JP2022022609A - 端子付き電線 - Google Patents

Abstract

【課題】止水性に優れる止水部を備える端子付き電線を提供する。
【解決手段】導体及び絶縁被覆を有する電線と、前記電線の端部から露出する前記導体に接続される端子と、を備える充電インレット用の端子付き電線であって、前記絶縁被覆はオレフィン系樹脂を主成分とし、更に、前記導体と前記端子との接続箇所から前記絶縁被覆に及ぶ領域を覆うモールド樹脂部と、前記モールド樹脂部の内周面と前記端子の外周面との間に設けられるプライマー層とを備え、前記モールド樹脂部の内周面と前記絶縁被覆の外周面とが直接接触している端子付き電線。
【選択図】図１

Description

本開示は、端子付き電線に関する。

特許文献１には、ハイブリッド自動車などの電動車両に設けられる充電インレットが開示されている。充電インレットは、端子付き電線の先端を収納するハウジングを備える。充電インレット用の端子付き電線は、電線と端子と止水部とを備える。電線は、導体と、導体の外周を覆う絶縁被覆とを備える。端子は、電線の端部において絶縁被覆から露出する導体に接続される。止水部は、導体と端子との接続箇所から電線の絶縁被覆に及ぶ領域を覆う。止水部は、導体と端子との接続箇所などに水分が付着し、導体及び端子が腐食することを抑制する。

特開２０１８－１３３２７８号公報

近年の電動車両の発達に伴い、充電インレット用の端子付き電線が大電流で使用される傾向にある。そのため、電線の断面積が大きくなる傾向にある。大径の電線に対して止水部を隙間なく接合させることは難しい。また、大電流が流れる電線の導体は高温になり易く、その温度上昇によって止水部の止水性が低下するおそれもある。従って、充電インレット用の端子付き電線において、止水部の止水性をより向上させること、及びその止水性が長期にわたって低下し難いことが望まれている。

そこで、本開示は、止水性に優れる止水部を備える端子付き電線を提供することを目的の一つとする。

本開示の端子付き電線は、
導体及び絶縁被覆を有する電線と、
前記電線の端部から露出する前記導体に接続される端子と、を備える充電インレット用の端子付き電線であって、
前記絶縁被覆はオレフィン系樹脂を主成分とし、
更に、
前記導体と前記端子との接続箇所から前記絶縁被覆に及ぶ領域を覆うモールド樹脂部と、
前記モールド樹脂部の内周面と前記端子の外周面との間に設けられるプライマー層とを備え、
前記モールド樹脂部の内周面と前記絶縁被覆の外周面とが直接接触している。

本開示の端子付き電線は、止水性に優れる止水部であるモールド樹脂部を備える。

図１は、実施形態１に係る充電インレット用の端子付き電線の概略側面図である。 図２は、実施形態１に係る充電インレット用の端子付き電線の概略上面図である。

［本開示の実施形態の説明］
本発明者は、充電インレット用の端子付き電線における止水部の構成を検討した。大電流で使用される端子付き電線では、導体を構成する素線の数が多くなる。素線の数が多いと、素線間の隙間に存在する空気量も多くなる。従って、大電流によって導体が発熱したとき、空気の膨張によって絶縁被覆の内部の圧力が高くなる。本発明者は、大電流で使用される端子付き電線では、この電線の内圧の上昇によって止水部に相当程度の負荷がかかるとの知見を得た。この知見に基づき、本発明者は、電線の内圧の上昇に耐え得る構造を備える充電インレット用の端子付き電線を完成させた。以下、本開示の実施態様を列記して説明する。

＜１＞実施形態に係る端子付き電線は、
導体及び絶縁被覆を有する電線と、
前記電線の端部から露出する前記導体に接続される端子と、を備える充電インレット用の端子付き電線であって、
前記絶縁被覆はオレフィン系樹脂を主成分とし、
更に、
前記導体と前記端子との接続箇所から前記絶縁被覆に及ぶ領域を覆うモールド樹脂部と、
前記モールド樹脂部の内周面と前記端子の外周面との間に設けられるプライマー層とを備え、
前記モールド樹脂部の内周面と前記絶縁被覆の外周面とが直接接触している。

