JPWO2016031798A1 - 端子付き電線、ワイヤハーネス構造体 - Google Patents

Abstract

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。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。本発明の被覆部（２７）には、１２０℃において１２０時間高温放置した後の収縮率が７％以下のものが適用される。

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は、１２０℃において１２０時間高温放置した後における収縮率が７％以下であることを特徴とする端子付き電線である。

前記被覆圧着部の圧縮率が８０％以下であることが望ましい。

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。

第１の発明によれば、高温保持した際にも、収縮率が所定値以下であるため、圧縮力を確保することができる。したがって、高温時にも、被覆部と端子との間の密着力が維持される。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。

また、被覆圧着部の圧縮率が８０％を超える場合には、圧着時における高い圧縮力を確保することが困難であり、高温保持時に所定以上の圧縮力を維持することが困難である。したがって、本発明では、圧縮率は８０％以下とすることが望ましい。

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。 収縮率の定義を示す図。 高温時における圧縮力の変化を示す概念図。 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、圧着前の状態を示す断面図。 金型３１ａ、３１ｂで圧着部５を圧着した状態を示す断面図。 金型３５ａ、３５ｂの間に圧着部５を配置し、圧着前の状態を示す断面図。 金型３５ａ、３５ｂで圧着部５を圧着した状態を示す断面図。 試験装置を示す概略図。 他の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、被覆導線２３が圧着される圧着部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。

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。

本発明の被覆部２７を構成する樹脂には、１２０℃において１２０時間高温放置した後の収縮率が７％以下のものが適用される。図３は、収縮率の定義方法を示す図である。被覆導線２３の先端から２０ｍｍ程度の被覆部２７を抜き取り、被覆部２７のみとした状態で、加熱前（図中Ａ）の長さをＬ０とし、１２０℃において１２０時間高温放置した後（図中Ｂ）の長さをＬ１とする。この際、（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０を収縮率として定義する。

なお、被覆部２７の収縮率を調整するためには、例えば、被覆部２７に添加される可塑剤の材料や配合量を調整すればよい。可塑剤としては、例えば、フタル酸系、アジピン酸系、リン酸系、トリメリット酸系の材料を用いればよい。

本発明では、収縮率が７％以下となるものが適用可能である。収縮率が７％を超えると、加熱後において、被覆圧着部９内面に対する被覆部２７の圧縮力が低下する。所望の圧縮力が確保できないと、被覆部２７と被覆圧着部９との密着力が十分確保されず、水の浸入の恐れがある。なお、それぞれの可塑剤の添加量は、あらかじめ添加量と収縮率との関係を評価した上で、収縮率が７％以下となるように適宜決めればよい。

なお、収縮率の下限は特に限定されないが、製造性などを考慮すると、１２０℃において１２０時間高温放置した後の収縮率が２％以上のものを使用することが望ましい。

図４は、樹脂の高温時における圧縮力の変化を示す図である。図４の曲線Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ、被覆圧着部での圧縮率が５０％相当、８０％相当、９０％相当の変位量をそれぞれ付与したものである。それぞれの圧縮率となるように、樹脂試験片に所定の変位を付与し、その際の反発力を測定した。得られた反発力の変化を圧縮力の変化とした。

図４に示すように、圧縮率の小さい（圧縮量が大きい）場合（曲線Ｃ）は、高温保持後でも十分な圧縮力を維持することができる。一方、圧縮率の大きい（圧縮量が小さい）場合（曲線Ｄ，Ｅ）では、圧縮力が低く、特に曲線Ｅは、９５ｋＰａ以下となった。これは、後述するリーク試験の合格ラインよりも低く、水の浸入の恐れがある。このため、圧縮率としては、８０％以下とすることが望ましい。なお、圧縮率が８０％を超える場合であっても、９５ｋＰａ以上の圧縮率を確保できれば、圧縮率は８０％以上であってもよい。但し、被覆部２７と被覆圧着部９との密着力を確保するためには、最低でも、圧縮率は９０％以下とする必要がある。

また、圧縮率の下限は特に制限されないが、被覆部２７のつぶれや切れの恐れがあるため、圧縮率は５０％以上とすることが望ましい。

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。

次に、端子付き電線を形成する工程について説明する。図５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５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６（ａ）は、圧着前における金型３１ａ、３１ｂ等を示す断面図、図６（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６（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、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℃において１２０時間高温放置した後でも水密性を維持する必要がある。しかし、被覆部２７を構成する樹脂の収縮率が大きいと、前述した様に、高温保持後の十分な圧縮力を維持することが困難である。すなわち、被覆部２７に生じている応力が緩和し、被覆部２７と被覆圧着部９との密着力が低下し、所望の水密性を確保できない場合がある。

