JP6513350B2 - 端子付き電線、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、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、前記被覆部は、硬度の異なる複数の樹脂部で構成され、前記圧着部は、板状素材が丸められて、縁部同士が接合部で接合されて筒状に形成され、前記被覆部の周方向における少なくとも前記接合部に対応する部位の前記樹脂部の硬度が、他の部位の前記樹脂部の硬度よりも高いことを特徴とする端子付き電線である。また、第２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、前記導体圧着部と前記被覆圧着部は、周方向全面において連続し一体となった筒状となっていて、前記導線と前記被覆部を一括に圧着しており、前記被覆部は、前記導体圧着部に対応する部分において全て除去されており、前記被覆部は、硬度の異なる複数の樹脂部で構成され、前記被覆部は、複数の前記樹脂部が積層された複層構造であり、最外層の樹脂部の硬度が、内層側の樹脂部の硬度よりも低く、前記最外層の樹脂部の弾性率は、２０℃において１０〜３０ＭＰａであり、前記内層側の樹脂部の弾性率は、２０℃において１３０〜１７０ＭＰａであることを特徴とする端子付き電線である。

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。

第１の発明または第２の発明によれば、被覆部に硬度の異なる樹脂部を形成するため、確実に被覆部と被覆圧着部とを密着させることができる。例えば、被覆部全体を柔らかい樹脂のみで構成すると、圧着後の圧縮力が低く、また、破れや切れの恐れがある。一方、被覆部全体を硬い樹脂のみで構成すると、圧着時に、被覆部が被覆圧着部の形状に追従できずに隙間が生じる恐れがある。これに対し、それぞれの樹脂部を形成することで、圧縮力の確保と、被覆圧着部への追従性を両立することができる。このため、圧着端子と被覆部の隙間から水分が端子内に浸入し、電線と端子との接触部に水分が付着するのを防止することができる。

特に、被覆部が、樹脂部が積層された複層構造であり、最外層の樹脂の硬度を、内層側の樹脂の硬度よりも低くすることで、外周側の樹脂部が被覆圧着部の内面形状に追従して、被覆圧着部との隙間を埋めるとともに、内層側の樹脂によって、圧縮力を確保することができる。

例えば、金型の合わせ部には、被覆圧着部の外周面に凸部が形成され、この凸部に対応する部位の被覆圧着部の内面側には、微小な凹部が形成される。この際、外層側の樹脂の硬度を低くすることで、微小な凹部に追従して、凹部を樹脂で塞ぐことができる。また、圧着部は、板状素材が丸められて、縁部同士が溶接によって接合部で接合されて筒状に形成されるが、接合部の内面側には、溶接によって微小な凸部が形成される。凸部は周囲と比較して強く圧縮されるが、内層側に硬度の高い樹脂が配置されるため、被覆部の破れや切れを防止することができる。

また、このような効果は、樹脂部をストライプ状に配列しても得ることができる。具体的には、高硬度の樹脂部を、圧着部の接合部に位置するように形成し、他の部位を低硬度の樹脂部で形成すれば、前述した様な、金型合わせ部の被覆圧着部内面に形成される凹部には容易に追従して、凹部を塞ぐとともに、接合部近傍の強圧縮部には、高硬度の樹脂部によって、被覆部の破れや切れを防止することができる。

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３の発明は、第１の発明または第２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。 被覆圧着部９における断面図。 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。 被覆圧着部９の拡大断面図であって、（ａ）は図３のＢ部拡大図、（ｂ）は図３のＣ部拡大図。 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。 他の構成の被覆圧着部９における断面図。

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。被覆部２７の構造は後述する。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。

図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。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、必要に応じて、可塑剤、充填材、安定剤などが配合される。被覆部２７は、複数の樹脂部が積層された複層構造である。すなわち、被覆部２７は、外層側の樹脂部２７ａと内層側の樹脂部２７ｂとからなる。

樹脂部２７ａ、２７ｂは、互いに硬度が異なる。具体的には、外層を構成する樹脂部２７ａの硬度が、内層を構成する樹脂部２７ｂの硬度よりも低い。なお、図示した例では２層構造の例を示すが、３層以上であってもよい。この場合、最外層を構成する樹脂部２７ａの硬度が、中間層または最内層の内、少なくとも一層を構成する樹脂部２７ｂの硬度よりも低ければよい。例えば、内側から外周側に向かって、軟質材、硬質材、軟質材の順番に形成された３層構造であってもよい。この場合、中間に硬質材が設けられることにより、電線の局所圧縮も抑えられ、伝導性や発熱抑制の効果が得られる。

なお、樹脂部２７ａ、２７ｂの硬度としては、例えばＩＳＯ ５２７−１やＪＩＳ Ｋ ７１６１で規定される弾性率を適用することができる。また、低硬度の樹脂部２７ａは、２０℃において例えば１０〜３０ＭＰａ程度の硬さが良く、高硬度の樹脂部２７ｂは、２０℃において例えば１３０〜１７０ＭＰａ程度の硬さが良い。また、被覆部２７を構成する樹脂部の硬度を調整するためには、例えば、樹脂部に混合させる可塑剤の種類や添加量を調整すればよい。

次に、端子付き電線を形成する工程について説明する。図４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４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５（ａ）は、圧着前における金型３１ａ、３１ｂ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。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５（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。

