JP2006100204A - シールドケーブルの接続端子構造及びその電気接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドケーブル１０端末の絶縁層１５外周面における放電を抑制する。
【解決手段】ケーブル端末の絶縁層に樹脂製絶縁リング１７を嵌め、その絶縁リング両側面の樹脂製半導電層１８からの半導電性筒状接触部１９をシールド層１３又は内部導体１６に接合する。半導電層を介して絶縁性突条の両側面に電圧が印加されてコンデンサが形成されても、半導電層と絶縁性突条が、樹脂製のため、空気を咬み込むことなく強固に結合されて空隙が生じにくく、放電は生じにくい。このケーブル端末をハウジング１内に挿入すると、雌端子１１がロック爪２に係止し、固定リング１４が筒状接続体３に、絶縁リング１７が筒状絶縁部材４の内面に気密に嵌り込んで、接続が完了する。絶縁リングと絶縁部材の嵌合及び固定リングと接続体の嵌合により、その接続部及び絶縁層表面が覆われて、その絶縁層表面への塵埃付着によるフラッシュオーバが抑制される。
【選択図】図１（ｂ）

Description

この発明は、高電圧の直流が流れるシールドケーブルの接続端子構造及びその接続端子の電気接続構造に関するものである。

今日、環境問題の点から、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車が開発され、これらの自動車は、直流高電圧の主電池（バッテリ）とコンバータ、インバータ、モータ等の間にその高電圧が印加されて電源（パワー）がそれらの機器に供給されている。特に、コンバータからインバータ、モータの系では高圧が印加され、例えば、市販車では、５００Ｖの電気が供給されている例があり、モータの高出力化に伴ってその電気も５００Ｖ以上の高電圧化の傾向にある。

このような直流高電圧回路において、各機器間は高圧用シールドケーブルで接続され、その接続は、通常、ケーブル端末のコネクタを機器側のコネクタに嵌合させて行っている。その高圧用シールドケーブルは、通常、半導電層を付加したものが使用されるが、半導電層の無いものも用いられ、コネクタには、高圧用のものが使用され（特許文献１参照）、そのコネクタとケーブル端末との結合は、例えば、図５、図６（ａ）、同（ｂ）に示すように、コネクタハウジング１内にケーブル１０端末の雌端子１１を挿入嵌合させる構造が一般的である（特許文献２参照）。
特開２００２−９３５１７号公報 特開２００２−１８４５２２号公報

そのケーブル１０の接続端子構造は、端末のシース１２を剥がしてシールド層（外部導体）１３を露出させ、銅にスズメッキした固定リング１４によりそのシールド層１３の解れを防止し、さらに、そのシールド層１３及び絶縁層１５を剥がして導体（内部導体）１６を露出させ、その露出導体１６に接続端子１１を圧着等により設けたものが一般的である。

一方、そのケーブル１０の端末（接続端子１１）が挿入されるコネクタは、コネクタハウジング１内に、その端子１１が係止して抜け止めされるロック爪２及び外部導体１３が接する接続体３をそれぞれ設けたものが一般的である。

このケーブル１０のコネクタへの接続は、図６（ａ）から同（ｂ）に示すように、ケーブル１０の端末（接続端子１１）をコネクタ内に挿入し、その端子１１をそのロック嵌合孔でもってロック爪２に係止させるとともに、固定リング１４（外部導体１３）を接続体３に接触させる。

このような電気接続構造において、ケーブル１０に通電されると、図４（ｂ）に示すように、ケーブル１０においては、外部導体１３と内部導体１６の間には絶縁層１５を介してコンデンサＣが形成される。このとき、外部導体１３と絶縁層１５の間又は内部導体１６と絶縁層１５の間に空隙（ギャップ）ａがあると、そのギャップａ部分における外部導体１３と内部導体１６の間は、そのギャップａでのコンデンサＣ_１と、絶縁層１５でのコンデンサＣ_２が等価的に直列接続されたように形成される。
このようなギャップａを有するケーブル１０は、通電により、内部導体１６と外部導体１３との間に電圧が印加されると、そのギャップａ部分は空気絶縁であるため、コンデンサＣ_１の絶縁耐力が低く、放電を生じ易い。

ここで、ケーブル１０の端末の内部導体１６と外部導体１３と間は、ポリエチレン樹脂等からなる絶縁層１５により絶縁性が確保されており、通常、その絶縁層１５の表面が異物による汚損のないきれいな面では１ｃｍ当たり１０ｋｖを超える絶縁耐力を持つが、イオン性の物質で汚損された場合には、数１００ｖ程度でフラッシュオーバを起こすトラッキング現象が生じる可能性がある。

