WO2019188514A1 - ワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

ワイヤハーネス１は、芯線１１及び該芯線１１を覆う被覆材１２を有する電線１０と、該電線１０の端部に取り付けられたコネクタ２０と、前記電線１０の前記被覆材１２と前記コネクタ２０との間に介在されるシール部材４０と、を有する。前記被覆材１２と前記シール部材４０との間には、前記被覆材１２よりも弾性率の高い筒状部材５０が設けられる。

Description

ワイヤハーネス

　本発明は、ワイヤハーネスに関する。

　従来、自動車等に搭載されるワイヤハーネスとして、電線と、電線の端末に設けられるコネクタとを有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。このコネクタは、電線の芯線の端末に設けられる端子金具と、端子金具を保持するコネクタハウジングとを有する。コネクタと電線との間から水等の液体が浸入するのを抑えるため、コネクタハウジングと電線の被覆材との間にシール部材が設けられている。

特開２００８－２０４９６０号公報

　ところで、上記のようなワイヤハーネスのシール部材は、環状に形成され、シール部材の内側に設けられる前記電線の被覆材とシール部材との間で所定の面圧が生じることでシール部材と電線の被覆材との間のシール（止水）がなされることとなる。このとき、被覆材はシール部材からの面圧によって変形する。しかしながら、コネクタ内で発生した熱によりシール部材の劣化が進行し、シール部材と電線の被覆材との間の面圧が低下することがあり、シール性能が維持できない虞がある。

　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、シール性能を維持できるワイヤハーネスを提供することにある。

　上記課題を解決するワイヤハーネスは、芯線及び該芯線を覆う被覆材を有する電線と、該電線の端部に取り付けられたコネクタと、前記電線の前記被覆材と前記コネクタとの間に介在されるシール部材と、を有するワイヤハーネスであって、前記被覆材と前記シール部材との間には、前記被覆材よりも弾性率の高い筒状部材が設けられる。

　上記態様によれば、被覆材とシール部材との間に被覆材よりも弾性率の高い筒状部材を設けることで、シール部材を被覆材（電線）に直接取り付けて同じ圧力が発生するように構成した場合と比較して、シール部材による変形量が抑えられることとなる。そのため、例えばコネクタ内で発生した熱によりシール部材の劣化が進行し、シール部材と筒状部材との間の面圧が低下した場合であっても、シール部材による筒状部材の変形量はシール部材を被覆材に直接取り付けた場合と比較して小さいため、シール部材と筒状部材との間で隙間が生じることが抑えられる。これにより、シール性能が維持できる。

　上記ワイヤハーネスにおいて、前記筒状部材は、熱収縮チューブで構成されることが好ましい。
　上記態様によれば、筒状部材を熱収縮チューブで構成することで収縮前の状態の筒状部材によって電線に外挿し易くでき、電線に対する取り付けを容易にできる。

　上記ワイヤハーネスにおいて、前記筒状部材は、前記被覆材と同一材質で前記被覆材よりも架橋度が高いことが好ましい。
　上記態様によれば、筒状部材は、被覆材と同一材質で被覆材よりも架橋度が高いため、同一材質でありながら被覆材よりも弾性率を高くできる。

　本発明のいくつかの態様に従うワイヤハーネスによれば、シール性能を維持できる。

一実施形態におけるワイヤハーネスを示す概略構成図。 同実施形態におけるワイヤハーネスのコネクタ周囲の断面図。

　以下、添付図面を参照して一実施形態について説明する。なお、添付図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、添付図面では、各部分の寸法比率についても、実際とは異なる場合がある。

　図１に示すワイヤハーネス１は、２個又は３個以上の電気機器（機器）２を電気的に接続する。本実施形態のワイヤハーネス１は、ハイブリッド車や電気自動車等の車両の前部に設置されたインバータ３と、そのインバータ３よりも車両の後方に設置された高圧バッテリ４とを電気的に接続する。ワイヤハーネス１は、例えば、車両の床下等を通るように配索される。インバータ３は、車両走行の動力源となる車輪駆動用のモータ（図示略）と接続される。インバータ３は、高圧バッテリ４の直流電力から交流電力を生成し、その交流電力をモータに供給する。高圧バッテリ４は、例えば、数百ボルトの電圧を供給可能なバッテリである。

　ワイヤハーネス１は、複数（本実施形態では２本）の電線１０と、電線１０の両端部に取り付けられた一対のコネクタ２０と、複数の電線１０を一括して包囲する保護管３０とを有している。一方のコネクタ２０はインバータ３に接続され、他方のコネクタ２０は高圧バッテリ４に接続されている。保護管３０としては、例えば、金属製や樹脂製のパイプ、樹脂等からなり可撓性を有するコルゲートチューブやゴム製の防水カバー又はこれらを組み合わせて用いることができる。保護管３０は、例えば、内部に収容する電線１０を飛翔物や液体から保護する。

