説明

電線の接続装置およびその製造方法

【課題】電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体と電線との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを確実に防止できる電線の接続装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】芯線1が被覆部2で被覆された電線3と、金属体4とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置であって、電線3と金属体4との接続部5、金属体4の接続部寄り部分4a、および電線3の接続部寄り部分3aが、弾性体6により外側から覆われ、弾性体6が外装材7によりさらに外側から覆われ、外装材7は、弾性体6を圧縮させた状態で覆っている。これにより、金属体4と電線3との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを確実に防止できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電線と金属体とを接続してシールする電線の接続装置と、その製造方法とに関するものであり、特に電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在する環境で使用される可能性がある電線の接続装置と、その製造方法とに関する。
【背景技術】
【0002】
コネクタなどの電線の接続装置では、コネクタの端子などの金属体と電線とが接続されている。この種の電線の接続装置が、水や油などの液体や水蒸気などの気体が多く含まれる環境で使用される場合、前記コネクタの端子などの金属体と電線との接続部分に水や油などが付着すると酸化及び絶縁劣化するなどして損傷することがある。また、電線では、その芯線として複数の素線(金属線)で構成されているものがあるが、この場合、素線間に小さな隙間が空いた状態で配設されているため、電線の芯線の端部など(被覆部から露出した箇所)が水や油などに浸かってしまうと、毛細管現象によりこれらの水や油などが複数の素線間の隙間を通して流れ込んでしまい、芯線の酸化などの不具合を発生するおそれがある。
【0003】
このような不具合に対処する方法として、例えば、特許文献1〜3には、図4に示すように、ケーシング51の内部に、エポキシ系の熱硬化性樹脂材などからなる液密用樹脂52を充填して、端子などからなる金属体53と電線54との接続部分55をシールした構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平9−82401号公報
【特許文献2】特開平7−326424号公報
【特許文献3】特開2002−359017号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、このような電線の接続装置が、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下で用いられる場合、金属体53と液密用樹脂52との熱膨張係数(線膨張係数)や、電線54の被覆部と液密用樹脂52との熱膨張係数とが大きく異なるため、高温や低温などの環境下で金属体53や電線54の被覆部と液密用樹脂52との境界面で伸縮量が異なって隙間を生じてしまい、この隙間を通して水や油などが金属体53と電線54との接続部分などに侵入するおそれがある。
【0006】
このような課題に対処する方法としては、液密用樹脂52中に無機物などを混ぜ合わせて、この液密用樹脂52の熱膨張係数を金属体53や電線54の被覆部の熱膨張係数に近づけることが考えられる。しかしながら、液密用樹脂52に無機物などを混ぜ合わせても、その熱膨張係数を金属体53や電線54の被覆部の熱膨張係数に完全に一致させることはできないため、境界面に隙間を生じるおそれがあり、金属体53と電線54との接続部分などへ水や油などが侵入することを確実に防止することはできない。
【0007】
本発明は上記課題を解決するもので、電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体と電線との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを確実に防止できる電線の接続装置とその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために本発明の電線の接続装置は、芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置であって、前記電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分が、弾性体により外側から覆われ、前記弾性体が外装材によりさらに外側から覆われ、前記外装材は、前記弾性体を圧縮させた状態で覆っていることを特徴とする。
【0009】
