JP2016126981A - 防水ワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】被覆電線の柔軟性が優れていると共に、電線被覆材とモールド樹脂との間の防水性が良好であり、端子接続部の防水性能に優れた防水ワイヤーハーネスを提供する。
【解決手段】シリコーン被覆電線２の端末に金属端子３が接続された端子付き電線の接続部がモールド樹脂の内部に埋設されているモールド部５を有し、前記金属端子３が、かしめ部３１と端子部３２と中間部３３を有し、モールド部５がかしめ部３１と中間部３３を覆い端子部３２がモールド部５から外部に露出して形成され、かしめ部３１に、導体２２から電線内部に水が侵入するのを防ぐための防水層６を形成し、金属端子３の中間部３３に、被覆電線２側から端子部３側に水が侵入するのを遮断するための止水層７を形成して防水ワイヤーハーネス１を構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、電線の端末に端子が接続された端子付き電線の端子接続部が、樹脂モールドにより被覆されているワイヤーハーネスにおいて、前記端子接続部が防水構造を有している防水ワイヤーハーネスに関するものである。

自動車用ワイヤーハーネスとして、例えば、ハイブリッド車（ＨＶ車と略記することもある）のモータとインバータ、バッテリーとインバータ等の高電圧が加わるワイヤーハーネスがある。このようなＨＶ車のエンジンルーム内で用いられるワイヤーハーネスは端子接続部からの水の侵入を防止するために、防水構造が要求される。

従来、この種の防水ワイヤーハーネスの電線としては、架橋ポリチレン樹脂を被覆材とするポリエチレン電線が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。

前記特許文献１に記載の防水ワイヤーハーネスは、複数の電線と、該電線が接続される複数の接続端子と、該接続端子を収容する端子収容孔を有するコネクタハウジングと、前記接続端子と前記電線の接続部分を封止する成形樹脂を備えている。上記防水ワイヤーハーネスのコネクタハウジングはＰＢＴ、ＰＡ等の樹脂が用いられていた。

また、一般的な端子接続部を止水する手段として、例えば、Ｏリング状のゴム栓を電線に挿入し、被覆電線とハウジング等との間の隙間を塞いで防水シールすることが公知である。

また、端子接続部の防水手段としては、例えば、液状シリコーンゴムからなるシール剤によって導体間を埋めて防水構造とすることが公知である（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５‐２７２７２１号公報 特開２００９‐１３５１０５号公報

近年、自動車用ワイヤーハーネスは、耐熱性や、柔軟性等を向上させることが要望されている。これに対し、上記従来の架橋ポリエチレン電線を用いた防水ワイヤーハーネスは、被覆材の架橋ポリエチレン樹脂が硬いことから、電線が太くなると曲げるのが困難になってしまい、柔軟性を向上させることには、限界があるという問題があった。

また防水構造として、ゴム栓等を用いた止水方法は、高電圧に対応させるために電線が太物化し、コネクタハウジングが大型化すると、加工難易度が高くなってしまうという問題があった。

そこで、防水ワイヤーハーネスの電線として被覆が柔軟であるシリコーンゴム被覆電線を使用することを試みた。また防水ワイヤーハーネスの端子接続部の止水手段として、ゴム栓を用いないで止水を行うことが可能な構造について検討した。

上記の架橋ポリエチレン電線を用いた防水ワイヤーハーネスの場合、防水構造として、モールド樹脂と接する部分の電線被覆材の表面にプライマー処理を施して、モールド樹脂と電線被覆材との間の接着性を向上させる手段が用いられていた。これによりモールド樹脂と電線被覆材との間に隙間から、水が端子側に侵入するのを防止していた。

しかしながら、シリコーン被覆電線を用いた場合には、架橋ポリエチレン電線と同様のプライマー処理を施したとしても、被覆材のシリコーンゴムとモールド樹脂との間の接着性が低いため、防水性能を満足させることができないという問題があった。

本発明の課題は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、被覆電線の柔軟性が優れていると共に、電線被覆材とモールド樹脂との間の防水性が良好であり、端子接続部の防水性能に優れた防水ワイヤーハーネスを提供することである。

