JP2014160577A - 圧着端子および圧着端子を用いたワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】 コスト上昇を抑えることができ、かつ、電線との接触部分への水分の付着と圧着力の低下を予防可能な圧着端子およびその圧着端子を用いたワイヤハーネスを提供する。
【解決手段】 ワイヤハーネス１は、電線１０と圧着端子２０とを含む。電線１０は、芯線が絶縁体で被覆された絶縁被覆部１２と、絶縁被覆部１２の先端から芯線の一部が露出した露出芯線１１を有する。圧着端子２０は、電線１０を挿入可能な圧着部２２を有する。圧着部２２は、後端部２０Ｂに開口し、絶縁被覆部１２に圧着される被覆圧着部２４と、露出芯線１１に圧着される芯線圧着部２３とを含む。被覆圧着部２４の内面には、長手方向Ｘに直線上に延びる基準内面２４ａから径方向Ｙ内側へと突出するとともに、離間部２７を介して長手方向Ｘに離間する２つの凸部２８が形成される。離間部２７には、基準内面２４ａから径方向Ｙ外側へとへこむ凹部２９が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は自動車等に用いられるワイヤハーネスおよびワイヤハーネスに用いる圧着端子に関するものである。

従来、自動車、ＯＡ機器、家電製品等の分野では、電力線や信号線として、電気導電性に優れた導電線が使用されるワイヤハーネスが知られる。ワイヤハーネスは、電線に取り付けられ他の機器等との接続に用いられる圧着端子を含む。電線は、熱可塑性合成樹脂製の絶縁体で被覆された被覆部と、被覆部先端から芯線が露出する導体部分の露出部とを有し、圧着端子が被覆部および露出部のそれぞれに圧着されることによって、導電性のワイヤハーネスが構成される。軽量化の観点から、芯線材料としてアルミニウムを用いた電線が注目される。圧着端子としては、電気特性に優れる銅が使用されることが多い。

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、標準電極電位の違いから、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標準電極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、芯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。また、高温環境下において、熱可塑性合成樹脂製の絶縁体は、弾性力が低下しやすく、弾性力の低下に伴って、圧着端子と電線との圧着力が低下する可能性がある。

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、電線と圧着端子との接続部を覆うように樹脂材を充填したものがある（特許文献１）。樹脂材を充填することによって、電線と圧着端子との接触部分に水分が付着するのを防止するとともに、圧着力の低下を防止する。

特開２００４−１１１０５８号公報

しかし、特許文献１の方法では、樹脂材を別途必要とするので、その分、ワイヤハーネス全体のコストが上がってしまうという問題が生じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、コスト上昇を抑えることができ、かつ、電線との接触部分への水分の付着と圧着力の低下を予防可能な圧着端子およびその圧着端子を用いたワイヤハーネス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、長手方向およびこれに直交する径方向を有し、導電性の芯線が絶縁体で被覆された電線の絶縁被覆部に圧着される被覆圧着部および前記絶縁被覆部の先端から露出した前記電線の露出芯線に圧着される芯線圧着部を有する圧着端子であって、前記芯線圧着部および前記被覆圧着部は、前記電線が挿入可能であって周方向において水密な断面中空形状を有し、前記芯線圧着部の前記被覆圧着部とは反対側に位置し、前記中空形状の内面が互いに水密に接着された封止部と、前記被覆圧着部の内面を構成する前記長手方向に直線上に延びる基準内面と、前記基準内面から径方向外側へとへこむ凹部とをさらに備えることを特徴とする圧着端子である。

前記基準内面から径方向内側へと突出するとともに、前記凹部が位置する離間部を介して前記長手方向に離間する複数の凸部をさらに備えてもよい。

前記凸部および前記凹部は、前記絶縁被覆部の周方向に環状に設けられてもよい。

第１の発明の圧着端子は、前記凹部の内面から径方向内側へと突出する離間凸部をさらに備えてもよい。

前述した目的を達するために第２の発明は、導電性の芯線が絶縁体で被覆された絶縁被覆部および前記絶縁被覆部の先端から露出する露出芯線を有する電線と、長手方向を有し、前記絶縁被覆部に圧着される被覆圧着部および前記露出芯線に圧着される芯線圧着部を有する圧着端子とを含むワイヤハーネスであって、前記芯線圧着部および前記被覆圧着部は、前記電線が挿入可能であって周方向において水密な断面中空形状を有し、前記圧着端子は、前記芯線圧着部および前記被覆圧着部は、前記電線が挿入可能であって周方向において水密な断面中空形状を有し、前記芯線圧着部の前記被覆圧着部とは反対側に位置し、前記中空形状の内面が互いに水密に接着された封止部と、前記被覆圧着部の内面を構成する前記長手方向に直線上に延びる基準内面と、前記基準内面から径方向外側へとへこむ凹部とをさらに備え、前記芯線はアルミニウム系材料で構成され、前記芯線圧着部が銅系材料で構成されることを特徴とするワイヤハーネスである。

