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JP5939177B2 - ワイヤハーネス - Google Patents

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Description

本発明は、端子付電線及びその端部をインサート部として成形されたコネクタ部を含むワイヤハーネスに関する。
自動車に搭載されるワイヤハーネスは、電線の端部と端子金具とが接続された部分において高い防水性が求められる場合がある。この場合、端子金具の一部から電線の絶縁被覆の部分までに亘る止水領域を密封する樹脂成形部であるコネクタが設けられる。防水用の樹脂成形部(コネクタ)は、モールドコネクタなどと称される。
防水用のコネクタは、端子付電線の止水領域をインサート部としてインサート成形された合成樹脂からなる。そして、防水用のコネクタは、ワイヤハーネスの接続相手となる機器を収容する筐体の枠部に嵌め入れられる。これにより、コネクタは、端子付電線と筐体との間の隙間を埋める。また、コネクタには、コネクタの外周面と筐体における開口の縁を形成する枠部との間に挟み込まれる環状のゴムパッキンが取り付けられる。
即ち、防水用のコネクタ(樹脂成形部)は、電線と端子金具との接続部への液体の浸入を防ぎ、さらに、ゴムパッキンとともにワイヤハーネスと機器を収容する筐体の枠部との隙間から筐体内への液体の浸入を防ぐ。
特許文献1には、端子付電線の端部において、熱可塑性エラストマー樹脂塑性物の樹脂成形部である止水部が、ポリエチレン系樹脂などからなる硬質のコネクタ部(樹脂成形部)の電線導出口において、コネクタと電線との隙間を埋めることについて示されている。さらに、特許文献1には、ゴムパッキンがコネクタに取り付けられることについて示されている。
特許文献1に示されるコネクタ部(樹脂成形部)は、端子付電線における端子金具の電線接続部から電線の絶縁被覆に亘る領域を含む止水領域に形成されている。車両用のワイヤハーネスにおいて、端子金具の電線接続部は、電線の端部に圧着されることによって電線と接続されている。
国際公開第2011/019027号
ところで、端子金具の電線接続部は、形状のばらつきが生じやすい部分である。また、電線の絶縁被覆の部分は、インサート成形の際に流動樹脂から受ける圧力によって変形しやすい。
従って、硬質のコネクタ部が、端子付電線における端子金具の電線接続部から電線の絶縁被覆に亘る領域をインサート部として成形される場合、コネクタ部の外形寸法のばらつきを予め定められた公差内に抑えることが難しい。
特に、電線の絶縁被覆がシリコン系ゴムなどのゴム材料からなる場合、絶縁被覆の変形に起因してコネクタ部の外形寸法を公差内に抑えることがより難しくなる。コネクタ部の外形寸法のばらつきは、コネクタ部の外周面に取り付けられたゴムパッキンの部分の外形寸法のばらつきの原因となる。ゴムパッキンの部分の外形寸法のばらつきは、ゴムパッキンとコネクタ部が嵌め入れられる筐体の枠部との間における止水性能の悪化につながる。
また、ゴムパッキンの取り付けは手間がかかり、ゴムパッキンの取り付け不良による止水性能の悪化も生じやすい。さらに、電線の絶縁被覆の部分がインサート成形におけるインサート部に含まれると、絶縁被覆の破損の問題も生じ得る。即ち、ゴム材料からなる絶縁被覆が、インサート成形の金型における電線出口の部分において、高圧の流動樹脂から受ける圧力によって破損する場合がある。
本発明は、樹脂成形された防水用のコネクタ部を有するワイヤハーネスにおいて、コネクタ部におけるパッキンの部分の外形寸法のばらつきを抑えて高い止水性を確保することを目的とする。
本発明の第1態様に係るワイヤハーネスは、以下に示す各構成要素を備える。
(1)第1の構成要素は、導線及び該導線の周囲を覆う絶縁被覆を有する電線と該電線の端部において上記導線と接続された端子金具とを含む端子付電線である。
(2)第2の構成要素は、コネクタ部である。このコネクタ部は、上記端子金具の一部をインサート部としてインサート成形された第一合成樹脂からなる。上記コネクタ部は、上記端子金具における上記端子付電線の接続相手に接触する接点部を除く残りの領域のうちの上記接点部側の一部の領域を密封している。
