(57)【要約】【課題】ワイヤーハーネスにおいて銅撚線の代替に使用できる優れた可とう性と引張強さを兼ね備える電線であって、特にハーネスプラグとの接続において圧着部の耐断線性に優れ、かつ圧着部での通電発熱も低く抑えられる、銅を含まない電線を提供する。【解決手段】中心部に複数本のアルミニウム線をもち、その周囲に複数本の溶融アルミニウムめっき鉄線をもつ複合電線。前記アルミニウム線としては直径０.１２〜１.５ｍｍのものが適用でき、前記溶融アルミニウムめっき鉄線としては直径０.１〜２.０ｍｍの鉄線を心材として付着量３０ｇ／ｍ2以上溶融アルミニウムめっきを施したものが適用できる。また、前記アルミニウム線の本数ａと、溶融アルミニウムめっき鉄線の本数ｂとの間に下記(１)式が成立するものが好ましい対象となる。    ０.２≦ｂ／ａ≦０.５  ……(１)【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に複数本のアルミニウム線をもち、その周囲に複数本の溶融アルミニウムめっき鉄線をもつ複合電線。
【請求項２】
中心部を構成する前記アルミニウム線は直径０.１２〜１.５ｍｍであり、その周囲を構成する溶融アルミニウムめっき鉄線は直径０.１〜２.０ｍｍの鉄線を心材として溶融アルミニウムめっきを施したものである請求項１に記載の複合電線。
【請求項３】
中心部を構成する前記アルミニウム線の本数ａと、その周囲を構成する前記溶融アルミニウムめっき鉄線の本数ｂとの間に下記(１)式が成立する請求項１または２に記載の複合電線。
０.２≦ｂ／ａ≦０.５  ……(１)
【請求項４】
前記溶融アルミニウムめっき鉄線１本あたりにおける溶融アルミニウムめっき付着量が３０ｇ／ｍ2以上である請求項１〜３に記載の複合電線。
【請求項５】
前記溶融アルミニウムめっき鉄線は、アルミニウムめっき層中のＳｉ含有量が０〜１５質量％である請求項１〜４に記載の複合電線。
【請求項６】
前記溶融アルミニウムめっき鉄線は、アルミニウムめっき層中のＳｉ含有量が２〜１５質量％である請求項１〜４に記載の複合電線。
【請求項７】
当該複合電線がワイヤーハーネスに用いられるものである請求項１〜６に記載の複合電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心部と周囲に種類の異なる素材からなる金属線を配した複合電線であって、特にワイヤーハーネスに好適な電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気機器や自動車等には多数の電装部品が使用されており、各電装部品は、多数本の電線、複数のコネクタ等からなるワイヤーハーネスを機器や車両内に複雑に配線することにより電気的に接続されている。このワイヤーハーネスに使用される電線は、銅の細線を撚り合わせたものが主流となっている。しかし近年、このワイヤーハーネスの電線用素材に関しては、見直しの動きが出てきた。
【０００３】
すなわち、自動車や各種電気機器には軽量化の必要性が高まっている。ワイヤーハーネスはかなりの重量を有するため、比重の大きい銅に替わりアルミニウムなどの軽い素材の採用が強く望まれている。また、家電製品や自動車等のリサイクルに関する法令が制定され、銅の分別回収が重要視されるようになってきた。特に、自動車については、廃自動車のいわゆる「ガラ」をプレス加工して電炉で使用する「全部再資源化」において銅分含有量を０.３％以下にする必要がある。これらのことから、ワイヤーハーネス用電線も銅線からアルミニウム線に移行しつつある。
【０００４】
