JP6490363B2 - 端子付き電線、端子付き電線の使用方法、ワイヤハーネス構造体 - Google Patents

Description

本発明は自動車等に用いられる端子付き電線等に関するものである。

従来、自動車用ワイヤハーネスにおける電線と端子との接続は、オープンバレル型と呼ばれる端子で電線をかしめて圧着する圧着接合が一般的である。しかし、このようなワイヤハーネスでは、電線と端子の接続部分に水分等が付着してしまうと、電線に用いられる金属表面の酸化が進み、接合部における抵抗が増加してしまう。また電線と端子に用いられる金属が異なる場合、異種金属間腐食が進んでしまう。当該接続部分における金属材料の腐食の進行は、接続部分の割れや接触不良の原因となり、製品寿命への影響を免れない。特に近年では、電線をアルミニウム合金とし、端子を銅合金とするワイヤハーネスが実用化されつつあり、接合部の腐食の課題が顕著になってきている。

ここで、例えばアルミニウムと銅のような異種金属の接触部分に水分が付着すると、腐食電位の違いから、いわゆる電食が発生する恐れがある。特に、アルミニウムと銅との電位差は大きいから、電気的に卑であるアルミニウム側の腐食が進行する。このため、導線と圧着端子との接続状態が不安定となり、接触抵抗の増加や線径の減少による電気抵抗の増大、さらには断線が生じて電装部品の誤動作、機能停止に至る恐れがある。

このような異種金属が接触するワイヤハーネスにおいて、例えば、一端閉塞型の筒状圧着部を有する端子を用い、この筒状圧着部内に電線の端部を挿入した後、該筒状圧着部をかしめ加工により圧着して、芯線端部を雨水や海水等の付着から保護する方法が提案されている（特許文献１）。

特開２００６−３３１９３１号公報

しかし、特許文献１のように圧着部の端部を封止した後、特に高温保持後の密着性が十分でないと、自動車等に適用した際、圧着部から水が浸入する恐れがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、高い止水性を確保することが可能な端子付き電線等を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、被覆導線と端子とが接続された端子付き電線であって、前記端子は、前記被覆導線が圧着される圧着部と、端子本体とを有し、前記圧着部は、一方が閉じた筒状で、被覆部を圧着する被覆圧着部と、前記被覆部から露出する導線を圧着する導体圧着部とを有しており、前記被覆部を構成する樹脂には、トリメリット酸、フタル酸ジアルキル、フタル酸ジイソノニルのいずれか１種以上の添加剤を含有しており、前記被覆部に含まれる前記添加剤の配合量は重量比５％以上４０％以下であり、圧着後の前記被覆圧着部の内部の総断面積を、圧縮前の前記被覆部における前記被覆導線の総断面積で除して算出される圧縮率が、５０〜８０％であることを特徴とする端子付き電線である。

前記樹脂は、ポリ塩化ビニルを主成分とするものであり、前記添加剤は、圧着時に樹脂表面に染み出し、ポリ塩化ビニルの弾性を調整するための、トリメリット酸系またはフタル酸系の可塑剤あることが望ましく、さらに、前記可塑剤がトリメリット酸系であることが望ましい。前記端子の前記被覆圧着部と前記被覆部との間に、前記添加剤を主成分とする吸着層を有してもよい。

前記被覆圧着部は、前記被覆圧着部の内面に突出し、周方向に環状に設けられる凸条部を有し、前記凸条部の外周面には、前記凸条部に対応した凹溝が形成されてもよい。

前記凸条部は、前記被覆圧着部の長手方向に離間して複数個設けられてもよい。また、前記添加剤は、前記添加剤の成分を液滴として前記樹脂表面に滴下した際に、前記樹脂表面における前記液滴の接触角が６０度以下となるような濡れ性を有し、粘度が２００〜２４０ｍＰａ・ｓｅｃであってもよい。

