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JP6373077B2 - 圧着端子付き電線 - Google Patents

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JP6373077B2
JP6373077B2 JP2014121070A JP2014121070A JP6373077B2 JP 6373077 B2 JP6373077 B2 JP 6373077B2 JP 2014121070 A JP2014121070 A JP 2014121070A JP 2014121070 A JP2014121070 A JP 2014121070A JP 6373077 B2 JP6373077 B2 JP 6373077B2
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剛 表谷
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Description

この発明は、複数本の素線からなる導体を有した被覆電線、より詳しくは、たとえば圧着端子を接続した場合において良好な導通が得られるような被覆電線に関する。
被覆電線は、たとえば導体に圧着端子が接続されたのち束ねられてワイハーネスとなって、自動車等の給電用などとして配索される。
被覆電線に圧着端子を接続するには、被覆電線の端末部の絶縁被覆を除去して導体を露出させたのち、その導体の露出部分に対して圧着端子の圧着部をかしめる。圧着部をかしめることによって、導体を構成する素線は、圧着端子の圧着部と接して圧着端子との間で導通が得られる。
しかし、特に自動車に用いられるワイヤハーネスにおいては、軽量化のためアルミ又はアルミ合金製の素線が使用されることが多い。素線の表面には導通性の悪い酸化膜ができるが、特にアルミ又はアルミ合金製の素線の場合には、銅又は銅合金製の素線などと比較して強固な酸化膜ができる。
このため、被覆電線の導体と圧着端子との接続を行った場合、圧着端子と導体とが互いに直接接する部分は導通を得やすいが、素線同士の接触部分は強く圧縮しなければ良好な導通が得られない。導体を構成する素線の本数が多くなると、圧着端子と直接接しない素線が多くなり、圧着部の抵抗値が高くなりやすくい。特に、太物(大径)の被覆電線の場合に前述の問題が顕著となる。ここで、太物とは、自動車に用いる被覆電線の場合、導体が主に3sq以上の太さのものをいう。
導体を構成する素線間の抵抗を低減するためには、圧着部をかしめるときに強圧縮して、酸化膜を破壊することが考えられるが、過度の圧縮により素線が切れたり、圧着端子の圧着部が大きく伸びてしまったりする問題がある。
下記特許文献1では、素線同士を超音波溶接によって接合する方法が提案されている。
しかし、超音波溶接で接合すると、素線に加えられる圧力によって素線の溶接した部分が大きく伸び、変形してしまう。この結果、圧着端子を接続したときに所定の範囲に出代が収まらずにはみ出したり、良好な圧着形状を得にくかったりするなどの問題が生じる。
下記特許文献2では、素線同士を半田で接合する方法が提案されている。
しかし、半田で接合する場合には、半田のコストがかさむ上に、素線の表面状態によって半田の付着距離にばらつきが生じるといった問題がある。また半田は素線とは別の金属を付着するものであるため、水分が付着することによって半田が劣化したり、衝撃によって半田にクラックが入ったり半田が脱落したりするので、十分な耐久性は期待しにくいものであった。
加えて、超音波溶接で接合した場合には図17に示したように溶接した部分101が縦断面長方形状になるため、また半田で接合した場合には図18に示したように半田付けの状態によって半田部分102の縦断面形状が楕円形等の不定形状になってしまうため、溶接した部分101や半田部分102の圧着部103内での圧着時の安定性が悪く、溶接した部分101や半田部分102と、これらに連続する部分の姿勢が定まりにくいため、圧着部103を所望の圧着形状に圧着しにくいという問題点もあった。
特許第5428722号公報 特開2010−225529号公報
そこで、この発明は、素線の損傷などの不都合がなく良好な導通状態が容易に得られるようにすることを主な目的とする。
