(57)【要約】【課題】    自動車の配線に用いられる軽量、且つ屈曲性に優れたアルミ導電線を提供する。【解決手段】アルミ合金素線を撚り合せたアルミ導電線であって、スプリングバック値が８０以上、２３０以下、屈曲寿命が３万回以上、２０万回以下、且つ導電率が５７％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下である屈曲性、導電性に優れるアルミ導電線および該アルミ導電線を導体として用い、該導体とその外周に設けられる被覆層とを備えた自動車配線用電線である。【選択図】  無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ合金素線を撚り合せたアルミ導電線であって、スプリングバック値が８０以上、２３０以下、屈曲寿命が３万回以上、２０万回以下、且つ導電率が５７％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下であるアルミ導電線。
【請求項２】
アルミ合金素線を撚り合せたアルミ導電線であって、スプリングバック値が１００以上、２１０以下、屈曲寿命が７万回以上、１７万回以下、且つ導電率が５８％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下であるアルミ導電線。
【請求項３】
導体と該導体の外周に設けられる被覆層とを備え、該導体が請求項１乃至請求項２記載のいずれかのアルミ導電線であることを特徴とする自動車配線用電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量で屈曲性に優れ、駆動部など動きを伴う部位への適用に優れ、電線製造時、ならびに電線の使用機器への組付け、取り外し作業時の柔軟性に優れ、特に自動車用として適したもので、ワイヤハーネスやバッテリーケーブルに用いられるアルミ導電線および自動車配線用電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の配線用電線として主にＪＩＳ  Ｃ３１０２に規定されるような軟銅線、及びこの軟銅線に錫めっきなどを施した線を撚り合わせて撚り線導体とし、この導体に塩化ビニル、架橋ポリエチレンなどの絶縁体を被覆した電線が使用されてきた。
【０００３】
近年、自動車の高性能化、高機能化に伴って各種電子機器の制御回路が増加して、自動
車内の配線箇所が多くなり配線による重量の増大が進む一方、それらに対する信頼性が一
層高く要求されようになってきている。また配線スペースの縮減や軽量化の要求に対して
は細線化により対応し、さらに環境保護気運の高まりから、リサイクルし易い自動車配線用電線が要求されている。
【０００４】
このような要求に対して、鋼線に銅を被覆した複合線を用いて、所要の導電率を得て、はんだ付着性も改良すると共に屈曲性と引張強度を高めた自動車用電線導体が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
又、銅合金線を用いることなく、硬銅素線と軟銅素線とを撚り合わせて細径化により機械的強度を確保し、併せて軽量化とリサイクル性を高めた導体断面積０．３ｍｍ２以下の自動車用電線導体が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
更に、アルミ線に亜鉛合金被覆を有する配線用導体とすることにより、電気接続上の問題の解決を図ると共に、銅線の導体を使用しないので自動車をリサイクルする際に銅の混入がなく、リサイクル鉄鋼材の品質低下が抑制される配線用電線導体が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
又、架空送電線用としてのアルミ合金による導体（例えば、特許文献４参照）や軽量かつ耐屈曲性等の機械的特性で従来の銅撚り線に匹敵する自動車ワイヤハーネス用アルミ電線も知られている（例えば、特許文献５参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１８４２１０号公報
【特許文献２】特開平６−６０７３９号公報
【特許文献３】特開平６−２０３６３９号公報
【特許文献４】特開昭５８−２２４１４３号公報