このため、上記ケーブル１０の端末の内部導体１６と外部導体１３と間の絶縁層１５の表面は空気に接する開放状態であるため、初期状態では、その絶縁層１５表面（外周面）には付着物はなく、上記絶縁性は確保されているが、経時とともに塵埃が付着し、特に、結露等が生じて水分が付着すると、その塵埃の付着も増す。
その塵埃には、塩分等の成分も含まれ、このようなイオン性の物質が絶縁層１５表面に付着すると、絶縁層１５の表面に導電経路が形成されて、上記の数１００ｖ程度でフラッシュオーバを起こして、その絶縁層１５表面で温度上昇が発生し、最終的には、放電を生じるトラッキング現象が生じる恐れがある。

このとき、絶縁層１５と外部導体１３の間に上記空隙（ギャップ）ａがあって、そのギャップａに塵埃が入り込むと、そのギャップａは絶縁耐力が低いため、そのフラッシュオーバが起きてトラッキング現象が生じ易い。
トラッキング現象が生じれば、絶縁層１５の絶縁耐力の劣化が進行し、やがて、ケーブル１０の端末において内部導体１６と外部導体１３の間に短絡が生じ（ショート状態となり）、このケーブル１０による電力の供給がなされない状態となる。

この発明は、その内部導体１６と外部導体１３間の放電を抑制することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、上記露出シールド層（外部導体）１３と絶縁層１５の間及び露出導体１６と絶縁層１５の間にそれぞれ半導電層を設けることにより、シールドケーブルの接続端子構造における内部導体１６と外部導体１３と間のフラッシュオーバが生じ難くしたのである。

すなわち、図４（ａ）に示すように、シールドケーブルにおいて、その外部導体１３と絶縁層１５の間及び露出導体１６と絶縁層１５の間にそれぞれ半導電層１８ａ、１８ｂを設けた構成においては、半導体層１８ａと内部導体１６、半導体層１８ｂと外部導体１３はそれぞれ実質的に同電位となり、仮に、半導体層１８ａと内部導体１６の間、又は半導体層１８ｂと外部導体１３の間にギャップａがあっても、このギャップａ部分に電位差がないため、電界は生じない。このため、このギャップａにおいて放電が生じ難い（フラッシュオーバが生じ難い）。
一方、半導体層１８ａ、１８ｂと絶縁層１５は、通常、共に樹脂製等で親和性が高いため、その界面がなじみ、ギャップａは生じ難い。このため、放電も生じ難い（フラッシュオーバも生じ難い）。

この考えに基づき、この発明は、上述のシールドケーブルの接続端子構造において、露出シールド層と露出導体の間の絶縁層の外面全周に絶縁性突条を形成し、その絶縁性突条の両面に絶縁性突条と親和性の高い半導電層をそれぞれ設けるとともに、その両半導電層からそれぞれ露出シールド層又は露出導体に至る半導電性接触部を設けたのである。

このようにすれば、上記半導電層及び半導電性接触部により、上記絶縁性突条の露出シールド層側の側面がその露出シールド層と等電位になるとともに、絶縁性突条の露出導体側の側面がその露出導体と等電位になる。このため、ケーブルに通電されて、内部導体と露出シールド（外部導体）の間に電圧が印加されると、その絶縁性突条の両面がその内部導体と外部導体の電位差となって、絶縁性突条の両側面に電圧が印加され、その印加部分は等価的にコンデンサを形成する。
このため、上記絶縁性突条と半導電層の接合面に空隙が生じている場合、その空隙部分に電圧(分圧)を生じ、その電圧が空気絶縁耐量を超えると、上記放電を生じることとなる。しかし、上記のように、半導電層と絶縁性突条の両者が樹脂製等の親和性の高いものであると、通常、空気を咬み込むことなく、強固な結合がなされ、空隙が生じにくく、結果として、前記放電を抑止する効果がある。

その絶縁層１５を膨出させるための絶縁性突条は、絶縁層１５の形成時に同時に一体成形することもできるが、通常、ケーブル端末は、ケーブルの長さ方向のどの部分となるか不明であるため、絶縁リングを嵌める等の手段を採用して、絶縁層１５とは別ものとすることが好ましい。

この発明は、以上のように、親和性の高い絶縁性突条と半導体層でもって、その絶縁性突条の両面間に内部導体と外部導体と同電位差のコンデンサを形成することとしたので、その間で放電が生じる恐れがなく、このため、シールドケーブルの接続端子構造における放電を抑制することができ、その放電による電力供給遮断等の不都合を無くすことができる。

この発明の実施形態としては、シールドケーブルの端末のシースを剥がしてシールド層を露出させるともに、そのシールド層及び絶縁層を剥がして導体を露出させ、その露出導体に接続端子を設けたシールドケーブルの接続端子構造において、前記露出シールド層と露出導体の間の絶縁層の外面全周に絶縁性突条を形成し、その絶縁性突条の両面に絶縁性突条と親和性の高い半導電層をそれぞれ設けるとともに、その両半導電層からそれぞれ露出シールド層又は露出導体に至る半導電性接触部を設けて、前記半導電層及び半導電性接触部により、前記絶縁性突条の露出シールド層側の側面をその露出シールド層と等電位にするとともに、絶縁性突条の上記露出導体側の側面をその露出導体と等電位にした構成を採用できる。

