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Title:
COMPOSITE ELECTRIC WIRE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/081679
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a composite electric wire, which is intended to realize a light weight and improve a mechanical strength at the same time and which is enabled to improve the reliability by avoiding the problem of oxide coating or electric erosion so that the electric wire may be easily handled for use as a car-mounted wire harness. The composite electric wire comprises an electric wire body (W) composed of center conductors (CU) and outer-layer conductors (AL) arranged to extend in a Z-direction along the outer circumferences of the center conductors (CU) and to enclose the center conductors (CU). In the electric wire body (W), the center conductors (CU) composed of copper element wires (10) of a (1 + 6) number are sectionally positioned at the center portion of the electric wire body (W) in an X-Y plane, and the outer-layer conductors (AL) composed of twelve copper-coated aluminum element wires (20) are positioned in the outer circumference portion arranged around the center portion of the X-Y plane. Moreover, the outer-layer conductors (AL) make contact at their outer circumferences with the outer circumferences of the center conductors (CU), thereby to make their electric connections.

Inventors:
WATANABE JIN (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/071248
Publication Date:
July 02, 2009
Filing Date:
November 21, 2008
Export Citation:
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Assignee:
YAZAKI CORP (JP)
WATANABE JIN (JP)
International Classes:
H01B5/10; C23C26/00; H01B7/00
Foreign References:
JPS63167611U1988-11-01
JP2006147237A2006-06-08
JP2004207079A2004-07-22
JP2006147507A2006-06-08
JP2004039477A2004-02-05
JPH01239708A1989-09-25
JPH11181593A1999-07-06
JP2006339040A2006-12-14
JP2000090744A2000-03-31
Other References:
See also references of EP 2224456A4
Attorney, Agent or Firm:
TAKINO, Hideo et al. (Hiroo SK bldg.36-13, Ebisu 2-chom, Shibuya-ku Tokyo 13, JP)
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Claims:
 中心導線と、該中心導線の長手方向に当該中心導線の外周面に沿って延長するとともに当該中心導線を囲むように配置される外層導線と、からなる電線本体を備えた複合電線であって、
 前記中心導線が少なくとも1本の銅素線からなり、
 前記外層導線が複数の銅被覆アルミニウム素線からなり、
 前記電線本体の長手方向に直交する断面における中央部に前記中心導線の断面が位置するとともに前記中央部の周りに配置される外周部に前記外層導線の断面が位置し、そして 前記中心導線の前記外周面に前記外層導線の外周面が接触して電気的に接続されていることを特徴とする複合電線。
 前記複数の銅被覆アルミニウム素線の各々が、アルミニウムを含む金属と銅とがこれらの接合界面において拡散結合した銅クラッドアルミニウム素線である
ことを特徴とする請求項1に記載の複合電線。
 前記少なくとも1本の銅素線を構成する銅と、前記複数の銅被覆アルミニウム素線各々の外周面を形成する銅とが同一の銅材料からなる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の複合電線。
Description:
複合電線

 本発明は、中心部と外周部において種類 異なる金属素線を配した複合電線に関し、 に自動車等の車両に搭載するワイヤーハー スとして用いるのに好適な複合電線に関す 。

 従前より、自動車等の車両に配索される イヤーハーネスとして、導電性の良さから 電線が一般的に使用されている。しかし、 年、銅資源の不足及びこの不足による価格 騰に加え、車両の軽量化及びこの軽量化に る低燃費化、そして金属資源のリサイクル 等を考慮して、アルミニウム電線への転換 対する要望が高まってきている。

 アルミニウムは銅に次ぐ高い導電率を有 、伸線加工性にも優れ、且つ軽量(銅の1/3以 下の比重)であるという特質を有することか 、従前より架空送電線や架空配電線等の用 を中心に電線材料として使用されている。

