JP2019003849A - 端子付き電線及びワイヤーハーネス - Google Patents

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Abstract

【課題】端子金具と電線との接合部の周囲を樹脂材料によって被覆された端子付き電線において、曲げ応力が加えられた際に、樹脂被覆部に剥離や割れがいずれも発生し難い端子付き電線を提供することを課題とする。【解決手段】芯線と、前記芯線を覆う絶縁被覆とを有する電線と、前記電線の先端に取り付けられた端子金具とを有し、前記端子金具は、芯線圧着部において前記芯線と電気的に接続されるとともに、前記芯線圧着部よりも前記電線の長手方向後方側の被覆圧着部において、前記電線の前記絶縁被覆の外側から固定されており、前記芯線圧着部および前記被覆圧着部を含む領域を樹脂により被覆する樹脂被覆部を有する端子付き電線において、前記樹脂被覆部は、前記絶縁被覆を覆う部分に、肉抜きされた薄肉部を有することを要旨とする。【選択図】図1

Description

本発明は、端子付き電線に関し、さらに詳しくは、端子金具と電線との接続部の周囲を樹脂材料によって被覆された端子付き電線に関するものである。
近年、自動車分野では車両の軽量化により燃費効率を向上させようとする動きが加速している。その中で、自動車1台当たりに使用される電線の総重量は決して軽視することができるものではなく、電線についても軽量化が求められている。そこで、軽量で安価なアルミニウムやアルミニウム合金を電線導体として用いたアルミニウム電線の適用が拡大されている。
一方、電線に接続される端子金具の材料には、導電性などの観点から、銅や銅合金が用いられることが多い。このように、電線導体と端子金具の材質が異なる場合、その電気接続部で異種金属接触による腐食が発生する。腐食が進行すると、接触抵抗の増大等が懸念される。
このような異種金属接触による腐食を防ぐためには、異種金属接続部への水等の腐食因子の侵入を防止することが有効であり、特許文献1、2には、電線導体と端子金具との接続部の周囲を樹脂により被覆する方法が開示されている。
特開2003−297447号公報 特開2012−089431号公報
接続部の周囲を樹脂材料で被覆する樹脂被覆部を有する端子付き電線において、樹脂被覆部と電線とが接触する端部が、特許文献1のように、切り立った形状であると、端子付き電線に曲げ応力が加えられた際、樹脂被覆部が曲げに追従できず、樹脂被覆部の端部に応力が集中し、被覆樹脂と電線との間に剥離が発生する場合がある。
一方、特許文献2では、樹脂被覆部の端部に、電線側に向かって漸次細くなるテーパ部を設けている。テーパ部を設けることにより、応力を分散させ、端部での剥離を防止できるとされている。しかしながら、テーパ部を設けることによって、端部の樹脂厚が薄くなり、樹脂被覆部の端部の強度が低下する。強度が低下すると、大きな応力が加えられた際、端部で割れが発生する虞がある。
上記のような剥離や割れが、電線導体と端子金具との接続部まで到達してしまうと、そこから水等の腐食因子が侵入してしまい、腐食が進行する虞がある。
本発明は、上記問題に鑑み、曲げ応力が加えられた際に、樹脂被覆部に剥離や割れがいずれも発生し難い端子付き電線を提供することを課題とする。
本発明に係る端子付き電線は、芯線と、前記芯線を覆う絶縁被覆とを有する電線と、前記電線の先端に取り付けられた端子金具とを有し、前記端子金具は、芯線圧着部において前記芯線と電気的に接続されるとともに、前記芯線圧着部よりも前記電線の長手方向後方側の被覆圧着部において、前記電線の前記絶縁被覆の外側から固定されており、前記芯線圧着部および前記被覆圧着部を含む領域を樹脂により被覆する樹脂被覆部を有する端子付き電線において、前記樹脂被覆部は、前記絶縁被覆を覆う部分に、肉抜きされた薄肉部を有することを要旨とする。