上記半導電性接触部は、上記半導電層からそれぞれ上記絶縁層外周面を覆って上記露出シールド層又は露出導体に至る筒状をして、前記露出シールド層又は露出導体のそれぞれの外周面に密着している構成とすれば、絶縁層を外気から遮断することができて、その絶縁層外面に塵埃が付着することを防止することができる。

その絶縁性突条は、上記露出シールド層と露出導体の間の絶縁層の外面全周に絶縁リングを気密に嵌め込んで形成することができる。このように、絶縁リングを気密に嵌め込めば、絶縁性突条と絶縁層の接合面の空気層は生じ難い。このとき、絶縁リング内周面又は絶縁層の外周面にシリコンゴム等のシール材を塗布すれば、その両者の気密性がより確実となって、空気層はより生じなくなる。

上記半導電層と半導電性接触部は、上記絶縁性突条と同一の樹脂材料に導電性粉末を混練したものとすれば、軟化温度がほぼ同一になって、結合（融着）が安定する等の半導電層と絶縁性突条の両者の結合性が優れたものになるため、両者の接合界面に空隙（気泡）がより生じ難い。この場合、その接合は、接着剤などによる等の種々の手段を採用できるが、絶縁性突条に半導電層を熱融着する手段とすれば、両者が相互に円滑に溶け合って空気を咬み込むことなく強固に結合し、その空隙の発生を有効に防止する。

これらのシールドケーブルの接続端子構造でもって、そのシールドケーブルの接続端子を、コネクタの接続端子に接続させる場合には、例えば、コネクタ内に上記絶縁性突条が嵌る筒状絶縁部材を設け、その筒状絶縁部材は前記シールドケーブルの接続端子をコネクタの接続端子に接続させた際、その接続部を覆うとともに、前記絶縁性突条が嵌ってその嵌合部全周が気密とされる構成を採用することができる。

このようにすれば、絶縁性突条及び筒状絶縁部材により、内部導体側の露出部が覆われて、塵埃の付着が抑制されるとともに、その両者の嵌合により、内部導体と外部導体の間の放電経路を構成する空気層がなくなって、放電抑制はより向上する。
このとき、上記絶縁性突条の外周面又は筒状絶縁部材４の内周面にシリコンゴム等のシール材を塗布すれば、その両者の気密性がより確実となって、放電抑制効果はより向上する。

一実施例を図１（ａ）、同（ｂ）乃至図３に示し、この実施例は、先の一般的なシールドケーブル１０の端末の絶縁層１５の外周面に樹脂製絶縁リング１７を気密に嵌め、その絶縁リング１７の両側面全面に半導電層１８及び半導電性筒状接触部１９を設け、その半導電性筒状接触部１９を、シールド層１３又は内部導体１６の外面全周に至らせて気密に接合したものである。このとき、絶縁リング１７の内周面又は絶縁層１５の外周面にシリコンゴム等のシール材を塗布して両者１５、１７の気密性を高めることもできる。

その絶縁リング１７は、種々の材料を採用できるが、例えば、ポリエチレン、ゴム等を使用して成形し、また、半導電層１８（１８ａ，１８ｂ）及び半導電性筒状接触部１９（１９ａ，１９ｂ）も種々の材料を採用できるが、例えば、絶縁リング１７と同一樹脂材料にカーボンブラック等の導電粉末を混練したもので成形すると、絶縁リング１７に半導電層１８を接合する際、同一材であることから、両者は強固に接合し易くなる。特に、熱融着の場合に有効である。熱融着によって接合すれば、その接合が強固になされるとともに、その接合面に気泡（ボイド）が入り込まず、そのボイドでの上記放電が生じにくい。

このシールドケーブル１０の端末が挿入接続されるコネクタは、従来と同様に、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなるコネクタハウジング１内に、シールドケーブル１０の端末の接続端子１１が係止して抜け止めされるロック爪２及び外部導体１３が接する接続体３をそれぞれ設けるとともに、その接続体３の内側に絶縁部材４を設けている。

その接続体３及び絶縁部材４は、同一心とされた筒状物となっており、図１（ａ）から同（ｂ）に示すように、ケーブル１０の端末（雌端子１１）をコネクタハウジング１内に挿入すると、雌端子１１がそのロック嵌合孔でもってロック爪２に係止して規定位置で固定されるとともに、固定リング１４が接続体３の内面に、絶縁リング１７が絶縁部材４の内面に、それぞれ気密に嵌り込んで、ケーブル１０のコネクタハウジング１への接続が完了する。このとき、絶縁リング１７外周面又は絶縁部材４内周面にシリコンゴムを塗布して、両者４、１７間の気密性をより確実とする。

