JP6329251B2 - 電気端子を電線に圧着する方法 - Google Patents
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Description
本明細書に記述や例示をする主題は、一般的に、ワイヤに接続された電気端子に関する。
電気端子は、ワイヤの端部を接続するのに使用されることが多い。かかる電気端子は、典型的には、電気コンタクト及び圧着バレルを含む。圧着バレルは、内部にワイヤの端部を受容する開口を含む。圧着バレルは、ワイヤの端部の周囲に圧着されて、ワイヤの１つ以上の導体と端子との間に電気的接続を確立し、ワイヤ端部上に電気端子を機械的に保持する。ワイヤ端部上に圧着されると、圧着バレルは、ワイヤの導体（１つ又は複数）と電気コンタクトとの間に電気機械的接続を確立する。
ワイヤの導体は、銅、銅合金、銅クラッド鋼等から製造されることが多い。しかしながら、銅のコストが上昇するにつれ、アルミニウムがより低コストの代替的な導体材料となっている。しかしながら、アルミニウムを導体材料として用いることに欠点が無い訳ではない。例えば、アルミニウムを導体材料として用いる１つの欠点は、導体が大気に曝された時や導体の加工中に導体の外表面上に生じる酸化物やその他の表面材料（例えば、残留したワイヤ押出補強材料）層である。例えば、かかるアルミニウム酸化物層は、金属アルミニウムと比べて電気接続性が比較的悪い。かかる酸化物やその他の表面材料層は、他の導体材料上に形成される可能性もあるが、アルミニウムに関しては扱いが特に困難になる可能性がある。従って、かかる外側の導体表面の酸化層は、ワイヤと電気端子との間に確実な電気機械的接続を確立するためやワイヤの異なる導体間に確実な電気接続を確立するために、アルミニウム材料に接触するために突き破られなければならない。しかしながら、その靱性と、酸化物層が導体上に形成される速度が比較的速いこととにより、十分な電気的且つ機械的な結合を達成するために十分な酸化物層を排除することによって確実な電気的接続を確立することが困難である場合がある。例えば、圧着中に導体が他の導体や電気端子をこすると、導体（１つ又は複数）の酸化層が排除されて、導体（１つ又は複数）のアルミニウム材料が露出されることがある。しかしながら、圧着作業中や、露出したアルミニウム材料上に新たな酸化物が形成される前に、十分な電気的及び機械的結合を達成するために十分な酸化物層を排除することは困難である可能性がある。
上記問題は、本明細書に記述される導電体を有する電線に対して電気端子を圧着する方法によって解決される。当該方法は、圧着工具の対向し合う圧着工具部材同士間に前記電線及び前記電気端子を配置することを含む。当該方法は、前記導電体が圧着バレルに機械的且つ電気的に接続されるように、前記圧着工具部材を使用して、前記電気端子の前記圧着バレルを前記電線の前記導電体に押圧することも含む。前記圧着バレルは、前記導電体の少なくとも幾つかの金属表面の少なくとも幾つかの接触部分が溶融し、１つ以上の隣接し合う導電体の前記金属表面の１つ以上の接触部分と熱溶着を形成するように、前記導電体に押圧される。
本発明は、これから、添付の図面を参照して一例として記述される。
図１は、電気端子１０の一実施形態の斜視図である。端子１０は、電気コンタクトセグメント１２と、電気コンタクトセグメント１２の端部１６から延出する圧着セグメント１４とを含む。電気コンタクトセグメント１２は、電気コンタクト１８を含む。図示の実施形態では、電気コンタクト１８は、相手コンタクト（図示せず）を内部に受容するように構成されたレセプタクルである。しかしながら、本明細書に示す電気コンタクト１８は、単に一例であることを意味している。電気端子１０は、本明細書に示す電気コンタクト１８に限定されず、むしろ電気端子１０は、限定ではないが、圧着バレル、ばねコンタクト、梁コンタクト、タブ、ねじ式又はその他の種類の機械的締結具を受容するための開口を有する構造体等の任意の種類の電気コンタクト１８を含んでもよい。
