特許 7630314 通信用電線

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-06

(45)【発行日】2025-02-17

(54)【発明の名称】通信用電線

(51)【国際特許分類】

   H01B 11/12 20060101AFI20250207BHJP

   H01B 7/02 20060101ALI20250207BHJP

   H01B 7/18 20060101ALI20250207BHJP

【ＦＩ】

H01B11/12

H01B7/02 Z

H01B7/18 H

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021042885

(22)【出願日】2021-03-16

(65)【公開番号】P2022142635

(43)【公開日】2022-09-30

【審査請求日】2023-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平岩 徹也

(72)【発明者】

【氏名】笠原 甫

【審査官】北嶋 賢二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１９１２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０８９８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１６８８４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１４９１８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｂ １１／１２

Ｈ０１Ｂ ７／０２

Ｈ０１Ｂ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の絶縁電線を対撚りした対撚り線と、
前記対撚り線の外周を覆うポリオレフィン系樹脂で形成されたシースと、
を有し、
前記絶縁電線のそれぞれは、
単線又は撚線で構成され、Ｃｕ－Ｓｎ合金であって、引張強さが７５０ＭＰａ以上であり、破断伸びが１％以上４％未満であり、断面積が０．３５ｍｍ^２以下である導体と、前記導体の外周を被覆するポリオレフィン系樹脂で形成された絶縁被覆と、
を有し、
前記シースの内面より内側においては、前記絶縁被覆の外側に空隙があり、
特性インピーダンスが１００Ω±１０Ωの範囲内である
通信用電線。

【請求項2】

径方向の断面において、前記シースの内面より内側の断面積に対する前記空隙の割合が１０％以上３０％以下である
請求項１に記載の通信用電線。

【請求項3】

前記対撚り線の撚り返し率が１００％±１０％である
請求項１又は請求項２に記載の通信用電線。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信用電線に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車内の通信に用いられる電線の発明として、例えば、特許文献１～９に開示された電線がある。特許文献１～８には、引張強さが４００ＭＰａ以上であり、破断伸びが７％以上の導体と、当該導体を被覆する絶縁被覆とを備える電線を撚り合わせた通信用電線が開示されている。特許文献９には、Ｓｎ－Ｃｕ合金であって、引張強度が３５０ＭＰａ以上であり、錫の含有率を０．２～１．５ｗｔ％とした導体を撚り合わせた車両内情報伝送用電線が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１６４３８２号公報

【文献】特許第６１０８０５７号公報

【文献】特許第６４４７７５６号公報

【文献】特許第６２７４３４６号公報

【文献】特許第６４８５５９１号公報

【文献】特開２０１９－１１４５４８号公報

【文献】特開２０１９－３３１０１号公報

【文献】特開２０１７－１８８４３１号公報

【文献】特開２００９－２４５７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に電線への端子の圧着を考える場合、導体の圧着後の引張強さは、圧着前の引張強さより下がることが知られている。これは端子に圧着される際、電線が圧縮され、導体の断面積が減り、伸び、変形が行われ、引っ張りに対する強度が劣化する為である。自動車用電線においては、端子が圧着された導体は、公益社団法人 自動車技術会の規格であるＪＡＳＯ Ｄ ６１６（２０１１年発行）ページ３の表２に示された端子圧着部の最小引張強度に記載の通り、５０Ｎの力に耐えられる事が望ましい。よって端子が圧着される前の電線は、ＪＡＳＯ Ｄ ６１６に準じた設計となる場合、圧着後に５０Ｎの力に耐えられる引張強さとなるように製造されることが望まれる。

【0005】

しかしながら、特許文献１～９に開示された通信用電線は、端子圧着部の最小引張強度を満たさない懸念がある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子を圧着して自動車に配索可能な通信用電線を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る通信用電線は、複数の絶縁電線を対撚りした対撚り線と、前記対撚り線の外周を覆うポリオレフィン系樹脂で形成されたシースと、を有し、前記絶縁電線のそれぞれは、単線又は撚線で構成され、引張強さが７５０ＭＰａ以上であり、破断伸びが１％以上４％未満であり、断面積が０．３５ｍｍ^２以下である導体と、前記導体の外周を被覆するポリオレフィン系樹脂で形成された絶縁被覆と、を有し、前記シースの内面より内側においては、前記絶縁被覆の外側に空隙があり、特性インピーダンスが１００Ω±１０Ωの範囲内であることを特徴とする。

【0008】

本発明の一態様に係る通信用電線は、径方向の断面において、前記シースの内面より内側の断面積に対する前記空隙の割合が１０％以上３０％以下であることを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様に通信用電線は、前記対撚り線の撚り返し率が１００％±１０％であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、端子が圧着された状態で自動車に配索に適した強度を確保した通信用電線を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施例に係る通信用電線の断面図である。