本発明によれば、圧着端子の芯線圧着部が電線の露出芯線に圧着され、被覆圧着部が絶縁被覆部に圧着され、さらに、基準内面から径方向外側へとへこむ凹部を形成することによって、凹部において被覆圧着部の残留応力を拘束することができ、高温環境下においても圧着力の低下を防止することができる。

また、被覆圧着部に離間部を介して複数の凸部を形成するから、長手方向の絶縁被覆部側からの水分の侵入を防止することができ、電線と圧着端子との接触部分に水分が付着するのを予防することができる。さらに、凸部と凹部を形成するだけで水分の侵入と圧着力の低下を防止できるので、別途樹脂材等を用いる必要がなく、その分のコスト上昇を抑えられる。

また、凸部および凹部を絶縁被覆部の周方向に環状に設けることによって、その周方向全域において、水分の侵入と圧着力の低下を防止することができる。

また、凹部に離間凸部を形成することによって、より効果的に水分の侵入と圧着力の低下を防止することができる。

本発明によれば、コストの低減を図ることができ、かつ、電線との接触部分に対する水分の付着と圧着力の低下を防止することができる圧着端子および圧着端子を用いたワイヤハーネスを提供することができる。

第１の実施形態のワイヤハーネスを示す分解斜視図。 ワイヤハーネスの斜視図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 ワイヤハーネスの第１の製造方法を説明する説明図。 ワイヤハーネスの第２の製造方法を説明する説明図。 第２の実施形態のワイヤハーネスを示す断面図。

＜第１の実施形態＞
図１を参照すれば、ワイヤハーネス１は、長手方向Ｘおよびこれに直交する径方向Ｙを有し、電線１０と圧着端子２０とを含む。電線１０は、導電性を有する芯線が絶縁体で被覆された絶縁被覆部１２と、絶縁被覆部１２の先端から芯線の一部が露出した露出芯線１１を有する。芯線は、アルミニウムやアルミニウム合金等のアルミニウム系材料で構成され、より詳細には、複数のアルミニウム合金線等を撚って形成する。

圧着端子２０は、長手方向Ｘに延びるとともに、長手方向Ｘの前端部２０Ａに位置する図示しない雄型コネクタを挿入可能なボックス部２１と、後端部２０Ｂに位置する電線１０を挿入可能な圧着部２２とを有する。ボックス部２１には、雄型コネクタの挿入タブに接触する弾性接触片２１Ａを備える。

圧着部２２は、電線１０が後端部２０Ｂから挿入可能であって長手方向Ｘへ延びる断面中空形状（筒形状）を有するとともに後端部２０Ｂに開口する被覆圧着部２４と、被覆圧着部２４とボックス部２１との間に位置する芯線圧着部２３とを含む。被覆圧着部２４の内面は、長手方向Ｘに直線上に延びる基準内面２４ａ（図４、図５参照）によって構成される。被覆圧着部２４の内面には、基準内面２４ａから径方向Ｙ内側へと突出するとともに、離間部２７を介して長手方向Ｘに離間する２つの凸部２８が形成される。凸部２８は、周方向に連続する環状である。離間部２７は、長手方向Ｘに所定の寸法を有する。２つの凸部２８は、周方向に略平行である。圧着端子２０の少なくとも圧着部２２は銅系材料で構成される。

より詳細には、圧着端子２０は、表面が錫メッキされた黄銅等の銅合金条を平面展開した端子形状に打ち抜いた後（図示せず）、中空四角柱体のボックス部２１と中空円柱体の圧着部２２とから構成される立体的な端子形状に曲げ加工されて形成される。さらに、ボックス部２１と圧着部２２との間には、中空形状の内面を互いに水密に接触させた封止部２６が設けられる。封止部２６は、径方向Ｙへ延びるとともに、圧着部２２の内面を互いに接触させ、水密に接着されることによって形成される。このような接着の方法として、例えばレーザ溶接を用いることができる。

圧着部２２は、長手方向Ｘへ延びる接合部２５によって水密に接合される。詳細には、端子形状に打ち抜いた銅合金条の端部を中空形状になるように互いに突合せ、突合せた部分をレーザ溶接等の溶接によって接合部２５を形成することができる。この実施形態において、接合部２５は図示の位置に形成されるが、これに限られるものではなく、芯線圧着部２３および被覆圧着部２４の周囲のいずれの位置に形成されてもよい。また、径方向Ｙは紙面の上下方向に図示されているが、これは一例に過ぎず、電線１０の径方向であれば良い。