ここで、本明細書における『主成分』とは、部材中に最も多く含まれる成分のことである。

実施形態に係る端子付き電線は、止水性及び信頼性に優れるモールド樹脂部を備える。
上記端子付き電線のモールド樹脂部は、端子と導体との接続箇所に水分が付着することを抑制する止水部として機能する。プライマー層は、金属製の端子とモールド樹脂部の双方になじむプライマーを含む層である。そのため、端子とモールド樹脂部とがプライマー層の位置で特に強固に接合し、端子側から接続箇所に水分が浸入することが効果的に抑制される。また、インサート成形などによって形成される樹脂モールド部は、電線の絶縁被覆に接合する。モールド樹脂部と絶縁被覆との間にプライマー層が無くても、電線側から接続箇所に水分が浸入することが効果的に抑制される。端子とモールド樹脂部との接合、及びモールド樹脂部と絶縁被覆との接合は、後述する試験例に示されるように、温度８５℃、湿度８５％の環境において１２０時間にわたって維持される。これらのことから、実施形態に係る端子付き電線のモールド樹脂部は、止水性に優れる。

＜２＞実施形態に係る端子付き電線の一形態として、
前記オレフィン系樹脂は、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）又はポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）である形態が挙げられる。

ポリエチレン及びポリプロピレンは、機械的強度及び絶縁性に優れる。また、ポリエチレン及びポリプロピレンは、樹脂によって構成されるモールド樹脂部に接合し易い。

＜３＞実施形態に係る端子付き電線の一形態として、
前記プライマー層は、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、又はポリプロピレンを主成分とする形態が挙げられる。

ポリウレタン、及びポリプロピレンは、安価で容易に入手可能である。また、ポリウレタン、及びポリプロピレンは、端子を構成する金属と、モールド樹脂部を構成する樹脂の双方に対してなじみ易い。従って、ポリウレタン、及びポリプロピレンは、端子に対するモールド樹脂部の接合性を向上させるプライマー層の材料として好適である。

＜４＞実施形態に係る端子付き電線の一形態として、
前記モールド樹脂部は、ポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）又はポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）を主成分とする形態が挙げられる。

ポリブチレンテレフタレート及びポリアミドは、耐熱性、耐久性、及び強度に優れる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の端子付き電線の実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。

＜実施形態１＞
以下、実施形態に係る端子付き電線１を図１及び図２に基づいて説明する。

≪全体構成≫
図１に示される本例の端子付き電線１は、電動車両に搭載される充電インレットに利用される。端子付き電線１が充電インレットに使用されるものであることは、端子付き電線１のサイズなどから特定可能である。この端子付き電線１は、従来の構成と同様に、電線２と端子３とを備える。本例の端子付き電線１は更に、止水部を構成するモールド樹脂部４と、モールド樹脂部４の止水性を向上させるプライマー層５とを備える。以下、本例の端子付き電線１の各構成を説明する。各構成の説明にあたり、端子付き電線１の先端に向かう紙面左方向を第一方向Ｘ１、端子付き電線１の先端から離れる方向に向かう紙面右方向を第二方向Ｘ２と規定する。

≪電線≫
電線２は、導体２０と、導体２０の外周を覆う絶縁被覆２１とを備える。充電インレットに用いられる電線２は、充電インレットからバッテリに延びる。電線２の全長は、例えば５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下である。電線２の全長は１０００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下であっても良い。本例の電線２には、ワイヤーハーネスのような分岐部は存在しない。

導体２０の外径は、例えば１３ｍｍ以上である。充電インレットに用いられる電線２には大電流が流される。導体２０の外径が１３ｍｍ以上であれば、大電流での使用に耐える導体２０の断面積が確保される。端子付き電線１は電動車両に搭載可能なサイズである。従って、導体２０の外径は実用上、２０ｍｍ以下であることが好ましい。好ましい導体２０の外径は１６ｍｍ以上１８ｍｍ以下である。

導体２０は、複数の素線２００をより合わせたより線である。素線２００は例えば、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金などで構成されている。

絶縁被覆２１は、ポリオレフィン系樹脂を主成分とする。ポリオレフィン系樹脂としては、例えばポリエチレン又はポリプロピレンなどが挙げられる。ポリオレフィン系樹脂は、後述するモールド樹脂部４との接合性に優れる。絶縁被覆２１に含まれるポリオレフィン系樹脂以外の物質としては、樹脂成形に用いられる一般的な添加剤が挙げられる。添加剤としては例えば、安定剤、酸化防止剤、滑剤、充填材、着色剤、難燃剤などが挙げられる。

