JP2012130225A - 電線の接続方法及びワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】加工時間、管理工数の削減及び作業性の向上と、細い電線の防水性の確保と、を両立することができる電線の接続方法及びワイヤハーネスを提供する。
【解決手段】電線２の端末から露出した芯線束２１同士を互いに重ねて電気的に接続し、その後、芯線束２１を第１接着剤６中に浸漬して芯線２１間の隙間内に第１接着剤６を浸透させる。次に、金型８の孔部８１に芯線束２１を挿入すると共に熱可塑性の第２接着剤７を注入し、第２接着剤７を固化させた後、孔部８１から芯線束２１を第２接着剤７と一体で取り出す。
【選択図】図２

Description

本発明は、電線の接続方法及びワイヤハーネスに係り、特に、電線の芯線束同士を接続する電線の接続方法及び電線の端末から露出した芯線束同士を互いに重ねて電気的に接続したワイヤハーネスに関するものである。

移動体としての自動車などには、種々の電子機器が搭載される。このため、前記自動車などは、前記電子機器に電源などからの電力やコンピュータなどからの制御信号などを伝えるために、ワイヤハーネスを配索している。このワイヤハーネスは、導電性の複数本の芯線からなる芯線束と、該芯線束を被覆する絶縁性の被覆樹脂からなる被覆部と、を備えた複数の電線から構成されている。

上記ワイヤハーネスには、電線端末の被覆部を除去して芯線束を露出させ、露出した芯線束同士を互いに電気的に接続した箇所が多数設けられている。このように電気的に接続するために露出された芯線束は外部に対して確実に絶縁され、かつ防水される必要がある。そこで、従来から種々の電線の接続方法が提案されている。

その一例として、例えば、図６に示されたものが提案されている。即ち、まず、複数の電線１００端末の被覆部１０１を除去して、芯線束１０２を露出させる。そして、露出した芯線束１０２同士を溶着又は圧着などにより電気的に接続した後、シアノアクリレート系接着剤２００中に浸漬させて、芯線束１０２を構成する芯線間の隙間内にシアノアクリレート系接着剤２００を浸透させる（図６（Ａ））。このシアノアクリレート系接着剤２００は、低粘度の接着剤であるため、芯線束１０２を浸漬させると、芯線間の隙間に迅速にかつ確実に浸透する。

次に、芯線束１０２をシアノアクリレート系接着剤２００から出した後（図６（Ｂ））、内部にホットメルトが充填された熱収縮チューブ２０１に芯線束１０２を挿入する（図６（Ｃ））。次に、ベルトヒータ２０２にて熱収縮チューブ２０１を温めて熱収縮させて（図６（Ｄ））、完成する（図６（Ｅ））。

しかしながら、上述した図６に示す従来の電線の接続方法では、熱収縮チューブ２０１を支持させてホットメルトを充填するという面倒な手作業が必要であり、さらに、熱収縮チューブ２０１の収縮時間が非常に長いため、加工時間が長くなり、人件費がかかる、という問題があった。しかも、熱収縮チューブ２０１からのホットメルトの飛び出しを目視で確認する必要もあるため、さらに作業が複雑となり、人件費がかかり、生産性が低いという問題があった。

そこで、熱収縮チューブ２０１の代わりに熱収縮しない保護チューブを被せるものも提案されている（例えば特許文献１）。しかしながら、熱収縮しない保護チューブを用いると、収縮時間を待たなくても済むが、芯線束１０２のサイズや形状に合った保護チューブを用意する必要がある。このため、芯線束１０２のサイズや形状毎に保護チューブが必要となり、保護チューブに品番を付して管理する必要があり、管理工数が増大する、という問題があった。

また、金型の穴部に芯線束１０２を挿入すると共に樹脂材を注入し、該樹脂材を固化させた後、該穴部から芯線束１０２を樹脂材と一体に取り出す電線の接続方法も提案されている（特許文献２）。この場合、熱収縮チューブ２０１や保護チューブが必要なくなり、加工時間、管理工数の削減、作業性の向上を図ることができる。

しかしながら、樹脂材は粘度が高く、芯線束１０２間の隙間に浸透し難いため、電線が細く芯線間が小さい場合、樹脂材が十分に充填せずに、防水性が低下するという問題があった。即ち、従来の電線の接続方法では、加工時間、管理工数の削減及び作業性の向上と、細い電線の防水性の確保と、を両立することができない、という問題があった。