【図2】図２は、対撚り線の撚り方を示す図である。

【図3】図３は、通信用電線の自動車への配索例を示す図である。

【図4】図４は、変形例に係る通信用電線の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0013】

図１は、本発明の一実施形態に係る通信用電線１Ａの断面図である。通信用電線１Ａは、１００Ω±１０Ωの範囲の特性インピーダンスを有している。通信用電線１Ａは、例えば自動車に配索され、配索された自動車においてイーサネット（登録商標）の規格に従った通信に用いられる。

【0014】

通信用電線１Ａは、絶縁電線１１Ａ、絶縁電線１１Ｂ、及びシース１２Ａで構成されている。絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂは、対撚りされて対撚り線２を構成し、対撚り線２は、シース１２Ａで被覆されている。

【0015】

（絶縁電線）
絶縁電線１１Ａは、導体１１１と絶縁被覆１１２で構成されている。導体１１１は、例えばＳ撚りされた７本の素線１１１１を圧縮して形成された圧縮導体を焼鈍したものである。導体１１１は、撚線の一例である。この圧縮導体に対して行う焼鈍については、圧縮導体の引張り強さが７５０ＭＰａ以上であり、破断伸びが１％以上、且つ４％以下となるように、加熱の温度、加熱時間、加熱後の温度保持時間、冷却時間を設定する。また、導体１１１の径方向の断面積は、０．３５ｍｍ^２（０．３５ｓｑ）以下とする。なお、自動車に配索したときの軽量化や細径化の観点から、導体１１１の径方向の断面積を０．２２ｍｍ^２（０．２２ｓｑ）未満とするのが好ましく、０．１３ｍｍ^２（０．１３ｓｑ）とするのがより好ましい。なお、撚線である導体１１１を構成する素線１１１１の本数は、７本に限定されるものではなく、他の本数であってもよい。また、導体１１１は、撚られたものではなく単線であってもよい。

【0016】

素線１１１１は、錫を含む銅合金で形成されている。素線１１１１における錫の濃度は、０．４質量％以上、且つ０．８質量％以下が望ましく、より好ましくは、０．６質量％以上、且つ０．８質量％以下であるのが望ましい。また、素線１１１１は、銀を１～４質量％含む銅合金（例えばＣｕ－１％Ａｇ、Ｃｕ－２％Ａｇ、Ｃｕ－４％Ａｇ等）であってもよい。なお、絶縁電線１１Ｂは、絶縁電線１１Ａと同じ構成であるため、その説明を省略する。

【0017】

絶縁被覆１１２は、誘電率が低い樹脂であるのが好ましく、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）又はＰＰ（ポリプロピレン）等のポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されている。本実施例では、絶縁被覆１１２は、ＰＰをベースとし、難燃剤や酸化防止材を添加したハロゲンフリー材で形成されている。絶縁被覆１１２の厚さは、通信用電線１Ａの特性インピーダンスが１００Ω±１０Ωとなるように形成される。絶縁被覆１１２の硬さについては、通信用電線１Ａ、１Ｂが自動車に配索されて温度が上昇したときに塑性変形を起こさない程度の硬さであるのが好ましく、例えば、パイプ型のシース１２Ａを備える通信用電線１Ａにおいては、絶縁被覆１１２の硬さは、シース１２Ａと同等であるのが好ましい。

【0018】

（シース）
シース１２Ａは、対撚り線２の保護や対撚り線２の対撚りの安定化、対撚り線２と周囲環境との距離の確保に寄与するものである。シース１２Ａは、中空のパイプ型の形状に形成されている。シース１２Ａは、ポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されているのが好ましい。本実施例では、シース１２Ａは、ポリオレフィン系樹脂をベースとし、難燃剤や酸化防止材を添加したハロゲンフリー材で形成されている。また、中空のシース１２Ａの内面より内側においては、通信用電線１Ａの径方向に沿った断面において、シース１２Ａの内面より内側の面積に対して絶縁電線１１Ａ、１１Ｂを除く空間が占める割合を空隙率と称し、空隙率を１０％以上且つ３０％以下とするのが好ましい。

【0019】

（対撚り線）
図２は、対撚り線２の撚り方を示す図である。対撚り線２は、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂをダブルツイストバンチャー型の撚線機で対撚りした撚線である。

【0020】

ところで、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂとを撚り合わせる場合、単に撚り合わせると絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂのそれぞれが捻じれた状態で撚り合わされてしまい、この捻じれが撚りを解く力が働くため、対撚り線２がばらけやすくなる。

