JP7318508B2

JP7318508B2 - ケーブル及びハーネス

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Publication number: JP7318508B2
Application number: JP2019216215A
Authority: JP
Inventors: 良和早川; 知之村山; 弘高江島
Original assignee: Proterial Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: JP2021086780A

Description

本発明は、ケーブル及びハーネスに関する。

車両用のハーネス（ワイヤハーネス）に用いられるケーブルとして、複数の電線を撚り合わせた集合体の周囲にテープ部材を巻き付け、テープ部材の外周を覆うようにシースを設けたものが知られている。また、ケーブルの外形を円形状に近づけるために、複数の電線と共に介在を撚り合わせて集合体を形成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。介在としては、一般に、ポリエチレンからなるものが用いられている。

特開平１０－５０１４７号公報

ポリエチレンからなる介在は、低温時に硬くなり伸びが低下するため、低温下でケーブルに屈曲や揺動が加えられた際に断線しやすいという課題がある。介在が断線すると、ケーブルに屈曲や揺動が加えられた際に、介在が断線した箇所に応力が集中し、ケーブルの屈曲耐久性が低下してしまう場合がある。

そこで、本発明は、低温環境下におけるケーブルの屈曲耐久性を向上可能なケーブル及びハーネスを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、１本以上の導体を含む複数の電線ユニットと、複数本の線状の介在と、複数の前記電線ユニットと複数本の前記介在とを撚り合わせた集合体の周囲に巻き付けられているテープ部材と、前記テープ部材の周囲を覆うシースと、を備え、前記介在は、周方向に隣り合う２つの前記電線ユニットと前記テープ部材との間に配置されており、複数本の前記介在のそれぞれは、－４０℃での貯蔵弾性率が１０^９Ｐａよりも低い、ケーブルを提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、ケーブルと、複数の前記電線ユニットの端部のうち、少なくとも何れかの端部に取り付けられたコネクタと、を備えた、ハーネスを提供する。

本発明によれば、低温環境下におけるケーブルの屈曲耐久性を向上可能なケーブル及びハーネスを提供できる。

本発明の一実施の形態に係るケーブルを用いた車両の構成を示す模式図である。本発明の一実施の形態に係るケーブルの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。本発明の一実施の形態に係るハーネスの概略構成図である。本発明の一変形例に係るケーブルの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

（ケーブルを適用する車両の説明）
図１は、本実施の形態に係るケーブルが用いられた車両の構成を示す模式図である。

車両１００は、車体１０１に４つのタイヤハウス１０２を有し、２つの前輪１０３及び２つの後輪１０４がそれぞれのタイヤハウス１０２内に配置されている。本実施の形態では、車両１００が前輪駆動車であり、前輪１０３がエンジンや電動モータからなる図略の駆動源の駆動力を受けて駆動される。すなわち、本実施の形態では、前輪１０３が駆動輪であり、後輪１０４が従動輪である。

また、車両１００は、２つの電動パーキングブレーキ装置１３０と、制御装置１４０とを有している。電動パーキングブレーキ装置１３０は、２つの後輪１０４のそれぞれに対応して設けられ、制御装置１４０から供給される電流によって作動して、後輪１０４に制動力を発生させる。制御装置１４０は、車室内に設けられたパーキングブレーキ作動スイッチ１４１の操作状態を検出可能であり、運転者は、このパーキングブレーキ作動スイッチ１４１をオン／オフ操作することで、電動パーキングブレーキ装置１３０の作動状態と非作動状態とを切り替えることが可能である。

例えば、停車時おいて運転者がパーキングブレーキ作動スイッチ１４１をオフ状態からオン状態にすると、制御装置１４０は、所定時間（例えば１秒間）にわたって電動パーキングブレーキ装置１３０を作動させるための作動電流を出力する。これにより、電動パーキングブレーキ装置１３０が作動し、後輪１０４に制動力を発生させる。この電動パーキングブレーキ装置１３０の作動状態は、制御装置１４０から電動パーキングブレーキ装置１３０を非作動状態にするための電流が出力されるまで維持される。このように、電動パーキングブレーキ装置１３０は、主として車両１００の停止後に制動力を発生させる。