 ここで、アルミニウム電線の例としては アルミニウム素線又はアルミニウム合金素 だけを撚り合わせて構成したアルミニウム 線や、銅被覆アルミニウム素線(例えば、特 許文献1参照)を撚り合わせて構成したアルミ ウム電線等が知られている。

 しかし、従来のアルミニウム素線やアルミ ウム合金素線を導体として用いたアルミニ ム電線は、車載環境で使用するには適さな った。
 即ち、車載環境においては、限られたスペ スにおける配索の必要性から電線の曲げや 張に対する高い強度が要求されるが、銅電 よりも強度に劣るアルミニウム電線の場合 は、車載環境に適用するにしても、電線と ての対候性(高温、高湿、屈曲、引張等)の 題から適用範囲が制限されていた。

 そこで、このような問題を解決するため 、中心部にアルミニウム素線を配し、その 囲に溶融アルミニウムめっき鉄線を配した 合電線が提案されている(例えば、特許文献 2参照)。

 また、中心に鋼線を撚り合わせた鋼心部 配し、その周囲にアルミニウム素線を撚り わせたアルミニウム部を配した鋼心アルミ ウム撚線や、鋼線の代わりにインバ線を撚 合わせた鋼心アルミニウム撚線等も知られ いる(例えば、特許文献3参照)。

特開平11-181593号公報

特開2006-339040号公報

特開2000-90744号公報

 ところで、アルミニウム素線を導体の全 又は一部として使用する場合には、アルミ ウム素線の外表面が空気に触れる同時にそ 表面に酸化被膜が生成する特性を有してお 、この酸化被膜が電線の電気特性に悪影響 与えてしまうことから、例えば車載ワイヤ ハーネスに適用して端子と接続するような 合には、この酸化被膜に対する配慮が必要 なる等、非常に取り扱いが難しいという問 があった。加えて、異種金属と組み合わせ 複合電線として使用する場合にも、これら 種金属同士の接触による異種金属間の電位 により、アルミニウム素線の電食が発生し しまうという問題もあった。

 本発明は、前述した事情に鑑みてなされ ものであり、その目的は、軽量化の実現と 械的強度の向上の両立を図ると共に酸化被 や電食の問題を回避して電線の信頼性向上 可能にして、車載ワイヤーハーネスとして いるのに取り扱い容易な複合電線を提供す ことにある。

 本発明の前述した目的は、下記の構成によ 達成される。
(1) 中心導線と、該中心導線の長手方向に当 中心導線の外周面に沿って延長するととも 当該中心導線を囲むように配置される外層 線と、からなる電線本体を備えた複合電線 あって、
 前記中心導線が少なくとも1本の銅素線から なり、
 前記外層導線が複数の銅被覆アルミニウム 線からなり、
 前記電線本体の長手方向に直交する断面に ける中央部に前記中心導線の断面が位置す とともに前記中央部の周りに配置される外 部に前記外層導線の断面が位置し、そして 前記中心導線の前記外周面に前記外層導線 外周面が接触して電気的に接続されている とを特徴とする複合電線。
(2) 前記複数の銅被覆アルミニウム素線の各 が、アルミニウムを含む金属と銅とがこれ の接合界面において拡散結合した銅クラッ アルミニウム素線である
ことを特徴とする上記(1)の複合電線。
(3) 前記少なくとも1本の銅素線を構成する銅 と、前記複数の銅被覆アルミニウム素線各々 の外周面を形成する銅とが同一の銅材料から なる
ことを特徴とする上記(1)又は上記(2)の複合電 線。

