JP2008091214A - 繊維複合電線導体及び絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】耐屈曲性及び耐振動性に優れるとともに軽量化が図られた、特に、自動車用配線として好適な電線導体と、該電線導体を使用した絶縁電線を提供すること。
【解決手段】繊維芯２を中心として、その外周に導体素線３を配置して撚線４とした電線導体において、上記導体素線３の撚り幅Ｌが、撚線４における層芯径Ｒの８倍以上２２倍以下であることを特徴とする電線導体。上記導体素線３は上記繊維芯２を完全に覆うようにして配置されていることを特徴とする電線導体。上記電線導体の外周に、絶縁体５を被覆したことを特徴とする絶縁電線１。上記絶縁体５が、フッ素樹脂であることを特徴とする絶縁電線１。自動車用配線に使用されることを特徴とする上記絶縁電線１。
【選択図】 図２

Description

本発明は、耐屈曲性及び耐振動性に優れるとともに軽量化が図られた、特に、自動車用配線として好適な電線導体と、該電線導体を使用した絶縁電線に関する。

近年、自動車、産業ロボット、電気機器、熱機器等においては、その高性能化とともに配線箇所が多くなり、またそれらの配線に使用される電線に対して要求される信頼性も一層強まってきている。また、それとともに、省エネルギーとコンパクト化の立場から、電線自体の軽量化についても市場の要求として挙げられている。

このような要求に対して、例えば、特許文献１においては、アラミド系繊維束又は紐を中心としてその周りに銅素線を配置した撚り線を圧縮加工し、熱処理を行ったハーネス用電線導体が開示されている。また、特許文献２においては、架空送電線に関するものであるが、中心部にアラミド繊維、ガラス繊維などのテンションメンバーを配置し、その外側に複数本の軟銅素線の撚り合わせからなる撚線導体を設け、その外側に絶縁被覆を施した絶縁電線が開示されている。また、特許文献３においては、最大伸びが１０％以上に形成された銅又は銅合金からなる中心線の周囲に、その最大伸びが１０％以上の有機繊維を複数本撚り合わせた構造を有し、銅又は銅合金に対する有機繊維の重量比と太さの断面積を規定したワイヤーハーネス用細径電線が開示されている。

特許第２６８３４４６号公報：住友電気工業 特開２００３−１２３５４２公報：フジクラ 特開２００６−１０８０３５公報：オートネットワーク技研

ここで、特に、自動車用配線に使用される電線においては、常時、振動及びそれに伴う繰返しの屈曲が電線に働くため、耐振動性と耐屈曲性の向上は避けられない課題とされている。しかしながら、このような課題に正面から取り組んだ技術については、未だ開示されていない。例えば、特許文献１においては、その課題として、破断荷重の向上、端末のバラケの防止、耐衝撃力の改善、電線の軽量化が挙げられているのみである。また、特許文献２においては、その課題として、架空絶縁電線を正規の架線状態に維持する、即ち架線張力を向上することが挙げられているのみである。また、特許文献３においては、その課題として、耐衝撃性の向上、軽量化、高強度化が挙げられているのみである。これら特許文献１〜３に挙げられたような課題が克服されたとしても、上記した耐振動性と耐屈曲性の向上には直接結び付くものではない。これは、特許文献１〜３に挙げられたような課題は短期的な事象に基づく課題であるのに対し、耐振動性と耐屈曲性については、長期的な事象に基づく課題であるためである。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、耐屈曲性及び耐振動性に優れるとともに軽量化が図られた、特に、自動車用配線として好適な電線導体と、該電線導体を使用した絶縁電線を提供することにある。

上記目的を達成するべく、本発明の請求項１による電線導体は、繊維芯を中心として、その外周に導体素線を配置して撚線とした電線導体において、上記導体素線の撚り幅が、撚線における層芯径の８倍以上２２倍以下であることを特徴とするものである。
又、請求項２による電線導体は、上記導体素線は上記繊維芯の外周を完全に覆うようにして配置されていることを特徴とするものである。
又、請求項３による電線導体は、絶縁電線は、電線導体の外周に、絶縁体を被覆したことを特徴とするものである。
又、請求項４による絶縁電線は、上記絶縁体が、フッ素樹脂であることを特徴とするものである。
又、請求項５による絶縁電線は、自動車用配線に使用されることを特徴とするものである。