第１の発明によれば、被覆部に添加された添加剤によって、被覆部と被覆圧着部との間の吸着作用を得ることができる。このため、この吸着作用によって、高い止水性を確保することができる。なお、添加剤による吸着作用は、被覆部に強い応力を付した際、さらには高温で保持した際に、被覆部表面に添加剤の成分が染み出すことにより得ることができる。

このように、圧着時または高温保持時に樹脂表面に染み出す添加剤としては、可塑剤を挙げることができる。可塑剤としては、トリメリット酸系やフタル酸系のものを適用することができるが、揮発性がより低く、高粘度であるトリメリット酸系の方が特に望ましい。

また、被覆圧着部の内面に突出する凸条部が、絶縁被覆部の周方向に環状に設けられることで、その周方向全域において、確実に水密性を確保することができる。

また、凸条部を長手方向に複数設けることで、より一層水密性を確保することができる。

第２の発明は、第１の発明にかかる端子付き電線を利用した、端子付き電線の使用方法であって、前記樹脂のガラス転移温度以上の温度で保持した状態で使用することを特徴とする端子付き電線の使用方法である。第３の発明は、第１の発明にかかる端子付き電線が複数束ねられたことを特徴とするワイヤハーネス構造体である。

本発明では、複数本の端子付き電線を束ねて用いることもできる。

本発明によれば、高い止水性を確保することが可能な端子付き電線等を提供することができる。

端子付き電線１０の斜視図。 端子付き電線１０の断面図。 端子付き電線１０の分解斜視図。 金型３１ａ、３１ｂの間に、圧着部５を配置した状態を示す断面図であり、（ａ）は圧着前を示す図、（ｂ）は圧着した状態を示す図。 金型３５ａ、３５ｂの間に、圧着部５を配置した状態を示す断面図であり、（ａ）は圧着前を示す図、（ｂ）は圧着した状態を示す図。 試験装置を示す概略図。

図１は、本発明にかかる端子付き電線１０を示す斜視図であり、図２は、端子付き電線１０の軸方向断面図である。端子付き電線１０は、端子１と被覆導線２３とが圧着されて構成される。

被覆導線２３は、導線２５が絶縁性の被覆部２７によって被覆されて構成される。導線２５は、例えばアルミニウム系材料製である。被覆導線２３を端子１の圧着部５に挿入する際には、被覆導線２３の先端の一部の被覆部２７が剥離され、導線２５を露出させておく。なお、被覆部２７としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン等、この技術の分野において通常用いられるものを選択することができる。

端子１は、銅製であり、端子本体３と圧着部５とからなる。端子本体３は、所定の形状の板状素材を、断面が矩形の筒体に形成したものである。端子本体３は、前端部１７に、板状素材を矩形の筒体内に折り込んで形成される弾性接触片１５を有する。端子本体３は、前端部１７から雄端子などが挿入されて接続される。

圧着部５は、断面が円形の筒体となるように板状素材が丸められ、板状素材の側縁部同士を突き合わせて接合部２１で接合して一体化することにより形成される。筒状に形成された圧着部５の後端部１９から、被覆導線２３が挿入される。また、圧着部５の前端部（端子本体３側）には封止部１１が設けられる。すなわち、圧着部５は、一方が閉じた略筒状で、被覆導線が挿入される後端部１９以外は、封止される。なお、接合部２１および封止部１１は、例えばレーザ溶接等によって溶接される。

圧着部５は、被覆導線２３の被覆部２７を圧着する被覆圧着部９と、被覆導線２３の先端部分において、被覆部２７が除去されて導線２５が露出した部位を圧着する導体圧着部７とからなる。被覆圧着部９は、例えば、銅または銅合金、あるいは、それらの表面にメッキを形成したものを用いてよい。メッキは、被覆部２７と接する最表面がＳｎ（スズ）メッキであることが好ましい。