【特許文献５】特開２００４−１３４２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１、２に開示されている自動車用電線導体は、鋼や銅を材料とした導体のため重く、更にハンダを使用して端子などと接続するために、リサイクルの際、ハンダに含まれる鉛などが環境汚染物質の一つとなり大きな問題となってきている。
【００１０】
次に、特許文献３で開示されている配線用電線導体は、亜鉛合金を被覆したアルミ線を導体に用いたもので、リサイクルのし易さ、および軽量化の一環として極めて有効である。しかしながら、細電線に使用されるアルミ線は、通常電気用硬アルミ線（ＪＩＳ  Ｃ３１０８）などを主としたもので、銅線の導体に比較すると屈曲性が著しく低く、自動車のドアヒンジ回りなど繰り返し開閉回数の多い部位へ適用されると、早期に破断していまい、このような構造部位には使用できないという問題がある。
【００１１】
特許文献４では架空送電線に用いられる導電率、引張強度及び耐熱性を損なわずに曲げ性を向上させた導電用高力耐熱アルミニウム合金が開示されているが、架空送電線の架線工事における釣車通し時に要求される程度の曲げ性向上であり、本発明が使用される自動車用ワイヤハーネスに要求される繰り返しの屈曲性を満足していない。更に、その線径は３．５ｍｍ程度と太く、細径線を縒り合わせて用いる自動車用ワイヤハーネス導体に適用することは難しい。
【００１２】
特許文献５には自動車用ワイヤハーネスとして要求される繰り返しの屈曲性を満足しているが、線が硬すぎるために、ワイヤハーネスの製造時、ならびに自動車への組付け時にかかる作業負荷が大きいという問題がある。
【００１３】
本発明は、自動車の性能向上の観点から可能な限りの軽量化を図るために、自動車用ワイヤハーネス導体のアルミ線化について種々試験研究を行い、導電率、耐屈曲性、柔軟性などの導体としての特性を充分に満足すると共に、顕著な軽量化が図られ、従来の銅線導体による導電線を代替するアルミ導電線を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明は、アルミ合金素線を撚り合せたアルミ導電線であって、スプリングバック値が８０以上、２３０以下、屈曲寿命が３万回以上、２０万回以下、且つ導電率が５７％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下であるアルミ導電線である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、アルミ合金素線を撚り合せたアルミ導電線であって、スプリングバック値が１００以上、２１０以下、屈曲寿命が７万回以上、１７万回以下、且つ導電率が５８％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下であるアルミ導電線である。
【００１６】
請求項３記載の発明は、導体と該導体の外周に設けられる被覆層とを備え、該導体が請求項１乃至請求項２記載のいずれかのアルミ導電線であることを特徴とする自動車配線用電線である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るアルミ導電線によれば、アルミ線化により軽量化が図られ、伸線時の加工性、導電性、撚り性（撚り線加工の可否）、耐屈曲性（自動車ドアの開閉時）、柔軟性（ワイヤハーネス組付け、ならびに取り外し時）、同種金属および異種金属との接続性、及び耐熱性にも優れ、またリサイクルも銅製ワイヤハーネス導体に比べ大幅に容易となり、環境に対する有害物質の発生もなくクリーンであるなどの有用な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係るアルミ導電線の実施態様の一例を示したアルミ導電線の断面図である。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、１はアルミ導電線、２は撚り線、３はアルミ合金素線、４は被覆樹脂である。
図１（ａ）は、１９本のアルミ合金素線３からなる撚り線２に被覆樹脂４が形成されたアルミ導電線１であり、図１（ｂ）は、７本のアルミ合金素線３からなる撚り線２に被覆樹脂４を被せたアルミ導電線１であり、更に図１（ｃ）は、７本のアルミ合金素線３からなる圧縮した撚り線２に被覆樹脂４を被せたアルミ導電線１である。ここで、撚り線２を構成するアルミ合金素線３の素線の直径、ならびに素線の本数は、使用する機器の性能によって、決められるものである。
