JP6023450B2 - 端子付き電線 - Google Patents

Description

本発明は、端子付き電線に関する。さらに詳細には、本発明は、電線の導体と圧着端子との接続部の周囲に防食材を設けた端子付き電線に関する。

近年、車両の軽量化により燃費を向上させる観点から、ワイヤーハーネスを構成する被覆電線にアルミニウムを用いる例が増加している。そして、このような被覆電線に接続される端子金具としては、一般に電気特性に優れた銅又は銅合金が用いられている。ただ、被覆電線の導体と端子金具で材質が異なると、導体と端子金具の接触部で腐食が発生しやすくなることから、当該接触部を防食できる防食材が必要となる。

そのため、このような防食材として、従来より、熱可塑性ポリアミド樹脂を主成分とし、引張せん断強度、伸び率及び吸水率が所定値を満たすものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、この防食材を端子付き被覆電線の導体と端子金具との接続部に塗布することにより、導体と端子金具の腐食を防止している。

特開２０１１−１０３２６６号公報

しかしながら、特許文献１の端子付き被覆電線では、熱可塑性ポリアミド樹脂からなる防食材を導体と端子金具との接続部に薄く塗布することにより、防食材の塗膜を形成している。そのため、防食材の厚さが均一ではなく、その結果、防食性能が安定しないという問題があった。

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、電線と圧着端子との接続部における腐食を長期に渡って防止することができる端子付き電線を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る端子付き電線は、導体及び前記導体を覆う電線被覆材を有する電線と、前記電線の導体に接続する圧着端子と、前記導体と圧着端子との接続部の周囲と、前記接続部に隣接する電線被覆材の周囲とに一体成型された防食材と、を備える。そして、前記防食材は熱可塑性エラストマーを主成分とし、さらに、前記防食材と前記圧着端子の端子材との剥離接着強さが０．２Ｎ／ｍｍ以上であり、前記防食材と前記電線被覆材との剥離接着強さが０．５Ｎ／ｍｍ以上である。

本発明の第２の態様に係る端子付き電線は、前記第１の態様の端子付き電線において、前記導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記圧着端子の端子材は、銅、銅合金、ステンレス、錫めっきされた銅、錫めっきされた銅合金、錫めっきされたステンレスの少なくとも一つからなり、前記電線被覆材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン共重合体及びプロピレン共重合体の少なくとも一つからなる。

本発明の第３の態様に係るワイヤーハーネスは、前記第１の態様の端子付き電線を含む。

本発明の第４の態様に係る端子付き電線の製造方法は、導体及び前記導体を覆う電線被覆材を有する電線と、前記電線の導体に接続する圧着端子とを接続する工程と、前記導体と圧着端子との接続部の周囲と前記接続部に隣接する電線被覆材の周囲とに、防食材を射出成型により形成する工程と、を有する。そして、前記防食材は熱可塑性エラストマーを主成分とし、さらに、前記防食材と前記圧着端子の端子材との剥離接着強さが０．２Ｎ／ｍｍ以上であり、前記防食材と前記電線被覆材との剥離接着強さが０．５Ｎ／ｍｍ以上である。

本発明の端子付き電線では、防食材と圧着端子及び電線被覆材との接触界面から腐食原因物質が浸入することを防ぐことができる。そのため、電線の導体と圧着端子が異種金属材料からなる場合であっても導体と圧着端子との接続部における腐食を長期に渡り防止することができる。

また、本発明の端子付き電線は、防食材を射出成型により形成しているため、防食材の形状及び厚さが安定する。その結果、たとえ防食材の肉厚が薄くても十分な強度を確保することが可能となる。さらに、防食材の肉厚を薄くすることができるため、本発明の端子付き電線を従来サイズのコネクタハウジングに挿入することができ、コネクタハウジングの設計を変更する必要がない。

図１は本発明の実施形態に係る端子付き電線を示す。図１（ａ）は当該端子付き電線を示す斜視図であり、図１（ｂ）は当該端子付き電線の一部を示す側面図である。 図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る端子付き電線において、圧着端子に電線を接続する前の状態を示す概略図である。 図４は、本発明の実施形態に係る端子付き電線において、圧着端子に電線を接続した状態を示す概略図である。 図５は、本発明の実施形態に係るワイヤーハーネスを示す斜視図である。 図６は、防食性能の評価方法を説明するための概略図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。

