JP5428722B2 - 電線の止水構造および該止水構造の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は電線の止水構造および該止水構造の形成方法に関し、詳しくは、芯線を絶縁被覆層で被覆した電線の端末の端子圧着部から電線内部に浸水が生じるのを防止する止水構造および該止水構造の形成方法に関する。

自動車や二輪車のワイヤハーネスの電線端末に圧着端子を接続する場合、電線の絶縁被覆層を皮剥ぎして芯線を露出させ、芯線露出部に圧着端子の芯線バレルを加締め圧着して電線と圧着端子とを電気的に接続している。

例えば、アース用の電線端末に圧着するアース端子を、自動車の浸水領域となるエンジンルーム等内において車体あるいはエンジンケースにボルト締めしてアース接続を図る場合がある。その場合、アース端子と電線との接続部分、即ち、前記芯線露出部も被水しやすい。このように電線の芯線が被水すると、芯線に腐食が発生したり、芯線を構成する多数の素線の間を毛細管現象や圧力差により水が浸透していき、該電線の他端側に接続された電子機器内にも浸水が生じて悪影響を及ぼす問題がある。同様の問題は、二輪車に配索される電線のアース端子との接続箇所においても発生する。

前記した被覆電線の端末の端子接続部からの浸水に対して、従来より、様々な止水構造が提案されている。
例えば、特開２００１−１６７８２１号（特許文献１）においては、図８に示すように、端子を加締め圧着している芯線露出部を樹脂モールドしている。具体的には、被覆電線１の先端部の芯線露出部２に端子３を圧着して形成された端子接続部に、その底面を除く両側面と上面の三方をシールド樹脂４で被覆している。これにより、表面側からの被水を防止できると共に、自動車の車体にボルト締め固定してアース接続する場合に底面側の接続面が密接状態となり、電気的導通を図ることができるとされている。

しかしながら、前記止水構造にはモールド成型の金型が必要となるうえ、使用する端子の種類や形状および電線径に応じてそれぞれ異なった専用の金型が必要となるため、コスト高となる問題がある。

また、止水構造の他の例として、本出願人は特開２００４−３５５８５１号（特許文献２）で電線内に止水剤を浸透させた構造を提案している。該止水構造は、図９に示すように、被覆電線５の一端側の芯線露出部５ａに端子６を圧着した側に流動性を有する止水剤を供給し、該被覆電線５の他方の端末からは絶縁被覆層５ｂの内側のエアを吸引して減圧することにより、止水剤を絶縁被覆層５ｂの内側に浸透させて止水構造を形成している。

前記吸引の工程では、止水処理の効率化を図るために、複数の電線５について同時に吸引工程が行われることが多い。具体的には、図１０に示すように、複数の電線５の前記他方の端末を共通の電線接続装置７に挿入接続し、該電線接続装置７を圧力制御盤８を介して吸引ポンプ９の吸い込み口に接続することにより行われる。前記電線接続装置７は内部が密閉されたハウジング７ａを備え、このハウジング７ａの前壁には、複数の貫通穴７ｃと、該貫通穴７ｃの内側に取り付けられた筒状のゴム栓７ｄとを備えた電線保持板７ｂが設けられており、各ゴム栓７ｄ内に挿入される前記電線５の絶縁被覆材５ｂの表面にゴム栓７ｄが圧接することによって前記電線接続装置７内の密閉状態を保っている。

しかしながら、この止水構造は、前記吸引工程において、使用する電線の径に応じた貫通穴７ｃおよびゴム栓７ｄを備えた電線保持板７ｂを用意する必要があるうえ、止水剤供給工程においても、使用する端子の種類や形状に応じた端子保持台が必要となり、やはり設備費がかかってコスト高となり、この点で改善の余地がある。

特開２００１−１６７８２１号公報 特開２００４−３５５８５１号公報

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、電線端末の端子接続部から電線内への水の浸入を防ぐ電線の止水構造および該止水構造の形成方法において、端子の種類、形状、サイズ、および電線径の違いによって異なる金型や設備等を用意する必要がなく、低コストで確実な止水を図ることを課題としている。