この構成により、電線と金属体との接続部やこの接続部の近傍箇所を覆う弾性体が、外装材により圧縮させた状態で配設されているため、弾性体が電線と金属体との接続部やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接され、この結果、特に電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体と電線との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。
【0010】
また、本発明の電線の接続装置における外装材は、当該電線の接続装置の使用条件の範囲内で使用環境温度が変化しても弾性体に対して常に内側に応力が作用した状態で覆っていることを特徴とする。
【0011】
ここで、使用環境温度が低い場合や低く変動した場合には、弾性体が、金属体や電線の被覆部よりも収縮するため、弾性体と金属体や電線の被覆部との密着度が増加してシール性が向上する。なお、弾性体が圧縮されて配設されているので、外装材と弾性体との境界部で隙間を生じることは防止できる。一方、使用環境温度が高い場合や高く変動した場合には、熱膨張率の差によって弾性体が金属体や電線の被覆部から離れようとするが、弾性体が圧縮されて配設されているので、弾性体と金属体や電線の被覆部との密着度が良好に保持される。
【0012】
なお、弾性体としてはエラストマーで形成されていると好適であり、外装材としては樹脂で形成されていると好適である。
また、本発明は、芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、前記電線と金属体とを接続させた状態で、この電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分を弾性体により含むように前記弾性体を配設し、この後、外装材により前記弾性体を圧縮させた状態で覆うことを特徴とする。
【0013】
また、本発明は、芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、前記電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分を、外装材の内部に配置した状態で、外装材の内部に弾性体の材料を充填圧力、充填後の保持圧力、充填後の保持時間、充填量の少なくとも1つを調整することで、弾性体を圧縮させた状態で外装材の内部に配設することを特徴とする。
【0014】
また、本発明は、芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、弾性体を外装材の内部に挿入させ、この挿入の際に、弾性体を引っ張って外形が縮まった圧縮状態で挿入することを特徴とする。
【0015】
これらの電線の接続装置の製造方法によれば、弾性体を圧縮させた状態で外装材の内側に良好に配設することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、電線と金属体との接続部やその近傍箇所を覆う弾性体が圧縮された状態で外装材の内部に配設されているので、弾性体が電線と金属体との接続部やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接され、電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体と電線との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止でき、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】(a)および(b)は本発明の実施の形態に係る電線の接続装置の斜視図および斜視断面図である。
【図2】(a)、(b)はそれぞれ本発明の他の実施の形態に係る電線の接続装置の斜視断面図である。
【図3】(a)、(b)はそれぞれ本発明のさらに他の実施の形態に係る電線の接続装置の斜視図、(c)は同電線の接続装置の断面図、(d)は別途の実施の形態に係る電線の接続装置の断面図である。
【図4】従来の電線の接続装置の部分切欠側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態に係る電線の接続装置およびその製造方法を図面に基づき説明する。図1(a)および(b)はそれぞれ本発明の実施の形態に係る電線の斜視図および斜視断面図である。
【0019】
図1(a)、(b)に示すように、本発明の実施の形態に係る電線の接続装置は、芯線1が被覆部2で被覆された電線3と、コネクタの端子部などからなる金属体4とが、電気的に接続されてシールされたものである。また、電線3と金属体4との接続部5と、金属体4の接続部寄り部分4aと、電線3の接続部寄り部分3aとが弾性体6により外側から覆われ、弾性体6が外装材7によりさらに外側から覆われている。そして特に、外装材7は、弾性体6を、電線3および金属体4の半径方向中心側(詳しくは、弾性体6が電線3および金属体4との境界面に向けて直交する内方向)に向けて圧縮させた状態(予め圧力を与えられた状態)で覆っている。すなわち、外装材は、当該電線の接続装置の使用条件の範囲内で使用環境温度が変化しても弾性体6に対して常に内側に応力が作用した状態で覆っている。また、この実施の形態では、弾性体6の熱膨張係数が金属体4の熱膨張係数および電線3の被覆部2の熱膨張係数よりも大きく、かつ外装材7の熱膨張係数が、弾性体6の熱膨張係数以下となるように、弾性体6と外装材7との材料が選択されているが、これに限るものではない。また、弾性体6としてはエラストマーで形成されていると好適であり、外装材7としては樹脂で形成されていると好適である。
