JP5742704B2 - 端子付電線 - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁電線及びその端部に設けられた金属端子を含む端子付電線に関する。
昨今、自動車に搭載されるワイヤハーネスにおいて、絶縁電線及びその端部に設けられた金属端子を含む端子付電線は、より高い防水性能が求められている。防水機能を有する端子付電線は、端部の防水領域を覆う防水樹脂部を備える。以下、防水樹脂部を備える端子付電線のことを防水端子付電線と称する。
防水樹脂部は、合成樹脂材料からなり、絶縁電線の端部における絶縁被覆の部分から金属端子における芯線との接続部までの領域を含む保護領域をインサート部とするインサート成形によって保護領域を覆って形成された部分である。
また、防水端子付電線の製造工程において、防水樹脂部のインサート成形が行われる前に、止水材が、絶縁電線の端部における絶縁被覆の表面に全周に亘って形成される。この止水材は、絶縁被覆と防水樹脂部との隙間を塞ぐ。
防水端子付電線において、絶縁被覆の熱膨張係数と防水樹脂部の熱膨張係数とは異なるため、止水材は、絶縁被覆と防水樹脂部との熱膨張の差に対応できる伸縮性を備える必要がある。さらに、止水材は、防水樹脂部のインサート成形の際の樹脂の圧力によって位置ずれしないように、絶縁被覆における所定の位置に固定される必要がある。
例えば、特許文献1に示される端子付電線においては、防水樹脂部が、弾性を有する接着テープ(シール部材)が巻き付けられた絶縁電線をインサート部とするインサート成形により形成される。特許文献1に示される接着テープは、シリコーンゴム又はブチルゴムなどからなり、絶縁被覆と防水樹脂部との隙間からの水の浸入を防ぐ止水材として機能する。
特開2006−123458号公報
しかしながら、接着テープが絶縁被覆と防水樹脂部との間の止水材として採用された場合、以下に示されるような不都合が生じる。
即ち、接着テープは、厚みが薄いため、絶縁被覆と防水樹脂部との熱膨張の差に対応した十分な伸縮性能を発揮し難い。また、止水材として十分な厚みを確保するために、接着テープを多重に巻き付けることは、テープ巻きを行う作業者の技量によって接着テープの巻き付け状態が変動するため、止水性能のばらつきが生じやすいという不都合を招く。
また、大きな厚みの接着テープ、例えば、ブチルゴムの接着テープなどが採用された場合、接着テープの末端が形成する大きな段差により、接着テープが重なる部分において隙間が生じやすい。そのような隙間は、止水性能の悪化を招く。さらに、ブチルゴムの接着テープは、耐熱性が十分でないため、高温の場所に敷設される端子付電線には適さない。
一方、大きな厚みのゴム製の筒部材が、止水材として採用された場合、筒部材が、防水樹脂部のインサート成形の際の樹脂の圧力によって位置ずれしやすい。止水材の位置ずれは、止水性能の悪化及びばらつきを招く。
本発明は、端子付電線における絶縁電線とその端部を覆う防水樹脂部との隙間が止水部材で塞がれる止水構造において、耐熱性及び伸縮性に優れた止水部材を採用しつつ、防水樹脂部のインサート成形の際の樹脂の圧力による止水部材の位置ずれを防止できることを目的とする。
本発明に係る端子付電線は、以下に示す各構成要素を備える。
(1)第1の構成要素は、導電性の芯線及び該芯線の周囲を覆うシリコーン樹脂の絶縁被覆を有する絶縁電線である。
(2)第2の構成要素は、前記絶縁電線の端部において前記芯線と電気的に接続された金属端子である。
(3)第3の構成要素は、前記絶縁電線の端部における前記絶縁被覆が貫通した筒状のシリコーンゴムの部材であり、内側面が前記絶縁被覆に溶着した筒状ゴム部材である。