前記課題を解決するために、本発明は、複数本の素線からなる芯線を絶縁被覆層で被覆している電線の内部に、該電線の端末側の圧着端子との接続部から浸水が生じることを防止する電線の止水構造であって、
前記電線端末の絶縁被覆層を除去して露出させた芯線の複数の素線が、超音波溶接または抵抗溶接で一体化されて芯線溶接部とされ、該芯線溶接部は芯線の先端側または前記圧着端子の芯線バレルと絶縁被覆バレルとの間の位置に設けられ、
前記圧着端子の芯線バレルが、芯線または前記芯線溶接部に加締め圧着されると共に、該圧着端子の絶縁被覆バレルが前記電線の絶縁被覆層に加締め圧着され、かつ、
前記芯線溶接部から前記絶縁被覆バレルの圧着位置を越えた領域に止水剤が封入された熱収縮チューブが被覆され、該熱収縮チューブの先端を前記芯線溶接部に圧着された前記芯線バレルの外周または前記芯線バレルと絶縁被覆バレルの間の芯線溶接部の外周に密着させて位置させていることを特徴とする電線の止水構造を提供している。

この止水構造によれば、電線の端子圧着側で芯線を露出させた部分に芯線の素線を溶接一体化した前記芯線溶接部を形成しているため、各素線間の隙間を無くすことができ、芯線の隙間を通して毛細管現象で浸水するのを防止できる。また、圧着端子の芯線バレルが前記芯線露出部の外周面に加締め圧着され、さらに、その外周面に止水剤が封入された前記熱収縮チューブが熱収縮により直接密着する。これにより、前記電線の一端側の端末の端子接続部が被水領域にあっても、芯線溶接部と止水剤により芯線の素線間の隙間への浸水および該隙間を通った電線内部での浸透を防止でき、電線内部を通って他端側の電線端末へと浸水していくのを確実に防止できる。
よって、浸水領域で車体パネルにアース接続したアース電線の端末から電線内部に浸水が発生し、該アース電線の他端を接続したコネクタ内への浸水等を確実に防止できる。

さらに、前記止水構造は、端子の種類、形状、サイズの違いや電線径の違いに対しては、熱収縮チューブを用いているため対応でき、電線径等に大きな相違がある場合には熱収縮チューブのサイズを変えて使い分けることだけで対応できる。よって、前述の従来例のように、高価な金型を何種類も使い分けたり、サイズ違いの複数の設備を用意する必要がないため、コストダウンを図ることができる。

前記芯線溶接部は、前記絶縁被覆層の除去面から露出した芯線が、前記除去面から設定寸法あけた位置で溶接されて形成されていることが好ましい。
これは、芯線の素線を超音波溶接あるいは抵抗溶接する際に、絶縁被覆層の除去面に接触した位置に溶接困難であることによる。かつ、絶縁被覆層の除去面から設定寸法あけて芯線の一体的に硬化されていない撓み部分を残しておくことにより、端子の芯線バレルと絶縁被覆バレルとを電線端末に加締め圧着する作業時に、圧着させ易くなる。

前記芯線溶接部は断面矩形状、下面円弧形状、または断面円形状等の適宜な形状としている。
前記芯線溶接部は端子の芯線バレルが加締めされた時に該芯線バレルが芯線溶接部の外周面に隙間無く密着される形状とすることが好ましい。よって、芯線溶接部の底面側の形状を、該底面側が接する圧着端子の基板部の表面形状に対応させ、端子圧着時に該端子上に芯線溶接部を安定した姿勢で仮保持させ、電線が安定した姿勢で加締め作業を行えるようにし、かつ、圧着時の端子の位置ずれを防止することができる。

前記圧着端子は、自動車の浸水領域に配置する電線端末の圧着端子に適用され、浸水領域の車体パネルに接続されるアース端子が好適に用いられる。なお、アース端子に限らず、浸水領域に配置されるコネクタ内に挿入係止される電線端末の端子にも好適に用いられる。

また、本発明は、前記電線の止水構造の形成方法として、
前記電線の端末から芯線を露出させ、
前記露出した芯線を超音波溶接または抵抗溶接して前記芯線溶接部を設け、
前記電線端末の芯線に圧着端子の芯線バレルと絶縁被覆層に絶縁被覆バレルを加締め、 ついで、内周面に止水剤が塗布された熱収縮チューブの先端側を前記芯線溶接部に圧着した芯線バレルの外周または該芯線バレルと絶縁被覆バレルの間の前記芯線溶接部の外周に位置させ、該先端側から前記絶縁被覆バレルの圧着位置を越えた前記絶縁被覆層の外周にかけて被せ、
前記熱収縮チューブの収縮温度で加熱し、前記止水剤を溶融させると共に熱収縮チューブを収縮させて前記圧着端子と前記電線の圧着接続部の外周面に密着させている電線の止水構造の形成方法を提供している。