そのための手段は、複数本の素線からなる導体および前記導体を被覆する絶縁被覆を有する被覆電線と、前記導体に圧着接続される圧着端子を備えた圧着端子付き電線であって、前記被覆電線が、前記絶縁被覆の端末部が剥離された前記導体の先端部に形成されて素線同士を接合する素線一体化部と、前記素線一体化部と前記絶縁被覆の端末との間の素線束部を備えるとともに、前記素線一体化部が前記素線束部よりも大径の半球状に形成され、先端面に球面状に曲がる曲面を有するとともに後端面に平面を有しており、前記素線束部に前記圧着端子の圧着部が圧着された圧着端子付き電線である。
素線は、アルミ又はアルミ合金であるほか、銅又は銅合金など適宜の材料で形成される。
素線一体化部は複数本の素線が一体化しているので、単線状である。素線束部は素線同士が一体化されていないばらばらの部分であり、無撚状でも撚った状態のものでもよい。
この構成では、素線一体化部が、素線間の十分な導通を得て、素線間の抵抗を低減する。また、素線一体化部が素線束部の縦断面形状を円形または略円形にする。なお縦断面とは素線の長手方向に直交する方向における断面である(以下同様)。つまり、強圧縮により圧着部のかしめを行わずとも素線間の導通を図れるうえに、素線束部に対して良好な圧着形状となるようにかしめることを可能にし、圧着端子との間で十分な導通を得る。
前記素線一体化部は先端面に球面状に曲がる曲面を有するとともに後端面に平面を有しており、素線一体化部は全体として半球状または略半球状である。曲面は多少の凹凸がある形状でもよい。
素線一体化部の曲面は、水分の付着を抑制し、防食のための被覆の状態を良好にして、得られた良好な導通状態の耐久性を高める。
前記素線一体化部は、素線を構成する材料のみで形成されたものであるとよい。素線一体化部は、たとえばレーザ溶接やアーク溶接で形成できる。
この構成では、素線一体化部に素線を構成する金属以外の金属を用いないので、一部が不測に脱落したりすることやクラックが入ったりすることを抑制して、得られた良好な導通状態の耐久性を高められる。
前記圧着部は、前記被覆電線の素線一体化部の一部に対しても圧着するとよい。素線一体化部においても圧着部との間での導通を図れる。
前記圧着部における少なくとも前記素線一体化部を有する部位に、該部位を被覆する防食用の被覆部を形成してもよい。被覆部は、樹脂のコーティングや熱収縮チューブの被覆などで形成できる。
この発明によれば、素線一体化部が導体を構成する素線間の抵抗を低減するとともに、素線束部の形態を整えるので、導体と圧着端子との間における良好な導通状態を容易に得られる。
被覆電線と圧着端子の斜視図。 圧着端子付き電線の斜視図。 圧着端子付き電線の断面図。 圧着端子付き電線の側面図。 レーザ溶接による素線一体化部の形成を示す模式図。 レーザ溶接による素線一体化部の形成を示す模式図。 アーク溶接による素線一体化部の形成を示す模式図。 アーク溶接によって形成した素線一体化部の写真。 素線一体化部の圧着前の状態を示す断面図。 素線束部の圧着時の状態とその比較例を示す断面図。 圧着端子付き電線の要部の作用状態を示す断面図。 圧着端子付き電線の要部の作用状態を示す断面図。 被覆部を有する圧着端子付き電線の断面図。 被覆部を有する圧着端子付き電線の斜視図。 比較例を示す圧着端子付き電線の断面図。 圧着端子付き電線の断面図。 従来技術の圧着前の状態を示す断面図。 従来技術の圧着前の状態を示す断面図。
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図1は被覆電線11と圧着端子21の斜視図であり、図2は圧着端子付き電線31の斜視図である。まず、被覆電線11と圧着端子付き電線31の概略を説明すると、被覆電線11は、図1に示したように、複数本の素線12からなる導体13と、導体13を被覆する絶縁被覆14を有する。素線12の材料はアルミ又はアルミ合金や銅又は銅合金などである。絶縁被覆14は合成樹脂製で、導体13から剥離可能である。
いわゆる太物と称されるアルミ素線の被覆電線(アルミ太物電線)の一例をあげると、素線径0.32mm×37本(4層)で3sqのものがある。
被覆電線11の端末部は、圧着端子21を接続するため適宜範囲にわたって絶縁被覆14が除去され、導体13が露出する露出部15を有している。
