特開 2023-121773 ワイヤーハーネス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023121773

(43)【公開日】2023-08-31

(54)【発明の名称】ワイヤーハーネス

(51)【国際特許分類】

   H02G 15/08 20060101AFI20230824BHJP

   H02G 15/04 20060101ALI20230824BHJP

   H02G 1/14 20060101ALI20230824BHJP

   H01R 4/70 20060101ALI20230824BHJP

   H01B 7/00 20060101ALI20230824BHJP

【ＦＩ】

H02G15/08

H02G15/04

H02G1/14

H01R4/70 K

H01B7/00 301

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098660

(22)【出願日】2023-06-15

(62)【分割の表示】P 2019151494の分割

【原出願日】2019-08-21

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002158

【氏名又は名称】弁理士法人上野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 裕

(72)【発明者】

【氏名】南原 慎太郎

(57)【要約】

【課題】複数本の電線の導体が接合されたスプライス部に対して高い防水性を付与することができるワイヤーハーネスを提供する。
【解決手段】複数の電線を含む第一電線束２と、前記第一電線束２よりも少ない本数の電線４を含む第二電線束３と、スプライス部５と、防水部６と、を有し、前記スプライス部５は、前記第一電線束２と前記第二電線束３の前記電線４の導体４１が露出した露出部を接合しており、前記防水部６は、前記スプライス部５と、前記第一電線束２の絶縁被覆の表面と、前記第二電線束３の絶縁被覆の表面とを、樹脂材料で一体に被覆しており、前記防水部６が前記第一電線束２の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域２１の長さである第一被覆長Ｌ１は、前記防水部６が前記第二電線束３の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域３１の長さである第二被覆長Ｌ２よりも長い、ワイヤーハーネス１とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一電線束と、第二電線束と、スプライス部と、防水部と、を有し、
前記第一電線束は、複数の電線を含み、
前記第二電線束は、前記電線を前記第一電線束よりも少ない本数だけ含み、
前記電線は、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆と、を有し、前記絶縁被覆から前記導体が露出した露出部を備え、
前記スプライス部は、前記第一電線束の前記露出部と、前記第二電線束の前記露出部とを接合しており、
前記防水部は、前記スプライス部と、前記第一電線束の前記絶縁被覆の表面と、前記第二電線束の前記絶縁被覆の表面とを、樹脂材料で一体に被覆しており、
前記防水部が前記第一電線束の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域の長さである第一被覆長は、前記防水部が前記第二電線束の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域の長さである第二被覆長よりも長い、ワイヤーハーネス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ワイヤーハーネスに関する。

【背景技術】

【0002】

複数本の電線を含むワイヤーハーネスにおいて、各電線の絶縁被覆から露出された導体が、圧着端子等を用いて相互に接合され、スプライス部が形成されることがある。そのようなスプライス部を備えたワイヤーハーネスは、例えば特許文献１～３等に開示されている。スプライス部を水との接触から保護することを目的として、スプライス部を含む部位が、樹脂材料等、水を透過しにくい材料で被覆される場合がある。特に、ワイヤーハーネスが、自動車内等、水との接触が起こりやすい環境で使用される場合には、スプライス部に防水を施すことが重要となる。そのようにスプライス部を被覆する防水部材を設ける形態は、例えば特許文献１，２に開示されている。特許文献１，２では、それぞれ、高い防水性能が得られるように、防水部材の構成材料が検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１５９０７０号公報

【特許文献2】特開２０１８－７３７７４号公報

【特許文献3】特開２０１８－３２５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ワイヤーハーネスのスプライス部に、防水部材を設ける場合に、防水性を高める観点から、特許文献１，２のように、防水部材を構成する材料を工夫することは、有効である。しかし、その種の防水部材において、防水部材の構造、例えば、防水部材の各部の寸法や、防水部材とワイヤーハーネスの他の構成部材との関係等も、防水性能に影響を与えるはずである。スプライス部を被覆する防水部材の構造を検討することで、防水性能をさらに高めることができる可能性がある。

【0005】

そこで、複数本の電線の導体が接合されたスプライス部に対して高い防水性を付与することができるワイヤーハーネスを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のワイヤーハーネスは、第一電線束と、第二電線束と、スプライス部と、防水部と、を有し、前記第一電線束は、複数の電線を含み、前記第二電線束は、前記電線を前記第一電線束よりも少ない本数だけ含み、前記電線は、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆と、を有し、前記絶縁被覆から前記導体が露出した露出部を備え、前記スプライス部は、前記第一電線束の前記露出部と、前記第二電線束の前記露出部とを接合しており、前記防水部は、前記スプライス部と、前記第一電線束の前記絶縁被覆の表面と、前記第二電線束の前記絶縁被覆の表面とを、樹脂材料で一体に被覆しており、前記防水部が前記第一電線束の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域の長さである第一被覆長は、前記防水部が前記第二電線束の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域の長さである第二被覆長よりも長い。

【発明の効果】

【0007】

本開示にかかるワイヤーハーネスは、複数本の電線の導体が接合されたスプライス部に対して高い防水性を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示の一実施形態にかかるワイヤーハーネスを示す側面図である。図では、シート体に包囲された領域に充填された樹脂材料を、斜線にて表示している。

