WO2006008981A1 - 自動車用電線 - Google Patents

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Koutarou Maeda
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Sumitomo Wiring Systems, Limited
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/08—Several wires or the like stranded in the form of a rope
    • H01B5/10—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material
    • H01B5/102—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material stranded around a high tensile strength core
    • H01B5/104—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material stranded around a high tensile strength core composed of metallic wires, e.g. steel wires

Definitions

  • the present invention relates to an automobile electric wire, and more particularly to an automobile electric wire that can meet the demands for improvement in tensile strength and diameter reduction.
  • FIG. 1 shows a typical conductor (element assembly) of this type of wire.
  • reference numeral 1 denotes a conductor, which has a stranded wire structure in which six peripheral strands 3 are arranged in close contact with each other around a single central strand 2 and twisted together.
  • copper or a copper alloy is generally used for the central strand 2 and the peripheral strand 3 constituting such a conductor having a stranded wire structure.
  • the diameters of the center wire 2 and the peripheral wire 3 were both the same diameter.
  • the cross-sectional area of the conductors the nominal cross-sectional area 0. 35 mm 2 around the wires were common.
  • the present invention can provide high tensile strength in the case of the same conductor diameter, and can maintain the tensile strength of a conventional automobile wire even when the conductor diameter is reduced. Furthermore, depending on the degree of diameter reduction of the conductor, an object of the present invention is to provide an automobile wire capable of obtaining a bow I tension strength higher than that of the conventional one.
  • An automotive electric wire having a conductor and an insulating coating layer covering an outer periphery of the conductor,
  • the diameter of the central strand is larger than the diameter of the peripheral strand
  • the cross-sectional area of the conductor is 0.13 to 0.16 mm 2 ;
  • the insulating coating layer contains 160 parts by weight or more of a flame retardant with respect to 100 parts by weight of the insulating polymer.
  • the compressed conductor is used as the conductor composed of the central strand and the peripheral strand, the small diameter of the conductor can be efficiently realized.
  • peripheral strands are arranged only once around the central strand, the peripheral strands can be stably disposed with respect to the central strand.
  • the most practical cross-sectional area of the conductor is 0.13 mm 2 at the nominal cross-sectional area when the diameter of the conductor is most advanced while considering the tensile strength, impact load, and flexibility.
  • the invention described in claim 2 corresponds to this preferred embodiment,
  • a cross-sectional area of the conductor is 0.13 mm 2 in a nominal cross-sectional area.
  • the electric wire for automobiles of the present invention satisfies the requirements for the reduction in diameter and the improvement in tensile strength required for today's automobile electric wires in a range close to practical limits, and further provides flame resistance. It is an electric wire for automobiles that takes into account.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional wire conductor for an automobile having a stranded wire structure (uncompressed conductor).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state before compression, after compression, and after insulation coating in a configuration example of an automotive wire conductor according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state before compression of an automotive wire conductor according to the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the conductor cross-sectional area and the flame retardant rate.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state before the conductor is compressed, after the conductor is compressed, and after the insulation coating in one structural example of the automotive electric wire according to the present invention, and is an example in which there are eight peripheral wires.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state before the conductor is compressed in the example of seven peripheral wires.