導体13における露出部15に、素線一体化部16と素線束部17を備える。素線一体化部16は、導体13の露出部15における先端部に形成されており、素線12同士を接合する部分である。素線一体化部16の縦断面形状は円形又は略円形、換言すれば円状である。縦断面とは、導体13の長手方向に直交する方向における断面を意味する。素線一体化部16は溶接、たとえばレーザ溶接やアーク溶接で形成される。
素線束部17は、素線一体化部16と絶縁被覆14の端末との間に位置する部分で、素線12同士が互いに接し並んだ状態となっている部分である。素線12同士は図1に示したように撚っていない状態であるほか、撚った状態であってもよい。
圧着端子21は、被覆電線11の用途に応じて適宜のものが使用される。図示例の圧着端子21は、いわゆる公知の丸型端子で、長手方向の一方に円環状の接続部22を有し、他方に被覆電線11の導体13に対して圧着される圧着部23を有している。
この圧着端子21は、いわゆるオープンバレル型であり、圧着部23は接続部22側からワイヤバレル23aとインシュレーションバレル23bを有している。図2、図3に示したように、ワイヤバレル23aは導体13の露出部15のうち主に前述の素線束部17に圧着する部分であり、この発明の「圧着部」に対応する。インシュレーションバレル23bは絶縁被覆14に圧着する部分である。圧着端子21には、オープンバレル型のほか、クローズドバレル型などその他の形態のものを使用してもよい。
被覆電線11は前述のような構成であるので、被覆電線11は次のように製造される。すなわち、絶縁被覆14の端末部を剥離するストリップ工程と、このストリップ工程で露出した導体13の露出部15における先端部に、レーザ溶接またはアーク溶接によって素線12を構成する材料のみで素線12同士が接合する素線一体化部16を形成する一体化工程を備え、この一体化工程において、素線一体化部16の縦断面形状を円形又は略円形にする被覆電線11の製造方法で製造できる。
ストリップ工程では、後段の一体化工程、すなわち素線一体化部16の形成と、圧着端子21の形状を考慮して、絶縁被覆14の端末部を所定長さ剥離する。剥離は公知の方法で行える。
一体化工程では、たとえば図4に例示したようなさまざまな形状の素線一体化部16を形成できる。
図4(a)の素線一体化部16は、図1、図2、図3に示した素線一体化部16と同じ形状であり、全体として略球状である。つまり、素線一体化部16の縦断面形状はどこで切断しても円形又は略円形であり、先端面と素線束部17側の面は、球面状に曲がる曲面16aを有する。また素線一体化部16の最も大径の部分は、素線束部17の太さよりも大きい。
図4(b)の素線一体化部16は、最も大径の部分は素線束部17の太さよりも若干小さい大きさである。これは、すべての素線12がもれなく一体化していればよいためである。また、素線一体化部16の先端面には、球面状に曲がる曲面16a、具体的には半球面または略半球面が形成されている。この曲面16aは導体13の径に基づく半球面よりも小さい半球面である。
図4(c)の素線一体化部16は、基部が導体13の径よりもの大きく形成された半球状である。先端面には球面状に曲がる曲面16a、具体的には半球面または略半球面を有する。
図4(d)の素線一体化部16は、導体13の長手方向に長い形状に形成されている。先端面には球面状に曲がる曲面16aを有している。素線一体化部16の長さは、適宜決定することができるが、たとえば導体3の径の3倍程度までに長くすることができる。
図4(e)の素線一体化部16は、導体13の長手方向に短い形状に形成されている。先端面には球面状に曲がる曲面16aを有している。素線一体化部16の長さは、適宜決定することかできるが、たとえば導体径の1/3程度までに小さくすることができる。
図4(f)の素線一体化部16は、基本的に球又は半球状に形成されており、先端面には球面状の曲がる曲面16aを有するが、曲面16aの表面に僅かな凹み16bを有する形状である。
素線一体化部16についてのこれらの形状は例示であって、その他の形状にしてもよい。
素線一体化部16の形成をレーザ溶接で行う場合には、図5に模式的に示したように行える。つまり、絶縁被覆14の端末部を剥離した被覆電線11を回転治具(図示せず)で保持し、被覆電線11を軸周りに回転しながら導体13の周面における素線一体化部16を形成する位置にレーザ41を照射する。導体13の一部が溶融すると、溶融金属の表面張力によって溶融部が溶融一体化するとともに、溶融した先端が後退し、全体として球状の素線一体化部16が得られる。
