JP6304091B2 - コネクタ付電線及びコネクタ付電線の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、コネクタを防水する技術に関する。

端子付電線が挿入されたコネクタを防水する技術が、例えば、特許文献１又は特許文献２に開示されている。

特許文献１に記載の防水コネクタは、ゴム栓が、コネクタハウジング内においてゴム栓装着孔の内周面に設けられた前止まり部とゴム栓押さえ部材との間で前後方向に圧縮可能に配置され、コネクタハウジングとゴム栓押さえ部材とには、ゴム栓押さえ部材のコネクタハウジングへの取り付け位置を前後方向に変更する位置調整手段が設けられていることを特徴とするとされている。

特許文献２に記載のゴム栓の後端側には、キャビティの内周に緊密に嵌合する等径部と、後端に向けて次第に縮径されたテーパ部とが後方に向けて順次に連設されており、キャビティの入口側に嵌着された場合に、テーパ部における等径部との接続縁が、キャビティの入口の開口縁と面一または開口縁の外方に位置するようになっていることを特徴とするとされている。

特開２００９−４８９２９号公報 特開２０１０−９２６２６号公報

ところで、車両によっては、設計上の電流値が大電流化するのに伴い、搭載される電線径を大きくする必要が生じている。

しかしながら、コネクタにおいて、特許文献１又は特許文献２に記載の防水コネクタのようにゴム栓を用いて防水を図る場合、電線径を大きくするのに伴って、ゴム栓径も大きくする必要が生じるため、以下のような問題が生じる。即ち、ゴム栓が大型化するのに伴いコネクタも大型化する。また、ゴム栓の大型化によりゴム栓の装着作業性が悪化する。

そこで、本発明は、ゴム栓を用いなくてもコネクタハウジングと電線との間の止水を図ることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様に係るコネクタ付電線は、端子と、芯線と前記芯線の周囲に設けられた絶縁被覆とを含み、端部に前記端子が接続されると共に前記絶縁被覆の端部の一部が外周側に張出すように膨出部が形成されている電線と、前記電線が挿入されるキャビティが形成された本体部を含み、前記本体部のうち前記キャビティの内周面に前記膨出部が当接する段差部が形成されたコネクタハウジングと、前記膨出部を前記段差部に向けて押しつけた状態で前記コネクタハウジングに係止するリテーナと、を備える。

第２の態様に係るコネクタ付電線は、第１の態様に係るコネクタ付電線であって、前記膨出部において、前記絶縁被覆の内周面も外側に張出している。

第３の態様に係るコネクタ付電線は、第１又は第２の態様に係るコネクタ付電線であって、前記絶縁被覆は、高耐熱用樹脂を材料として形成されている。

第４の態様に係るコネクタ付電線は、第１〜第３のいずれか１つの態様に係るコネクタ付電線であって、前記膨出部は、前記絶縁被覆の端縁部が寄せられて形成されている。

第５の態様に係るコネクタ付電線の製造方法は、（ａ）芯線と前記芯線の周囲に設けられた絶縁被覆とを含む電線の端部の前記絶縁被覆を、外側から吸引する又は前記絶縁被覆内に気体を送り込むことの少なくとも一方の方法によって、外側に張り出させて膨出部を形成すると共に、前記電線の端部に端子を接続する工程と、（ｂ）前記電線をコネクタハウジングに挿入する工程と、（ｃ）リテーナによって前記電線の膨出部を前記コネクタハウジングの段差部に向けて押しつけた状態で、前記リテーナを前記コネクタハウジングに係止させる工程と、を備える。

第６の態様に係るコネクタ付電線の製造方法は、第５の態様に係るコネクタ付電線の製造方法であって、前記工程（ａ）で、前記膨出部を形成する際に、前記絶縁被覆の一部を軟化するまで加熱する。