  • FIG. 3 21 is a conductor (combination form of strands) before compression, and there are seven peripheral strands 23 having a copper or copper alloy force around a single central strand 22 made of stainless steel.
  • the core wire 22 is closely arranged in the circumferential direction and twisted to form a twisted wire structure.
  • the diameter of the central wire 22 is set larger than the diameter of the peripheral wire 23.
  • Such a set of strands is compressed in the center direction using, for example, a compression die to form a compressed conductor. Then, an insulating coating is provided around the compressed conductor directly or via a shield layer to obtain an automobile electric wire.
  • the normal automotive electric wire in FIG. 1 has a configuration in which six peripheral strands of the same diameter are arranged in close contact with each other around the central strand. Set the number of peripheral strands to 7 or more because the diameter is set larger than the diameter of the peripheral strands. If the number of peripheral strands is 7 or more, it can be set to an appropriate number. From the viewpoint of productivity, 7 to 10 is more preferable, and 8 is particularly preferable.
  • the copper or copper alloy used for peripheral wires can be any of the various types normally used for electric wires. From the viewpoints of conductivity, tensile strength, elongation, etc., pure copper, Cu-Ni -Si alloy, Cu-Sn alloy, Cu-Cr-Zr alloy and the like are preferable.
  • the tensile breaking load required for conductors is 62.5 N or more, and the terminal fixing force when connecting wires is 50
  • an insulating coating layer of an olefin-based polymer using a pure copper having a cross-sectional area of 0.14 to 0.51 mm 2 and a tensile strength of 230 MPa and added with magnesium hydroxide as a flame retardant is coated with a thickness of 0.2 mm.
  • the used electric wire was used.
  • the amount of the required flame retardant was determined based on the following flame retardant test in accordance with ISO (International Organization for Standardization) standard 6722.
  • test piece 4 having a length of 600 mm or more is fixed to a non-winded tank at an angle of 45 ° and fixed to Bunsen burner 5 at a portion of 500 mm ⁇ 5 mm from the upper end. After 15 seconds of indirect flame, the amount of flame retardant needed to extinguish within 70 seconds was determined.
  • Sectional area 0. 0398mm 2 as center strand before compression with using SUS316 04 tensile strength at break 949MPa, the cross-sectional area 0. 1231mm 2, the pure copper of the tensile rupture strength 245MPa used as peripheral strands before compression, the central element Eight peripheral strands are placed in close contact with the wire, and then compressed with a die to obtain a conductor with a cross-sectional area of 0.14 mm 2 , and then a polyolefin compound is used as the insulation coating material.
  • 160 parts by weight of magnesium hydroxide was added to parts by weight and covered by extrusion to obtain an automobile wire according to the present invention.
  • the obtained wire had a tensile breaking load of 65 N and a terminal fixing force of 52 N.
  • the result of the flame retardancy test was within specifications.
  • Sectional area 0. 0241mm 2 as center strand before compression, with using pure copper tensile strength at break 235 MPa, the cross-sectional area 0. 1443mm 2, the tensile strength at break 245 MPa of pure copper is used as the peripheral strands before compression, the central element after closely arranged peripheral strands to seven single line, performs compression Ri by the die, to obtain a conductor cross-sectional area 0. 14 mm 2, then, using the polio reflex in compound as an insulating covering material, Orefin polymer 100 wt
  • 140 parts by weight of magnesium hydroxide was added and covered by extrusion to obtain an automobile electric wire according to the present invention.
  • the resulting wire had a tensile breaking load of 34 N and a terminal fixing force of 27 N.
  • the result of the flame retardancy test was within the standard.