【0021】

したがって本実施例では、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂとを撚り合わせながら、その撚り合わせの回転方向とは逆の回転方向（すなわち、撚り合わせによる絶縁電線１１Ａの捻じれと絶縁電線１１Ｂの捻じれを緩和する回転方向）に、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂのそれぞれをひねって回転させるという、いわゆる撚り返しを施して、捻じれを防止している。

【0022】

ここで、撚り合わせの回転角Ｘと撚り返しの回転角Ｙとの比Ｙ／Ｘを、撚り返し率と称する。すなわち絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂに撚り返しが全く施されておらず、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂが捩じれたままの状態では、撚り返し率の値は０％であり、撚り返しが施され、絶縁電線１１Ａ自体の捻じれと絶縁電線１１Ｂ自体の捩じれが全くない状態では撚り返し率の値は１００％である。本実施例では、対撚り線２の撚り返し率は、１００％としている。撚り返し率を１００％とすることにより、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂがばらけにくくなっている。なお、撚り返し率は１００％に限定されるものではなく、１００％±１０％の範囲であればよい。

【0023】

（評価）
前述した構成の導体１１１について実施例１～５を作成した。作成した実施例１～５について、引張強さと破断伸びをＪＩＳ Ｚ ２２４１に従って測定した。測定の際には、原評点距離を２５０ｍｍとし、引張速度を５０／ｍｉｎとした。また、実施例との比較のために、比較例として特許文献に記載の通信用電線と類似の組成の比較例１、２を用いて実施例１～５と同様に引張強さと破断伸びを測定した。

【0024】

実施例１～５においては、素線１１１１を純度が９９．９％以上の電気銅に０．７質量％の濃度で錫を入れた銅合金で形成し、導体１１１の径方向の断面積を、０．１３ｍｍ^２（０．１３ｓｑ）とし、焼鈍を行った。

【0025】

比較例１、２は、素線１１１１をＦｅの濃度が０．０５質量％以上、２．０質量％以下であり、Ｔｉの濃度が０．０２質量％以上、１．０質量％以下である銅合金であって、径方向の断面積が０．１３ｍｍ^２（０．１３ｓｑ）となっている。

【0026】

実施例１～５及び比較例１、２の引張強さと破断伸び測定結果を表１に示す。

【0027】

【表1】

【0028】

比較例１においては、引張強さは５５４．０１ＭＰａとなっている。比較例１の導体１１１が耐えられる力は、引張強さに断面積を乗じると５５４．０１ＭＰａ×０．１３ｍｍ^２＝７２Ｎとなる。比較例２においては、引張強さは５５３．３１ＭＰａとなっている。比較例２の導体１１１が耐えられる力は、引張強さに断面積を乗じると５５３．３１ＭＰａ×０．１３ｍｍ^２＝７２Ｎとなる。この導体を自動車用電線に用いられる端子に圧着した場合、比較例１、２では、ＪＡＳＯ Ｄ ６１６に規定された最小引張強度の５０Ｎ未満となることがあった。

【0029】

一方、実施例１～５においては、引張強さが最も小さい実施例５でも引張強さは９３８．６５ＭＰａとなっている。実施例５の導体１１１が耐えられる力は、引張強さに断面積を乗じると９３８．６５ＭＰａ×０．１３ｍｍ^２＝１２０Ｎとなる。この導体１１１を自動車用電線に用いられる端子に圧着した場合、ＪＡＳＯ Ｄ ６１６に規定された最小引張強度を満たすことができ（実測値で８０Ｎ以上）、自動車用電線として採用したときに規格を満たすものとなっている。

【0030】

また、本実施例では、空隙率を１０％～３０％の範囲内とすることにより、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の規格で要求される特性インピーダンスを満たすことが可能となっている。また、空隙率を１０％～３０％の範囲内とすることにより、シース１２Ａを形成する際に絶縁電線１１Ａの絶縁被覆１１２と絶縁電線１１Ｂの絶縁被覆１１２との溶着や、絶縁被覆１１２とシース１２Ａとの溶着が回避される。

【0031】

また、一般的に８０Ｎ以上の引張強さで０．１３ｍｍ^２（０．１３ｓｑ）の電線は、硬い金属であるため、撚り返し率が小さいと、撚り返しを行ったときの応力が足りず、
残留応力による線癖が生じて加工が困難となる。本実施例では、撚り返し率を１００％±１０％として張力を管理することにより、残留応力によって通信用電線１Ａの変形を抑えることができ、撚り返し率が小さい場合と比較すると、加工性が向上している。

