(57)【要約】【課題】耐屈曲性を向上させることが可能な耐屈曲電線及びワイヤハーネスを提供する。【解決手段】耐屈曲電線１は、導電性の素線１１ｃを複数本撚ることにより形成される集合撚線１１を更に複数本撚って形成される複合撚線１２を導体部１０とするものであって、導体部１０は、導体部１０の断面中心位置から外側に向かって、集合撚線１１が４層に積層され、最外層撚線１１ｂ４及び第２層撚線１１ｂ３を構成する複数本の素線１１ｃは、内層となる第１層１１ｃ１と、第１層１１ｃ１の外側に設けられ第１層１１ｃ１よりも相互摩擦係数が小さい第２層１１ｃ２とからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の素線を複数本撚ることにより形成される集合撚線を更に複数本撚って形成される複合撚線を導体部とする耐屈曲電線であって、
前記導体部は、当該導体部の断面中心位置から外側に向かって、前記集合撚線が少なくとも２層に積層され、
最内層を除く少なくとも１層の前記集合撚線を構成する複数本の素線は、内層となる第１層と、前記第１層の外側に設けられ前記第１層よりも相互摩擦係数が小さい第２層と、からなる
ことを特徴とする耐屈曲電線。
【請求項２】
前記第２層は、銀、エナメル、又はニッケルテフロンである
ことを特徴とする請求項１に記載の耐屈曲電線。
【請求項３】
前記最内層を除き、最外層から順に１又は複数層に積層される前記集合撚線を構成する複数本の素線は、内層となる第１層と、前記第１層の外側に設けられ前記第１層よりも相互摩擦係数が小さい第２層と、からなる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の耐屈曲電線。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の耐屈曲電線を含む
ことを特徴とするワイヤハーネス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐屈曲電線及びワイヤハーネスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同じ導体断面積を有する電線において、導体部を構成する金属素線の本数を多くすることにより１本１本の素線径を小さくし、電線屈曲時に素線に加わる内部歪みを小さくして耐屈曲性を向上させた耐屈曲電線が提案されている（例えば特許文献１参照）。この耐屈曲電線において素線径は０．０４ｍｍ〜０．１５ｍｍとするように定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５１２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の電線においては、電線屈曲時における素線間の相互作用が考慮されていない。すなわち、電線屈曲時には素線間に摩擦力が発生し、素線同士の擦れによる摩耗によって断線し易くなり、想定される屈曲耐久回数に対して実力値が大幅に劣る結果となることがあった。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、耐屈曲性を向上させることが可能な耐屈曲電線及びワイヤハーネスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の耐屈曲電線は、導電性の素線を複数本撚ることにより形成される集合撚線を更に複数本撚って形成される複合撚線を導体部とする耐屈曲電線であって、前記導体部は、当該導体部の断面中心位置から外側に向かって、前記集合撚線が少なくとも２層に積層され、最内層を除く少なくとも１層の前記集合撚線を構成する複数本の素線は、内層となる第１層と、前記第１層の外側に設けられ前記第１層よりも相互摩擦係数が小さい第２層と、からなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の耐屈曲電線によれば、最内層を除く少なくとも１層の集合撚線を構成する複数本の素線が、内層となる第１層と、第１層の外側に設けられ第１層よりも相互摩擦係数が小さい第２層とからなっているため、電線屈曲時にはその層における素線間に発生する摩擦力が低下し、素線同士の摩耗による断線が発生し難くなる。従って、耐屈曲性を向上させることが可能な耐屈曲電線を提供することができる。
【０００８】
特に、最内層を除く少なくとも１層の集合撚線を構成する複数本の素線について上記第２層を備えるため、屈曲時において比較的応力が加わり易い最内層を除く他の層について第２層を備えることとなり、このような層における素線間の摩擦力を低下させて効果的に耐屈曲性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の耐屈曲電線において、前記第２層は、銀、エナメル、又はニッケルテフロン（登録商標）であることが好ましい。
【００１０】
