JP7262910B2

JP7262910B2 - シールド電線及びワイヤーハーネス

Info

Publication number: JP7262910B2
Application number: JP2020160488A
Authority: JP
Inventors: 聡子本江; 宏樹近藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2023-04-24
Anticipated expiration: 2040-09-25
Also published as: US11984240B2; CN114255914A; JP2022053704A; CN114255914B; US20220102022A1; EP3975205A1; EP3975205B1

Description

本発明は、シールド電線及びワイヤーハーネスに関する。

従来、電線と、シールド編組と、シースとを備えたシールド電線において、自然状態におけるシースの内径を、シールド編組の外周に設けられた状態のシースの内径及びシースの厚さ、シースの弾性率、シールド編組と電線との静止摩擦係数、シールド編組とシースとの静止摩擦係数、並びに、シールド編組に対してその軸方向に５００万回繰り返して荷重を作用させた時点でシールド編組の抵抗値が初期値よりも１０％上昇するときの荷重の値との関係から定めたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８－４１６０６号公報

しかし、特許文献１に記載のシールド電線は、自然状態のシース内径の適切化によって柔軟性を改善するものであって、シース自体の柔軟性を考慮したものではない。

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、柔軟性の向上を図ることができるシールド電線及びワイヤーハーネスを提供することにある。

本発明に係るシールド電線は、導体部と被覆部とからなる電線と、導電性の線材によって構成され、前記電線の外周を覆うシールド編組と、前記シールド編組の外周に設けられた絶縁樹脂からなるシースと、を備えたシールド電線であって、前記シースは、所定曲げに要する荷重を示す柔軟値が前記電線と前記シールド編組とからなる電線アッシーの柔軟値以下とされており、２５℃の温度環境において電線断面積とシールド編組断面積との和を前記シース内の円面積で除した占有率が４５％以下とされている。

また、本発明に係るワイヤーハーネスは、上記に記載のシールド電線を備える。

本発明によれば、柔軟性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係るシールド電線を含むワイヤーハーネスの一例を示す構成図である。図１に示したシールド電線の詳細を示す断面図である。部材の柔軟値を説明するための側面図である。実施例に係るシールド電線の柔軟性を示すグラフである。比較例に係るシールド電線の柔軟性を示すグラフである実施例及び比較例を示す図表である。占有率と導体飽和温度とを示す図表である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す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において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係るシールド電線を含むワイヤーハーネスの一例を示す構成図である。図１に示すように、ワイヤーハーネスＷＨは、以下に詳細に説明するシールド電線１を複数本備えて構成されている。

図１に示す例において、ワイヤーハーネスＷＨは、複数本のシールド電線１のほか、コネクタＣを備えている。コネクタＣは端子収容室（図示せず）を有し、シールド電線１に圧着等された端子が端子収容室に収容された状態となっている。なお、ワイヤーハーネスＷＨは、さらにコルゲートチューブ（図示せず）等の外装部材を備えていてもよいし、テープ巻き部分を備えていてもよい。コルゲートチューブ等の外装部材は、例えばシールド電線１の保護等を目的としてシールド電線１の外周側に設けられるものである。テープ巻き部分は、シールド電線１のばらけ等を防止する目的でシールド電線１の周囲に粘着テープが巻かれた部位である。また、ワイヤーハーネスＷＨは、１本のシールド電線１と他の電線とを備えていてもよいし、３本以上のシールド電線１を備えていてもよい。さらに、ワイヤーハーネスＷＨにはコネクタＣを備えていなくともよい。

図２は、図１に示したシールド電線１の詳細を示す断面図である。図２に示すように、シールド電線１は、電線１０と、シールド編組２０と、シース３０とを備えている。電線１０は、導体部１０ａと被覆部１０ｂとを備えて構成されている。本実施形態において導体部１０ａは、銅、アルミ及びこれらの合金等からなる金属素線を複数本撚った撚線にて構成されている。

複数本の金属素線それぞれは、例えば径が０．０５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下となっている。ここで、素線径が０．０５ｍｍ以上であるため、素線が細くなり過ぎず、繰り返しの屈曲によって断線してしまう可能性を低減することができる。また、素線径が０．１２ｍｍ以下であるため、柔軟性を確保することができ（屈曲による歪みを小さくでき）、繰り返しの屈曲によって断線してしまう可能性を低減することができる。

シールド編組２０は、高強度繊維に金属メッキを施したメッキ繊維束（導電性の線材の一例）を４８本編み込んで構成され、電線１０の外周を覆う構成となっている。ここで、高強度繊維とは、石油等の原料から化学的に合成されて繊維材が作られたものであり、破断時における引張強度が１ＧＰａ以上で破断時の伸び率が１％以上１０％以下のものである。このような高強度繊維としては、例えばアラミド繊維、ポリアリレート繊維、及びＰＢＯ繊維が該当する。金属メッキは、銅又は錫等の金属によって構成されている。

