JPH0770249B2

JPH0770249B2 - 雑音防止用高圧抵抗電線

Info

Publication number: JPH0770249B2
Application number: JP1296175A
Authority: JP
Inventors: 吉美湯川; 稔雄稲田; 彰池谷
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH03184213A; US5057812A; DE4034197C2; DE4034197A1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車等の内燃機関において電気点火に起因
して発生する雑音電波が電線を介して空中に伝播するこ
とにより生じる雑音障害を抑制するための雑音防止用高
圧抵抗電線（以下、点火ケーブルと略記する）に関す
る。

〔従来の技術〕

点火ケーブルは従来電波障害の防止および被水時等にお
ける電圧低下の防止の面から芯線の抵抗値として16kΩ/
m程度、静電容量80pF/m以下であることが要請され、外
径7mm又は8mmのものが一般に使用されている。

このような要請を満足するものとして、特開昭56−1074
10号公報には第６図に示すようなものが開示されてい
る。

これは、抵抗導体芯線ａの外径が1.2mm以下で、アラミ
ド繊維束よりなるテンションメンバーｂの外周に内層半
導電層ｃ、剥離層ｄ、外層半導電層ｅから成る半導電層
を有し、外側の絶縁体層ｆにポリエチレン又はポリエチ
レンを含むブレンド物を架橋したものを使用することに
より、静電容量80pF/m以下としたものである。図中、ｇ
は補強層、ｈは保護シース層を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

第６図に示す構造の点火ケーブルは、従来の電線外径7m
m又は8mm品については、その静電容量80pF/m以下を満足
する。

しかし、近年の点火ケーブルの軽量化、細径化の要請に
よる外径5mmΦ以下の点火ケーブルには適合しなくなっ
て来ている。

また、欧州向け車両を始めとし、各国での雑音防止規制
が厳しくなって行く中で、内外層半導電層c,eをソリッ
ド方式或いはカーボン塗料浸漬方式で形成するだけでは
十分な雑音防止効果が得られない。

さらに、抵抗導体芯線ａの製法に関連して、高温雰囲
気、冷熱サイクルの実車走行時の熱もしくは振動、屈曲
といった物理的変化による抵抗値変化の少ないものが要
請されている。

本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、被
水時の分布静電容量を80pF/m以下に押え、雑音防止特性
にすぐれ、実車での抵抗値変化を±５％以内に抑えるこ
とができる外径5mmΦ以下の点火ケーブルを提供するこ
とを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記の課題を達成するため、本発明にあっては、請求項
（１）に記載のように、抵抗導体芯線、絶縁層および保
護シース層を有する電線において、前記抵抗導体芯線を、繊維束からなる補強芯の外周をベ
ースゴム材料にフェライトおよびカーボン繊維を添加し
てなるゴム組成物で被覆し、その表面に金属抵抗線を巻
装して形成し、かつの外径を0.8mmΦ以下に形成するこ
とにより、静電容量を80pF/m以下に抑えると共に電線外
径を5mmΦ以下に形成したことを特徴とする。

絶縁層は、点火ケーブルの難燃化と静電容量を小さくす
るうえで、請求項（２）に記載のように、難燃化処理を
した比誘導率の小さなエチレンプロピレン共重合体（EP
R又はEPDM）を用いるのが好ましい。

フェライトコア（芯磁性材料）は、点火ケーブルの雑音
防止効果を高めるうえで、透磁率μが大きく、体積固有
抵抗が小さく、かつ耐寒性などの耐久性にすぐれたもの
が望ましい。

このような観点から、フェライトコアのベースゴム材料
として、請求項（３）に記載のように、磁性粉体との混
和成形性がよく、柔軟性に富み、耐熱性、耐寒性にすぐ
れたシリコーンゴムとフッ素ゴムを4:6〜1:9の重量比で
配合したものが推奨される。

磁性材料としては、点火スパーク時に生じる放射電力を
小さくし、ジュール熱交換（損失）を支配する渦電流損
失などを大きくすることにより雑音防止効果を高めるう
えで、高透磁率、高磁束密度、高ヒステリシス損失係数
および高相対損失係数を有するものが望ましい。