第１〜第４の態様に係るコネクタ付電線によると、端子と、芯線と芯線の周囲に設けられた絶縁被覆とを含み、端部に端子が接続されると共に絶縁被覆の端部の一部が外周側に張出すように膨出部が形成されている電線と、電線が挿入されるキャビティが形成された本体部を含み、本体部のうちキャビティの内周面に膨出部が当接する段差部が形成されたコネクタハウジングと、膨出部を段差部に向けて押しつけた状態でコネクタハウジングに係止するリテーナと、を備えるため、リテーナにより絶縁電線の膨出部とコネクタハウジングの段差部とを密着させることで絶縁電線とコネクタハウジングとの間の止水を図ることができる。これにより、ゴム栓を用いなくてもコネクタハウジングと電線との間の止水を図ることができる。

特に、第２の態様に係るコネクタ付電線によると、膨出部において、絶縁被覆の内周面も外側に張出しているため、膨出部に厚みを持たせることができる。

特に、第３の態様に係るコネクタ付電線によると、絶縁被覆が高耐熱用樹脂を材料として形成されているため、絶縁被覆が高温でも劣化しにくいことによって、高温でも、より確実に止水を図ることができる。

特に、第４の態様に係るコネクタ付電線によると、膨出部は、絶縁被覆の端縁部が寄せられて形成されているため、膨出部が薄肉になることを抑えることができることによって、より安定した止水性を確保することができる。また、電線を端子に接続するための被覆の皮剥ぎ作業を省略することができる。

第５の態様に係るコネクタ付電線の製造方法によると、膨出部は、ブロー又はバキュームにより形成されているため、膨出部を容易に形成することができる。

特に、第６の態様に係るコネクタ付電線の製造方法によると、工程（ａ）で、膨出部を形成する際に、絶縁被覆の一部を軟化するまで加熱するため、絶縁被覆が張り出しやすくなり、膨出部を形成しやすくなる。

実施形態に係るコネクタ付電線を示す概略断面図である。 実施形態に係るコネクタ付電線を示す部分拡大断面図である。 膨出部の形成方法を示す説明図である。 膨出部の形成方法を示す説明図である。 電線のうち膨出部周辺を示す概略断面図である。

｛実施形態｝
以下、実施形態に係るコネクタ付電線１０について説明する。図１は、実施形態に係るコネクタ付電線１０を示す概略断面図である。図２は、実施形態に係るコネクタ付電線１０を示す部分拡大断面図である。なお、図１では、電線１２の絶縁被覆１６が断面で表されていないのに対して、図２では、電線１２の絶縁被覆１６が断面で表されている。

実施形態に係るコネクタ付電線１０は、端子２０と、電線１２と、コネクタハウジング３０と、リテーナ４０とを備える。

端子２０は、電線固定部２２と接続部２４とを含む。電線固定部２２は、芯線露出部に接続される。ここでは、電線固定部２２は、電線１２に圧着されて取り付けられる。もっとも、電線固定部２２の芯線１４への接続方法は、これに限られるものではない。例えば、電線固定部は、芯線１４に溶接等の接合により接続されていてもよい。

接続部２４は、電線固定部２２に連なる部分である。接続部２４は、相手方の導体と接続可能に形成されている。接続部は、例えば、平板状に形成されると共に、その主面を貫く貫通孔が形成され、接続対象に対してこの貫通孔を用いてネジ等で螺合されることで、接続対象との接続が図られてもよい。また、接続部の形状としては、例えば、ピン状又はタブ状等のいわゆるオス端子の形状であってもよい。また、例えば、筒状に形成された、いわゆるメス端子の形状であってもよい。

電線１２は、芯線１４と、芯線１４の周囲に設けられた絶縁被覆１６とを含む。芯線１４は、少なくとも１本の銅又はアルミニウム等の導電性材料で形成された素線で構成される。ここでは、芯線１４は、複数の素線で構成されている。絶縁被覆１６は、絶縁性を有する材料を芯線１４の周囲に押し出すなどして形成される。また、電線１２の端部には、芯線１４が露出した芯線露出部が形成される。芯線露出部は、電線１２の端部の絶縁被覆１６を皮剥ぎするなどして形成される。電線１２は、端部に端子２０が接続され、車両等の配設対象箇所に配設された状態で、車両等に搭載された各種電気機器同士を電気的に接続するものとして用いられる。