この耐屈曲電線によれば、第２層は、銀、エナメル、又はニッケルテフロンであるため、例えば第１層に銅合金を用いた素線について相互摩擦係数を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明の耐屈曲電線において、前記最内層を除き、最外層から順に１又は複数層に積層される前記集合撚線を構成する複数本の素線は、内層となる第１層と、前記第１層の外側に設けられ前記第１層よりも相互摩擦係数が小さい第２層と、からなることが好ましい。
【００１２】
この耐屈曲電線によれば、最外層から順に１又は複数層に積層される集合撚線を構成する複数本の素線について、内層となる第１層と、相互摩擦係数が小さい第２層とからなる。このため、屈曲時において最も応力が加わり易い最外層から順に１又は複数層の集合撚線について第２層を備えることとなり、最も効果的に耐屈曲性を向上させることができる。
【００１３】
さらに、本発明のワイヤハーネスは、上記のいずれか１つに記載の耐屈曲電線を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明のワイヤハーネスによれば、耐屈曲電線を含むワイヤハーネスであるため、耐屈曲性に優れ例えばスライドドアなど繰り返し屈曲されてしまう部位に用いられるワイヤハーネスとして好適なものを提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐屈曲性を向上させることが可能な耐屈曲電線及びワイヤハーネスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るワイヤハーネスの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した耐屈曲電線を示す断面図である。
【図３】図１に示した耐屈曲電線の一部構成の断面図である。
【図４】初期の摩擦係数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るワイヤハーネスの一例を示す斜視図である。図１に示すようにワイヤハーネスＷＨは、複数の電線Ｗを束にしたものであり、複数の電線Ｗの少なくとも１本が以下に詳細説明する耐屈曲電線１により構成されている。このようなワイヤハーネスＷＨは、例えば図１に示すように電線Ｗの両端部にコネクタＣを備えていてもよいし、複数の電線Ｗをまとめるためにテープ巻き（図示せず）されていてもよい。また、ワイヤハーネスＷＨは、コルゲートチューブ等の外装部品（図示せず）を備えていてもよい。
【００１９】
図２は、図１に示した耐屈曲電線１の断面図であり、図３は、図１に示した耐屈曲電線１の一部構成の断面図である。図２及び図３に示すように、耐屈曲電線１は、導電性の素線１１ｃを複数本撚ることにより形成される集合撚線１１を更に複数本撚って形成される複合撚線１２を導体部１０とし、この導体部１０を絶縁体２０で被覆したものである。
【００２０】
具体的に導体部１０は、当該導体部１０の断面中心位置から外側に向かって、集合撚線１１が少なくとも２層（本実施形態では中心撚線１１ａを含んで４層）に積層されている。このような集合撚線１１は、最内層となる中心撚線１１ａと、複数層（本実施形態では３層）に積層される周囲撚線１１ｂとから構成されている。なお、周囲撚線１１ｂは１層のみであってもよい。
【００２１】
具体的に説明すると、本実施形態に係る耐屈曲電線１は、中心撚線１１ａが１本であり、周囲撚線１１ｂは３６本（内層側から６本、１２本、１８本）となっている。各撚線１１ａ，１１ｂは、例えば３７本の素線１１ｃが撚られることによって形成されている。なお、本実施形態では素線１１ｃを構成する主となる金属として錫入り銅合金を想定しているが、特にこれに限らず、他の銅合金、純銅、アルミニウム、及びアルミニウム合金等であってもよい。
【００２２】
なお、以下の説明において、内側から２層目を構成する６本の周囲撚線１１ｂを第２層撚線１１ｂ２といい、３層目を構成する１２本の周囲撚線１１ｂを第３層撚線１１ｂ３といい、４層目（最外層）を構成する１８本の周囲撚線１１ｂを最外層撚線１１ｂ４という。
【００２３】
ここで、図３（ａ）に示すように、本実施形態において中心撚線１１ａ及び第２層撚線１１ｂ２を構成する複数本の素線１１ｃは錫入り銅合金のみによって構成されている。これに対して、第３層撚線１１ｂ３及び最外層撚線１１ｂ４については、図３（ｂ）に示すように、錫入り銅合金から構成され内層となる第１層１１ｃ１と、第１層１１ｃ１の外側に設けられ第１層１１ｃ１よりも相互摩擦係数が小さい第２層１１ｃ２とから構成されている。相互摩擦係数とは、同じ組成の部材同士を擦り合わせる際の動摩擦係数である。
【００２４】
なお、上記では、最外層から順に２層（複数層）に積層される集合撚線１１（第３層撚線１１ｂ３及び最外層撚線１１ｂ４）を構成する複数本の素線１１ｃについて、第１層１１ｃ１と、第２層１１ｃ２とからなるものとなっている。しかし、これに限らず、最外層撚線１１ｂ４を構成する複数本の素線１１ｃのみについて、第１層１１ｃ１と、第２層１１ｃ２とからなるものとしてもよいし、第２層撚線１１ｂ２、第３層撚線１１ｂ３及び最外層撚線１１ｂ４の３層を構成する複数本の素線１１ｃについて、第１層１１ｃ１と、第２層１１ｃ２とからなるものとしてもよい。すなわち、最内層である中心撚線１１ａを除き、最外層から順に１又は複数層に積層される集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃについて、第１層１１ｃ１と、第２層１１ｃ２とからなるものとすればよい。