【0020】
なお、芯線1は、複数の素線(図示せず)の撚り線(撚っていないものでもよい)から構成されているが、太径の1本の素線が被覆部2で被覆された電線3についても適用可能である。また、図1(a)、(b)においては、電線3における被覆部2で被覆された芯線1が直接に金属体4に接続されている場合を図示しているが、これに限るものではなく、図2(a)に示すように、芯線1が被覆部2で被覆されていない部分を介して、金属体4に接続されている場合や、図2(b)に示すように、電線3の芯線1が、金属体4の先端部で覆われて(例えば、かしめられて)接続されている場合でも当然ながら適用可能である。
【0021】
ここで、この電線の接続装置は以下の製造方法などを用いて製造される。
すなわち、電線3と金属体4とを予め接続した後、電線3と金属体4との接続部5、金属体4の接続部寄り部分4a、および電線3の接続部寄り部分3aを弾性体6により含むような状態でこの弾性体6を配設し、この後、外装材7により弾性体6を圧縮させた状態で覆うことにより製造される(第1の製造方法)。
【0022】
または、前記第1の製造方法に代えて以下の第2の製造方法を用いてもよい。すなわち、電線3と金属体4とを予め接続した後、電線3と金属体4との接続部5、金属体4の接続部寄り部分4a、および電線3の接続部寄り部分3aを、外装材7の内部に配置した状態で、外装材7の内部に弾性体6の材料であるエラストマーなどを充填圧力、充填後の保持圧力(充填後に保持する際の圧力)、充填後の保持時間(充填後に保持する際の時間)、充填量(この場合には、充填空間の容積よりも充填量を多めに設定する)の少なくとも1つを調整することで、弾性体6を圧縮させた状態で外装材7の内部に配設する(第2の製造方法)。
【0023】
さらに、別途方法として、以下の第3の製造方法を用いてもよい。すなわち、弾性体6を外装材7の内部に挿入させ、この挿入の際に、弾性体6を引っ張って外形が縮まった圧縮状態で挿入する(第3の製造方法)。
【0024】
これらの何れかの製造方法を用いることにより、弾性体6を圧縮させた状態で外装材7の内側に良好に配設できる。なお、これらの製造方法に限るものではなく、弾性体6を圧縮させた状態で外装材7の内側に良好に配設できればよい。
【0025】
上記構成によれば、電線3と金属体4との接続部5やこの接続部5の近傍箇所(金属体4の接続部寄り部分4aおよび電線3の接続部寄り部分3a)を覆う弾性体6が、外装材7により圧縮された状態で配設されているため、弾性体6が電線3と金属体4との接続部5やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接される。この結果、特に電線3や当該電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体4と電線3との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。
【0026】
つまり、電線3と金属体4との接続部5やこの接続部5の近傍箇所(金属体4の接続部寄り部分4aおよび電線3の接続部寄り部分3a)を単に樹脂などにより覆っただけであると、電線3や当該電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下で使用される場合には、高温や低温などの環境下で金属体4や電線3の被覆部2と樹脂との境界面で伸縮量が異なって隙間を生じてしまい、この隙間を通して水や油などが金属体4と電線3との接続部分などに侵入するおそれがある。これに対して、本発明によれば、弾性体6が、外装材7により圧縮された状態で配設されているため、弾性体6が電線3と金属体4との接続部5やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接させることが可能となり、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体4と電線3との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。
【0027】
次に、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体4と電線3との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる実施例について説明する。
【0028】
例えば、表1に示すように、この電線の接続装置が使用される温度範囲が−50℃から200℃であり、室温(25℃)から変動する場合について以下に述べる。
【0029】
【表1】

【0030】
【表2】

