JP2017168400A - 端子付電線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】銅等により形成された複数の第１素線の集合体である第１芯線を含む第１電線と、第１素線とは異種金属で形成された第２芯線とを含む第２電線とを、端子で圧着接続する際に、接続信頼姓を向上させることを目的とする。【解決手段】端子付電線１０は、銅等により形成された複数の第１素線２３の集合体である第１芯線２２と、第１被覆とを含み、第１芯線２２の延在方向の一部が露出されて第１芯線露出部２２ａが形成されると共に、第１芯線露出部２２ａの少なくとも一部で複数の第１素線２３同士が接合された第１電線２０と、第１素線２３とは異種金属により形成された第２芯線３２と、第２被覆とを含み、第２芯線３２の延在方向の一部が露出されて第２芯線露出部３２ａが形成されている第２電線３０と、第１芯線露出部２２ａと第２芯線露出部３２ａとに圧着された端子４０とを備える。【選択図】図３

Description

この発明は、複数の電線を、端子で圧着接続する技術に関する。

特許文献１は、銅電線とアルミニウム電線とが少なくとも一部が重ねられて配置されて、接続部材によって圧着されており、前記接続部材は、圧縮量の異なる多段で構成されている銅電線とアルミニウム電線との接続構造を開示している。

特許文献２は、端子金具の圧着部に、圧着に伴って芯線が喰い込むセレーションを形成する技術を開示している。

特開２０１５−１３３２８６号公報 特開２０１０−２７４６３号公報

しかしながら、アルミニウム電線を構成する芯線の表面には、強固な酸化皮膜が形成されている。このため、特許文献１に開示の技術においても、銅電線とアルミニウム電線との接続が、アルミニウム芯線の酸化皮膜によって妨げられ、銅電線とアルミニウム電線との接続信頼性を確保することが困難となる。

また、特許文献２に開示の技術では、セレーションは、芯線のうち圧着部に接する部分で酸化皮膜を突破るに過ぎないため、銅電線とアルミニウム電線とが混在する場合等、両者の接続信頼性を確保することは困難である。

そこで、本発明は、銅又は銅合金により形成された複数の第１素線の集合体である第１芯線を含む第１電線と、前記第１素線とは異種金属で形成された第２芯線とを含む第２電線とを、端子で圧着接続する際に、その接続信頼姓を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様に係る端子付電線は、銅又は銅合金により形成された複数の第１素線の集合体である第１芯線と、前記第１芯線の周囲を覆う第１被覆とを含み、前記第１芯線の延在方向の一部が露出されて第１芯線露出部が形成されると共に、前記第１芯線露出部の少なくとも一部で前記複数の第１素線同士が接合されている第１電線と、前記第１素線とは異種金属により形成された第２芯線と、前記第２芯線の周囲を覆う第２被覆とを含み、前記第２芯線の延在方向の一部が露出されて第２芯線露出部が形成されている第２電線と、前記第１芯線露出部と前記第２芯線露出部とに圧着された端子と、を備える。

第２の態様は、第１の態様に係る端子付電線であって、前記第１芯線露出部の少なくとも一部で前記複数の第１素線同士は超音波接合されているものである。

第３の態様は、第１又は第２の態様に係る端子付電線であって、前記第１芯線露出部の少なくとも一部の表面が凹凸形状に形成されているものである。

第４の態様は、第１から第３のいずれか１つの態様に係る端子付電線であって、前記第１芯線露出部の断面積が、前記第１芯線露出部の延在方向において変化しているものである。

第５の態様は、第１から第４のいずれか１つの態様に係る端子付電線であって、前記第２芯線はアルミニウム又はアルミニウム合金により形成されているものである。

上記課題を解決するため、第６の態様に係る端子付電線の製造方法は、(a)銅又は銅合金により形成された複数の第１素線の集合体である第１芯線と、前記第１芯線の周囲を覆う第１被覆とを含み、前記第１芯線の延在方向の一部が露出されて第１芯線露出部が形成された第１電線を準備する工程と、(b)前記第１芯線露出部の少なくとも一部で前記複数の第１素線同士を接合する工程と、(c)前記第１素線とは異種金属により形成された第２芯線と、前記第２芯線の周囲を覆う第２被覆とを含み、前記第２芯線の延在方向の一部が露出されて第２芯線露出部が形成されている第２電線を準備する工程と、(d)前記第１芯線露出部と前記第２芯線露出部とに端子を圧着する工程と、を備える。

