を除いて略一定である。切欠き幅ＷＮは、幅方向の一方において端部に近づくにつれて徐々に小さくなっており、他方において端部に近づくにつれて徐々に広がっている。狭幅導体部幅ＷＣは略一定である。本実施形態では、狭幅導体部Ｃが幅方向両端で円弧状となっており、その半径が導体１の幅と同程度であると、絶縁被覆部２の損傷を防止する上では好ましい。ただし、狭幅導体部が幅方向両端で円弧状でなくてもよい。また、各切欠きの長さは本実施形態では等しいが、等しくなくてもよい。また、本実施形態では、切欠き幅ＷＮは、幅方向の両端部を除いて略一定であり、狭幅導体部幅ＷＣは略一定であるが、必ずしも略一定でなくてもよい。

図１に戻って、切欠き形成部１ｄは長さＬ１を有する。長さＬ１は、切欠き形成部１ｄの長手方向の両端に位置する切欠きの間の、長手方向における距離である。

切欠き形成部１ｅは、絶縁被覆部２で被覆されている部分に設けられており、長手方向に延びている複数の切欠きが形成されている。各切欠きの長さは本実施形態では等しいが、等しくなくてもよい。

切欠き形成部１ｆは、絶縁被覆部２で被覆されている部分に設けられており、長手方向に対して直交するように交差する方向に延びている複数の切欠きが形成されている。切欠き形成部１ｄでは、長手方向において、幅方向の一方の側（図面上側）から１本の切欠きが延び、次に他方の側（図面下側）から２本の切欠きが延びる構造が周期的に形成されている。切欠き形成部１ｆは長さＬ２を有する。長さＬ２は、長さＬ１と同様に、切欠き形成部１ｆの長手方向の両端に位置する切欠きの間の、長手方向における距離である。各切欠きの長さは本実施形態ではすべて等しくはないが、等しくてもよい。

なお、切欠き形成部１ｃ、１ｅ、１ｆにおいても、切欠き形成部１ｄと同様に、切欠きが延びている第１方向、第１方向と垂直な第２方向、切欠きのピッチ、狭幅導体部幅、切欠き幅等を規定できる。

この配索体１０は、導体１が切欠き形成部１ｄ、１ｅ、１ｆを有しているので、厚さ方向に曲げ易いだけでなく、切欠き形成部１ｄ、１ｅ、１ｆにおいて幅方向に曲げ易く、かつ長手方向を軸として捻りやすくなっている。すなわち、配索体１０は、導体に切欠きの無い平型配索体に比べて可撓性が高い。

また、この配索体１０は、導体１が端部１ａに切欠き形成部１ｃを有しているので、端部１ａに外側から圧力を加えると、切欠きが潰れて断面の輪郭が小さくなる。そのため、端部１ａに接続端子を圧着接続によって取り付けることができる。すなわち、配索体１０は、導体に切欠きの無い平型配索体に比べて他の配索体や電気機器への接続性が高い。

さらに、この配索体１０は、導体１が切欠き形成部１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを有しているので、表面積が大きくなり、導体に切欠きの無い平型配索体に比べて放熱性が高い。

配索体１０は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、アルミニウム等からなる材料板を砥石などで切断し、長手方向に延伸する板状の導体を作製する。つぎに、この導体に切欠き形成部１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを形成して導体１とする。さらに、導体１にＰＶＣを押出被覆して絶縁被覆部２を形成する。このとき、切欠きにＰＶＣが入り込まないような切欠き幅とすることが好ましい。また、押出被覆の際に切欠き形成部１ｃがめくれないように、押出の向きを設定することが好ましい。

切欠き形成部１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆは、板状の導体に、レーザ加工装置を用いたレーザカット、ガス切断などの溶断、高速切断機などを用いた砥石による切断、バンドソーなどを用いた鋸による切断、打ち抜き加工、剪断作用により切断を行うスケヤシャーなど、公知の方法を適用することで形成することができる。

