JP2004355897A

JP2004355897A - Seal structure of electric wire

Info

Publication number: JP2004355897A
Application number: JP2003150759A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsuda; 篤士松田
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Also published as: CN1574463A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seal structure of an electric wire in which any gap does not occur between a bushing and a covered electric wire because of the occurrence of necking at a covered part of the electric wire even if used under high temperature environments, and which is high in airtightness, and superior in water-proof sealing performance. <P>SOLUTION: In the seal structure 1 of the electric wire provided with the electric wire 4, the bushing 3 which has an insertion hole 3a into which this electric wire 4 is inserted, and a cover 2 to seal and fix between the outer peripheral face of the electric wire 4 and the inner wall of the insertion hole 3a by caulking and fixing the bushing 3, the electric wire 4 is the covered electric wire 4 formed by a conductor 4b and the covered part 4a to cover this conductor 4b, and the covered part 4a is composed of polyether ether ketone. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電線のシール構造に係り、特に高温環境下で使用される被覆電線のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高温環境下で使用される電線のシール構造として、内燃機関からの排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサにおける電線のシール構造が知られている（例えば、特許文献１、２）。この酸素センサは、内燃機関からの排気ガスの酸素濃度を検出するために排気管等に取り付けられている。そして、酸素センサは、車両床下位置などに配置する場合には、路面の雨水等がかかりやすいことから、高い防水性能が要求される。
【０００３】
酸素センサは、例えばジルコニアなどの固体電解質により構成された検出素子によって、測定ガス中の酸素濃度を検出する構成となっている。そして、この様な酸素センサでは、酸素センサの外筒の開口部より、センサの基端部から電極の電位を取り出すための電線が外部に引き出されている。開口部は、例えば図３（ａ）に示すように、センサの内部に水などが浸入しないように、気密性が確保されるようなシール構造１１となっている。
【０００４】
このシール構造１１では、ブッシュ１３の挿通孔１３ａに電線１４が挿通されており、酸素センサの外筒となる筒体１２によってブッシュ１３を筒体１２の径方向に圧縮するようにかしめ固定され、挿通孔１３ａと電線１４との間がシールされている。このような構成により、電線１４はブッシュ１３により筒体１２内に密閉・封止されて、防水シール性が保たれている。
【０００５】
そして、高温環境下で使用する際に、更にブッシュによる防水シール性を向上させることを目的として、ブッシュを引っ張り強度の高い材料（例えば、テトラフロロエチレン・パーフロロエーテル系ゴム。）で作製することにより、防水シール性を向上させる技術がある（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、ブッシュをポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥとする。）で作製することにより、防水シール性を向上させる技術がある（例えば、特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１９６８８５号公報（第１頁、図３）