圧着セグメント１４は、圧着バレル２０を含む。圧着バレル２０は、基部２２と、基部２２から延出する対向し合う側壁２４とを含む。基部２２及び側壁２４は、１つ以上の導電体３０（図２乃至図６）を含む電線２８（図２乃至図６）の端部２６（図２乃至図４及び図６）を受容するように構成された圧着バレル２０の開口２５を区画する。
圧着バレル２０は、電線２８の端部２６周囲に圧着されるように構成され、電線２８を電気端子１０に機械的且つ電気的に接続する。任意ではあるが、電線２８は、導電体３０の長さの少なくとも一部に沿って導電体３０周囲に延在する電気絶縁層３６（図２、図４、及び図６）を含む。電気絶縁層３６は、任意ではあるが、導体端部を露出させるために導電体３０の端部の少なくとも一部から除去される。幾つかの他の実施形態では、電気コンタクト１８は、他の電線（図示せず）を電気端子１０に機械的且つ電気的に接続するためにその他の電線の端部周囲に圧着されるように構成された他の圧着バレル２０である。従って、幾つかの他の実施形態では、電気端子１０は、電線２８を他の電線に電気的に接続するように構成される。言い換えれば、電気端子１０は、幾つかの他の実施形態では、電線２８を他のワイヤに接合するために使用されてもよい。
圧着バレル２０は、コンタクト端３２からワイヤ端３４までの長さに延在している。コンタクト端３２は、電気コンタクト１８から延出している。より具体的には、コンタクト端３２は、電気コンタクトセグメント１２の端部１６から延出している。圧着バレル２０は、圧着バレル２０を導電体３０に電気的に接続するために導電体３０と物理的に接触するように係合する電気端子圧着サブセグメント３８を含む。
図示の実施形態では、基部２２及び側壁２４は、圧着バレル２０の全長に沿って延在し、その全長を区画している。基部２２は内表面４０を含み、各側壁２４は内表面４２を含む。内表面４０及び内表面４２は、圧着バレル２０の開口２５の境界を区画する。任意ではあるが、内表面４０や内表面４２は、導電体３０上に生じた酸化物やその他の表面材料（限定ではないが、残留するワイヤ押出補強材料等）層を突き破るための１つ以上のセレーション４４を含む。内表面４０,４２は、夫々、本明細書において圧着バレル２０の「金属表面」と呼ぶ場合がある。
電気端子１０は、限定ではないが、銅、銅合金、銅クラッド鋼、アルミニウム、ニッケル、金、銀、金属合金等の任意の材料から製造することができる。電気端子１０の１つ以上の部分（例えば、圧着バレル２０）又は全てが、他の材料（例えば、他の金属や金属合金）でコーティングされた（例えば、めっき等がなされた）卑金属や金属合金から製造されてもよい。例えば、金属端子１０の１つ以上の部分又は全てが、ニッケルでめっきされた銅基から製造されてもよい。
導電体３０は、限定ではないが、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、銅クラッド鋼、ニッケル、金、銀、金属合金等の任意の材料から製造してもよい。図示の実施形態では、導電体３０はアルミニウムから製造されている。
図２は、電気端子１０の斜視図であり、圧着バレル２０が電線２８の端部２６周囲に圧着された後の電気端子１０を示す。図２に見ることが出来るように、側壁２４は、側壁２４が折り畳まれるように、且つ電線２８の端部２６が電気端子１０の圧着バレル２０に機械的に接続されるように、ワイヤ端２６上に圧着される。圧着バレル２０は、電線２８の導電体３０が電気端子１０の圧着バレル２０に電気的に接続されるようにサブセグメント３８に沿って圧着される。圧着バレル２０のワイヤ端３４は、任意ではあるが、電線２８が図２に示すように電気端子１０に圧着されると電気絶縁層３６（もしあれば）と係合する。
図示の実施形態では、電気端子１０と電線２８の圧着は、「Ｆ」型の圧着である。しかし、電気端子１０と電線２８の圧着は、限定ではないが、「Ｗ」型の圧着、「Ｏ」型の圧着等の任意のその他の種類の圧着でもよい。更に、本明細書に図示や記述がなされた具体的なサイズや形状等は、単に一例であることを意味する。圧着バレル２０の具体的な形状やサイズ等は、圧着バレル２０が本明細書に示すＦ型の圧着以外の種類の圧着のために他の形状やサイズ等を有するように、圧着の種類によって決定してもよいと理解すべきである。