制御装置１４０は、運転者の操作によってパーキングブレーキ作動スイッチ１４１がオン状態からオフ状態にされた場合に、電動パーキングブレーキ装置１３０を非作動状態にするための電流を出力する。なお、制御装置１４０は、パーキングブレーキ作動スイッチ１４１がオフ状態にされた場合の他、例えばアクセルペダルが踏込操作された場合にも、電動パーキングブレーキ装置１３０を非作動状態にするための電流を出力する。

また、前輪１０３及び後輪１０４には、車輪速を検出するための車輪速センサ（ＡＢＳセンサ）１３１が設けられている。車輪速センサ１３１は、それ自体は周知のものであり、前輪１０３又は後輪１０４と共に回転する環状の磁気エンコーダの磁界を検出する磁界検出素子を有し、この磁界の向きが変化する周期によって車輪速（前輪１０３又は後輪１０４の回転速度）を検出する。

制御装置１４０と、前輪１０３の車輪速センサ１３１とは、複数の電線からなる前輪用電線群１５１、及び前輪用のハーネス１５２によって電気的に接続されている。前輪用電線群１５１と前輪用のハーネス１５２とは、車体１０１に固定された中継ボックス１５３内で接続されている。中継ボックス１５３は、左右一対の前輪１０３のそれぞれの近傍に配置されている。

また、制御装置１４０と、後輪１０４の電動パーキングブレーキ装置１３０及び車輪速センサ１３１とは、複数の電線からなる後輪用電線群１５４、及び本実施の形態に係るケーブル１を用いたハーネス１０によって電気的に接続されている。後輪用電線群１５４とハーネス１０とは、車体１０１に固定された中継ボックス１５５内で接続されている。中継ボックス１５５は、左右一対の後輪１０４のそれぞれの近傍に配置されている。

前輪用電線群１５１は、束ねられた状態で車体１０１に設けられた配線路１５０に配置されている。また、後輪用電線群１５４も、前輪用電線群１５１と同様に、束ねられた状態で車体１０１に設けられた配線路１５０に配置されている。

前輪用のハーネス１５２は、一端部が前輪１０３の車輪速センサ１３１に接続され、他端部が中継ボックス１５３に収容されている。後輪用のハーネス１０は、一端部が後輪１０４の電動パーキングブレーキ装置１３０及び車輪速センサ１３１に接続され、他端部が中継ボックス１５５に収容されている。

（ケーブル１の構成）
図２は、本実施の形態に係るケーブル１の長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図２に示すように、ケーブル１は、１本以上の導体を含む複数の電線ユニット２と、複数本の線状の介在５と、複数の電線ユニット２と複数本の介在５とを撚り合わせた集合体６の周囲に巻き付けられているテープ部材７と、テープ部材７の周囲を覆うシース８と、を備えている。

（電線ユニット２）
本実施の形態に係るケーブル１では、１本の電源線３からなる電源線ユニット２１を２つ有すると共に、一対の信号線４を撚り合わせた対撚線４３の周囲を内部シース４４で被覆した信号線ユニット２２を１つ有しており、合計３つの電線ユニット２が備えられている。換言すれば、ケーブル１は、一対の電源線３と一対の信号線４の合計４本の絶縁電線を備えている。

電源線ユニット２１を構成する電源線３は、電動パーキングブレーキ装置１３０に電流を供給するために用いられる。信号線４は、車輪速センサ１３１の検出信号を制御装置１４０に伝送するために用いられる。つまり、信号線４は、車両１００の走行時に、車両１００の走行状態を示す車両状態量の検出信号を制御装置１４０に伝送する。