(3)第3の構成要素は、止水部である。この止水部は、上記端子付電線における上記端子金具の一部から上記絶縁被覆に亘る部分をインサート部としてインサート成形された第二合成樹脂からなる。この第二合成樹脂は上記第一合成樹脂よりも軟質である。上記止水部は、上記端子金具における上記コネクタ部で密封された部分の上記電線接続部側の境界から上記電線の上記絶縁被覆に亘る止水領域を密封している。
(4)第4の構成要素は、パッキン部である。このパッキン部は、上記コネクタ部をインサート部として上記止水部とともにインサート成形された上記第二合成樹脂からなる。上記パッキン部は、上記コネクタ部の一部の外周面に沿って上記コネクタ部と一体に形成された環状の部分である。
本発明の第2態様に係るワイヤハーネスは、上記第1態様に係るワイヤハーネスの一態様である。第2態様に係るワイヤハーネスにおいて、上記コネクタ部は、上記端子金具における上記導体に接続された電線接続部と上記接点部との間の中間部のみを密封している。
本発明の第3態様に係るワイヤハーネスは、上記第1態様又は第2態様に係るワイヤハーネスの一態様である。第3態様に係るワイヤハーネスにおいて、上記コネクタ部における上記端子金具の上記接点部側に対し反対側の縁部は、上記止水部における上記端子金具側の縁部の外側に重なって形成されている。
本発明の第4態様に係るワイヤハーネスは、上記第1態様から第3態様のいずれかに係るワイヤハーネスの一態様である。第3態様に係るワイヤハーネスにおいて、上記電線の上記絶縁被覆はゴム材料からなる。
本発明の第5態様に係るワイヤハーネスは、上記第4態様に係るワイヤハーネスの一態様である。第4態様に係るワイヤハーネスにおいて、上記電線の上記絶縁被覆はシリコンを含み、上記第一合成樹脂はポリブチレンテレフタレートを含み、上記第二合成樹脂はシリコンを含む。
上記の各態様において、コネクタ部は比較的硬質の合成樹脂からなり、止水部は比較的軟質の合成樹脂からなる。そして、コネクタ部は、端子付電線における端子金具の一部をインサート部としてインサート成形された部分である。
即ち、射出される樹脂の圧力によって変形しやすい電線の絶縁被覆などの軟質な部材は、コネクタ部が成形される際のインサート部に含まれない。さらに、パッキン部は、硬質なコネクタ部の一部をインサート部としてインサート成形された部分である。そのため、コネクタ部におけるパッキン部が形成された部分の外形寸法のばらつきを抑えることが可能である。
従って、上記の各態様に係るワイヤハーネスが採用されれば、コネクタ部におけるパッキン部が一体に形成された部分の外形寸法のばらつきを抑えて高い止水性を確保することが可能となる。さらに、ゴムパッキンの取り付けの手間が不要であり、ゴムパッキンの取り付け不良による止水性能の悪化も生じない。
また、軟質の合成樹脂は、一般に射出成形時の流動性に優れているため、止水部がインサート成形される際の流動樹脂の射出圧力を低く抑えることができる。そのため、電線の絶縁被覆がゴム材料などの柔らかな材料で構成されていても、絶縁被覆が流動樹脂から受ける圧力によって破損することを防止できる。
また、止水部を構成する軟質の合成樹脂は、硬質の合成樹脂よりも端子付電線の止水領域に対する密着性に優れている。そのため、端子付電線の止水領域を覆う軟質の止水部は、高い止水性能を発揮する。
ところで、端子金具の電線接続部は、形状のばらつきが生じやすい部分である。そのような電線接続部がコネクタ部の成形の際のインサート部に含まれると、コネクタ部の寸法精度が悪化する恐れがある。
第2態様においては、コネクタ部は、端子付電線における端子金具の中間部をインサート部としてインサート成形された部分である。即ち、変形しやすい軟質の部材も、形状がばらつきやすい端子金具の電線接続部も、コネクタ部が成形される際のインサート部に含まれない。その結果、コネクタ部の外形寸法のばらつきがさらに抑制される。
また、第3態様においては、コネクタ部における端子金具の電線接続部側の縁部が、止水部の縁部の外側に重なって形成されている。そのため、変形しやすい軟質の止水部がその縁部において端子付電線からめくれ上がることが防がれる。