図３は、電気端子１０を電線２８に圧着するための圧着工具１００の一実施形態の斜視図である。圧着工具１００は、基部１０２と、作動装置１０６と、一対の対向し合う圧着工具部材１０８,１１０とを含む。圧着工具部材１０８,１１０は、それらの間に開口１１６を区画する夫々の押圧表面１１２,１１４を含む。開口１１６は、圧着工具１００の圧着ゾーン１１８を区画する。圧着工具部材１０８,１１０は、圧着軸１２０に沿って互いに向けて及び互いから離れるように移動するように構成される。作動装置１０６は、基部１０２に対して圧着工具部材１０８や１１０を移動させるために、圧着工具部材１０８や圧着工具部材１１０に動作可能に接続される。作動装置１０６は、基部１０２に対して圧着工具部材１０８や圧着工具部材１１０を移動させ、それによって圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させるように構成される。
圧着工具１００の作動時において、電気端子１０と電線２８の端部２６の組立体は、圧着工具部材１０８,１１０との間の圧着ゾーン１１８に配置される。作動装置１０６は、圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させるために作動される。圧着工具部材１０８,１１０が圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動すると、圧着工具部材１０８,１１０の押圧表面１１２,１１４は、夫々、圧着工具部材１０８,１１０が電線２８の導電体３０に対して圧着バレル２０を押圧するように、電気端子１０の圧着バレル２０と物理的に接触するように係合する。それにより、圧着工具部材１０８,１１０は、電線２８が電気端子１０に電気的且つ機械的に接続されるように、電線２８の端部２６を電気端子１０の圧着バレル２０に圧着する。
上述のように、圧着工具部材１０８,１１０は互いに対向している。具体的には、圧着工具部材１０８,１１０は、圧着工具部材１０８,１１０の夫々の押圧表面１１２,１１４が互いに対向するように圧着軸１２０に沿って配置される。図示の実施形態では、圧着工具部材１０８は、基部１０２に対して且つ圧着工具部材１１０に向けて及び圧着工具部材１１０から離れるように圧着軸１２０に沿って移動可能であり、圧着工具部材１１０は、圧着工具部材１０８が基部１０２に対して移動するときに基部１０２に対して静止したままである。言い換えれば、例示的な圧着工具１００は、固定的な圧着工具部材１１０と、可動的な圧着工具部材１０８とを含む。或いは、圧着工具部材１０８に加えて、又はその代わりに、圧着工具部材１１０が基部１０２に対して圧着軸１２０に沿って移動するように構成される。言い換えれば、幾つかの他の実施形態では、圧着工具１００は、２つの可動的な圧着工具部材を含む。更に、更に他の実施形態では、圧着工具部材１０８,１１０は、圧着工具部材１０８,１１０がジョーを区画するように、ヒンジ（図示せず）で旋回可能に互いに接続される。図示の実施形態の固定的な圧着工具部材１１０は、一般的に「アンビル」と呼ぶ場合がある。
任意ではあるが、１つ以上のダイは、圧着工具部材１０８の押圧表面１１２や圧着工具部材１１０の押圧表面１１４に結合又は一体的に形成される。図示の実施形態では、圧着工具部材１０８の押圧表面１１２はダイ１２２を含む。ダイ１２２は、圧着前の電気端子１０や電線２８に対してや、電気端子１０と電線２８の組立体の所定の圧着サイズや形状に対して相補的なサイズや形状を含んでもよい。