【図2】図２Ａおよび図２Ｂは、上記ワイヤーハーネスの第一被覆域における断面を示す図である。図２Ａと図２Ｂは、異なる２つの形態を示している。

【図3】図３は、シミュレーションによって得られた、防水部の被覆長と、防水部の端縁における最大熱応力との関係を示す図である。

【図4】図４は、実測により得られた、ポリ塩化ビニルに対するアクリル系樹脂の接着強度の高温耐久時における変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。

【0010】

本開示にかかるワイヤーハーネスは、第一電線束と、第二電線束と、スプライス部と、防水部と、を有し、前記第一電線束は、複数の電線を含み、前記第二電線束は、前記電線を前記第一電線束よりも少ない本数だけ含み、前記電線は、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆と、を有し、前記絶縁被覆から前記導体が露出した露出部を備え、前記スプライス部は、前記第一電線束の前記露出部と、前記第二電線束の前記露出部とを接合しており、前記防水部は、前記スプライス部と、前記第一電線束の前記絶縁被覆の表面と、前記第二電線束の前記絶縁被覆の表面とを、樹脂材料で一体に被覆しており、前記防水部が前記第一電線束の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域の長さである第一被覆長は、前記防水部が前記第二電線束の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域の長さである第二被覆長よりも長い。

【0011】

上記ワイヤーハーネスにおいては、防水部が、第一電線束および第二電線束の絶縁被覆の表面を、スプライス部と一体に被覆している。このような防水部を有するワイヤーハーネスが温度変化を受けると、電線の絶縁被覆を構成する材料と、防水部を構成する樹脂材料とで、温度変化に対する膨張や収縮の挙動が異なることにより、絶縁被覆と防水部の間に熱応力が発生しやすい。その熱応力は、電線束を構成する電線の本数が多くなるほど大きくなり、防水部が絶縁被覆の表面から剥離を起こしやすくなる。しかし、上記ワイヤーハーネスにおいては、第二電線束よりも電線の本数の多い第一電線束の方で、防水部に被覆された領域の長さである被覆長が長くなっている。被覆長が長いほど、防水部の端縁における熱応力を低減することができる。その結果、ワイヤーハーネスが温度変化を受けた際に、電線の本数が多い第一電線束の表面で、防水部に端縁から剥離が生じて防水性が低下するのを、抑制することができる。

【0012】

ここで、前記第一被覆長は、前記第二被覆長の４倍以上であるとよい。すると、ワイヤーハーネスが温度変化を受けた際に、第二電線束よりも電線の本数の多い第一電線束の表面において、熱応力による剥離が生じるのを、効果的に抑制し、高い防水性を維持しやすくなる。

【0013】

少なくとも前記第一電線束側の端縁における前記防水部の最大熱応力は、前記絶縁被覆に対する前記樹脂材料の接着強度よりも小さいとよい。すると、温度変化によって、防水部の端縁に熱応力が発生した場合にも、防水部の接着力により、防水部が電線の絶縁被覆の表面から剥離するのを、抑止しやすくなる。その結果、温度変化を受ける環境でも、防水部による防水性を維持しやすくなる。

【0014】

少なくとも前記第一電線束側の端縁における前記防水部の最大熱応力は、０．５ＭＰａ以下であるとよい。この場合には、防水部の端縁における熱応力が十分に小さく抑えられていることで、ワイヤーハーネスが温度変化を受ける環境でも、熱応力による防水部の剥離を、効果的に抑制することができる。

【0015】

前記絶縁被覆に対する前記樹脂材料の接着強度は、０．５ＭＰａ以上であるとよい。この場合には、防水部が電線の絶縁被覆の表面に強固に接着された状態となる。そのため、温度変化により、防水部に熱応力が発生しても、その熱応力によって防水部が絶縁被覆の表面から剥離する事態が、起こりにくくなる。

【0016】

前記絶縁被覆に対する前記樹脂材料の接着強度は、前記ワイヤーハーネスを、温度８５℃、湿度８５％ＲＨの環境に５００時間置いた後の状態で、０．５ＭＰａ以上を維持するとよい。この場合には、防水部を構成する樹脂材料が、高温環境を経ても、高い接着性を維持し、防水部が電線の絶縁被覆の表面に強固に接着した状態が、保たれやすい。よって、高温環境を経たことにより、防水部に熱応力が発生しても、その熱応力によって防水部が絶縁被覆表面から剥離するのを、抑制することができる。その結果、ワイヤーハーネスを高温環境で使用する際にも、高い防水性が保たれる。

【0017】

［本開示の実施形態の詳細］
以下に、本開示の実施形態にかかるワイヤーハーネスについて、図面を参照しながら説明する。本開示の実施形態にかかるワイヤーハーネスは、２つの電線束が接合されたスプライス部と、そのスプライス部を含む領域を被覆する防水部を有するものである。なお、本明細書において、反対方向、直線状等、部材の形状や配置を表す概念には、幾何的に厳密な概念のみならず、ワイヤーハーネスおよびその構成部材として許容される程度のずれを範囲に含むものとする。また、各種特性は、特記しない限り、大気中、室温にて計測される値とする。

【0018】

＜ワイヤーハーネスの構造の概略＞
まず、本開示の一実施形態にかかるワイヤーハーネスについて、構造の概略を説明する。本開示の一実施形態にかかるワイヤーハーネス１の概略を、図１に示す。