第１から第６の態様によると、第１芯線は、銅又は銅合金により形成された複数の第１素線の集合体であり、この第１芯線の延在方向の一部が露出されて第１芯線露出部が形成されると共に、第１芯線露出部の少なくとも一部で前記複数の第１素線同士が接合されている。このため、第１芯線露出部は、第１素線がばらばらな状態で存在する場合よりも、変形し難くなる。そして、この第１芯線露出部と第２芯線露出部とに端子を圧着すると、第１芯線露出部が第２芯線露出部の表面の酸化皮膜等を破壊することができ、両者を良好に電気的に接続することができる。これにより、銅又は銅合金により形成された複数の第１素線の集合体である第１芯線を含む第１電線と、前記第１素線とは異種金属で形成された第２芯線とを含む第２電線とを、端子で圧着接続する際に、その接続信頼姓を向上させることができる。

第２の態様によると、複数の第１素線同士を簡易に接合することができる。

第３の態様によると、第１芯線露出部の凹凸形状によって、第２芯線露出部の表面の酸化皮膜等を有効に破壊することができる。

第４の態様によると、第１芯線露出部の断面積が、前記第１芯線露出部の延在方向において変化しているため、第１芯線露出部と第２芯線露出部とに端子を圧着する際に、その断面積の変化に応じて圧縮量を変更することができる。

第５の態様によると、少なくとも一部で複数の第１素線同士が接合された第１芯線露出部によって、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成された第２芯線露出部の表面に形成された強固な酸化皮膜を破壊することができる。

実施形態に係る端子付電線を示す概略斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における概略断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。 圧着前の端子を示す概略斜視図である。 端子付電線の製造方法例を示す説明図である。 端子付電線の製造方法例を示す説明図である。 第１芯線露出部に形成された凹凸形状の一例を示す概略斜視図である。 第１芯線露出部に形成された凹凸形状の他の例を示す概略斜視図である。 第１芯線露出部に形成された凹凸形状のさらに他の例を示す概略斜視図である。 端子付電線の製造方法例を示す説明図である。 端子付電線の製造方法例を示す説明図である。 変形例に係る第１芯線露出部を示す概略斜視図である。 同上の変形例に係る端子付電線を示す概略断面図である。 他の変形例に係る端子付電線を示す概略平面図である。 さらに他の変形例に係る端子付電線を示す概略平面図である。

以下、実施形態に係る端子付電線及びその製造方法について説明する。図１は端子付電線１０を示す概略斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における概略断面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。

＜端子付電線について＞
端子付電線１０は、第１電線２０と、第２電線３０と、端子４０とを備える。

第１電線２０は、第１芯線２２と、第１被覆２４とを備える。

第１芯線２２は、複数の第１素線２３の集合体により構成されている。通常、第１芯線２２は、複数の第１素線２３を撚り合せた撚り合せ線である。複数の第１素線２３は、撚り合わされていなくてもよい。第１素線２３は、銅又は銅合金によって形成された線状部材である。

第１被覆２４は、第１芯線２２の周囲を覆う絶縁性の部分である。第１被覆２４は、例えば、樹脂等の絶縁材料を第１芯線２２の周囲に押出被覆することによって形成される。

第１電線２０の延在方向の一部、ここでは、第１電線２０の端部で、第１被覆２４が除去されており、この部分に、上記第１芯線２２が露出した第１芯線露出部２２ａが形成されている。第１芯線露出部２２ａの少なくとも一部、ここでは、第１芯線露出部２２ａの先端寄りの部分で、複数の第１素線２３同士が接合されている。第１素線２３同士の接合は、超音波接合により行うことが好ましい。

