JP2013176212A

JP2013176212A - 電線の配索構造、及び外装部材付き電線

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Publication number: JP2013176212A
Application number: JP2012038867A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu NAGAHASHI; 光治長橋
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-09-05
Also published as: EP2819256A4; EP2819256A1; AU2013223099B2; CN104137362A; AU2013223099A1; KR20140125855A; WO2013125679A1; US20140345904A1

Abstract

【課題】配索経路の自由度を高め配索スペースの縮小化を図るとともに配索作業を効率化することができる電線の配索構造及び外装部材付き電線を提供する。
【解決手段】電線１０と外装部材２０とを備えた外装部材付き電線１において、電線１０が複数の単線Ｗをまとめた内側導体１１と、内側導体１１の周囲を覆う内側絶縁層１２と、内側絶縁層１２の外周に沿う複数の単線Ｗからなる外側導体１３と、外側導体１３の周囲を覆う外側絶縁層１４と、を備えることで、電線１０の径寸法を相対的に小さく形成するとともに、電線１０の曲げ方向に関する異方性を抑制することができ、外装部材付き電線１がいずれの方向にも曲げやすくなり、かつ必要とする設置スペースを小さくして、配索作業の効率を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電線の配索構造及び外装部材付き電線に関するものであって、特に、自動車等の車両の内部や外部（フロア下）などに設けられる電線の配索構造、及び外装部材付き電線に関する。

従来、自動車等の車両には、多種多様な電子機器が搭載され、電子機器に電力や制御信号などを伝えるために、ワイヤハーネス（電線）が配索されている。また、近年、ハイブリッド自動車や電気自動車など、バッテリの電力を用いてモータを駆動し、この駆動力を用いて走行する自動車も一般的になっている。このようなバッテリ駆動の自動車においては、バッテリから出力された直流電流をインバータによって所定周波数の交流電流に変換し、この交流電流によってモータが駆動されるようになっている。このようにバッテリとインバータとを接続して直流電流を伝送する電力線としては、正負の二極に対応した二芯の電線が利用される（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された電線（ケーブル）１００は、図５に示すように、単線や撚り線からなる導体１０１を絶縁体１０２で被覆した２本の絶縁線心１０３と、これらの絶縁線心１０３の周囲に設けられた介在物１０４と、２本の絶縁線心１０３及び介在物１０４の周囲に巻き回した押え巻テープ１０５と、押え巻テープ１０５の外周を覆うシース１０６と、を備えて構成されている。この電線１００では、介在物１０４の成分を適宜に選択することで、電線の軽量化を図るとともに、環境に配慮した電線を供給することができるようになっている。

特開２００７−４２５２１号公報

しかしながら、従来の電線１００のように、導体１０１及び絶縁体１０２からなる絶縁線心１０３が２本並列された電線では、その延長方向と直交する二方向のうち、絶縁線心１０３の並列方向（図５のＸ方向）を軸とすれば電線が比較的容易に曲げられるものの、並列直交方向（図５のＹ方向）を軸とした場合には、電線が曲がりにくくなってしまう。このため、電線の曲がりやすさ（曲がりにくさ）に方向性（異方性）が出てしまうことから、車両等に電線を配索する際に自在な方向に電線を曲げることができず、配索経路が制約を受けて配索距離（電線長）が長くなるなどの不都合が生じる。さらに、従来の電線では、並列された２本の絶縁線心１０３を覆って押え巻テープ１０５及びシース１０６が設けられることから、シース１０６の直径が絶縁線心１０３の直径の２倍を超え、シース１０６内に無駄な空間（介在物１０４）ができてしまう。このように電線を内蔵したシースが大径化することから、配索のために大きなスペースが必要となり、配索経路がさらに制約を受けることとなる。

本発明は、配索経路の自由度を高め配索スペースの縮小化を図るとともに配索作業を効率化することができる電線の配索構造及び外装部材付き電線を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の電線の配索構造は、複数の単線をまとめた内側導体と、前記内側導体の周囲を覆う内側絶縁層と、前記内側絶縁層の外周に沿う複数の単線からなる外側導体と、前記外側導体の周囲を覆う外側絶縁層と、を備えた電線の外周を、その長手方向に沿って外装部材で覆ったことを特徴とする。