アルミニウムは銅に次ぐ高い導電率を有し、伸線加工性にも優れ、かつ軽量であるという特質を有することから、従来より架空送電線や架空配電線の用途を中心に電線材料として使用されている。アルミニウム電線の場合、銅線と同じ導電性を確保するには断面積を約１.３倍に大きくする必要があることから、架空送電線等の用途では風雪害を受けやすい。その対策として電線の強度レベルを向上するために、アルミニウム撚線の断面中心部に鋼線を配した「鋼心アルミニウム撚線」が使用されており、種々の改良も試みられている（特許文献１）。
【０００５】
一方、アルミニウム撚線は銅撚線と比べて「曲げ」に対する耐久性が低く、厳しい曲げ加工を受けた場合に断線に至る可能性が銅撚線よりも高い。このため、ワイヤーハーネス用途にアルミニウム撚線を適用することは必ずしも容易ではなく、例えば厳しい曲げを受ける部分に特殊な屈曲機構を設けるなどの提案がなされている（特許文献２）。また、アルミニウム撚線は銅撚線に比べ圧着部における断線が生じやすいという欠点も有している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９５９２５号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような現状に鑑み、ワイヤーハーネスにおいて銅撚線の代替に使用できる優れた可とう性と引張強さを兼ね備える電線であって、特にハーネスプラグとの接続において圧着部の耐断線性に優れ、かつ圧着部での通電発熱も低く抑えられる、銅を含まない電線を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、中心部に複数本のアルミニウム線をもち、その周囲に複数本の溶融アルミニウムめっき鉄線をもつ複合電線によって達成される。
中心部を構成する前記アルミニウム線としては例えば直径０.１２〜１.５ｍｍのものが適用でき、その周囲を構成する前記溶融アルミニウムめっき鉄線としては例えば直径０.１〜２.０ｍｍの鉄線を心材として溶融アルミニウムめっきを施したものが適用できる。
【０００９】
また、中心部を構成する前記アルミニウム線の本数ａと、その周囲を構成する溶融アルミニウムめっき鉄線の本数ｂとの間に下記(１)式が成立するものが好ましい対象となる。
０.２≦ｂ／ａ≦０.５  ……(１)
【００１０】
前記溶融アルミニウムめっき鉄線１本あたりにおける溶融アルミニウムめっき付着量は３０ｇ／ｍ2以上とすることが好ましい。ここで、前記「ｍ2」は、溶融アルミニウムめっき鉄線のめっき前における単位表面積である。また、前記溶融アルミニウムめっき鉄線は、アルミニウムめっき層中のＳｉ含有量が０〜１５質量％であるものが適用できる。ここで、Ｓｉ含有量の下限０％は、溶融めっきラインにおける通常の分析手法においてＳｉ含有量が測定限界以下となる場合であり、例えば、いわゆる純アルミニウムめっきなどがこれに相当する。アルミニウムめっき層中にＳｉを含有させる場合、Ｓｉ含有量が２〜１５質量％のものが好適な対象として挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の複合電線は、アルミニウムを主体とする電線（以下「アルミニウム系電線」という）であるにも関わらず、屈曲曲げ部や端子圧着部での断線が生じにくい。このため特殊な屈曲機構などを設けることなくそのままワイヤーハーネスに使用することができる。また、引張強さが向上したことにより、ワイヤーハーネスの製造段階や、ワイヤーハーネスを自動車等に組み込む際の取扱い性に優れる。耐食性にも優れ、圧着端子部での通電発熱も低く抑えられる。したがって本発明は、アルミニウム系電線で構成されるワイヤーハーネスのコスト低減および信頼性向上をもたらすものであり、銅線を用いないワイヤーハーネスの普及を通じて、電気機器や自動車等のリサイクルおよび軽量化に寄与し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