第１芯線露出部２２ａの少なくとも一部の表面は凹凸形状に形成されている。凹凸形状は、第１芯線露出部２２ａの表面の一部が凹み、他の部分が相対的に凸形状をなしている場合、及び、第１芯線露出部２２ａの表面の一部が凸形状をなし、他の部分が相対的に凹んでいる場合を含む。ここでは、第１芯線露出部２２ａの表面のうち第２芯線露出部３２ａと接触する側の部分に、部分的に凹む凹部２２ｂが複数形成されている。第１芯線露出部２２ａの表面に形成された凹凸形状の例については後でさらに詳細に説明する。なお、第１素線２３同士の接合は、その他、抵抗溶接、半田付けにより行われていてもよい。

第２電線３０は、第２芯線３２と、第２被覆３４とを備える。

第２芯線３２は、複数の第２素線３３の集合体により構成されている。通常、第２芯線３２は、複数の第２素線３３を撚り合せた撚り合せ線である。複数の第２素線３３は、撚り合わされていなくてもよい。第２素線３３は、第１素線２３とは異種金属により形成された線状部材である。なお、ここで、２つの金属が異種金属であるとは、当該２つの金属に含まれる主成分の金属が異なる場合をいう。従って、第１素線２３及び第２素線３３の少なくとも一方が合金で形成されている場合を想定すると、第１素線２３を形成する金属と、第２素線３３を形成する金属との間で、主成分以外に添加された金属が共通していても、両者は異種金属である。ここでは、第２素線３３は、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されている。なお、第２素線は、複数の素線の集合体である必要は無く、単芯線によって構成されていてもよい。

第２被覆３４は、第２芯線３２の周囲を覆う絶縁性の部分である。第２被覆３４は、例えば、樹脂等の絶縁材料を第２芯線３２の周囲に押出被覆することによって形成される。

第２電線３０の延在方向の一部、ここでは、第２電線３０の端部で、第２被覆３４が除去されており、この部分に、上記第２芯線３２が露出した第２芯線露出部３２ａが形成されている。第２芯線露出部３２ａにおいて、複数の第２素線３３は、上記第１芯線露出部２２ａと同様に、超音波接合等によって接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。

端子４０は、金属等によって形成された部材であり、第１芯線露出部２２ａと第２芯線露出部３２ａとが束ねられた状態で、第１芯線露出部２２ａと第２芯線露出部３２ａとに圧着されている。

より具体的には、端子４０は、図４に示すように、金属板を適宜打抜き屈曲加工等することにより形成された部材であり、底部４２とその底部４２の両側部に設けられた一対の圧着片４４とを備えている。端子４０を構成する金属板は、例えば、銅又は銅合金により形成される。端子４０の表面には、錫メッキ等のメッキが形成される場合がある。

底部４２は、湾曲した方形板状に形成されている。一対の圧着片４４は、底部４２の両側部から底部４２の一方主面側に延出する方形板状に形成されている。そして、底部４２上に第１芯線露出部２２ａ及び第２芯線露出部３２ａを配設した状態で、一対の圧着片４４を内向きに塑性変形させると、底部４２と一対の圧着片４４との間で第１芯線露出部２２ａと第２芯線露出部３２ａとが圧着状態で保持される。また、端子４０の延在方向において複数箇所で、圧縮量を変更してもよい。

また、端子４０の内側の表面には凹凸形状が形成されていてもよい。

＜端子付電線の製造方法について＞
上記端子付電線１０の製造方法例について説明する。

まず、図５に示すように、上記第１芯線２２と、第１被覆２４とを含み、第１芯線２２の延在方向の一部が露出されて第１芯線露出部２２ａが形成された第１電線２０を準備する（工程(a)）。