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−３３７５１６号公報（第１頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１及び２に開示された技術では、電線を被覆電線としており、上述した酸素センサの場合は排気熱により通常極めて高温（例えば２３０℃以上）の環境下で長時間使用されるため、ブッシュ１３は耐熱性の材料が使用されている。しかし、ブッシュ１３の熱膨張によりブッシュ１３自体の熱劣化が進むことにより永久歪みが発生し、さらに、かしめ部分を中心にブッシュ１３が膨張することにより、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ブッシュ１３が挿通孔１３ａに挿通された被覆電線１４の被覆部１４ａを押圧するため、被覆部１４ａの被覆材にクリープ変形が生じ、被覆部１４ａにくびれ１５が発生することがあった。この場合、ブッシュの挿通孔１３ａと被覆電線１４との間に隙間が生じるため、ブッシュの挿通孔１３ａと被覆電線１４の外周壁間のシール性が損なわれ、シール構造の気密が劣化し、防水性が悪くなるという問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、高温環境下で使用しても電線の被覆部にくびれが発生してブッシュと被覆電線との間に隙間が生じることがなく、気密性が高く、防水シール性に優れている電線のシール構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意研究した結果、被覆電線の被覆部をポリエーテルエーテルケトン（以下、ＰＥＥＫという）を材料として用いることにより、防水シール性に優れた電線のシール構造が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明は、電線と、この電線を挿通させる挿通孔を有し前記電線が挿通されているブッシュと、前記ブッシュをかしめ固定することによって前記電線の外周面と前記挿通孔の内壁との間を密着固定する固定部材とを備える電線のシール構造において、前記電線は導体とこの導体を被覆する被覆部とから形成された被覆電線であり、前記被覆部はＰＥＥＫからなることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、被覆電線の被覆部がＰＥＥＫからなるため、高温環境下で使用し、ブッシュが熱膨張して被覆電線の表面部に高圧力が生じても、電線の被覆部にくびれが発生しない。このため、ブッシュと被覆電線との間に隙間が生じることがない。したがって、ブッシュと被覆電線との間のシール性が確保され、気密性が高く、防水シール性に優れている電線のシール構造を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
まず、本発明の電線のシール構造の構成について、図１（ａ）は、本発明の一実施形態を示す断面説明図である。図１（ｂ）シールされた被覆電線を示す説明図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のシール構造１は、電線４と、この電線４を挿通させる挿通孔３ａを有し、電線４が挿通されているブッシュ３と、ブッシュ３をかしめ固定することによって電線４の外周面と挿通孔３ａの内壁との間を密着固定するカバー２とを備える。本実施の形態では、電線４は導体４ｂとこの導体４ｂを被覆する被覆部４ａとから形成された被覆電線４である。本実施形態のシール構造１は、例えば、内燃機関からの排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサの外筒の開口部に用いられている。
【００１７】
主な樹脂の最高使用温度と伸び率を表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
酸素センサは、排気熱により通常極めて高温（例えば２３０℃以上）の環境下で使用されるため、最高使用温度が２３０℃以上である樹脂を選ぶ必要がある。その条件を満たす樹脂は、表１より、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ（テトラフロロエチレン・パーフロロエーテル系ゴム）、ＰＡＩ（ポリアミドイミドイミド）のみである。また、被覆電線は、様々な場所にあわせて配索することから、被覆部の伸び率は５０％以上であることが好ましい。上記した４種の樹脂の中で、伸び率５０％以上を満たす樹脂は、表１より、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡであり、この３種の樹脂が、高温環境下で使用される被覆電線の被覆部としての耐熱性、伸び率の両方の条件を兼ね備えている。
【００２０】
また、被覆部は、ブッシュによって常時押圧されているだけではなく、高温中ではブッシュが熱膨張することによってさらに圧力を受ける。この圧力によって被覆部にくびれが生じることを防止するためには、被覆部には高温中である程度の硬さを保っている材料を使用することが必要となる。
【００２１】
そこで、上記ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡの樹脂を２３０℃の環境下で１０ｎＰａの応力で１０^５秒後のクリープ変形量を測定した。クリープ変形量の測定試験は、ＪＩＳＫ７１１５に従った。その結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】

