JP2011090804A - 端子金具付き電線および端子金具付き電線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電線の芯線と端子金具との間の電気抵抗が低く、素線切れがなく、かつ製造コストが安い端子金具付き電線および端子金具付き電線の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の素線からなる芯線１２を有する電線１１と、電線１１から露出する芯線１２に圧着される圧着部２７を有する端子金具２０と、を備えた端子金具付き電線１０の製造方法であって、芯線１２の外周面を覆う絶縁被覆１３を剥離して芯線１２を露出させる工程と、露出した芯線１２を一対の治具で挟んで、治具により芯線１２に超音波振動を与えることにより、圧着部２７を圧着後の芯線１２の形状とほぼ同形状となるように素線が互いに溶接された溶接領域２６を形成する工程と、芯線１２のうち溶接領域２６を含む領域に外側から巻き付けるようにして圧着部２７を圧着する工程と、を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子金具付き電線および端子金具付き電線の製造方法に関する。

従来、電線から露出する芯線に、端子金具の圧着部を外側から巻き付けるように圧着してなる端子金具付き電線が知られている。

上記の構成によると、芯線の外周面と、圧着部の内面とが接触することにより、芯線と圧着部とが電気的に接続されている。このとき、芯線を構成する素線の表面に、酸化皮膜等の比較的電気抵抗の高い皮膜が形成されている場合には、その皮膜により素線同士が電気的に充分に接続できないことが懸念される。すると、芯線と圧着部との電気的な接続に寄与するのは、芯線の径方向外側に位置して圧着部の内面と接触する素線のみとなってしまい、芯線の径方向内側に位置する素線が、圧着部との電気的な接続に寄与しなくなることが懸念される。この結果、電線と端子金具との間の電気抵抗が高くなることが懸念される。

電気抵抗を低く抑えるためには、芯線に対して高い圧力で圧着部を圧着することが考えられる。この結果、素線の表面に形成された酸化皮膜が破れて新生面が露出し、素線同士が接触することにより、電気抵抗が小さくなることが期待された。

しかしながら上記の手法によると、芯線の断面積が大きく減少するため、機械的強度（より具体的には圧着部が芯線を保持する強度）が低下する。特に、芯線がアルミ製の場合には、素線表面の酸化皮膜を破壊するために銅製の芯線と比較してより高圧縮で圧着しなければならないことが知られているが、背反として、素線切れの問題があり、素線切れを防止するためにはできる限り低圧縮で圧着することが望ましい。

このように、電線の圧着部の電気抵抗を低く抑えるためには圧着部を高圧縮で接続することが望ましく、一方、機械的強度の維持や素線切れ防止のためには低圧縮がよいという、相反する要求がされている。

一方、電線から露出する芯線と端子金具とを超音波溶接により電気的に接続してなる端子金具付き電線も知られている。例えば特許文献１では、電線の導体部分（芯線）を端子基板部の溶接部にセットし、振動ホーンを芯線に押圧して超音波振動を与えることにより、電線（芯線）と端子とを溶接する技術が開示されている。この超音波により、素線同士も溶接される。また、特許文献２では、電線と端子とを超音波溶接した後、溶接部をワイヤーバレルでかしめて、溶接部の素線のほぐれを防止する技術が開示されている。

しかし、一般的に自動車用の端子としては、母材である銅・銅合金にスズ等の金属メッキを施している。このような端子の場合には、電線と端子とを超音波溶接できないという事情がある。従って、実際に電線と端子とを超音波溶接する場合には、金属メッキを施さない端子や、溶接部のみメッキを施さない端子、あるいは、溶接部分のメッキを切削した端子を用意しなければならず、コストアップにつながるという問題がある。

特開２００３−３３８３２８号公報 特開２００３−３３８３２７号公報

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電線（芯線）と端子金具との間の電気抵抗が低く、素線切れがなく、かつ製造コストが安い端子金具付き電線および端子金具付き電線の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、複数の素線からなる芯線を有する電線と、前記電線から露出する前記芯線に圧着される圧着部を有する端子金具と、を備えた端子金具付き電線の製造方法であって、前記芯線の外周面を覆う絶縁被覆を剥離して前記芯線を露出させる工程と、露出した前記芯線を一対の治具で挟んで、前記治具により前記芯線に超音波振動を与えることにより、前記圧着部を圧着後の前記芯線の形状とほぼ同形状となるように前記素線が互いに溶接された溶接領域を形成する工程と、前記芯線のうち前記溶接領域を含む領域に外側から巻き付けるようにして前記圧着部を圧着する工程と、を実行するところに特徴を有する。