前述のように、従来、アルミニウム系電線の強度レベルを補うために鋼心アルミニウム撚線が実用化されている。しかし、鋼心アルミニウム撚線は、鋼線を使用しているので導電性の面では不利となる。また、通電を担う金属部材の最外層がアルミニウム線で構成されている点ではアルミニウム線のみからなる電線と変わりない。このため、鋼心アルミニウム撚線を屈曲曲げや圧着を施す用途で使用すると、最外層を構成するアルミニウム線が損傷を受けやすく、耐断線性の抜本的な改善には至らない。
【００１３】
発明者らは種々検討の結果、通電を担う金属部材の最外層を強度レベルの高い金属線で構成すれば、内部にアルミニウム線のような比較的耐久性の低い素材を配しても、屈曲曲げや圧着に対する耐断線性を大幅に向上できることを知見した。そのような強度レベルの高い金属線としては鉄線が挙げられる。しかしながら、単に鉄線で被覆した撚線とするだけではワイヤーハーネス用途において満足できるものは得られない。
【００１４】
すなわち、金属部材の最外層を鉄線で構成すると、耐食性の面で充分な信頼性が確保できない。また、内部のアルミニウム線が最外層に露出しない程度に充分な量の鉄線で被覆すると、導電性が劣ってしまう。さらに、圧着端子との接触部分では高抵抗の鉄線を介しての電気的接続となるため、局部的な発熱も懸念される。したがって、アルミニウム系電線において最外層を高強度金属線で補強する手法を採用することは、必ずしも容易ではない。
【００１５】
そこで発明者らはさらに詳細な研究を進めた。その結果、最外層に配する高強度金属線として、溶融アルミニウムめっき鉄線を使用すると、上記のような問題が顕在化することなく耐断線性を顕著に高めることが可能になることを見出した。すなわち、本発明では、中心部に複数本のアルミニウム線をもち、その周囲に複数本の溶融アルミニウムめっき鉄線をもつ撚線構造を採用する。
【００１６】
中心部を構成するアルミニウム線としては、直径０.１２〜１.５ｍｍのものが採用でき、直径０.１４〜０.８ｍｍのものが自動車用ワイヤーハーネス用に一層好ましい。材質的には、既存のアルミニウム撚線に使用されるアルミニウム線と同等のものが採用できる。
【００１７】
その周囲を構成する溶融アルミニウムめっき鉄線としては、直径０.０９〜１.９ｍｍの鉄線を心材として溶融アルミニウムめっきを施したものが採用できる。直径０.１３〜０.７ｍｍの心材にめっきしたものが自動車用ワイヤーハーネス用に一層好ましい。心材となる鉄線は、ＪＩＳ Ｇ３５３２に示される普通鉄線が使用できるが、導電性の観点からできるだけ不純物を低減したものが好ましい。
【００１８】
鉄線１本あたりの溶融アルミニウムめっきの付着量は、３０ｇ／ｍ2以上を確保することが望ましい。これより少ないと圧着部分や、屈曲曲げを受けた部分で鉄の露出が生じる可能性が大きくなり、耐食性劣化および接触抵抗増大の問題が顕在化しやすい。また、電線断面における鉄の割合が大きくなり、導電性低下につながる。できればアルミニウムめっきの付着量は４０ｇ／ｍ2以上とすることが好ましい。アルミニウムめっき付着量の上限については特に限定されないが、一般的には２００ｇ／ｍ2以下の範囲で良好な結果が得られる。溶融アルミニウムめっき方法は、一般的な線材の連続めっき方法に従えばよい。
【００１９】
アルミニウム線と溶融アルミニウムめっき鉄線の比率は、本数比において下記(１)式を満たすようにすることが好ましい。
０.２≦ｂ／ａ≦０.５  ……(１)
たたし、ａはアルミニウム線の本数、ｂは溶融アルミニウムめっき鉄線の本数である。
【００２０】
以上のような線材を用いて本発明の複合電線を得るには、中心部を構成する複数本のアルミニウム線を一般的な撚線の製造方法に従って撚り合わせ、そのアルミニウム撚線の周囲に複数本の前記溶融アルミニウムめっき鉄線を更に撚り合わせればよい。
【００２１】