この接続状態は、絶縁リング１７、半導電層１８及び筒状接触部１９により、内部導体１６側の導電露出部が覆われて、塵埃の付着が抑制されるとともに、その絶縁リング１７と絶縁部材４の気密な嵌合により、内部導体１６とシールド層１３の間の放電経路を構成する空気層がなくなって、その両者１６、１３間の放電は確実に抑制される。

図６（ａ）、同（ｂ）で示した従来の接続構造においては、例えば、ワイヤーハーネスにおいて、絶縁層１５表面を介した放電のため絶縁劣化に至る可能性があったが、この実施例では、その可能性が無くなる。すなわち、ハイブリッド自動車等のワイヤーハーネスにおける絶縁層表面における放電による絶縁劣化の危惧が無くなる。

一実施例の作用説明図 同作用説明図 同実施例のシールドケーブル端末部の斜視図 （ａ）は同シールドケーブル端末部の分解斜視図、（ｂ）は同絶縁リングの断面図 （ａ）、（ｂ）は各ケーブルにおける放電作用説明図 従来例の斜視図 同作用説明図 同作用説明図

符号の説明

１ コネクタハウジング
２ ロック爪
３ 外部導体用接続体
４ 筒状絶縁部材
１０ シールドケーブル
１１ シールドケーブル側接続端子（雌端子）
１２ シース
１３ シールド層（外部導体）
１４ シールド層固定リング
１５ 絶縁層
１６ 導体（内部導体）
１７ 樹脂製絶縁リング
１８、１８ａ、１８ｂ 樹脂製半導電層
１９、１９ａ、１９ｂ 樹脂製半導電性筒状接触部

Claims (8)

1. シールドケーブル１０の端末のシース１２を剥がしてシールド層１３を露出させるともに、そのシールド層１３及び絶縁層１５を剥がして導体１６を露出させ、その露出導体１６に接続端子１１を設けたシールドケーブルの接続端子構造において、
   上記露出シールド層１３と露出導体１６の間の絶縁層１５の外面全周に絶縁性突条を形成し、その絶縁性突条の両面に絶縁性突条と親和性の高い半導電層１８をそれぞれ設けるとともに、その両半導電層１８からそれぞれ上記露出シールド層１３又は露出導体１６に至る半導電性接触部１９を設けて、前記半導電層１８及び半導電性接触部１９により、前記絶縁性突条の露出シールド層１３側の側面をその露出シールド層１３と等電位にするとともに、絶縁性突条の上記露出導体１６側の側面をその露出導体１６と等電位にしたことを特徴とするシールドケーブルの接続端子構造。
2. 上記半導電性接触部１９は、上記半導電層１８からそれぞれ上記絶縁層１５外周面を覆って上記露出シールド層１３又は露出導体１６に至る筒状をして、前記露出シールド層１３又は露出導体１６のそれぞれの外周面に密着していることを特徴とする請求項１に記載のシールドケーブルの接続端子構造。
3. 上記露出シールド層１３と露出導体１６の間の絶縁層１５の外面全周に絶縁リング１７を気密に嵌め込み、この絶縁リング１７によって上記絶縁性突条を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールドケーブルの接続端子構造。
4. 上記半導電層１８及び半導電性接触部１９を樹脂製として、両者の親和性を高めたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のシールドケーブルの接続端子構造。
5. 上記半導電層１８及び半導電性接触部１９を、上記絶縁性突条と同一の材料に導電性粉末を混練したものとしたことを特徴とする請求項４に記載のシールドケーブルの接続端子構造。
6. 上記絶縁性突条に上記半導電層１８を熱融着することによって設けたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のシールドケーブルの接続端子構造。
7. シールドケーブル１０の端末のシース１２を剥がしてシールド層１３を露出させるともに、そのシールド層１３及び絶縁層１５を剥がして導体１６を露出させ、その露出導体１６に接続端子１１を設け、そのシールドケーブル１０の接続端子１１を、コネクタの接続端子２に接続させた電気接続構造において、
   上記シールドケーブル１０の端末を請求項１乃至６の何れかに記載のシールドケーブルの接続端子構造とし、上記コネクタ内に前記絶縁性突条が嵌る筒状絶縁部材４を設け、その筒状絶縁部材４は前記シールドケーブル１０の接続端子１１をコネクタの接続端子２に接続させた際、その接続部を覆うとともに、前記絶縁性突条が嵌ってその嵌合部全周が気密とされることを特徴とするシールドケーブルの電気接続構造。
8. 上記絶縁性突条と筒状絶縁部材４の間にシール材を塗布するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のシールドケーブルの電気接続構造。

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