　電線１０は、芯線１１と、芯線１１の外周を被覆する被覆材１２とを有している。芯線１１としては、例えば、複数の金属素線を撚り合せてなる撚り線を用いることができる。芯線１１の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金などの導電性に優れた金属を用いることができる。被覆材１２は、例えば、芯線１１の外周面を全周に亘って密着状態で被覆している。被覆材１２は、例えば、架橋ポリエチレンなどの絶縁材料によって構成されている。被覆材１２は、例えば、芯線１１に対する押出成形（押出被覆）によって形成することができる。

　図２に示すように、コネクタ２０は、端子金具２１と、コネクタハウジング２２とを有する。
　端子金具２１は、各電線１０の末端部に接続されている。端子金具２１は、バレル部２１ａと、端子部２１ｂとを有する。バレル部２１ａは、電線１０の芯線１１にかしめ圧着されることで電線１０の芯線１１と電気的に接続される。

　コネクタハウジング２２は、例えば略筒状に形成されている。コネクタハウジング２２は、樹脂部材によって構成されている。
　また、本実施形態のワイヤハーネス１には、コネクタハウジング２２の内周面２２ａと被覆材１２との間にシール部材４０と筒状部材５０とを有する。

　シール部材４０は、例えばゴム栓を用いることができる。シール部材４０は、コネクタハウジング２２の内周面２２ａと筒状部材５０との間においてコネクタハウジング２２及び筒状部材５０に対して周方向全体に亘って密着状態で保持されている。コネクタハウジング２２には、シール部材４０に対して端子金具２１とは逆側にリテーナ６０が取り付けられている。

　筒状部材５０は、略円筒状をなし、シール部材４０と被覆材１２との間においてシール部材４０及び被覆材１２に対して周方向全体に亘って密着状態で保持されている。本例の筒状部材５０は、被覆材１２の端部１２ａから離間した位置に設けられている。つまり、筒状部材５０は端部１２ａを覆わない構成となっている。

　筒状部材５０は、例えば熱収縮チューブで構成される。筒状部材５０は、例えば被覆材１２よりも弾性率の高い部材、すなわち変形しにくい部材で構成される。また、筒状部材５０は、被覆材１２と同じ架橋ポリエチレンを採用することができる。筒状部材５０及び被覆材１２を共に架橋ポリエチレンを採用した場合には、例えば筒状部材５０に使用される架橋ポリエチレンの架橋度（架橋密度）を被覆材１２のものよりも高くすることで、筒状部材５０の弾性率を高めて筒状部材５０を被覆材１２よりも変形しにくくすることができる。例えば、被覆材１２に使用される架橋ポリエチレンは、第１の単量体（エチレン）から構成されるかまたは第１の単量体（エチレン）を含む分子鎖が、第１の架橋度で架橋された第１の架橋重合体の例であり、筒状部材５０に使用される架橋ポリエチレンは、前記第１の単量体（エチレン）から構成されるかまたは前記第１の単量体（エチレン）を含む分子鎖が、前記第１の架橋度よりも高い第２の架橋度で架橋された第２の架橋重合体の例である。なお、架橋ポリエチレンに限らず、筒状部材５０及び被覆材１２を同一材質（材料）で構成し、前述したように筒状部材５０の架橋度を高めるようにしてもよい。また、筒状部材５０及び被覆材１２をともに同一材質とすることで相互に分子レベルで結合しやすく、強固に結合することができ、密着状態が維持し易くなっている。

　本実施形態の作用を説明する。
　本実施形態のワイヤハーネス１では、コネクタハウジング２２の内側に配置されるシール部材４０と被覆材１２との間に被覆材１２よりも弾性率の高い筒状部材５０が設けられる。これによって、シール部材４０から筒状部材５０側（径方向内側）に圧力がかかった場合であっても、被覆材１２よりも筒状部材５０の変形量が抑えられている。

　本実施形態の効果を記載する。
　（１）シール部材４０と被覆材１２との間に被覆材１２よりも弾性率の高い筒状部材５０を設けることで、シール部材４０を被覆材１２に直接取り付けて同じ圧力が発生するように構成した場合と比較してシール部材４０による変形量が抑えられることとなる。そのため、例えばコネクタ２０内で発生した熱によりシール部材４０の劣化が進行し、シール部材４０と筒状部材５０との間の面圧が低下した場合であっても、シール部材４０による筒状部材５０の変形量はシール部材４０を被覆材１２に直接取り付けた場合と比較して小さいため、シール部材４０と筒状部材５０との間で隙間が生じることが抑えられる。これにより、シール性能が維持できる。