【００２５】
さらには、最内層である中心撚線１１ａを除く、第２層撚線１１ｂ２、第３層撚線１１ｂ３及び最外層撚線１１ｂ４のうちの少なくとも１層の集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃについて、第１層１１ｃ１と、第２層１１ｃ２とからなるものとしてもよい。すなわち、第３層撚線１１ｂ３を構成する複数本の素線１１ｃのみについて、第１層１１ｃ１と、第２層１１ｃ２とからなるものとし、第２層撚線１１ｂ２、及び最外層撚線１１ｂ４を構成する複数本の素線１１ｃについては第２層１１ｃ２を備えないものであってもよい。
【００２６】
また、本実施形態において第１層１１ｃは例えば錫入り銅合金を想定しているため、この場合において第２層１１ｃ２は、銀、エナメル、又はニッケルテフロン（Ni-PTFE（ポリテトラフルオロエチレン））が好適であり、特にエナメルが最も優れている。以下、この点について説明する。
【００２７】
図４は、初期の摩擦係数を示すグラフである。なお、図４ではそれぞれの素線１１ｃ同士を荷重５０ｇで押し付け合い、一方の素線１１ｃを固定したまま他方の素線１１ｃを擦り合わせる摩擦摩耗試験を行った。このとき、摩擦速度を１０ｍｍ／秒とし、摩耗する範囲１０ｍｍ幅とした。さらに、発生する抵抗力を５０ｇで除算することで、相互摩擦係数を算出した。また、第２層１１ｃ２を有する素線１１ｃ、すなわち表面処理が施される素線１１ｃについては、このような摩耗を下地である第１層１１ｃ１が露出するまで行った。
【００２８】
図４に示すように、錫入り銅合金のみで構成される素線１１ｃ同士において初期の摩擦係数（上記試験直後の動摩擦係数）は「０．１３」であった。また、錫入り銅合金に錫メッキを施した素線１１ｃ同士において初期摩擦係数は「０．２０」であり、ニッケルメッキを施した素線１１ｃ同士は初期摩擦係数が「０．１５」であった。
【００２９】
さらに、錫入り銅合金に銀メッキを施した素線１１ｃ同士は初期摩擦係数が「０．１０」であり、エナメルコートを施した素線１１ｃ同士は初期摩擦係数が「０．０６」であり、ニッケルテフロンコートを施した素線１１ｃ同士は初期摩擦係数が「０．１０」であった。
【００３０】
よって、第１層１１ｃ１を構成する金属が錫入り銅合金である場合、第２層１１ｃ２として適切な材料は、銀、エナメル、ニッケルテフロン等となる。なお、第２層１１ｃ２の材料は第１層１１ｃ１の材料との関係で決まるため、例えば第１層１１ｃ１が銀で構成される場合、第２層１１ｃ２として適切な材料は、エナメル等となる。
【００３１】
表１は、図４に示す摩擦摩耗試験を下地が露出するまで行ったときの摩擦回数を示す表である。
【表１】
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【００３２】
表１に示すように、錫メッキに関しては２００回で下地が露出し、ニッケルメッキについては３０００回で下地が露出した。また、銀メッキに関しては３７００回で下地が露出した。これに対して、エナメルコート、及びニッケルテフロンコートは、下地が露出するまでそれぞれ１００００回以上となった。よって、下地露出回数を考慮すると、第１層１１ｃ１を構成する金属が錫入り銅合金である場合において、第２層１１ｃ２としてより適切な材料は、エナメル、又はニッケルテフロンであり、相互摩擦係数についても考慮すると最も優れている材料は、エナメルであるといえる。
【００３３】
ここで、第２層１１ｃ２がエナメル等の絶縁物で構成される場合、端子圧着等の接続部での導通確保が課題となるが、これについては接続加工前に撚線接続部全体に対して溶接又は半田付けを実施することで対処可能である（事前に第２層１１ｃ２を剥離して素線１１ｃ同士の導通を確保したうえで端子圧着等の接続加工を行うこととなる）。
【００３４】
次に、実施例及び比較例に係る耐屈曲電線１を説明する。
【００３５】
まず、実施例においては、３７本の錫入り銅合金の素線を撚って集合撚線を７束分作成し、これを中心撚線及び第２層撚線とした。さらに、第１層を錫入り銅合金とし第２層をエナメルとする素線を３７本撚って集合撚線を３０束分作成し、これを第３層撚線及び最外層撚線とした。そして、これら集合撚線による導体部を作成した。
【００３６】
また、比較例１においては、３７本の錫入り銅合金の素線を撚って集合撚線を３７束分作成し、これら３７束の集合撚線をさらに撚って導体部を作成した。
【００３７】
比較例２においては、第１層を錫入り銅合金とし第２層をエナメルとする素線を３７本撚って集合撚線を３７束分作成し、これら３７束の集合撚線をさらに撚って導体部を作成した。
【００３８】