次に、図６に示すように、超音波接合用のアンビル６０、ホーン６２間で、第１芯線露出部２２ａの少なくとも一部で複数の第１素線２３同士を接合する（工程(b)）。

この際、アンビル６０及びホーン６２の少なくとも一方（抵抗溶接の場合には電圧印加用の一対のチップの少なくとも一方）として、第１芯線露出部２２ａに接触する部分に、当該第１芯線露出部２２ａに形成される凹凸形状に対して逆の凹凸形状が形成されたものを用いる。すると、第１芯線露出部２２ａの複数の第１素線２３同士が超音波接合されつつ、アンビル６０又はホーン６２の凹凸形状が転写され、当該第１芯線露出部２２ａに凹凸形状として凹部２２ｂが形成される。

ここでは、第１芯線露出部２２ａのうちアンビル６０又はホーン６２で押圧される面に、凹部２２ｂが形成されている。図７に示す例では、扁平な角柱状に形成される第１芯線露出部の一方の面に、多角形（ここでは、平行四辺形）に凹む凹部２２ｂが縦横に並ぶように形成されている。その他、図８に示すように、扁平な角柱状に形成される第１芯線露出部１２２ａの一方の面に、その幅方向に対して斜め方向に沿った溝状の凹部１２２ｂが複数並列状に形成されていてもよい。また、図９に示すように、扁平な角柱状に形成される第１芯線露出部２２２ａの一方の面に、その延在方向に沿った溝状の凹部２２２ｂが複数並列状に形成されていてもよい。第１芯線露出部の少なくとも一部の面に形成された凹凸形状は、その他、網目状又は網点状の凸部又は凹部が形成された構成等であってもよい。なお、第１芯線露出部２２ａの少なくとも一部に凹凸形状が形成されていればよいが、当該凹凸形状が形成される部分は、第１芯線露出部２２ａと第２芯線露出部３２ａとの端子４０を圧着した状態で、第２芯線露出部３２ａに接触する部分である。

なお、複数の第１素線２３同士を超音波接合、抵抗溶接又は半田等で接合した後に、別途プレス金型等で、第１芯線露出部２２ａに凹凸形状を形成してもよい。

これとは別に、図１０に示すように、第２芯線３２と、第２被覆３４とを含み、第２芯線３２の延在方向の一部が露出されて第２芯線露出部３２ａが形成された第２電線３０を準備する（工程(c)）。

なお、工程(a)、(b)の前に工程(c)が実施されてもよい。

この後、図１１に示すように、端子圧着用のアンビル５０上に、端子４０を載置し、当該端子４０内に第１芯線露出部２２ａ及び第２芯線露出部３２ａを配設する。この際、第１芯線露出部２２ａの凹部２２ｂが第２芯線露出部３２ａ側を向くようにする。そして、端子圧着用のクリンパ５２をアンビル５０上の端子４０に向けて押して、一対の圧着片４４を第１芯線露出部２２ａ及び第２芯線露出部３２ａに向けてかしめ変形させる。これにより、第１芯線露出部２２ａ及び第２芯線露出部３２ａに端子４０が圧着される。この際、第１芯線露出部２２ａ及び第２芯線露出部３２ａも端子４０を介して圧縮される。ここで、銅又は銅合金で形成された複数の第１素線２３が接合された第１芯線露出部２２ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された第２芯線露出部３２ａよりも変形し難い。このため、第２芯線露出部３２ａの表面の被膜、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に形成された被膜が、第１芯線露出部２２ａにより破壊され、特に、凹凸形状によって有効に破壊される。これにより、第２芯線露出部３２ａの表面の被膜が破壊された状態で、第１芯線露出部２２ａと第２芯線露出部３２ａとが接触した状態となる。これにより、第１芯線露出部２２ａと第２芯線露出部３２ａとは低い電気抵抗で接触した状態となる。これにより、第１電線２０の第１芯線露出部２２ａと第２電線３０の第２芯線露出部３２ａとが端子４０によって圧着接続された端子付電線１０が製造される。