　（２）筒状部材５０のみを被覆材１２よりも弾性率を高い構成とすることで、芯線１１の略全体を覆う被覆材１２自身は弾性率が相対的に低い構成となるため、電線１０の柔軟性を維持することができる。特に、電気自動車等に用いられる電線１０は、芯線１１の直径および／または断面積が大きいため、電線１０が曲げにくくなる。そのため、前述したように被覆材１２については相対的に弾性率が低いものを用いることで電線１０の曲げ性（柔軟性）の悪化を抑えることは有用である。

　（３）筒状部材５０は、熱収縮チューブで構成されるため、収縮前の状態の筒状部材５０によって電線１０に外挿し易くでき、電線１０に対する取り付けを容易にできる。
　（４）筒状部材５０は、被覆材１２と同一材質で被覆材１２よりも架橋度が高いため、同一材質でありながら被覆材１２よりも弾性率を高く（変形しにくく）できる。

　なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
　・上記実施形態では、筒状部材５０を直接電線１０の被覆材１２に密着させる構成としたが、これに限らない。例えば、筒状部材５０と被覆材１２との間に接着剤を介在させて筒状部材５０と被覆材１２とを接着固定する構成を採用してもよい。

　・上記実施形態では、筒状部材５０として熱収縮チューブを用いる構成としたが、これに限らず、電線１０の被覆材１２よりも弾性率が高い部材（変形しにくい部材）であれば適宜変更してもよい。

　・上記実施形態では、筒状部材５０と被覆材１２とを同一材質（例えば、同一の単量体から構成されるかまたは同一の単量体単位を含む、弾性率または架橋度の異なる重合体）で構成したが、電線１０の被覆材１２よりも弾性率が高い材質であれば、筒状部材５０と被覆材１２とが異なる材質で構成してもよい。例えば、被覆材１２は、第１の単量体単位と、第１の弾性率とを有する第１の重合体によって構成されてよく、筒状部材５０は、第１の単量体単位とは異なる第２の単量体単位と、第１の弾性率よりも高い第２の弾性率とを有する第２の重合体によって構成されてよい。

　・上記実施形態では、筒状部材５０を被覆材１２の長手方向の端部１２ａから離間した位置に設けてその端部１２ａを覆わない構成としたが、これに限らない。被覆材１２の端部１２ａを筒状部材５０の一部で覆うような構成を採用してもよい。

　・被覆材１２の外周面は、被覆材１２の径方向外向面と呼称することがある。シール部材４０の外周面及び内周面は、シール部材４０の径方向外向きシール面及び径方向内向きシール面と呼称することがある。筒状部材５０の外周面及び内周面は、筒状部材５０の径方向外向面及び径方向内向面と呼称することがある。

　・電線１０の被覆材１２は、当該被覆材１２の長手方向の全長にわたって同じすなわち一定の第１の径を有してよいが、被覆材１２は、少なくともコネクタハウジング２２の内部に配置される所定の長さ部分において、同じすなわち一定の第１の径を有することができる。図示した例では、被覆材１２は、単一の被覆材層である。

　・筒状部材５０は、長手方向における被覆材１２の局所位置において被覆材１２の外周面に、好ましくは液蜜的に、密着し、被覆材１２の前記局所位置に、被覆材１２の前記第１の径よりも大きい第２の径を有する大径部を形成するように構成される。図示した例では、筒状部材５０は、単一の筒である。

　・シール部材４０は、コネクタハウジング２２の内周面２２ａと筒状部材５０の外周面とによって径方向に挟まれ、コネクタハウジング２２の内周面２２ａと筒状部材５０の外周面との間で径方向に圧縮状態で保持される。シール部材４０の外周面と内周面は、コネクタハウジング２２の内周面２２ａと筒状部材５０の外周面とにそれぞれ、好ましくは液蜜的に、密着する。図示した例では、シール部材４０は、単一の部材またはワンピース部材である。

　・非限定的な例では、筒状部材５０の軸方向長さは、被覆材１２の端面からコネクタハウジング２２の開口までの軸方向距離よりも短く、シール部材４０の軸方向長さよりも長い。図示した例では、筒状部材５０は、コネクタハウジング２２の開口から軸方向外向きに突出せず、筒状部材５０の全体がコネクタハウジング２２内に収容される。

　・非限定的な例では、リテーナ６０は、シール部材４０の環状端面と当接することで、コネクタハウジング２２の開口からシール部材４０が抜けるのを防止する。図示した例では、シール部材４０の環状端面の全体と筒状部材５０の環状端面の一部とが、リテーナ６０の外側環状端面と内側環状端面とにそれぞれ当接する。リテーナ６０の外側環状端面と内側環状端面との間に軸方向段差が形成される。この軸方向段差において、筒状部材５０の径方向外向面の一部はリテーナ６０と密着してよい。