電源線３は、銅等の良導電性の導線からなる中心導体３１を絶縁性の樹脂からなる絶縁体３２で被覆した絶縁電線である。中心導体３１は、複数の素線からなる撚線である。絶縁体３２は、例えば架橋ＰＥ（ポリエチレン）又は難燃架橋ＰＥ（ポリエチレン）からなる。電源線３の外径は、例えば３ｍｍである。

信号線ユニット２２を構成する信号線４は、銅等の良導電性の導線からなる中心導体４１を絶縁性の樹脂からなる絶縁体４２で被覆した絶縁電線である。中心導体４１は、複数の素線からなる撚線である。絶縁体４２は、例えば架橋ＰＥ（ポリエチレン）又は難燃架橋ＰＥ（ポリエチレン）からなる。信号線４の外径は、電源線３の外径よりも小さい。一対の信号線４より合わせた対撚線４３を被覆する内部シース４４は、柔軟性及び耐久性に優れた軟質の熱可塑性ウレタンからなる。内部シース４４の外径（信号線ユニット２２の外径）は、例えば４．３ｍｍであり、電源線ユニット２１（電源線３）の外径よりも大きい。

なお、本実施の形態において、電源線３及び信号線４は、シールド導体により被覆されていない。つまり、電源線３と信号線４との間には、電磁波を遮蔽する導電性の部材が配置されていない。これは、電源線３に電流が流れるのは主として車両１００の停車中であり、信号線４が電気信号を伝送するのは主として車両１００の走行中であるため、信号線４と電源線３との間には、シールド導体を設ける必要がないことに着目したものである。つまり、一対の電源線３に電流が流れた場合、この電流により発生する電磁波は、一対の信号線４の電位差に影響を及ぼし得るが、制御装置１４０は、車速がゼロである車両１００の停車中には、信号線４の電気信号を無視することができ、車両１００の走行に悪影響を及ぼさないようにすることができる。また、信号線４がシールド導体に被覆されていないことにより、ケーブル１の柔軟性が増し、屈曲性が高まると共に、ケーブル１の軽量化ならびに低コスト化にも寄与することができる。

（介在５）
複数本の介在５は、周方向に隣り合う２つの電線ユニット２とテープ部材７との間にそれぞれ配置される。介在５は、ケーブル１の外形を円形状に近づけるために設けられるものであり、その長手方向に垂直な断面形状が円形の線状に形成されている。介在５の外径は、各電線ユニット２の外径を考慮し、集合体６の外形が円形状に近くなるように適宜決定される。より具体的には、介在５の長手方向に垂直な断面における断面積は、０．７５ｍｍ^２以上７．５ｍｍ^２以下であるとよい。介在５の断面積を０．７５ｍｍ^２以上とすることで、ケーブル１に屈曲や揺動が加えられた際に介在５が断線してしまうことを抑制でき、介在５の断面積を７．５ｍｍ^２以下とすることで、ケーブル１の屈曲性が低下してしまうことを抑制できる。ここでは、外径１．７ｍｍの介在５を用いた。

なお、一般的なケーブルにおいて、糸状（あるいは繊維状）の介在が広く用いられているが、糸状（あるいは繊維状）の介在は端末加工時に手間がかかるため、本実施の形態では糸状（あるいは繊維状）の介在を使用せず、端末加工時の作業性に有利な線状の介在５を用いている。

本実施の形態では、２本の介在５を用い、外径の大きい信号線ユニット２２を周方向に挟み込むように両介在５を配置している。すなわち、周方向における一方の電源線ユニット２１（電源線３）と信号線ユニット２２との間、及び、他方の電源線ユニット２１（電源線３）と信号線ユニット２２との間に、それぞれ介在５が配置されている。介在５のそれぞれは、周方向に隣り合う２つの電線ユニット２の外面（ここでは、電源線３の絶縁体３２の外面、及び内部シース４４の外面）とテープ部材７の内面とにそれぞれ接触している。