また、表2および後述する表4、表6、表11に示す例では、金属体4が銅(線膨張係数(熱膨張係数と同じ)が1.66×10−5)からなる金属端子であり、電線3の被覆部2がPTFE(ポリテトラフルオロエチレン:線膨張係数が12.30×10−5)で形成されており、弾性体6がペルプレンS1002(熱可塑性ポリエステルエラストマーであり東洋紡績株式会社の商品名)からなるエラストマー(線膨張係数が19.00×10−5)で形成されており、外装材7がPPS(ポリフェニレンサルファイド)ガラス30%からなる樹脂(線膨張係数が4.00×10−5)で形成されている。
【0031】
このような材料構成において、図1(a)、(b)に示しているように、形状を単純化した例として、金属体4、電線3(芯線1および被覆部2)、弾性体6、外装材7がそれぞれ円柱形または円筒形状である場合について以下に説明する。
【0032】
さらに、この場合において、第1の実施例(実施例1)として、表2に示すように、金属体4と電線3の被覆部2とが室温での外径がそれぞれ2mm、弾性体6の内径が2mmで外径が5mm、外装材7の内径が5mmで外径が8mmであり、弾性体6および外装材7の長さが10mmの場合、膨張量ΔD、径R、線膨張係数(熱膨張係数)α、温度環境が室温T1から温度T2に変動した場合を考える。
【0033】
ここで、膨張量ΔD=R×α×(T2−T1)である。したがって、室温(25℃)から高温(最高温度である200℃)領域まで温度が変動した際に、各部が外力を受けないで膨張する場合には、表2に示すように、金属体4の外径は2.0058mm(膨張量0.0058mm)、電線3の被覆部2の外径は2.0431mm(膨張量0.0431mm)となる一方、弾性体6の内径は2.0665mm(膨張量0.0665mm)、外径は5.1663(膨張量0.1663mm)、外装材7の内径は5.0350mm(膨張量0.0350mm)、外径は8.0560(膨張量0.0560mm)となる。これにより、高温移行時には、表3に示すように、金属体4の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面Aにおいては、0.061mmだけ隙間を生じ、また、電線3の被覆部2の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面Bにおいては、0.023mmだけ隙間を生じるが、弾性体6の外径部分と外装材7の内径部分との境界面Cにおいては、直径差が−0.131mmとなり、外装材7の内径部分が弾性体6の外径部分よりも小さくなって、これらの間に隙間を生じない。すなわち、外装材7の内径部分の膨張量が小さいので、弾性体6を圧縮させて配設しなくても、金属体4の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面や、電線3の被覆部2の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面において生じようとする隙間が相殺されて、何れの境界面でも隙間が生じることが無くなり、この結果、各境界面から水や油などが侵入することが防止される。
【0034】
【表3】

これに対して、室温(25℃)から低温(最低温度である−50℃)領域まで温度が変動した際に、各部が外力を受けないで収縮する場合には、表2に示すように、金属体4の外径は1.9975mm(膨張量−0.0025mm)、電線3の被覆部2の外径は1.9816mm(膨張量−0.0184mm)となる一方、弾性体6の内径は1.9715mm(膨張量−0.0285mm)、外径は4.9288(膨張量−0.0712mm)、外装材7の内径は4.9850mm(膨張量−0.0150mm)、外径は7.9760(膨張量−0.0240mm)となる。これにより、低温移行時には、表3に示すように、金属体4の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面Aにおいては、直径差が−0.026mmとなり、弾性体6の内径部分が金属体4の外径部分よりも小さくなって、これらの間には隙間を生じない。また、電線3の被覆部2の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面Bにおいては、直径差が−0.010mmとなり、弾性体6の内径部分が電線3の被覆部2の外径部分よりも小さくなって、これらの間に隙間を生じない。しかしながら、弾性体6の外径部分と外装材7の内径部分との境界面Cにおいては、直径差が0.056mmとなり、隙間を生じる。この際、弾性体6の内径部分における金属体4を覆っている箇所では−0.026mmだけ、また、弾性体6の内径部分における電線3の被覆部2を覆っている箇所では−0.010mmだけ、弾性体6の外径部分が縮小しないので、実際には、この差分寸法だけ隙間を生じないように弾性体6を予め圧縮させておけばよい。
【0035】
