JP2015185465A - ワイヤハーネス、ワイヤハーネス構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い止水性を確保することが可能なワイヤハーネス等を提供する。【解決手段】 被覆圧着部２４の外周面には、凹溝７ａ、７ｂが形成される。被覆圧着部２４の外周面に設けられる凹溝７ａ、７ｂに対応する、被覆圧着部２４の内周面に、凸条部２９ａ、２９ｂが形成される。被覆圧着部２４には、周方向に環状の凸条部２９ａが設けられるため、被覆圧着部２４を加締めると、凸条部２９ｂによって被覆部２７の一部が他の部分よりも強い力で圧着され、高圧着部を形成することができる。また、被覆圧着部２４の長手方向断面において、凹溝７ａ、７ｂの側壁部は、斜めに形成される。すなわち、被覆圧着部２４の長手方向に対する側壁部の角度Ｂは、９０?未満であり、望ましくは、角度Ｂが３０?〜６０?の範囲である。【選択図】図６

Description

本発明は自動車等に用いられるワイヤハーネス等に関するものである。

従来、自動車用ワイヤハーネスにおける電線と端子との接続は、オープンバレル型と呼ばれる端子で電線をかしめて圧着する圧着接合が一般的である。しかし、このようなワイヤハーネスでは、電線と端子の接続部分に水分等が付着してしまうと、電線に用いられる金属表面の酸化が進み、接合部における抵抗が増加してしまう。また電線と端子に用いられる金属が異なる場合、異種金属間腐食が進んでしまう。当該接続部分における金属材料の腐食の進行は、接続部分の割れや接触不良の原因となり、製品寿命への影響を免れない。特に近年では、電線をアルミニウム合金とし、端子を銅合金とするワイヤハーネスが実用化されつつあり、接合部の腐食の課題が顕著になってきている。

ここで、例えばアルミニウムと銅のような異種金属の接触部分に水分が付着すると、腐食電位の違いから、いわゆる電食が発生する恐れがある。特に、アルミニウムと銅との電位差は大きいから、電気的に卑であるアルミニウム側の腐食が進行する。このため、導線と圧着端子との接続状態が不安定となり、接触抵抗の増加や線径の減少による電気抵抗の増大、さらには断線が生じて電装部品の誤動作、機能停止に至る恐れがある。

このような異種金属が接触するワイヤハーネスにおいて、例えば、一端閉塞型の筒状圧着部を有する端子を用い、この筒状圧着部内に電線の端部を挿入した後、該筒状圧着部をかしめ加工により圧着して、芯線端部を雨水や海水等の付着から保護する方法が提案されている（特許文献１）。

特開２００６−３３１９３１号公報

しかし、特許文献１のように圧着部の端部を封止した際、被覆部と圧着部との密着性が十分でないと、圧着部から水が浸入する恐れがある。

圧着部の密着性を高める方法としては、例えば、圧着部の内面に凸条部を形成し、被覆部を部分的に強く押圧する方法がある。このように凸条部を周方向に連続して形成すれば、止水性を高めることができると予測される。しかし、発明者らは、単に凸条部を圧着部の内面の全周に形成するのでは、必ずしも十分な止水性が確保できないことを見出した。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、高い止水性を確保することが可能なワイヤハーネス等を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、被覆導線と端子とが接続されたワイヤハーネスであって、前記端子は、前記被覆導線が圧着される圧着部と、端子本体とを有し、前記圧着部は、一方が閉じた筒状で、被覆部を圧着する被覆圧着部と、前記被覆部から露出する導線を圧着する導体圧着部とを有しており、前記被覆圧着部は、前記被覆圧着部の内面に突出し、周方向に環状に設けられる凸条部を有し、前記凸条部の外周面には、前記凸条部に対応した凹溝が形成され、前記被覆圧着部の長手方向断面において、前記被覆導線の長手方向に対する前記凹溝の側壁部の角度が３０°〜６０°の範囲であることを特徴とするワイヤハーネスである。

前記被覆圧着部の長手方向断面において、前記凹溝は、曲線で形成されてもよい。

前記凸条部は、前記被覆圧着部の長手方向に離間して複数個設けられることが望ましい。

前記凸条部は、前記被覆圧着部の前端または後端の少なくとも一部に形成されてもよい。

前記導線はアルミニウム系材料で構成され、前記導体圧着部が銅系材料で構成されてもよい。

第１の発明によれば、圧着端子の導体圧着部が電線の導線露出部に圧着され、被覆圧着部が絶縁被覆部に圧着され、さらに、被覆圧着部の周方向に環状に凸条部が設けられるため、樹脂材を用いずに、水分の侵入を防止することができ、電線と圧着端子との接触部分に水分が付着するのを予防することができる。