本実施の形態に係るケーブル１では、複数本の介在５のそれぞれは、－４０℃での貯蔵弾性率がポリエチレンよりも低いものが用いられる。これは、－４０℃での貯蔵弾性率がポリエチレン以上であると、低温時に硬くなり材料の伸びが低下して、ケーブル１に屈曲や揺動が加えられた際に介在５が断線してしまうおそれがあるためである。介在５が断線すると、ケーブルに屈曲や揺動が加えられた際に、介在５の断線箇所に応力が集中して、屈曲耐久性が低下してしまうおそれが生じる。本実施の形態のように、介在５として、－４０℃での貯蔵弾性率がポリエチレンよりも低いものを用いることで、低温環境下における介在５の柔軟性や伸びを維持して介在５の断線を抑制することが可能となり、低温環境下におけるケーブル１の屈曲耐久性を向上することが可能になる。

より具体的には、介在５の－４０℃での貯蔵弾性率は、ポリエチレンの－４０℃での貯蔵弾性率である１０^９Ｐａよりも低いことが望ましい。このような条件を満たす材料として、ウレタン、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、シリコンゴム等が挙げられる。本実施の形態では、柔軟性及び耐久性に優れた軟質の熱可塑性ウレタンからなる介在５を用いた。本実施の形態では、内部シース４４と後述するシース８においてもウレタンを用いており、これらを同一の材料で介在５を構成することにより、製造コストを削減することが可能になる。なお、ウレタン及びＥＰＤＭの－４０℃での貯蔵弾性率は１０^８Ｐａであり、シリコンゴムの－４０℃での貯蔵弾性率は１０^６Ｐａ以上１０^７Ｐａ以下である。すなわち、介在５の－４０℃での貯蔵弾性率は、１０^６Ｐａ以上１０^８Ｐａ以下であることがより望ましい。－４０℃での貯蔵弾性率の測定方法としては、ＪＩＳＫ７２４４(１９９８)にて規定される「プラスチック－動的機械特性の測定方法」がある。貯蔵弾性率はＰａで表わされ、貯蔵弾性率は荷重サイクルを通じて蓄積される最大エネルギーに比例し粘弾性材料の剛性を示す（ＪＩＳＫ７２４４－１３．２項より）。また、ポリエチレン及びウレタンの－４０℃での貯蔵弾性率については、ＪＩＳＫ７２２４－４に記載の引張振動－非共振法を用いて測定した。

介在５の外周面には、微細な凹凸が形成されていてもよい。より具体的には、ウレタンからなる介在５を用いる場合、介在５の外周面の算術平均粗さＲａが、１μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。これにより、隣り合う電線ユニット２に対してケーブル長手方向に介在５が相対移動しやすくなり、ケーブル１の屈曲性を高めることが可能になる。介在５の外周面の表面粗さは、例えば、介在５を押出成形する際の条件を適宜設定することで、調整可能である。

また、ケーブル１の屈曲性をさらに高めるために、信号線ユニット２２の内部シース４４の外周面にも、微細な凹凸を形成してもよい。この場合、ウレタンからなる内部シース４４を用いる場合には、内部シース４４の外周面の算術平均粗さＲａを、１μｍ以上３０μｍ以下とするとよい。

（集合体６、テープ部材７、シース８）
集合体６は、２つの電源線ユニット２１と、１つの信号線ユニット２２と、２本の介在５とを撚り合わせて構成されている。集合体６の周囲には、集合体６の撚りを維持するためのテープ部材７がらせん状に巻き付けられている。テープ部材７としては、例えば、紙や不織布からなるものを用いることができる。シース８は、絶縁性の樹脂からなり、テープ部材７の周囲を覆うように設けられている。本実施の形態では、シース８は、柔軟性及び耐久性に優れた軟質の熱可塑性ウレタンからなる。