すなわち、弾性体6を圧縮していない状態では、弾性体6における、金属体4を覆っている箇所では、前記隙間寸法(境界面Cでの直径差に相当する寸法Ct)と、弾性体6の内径部分と金属体4の外形部分との直径差(表3における前記境界面Aに相当する寸法At)の絶対値との差分寸法である0.030mmだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体6を圧縮する必要がある。また、弾性体6における、電線3(電線3の被覆部2)を覆っている箇所では、前記隙間寸法と、弾性体6の内径部分と電線3の被覆部2の外形部分との直径差(表3における前記境界面Bに相当する寸法Bt)の絶対値との差である0.046mmだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体6を圧縮する必要がある。ここで、弾性体6の外径部分と外装材7の内径部分との境界面に発生する、電線3(電線3の被覆部2)を覆っている箇所での実質的な隙間(Ct−|Bt|)が、金属体4を覆っている箇所での実質的な隙間(Ct−|At|)よりも大きいため、前記隙間(Ct−|Bt|)に相当する寸法だけ弾性体6を圧縮すれば、何れの箇所でも隙間を生じないこととなる。したがって、この場合には、((Ct−|Bt|)/弾性体6の外径寸法(変形前))×100=0.92(%)だけ、弾性体6を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−50℃〜200℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。
【0036】
次に、表4は、表2に示す電線の接続装置と比較して、弾性体6の外径および外装材7の内径が2倍である10mm、外装材7の外径が13mmであり、他の条件(温度変動範囲や各構成要素(金属体4、電線3の被覆部2、弾性体6、外装材7)の材料)が同じである電線の接続装置の場合について示している。
【0037】
【表4】

この構成において、室温(25℃)から高温(最高温度である200℃)領域まで温度が変動した際に、各部が外力を受けないで膨張する場合には、表4に示すように、弾性体6や外装材7が大きく膨張する。すなわち、弾性体6の外径は10.3325(膨張量0.3325mm)、外装材7の内径は10.0700mm(膨張量0.0700mm)、外径は13.0910(膨張量0.0910mm)となる。また、金属体4の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面Aにおいては、0.061mmだけ隙間(表5における寸法At)を生じ、また、電線3の被覆部2の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面においては、0.023mmだけ隙間(表5における寸法Bt)を生じるが、弾性体6の外径部分と外装材7の内径部分との境界面においては、直径差が−0.262mm(表5における寸法Ct)となり、外装材7の内径部分が弾性体6の外径部分よりも小さくなって、これらの間に隙間を生じない。すなわち、外装材7の内径部分の膨張量が小さいので、弾性体6を圧縮させて配設しなくても、金属体4の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面や、電線3の被覆部2の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面において生じようとする隙間が相殺されて、何れの境界面でも隙間が生じることが無くなり、この結果、各境界面から水や油などが侵入することが防止される。したがって、この場合には、室温状態などにおいて、弾性体6が圧縮されない状態でも何れの境界面においても隙間が生じないが、これに限るものではなく、室温状態などにおいて弾性体6が圧縮された状態となるように外装材7により弾性体6を強制的に圧縮させて覆ってもよいことはもちろんである。
【0038】
【表5】

これに対して、室温(25℃)から低温(最低温度である−50℃)領域まで温度が変動した際に、各部が外力を受けないで収縮する場合には、表4に示すように、弾性体6の外径は9.8575(膨張量−0.1425mm)、外装材7の内径は9.9700mm(膨張量−0.0300mm)、外径は12.9610(膨張量−0.0390mm)となる。したがって、低温移行時には、弾性体6の外径部分と外装材7の内径部分との境界面においては、直径差が0.113mmとなり、隙間を生じる。この際、弾性体6の内径部分における金属体4を覆っている箇所では−0.026mmだけ、また、弾性体6の内径部分における電線3の被覆部2を覆っている箇所では−0.010mmだけ、弾性体6の外径部分が縮小しないので、実際には、この差分寸法だけ隙間を生じないように弾性体6を予め圧縮させておけばよい。
【0039】