ここで「肉抜きされた薄肉部」とは、樹脂被覆部の一部が他の部分よりも意図的に薄くされた箇所であればよく、インサート成形によって樹脂被覆部形成する際に、用いる金型の内側に突出した突部を設けることにより形成されたものに限られず、樹脂を塗布する際に樹脂厚を調整してしたものや、金型成形や塗布などの各種方法により薄肉部を有しない樹脂被覆部を形成した後に樹脂の一部を切削したもの等も含まれる。ただし、電線後方側の後端縁に向かって樹脂厚が漸次薄くなるテーパ構造は、「薄肉部」に含めないものとする。
前記樹脂被覆部の前記電線長手方向に直交する断面が多角形状であり、多角形状の角部の少なくとも一部に薄肉部を有することが好ましい。角部のすべてに薄肉部を有することがより好ましい。
断面の多角形状は、厳密な多角形である必要はなく、角部や辺部に丸みを帯びたものでもよい。
前記薄肉部の少なくとも一部の領域において、前記電線の絶縁被覆が露出していることが好ましい。
前記薄肉部は、電線長手方向に不連続に樹脂厚が変化することが好ましい。
前記薄肉部の電線長手方向の幅が、前記電線から遠い外側から、中心に向かって縮径するテーパ構造を有することが好ましい。
前記薄肉部の前記樹脂被覆部表面における電線長手方向の幅が、前記樹脂被覆部の前記絶縁被覆を覆う部分の長さに対して1%以上であることが好ましい。
前記樹脂被覆部を形成する樹脂は、ポリエステル樹脂であることが好ましい。
本発明に係るワイヤーハーネスは、上記の端子付き電線を有することを要旨とする。
本発明に係る端子付き電線によれば、樹脂被覆部に曲げ応力が加えられた際に、樹脂被覆部の剥離や割れの発生を抑制できる。
例えば、樹脂被覆部の樹脂厚が後端縁に向かって漸次薄くなるテーパ構造の場合、曲げ応力に追従することができるが、応力の集中する端部の強度が低くなり、樹脂が割れる虞がある。一方、本発明に係る端子付き電線は、絶縁被覆を覆う部分に肉抜きされた薄肉部を有することにより、後端縁に十分な樹脂厚を確保し、後端縁の強度を高めることと、薄肉部の樹脂厚を薄くし、曲げ応力に対する追従性を高めることを両立することができる。
樹脂被覆部の電線長手方向に直交する断面が多角形状である場合、角部は辺部分よりも樹脂厚が厚くなる。この場合に、角部の少なくとも一部に薄肉部を有することにより、曲げに追従しやすくなり、割れや剥離を防止することができる。すべての角部に薄肉部を有すると、あらゆる方向への曲げに対応することができ、割れや剥離を防止する効果が顕著である。
薄肉部において電線の絶縁被覆が露出していると、曲げ追従性に特に優れる。また、樹脂被覆部および薄肉部を、金型成形により形成する場合に、薄肉部において電線の絶縁被覆が露出する構成とすると、樹脂被覆部を成形する際に、薄肉部を形成するために設けられる金型の突部で電線を固定することができ、インサート成形時の圧力による電線の位置ずれを抑制できる。
薄肉部が、電線長手方向に不連続に樹脂厚が変化する構成とすると、樹脂被覆部の強度と曲げ追従性を両立させやすい。また、このような構成とすると、樹脂被覆部および薄肉部を、金型成形により形成しやすい。
薄肉部にテーパ構造を有すると、電線が曲げられた際に、薄肉部の周囲の樹脂被覆同士が干渉し難くなる。これにより、例えば、構造上の制約等により薄肉部を大きく設けることができない場合であっても、薄肉部の周囲に応力が集中することを防ぐことができる。また、樹脂被覆部および薄肉部を、金型成形により形成する場合に、薄肉部にテーパ構造を有すると、樹脂被覆部を成形する際に金型から抜きやすくなり、生産性に優れる。
薄肉部の樹脂被覆部表面における電線長手方向の幅が、樹脂被覆部の絶縁被覆を覆う部分の長さに対して1%以上であると、樹脂被覆部が曲げ応力より変形した際に薄肉部の周辺の樹脂が干渉し難い。
樹脂被覆部がポリエステル樹脂によって形成されると、電線の絶縁被覆との接着性に優れる。また、ポリエステル樹脂は、高い弾性率を有することから、端子付き電線をハウジングに挿入する際などに、樹脂被覆部が変形し難く、樹脂被覆部の損傷を抑制できる。
本発明に係るワイヤーハーネスによれば、上記のような端子付き電線を含んでいるため、曲げ応力が加えられた際に、樹脂被覆部の剥離や割れの発生を抑制できる。