【００１９】
次に、アルミ導電線の屈曲回数が３万回以上、２０万回以下に限定する理由は、３万回未満では、高い屈曲性が求められるドアヒンジ部の要求を満たさないと共に、自動車用導電線として求められる引張強度も満たせないためである。又、屈曲回数が２０万回を超えるには、添加元素量を増加させることが必須となり、その結果、導電率が大きく低下してしまう。このため屈曲回数を３万回以上、２０万回以下と限定した。好ましくは７万回以上、１７万回以下である。
【００２０】
スプリングバック値を８０以上、２３０以下と限定する理由は、２３０を超えると、導電線が硬くなり、導電線の組付け時における作業負荷が大きくなり作業効率を低下せしめてしまう。逆に８０以下の場合では、自動車用導電線として求められる電線の引張強度を満たせなくなってしまう。従って、スプリングバック値の範囲は８０以上、２３０以下と限定した。好ましくは１００以上、２１０以下である。
【００２１】
強度、導電性は、アルミ合金素線の成分組成に大きく依存するもので、導電率を５７％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下と限定したのは、６２％ＩＡＣＳを超える導電率を得るにはアルミ合金素線に含まれる添加物量を減らさなければならず、その結果自動車用導電線として求められる引張強度、屈曲性が得られなくなる。又、自動車の車載電子機器の高度化につれ、高導電性であることが求められており、５７％ＩＡＣＳ未満の導電率では、その要求を満たすことができない。
従って、導電率の範囲は５７％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下と限定し、好ましくは５８％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下がよい。
【００２２】
実用上、充分な屈曲性を維持しつつ、より高い柔軟性を獲得するには、アルミ合金素線への伸線加工における仕上伸線加工率を７５〜９９％、好ましくは８５〜９９％とするのが良い。更に、伸線加工または撚り線加工後に、実施例にて示すような調質熱処理を加えることで、これらの効果を得ることが可能となる。
この実施例で示す調質熱処理条件のほかに低温長時間により熱処理を施すことでも引張強度を維持しつつも屈曲性を高めることが可能となる。その条件としては、温度８０℃〜１２０℃、時間１００〜１２０時間で熱処理するのがよい。
【００２３】
本発明で使用される被覆層に使用される樹脂組成物は、絶縁性および難燃性の面から、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、およびハロゲンを実質的に含有しないベース樹脂、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体等のエチレン系共重合体に金属水和物等の難燃剤が配合されることにより、ハロゲンを配合せずに難燃性が実現される樹脂組成物が使用される。特に、その厚みには制限はないが、工業的に見て厚すぎるのは好ましくない。撚り線の線径にもよるが、その厚みは０．１０ｍｍ〜１．７０ｍｍ程度が好ましい。
【実施例】
【００２４】
(実施例１)
以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
表１に、本発明例、比較例及び従来例におけるＡｌ合金素線の成分組成を記し、表２に製造条件及び各種特性を記した。
表１に示す成分組成のＡｌ合金を常法により溶解し、連続鋳造圧延法により線径９．５ｍｍの荒引き線に加工した。なお、この荒引き線への加工方法は、連続鋳造圧延法に限定されるものでなく、押出法などの他の加工方法を用いてもよい。
次に、この荒引き線を随時伸線加工ならびに熱処理を施し、表２記載の仕上伸線前焼鈍、仕上伸線加工率、調質焼鈍を行い、線径０．３２ｍｍのアルミ合金素線を作製した。
なお、撚り線を樹脂被覆した本発明に係るアルミ導電線における屈曲性、導電性は、用いたアルミ合金素線の諸特性に影響されることから、作製した線径０．３２ｍｍのアルミ合金素線を用いて屈曲性、導電性の評価を行った。
【００２５】