(4)第4の構成要素は、絶縁性の合成樹脂からなり、少なくとも前記絶縁電線における前記筒状ゴム部材が設けられた部分から前記金属端子における前記芯線との接続部までの領域を含む保護領域をインサート部とするインサート成形によって形成され、前記保護領域を覆うとともに前記筒状ゴム部材と密接した防水樹脂部である。また、本発明に係る端子付電線において、前記絶縁電線の前記絶縁被覆における前記筒状ゴム部材が設けられた領域は、その両側の領域との間に段差を形成して窪んだ領域であることが考えられる。
また、本発明に係る端子付電線は、以下に示す各構成要素を備える。
(1)第1の構成要素は、導電性の芯線及び該芯線の周囲を覆うシリコーン樹脂の絶縁被覆を有する絶縁電線である。
(2)第2の構成要素は、前記絶縁電線の端部において前記芯線と電気的に接続された金属端子である。
(3)第3の構成要素は、前記絶縁電線の端部における前記絶縁被覆が貫通した筒状のシリコーンゴムの部材であり、内側面が前記絶縁被覆に溶着した筒状ゴム部材である。
(4)第4の構成要素は、絶縁性の合成樹脂からなり、少なくとも前記絶縁電線における前記筒状ゴム部材が設けられた部分から前記金属端子における前記芯線との接続部までの領域を含む保護領域をインサート部とするインサート成形によって形成され、前記保護領域を覆うとともに前記筒状ゴム部材と密接した防水樹脂部である。
(5)第5の構成要素は、前記筒状ゴム部材の厚みよりも小さな厚みで形成され、前記絶縁被覆における前記保護領域内の前記筒状ゴム部材が設けられた領域の両側の位置に圧着された2つの圧着金具である。
また、本発明に係る端子付電線において、前記筒状ゴム部材の外側面は、それぞれ全周に亘る稜線を形成する複数の環状の凸面が当該筒状ゴム部材の軸心方向において並ぶ凹凸面を形成していることが考えられる。
本発明に係る端子付電線において、耐熱性及び伸縮性に優れたシリコーンゴムからなる筒状ゴム部材が、絶縁電線におけるシリコーン樹脂の絶縁被覆とその端部を覆う防水樹脂部との隙間を塞ぐ止水部材として採用される。さらに、筒状ゴム部材は、同じシリコーン系の材料からなる絶縁被覆に対し、溶着(架橋型接着による分子レベルでの接合)により固定されている。そのため、防水樹脂部のインサート成形の際の樹脂の圧力による止水部材の位置ずれが防止される。その結果、止水性能に優れ、さらに止水性能のばらつきの小さな端子付電線を得ることができる。
本発明の第1実施形態に係る端子付電線1の平面図及び側面図である。 端子付電線1における防水樹脂部の部分の断面図である。 端子付電線1が備える筒状ゴム部材の3面図である。 端子付電線1の製造手順を示す模式図である。 本発明の第2実施形態に係る端子付電線1Aにおける防水樹脂部の部分の断面図である。 端子付電線1Aの製造手順の一部を構成する絶縁被覆圧縮工程を示す模式図である。 本発明の第3実施形態に係る端子付電線1Bにおける防水樹脂部の部分の断面図である。 端子付電線1Bの製造手順の一部を構成する金具圧着工程を示す模式図である。
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。
<第1実施形態>
まず、図1から図3を参照しつつ、本発明の実施形態に係る端子付電線1の構成について説明する。図1に示されるように、端子付電線1は、絶縁電線10と金属端子20と筒状ゴム部材30と防水樹脂部40とを備える。
なお、図2は、端子付電線1における防水樹脂部40の部分の断面図であり、より具体的には、図1に示されるD−D平面における端子付電線1の断面図である。また、図3(a)は筒状ゴム部材30の平面図、図3(b)は筒状ゴム部材30の正面図、図3(c)は筒状ゴム部材30の側面図である。
絶縁電線10は、導電性の芯線11及び芯線11の周囲を覆うシリコーン樹脂の絶縁被覆12を備える。絶縁電線10において、芯線11の端部は、絶縁被覆12の端部から延び出て形成されている。
芯線11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。一方、絶縁被覆12は、例えば、例えば、シリコーンゴムなどのシリコーン樹脂からなる。また、絶縁被覆12を構成するシリコーン樹脂は、架橋度が100%未満のシリコーン樹脂からなり、未架橋部を含む。絶縁被覆12を構成するシリコーン樹脂の架橋度は、例えば、概ね60%から90%までの範囲内である。