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Abstract

　ステンレス鋼からなる単一の中心素線の周囲に、前記中心素線を包囲するように銅又は銅合金からなる７本以上の周辺素線を一重にかつ互いに密着配置してなる圧縮された導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆層を有する自動車用電線であって、 前記中心素線の径寸法が、前記周辺素線の径寸法より大きく、 前記導体の断面積が、０．１３～０．１６ｍｍ２ であり、 かつ、前記絶縁被覆層に、難燃剤が絶縁ポリマー１００重量部に対して１６０重量部以上含有されていることを特徴とする自動車用電線。

Description

明 細 書
自動車用電線
技術分野
[0001] 本発明は、自動車用電線に関し、特に、引張強度の向上と細径化の要求に応える ことができる自動車用電線に関する。
背景技術
[0002] 自動車にお 、ては、電装品等への電気的接続のために多数の電線を束ねたワイ ャハーネスが使用されている。このワイヤハーネスに用いられる電線の中には、複数 本の素線を撚り合わせた撚線構造の導体を有するものがある。この種の電線で典型 的なものの導体 (素線集合体)を図 1に示す。図中 1が導体であり、単一の中心素線 2 の周りに 6本の周辺素線 3を一重にかつ互 、に密着配置して撚り合わせた撚線構造 となっている。従来、このような撚線構造の導体を構成する中心素線 2及び周辺素線 3には、いずれも銅又は銅合金が使用されているのが一般的であった。また、中心素 線 2及び周辺素線 3の径寸法は、いずれも同径のものが使用されていた。さらに、導 体の断面積としては、公称断面積 0. 35mm2程度の電線が一般的であった。
[0003] 一方、近年、自動車用電線には、引張強度の向上と細径化に対する要求がますま す高まっている。しかし、前記の図 1の電線の場合、引張強度を向上させるには、導 体径を太くする必要があり、細径ィ匕の要求と両立させることができな力つた。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本発明は、前記の実情の下に、同じ導体径の場合においては、高い引張強度が得 られ、導体径を小さくした場合でも、従来の自動車用電線の引張強度が維持でき、さ らに導体の細径化の程度によっては、従来以上の弓 I張強度が得られる自動車用電 線を提供することをその課題とする。
[0005] 本発明者は、鋭意検討の結果、中心素線にステンレス鋼を用いることにより、引張 強度の向上が実現できること、中心素線の径寸法を周辺素線の径寸法より大きくする ことにより、より引張強度を向上させながら細径ィ匕できること、中心素線に銅または銅 合金より導電率の低 、ステンレス鋼を中心素線として用 ヽても絶縁被覆層中の難燃 剤の量を適切な範囲にすることにより、発熱問題を防止させることができることを見出 し、本発明を完成させるに至った。
課題を解決するための手段
[0006] 請求項 1に記載の発明は、
ステンレス鋼力 なる単一の中心素線の周囲に、前記中心素線を包囲するように銅 又は銅合金力 なる 7本以上の周辺素線を一重にかつ互いに密着配置してなる圧 縮された導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆層を有する自動車用電線で あって、
前記中心素線の径寸法が、前記周辺素線の径寸法より大きぐ
前記導体の断面積が、 0. 13〜0. 16mm2であり、
かつ、前記絶縁被覆層に、難燃剤が絶縁ポリマー 100重量部に対して 160重量部 以上含有されて 、ることを特徴とする自動車用電線である。
[0007] 前記発明においては、中心素線として、ステンレス鋼が用いられているため、従来 の銅又は銅合金が用いられた電線より高い引張強度を得ることができる。
[0008] また、中心素線、周辺素線よりなる導体として圧縮された導体が用いられているた め、導体の細径ィ匕を効率的に実現することができる。
[0009] また、導体の断面積は、小さ過ぎると、中心素線にステンレス鋼を用いても、充分な 引張強度が得られず、大き過ぎると、細径ィ匕の要求に応えることができず、さらに、屈 曲性を低下させる原因となる。このような観点力 導体の断面積は、 0. 13〜0. 16m m2が好ましい。
[0010] また、中心素線の径が周辺素線の径より大きくされているため、導体の断面積 0. 1 3〜0. 16mm2の電線に対しても満足できる引張強度を得ることができる。
[0011] 一方、中心素線に銅や銅合金より熱伝導率の低いステンレス鋼が用いられている ため、熱が逃げにくい問題点がある。実験の結果、導体径が小さくなると、絶縁被覆 層中に必要な難燃剤の量が急激に増加することが分力つた。これは、導体径が小さ くなると、被覆層厚を同一とした場合、絶縁被覆層の単位体積当りの表面積が大きく なり、酸素の供給が増えるためと考えられる。前記の難燃剤の量の範囲は、この知見 に基づいて定めたものであり、導体の断面積が 0. 13-0. 16mm2の場合には、前 記範囲、即ち、絶縁被覆層に難燃剤が絶縁ポリマー 100重量部に対して 160重量部 以上含有されて!、れば、信頼性のある被覆電線が得られる。
