JPH0465022A

JPH0465022A - 自動車用電線導体

Info

Publication number: JPH0465022A
Application number: JP2176083A
Authority: JP
Inventors: Kazunao Kudo; 和直工藤; Kazuo Yamazaki; 和郎山崎; Fukuma Sakamoto; 坂本　福馬; Kazunori Tsuji; 辻　一則
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1992-03-02
Also published as: EP0465978A1; US5170015A; EP0465978B1; DE69118976T2; KR920003333A; DE69118976D1; KR950005852B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、軽量化を計った自動車用ｔ４線導体に関す
る。

〔従来の技術〕

自動車内の配線用電線導体としては、主にＪＩＳＣ３１
０２に規定されているような軟銅線又はこれに錫メツキ
などを施した線を撚り合わせたものが用いられ、これに
塩化ビニール、架橋ビニール、或いは架橋ポリエチレン
などの絶縁体を被覆して電線としていた。

しかしながら、自動車の高性能化に伴う各種制御回路の
増加により自動車内の配線箇所が多くなり、そのために
信転性を維持しながら軽量化を計る要求が益々高まって
来た今日では、上述した如き従来の電線導体は敬遠され
る傾向にある。

配線の多くを占める制御回路用の電線は、信号電流を流
すので許容電流がＩＡ以下が大半であるが、従来の電線
導体は機械的強度の確保のために電気的な必要径より太
いものを用いざるを得す、車重増加を招くからである。

そこで、この種の電線を軽量化する試みとして、導体の
アルミニウム（合金を含む、以下同じ）化が一部で検討
された。また、０．３〜０．９％Ｓｎ銅合金線や４〜８
％Ｓｎ入りリン青銅などを用いた導体も開発されて一部
で利用されている（特公昭６０−３００４３、同６ｌ−
２９１３３）。

また、導体の抗張力を９０〜１４０　ｋｇｆ／ａｍ”、
導体破断荷重を６ｋｇｆ以上にした電線も開発されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

アルミニウムは強度的に弱く、充分な電線強度を得るに
は外径を太くするとか、素導体の撚線本数を増やすとか
の対策が不可欠であるため、絶縁体の使用量、配線スペ
ースが増加し、コスト上昇を招くほか、充分な軽量化効
果も期待できない。

また、自動車の配線では端子を多く使用するが、このよ
うな端子部での電気腐食の問題やはんだ付性の悪化など
種々の難点を有している。

一方、上述の公報に示される電線導体はＳｎの添加によ
り銅線の強度アップが計られ、その分撚線後の電線断面
積りを小さくすることが可能になってはいるが、その断
面積りは０．１５〜０．３閣ｔまでが限界であり、現在
要求されている０、０５〜０．１５−２まで下げるとま
だまだ強度不足であったり、強度があっても導電率が２
０％ＩＡＣＳ未満のために電気抵抗が大きくなると云う
課題が残されていた。

また、導体の抗張力が９０〜１４０　ｋｇｆ／ｍｗ＋”
。

導体破断荷重６ｋｇｆ以上の電線は、静的強度は満足し
得るものの、製造時の衝撃引張りや自動車への組込み時
の衝撃引張による断線が問題になっている。

本発明は、これ等の課題を解決し、信転性を確保した上
で更なる軽量化を計った自動車用電線導体を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明が提案する自動車用電線導体は、下記の構造、組
成の素導体を、調質熱処理或いは焼鈍処理により抗張力
もが８０〜１６０　ｋｇｆ／ｍｓ”、破断伸びＥが２％
以上となるように調整してこれを撚り合わせ、撚線後の
導体断面積りが０．０５〜０．３１１１１”、導体破断
荷重Ｔが６ｋｇｆ以上、破断伸びＥが２％以上なるよう
にしたものである。