金属端子20は、絶縁電線10の端部において芯線11と電気的に接続された端子である。金属端子20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。金属端子20は、バスバー、電装機器の端子部又は他の端子付電線の端子などの接続相手と接続される部分である。図1に示される例では、金属端子20は、ネジが通される貫通孔が形成された平板状の端子である。しかしながら、金属端子20が、貫通孔のない板状又は棒状などの他の形状を有することも考えられる。
例えば、金属端子20は、超音波溶接などによって絶縁電線10の端部の芯線11に対して固定される。或いは、金属端子20が、絶縁電線10の芯線11及び絶縁被覆12の部分の各々に圧着されるかしめ部が形成された圧着端子である場合、金属端子20は、絶縁電線10の端部に圧着されて固定される。
筒状ゴム部材30は、絶縁電線10の端部における絶縁被覆12が貫通した筒状のシリコーンゴムの部材である。筒状ゴム部材30は、例えば、シリコーンゴムからなる。圧力が加わっていない状態(自然状態)の筒状ゴム部材30の内側面の直径は、自然状態の絶縁電線10における絶縁被覆12の部分の外径よりも小さい。
従って、絶縁電線10の絶縁被覆12の部分が筒状ゴム部材30の中空部31に通された状態において、筒状ゴム部材30の内側面全体は、筒状ゴム部材30の弾性力によって絶縁被覆12の外周面全体に密接する。さらに、後述するように、筒状ゴム部材30の内側面は、絶縁被覆12に溶着している。
また、図3に示されるように、本実施形態における筒状ゴム部材30の外側面は、それぞれ全周に亘る稜線を形成する複数の環状の凸面32が当該筒状ゴム部材30の軸心方向において並ぶ凹凸面を形成している。即ち、筒状ゴム部材30の外側面は、当該筒状ゴム部材30の軸心方向において環状の凸面32と環状の凹面33とが交互に並ぶ凹凸面である。なお、筒状ゴム部材30の軸心方向とは、筒状ゴム部材30の中空部31の中心線に沿う方向を意味する。
防水樹脂部40は、端子付電線1の端部における所定の保護領域を覆うとともに筒状ゴム部材30と密接した樹脂部材である。この防水樹脂部40は、端子付電線1の保護領域をインサート部とするインサート成形によって形成される。保護領域は、少なくとも絶縁電線10における筒状ゴム部材30が設けられた部分から金属端子20における芯線11との接続部21までの領域を含む領域である。
防水樹脂部40は、例えば、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、ABS樹脂又は芳香族ナイロンなどの絶縁性の樹脂からなる部材である。
<端子付電線1の製造方法>
次に、図4を参照しつつ、端子付電線1の製造手順の概略について説明する。なお、図4は、端子付電線1の製造手順を示す模式図である。
端子付電線1の製造においては、筒状ゴム部材30の元になる部材として、未架橋部の割合が比較的高いシリコーンゴムからなる筒状ゴム部材が用いられる。即ち、筒状ゴム部材30の元になる部材は、架橋度が100%未満のシリコーンゴムからなり、その架橋度は、筒状ゴム部材30の架橋度よりも低い。
以下、筒状ゴム部材30の元になるシリコーンゴムからなる筒状の部材、即ち、架橋度が最終的に得られる筒状ゴム部材30の架橋度よりも低いシリコーンゴムからなる筒状ゴム部材のことを、低架橋度筒状ゴム部材30Aと称する。
低架橋度筒状ゴム部材30Aは、最終的に得られる筒状ゴム部材30と比較して、材料の架橋度が異なる以外は、同じ構造を備えている。例えば、低架橋度筒状ゴム部材30Aは、概ね20%から80%までの範囲の架橋度のシリコーンゴムの部材である。なお、最終的に得られる筒状ゴム部材30の架橋度は、100%であることも、100%未満であることも考えられる。