【0019】

ワイヤーハーネス１は、第一電線束２と、第二電線束３とを有している。第一電線束２は、複数の電線４を含んでおり、第二電線束３は、第一電線束２よりも少ない本数の電線４を含んでいる。第二電線束３を構成する電線４は、１本であっても複数であってもよい。図示した形態では、第一電線束２が３本の電線４を含んでいる。第二電線束３は電線４を１本のみ含んでいる。本明細書においては、この第二電線束３のように、電線４を１本のみ含む形態についても、電線束と称するものとする。本実施形態において、第一電線束２および第二電線束３を構成する電線４は、全て同じものとする。

【0020】

第一電線束２および第二電線束３を構成する電線４は、それぞれ、導体４１と、導体４１の外周を被覆する絶縁被覆４２とを有している（図２Ａ，２Ｂ参照）。各電線４は、絶縁被覆４２が除去され、絶縁被覆４２から導体４１が露出した状態となった、露出部を有している。本ワイヤーハーネス１において、第一電線束２を構成する電線４のうちの１本（例えば中央の１本）は、第二電線束３を構成する１本の電線４と連続した１本の電線４（本線）となっており、その本線の中間部において絶縁被覆４２が除去されて、導体４１が露出され、露出部が形成されている。その本線の中間部に形成された露出部に、第一電線束２を構成する他の電線４（枝線）の端部に形成された露出部が、次に説明するスプライス部５によって、接合されている。

【0021】

第一電線束２と第二電線束３の間には、スプライス部５が形成されている。スプライス部５は、第一電線束２および第二電線束３を構成する各電線４の露出部を、相互に接合している。第一電線束２と第二電線束３は、スプライス部５を挟んで、異なる方向に延びている。図示した形態では、第一電線束２と第二電線束３が、スプライス部５を挟んで、直線状に相互に反対の方向に延びている。また、図示した形態では、スプライス部５において、圧着端子５１を用いたかしめ固定により、各電線４の露出部が接合されている。なお、スプライス部５においては、各電線４の露出部を構成する導体４１を、相互に電気的に接続するともに、物理的に固着させることができれば、どのような手段によって露出部の接合を行ってもよく、圧着端子５１を用いる形態の他、抵抗溶接や超音波溶接等の溶接や、はんだ付け等、溶融金属を用いた接合を例示することができる。本ワイヤーハーネス１において、スプライス部５は、第一電線束１から第二電線束３へと続く１本の本線に、第一電線束２として、２本の枝線を接合するものとなっている。

【0022】

ワイヤーハーネス１はさらに、スプライス部５を含む領域を樹脂材料で被覆する防水部６を有している。防水部６を構成する樹脂材料は、スプライス部５と、スプライス部５の両側に位置する第一被覆域２１と、第二被覆域３１とを、一体に被覆している。ここで、第一被覆域２１および第二被覆域３１は、各電線束２，３において、各電線束２，３を構成する電線４の導体４１が絶縁被覆４２に覆われた部位を指す。つまり、防水部６は、スプライス部５と、第一電線束２の絶縁被覆４２の表面と、第二電線束３の絶縁被覆４２の表面を、一体に被覆している。

【0023】

本実施形態にかかるワイヤーハーネス１においては、防水部６が第一被覆域２１を被覆する領域の長さである第一被覆長Ｌ１が、防水部６が第二被覆域３１を被覆する領域の長さである第二被覆長Ｌ２よりも、長くなっている。このような被覆長Ｌ１，Ｌ２の大きさの関係をはじめ、防水部６の構成については、後に詳しく説明する。防水部６は、スプライス部５に水（電解質も含む；以下同じ）が侵入するのを抑制する防水材としての役割を果たす。

【0024】

さらに、ワイヤーハーネス１は、シート体７を備えている。シート体７は、防水部６の外周を包囲している。シート体７は、ワイヤーハーネス１に必須に設けられるものではないが、設けておくことで、防水部６の形成を簡便に行うことができる。例えば、透明なシート体７の表面に光硬化性樹脂組成物を配置し、その樹脂組成物を配置したシート体７の面で、ワイヤーハーネス１のスプライス部５を含む領域を包み込めばよい。そして、シート体７の外側から光照射を行って樹脂組成物を硬化させることで、スプライス部５を含む領域を樹脂材料よりなる防水部６で被覆した状態を、簡便に形成することができる。また、シート体７は、防水部６を外部の物体との接触等から保護する、保護部材としても機能する。

【0025】

ワイヤーハーネス１の各部を構成する材料や寸法は特に限定されるものではないが、以下に、好適な材料等を例示しておく。電線４を構成する導体４１は、単線よりなってもよいが、複数の素線４１ａの集合体よりなることが好ましい。素線４１ａを構成する金属材料は特に限定されず、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を例示することができる。導体４１は、１種の素線４１ａのみよりなっても、２種以上の素線４１ａを含むものであってもよい。また、導体４１は、金属素線４１ａに加えて、有機繊維等、金属材料以外で構成される素線を含んでいてもよい。電線４を構成する絶縁被覆４２は、絶縁性のポリマー材料より構成されている。具体的なポリマー材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のハロゲン系ポリマー、熱可塑性エラストマー、ゴムなどを挙げることができる。これらのポリマー材料は、単独で絶縁被覆４２を構成しても、２種以上混合されてもよい。ポリマー材料には、適宜、各種添加剤が添加されていてもよい。添加剤としては、難燃剤、充填剤、着色剤等を挙げることができる。