また、第4態様において、電線の絶縁被覆は、非常に変形しやすいゴム材料からなる。本発明がそのような電線を有するワイヤハーネスに適用されれば、より顕著な効果が得られる。
また、第5態様において、シリコンを含む絶縁被覆とシリコンを含む止水部とは、それらの相溶性によって隙間なく接着しやすい。また、ポリブチレンテレフタレートを含むコネクタ部とシリコンを含む止水部及びパッキン部各々とは、それぞれの分子端末に存在する水酸基の分子間力の作用によって隙間なく接着しやすい。そのため、止水部及びパッキン部がコネクタ部と接する状態で成形されることにより、コネクタ部、止水部及びパッキン部全体の止水性及び頑強性が高まる。
本発明の第1実施形態に係るワイヤハーネス10の平面図である。 ワイヤハーネス10の端部の側面図である。 ワイヤハーネス10の端部の断面図である。 本発明の第2実施形態に係るワイヤハーネス10の平面図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
以下に示される各実施形態に係るワイヤハーネスは、高電圧系のワイヤハーネスである。高電圧系のワイヤハーネスは、例えば、ハイブリッド自動車又は電気自動車などの電動車両において、インバータ回路とモータとの間、又は充電ポートと充電回路との間などに敷設される。
<第1実施形態>
まず、図1〜3を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係るワイヤハーネス10の構成について説明する。図1に示されるように、ワイヤハーネス10は、端子付電線90と、端子付電線90の端部に設けられたコネクタ部1及び止水部2とを備えている。さらに、コネクタ部1には、パッキン部3が形成されている。なお、便宜上、図1,2において、止水部2及びパッキン部3に網模様が記されている。
<端子付電線>
端子付電線90は、電線9と電線9の端部に接続された端子金具8とを含む。図1〜3に示される例では、ワイヤハーネス10は複数の端子付電線90を備えている。
電線9は、導線91及び導線91の周囲を覆う合成樹脂からなる絶縁被覆92を備える絶縁電線である。電線9において、導線91の端部は、絶縁被覆92の端部から延び出て形成されている。
導線91は、例えば、銅、銅合金もしくはアルミニウム合金などの金属材料からなる線状の導体である。曲げやすい電線9を得るためには、導線91が撚り線であることが望ましい。さらに曲げやすい電線9を得るためには、絶縁被覆92が、シリコン系合成樹脂などのゴム材料からなる被覆であることが望ましい。
端子金具8は、電線9の端部において導線91と接続された端子である。端子金具8は、銅もしくは銅合金などの金属材料からなる金具である。端子金具8は、電線接続部82、接点部81及び中間部83を有している。
電線接続部82は、電線9の導線91に接続された部分である。例えば、電線接続部82は、導線91に圧着されたかしめ部が形成された部分である。或いは、電線接続部82が、超音波溶接又は抵抗溶接などによって電線9の端部の導線91に溶接された部分であることも考えられる。
接点部81は、端子付電線90の接続相手に接触する部分である。図1に示される例では、接点部81は、ネジが通される貫通孔が形成された平板状の部分である。しかしながら、接点部81が、貫通孔のない板状又は棒状などの他の形状で形成されていることも考えられる。
中間部83は、電線接続部82と接点部81との間の部分である。図1〜3に示される例では、中間部83は平板状である。しかしながら、中間部83が曲がった板状又は丸棒状などの他の形状で形成されていることも考えられる。
<コネクタ部>
コネクタ部1は、端子金具8の中間部83をインサート部としてインサート成形された合成樹脂からなる部分である。即ち、形状がばらつきやすい端子金具8の電線接続部82も、射出される樹脂の圧力によって変形しやすい電線9の絶縁被覆92の部分も、コネクタ部1が成形される際のインサート部に含まれない。
コネクタ部1は、硬質の部材であり、端子金具8の中間部83の表面に対して周方向の全域に亘って密接している。そのため、コネクタ部1は、端子金具8の中間部83を密封している。コネクタ部1は、端子金具8における中間部83のみを密封し、電線接続部82及び接点部81には接触していない。