端子付電線1の製造工程において、まず、筒状ゴム部材装着工程と端子接続工程とが行われる。図4(a)に示されるように、筒状ゴム部材装着工程は、低架橋度筒状ゴム部材30Aの中空部31に絶縁電線10の端部における絶縁被覆12の部分を貫通させる工程である。また、端子接続工程は、金属端子20を、溶接又はかしめによって絶縁電線10の端部に取り付ける工程である。
筒状ゴム部材装着工程及び端子接続工程が行われることにより、図4(b)に示されるように、低架橋度筒状ゴム部材30Aを貫通した状態の絶縁電線10における芯線11と金属端子20とが、一体に連結されるとともに電気的に接続される。
なお、筒状ゴム部材装着工程が、端子接続工程よりも先に行われることが通常である。しかしながら、金属端子20の輪郭形状の大きさと、絶縁電線10の輪郭形状の大きさとの差が小さい場合、端子接続工程が、筒状ゴム部材装着工程よりも先に行われてもよい。
なお、図4(a)において、絶縁電線10が貫通する前の低架橋度筒状ゴム部材30Aが仮想線(2点鎖線)により描かれている。また、図4(b)において、絶縁電線10に接続される前の金属端子20が仮想線により描かれている。
次に、図4(c)に示されるように、溶着工程が行われる。溶着工程は、絶縁電線10の端部における絶縁被覆12の部分に配置された低架橋度筒状ゴム部材30Aを、ヒータ51によって加熱することにより、絶縁電線10の絶縁被覆12に溶着する工程である。
溶着工程の実行により、低架橋度筒状ゴム部材30Aを構成するシリコーン樹脂の未架橋部と絶縁被覆12を構成するシリコーンゴムの未架橋部との架橋が生じる。その結果、溶着工程を経て得られる筒状ゴム部材30は、同じシリコーン系の材料からなる絶縁被覆12に対し、溶着(架橋型接着による分子レベルでの接合)により固定される。
最後に、図4(d)に示されるように、インサート成形工程が行われる。インサート成形工程は、絶縁電線10における保護領域をインサート部とするインサート成形により、溶融状態の樹脂材料40Pを、端子付電線1の保護領域を覆う形状の防水樹脂部40へ成形する工程である。
インサート成形工程においては、まず、端子付電線1の保護領域は、防水樹脂部40を成形するための金型52の内部の予め定められた位置に配置される。その後、溶融状態の樹脂材料40Pが、樹脂供給装置53から金型52内へ射出される。これにより、合成樹脂の防水樹脂部40が、端子付電線1の保護領域を覆う形状に成形される。
なお、図4(d)に示される金型52の図は、金型52の断面図である。
インサート成形の前に絶縁被覆12に溶着した筒状ゴム部材30は、インサート成形の際に溶融樹脂から受ける圧力によって弾性的に収縮する。そのため、保護領域を覆う防水樹脂部40は、収縮した筒状ゴム部材30の弾性力(復元力)によって筒状ゴム部材30と密接した状態となっている。
<効果>
端子付電線1において、耐熱性及び伸縮性に優れたシリコーンゴムからなる筒状ゴム部材30が、絶縁電線10におけるシリコーン樹脂の絶縁被覆12とその端部を覆う防水樹脂部40との隙間を塞ぐ止水部材として採用されている。筒状ゴム部材30は、接着テープなどよりも十分に大きな厚みで形成され、絶縁被覆12と防水樹脂部40との熱膨張の差に対応した十分な伸縮性能を有する。
さらに、筒状ゴム部材30は、同じシリコーン系の材料からなる絶縁被覆12に対し、溶着(架橋型接着による分子レベルでの接合)により固定されている。そのため、防水樹脂部40のインサート成形の際の樹脂の圧力による筒状ゴム部材30の位置ずれは防止される。そのため、筒状ゴム部材30の位置ずれに起因する止水性能の悪化及びばらつきは生じない。
また、筒状ゴム部材30の外側面には、複数の環状の凸面32が形成されている。筒状ゴム部材30において、環状の凸面32は、他の部分よりも弾性的に圧縮しやすく、防水樹脂部40に対してより高い圧力で密接する。さらに、筒状ゴム部材30の外側面が凹凸面であるため、筒状ゴム部材30と防水樹脂部40との接触面積が大きくなる。その結果、筒状ゴム部材30による止水性能がより向上する。