本発明の端子付き電線の一例を示す斜視図である。 図1の側面図である。 本発明の防食端子付き電線の薄肉部の一例を示す拡大側面図である。 図1のA−A断面図である。 他の実施形態にかかる薄肉部の側面の形状を模式的に示す概念図である。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書において「樹脂厚」とは、被覆電線表面または端子金具表面から、樹脂被覆部の表面までの厚みのことであり、薄肉部においては、その薄肉部の表面までの厚みである。また、端部等に面取りや型抜けの改善のために施されるわずかなテーパ部や曲面構造が施される場合、これらを無視して測定した厚みを端部等の樹脂厚とする。
(全体の構成)
本発明の端子付き電線100は、電線200と、端子金具300とを有する。電線200は、電線導体10の外周が絶縁被覆20で被覆されており、先端には、芯線が剥き出しの芯線部210を有する。端子金具300は、他の端子と電気的に接続される電気接触部330と、芯線部210に圧着される芯線圧着部310と、被覆部220に圧着される被覆圧着部320とを一体に有する。
電線200に被覆圧着部320が圧着された部分よりも後方側の被覆部220から芯線部210の先端までの範囲に樹脂による樹脂被覆部400が形成される。これにより、芯線圧着部310および被覆圧着部320の外周、芯線圧着部310と被覆圧着部320との間の外周、芯線部210の先端および被覆部220の先端側の一部を含む範囲が樹脂により被覆される。樹脂被覆部400は、上記範囲の全周囲を覆うように成形される。樹脂被覆部400が形成されることにより、電線100と端子金具200との接触箇所への水等の腐食因子の侵入を防ぐことができる。
(電線)
電線200は、芯線である電線導体10の外周が絶縁被覆20で被覆されてなる。電線導体10は、複数の素線が撚り合わされてなる撚線からなる。この場合、撚線は、1種の金属素線より構成されてもよいし、2種以上の金属素線より構成されてもよい。また、撚線は、金属素線以外に、有機繊維よりなる素線などを含んでいてもよい。撚線中には電線200を補強するための補強線等が含まれていてもよい。
上記電線導体10を構成する金属素線の材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、もしくはこれらの材料に各種めっきが施された材料などを例示することができる。電線の軽量化などの観点から、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることが好ましい。また、補強線としての金属素線の材料としては、銅合金、チタン、タングステン、ステンレスなどを例示することができる。また、補強線としての有機繊維としては、ケブラーなどを例示することができる。
電線200の絶縁被覆20の材料としては、通常の電線に用いられる材料を用いることができる。例えば、ゴム、ポリオレフィン、PVC、熱可塑性エラストマーなどを例示することができる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。これらの材料中には、適宜、各種添加剤が添加されてもよい。
(端子金具)
端子金具300の母材には、一般的に用いられる黄銅の他、各種銅合金、銅などを用いることができる。端子金具300の表面の一部もしくは全部には、スズ、ニッケル、金またはそれらを含む合金など各種金属によりめっきが施されていてもよい。
電線導体10および端子金具300は、いかなる金属材料からなってもよいが、端子金具300としては、銅または銅合金を母材とすることが一般的である。一方、電線導体10には、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられることが多くなっており、電線導体10と端子金具300とが異なる金属からなる場合がある。電線導体10と端子金具300とが異なる金属からなる場合、その接続部に水等の腐食因子が存在すると、異種金属間の腐食が発生する虞がある。これに対し、電線導体10と端子金具300との接続箇所を樹脂によって被覆し、腐食因子の侵入を防ぐことにより、異種金属間腐食を抑制することができる。
(樹脂被覆部)