そこで請求項（５）に記載のように、前記ベースゴム材
料100重量部に対して、粒子径100μｍ以下、交流初期透
磁率2500以上、飽和磁束密度4000Gauss以上、相対損失
係数４×10^-6以上をもつMn−Zn系のフェライト粉体を単
独または２種以上混合したものを200〜400重量部添加し
たものを使用する。

さらに、芯磁性材料の体積固有抵抗値を小さくするに
は、請求項（４）に記載のように、ベースゴム材料100
重量部に対して20重量部以下の気相成長法カーボン繊維
が添加される。

以下、上記構成を実施例を示す図面を参照して具体的に
説明する。

〔実施例〕

第１図に本発明による点火ケーブルの一部切欠斜視図、
第２図に同上の断面図を示した。

１は抵抗導体芯線であり、その補強芯２には、400（デ
ニール）×４本を編組もしくはＳ・Ｚ方式で撚り込み、
外装に接着性アクリル樹脂をコートし、外径0.4〜0.45m
mに成形したものを使用する。

この補強芯２の上に、表−２（後掲）に示すフェライト
粉体（１）400重量部をシリコーンゴム：フッ素ゴム＝
7:3のブレンドベースゴム材料100重量部に添加したもの
を押出加硫し、フェライトコア層３を形成する。この
際、点火ケーブルの静電容量を80pF/m以下にするため
に、フェライトコア層３の外径を0.65〜0.7mmΦにす
る。

この上に、外径0.04〜0.045mmΦのNi−Cr合金線（JIS
Ｃ 2520「電熱用合金線及び帯」、NCHW−１種）を1cm
当り91〜115回横巻きして金属巻線層４を形成する。合
金線の横ずれ防止のため、合金線外径の約1/3をフェラ
イトコア層３に喰い込ませるのが好ましい。

このようにして、外径0.8mmΦ以下、抵抗値16kΩ/mの金
属巻線式抵抗導体芯線１を形成する。

この抵抗導体芯線１の上に、誘導率2.54以下のEPDM又は
難燃性のEPDM被覆材料を外径3.8mm以下に押出被覆す
る。

更に、端子（図示せず）をかしめる際の端子〜電線間の
固着力と電線破断強度を増すために、ガラス繊維を150
〜400目/m（５〜９目／インチ）の密度で編組した補強
層６を設ける。

この補強層６の上に、シリコーンゴム或いは難燃性EPDM
等の保護機能を有するシース材料を押出加硫し、シース
層７を形成し、外径5mmΦの点火ケーブルとする。なお
補強層６のシース層７との密着性をよくするため、補強
層６にはプライマーを施すことが好ましい。

次に、抵抗導体芯線１の外径を0.8mmΦ以下と限定した
理由について説明する。

第３図に示される電線の静電容量は、一般に（１）式で
表される。

式中、d₁,d₂,d₃はそれぞれ導体、絶縁体、シースの外径
を、またε₀,ε₁,ε_２は真空の誘電率、絶縁体、シース
の比誘電率を示す。

（１）式において、静電容量Ｃを下げるためには、材料
の比誘電率を下げ、導体外径を細くし、逆に絶縁体とシ
ースの外径を太くすることが有効である。

ここで、点火ケーブルの外径を5mmΦに限定し、かつ一
般特性（耐電圧、耐熱性等）を満足するためには、導体
外径（d₁）と絶縁体の比誘導率（ε_１）を如何に下げる
かが要点となる。

第４図は式（１）において絶縁体の比誘導率（ε_１）を
パラメータとした導体外径（d₁）と静電容量との関係を
示すグラフである。

ここで、絶縁体の外径は3.8mm、シースの比誘電率を3.2
とし、ガラス編組入りの構造とした。

この計算結果より、80pF/mの静電容量を得るためには、
点線以下の導体外径と絶縁体比誘電率の組み合わせが必
要である。雑音防止特性面からはできる限りの外径の大
きいことが望ましい。一方、絶縁体の比誘電率は一般に
2.2〜2.3が最低である。