使用する素導体は、導電率が２５％ＩＡＣＳ以上で表層
は銅又は銅合金、芯余部はＣを０．１５〜０゜８５％、
及び０．０５〜０．３％Ｓ　ｉ　、　０．３〜１．９％
Ｍｎ、０．５〜５．０％Ｎ　ｉ　、　０．２〜２．０％
Ｃｒ　、　０．１〜１゜０％Ｍ　ｏ　、　０．０１〜０
．２％Ｎｂ、０．０１〜１．０％Ｍ、０．００１〜０．
００６％Ｂ、　０．１〜１．０％Ｂｅ、０．０２〜１．
０％Ａｊ！、０．０２〜１．０％Ｔｉの中から選ばれた
元素を上記の比率で１種以上、不可避不純物としてＰと
Ｓを合計で０．０５％以下、Ｃｕを０．３％以下含有し
た鋼から成る複合素導体である。その素導体の組成中の
Ｃは、焼入性、強さ向上のために、Ｓ　ｉ、Ｍｎ、Ａｊ
！は脱酸や焼入性向上のために、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｂｅ
、Ｍｏは焼入性や焼戻し脆化防止のために、Ｎｂ、■、
Ｔｉは析出強化のために添加される。

なお、調質熱処理は伸線上りの複合素導体を撚り合わせ
た後に実施してもよいし、調質熱処理もしくは焼鈍後、
ｔ、　Ｔ、Ｅが各指定値をクリアできる程度の伸線加工
を施してもよい。

また、ここで云う調質熱処理とは、−船釣な焼入、焼戻
シか、オーステンパー、マルチテンパーに代表さる連続
冷却変態処理でよい（第４図）。

第１図は、この発明の電線導体の断面を表わすもので、
例示の電線導体１は、直径ｄの素導体２を７本撚り合わ
せて構成されている。図中３は素導体の芯金となる鋼線
、４は３の外周に被覆した無酸素銅である。

素導体２の撚本数は、電線導体のしなやかさを保つため
には同一断面積であっても多いに越したことはないが、
この場合、細い素導体を準備し、かつ撚線時に多数本の
素導体を撚線機にセットしなければならず、そのことに
困難が伴うので２〜３７本、より好ましくは７〜１９本
が推奨される。

また、使用する素導体は芯金の外周に無酸素銅や銅合金
を重量比で２０〜８０％被覆したものが望ましい。

素導体の導電率の上限も８０％に止めるのがよい。

（作用〕素導体として、銅（合金も含む）被覆を有する複合体を
用いると、必要な導電率（２５％ＩＡＣＳ以上）やはん
だ付着性は被覆銅によって得ることができる。

また、導体の引張りによる破断荷重Ｔ、端子ハウジング
での保持力、電線屈曲値は、０．２０〜０．７５％Ｃ含
有の鋼線を素導体の芯金として用いているため、従来以
上に高まり、そのため、撚線後の導体断面積を小さくし
て軽量化を計ることができる。

ここで、この発明において、素導体の抗張力ｔを８０〜
１６０　ｋｇｆ　／　ａｍ２に限定したのは、８０ｋｇ
ｆ／ｍｒａ２以下では７本撚り電線の場合、総断面積Ｄ
＝　０．１ｍｍ”時の導体破断荷重が６ｋｇ以下となり
、電線が破断したり、満足な端子保持力が得られなかっ
たりするからである。逆に、ｔ−１６０ｋｇｆ／ｌｌｌ
ｌ１１２以上は、単純に伸線上りのため伸びＥを２％以
上にできず無理な値である。端子の保持力を考えた抗張
力ｔのより望ましい値は９０〜１４０ｋｇｆ　／ｒａＩ
Ｉ２である。

素導体もしくは撚り電線の破断伸びを２％以上に限定し
たのは、２％未満であると電線製造時（端子加工、ビニ
ル被覆）や自動車に対する電線組付は時の衝撃的引張り
に耐えられず断線のトラブルが増えるからである。望ま
しくはＥは３％以上がよい。

また、素導体の導電率を２５％ＩＡＣＳ以上としたのは
、素導体の表層を無酸素銅や銅合金で形成した場合の導
体の電気抵抗値から許容電流を計算した結果による。許
容電流ＩＡを最低条件とすれば、導電率は２５％以上、
出来れば３０〜４０％ＩＡＣＳ以上が最適である。なお
、その導電率の上限は、複合体を用いて必要な抗張力を
維持しようとすると８０％ＩＡＣＳが限界であり、これ
以上では抗張力が犠牲になる。