コネクタ部1を構成する合成樹脂は、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)を主成分とする合成樹脂である。その他、コネクタ部1が、ポリアミド6T(PA6T)、ポリプロピレン(PP)又はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂(ABS樹脂)などを主成分とする合成樹脂からなる成形部材であることも考えられる。
本実施形態におけるコネクタ部1は、並列配置された複数の端子金具8を間隔を空けて一定の位置関係で保持する。これにより、複数の端子付電線90の端部は、間隔を空けて並列配置された一定の位置関係で保持されている。
図1〜3に示される例では、コネクタ部1には、端子金具8にアクセスするための開口12が形成されている。この開口12は、端子金具8の接点部81がネジなどによって相手側機器の端子部に接続された後に、不図示の蓋部材によって塞がれる。
以下の説明において、ワイヤハーネス10の端部を構成する端子付電線90の端部、コネクタ部1、止水部2及びパッキン部3の全体をコネクタユニット20と称する。図1に示されるワイヤハーネス10は、その両端部各々に位置する2つのコネクタユニット20を備えている。
<止水部>
止水部2は、端子付電線90の止水領域を含む部分をインサート部としてインサート成形された合成樹脂からなる部材である。端子付電線90において、止水領域は、コネクタ部1で密封された端子金具8の中間部83における電線接続部82側の境界84から電線9の絶縁被覆92に亘る領域である。
また、止水部2は、コネクタ部1を構成する合成樹脂よりも軟質の合成樹脂からなる。そして、止水部2は端子付電線90の止水領域を密封している。例えば、止水部2は、成形された状態において弾性を有するシリコン系合成樹脂からなる。或いは、止水部2が、シリコン系以外のエラストマー、ポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂などの比較的軟質の合成樹脂からなることも考えられる。
コネクタ部1と、止水部2及びパッキン部3とは、いわゆる二色成形によって成形されている。従って、止水部2及びパッキン部3各々はコネクタ部1と接している。二色成形において、コネクタ部1が成形された後に止水部2及びパッキン部3が並行して成形される。
より具体的には、コネクタ部1のインサート成形が行われた後に、端子付電線90における一端のコネクタ部1の電線接続部82側の縁部11から電線9の絶縁被覆92の部分までの止水領域をインサート部として、止水部2のインサート成形が行われる。
また、止水部2の成形と並行して、コネクタ部1における筐体7の枠部72に嵌め入れられる部分をインサート部として、パッキン部3のインサート成形が行われる。
また、図2,3に示される例では、コネクタ部1における端子金具8の電線接続部82側の縁部11は、止水部2における端子金具8側の縁部21の外側に重なって形成されている。
さらに、図2,3に示されるように、コネクタ部1の一部と止水部2の一部とが、電線9の延伸方向(軸心方向)に交差する方向において嵌り合う凸部及び凹部を含む嵌合構造4を構成していることが考えられる。
図2,3に示される例では、コネクタ部1の凹部13と止水部2の凸部22とが、電線9の延伸方向に直交する方向において嵌り合う嵌合構造4を構成している。
<パッキン部>
パッキン部3は、コネクタ部1の一部の外周面に沿ってコネクタ部1と一体に形成された環状の弾性部材である。パッキン部3は、コネクタ部1における、ワイヤハーネス10の接続相手となる機器を収容する筐体7の枠部72に嵌め入れられる部分の外周面に沿って形成されている。枠部72は、筐体7における開口71の縁を形成する部分である。なお、図2,3において、筐体7が仮想線(二点鎖線)で描かれている。
コネクタ部1の一部が筐体7の枠部72に嵌め入れられることにより、パッキン部3は、コネクタ部1の外周面と筐体7の枠部72との間に挟み込まれる。これにより、パッキン部3は、コネクタ部1の外周面と筐体7の枠部72との間の隙間を埋める。