＜効果等＞
以上のように構成された端子付電線１０及びその製造方法によると、第１芯線２２は、銅又は銅合金により形成された複数の第１素線２３の集合体であり、この第１芯線２２の延在方向の一部が露出されて第１芯線露出部２２ａが形成されると共に、第１芯線露出部２２ａの少なくとも一部で複数の第１素線２３同士が接合されている。このため、第１芯線露出部２２ａは、第１素線２３がばらばらな状態で存在する場合よりも変形し難い。そして、この第１芯線露出部２２ａと第２芯線露出部３２ａとに端子４０を圧着すると、第１芯線露出部２２ａが第２芯線露出部３２ａの表面の被膜を破壊することができ、両者を良好に電気的に接続することができる。これにより、銅又は銅合金により形成された複数の第１素線２３の集合体である第１芯線２２を含む第１電線２０と、第１素線２３とは異種金属で形成された第２芯線３２を含む第２電線３０とを、端子４０で圧着接続する際に、その接続信頼姓を向上させることができる。

また、第１素線２３同士が超音波接合されているため、それらの接合を簡易に行うことができる。

さらに、第１芯線露出部２２ａの表面の少なくとも一部は凹凸形状に形成されているため（ここでは凹部２２ｂが形成されているため）、その凹凸形状によって第２芯線露出部３２ａの表面の酸化皮膜等を有効に破壊することができ、第１電線２０と第２電線３０との接続信頼姓を向上させることができる。

特に、第２芯線露出部３２ａがアルミニウム又はアルミニウム合金により形成されている場合には、その表面に強固な酸化皮膜が形成されるため、上記のように、第１芯線露出部２２ａによって当該酸化皮膜を破壊できる構成は有効である。

＜変形例＞
上記実施形態を前提として、各種変形例について説明する。

上記実施形態では、第１芯線露出部２２ａに凹凸形状が形成されている例で説明したが、かかる凹凸形状は形成されていなくてもよい。凹凸形状が形成されていなくても、複数の第１素線同士が接合されることにより、第１芯線露出部は、第２芯線露出部よりも変形し難くなるため、端子の圧着時に第２芯線露出部の表面に形成された被膜を破壊することができるからである。

また、図１２及び図１３に示す変形例では、上記第１芯線露出部２２ａに対応する第１芯線露出部３２２ａの断面積（第１芯線露出部３２２ａの延在方向に対して直交する方向における断面積）が、その延在方向において変化している。より具体的には、第１芯線露出部３２２ａ等に端子４０を圧着する前の状態において、第１芯線露出部３２２ａの先端側部分３２２ａｐがその基端側部分３２２ａｑよりも細くなっている。なお、ここでは、先端側部分３２２ａｐ及び基端側部分３２２ａｑの両方に凹凸形状として凹部３４６が形成されている。そして、当該第１芯線露出部３２２ａと、第２芯線露出部３２ａに対応する第２芯線露出部３３２ａとに端子４０を圧着した状態で、第１芯線露出部３２２ａの先端側部分３２２ａｐの断面積は、その基端側部分３２２ａｑの断面積よりも小さい。ここで、端子４０を圧着する前の状態では、第２芯線露出部３３２ａの断面積は、その延在方向においてほぼ一定である。このため、端子４０を圧着すると、第１芯線露出部３２２ａ及び第２芯線露出部３３２ａの先端側では、第２芯線露出部３３２ａの圧縮量は比較的小さい。一方、第１芯線露出部３２２ａ及び第２芯線露出部３３２ａの基端側では、第２芯線露出部３３２ａの圧縮量は比較的大きい。このため、端子４０の延在方向において、第２芯線露出部３３２ａ等の圧縮量を変化させることができる。これにより、例えば、第２芯線露出部３３２ａの基端側では、当該第２芯線露出部３３２ａを大きく圧縮させて有効に酸化皮膜を破壊し電気抵抗を小さくする一方、第２芯線露出部３３２ａの先端側では、当該第２芯線露出部３３２ａの圧縮量を小さくすることで、そのダメージを少なくして引っ張り強度の向上を図ることができる。