（ハーネス１０の構成）
図３は、本実施の形態に係るハーネス１０の概略構成図である。図３に示すように、ハーネス１０は、上述の本実施の形態に係るケーブル１と、ケーブル１における複数の電線ユニット２の端部のうち、少なくとも何れかの端部に取り付けられたコネクタと、を備えている。

図３では、図示左側が車輪（後輪１０４）側の端部を示し、図示右側が車体１０１側（中継ボックス１５５側）の端部を示している。以下の説明では、ハーネス１０の車輪（後輪１０４）側の端部を「一端部」、車体１０１側（中継ボックス１５５側）の端部を「他端部」という。

２つの電源線ユニット２１（電源線３）の一端部には、電動パーキングブレーキ装置１３０との接続のための車輪側電源コネクタ１１が取り付けられ、２つの電源線ユニット２１（電源線３）の他端部には、中継ボックス１５５内における後輪用電線群１５４との接続のための車体側電源コネクタ１２が取り付けられている。

信号線ユニット２２（信号線４）の一端部には、車輪速センサ１３１が取り付けられ、信号線ユニット２２（信号線４）の他端部には、中継ボックス１５５内における後輪用電線群１５４との接続のための車体側信号用コネクタ１３が取り付けられている。

なお、ここでは、２つの電源線ユニット２１の他端部と信号線ユニット２２の他端部に、個別にコネクタ１２，１３を設ける場合を説明したが、２つの電源線ユニット２１と信号線ユニット２２とを一括して接続する共用のコネクタを設けてもよい。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るケーブル１では、電線ユニット２と共に撚り合わせられ集合体６を構成する線状の介在５として、－４０℃での貯蔵弾性率が１０^９Ｐａよりも低いものを用いている。これにより、低温環境下でケーブル１に屈曲や揺動が加えられた際に介在５が断線することを抑制することが可能となり、低温環境下におけるケーブル１の屈曲耐久性を向上することが可能になる。

（変形例）
上記実施の形態では、周方向における電源線ユニット２１と信号線ユニット２２との間に１つの介在５を設けた場合について説明したが、周方向に隣り合う電線ユニット２間に、複数の介在５を設けることも可能である。

例えば、図４に示すケーブル１ａのように、周方向に隣り合う電線ユニット２間に、介在５に加えて第２介在９を設けて、２つの介在５，９を設けてもよい。第２介在９は、介在５と、介在５と周方向に隣り合う電線ユニット２（ここでは信号線ユニット２２）と、テープ部材７との間に設けられる。第２介在９は、介在５、電線ユニット２（信号線ユニット２２）、及びテープ部材７と接触するように設けられる。第２介在９としては、介在５と同じ材質のものを用いるとよく、－４０℃での貯蔵弾性率が１０^９Ｐａよりも低いウレタン、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、シリコンゴム等からなるものを用いることが望ましい。第２介在９を設けることで、ケーブル１ａの外形をより円形状に近づけ、より良好な外観を得ることが可能になる。なお、ケーブル１ａの外形をより円形状に近づけるため、周方向において介在５と隣り合う２つの電線ユニット２のうち、外径の大きいほうの電線ユニット２と介在５との間に、第２介在９を設けることがより望ましい。また、第２介在９の外径は、介在５の外径よりも小さい。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］１本以上の導体を含む複数の電線ユニット（２）と、複数本の線状の介在（５）と、複数の前記電線ユニット（２）と複数本の前記介在（５）とを撚り合わせた集合体（６）の周囲に巻き付けられているテープ部材（７）と、前記テープ部材（７）の周囲を覆うシース（８）と、を備え、前記介在（５）は、周方向に隣り合う２つの前記電線ユニット（２）と前記テープ部材（７）との間に配置されており、複数本の前記介在（５）のそれぞれは、－４０℃での貯蔵弾性率が１０^９Ｐａよりも低い、ケーブル（１）。