本発明の防水ワイヤーハーネスは、
被覆電線の端末に金属端子が接続された端子付き電線の接続部がモールド樹脂の内部に埋設されているモールド部を有するワイヤーハーネスであって、
前記被覆電線が、導体の周囲がシリコーンゴムにより被覆されたシリコーン被覆電線であり、
前記金属端子が、前記導体に接続される導体接続部と、他の端子に接続するための端子部と、前記導体接続部と前記端子部をつなぐ中間部を有し、
前記モールド部が前記導体接続部と前記中間部を覆い、前記端子部がモールド部から外部に露出して形成され、
前記導体接続部に、導体から電線内部に水が侵入するのを防ぐための防水層が形成され、該防水層の表面が前記モールド樹脂に被覆されており、
前記金属端子の中間部に、前記被覆電線側から前記端子部側に水が侵入するのを遮断するための止水層が形成され、該止水層の表面が前記モールド樹脂と接着していることを要旨とするものである。

本発明の防水ワイヤーハーネスにおいて、前記防水層が、シリコーン系接着剤から形成されたものであることが好ましい。

本発明の防水ワイヤーハーネスにおいて、前記止水層が、合成ゴム系接着剤から形成されたものであることが好ましい。

本発明の防水ワイヤーハーネスにおいて、前記モールド樹脂がポリブチレンテレフタレート樹脂であることが好ましい。

本発明の防水ワイヤーハーネスにおいて、前記モールド部は、前記端子付き電線の導体接続部と中間部が、インサート成形によりモールド樹脂に埋設されるように形成されていることが好ましい。

本発明の防水ワイヤーハーネスは、被覆電線にシリコーン被覆電線を用いたものであるから、被覆材の柔軟性に優れ、電線が太物化した場合であっても、取扱いが容易である。更に防水層と止水層が形成されていることにより２重の防水構造を有しているから、被覆電線とモールド樹脂の間から水が侵入しても、被覆電線の内部の電線導体に水が侵入したり、端子部から他の機器などに水が侵入するのを良好に防止することが可能である。

図１は本発明の防水ワイヤーハーネスの一例の一端部側付近を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。 図２は図１の端子接続部を拡大した状態を示し、（ａ）はモールド樹脂、接着剤及び防水剤を透視した状態を示す平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図３は図１の防水ワイヤーハーネスの防水作用の説明図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は実施例の防水ワイヤーハーネスの製造方法の工程図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の防水ワイヤーハーネスの一実施例の一端部側付近を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。尚、図１のワイヤーハーネスは、便宜上、図１（ａ）中の上下方向をワイヤーハーネスの側面とし、図中左右方向をワイヤーハーネスの前方、後方とした。図１（ａ）、（ｂ）に示す防水ワイヤーハーネス１は、シリコーン被覆電線２の端末の導体に金属端子３が接続されている接続部を有する端子付き電線を用い、前記接続部がモールド樹脂の内部に埋設されているモールド部５を有している。

防水ワイヤーハーネス１は、前記モールド樹脂としてポリブチレンテレフタレート系樹脂（以下、ＰＢＴと略記することある）を用い、端子付き電線のインサート成形を行うことで、モールド部５はシリコーン被覆電線２と金属端子３の接続部が成形樹脂（モールド樹脂）中に埋設され、締結部３２がモールド部５に埋設されずに外部に露出した状態に形成されている。

本発明において、モールド部５のモールド樹脂は、特に限定されず、ポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂等のこの種のコネクタ等に使用される熱可塑性樹脂を用いることができる。モールド樹脂は、ＰＢＴを用いることが好ましい。ＰＢＴは、耐熱性、材料強度、耐候性の優れた材料である。

図２は図１の端子接続部を拡大した状態を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。尚、図２（ａ）はモールド樹脂及び防水層等を透視した状態で示している。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、モールド部５は、かしめ部３１と中間部３３がモールド樹脂中に埋設されている。

金属端子３は、一方の端部が被覆電線の導体と接続する導体接続部（かしめ部３１）として形成され、他方の端部が他の機器等と電気的に接続するための端子部(締結部３２）として形成され、導体接続部と端子部の間が中間部３３として形成されている。図１に示す金属端子３の導体接続部は、被覆電線２の導体２１に加締められる、所謂かしめ部３１として形成されている。端子付き電線は、被覆電線２の端部が皮剥ぎされて露出した導体２１に、かしめ部３１が加締められて、導体２１と金属端子３が電気的に接続されて構成されている。