また、従来の防水構造を備えた端子付電線の製造においては、絶縁被覆の表面に接着剤を塗布する作業、或いは接着テープを多重に巻き付ける作業など、作業者の技量によって仕上がり状態にばらつきが生じやすい作業が必要であった。
しかしながら、端子付電線1の製造において、筒状ゴム部材30の元となる低架橋度筒状ゴム部材30Aの中空部31に絶縁電線10を通し、その絶縁電線10及び低架橋度筒状ゴム部材30Aを加熱する工程は、作業者の技量による仕上がり状態のばらつきはほとんど生じない。そのため、絶縁電線10に対する筒状ゴム部材30の装着状態のばらつきに起因する止水性能のばらつきもほとんど生じない。
従って、端子付電線1は、止水性能に優れ、さらに止水性能のばらつきも小さい。さらに、端子付電線1の止水構造は、耐熱性にも優れている。
<第2実施形態>
次に、図5及び図6を参照しつつ、本発明の第2実施形態に係る端子付電線1Aについて説明する。端子付電線1Aは、図1から図4に示された端子付電線1と比較して、絶縁電線10における筒状ゴム部材30が装着された部分の構造のみが異なる。図5及び図6において、図1から図4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、端子付電線1Aにおける端子付電線1と異なる点についてのみ説明する。
なお、図5は、端子付電線1Aにおける防水樹脂部40の部分の断面図である。また、図6は、端子付電線1Aの製造手順の一部を構成する絶縁被覆圧縮工程を示す模式図である。
図5に示されるように、端子付電線1Aにおいて、絶縁電線10の絶縁被覆12における筒状ゴム部材30が設けられた領域は、その両側の領域との間に段差121を形成して窪んだ窪み領域122である。
図6(a)に示されるように、絶縁被覆12の窪み領域122は、絶縁電線10の絶縁被覆12の部分を加熱しつつ圧縮する絶縁被覆圧縮工程により形成される。絶縁被覆圧縮工程は、図4(a)に示された筒状ゴム部材装着工程の前に実行される。
より具体的には、絶縁被覆圧縮工程において、ヒータ55により加熱された金型54が、絶縁電線10の絶縁被覆12の部分に押し付けられる。
金型54における絶縁被覆12に接触する面は、自然状態の絶縁電線10における絶縁被覆12の部分の外径よりも小さい直径の筒状に形成されている。図6(b)に示されるように、金型54によりホットプレス成形された絶縁被覆12には、絶縁被覆12の全周に亘る環状の一対の段差121が形成され、絶縁被覆12における一対の段差121の間の領域が、筒状ゴム部材30が嵌め入れられる窪み領域122となる。
端子付電線1Aにおいて、筒状ゴム部材30は、絶縁被覆12に対して溶着固定されており、さらに、絶縁被覆12の一対の段差121で移動(位置ずれ)が制限される。そのため、防水樹脂部40のインサート成形の際の樹脂の圧力による筒状ゴム部材30の位置ずれは、より確実に防止される。
<第3実施形態>
次に、図7及び図8を参照しつつ、本発明の第3実施形態に係る端子付電線1Bについて説明する。端子付電線1Bは、図1から図4に示された端子付電線1と比較して、2つの圧着金具60が追加された構成を有している。図7及び図8において、図1から図4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、端子付電線1Bにおける端子付電線1と異なる点についてのみ説明する。
なお、図7は、端子付電線1Bにおける防水樹脂部40の部分の断面図である。また、図8は、端子付電線1Bの製造手順の一部を構成する金具圧着工程を示す模式図である。
図7に示されるように、端子付電線1Bにおいて、2つの圧着金具60が、絶縁被覆12における保護領域内の筒状ゴム部材30が設けられた領域の両側の位置に圧着されている。