また、上記実施形態では、端子４０が第１芯線２２と第２芯線３２とを接続するためのスプライス専用の端子である例で説明したが、必ずしもその必要は無い。図１４に示すように、端子４４０として、第１芯線露出部２２ａ及び第２芯線露出部３２ａに接続される電線接続部４４２と、相手側に接続される相手側接続部４４８とが一体形成された構成のものを用いてもよい。なお、電線接続部４４２自体は、上記端子４０と同様構成である。また、ここでは、相手側接続部４４８が車体の金属ボディ等にネジ等によって接続される丸形端子であることを想定している。

また、上記実施形態では、第１電線２０の端部の第１芯線露出部２２ａと、第２電線３０の端部の第２芯線露出部３２ａとを端子４０で接続する例で説明したが、図１５に示すように、第１電線２０に対応する第１電線５２０の延在方向中間部に、第１芯線露出部５２２ａが形成されると共に当該その第１素線５２３同士が接合され、この第１芯線露出部５２２ａと第２芯線露出部３２ａとが、端子４０で接続される構成であってもよい。

また、上記実施形態では、１つの第１電線２０と１つの第２電線３０とに、端子４０を圧着する例で説明したが、３つ以上の電線に端子が圧着される構成であってもよい。この場合、追加的な３本目以降の電線については、第１電線２０と同様構成であってもよいし、第２電線３０と同様構成であってもよい。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ 端子付電線
２０、５２０ 第１電線
２２ 第１芯線
２２ａ、１２２ａ、２２２ａ、３２２ａ、５２２ａ 第１芯線露出部
２２ｂ、１２２ｂ、２２２ｂ 凹部
２３、５２３ 第１素線
２４ 第１被覆
３０ 第２電線
３２ 第２芯線
３２ａ、２３２ａ、３３２ａ 第２芯線露出部
３４ 第２被覆
４０、４４０ 端子
３２２ａｐ 先端側部分
３２２ａｑ 基端側部分
３４６ 凹部
４４２ 電線接続部

Claims (6)

1. 銅又は銅合金により形成された複数の第１素線の集合体である第１芯線と、前記第１芯線の周囲を覆う第１被覆とを含み、前記第１芯線の延在方向の一部が露出されて第１芯線露出部が形成されると共に、前記第１芯線露出部の少なくとも一部で前記複数の第１素線同士が接合されている第１電線と、
   前記第１素線とは異種金属により形成された第２芯線と、前記第２芯線の周囲を覆う第２被覆とを含み、前記第２芯線の延在方向の一部が露出されて第２芯線露出部が形成されている第２電線と、
   前記第１芯線露出部と前記第２芯線露出部とに圧着された端子と、
   を備える端子付電線。
2. 請求項１に記載の端子付電線であって、
   前記第１芯線露出部の少なくとも一部で前記複数の第１素線同士は超音波接合されている、端子付電線。
3. 請求項１又は請求項２に記載の端子付電線であって、
   前記第１芯線露出部の少なくとも一部の表面が凹凸形状に形成されている、端子付電線。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の端子付電線であって、
   前記第１芯線露出部の断面積が、前記第１芯線露出部の延在方向において変化している、端子付電線。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の端子付電線であって、
   前記第２芯線はアルミニウム又はアルミニウム合金により形成されている、端子付電線。
6. (a)銅又は銅合金により形成された複数の第１素線の集合体である第１芯線と、前記第１芯線の周囲を覆う第１被覆とを含み、前記第１芯線の延在方向の一部が露出されて第１芯線露出部が形成された第１電線を準備する工程と、
   (b)前記第１芯線露出部の少なくとも一部で前記複数の第１素線同士を接合する工程と、
   (c)前記第１素線とは異種金属により形成された第２芯線と、前記第２芯線の周囲を覆う第２被覆とを含み、前記第２芯線の延在方向の一部が露出されて第２芯線露出部が形成されている第２電線を準備する工程と、
   (d)前記第１芯線露出部と前記第２芯線露出部とに端子を圧着する工程と、
   を備える端子付電線の製造方法。

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