電線１２には、絶縁被覆１６の端部の一部が外周側に張出すように膨出部１８が形成されている。

ここで、電線１２の膨出部１８及びその形成方法について図３〜図５も交えて説明する。図３及び図４は、電線１２の膨出部１８の形成方法を示す説明図である。図５は、電線１２のうち膨出部１８周辺を示す概略断面図である。

膨出部１８は、環状（ここでは、円形環状）に形成されている。膨出部１８は、ここでは、絶縁被覆１６の一部を変形させることで形成されている。より詳細には、絶縁被覆１６の内周面も外側に張出すように、絶縁被覆１６の一部を外周側に張出させて、膨出部１８を形成している。

この際、膨出部１８における絶縁被覆１６の厚みは、膨出部１８でない部分の絶縁被覆１６の厚みと同程度に設定されている。これは、詳しくは後述するが、絶縁被覆１６の端縁部が寄せられて膨出部１８が形成されていることによるものである。膨出部１８における絶縁被覆１６の厚みが、膨出部１８でない部分の絶縁被覆１６の厚みと同程度に設定されていることによって、膨出部における絶縁被覆の厚みが、膨出部でない部分の絶縁被覆の厚みよりも薄い場合に比べて、膨出部１８がより確実にコネクタハウジング３０の段差部３６に密着する。より詳細には、膨出部における絶縁被覆の厚みが、膨出部でない部分の絶縁被覆の厚みよりも薄い場合、リテーナ４０により膨出部が段差部３６に押し付けられた際に、膨出部が延びてしまう恐れがある。これに対して、膨出部１８における絶縁被覆１６の厚みが、膨出部１８でない部分の絶縁被覆１６の厚みと同程度に設定されていることによって、膨出部１８がリテーナ４０により段差部３６に押し付けられた際に、膨出部が延びてしまうことを抑制することができる。もっとも、膨出部１８における絶縁被覆１６の厚みは、膨出部１８でない部分の絶縁被覆１６の厚みよりも薄くてもよいし、厚くてもよい。

電線１２の径方向における膨出部１８の突出量は、リテーナ４０で膨出部１８をコネクタハウジング３０に向けて押圧した際に、膨出部１８とコネクタハウジング３０の段差部３６とが環状に密着可能であればよい。ここでは、電線１２の径方向における膨出部１８の突出量は、コネクタハウジング３０の段差部３６の高さと同程度に設定されている。

また、絶縁被覆１６の内面も外周側に張出して膨出部１８を形成している場合、膨出部１８の内面のうち電線１２の長手方向を向き互いに対向する内面同士の間隔はなるべく小さいことが好ましく、内面同士が接していることがより好ましい。これにより、膨出部１８がリテーナ４０によってコネクタハウジング３０の段差部３６に押し付けられた際に、膨出部１８の変形量を小さく抑えることができることによって、膨出部１８をより確実に段差部に密着させることができる。ここでは、膨出部１８の内面のうち電線１２の長手方向を向き互いに対向する内面同士の間隔が小さく抑えられ、電線１２の長手方向における膨出部１８の寸法は、絶縁被覆１６の厚み寸法の２倍程度に設定されている。

ここでは、電線１２の周囲に金型７０を取り付けて、金型７０に向けて絶縁被覆１６を押しつけることで、膨出部１８を形成している。

具体的には、金型７０は、電線１２を挿通可能（電線１２の周囲に取り付け可能）な管状に形成され、その内周面の中間部分が外周側に凹むように膨出部形成部７２が形成されている。つまり、金型７０は、両端で電線１２の周囲に密着可能であり、金型７０が電線１２の周囲に取り付けられた状態で、中間部分の膨出部形成部７２では、電線１２との間に隙間（中空部分）が生じている。膨出部形成部７２の内面の形状は、所望の膨出部１８の外形に対応した形状に形成されている。

なお、ここでは、膨出部形成部７２の内面から金型７０の外面にかけて貫通孔７４が形成されている。当該貫通孔７４をエジェクタ８０等に連通させることで、電線１２に金型７０が取り付けられた状態で、膨出部形成部７２の内部を真空に近づけることが可能とされている。