ポリオレフィン系樹脂は、シリコーン系樹脂に比べて柔軟性に劣る。従って、ポリオレフィン系樹脂の絶縁被覆２１を備える電線２は若干曲げ難い。しかし、充電インレットに使用される電線２は長尺であるため、電線２が若干曲げ難くても、電動車両内への電線２の配置に問題は生じ難い。ポリオレフィン系樹脂は、シリコーン樹脂よりもモールド樹脂部４との接合性に優れる。端子付き電線１の止水性を向上させる観点からすると、絶縁被覆２１の材質としてポリオレフィン系樹脂の方がシリコーン系樹脂よりも優れている。

絶縁被覆２１の厚さは例えば、１．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。充電インレットに用いられる電線２には大電流が流される。絶縁被覆２１の厚さが１．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であれば、大電流が流される電線２の絶縁を確保できる。

≪端子≫
本例の端子３は、平板状の本体部３０と、本体部３０に設けられるワイヤバレル部３１とを備える。本体部３０の長さは例えば、１０ｍｍ以上２４ｍｍ以下である。本体部３０の厚さは例えば、１．８ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。このサイズの本体部３０であれば、十分な導体断面積が確保される。

本体部３０には貫通孔３０ｈが設けられている。貫通孔３０ｈは、充電インレットのハウジングに端子３を固定するために利用される。

ワイヤバレル部３１は、絶縁被覆２１から露出された導体２０を把持する。本体部３０の両側には突片が設けられ、これら突片が導体２０を挟み込むように屈曲されることでワイヤバレル部３１が構成される。本例の端子３には、電線２の絶縁被覆２１を把持するインシュレーションバレルは存在しない。

端子３は、導電性に優れる金属によって構成される。例えば端子３は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、又はニッケル合金などで構成される。端子３の表面にめっき層が設けられていても良い。めっき層の材料としては、例えばスズなどが挙げられる。

≪モールド樹脂部≫
モールド樹脂部４は、電線２の導体２０と端子３との接続箇所１０に水分が付着することを抑制する止水部として機能する。本例のモールド樹脂部４は、端子３と導体２０との接続箇所１０から、電線２の絶縁被覆２１に及ぶ領域を覆う。接続箇所１０は、導体２０の長さ方向に導体２０と端子３とが重複する部分全体を意味する。従って、接続箇所１０には、導体２０を把持するワイヤバレル部３１全体、本体部３０における導体２０に対応する部分、及び導体２０における本体部３０上に配置される部分が含まれる。別の言い方をすれば、モールド樹脂部４は、導体２０が外部環境に露出されないように導体２０の外周を覆う。

モールド樹脂部４は、導体２０の先端よりも第一方向Ｘ１側に及んでいる。第一方向Ｘ１におけるモールド樹脂部４の端部と、導体２０の先端との距離Ｌ１は例えば、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。距離Ｌ１が５ｍｍ以上であれば、端子３とモールド樹脂部４との接触面積が十分確保される。その結果、端子３とモールド樹脂部４との接合が強固になる。距離Ｌ１が１５ｍｍ以下であれば、モールド樹脂部４が長くなり過ぎない。より好ましい距離Ｌ１は７ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

第二方向Ｘ２におけるモールド樹脂部４の端部と、絶縁被覆２１の端面との距離Ｌ２は例えば、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。距離Ｌ２が５ｍｍ以上であれば、絶縁被覆２１とモールド樹脂部４との接触面積が十分確保される。距離Ｌ２が１５ｍｍ以下であれば、モールド樹脂部４が長くなり過ぎない。より好ましい距離Ｌ２は７ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

モールド樹脂部４は、樹脂を主成分とする。樹脂は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド（ＰＡ）であることが好ましい。ＰＢＴ及びＰＡは、耐熱性、耐久性、及び強度に優れる。モールド樹脂部４は、インサート成形によって得られる。インサート成形時の樹脂の熱によって、モールド樹脂部４と電線２の絶縁被覆２１とが密着し易い。

モールド樹脂部４における樹脂以外の成分としては、樹脂成形に用いられる一般的な添加剤が挙げられる。添加剤としては、例えば安定剤、酸化防止剤、滑剤、充填材、着色剤、難燃剤などが挙げられる。