例えば、高強度繊維はポリアリレート繊維（φ０．０２２ｍｍ、フィラメント本数３００本）であって、金属メッキが繊維１本１本に対して下層（中心）から銅及び錫の順に積層されて厚みが２．４μｍとなっている。

シース３０は、シールド編組２０の外周に設けられた絶縁樹脂からなるチューブ状の部材である。このシース３０は、例えば発泡したエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）によって構成されている。本実施形態にシース３０は、シールド編組２０に対して隙間を有して（すなわちシールド編組２０に密着することなく）、シールド編組２０の外周に設けられている。

ここで、本実施形態においてシース３０は、柔軟値が電線１０とシールド編組２０とからなる電線アッシーＷＡの柔軟値以下とされている。ここで、柔軟値とは、所定曲げに要する荷重を示すものである。

図３は、部材の柔軟値を説明するための側面図である。まず、図３に示すように部材に対して荷重を加えている場合、撓みをｄとし、荷重をＰとし、線長をＬとし、ヤング率をＥとし、断面二次モーメントをＩとしたとき、ｄ＝ＰＬ^３／４８ＥＩという関係式が成り立つ。

この式から、荷重Ｐは、Ｐ＝４８ＥＩｄ／Ｌ^３となる。ここで、シース３０と電線アッシーＷＡとを同じだけ曲げたとき（所定曲げ）の荷重を測定すると共に、線材の長さも同じとすると、撓みｄと線長Ｌとの成分を除去できることとなり、所定曲げに要する荷重Ｐの値（柔軟値）は、ＥＩの大きさに依存することがわかる。

すなわち、本実施形態においては、シース３０のＥＩが電線アッシーＷＡのＥＩ以下とされることで、シース３０の柔軟値が電線アッシーＷＡの柔軟値以下とされる。よって、本実施形態ではシース３０に電線アッシーＷＡと同じ又は柔らかい部材を用いることとなり、シース３０が電線アッシーＷＡよりも硬いことによりシールド電線１の全体の柔軟性がシース３０の硬さによって支配的となってしまう事態を防止でき、全体的な柔軟性の上昇を見込むことができる。

加えて、本実施形態においては、常温（２５℃）の温度環境において電線１０の断面積とシールド編組２０の断面積との和を、シース３０内の円面積で除した占有率が４５％以下とされている。このため、例えば高温時等にシース３０の収縮があったとしてもシース３０が電線アッシーＷＡに貼り付くことを防止することができる。これにより、曲げ時に電線アッシーＷＡとシース３０とが一体化して歪が大きくなってしまう事態を防止して、耐屈曲性を向上させることができる。

さらに、本実施形態においては、常温（２５℃）の温度環境において占有率が１５％以上（好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上）とされている。このため、占有率が低すぎて空気層が多くなることによる熱伝導率の低下を抑え、導体部１０ａの温度が高くなり過ぎてしまうことの防止に貢献することができる。

次に、実施例と比較例とを説明する。図４は、実施例に係るシールド電線の柔軟性を示すグラフであり、図５は、比較例に係るシールド電線の柔軟性を示すグラフである。また、図６は、実施例及び比較例を示す図表である。

実施例及び比較例に係るシールド電線において電線アッシーは同じものを用いた。図６に示すように、電線アッシーは、１２ｓｑ電線を３本撚り合わせたものの外周に高耐屈曲編組を配置したものを用いた。導体部は素線径０．１ｍｍの純銅から構成し、被覆部はポリエチレンにより構成した。実施例に係るシースは、発泡ＥＰＤＭ（イノアックコーポレーション製のゴムスポＥ４２８８相当）を用いた。なお、実施例において占有率は４１％とした。一方、比較例に係るシースは、発泡していないソリッドＥＰＤＭ（３Ｍ製常温収縮チューブＰＳＴ８４０７－１６）を用いた。比較例において占有率は５０％とした。

このような実施例に係るシールド電線は、シースの柔軟値が図４の斜線領域に位置しており、電線アッシーの柔軟値以下となっている。このため、図４及び図６に示すように、実施例に係るシールド電線において、Ｒ＝３０であるときの曲げ荷重は、シースが０．５Ｎであり、シールド電線全体でも８．３Ｎであった。

これに対して、比較例に係るシールド電線は、シースの柔軟値が図５の斜線領域に位置しておらず、電線アッシーの柔軟値を超えている。このため、図５及び図６に示すように、比較例に係るシールド電線において、Ｒ＝３０であるときの曲げ荷重は、シースが１０．２Ｎであり、シールド電線全体でも１９．４Ｎであった。

以上のように、実施例に係るシールド電線は、比較例に係るシールド電線よりも柔軟性が高いことがわかった。

また、このような実施例に係るシールド電線において耐屈曲試験を行った結果、屈曲回数は７５０万回以上となり、５００万回以上の高耐屈曲性能を実現できることがわかった。一方、比較例に係るシールド電線の屈曲回数は４６０万回に留まった。なお、耐屈曲試験は、曲げＲ３０となるマンドレルを用意し、所定長さのシールド電線の一端側を無荷重とし、他端側をマンドレルに沿うように９０°の片振り屈曲を曲げ速度８０ｒｐｍで繰り返し行った。繰り返しの曲げの結果、導体部の抵抗値が１０％上昇するまでの往復曲げ回数を測定した。測定については３回行い、平均値を算出した。