上述のように、作動装置１０６は、電気端子１０を電線２８に圧着するために圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させるように構成される。任意ではあるが、作動装置１０６は、電気端子１０と電線２８が互いに圧着された後、圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いから離れるように移動させるようにも構成される。加えて、又はその代わりに、圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いから離れるように移動し、それによって圧着工具部材１０８,１１０をそれらの圧着前位置に戻すために、他の機構（図示せず）が使用される。例えば、電気端子１０と電線２８が互いに圧着された後に圧着工具部材１０８,１１０が圧着軸１２０に沿って互いから離れるように圧着工具部材１０８,１１０を圧着前位置へ付勢するために、圧着工具部材１０８や圧着工具部材１１０には、ばねやその他の付勢機構が動作可能に接続されてもよい。圧着工具部材１０８,１１０は、図３では圧着前位置で示されている。
作動装置１０６は、作動装置１０６が、圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させ、それによって電気端子１０と電線２８を互いに圧着することを可能にする任意の種類の作動装置でよい。更に、作動装置１０６は、作動装置が圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させることを可能にする任意の適当な機構や構造等を使用して、圧着工具部材１０８や圧着工具部材１１０に動作可能に接続されてもよい。適切な種類の作動装置１０６の例としては、限定ではないが、装薬、圧縮ガス、圧縮流体、燃料の燃焼、ばね、電磁パルス、リニアエンジンやレールガン等が挙げられる。図示の実施形態では、作動装置１０６は、圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させるために化学爆薬の燃焼によって発生するエネルギー（即ち、爆発力）を使用する装薬である。更に、図示の実施形態では、作動装置１０６は、作動装置１０６の装薬によって生じたエネルギーによって矢印Ａの方向に圧着軸１２０に沿って移動することによって圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させるプランジャ１２４を介して、圧着工具部材１０８に動作可能に接続されている。
上述のように、電線２８の導電体３０は、図示の実施形態ではアルミニウムから製造されている。導電体材料としてアルミニウムを使用する１つの欠点は、例えば導体が大気に曝されるときや導電体３０の加工（例えば、押出加工等）中に、導電体３０の外側の金属（即ち、アルミニウム）表面上に生じる酸化物やその他の表面材料（限定ではないが、残留するワイヤ押出補強材料等）層である。かかる酸化物やその他の表面材料層は、アルミニウム以外の導体材料上にも形成される可能性があるが、アルミニウムに関しては扱いが特に困難になる可能性がある。本明細書に記述や例示された方法及び圧着工具の実施形態は、１つ以上の導電体３０がアルミニウム以外の材料から製造される実施形態に適用可能であり、それと共に使用されてもよいと理解すべきである。更に、本明細書に記述や例示された方法及び圧着工具の実施形態は、以下において、酸化物層１２８に関して記述されるが、本明細書に記述や例示された方法及び圧着工具は、酸化物層１２８に加えて、又はその代わりに、他の表面材料層に対して使用されてもよいと理解すべきである。
例えば、図４は、電線２８の端部２６の断面図であり、電気端子１０及び電線２８が互いに圧着される前の電線２８の端部２６を示す。電線２８は、導電体３０の束と、導電体３０の束を包囲する電気絶縁層３６とを含む。電線２８は、任意の数の導電体３０を含んでもよい。