つぎに、導体１の形状を表すパラメータの値を説明する。ただし、各パラメータは例示であって、これらの値に限定されるものではない。

まず、導体１の全長は、典型的には３ｍ～５ｍ程度である。また、導体１の厚さは、好適な強度とするためには０．１ｍｍ以上が好ましく、好適な可撓性とするためには３ｍｍ以下が好ましい。なお、切欠き形成部１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆをレーザカットで形成する場合には、形成の容易性の観点から、導体１の厚さは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる場合は０．１ｍｍ～０．７ｍｍ程度が好ましく、銅または銅合金からなる場合は１０ｍｍ程度以下が好ましい。

また、導体１の扁平率を（導体の幅）／（導体の厚さ）で定義すると、扁平率は１０／３（１０ｍｍ／３ｍｍ）～１００（５０ｍｍ／０．５ｍｍ）であり、好ましくは６～１２である。

また、狭幅導体部幅は、好適な強度とするためには０．１ｍｍ以上が好ましく、好適な可撓性とするためには５ｍｍ以下が好ましい。また、切欠き幅は特に限定されないが、０．０２５ｍｍ以上であれば形成がより容易になり好ましい。ピッチについては、０．２５ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、０．２５ｍｍ～５ｍｍ程度が好ましい。切欠き形成部の長さ（長さＬ１、Ｌ２など）は、５０ｍｍ以上であれば可撓性がより高くなり好ましい。また、切欠き形成部の長さは導体１の全長の３％～３０％程度が望ましい。ただし、切欠き形成部の長さが長くなるほど導体の電気抵抗が上昇したり、製造コストが増加したりするので、電気抵抗に対する要求やコストの程度などに応じて長さを設定することが好ましい。

（実施形態２）
図３は、実施形態２に係る配索体の概略構成を示す模式図である。配索体２０は、車両の車体に沿って延設される配索体であって、導体１と、絶縁被覆部２と、接続端子３と、電線４とを備えている。

導体１および絶縁被覆部２は実施形態１と同じものである。ただし、導体１については、切欠き形成部１ｃ、１ｄのみ図示し、切欠き形成部１ｅ、１ｆは図示を省略している。

図示されるように、導体１は可撓性が高い切欠き形成部１ｄにおいて幅方向に曲げられている。

被接続体である接続端子３は、切欠き形成部１ｃが設けられた端部１ａに圧着接続されることで、導体１に電気的かつ機械的に接続されている。上述したように、端部１ａに外側から圧力を加えると切欠きが潰れて断面の輪郭が小さくなる。そのため、接続端子３は、端部１ａに好適な機械強度特性および電気特性を確保できるように、圧着接続にて取り付けることができる。

接続端子３は、ネジなどで、他の電線、たとえばバスバーや被覆電線の導体露出部などに接続されたり、他の接続端子に接続されたり、接続コネクタに接続された、車両に搭載された電気機器に接続されたりする。また、接続端子３にハウジングを取り付けて接続コネクタを構成し、他の接続コネクタや電気機器に接続することもできる。これにより、配索体２０の導体１は電気機器、電線、接続端子、および接続コネクタの少なくともいずれか一つに接続される。なお、電気機器としては、バッテリーや、車両の動力源としての電動機、や、電動機を制御するインバータや、ＥＣＵ（Electric Control Unit）や、各種補機などがあるが、特に限定はされない。

被接続体である電線４は、絶縁被覆が施された撚線電線であり、その断面は略円形のものである。電線４は、一方の端部において撚線からなる導体４ａが露出しており、露出した導体４ａが導体１の端部１ｂに溶接などによって電気的かつ機械的に接続されている。また、電線４の他方の端部は車両に搭載された電気機器に接続されている。

以上のように、配索体２０は、接続端子３や電線４を介して、電気機器、電線、接続端子、および接続コネクタなどに好適に接続できる。これにより、配索体２０を用いて、電子機器間で電力や電気信号等の伝送を行うことができる。このとき、配索体２０は、可撓性、接続性、および放熱性の高さを利用して、車両の車体に沿って様々な態様で延設される配索体として使用することができる。