また、金型７０には、加熱機構部７６が設けられている。加熱機構部７６としては、例えば、電熱コイル等が考えられる。金型７０に加熱機構部７６が設けられることで、電線１２のうち金型７０が取り付けられる部分の周辺を加熱することができる。これにより、絶縁被覆１６を軟化点付近まで加熱することで、絶縁被覆１６の膨出部形成部７２の内面への押しつけが容易となる。

当該金型７０を用いて、膨出部１８を形成するには、まず図３のように、電線１２の端部のうち膨出部１８を形成したい部分を含みその周辺に金型７０を取り付ける。具体的には、絶縁被覆１６のうち膨出部１８を形成したい部分に中空の膨出部形成部７２が位置するようにする。そして、絶縁被覆１６のうち膨出部１８を形成したい部分の両側に金型７０を密着させる。この際、予め膨出部形成部７２よりも先端側の絶縁被覆１６を中空の膨出部形成部７２内に寄せておいてもよい。また、金型７０に密着する部分のうち膨出部形成部７２よりも先端側での密着度合いを弱めておくことで、バキューム及びブロー時に中空の膨出部形成部７２内に先端の絶縁被覆１６が寄せられるように設定されていてもよい。

金型７０を電線１２の周囲にセットしたら、加熱機構部７６の加熱を開始する。そして、所定の時間又は絶縁被覆１６が所定の温度になるまで加熱したら、バキューム及びブローを開始する。具体的には、エジェクタ８０を作動させて、中空の膨出部形成部７２内の気体を吸引し、中空の膨出部形成部７２内を真空に近づけていく。また、電線１２の他方側端部からシリンダーノズル９０等を用いて絶縁被覆１６内に圧縮した気体を吹き込む。これらにより、中空の膨出部形成部７２が位置する部分の絶縁被覆１６が徐々に外側に張出していき、やがて図４に示されるように膨出部形成部７２の内面に押し付けられる。あとは、絶縁被覆１６を自然冷却等で冷却することで、この状態で固まり、絶縁被覆１６に膨出部１８が形成される。

なお、絶縁被覆１６が厚い場合などには、上記方法で膨出部１８の形成を試みた場合であっても、絶縁被覆１６の内面が外側に張り出さない場合もあり得る。つまり、絶縁被覆１６の外面側の一部が外側に張出すように延ばされている場合もあり得る。

これまで膨出部１８はバキューム及びブローによって形成されるものとして説明したが、膨出部の形成方法は上記したものに限られない。例えば、膨出部は、バキューム及びブローのどちらか一方のみによって形成されることも考えられる。また、膨出部は、絶縁被覆１６の端部を他端側に寄せることで外側に張り出した状態で、接着剤等により固めることなどによっても形成されることも考えられる。

ここでは、絶縁被覆１６は、高耐熱用樹脂を材料として形成されている。このため、膨出部１８も高耐熱とされる。ここで、高耐熱とは、１５０度を超える温度に耐えられるものをいい、絶縁被覆１６が高耐熱用樹脂を材料として形成された電線としては、例えば１８０度耐熱シリコーン樹脂電線又は２００度耐熱フッ素樹脂電線等が考えられる。

コネクタハウジング３０は、本体部３２を含む。本体部３２には、電線１２が挿入されるキャビティ３４が形成されている。本体部３２のうちキャビティ３４の内周面に膨出部１８が当接して引っ掛かる段差部３６が形成されている。コネクタハウジング３０は、例えば、絶縁性の樹脂からなる一体成型部材である。キャビティ３４に電線１２を挿入した際に、キャビティ３４の内面と、電線１２の外面との間に隙間が生じる。この隙間からの水等の浸入を抑えるために、膨出部１８がリテーナ４０により段差部３６に押し付けられている。

より詳細には、コネクタハウジング３０の本体部３２の内部には、端子２０が相手側の導体と接続されるための空間が存在し、本体部３２には、その空間に向けて膨出部１８が形成された端子付電線をコネクタハウジング３０の外から挿入するためのキャビティ３４が形成されている。そして、当該キャビティ３４の内周面であって、開口を向く側に膨出部１８が当接して引っ掛かる段差部３６が形成されている。つまり、キャビティ３４の開口から端子２０が収まる空間に向かう途中で、幅狭となる部分が存在している。