以上の関係より、絶縁体の実質比誘電率を2.5とし導体
の外径をΦ0.8mm以下と設定した。

次に、点火ケーブルの燃焼性を考えると、従来の非難燃
絶縁体より難燃化絶縁体に変更すべき要求があり、実質
比誘電率を2.5以下で一般物性も具備しているEPDM系絶
縁材料の使用に至った。

この難燃化EPDM系絶縁材料の物性値を表−１に示す。比
誘電率を2.5以下におさえるために難燃効果の高い臭素
系難燃剤と三酸化アンチモンと酸化ジルコニウムを併用
し、その添加量を５〜20重量部におさえた所に特徴をも
っている。

次に高圧抵抗電線の雑音防止特性について述べる。雑音
防止特性を左右する要因として、（ｉ）電気回路（ii）磁気回路がある。

（ｉ）電気回路については、スパークプラグで点火した
ときに発生する雑音電波の大きさは（２）式の放射電力
Ｐで表される。

〔I:電流、E:印加電圧、Z:インピーダンス〕（２）式において、印加電圧（Ｅ）は年々高まっていく
ため、インピーダンス（Ｚ）を大きくすることが放射電
力Ｐを小さくさせることになる。このインピーダンス
（Ｚ）は（３）式で表される。

〔R:抵抗、L:インダクタンス、C:静電容量、ω：周波
数〕 R,C,ωは、制約要素となるから、インダクタンス（Ｌ）
を大きくする必要がある。このインダクタンス（Ｌ）は
（４）式で表される。

〔α：長岡係数、μ：芯磁性剤の透磁率、a:芯磁性材の
半径、N:単位長さ当りの金属抵抗線の巻き数〕電線構造上、先に述べたようにａ及びＮは、制約を受け
るから、芯磁性材の透磁率μの大きいものを使用するこ
とが雑音源である放射電力（Ｐ）を小さくすることにな
る。

一方、（ii）磁気回路による雑音防止については、電気
エネルギーを熱エネルギーに変えるというジュール熱交
換（損失）に支配される。これは、渦電流損失（Pe）、
ヒステリシス損失（Ph）、及び磁性材固有の鉄損失（相
対損失係数）の総和としてとらえることができる。雑音
防止を行うには（５），（６），（７）式で表される各
々の印紙が大きくなることが有効である。

渦電流損失ヒステリシス損失 Ph＝ｆ・η・Bm^1.6 …（６）相対損失係数 Tanδ／μｉ …（７）〔t:芯磁性材の厚さ、ρ：芯磁性材の固有抵抗、Bm:最
大磁束密度、f:周波数、h:ヒステリシス損失係数〕以上のことより、限られたスペースに添加される磁性粉
体の望ましい条件として、高透磁率高最高磁束密度（高実効飽和磁束密度）高ヒスリシス損失係数高相対損失係数を持つことがあげられる。

表−２に今回検討した磁性粉体の諸特性を示す。

フェライトコアで重要なことは、先に示した高透磁率磁
性粉体と、それを多部数添加できるベースポリマーの組
み合わせにある。

表−３に、シリコーンゴム、フッ素ゴムに磁性材料を適
宜添加し、アラミド繊維（商品名：ケブラー、デュポン
・東レケブラー（株）製）上に押出加硫し外径0.8mmの
フェライトコアを作成し、種々の試験結果を表した。

この結果、耐熱性から見るとフッ素ゴムフェライトが25
0℃においても柔軟性をもち、又不燃であるといった長
所があるが、逆に０℃程度の耐寒巻付けにおいて割れが
発生する欠点をもっている。

この為、耐寒性に優れたシリコーンゴムをブレンドする
ことが有効な手段であり、合わせて磁性粉体を多量に添
加することができるのもシリコーンゴムの特徴である。

この結果、フェライトコアのベースゴム材料としては、
シリコーンゴム（トーレ:SH432）とフッ素ゴム（JSR:ア
フラス）を重量比で4:6〜1:9にブレンドし、これを磁性
粉体としては粒子径10μｍ以下、交流初期透磁率2500以
上、飽和磁束密度4000Gauss以上のMn−Znフェライトを2
00〜400重量部添加し、若干量の加硫材を入れたもの
が、特性面および加工面でも優れていることがわかっ
た。