請求項２に記載の電線の配索構造は、請求項１に記載された電線の配索構造において、前記内側導体を構成する単線と、前記外側導体を構成する単線とは、同一素材かつ同一線径の単線からなり、該内側導体よりも本数が多い複数の単線を有して該外側導体が構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の電線の配索構造は、請求項２に記載の電線の配索構造において、前記内側導体が、１本の心線、該心線を囲む６本の中間線、及び該中間線を囲む１２本の外周線、の三段からなる１９本の前記単線で構成され、前記外側導体が、前記内側絶縁層の外周に沿った一段からなる２０本の前記単線で構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の電線の配索構造は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電線の配索構造において、前記内側導体を構成する単線と、前記外側導体を構成する単線とは、互いに異素材の単線からなり、該内側導体よりも導電率が高い単線を有して該外側導体が構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の電線の配索構造は、請求項１〜４のいずれか一項に記載された電線の配索構造において、前記内側導体を構成する複数の単線が螺旋状に撚り合わされるとともに、前記外側導体を構成する複数の単線が螺旋状に撚り合わされており、前記内側導体よりも大きな撚り合わせピッチを有して前記外側導体が構成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の電線の配索構造は、請求項１〜５のいずれか一項に記載された電線の配索構造において、ハイブリッド自動車又は電気自動車におけるバッテリとインバータとを接続する電力線に用いられ、車両のフロア下に配索されることを特徴とする。

請求項７に記載の外装部材付き電線は、複数の単線をまとめた内側導体と、前記内側導体の周囲を覆う内側絶縁層と、前記内側絶縁層の外周に沿う複数の単線からなる外側導体と、前記外側導体の周囲を覆う外側絶縁層と、前記外側絶縁層の外周を長手方向に沿って覆う外装部材と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載された発明によれば、電線が内側導体と、内側絶縁層と、外側導体と、外側絶縁層と、を備えた同軸形状を有していることから、この電線の延長方向に直交した方向への曲げやすさの異方性を排除することができる。さらに、同等断面の二芯の電線と比較した場合、内側導体及び内側絶縁層の直径は二芯の電線の各々と同程度に構成することができるとともに、その外周の周長が長くなることから外側導体は、その外径寸法の拡大を抑制することができる。従って、本発明の電線は、二芯を並列した電線よりも曲げ剛性の増加を抑制し、かつ径寸法の拡大も抑制することができるので、電線を覆う外装部材の内径及び外径をも最小化することができる。以上のように、電線における曲げやすさの異方性が排除され、曲げ剛性が抑制されるので、車両等に配索する際の配索経路の自由度を高め、かつ配索スペースを縮小することができるとともに、配索作業の作業性を良好にして効率化を図ることができる。さらに、外装部材まで含めた配索体の全直径を抑制することができるので、配索スペースの縮小化をさらに促進させることができる。

請求項２に記載された発明によれば、内側導体よりも外側導体の単線の本数を多くすることで、外側導体電線の断面積を拡大することができ、電線の単位長さあたりの単線の長さとして外側導体の方が長くなった場合であっても、内外の導体間における電気抵抗値の差分を容易に調整して均等化することができる。この際、内側導体は、複数の単線をまとめて（ひとまとめに組み合わされて）構成されているため、その本数を変更することが容易でないのに対し、外側導体は、内側絶縁層の外周に沿って設けられているため本数の変更が容易にでき、本数を増やした場合でも外径寸法の拡大を最小限に抑制することができる。

請求項３に記載された発明によれば、内側導体が１本、６本、１２本の三段、１９本の単線で構成され、外側導体が一段、２０本の単線で構成されているので、コンパクトに組み合わせた内側導体の径寸法を最小化するとともに、一段の単線によって外側導体の外径寸法も最小化することができ、電線の直径の拡大を抑制しつつ必要とされる導体の断面積を確保することができる。

請求項４に記載された発明によれば、内側導体よりも外側導体の単線の導電率を高くすることで、外側導体の単線を細くして電線の外径を小さくすることができる。さらに、電線の単位長さあたりの単線の長さとして外側導体の方が長くなった場合であっても、内外の導体間における電気抵抗値の差分を調整して均等化することができる。ここで、例えば、内側導体の単線としてアルミニウム合金を素材としたアルミニウム線を用い、外側導体の単線として銅、銅合金を素材とした銅線を用いるなど、内側導体と外側導体とで適宜に単線の素材を選択すればよい。