また、コネクタハウジング３０の本体部３２のうち段差部３６よりも開口側には、リテーナ４０のロック部４４が引っ掛かる被ロック部３８が形成されている。被ロック部３８は、キャビティ３４の内周面の一部が外周側に向けて凹むように形成されている。

リテーナ４０は、膨出部１８を段差部３６に向けて押しつけた状態でコネクタハウジング３０に係止している。リテーナ４０は、例えば、絶縁性の樹脂からなる一体成型部材である。

具体的には、リテーナ４０は、本体部４２とロック部４４とを含む。本体部４２は、環状の膨出部１８を周方向全体で押圧可能となるように環状（ここでは、円形環状）に形成されている。また、本体部４２には、電線１２を挿通可能となるように挿通孔が形成されている。ロック部４４は、本体部４２の周囲に突設されている。ここでは、ロック部４４は、挿通孔の中心軸方向に沿って本体部４２の先端側から後端側にかけて徐々に外側に向けて突出するように形成されている。そして、リテーナ４０がコネクタハウジング３０の開口からキャビティ３４内の所定の位置まで押し込められた状態で、ロック部４４は、被ロック部３８に引っ掛かって係止するように形成されている。

リテーナ４０が膨出部１８を段差部３６に向けて押しつけることで、コネクタハウジング３０のうち段差部３６よりも先端側が水密とされる。より詳細には、リテーナ４０が膨出部１８を段差部３６に向けて押しつけることで、膨出部１８のうち電線１２の長手方向先端側を向く面と段差部３６の開口側を向く面とが密着する。この際、膨出部１８及びリテーナ４０が環状であり、膨出部１８と段差部３６とが密着している部分は、閉環状とされる。これにより、電線１２を挿入する開口側から見てコネクタハウジング３０のうち膨出部１８と密着している段差部３６より先端側の部分は、シールされた状態となる。

なお、リテーナ４０は、コネクタハウジング３０に係止可能であればよく、電線１２の周囲に密着している必要はない。また、リテーナは、半割の２つの部材が合体して環状となっていてもよい。この場合、電線１２を挿通孔に挿通する必要がなくなり、リテーナの取付性を向上させることができる。

実施形態に係るコネクタ付電線１０によると、絶縁被覆１６の端部の一部が外周側に張出すように膨出部１８が形成されると共に、コネクタハウジング３０の本体部３２のうちキャビティ３４の内周面に膨出部１８が当接する段差部３６が形成され、リテーナ４０が、膨出部１８を段差部３６に向けて押しつけた状態でコネクタハウジング３０に係止する。このため、リテーナ４０により絶縁電線１２の膨出部１８とコネクタハウジング３０の段差部３６とを密着させることで絶縁電線１２とコネクタハウジング３０との間の止水を図ることができる。これにより、ゴム栓を用いなくてもコネクタハウジング３０と電線１２との間の止水を図ることができる。この際、膨出部１８は、絶縁被覆１６の端部の一部が外周側に張出すように形成されているため、絶縁被覆１６と同じ材料でシールすることができる。

また、膨出部１８において、絶縁被覆１６の内周面も外側に張出しているため、膨出部１８に厚みを持たせることができる。また、膨出部１８を外側に大きく張り出させやすくなる。

また、絶縁被覆１６が高耐熱用樹脂を材料として形成されているため、絶縁被覆１６が高温でも劣化しにくいことによって、高温でも、より確実に止水を図ることができる。特に、ゴム栓を用いて止水を図る場合、通常、ゴムは高温で劣化しやすい。これに対して、本実施形態では、高耐熱用樹脂製の絶縁被覆１６の一部を膨出部１８にしているため、膨出部１８は、高温でも劣化しにくい。また、高耐熱用樹脂としてシリコーン樹脂を用いる場合、通常、シリコーン樹脂はゴムより剛性が小さいため、ゴム栓が絶縁被覆１６に食い込んでしまう恐れがある。この食い込み量の予測が難しいため、絶縁被覆１６の材料にシリコーン樹脂を採用する場合、ゴム栓の設計が難しかった。これに対して、本実施形態では、ゴム栓を用いないため、ゴム栓が絶縁被覆１６に食い込むことがない。