[0012] また、前記発明においては、周辺素線を中心素線の周囲に一重のみ配置させてい るため、周辺素線を中心素線に対して安定して配置させることができる。
引張強度、衝撃荷重および屈曲性を考慮しながら、導体の細径化を最も推し進め た場合、実用的に最適な導体の断面積は、公称断面積において 0. 13mm2である。 請求項 2に記載の発明は、この好ましい態様に該当するものであり、
前記導体の断面積が、公称断面積において 0. 13mm2であることを特徴とする請 求項 1に記載の自動車用電線である。
発明の効果
[0013] 本発明の自動車用電線は、今日の自動車用電線に求められる細径化と引張強度 向上の要求を実用上の限界に近い範囲において満足させており、さらに難燃性につ Vヽても配慮した自動車用電線である。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]従来の撚線構造 (非圧縮導体)の自動車用電線導体の断面図である。
[図 2]本発明による自動車用電線導体の構成例における圧縮前、圧縮後および絶縁 被覆後の状態を示す断面図である。
[図 3]本発明による自動車用電線導体の圧縮前の状態を示す断面図である。
[図 4]導体断面積と難燃剤率の関係を示すグラフ図。
[図 5]難燃性試験の説明図。
符号の説明
[0015] 1、 21 導体
2、 22 中心素線
3、 23 周辺素線
4 試験品
5 ブンゼンバーナー 発明を実施するための最良の形態
[0016] 次に、本発明を実施するための形態を示すが、これらの形態は、例示的なものであ つて、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の趣旨を損なわない範囲内で 、これらの形態を、種々変更し、又種々の置換等をカ卩えることができる。
[0017] 図 2は、本発明による自動車用電線の一構成例における導体の圧縮前、圧縮後、 絶縁被覆後の状態を断面図で示すもので、周辺素線が 8本の例である。また、図 3は 周辺素線が 7本の例で導体の圧縮前の状態を示す断面図である。
[0018] 図 3において、 21は圧縮前の導体 (素線の集合形態)で、ステンレス鋼力 なる単 一の中心素線 22の周囲に、銅又は銅合金力もなる 7本の周辺素線 23がー重に周方 向に密着配置され、撚り合わされ撚線構造となっており、中心素線 22の径寸法は周 辺素線 23の径寸法より大きく設定されている。このような素線の集合形態を例えば圧 縮ダイス等を用いて中心方向に圧縮して圧縮導体とする。そして、この圧縮導体の周 りに直接又はシールド層を介して絶縁被覆を設けて、自動車用電線とする。
[0019] 図 1の通常の自動車用電線では、中心素線の周りに同径の周辺素線を 6本一重に 密着配置した構成をとるが、本発明の自動車用電線では、中心素線の径寸法を周 辺素線の径寸法より大きく設定する関係から、周辺素線の本数を 7本以上に設定す る。周辺素線の本数は 7本以上であれば適宜の数に設定できる力 生産性の観点か らは、 7〜10本がより好ましぐ 8本が特に好ましい。
[0020] 本発明の自動車用電線の中心素線に使用されるステンレス鋼としては、各種のもの が使用可能であるが、特に引張強度が大きい SUS304、 SUS316 (いずれも日本ェ 業規格)等が好ましい。
[0021] また、周辺素線に使用される銅又は銅合金は、通常電線に使用される各種のタイ プのものが使用できる力 導電性、引張強度、伸び等の観点から純銅、 Cu-Ni-Si 合金、 Cu— Sn合金、 Cu— Cr— Zr合金等が好ましい。
[0022] 本発明の自動車用電線は、ワイヤハーネス用電線として用いることを考慮した場合
、導体に求められる引張破断荷重は 62. 5N以上、電線接続時の端子固着力は 50
N以上であることが好ま U、。
[0023] 次に、難燃剤の量の適正な範囲を求めるため、導体断面積と必要とされる難燃剤 の量との関係を求めた。
[0024] はじめに、図 1に示される従来の電線にっ 、て、導体断面積と必要な難燃剤の量と の関係を調べた。
[0025] 実験においては、断面積 0. 14〜0. 51mm2、引張強度 230MPaの純銅を用い、 水酸ィ匕マグネシウムを難燃剤として添加したォレフィン系ポリマーの絶縁被覆層を 0. 2mm厚被覆した電線を用いた。
[0026] また、必要な難燃剤の量は、 ISO (国際標準化機構)規格 6722に準拠して、以下 の難燃性試験に基づき定めた。
[0027] 即ち、図 5に示すように、長さ 600mm以上の試験品 4を無風状態の槽に 45° の角 度に傾斜させて固定し、上端から 500mm± 5mmの部分にブンゼンバーナー 5によ り 15秒間接炎した後、 70秒以内に消炎するために必要な難燃剤の量を求めた。