【0026】

各電線４の導体断面積および絶縁被覆４２の厚さは、特に限定されるものではないが、後に説明する、防水部６での応力緩和による防水性向上の効果を有効に利用する等の観点から、導体断面積としては、０．５ｍｍ^２以上、５ｍｍ^２以下の範囲を例示することができる。また、絶縁被覆４２の厚さとしては、０．２ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下の範囲を例示することができる。

【0027】

防水部６を構成する樹脂材料も、絶縁性のポリマー材料であれば、特に種類を限定されるものではない。しかし、防水部６を簡便に形成する観点から、熱可塑性樹脂や各種硬化性樹脂等、流動性の高い状態で所定の箇所に配置した後、固化させることで、防水部６を形成できるものであることが好ましい。特に、樹脂材料として、硬化性樹脂を用いることが好ましい。硬化性樹脂としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、および二液反応硬化性樹脂等を例示することができる。防水部６の形成の簡便性の観点から、これらの樹脂の中でも、光硬化性樹脂を用いることが好ましい。

【0028】

防水部６を構成する樹脂材料の樹脂種についても、特に限定されるものではないが、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等を例示することができる。中でも、アクリル系樹脂を用いることが好適である。光硬化性のアクリル系樹脂としては、ウレタン（メタ）アクリレート系樹脂、エポキシ（メタ）アクリレート系樹脂、ポリエステル（メタ）アクリレート系樹脂等を好適に例示することができる。防水部６を構成する樹脂材料としては、１種のみを用いても、２種以上を混合して用いてもよい。また、樹脂材料には、適宜、各種添加剤が添加されていてもよい。添加剤としては、反応開始剤、難燃剤、充填剤、着色剤等を挙げることができる。

【0029】

ワイヤーハーネス１がシート体７を備える場合に、シート体７を構成する材料も、絶縁性のポリマー材料であれば、特に限定されるものではない。ポリマー材料としては、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ＰＶＣ等のハロゲン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン等のポリアミドを例示することができる。ポリマー材料には、適宜、各種添加剤が添加されてもよい。また、防水部６を介して、シート体７を、スプライス部５の外周の所定の領域に配置し、固定する際の簡便性の観点から、シート体７は、接着剤または粘着剤が配置された接着層を有する接着テープとして構成されていることが好ましい。この場合には、接着層が設けられた面が、防水部６に接する面となる。また、防水部６を構成する樹脂材料が光硬化性樹脂である場合には、シート体７を介した光照射によって、樹脂材料を硬化させられるように、シート体７は、樹脂材料の硬化に用いる光を透過する、透明な材料よりなることが好ましい。

【0030】

＜防水部の構成＞
ここで、ワイヤーハーネス１に設けられる防水部６について、詳細に説明する。上記のように、防水部６は、ワイヤーハーネス１において、スプライス部５と、第一被覆域２１および第二被覆域３１を、樹脂材料で一体に被覆するものである。

【0031】

本実施形態にかかるワイヤーハーネス１においては、防水部６が、第一被覆域２１において、第一電線束２の絶縁被覆４２の表面を被覆する領域の長さである第一被覆長Ｌ１が、防水部６が、第二被覆域３１において、第二電線束３の絶縁被覆４２の表面を被覆する領域の長さである第二被覆長Ｌ２よりも、長くなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。ここで、第一被覆長Ｌ１および第二被覆長Ｌ２は、それぞれ、第一電線束２および第二電線束３において、軸線方向に沿って、スプライス部５に面する被覆域２１，３１の端縁２２，３２の位置から、防水部６の端縁６２，６３の位置までの距離に対応する。防水部６において、電線４の本数が多い第一電線束２側における第一被覆長Ｌ１が、電線４の本数の少ない第二電線束３側における第二被覆長Ｌ２よりも長くなっていることにより、ワイヤーハーネス１のスプライス部５またはその近傍の部位が温度変化を受けることがあっても、防水部６によるスプライス部５に対する防水性を、確保することができる。

【0032】

ワイヤーハーネス１において、スプライス部５、あるいはその近傍の部位が温度変化を受けると、防水部６および電線４の絶縁被覆４２が、膨張や収縮を起こす。しかし、防水部６と絶縁被覆４２は、通常は異なる材料より構成されており、温度変化に対する膨張や収縮の挙動は、相互に異なる。すると、温度変化を受けた際に、防水部６と絶縁被覆４２が、相互の変形に追随しにくくなくなり、防水部６と絶縁被覆４２の間に熱応力が発生する。その熱応力によって、絶縁被覆４２の表面から、防水部６が剥離してしまう場合がある。剥離は、多くの場合、防水部６の端縁６２，６３から起こる。特に、防水部６および絶縁被覆４２が加熱を受けた後、放冷される際の収縮に伴って、防水部６の剥離が生じやすい。防水材として一般的に使用される各種硬化性樹脂は、ＰＶＣやポリオレフィン等、電線４の絶縁被覆４２として多用される材料よりも、熱収縮率が小さい場合が多く、そのような防水性材料を用いて防水部６を構成した場合に、絶縁被覆４２の収縮に防水部６が追随しにくいからである。