特開平９−５５２７８号公報 特開平１０−３２２８７０号公報

そこで、本発明は、加工時間、管理工数の削減及び作業性の向上と、細い電線の防水性の確保と、を両立することができる電線の接続方法及びワイヤハーネスを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、複数本の芯線からなる芯線束と、該芯線束を覆う被覆部と、を備えた電線の接続方法において、前記電線の端末から露出した前記芯線束同士を互いに重ねて電気的に接続する工程と、前記電気的に接続した芯線束を第１接着剤中に浸漬して前記芯線束における芯線間の隙間内に前記第１接着剤を浸透させる工程と、前記第１接着剤が浸透した前記芯線束を金型の孔部に挿入すると共に第２接着剤を注入して固化させた後、前記孔部から前記芯線束を取り出す工程と、を順次行うことを特徴とする電線の接続方法に存する。

請求項２記載の発明は、前記第１接着剤が、シアノアクリレート系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤及びエポキシ系接着剤の何れか１つで構成され、前記第２接着剤が、ホットメルト系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の何れか１つで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電線の接続方法に存する。

請求項３記載の発明は、複数本の芯線からなる芯線束と、該芯線束を覆う被覆部と、を有する複数の電線を備え、前記電線の端末から露出した前記芯線束同士を互いに重ねて電気的に接続したワイヤハーネスにおいて、前記電気的に接続した芯線束を第１接着剤中に浸漬して前記芯線束における芯線間の隙間内に前記第１接着剤を浸透させて形成した止水部と、前記止水部が形成された芯線束を金型の孔部に挿入すると共に第２接着剤を注入して固化して形成した保護部と、を備えたことを特徴とするワイヤハーネスに存する。

以上説明したように請求項１及び３記載の発明によれば、第１接着剤として低粘度のものを用いれば電線が細く芯線間の隙間が小さくてもその隙間に迅速にかつ確実に浸透して確実に防水することができる。しかも、第１接着剤に浸漬させた後、金型を用いて芯線束の回りを第２接着剤により覆っているため、熱収縮チューブや保護チューブを用いる必要がない。このため、加工時間、管理工数の削減及び作業性の向上と、細い電線の防水性の確保と、を両立することができる。

請求項２記載の発明によれば、確実に芯線間に浸透する。

本発明の電線の接続方法を実施したワイヤハーネスの一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の電線の接続方法を説明するための説明図である。 第１接着剤の粘度と止水性との関係を示す表である。 線径（sq）が0.3、0.5、1.25、2、3、5の各電線端末に露出した芯線束同士を電気的に接続した後、ホットメルト系接着剤により保護部のみを形成した比較品と、線径（sq）が0.3、0.5、1.25、2、3、5の各電線端末に露出した芯線束同士を電気的に接続した後、シアノアクリレート系接着剤に浸漬して止水部を形成した後にホットメルト系接着剤により保護部を形成した本発明品と、をそれぞれ製作して、それぞれの比較品、本発明品の芯線間止水性を評価した結果を示す表である。 従来品Ａ〜Ｃ、本発明品Ａ〜Ｅをそれぞれ製作して、各従来品Ａ〜Ｃ、本発明品Ａ〜Ｅの芯線間止水性、線間止水性、絶縁性、保護性、耐熱性、耐冷熱衝性、硬化時間（処理時間）、管理工数、設備費、材料コストを評価した結果を示す表である。 従来の電線の接続方法を説明するための説明図である。

以下、本発明の電線の接続方法及び当該方法で接続された複数の電線から構成されるワイヤハーネスを図面に基づいて説明する。図１に示すように、ワイヤハーネス１は、複数の電線２を備えている。

上記電線２はそれぞれ、導電性の芯線束２１と、絶縁性の被覆部２２と、を備えている。上記芯線束２１は、複数の芯線が撚られて形成されている。上記被覆部２２は、芯線束２１を被覆していて、ポリ塩化ビニル（Polyvinylchoride:ＰＶＣ）などの合成樹脂からなる。これら複数の電線２はそれぞれ、端末の被覆部２２が除去されて芯線束２１が露出されている。さらに、この露出した芯線束２１同士が、溶着若しくは圧着などにより互いに密着されて電気的に接続されている。