本発明による電線導体は、その中心部が繊維芯で構成されており柔軟であるため、屈曲時に導体素線に無理な力が掛からず、耐屈曲性を向上させるとともに、振動を繊維芯が吸収し、耐振動性を向上させることができる。また、中心部が繊維芯で構成されているため、電線としての重量を軽量化させることができる。また、導体素線の撚り幅が、撚線における層芯径の８倍以上であるため生産性を低下させることはない。また、導体素線の撚り幅が、撚線における層芯径の２２倍以下であるため、屈曲時に導体素線に働く応力の方向が導体素線長手方向の角度に近くなることから、導体素線が断線し難くなり、耐屈曲性が向上する。また、導体素線は繊維芯を完全に覆うようにして配置されていれば、電線導体の外周に絶縁体を被覆する際には、繊維芯に付着した水分やオイルを起因とした絶縁体の発泡や肌荒れを防止することができる。このような絶縁体の発泡や肌荒れの防止の効果については、フッ素樹脂を押出被覆した際、特に有効に働く。これは、フッ素樹脂は押出温度が高いためである。このような耐屈曲性及び耐振動性に優れた絶縁電線は、常時、振動及びそれに伴う繰返しの屈曲が電線に働く自動車用配線において、特に好適に使用することができる。

以下、本発明の構成について図１を参照にして説明する。また、説明の補助のため、参考図面として図２を参照する。本実施の形態は、電線導体の外周に絶縁体を被覆した絶縁電線に係るものである。

中心には、ガラス繊維（５７５ｔｅｘ）からなる繊維芯２が１本配置される。この外周には、ニッケルメッキ軟銅線（０．２ｍｍφ）からなる導体素線３が１２本配置され、撚線４とされる。ここで、撚線４は円形圧縮加工がなされ、導体素線３は繊維芯２を完全に覆うようにして配置される。ここで、層芯径は０．８ｍｍとなっているとともに、導体素線３の撚り幅１２．０ｍｍとなり、導体素線３の撚り幅、撚線４における層芯径の１５倍となっている。この撚線４の外周に、絶縁体５としてフッ素樹脂を厚さ０．３５ｍｍで押出被覆し、絶縁電線１とする。この絶縁電線１の総断面積は２．２７ｍｍ^２であった。

ここで、導体素線３の撚り幅は、撚線４における層芯径の８倍以上２２倍以下である必要がある。８倍未満であると、生産性が非常に悪くなり、コストも高騰してしまう。また、２２倍を超えると、屈曲時に導体素線に働く応力の方向が、導体素線長手方向と垂直の角度に近くなることから、導体素線が断線し易くなり、耐屈曲性に劣るものとなってしまう。更に、導体素線の間から繊維芯の一部がはみ出易くなってしまうため、電線導体単独で見たときに外観が悪いものとなってしまうとともに、電線導体の外周に絶縁体を被覆する際には、繊維芯に付着した水分やオイルを起因とした絶縁体の発泡や肌荒れを引き起こすこととなってしまう。

尚、上記した「撚り幅」とは、図２中にてＬと示すもので、導体素線３が繊維芯２の外周を一周回るのに要した長さのことを示す（上記実施の形態では導体素線２が１２本となっているが、図２では模式的に導体素線２を６本としたものを示す。）。本発明においては、導体素線の外周に更に別の導体素線を配置するように、複数層にわたって導体素線を配置しても構わないが、この場合は、最外層の導体素線に係る撚り幅が適用される。また、上記した「層芯径」とは、図１及び図２中にてＲと示すもので、撚線の断面で見た導体素線３の中心点を結んで形成される円の直径を示す。本発明においては、導体素線の外周に更に別の導体素線を配置するように、複数層にわたって導体素線を配置しても構わないが、この場合は、最外層の導体素線に係る層芯径が適用される。

上記のようにして得られた絶縁電線に対し、実施の形態１として耐屈曲性試験と耐振動性試験を行った。耐屈曲性試験の試験は、片端を固定した状態でもう一方の端を毎分３０回の速度で左右に９０°屈曲させ、導体素線が全断するまでの回数を確認した。耐振動性試験は、片端を固定した状態でもう一方の端を周波数１０Ｈｚ、振幅１０ｍｍで振動させ、導体素線が全断するまでの時間を測定した。併せて、生産性の評価として単位時間当たりの出来高の測定と、単位長さ当りの重量の測定を行った。試験結果を表１に示す。