［２］複数本の前記介在（５）のそれぞれは、周方向に隣り合う２つの前記電線ユニット（２）と前記テープ部材（７）とに接触している、［１］に記載のケーブル（１）。

［３］前記介在（５）と、前記介在（５）と周方向に隣り合う前記電線ユニット（２）と、前記テープ部材（７）との間に、前記介在（５）、前記電線ユニット（２）、及び前記テープ部材（７）と接触するように設けられた線状の第２介在（９）を備えた、［２］に記載のケーブル（１ａ）。

［４］前記介在（５）の長手方向に垂直な断面における断面積が、０．７５ｍｍ^２以上７．５ｍｍ^２以下である、［１］乃至［３］の何れか１項に記載のケーブル（１）。

［５］前記介在（５）がウレタンからなり、前記介在（５）の外周面の算術平均粗さＲａが、１μｍ以上３０μｍ以下である、［１］乃至［４］の何れか１項に記載のケーブル（１）。

［６］前記電線ユニット（２）は、一対の信号線（４）を撚り合わせた対撚線（４３）の周囲を内部シース（４４）で被覆した信号線ユニット（２２）を含み、一対の前記介在（５）が、前記信号線ユニット（２２）を挟み込むように前記内部シース（４４）に接触して設けられている、［１］乃至［５］の何れか１項に記載のケーブル（１）。

［７］前記内部シース（４４）の外周面の算術平均粗さＲａが、１μｍ以上３０μｍ以下である、［６］に記載のケーブル（１）。

［８］［１］乃至［７］の何れか１項に記載のケーブル（１）と、複数の前記電線ユニット（２）の端部のうち、少なくとも何れかの端部に取り付けられたコネクタと、を備えた、ハーネス（１０）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

１…ケーブル
２…電線ユニット
２１…電源線ユニット
２２…信号線ユニット
３…電源線
３１…中心導体
３２…絶縁体
４…信号線
４１…中心導体
４２…絶縁体
４３…対撚線
４４…内部シース
５…介在
６…集合体
７…テープ部材
８…シース
１０…ハーネス

Claims

１本以上の導体を含む複数の電線ユニットと、
複数本の線状の介在と、
複数の前記電線ユニットと複数本の前記介在とを撚り合わせた集合体の周囲に巻き付けられているテープ部材と、
前記テープ部材の周囲を覆うシースと、を備え、
前記介在は、周方向に隣り合う２つの前記電線ユニットと前記テープ部材との間に配置されており、
複数本の前記介在のそれぞれは、－４０℃での貯蔵弾性率が１０⁹Ｐａよりも低く、
前記介在及び前記シースは、ウレタンからなり、前記介在の外周面の算術平均粗さＲａは、１μｍ以上３０μｍ以下である、
ケーブル。
複数本の前記介在のそれぞれは、周方向に隣り合う２つの前記電線ユニットと前記テープ部材とに接触している、
請求項１に記載のケーブル。
前記介在と、前記介在と周方向に隣り合う前記電線ユニットと、前記テープ部材との間に、前記介在、前記電線ユニット、及び前記テープ部材と接触するように設けられた線状の第２介在を備えた、
請求項２に記載のケーブル。
前記介在の長手方向に垂直な断面における断面積が、０．７５ｍｍ²以上７．５ｍｍ²以下である、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のケーブル。
前記電線ユニットは、一対の信号線を撚り合わせた対撚線の周囲を内部シースで被覆した信号線ユニットを含み、
一対の前記介在が、前記信号線ユニットを挟み込むように前記内部シースに接触して設けられている、
請求項１乃至４の何れか１項に記載のケーブル。
前記内部シースは、ウレタンからなり、
前記内部シースの外周面の算術平均粗さＲａが、１μｍ以上３０μｍ以下である、
請求項５に記載のケーブル。
請求項１乃至６の何れか１項に記載のケーブルと、
複数の前記電線ユニットの端部のうち、少なくとも何れかの端部に取り付けられたコネクタと、を備えた、
ハーネス。