次に、撚線後の導体の総断面積りを０．０５〜０．３０
ＩＩＩＩ１１２としたのは、０．３０ｍ＋”以上では従
来品でも必要強度を得ることができるが、軽量化の目的
を達成できない。一方、Ｄ　−０，０５ｗｍ２以下では
、Ｔが５ｋｇ以下、７１０．０８φ構造では張力による
変形が生し易いからである。このＤのより望ましい値は
０．０７〜０．２０閤２である。

従来の軟銅線は、機械的性質より総断面積Ｄ＝０．５ｍ
”が限界、また、Ｓｎ入り銅（０，３〜０．９Ｓｎ）で
も通常Ｄ＝０．２閣２が限界であるが、本発明によれば
、Ｄ＝０．１ｓｓ”程度テモ従来（７）　０．３１２品
と同等の強度が得られ、電線の軽量化（例えば０．１■
２で０．３■２の６０％減）が可能となる。

このほか、素導体の芯金として用いる鋼線の炭素含有量
を０．１５〜０．８５％に限定したのは、０．１５％未
満ではあらゆる網構成比においても、抗張力ｔ＝６０ｋ
ｇｆ／１ｌＩｌｔ以上、伸びＥ＝２％以上の両立が困難
である。一方、Ｃの上限を０．８５％にしたのは、これ
以上では鋼線がきわめて硬く、抗張力ｔと伸びＥを同時
に充分に満足させ得なかったことと、細線化が非常に困
難であったことによる。