上述したように、本発明によれば、電線端末の芯線露出部の少なくとも一部に、複数の素線を隙間なく一体化させた芯線溶接部を形成し、該芯線露出部に圧着端子の芯線バレルを加締めし、さらに、芯線溶接部から電線の絶縁被覆層にかけて、止水剤が封入された熱収縮チューブを被覆している。これにより、熱収縮チューブで被覆された部分の先端側では、芯線の素線間が止水されると共に、芯線と芯線バレル、芯線バレルと熱収縮チューブがそれぞれ密着し、あるいは芯線と熱収縮チューブとが止水剤を介して直接密着し、後端側では、熱収縮チューブと電線の絶縁被覆層が止水剤を介して直接密着するため、熱収縮チューブ内の水密性を確保でき、被水した芯線露出部から絶縁被覆層内部への水の浸入を確実に防ぐことができる。

また、前記止水構造を形成するにあたって金型や特別な設備を必要とせず、使用する端子の種類、サイズ、形状が異なる場合や、使用する電線の径が異なる場合でも、異なる径の熱収縮チューブの使い分けで対応できるため、コストダウンを図ることができる。

（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第一実施形態に係る電線の止水構造の形成方法を説明する斜視図である。 （Ａ）は図１（Ｃ）のＩＩＡ−ＩＩＡ線断面図、（Ｂ）は図１（Ｃ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。 他のアース端子の例を示す斜視図である。 第１実施形態の変形例を示し、（Ａ）は変形例１の芯線溶接部を示す斜視図、（Ｂ）は変形例２の芯線溶接部を示す斜視図、（Ｃ）は変形例３の芯線溶接部を示す斜視図である。 変形例１の電線の芯線溶接部をアース端子に仮置きした状態を説明する正面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第二実施形態に係る電線の止水構造の形成方法を説明する斜視図である。 図６（Ｃ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 従来例を示す図である。 他の従来例を示す図である。 図９に示す従来例における吸引工程を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は第１実施形態を示し、自動車に配索するワイヤハーネスを構成する被覆電線１０の端末にボルト穴２１を有するアース端子２０を接続し、該アース端子２０を自動車のエンジンルーム内において車体にボルト締め固定するものとしている。

前記被覆電線１０は、図１（Ａ）に示すように、複数の素線１１からなる芯線１２の外周を絶縁被覆層１３で被覆してなる。素線１１は銅系金属線からなり、多数の素線１１を撚って芯線１２とし、塩化ビニル等の絶縁樹脂で前記絶縁樹脂層１３を形成している。

前記被覆電線１０の一端末に接続するアース端子２０は、図１（Ｂ）に示すように、ボルト穴２１を有する丸形状の電気接触部２２と、該電気接触部２２と連続した基板部２３とを備え、該基板部２３には芯線圧着用の芯線バレル２４と絶縁被覆層圧着用の絶縁被覆バレル２５とを幅方向の両側より突出させている。本第１実施形態ではアース端子２０として、前記基板部２３が平板状のものを使用している。

まず、図１（Ａ）〜（Ｃ）を用いて電線の止水構造の形成方法を説明する。
被覆電線１０のアース端子２０を圧着する側の端末の絶縁被覆層１３を除去して芯線１２を露出させた芯線露出部Ａを形成する。
ついで、図１（Ａ）に示すように、芯線露出部Ａの先端側に超音波溶接（または抵抗溶接）によって素線１１を一体化させた芯線溶接部Ｂを形成する。このとき、芯線溶接部Ｂの断面形状は、アース端子２０の基板部２３の形状に対応させて下面側を平らにした矩形状とする。また、該芯線溶接部Ｂの後端は、絶縁被覆層１３の除去面１３ａから所要寸法Ｌあけた位置に設定している。

次に、圧着装置（図示せず）の載置台上にセットしているアース端子２０上に被覆電線１０の端末を載置し、芯線溶接部Ｂをアース端子２０の芯線バレル２４の位置に合わせると共に、皮剥ぎ位置に近接した位置の絶縁被覆層１３を絶縁被覆バレル２５の位置に合わせ、アース端子２０を加締め作業する。
これにより、図１（Ｂ）に示すように、アース端子２０の芯線バレル２４が芯線溶接部Ｂの外周面に加締め圧着すると共に、電線１０の絶縁被覆層１３の外周面にアース端子２０の絶縁被覆バレル２５を加締め圧着する。