前述した様に、被覆導線２３の被覆部２７は、例えばポリ塩化ビニル製やノンハロゲン部材を用いることができる。また、被覆部２７を構成する樹脂には、添加剤が配合される。添加剤は、被覆部２７に対して大きな応力を加えた際に、被覆部２７の表面に染み出す成分である。望ましくは、添加剤として、被覆部２７の弾性を調整するための可塑剤を適用することができる。具体的には、被覆部２７をポリ塩化ビニルとし、この柔軟性を得るために添加される可塑剤を利用することができる。

可塑剤としては、例えば、トリメリット酸系やフタル酸系を用いることができる。トリメリット酸系としては、例えばトリメリット酸トリオクチルを適用することができる。フタル酸系としては、例えば、フタル酸ジアルキル、フタル酸ジイソノニル（ＤｉＮＰ）などを適用することができる。より具体的には、トリメリット酸としては、例えば花王ケミカル社製のトリメックスＮ−０８を用いることができる。また、フタル酸ジアルキルとしては、例えば花王ケミカル社製のＶ−１２４を用いることができる。また、これらの可塑剤の配合量としては、例えば、重量比％で、５％以上４０％以下としてよい。

このような添加剤を添加することで、被覆部２７と被覆圧着部９との密着力を増加させることができる。このような添加剤の添加による密着力の増加は、以下のメカニズムであると考えられる。被覆部２７を被覆圧着部９で圧着する際に、被覆部２７は強く圧縮される。この際、添加剤の一部が被覆部２７の表面に液状に染み出す。さらに、このような応力下で高温に保持した場合にも、添加剤の一部が被覆部２７の表面に染み出す。

可塑剤が被覆部２７の表面に染み出すと、被覆部２７と被覆圧着部９との間の吸着作用によって、密着力が高まる。このため、高い止水性を確保することができる。ここで、吸着作用とは、被覆部２７と被覆圧着部９とが単に押し付けられて密着しているのみならず、被覆部２７と被覆圧着部９との圧縮力（押し付け力）を除しても、なお、くっついた状態を維持し、あたかも接着されたように互いに離れにくくなる現象を指す。より具体的には、被覆部２７と被覆圧着部９との間に、可塑剤を主成分とする吸着層が膜状に形成されて、被覆部２７と被覆圧着部９とが密着した状態である。なお、吸着層は可塑剤成分を５０％以上含むものとする。

なお、前述した様に、添加剤は、圧着時にも染み出すが、高温（特に被覆部２７のガラス転移温度以上の温度）で保持した際に、被覆部２７の表面に染み出すことで、高温時の密着性を確保することができる。この場合、揮発性が低く、粘度が比較的高いトリメット酸系の可塑剤を用いることがより望ましい。すなわち、添加剤成分を液滴とした際に、樹脂母材の表面に対して濡れ性が良好（例えば樹脂表面の液滴の接触角が６０度以下となるような濡れ性を有するもの）で粘度の高い（例えば２００〜２４０ｍＰａ・ｓｅｃ）ものほど望ましい。このような添加剤を用いることで、被覆部２７の表面全体に均一にしみ出して、被覆圧着部９の内面と高い密着力で密着する。

次に、端子付き電線を形成する工程について説明する。図３は、端子１へ被覆導線２３を挿入する前の状態を示す分解斜視図である。まず、図３に示すように、被覆導線２３の先端の所定長さの被覆部２７を除去して、導線２５を露出させる。次に、筒状の圧着部５に被覆導線２３を挿入する。この際、導体圧着部７の内部には導線２５の露出部が位置し、被覆圧着部９の内部には被覆部２７が位置する。

なお、前述したように、圧着部５は、略筒状に丸められて、縁部同士が接合部２１で接合される。また、圧着部５の前端部（端子本体３側）には封止部１１が設けられる。すなわち、圧着部５は、被覆導線２３が挿入される後端部１９以外は、封止される。