［端子付き電線］
図１乃至図４に示すように、本実施形態の端子付き電線１は、導体１１及び導体１１を覆う電線被覆材１２を有する電線１０と、電線１０の導体１１に接続する圧着端子２０とを備える。さらに、端子付き電線１は、導体１１と圧着端子２０との接続部の周囲と、接続部に隣接する電線被覆材１２の周囲とに一体成型された防食材３０を備える。

端子付き電線１における圧着端子２０はメス型のもので、その前部に図示しない相手方端子に対して接続する電気接続部２１を有している。電気接続部２１は、相手方端子に係合するバネ片を内蔵し、ボックス状の形体をしている。さらに、圧着端子２０の後部には、繋ぎ部２３を介して、電線１０の端末部に対して加締めることにより接続される電線接続部２２を有している。

電線接続部２２は、前側に位置する導体圧着部２４と、その後側に位置する被覆材加締部２５とを備えるものである。

前側の導体圧着部２４は、電線１０の端末部の電線被覆材１２を除去して露出させた導体１１と直接接触するものであり、底板部２６と一対の導体加締片２７とを有する。一対の導体加締片２７は、底板部２６の両側縁から上方に延長し、かつ、電線１０の導体１１を包み込むように内側に曲げられることで導体１１を底板部２６の上面に密着した状態となるように加締める。この底板部２６と一対の導体加締片２７とにより、導体圧着部２４は断面視略Ｕ字状に形成されている。

また、後側の被覆材加締部２５は、電線１０の端末部の電線被覆材１２と直接接触するものであり、底板部２８と一対の被覆材加締片２９とを有する。一対の被覆材加締片２９は、底板部２８の両側縁から上方に延長し、かつ、電線１０の端末部における電線被覆材１２の付いた部分を包み込むように内側に曲げられることで、電線被覆材１２を底板部２８の上面に密着した状態となるように加締める。この底板部２８と一対の被覆材加締片２９とにより、被覆材加締部２５は断面視略Ｕ字状に形成されている。ここで、導体圧着部２４の底板部２６から被覆材加締部２５の底板部２８までが共通の底板部として連続して形成されている。

本実施形態では、図３及び図４に示すように、上記構成の圧着端子２０の電線接続部２２に電線１０の端末部を挿入する。これにより、導体圧着部２４の底板部２６の上面に電線１０の導体１１を載置すると共に、被覆材加締部２５の底板部２８の上面に電線１０の電線被覆材１２の付いた部分を載置する。そして、電線接続部２２と電線１０の端末部を押圧することにより、導体圧着部２４及び被覆材加締部２５を変形させる。即ち、導体圧着部２４の一対の導体加締片２７を、導体１１を包み込むように内側に曲げることで、導体１１を底板部２６の上面に密着した状態となるように加締める。さらに、被覆材加締部２５の一対の被覆材加締片２９を電線被覆材１２の付いた部分を包み込むように内側に曲げることで、電線被覆材１２を底板部２８の上面に密着した状態となるように加締める。こうすることにより、圧着端子２０と電線１０を圧着して接続することができる。

そして、図１に示すように、本実施形態では、繋ぎ部２３、電線接続部２２、電線接続部２２により覆われた導体１１及び電線被覆材１２の周囲が防食材３０により被覆されている。つまり、防食材３０が、導体圧着部２４と電線１０の導体１１の先端との境界を跨いで繋ぎ部２３の一部まで覆うと共に、被覆材加締部２５と電線被覆材１２との境界を跨いで電線被覆材１２の一部まで覆っている。そして、電線１０の端子接続部に、圧着端子２０及び電線被覆材１２の両方に接着する材料を一体成型することにより、防食材３０を形成している。このように、電線接続部２２により覆われた導体１１及び電線被覆材１２の周囲が防食材３０により完全に被覆されることにより、導体１１と電線接続部２２との接触部における防食性能を確実に確保することができる。なお、防食材３０は、図２に示すように、断面略矩形状に形成されており、後述するコネクタハウジングの端子収容部に、電気接続部２１と共に装着可能な大きさとなっている。