次いで、図１（Ｂ）の点線に示すように、芯線溶接部Ｂの外周に圧着された芯線バレル２４の外周から、前記絶縁被覆バレル２５の加締め位置を越えて電線１０の絶縁被覆層１３の外周にかけて、内周面に止水剤３１を塗布した熱収縮チューブ３０を被せる。
該熱収縮チューブ３０を熱収縮温度で加熱し、図１（Ｃ）に示すように熱収縮チューブ３０を収縮させ、熱収縮チューブ３０を芯線溶接部Ｂの外周面に密着させると共に絶縁被覆バレルから絶縁被覆層１３の外周面に密着させる。かつ、溶融した止水剤３１を熱収縮チューブ３０の内周面と芯線溶接部Ｂの外周面の隙間、芯線バレル２４と絶縁被覆バレル２５に挟まれた部分、さらに、絶縁被覆バレル２５および絶縁被覆層１３の外周面と熱収縮チューブ３０の内周面の間に充填させ、熱収縮チューブ３０で被覆した部分に空隙（ボイド）が無いものとしている。

前記方法で形成された止水構造は、被覆電線１０とアース端子２０との接続部のうち、前記芯線溶接部Ｂの外周から絶縁被覆層１３の外周にかけて熱収縮チューブ３０で被覆される。この熱収縮チューブ３０の先端側では、図２（Ａ）に示すように、芯線溶接部Ｂにより素線１１が隙間なく一体化しているため素線間止水されており、かつ、芯線溶接部Ｂの外周面がアース端子２０の基板部２３と芯線バレル２４の内周面に加締めによって変形して密着している。かつ、アース端子２０の外周面と熱収縮チューブ３０の内周面との間は、加熱により収縮した熱収縮チューブ３０がアース端子２０の芯線バレル２４と基板部２３の外周面に止水剤３１を介して隙間なく密着している。

また、熱収縮チューブ３０の後端側では、図２（Ｂ）に示すように、加熱により収縮した熱収縮チューブ３０が電線１０の絶縁被覆層１３の外周面に止水剤３１を介して隙間なく密着している。

よって、アース端子２０と被覆電線１０の接続部は、熱収縮チューブ３０を被せた部分の両端で隙間なく止水され、熱収縮チューブ３０内の水密性を確保することができる。そのため、芯線露出部Ａのうち熱収縮チューブ３０で被覆されていない先端部分が被水しても素線１１間の隙間や芯線１２と端子２０との隙間から電線内に水が浸入することを防ぐことができる。かつ、絶縁被覆層１３が被水しても該絶縁被覆層１３の表面を伝って内側に水が浸入することを確実に防止できる。

また、前記止水構造の形成方法によれば、金型や特別な設備を必要としないため、使用する端子の種類、形状、サイズが異なっても、あるいは、使用する電線径が異なっても、熱収縮チューブ３０の径を変えることだけで対応でき、コスト低減を図ることができる。

さらにまた、芯線溶接部Ｂの断面形状を矩形状としているため、該芯線溶接部Ｂをアース端子２０の平板状の基板部２３の上に仮置きするときに安定し、電線１０がグラつかないため、アース端子２０を圧着する作業性が向上すると共に、アース端子２０の位置ずれも防止できる。

なお、被覆電線１０に圧着するアース端子２０として、図３に示すような、基板部２３が円弧状に湾曲したものを使用する場合は、図４（Ａ）に示す変形例１のように、前記芯線溶接部Ｂの断面形状を半円形状としている。あるいは、図４（Ｂ）に示す変形例２のように、芯線溶接部Ｂの断面形状を略楕円形状としている。あるいは、図４（Ｃ）に示す変形例３のように、芯線溶接部Ｂの断面形状を真円形状として、該芯線溶接部Ｂの下面側を前記基板部２３の内面形状に沿う円弧形状とすることが好ましい。
これにより、図５に示すように（図示は芯線溶接部を断面半円形状とした例）、アース端子２０に電線１０をセッティングする際に芯線溶接部Ｂを基板部２３上にグラつきなく安定姿勢で仮置きすることができる。