更に、作成した線径０．３２ｍｍのアルミ合金素線７本を、圧縮ダイスを用いながら撚り合わせ、導体面積０．５ｍｍ２の電線を作成した。さらにこの電線にノンハロゲン樹脂を被覆して作製した電線を用いてスプリングバック試験による柔軟性評価を行った。
【００２６】
導電性に関しては、線径０．３２ｍｍのアルミ合金素線を２０℃（±０．５℃）に保った恒温漕中で、四端子法を用い、その比抵抗を計測して導電率を算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。
【００２７】
屈曲性に関しては、図２に示す屈曲試験装置を用いて行った。試料５の線径０．３２ｍｍのアルミ合金素線をマンドレル６で挟み、線のたわみを抑えるため下端部に５０ｇの錘７をつるして荷重をかけている。試料５の上端部は接続具８で固定される。
この状態で左右に３０度ずつ折り曲げ、毎分１００回の速さで繰り返しの折り曲げを行い、破断するまでの折り曲げ回数をそれぞれの試料について測定した。なお、折り曲げ回数は一往復を一回と数え、又マンドレル６の間隔は、試験中に試料５を圧迫しないように１ｍｍとした。
破断の判定は、試料５の下端部に吊るした錘７が落下したときに、破断したものとした。なおマンドレル６は半径９０ｍｍの円に相当するような、円弧部をもちあわせたマンドレルで、これにより半径９０ｍｍ相当の曲げ応力を加えることが可能となる。
【００２８】
柔軟性に関しては、柔軟性に含まれる特性のひとつである形状維持性をＪＩＳ  Ｃ３００３−１９８４のエナメル銅線及びエナメルアルミニウム線試験方法の（２）スプリングバック法に準拠して評価した。
図３はスプリングバック法で用いるスプリングバック試験機９の模式図で、５は試料、１０は巻付け用マンドレル、１１は試料留め穴、１２は錘である。
先ず、同一巻き枠から樹脂の被覆を施した導体面積０．５ｍｍ２のアルミ電線２本を長さ約１ｍ採取し、試料５とした。その各々を、径４８ｍｍの巻付け用マンドレル１０に毎分５〜１０回の回転数で巻きつけた。巻き終えたコイルの一端を押さえ、他端をゆっくり放して、その戻りの大きさを図４に示すスプリングバック試験機目盛りで読み取った。図３に示すスプリングバック試験機の操作は、以下の手順による。
【００２９】
スプリングバック試験機９は、巻付け用マンドレル１０の中心軸が水平かつ床面から約１．４ｍの高さになるように設置する。次に、図３に示す試料留め穴１１と図４に示す目盛り上の「０」を合わせ、「０」が最上部の位置にくるように巻付け用マンドレル１０を調整する。試料５は、できるだけ力を受けないように留意して巻枠から採り、試料５の一端を巻枠に巻かれていた方向に、巻付け用マンドレル１０に巻かれるように試料留め穴１１に差し込み、他端に５７ｇの錘１２をつるした。次に巻付け用マンドレル１０を反時計方向に回転させ、試料５を３回巻き、目盛り「０」に位置する試料５の最終ターンにしるしを付けたのち、巻付け用マンドレル１０に巻いた試料５を押さえながら錘１２を取り外した。
【００３０】
次に、しるしの外側（おもりをつるした側）の試料５を約２０ｍｍ残して切断し、鉛筆等で引っかけられるように曲げた。そして曲げた試料５を鉛筆で引っかけながらコイルに力を加えたり、コイルを急に放したりしないで巻付け用マンドレル１０に沿ってゆっくり戻した。放れた試料５を図４のスプリングバック試験機目盛りに静かに押さえて、しるしの止まった目盛りを読む。
【００３１】
総合評価は、屈曲性、導電性、及び柔軟性の材料特性、並びに軽量化の可能性及びリサイクル性の環境特性について評価した。
屈曲性は３万回以上、２０万回以下、導電性は導電率５７％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下、スプリングバック値８０以上、２３０以下、軽量化可能性は従来のＣｕ製より軽くできるもの、リサイクル性は自己転回が容易なもの、これらの全てを満足する場合を「○」、材料特性は満足するが環境特性を満足しないものを「△」、材料特性を一つでも満足しないものを「×」とした。なお、特に７万回以上、１７万回以下の屈曲性、５８％ＩＡＣＳ以上、６２％ＩＡＣＳ以下の導電性、さらにスプリングバック値１００以上、２１０以下を有して環境特性も満足するものについては「◎」と記し、上記各種特性の測定結果を表２に記した。
【００３２】
【表１】
2006079886.tif 000002
【００３３】