このほかレーザ溶接は、図6に模式的に示したように、導体13の先端面に対して行ってもよい。つまり、絶縁被覆14の端末部を剥離した被覆電線11を固定し、レーザ41を導体13の先端面に向け、その先端面に対してレーザ41をジグザグに照射して先端面の全体にレーザ溶接を行う。導体13の一部が溶融すると、溶融金属の表面張力によって溶融部が溶融一体化するとともに、中心部が盛り上がり全体して半球状の素線一体化部16が得られる。
素線一体化部16をアーク溶接で形成する場合には、図7に模式的に示したように、導体13の先端面に対して溶接を行う。つまり、絶縁被覆14の端末部を剥離した被覆電線11を固定し、アーク42を導体13の先端面に向けて発生される。導体13の一部が溶融すると、溶融金属の表面張力によって溶融部が溶融一体化するとともに、中心部が盛り上がり全体して半球状の素線一体化部16が得られる。
図8は、アルミ素線からなる太さの異なる2種類の被覆電線11に、アーク溶接によって素線一体化部16を形成した例を示す写真である。この写真に示すように、縦断面形状が円形又は略円形で、先端面に球面状の曲面16aを有する半球状の素線一体化部16を形成することができる。
このようにして製造された、素線一体化部16を有する被覆電線11は、圧着端子21を接続し、図2、図3に示したような圧着端子付き電線31となる。圧着端子21の接続に際しては、主に素線束部17を圧着端子21のワイヤバレル23aに、絶縁被覆14の端部を圧着端子21のインシュレーションバレル23bの内部に位置させ、ワイヤバレル23aとインシュレーションバレル23bをかしめる。
圧着端子付き電線31は他の電線と共に束ねられ、圧着端子付き電線31を含む複数本の被覆電線を有するワイヤハーネスとされ、所定の部位に配索される。
圧着端子付き電線31は前述のような構成であるので、次のような作用効果を有する。
圧着端子付き電線31に対して圧着端子21を接続するかしめを行うときに、素線一体化部16の縦断面形状が円形又は略円形であるとともに、素線束部17も円柱状の形状であり、素線一体化部16は素線束部17から滑らかにつながった構成であるので、従来の超音波溶接によって素線同士を接合した場合(図16参照)や半田付けによって素線同士を接合した場合(図17参照)と比べて、圧着端子21の圧着部23に対して入れるときに作業がしやすい。つまり、図9に示したように、素線一体化部16の縦断面形状が円形又は略円形であるので、素線一体化部16に連なる素線束部17を圧着部23のワイヤバレル23aに入れるときに導体13の軸周り方向の角度を考慮する必要がなく、圧着部23に入れた後の姿勢の安定性がよい。
そして、この状態の素線束部17に対してワイヤバレル23aをかしめると、このワイヤバレル23aと接触する素線束部17は、素線12ごとにばらばらであるものの素線一体化部16の存在によって円柱状となっているので、左右に分かれているワイヤバレル23aに対してかしめ時に局所的な応力集中が作用することはない。このため、前述のようにワイヤバレル23aに対する素線束部17の安定性がよいことと相まって、図10(a)に仮想線で示したようにワイヤバレル23aの巻き込みが左右不均衡になることはなく、ワイヤバレル23aの巻き込み状態は左右均等になる。そのうえ、素線束部17はかしめによるワイヤバレル23aの変形に柔軟に追随し、良好な接触状態が得られる。
図10(b)は比較例であり、溶融一体化した部分19に対して圧着を行った場合には、その部分は単線化しているので、ワイヤバレル23aの変形に追随しにくい。たとえワイヤバレル23aを所望の形状にかしめても、溶融一体化した部分19との間で部分的な接触は得られるが、全体として広い接触面積を有する良好な接触性は得にくい。
これに対して、被覆電線11は素線束部17を有し、主にこの素線束部17に対してワイヤバレル23aを圧着するので、良好な接触性が得られる。
また、導体13先端の素線一体化部16が複数本の素線12をまとめているので、圧着端子21の圧着部23を圧着したときに導体13の先端形状の変動が小さい。このため出代管理などの検査が容易である。