そして、この電気接続のために露出した芯線束２１の防水、絶縁、保護を図ることを目的として、ワイヤハーネス１はさらに、上記露出した芯線束２１を覆って芯線束２１を防水する第１接着剤から形成される絶縁性の止水部３と、この止水部３の外側から露出した芯線束２１をさらに覆って芯線束２１を保護する熱可塑性の第２接着剤から形成される絶縁性の保護部４と、を備えている。

次に、上述した構成のワイヤハーネス１を構成する電線２の接続方法について、図２を参照して以下説明する。まず、複数の電線２の端末の被覆部２２を取り除いて各々の芯線束２１を露出させた後、芯線束２１の先端が揃うようにそれぞれ芯線束２１を互いに同一方向に重ねる。次に、公知の溶着装置または圧着装置を用いて、互いに重ねられた芯線束２１を溶着または圧着して、芯線束２１同士を互いに電気的に接続する。

次に、容器５に溜められた第１接着剤６内に上記電線２の端末から露出した電線束２１を浸漬させる（図２（Ａ））。このとき、露出した芯線束２１だけでなく、露出した芯線束２１近傍の被覆部２２も第１接着剤６内に浸漬させる。上記第１接着剤６としては、例えばシアノアクリレート系接着剤を用いることが考えられる。シアノアクリレート系接着剤は、２−シアノアクリル酸エステルを主成分とし、基材に付着している水分と反応して、瞬間的に硬化する接着剤である。このシアノアクリレート系接着剤は、後述する可塑性の第２接着剤７として用いられるホットメルト系接着剤よりも低粘度の接着剤である。

上述したような低粘度の第１接着剤６内に電線２の端末を浸漬すると、毛細血管現象が生じて第１接着剤６が、芯線束２１を構成する芯線間の隙間や電線２の被覆部２２間の隙間に浸透する。次に、気圧が２００kPa以上における第１接着剤６の粘度と芯線間の止水性との関係を図３に基づいて説明する。同図から明らかなように、第１接着剤６の粘度が高いほど芯線間の隙間に浸透しにくく止水性が悪化する。

そこで、防水を図るために、第１接着剤６としては、粘度1000mPa・s以下のものを用いる必要がある。自然浸漬では、粘度150mPa・s以下のものが望ましい。第１接着剤６としてシアノアクリレート系接着剤を用いれば1000mPa・s以下、150mPa・sの低粘度を実現することができる。

次に、電線２の端末を第１接着剤６から出すと（図２（Ｂ））、その後、電線２の芯線間の隙間、被覆部２２間の隙間に浸透した第１接着剤６や芯線束２１、被覆部２２表面に付着した第１接着剤６が硬化して上述した止水部３が形成される。

この止水部３により芯線束２１を覆うことにより防水、絶縁を図ることができるが、電線２の端末を第１接着剤６に浸漬させて止水部３を形成しているため、止水部３の厚みは薄い。このため、この止水部３だけでは芯線束２１の保護を行うことができないため、次に止水部３よりも厚い保護部４を成形する。

上記保護部４を成形するために、まず、金型８内の孔部８１に加熱して溶融した熱可塑性の第２接着剤７を注入する（図２（Ｂ））。この第２接着剤７としてはホットメルト系接着剤を用いることが考えられる。ホットメルト系接着剤は、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーを主成分にして、これに、粘着付与樹脂、可塑剤、酸化防止剤、及び、無機充填剤を溶融混合した固剤接着剤で、加熱すると溶融し冷えると固まる接着剤である。上記ホットメルト系接着剤の主成分としては、ＥＶＡ系、ＰＡ、ポリエステル、ポリオレフィン系、熱可塑性ゴム（ＴＰＲ）系、などがある。

その後、金型８の孔部８１に電線２の端末から露出した電線束２１を挿入する（図２（Ｃ））。このとき、露出した芯線束２１だけでなく、露出した芯線束２１近傍の被覆部２２も孔部８１内に挿入する。上記金型８は、有底筒状に設けられていて、孔部８１を電線２の長手方向と直交する方向に２分割する２部品から構成されている。