表２の通り、ＰＴＦＥ、ＰＦＡのクリープ変形量は１０％であり、高温中では弾性率が下がり、柔らかくなることがわかる。このため、高温環境下では、ブッシュの熱膨張によって被覆部にくびれが生じる可能性が高く、機密性が低下する場合がある。これに対し、ＰＥＥＫのクリープ変形量は０．３％と低く、ＰＴＦＥ、ＰＦＡと比較すると、高温中である程度の硬さを保つ材料であることがわかる。このため、ブッシュの熱膨張によって被覆部にくびれが生じる可能性が低い。
【００２３】
そこで、図２には、シール部の気密状態を確認するために、被覆電線を高温のオーブン中に放置し、一定時間毎（例えば、２時間毎）にオーブンから取り出し、被覆電線の一部を水中に浸漬して、被覆電線の水中に浸漬していない側より気体を注入し、水中への気体漏れの有無を確認した結果を示す。そして、各温度に対して気密不良に至った場合のオーブン内でも放置時間を測定し、シール部の耐熱寿命を測定した。図２より、クリープ変形量が１０％であったＰＴＦＥを使用した場合と、ＰＥＥＫを使用した場合とを比較すると、ＰＥＥＫを使用した場合の方が気密不良に至る時間が長いことがわかる。
【００２４】
以上の結果より、ＰＥＥＫを被覆部として使用した場合、ＰＥＥＫは、耐熱性、耐クリープ性という機械的強度に優れた特性をもつことから、長時間、高温環境下にあっても非常に安定しており、優れたシール性を有することがわかった。このため、高温環境下で使用し、ブッシュ２が熱膨張して被覆電線４の表面部に高圧力が生じても、被覆部４ａにくびれが発生しない。このため、ブッシュ３と被覆電線４との間に隙間が生じることがない。したがって、ブッシュ３と被覆電線１４との間のシール性が確保され、気密性が高く、防水シール性に優れている電線のシール構造１を提供することができる。
なお、上記実施形態例として、被覆電線１本を用いて説明したが、本発明は電線の数に関係なくを適用でき、いずれも良好なシール性が確保できる。
また、上記実施形態例では、酸素センサにおける被覆電線のシール構造について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のガス濃度検出器及び、自動車等の車両に配索されるワイヤーハーネスや産業機械等に用いられるワイヤーハーネスのシール構造等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施形態を示す断面説明図である。（ｂ）シールされた被覆電線を示す説明図である。
【図２】シール部の耐熱寿命を示すグラフである。
【図３】（ａ）従来の被覆電線シール構造を示す断面説明図である。（ｂ）シールされた被覆電線を示す説明図である。
【符号の説明】
１電線のシール構造
２カバー（固定部材）
３ブッシュ
３ａ挿通孔
４被覆電線
４ａ被覆部
４ｂ導体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric wire sealing structure, and more particularly to a sealed electric wire sealing structure used in a high-temperature environment.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an electric wire seal structure used in a high-temperature environment, an electric wire seal structure in an oxygen sensor that detects the oxygen concentration of exhaust gas from an internal combustion engine has been known (for example, Patent Documents 1 and 2). This oxygen sensor is attached to an exhaust pipe or the like in order to detect the oxygen concentration of the exhaust gas from the internal combustion engine. When the oxygen sensor is arranged at a position under the floor of a vehicle, the oxygen sensor is required to have high waterproof performance because it is likely to be exposed to rainwater on the road surface.
[0003]
The oxygen sensor is configured to detect the oxygen concentration in the measurement gas by using a detection element made of a solid electrolyte such as zirconia. In such an oxygen sensor, an electric wire for extracting the potential of the electrode from the base end of the sensor is drawn out of the opening of the outer cylinder of the oxygen sensor. For example, as shown in FIG. 3A, the opening has a seal structure 11 that ensures airtightness so that water or the like does not enter the inside of the sensor.
[0004]
In the seal structure 11, the electric wire 14 is inserted into the insertion hole 13 a of the bush 13, and the bush 13 is caulked and fixed by the cylindrical body 12 serving as the outer cylinder of the oxygen sensor so as to compress the bush 13 in the radial direction of the cylindrical body 12. The space between the insertion hole 13a and the electric wire 14 is sealed. With such a configuration, the electric wire 14 is hermetically sealed and sealed in the cylindrical body 12 by the bush 13, and the waterproof sealing property is maintained.
[0005]
When the bush is used in a high-temperature environment, the bush is made of a material having high tensile strength (for example, tetrafluoroethylene / perfluoroether rubber) for the purpose of further improving the waterproof sealing property of the bush. There is a technique for improving the waterproof sealing property (for example, Patent Document 1).
[0006]
In addition, there is a technique for improving the waterproof sealing property by manufacturing a bush with polytetrafluoroethylene (hereinafter, referred to as PTFE) (for example, Patent Document 2).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-196885 (page 1, FIG. 3)
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-11-337516 (page 1, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the techniques disclosed in