すなわち、弾性体6を圧縮していない状態で、金属体4を覆っている箇所では、前記隙間寸法(表5におけるCtに相当する寸法)と、弾性体6の内径部分と金属体4の外形部分との直径差(表5におけるAtに相当する寸法)の絶対値との差分寸法である0.087mmだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体6を圧縮する必要がある。また、弾性体6における、電線3(電線3の被覆部2)を覆っている箇所では、前記隙間寸法(表5におけるCtに相当する寸法)と、弾性体6の内径部分と電線3の被覆部2の外形部分との直径差(表5におけるBtに相当する寸法)の絶対値との差である0.103mmだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体6を圧縮する必要がある。ここで、弾性体6の外径部分と外装材7の内径部分との境界面に発生する、電線3(電線3の被覆部2)を覆っている箇所での実質的な隙間(Ct−|Bt|)が、金属体4を覆っている箇所での実質的な隙間(Ct−|At|)よりも大きいため、前記隙間(Ct−|Bt|)に相当する寸法だけ弾性体6を圧縮すれば、何れの箇所でも隙間を生じないこととなる。したがって、この場合には、((Ct−|Bt|)/弾性体6の外径寸法(変形前))×100=1.03(%)だけ、弾性体6を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−50℃〜200℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。
【0040】
また、表6、表7は、表2に示す電線の接続装置と比較して、弾性体6の外径および外装材7の内径が1/2である2.5mm、外装材7の外径が5.5mmであり、他の条件(温度変動範囲や各構成要素(金属体4、電線3の被覆部2、弾性体6、外装材7)の材料)が同じである電線の接続装置の場合について示している。
【0041】
【表6】

【0042】
【表7】

表6、表7に示すように、この場合においても、室温(25℃)から高温(最高温度である200℃)領域まで温度が変動した際には、外装材7の内径部分の膨張量が小さいので、弾性体6を圧縮させて配設しなくても、金属体4の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面や、電線3の被覆部2の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面において生じようとする隙間が相殺されて、何れの境界面でも隙間が生じることが無くなり、この結果、各境界面から水や油などが侵入することが防止される。したがって、この場合には、室温状態などにおいて、弾性体6が圧縮されない状態でも何れの境界面においても隙間が生じないが、これに限るものではなく、室温状態などにおいて弾性体6が圧縮された状態となるように外装材7により弾性体6を強制的に圧縮させて覆ってもよいことはもちろんである。
【0043】
一方、室温(25℃)から低温(最低温度である−50℃)領域まで温度が変動した際には、表6、表7に示すように、弾性体6を圧縮していない状態で、金属体4を覆っている箇所では、前記隙間寸法(表7におけるCtに相当する寸法)と、弾性体6の内径部分と金属体4の外形部分との直径差(表7におけるAtに相当する寸法)の絶対値との差分寸法である0.002mmだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体6を圧縮する必要がある。また、弾性体6における、電線3(電線3の被覆部2)を覆っている箇所では、前記隙間寸法(表7におけるCtに相当する寸法)と、弾性体6の内径部分と電線3の被覆部2の外形部分との直径差(表7におけるBtに相当する寸法)の絶対値との差である0.018mmだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体6を圧縮する必要がある。ここで、弾性体6の外径部分と外装材7の内径部分との境界面に発生する、電線3(電線3の被覆部2)を覆っている箇所での実質的な隙間(Ct−|Bt|)が、金属体4を覆っている箇所での実質的な隙間(Ct−|At|)よりも大きいため、前記隙間(Ct−|Bt|)に相当する寸法だけ弾性体6を圧縮すれば、何れの箇所でも隙間を生じないこととなる。したがって、この場合には、((Ct−|Bt|)/弾性体6の外径寸法(変形前))×100=0.72(%)だけ、弾性体6を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−50℃〜200℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。
【0044】
さらに、表8、表9は、表2に示す電線の接続装置と比較して、各構成要素(金属体4、電線3の被覆部2、弾性体6、外装材7)の外径、内径は同じであるが、金属体4の材料として、熱膨張係数が大きい亜鉛(表10参照)を用い、電線3の被覆部2の樹脂材料として、熱膨張係数の小さいPVC(ポリ塩化ビニル)樹脂(表10参照)を用い、弾性体6のエラストマー材料として熱膨張係数の小さいウレタン系エラストマーを用い、外装材7として弾性体6と同様の熱膨張係数である樹脂材料を用いた電線の接続装置の場合について示している。
【0045】
【表8】

【0046】
【表9】

【表10】