[0028] 実験の結果を、表 1および図 4に示す。なお、表 1における難燃剤率は、ォレフィン 系ポリマーに対する難燃剤の重量％を示す。
[0029] [表 1]
Figure imgf000007_0001
[0030] 図 4より分力る通り、同じ構造、材質の導体においても、導体径が小さいほど必要と する難燃剤の量が多くなり、導体径が小さくなる程、その変化率が大きい。
[0031] 次に、上記の知見に基づき、本発明の電線の構造において必要な難燃剤の量を 調べた。
[0032] 実験においては、中心素線として、断面積 0. 0343mm2、引張破断強度 940MP aの SUS304を、周辺素線として、断面積 0. 1057mm2、引張破断強度 230MPa の純銅を用い、水酸ィ匕マグネシウムを難燃剤として添加したォレフィン系ポリマーの 絶縁被覆層を 0. 2mm厚被覆した電線を用いた。 [0033] 実験結果は、導体断面積 0. 14mm2における必要な難燃剤率は 160wt%、導体 引張破断荷重は 63N、端子固着力は 50. 4Nであった。
[0034] また、導体断面積を変えて、前記同様の実験を行った結果、本発明においては、 中心素線にステンレス鋼を用いているため、従来の電線以上の難燃剤が必要である こと、具体的には、本発明における導体断面積の電線においても、難燃剤が絶縁ポ リマー 100重量部に対して、 160重量部以上必要であることが分力つた。
[0035] 以下に本発明の実施例および参考例を示す。なお、本発明は、以下の実施例に 限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施 例に対して種々の変更をカ卩えることが可能である。
[0036] (実施例 1)
圧縮前の中心素線として断面積 0. 0314mm2,引張破断強度 957MPaの SUS3 04を用いるとともに、圧縮前の周辺素線として断面積 0. 1321mm2,引張破断強度 240MPaの純銅を用い、中心素線に周辺素線を 7本一重に密着配置した後、ダイス により圧縮を行い、断面積 0. 14mm2の導体を得、その後、ポリオレフインコンパゥン ドを絶縁被覆材として用い、ォレフィン系ポリマー 100重量部に対して、水酸化マグ ネシゥム 160重量部を添加し、押し出し成形で被覆して本発明による自動車用電線 を得た。得られた電線の引張破断荷重は 59Nであり、端子固着力は 47Nであった。 また、難燃性の試験の結果は、規格内であった。
[0037] (実施例 2)
圧縮前の中心素線として断面積 0. 0398mm2,引張破断強度 949MPaの SUS3 04を用いるとともに、圧縮前の周辺素線として断面積 0. 1231mm2,引張破断強度 245MPaの純銅を用い、中心素線に周辺素線を 8本一重に密着配置した後、ダイス により圧縮を行い、断面積 0. 14mm2の導体を得、その後、ポリオレフインコンパゥン ドを絶縁被覆材として用い、ォレフィン系ポリマー 100重量部に対して、水酸化マグ ネシゥム 160重量部を添加し、押し出し成形で被覆して本発明による自動車用電線 を得た。得られた電線の引張破断荷重は 65Nであり、端子固着力は 52Nであった。 また、難燃性の試験の結果は、規格内であった。
[0038] (参考例） 圧縮前の中心素線として断面積 0. 0241mm2,引張破断強度 235MPaの純銅を 用いるとともに、圧縮前の周辺素線として断面積 0. 1443mm2,引張破断強度 245 MPaの純銅を用い、中心素線に周辺素線を 7本一重に密着配置した後、ダイスによ り圧縮を行い、断面積 0. 14mm2の導体を得、その後、ポリオレフインコンパウンドを 絶縁被覆材として用い、ォレフィン系ポリマー 100重量部に対して、水酸化マグネシ ゥム 140重量部を添加し、押し出し成形で被覆して本発明による自動車用電線を得 た。得られた電線の引張破断荷重は 34Nであり、端子固着力は 27Nであった。また 、難燃性の試験の結果は、規格内であった。

Claims

請求の範囲
[1] ステンレス鋼力 なる単一の中心素線の周囲に、前記中心素線を包囲するように銅 又は銅合金力 なる 7本以上の周辺素線を一重にかつ互いに密着配置してなる圧 縮された導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆層を有する自動車用電線で あって、
前記中心素線の径寸法が、前記周辺素線の径寸法より大きぐ
前記導体の断面積が、 0. 13〜0. 16mm2であり、
かつ、前記絶縁被覆層に、難燃剤が絶縁ポリマー 100重量部に対して 160重量部 以上含有されて ヽることを特徴とする自動車用電線。
[2] 前記導体の断面積力 公称断面積において 0. 13mm2であることを特徴とする請 求項 1に記載の自動車用電線。
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