【0033】

温度変化時に防水部６と絶縁被覆４２の間に発生する熱応力は、１つの電線束２（３）を構成し、防水部６に被覆される電線４の本数が多い方が、大きくなる。温度変化によって膨張や収縮を起こす絶縁被覆４２の総体積が大きくなるからである。つまり、電線束２（３）を構成する電線４の本数が多いほど、温度変化時に防水部６との間に発生する熱応力が大きくなり、熱応力による防水部６の剥離も、起こりやすくなる。

【0034】

温度変化時に電線４の絶縁被覆４２と防水部６との間に発生する熱応力は、防水部６を構成する樹脂材料の中で、緩和することができる。その応力緩和により、防水部６の剥離を起こりにくくすることができる。防水部６における応力緩和の効果は、１つの電線束２（３）の絶縁被覆４２を囲む領域の長さが長いほど、つまり被覆域２１（３１）を被覆する防水部６の長さである被覆長Ｌ１（Ｌ２）が長いほど、大きくなる。応力緩和に関与することでできる樹脂材料の量が多くなるからである。その結果、防水部６の被覆長Ｌ１（Ｌ２）が長いほど、防水部６の端縁６２（６３）における最大熱応力が小さくなる。このことは、後の実施例でも、シミュレーションによって示される。

【0035】

なお、防水部６の端縁６２（６３）における最大熱応力とは、防水部６の端縁６２（６３）に露出した面（端面）で計測される熱応力について、当該面の各位置において、温度を変化させた際に観測される熱応力の最大値を指し、値が小さいほど、防水部６における応力緩和の効果が大きいことを示す。応力緩和の効果が大きくなり、防水部６の端縁６２（６３）における最大熱応力が小さくなるほど、その端縁６２（６３）を起点として、防水部６が絶縁被覆４２の表面に対して剥離を起こすのを、抑制することができる。

【0036】

上記のように、１つの電線束２（３）を構成する電線４の本数が多いほど、その電線束２（３）の被覆域２１（３１）を被覆する防水部６との界面において、温度変化時に、熱応力による剥離が発生しやすくなる。しかし、本実施形態にかかるワイヤーハーネス１の防水部６においては、電線束２を構成する電線４の本数が多い第一被覆域２１側の被覆長Ｌ１が、電線束３を構成する電線４の本数が少ない第二被覆域３１側の被覆長Ｌ２よりも、長くなっており、第一被覆域２１において、第二被覆域３１よりも、防水部６における応力緩和の効果が大きく働くことになる。すると、第一被覆域２１において、電線４の本数の多さに起因して発生する大きな熱応力を、応力緩和によって軽減し、第一被覆域２１側の防水部６の端縁６２に発生する最大熱応力を、小さく抑えることができる。その結果、防水部６が、第一被覆域２１側の端縁６２において、電線４の表面から剥離するのを、抑制することができる。

【0037】

このように、本実施形態にかかるワイヤーハーネス１は、防水部６が、電線４の本数の多い第一電線束２の方に、長い被覆長Ｌ１を有することにより、温度変化を経ても、防水部６が、絶縁被覆４２に密着し、高い防水性を示す状態を、維持することができる。本ワイヤーハーネス１は、温度変化を経ても、高い防水性を維持できることから、自動車内等、水と接触する可能性があり、しかも温度変化を頻繁に受ける環境に、好適に適用することができる。

【0038】

第一被覆長Ｌ１が長いほど、第一被覆域２１において、応力緩和による防水部６の剥離抑制の効果が、大きくなる。例えば、第一被覆長Ｌ１を、第二被覆長Ｌ２の４倍以上、さらには５倍以上、また７倍以上としておけば、あるいは、第一電線束２の電線４の本数が、第二電線束３の電線４の本数のＮ倍である場合に、第一被覆長Ｌ１を、第二被覆長Ｌ２のＮ倍以上、さらには１．５Ｎ倍以上としておけば、第一被覆域２１における防水部６の剥離を、効果的に抑制することができる。また、第一被覆長Ｌ１を１５ｍｍ以上、さらには２０ｍｍ以上としておくことが好ましい。第一被覆長Ｌ１の上限は、特に設けられるものではないが、第一被覆域２１における防水部６の剥離抑制効果が飽和しない範囲で、過剰に第一被覆長Ｌ１が長くなるのを回避する等の観点から、第二被覆長Ｌ２の１２倍以下としておくとよい。なお、第二被覆長Ｌ２も、短すぎると、第二被覆域３１における防水部６の剥離を抑制できなくなる可能性があるので、例えば、絶縁被覆４２の厚さの４倍以上を確保しておくことが好ましく、５倍以上を確保しておくことがより好ましい。

【0039】

第一電線束２および第二電線束３を構成する電線４の本数は、第一電線束２の方がその本数が多ければ、特に限定されるものではない。しかし、第一電線束２を構成する電線４の本数が多いほど、また、第一電線束２と第二電線束３で電線４の本数が大きく異なっているほど、第一被覆長Ｌ１を第二被覆長Ｌ２よりも長くすることによる、第一被覆域２１における防水部６の剥離抑制の効果が、大きくなる。第一電線束２を構成する電線４の本数は、３本以上であることが好ましい。また、第一電線束２を構成する電線４の本数が、第二電線束３を構成する電線４の本数の２倍以上、さらには３倍以上であることが好ましい。