この場合には、弾性体6と外装材7との熱膨張係数が同じであるので、室温(25℃)から高温(最高温度である200℃)領域まで温度が変動した際に、表8に示すように、金属体4の外径は2.0139mm(膨張量0.0139mm)、電線3の被覆部2の外径は2.0280mm(膨張量0.0280mm)となる一方、弾性体6の内径は2.0350mm(膨張量0.0350mm)となる。なお、弾性体6の外径は5.0875(膨張量0.0875mm)であり、外装材7の内径も5.0875mm(膨張量0.08750mm)である。これにより、高温移行時には、表9に示すように、金属体4の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面Aにおいては、0.021mmだけ隙間を生じ、また、電線3の被覆部2の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面Bにおいては、0.007mmだけ隙間を生じる。したがって、この際に、何れの境界面にも隙間を生じないようにするためには、(Ct−|At|)である0.021mmだけ弾性体6を圧縮する必要がある。
【0047】
また、室温(25℃)から低温(最低温度である−50℃)領域まで温度が変動した際に、表8に示すように、金属体4の外径は1.9940mm(膨張量−0.0060mm)、電線3の被覆部2の外径は1.9880mm(膨張量−0.0120mm)となる一方、弾性体6の内径は1.9850mm(膨張量−0.0150mm)となる。なお、弾性体6の外径は4.9625(膨張量−0.0375mm)であり、外装材7の内径も4.9625mm(膨張量−0.0375mm)である。これにより、低温移行時には、これらの間に隙間は生じない。
【0048】
したがって、表8に示された、各構成要素(金属体4、電線3の被覆部2、弾性体6、外装材7)からなる電線の接続装置の場合には、((Ct−|At|)/弾性体6の外径寸法(変形前))×100=0.42(%)だけ、弾性体6を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−50℃〜200℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。
【0049】
また、表11、表12は、表2に示す電線の接続装置と比較して、各構成要素(金属体4、電線3の被覆部2、弾性体6、外装材7)の外径、内径および金属体4の材料(銅)は同じであるが、電線3の被覆部2の樹脂材料として、表10に示すように、最も熱膨張係数が大きいポリエチレン架橋樹脂を用い、弾性体6のエラストマー材料として最も熱膨張係数が大きいフッ素系エラストマーを用い、最も熱膨張係数が小さい外装材7の樹脂材料としてLCP(液晶ポリマー)を用いた電線の接続装置の場合について示している。
【0050】
【表11】

【0051】
【表12】

表11、表12に示すように、この場合は、室温(25℃)から高温(最高温度である200℃)領域まで温度が変動した際には、外装材7の内径部分の膨張量が小さいので、弾性体6を圧縮させて配設しなくても、金属体4の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面や、電線3の被覆部2の外径部分と弾性体6の内径部分との境界面において生じようとする隙間が相殺されて、何れの境界面でも隙間が生じることが無くなり、この結果、各境界面から水や油などが侵入することが防止される。
【0052】
一方、室温(25℃)から低温(最低温度である−50℃)領域まで温度が変動した際には、表11、表12に示すように、弾性体6を圧縮していない状態で、金属体4を覆っている箇所では、前記隙間寸法(表12におけるCtに相当する寸法)と、弾性体6の内径部分と金属体4の外形部分との直径差(表12におけるAtに相当する寸法)の絶対値との差分寸法である0.083mmだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体6を圧縮する必要がある。また、弾性体6における、電線3(電線3の被覆部2)を覆っている箇所では、前記隙間寸法(表12におけるCtに相当する寸法)と、弾性体6の内径部分と電線3の被覆部2の外形部分との直径差(表12におけるBtに相当する寸法)の絶対値との差である0.103mmだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体6を圧縮する必要がある。ここで、弾性体6の外径部分と外装材7の内径部分との境界面に発生する、電線3(電線3の被覆部2)を覆っている箇所での実質的な隙間(Ct−|Bt|)が、金属体4を覆っている箇所での実質的な隙間(Ct−|At|)よりも大きいため、前記隙間(Ct−|Bt|)に相当する寸法だけ弾性体6を圧縮すれば、何れの箇所でも隙間を生じないこととなる。したがって、この場合には、((Ct−|Bt|)/弾性体6の外径寸法(変形前))×100=2.06(%)だけ、弾性体6を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−50℃〜200℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。
【0053】
以上のように、弾性体6を圧縮させた状態で配設させることにより、弾性体6が電線3と金属体4との接続部5やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接できて、電線3や当該電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体4と電線3との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。