　・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
　本開示は以下の実装例を包含する。限定のためでなく理解の補助として実施形態の構成要素の参照符号を付した。

　［付記１］いくつかの実装例に従うワイヤハーネス（１）は、芯線（１１）と、前記芯線（１１）を覆う第１の径を有する絶縁被覆材（１２）とを有する電線（１０）と、前記絶縁被覆材（１２）の端面から突出する前記芯線（１１）の露出した先端部に固定される端子金具（２１）と、前記電線（１０）を通過させるための開口と、少なくとも前記芯線（１１）と前記端子金具（２１）との接続部分を外側から囲む内周面（２２ａ）とを有するコネクタハウジング（２２）と、前記コネクタハウジング（２２）の前記内周面（２２ａ）に取り付けられる管状のシール部材（４０）と、前記電線（１０）の前記絶縁被覆材（１２）の径方向外向面において、長手方向における前記絶縁被覆材（１２）の局所位置に密着する筒状部材（５０）と、前記コネクタハウジング（２２）の前記開口に取り付けられ、前記シール部材（４０）の環状端面に接触して前記シール部材（４０）が前記コネクタハウジング（２２）から脱落するのを防止するリテーナ（６０）とを備え、前記筒状部材（５０）は、前記被覆材（１２）の前記局所位置に、前記被覆材（１２）の前記第１の径よりも大きい第２の径を有する大径部を形成するように構成され、前記シール部材（４０）は、前記コネクタハウジング（２２）の前記内周面（２２ａ）と前記筒状部材（５０）の径方向外向面とによって径方向に挟まれ、前記コネクタハウジング（２２）の前記内周面（２２ａ）と前記筒状部材（５０）の前記径方向外向面との間で径方向に圧縮状態で保持され、前記筒状部材（５０）の弾性率は、前記絶縁被覆材（１２）の弾性率よりも高い。

　［付記２］いくつかの実装例では、前記絶縁被覆材（１２）は、第１の単量体が第１の架橋度で架橋された第１の架橋重合体によって構成され、前記筒状部材（５０）は、前記第１の単量体が前記第１の架橋度よりも高い第２の架橋度で架橋された第２の架橋重合体によって構成される。

　［付記３］いくつかの実装例では、前記筒状部材（５０）の軸方向長さは、前記絶縁被覆材（１２）の前記端面から前記コネクタハウジング（２２）の前記開口までの軸方向距離よりも短い。

　［付記４］いくつかの実装例では、前記筒状部材（５０）の軸方向長さは、前記シール部材（４０）の軸方向長さよりも長い。
　［付記５］いくつかの実装例では、前記筒状部材（５０）は、前記コネクタハウジング（２２）の前記開口から軸方向外向きに突出しない。

　［付記６］いくつかの実装例では、前記シール部材（４０）及び前記筒状部材（５０）は、前記コネクタハウジング（２２）の前記開口の内側に環状端面を有し、前記シール部材（４０）の前記環状端面全体は、前記リテーナ（６０）の外側環状端面と当接し、前記筒状部材（５０）の前記環状端面の少なくとも一部は、前記リテーナ（６０）の内側環状端面と当接し、前記リテーナ（６０）の前記外側環状端面と前記内側環状端面との間に軸方向段差が形成され、前記筒状部材（５０）の前記径方向外向面の一部は、前記軸方向段差において前記リテーナ（６０）と密着する。

　本発明がその技術的思想から逸脱しない範囲で他の特有の形態で具体化されてもよいということは当業者にとって明らかであろう。例えば、実施形態（あるいはその１つ又は複数の態様）において説明した部品のうちの一部を省略したり、いくつかの部品を組合せてもよい。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参照して、請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲と共に確定されるべきである。

　１…ワイヤハーネス
　１０…電線
　１１…芯線
　１２…被覆材
　２０…コネクタ
　４０…シール部材
　５０…筒状部材

Claims (3)

1. 　芯線及び該芯線を覆う被覆材を有する電線と、該電線の端部に取り付けられたコネクタと、前記電線の前記被覆材と前記コネクタとの間に介在されるシール部材と、を有するワイヤハーネスであって、
   　前記被覆材と前記シール部材との間には、前記被覆材よりも弾性率の高い筒状部材が設けられることを特徴とするワイヤハーネス。
2. 　前記筒状部材は、熱収縮チューブで構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネス。
3. 　前記筒状部材は、前記被覆材と同一材質で前記被覆材よりも架橋度が高いことを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤハーネス。

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