また、コネクタ部1が成形された後に止水部2が成形され、パッキン部3は、止水部2と同じ材料を用いて止水部2とともに成形される。即ち、コネクタ部1におけるパッキン部3が形成される部分及び端子付電線90の止水領域をインサート部とする1回のインサート成形により、止水部2とパッキン部3とが並行して成形される。止水部2及びパッキン部3の材料は、同一の合成樹脂である。例えば、止水部2及びパッキン部3の材料は、シリコンを主成分とする合成樹脂などの弾性材料である。
また、図2,3に示される例では、止水部2とパッキン部3とを繋ぐ繋ぎ部31が形成されている。繋ぎ部31は、コネクタ部1の表面に沿ってコネクタ部1と一体に形成された弾性部材である。繋ぎ部31は、止水部2及びパッキン部3と同じ材料を用いて止水部2及びパッキン部3とともに成形される。
繋ぎ部31は、金型内の一連の空洞への流動樹脂の射出によって止水部2及びパッキン部3が成形される場合に、止水部2及びパッキン部3を繋ぐ部分として形成される。
<効果>
ワイヤハーネス10において、コネクタ部1は比較的硬質の合成樹脂からなり、止水部2は比較的軟質の合成樹脂からなる。そして、コネクタ部1は、端子付電線90における端子金具8の一部をインサート部としてインサート成形された部分である。
即ち、射出される樹脂の圧力によって変形しやすい電線9の絶縁被覆92の部分は、コネクタ部1が成形される際のインサート部に含まれない。さらに、パッキン部3は、硬質なコネクタ部1の一部をインサート部としてインサート成形された部分である。そのため、コネクタ部1におけるパッキン部3が形成された部分の外形寸法のばらつきを抑えることが可能である。
従って、ワイヤハーネス10が採用されれば、コネクタ部1におけるパッキン部3が一体に形成された部分の外形寸法のばらつきを抑えて高い止水性を確保することが可能となる。さらに、ゴムパッキンの取り付けの手間が不要であり、ゴムパッキンの取り付け不良による止水性能の悪化も生じない。
また、シリコン系合成樹脂などの軟質の合成樹脂は、一般に射出成形時の流動性に優れているため、止水部2がインサート成形される際の流動樹脂の射出圧力を低く抑えることができる。そのため、電線9の絶縁被覆92がゴム材料などの柔らかな材料で構成されていても、絶縁被覆92が流動樹脂から受ける圧力によって破損することを防止できる。
また、止水部2を構成する軟質の合成樹脂は、硬質の合成樹脂よりも端子付電線90の止水領域に対する密着性に優れている。そのため、端子付電線90の止水領域を覆う軟質の止水部2は、高い止水性能を発揮する。
また、ワイヤハーネス10においては、コネクタ部1は、端子付電線90における端子金具8の中間部83をインサート部としてインサート成形された部分である。この場合、変形しやすい軟質の絶縁被覆92も、形状のばらつきが生じやすい端子金具8の電線接続部82も、コネクタ部1の成形の際のインサート部に含まれない。その結果、コネクタ部1の外形寸法のばらつきがさらに抑制される。
また、コネクタ部1における端子金具8の電線接続部82側の縁部11が、止水部2の縁部21の外側に重なって形成されている。そのため、変形しやすい軟質の止水部2がその縁部21において端子付電線90からめくれ上がることが防がれる。なお、コネクタ部1の縁部11は、端子金具8の接点部81側に対し反対側の縁部である。
また、ワイヤハーネス10におけるコネクタユニット20の構造は、電線9の絶縁被覆92が変形しやすいゴム材料からなる場合においてより顕著な効果を発揮する。
また、シリコンを含む絶縁被覆92とシリコンを含む止水部2とは、それらの相溶性によって隙間なく接着しやすい。また、ポリブチレンテレフタレートを含むコネクタ部1とシリコンを含む止水部2及びパッキン部3各々とは、それぞれの分子端末に存在する水酸基の分子間力の作用によって隙間なく接着しやすい。そのため、止水部2及びパッキン部3がコネクタ部1と接する状態で成形されることにより、コネクタ部1、止水部2及びパッキン部3全体の止水性及び頑強性が高まる。
<第2実施形態>
次に、図4を参照しつつ、本発明の第2実施形態に係るワイヤハーネス10Aについて説明する。このワイヤハーネス10Aは、図1〜3に示されるワイヤハーネス10と比較して、分岐構造を有する点において異なる。図4において、図1〜3に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、ワイヤハーネス10Aにおけるワイヤハーネス10と異なる点についてのみ説明する。