【0040】

上記のように、防水部６の端縁６２，６３における最大熱応力が小さいほど、電線４の表面から防水部６が剥離するのを抑制しやすくなる。防水部６の端縁６２，６３における最大熱応力は、少なくとも第一被覆域２１側の端縁６２において、さらには第二被覆域３１側の端縁６３においても、０．７ＭＰａ以下、さらには０．５ＭＰａ以下であることが好ましい。すると、自動車内で使用されるワイヤーハーネスにおいて想定される温度変化に対して、防水部６が十分な防水性を維持するものとなりやすい。防水部６の端縁６２，６３における最大熱応力の大きさは、上記のように、被覆長Ｌ１，Ｌ２を長くすることで、小さくすることができるが、防水部６を構成する具体的な樹脂材料にも依存する。防水部６の特定の位置における最大熱応力は、例えば、コンピュータ支援エンジニアリング（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ＣＡＥ）を用いたシミュレーションによって、見積もることができる。

【0041】

また、防水部６の端縁６２，６３に熱応力が発生した場合に、防水部６が電線４の絶縁被覆４２に強固に密着しているほど、剥離が生じにくくなる。よって、防水部６の最大熱応力は、少なくとも第一被覆域２１側の端縁６２において、好ましくは第二被覆域３１側の端縁６３においても、絶縁被覆４２に対する防水部６を構成する樹脂材料の接着強度よりも小さくなっていることが好ましい。すると、温度変化を受けた際に、防水部６の端縁６２，６３に熱応力が発生することがあっても、防水部６が絶縁被覆４２の表面から剥離しにくくなり、高い防水性を維持しやすくなる。樹脂材料の接着強度は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６８５０に準拠して、引張せん断接着強度として計測することができる。

【0042】

絶縁被覆４２に対する防水部６を構成する樹脂材料の接着強度は、大きいほど好ましく、０．５ＭＰａ以上、さらには１．０ＭＰａ以上であるとよい。また、防水部６を構成する樹脂材料としては、高温環境で変性を起こし、接着強度が低下するものもあるが、温度変化時の防水性の低下を効果的に抑制する観点から、防水部６を構成する樹脂材料として、高温環境を経ても高い接着強度を維持できるものを用いることが好ましい。具体的には、絶縁被覆４２に対する防水部６を構成する樹脂材料の接着強度が、両者を接着して、温度８５℃、湿度８５％ＲＨの環境に５００時間置いた後の状態で、０．３ＭＰａ以上、さらには０．５ＭＰａ以上を維持することが好ましい。

【0043】

スプライス部５を水等との接触から保護するために、防水部６は、スプライス部５の全周を被覆している必要があるが、スプライス部５のみならず、両側の被覆域２１，３１においても、防水部６が全周を被覆していることが好ましい。防水部６の外周にシート体７が配置される場合にも、シート体７とスプライス部５の間、またシート体７と被覆域２１，３１との間に、スプライス部５および被覆域２１，３１の全周を被覆して、樹脂材料が配置され、防水部６が形成されていることが好ましい。スプライス部５および被覆域２１，３１の全周に、防水部６が形成されることで、各電線束２，３を取り囲み、熱応力の緩和に寄与する樹脂材料の量が多くなり、防水部６の防水性を高めやすくなる。また、外部の物体等との接触による損傷の発生や絶縁性の低下から、スプライス部５を効果的に保護することができる。なお、これらの効果を十分に利用する観点から、被覆域２１，３１の外周における防水部６の厚さは、被覆域２１，３１を構成する電線４の表面から防水部６の外縁までの距離（図２Ａ，２Ｂ中の距離ｔ）にして、電線４の外径の５０％以上あればよく、さらには１００％以上、また１２０％以上、１５０％以上あれば、一層好ましい。その厚さ以上に防水部６の厚さを大きくしても、熱応力の緩和による防水性向上の効果がさらに高まることは、起こりにくい。

【0044】

被覆域２１，３１において、防水部６は、第一電線束２、また、複数の電線４を含む場合の第二電線束３全体としての外周を筒状に被覆するだけのものであってもよいが、図２Ａ，２Ｂに第一被覆域２１におけるワイヤーハーネス１の断面を示すように、樹脂材料が電線束２の外周領域を被覆するのに加え、電線束２を構成する電線４の間の領域に樹脂材料を充填した電線間充填部６１を備えることが好ましい。つまり、隣接する少なくとも２本の電線４の間に、間隙（図中距離ｄにて表示）を有し、その間隙に樹脂材料が充填されていることが好ましい。図２Ａに示した形態では、各電線４の間の領域の全域に、樹脂材料が充填され、電線間充填部６１が形成されている。図２Ｂに示した形態では、一部の電線４の間の領域に、樹脂材料が充填され、電線間充填部６１が形成されている。

【0045】

防水部６が電線間充填部６１を有することにより、防水部６において、樹脂材料と電線４の間の接触面積が大きくなり、電線４に対する防水部６の密着性を高めることができる。また、電線間充填部６１の存在により、電線４を取り囲み、熱応力の緩和に寄与できる樹脂材料の量が多くなるため、温度変化を受けた際に、熱応力を緩和し、防水部６の剥離を抑制する効果が高くなる。よって、電線間充填部６１を形成することにより、防水部６による防水性を、さらに高めることができる。特に、図２Ａのように、各電線間の領域の全域に電線間充填部６１を形成することで、防水性向上に優れた効果が得られる。