樹脂被覆部400は、芯線圧着部310および被覆圧着部320の全周囲を被覆するように形成され、腐食因子の侵入を防ぐ役割を果たす。
樹脂被覆部400を形成する樹脂としては、特に限定されないが、ポリエステル樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。例えば、樹脂材料への接着力などの観点からは、ポリエステル樹脂が好ましく、金属材料への接着力などの観点からは熱可塑性エラストマーが好ましい。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。組み合わせとは、2種以上樹脂を混合して用いてもよく、積層して用いてもよい。また、これらの樹脂は、必要に応じて各種添加剤を含有してもよい。
樹脂被覆部400がポリエステル樹脂からなる場合、PVC等を主材料とする絶縁被覆20との接着性に優れる。また、ポリエステル樹脂は、高い弾性率を有し、端子金具をコネクタハウジングへ挿抜する際に、樹脂被覆部400の変形、破損を抑制できる。樹脂被覆部400の破損を防ぐ観点から、ポリエステル樹脂の弾性率は、100MPa以上であることが好ましく、150MPa以上であることがより好ましい。
ポリエステル樹脂としては、特に限定されるものではないが、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートなどを例示することができる。PBTは、ISO 178に準拠して測定される曲げ弾性率が200MPa程度であり、前述のように樹脂被覆部400が破損し難く、また、電線の絶縁被覆20との接着性にも優れることから好適に用いられる。
樹脂被覆部400は、被覆圧着部220と電線後方側の後端縁との間の絶縁被覆20の表面に直接接触して電線の外周を被覆する部分に肉抜きされ、他の部分よりも樹脂厚が薄くなった薄肉部410を有する。前述のように、薄肉部410は、樹脂被覆部の一部を他の部分よりも意図的に薄くした箇所であればよく、樹脂厚が不連続に変化するものであっても連続的に変化するものであってもよい。ただし、電線後方側の後端縁に向かって樹脂厚が漸次薄くなるテーパ構造は、「薄肉部」に含めないものとする。
薄肉部410を形成することにより、樹脂被覆部の断面係数が低下する。これにより、樹脂被覆部400は曲げ応力に追従しやすくなり、応力が分散するため、端子付き電線に曲げ応力が加えられた際に、樹脂被覆部400と電線200との剥離を防止できる。さらに、樹脂被覆部400の後端縁には十分な樹脂厚を確保するができ、樹脂被覆部の割れを防止できる。このような薄肉部410は、後述のように例えば、薄肉部410に対応する突部を有する金型を用いて樹脂被覆部を成形する方法などにより形成することができる。
樹脂被覆部400は、図4に示した例では、電線長手方向に直交する断面が四角形であるが、三角形や五角形などの多角形状または、円形状等の多角形以外の形状とすることができる。樹脂被覆部400の断面が多角形状である場合、その角部420は樹脂厚が厚く、曲がりにくい。多角形状の角部420の少なくとも一部に薄肉部410を設けることが好ましく、角部420のすべてに薄肉部410を設けることがより好ましい。それにより、曲げに追従することができ、剥離や割れを特に防止しやすい。また、薄肉部410は、角部420に限らず、樹脂被覆部400の周に沿って全周囲に施されてもよい。
樹脂被覆部400の強度を高める観点から、薄肉部410以外の部分、例えば、被覆圧着部220を被覆する部位や、芯線部110を被覆する部位などには十分な厚みを確保することが好ましい。
樹脂被覆部400には電線後方側の端部に向かって樹脂厚が漸次薄くなるテーパ構造を有しないことが好ましい。ただし、面取りや型抜けの改善のために施されるわずかなテーパ部や曲面形状はこの限りでない。わずかなテーパ部とは立ち上がり角度が45°よりも大きく、90°未満のものをいう。樹脂被覆部400の端部にテーパ構造を有しないことにより、端部の樹脂厚を厚くするこができるため、端部の強度を保つことができる。