電気ケーブル２８の導電体３０は、導電体３０の束の外周を形成する外部導電体３０ａの群を含む。導電体３０は、外部導電体３０ｂによって包囲された内部導電体３０ｂの群を含む。各導電体３０は、導電体３０のアルミニウム材料の外表面を区画する金属表面１２６を含む。導電体３０は、例えば導電体３０が空気に曝されると、導電体３０の金属表面１２６上に形成される酸化物層１２８も含む。酸化物層１２８は、導電性が比較的悪い。従って、導電体３０と別の導電体３０や圧着バレル２０との間に確実な電気的接続を確立するために、酸化物層１２８は、例えば圧着加工の一部として、導電体３０の金属表面１２６を露出させて物理的接触をなすために排除されなくてはならない。酸化物層１２８の厚みは、酸化物層１２８をより良く示すために、図４では誇張されることができる。
再度図３を参照すると、作動部材１０６は、電線２８の少なくとも幾つかの導電体３０の金属表面１２６が、１つ以上の隣接し合う導電体３０の金属表面（１つ又は複数）と熱溶着を形成するように、電気端子１０と電線２８を互いに圧着するように構成される。従来の圧着作業では、金属表面１２６同士間の接合は、例えば（酸化物層１２８が存在する場合は）酸化物層１２８間の押出によって、金属表面１２６の接触部分が互いに物理的に接触する箇所に生じる冷間接合によって形成される。「冷間圧接」とは、互いに物理的に接触する金属表面１２６の接触部分同士間の融合がなく形成される固体状の結合である。冷間圧接は、「接着」又は「固体状」接合と呼ぶ場合がある。しかしながら、本明細書に記述及び例示される圧着作業は、従来の圧着加工よりも高いエネルギーの圧着加工を使用して、電線２８の様々な個別の導電体３０同士間で確実且つ十分な電気的接続をもたらす。具体的には、作動装置１０６は、導電体３０の少なくとも幾つかの金属表面１２６の少なくとも幾つかの接触部分が、１つ以上の隣接し合う導電体３０の金属表面１２６の１つ以上の接触部分と熱溶着を形成するように、電気端子１０と電線２８を互いに圧着するように構成される。「熱溶着」は、金属表面１２６の接触部分が溶けて融合する融接加工から形成される液体状接合である。また、作動装置１０６は、圧着バレル２０の内表面４０や４２の１つ以上の接触部分が、１つ以上の外部導電体３０ａの金属表面１２６の１つ以上の接触部分と熱溶着を形成するように、電気端子１０と電線２８を互いに圧着するように構成される。圧着バレル２０と外部導電体３０ａの間に形成される熱溶着は全て、圧着バレル２０と電線２８の導電体３０との間で確実且つ十分な電気的接続をもたらす。
作動装置１０６は、圧着工具部材１０８,１１０の互いに対する移動の速度を制御することによって、熱溶着を生じさせるために隣接し合う導電体３０同士間に十分な摩擦エネルギーを与えるように構成される。具体的には、圧着作業中に圧着工具部材１０８,１１０が圧着バレル２０を導電体に対して押圧すると、導電体３０は、隣接し合う導電体３０と圧着バレル２０をこする（即ち、スライドする）。こすることにより、導電体３０の既存の酸化物層１２８を排除したり突き破ったりすることによって、導電体３０の金属表面１２６の接触部分を露出する。
圧着作業中に導電体３０を互いに及び圧着バレル２０に接してスライドさせることにより、隣接し合う導電体３０同士間及び外部導電体３０ａ（図４〜６）と圧着バレル２０との間に摩擦力を作り出す。導電体３０が互いに及び圧着バレルに接してスライドし、十分な摩擦エネルギーの散逸によって、付随する酸化物排除や金属押出が生じると、金属表面１２６の接触部分の少なくとも幾つかは、熱溶着を形成するために溶融することが出来る。一部の実施形態では、接触部分間の十分且つ確実な電気的接続を形成するために十分な押出を得るために、少なくとも約８０％の圧着作業の結果としての断面積指数の減少が必要である。