本発明によれば、一対の治具によって電線の露出した芯線に超音波振動を与えることにより、素線の表面に形成された酸化皮膜が破られ、素線同士が互いに溶接される。これにより、素線間の電気抵抗が低下する。しかもこの時、芯線は、一対の治具により端子の圧着部を圧着後の形状とほぼ同形状となるように溶接されるから、端子の圧着部を芯線に圧着するには、芯線に対して過度に高圧縮する必要はなく、圧着部と芯線とが電気的に接続する程度の低圧縮で圧着するだけでよい。よって、芯線の断面積が著しく減少することがない。このように本発明によれば、電線（芯線）と端子金具との間の電気抵抗が低く、素線切れがない端子金具付き電線を得ることができる。また、端子は金属メッキされた汎用の端子を使用することができるから、製造コストを抑えることができる。

本発明の一実施形態の端子金具付き電線の斜視図 端子金具付き電線の分解斜視図 同じく電線の芯線をアンビルおよびホーンで挟む場合を示す断面図 同じく芯線を溶接するとともに扁平なハート型に成形した場合の断面図 同じく電線および端子金具を圧着する場合を示す断面図 同じく端子金具を電線に圧着した場合を示す断面図

本発明の一実施形態を図１ないし図６を参照しつつ説明する。
本実施形態の端子金具付き電線１０は、例えば電気自動車において走行用の動力源を構成するバッテリ、インバータ、モータなどの装置（図示せず）の間に配索されるものである。

図１は本実施形態の端子金具付き電線１０の斜視図であって、同図に示すように、電線１１は複数の素線１４からなる芯線１２と、芯線１２の外周を覆う合成樹脂製の絶縁被覆１３とを備える。芯線１２は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等、必要に応じて任意の金属を用いることができる。本実施形態においては、アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられている。

一方、端子金具２０は一般的に使用されているものであり、金属板材を所定形状にプレス加工することにより形成されている。金属板材は銅又は銅合金等、必要に応じて任意の金属を用いることができる。本実施形態では銅又は銅合金が用いられる。また、金属板材にはスズ、ニッケル等任意の金属によるメッキが施されていてもよい。本実施形態ではスズメッキが施されている。

図２に示すように、この端子金具２０は、電線１１の端部側で露出された芯線１２が載置される底板２１と、この底板２１の左右両側から延出され立ち上げられた概ね矩形状をなす一対のワイヤーバレル２２と、電線１１の軸方向に沿って底板２１と並んで設けられ、外周面にネジ山が形成された取付ボルト（図示せず）を挿通するための取付孔２３が開口された略環状形で扁平な板状接続部２４とを備える。また、底板２１及びワイヤーバレル２２には、電線１１の軸方向（電線１１の延びる方向）と直交する方向に延びる複数の凹部２５が、電線１１の軸方向に間隔を空けて並んで形成されている。底板２１及びワイヤーバレル２２は、芯線１２に圧着される圧着部２７とされる。

芯線１２の端部には、長さ方向の断面が扁平なハート型となすと共に、素線１４が互いに溶接された溶接領域２６が成形されている。この溶接領域２６は、図３に示すように、断面が半円状の凹部３１を有するアンビル３０と、このアンビル３０の凹部３１と幅が等しく、断面が二山状の凹部４１を有するホーン４０とで挟んで加圧すると共に、超音波振動を与えることにより、このような形とされている。

上述した底板２１及びワイヤーバレル２２は、芯線１２のうち溶接領域２６を含む領域に外側から巻き付くように圧着される。

次に、本実施形態の端子金具付き電線１０の製造方法について説明する。まず、電線１１の端部の絶縁被覆１３を剥離して、芯線１２を露出させる。次に、芯線１２を上述したアンビル３０の凹部３１に位置決めし、上方に配されたホーン４０を下降させて、芯線１２を挟み込む。そして、超音波振動を与え、芯線１２の素線１４同士を溶接する。これにより、溶接領域２６が、芯線１２の長さ方向の断面が扁平なハート型となるように溶接・成形される（図３参照）。

次に、図４に示すように、芯線１２を、溶接領域２６の二山部分が上方に向くように、端子金具２０の底板２１上に載置する。そして、端子金具２０を圧着装置のアンビル５０上に位置決めし、端子金具２０の上方に配されたクリンパ６０を下降させて、ワイヤーバレル２２を芯線１２に巻き付けるように湾曲させる。すると、ワイヤーバレル２２は芯線１２の二山部分にぴったりと沿うように押し付けられ、芯線１２は僅かに圧縮される（図５参照）。この結果、芯線１２の高さは圧縮されて若干低くなるとともに、幅は押し広げられて若干大きくなる。