被覆電線２は、銅系金属素線等を用いた導体２１の周囲がシリコーンゴムを含む被覆材２２により被覆されているシリコーン被覆電線が用いられる。シリコーン被覆電線の被覆材２２は、この種の公知のシリコーン電線に用いられるシリコーンゴムが用いられる。

被覆電線２の導体２１は、銅を用いることが一般的であるが、銅以外にもアルミニウム、マグネシウム等を導体として用いることができる。また導体２１は、銅に他の金属を含有してもよい。他の金属としては、例えば、鉄、ニッケル、マグネシウム、シリコン等が挙げられる。この他にも、通常、導体として広く使用されている金属を、銅に添加、或いは単独で使用してもよい。

導体２１は、単線を用いてもよいし、複数の単線の集合体を用いてもいずれでもよい。複数の単線の集合体は、複素の単線を撚り合わせた撚線であってもよい。また、撚線の場合、撚り合わせて圧縮すると、細径化することができる利点がある。

金属端子３の端子部は、ボルト等を締結することが可能な貫通孔を有する締結部３２として形成されている。またかしめ部３１と締結部３２との間は中間部３３である。中間部３３は、前後方向の長さとして、後述する止水層７を形成することが可能な所定の長さを有している。

モールド部５は、端子付き電線がモールド樹脂に埋設されている部分である。モールド部５のモールド樹脂は、被覆電線２の被覆材２２の端部側の周囲と、かしめ部３１の周囲と、中間部３３の周囲を覆っている。モールド部５は、コネクタハウジング等の各種形状に形成される。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、かしめ部３１の周囲がシリコーン系接着剤による防水層６により封止されていて、該防水層６の表面がモールド部５のモールド樹脂により被覆されている。防水層６のシリコーン系接着剤は、導体２１の内部の素線間にも浸透している。防水層６は、シリコーン系接着剤がシリコーン被覆電線２の被覆材２２の端部を被覆するように形成されている。また防水層６のシリコーン系接着剤は、導体２１の先端まで被覆していて、導体２１の全体が防水層６により覆われている。

防水層６の形成は、シリコーン系接着剤を所定の箇所に塗布する方法、或いは所定の箇所の周囲を樋等に配置してポッティング等により行うことができる。

本発明において防水層６は、モールド樹脂とシリコーン被覆材と導体を接着可能なものであれば、特に限定されず、使用することができる。シリコーンゴムの被覆材と接着性が良好である点からシリコーン系接着剤が好ましい。シリコーン系接着剤は、１成分熱硬化型シリコーン接着シール材、１成分湿気硬化型シリコーン接着シール材等の各種のシリコーン系接着剤、シール材等を用いることができる。シリコーン系接着剤の中でも、被覆材のシリコーンゴムとの接着性が更に良好な点から、熱硬化型シリコーン系接着剤が好ましい。

また中間部３３には、被覆電線２側から締結部３２側に、金属端子の表面を伝って水が浸透するのを遮断するための合成ゴム系接着剤による止水層７が形成されている。該止水層７の表面は、モールド部５のモールド樹脂と接着している。

止水層７は、金属端子３の前後方向を遮断するように、金属端子３の周囲を所定の長さで被覆している。この長さは、水の浸透を遮蔽可能な長さであればよく、特に限定されない。

本発明において止水層７に用いられる接着剤は、金属端子３の金属とモールド部５のモールド樹脂と接着性を有するものであれば特に限定されずに使用することができる。合成ゴム系接着剤は、一般的なモールド樹脂と金属との接着性が良好である点から好ましいものである。合成ゴム系接着剤の中でも塩素原子を含有する合成ゴム系接着剤は、特に金属との接着性が良好であることから、更に好ましい。

塩素原子を含有する合成ゴム系接着剤としては、例えばエピクロルヒドリンゴム、クロルスルホン化ポリエチレン等が挙げられる。

図３は図１の防水ワイヤーハーネスの防水作用の説明図である。以下、本発明の防水ワイヤーハーネスの防水構造について説明する。防水ワイヤーハーネス１は、防水層６が電線の導体が露出しないように電線端末を被覆して、導体２１とかしめ部３１に接着している。図３に示すように、防水ワイヤーハーネス１は、被覆電線２の被覆材２２とモールド部５のモールド樹脂との間から水が侵入しても、図３中の点線の矢印Ｓで示す経路で導体間を介して被覆電線内部側の導体２１に水が侵入するのを防止できる。防水ワイヤーハーネス１は、防水層６により、被覆電線の端部から被覆電線内部に水が浸入するのを防止することが可能に形成されている。