薄肉部410において、電線の絶縁被覆20が露出していることが好ましい。薄肉部410において、電線の絶縁被覆20が露出していると、曲げ追従性により優れる。また、薄肉部410において、電線の絶縁被覆20が露出する構成とすると、樹脂被覆部400を成形する際、金型の突部で電線を固定でき、成形時に電線200の位置がずれることを抑制できる。
薄肉部410において、電線の絶縁被覆20が露出していても防食性に影響は小さい。樹脂被覆部と絶縁被覆との接着力が十分に強ければ、露出部から水などの腐食因子が侵入する可能性は低い。
薄肉部410は、図3に示すように、電線長手方向の幅が、樹脂被覆部の遠い外側の位置から電線に近づく内側の位置に向かって漸次狭くなるテーパ構造を有することが好ましい。すなわち、W1<W2となることが好ましい。薄肉部が、中心に向かって縮径するテーパ構造を有すると、例えば、構造上の制約等によりW1が小さくなったとしても、W2を十分に広くとることにより、曲げ応力が加えられた際に薄肉部410の周囲の樹脂411aおよび411bが干渉し難くなる。さらに、薄肉部410にテーパ構造を有すると、成形時に金型から抜けやすく、製造性に優れる。
薄肉部410の樹脂被覆部表面における電線長手方向の幅W2は、樹脂被覆部が被覆部220を被覆する部分の長さ対して、1%以上であることが好ましい。W2が上記範囲内であると、曲げ応力が加えられた際に薄肉部410の周囲の樹脂411aおよび411bが干渉し難くなる。
薄肉部410の具体的な形状は、特に限定されるものではない。薄肉部410は樹脂被覆部400の後端縁の樹脂厚より薄くなっていることが好ましい。図5に薄肉部410の代表的な形状の概略図を示す。(a)は、図1〜4の実施形態と同様に、電線長手方向に不連続で急峻に樹脂厚が変化する構造、(b)は、電線長手方向に連続的でなだらかに樹脂厚が変化する構造、(c)は、樹脂被覆部400の後端縁から被覆圧着部に向かって樹脂厚が漸次薄くなる構造、(d)は、V字型の構造である。(a)のように樹脂厚が急峻に変化する構造とすると、薄肉化する範囲を最小限に抑えることができ、樹脂被覆部400の強度を保ちつつ、曲げ追従性を付与することができる。
(ワイヤーハーネス)
本発明に係るワイヤーハーネスは、上記本発明に係る端子付き電線100を含む複数の端子付き電線よりなる。ワイヤーハーネスを構成する端子付き電線のすべてが本発明に係る端子付き電線100であってもよいし、その一部のみが本発明に係る端子付き電線100であってもよい。
(端子付き電線の製造方法)
本発明に係る端子付き電線100の製造方法について説明する。
まず、電線200の先端に、絶縁被覆20を皮剥ぎした芯線部210を形成する。芯線部210と端子金具300の芯線圧着部310、芯線部210よりも後方側で絶縁被覆20によって被覆された被覆部220と端子金具300の被覆圧着部320をそれぞれ圧着する。
次いで、電線200に被覆圧着部320が圧着された部分よりも後方側から芯線部210の先端までの範囲に樹脂被覆部400を形成する。樹脂被覆部400は、例えば、金型に樹脂を注入する金型成形方法や、電線200および端子金具300の周囲に樹脂を塗布することなどにより形成することができる。
樹脂被覆部400には、被覆圧着部320と電線後方側の後端縁との間に薄肉部410が設けられる。薄肉部410を形成する方法としては、例えば、樹脂被覆部を成形する金型に内側に突出した突部を設けることにより薄肉部を形成する方法や、樹脂を塗布する際に樹脂厚を調整して薄肉部を形成する方法、金型成形や塗布などの各種方法により薄肉部を有しない樹脂被覆部を形成した後に樹脂の一部を切削し薄肉部を形成する方法などが挙げられる。容易に薄肉部を形成することができなどの観点から、金型成形において、樹脂被覆部を成形する金型の内側に突出した突部を設けることにより薄肉部を形成する肉抜きの方法が好ましい。以下、この方法について説明する。
まず、金型に、圧着された電線200および端子金具300を設置する。金型には、被覆圧着部320の位置と電線後方側の後端縁の位置との間に内側に突出した突部を設けておく。ここに、樹脂を注入することにより、薄肉部410を有する樹脂被覆部400が形成される。
