JP5391700B2 - 端子付き電線 - Google Patents

Description

本発明は、電線端末に接続端子が設けられ、電線と接続端子の接続部分が被覆されている防水構造を有する端子付き電線に関するものである。

従来、自動車ワイヤーハーネス等の電線の端末には、電気伝導性やばね性に優れる銅合金製のコネクタ端子（接続端子）等が圧着により接続されている。自動車用電線等には一般に銅導体電線が用いられていたが、近年は、アルミニウム電線を用いることが要望されている。アルミニウム電線は銅電線と比較して、地球温暖化対策や需給逼迫による原油価格高騰への対策としての燃費向上のための軽量化に寄与する。またアルミニウムは、鉄との分離が容易であるから、自動車スクラップのリサイクルにも有利である。更にアルミニウムは資源量が豊富であるという利点もある。

例えば特許文献１に記載されているように、アルミニウム電線と銅合金等からなる接続端子の圧着構造が公知である。特許文献１には、圧着部分の電線導体部断面積／圧着前のアルミ導体部断面積の比率で定義した電線導体部の圧縮率の上限を７０％と規定した端子圧着構造が記載されている。このようなオープンバレル構造の場合、端子と電線の接続部分や電線芯線の端末が、外部に露出した状態になっている。そのため、電線の内部に結露などで水分が浸入し易い。特に電線がアルミ電線の場合、電線の内部に水が浸入すると、腐食が進行し易い。

一般に銅合金等の接続端子の表面には、電気接点の信頼性向上のため、錫や貴金属のめっきが施される。アルミニウムは、接続端子側の金属と比較するとイオン化傾向の大きい卑な金属である。そのためアルミニウム電線を銅合金や貴金属等のめっきを施した接続端子と接続すると、異種金属の接合部分で腐食が進行し易い。すなわち異種金属が接触すると、アルミニウムのようなイオン化傾向の大きな卑な金属から、より貴な金属へ電子が移動する。アルミ電線と端子の接合部分の外部に水等の電解液が存在してイオンの経路が確立すると、局所的に電流回路がつながって、貴な金属と電解液の界面で溶存酸素や水素イオン等に電子を奪われる。そして対応して卑な金属が陽イオンとして電解液中に溶出し、異種金属接触腐食が進行する。この結果、電線圧着部の接触抵抗が増大し、場合によってはアルミニウム電線が断線に至ることもある。

また自動車用ワイヤーハーネスの電線には、柔軟な撚り線が芯線として用いられる。しかし柔軟な撚り線を使用すると電線内の隙間に水がさらに浸入しやすくなる。そして電線を通って電線に接続された機器などに水が浸入すると、電気ショートを引き起こして電子機器を故障させることになる。更に、電線内の隙間に浸入した水には、酸素の供給が不足する。そうすると、電線がアルミ電線の場合には、表面の不動態酸化皮膜が不安定となって腐食が進行する虞もある。

特許文献１に記載のようなオープンバレル構造の接続構造では、防錆用グリース等を外部に露出している部分に塗布することで、ある程度水の浸入を回避できる。しかしながら、グリースの劣化や脱離等により、防水性能が低下する虞がある。そのため防水性能を長期にわたり維持することは困難であり、信頼性が不十分である。また、グリースを必要十分に均一に塗布するのは、非常に手間のかかる作業である。

一方、ワイヤーハーネスの電線とコネクタ端子との接続部分から電線内へ水が浸入しないようにして、電線の腐食や電線に接続される電子機器の誤作動や故障等を防止することが可能な接続端子付き電線が公知である（例えば、特許文献２〜４参照）。

特許文献２には、多数の孔の開いた円筒形状内張を入れた筒状圧着部を特殊形状の工具で圧着してなるクローズドバレル端子が記載されている。この構造によれば、撚り線素線間や電線と端子との間に冷間圧接による金属結合を形成できる。その結果、接続信頼性に優れ、また、端子と電線の異種金属接触部や芯線末端を被覆できるという利点もある。

特許文献３には、接続端子が圧着されたアース用電線端末に、流動性を有する止水剤を供給した後に、電線の他方から電線被覆材の内側のエアを吸引して減圧することにより止水剤を電線被覆材の内側に浸透させる方法が開示されている。

また特許文献４には、接着剤層を設けた熱収縮チューブによる防水を施したアース用端子金具が開示されている。

特開２００５−１７４８９６号公報 米国特許第３９５５０４４号明細書 特開２００８−１７７１７１号公報 特許第３２１４３９３号公報

上記特許文献２に記載されているように、クローズドバレル端子の場合は、端子と電線の接合の際に、多くの特殊な部品や工具が必要になってしまうという問題がある。また、部品挿入の作業性も悪く、コスト面で不利である。