図２は、圧着端子２０に電線１０を挿入後、芯線圧着部２３および被覆圧着部２４を径方向内側へ加締めたものであり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。芯線圧着部２３には電線１０の露出芯線１１が位置し、被覆圧着部２４には絶縁被覆部１２が位置するように、電線１０が挿入される。圧着部２２の長手方向Ｘにおける寸法は、露出芯線１１の長手方向Ｘにおける寸法よりも大きい。したがって、露出芯線１１が封止部２６に当接するように電線１０を圧着部２２に挿入すると、露出芯線１１と絶縁被覆部１２とが圧着部２２の内周に対向して位置する。

離間部２７には、基準内面２４ａから径方向Ｙ外側へとへこむ凹部２９が形成される。被覆圧着部２４内面間の径方向Ｙの寸法は、凸部２８および凹部２９が設けられた位置以外の位置よりも、凹部２９が設けられた位置の方が大きい。すなわち、図３に示すように、寸法Ｌ１は、寸法Ｌ２、Ｌ３よりも大きい。ここで、寸法Ｌ１は、凹部２９が設けられた位置における被覆圧着部２４内面間の径方向Ｙの寸法である。また、寸法Ｌ２、Ｌ３は、凸部２８および凹部２９が設けられた位置以外の位置における被覆圧着部２４内面間の径方向Ｙの寸法である。凹部２９は、周方向に連続する環状である。凹部２９は、離間部２７の長手方向Ｘ全体に形成してもよいし、一部に形成してもよい。

この実施形態において、図３に示すように、凸部２８は、径方向Ｙ内側に突出した部分の断面形状が半円形であるが、これに限られるものではなく、矩形、三角形、台形等であってもよい。凹部２９は、径方向Ｙ外側に突出した部分の断面形状が台形であるが、これに限られるものではなく、矩形、三角形、半円形等であっても良い。

圧着部２２に露出芯線１１および絶縁被覆部１２を挿入した状態で圧着部２２を加締めることによって、芯線圧着部２３は露出芯線１１に圧着され、被覆圧着部２４は絶縁被覆部１２に圧着される。また、これら圧着と同時に封止部２６を略平板状に押しつぶすように変形させることができる。このように押しつぶした状態で、レーザ溶接することによって、封止部２６を水密にすることができる。

絶縁被覆部１２において、芯線を覆う絶縁体として弾性を有する熱可塑性合成樹脂を用いることができる。このような材料を用いることによって、被覆圧着部２４を圧着したときに後端部２０Ｂを水密に保持することができる。圧着部２２の後端部側を被覆圧着部２４によって水密に封鎖し、前端部側を封止部２６によって水密に封鎖したので、圧着部２２への水分の侵入を防止することができる。

上記のようなワイヤハーネス１において、電線１０の芯線はアルミニウム系材料で構成され、圧着端子２０の芯線圧着部２３は銅系材料で構成されているから、芯線圧着部２３では、異種金属が接触する。異種金属が接触した部分では、水分が付着することによって電食の可能性があるが、この実施形態では、被覆圧着部２４に２つの凸部２８を形成したので、絶縁被覆部１２が略凸凹状に変形するため、水分の侵入経路を複雑化、かつ侵入経路の距離を長くすることができる。これにより、圧着部２２への水分の侵入を防止することができ、電食を予防することができる。

また、２つの凸部２８を設けることによって、２つの凸部２８の間に介在する離間部２７では、仮に凹部２９を設けなければ、絶縁被覆部１２に発生した残留応力が部分的に高くなる。そして、残留応力が極端に高くなった場合には、凸部２８を超えてその外側に応力が作用する可能性がある。しかし、この実施形態では、凹部２９を設けることによって、これを予防することができる。

また、時間が経過するにつれて、絶縁被覆部１２を押圧する力は、圧着部２２で覆われない後端部２０Ｂ側の絶縁被覆部１２へと逃げるように移動しやすい。その結果、被覆圧着部２４の圧着力が低下しかねない。特に、高温環境下において、熱可塑性合成樹脂製の絶縁被覆部１２は、弾性力が低下しやすく、弾性力の低下に伴って、被覆圧着部２４と絶縁被覆部１２との圧着力が低下する可能性がある。しかし、この実施形態では、凸部２８を設けることによって、後端部２０Ｂ側への押圧力の逃げを防止する。さらに、仮に後端部２０Ｂ側へ押圧力が逃げたとしても、凹部２９にはある程度の残留応力が拘束されているので、この応力によって逃げた分の押圧力を補うことができる。したがって、後端部２０Ｂ近傍における被覆圧着部２４と絶縁被覆部１２との圧着力の低下を防止することができる。