防水ワイヤーハーネス１は、止水層７が金属端子の中間部３３の表面に、所定の幅で全周囲を覆い接着している。更に止水層７の表面は、モールド樹脂と接着している。被覆電線２側から被覆材２２とモールド樹脂の間から水が侵入して、締結部３２側である機器側に水が浸入しようとしても、止水層７により遮断される。その結果、締結部３２に締結した機器等へ水が侵入するのを防止できる。防水ワイヤーハーネス１は、止水層７により、モールド樹脂と端子付き電線との界面を介して被覆電線２側から締結部３３側に図３の点線Ｔで示す経路で水が侵入するのを防止することが可能に形成されている。

また防水ワイヤーハーネス１は、機器（例えばモータ等）側のオイルが図３の経路Ｕを通り、防水層６側に、点線の経路で浸入しようとしても、止水層７によりオイル等の浸入を防ぐことが可能である。止水層７は、被覆電線側と締結部側との間で水やオイル等の液体が端子とモールド樹脂の界面から相互に浸入するのを防ぐ機能を有している。

このように本発明防水ワイヤーハーネスは、防水層６と止水層７による、２重の防水構造を有することにより、良好な防水性能を発揮することが可能である。被覆電線として柔軟性に優れたシリコーン被覆電線を使用し、シリコーン電線とモールド樹脂の間から、仮に水が侵入した場合であっても、防水層と止水層による２重の防水構造により、防水性能の良好なワイヤーハーネスを得ることが可能である。

上記の防水ワイヤーハーネスは、モールド部を各種のコネクタ形状に形成することにより、端末モールドコネクタとして利用することができる。このような端末モールドコネクタは、シリコーン被覆電線を用いた端子付電線を用いて直接インサート成形することにより、コネクタの形成と防水機能を満足することが可能であり、耐熱性、小型化、易加工性である、防水構造を兼ね備えた耐熱ワイヤーハーネスを得ることができる。

本発明の防水ワイヤーハーネスは、エンジンルーム内に配索する防水ワイヤーハーネスとして最適に用いることができる。

以下、本発明の実施例を示す。表１に示すモールド樹脂、防水層、止水層の組み合わせで、実施例１〜８の防水ワイヤーハーネスを作製した。実施例で使用した材料は、下記に示す通りである。
・シリコーン被覆電線：クラベ社製、ジイゲル電線ＲＥＨ−ＥＸ
・金属端子：ＤＯＷＡメタルテック社製、ＤＳＣ−３Ｎ
・モールド樹脂：
（樹脂１）デュポン社製、「Ｚｙｔｅｌ ＨＴＮ５１Ｇ３５」
樹脂温度：３２５℃、金型温度：１５０℃
（樹脂２）ポリプラスチック社製、「ジュラネックスＣＧ７０３０Ｂ」
樹脂温度：２５０℃、金型温度：８０℃
・防水層の接着剤
（接着剤Ａ）１成分加熱硬化型シリコーン接着剤、モメンティブ社製、「ＴＳＥ３２２」
（接着剤Ｂ）１成分加熱硬化型シリコーン接着剤、モメンティブ社製、「ＴＳＥ３２１２」
・止水層の接着剤
（接着剤Ｃ）エピクロルヒドリンゴム接着剤、セメダイン社製、「ＬＧ００２」
加硫条件：１５０℃３０分処理
（接着剤Ｄ）クロルスルホン化ポリエチレン接着剤、スリーボンド社製、「ＴＢ１１８４」
乾燥条件：自然乾燥

実施例の防水ワイヤーハーネスは、図４（ａ）〜（ｃ）に示す工程で作製した。先ず図４（ａ）に示すように、シリコーン被覆電線２の端末に被覆材を皮剥ぎして露出させた導体２１に、金属端子３のかしめ部３１を圧着して接続した端子付き電線９を準備した。

次いで同図（ｂ）に示すように、金属端子３の中間部３３に接着剤を塗布して止水層７を形成した。止水層７は、金属端子３の全周を所定の幅をもって連続的に被覆するように塗布して形成した。接着剤を塗布後、室温で９０分程度自然乾燥させた。