また、上記特許文献３に記載されているように、止水剤を電線被覆材の内側に浸透させる方法は、減圧や加圧のための設備や止水剤の硬化等の時間を必要とし、簡便ではない。また、オープンバレル構造を使用する限り、端子と電線の異種金属接触部や電線芯線末端が外部に露出するのを回避することができないという問題がある。

また、上記特許文献４に記載されているように、接着剤層を設けた熱収縮チューブによる防水処理を施す場合、電線芯線末端面をチューブだけで覆い隠すことは難しい。このため、チューブ端末における接着剤の塗布量を多くする必要がある。更に端子には接着剤が端子本体側に過剰に流れ出すことを防止するための特殊な構造（流入規制手段）を設ける必要がある。そのため、端子の形状が複雑になってしまい、端子の製造コストが上昇してしまうという問題がある。

本発明の解決しようとする課題は、上記問題点を解決しようとするものであり、端子の形状が複雑にならず、端子と電線の接続が容易であり、接続部分の防水性が良好であり、電線と端子との信頼性の高い接続を長期にわたり確保することが可能な端子付き電線を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の端子付き電線は、接触部とワイヤバレル部とを備える端子に、導体が絶縁体により被覆された電線が接続され、前記端子のワイヤバレル部に前記電線の導体が接続されている導体接続部を有する端子付き電線において、前記端子の前記接触部と前記ワイヤバレル部との間に中間接続部が設けられており、前記導体接続部が熱収縮性チューブを用いた防水チューブにより覆われていると共に、前記防水チューブの端子側端部が前記端子の中間接続部の周囲を隙間無く覆っていることを要旨とするものである。

本発明の端子付き電線は、上記構成を採用したことにより、端子と電線の接続部分の防水性が良好であり、しかも端子の形状が複雑にならず、端子と電線の接続が容易である。更に、本発明の端子付き電線は、防水性が良好であるから、電線と端子との信頼性の高い接続を長期にわたり確保することが可能である。

図１は本発明の一例の端子付き電線の端末部分を示す外観斜視図である。 図２は図１のＢ−Ｂ線縦断面図である。 図３は本発明の他の例の端子付き電線の防水チューブを取り除いた状態を示す外観斜視図である。 図４は本発明のその他の例の端子付き電線を示す外観斜視図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の端子付き電線に用いられる端子の態様を示す中間接続部の断面図である。 図６は図４の端子付き電線の製造工程の一部を示す中間接続部の断面図である。 図７は本発明の端子付き電線に用いられるフィメール端子の一例の外観を示す斜視図である。 図８は、本発明の端子付き電線に用いられるメール端子の一例の外観を示す斜視図である。

以下、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。図１は、端子付き電線の一例の端末部分を示す外観斜視図であり、図２は図１のＢ−Ｂ線断面図である。図１に示す端子付き電線１は、電線２の端末に端子としてコネクタ端子３が接続されている。端子付き電線１において、電線２とコネクタ端子３の接続部分となる導体接続部５（図２参照）は、熱収縮チューブを用いた防水チューブ４により被覆されている。

図１及び図２に示すように、電線２は、導体２１の周囲が、合成樹脂等の絶縁体からなる被覆材２２により絶縁被覆されている。導体２１は、複数本の金属細線からなる素線を撚り合わせた撚線により構成されている。導体２１は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、錫めっきを施した銅等の導電性を有する導線が用いられる。導体２１は、撚線に限定されず、単線でもよい。図１に示す端子付き電線１の電線２は、断面が略円形の電線である。電線としてアルミニウム又はアルミニウム合金を用いたアルミ電線は、軽量で低コストでリサイクルが容易であるといった利点がある。

コネクタ端子３は、電線２が接続される側と反対側の先端が他の端子と接続される接触部３１として形成されている。また、コネクタ端子３の電線が接続される側は、ワイヤバレル部３２として形成されている。図２に示すように、コネクタ端子３のワイヤバレル部３２に電線２の導体２１が固着して接続され導体接続部５として形成されている。

更にコネクタ端子３の接触部３１とワイヤバレル部３２との間に、防水チューブ４の一方の端部となる端子側端部４１が位置する中間接続部３３が設けられている。図１に示すコネクタ端子３は、中間接続部３３の断面形状が単純な方形状である平板として形成されている。

図１及び図２に示すように、端子付き電線１では、防水チューブ４の端子側端部４１は、コネクタ端子の中間接続部３３に位置していて、端子の中間接続部３３の周囲を隙間無く覆うように密着している。また防水チューブ４の電線側端部４２は、電線の被覆材２２の周囲に位置していて、電線２の被覆材２２の周囲を隙間無く覆うように密着していて、防水チューブ４の両端が気密な状態で被覆され、導体接続部５は外気から遮断されている。また防水チューブ４により、コネクタ端子３と電線２の機械的な接合強度が補強されている。