このようにして得られた複合電線は、従来の銅撚線に替えてワイヤーハーネスに使用することができる。
【実施例】
【００２２】
以下の３種類の撚線を製造した。これらは、同じ種類の圧着端子が適用できる類似の形状・サイズを有している。
〔撚線Ａ〕
本発明例の複合電線。
直径０.２ｍｍのアルミニウム線１０本を一般的な撚線製造方法に従って撚り合わせて「中心部撚線」とした。
一方、直径０.１４ｍｍの鉄線（ＪＩＳ Ｇ３５３２の普通鉄線相当品）を心材として溶融アルミニウムめっきを施した溶融アルミニウムめっき鉄線を用意した。溶融アルミニウムめっき条件は、浴組成：２.５質量％Ｓｉ、残部Ａｌおよび不可避的不純物、浴温：６８０℃、浴に浸漬直前の鉄線が曝される雰囲気：５０％Ｈ2−Ｎ2ガス、浴浸漬時間：１秒、めっき付着量制御：電磁ワイピング方式とし、連続めっきラインで行った。
このようにして得た溶融アルミニウムめっき鉄線７本を、前記中心部撚線の周囲に撚り合わせて、撚線Ａとした。
【００２３】
〔撚線Ｂ〕
比較例のアルミニウム撚線。
直径０.２ｍｍのアルミニウム線１７本を一般的な撚線製造方法に従って撚り合わせて、撚線Ｂとした。
【００２４】
〔撚線Ｃ〕
比較例の銅撚線。現行のワイヤーハーネスに多用されているものと類似のもの。
直径０.１５ｍｍの銅線１７本を一般的な撚線製造方法に従って撚り合わせて、撚線Ｃとした。
【００２５】
〔耐断線性試験〕
ワイヤーハーネスに一般的に使用される圧着端子を５種類用意した。各撚線をカットした短い試料電線の両端に、同じ種類の圧着端子を取り付けた。その際、両端子間の距離が１０ｍｍとなるようにした。その一方の端子を万力で固定したのち、他方の端子をペンチで掴み、端子間で電線が弛まない程度に軽い張力を付与した状態で、ペンチで掴んだ端子を電線長手方向を軸としてゆっくりとねじり、端子付近で撚線を構成する素線の少なくとも１本が断線するときのねじり角度（以下「断線ねじり角度」という）を測定した。このような試験を、撚線Ａ〜Ｃについて同一種類の端子につき各１０回、同一試験者により実施した。つまり、各撚線について端子５種類×１０回分＝計５０個の試料を用意してねじり試験を実施したことになる。
【００２６】
その結果、同じ種類の端子ごとの比較において、いずれの場合も平均断線ねじり角度（°）は、撚線Ａ≧撚線Ｃ＞撚線Ｂとなった。すなわち、本発明の複合電線は、従来の銅撚線と同等以上の耐断線性を有することが確認された。
【００２７】
〔通電試験〕
ワイヤーハーネスに一般的に使用される圧着端子を５種類用意した。本発明の撚線Ａと、銅撚線である撚線Ｃについて、長さ３００ｍｍの試料電線を用意し、その両端に同じ種類の圧着端子を取り付けた。その際、一方の端子には、電線（撚線）と一緒に熱電対を圧着して取り付けた。この圧着端子に嵌合する端子を用意し、これらにリード線を取り付けた。そして、試料電線の両方の端子をそれぞれ前記リード線付きの端子と接合して電気回路を構成し、２４Ｖの直流電源により負荷を介して当該試料電線に５Ａの電流を流した。通電開始後、熱電対により計測される温度が一定になったときの温度を読み取り、端子部分での発熱の程度を評価した。このような試験を、撚線ＡおよびＣについて同一種類の端子につき各１０回実施した。つまり、各撚線について端子５種類×１０回分＝計５０個の試料を用意して通電試験を実施したことになる。
【００２８】
その結果、同じ種類の端子ごとの比較において、いずれの場合も平均発熱温度は、撚線Ａ≧撚線Ｃであり、両者はほとんど差がないか、あるいは本発明のものが若干高かった。ただし、平均発熱温度が若干高かった本発明例の場合でも、その差はわずかであり、充分実用に供することができる発熱レベルであった。むしろ、前記耐断線性試験の結果を加味すると、過酷な使用条件においては、本発明の複合電線の方が断線が生じにくい点で、通電発熱の面でも信頼性が高いと考えられる。