このとき、上記の突部の突出量を大きくすると、薄肉部の樹脂厚が薄くなり、突部の突出量を小さくすると、薄肉部の樹脂厚が厚くなる。さらに、突部の一部が電線200に触れるような構成とすると、図1〜4のように、形成される薄肉部410において、電線の絶縁被覆20が露出する。突部が電線200に触れるような構成とすることで、突部により電線200を固定でき、樹脂を注入する際の圧力により、電線200の位置がずれることを防止できる。
上記の突部は、電線長手方向の幅が、樹脂被覆部の厚み方向中心部に向かって漸次狭くなるテーパ構造を有することが好ましい。突部がテーパ構造を有することにより、テーパ構造を有する薄肉部410を形成することができ、樹脂被覆部400が型から抜きやすく、製造性に優れる。
本発明の端子付き電線は、端子金具300に適合するコネクタハウジング等に接続される。このとき、端子付き電線100に曲げ応力が加えられても樹脂被覆部400に剥離や割れが発生し難い。そのため、本発明の端子付き電線100は、高い防食性能を発揮し、特に自動車用電線として好適に用いることができる。
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。
100 端子付き電線
10 電線導体
20 絶縁被覆
200 電線
210 芯線部
220 被覆部
300 端子金具
310 芯線圧着部
320 被覆圧着部
330 電気接触部
400 樹脂被覆部
410 薄肉部
411a,411b 薄肉部の周囲の樹脂
420 角部

Claims (9)

  1. 芯線と、前記芯線を覆う絶縁被覆とを有する電線と、前記電線の先端に取り付けられた端子金具とを有し、
    前記端子金具は、芯線圧着部において前記芯線と電気的に接続されるとともに、前記芯線圧着部よりも前記電線の長手方向後方側の被覆圧着部において、前記電線に前記絶縁被覆の外側から固定されており、
    前記芯線圧着部および前記被覆圧着部を含む領域を樹脂により被覆する樹脂被覆部を有する端子付き電線において、
    前記樹脂被覆部は、前記絶縁被覆を覆う部分に、肉抜きされた薄肉部を有することを特徴とする端子付き電線。
  2. 前記樹脂被覆部の前記電線長手方向に直交する断面が多角形状であり、多角形状の角部の少なくとも一部に前記薄肉部を有することを特徴とする請求項1に記載の端子付き電線。
  3. 前記樹脂被覆部の前記電線長手方向に直交する断面が多角形状であり、多角形状の角部のすべてに前記薄肉部を有することを特徴とする請求項2に記載の端子付き電線。
  4. 前記薄肉部の少なくとも一部の領域において、前記電線の絶縁被覆が露出していること特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の端子付き電線。
  5. 前記薄肉部は、電線長手方向に不連続に樹脂厚が変化することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の端子付き電線。
  6. 前記薄肉部の電線長手方向の幅が、前記電線から遠い外側から、中心に向かって縮径するテーパ構造を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の端子付き電線。
  7. 前記薄肉部の前記樹脂被覆部表面における電線長手方向の幅が、前記樹脂被覆部の前記絶縁被覆を覆う部分の長さに対して1%以上であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の端子付き電線。
  8. 前記樹脂被覆部を形成する樹脂が、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の端子付き電線。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載の端子付き電線を有することを特徴とするワイヤーハーネス。
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