請求項５に記載された発明によれば、複数の単線を螺旋状に撚り合わせて内側導体及び外側導体をそれぞれ構成するとともに、外側導体の撚り合わせピッチを内側導体よりも大きくすることで、電線の単位長さあたりの外側導体の単線の長さが必要以上に長くなることを防止することができる。即ち、内側絶縁層の外周に沿って巻き付けられる（撚り合わされる）外側導体は、その巻き付けの周長が内側導体よりも長いため、同一ピッチで撚り合わせた場合には、内側導体よりも外側導体の単線の長さが長くなり、これによって外側導体の電気抵抗が大きくなってしまう。従って、外側導体の撚り合わせピッチを内側導体よりも大きくする、つまり単位長さあたりの巻き付け回数を少なくすることで、内側導体に対する外側導体の単線の長さの増大を抑制することができ、電気抵抗値の均等化を容易に行うことができる。

請求項６に記載された発明によれば、ハイブリッド自動車や電気自動車におけるバッテリとインバータとを接続する電力線として用いる場合に、前述したように配索経路の自由度が高く、かつ配索スペースの縮小化を図ることができるので、車両のフロア下のスペースを有効活用することができるとともに、配索作業がしにくいフロア下であっても良好な作業性を確保することができる。

請求項７に記載された発明によれば、前述した電線の配索構造と同様に、配索経路の自由度を高めるとともに、配索スペースの縮小化を図ることができ、配索作業の作業性を良好にして効率化を図ることができる。また、電線の断面形状が円形となるので、外装部材との隙間が必要最小限になるように外装部材の内径及び外径を小さくすることができる。さらに、従来のような二芯の電線と比較して、電線と外装部材との密接面積を大きくすることができるので、通電により発熱した電線からの熱を外装部材へ伝達し、この外装部材から放熱することによって冷却効果を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る配索構造の適用例を示す斜視図である。前記配索構造を構成する外装部材付き電線を示す断面図である。前記外装部材付き電線を示す斜視図である。前記配索構造に用いる電線を詳しく説明する図である。従来技術に係る電線を示す断面である。

本発明の一実施の形態にかかる電線の配索構造を図１〜図４を用いて説明する。本実施形態の電線の配索構造は、図１に示すように、自動車２に設けられる外装部材付き電線１を備えて構成されている。自動車２は、エンジン３とモータとで駆動されるハイブリッド自動車であって、この自動車２には、モータの駆動の制御およびモータの電力回生の制御を行うためのインバータ４と、エンジン３及びモータの動力を駆動輪に伝達するとともにエンジン３の動力を分割して発電機に伝達するためのトランスアクスル５と、電力を充電したりインバータ４に電力を供給したりするためのバッテリ６と、が搭載されている。外装部材付き電線１は、自動車２のフロア下を経由してインバータ４とバッテリ６とを接続するものであり、図２に示すように、電線１０と、この電線１０の長手方向に沿って該電線１０の外周を覆う外装部材２０とを備えて構成されている。

電線１０は、バッテリ６からの電力をインバータ４に伝送するか又は発電された電力をインバータ４からバッテリ６へ伝送するものであって、正負それぞれの直流電流を通電させる電力線として用いられる。この電線１０は、図２，３に示すように、例えば正の電流を伝送する内側導体１１と、この内側導体１１の周囲を覆う内側絶縁層１２と、例えば負の電流を伝送する外側導体１３と、この外側導体１３の周囲を覆う外側絶縁層１４と、を備える。

外装部材２０は、例えば、樹脂製で蛇腹管状部とストレート部とを有して成形されたコルゲートチューブや、金属製のパイプなどから構成されている。この外装部材２０は、電線１０の外径よりも若干大きな内径を有し電線１０が遊挿可能で、電線１０の外形と同様の円筒断面を有したものであり、電線１０を保護するとともに、自動車２のフロア等に屈曲状態で配索されて適宜な固定具で固定されている。また、外装部材２０は、導電性を有した素材からが形成されるとともに、グランドに電気的に接続されることによってシールド層を構成するものであってもよい。なお、外装部材２０として樹脂製のコルゲートチューブを使用した場合は、コルゲートチューブの内側又は外側にシールド層を設けてもよい。

内側導体１１は、複数の単線Ｗをまとめて螺旋状に撚り合わされた撚り線であって、単線Ｗの本数としては、１本の心線１１Ａと、この心線１１Ａを囲む６本の中間線１１Ｂと、この中間線１１Ｂを囲む１２本の外周線１１Ｃと、の三段からなる１９本で構成されている。外側導体１３は、内側絶縁層１２の外周に沿って螺旋状に撚り合わされた複数の単線Ｗからなり、単線Ｗの本数としては、一段からなる２０本で構成され、即ち、内側導体１１よりも外側導体１３の方が単線Ｗの本数（断面積）が５％程度だけ多く構成されている。このような内側導体１１及び外側導体１３を構成する複数の単線Ｗは、同一素材かつ同一線径のものであって、例えば、銅、銅合金を素材とした軟銅線、錫めっき銅線又はニッケルめっき銅線や、アルミニウム合金を素材としたアルミニウム線等で構成されている。また、本実施形態において、単線Ｗは、線径が１ｍｍの一種に統一されている。