たとえば、図４は、配索体２０の使用形態の一例を示す図である。２本の配索体２０は、電動車両１００において、バッテリー１０１からインバータ１０２に電力を伝送するために、車体に沿って延設されている。配索体２０の導体１は板状でありながら可撓性、接続性、放熱性が高いので、高圧や大電流の電力の伝送にも好適に使用できる。

また、配索体１０、２０は、インバータ１０２と不図示の電動機とを接続する三相交流電流を流す配線としても好適に使用できる。

（実施形態３、４）
図５は、実施形態３、４に係る配索体の模式的な断面図である。図３（ａ）に示す実施形態３に係る配索体３０は、実施形態１に係る配索体１０を厚さ方向に積層して構成したものである。すなわち、配索体３０は、２層の絶縁被覆部２を挟んで積層された２つの導体１を備える。

図３（ｂ）に示す実施形態４に係る配索体４０は、配索体１０を幅方向に並列配置して構成したものである。すなわち、配索体３０は、２層の絶縁被覆部２を挟んで並列配置された２つの導体１を備える。

配索体３０、４０は、いずれも、２つの導体１を備えるので、電力伝送線として好適に使用することができ、たとえば図４における２本の配索体２０に置き換えて使用できる。電力が直流電力の場合、２つの導体１の一方を正線、他方を負線とすることができる。また、２つの導体１の一方をアース線に接続して使用してもよい。

また、本実施形態では、２本の導体１が積層または並列配置されているが、そのうちの１本を他の導体、たとえば撚線からなる導体に置き換えて配索体を構成してもよい。また、３本以上の導体１を積層または並列配置して配索体を構成してもよい。

（実施例）
アルミニウム合金からなり、長さ３ｍ、幅１２ｍｍ、厚さが０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲で異なる複数の板状の導体を準備した。各厚さの導体について、切欠きの無い基準導体と、導体１における切欠き形成部１ｄのような切欠き形成部を形成した実施例の導体とを準備した。切欠き形成部の長さは５００ｍｍとした。このとき、各厚さの導体として、切欠き間の導体幅（狭幅導体部幅）が０．１ｍｍ～５ｍｍの範囲で異なる複数の導体を準備した。また、各厚さおよび各狭幅導体部幅の導体として、ピッチが０．２５ｍｍ～５ｍｍの範囲で異なる複数の導体を準備した。

ここで、切欠き率を定義する。切欠き率は、切欠きが延びている方向と垂直な方向における、切欠きのピッチに対する、該ピッチ内に含まれる前記切欠きの幅の総和の割合である。たとえば、図２の場合、第２方向Ｄ２においてピッチＰには２本の切欠きＮが含まれることとなるので、切欠き率は、２×（切欠き幅ＷＮの値）／（ピッチＰの値）×１００（％）で表される。

各実施例の導体は、切欠き率が１０％未満、１０％～３０％、３０％～６０％、６０％～７０％、７０％～８０％、８０％～９０％、９０％より大きい、のいずれかの範囲に入るように、切欠き幅を調整した。

基準導体と各実施例の導体について電気抵抗を測定した。また、基準導体と各実施例の導体について、以下に示すような方法にて可撓性（柔軟性）の評価を行った。

まず、サンプルとして、基準導体から長さ５００ｍｍの部分を切り出した。また、サンプルとして、各実施例の導体から切欠き形成部を切り出した。そして、図６に示すように、これらのサンプルをサンプルＳとして、固定台Ｐ１にサンプルＳの一方の片端を固定し、Ｕ字に曲げて、サンプルＳのもう一方の片端もロードセルＬ付きの固定台Ｐ２を有する試験機Ｔに固定した。このとき、サンプルＳは曲げにくい方向、すなわち幅方向にＵ字状に曲げた。すなわち、図６は、サンプルＳを高さ方向（図１におけるｚ方向）から見た状態を示している。そして、サンプルＳに、１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で、圧縮荷重Ｆとして２５Ｎの負荷を掛けた。そして、サンプルＳがそれ以上曲がらないときの曲げ半径を最小曲げ半径として、可撓性の指標とした。なお、サンプルＳが破断した場合は、破断直前の値を最小曲げ半径とした。この最小曲げ半径の値は、配索体の用途に応じて３０ｍｍ～５００ｍｍ程度であることが望ましい。