なお、図3は、ワイヤハーネス10Aの平面図である。
図4に示されるように、ワイヤハーネス1Aは、並列配置された複数の端子付電線90が途中で分岐した構造を有している。図4に示される例では、6本の端子付電線90が、一方の端部において1組のコネクタ部1A及び止水部2Aによって一括保持されており、他方の端部において2組のコネクタ部1及び止水部2の各々によって3本ずつ2つに分かれて保持されている。
なお、コネクタ部1A及び止水部2Aは、インサート部となっている端子付電線90の数が異なるだけで、コネクタ部1及び止水部2と同様の構造を有している。図4に示されるワイヤハーネス1Aも本発明の実施形態の一つである。
<その他>
ワイヤハーネス10,10Aは、複数の端子付電線90と、それら複数の端子付電線90の端部を一括して覆うコネクタ部1及び止水部2とを備えている。しかしながら、ワイヤハーネス10,10Aにおけるコネクタ部1、止水部2及びパッキン部3の構造が、1本の端子付電線90に適用されることとも考えられる。
なお、本発明に係るワイヤハーネスは、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された各実施形態を自由に組み合わせること、或いは各実施形態を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。
1,1A コネクタ部
2,2A 止水部
3 パッキン部
4 嵌合構造
7 筐体
8 端子金具
9 電線
10,10A ワイヤハーネス
11 コネクタ部の縁部
12 コネクタ部の開口
13 コネクタ部の凹部
20 コネクタユニット
21 止水部の縁部
22 止水部の凸部
71 筐体の開口
72 筐体の枠部
81 接点部
82 電線接続部
83 中間部
84 境界
90 端子付電線
91 導線
92 絶縁被覆

Claims (5)

  1. 導線及び該導線の周囲を覆う絶縁被覆を有する電線と該電線の端部において前記導線と接続された端子金具とを含む端子付電線と、
    前記端子金具の一部をインサート部としてインサート成形された第一合成樹脂からなり、前記端子金具における前記端子付電線の接続相手に接触する接点部を除く残りの領域のうちの前記接点部側の一部の領域を密封するコネクタ部と、
    前記端子付電線における前記端子金具の一部から前記絶縁被覆に亘る部分をインサート部としてインサート成形された前記第一合成樹脂よりも軟質の第二合成樹脂からなり、前記端子金具における前記コネクタ部で密封された部分の前記電線接続部側の境界から前記電線の前記絶縁被覆に亘る止水領域を密封する止水部と、
    前記コネクタ部をインサート部として前記止水部とともにインサート成形された前記第二合成樹脂からなり、前記コネクタ部の一部の外周面に沿って前記コネクタ部と一体に形成された環状のパッキン部と、を備えるワイヤハーネス。
  2. 請求項1に記載のワイヤハーネスであって、
    前記コネクタ部は、前記端子金具における前記導体に接続された電線接続部と前記接点部との間の中間部のみを密封する、ワイヤハーネス。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のワイヤハーネスであって、
    前記コネクタ部における前記端子金具の前記接点部側に対し反対側の縁部は、前記止水部における前記端子金具側の縁部の外側に重なって形成されている、ワイヤハーネス。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載のワイヤハーネスであって、
    前記電線の前記絶縁被覆はゴム材料からなる、ワイヤハーネス。
  5. 請求項4に記載のワイヤハーネスであって、
    前記電線の前記絶縁被覆はシリコンを含み、
    前記第一合成樹脂はポリブチレンテレフタレートを含み、
    前記第二合成樹脂はシリコンを含む、ワイヤハーネス。
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