また、凸条部を形成するための外面凹溝の側壁部の角度を適切に規定することで、確実に止水性を得ることができる。

また、凸条部は、長手方向に複数設けることとしたので、より一層水密性を確保することができる。

また、被覆圧着部の長手方向断面において、凹溝を曲線で構成することで、被覆部への凸条部の接圧を均一にすることができる。また、金型の耐久性を向上することができる。

また、凸条部は、被覆圧着の先後端に形成しても、前述と同様の効果を得ることができる。この場合、凸条部を形成する金型の突起幅を広くすることができるため、金型の寿命を向上させることができる。

また、第２の発明は、複数本のワイヤハーネスが束ねられたワイヤハーネス構造体であって、前記ワイヤハーネスは、被覆導線と端子とが接続されており、前記端子は、前記被覆導線が圧着される圧着部と、端子本体とを有し、前記圧着部は、一方が閉じた筒状で、被覆部を圧着する被覆圧着部と、前記被覆部から露出する導線を圧着する導体圧着部とを有しており、前記被覆圧着部は、前記被覆圧着部の内面に突出し、周方向に環状に設けられる凸条部を有し、前記凸条部の外周面には、前記凸条部に対応した凹溝が形成され、前記被覆圧着部の長手方向断面において、前記被覆導線の長手方向に対する前記凹溝の側壁部の角度が３０°〜６０°の範囲であることを特徴とするワイヤハーネス構造体である。

本発明では、複数本のワイヤハーネスを束ねて用いることもできる。

本発明によれば、高い止水性を確保することが可能なワイヤハーネス等を提供することができる。

ワイヤハーネス３０の斜視図。 （ａ）はワイヤハーネスの分解斜視図、（ｂ）は被覆導線２３を端子１に挿入した状態を示す斜視図。 金型１３ａ、１３ｂの間に、圧着部を配置した状態を示す断面図。 圧着部を圧着している状態を示す断面図。 凹溝７ａ、７ｂの部分拡大断面図。 他の形態の凹溝７ａ、７ｂの部分拡大断面図。 他の形態の圧着部を圧着した状態を示す断面図。 他の形態の圧着部を圧着した状態を示す断面図。 他の形態のワイヤハーネスの分解斜視図。 実験方法の概要説明図。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明にかかるワイヤハーネス３０を示す斜視図である。ワイヤハーネス３０は、端子１と被覆導線２３とが圧着されて構成される。

導線２５が絶縁性の被覆部２７によって被覆されて、被覆導線２３が構成される。導線２５は、例えばアルミニウム系材料製である。被覆導線２３を端子１の圧着部５に挿入する際には、被覆導線２３の先端の一部の被覆部２７が剥離され、導線２５を露出させておく。なお、被覆部２７としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン等、この技術の分野において通常用いられるものを選択することができる。

端子１は、銅製であり、端子本体３と圧着部５とからなる。端子本体３は、所定の形状の板材を、断面が矩形の筒体に形成したものである。端子本体３は、前端部１７に、板材を矩形の筒体内に折り込んで形成される弾性接触片１５を有する。端子本体３は、前端部１７から雄端子などが挿入されて接続される。

圧着部５は、断面が円形の筒体となるように丸められ、側縁部同士を突き合わせて接合部２１で接合して一体化することにより形成される。筒状に形成された圧着部５の後端部１９から、被覆導線２３が挿入される。また、圧着部５の前端部（端子本体３側）には封止部１１が設けられる。すなわち、圧着部５は、一方が閉じた筒状で、被覆導線が挿入される後端部１９以外は、封止される。なお、接合部２１および封止部１１は、例えばレーザ溶接等によって溶接される。

圧着部５は、被覆導線２３の被覆部２７を圧着する被覆圧着部２４と、被覆導線２３の先端部分において、被覆部が除去されて導線２５が露出した部位を圧着する導体圧着部２２とからなる。

被覆圧着部２４の外面には、周方向に環状に凹溝７ａ、７ｂが形成される。凹溝７ａ、７ｂは、互いに、被覆圧着部２４の長手方向（被覆導線２３の軸方向）に対して、所定間隔だけ離れた位置に形成される。

凹溝７ａ、７ｂは、他の部位と比較して、縮径された部位である。したがって、凹溝７ａ、７ｂに対応する被覆圧着部２４の内面は、中心方向に突出する部位となる。なお、凹溝の配置数は図示したように２か所である必要はなく、少なくとも１か所あればよい。但し、止水性を高めるためには、凹溝は２か所以上形成することが望ましい。