【実施例0046】

以下、実施例を示す。ここでは、コンピュータシミュレーションにより、防水部の被覆長と熱応力との関係を調べた。また、高温環境における樹脂材料の接着強度の変化を実測し、防水部の熱応力との関係について考察した。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

【0047】

［１］防水部の被覆長と熱応力の関係
［試験方法］
コンピュータシミュレーションにより、ワイヤーハーネスにおいて、スプライス部を含む領域を被覆する防水部の被覆長と、防水部の端縁における最大熱応力との関係を調べた。

【0048】

シミュレーションは、ＣＡＥ解析にて行った。有限要素法による熱応力解析により、ワイヤーハーネスの防水部の端縁に発生する最大熱応力を見積もった。

【0049】

シミュレーション対象のモデルとして、図１に示したのと同様のワイヤーハーネス１を用いた。電線束２，３を構成する電線４の本数は、第一電線束２について３本、第二電線束３について１本とした。第二電線束３側の第二被覆長Ｌ２は３ｍｍに固定し、第一電線束２側の第一被覆長Ｌ１を変化させながら、シミュレーションを行った。スプライス部５を構成する圧着端子５１の中心から、第一被覆域２１および第二被覆域３１の端縁２２，３２までの距離は、それぞれ８ｍｍとした。シート体７はモデルから省略した。

【0050】

電線４としては、以下の表１に示すサイズを有するものを用いた。絶縁被覆の構成材料は、ＰＶＣとした。１つのモデルにおいて使用する４本の電線４は、全て同じものとした。

【0051】

【表1】

【0052】

防水部６を構成する樹脂材料としては、アクリル系樹脂を適用した。下に、アクリル樹脂の物性を、絶縁被覆を構成するＰＶＣの物性とともに列挙しておく。なお、ここで適用したアクリル系樹脂は、次の接着強度の実測に用いている樹脂材料に対応するものである。

【0053】

＜アクリル樹脂＞
・粘度（８５℃）：７ｍＰａ
・ヤング率（室温）：３０ｍＰａ
・ポアソン比：０．４
・線膨張率：１５０ｐｐｍ
＜ＰＶＣ（電線被覆）＞
・ヤング率（室温）：８ＭＰａ
・ヤング率（８５℃）：２ＭＰａ
・ポアソン比：０．４
・線膨張率：２８０ｐｐｍ

【0054】

ワイヤーハーネス１の第一被覆域２１においては、図２Ａのように、３本の電線４のそれぞれと、隣接する電線４の間に、距離ｄ＝０．１ｍｍの間隙を設け、その間隙に樹脂材料を充填して、電線間充填部６１を形成した。また、第一被覆域２１の外周部における防水部６の厚さｔは、０．５ｍｍとした。

【0055】

［試験結果］
図３に、シミュレーションによって見積もられた、防水部の被覆長（第一被覆長Ｌ１）と、第一被覆域側の防水部の端縁における最大熱応力の関係を示す。横軸に被覆長を、縦軸に最大熱応力の解析結果を示している。上記表１に示したサイズの異なる電線Ａ～Ｄを用いた場合について、それぞれ結果を示している。

【0056】

図３において、電線Ｄを用いた場合の結果を見ると、防水部の被覆長を長くするほど、端縁の最大熱応力が小さくなることが分かる。電線Ｂおよび電線Ｃを用いた場合についても、同様の傾向が見られる。この傾向は、防水部の被覆長が長いほど、電線の絶縁被覆との間の熱応力の緩和に寄与することができる樹脂材料の量が多くなる結果であると解釈される。このことから、電線束を構成する電線の本数が多く、大きな熱応力が発生しやすい場合でも、防水部の被覆長を長くすることで、熱応力を効果的に緩和できると言える。

【0057】

サイズの異なる４種の電線を用いた場合の最大熱応力を比較すると、おおむね、電線の導体断面積が大きく、絶縁被覆が厚い場合ほど、最大熱応力が大きくなる傾向が見られている。この傾向は、絶縁被覆の体積が大きくなるほど、絶縁被覆と防水部の間に発生する熱応力が大きくなることによる。また、電線の導体断面積が大きく、絶縁被覆が厚い場合ほど、被覆長を長くすることによる最大熱応力の減少量が大きくなっている。このことは、防水部を構成する樹脂材料の量を多くすることによる応力緩和の効果が、絶縁被覆の体積が大きく、大きな熱応力が発生する場合の方が、顕著に得られることを示している。

【0058】

データ点数の多い電線Ｄを用いた場合について、被覆長と最大熱応力の関係をさらに詳細に検討すると、特に、被覆長が比較的短い領域で、被覆長の変化に対する最大熱応力の低減幅が大きくなっており、被覆長を１５ｍｍ以上とすると、被覆長が１２ｍｍの場合に比べ、最大熱応力が、８０％以下に低減されており、その値は、０．７ＭＰａ以下となっている。０．７ＭＰａとの最大熱応力は、次に評価結果を示すアクリル系樹脂について、５００時間の高温耐久を経た後の接着強度に概ね等しい。さらに、被覆長を２０ｍｍ以上とすると、最大熱応力は、被覆長が１２ｍｍの場合の６５％以下に低減されており、０．５ＭＰａ以下となっている。０．５ＭＰａとの最大熱応力は、次に評価結果を示すアクリル系樹脂について１０００時間の高温耐久を経た後の樹脂材料の接着強度に概ね等しい。電線Ｄよりもサイズの小さい電線Ａ～Ｃを用いた場合には、被覆長１５ｍｍ以上の領域で、この０．５ＭＰａとの値よりも最大熱応力が小さくなっている。この結果から、導体断面積が２ｍｍ^２以下、また絶縁被覆の厚さ０．４ｍｍ以下の電線を用いる場合に、被覆長を１５ｍｍ以上とすることで、防水部の端縁における最大熱応力を、効果的に低減することができると言える。