ここで、防食材３０は、熱可塑性エラストマーを主成分とすることが好ましい。防食材３０としてこのような材料を使用することにより、防食材３０は圧着端子２０及び電線被覆材１２と密着することが可能となる。そのため、防食材３０と圧着端子２０及び電線被覆材１２との接触界面から腐食の原因である塩化物イオンや水分が浸入することを防ぐことができる。その結果、圧着端子２０の電線接続部２２と導体１１との接続部における腐食を効果的に防止することができる。なお、本明細書において、主成分とは防食材全体の５０重量％以上の成分をいう。

防食材３０を構成する前記熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、熱可塑性オレフィン系エラストマーを使用することが好ましい。

さらに、腐食原因物質たる塩化物イオンや水分の進入を防止するため、防食材３０と圧着端子２０の端子材との剥離接着強さが０．２Ｎ／ｍｍ以上であり、防食材３０と電線被覆材１２との剥離接着強さが０．５Ｎ／ｍｍ以上である必要がある。ここで、本明細書における「剥離接着強さ」とは、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６８５４−３（接着剤―はく離接着強さ試験方法―第３部：Ｔ形はく離）に規定の測定法により求められる値である。防食材３０として上記材料を主成分として用い、さらに圧着端子２０の端子材及び電線被覆材１２と防食材３０との剥離接着強さが上述の値以上であることにより、圧着端子２０及び電線被覆材１２と防食材３０との接触界面における高い密着力が得られる。その結果、当該接触界面におけるシール性を十分に確保することができ、腐食原因物質の進入を防止することが可能となる。

なお、防食材３０と圧着端子２０の端子材との剥離接着強さ及び防食材３０と電線被覆材１２との剥離接着強さの上限は特に限定されるものではない。ただ、圧着端子２０の端子材の強度が防食材３０と圧着端子２０の端子材との剥離接着強さよりも低い場合には、圧着端子２０が破損する虞がある。そのため、防食材３０と圧着端子２０の端子材との剥離接着強さは、圧着端子２０の端子材の強度よりも低いことが好ましい。同様に、電線被覆材１２の強度が防食材３０と電線被覆材１２との剥離接着強さよりも低い場合には、電線被覆材１２が破損し、導体１１が露出する虞がある。そのため、防食材３０と電線被覆材１２との剥離接着強さは、電線被覆材１２の強度よりも低いことが好ましい。

ここで、電線１０の導体１１の材料としては、導電性が高い金属を使用することができるが、例えば銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金などを使用することができる。ただ、近年、ワイヤーハーネスの軽量化が求められている観点から、導体１１としては軽量なアルミニウムやアルミニウム合金を用いることが好ましい。

また、導体１１を覆う電線被覆材１２の材料としては、電気絶縁性を確保できる樹脂を使用することができるが、例えばオレフィン系の樹脂を用いることができる。具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン共重合体及びプロピレン共重合体の少なくとも一つを主成分とすることができる。この中でも、電線被覆材１２はポリプロピレンからなることが好ましい。ポリプロピレンは、熱可塑性エラストマーとの接着力が高いため、電線被覆材１２と防食材３０との接触界面の密着力を高めることができる。なお、ここでの主成分とは電線被覆材全体の５０重量％以上の成分をいう。

さらに、圧着端子２０の材料（端子材）としては、導電性が高い金属を使用することができるが、例えば銅、銅合金、ステンレス、錫めっきされた銅、錫めっきされた銅合金及び錫めっきされたステンレスの少なくとも一つを用いることができる。また、金めっきされた銅、銅合金及びステンレスの少なくとも一つを用いても良く、銀めっきされた銅、銅合金及びステンレスの少なくとも一つを用いても良い。この中でも、表面が錫（Ｓｎ）でめっきされた銅、銅合金及びステンレスを用いることが好ましい。熱可塑性エラストマーは錫との接着力が高いため、圧着端子２０と防食材３０との接触界面の密着力を高めることができる。