次に、本発明の構成による効果を説明する。図６（ａ）は、図３のＢ部拡大図である。前述した様に、被覆圧着部９は、金型３１ａ、３１ｂによって圧着される。この際、金型３１ａ、３１ｂの合わせ部において、被覆圧着部９の外周面に微小な凸部２４が形成される。また、これに伴い、被覆圧着部９の内周面には凸部２４への金属の流れによって生じる微小な凹部２６が形成される。このような凹部２６は、被覆圧着部９の長手方向（金型合わせ部）に沿って形成される。このため、凹部２６において、被覆圧着部９と被覆部２７との間に隙間が生じてしまうと、隙間を伝って水が圧着部の内部に浸入する恐れがある。

これに対し、本発明では、外層側に硬度の低い樹脂部２７ａが設けられる。すなわち、凹部２６（金型合わせ部）に対応する部位には、硬度の低い樹脂部２７ａが位置する。このため、樹脂部２７ａは、凹部２６の形状に容易に追従し、凹部２６においても、樹脂部２７ａと被覆圧着部９（凹部２６）内面とが密着する。この結果、凹部２６が形成されても、確実に止水性を確保することができる。

図６（ｂ）は、図３のＣ部拡大図である。前述した様に、圧着部５は、板状の素材が略筒状に丸められて、縁部同士が接合部２１で接合されて形成される。この際、接合部２１は例えばレーザ溶接などで溶接される。このため、被覆圧着部９の接合部２１近傍は溶接によって厚肉となり、接合部２１の内面側に凸部２２が形成される。このような凸部２２では、周囲と比較して被覆部２７の強圧縮部となる。

このような強圧縮部では被覆部２７は強く潰されるため、被覆部２７の切れや破れなどの要因となり得る。しかし、本発明では、内層側に硬度の高い樹脂部２７ｂが配置されているため、全体が硬度の低い樹脂部２７ａで構成される場合と比較して、このような被覆部２７の破れ等の発生を抑制することができる。

このように、最外層の樹脂部２７ａの硬度が低いため、圧着時において、樹脂部２７ａが容易に変形し、被覆圧着部９の内面形状に容易に追従することができる。また、内層の樹脂部２７ｂの硬度が高いため、圧着後の圧縮力（反発力）を維持することができる。

以上説明したように、本実施の形態のように、被覆部２７が複層構造であるため、最外層の樹脂部２７ａによる形状の追従性と、樹脂部２７ｂによる圧縮力の確保を両立することができる。このため、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。

＜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７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７（ａ）は、圧着前における金型３５ａ、３５ｂ等を示す断面図、図７（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５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。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施の形態について説明する。図８は、第３の実施の形態にかかる被覆圧着部９における断面図である。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３、図６等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第３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、樹脂部２７ａ、２７ｂの配置が異なる。本実施形態では、図８に示すように、樹脂部２７ａ、２７ｂが積層されるのではなく周方向に併設され、樹脂部２７ｂは、被覆導線２３の長手方向にストライプ状に配置される。

相対的に硬度の高い樹脂部２７ｂは、接合部２１近傍に配置される。このように、強圧縮部となる部位に対して、硬度の高い樹脂部２７ｂを配置することで、この部位における被覆部２７の破れなどの発生を抑制することができる。また、その他の部位が樹脂部２７ａで構成されるため、前述した金型合わせ部近傍の凹部２６（図示省略）にも追従して、隙間の発生を抑制することができる。なお、略全周を樹脂部２７ｂで構成し、合わせ部近傍のみに、樹脂部２７ａをストライプ状に形成してもよい。

第３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。すなわち、強圧縮部での破れを抑制するとともに、凹部２６に対しても確実に被覆部２７と被覆圧着部９とを密着させることができる。

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
２２………凸部
２３………被覆導線
２４………凸部
２５………導線
２６………凹部
２７………被覆部
２７ａ、２７ｂ………樹脂部
３１ａ、３１ｂ、３５ａ、３５ｂ………金型
３２………小径部
３４………大径部
３７………凸部
３９………凸条部

Claims (5)

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、
   前記被覆部は、硬度の異なる複数の樹脂部で構成され、
   前記圧着部は、板状素材が丸められて、縁部同士が接合部で接合されて筒状に形成され、
   前記被覆部の周方向における少なくとも前記接合部に対応する部位の前記樹脂部の硬度が、他の部位の前記樹脂部の硬度よりも高いことを特徴とする端子付き電線。
2. 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、
   前記導体圧着部と前記被覆圧着部は、周方向全面において連続し一体となった筒状となっていて、前記導線と前記被覆部を一括に圧着しており、
   前記被覆部は、前記導体圧着部に対応する部分において全て除去されており、
   前記被覆部は、硬度の異なる複数の樹脂部で構成され、
   前記被覆部は、複数の前記樹脂部が積層された複層構造であり、最外層の樹脂部の硬度が、内層側の樹脂部の硬度よりも低く、
   前記最外層の樹脂部の弾性率は、２０℃において１０〜３０ＭＰａであり、前記内層側の樹脂部の弾性率は、２０℃において１３０〜１７０ＭＰａであることを特徴とする端子付き電線。
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. 請求項１から請求項４のいずれか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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