 上記(1)の構成によれば、電線本体の長手方 に直交する断面の中心部に銅素線からなる 心導体を有すると共にその断面の外周部に 被覆アルミニウム素線からなる外層導体を することになるので、全体を銅素線で構成 た場合と比べて、軽量化を図ることができ 。また、全体をアルミニウム素線又はアル ニウム合金素線で構成した場合と比べて、 張強度や曲げ強度を高めることができると に、導電率の向上(電線抵抗の低減)を図る とができる。さらに、全体を例えば銅被覆 ルミニウム素線の一態様である銅クラッド ルミ素線で構成した場合と比べて、引張強 を高めることができる。
 特に、電線本体Wの外周部を形成するには多 くの本数の素線が必要となるが、ここで本構 成によれば電線本体の外周部に配される外層 導体が銅被覆アルミニウム素線により構成さ れているので、この銅被覆アルミニウム素線 の量を多くすることが容易にでき、これに伴 って電線の一層の軽量化を図ることができる 。また、中心導体をアルミニウム素線よりも 強度の高い銅素線で構成しているので、電線 の引張強度を高めることができる。
 また、アルミニウム素線又はアルミニウム 金素線をそのまま使用した場合には、前述 た通り、これら素線の表面に酸化被膜が生 する等の問題があるが、これら素線に置き えて、銅被覆アルミニウム素線を使用する で、酸化被膜の問題が全く発生しない。
 さらに、アルミニウム素線又はアルミニウ 合金素線をそのまま使用する際、銅被覆ア ミニウム素線よりなる外層導線の外周面を の中心導線の外周面に接触するように配置 て電気的に接続する場合には、中心導体と 層導体の接触が、銅とアルミニウム同士の 触になり、異種金属接触による電位差の影 によりアルミニウム素線又はアルミニウム 金素線の電食のおそれがあるが、本構成の 合電線では、アルミニウム素線又はアルミ ウム合金素線の外周表面を銅被覆で覆った 被覆アルミニウム素線を使用するので、中 導体である銅素線と外層導体である銅被覆 ルミニウム素線の接触が、銅と銅の同種金 接触となり、その接触面で電位差が生じず 電食の防止を確実に図ることができる。
 また、このように構成された中心導線及び 層導線が電線本体の長手方向に略並列に延 することになるので、複合電線を任意の断 で切り出して使用する場合、それぞれ切り された複合電線の特性(例えば、圧着性能、 引張強度等)のばらつきを抑制することがで て、電線としての信頼性向上を図ることが きる。
 したがって、以上述べたように、本構成に れば、対候性を有して車載環境に十分に耐 る電線とすることができ、車両の広範囲の 途について、銅電線と置き換えて使用する とが可能になり、車載ワイヤーハーネスと て用いた際には、そのワイヤーハーネスの 量化により、車両重量低減に寄与すること できる。また、酸化被膜や電食の問題を回 することができるので、電線の信頼性向上 図ると共に、車載ワイヤーハーネスに適用 る場合にも、酸化被膜の発生について特に 慮する必要がなく、取り扱いが容易になる なお、本発明に係る「銅被覆アルミニウム 線」の「アルミニウム」はアルミニウムを む金属を意味するものとし、純アルミニウ は勿論のこと、例えば鉄、銅、マンガン、 イ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケル等と アルミニウム合金も含むことができる。
 上記(2)の構成によれば、銅被覆アルミニウ 素線として銅クラッドアルミニウム素線を 用しているので、アルミニウムを含む金属 と銅被覆の界面に強固な接合力を持たせる とができ、圧着等の際にも銅被覆が不用意 剥離するおそれがなく、そのアルミニウム 含む金属表面への酸化被膜の生成を確実に 止することができる。
 上記(3)の構成によれば、銅素線を構成する と、銅被覆アルミニウム素線各々の外周面 形成する銅と、が同一の銅材料からなるの 、中心導体である銅素線と外層導体である 被覆アルミニウム素線の接触が、完全な同 の銅と銅の同種金属接触となりその接触面 電位差は全く生じず、電食の防止をより確 に図ることができる。

 本発明によれば、軽量化の実現と機械的 度の向上の両立を図ることができる。また 酸化被膜や電食の問題を回避して電線の信 性向上を可能にして、車載ワイヤーハーネ に用いるとき、その取り扱いを容易にする とができる。

 以上、本発明について簡潔に説明した。 に、以下に説明される発明を実施するため 最良の形態を添付の図面を参照して通読す ことにより、本発明の詳細は更に明確化さ るであろう。