ここで、図２に示すように、導体１１と圧着端子２０との接続部の周囲と、接続部に隣接する電線被覆材１２の周囲とに一体成型された際の防食材３０の厚さｔは、少なくとも０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。圧着端子２０及び電線被覆材１２と防食材３０との間の十分なシール性を確保できる場合には、防食材３０の厚さは０．０１ｍｍ未満でも良い。ただ、防食材３０の最薄部の厚さｔが０．０１ｍｍ以上であることにより、防食材３０の内部の内圧に対して十分な強度を確保することができる。そのため、長期に渡って腐食原因物質の進入を抑制し、導体１１と圧着端子２０との接続部における腐食を防止することができる。

このように、本実施形態の端子付き電線では、導体と圧着端子との接続部の周囲と接続部に隣接する電線被覆材の周囲とに、防食材を一体成型している。さらに、前記防食材は、熱可塑性エラストマーを主成分としている。また、防食材と圧着端子の端子材との剥離接着強さが０．２Ｎ／ｍｍ以上であり、防食材と電線被覆材との剥離接着強さが０．５Ｎ／ｍｍ以上である。これにより、電線の導体と圧着端子が異種金属材料からなる場合であっても、これらの腐食を抑制することができる。つまり、防食材と圧着端子及び電線被覆材との接触界面から腐食原因物質が浸入することを防ぐことができるため、導体と圧着端子との接続部における腐食を長期に渡り防止することができる。

［端子付き電線の製造方法]
次に、本実施形態の端子付き電線の製造方法について説明する。端子付き電線１は、まず、図３及び図４に示すように、圧着端子２０の電線接続部２２に電線１０の端末部を挿入する。これにより、導体圧着部２４の底板部２６の上面に電線１０の導体１１を載置すると共に、被覆材加締部２５の底板部２８の上面に電線１０の電線被覆材１２の付いた部分を載置する。そして、導体圧着部２４の一対の導体加締片２７を内側に曲げることで、導体１１を底板部２６の上面に密着した状態となるように加締める。さらに、被覆材加締部２５の一対の被覆材加締片２９を内側に曲げることで、電線被覆材１２を底板部２８の上面に密着した状態となるように加締める。これにより、圧着端子２０と電線１０を接続することができる。

次に、圧着端子２０と電線１０の接続部を金型に載置する。その後、金型の内部に、加熱して溶融した防食材の樹脂を充填し、金型を冷却することで溶融した防食材の樹脂を固化する。そして、金型から取り出すことにより、圧着端子２０と電線１０の接続部が防食材３０により被覆された端子付き電線を得ることができる。つまり、防食材３０は、圧着端子２０と電線１０の接続部を金型に載置して射出成型することにより形成することができる。

このように、本実施形態の端子付き電線は、防食材を射出成型により形成している。そのため、防食材の形状及び厚さが安定するため、たとえ防食材の肉厚が薄くても十分な強度を確保することが可能となる。また、防食材の肉厚を薄くすることができるため、後述するコネクタハウジングのピッチ寸法を変更する必要がないことから、本実施形態の端子付き電線を従来サイズのコネクタハウジングに挿入することができる。そのため、本実施形態の端子付き電線用にコネクタハウジングの設計を変更する必要がない。

［ワイヤーハーネス]
本実施形態のワイヤーハーネスは、上述の端子付き電線を備える。具体的には、本実施形態のワイヤーハーネス２は、図５に示すように、コネクタハウジング４０と、上述の端子付き電線１を備えるものである。

コネクタハウジング４０の表面側には、図示しない相手方端子が装着される複数の相手側端子装着部（図示せず）が設けられている。そして、コネクタハウジング４０の裏面側には、複数の端子収容部４１が設けられている。各端子収容部４１には、端子付き電線１における圧着端子２０及び防食材３０がそれぞれ装着される。コネクタハウジング４０に圧着端子２０が装着され、電線１０はコネクタハウジング４０の裏面側より引き出される。

上述のように、本実施形態の端子付き電線１における防食材３０は肉厚を薄くすることができるため、コネクタハウジング４０のピッチ寸法を特別に変更する必要がない。そのため、本実施形態の端子付き電線を従来サイズのコネクタハウジングに挿入することができ、上記端子付き電線用に特別にコネクタハウジングの設計を変更する必要がない。

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜３］
実施例１〜３では、まず、防食材の材料として表１に示すものを準備した。また、電線として、導体がアルミニウムからなり、電線被覆材がポリプロピレン（ＰＰ）からなるものを準備した。さらに、圧着端子として、錫めっきされた銅を端子材として使用したものを準備した。