モールド樹脂部４は、端子３が取り付けられた電線２の先端のみを収納する金型を用いて成形される。本例では、モールド樹脂部４を成形する前に、端子３にプライマー層５を形成する。プライマー層５の形成方法は後述する。

≪プライマー層≫
プライマー層５は、端子３に対するモールド樹脂部４の接合性を向上させるプライマーを含む接合補助層である。プライマー層５は、モールド樹脂部４の内周面と端子３の外周面との間に設けられる。より具体的には、プライマー層５は、モールド樹脂部４の内周面の一部と、端子３の本体部３０の外周面の一部との間に設けられる。プライマー層５が設けられる位置は、導体２０の先端よりも第一方向Ｘ１側にある。本例の端子付き電線１において、モールド樹脂部４と端子３との間以外の部分に、プライマー層５に準ずる接合補助層は存在しない。

プライマー層５は、本体部３０の外周を周回する環状に形成されている。本例のプライマー層５は、本体部３０の周方向に分断された箇所は存在しない。プライマー層５の幅Ｗ５は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。幅Ｗ５が３ｍｍであれば、端子３に対してモールド樹脂部４が強固に接合する。幅Ｗ５が１０ｍｍ以下であれば、モールド樹脂部４が大型化することを回避できる。より好ましい幅Ｗ５は４ｍｍ以上６ｍｍ以下である。

プライマー層５は、金属と樹脂の双方になじむプライマーを主成分とする。プライマーは、ポリウレタン（ＰＵ）、又はポリプロピレン（ＰＰ）であることが好ましい。ＰＵ及びＰＰには、一部の元素が他の元素に置換されたＰＵ及びＰＰが含まれる。例えば、そのようなＰＰとして、一部の水素が塩素に置換された塩素化ＰＰが挙げられる。ＰＵ及びＰＰは、端子３とモールド樹脂部４の双方になじみ易い。従って、プライマー層５によって、端子３に対するモールド樹脂部４の接合性が向上する。

プライマー層５は、プライマーを溶剤に溶解したプライマー液を端子３に塗布することで形成される。プライマー液は端子３に塗布された後、乾燥される。プライマー液が塗布された箇所が含まれるようにモールド樹脂部４が成形されることで、端子３とモールド樹脂部４との間にプライマー層５が形成される。プライマー液の溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、及びブタノールなどのアルコール、又はアセトン及びトルエンなどの有機溶剤などが挙げられる。プライマー層５には上記溶剤の一部が含まれていても良い。

≪その他≫
本例の端子付き電線１において、モールド樹脂部４の内周面と、絶縁被覆２１の外周面とは直接接触している。モールド樹脂部４は、絶縁被覆２１の外周にモールドされる際、樹脂によって構成される絶縁被覆２１の外周に接合し易い。従って、モールド樹脂部４と絶縁被覆２１との間にプライマーが存在しなくても、モールド樹脂部４と絶縁被覆２１とは強固に接合される。

≪効果≫
本例の端子付き電線１のモールド樹脂部４は、端子３と導体２０との接続箇所１０に水分が付着することを抑制する。このモールド樹脂部４と端子３との間に設けられるプライマー層５は、モールド樹脂部４と端子３との接合をより強固にする。そのため、モールド樹脂部４における端子３側から接続箇所１０に水分が浸入することが効果的に抑制される。また、電線２の絶縁被覆２１を構成するオレフィン系樹脂は、モールド樹脂部４との接合性に優れる。そのため、モールド樹脂部４における電線２側から接続箇所１０に水分が浸入することが効果的に抑制される。

本例の端子付き電線１では、電線２の絶縁被覆２１の材質、モールド樹脂部４の材質、及びプライマー層５の材質が最適に選択されている。そのため、過酷な使用環境にさらされる充電インレット用の端子付き電線１において、モールド樹脂部４が高い止水性を発揮する。しかも、その止水性の高さが長期にわたって維持される。

本例の端子付き電線１では、モールド樹脂部４の内周面のごく一部にのみプライマー層５が設けられている。従って、本例の端子付き電線１は、モールド樹脂部４の内周面全体にプライマー層５を備える構成に比べて、作製の手間及びコストの面で優れている。