防水チューブ４は、熱収縮チューブを用いて熱収縮させることにより形成されたものである。このような熱収縮チューブとして、例えば、熱収縮性の樹脂層からなる外層４３の内側に、熱溶融性接着剤からなる内層４４を設けたものは好ましいものである。外層４３としては、例えば、電子線架橋半硬質難燃性ポリオレフィン樹脂等が用いられる。また熱収縮チューブの収縮率は、内径変化率で７５％以上が好ましい。熱収縮チューブは、例えば住友電工ファインポリマー社製、商品名「スミチューブＳＡ２」等の市販品を用いることができる。

熱収縮チューブで導体接続部５を被覆して防水チューブ４を形成するには、ワイヤバレル部３２に電線２の導体２１を圧着して固着した後、熱収縮チューブを電線側あるいは端子側から挿通し、所定の位置に配置し、加熱して熱収縮チューブを収縮させる。

また、熱収縮チューブに熱溶融性接着剤からなる内層４４が設けられている場合は、収縮の際の加熱により接着剤が溶融して隙間に充填されるため、更に気密性を高めることができる。

図３は、本発明の他の例の端子付き電線の防水チューブを取り除いた状態を示す外観斜視図であり、図４は本発明のその他の例の端子付き電線を示す斜視図である。図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の端子付き電線に用いられる端子の態様を示し、中間接続部の断面図である。図５（ａ）に示すように、図１及び図２の端子付き電線は、コネクタ端子３の中間接続部３３の断面が平板状に形成されている。本発明は中間接続部３３の断面形状が、この形状に限定されるものではなく、熱収縮チューブを用いて収縮させ防水チューブ４を形成した際に、防水チューブ４の端子側端部４１が、中間接続部３３に隙間無く密着可能な形状であれば良い。

具体的なコネクタ端子の中間接続部３３の形状は、例えば、図３、図４、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、平板部３３ａと該平板部３３ａの両側に立設する側壁部３３ｂ、３３ｃとからなる断面凹状が挙げられる。コネクタ端子３は、中間接続部３３の断面形状を上記のような凹状に形成すると、コネクタ端子３の強度を向上させることができる。

図４及び図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、コネクタ端子の中間接続部３３が断面凹状に形成されている場合、熱収縮チューブを収縮させる際に、熱収縮チューブがコネクタ端子の中間接続部の形状に沿って密着するようにすることが好ましい。図６は図４の端子付き電線の製造工程の一部を示す中間接続部の断面図である。図６に示すように、熱収縮チューブ４５で中間接続部３３を覆った後、コネクタ端子の中間接続部３３の形状に対応する型６を用いて、凹部側に押圧し熱収縮チューブ４５が凹部内に密着するようにした状態で熱収縮チューブを収縮させる。しかる後、型６を取り外せば、図４に示すように、防水チューブ４はコネクタ端子側端部４１が、中間接続部３３の形状に沿って追随して、中間接続部３３に密着した状態とすることができる。

図１及び図２に示す中間接続部３３、又は図３、図４の中間接続部３３の平板部（図５（ｂ）、（ｃ）３３ａ）は、平板状であり表面に凹凸のない単純な方形の断面形状に形成されている。このような形状であれば、熱収縮チューブのコネクタ端子側端部４１が、中間接続部３３の周囲の形状に追随して、気密な被覆を容易に行うことができる。また、中間接続部３３の平板部（３３ａ）の表面に、外に凸となる突起等が多少あっても、内側に凹となる凹嵌部がなければ、熱収縮チューブを収縮させるだけで、中間接続部３３の周囲の形状に防水チューブ４を容易に密着させることができる。

また中間接続部３３と接触部３１との間及び中間接続部３３とワイヤバレル部３２との間には、接着剤逆流防止構造のような特別な凹凸は設けられておらず、平板部３３ａの表面の側壁部３３ｂ、３３ｃを除いた部分は、特に凹凸加工を施す必要がなく、中間接続部３３と同様な平坦な形状に形成されている。

本発明の端子付き電線に用いられる端子としては、上記したコネクタ端子に限定されず、各種のコネクタ端子等を用いることができる。例えば接触部の構造は、フィメール型に限らず、メール型であってもよい。図７は本発明の端子付き電線に用いられるフィメール端子の一例を示す斜視図であり、図８はメール端子の一例を示す斜視図である。