次に、電線と圧着端子を接続し、その後、圧着端子２０と電線１０の接続部を金型に載置した。さらに、金型の内部に加熱して溶融した、各実施例の防食材の材料を充填し、金型を冷却することで溶融した防食材の材料を固化する。そして、金型から取り出すことにより、各実施例の端子付き電線を得た。なお、表１では、各実施例で使用した防食材と圧着端子の端子材（錫）との剥離接着強さ、及び防食材と電線被覆材（ＰＰ）との剥離接着強さも示す。

［比較例１及び２］
比較例１及び２では、防食材の材料として表１に示すものを使用した以外は実施例１〜３と同様にして、各比較例の端子付き電線を得た。

［耐久試験］
実施例１〜３及び比較例１，２で得られた端子付き電線を、空気中１２０℃で１２０時間加熱した。

［防食性能評価］
各実施例及び比較例における、上記耐久試験を行う前の初期の端子付き電線と、耐久試験後の端子付き電線とを、図６に示すように、容器５０の中に満たした水５１に浸漬させた。その後、端子付き電線における圧着端子が接続された側と反対側の端部から、圧力２００ｋＰａで３０秒間空気を導入した。その際、圧着端子、防食材及び電線から気泡の漏れが認められなかったものを「○」とし、漏れが認められたものを「×」とした。防食性能評価の結果も表１に示す。

表１に示すように、本実施形態に係る実施例１〜３の端子付き電線は、初期及び耐久試験後であっても気泡の漏れが認められなかったことから、圧着端子及び電線被覆材と防食材との密着力が高く、防食性能に優れていることが分かる。

これに対し、比較例１では、防食材と圧着端子との接触界面から気泡の漏れが発生した。つまり、比較例１の端子付き電線は、防食材と圧着端子の端子材（Ｓｎ）との剥離接着強さが０．２Ｎ／ｍｍ未満であることから、防食材と圧着端子との密着力が不十分であり、漏れが生じたものと推定される。同様に、比較例２では、防食材と電線被覆材との接触界面から気泡の漏れが発生した。つまり、比較例２の端子付き電線は、防食材と電線被覆材（ＰＰ）との剥離接着強さが０．５Ｎ／ｍｍ未満であることから、防食材と電線被覆材との密着力が不十分であり、漏れが生じたものと推定される。

以上、本発明を実施例及び比較例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

１ 端子付き電線
２ ワイヤーハーネス
１０ 電線
１１ 導体
１２ 電線被覆材
２０ 圧着端子
３０ 防食材

Claims (4)

1. 導体及び前記導体を覆う電線被覆材を有する電線と、
   前記電線の導体に接続する圧着端子と、
   前記導体と圧着端子との接続部の周囲と、前記接続部に隣接する電線被覆材の周囲とに一体成型された防食材と、
   を備え、
   前記防食材は熱可塑性エラストマーを主成分とし、さらに、前記防食材と前記圧着端子の端子材との剥離接着強さが０．２Ｎ／ｍｍ以上であり、前記防食材と前記電線被覆材との剥離接着強さが０．５Ｎ／ｍｍ以上であることを特徴とする端子付き電線。
2. 前記導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、
   前記圧着端子の端子材は、銅、銅合金、ステンレス、錫めっきされた銅、錫めっきされた銅合金、錫めっきされたステンレスの少なくとも一つからなり、
   前記電線被覆材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン共重合体及びプロピレン共重合体の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１に記載の端子付き電線。
3. 請求項１又は２に記載の端子付き電線を含むことを特徴とするワイヤーハーネス。
4. 導体及び前記導体を覆う電線被覆材を有する電線と、前記電線の導体に接続する圧着端子とを接続する工程と、
   前記導体と圧着端子との接続部の周囲と前記接続部に隣接する電線被覆材の周囲とに、防食材を射出成型により形成する工程と、
   を有し、
   前記防食材は熱可塑性エラストマーを主成分とし、さらに、前記防食材と前記圧着端子の端子材との剥離接着強さが０．２Ｎ／ｍｍ以上であり、前記防食材と前記電線被覆材との剥離接着強さが０．５Ｎ／ｍｍ以上であることを特徴とする端子付き電線の製造方法。

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