表１は、各実施例の導体の電気抵抗の、基準導体の電気抵抗に対する増加率と、最小曲げ半径とを、切欠き率の範囲ごとに示した表である。表１に示すように、電気抵抗の増加率については、切欠き率が８０％～９０％では５０％以下であり、切欠き率が７０％～８０％では３０％まで減少し、さらに切欠き率が７０％以下では１０％以下にまで減少した。また、最小曲げ半径については、切欠き率が１０％～３０％では３００ｍｍ以下であり、切欠き率が３０％～６０％では１５０ｍｍ以下に減少し、切欠き率が６０％以上では７５ｍｍ以下にまで減少した。たとえば、狭幅導体部幅が１．０ｍｍ、切欠き幅が０．５ｍｍ、ピッチが３ｍｍの場合で最小曲げ半径は７０ｍｍであった。なお、基準導体については、本方法で最小曲げ半径を測定しようとしたところ、曲がらず、最小曲げ半径が測定できない程に可撓性が低いことが確認された。

これらの結果から、切欠き率については、可撓性の観点からは３０％以上が好ましく、電気抵抗特性の観点からは８０％以下が好ましく、可撓性と電気抵抗特性との両立の観点からは３０％～８０％が好ましいことが確認された。

なお、上記実施形態では、各切欠き形成部には切欠きが複数形成されているが、切欠きは１本でもよい。

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各実施形態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、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１、４ａ導体
１ａ、１ｂ端部
１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ切欠き形成部
２絶縁被覆部
３接続端子
４電線
１０、２０、３０、４０配索体
１００電動車両
１０１バッテリー
１０２インバータ
Ｃ狭幅導体部
Ｄ１第１方向
Ｄ２第２方向
Ｆ圧縮荷重
Ｎ切欠き
Ｐピッチ
Ｐ１、Ｐ２固定台
Ｓサンプル
Ｔ試験機
ＷＣ狭幅導体部幅
ＷＮ切欠き幅

Claims

車両の車体に沿って延設される配索体であって、
長手方向に垂直な断面が略四角形状の導体を備え、
前記導体は、切欠きが形成された切欠き形成部を一部に有し、
前記切欠き形成部には、第１方向に延びている複数の前記切欠きが形成されており、前記第１方向と垂直な第２方向における、前記切欠きのピッチに対する該ピッチ内に含まれる前記切欠きの幅の総和の割合が３０％以上である
ことを特徴とする配索体。
車両の車体に沿って延設される配索体であって、
長手方向に垂直な断面が略四角形状の導体を備え、
前記導体は、切欠きが形成された切欠き形成部を一部に有し、
前記切欠き形成部には、第１方向に延びている複数の前記切欠きが形成されており、前記第１方向と垂直な第２方向における、前記切欠きのピッチに対する、該ピッチ内に含まれる前記切欠きの幅の総和の割合が８０％以下である
ことを特徴とする配索体。
前記導体に電気的かつ機械的に被接続体が接続されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配索体。
前記被接続体は、電気機器、電線、接続端子、および接続コネクタの少なくともいずれか一つである
ことを特徴とする請求項３に記載の配索体。
前記導体の長手方向の一部を被覆する絶縁被覆部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の配索体。
前記導体と積層または並列配置された他の導体を備える
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の配索体。
積層または並列配置された複数の前記導体を備える
ことを特徴とする請求項６に記載の配索体。
前記切欠き形成部には、長手方向と交差する方向に延びている複数の前記切欠きが形成されている
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の配索体。
前記切欠き形成部には、長手方向に延びている複数の前記切欠きが形成されている
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の配索体。