図７に示すようにフィメール端子６０は、アッパーホルダー６１とスプリングタング６２とからなる接触部６３が設けられている。更に、フィメール端子６０には、上記接触部６３に、中間接続部６４、ワイヤバレル部６５、インシュレーションバレル６６が設けられている。電線を圧着する際にキャリア６７から分離される。

図８に示すようにメール端子７０は、上記フィメール端子６０の接触部６３の内部に挿通して電気的に接続される接触部７１が一方の端部に設けられている。更に、メール端子７０は、上記接触部７１に、スタビライザー７２、ランスホール７３、中間接続部７４、ワイヤバレル部７５、インシュレーションバレル７６等が順次設けられて構成されている。電線を圧着する際にキャリア７７から分離される。

図７及び図８に示すコネクタ端子を用いる場合は、防水チューブ４の電線側の
端部は、気密性確保が容易な電線絶縁被膜樹脂を覆うようにする。しかし、インシュレーションバレル６６、７６が電線絶縁被膜樹脂に気密に密着している場合、インシュレーションバレル６６、７６の周囲を覆うことで導体接続部５を密封できるのであれば、そのようにしても良い。

尚、図１に示す態様のコネクタ端子には、インシュレーションバレルは設けられていない。図１の態様では防水チューブ４の電線側端部４２が電線の被覆材２２を覆って密着している。本発明は、防水チューブ４がインシュレーションバレルの機能を兼ねることができるので、図１に示す態様のように、コネクタ端子のインシュレーションバレルを省略してもよい。コネクタ端子３のインシュレーションバレルを省略すると防水チューブ４の全長を短くすることができる。また、インシュレーションバレルがないと、その部分の外径が大きくならないので、防水チューブの断面積の変化を小さくすることができ、熱収縮チューブを用いる場合にその内径収縮率が小さくてもよく、防水チューブの気密な被覆を容易に行うことができる。

図１の態様の端子付き電線は、コネクタ端子３のワイヤバレル３２に対し電線２の導体２１が、圧着により固着されている。本発明では、ワイヤバレル３２に対する導体２１の固着は、圧着に限定されず、各種の固着方法を用いることができる。この固着方法として例えば、超音波溶接等の溶接方法、はんだ付け等のろう接方法等が挙げられる。

また、図１の態様の防水チューブ４に用いられる熱収縮チューブは、端部から端部まで径が同じに形成されたものであるが、両端の開口径が異なる熱収縮チューブにしてもよい。また防水チューブ４は、径の異なる熱収縮チューブを複数用いて、複数の熱収縮チューブによる積層構造としてもよい。要するに、防水チューブの両端が電線或いは端子に密着し、気密な被覆をすることができればよい。

本発明の端子付き電線は、上記した電線、コネクタ端子以外に、電線端末に接続端子が設けられ、電線と接続端子の接続部分が被覆されている防水構造を有する各種の接続端子付き電線に利用することができる。特に、柔軟な撚り線が芯線として用いられ、湿気の多い環境等で利用される自動車ワイヤーハーネス等に好適に利用することができる。また電線として内部に水分が浸入した場合に腐食が進行し易いアルミ電線等に好適に用いることができる。

１ 端子付き電線
２ 電線
２１ 導体
２２ 被覆材（絶縁体）
３ コネクタ端子
３１ 接触部
３２ ワイヤバレル部
３３ 中間接続部
４ 防水チューブ
４１ 防水チューブの端子側端部
４２ 防水チューブの電線側端部
５ 導体接続部

Claims (5)

1. 接触部とワイヤバレル部とを備える端子に、導体が絶縁体により被覆された電線が接続され、前記端子のワイヤバレル部に前記電線の導体が固着している導体接続部を有する端子付き電線において、
   前記端子の前記接触部と前記ワイヤバレル部との間に中間接続部が設けられており、
   前記端子の中間接続部の断面形状が、突起や凹部がない平板状であるか、或いは、突起や凹部がない平板部と該平板部の両側に立設する側壁とからなるものであり、
   前記導体接続部が熱収縮性チューブを用いた防水チューブにより覆われていると共に、前記防水チューブの端子側端部が前記端子の中間接続部の周囲を隙間無く覆っていることを特徴とする端子付き電線。
2. 前記防水チューブの電線側端部が前記電線の絶縁体の周囲を隙間無く覆っていることを特徴とする請求項１記載の端子付き電線。
3. 前記導体が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１又は２記載の端子付き電線。
4. 前記防水チューブが、電子線架橋半硬質難燃性ポリオレフィン樹脂からなる難燃性熱収縮チューブを用いたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の端子付き電線。
5. 前記防水チューブが、熱収縮性を有する外層の内側に熱溶融性接着剤からなる内層が設けられている熱収縮チューブを用いたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の端子付き電線。

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