【0032】

また、静的な引張に対する上記問題点に対し、衝撃加重に対する耐性は靭性で規定される。靭性は塑性変形せずに変形する材料の能力であり、材料が破断する前に吸収できる体積あたりのエネルギー量として定義されている。靱性は応力ひずみ線図における曲線の面積に相当するが、これはおおよそ引張強さ×伸び／体積と近似できる。また、導体１１１の引張強さの測定において、試験片の長さを統一すれば伸び［ｍ］を伸び［％］で置き換えることができ、体積の変化が小さいものとすれば、引張強さ［Ｎ］×伸び［％］を靭性とすることができる。本実施例では、靭性は０．８を超えるものとなり、電線として十分な靭性を有するものとなっている。

【0033】

（ワイヤハーネス）
次に、通信用電線１Ａを自動車に配索した例について説明する。図３は、前述した実施例に係る通信用電線１Ａを自動車に配索した例を示す図である。図３に示す自動車１０００は、例えば、ハイブリッド車、電気自動車又は燃料電池車等を含む自動車である。自動車１０００は、配索構造５００を有する。

【0034】

配索構造５００は、自動車１０００が有する二次電池ＢＡＴから供給される電力を電装品へ供給し、電装品を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００と電装品との間で授受される信号を中継するシステムである。配索構造５００は、複数の電気接続箱、及び複数のケーブルを有する。二次電池ＢＡＴは、繰り返し充電及び放電が可能な二次電池である。二次電池ＢＡＴの電圧は、例えば１２Ｖであり、自動車１０００が有する図示省略したオルタネータにより充電され、複数の電装品へ電力を供給する。なお、二次電池ＢＡＴの位置は、図示した位置に限定されるものではなく、自動車１０００内の他の位置に配置されていてもよい。

【0035】

配索構造５００は、複数のケーブルとして、ケーブルＢＷ１、ケーブルＢＷ２、ケーブルＲＷ、ケーブルＬＷ、ケーブルＲＷ１、ケーブルＬＷ１、ケーブルＲＷ１１及びケーブルＬＷ１１を有する。ケーブルＲＷ、ケーブルＬＷ、ケーブルＲＷ１、ケーブルＬＷ１、ケーブルＲＷ１１及びケーブルＬＷ１１は、前述の通信用電線１Ａを有するケーブルであり、ワイヤハーネスの一例である。

【0036】

配索構造５００は、複数の電気接続箱として、分配部ＦＭ、電気接続箱ＦＲ、電気接続箱ＦＬ、電気接続箱ＭＲ、電気接続箱ＭＬ、電気接続箱ＲＲ及び電気接続箱ＲＬを有する。これらの電気接続箱は、電装品と電気接続箱を接続して電装品へ電力を供給する電線が接続される端子、電装品と電気接続箱を接続して電装品との間で信号を授受する通信用電線１Ａが接続される端子、電装品への電力供給を制御する制御部、リレー回路、ヒューズ、スイッチング回路、平滑回路などを有する。

【0037】

配索構造５００の複数の電気接続箱に接続される電装品は、例えば、ヘッドランプ、テールランプ、ストップランプ、ターンランプなどの灯火系の機器や、ディスプレイ装置、カーオーディオ、計器パネルなどの運転席周辺の機器、パワーウインドウ、ワイパー、シートヒーター、ドアロック、電動ミラー、リアデフロスター、リアワイパーなどの機器、アクチュエータ、各種センサーなどである。なお、図面が煩雑になるのを防ぐため、図３においては複数の電装品の図示を省略している。

【0038】

配索構造５００によれば、ＥＣＵ６００と電装品との間で電気接続箱と前述のケーブルを介してイーサネット（登録商標）の規格に従った通信を行うことができる。

【0039】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【0040】

図４は通信用電線の変形例を示す図である。図４に示す通信用電線１Ｂは、通信用電線１Ａと比較すると、絶縁被覆１１２に替えて絶縁被覆１１２Ａを備えている点で相違している。絶縁被覆１１２Ａは、ポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されている。絶縁被覆１１２Ａは、絶縁被覆１１２がパイプ型であるのに対して充実型である点で相違している。

【符号の説明】

【0041】

１Ａ、１Ｂ 通信用電線
２ 対撚り線
１１Ａ、１１Ｂ 絶縁電線
１２Ａ シース
１１１ 導体
１１２ 絶縁被覆
５００ 配索構造
６００ ＥＣＵ
１０００ 自動車
１１１１ 素線
ＢＡＴ 二次電池
ＢＷ１、ＢＷ２、ＲＷ１、ＬＷ１、ＲＷ１１、ＬＷ１１ ケーブル
ＦＭ 分配部
ＦＲ、ＭＲ、ＲＲ、ＦＬ、ＭＬ、ＲＬ 電気接続箱

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】