次に、ワイヤハーネスを形成する工程について説明する。図２（ａ）は、端子１へ被覆導線２３を挿入する前の状態を示す図、図２（ｂ）は、被覆導線２３を挿入した後の状態を示す図である。端子１は、導体圧着部２２と被覆圧着部２４とで、予め外径および内径が異なる。すなわち、導体圧着部２２は、被覆圧着部２４に対して外径および内径が小さい。なお、導体圧着部２２と被覆圧着部２４とを同一の径で形成してもよい。

まず、図２（ａ）に示すように、被覆導線２３の先端の所定長さの被覆部２７を除去して、導線２５を露出させる。次に、図２（ｂ）に示すように、筒状の圧着部５に被覆導線２３を挿入する。この際、導体圧着部２２の内部には導線２５の露出部が位置し、被覆圧着部２４の内部には被覆部２７が位置する。

なお、前述したように、圧着部５は、略筒状に丸められて、縁部同士が接合部２１で接合される。また、圧着部５の前端部（端子本体３側）には封止部１１が設けられる。すなわち、圧着部５は、被覆導線２３が挿入される後端部１９以外は、封止される。

図３は、圧着前における金型１３ａ、１３ｂ等を示す図、図４は、圧着中の圧着部を示す図である。金型１３ａは、長手方向に延びる半円柱状の空洞を有し、被覆圧着部２４に対応するとともに被覆圧着部２４の半径よりも僅かに小さい半径を有する大径部３５と、導体圧着部２２に対応するとともに大径部３５よりも小さい半径を有する小径部３３とを備える。金型１３ｂは、長手方向に延びる半円柱状の空洞を有し、導体圧着部２２および被覆圧着部２４に対応するいずれの部分もその半径は同じである。大径部３５は、被覆圧着部２４を圧着する部位であり、小径部３３は、導体圧着部２２を圧着する部位である。

金型１３ａ、１３ｂには、内面に突出する凸部３７がそれぞれ形成される。凸部３７は、金型１３ａ、１３ｂの内周面において、周方向に連続する。すなわち、金型１３ａ、１３ｂを合わせた状態では、凸部３７は、金型１３ａ、１３ｂの内周方向に環状に連続する。

図４に示すように、金型１３ａ、１３ｂを噛み合わせて、圧着部５を圧縮すると、圧着部５が導線２５および被覆部２７と圧着され、ワイヤハーネス３０が形成される。被覆圧着部２４の外周面には、金型１３ａ、１３ｂの凸部３７に対応する部位が強く押し込まれ、凹溝７ａ、７ｂが形成される。また、被覆圧着部２４の内周面には、金型１３ａ、１３ｂの凸部３７に対応する部位に、径方向内側へ突出する凸条部２９ａ、２９ｂが形成される。すなわち、被覆圧着部２４の外周面に設けられる凹溝７ａ、７ｂに対応する、被覆圧着部２４の内周面に、凸条部２９ａ、２９ｂが形成される。

圧着後には、被覆圧着部２４の内面と被覆部２７の外面との密着によって圧着部５を封止することができる。この際、圧着部５の後端部１９以外の他の部位は、接合部２１および封止部１１によって水密に封止されるため、圧着部５への水分の浸入を防止することができる。以上により、ワイヤハーネス３０が製造される。

この際、被覆圧着部２４には、周方向に環状の凸条部２９ａが設けられるため、被覆圧着部２４を加締めると、凸条部２９ｂによって被覆部２７の一部が他の部分よりも強い力で圧着され、高圧着部を形成することができる。

図５は、凹溝７ａ、７ｂ近傍の拡大図（図４のＡ部拡大図）である。被覆圧着部２４の長手方向断面において、凹溝７ａ、７ｂの側壁部は、斜めに形成される。すなわち、被覆圧着部２４の長手方向に対する側壁部の角度Ｂは、９０°未満であり、望ましくは、角度Ｂが３０°〜６０°の範囲である。

側壁部の角度Ｂが、３０°未満であると、被覆圧着部２４の変形量が小さくなる。このため、凸条部２９ａ、２９ｂによる被覆部２７への高圧着部の効果が小さくなる。

また、側壁部の角度Ｂが、６０°を超えると、例えば金型１３ａ、１３ｂの凸部３７の基部近傍において、被覆部２７に対する接圧が弱くなりやすい。このため、被覆部２７に対する接圧が不均一となり、止水性が低下する。また、角度Ｂが大きいと、被覆部２７に大きなせん断力が付与されるため、被覆部２７の破れが生じやすい。