＜試験例１＞
試験例１では、プライマー層の構成が異なる複数の端子付き電線を作製し、各端子付き電線におけるモールド樹脂部の止水性を調べた。

≪試料Ｎｏ．１≫
試料Ｎｏ．１の端子付き電線１は、実施形態１の図１に示す構造を備える端子付き電線１である。各部の寸法及び材質は以下の通りである。
・電線２
全長…５００ｍｍ
直径…１６．９ｍｍ
絶縁被覆２１の厚さ…１．６ｍｍ
絶縁被覆２１の材質…ＰＥ樹脂
・端子３
材質…スズめっきを有する銅端子
・モールド樹脂部４
長さ…４０ｍｍ
材質…ＰＢＴ樹脂
・プライマー層５
幅Ｗ５…４ｍｍ
材質…ポリウレタンを主成分とするプライマー

≪試料Ｎｏ．２≫
試料Ｎｏ．２の端子付き電線１は、プライマー層５の材質が塩素化ポリプロピレンを主成分とするプライマーであること以外、試料Ｎｏ．１の端子付き電線１と同じである。

≪止水性に関する試験≫
まず、各試料の端子付き電線１の経年劣化を再現するため、各試料の端子付き電線１を以下の環境に放置する加速試験を行った。
・温度…８５℃
・湿度…８５％
・時間…１２０時間

次いで、各試料の端子付き電線１の使用時の温度を想定し、１２０℃の雰囲気中に各試料の端子付き電線１を放置した。

最後に、各試料の端子付き電線１のモールド樹脂部４を冷水中に配置し、端子付き電線１におけるモールド樹脂部４と反対側の端部から１０ｋＰａの圧力で電線２の内部に空気を送り込んだ。そして、圧力メーターの圧力値が１０ｋＰａ以上を示していることを目視で確認した。この圧力メーターの圧力値が大きく低下した場合、モールド樹脂部４の位置でリークが発生したと判断できる。リークの発生は、モールド樹脂部４による止水が不十分であることを意味する。

試料Ｎｏ．１及び試料Ｎｏ．２のいずれにおいてもリークは発生しなかった。従って、端子３とモールド樹脂部４との間の止水は、プライマー層５によって担保されていると考えられる。また、電線２の絶縁被覆２１とモールド樹脂部４との間の止水は、プライマー層５に準ずる接合補助層が無くても、担保されていると考えられる。この結果から、実施形態に係る構成を備える端子付き電線１によれば、モールド樹脂部４の止水性が長期にわたって維持されることがわかった。

１ 端子付き電線
１０ 接続箇所
２ 電線
２０ 導体、２１ 絶縁被覆、２００ 素線
３ 端子
３０ 本体部、３１ ワイヤバレル部、３０ｈ 貫通孔
４ モールド樹脂部
５ プライマー層
Ｌ１，Ｌ２ 距離
Ｗ５ 幅
Ｘ１ 第一方向、Ｘ２ 第二方向

プライマー層５は、本体部３０の外周を周回する環状に形成されている。本例のプライマー層５は、本体部３０の周方向に分断された箇所は存在しない。プライマー層５の幅Ｗ５は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。幅Ｗ５が３ｍｍ以上であれば、端子３に対してモールド樹脂部４が強固に接合する。幅Ｗ５が１０ｍｍ以下であれば、モールド樹脂部４が大型化することを回避できる。より好ましい幅Ｗ５は４ｍｍ以上６ｍｍ以下である。

Claims (4)

1. 導体及び絶縁被覆を有する電線と、
   前記電線の端部から露出する前記導体に接続される端子と、を備える充電インレット用の端子付き電線であって、
   前記絶縁被覆はオレフィン系樹脂を主成分とし、
   更に、
   前記導体と前記端子との接続箇所から前記絶縁被覆に及ぶ領域を覆うモールド樹脂部と、
   前記モールド樹脂部の内周面と前記端子の外周面との間に設けられるプライマー層とを備え、
   前記モールド樹脂部の内周面と前記絶縁被覆の外周面とが直接接触している、
   端子付き電線。
2. 前記オレフィン系樹脂は、ポリエチレン又はポリプロピレンである請求項１に記載の端子付き電線。
3. 前記プライマー層は、ポリウレタン又はポリプロピレンを主成分とする請求項１又は請求項２に記載の端子付き電線。
4. 前記モールド樹脂部は、ポリブチレンテレフタレート又はポリアミドを主成分とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の端子付き電線。

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