単独又は複数で含める他の添加元素は、以下の理由によ
り添加量範囲を規制した。

Ｓｉ：０．０５％未満では脱酸効果が薄（、鋼中の酸化
物増加、伸線の悪化を招くほか焼入性も劣り、充分な強
度を得られない。

０．３％以上だと胱化し、伸びＥ＝２％以上が難しく、
脆化のため伸線性も悪化する。

Ｍｎ：０．３％未満ではＳｉの場合と同様の理由で脱酸
性、焼入性が悪くなり、耐食性向上の副次期待効果も低
下する。

１．９％以上だと、これもＳｉの場合と同しく伸びが不
充分になり伸線性も悪化する。

Ｎｉ：０．５％未満では焼入性の向上が計れないし、耐
食性向上の副次的期待効果も低下する。

５％以上はコストアンプに見合う焼入性向上効果が伴わ
ず、好ましくない。

Ｃｒ：０．２％未満では焼入性向上せず強度向上が望め
ないし、耐食性向上の副次的効果も低下する。

２．０％以上では、熱処理コストに見合うほどの強度、
伸び特性向上が得られない。

Ｂ　　：　０．００１％未満では焼入性向上せず強度向
上が望めない。

０．００６％以上では脆化し、伸びが得られず細線性も
悪くなる。

Ｂｅ：０．１％未満では焼入性向上できない。

１．０％以上では脆化を招き有害でもあるので適当でな
い。

Ｍｏ：０．１％未満では焼入性向上と焼戻し脆化軽減の
効果が少ない。

１％以上では鋼のオーステナイト化変態温度（Ｍｓ湿温
度が上昇し、変態時間も長びくため効果比でのコストア
ップの弊害が太き（好ましくない。

Ｎｂ：０．０１％未満では炭化物析出硬化や結晶粒微細
化の効果が出ない。

０．２％以上では炭化物析出硬化が度を越し、ＭＯと同
様のコストアップの弊害があり不適当である。

Ｖ　　：０．０１％未満、１．０　％以上Ｔ：　ハＮ　
ｂ　（！：　同ｍの問題が出る。

Ｔ　ｉ　：　０．０２％未満では添加量不足で焼入性向
上の効果が出ない。

１．０％以上では逆に焼入性が悪化したり縮伸線化が困
難になったりする。

Ａｆ：０．０２％未満では溶解時の脱酸効果が無い。

１．０％以上ではＡ　ｔ２　ｔ　０３等の酸化物を生成
し、縮伸線化時に断線等のトラブルを生じる。

ＰとＳ：溶解後の不純物として一般に０．０５％以下に
した方がよい。

Ｃｕ：微量添加で耐食性の向上効果があるものの、０．
３％を越すと、熱間加工時の割れ、熱処理後の細伸線工
程での割れ、断線が生じ適当でない。

〔実施例〕

第３図の表に示す試料Ｐ４ＣＬｌ〜４の素導体用芯金材
料として、炭素含有量や他の添加元素量を変えた４種類
の８．Ｏｍφの鋼ロノドを用意した。また、試料Ｎ１１
ｌ〜３用の被覆鋼管として無酸素銅（ＪＩＳ３５１０）
管（以下はＯＦＣ管と云う）を用意した。

被覆鋼管はいずれも外径１６ｗφ、内径１２閤φの直管
である。

次に、これ等の材料から複合素導体を得るために、上記
各鋼ロッドの表面を乾式研磨（ショットプラス研！Ｉ）
　Ｌながら上記ＯＦＣ管に挿入し、これを嵌合ダイスで
絞って１０ｍφ程度にした。これにより、導電率につい
て試料漱１は約３０％、試料漱２〜９及び漱１１〜１６
は約３８〜４０％、試料隘１０は６０％の銅複合体とな
った。

そこで、これ等の材料を伸線軟化を繰り返して０．１３
■φにした。最終軟化は、試料Ｎ１１ｌ、随３〜８、隘
ｌＯ１隘１３〜１４、隨１６については８９０℃からの
水焼入れと２００°Ｃの焼戻しを、試料阻２については
８９０°Ｃからの連続冷却変態処理を、試料階９につい
ては８９０°Ｃからの水焼入れと４００″Ｃの焼戻し後
１５％の軽い伸線加工を各々行った。

試料Ｎ１１ｌｌ〜１７は比較材であり、このうち試料Ｎ
ｕｌｌは、伸線加工度が大きく、破断伸びが２％未満の
もの、Ｎｏ、１２はＣ量が本発明の指定範囲外であり、かつ伸
線加工度が大きく、破断伸びが２％未満のもの、Ｎ１１１３はＣ量が本発明の指定範囲外であり、最終熱
処理を施しても抗張力が１６０　ｋｇｆ／ａｍ＋”未満
のもの、Ｎｃｔ１４は、Ｃ量が本発明の指定範囲内にあるにも拘
らず、他の添加元素量が本発明範囲から外れているため
に抗張力が６０ｋｇｆ／ａｎ”未満のもの、阻１５はＣ
及びＳ　ｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎ　ｉ、■が本発明範
囲内にあるが、伸線加工度が大きく、破断伸びが２％未
満のもの、ＮｃＬ１６はＣ量が本発明範囲内だが、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、ＡＮ、Ｍｏが本発明範囲外のため、芯
材内の酸化物（介在物）が原因で伸線中に断線が多発し
、ハーネス組立て時にも破断が続出したものである。

このようにして得られた素導体の抗張力ｔと導電率は第
３図の表に示す通りである。

この後、各素導体を７木兄撚線して総断面積Ｄ＝０．０
８〜０．１ｍｍ”の電線導体となし、さラニ、これに０
．２ｍＩｎ厚の塩化ビニール被覆を施して自動車用電線
にした。

これ等の電線の緒特性を、従来品及び比較品の特性と共
に第３図の表に示す。

端子ハウジング保持力は、自動車用電線では端子への接
続部の信顛性のために重要な特性であり、その特性は導
体を端子に圧着後導体を軸方向に引張試験機にて引張り
、圧着部から電線が抜ける（もしくは破断する）時の荷
重を測定した。この保持力は多くの場合７ｋｇ以上、で
きれば１０ｋｇ以上であることが望まれる。