なお、端子金具２０を圧着する前における、溶接領域２６の高さ寸法である第１高さ寸法Ｈ１は、圧着後における溶接領域２６の高さ寸法である第２高さ寸法Ｈ２より若干高くなるように設定されている。また、端子金具２０を圧着する前における、溶接領域２６の幅寸法である第１幅寸法Ｗ１は、圧着後における溶接領域２６の幅寸法である第２幅寸法Ｗ２と比較して同等以下となるように設定されている。上述した超音波装置のアンビル３０およびホーン４０の凹部３１，４１の形状を予め設定しておくと共に、圧着装置のアンビル５０およびクリンパ６０の形状を予め設定しておくことにより、溶接領域２６において、各高さ寸法Ｈ１，Ｈ２、及び各幅寸法Ｗ１，Ｗ２が、上記の相対的な大小関係を有するようになっている。

このように、本実施形態によれば、電線１１の芯線１２に端子金具２０を圧着する前に、予め芯線１２を超音波溶接する構成であるから、素線１４同士の電気的接続が確実になされ、電気抵抗を低減させることができる。また、この超音波溶接の際に、芯線１２の形状を、端子金具２０を圧着後の芯線１２の形状と概ね同様となるように成形しておくので、端子金具２０を芯線１２に圧着する際に大きな力で圧着する必要は無く、端子金具２０と芯線１２とが電気的及び機械的に接続される程度の低圧縮で圧着するだけでよく、素線切れを防止することができる。

また、このような端子金具付き電線の製造方法によれば、一般的に使用されている金属メッキが施されている端子金具をそのまま使用することができるので、製造コストも安く済む。
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）端子金具や芯線の材質・形態等について、上記実施形態に限定されるものではない。例えば端子金具としては、雄端子金具、雌端子金具、スプライス端子等、必要に応じて任意の端子金具を使用できる。

（２）端子金具を圧着する前の芯線の形状は、端子金具を圧着した後の芯線の形状と全く同様とすることもできる。

１０…端子金具付き電線
１１…電線
１２…芯線
１３…絶縁被覆
１４…素線
２０…端子金具
２１…底板部（圧着部）
２２…ワイヤーバレル（圧着部）
２４…端子接続部
２６…溶接領域
２７…圧着部
Ｈ１…第１高さ寸法
Ｈ２…第２高さ寸法
Ｗ１…第１幅寸法
Ｗ２…第２幅寸法

Claims (5)

1. 複数の素線からなる芯線を有する電線と、前記電線から露出する前記芯線に圧着される圧着部を有する端子金具と、を備えた端子金具付き電線の製造方法であって、
   前記芯線の外周面を覆う絶縁被覆を剥離して前記芯線を露出させる工程と、
   露出した前記芯線を一対の治具で挟んで、前記治具により前記芯線に超音波振動を与えることにより、前記圧着部を圧着後の前記芯線の形状とほぼ同形状となるように前記素線が互いに溶接された溶接領域を形成する工程と、
   前記芯線のうち前記溶接領域を含む領域に外側から巻き付けるようにして前記圧着部を圧着する工程と、を実行する端子金具付き電線の製造方法。
2. 前記圧着部が圧着される前における前記溶接領域の幅寸法である第１幅寸法は、前記圧着部が圧着された後における前記溶接領域の幅寸法である第２幅寸法以下に設定されていると共に、前記圧着部が圧着される前における前記溶接領域の高さ寸法である第１高さ寸法は、前記圧着部が圧着された後における前記溶接領域の高さ寸法である第２高さ寸法よりも高く設定されている請求項１に記載の端子金具付き電線の製造方法。
3. 前記素線はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる請求項１または請求項２に記載の端子金具付き電線の製造方法。
4. 複数の素線からなる芯線を含む電線と、前記電線から露出する前記芯線に圧着される圧着部を有する端子金具と、を備えた端子金具付き電線であって、
   前記電線から露出した前記芯線に超音波振動を与えることにより前記素線が互いに溶接されているとともに、前記圧着部は前記芯線のうち前記素線が互いに溶接されている溶接領域を含む領域に外側から巻き付けるように圧着されていることを特徴とする端子金具付き電線。
5. 前記素線はアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項４に記載の端子金具付き電線。

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