内側絶縁層１２及び外側絶縁層１４は、熱可塑性樹脂材料から構成されるものであって、熱可塑性樹脂材料としては、様々な種類のものが公知になっているが、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの高分子材料から適宜選択される。また、樹脂材料の種類によっては、可塑材が添加されたものや（ポリ塩化ビニル樹脂）、架橋処理が施されたもの（ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂）が用いられる。そして、内側絶縁層１２は、内側導体１１とともに押し出し成形によって一体成形されている。このように内側導体１１と一体化した内側絶縁層１２の外周に外側導体１３を巻き付けたものを、筒状に成形した外側絶縁層１４に圧入押し出しすることによって、電線１０が製造される。

以上の電線１０において、内側導体１１及び外側導体１３の各単線Ｗは、図４に示すように、それぞれ所定の撚り合わせピッチＬ１，Ｌ２で撚り合わされている。ここで、例えば、内側導体１１における単線Ｗの撚り合わせピッチＬ１は、５８ｍｍに設定され、外側導体１３における単線Ｗの撚り合わせピッチＬ２は、６５ｍｍに設定され、即ち、内側導体１１よりも１２％程度だけ大きな撚り合わせピッチ（Ｌ１＜Ｌ２）を有して外側導体１３が構成されている。このような撚り合わせピッチＬ１，Ｌ２と、前記単線Ｗの本数（断面積）とは、内側導体１１及び外側導体１３の電気抵抗値を均等化するように設定されている。

具体的には、撚り合わせピッチＬ１，Ｌ２を小さくすると、単線Ｗの巻き回数が増えることから、電線１０の単位長さあたりの単線Ｗの長さが相対的に長くなって電気抵抗が増加し、逆に、撚り合わせピッチＬ１，Ｌ２を大きくすると、単線Ｗの巻き回数が減ることから、電線１０の単位長さあたりの単線Ｗの長さが相対的に短くなって電気抵抗が減少する。また、内側導体１１よりも外側導体１３の方が径寸法が大きいことから、各々の撚り合わせピッチＬ１，Ｌ２を同一に設定したとしても、内側導体１１よりも外側導体１３における単線Ｗの長さが長くなって電気抵抗が大きくなる。また、撚り合わせピッチＬ１，Ｌ２を小さくすると、電気抵抗が増加するものの、電線１０の柔軟性が高まって曲がりやすくなるという特性も有し、このように電線１０の柔軟性を高めることで配索の自由度を向上させることができる。

一方、内側導体１１及び外側導体１３の各断面積は、それぞれの単線Ｗの本数によって設定され、単線Ｗの本数を増やすことで電気抵抗が減少し、単線Ｗの本数を減らすことで電気抵抗が増加する。以上のことから、本実施形態の電線１０では、内側導体１１における単線Ｗの撚り合わせピッチＬ１よりも、外側導体１３における単線Ｗの撚り合わせピッチＬ２を大きく設定するとともに、内側導体１１における単線Ｗの本数よりも外側導体１３における単線Ｗの本数を多く設定している。これにより、内側導体１１と外側導体１３との電気抵抗値を均等化している。この際、例えば、外側導体１３において、さらに単線Ｗの本数を増やして電気抵抗を減少させ、その減少分に応じて外側導体１３における単線Ｗの撚り合わせピッチＬ２を小さく設定することも可能であり、このように撚り合わせピッチＬ２を小さくすることで、電線１０の柔軟性を高めるようにしてもよい。

以上の本実施形態によれば、内側導体１１と外側導体１３とを同心円状に配置して電線１０が構成されているので、電線１０の径寸法を相対的に小さく形成することができるとともに、この電線１０の曲げ方向に関する異方性をなくすか抑制することができる。さらに、電線１０が断面円形に形成されるので、この電線１０を覆う外装部材２０の内径及び外径も必要最小限の寸法にして、電線１０との隙間を最小化することができ、外装部材付き電線１を小径化することができる。従って、外装部材付き電線１がいずれの方向にも曲げやすくなり、かつ必要とする設置スペースが小さくできるので、自動車２のフロア下空間の狭い間隙を通して外装部材付き電線１を効率よく配索することができる。また、外装部材付き電線１の柔軟性が高められているので、配索作業が容易にできて作業効率を向上させることができる。