ここで、ワイヤハーネス１の製造方法について説明する。ワイヤハーネス１の製造方法は、２通りの方法がある。第１の製造方法は、予め凸部２８と凹部２９が形成された圧着端子２０に電線１０を挿入し、圧着部２２を加締める。第２の製造方法は、予め凹部２９のみが形成された圧着端子２０に電線１０を挿入し、圧着部２２を加締めるときに凸部２８を形成する。

図４は、ワイヤハーネス１の第１の製造方法を説明する説明図である。第１の製造方法では、圧着端子２０は、銅合金条に２つの凸部２８と凹部２９を形成し、所望の形状に打ち抜いた後、これを筒状に接合することによって製造される。

２つの凸部２８は、基準内面２４ａから径方向Ｙ内側に向けて突出し、基準内面２４ａにおいて、筒状に接合したときの周方向に沿って途切れることなく連続するように、プレス成型により形成される。凸部２８において、被覆圧着部２４の外面における断面形状がへこんでいるが、これに限られるものではなく、平坦であってもよい。

凹部２９は、基準内面２４ａから径方向Ｙ外側へとへこみ、基準内面２４ａにおいて、筒状に接合したときの周方向に沿って途切れることなく連続するように、プレス成型により形成される。

基準内面２４ａに予め凸部２８と凹部２９が形成された圧着端子２０に電線１０を挿入し、図示しない圧着工具によって圧着部２２を加締める。このような第１の製造方法では、予め凸部２８および凹部２９を被覆圧着部２４に形成することによって、特殊な圧着工具を用いる必要がない。また、圧着工具での加締め後に、さらに部分的な加締め工程を経る必要がない。さらに、予め所望の位置に凸部２８および凹部２９を設けるので、後の工程で形成する場合に比べて位置ずれが起きにくい。

図５は、ワイヤハーネス１の第２の製造方法を説明する説明図である。第２の製造方法では、圧着端子２０は、銅合金条に凹部２９のみを形成し、所望の形状に打ち抜いた後、これを筒状に接合することによって製造される。

圧着端子２０の凹部２９は、第１の製造方法と同様、図５に示すように、基準内面２４ａから径方向Ｙ外側へとへこみ、基準内面２４ａにおいて、筒状に接合したときの周方向に沿って途切れることなく連続するように、プレス成型により形成されている。

第２の製造方法で用いる圧着工具４０は、アンビルとなる第１圧着型４１とクリンパとなる第２圧着型４２で構成される。圧着工具４０の内面形状は、圧着後における芯線圧着部２３と被覆圧着部２４の外面形状に応じた形状を有する。特に、被覆圧着部２４に対応する圧着工具４０の内面には、長手方向Ｘに所定の間隔を隔てて２つの金型凸部４３を備える。この金型凸部４３は、圧着工具４０の内面から被覆圧着部２４に向けて突出し、圧着工具４０の内面において周方向に沿って途切れることなく連続する。

このような圧着工具４０を用いて、電線１０を挿入した圧着端子２０の圧着部２２を第１圧着型４１と第２圧着型４２で挟み込むようにして芯線圧着部２３と被覆圧着部２４を加締める。このような第２の製造方法によれば、凸部２８を予め被覆圧着部２４に設ける必要がない。

第１の製造方法および第２の製造方法のいずれであっても、圧着により凸部２８が絶縁被覆部１２に食い込むため、万一、長手方向Ｘに引抜き力が加わっても、電線１０が圧着端子２０から容易に外れることを防止できる。また、離間部２７では、凹部２９の形状に沿って絶縁被覆部１２が変形するため、部分的に高くなった残留応力を確実に拘束することができる。

上記のような第１の実施形態によれば、複数の凸部２８を設けることによって、圧着部２２内を確実に水密に保持することができる。また、離間部２７に凹部２９を設けることによって、絶縁被覆部１２の残留応力を拘束することができ、圧着力の低下を防止することができる。また、圧着部２２の水密保持と圧着力の低下防止のために、別途樹脂材等を用いる必要がないので、その分、ワイヤハーネス１のコストの低減を図ることができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成要件については、第１の実施形態と同じ符号を用い、その構成要件については詳細な説明を省略する。図６を参照すれば、凹部２９には、その内面から径方向Ｙ内側に突出した離間凸部３０をさらに設けたことを特徴とする。