本発明の実施形態の電線の斜視図であ 。 本発明の実施形態の電線の導体の断面 である。 本発明の電線における銅素線と銅被覆 ルミニウム素線の接触部分の拡大図である

符号の説明

  CU 中心導体
  AL 外層導体
  10 銅素線
  20 銅被覆アルミニウム素線
  21 アルミニウム素線
  22 銅クラッド層(銅被覆)

 以下、本発明に係る好適な実施形態につい 、図面を参照しながら説明する。
 図1は実施形態の電線の斜視図であり、図2 実施形態の電線の導体の断面であり、図3は 発明の電線における銅素線と銅被覆アルミ ウム素線の接触部分の拡大図である。なお 複合電線(電線本体)の長手方向を「Z方向」 し、そしてこのZ方向と直交する面、即ち電 線本体の断面を含む平面を「X-Y平面」とも表 記して、以下説明する。

 図1に示すように、本実施形態に係る複合 電線1は、後述する、中心導線CUとZ方向にこ 中心導線CUの外周面に沿って延長すると共に この中心導体CUを囲むように配置される外層 線ALとからなる電線本体Wと、この電線本体W の外周面を包囲しながらZ方向に沿って延長 る被覆2と、を備えている。なお、被覆2は、 この電線本体Wを外部の衝撃等から保護する として設けられており、樹脂材等にて成形 れるものである。

 この電線本体Wにおいて、図2に示すように 電線本体WのX-Y平面の中心部に1+6本の銅素線1 0よりなる中心導体CUの断面が位置し、また、 このX-Y平面の中心部の周りに配置される外周 部に12本の銅被覆アルミニウム素線20よりな 外層導線ALが位置し、そして中心導線CUの外 面に外層導線ALの外周面が接触して電気的 接続されている。
 なお、このとき銅被覆アルミニウム素線20 び銅素線10はそれぞれ撚り合わせてある。

 ここで、銅素線10の直径と銅被覆アルミ ウム素線20の直径は略等しく設定されている 。銅被覆アルミニウム素線20は、アルミニウ 線21の外周表面に銅クラッド層(銅被覆)22が 成されたものであり、より具体的には、ア ミニウムと銅の接合界面において拡散結合 た銅クラッドアルミニウム素線である。加 て、銅素線10を構成する銅と、銅被覆アル ニウム素線20各々の外周面を形成する銅クラ ッド層22の銅と、は同一の銅材料からなって る。

 この複合電線1の電線本体Wでは、この電 本体WのX-Y平面の中心部に銅素線10よりなる 心導体CUを有すると共にそのX-Y平面の外周部 に銅被覆アルミニウム素線20よりなる外層導 CUを有することになるので、全体を銅素線10 で構成した場合と比べて、軽量化を図ること ができる。また、全体をアルミニウム素線20 構成した場合と比べて、引張強度や曲げ強 を高めることができると共に、導電率の向 (電線抵抗の低減)を図ることができる。さ に、全体を銅クラッドアルミ素線で構成し 場合と比べて、引張強度を高めることがで る。

 特に、電線本体Wの外周部を形成するには 多くの本数の素線が必要となるが、ここで本 実施形態によれば電線本体の外周部に配され る外層導体ALが銅被覆アルミニウム素線20に り構成されているので、この銅被覆アルミ ウム素線20の量を多くすることが容易にでき 、これに伴って電線の一層の軽量化を図るこ とができる。また、中心導体CUをアルミニウ 素線21よりも強度の高い銅素線10で構成して いるので、電線の引張強度を高めることがで きる。

 また、アルミニウム素線21をそのまま使 した場合には、アルミニウム素線21の表面に 酸化被膜が生成する等の問題があるが、この そのままのアルミニウム素線に置き換えて、 銅被覆アルミニウム素線20を使用するので、 化被膜の問題が全く発生しない。