図４（ａ）は、圧着前における金型３１ａ、３１ｂ等を示す断面図、図４（ｂ）は、圧着中の圧着部５を示す断面図である。金型３１ａは、長手方向に延びる半円柱状の空洞を有し、被覆圧着部９に対応するとともに被覆圧着部９の半径よりも僅かに小さい半径を有する大径部３４と、導体圧着部７に対応するとともに大径部３４よりも小さい半径を有する小径部３２とを備える。金型３１ｂは、長手方向に延びる半円柱状の空洞を有し、導体圧着部７および被覆圧着部９に対応する部位の半径が、金型３１ａと同様に異なる。大径部３４は、被覆圧着部９を圧着する部位であり、小径部３２は、導体圧着部７を圧着する部位である。

図４（ｂ）に示すように、金型３１ａ、３１ｂを噛み合わせて、圧着部５を圧縮すると、圧着部５が導線２５および被覆部２７に圧着される。以上により、端子付き電線１０が製造される。

ここで、圧着前の被覆部２７における被覆導線２３の総断面積をＡ０とし、圧着後の被覆圧着部９の内部の総断面積をＡ１とすると、Ａ１／Ａ０が圧縮率となる。本発明は、圧縮率が５０〜８０％であることが望ましい。

本発明の端子付き電線１０は、例えば自動車等に用いられる。このため、例えばエンジンルーム内などにおいて高温にさらされる場合がある。したがって、このような用途で用いられる場合には、高温使用においても、水密性を維持する必要がある。

このような高温使用に耐えるため、例えば、１２０℃×１２０時間後でも水密性を維持する必要がある。しかし、被覆部２７を構成する樹脂が適切ではないと、高温保持後の十分な密着力を維持することが困難である。

しかし、本発明では、被覆部２７に適切な添加剤を配合すること、圧着時および高温保持後における被覆部２７と被覆圧着部９との密着力を維持することができる。例えば圧縮率が８０％程度の場合においても、高温保持後の水密性を確保することができる。

以上、本実施の形態のように、被覆部２７を構成する樹脂に適切な添加剤を添加することにより、止水性に優れた端子付き電線１０を製造することができる。特に、高温保持後には、被覆部２７の収縮等の影響で、応力緩和が進行し、被覆部２７と被覆圧着部９との密着力の低下が懸念されるが、本発明のように、高温時に添加剤が染み出すことで、高い密着力を維持することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態にかかる圧着工程を示す図であり、図５（ａ）は、圧着前における金型３５ａ、３５ｂ等を示す断面図、図５（ｂ）は、圧着中の圧着部５を示す断面図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同様の構成については、図４等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第２の実施形態は、第１の実施の形態とほぼ同様の構成であるが、圧着工程によって、被覆圧着部９に凸条部３９を形成する点で異なる。

金型３５ａ、３５ｂには、内面に突出する凸部３７がそれぞれ形成される。凸部３７は、金型３５ａ、３５ｂの内周面において、周方向に連続する。すなわち、金型３５ａ、３５ｂを合わせた状態では、凸部３７は、金型３５ａ、３５ｂの内周方向に環状に連続する。被覆圧着部９の外周面には、金型３５ａ、３５ｂの凸部３７に対応する部位が強く押し込まれる。したがって、被覆圧着部９の内周面には、金型３５ａ、３５ｂの凸部３７に対応する部位に、径方向内側へ突出する凸条部３９が形成される。

凸条部３９は、他の部位と比較して、縮径された部位である。なお、凸条部３９の配置数は図示したように２か所である必要はなく、少なくとも１か所あればよい。但し、止水性を高めるためには、凸条部３９は２か所以上形成することが望ましい。

このように、被覆圧着部９に、周方向に環状の凸条部３９を設けることで、凸条部３９によって被覆部２７の一部が他の部分よりも強い力で圧着され、高圧着部を形成することができる。したがって、より高い止水性を確保することができる。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、凸条部３９によって、より高い止水性を確保することができる。また、凸条部３９を圧着工程で形成することで、被覆導線２３を挿入する際に、凸条部が邪魔となることがない。

