(57)【要約】【課題】引張強度の向上と細径化を両立させた自動車用電線を提供すること。【解決手段】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複数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を有する自動車用電線であって、前記導体の断面積が、０．１０〜０．３０ｍｍ２であり、かつ、下記式で表わされる前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、１９．６〜３３．３％であることを特徴とする自動車用電線。導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃ＝{Ａ／（Ａ＋Ｂ）}×１００[％]（但し、上記式中、Ａは中心素線の断面積、Ｂは周辺素線の断面積の合計である。）【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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複数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を有する自動車用電線であって、
前記導体の断面積が、０．１０〜０．３０ｍｍ２であり、
かつ、下記式で表わされる前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、１９．６〜３３．３％であることを特徴とする自動車用電線。
導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃ＝{Ａ／（Ａ＋Ｂ）}×１００[％]
（但し、上記式中、Ａは中心素線の断面積、Ｂは周辺素線の断面積の合計である。）
【請求項２】
前記導体の断面積が、０．１３〜０．２５ｍｍ２であり、
かつ、前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、１９．６〜２９．１％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。
【請求項３】
前記導体の断面積が、公称断面積において０．１３ｍｍ２であり、
かつ、前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、２４．５〜２９．１％であり、さらに自動車室内において用いられることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電線。
【請求項４】
前記導体の断面積が、公称断面積において０．２２ｍｍ２であり、
かつ、前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、２４．５〜２９．１％であり、さらにエンジンルーム内において用いられることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電線。
【発明の詳細な説明】
【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】
自動車においては、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ヤ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を一重にかつ互い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、自動車室内において用いられる場合は公称断面積０．３５ｍｍ２程度、エンジンルーム内において用いられる場合は、公称断面積０．５０ｍｍ２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、細径化の要求と両立させることができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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、従来以上の引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。
【課題を解決するための手段】
【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、中心素線と導体の断面積の関係を適切な関係にすることにより、限界に近づきつつある細径化の要求に対しても、屈曲破断を防止しながら、引張強度を確保す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。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、
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複数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を有する自動車用電線であって、
前記導体の断面積が、０．１０〜０．３０ｍｍ２であり、
かつ、下記式で表わされる前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、１９．６〜３３．３％であることを特徴とする自動車用電線である。
導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃ＝{Ａ／（Ａ＋Ｂ）}×１００[％]
（但し、上記式中、Ａは中心素線の断面積、Ｂは周辺素線の断面積の合計である。）
【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、導体の細径化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、細径化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。このような観点から導体の断面積は、０．１０〜０．３０ｍｍ２が好ましい。
【００１０】
また、導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃが、１９．６％以上にされているため、導体の断面積０．１０〜０．３０ｍｍ２の電線に対しても満足できる引張強度および自動車用電線において重要視されている端子固着部における引張強度（以下、端子固着力という。）を得ることができる。
【００１１】
一方、導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃを大きくし過ぎると、屈曲性が悪くなることが分かった。しかし、前記発明では、比率Ｃを３３．３％以下にされているため、屈曲破断が生じにくく、満足できる屈曲性を有している。
【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。
【００１３】
限界ぎりぎりまで導体の細径化を行なうと、大きな衝撃荷重に耐えることができなく、一方、細径化を充分進めない場合には、今日の自動車における高度の電子化に対応できる配線本数を満たすことが出来ない。これらを考慮した場合、実用上好ましい導体断面積は、０．１３〜０．２５ｍｍ２である。この場合の導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃとしては、１９．６〜２９．１％が適切な値である。
【００１４】
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、０．１３〜０．２５ｍｍ２であり、
かつ、前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、１９．６〜２９．１％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。
【００１５】
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、自動車室内において用いられる場合の実用的に最適の導体の断面積は、公称断面積において０．１３ｍｍ２である。そして、この場合の導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃとしては、２４．５〜２９．１％が適切な値である。