【0054】
さらに、図3(a)〜(d)は、より具体的な他の実施の形態を示すものである。この実施の形態に係る電線の接続装置では、金属体4がコネクタの端子部からなり、この金属体4の一端部(金属体4の接続部寄り部分4a)が、電線3の芯線の一端部(電線3の接続部寄り部分3a)にかしめられて接続されている。また、このように電線3と金属体4とが接続されてなる3つ(3組)の電線3および金属体4が、1つの(同一の)弾性体6により外側から覆われ、弾性体6が外装材7によりさらに外側から覆われており、上記実施の形態と同様に、弾性体6を圧縮させた状態(予め圧力を与えられた状態)で覆っている。すなわち、外装材7は、当該電線の接続装置の使用条件の範囲内で使用環境温度が変化しても弾性体6に対して常に内側に応力が作用した状態で覆っている。なお、図3(a)〜(d)に示す電線の接続装置はコネクタ装置をなしており、8、9はコネクタ装置本体部の端面部をなす端面部材である。
【0055】
この構成の電線の接続装置でも、上記実施の形態と同様に、弾性体6を圧縮させた状態(予め圧力を与えられた状態)で覆うように配設することで、弾性体6が電線3と金属体4との接続部5やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接できて、電線3や当該電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体4と電線3との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。
【0056】
また、同様な構成を採用することで、多数の端子部(または端子受け部)を有するプラグ型のコネクタ(雄型および雌型)や、ピンジャック型のコネクタ(雄型および雌型)、その他の接続部を備えた接続装置にも適用可能である。
【0057】
また、上記各実施の形態の構成によれば、比較的簡単な構造であるため、このような電線の接続装置としての製造コストを比較的低く抑えることができる利点もある。
【符号の説明】
【0058】
1 芯線
2 被覆部
3 電線
4 金属体
5 接続部
6 弾性体
7 外装材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置であって、前記電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分が、弾性体により外側から覆われ、前記弾性体が外装材によりさらに外側から覆われ、前記外装材は、前記弾性体を圧縮させた状態で覆っていることを特徴とする電線の接続装置。
【請求項2】
前記外装材は、当該電線の接続装置の使用条件の範囲内で使用環境温度が変化しても弾性体に対して常に内側に応力が作用した状態で覆っていることを特徴とする請求項1に記載の電線の接続装置。
【請求項3】
前記弾性体がエラストマーで形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電線の接続装置。
【請求項4】
前記外装材が樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電線の接続装置。
【請求項5】
芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、前記電線と金属体とを接続させた状態で、この電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分を弾性体により含むように前記弾性体を配設し、この後、外装材により前記弾性体を圧縮させた状態で覆うことを特徴とする電線の接続装置の製造方法。
【請求項6】
芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、前記電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分を、外装材の内部に配置した状態で、外装材の内部に弾性体の材料を充填圧力、充填後の保持圧力、充填後の保持時間、充填量の少なくとも1つを調整することで、弾性体を圧縮させた状態で外装材の内部に配設することを特徴とする電線の接続装置の製造方法。
【請求項7】
芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、弾性体を外装材の内部に挿入させ、この挿入の際に、弾性体を引っ張って外形が縮まった圧縮状態で挿入することを特徴とする電線の接続装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−96469(P2011−96469A)
【公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−248343(P2009−248343)
【出願日】平成21年10月29日(2009.10.29)
【出願人】(000004503)ユニチカ株式会社 (1,214)
【Fターム(参考)】