図11は、素線一体化部16と素線束部17の圧着部(ワイヤバレル23a)による圧着状態を示す説明図である。この図に示すように、すべての素線12は素線一体化部16で接合しているので、素線12同士の間での導通を図り、素線12間の抵抗を低減することができる。また素線一体化部16が素線束部17の形態を整え、素線束部17と圧着端子21との間を前述のように良好に接触させるので、導体13と圧着端子21との間における良好な導通状態を得られる。しかも、圧着端子21のかしめに際しては特に強圧縮する必要性はなく、単にかしめるだけで良いので、圧着端子21の接続作業は容易である。また仕上がり状態において製品間でばらつきが生じにくく、均質な製品を安定して得られる。
被覆電線11が太物である場合、導体13の中央部に位置する素線12の本数が多い。たとえば前述例の素線径0.32mm×37本(4層)で3sqのアルミ太物電線の場合には、最外層に並ぶ素線12の内側に、中央から順に1本、6本、12本、合計19本の素線12が存在している。これら中央部の素線12はそれぞれ表面に酸化膜を有しており、ワイヤバレル23aによる圧着だけでは素線12間の酸化膜を破壊できず、素線12間の導通は得にくい。中央の素線12ほど素線12間で導通が得られない。しかし、強圧縮することによって素線12同士をそれらが接する方向で導通するようにしなくとも、素線一体化部16が素線12先端部において素線12同士を導通させる。そして導体13の素線束部17における外周部の素線12は、圧着端子21のワイヤバレル23aによる圧着により酸化膜が破壊されて圧着端子21との間で導通が得られる。このため、導体13と圧着端子21との間で良好な導通が得られ、特に太物の被覆電線11において導体13の機械的強度を損なうなどの不都合なしに良好な導通を得られる。
図12は、ワイヤバレル23aによる圧着を、被覆電線11の素線一体化部16の一部に対しても行った状態を示す説明図である。この図に示すように、圧着端子21のワイヤバレル23aの先端部が素線一体化部16に対して酸化膜を破壊した状態で直接接触することによって、より一層の良好な導通状態が得られる。
圧着端子21を接続した圧着端子付き電線31に対しては、防食のため、圧着部23における少なくとも素線一体化部16を有する部位に、この部位を被覆する防食用の被覆部を形成することもできる。
被覆部は、図13に示したように樹脂をコーティングした樹脂層32で形成するほか、図14に示したように熱収縮チューブを被覆した被覆チューブ33などして形成することができる。樹脂層32は圧着部23のワイヤバレル23aの先端と、ワイヤバレル23aの先端から突出している素線一体化部16の全表面を一体に覆っている。被覆チューブ33は、ワイヤバレル23aの先端から突出している素線一体化部16の全表面を含めて圧着部23の全体を覆っている。
前述の素線一体化部16がないと図15に示したように素線12がばらばらになった状態であるので、樹脂層32を形成しても、その樹脂層32が薄い場合、素線12の先端が樹脂層32に被覆されないことがある。この場合には、樹脂層32から飛び出した素線12間に水分が付着して腐食の原因になる。
これに対して素線一体化部16が導体13の先端を滑らかにするので、樹脂層32が薄い場合であっても図13に示したように均一に保護することができる。つまり、樹脂層32の形成を確実にして、その形成状態を維持できる。このため、腐食を防止して良好な導通状態を長期にわたって維持することが可能であり、そのための樹脂の使用量を抑え、作業性の向上も図れる。
被覆部を被覆チューブ33で形成する場合も同様で、素線一体化部16が素線12の突き出た状態をなくすので、熱収縮チューブが収縮する時に熱収縮チューブが破れたりする損傷を防止できる。つまり、被覆チューブ33の形成を確実にして、その形成状態を維持できる。このため腐食を防止して良好な導通状態を長期にわたって維持することが可能である。