同様にして、導体素線の撚り幅と撚線における層芯径との関係を変化させた例について、表１に併せて示す実施の形態２、実施の形態３、比較の形態１、比較の形態２についても耐屈曲性試験と耐振動性試験、単位時間当たりの出来高の測定、及び、単位長さあたりの重量の測定を行った。更に、実施の形態１において、ガラス繊維からなる繊維芯の替わりにＳＵＳ線（０．２ｍｍφのものを７本撚り合せたもの）を使用したものを比較の形態３として、同様の試験を行った。これらの試験結果を併せて表１に示す。

表１に示すように、本発明の実施の形態１〜３による絶縁電線は、耐屈曲性と耐振動性に優れるとともに、単位時間当たりの出来高について充分なものであり、生産性にも優れるものであった。これに対して、導体素線の撚り幅が撚線における層芯径の８倍未満である比較の形態１は、単位時間当たりの出来高が非常に少なくなり、生産性に劣るものであった。また、導体素線の撚り幅が撚線における層芯径の２２倍を超える比較の形態２は、耐屈曲性が繊維芯の替わりにＳＵＳ線を用いた比較の形態３と同様の値しか得られず、耐振動性についても実施の形態１〜３と比べて劣るものであった。更に、比較の形態２では、一部、導体素線の隙間から繊維芯がはみ出た状態となったため、繊維芯がはみ出た部分にて絶縁体に発泡が生じることとなった。また、実施例１〜３は、何れも軽量化がなされたものとなった。

また、実施の形態４として、実施の形態１において、撚線４に円形圧縮加工を行わず、一部、導体素線３の隙間から繊維芯２がはみ出た状態のものを作成したが、繊維芯２がはみ出た部分にて絶縁体４に発泡が生じることとなった。但し、発泡がない部分について耐屈曲性と耐振動性を測定したところ、実施の形態１とほぼ同様の試験の値を得ることとなった。

尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、繊維芯としては、上記ガラス繊維の他に、アラミド繊維、ポリエステル繊維、カーボン繊維など、公知の繊維材料を必要特性に応じて適宜使用すれば良い。また、繊維の太さや束の構成なども適宜設定すれば良い。

また、導体素線についても、上記軟銅線の他に、アルミニウム線、ステンレス線などや、これらにメッキ処理をしたものなど、公知の導体材料を必要特性に応じて適宜使用すれば良い。また、線の太さや導体構成なども適宜設定すれば良く、上記したように、導体素線の外周に更に別の導体素線を配置するように、複数層にわたって導体素線を配置しても構わない。

また、絶縁体についても、上記フッ素樹脂の他に、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂や各種エラストマー材料など、公知の絶縁材料を必要特性に応じて適宜使用すれば良い。また、被覆を行う際にも、押出成形やフィルム巻など適宜に工法を選択すれば良い。但し、例えばフッ素樹脂のような溶融温度が高い材料を押出成形により被覆する際には特に、導体素線が繊維芯を完全に覆うようにして配置されていることが好ましい。導体素線の間から繊維芯の一部がはみ出ていると、繊維芯に付着した水分やオイルを起因とした絶縁体の発泡や肌荒れを引き起こす恐れがあり、このような現象は、押出温度が高い場合に顕著に発生するためである。

以上詳述したように本発明によれば、耐屈曲性及び耐振動性に優れるとともに軽量化が図られた電線導体と、該電線導体を使用した絶縁電線を得ることができる。そのため、この電線導体と絶縁電線は、自動車、産業ロボット、電気機器、熱機器等の配線に使用される電線として有用である。特に、自動車用配線として最適なものである。

本発明の実施の形態によって得られた絶縁電線の構成を示す断面図である。 本発明によって得られた絶縁電線を模式的に示す一部切欠斜視図である。

符号の説明

１ 絶縁電線
２ 繊維芯
３ 導体素線
４ 撚線
５ 絶縁体
Ｌ 撚り幅
Ｒ 層芯径

Claims (5)

1. 繊維芯を中心として、その外周に導体素線を配置して撚線とした電線導体において、上記導体素線の撚り幅が、撚線における層芯径の８倍以上２２倍以下であることを特徴とする電線導体。
2. 請求項１記載の電線導体において、上記導体素線は上記繊維芯の外周を完全に覆うようにして配置されていることを特徴とする電線導体。
3. 請求項１又は請求項２記載の電線導体の外周に、絶縁体を被覆したことを特徴とする絶縁電線。
4. 請求項３記載の絶縁電線において、上記絶縁体が、フッ素樹脂であることを特徴とする絶縁電線。
5. 請求項３又は請求項４記載の絶縁電線において、自動車用配線に使用されることを特徴とする絶縁電線。
   

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