2つの圧着金具60は、筒状ゴム部材30の厚みよりも小さな厚みで形成されている。そのため、絶縁被覆12の表面から圧着金具60の最大輪郭部までの高さは、絶縁被覆12の表面から筒状ゴム部材30の最大輪郭部までの高さよりも低い。
図8(a)に示されるように、2つの圧着金具60は、金具圧着工程によって絶縁電線10に圧着される。金具圧着工程において、2つの圧着金具60は、絶縁電線10の端部の絶縁被覆12の部分における間隔を空けた2箇所に加締められることによって絶縁電線10に圧着される。金具圧着工程は、図4(d)に示されたインサート成形工程が行われるまでに実行される。なお、金具圧着工程の実行順序と、筒状ゴム部材装着工程、端子接続工程及び溶着工程各々の実行順序との先後関係は問わない。
図8(b)に示されるように、2つの圧着金具60が圧着された絶縁電線10の絶縁被覆12には、圧着金具60の縁部によって一対の段差61が形成される。筒状ゴム部材30は、絶縁被覆12における2つの圧着金具60の間の区画領域123に溶着される。
端子付電線1Bにおいて、筒状ゴム部材30は、絶縁被覆12に対して溶着固定されており、さらに、2つの圧着金具60によって移動(位置ずれ)が制限される。そのため、防水樹脂部40のインサート成形の際の樹脂の圧力による筒状ゴム部材30の位置ずれは、より確実に防止される。
1,1A,1B 端子付電線
10 絶縁電線
11 芯線
12 絶縁被覆
20 金属端子
21 接続部
30 筒状ゴム部材
30A 低架橋度筒状ゴム部材
31 筒状ゴム部材の中空部
32 筒状ゴム部材の凸面
33 筒状ゴム部材の凹面
40 防水樹脂部
40P 樹脂材料
51,55 ヒータ
52,54 金型
53 樹脂供給装置
60 圧着金具
61,121 段差
122 絶縁被覆の窪み領域
123 絶縁被覆の区画領域

Claims (3)

  1. 導電性の芯線及び該芯線の周囲を覆うシリコーン樹脂の絶縁被覆を有する絶縁電線と、
    前記絶縁電線の端部において前記芯線と電気的に接続された金属端子と、
    前記絶縁電線の端部における前記絶縁被覆が貫通した筒状のシリコーンゴムの部材であり、内側面が前記絶縁被覆に溶着した筒状ゴム部材と、
    絶縁性の合成樹脂からなり、少なくとも前記絶縁電線における前記筒状ゴム部材が設けられた部分から前記金属端子における前記芯線との接続部までの領域を含む保護領域をインサート部とするインサート成形によって形成され、前記保護領域を覆うとともに前記筒状ゴム部材と密接した防水樹脂部と、を備え
    前記絶縁電線の前記絶縁被覆における前記筒状ゴム部材が設けられた領域は、その両側の領域との間に段差を形成して窪んだ領域である、端子付電線。
  2. 導電性の芯線及び該芯線の周囲を覆うシリコーン樹脂の絶縁被覆を有する絶縁電線と、
    前記絶縁電線の端部において前記芯線と電気的に接続された金属端子と、
    前記絶縁電線の端部における前記絶縁被覆が貫通した筒状のシリコーンゴムの部材であり、内側面が前記絶縁被覆に溶着した筒状ゴム部材と、
    絶縁性の合成樹脂からなり、少なくとも前記絶縁電線における前記筒状ゴム部材が設けられた部分から前記金属端子における前記芯線との接続部までの領域を含む保護領域をインサート部とするインサート成形によって形成され、前記保護領域を覆うとともに前記筒状ゴム部材と密接した防水樹脂部と、を備え、
    前記筒状ゴム部材の厚みよりも小さな厚みで形成され、前記絶縁被覆における前記保護領域内の前記筒状ゴム部材が設けられた領域の両側の位置に圧着された2つの圧着金具をさらに備える、端子付電線。
  3. 前記筒状ゴム部材の外側面は、それぞれ全周に亘る稜線を形成する複数の環状の凸面が当該筒状ゴム部材の軸心方向において並ぶ凹凸面を形成している、請求項1又は請求項2に記載の端子付電線。
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