さらに、凸部３７による圧縮時に、凸部３７との摩擦によって、被覆部２７に、中心方向への力（せん断力）が付与される。このため、凸条部２９ａ、２９ｂの間において、被覆部２７が中心方向に引っ張られ、当該部位における被覆部２７と被覆圧着部２４内面との接圧が小さくなる。また、角度Ｂが大きいと、凸部３７先端の角部の角度が小さくなるため、金型の摩耗が大きくなり、生産性が悪くなる。したがって、側壁部の角度Ｂは、３０°〜６０°の範囲であることが望ましい。

ここで、側壁部の角度Ｂとは、凹溝７ａ、７ｂの側壁部に直線部がある場合には、被覆圧着部２４の長手方向に対して、当該直線のなす角度とする。例えば、図５に示すように、凹溝７ａ、７ｂが略台形であり、角部のみをＲ形状としたような場合には、被覆圧着部２４の長手方向に対する斜辺の角度を角度Ｂとする。

また、図６に示すように、被覆圧着部２４の長手方向断面において、凹溝７ａ、７ｂをなだらかな曲線のみで形成してもよい。すなわち、凸条部２９ａ、２９ｂの内面および外面を、なだらかな曲線のみで形成してもよい。凹溝７ａ、７ｂおよび凸条部２９ａ、２９ｂを曲線で形成することで、被覆圧着部２４と被覆部２７との接圧を均一にすることができる。また、金型の耐久性を上げることができる。

この場合、側壁部の角度Ｂとは、凹溝７ａ、７ｂの側壁部における、曲線の変曲点における接線を求め、被覆圧着部２４の長手方向に対して、当該接線のなす角度とする。

また、本発明では、図７に示すように、凹溝７ａ、７ｂを被覆圧着部２４の前後端に形成してもよい。すなわち、被覆圧着部２４の前後端縁部にかかるように、凹溝７ａ、７ｂを形成してもよい。このようにすることで、金型の凸部３７の先端幅を太くしても、凹溝７ａ、７ｂの間隔が近くなりすぎることがない。このため、凸部３７の耐久性を向上させることができる。

なお、このような構造では、凹溝７ａ、７ｂの側壁部の一部が形成されない場合がある。この場合でも、残る側壁部の角度Ｂが前述した角度範囲となることが望ましい。

また、本発明では、図８に示すように、被覆圧着部２４の径が徐々に変化するようにしてもよい。図８に示す例では、被覆圧着部２４の外径（内径）が、後端部１９に行くにつれて小さくなる。

この場合でも、側壁部の角度Ｂとは、被覆圧着部２４の長手方向に対する凹溝７ａ、７ｂの側壁部の角度とする。

以上説明したように、本実施の形態によれば、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂが３０°〜６０°の範囲内であるため、被覆部２７に対して均一な接圧を確保することができ、確実に止水性を得ることができる。

なお、図５〜図８に示した形状は、金型１３ａ、１３ｂの大径部３５、凸部３７の形状や位置を、圧着後の被覆圧着部２４の形状に対応させることで、形成することができる。

また、図９に示すように、凸条部２９ａ、２９ｂ（凹溝７ａ、７ｂ）はプレス工程で端子を作る際に設けて、その後レーザ溶接を行っても良いし、前述したように、圧着工程の際に設けても良い。但し、プレス工程であらかじめ凸条部２９ａ、２９ｂを設けると、端子１に被覆導線２３を挿入する際に邪魔になる恐れがある。また、接合部２１をレーザ溶接した際に凸条部２９ａ、２９ｂがなだらかになってしまう恐れもある。このため、図４、図５に示すように、圧着と同時に金型１３ａ、１３ｂによって凸条部２９ａ、２９ｂを設けることが望ましい。

上記のようなワイヤハーネス３０において、被覆導線２３の被覆部２７から端子１に向かって空気を送り、後端部１９から空気が漏れるか否かについて実験した。図１０には、実験方法の概要を示す。実験は、水を入れた水槽４１中に被覆導線２３を圧着した端子１を入れ、被覆導線２３の端部から端子１に向かってレギュレータ４２を通して加圧空気を送った。加圧空気は、３０ｋｐａで３０秒間吐出した。

ワイヤハーネス３０として、サンプル１〜５を準備し、それぞれのサンプル数をｎ＝１０とした。サンプル１〜５は、図５に示したような凹溝７ａ、７ｂを設けた。サンプル１〜５のそれぞれの凹溝７ａ、７ｂの深さは、０．１５ｍｍで一定とした。