離間凸部３０は、周方向に連続する環状である。離間凸部３０は、長手方向Ｘの位置が凹部２９の略中心に形成される。この実施形態において、離間凸部３０は、径方向Ｙ内側に突出した部分の断面形状が半円形であるが、これに限られるものではなく、矩形、三角形、台形等であっても良い。

第２の実施形態におけるワイヤハーネス１の製造方法は、第１の実施形態と同様、２通りの方法がある。第１の製造方法は、予め凸部２８と凹部２９が形成された圧着端子２０に電線１０を挿入し、圧着部２２を加締めるときに離間凸部３０を形成する。第２の製造方法は、予め凹部２９のみが形成された圧着端子２０に電線１０を挿入し、圧着部２２を加締めるときに凸部２８と離間凸部３０を形成する。

第２の実施形態では、第１の製造方法および第２の製造法のいずれであっても、圧着工具（不図示）は、離間凸部３０に対応する内面形状が、離間凸部３０の外面形状に応じた形状となっている。すなわち、第２の実施形態において用いる圧着工具は、凹部２９の略中心に対応する長手方向Ｘの位置に金型凸部を備えている。この金型凸部は、図５に示す金型凸部４３と同様、圧着工具の内面から被覆圧着部２４に向けて突出し、圧着工具の内面において周方向に沿って途切れることなく連続して形成されている。

この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、複数の凸部２８を設けることによって、圧着部２２内を確実に水密に保持することができる。また、離間部２７に凹部２９を設けることによって、絶縁被覆部１２の残留応力を拘束することができ、圧着力の低下を防止することができる。また、圧着部２２の水密保持と圧着力の低下防止のために、別途樹脂材等を用いる必要がないので、その分、ワイヤハーネス１のコストの低減を図ることができる。

さらに、凹部２９に離間凸部３０を形成することによって、絶縁被覆部１２の残留応力が長手方向に移動しにくくなり、より効果的に被覆圧着部２４の残留応力を拘束することができ、圧着力の低下を防止することができる。また、水分の侵入経路を複雑化、かつ侵入経路の距離を長くすることができる。

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。

１…ワイヤハーネス
１０…電線
１１…露出芯線
１２…絶縁被覆部
２０…圧着端子
２１…ボックス部
２２…圧着部
２３…芯線圧着部
２４…被覆圧着部
２４ａ…基準内面
２５…接合部
２６…封止部
２７…離間部
２８…凸部
２９…凹部
３０…離間凸部

Claims (5)

1. 長手方向を有し、導電性の芯線が絶縁体で被覆された電線の絶縁被覆部に圧着される被覆圧着部および前記絶縁被覆部の先端から露出した前記電線の露出芯線に圧着される芯線圧着部を有する圧着端子であって、
   前記芯線圧着部および前記被覆圧着部は、前記電線が挿入可能であって周方向において水密な断面中空形状を有し、
   前記芯線圧着部の前記被覆圧着部とは反対側に位置し、前記中空形状の内面が互いに水密に接着された封止部と、
   前記被覆圧着部の内面を構成する前記長手方向に直線上に延びる基準内面と、
   前記基準内面から径方向外側へとへこむ凹部とを備えることを特徴とする圧着端子。
2. 前記基準内面から径方向内側へと突出するとともに、前記凹部が位置する離間部を介して前記長手方向に離間する複数の凸部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の圧着端子。
3. 前記凸部および前記凹部は、前記絶縁被覆部の周方向に環状に設けられることを特徴とする請求項２に記載の圧着端子。
4. 前記凹部の内面から径方向内側へと突出する離間凸部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧着端子。
5. 導電性の芯線が絶縁体で被覆された絶縁被覆部および前記絶縁被覆部の先端から露出する露出芯線を有する電線と、
   長手方向を有し、前記絶縁被覆部に圧着される被覆圧着部および前記露出芯線に圧着される芯線圧着部を有する圧着端子と
   を含むワイヤハーネスであって、
   前記芯線圧着部および前記被覆圧着部は、前記電線が挿入可能であって周方向において水密な断面中空形状を有し、
   前記圧着端子は、前記芯線圧着部および前記被覆圧着部は、前記電線が挿入可能であって周方向において水密な断面中空形状を有し、前記芯線圧着部の前記被覆圧着部とは反対側に位置し、前記中空形状の内面が互いに水密に接着された封止部と、前記被覆圧着部の内面を構成する前記長手方向に直線上に延びる基準内面と、前記基準内面から径方向外側へとへこむ凹部とをさらに備え、
   前記芯線はアルミニウム系材料で構成され、前記芯線圧着部が銅系材料で構成されることを特徴とするワイヤハーネス。

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