上記第２接着剤７が固化して保護部４が形成される。その後、金型８を構成する２部品を互いに離して、孔部８１から芯線束２１を第２接着剤７即ち保護部４と一体で取り出して、完成する（図２（Ｄ））。

上述した実施形態によれば、低粘度のシアノアクリレート系接着剤などからなる第１接着剤６中に電線２の端末を浸漬して止水部３を形成することにより、電線２が細く芯線間の隙間が小さくても第１接着剤６がその隙間に迅速にかつ確実に浸透して確実に防水することができる。しかも、第１接着剤６に浸漬させた後、金型８を用いて芯線束２１の回りをホットメルト系接着剤などからなる第２接着剤７を固化して成形した保護部４により覆っている。

ホットメルト系接着剤などの熱可塑性の第２接着剤７が固化する時間は、従来の熱収縮チューブが収縮する時間に比べて非常に短い。このため、加工時間を削減できる。しかも、金型８を用いて保護部４を形成することにより、部品品番の削減が可能となり、管理工数が削減でき、作業も簡易的になり自動化することが可能になるため、さらなる作業時間の削減、加工費の削減につながる。即ち、本実施形態によれば、加工時間、管理工数の削減及び作業性の向上と、細い電線の防水性の確保と、を両立することができる。

なお、上述した実施形態では、第１接着剤６としてシアノアクリレート系接着剤を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。第１接着剤６としては、例えば、細い芯線間の隙間に浸透するような低粘度の接着剤であればよく、他にシリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤でもよい。

また、上述した実施形態では、第２接着剤７としてホットメルト系接着剤を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。第２接着剤７としては、例えば、第１接着剤に比べて粘度が高くても強度が高いものであればよく、他にＰＶＣ樹脂でもよい。

また、上述した実施形態では、第１接着剤６が硬化した後に電線２の芯線束２１を金型８の孔部８１内に挿入していたが、本発明はこれに限ったものではない。第１接着剤６が硬化する前に電線２の芯線束２１を金型８の孔部８１内に挿入してもよい。

また、上述した実施形態では、金型８の孔部８１内に第２接着剤７を注入した後、電線２の芯線束２１を金型８の孔部８１内に挿入していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、金型８の孔部８１内に電線２の芯線束２１を挿入した後に第２接着剤７を注入してもよいし、金型８の孔部８１内への電線２の挿入と第２接着剤７の注入を同時に行ってもよい。

また、上述した実施形態では、２部品からなる金型８を互いに離して孔部８１から電線２の端末を取り外していたが、本発明はこれに限ったものではない。電線２を孔部８１から引き抜いて取り外すようにしてもよい。

次に、本発明者は、線径（sq）が0.3、0.5、1.25、2、3、5の各電線２端末に露出した芯線束２１同士を電気的に接続した後、シアノアクリレート系接着剤に浸漬させずにホットメルト系接着剤により保護部４のみを形成した比較品と、線径（sq）が0.3、0.5、1.25、2、3、5の各電線２端末に露出した芯線束２１同士を電気的に接続した後、シアノアクリレート系接着剤に浸漬して止水部３を形成した後にホットメルト系接着剤により保護部４を形成した本発明品と、をそれぞれ製作して、それぞれの比較品、本発明品の芯線間止水性を評価して、本発明の効果を確認した。結果を図４に示す。

同図に示すように、シアノアクリレート系接着剤に浸漬させていない比較品では、1.25aq以下の細い線径では防水できていないことが分かった。これは、ホットメルト系接着剤では粘度が高いため芯線間の隙間にホットメルト系接着剤が浸透しないからである。これに対して、シアノアクリレート系接着剤に浸漬させた本発明品では、1.25sq以下の細い線径であっても防水できることが分かった。

次に、本発明者は、後述する従来品Ａ〜Ｃ、本発明品Ａ〜Ｅをそれぞれ製作して、各従来品Ａ〜Ｃ、本発明品Ａ〜Ｅの芯線間止水性、線間止水性、絶縁性、保護性、耐熱性、耐冷熱衝性、硬化時間（処理時間）、管理工数、設備費、材料コストを評価した。結果を図５に示す。