サンプル１は、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂを、１５°とした。サンプル２は、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂを、３０°とした。サンプル３は、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂを、４５°とした。サンプル４は、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂを、６０°とした。サンプル５は、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂを、７５°とした。

サンプル１〜５は、１２０℃で１２０時間加熱したワイヤハーネスを準備した。ワイヤハーネスは、高温環境下において使用されることもあり、特にこのように高温環境下で使用された場合には、被覆部の弾性が低下し、圧着部と絶縁被覆部との間の圧着力が低下する傾向にある。この実験では、高温環境下におけるワイヤハーネスの使用の耐久性を確認することができる。

表１に示したように、サンプル１において、９つのサンプルで空気の漏れが確認された。サンプル１は、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂが１５°と小さいため、被覆部と被覆圧着部（凸条部）との接圧が不足したためと考えられる。

また、表１に示したように、サンプル５において、４つのサンプルで空気の漏れが確認された。サンプル５は、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂが７５°と大きいため、被覆部と被覆圧着部（凸条部）との接圧が不均一となり、部分的に接圧不足が生じたためと考えられる。

これに対し、サンプル１〜４は、凹溝７ａ、７ｂの側壁部角度Ｂが３０°〜６０°と適切であるため、被覆部と被覆圧着部（凸条部）との接圧が均一となり、空気漏れは発生しなかった。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、実施例は、電線にアルミニウムを使った場合を記載したが、これに限定されず、電線に銅を使っても良い。また、本発明では、前述した各実施形態は、互いに組み合わせることができることは言うまでもない。

また、本発明にかかるワイヤハーネスを複数本束ねて使用することもできる。本発明では、このように複数本のワイヤハーネスが束ねられた構造体を、ワイヤハーネス構造体と称する。

１………端子
３………端子本体
５………圧着部
７ａ、７ｂ………凹溝
１１………封止部
１３ａ、１３ｂ………金型
１５………弾性接触片
１７………前端部
１９………後端部
２１………接合部
２２………導体圧着部
２３………被覆導線
２４………被覆圧着部
２５………導線
２７………被覆部
２９ａ、２９ｂ………凸条部
３０………ワイヤハーネス
３３………小径部
３５………大径部
３７………凸部
４１………水槽
４２………レギュレータ

Claims (6)

1. 被覆導線と端子とが接続されたワイヤハーネスであって、
   前記端子は、前記被覆導線が圧着される圧着部と、端子本体とを有し、
   前記圧着部は、一方が閉じた筒状で、被覆部を圧着する被覆圧着部と、前記被覆部から露出する導線を圧着する導体圧着部とを有しており、
   前記被覆圧着部は、前記被覆圧着部の内面に突出し、周方向に環状に設けられる凸条部を有し、
   前記凸条部の外周面には、前記凸条部に対応した凹溝が形成され、
   前記被覆圧着部の長手方向断面において、前記被覆導線の長手方向に対する前記凹溝の側壁部の角度が３０°〜６０°の範囲であることを特徴とするワイヤハーネス。
2. 前記被覆圧着部の長手方向断面において、前記凹溝は、曲線で形成されることを特徴とする請求項１記載のワイヤハーネス。
3. 前記凸条部は、前記被覆圧着部の長手方向に離間して複数個設けられることを特徴とする請求項１または請求項２記載のワイヤハーネス。
4. 前記凸条部は、前記被覆圧着部の前端または後端の少なくとも一部に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のワイヤハーネス。
5. 前記導線はアルミニウム系材料で構成され、前記導体圧着部が銅系材料で構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のワイヤハーネス。
6. 複数本のワイヤハーネスが束ねられたワイヤハーネス構造体であって、
   前記ワイヤハーネスは、被覆導線と端子とが接続されており、
   前記端子は、前記被覆導線が圧着される圧着部と、端子本体とを有し、
   前記圧着部は、一方が閉じた筒状で、被覆部を圧着する被覆圧着部と、前記被覆部から露出する導線を圧着する導体圧着部とを有しており、
   前記被覆圧着部は、前記被覆圧着部の内面に突出し、周方向に環状に設けられる凸条部を有し、
   前記凸条部の外周面には、前記凸条部に対応した凹溝が形成され、
   前記被覆圧着部の長手方向断面において、前記被覆導線の長手方向に対する前記凹溝の側壁部の角度が３０°〜６０°の範囲であることを特徴とするワイヤハーネス構造体。

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