【0059】

［２］高温環境における樹脂材料の接着強度の変化
［試験方法］
ここでは、防水部を構成する樹脂材料の接着強度を測定し、高温耐久による変化を調べた。

【0060】

樹脂材料としては、光硬化性を有するアクリル系樹脂組成物を用いた。このアクリル系樹脂組成物は、ポリカーボネート系ウレタンアクリレートオリゴマー５０質量部とイソボルニルアクリレート５０質量部を混合したものに、光重合開始剤として、ジフェニル（２，４，６－トリメトキシベンゾイル）ホスフィンオキサイド０．３質量部と、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン１．５質量部を添加したものである。

【0061】

２枚のＰＶＣ板の板面の間に上記樹脂組成物を配置し、紫外光照射によって樹脂材料を硬化させたものを、接着強度測定用の試験片として準備した。この試験片に対して、ＪＩＳ Ｋ６８５０に準拠してせん断接着試験を行うことで、引張せん断接着強度を測定した。

【0062】

接着強度の測定は、高温耐久後の状態に対しても行った。高温耐久条件は、温度８５℃、湿度８５％ＲＨとした。上記試験片を、この高温耐久条件に所定時間置き、室温に放冷した後、上記と同様にして、接着強度を計測した。

【0063】

［試験結果］
図４に、高温耐久に伴う接着強度の変化の測定結果を示す。図では、横軸に、耐久時間、つまり試験片を高温耐久条件に置いた時間を示し、縦軸に、各耐久時間に対して測定された接着強度の値を示している。耐久時間ゼロの点は、高温耐久を行う前の初期状態の試験片に対して測定した結果である。

【0064】

図４によると、高温耐久を経ることで、樹脂材料の接着強度が低下している。さらに、耐久時間が長くなるに従って、接着強度の低下が大きくなっている。接着強度は、初期状態では２．０ＭＰａ以上あるのに対し、５００時間の高温耐久を経ると、０．７ＭＰａ程度に低下している。その後は、接着強度の低下は緩やかになっているが、１０００時間、また２０００時間の高温耐久を経ると、接着強度が０．５ＭＰａ程度になっている。この試験で用いた樹脂材料をはじめとして、５００時間の高温耐久を経て、０．５ＭＰａ以上の接着強度を維持することができる樹脂材料を用いてワイヤーハーネスの防水部を形成すれば、この試験で採用した高温耐久条件のように、高温にさらされる環境において、防水部と電線の絶縁被覆の間に熱応力が発生することがあっても、防水部が絶縁被覆に接着した状態を保ち、防水性を維持しやすいと言える。

【0065】

以上、本開示の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

【符号の説明】

【0066】

１ ワイヤーハーネス
２ 第一電線束
２１ 第一被覆域
２２ 第一被覆域の端縁
３ 第二電線束
３１ 第二被覆域
３２ 第二被覆域の端縁
４ 電線
４１ 導体
４１ａ 素線
４２ 絶縁被覆
５ スプライス部
５１ 圧着端子
６ 防水部
６１ 電線間充填部
６２，６３ 防水部の端縁
７ シート体
ｄ 電線間の距離
ｔ 防水部の厚さ
Ｌ１ 第一被覆長
Ｌ２ 第二被覆長

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

第一電線束と、第二電線束と、スプライス部と、防水部と、を有し、
前記第一電線束は、複数の電線を含み、
前記第二電線束は、前記電線を前記第一電線束よりも少ない本数だけ含み、
前記電線は、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆と、を有し、前記絶縁被覆から前記導体が露出した露出部を備え、
前記スプライス部は、前記第一電線束の前記露出部と、前記第二電線束の前記露出部とを接合しており、
前記防水部は、前記スプライス部と、前記第一電線束の前記絶縁被覆の表面と、前記第二電線束の前記絶縁被覆の表面とを、樹脂材料で一体に被覆しており、
前記防水部が前記第一電線束の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域の長さである第一被覆長は、前記防水部が前記第二電線束の前記絶縁被覆の表面を被覆する領域の長さである第二被覆長よりも長く、
少なくとも前記第一電線束側の端縁における前記防水部の最大熱応力は、０．３ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である、ワイヤーハーネス。

【請求項2】

前記第一被覆長は、前記第二被覆長の４倍以上である、請求項１に記載のワイヤーハーネス。

【請求項3】

前記絶縁被覆に対する前記樹脂材料の接着強度は、０．５ＭＰａ以上２．２５ＭＰａ以下である、請求項１または請求項２に記載のワイヤーハーネス。

【請求項4】

前記絶縁被覆に対する前記樹脂材料の接着強度は、前記ワイヤーハーネスを、温度８５℃、湿度８５％ＲＨの環境に５００時間置いた後の状態で、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下を維持する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。