Patent Documents

1 and 2, the electric wire is a covered electric wire, and in the case of the above-described oxygen sensor, it is usually used for a long time in an environment of extremely high temperature (for example, 230 ° C. or more) due to exhaust heat. Therefore, a heat-resistant material is used for the bush 13. However, the thermal expansion of the bush 13 causes thermal degradation of the bush 13 itself, causing permanent distortion. Further, the bush 13 expands around the swaged portion, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). As described above, since the bush 13 presses the covering portion 14a of the covered electric wire 14 inserted into the insertion hole 13a, creep deformation occurs in the covering material of the covering portion 14a, and the constriction 15 may occur in the covering portion 14a. . In this case, a gap is formed between the bush insertion hole 13a and the insulated wire 14, so that the sealing property between the bush insertion hole 13a and the outer peripheral wall of the insulated wire 14 is impaired, the airtightness of the seal structure is deteriorated, and the waterproofness is reduced. There was a problem that the property became worse.
[0010]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to generate a constriction in a sheath portion of an electric wire even when used in a high-temperature environment, thereby causing a gap between the bush and the insulated wire. An object of the present invention is to provide an electric wire sealing structure that has no air gaps, high airtightness, and excellent waterproof sealing properties.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result of using the polyetheretherketone (hereinafter, referred to as PEEK) as a material for the covering portion of the covered wire, a wire having excellent waterproof sealing properties has been obtained. The inventors have found that a seal structure can be obtained, and have completed the present invention.
[0012]
That is, the present invention provides an electric wire, a bush having an insertion hole through which the electric wire is inserted, and a bush in which the electric wire is inserted, and an outer peripheral surface of the electric wire and an inner wall of the insertion hole formed by caulking and fixing the bush. In an electric wire sealing structure including a fixing member for tightly fixing a space therebetween, the electric wire is a covered electric wire formed of a conductor and a covering portion covering the conductor, and the covering portion is made of PEEK. .
[0013]
According to the above configuration, since the covering portion of the covered wire is made of PEEK, even when used in a high-temperature environment and the bush is thermally expanded and a high pressure is generated on the surface portion of the covered wire, the covering portion of the wire is constricted. Does not occur. Therefore, no gap is generated between the bush and the covered electric wire. Therefore, the sealing property between the bush and the covered electric wire is ensured, and the electric wire sealing structure with high airtightness and excellent waterproof sealing property can be provided.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
First, with respect to the configuration of the electric wire seal structure of the present invention, FIG. 1A is a cross-sectional explanatory view showing one embodiment of the present invention. FIG. 1B is an explanatory view showing a sealed covered electric wire.
[0016]
As shown in FIG. 1A, a seal structure 1 of the present embodiment has an electric wire 4, an insertion hole 3 a through which the electric wire 4 is inserted, and a bush 3 through which the electric wire 4 is inserted. A cover (2) is provided for tightly fixing between the outer peripheral surface of the electric wire (4) and the inner wall of the insertion hole (3a) by caulking and fixing. In the present embodiment, the electric wire 4 is a covered electric wire 4 formed by a conductor 4b and a covering portion 4a that covers the conductor 4b. The seal structure 1 of the present embodiment is used, for example, at the opening of an outer cylinder of an oxygen sensor that detects the oxygen concentration of exhaust gas from an internal combustion engine.
[0017]
Table 1 shows the maximum service temperature and elongation of the main resins.
[0018]
[Table 1]

[0019]
Since the oxygen sensor is usually used in an environment of extremely high temperature (for example, 230 ° C. or more) due to exhaust heat, it is necessary to select a resin whose maximum operating temperature is 230 ° C. or more. According to Table 1, only PTFE, PEEK, PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroether-based rubber) and PAI (polyamide imide) are satisfied. In addition, since the covered electric wires are routed in various places, the elongation percentage of the covered portion is preferably 50% or more. Among the above four types of resins, the resins satisfying the elongation percentage of 50% or more are PTFE, PEEK, and PFA from Table 1, and these three types of resins are used for covering a coated electric wire used in a high-temperature environment. It has both conditions of heat resistance and elongation as a part.
[0020]
Further, the covering portion is not only constantly pressed by the bush, but also receives a further pressure due to thermal expansion of the bush at high temperatures. In order to prevent the coating portion from being constricted by this pressure, it is necessary to use a material having a certain degree of hardness at high temperatures for the coating portion.
[0021]
Therefore, the PTFE, PEEK, were measured creep deformation amount after 10 ⁵ seconds in an environment of the resin 230 ° C. in stress 10nPa of PFA. The measurement test of the amount of creep deformation was in accordance with JIS K 7115. Table 2 shows the results.
[0022]
[Table 2]