 さらに、アルミニウム素線21をそのまま使 する際、銅被覆アルミニウム素線20よりなる 外層導線ALの外周面をその中心導線CUの外周 に接触するように配置して電気的に接続す 場合には、中心導体CUと外層導体ALの接触が 銅とアルミニウム同士の接触になり、異種 属接触による電位差の影響によりアルミニ ム素線21の電食のおそれがあるが、本実施 態の複合電線1では、図3に示すように、アル ミニウム素線21の外周表面を銅クラッド層(銅 被覆)22で覆った銅被覆アルミニウム素線20を 用するので、中心導体CUである銅素線10と外 層導体ALである銅被覆アルミニウム素線20の 触が、銅と銅の同種金属接触となり、その 触面で電位差が生じず、電食の防止を確実 図ることができる。
 なお、本実施形態の場合、銅被覆アルミニ ム素線20の銅クラッド層22の銅と、銅素線10 銅と、は同一の銅材料からなっているので 完全な同一の銅と銅の同種金属接触となり の接触面で電位差は全く生じず、その電食 防止をより確実に図ることができる。

 また、このように構成された中心導線CU び外層導線ALがZ方向に略並列に延長するこ になるので、この複合電線1を任意のX-Y平面 切り出して使用する場合、それぞれ切り出 れた複合電線の特性(例えば、圧着性能、引 張強度等)のばらつきを抑制することができ 、電線としての信頼性向上を図ることがで る。

 さらに、この複合電線1では、銅被覆アル ミニウム素線20として銅クラッドアルミニウ 素線を使用しているので、アルミニウム素 21と銅クラッド層22の界面に強固な接合力を 持たせることができ、圧着等の際にも銅クラ ッド層22が不用意に剥離するおそれがなく、 ルミニウム素線21の表面への酸化被膜の生 を確実に防止することができる。

 したがって、以上述べたように、本実施 態によれば、対候性を有して車載環境に十 に耐える電線とすることができ、車両の広 囲の用途について、銅電線と置き換えて使 することが可能であり、車載ワイヤーハー スとして用いた際には、そのワイヤーハー スの軽量化により、車両重量低減に寄与す ことができる。また、酸化被膜や電食の問 を回避することができるので、電線の高い 頼性を図ると共に、車載ワイヤーハーネス 適用する場合にも、酸化被膜について特に 慮する必要がなく、取り扱いが容易になる

 なお、本発明は、前述した実施形態に限 されるものではなく、適宜、変形、改良、 が可能である。その他、上述した実施形態 おける各構成要素の材質、形状、寸法、数 配置箇所、等は本発明を達成できるもので れば任意であり、限定されない。

 例えば、前述した実施形態では、中心導 CUを構成する銅素線10の本数が7本、その周 の外層導体ALを構成する銅被覆アルミニウム 素線20の本数が12本の場合を例示したが、各 線10、20の本数については、これ以上であっ も以下であっても構わない。銅被覆アルミ ウム素線20の割合を増やせば、軽量化への 与率を高めることができ、一方銅素線10の割 合を増やせば、引張強度向上への寄与率を高 めることができる。

 また、本発明では、銅被覆アルミニウム素 20のアルミニウムとしては、純アルミニウ に限らず、アルミを含む金属、例えば鉄、 、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛 ニッケル等とのアルミニウム合金も含みこ ができ、この場合にも前述と同様に実施す ことができ、且つ前述と同様な作用及び効 を奏することができる。
 なお、このアルミニウム合金のうち好まし 具体例としては、アルミニウムと鉄との合 を例示することができる。この合金を採用 た場合、純アルミニウムの導線に比べて、 び易く、強度(特に引張強度)を増すことが きて好適である。

 また、本発明は、銅被覆アルミニウム素 20として、アルミニウム素線またはアルミ ウム合金素線の外周表面に銅めっきを施し 銅めっきアルミニウム素線又は銅めっきア ミニウム合金素線を利用することもできる