次いで同図（ｃ）に示すように、かしめ部３１の部分に防水層６を形成した。防水層６は、シリコーン系接着剤を塗布してかしめ部３１を封止した。その後、１５０℃３０分加熱して、シリコーン系接着剤を熱硬化させた。この加熱により、止水層７の接着剤も同時に加硫させた。

上記の通り、防水層６及び止水層７を形成した端子付き電線８をモールド部の金型内に載置して、所定の金型温度に加熱した金型に、モールド樹脂を所定の樹脂温度に加熱して押出してインサート成形を行うことで、図１に示す防水ワイヤーハーネスを得た。得られた防水ワイヤーハーネスについて、シール性の試験を行い、防水性について評価した。シール性の試験方法は下記の通りである。

防水ワイヤーハーネスの被覆電線端部をシーラントで封止し、モールド部の締結部側に専用カバーをに締結して金属端子をカバー内に密閉した後、全体を水中に全没させ専用カバー側から１００ｋＰａの圧縮空気を圧入して、モールド部の成形樹脂と被覆電線の被覆材の界面から空気漏れが発生するか否かを、目視で１分間、観察して初期のシール性を評価した。その結果、空気漏れが確認されない場合を良好(○）とした。また、耐久後のシール性として、防水ワイヤーハーネスのサーマルショック試験を行った後に、上記のシール性試験と同じ方法で試験を行って、同様に耐久後のシール性を評価した。サーマルショック試験は、試験体をマイナス４０℃（JIS C 60068-2-1 6.6.1）で０．５時間（JIS C 60068-2-14 7.2.3）、１５０℃（JIS C 60068-2-2 6.5.2）で０．５時間（JIS C 60068-2-14 7.2.3）の処理を１サイクルとして、１２５０サイクル行った。結果を表１に示す。表１に示すように、シール性試験結果は、初期、耐久後のいずれも空気漏れが確認されず良好(○）であった。

上記実施例で使用した防水層の接着剤Ａ、Ｂを用いて、シリコーン被覆電線の被覆材と金属端子を接着した場合の接着性について確認した。また上記実施例で使用した止水層の接着剤Ｃ、Ｄを用いて、モールド樹脂１、２と金属端子の接着性について、それぞれ試験を行った。接着性の試験は、JIS K 6850に準じてせん断引張試験を行い、破壊形態を観察した。試験の結果、いずれの組み合わせでも、破壊形態が凝集破壊であり、接着性が良好であった。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ 防水ワイヤーハーネス
２ 被覆電線
２１ 導体
２２ 被覆材
３ 金属端子
３１ かしめ部（導体接続部）
３２ 締結部（端子部）
３３ 中間部
５ モールド部
６ 防水層
７ 止水層

Claims (5)

1. 被覆電線の端末に金属端子が接続された端子付き電線の接続部がモールド樹脂の内部に埋設されているモールド部を有するワイヤーハーネスであって、
   前記被覆電線が、導体の周囲がシリコーンゴムにより被覆されたシリコーン被覆電線であり、
   前記金属端子が、前記導体に接続される導体接続部と、他の端子に接続するための端子部と、前記導体接続部と前記端子部をつなぐ中間部を有し、
   前記モールド部が前記導体接続部と前記中間部を覆い、前記端子部がモールド部から外部に露出して形成され、
   前記導体接続部に、導体から電線内部に水が侵入するのを防ぐための防水層が形成され、該防水層の表面が前記モールド樹脂に被覆されており、
   前記金属端子の中間部に、前記被覆電線側から前記端子部側に水が侵入するのを遮断するための止水層が形成され、該止水層の表面が前記モールド樹脂と接着していることを特徴とする防水ワイヤーハーネス。
2. 前記防水層が、シリコーン系接着剤から形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の防水ワイヤーハーネス。
3. 前記止水層が、合成ゴム系接着剤から形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の防水ワイヤーハーネス。
4. 前記モールド樹脂がポリブチレンテレフタレート樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の防水ワイヤーハーネス。
5. 前記モールド部は、前記端子付き電線の導体接続部と中間部が、インサート成形によりモールド樹脂に埋設されるように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の防水ワイヤーハーネス。

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