図3の圧着端子付き電線の断面図では、圧着端子21の圧着部23におけるワイヤバレル23aの先端部を先端側ほど広がる形にかしめた状態を示したが、図16に示したように、ワイヤバレル23aの先端部が平らになる形にかしめて、出代Lを小さくすると、前述の被覆部、つまり樹脂層32や被覆チューブ33の良好な被覆状態が得られる、防食性をより一層高め、しかも確実なものとすることができる。この場合の出代Lは、0.0mmより大きくなければならない。素線先端がワイヤバレルの内部になってしまうと、素線が正常な長さワイヤバレルと圧着されているか判断できず、電気特性が低下してしまうおそれがある。また、あまり出代が長すぎると、樹脂層に隙間ができたりしてしまい、防食性が低下してしまうおそれがある。好ましくは、0.5mm〜1.0mm程度であるとよい。
つまり、このようなかしめ状態を得ると、樹脂層32を塗布しやすい。また、被覆電線11が20sq以上の太物である場合には主に熱収縮チューブからなる被覆チューブで防食を図るが、この場合には熱収縮チューブが破れにくい。
また、素線一体化部16の先端面は球面状の曲面16aであるので、図15に示したように素線12がばらばらである場合と比較して、水分の付着などを防止でき、素線一体化部16の耐久性の向上に貢献する。しかも、素線一体化部16は、素線12を構成する材料を溶融一体化して形成したものであり、素線12以外の材質を用いていないので、素線一体化部16は素線12よりも早く劣化することはない。また、素線一体化部16は容易に損傷したり脱落したりすることもないので、この点でも良好な導通状態の維持に有効である。
加えて、素線一体化部16は金属製で光沢のある部分であるため、画像検査などが容易に行える。このため被覆電線11の検査から圧着端子の接続やその検査など、一連の作業工程が円滑になる。
以上のように、被覆電線11は素線一体化部16が導体13を構成する素線12間の抵抗を低減するとともに、素線束部17の形態を整えるので、導体13と圧着端子21との間における良好な導通状態を容易に得られる。特に、3sq以上のような太物と称される被覆電線11において多大な貢献をする。
そして良好な導通状態は、素線一体化部16を構成する材料とその先端の曲面16aによって長期にわたって維持できる。
しがって、このような被覆電線11を用いた圧着端子付き電線31は、抵抗が小さく良好な導通を得られる。同様に、前述の被覆電線11を用いて構成されたワイヤハーネスは、すぐれた導通を得られ、自動車等の配索対象の性能や耐久性を向上できるものとなる。
この発明の構成と前述の一形態の構成との対応において、
この発明の圧着部は、前述のワイヤバレル23aに対応し、
同様に、
被覆部は、樹脂層32、被覆チューブ33に対応するも、
この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することもできる。
たとえば、圧着端子の圧着部は、前述の例以外の形状のものであってもよい。
素線一体化部16には防食のための被覆部のほか、その他の機能を有する部材を備えてもよい。
11…被覆電線
12…素線
13…導体
14…絶縁被覆
16…素線一体化部
16a…曲面
17…素線束部
21…圧着端子
23…圧着部
23a…ワイヤバレル
31…圧着端子付き電線
32…樹脂層
33…被覆チューブ
41…レーザ
42…アーク

Claims (4)

  1. 複数本の素線からなる導体および前記導体を被覆する絶縁被覆を有する被覆電線と、前記導体に圧着接続される圧着端子を備えた圧着端子付き電線であって、
    前記被覆電線が、前記絶縁被覆の端末部が剥離された前記導体の先端部に形成されて素線同士を接合する素線一体化部と、
    前記素線一体化部と前記絶縁被覆の端末との間の素線束部を備えるとともに、
    前記素線一体化部が前記素線束部よりも大径の半球状に形成され、先端面に球面状に曲がる曲面を有するとともに後端面に平面を有しており、
    前記素線束部に前記圧着端子の圧着部が圧着された
    圧着端子付き電線。
  2. 前記圧着部を、前記被覆電線の素線一体化部の一部に対しても圧着させた
    請求項に記載の圧着端子付き電線。
  3. 前記圧着部における少なくとも前記素線一体化部を有する部位に、該部位を被覆する防食用の被覆部が形成された
    請求項または請求項に記載の圧着端子付き電線。
  4. 請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の圧着端子付き電線を含む複数本の被覆電線を有する
    ワイヤハーネス。
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