図６および図７に本発明の第２実施形態を示す。
第２実施形態では、図６（Ａ）に示すように、被覆電線１０の芯線溶接部Ｂを芯線露出部Ａの先端側ではなく絶縁被覆層１３寄りの後端側に部分的に形成している。
次いで、図６（Ｂ）に示すように、芯線露出部Ａのうち前記芯線溶接部Ｂを形成していない先端側芯線露出部Ｃにアース端子２０の芯線バレル２４を加締め圧着すると共に、絶縁被覆層１３の外周に絶縁被覆バレル２５を圧着して、前記芯線溶接部Ｂを芯線バレル２４と絶縁被覆バレル２５の間に配置する。
次いで、図６（Ｃ）に示すように、芯線溶接部Ｂの外周から絶縁被覆バレル２５を越えた絶縁被覆層１３の外周にかけて、止水剤３１を封入した熱収縮チューブ３０を被せ、所要温度で加熱してこの熱収縮チューブ３０を収縮させる。

前記方法により形成された止水構造では、熱収縮チューブ３０の先端側では、図７に示すように、芯線溶接部Ｂにより素線間止水することができる。かつ、該芯線溶接部Ｂの下側外周面とアース端子２０の基板部２３との隙間および芯線溶接部Ｂの上側外周面と熱収縮チューブ３０との隙間は、該熱収縮チューブ３０の収縮によって硬化前の芯線溶接部Ｂが変形し、芯線溶接部Ｂと基板部２３と熱収縮チューブ３０を隙間なく一体に密着させることができる。
熱収縮チューブ３０の後端側で、絶縁被覆層１３の外周面と熱収縮チューブ３０の内周面とが止水剤３１を介して密着する点は前記第１実施形態と同じである。

よって、本実施形態においても熱収縮チューブ３０の先後両端で止水することができ、該熱収縮チューブ３０内部の水密性を確保することができるため、電線１０の絶縁被覆層１３の内側に水が浸入することを有効に防止できる。

１０ 被覆電線
１１ 素線
１２ 芯線
１３ 絶縁被覆層
２０ アース端子（圧着端子）
２４ 芯線バレル
２５ 絶縁被覆バレル
３０ 熱収縮チューブ
３１ 止水剤
Ａ 芯線露出部
Ｂ 芯線溶接部
Ｃ 先端側芯線露出部

Claims (5)

1. 複数本の素線からなる芯線を絶縁被覆層で被覆している電線の内部に、該電線の端末側の圧着端子との接続部から浸水が生じることを防止する電線の止水構造であって、
   前記電線端末の絶縁被覆層を除去して露出させた芯線の複数の素線が、超音波溶接または抵抗溶接で一体化されて芯線溶接部とされ、該芯線溶接部は芯線の先端側または前記圧着端子の芯線バレルと絶縁被覆バレルとの間の位置に設けられ、
   前記圧着端子の芯線バレルが、芯線または前記芯線溶接部に加締め圧着されると共に、該圧着端子の絶縁被覆バレルが前記電線の絶縁被覆層に加締め圧着され、かつ、
   前記芯線溶接部から前記絶縁被覆バレルの圧着位置を越えた領域に止水剤が封入された熱収縮チューブが被覆され、該熱収縮チューブの先端を前記芯線溶接部に圧着された前記芯線バレルの外周または前記芯線バレルと絶縁被覆バレルの間の芯線溶接部の外周に密着させて位置させていることを特徴とする電線の止水構造。
2. 前記芯線溶接部は、前記絶縁被覆層の除去面から露出した芯線が、前記除去面から設定寸法あけた位置で溶接されて形成されている請求項１に記載の電線の止水構造。
3. 前記芯線溶接部は断面矩形状、下面円弧形状、または断面円形状である請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の電線の止水構造。
4. 前記圧着端子はアース端子からなる請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電線の止水構造。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電線の止水構造の形成方法であって、
   前記電線の端末から芯線を露出させ、
   前記露出した芯線を超音波溶接または抵抗溶接して前記芯線溶接部を設け、
   前記電線端末の芯線に圧着端子の芯線バレルと絶縁被覆層に絶縁被覆バレルを加締め、 ついで、内周面に止水剤が塗布された熱収縮チューブの先端側を前記芯線溶接部に圧着した芯線バレルの外周または該芯線バレルと絶縁被覆バレルの間の前記芯線溶接部の外周に位置させ、該先端側から前記絶縁被覆バレルの圧着位置を越えた前記絶縁被覆層の外周にかけて被せ、
   前記熱収縮チューブの収縮温度で加熱し、前記止水剤を溶融させると共に熱収縮チューブを収縮させて前記圧着端子と前記電線の圧着接続部の外周面に密着させている電線の止水構造の形成方法。