一方、前述した様に、圧着時の圧縮率を小さくすることで、高温時の応力緩和によっても、必要な圧縮力を維持することが可能である。しかし、例えば、被覆部２７が固い樹脂で構成される場合や、被覆部２７の厚みが薄い場合、圧縮率を十分に小さくすることが困難な場合がある。このため、被覆部２７の圧着のための圧縮率を比較的大きくする必要がある。この場合、被覆部２７の収縮による応力緩和によって、直ちに所望の圧縮力を下回る恐れがある。

これに対し、圧縮率が大きくとも、被覆部２７と被覆圧着部９とが確実に密着していれば、水密性を確保することができる。すなわち、被覆圧着部９の内面と被覆部２７の外面との密着によって圧着部５を封止することができる。この際、圧着部５の後端部１９以外の他の部位は、接合部２１および封止部１１によって水密に封止されるため、圧着部５への水分の浸入を防止することができる。

本発明では、被覆部２７の収縮率を適正な範囲とすることで、このような応力緩和の影響を抑制することができる。例えば圧縮率が８０％程度の比較的圧縮率が高い場合においても、高温保持による圧縮力の低下を抑制し、必要な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を構成する樹脂の収縮率を適切に設定することで、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。例えば、圧縮率が比較的大きい場合の高温保持後においても、圧縮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７（ａ）、図７（ｂ）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６（ａ）、図６（ｂ）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。すなわち、被覆圧着部９の凸条部３９の外周面には、凸条部３９に対応した凹溝が形成される。

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か所以上離間して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。

まず、加熱試験後の端子付き電線の被覆導線側を負圧にして、水漏れの有無を評価した。図８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、長さ１５０ｍｍの被覆導線２３の端部を、容器４５内に挿入し、容器４５内をポンプ４７によって−３０ｋＰａの負圧にして１０分間保持した。

試験に供した各端子付き電線は、圧縮率を４０％〜９０％で変化させた。また、被覆導線２３の被覆部２７の材質や厚み、加熱条件等を変化させて、被覆収縮率を変化させた。それぞれの加熱条件による被覆部２７の収縮率は、予め、図３に示した方法で求めた。なお、収縮率を変化させるため、一部のサンプルの加熱条件を１２０℃において１２０時間高温放置したのではなく、それ以上の温度でも行った。すなわち、収縮率を大きくしたサンプルも用いた。それぞれの条件において、ｎ＝１０のサンプルについて評価した。結果を表１に示す。

表中の”ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ”は、１００％合格を示し、”ｇｏｏｄ”は、８０〜９０％合格を示し、”ａｖｅｒａｇｅ”は、５０〜７０％合格を示し、”ｂａｄ”は、５０％未満の合格を示す。また、凸条部については、図７（ｂ）に示した凸条部３９を有するものと有さないものとを評価した。

圧縮率が４０％のものは、一部に被覆切れが確認された。圧縮率が５０％〜８５％の範囲においては、凸条部の有無によらず、被覆収縮率が２％〜７％のものでは、評価がすべて”ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ”であった。これに対し、凸条部のないもので、被覆収縮率が７％を超えるものは、合格率が７０％以下であった。

次に、より厳しい試験として、加熱試験後の端子付き電線のエアリーク試験を行った。まず、被覆導線の被覆部から端子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９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、長さ１５０ｍｍの被覆導線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（３０ｋＰａ）を１分間送った。

試験に供した各端子付き電線は、前述の負圧試験と同様である。結果を表２に示す。

圧縮率が４０％のものは、一部に被覆切れが確認された。凸条部がある場合は、圧縮率が５０％〜８５％の範囲において、凸条部がない場合は圧縮率が５０％〜６０％の範囲において、被覆収縮率が２％〜７％のものでは、評価がすべて”ｇｏｏｄ”であった。これに対し、被覆収縮率が７％を超えるものは、合格率が７０％以下であった。

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
４１………水槽
４３………レギュレータ
４５………容器
４３………真空ポンプ

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、
   前記被覆部を構成する樹脂は、１２０℃において１２０時間高温放置した後における収縮率が７％以下であることを特徴とする端子付き電線。
2. 前記被覆圧着部の圧縮率が８０％以下であ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。

Images