また、内側導体１１及び外側導体１３における単線Ｗの本数と撚り合わせピッチＬ１，Ｌ２とを適宜に設定することで、互いの電気抵抗値を均等化するとともに、電線１０の曲げやすさを調節することができる。従って、電線１０の接続対象や設置箇所に応じて所望の特性を有した電線１０が提供できるので、モータを駆動したりバッテリ６を充電したりするための直流電流の伝送ロスを抑制し、これにより機器の動作を安定させるとともに、配索経路の自由度を高めかつ配索スペースの縮小化を図り、さらに配索作業を効率化することができる。さらに、電線１０と外装部材２０との密接面積を相対的に大きくすることができるので、通電により発熱した電線１０からの熱を外装部材２０へ伝達し、この外装部材２０から放熱することによって冷却効果を高めることができる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、前記実施形態の外装部材付き電線１では、外装部材２０の内部に電線１０が隙間を介して遊挿された形態を例示したが、電線１０と外装部材２０とが一体化されていてもよいし、それらの隙間にシールド層や接着層、緩衝層、防水層などの適宜な部材が介挿されていてもよい。また、前記実施形態では、ハイブリッド自動車２におけるインバータ４とバッテリ６とを接続する電力線として電線２０を用いた例を説明したが、本発明の外装部材付き電線１は、インバータ４とバッテリ６とを接続するものに限らず、さらに電力線にも限られず、任意の機器同士を接続する用途に利用することができる。さらに、前記実施形態では、自動車２のフロア下に外装部材付き電線１を配索した配索構造について説明したが、本発明の配索構造は、フロア下に設けられるものに限らず、さらに自動車に利用されるものにも限られず、任意の位置における配索構造として利用することができる。また、前記実施形態では、内側導体１１及び外側導体１３を構成する複数の単線Ｗを同一素材かつ同一線径のものとしたが、これに限らず、内側導体１１と外側導体１３とで異素材かつ異径の単線を用いてもよく、その場合には、内側導体１１よりも外側導体１３の方が導電率の高い単線Ｗで構成されていることが好ましい。

１外装部材付き電線
２自動車
４インバータ
６バッテリ
１０電線
１１内側導体
１１Ａ心線
１１Ｂ中間線
１１Ｃ外周線
１２内側絶縁層
１３外側導体
１４外側絶縁層
２０外装部材
Ｌ１，Ｌ２撚り合わせピッチ
Ｗ単線

Claims

複数の単線をまとめた内側導体と、
前記内側導体の周囲を覆う内側絶縁層と、
前記内側絶縁層の外周に沿う複数の単線からなる外側導体と、
前記外側導体の周囲を覆う外側絶縁層と、
を備えた電線の外周を、その長手方向に沿って外装部材で覆ったことを特徴とする電線の配索構造。
前記内側導体を構成する単線と、前記外側導体を構成する単線とは、同一素材かつ同一線径の単線からなり、該内側導体よりも本数が多い複数の単線を有して該外側導体が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電線の配索構造。
前記内側導体が、１本の心線、該心線を囲む６本の中間線、及び該中間線を囲む１２本の外周線、の三段からなる１９本の前記単線で構成され、
前記外側導体が、前記内側絶縁層の外周に沿った一段からなる２０本の前記単線で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電線の配索構造。
前記内側導体を構成する単線と、前記外側導体を構成する単線とは、互いに異素材の単線からなり、該内側導体よりも導電率が高い単線を有して該外側導体が構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電線の配索構造。
前記内側導体を構成する複数の単線が螺旋状に撚り合わされるとともに、前記外側導体を構成する複数の単線が螺旋状に撚り合わされており、
前記内側導体よりも大きな撚り合わせピッチを有して前記外側導体が構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電線の配索構造。
ハイブリッド自動車又は電気自動車におけるバッテリとインバータとを接続する電力線に用いられ、車両のフロア下に配索されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電線の配索構造。
複数の単線をまとめた内側導体と、
前記内側導体の周囲を覆う内側絶縁層と、
前記内側絶縁層の外周に沿う複数の単線からなる外側導体と、
前記外側導体の周囲を覆う外側絶縁層と、
前記外側絶縁層の外周を長手方向に沿って覆う外装部材と、
を備えたことを特徴とする外装部材付き電線。