また、引張破断荷重は導体の伸びが３％以上の範囲で概
略１０ｋｇ以上であるのが望ましく、太きいほどよい。

また、電線の耐屈曲性は、特に端子部近傍でのくり返し
屈曲に対して導体が破断しないことが望まれ、その測定
は、被覆された電線５を、第２図に示す治具６にはさん
で、片端に５００ｇの荷重Ｗをかけた状態で左右に９０
’宛交互に屈曲させ、破断するまでの回数を９０’往復
を１回として示した。

はんだ付性は、試片をホワイトロジンフラックスに浸漬
した後、２３０°Ｃの共晶はんだ中に２秒間浸漬した後
、全浸漬表面積に対する熔融はんだにぬれた面積比を調
べ、９０％以上のものを良好、９０％未満のものを不良
とした。

表中のデータから判るように、本発明品と従来品につい
て電線の軽量化効果を比較すると、総断面積Ｄ＝０．３
■２導体（試料Ｎα１９）で電線重量は４．５ｇ／ｍで
あったものが、Ｄ−０，１ｍ”　　（試料ｋｌ〜４）で
１．４〜１．５ｇ　／ｍとなり、約３．０ｇ／ｍ、はぼ
７０％の軽量化が可能であった。この場合の強度は従来
品と比較して遜色がない。

〔効果〕

以上述べたように、この発明によれば、端子ハウジング
の保持力、引張破断荷重、耐屈曲性等の機械的特性、電
気的特性、及びはんだ付性を充分に満足させて電線導体
の大巾な軽量化を計ることが可能であり、配線箇所の増
加による車重及び配線スペース増加の抑制、絶縁体の使
用量削減によるコストダウン等に貢献できると云う効果
がある。

また、周知のことであるが添加元素としてＣｒ、Ｍｎ、
Ｎｉ、Ｃｕ等を添加することにより、芯金の耐食性向上
効果があることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は屈曲
試験の態様を説明する図、第３図（ａ）、（ｂ）は緒特
性を比較した表、第４図は調質熱処理法とＭｓ湿温度関
係を示すグラフである。１・・・・・・電線導体、　　２・・・・・・素導体、
３・・・・・・鋼線、　　　　４・・・・・・無酸素銅
、５・・・・・・被覆された電線、６・・・・・・治具、　　　　Ｗ・・・・・・荷重。第１図第２図第４図各艦焼入り法、典型的な冷却曲線を直接焼入れマルチテ
ンパーおよびオーステッパーにつ＆）て示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撚線前の素導体の抗張力をｔ（ｋｇｆ／ｍｍ＾２
）、撚線後の導体の総断面積をＤ（ｍｍ＾２）、導体破
断荷重をＴ（ｋｇｆ）、破断伸びをＥ（％）としたとき
、８０＜ｔ＜１６０、素導体の導電率２５％ＩＡＣＳ以
上、０．０５＜Ｄ＜０．３０、Ｔ＞６、Ｅ≧２の条件を
満足し、かつ、上記素導体は、表層が銅又は銅合金、芯
金部が炭素を０．１５〜０．８５％、他の添加物として
０．０５〜０．３％Ｓｉ、０．３〜１．９％Ｍｎ、０．
５〜５．０％Ｎｉ、０．２〜２．０％Ｃｒ、０．１〜１
．０％Ｍｏ、０．０１〜０．２％Ｎｂ、０．０１〜１．
０％Ｖ、０．００１〜０．００６％Ｂ、０．１〜１．０
％Ｂｅ、０．０２〜１．０％Ａｌ、０．０２〜１．０％
Ｔｉの中から選ばれた元素を上記の比率で１種以上、不
可避不純物としてＰとＳを合計で０．０５％以下、Ｃｕ
を０．３％以下含有した鋼よりなる複合素導体であるこ
とを特徴とする自動車用電線導体。
（２）上記素導体として、芯金（鋼）の外周に無酸素銅
又は銅合金を重量比で２０〜８０％被覆したものを用い
る請求項（１）記載の自動車用電線導体。
（３）上記素導体は導電率の上限が８０％ＩＡＣＳであ
る請求項（１）又は（２）記載の自動車用電線導体。