実施例及び比較例１，２の導体部上にポリエチレン樹脂をチューブ状に成形した後、電子線照射により架橋させて被覆部を作成し、図２に示すような電線形態とした。
【００３９】
そして、上記実施例、及び比較例１，２の電線に対して屈曲試験を行った。屈曲試験については、円筒形マンドレル屈曲試験器を用いて、それぞれの実施例及び比較例に係る電線を真直ぐに伸ばした状態から、常温で０°から１２０°の角度範囲で曲げ半径３０ｍｍの曲げを繰り返し行い、素線が断線したとき（すなわち導体部の抵抗が屈曲開始前より１０％上昇したとき）の曲げ回数（往復回数）を測定した。屈曲試験は、無荷重（荷重０ｇ）にて行い、屈曲速度は１．５回／ｓとした。さらに、素線断線後における屈曲部位の観察も行った。
【００４０】
表２は、実施例及び比較例１，２に係る屈曲試験の結果を示す表である。
【表２】
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【００４１】
表２に示すように、実施例では素線断線時までの屈曲回数が２５０万回となった。比較例１，２は、それぞれ２００万回、２５０万回となった。このため、実施例及び比較例２のように、少なくとも第３層撚線と最外層撚線の素線にエナメルコートが施されていれば、屈曲性が向上することがわかった。また、実施例と比較例２との結果から、屈曲性を向上させるためには、全ての集合撚線を構成する素線に対してエナメルコートを施す必要がないこともわかった。
【００４２】
特に、比較例１では素線断線時において屈曲部位に摩耗による金属粉が確認された。また、素線断線後における屈曲部位の観察では素線摩耗による断面積減少および断線は外側の撚線で顕著に発生しており、内側の素線では摩耗が少ないことが確認された。以上より内側素線にエナメルコートを施しても屈曲性への寄与は小さいことがわかった。
【００４３】
このようにして、本実施形態に係る耐屈曲電線１によれば、最内層を除く少なくとも１層の集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃが、内層となる第１層１１ｃ１と、第１層１１ｃ１の外側に設けられ第１層１１ｃ１よりも相互摩擦係数が小さい第２層１１ｃ２とからなっているため、電線屈曲時にはその層における素線１１ｃ間に発生する摩擦力が低下し、素線１１ｃ同士の摩耗による断線が発生し難くなる。従って、耐屈曲性を向上させることが可能な耐屈曲電線１を提供することができる。
【００４４】
特に、最内層を除く集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃについて上記第２層１１ｃ２を備えるため、屈曲時において比較的応力が加わり易い最内層を除く他の層について第２層１１ｃ２を備えることとなり、このような層における素線１１ｃ間の摩擦力を低下させて効果的に耐屈曲性を向上させることができる。
【００４５】
また、第２層１１ｃ２は、銀、エナメル、又はニッケルテフロンであるため、例えば第１層１１ｃ１に銅合金を用いた素線について相互摩擦係数を低減させることができる。
【００４６】
また、最外層から順に１又は複数層に積層される集合撚線１１を構成する複数本の素線１１ｃについて、内層となる第１層１１ｃ１と、相互摩擦係数が小さい第２層１１ｃ２とからなる。このため、屈曲時において最も応力が加わり易い最外層から順に１又は複数層の集合撚線１１について第２層１１ｃ２を備えることとなり、最も効果的に耐屈曲性を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係るワイヤハーネスＷＨによれば、耐屈曲電線１を含むワイヤハーネスＷＨであるため、耐屈曲性に優れ例えばスライドドアなど繰り返し屈曲されてしまう部位に用いられるワイヤハーネスＷＨとして好適なものを提供することができる。
【００４８】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【００４９】
例えば、本実施形態に係る耐屈曲電線１は、最内層となる集合撚線１１が例えば３本など、多数本によって構成されていてもよい。
【００５０】
なお、上記とは異なるが、第１層１１ｃ１上に第２層１１ｃ２を設ける表面処理に代えて、エチレン・ポリプロピレングリコール等の高沸点・低凝固点の潤滑油を塗布及び浸透させるようにしてもよい。これによっても、上記と同等の効果を得ることができるからである。
【符号の説明】
【００５１】
１      ：耐屈曲電線
１０    ：導体部
１１    ：集合撚線
１１ａ  ：中心撚線
１１ｂ  ：周囲撚線
１１ｂ２：第２層撚線
１１ｂ３：第３層撚線
１１ｂ４：最外層撚線
１１ｃ  ：素線
１１ｃ１：第１層
１１ｃ２：第２層
１２    ：複合撚線
２０    ：絶縁体
Ｃ      ：コネクタ
Ｗ      ：電線
ＷＨ    ：ワイヤハーネス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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