ここで、高温時等にシースの収縮があるとシースが電線アッシーに貼り付くことがあり、貼り付いた場合には曲げ時に電線アッシーとシースとが一体化して導体部の歪が大きくなり、耐屈曲性の低下を招いてしまう。ところが、実施例に係るシールド電線は占有率が４５％以下であることから、高温時等にシースの収縮があったとしてもシースが電線アッシーに貼り付くことを防止することができ、耐屈曲性を向上できることがわかった。一方、比較例に係るシールド電線は占有率が４５％を超えており、曲げ時にシースが電線アッシーに貼り付いて歪が大きくなり、耐屈曲性の低下を招くこととなった。よって、実施例に係るシールド電線は、比較例に係るシールド電線よりも耐屈曲性が高いことがわかった。

なお、実施例の記載を省略したが、シースは発泡ＥＰＤＭに限らず、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム等のゴム材料やＴＰＵ（ポリウレタン系熱可塑性エラストマー）等の熱可塑性エラストマーであってもよいことも確認した。

図７は、占有率と導体飽和温度とを示す図表である。なお、図７の断面イメージの右側図においてはハッチング濃さによって温度を示すものとする。図７に示すように、実施例に係るシールド電線は占有率が４１％である。ここで、印加電流を６５Ａとした場合、測定環境において導体飽和温度は８０．９℃となった。これに対して、実施例に係るシールド電線の占有率を１５％に変化させた場合、印加電流が６５Ａであるときの、測定環境における導体飽和温度は１０１．６℃となった。

よって、導体温度の観点からすると占有率が高いことが好ましいこともわかった。特に、図７に示すように、占有率が１５％以上であれば、導体飽和温度１０１．６℃以下とできることから、多くの種類のゴム材での耐熱安全温度（耐熱限界温度よりも低く長時間曝されても安全である温度）以下とできることもわかった。

このようにして、本実施形態に係るシールド電線１及びワイヤーハーネスＷＨによれば、シース３０は、所定曲げに要する荷重を示す柔軟値が電線１０とシールド編組２０とからなる電線アッシーＷＡの柔軟値以下とされているため、シース３０に電線アッシーＷＡと同じ又は柔らかい部材を用いることとなり、シース３０が電線アッシーＷＡよりも硬いことによりシールド電線１の全体の柔軟性がシース３０の硬さによって支配的となってしまう事態を防止でき、全体的な柔軟性の上昇を見込むことができる。

また、電線断面積とシールド編組断面積との和をシース３０内の円面積で除した占有率が４５％以下とされているため、例えば高温時等にシース３０の収縮があったとしてもシース３０が電線アッシーＷＡに貼り付くことを防止することができる。これにより、曲げ時に電線アッシーＷＡとシース３０とが一体化して歪が大きくなってしまう事態を防止して、耐屈曲性を向上させることができる。

また、占有率が１５％以上とされているため、占有率が低すぎて空気層が多くなることによる熱伝導率の低下を抑え、導体部１０ａの温度が高くなり過ぎてしまうことの防止に貢献することができる。

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し、可能であれば実施形態同士の技術を組み合わせてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態において示した素材等については適宜変更可能である。また、シールド編組２０は編み込まれたものに限らず、単にシールド電線１の長手方向に延びる線材の束であってもよい。加えて、シース３０内に複数本の電線１０を備える場合、複数本の電線１０は撚られていなくともよい。

さらに、本実施形態において電線アッシーＷＡはシース３０に対して隙間を有しているが、これに限らず、例えば柔軟性のみを目的として電線アッシーＷＡとシース３０とが密着してもよい。

１：シールド電線
１０：電線
１０ａ：導体部
１０ｂ：被覆部
２０：シールド編組
３０：シース
Ｃ：コネクタ
ＷＡ：電線アッシー
ＷＨ：ワイヤーハーネス

Claims

導体部と被覆部とからなる電線と、導電性の線材によって構成され、前記電線の外周を覆うシールド編組と、前記シールド編組の外周に設けられた絶縁樹脂からなるシースと、を備えたシールド電線であって、
前記シースは、所定曲げに要する荷重を示す柔軟値が前記電線と前記シールド編組とからなる電線アッシーの柔軟値以下とされており、
２５℃の温度環境において電線断面積とシールド編組断面積との和を前記シース内の円面積で除した占有率が４５％以下とされている
ことを特徴とするシールド電線。
２５℃の温度環境において前記占有率が１５％以上とされている
ことを特徴とする請求項１に記載のシールド電線。
前記シースは、ゴム材料又は熱可塑性エラストマーである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド電線。
前記シースは、発泡したエチレンプロピレンジエンゴムである
ことを特徴とする請求項３に記載のシールド電線。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシールド電線を有する
ことを特徴とするワイヤーハーネス。