次に雑音防止特性に起因する要因としてフェライトコア
の体積固有抵抗値があげられる。

表−４に、フェライトコアに種々の導電性カーボンを添
加して、体積固有抵抗値と磁性効果を調べた結果を示し
た。

この結果、導電性カーボンとしては、気相成長法炭素繊
維（Veper Grown Carbon Fiber）を５〜20重量部添加す
ることにより、体積固有抵抗値を下げることができる。
また、渦電流損失（Pe）を下げる効果も大きく、線状繊
維の持つ熱伝導率の良さが、雑音防止特性の（ii）ジュ
ール熱交換を容易にし、雑音防止特性をよくする結果と
なる。

すなわち、本発明による点火ケーブルの特徴の１つは、
端に体積固有抵抗のみを低下させるのではなく熱伝導率
に優れた導電性カーボンを使用する点にある。

表−５及び第５図には、本発明による点火ケーブルと従
来品との特性値と、卓上電界強度とをそれぞれ対比して
示した。

〔発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば、外径5mmΦの点
火ケーブルにおいて、電線の難燃化を果たすと共に、静
電容量が80pF/m以下で、しかも雑音防止特性のすぐれた
ものが得られる。この点火ケーブルは、長期火花耐久試
験においても、抵抗値が±５％以内であり、安定した耐
久性をもつ。

また、通常の押出成形法により容易に製造できるので、
コストパフォーマンスにもすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による雑音防止用高圧抵抗電線（点火ケ
ーブル）の一実施例を示す一部切欠斜視図、第２図は同上の断面図、第３図は電線の静電容量を算出するための説明図、第４図は絶縁体の比誘電率をパラメータとする導体外径
と静電容量との関係を示すグラフ、第５図は本発明による点火ケーブルと従来品の周波数と
電界強度との関係を示すグラフ、第６図は従来の点火ケーブルを示す断面図である。１……抵抗導体芯線、２……補強芯、３……フェライト
コア層、４……金属巻線層、５……絶縁層、６……補強
層、７……シース層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−107410（ＪＰ，Ａ) 特開平１−211807（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−96521（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−33023（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−103415（ＪＰ，Ｕ) 特公昭44−15452（ＪＰ，Ｂ１) 実公昭44−26679（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】抵抗導体芯線、絶縁層および保護シース層
を有する電線において、前記抵抗導体芯線を、繊維束からなる補強芯の外周をベ
ースゴム材料にフェライトおよびカーボン繊維を添加し
てなるゴム組成物で被覆し、その表面に金属抵抗線を巻
装して形成し、かつの外径を0.8mmΦ以下に形成するこ
とにより、静電容量を80pF/m以下に抑えると共に電線外
径を5mmΦ以下に形成したことを特徴とする雑音防止用
高圧抵抗電線。
【請求項２】絶縁層が難燃性のエチレンプロピレン共重
合体である請求項（１）の雑音防止用高圧抵抗電線。
【請求項３】ゴム組成物のベースゴム材料がシリコーン
ゴムとフッ素ゴムを4:6〜1:9の重量比で配合したもので
ある請求項（１）の雑音防止用高圧抵抗電線。
【請求項４】カーボン繊維としてベースゴム材料100重
量部に対して20重量部以下の気相成長法カーボン繊維を
用いた請求項（１）の雑音防止用高圧抵抗電線。
【請求項５】フェライトとして、粒子径100μｍ以下、
交流初期透磁率2500以上、飽和磁束密度4000Gauss以
上、相対損失係数４×10^-6以上をもつMn−Zn系のフェラ
イト粉体を単独または２種以上混合したものを、ベース
ゴム材料100重量部に対して200〜400重量部添加して用
いた請求項（１）の雑音防止用高圧抵抗電線。