As shown in Table 2, the amount of creep deformation of PTFE and PFA is 10%, and it can be seen that the elastic modulus decreases and becomes soft at high temperatures. For this reason, in a high-temperature environment, there is a high possibility that constriction occurs in the covering portion due to thermal expansion of the bush, and the confidentiality may decrease. On the other hand, the creep deformation of PEEK is as low as 0.3%, and it can be seen that PEEK is a material that maintains a certain degree of hardness at high temperatures as compared with PTFE and PFA. For this reason, it is unlikely that the covering portion will be constricted due to the thermal expansion of the bush.
[0023]
Therefore, in FIG. 2, in order to check the airtight state of the sealing portion, the covered electric wire is left in a high-temperature oven, taken out of the oven at regular intervals (for example, every two hours), and a part of the covered electric wire is removed. The result of immersing in water and injecting gas from the side of the covered electric wire which is not immersed in water, and confirming the presence or absence of gas leakage into water is shown. Then, the standing time was measured even in an oven in the case of poor airtightness at each temperature, and the heat resistance life of the seal portion was measured. FIG. 2 shows that a comparison between the case where PTFE having a creep deformation amount of 10% is used and the case where PEEK is used is longer in the case where PEEK is used than in the case where PEEK is used.
[0024]
From the above results, when PEEK is used as the coating, PEEK has excellent mechanical strength properties such as heat resistance and creep resistance, and therefore, is very stable even in a high temperature environment for a long time. It was found to have excellent sealing properties. Therefore, even when the bush 2 is used in a high-temperature environment and a high pressure is generated on the surface of the covered electric wire 4 due to thermal expansion, no constriction occurs in the covered portion 4a. Therefore, no gap is generated between the bush 3 and the covered electric wire 4. Therefore, the sealing property between the bush 3 and the covered electric wire 14 is secured, and the electric wire sealing structure 1 having high airtightness and excellent waterproof sealing performance can be provided.
Although the above embodiment has been described using one covered electric wire, the present invention can be applied irrespective of the number of electric wires, and good sealing performance can be ensured in any case.
Further, in the above-described embodiment, the sealed structure of the covered electric wire in the oxygen sensor has been described. However, the present invention is not limited to this, and is installed in other gas concentration detectors and vehicles such as automobiles. The present invention can also be applied to a wire harness, a seal structure of a wire harness used in an industrial machine, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is an explanatory sectional view showing an embodiment of the present invention. (B) It is explanatory drawing which shows the covered electric wire sealed.
FIG. 2 is a graph showing a heat-resistant life of a seal portion.
FIG. 3A is an explanatory sectional view showing a conventional covered electric wire sealing structure. (B) It is explanatory drawing which shows the sealed covered electric wire.
[Explanation of symbols]
1 Wire seal structure 2 Cover (fixing member)
3 Bush 3a Insertion hole 4 Insulated wire 4a Insulated portion 4b Conductor

Claims

電線と、この電線を挿通させる挿通孔を有し前記電線が挿通されているブッシュと、前記ブッシュをかしめ固定することによって前記電線の外周面と前記挿通孔の内壁との間を密着固定する固定部材とを備える電線のシール構造において、
前記電線は導体とこの導体を被覆する被覆部とから形成された被覆電線であり、前記被覆部はポリエーテルエーテルケトンからなることを特徴とする電線のシール構造。An electric wire, a bush having an insertion hole through which the electric wire is inserted, and a bush in which the electric wire is inserted, and a fixing for tightly fixing the outer peripheral surface of the electric wire and the inner wall of the insertion hole by caulking and fixing the bush. In a wire seal structure comprising a member and
The electric wire sealing structure, wherein the electric wire is a covered electric wire formed of a conductor and a covering portion covering the conductor, and the covering portion is made of polyetheretherketone.