次に、図１に示した加熱試験後の端子付き電線１０に対し、被覆導線２３の被覆部２７から端子１に向かって空気を送り、後端部から空気が漏れるか否かについて評価した。図６には、評価方法の概要を示す。評価は、水を入れた水槽４１中に被覆導線２３を圧着した端子１を入れ、被覆導線２３の端部から端子１に向かってレギュレータ４３によって加圧空気を送った。端子１において漏れが確認された際の圧力を漏れ圧力とした。

試験に供した各端子付き電線１０は、被覆導線２３の被覆部２７の樹脂を変化させた。具体的には、母材としてポリ塩化ビニルを用い、添加剤の有無および添加剤の種類を変えて評価した。圧縮率は全て８０％とした。

比較のため、加熱試験前の漏れを評価したところ、全てのサンプルで９５ｋＰａ以上の漏れ圧力であった。一方、加熱試験後のものでは、添加剤として花王ケミカル社製のトリメックスＮ−０８を用いたものと、花王ケミカル社製のＶ−１２４を用いたものは、９５ｋＰａ以上の漏れ圧力であった。すなわち、十分な水密性が確保された。これに対し、添加剤を含まないものでは、一部に９５ｋＰａ未満の圧力で漏れが確認された。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、実施例は、電線にアルミニウムを使った場合を記載したが、これに限定されず、電線に銅を使っても良い。

また、本発明にかかる端子付き電線を複数本束ねて使用することもできる。本発明では、このように複数本の端子付き電線が束ねられた構造体を、ワイヤハーネス構造体と称する。

１………端子
３………端子本体
５………圧着部
７………被覆圧着部
９………導体圧着部
１０………端子付き電線
１１………封止部
１５………弾性接触片
１７………前端部
１９………後端部
２１………接合部
２３………被覆導線
２５………導線
２７………被覆部
３１ａ、３１ｂ、３５ａ、３５ｂ………金型
３２………小径部
３４………大径部
３７………凸部
３９………凸条部

Claims (7)

1. 被覆導線と端子とが接続された端子付き電線であって、
   前記端子は、前記被覆導線が圧着される圧着部と、端子本体とを有し、
   前記圧着部は、一方が閉じた筒状で、被覆部を圧着する被覆圧着部と、前記被覆部から露出する導線を圧着する導体圧着部とを有しており、
   前記被覆部を構成する樹脂には、トリメリット酸、フタル酸ジアルキル、フタル酸ジイソノニルのいずれか１種以上の添加剤を含有しており、
   前記被覆部に含まれる前記添加剤の配合量は重量比５％以上４０％以下であり、
   圧着後の前記被覆圧着部の内部の総断面積を、圧縮前の前記被覆部における前記被覆導線の総断面積で除して算出される圧縮率が、５０〜８０％であることを特徴とする端子付き電線。
2. 前記端子の前記被覆圧着部と前記被覆部との間に、前記添加剤を主成分とする吸着層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. 前記被覆圧着部は、前記被覆圧着部の内面に突出し、周方向に環状に設けられる凸条部を有し、
   前記凸条部の外周面には、前記凸条部に対応した凹溝が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端子付き電線。
4. 前記凸条部は、前記被覆圧着部の長手方向に離間して複数個設けられることを特徴とする請求項３記載の端子付き電線。
5. 前記添加剤は、前記添加剤の成分を液滴として前記樹脂表面に滴下した際に、前記樹脂表面における前記液滴の接触角が６０度以下となるような濡れ性を有し、粘度が２００〜２４０ｍＰａ・ｓｅｃであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の端子付き電線。
6. 請求項５記載の端子付き電線を利用した、端子付き電線の使用方法であって、前記樹脂のガラス転移温度以上の温度で保持した状態で使用することを特徴とする端子付き電線の使用方法。
7. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の端子付き電線が複数束ねられたことを特徴とするワイヤハーネス構造体。
   
   

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