また、膨出部１８は、絶縁被覆１６の端縁部が寄せられて形成されているため、膨出部１８が薄肉になることを抑えることができることによって、より安定した止水性を確保することができる。また、電線１２を端子２０に接続するための被覆の皮剥ぎ作業を省略することができる。

なお、ゴム栓を用いてシールする場合、ゴム栓と電線１２との間及びゴム栓とコネクタハウジングとの間の２箇所のシール性が要求される。また、この際、ゴム栓と電線１２とが密着する方向及びゴム栓とコネクタハウジングとが密着する方向が電線１２の長手方向に直交する方向となるため、電線１２がずれることがシール性に影響しやすい。これに対して、本実施形態では、膨出部１８とコネクタハウジング３０との間の１箇所のみをシールすればよいので、シール性の確保及び維持が容易となる。また、膨出部１８とコネクタハウジング３０とが密着する方向が電線１２の長手方向に平行であるため、電線１２がずれることがシール性に影響しにくい。

また、ゴム栓を用いてシールする場合、電線１２に取り付けるため及びゴム栓を圧縮させるために内径及び外径を規定する必要が有るため、設計が面倒であった。また、その精度は高い精度が求められるため、ゴム栓の加工コストが高くなる恐れがあった。これに対して、本実施形態では、膨出部１８と段差部３６とが閉環状に密着可能となるように膨出部１８の外径だけ規定すればよいため、設計が容易となる。また、その精度も高い精度は必要ないので、膨出部１８の形成も容易となる。

また、ゴム栓を用いてシールする場合、ゴム栓を広げて電線１２に取り付ける作業、及び、ゴム栓を圧縮させてコネクタハウジング３０内に収める作業が必要であるため、組立作業性が悪かった。これに対して、本実施形態では、電線１２をキャビティ３４に挿入した後、リテーナ４０をキャビティ３４内に押し込めるだけで良いので、組立作業性を向上させることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ コネクタ付電線
１２ 電線
１４ 芯線
１６ 絶縁被覆
１８ 膨出部
２０ 端子
３０ コネクタハウジング
３２ 本体部
３４ キャビティ
３６ 段差部
４０ リテーナ

Claims (6)

1. 端子と、
   芯線と前記芯線の周囲に設けられた絶縁被覆とを含み、端部に前記端子が接続されると共に前記絶縁被覆の端部の一部が外周側に張出すように膨出部が形成されている電線と、
   前記電線が挿入されるキャビティが形成された本体部を含み、前記本体部のうち前記キャビティの内周面に前記膨出部が当接する段差部が形成されたコネクタハウジングと、
   前記膨出部を前記段差部に向けて押しつけた状態で前記コネクタハウジングに係止するリテーナと、
   を備える、コネクタ付電線。
2. 請求項１に記載のコネクタ付電線であって、
   前記膨出部において、前記絶縁被覆の内周面も外側に張出している、コネクタ付電線。
3. 請求項１又は請求項２に記載のコネクタ付電線であって、
   前記絶縁被覆は、高耐熱用樹脂を材料として形成されている、コネクタ付電線。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のコネクタ付電線であって、
   前記膨出部は、前記絶縁被覆の端縁部が寄せられて形成されている、コネクタ付電線。
5. （ａ）芯線と前記芯線の周囲に設けられた絶縁被覆とを含む電線の端部の前記絶縁被覆を、外側から吸引する又は前記絶縁被覆内に気体を送り込むことの少なくとも一方の方法によって、外側に張り出させて膨出部を形成すると共に、前記電線の端部に端子を接続する工程と、
   （ｂ）前記電線をコネクタハウジングに挿入する工程と、
   （ｃ）リテーナによって前記電線の膨出部を前記コネクタハウジングの段差部に向けて押しつけた状態で、前記リテーナを前記コネクタハウジングに係止させる工程と、
   を備える、コネクタ付電線の製造方法。
6. 請求項５に記載のコネクタ付電線の製造方法であって、
   前記工程（ａ）で、前記膨出部を形成する際に、前記絶縁被覆の一部を軟化するまで加熱する、コネクタ付電線の製造方法。

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