【表２】
2006079886.tif 000003
【００３４】
表１及び表２から明らかなように、本発明例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５では、屈曲性、スプリングバック性、導電性のいずれもが優れ、アルミ合金による軽量性およびリサイクル性を充分に利用できるものである。
【００３５】
これに対し、従来例Ｎｏ．１００では屈曲性などは優れているが、Ｃｕ合金製であるため重く、リサイクル性に劣った。特許文献５記載の本発明例１に準拠した成分組成のアルミ合金素線である従来例Ｎｏ．１０１では、屈曲性は優れているが、導電性が良好とは言えず、スプリングバック値も高いために柔軟性に劣っている。
【００３６】
比較例Ｎｏ．５０、５１は、本発明例Ｎｏ．３、４と同じＡｌ合金を仕上伸線加工率９９．６％で高加工したために、屈曲性は向上しているが、スプリングバック値が高くなってしまい柔軟性が低下してしまった。
比較例Ｎｏ．５２は、本発明例Ｎｏ．５と同じようにφ０．３２ｍｍ迄伸線加工した後、５５０℃×２ｈと高い温度での調質焼鈍を施した結果、屈曲性が大きく低下すると共に、スプリングバック値が低くなりすぎ、自動車配線用電線として不適であった。
比較例Ｎｏ．５３は、本発明例Ｎｏ．７と同じＡｌ合金を低加工率で仕上伸線加工を行なった結果、満足する屈曲性を得ることができなかった。
比較例Ｎｏ．５４、５５は、満足した屈曲性、スプリングバック値を有しているが、比較例Ｎｏ．５４ではＭｇ、比較例Ｎｏ．５５ではＺｒの各含有量が多すぎるために、導電性の低下を招いてしまい自動車配線用電線としては不適当であった。
【００３７】
（実施例２）
実施例１で作製した線径０．３２ｍｍの表１の本発明例Ｎｏ．１、従来例Ｎｏ．１００の銅線、及び従来例Ｎｏ．１０１のＡｌ−０．４Ｆｅ−０．９Ｍｇ−０．９Ｓｉ合金線をそれぞれ７本ずつ撚り合わせ、導体面積０．５ｍｍ２の撚り線を作製し、さらにその線に樹脂被覆を施した上でそれぞれ３０本束ね、ＰＶＣテープで結束した試料を作製し、この試料を用いて柔軟性に含まれる特性のひとつである変形抵抗性の評価を行った。
図５は、柔軟性試験方法の説明図で、２点支持型柔軟性試験冶具１３の支持間隔１００ｍｍに設定された支持体の直径１９ｍｍのマンドレル１４に、長さ３５０ｍｍとした試料１５をマンドレル上で支持し、両マンドレルの中間部を引張試験機（図示せず）を用いて下方に引張することで試料１５の引抜強さを測定し、柔軟性の評価を行った。
【００３８】
本発明例Ｎｏ．１の引抜強さは１５．３Ｎ、銅線の従来例Ｎｏ．１００では１３．６Ｎ、従来例Ｎｏ．１０１では２１．６Ｎとなり、本発明に係るアルミ導電線の変形抵抗性は、ほぼ銅線のそれと同じであり、従来のアルミ導電性と比べて格段に柔軟性が向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るアルミ導電線の実施様態の一例を示すアルミ導電線の断面図で、（ａ）１９本のアルミ合金素線からなる撚り線に樹脂被覆したアルミ導電線、（ｂ）７本のアルミ合金素線からなる撚り線に樹脂被覆したアルミ導電線である。（ｃ）７本のアルミ合金素線からなる圧縮導体撚り線に樹脂被覆したアルミ導電線である。
【図２】本発明で用いた屈曲性試験の説明図である。
【図３】本発明で用いた柔軟性（スプリングバック）試験の説明図である。
【図４】本発明で用いた柔軟性（スプリングバック）試験のスプリングバック試験機目盛りの説明図である。
【図５】本発明で用いた柔軟性（変形抵抗性）試験方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    アルミ導電線
２    撚り線
３    アルミ合金素線
４    被覆樹脂
５    試料（アルミ合金素線）
６    マンドレル
７    錘
８    接続具
９    スプリングバック試験機
１０  巻付け用マンドレル
１１  試料留め穴
１２  錘
１３  ２点支持型柔軟性試験冶具
１４  マンドレル
１５  試料
【図１】
2006079886.tif 000004
【図２】
2006079886.tif 000005
【図３】
2006079886.tif 000006
【図４】
2006079886.tif 000007
【図５】
2006079886.tif 000008