従来品Ａは、露出した芯線束２１をシアノアクリレート系接着剤に浸漬して止水部３を形成した後に熱収縮チューブを被せた従来のワイヤハーネスである。従来品Ｂは、露出した芯線束２１をシアノアクリレート系接着剤に浸漬して止水部３を形成した後に熱収縮しないキャップを被せた従来のワイヤハーネスである。従来品Ｃは、止水部３を設けずにホットメルト系接着剤により形成した保護部４のみを設けた従来のワイヤハーネスである。

本発明品Ａは、シアノアクリレート系接着剤により止水部３を形成し、ホットメルト系接着剤により保護部４を形成した図１に示す本発明のワイヤハーネスである。本発明品Ｂは、シリコーン系接着剤により止水部３を形成し、ホットメルト系接着剤により保護部４を形成した図１に示す本発明のワイヤハーネスである。本発明品Ｃは、ウレタン系接着剤により止水部３を形成し、ホットメルト系接着剤により保護部４を形成した図１に示す本発明のワイヤハーネスである。本発明品Ｄは、エポキシ系接着剤により止水部３を形成し、ホットメルト系接着剤により保護部４を形成した図１に示す本発明のワイヤハーネスである。本発明品Ｄは、シアノアクリレート系接着剤により止水部３を形成し、ＰＶＣ樹脂により保護部４を形成した図１に示す本発明のワイヤハーネスである。

図５に示すように、従来品Ａは、止水性は良いが、熱収縮チューブの収縮（処理時間）が長く数分かかってしまう。また、材料コストもあまりよくない。従来品Ｂは、熱収縮させる必要がないので硬化時間（処理時間）は数秒と短いが、芯線束２１のサイズ毎にキャップを設ける必要があり、品番が必要となり管理工数が悪い。また、線間止水性、耐冷熱衝性もあまり良くない。従来品Ｃは、ホットメルト系接着剤の硬化時間（処理時間）は数秒と短いが、芯線間の隙間にホットメルト系接着剤が浸透しないため芯線間止水性があまり良くない。即ち、従来品Ａ〜Ｃはいずれも加工時間、管理工数の削減及び作業性の向上と、細い電線の防水性の確保と、を両立することができない。

これに対して、本発明Ａ〜Ｄは、芯線間止水性、線間止水性も良く、ホットメルト系接着剤の硬化時間も数秒と短い。特に、本発明品Ａは、芯線間止水性に優れている。本発明品Ｅは、設備費があまり良くないが、芯線間止水性、線間止水性がよく、ＰＶＣ樹脂の硬化時間も数秒と短い。即ち、本発明品Ａ〜Ｄはいずれも加工時間、管理工数の削減及び作業性の向上と、細い電線の防水性の確保と、を両立できることが分かった。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２ 電線
３ 止水部
４ 保護部
６ 第１接着剤
７ 第２接着剤
８ 金型
２１ 芯線束
２２ 被覆部
８１ 孔部

Claims (3)

1. 複数本の芯線からなる芯線束と、該芯線束を覆う被覆部と、を備えた電線の接続方法において、
   前記電線の端末から露出した前記芯線束同士を互いに重ねて電気的に接続する工程と、
   前記電気的に接続した芯線束を第１接着剤中に浸漬して前記芯線束における芯線間の隙間内に前記第１接着剤を浸透させる工程と、
   前記第１接着剤が浸透した前記芯線束を金型の孔部に挿入すると共に第２接着剤を注入して固化させた後、前記孔部から前記芯線束を取り出す工程と、
   を順次行うことを特徴とする電線の接続方法。
2. 前記第１接着剤が、シアノアクリレート系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤及びエポキシ系接着剤の何れか１つで構成され、
   前記第２接着剤が、ホットメルト系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の何れか１つで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電線の接続方法。
3. 複数本の芯線からなる芯線束と、該芯線束を覆う被覆部と、を有する複数の電線を備え、前記電線の端末から露出した前記芯線束同士を互いに重ねて電気的に接続したワイヤハーネスにおいて、
   前記電気的に接続した芯線束を第１接着剤中に浸漬して前記芯線束における芯線間の隙間内に前記第１接着剤を浸透させて形成した止水部と、
   前記止水部が形成された芯線束を金型の孔部に挿入すると共に第２接着剤を注入して固化して形成した保護部と、を備えたことを特徴とするワイヤハーネス。

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