【００１６】
請求項３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であり、
かつ、前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、２４．５〜２９．１％であり、さらに自動車室内において用いられ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。
【００１７】
前記と同様に、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、エンジンルーム内において用いられる場合の実用的に最適の導体の断面積は、公称断面積において０．２２ｍｍ２である。そして、この場合の導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃとしては、２４．５〜２９．１％が適切な値である。
【００１８】
請求項４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０．２２ｍｍ２であり、
かつ、前記導体の断面積に対する前記中心素線の断面積の比率Ｃが、２４．５〜２９．１％であり、さらにエンジンルーム内において用いられ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】
【００１９】
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、さらに屈曲性についても配慮した自動車用電線である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図３において、２１は圧縮前の導体（素線の集合形態）で、ステンレス鋼からなる単一の中心素線２２の周囲に、銅又は銅合金からなる７本の周辺素線２３が一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の断面積は、導体２１の断面積と所定の関係が成立するように設定されている。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。
【００２２】
図１の通常の自動車用電線では、中心素線の周りに同じ断面積の周辺素線を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、中心素線の断面積を導体の断面積と所定の関係に設定する関係から、周辺素線の本数を７本以上に設定する。
【００２３】
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（いずれも日本工業規格）等が好ましい。
【００２４】
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が、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。
【００２５】
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、自動車室内用の場合は、６２．５Ｎ以上、エンジンルーム用の場合は、１００Ｎ以上であることが好ましい。同じく、端子固着力については、自動車室内用の場合は、５０Ｎ以上、エンジンルーム用の場合は、７０Ｎ以上が好ましい。
【００２６】
次に、導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃの適正な範囲を求めるため、種々の条件における導体の引張破断荷重、端子固着力、屈曲破断回数を求めた。
実験においては、中心素線として、引張破断強度９４０ＭＰａのＳＵＳ３０４を、周辺素線として、引張破断強度２３０ＭＰａの純銅を用い、圧縮率１０〜１５％で圧縮した導体を用いた。
【００２７】
端子固着力については、導体が抜けない様に端子をかしめて導体を固着した後、端子を固定し、導体他端を引張り、端子固着部で導体が破断した時の引張破断荷重を測定した。
【００２８】
また、屈曲破断試験は、以下に従った。
即ち、２３℃の恒温槽中において、図４に示す様に、導体の下端に重さ５００ｇの分銅４を吊るし、Ｒ＝６ｍｍの円筒状のマンドレル５で導体を挟み、マンドレル５の外周部に沿って導体を左側に９０°、右側に９０°屈曲させ、一往復を屈曲回数１回として、導体が破断するまでの屈曲回数を測定した。
【００２９】
実験の結果を、表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１より、断面積０．１４ｍｍ２の導体の場合、自動車室内用の好ましい引張破断荷重６２．５Ｎ、端子固着力５０Ｎを実現するためには、比率Ｃは２４．５％以上必要であることが分かる。
また、断面積０．２５ｍｍ２の導体の場合、エンジンルーム用の好ましい引張破断荷重１００Ｎ、端子固着力７０Ｎを実現するためには、比率Ｃは１９．６％以上必要であることが分かる。
【００３２】
導体の屈曲破断回数は、１５０回以上、好ましくは２５０回以上必要とされており、この値を越えさせるためには、比率Ｃは、導体の断面積０．１４ｍｍ２の場合には、４０．６％、導体の断面積０．２５ｍｍ２の場合には、２４．５％以下にする必要があることが分かる。
【００３３】
自動車用電線としての最終製品には、導体の周りに絶縁被覆が設けられるが、その絶縁被覆としては、従来使用されているポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（発泡系を含む）、ハロゲンフリー材、テトラフロロエチレン等の各種樹脂材料を用いることができる。絶縁被覆の厚さは導体の仕上外径に応じて適宜設定される。
また、シールド層を設ける場合には、従来公知のシールド効果を有する各種材料が使用できる。
【００３４】
以下に本発明の実施例を示す。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加えることが可能である。
【００３５】
(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ＳＵＳ３０４を用いると共に、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、その後、ハロゲンフリー材（オレフイン系）を被覆材として用い、押し出し成形で絶縁被覆して本発明による自動車用電線を得た。得られた電線の中心素線の断面積は０．０２７４ｍｍ２であり、導体の断面積は０．１４ｍｍ２であり、導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃは、１９．６％であった。また、引張破断荷重は５９Ｎであり、端子固着力は４７Ｎであり、屈曲破断回数は１１８６回であった。
【００３６】
(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ＳＵＳ３０４を用いると共に、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、その後、ハロゲンフリー材（オレフイン系）を被覆材として用い、押し出し成形で絶縁被覆して本発明による自動車用電線を得た。得られた電線の中心素線の断面積は０．０３４３ｍｍ２であり、導体の断面積は０．１４ｍｍ２であり、導体の断面積に対する中心素線の断面積の比率Ｃは、２４．５％であった。また、引張破断荷重は６５Ｎであり、端子固着力は５２Ｎであり、屈曲破断回数は９０６回であった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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】屈曲試験の状況を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、２１  導体
２、２２  中心素線
３、２３  周辺素線
４  分銅
５  マンドレル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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