圧着工具部材１０８,１１０の速度は、圧着バレル２０が導電体３０に押圧されるときに導電体３０が互いに及び圧着バレル２０に接してスライドすることによって生じる摩擦エネルギーの量を制御する。具体的には、圧着工具部材１０８,１１０が互いに向かう移動の速度は、導電体３０に摩擦エネルギーが加えられる持続時間を決定する。作動装置１０６は、金属表面１２６の接触部分の少なくとも幾つかを溶融するのに十分な短時間で導電体３０に対して摩擦エネルギーを加えるように構成される。具体的には、作動装置１０６は、生じた熱が導電体３０の長さに沿って消散する前に導電体３０の金属表面１２６の接触部分の少なくとも幾つかの溶融を生じるために圧着を形成するのにかかる時間内で摩擦力が十分な熱量を生じるように、十分に速い速度で圧着工具部材１０８,１１０を互いに向けて移動させるように構成される。言い換えれば、圧着工具部材１０８,１１０が互いに向けて移動する速度は、接触部分が形成されるときに導電体３０の金属表面１２６の接触部分（や圧着バレル２０の表面４０や４２の接触部分）の少なくとも幾つかを溶融させる準断熱条件を生じるのに十分に速い。
上述のように、作動装置１０６は、金属表面１２６の接触部分の少なくとも幾つかを溶融して熱溶着を形成するのに十分に速い速度で圧着工具部材１０８,１１０の相対移動をもたらし、露出した接触部分が熱溶着で新たな酸化物層を形成することを防止する。言い換えれば、金属表面１２６の接触部分の金属材料は、熱溶着を形成し、熱溶着の箇所で接触部分間に次の酸化物層が生じることがない。酸化物層１２８が介在することなく（一部の残留する酸化物材料が存在したままである可能性はあるが）金属表面１２６の接触部分同士間（や金属表面１２６の接触部分と圧着バレル２０の内表面４０や内表面４２の接触部分との間）に熱溶着が形成されるため、熱溶着は、このように十分且つ確実な電気的接続を形成する。
当然のことながら、熱溶着に加えて、本明細書に記述及び例示された圧着作業は、固体状態を液体状態に変換するために（即ち、溶融するために）圧着作業中に十分な摩擦熱消散が行われなかった導電体３０の金属表面１２６の一部の接触部分の間（や圧着バレル２０の表面４０や４２の１つ以上の接触部分と１つ以上の導電体３０の１つ以上の接触部分の間）に冷間圧接も形成してもよい。
図５及び図６は、熱溶着を示す。具体的には、図５は、図２の線５‐５に沿って切断された、電気端子１０の断面図である。図６は、電気端子１０の長さに沿って切断された、電気端子１０の長手方向の断面図である。図５及び図６は、圧着バレル２０が電線２８に圧着された後の電気端子１０を示す。図５及び図６に見られるように、熱溶着１３０が、少なくとも幾つかの隣接し合う導電体３０の接触部分１３１の少なくとも幾つかの間に形成されるように、作動装置１０６（図３）によって圧着作業が行われている。任意ではあるが、外部導電体３０ａの少なくとも幾つかの接触部分１３１の少なくとも幾つかと圧着バレル２０との間には熱溶着１３２が形成される。
具体的には、内部導電体３０ｂの少なくとも幾つかの金属表面１２６の接触部分１３１は、対応する酸化物層１２８（図５では見えない）から露出している。接触部分１３１の少なくとも幾つかは溶融し、１つ以上の隣接し合う内部導電体３０ｂの金属表面１２６の接触部分１３１と熱溶着１３０を形成している。更に、内部導電体３０ｂの少なくとも幾つかの接触部分１３１の少なくとも幾つかは、１つ以上の隣接し合う外部導電体３０ａの金属表面１２６の接触部分１３１と熱溶着１３０を形成している。外部導電体３０ａの少なくとも幾つかの接触部分１３１の少なくとも幾つかは、１つ以上の隣接し合う外部導電体３０ａの金属表面１２６の接触部分１３１と熱溶着１３０を形成している。図示の実施形態では、圧着バレル２０の内表面４０や内表面４２の少なくとも幾つかの接触部分１３３は、外部導電体３０ａの少なくとも幾つかの金属表面１２６の少なくとも幾つかの接触部分１３１と熱溶着１３２を形成している。溶着１３０は、導電体３０同士間の十分且つ確実な電気的接続をもたらす。溶着１３２は、導電体３０と圧着バレル２０との間に十分且つ確実な電気的接続をもたらす。電気ケーブル２８の導電体３０は、このように、電気端子１０が電線２８に電気的に接続されるように圧着バレル２０に電気的に接続される。
任意ではあるが、圧着バレル２０はセレーション４４（図１）を含み、セレーション４４は、外部導電体３０ａと圧着バレル２０の間に十分且つ確実な電気的接続を（溶着１３２に加えて又はその代わりに）もたらすことを容易にするために、外部導電体３０ａの酸化物層１２８を突き破ることを支援する。
再度図３を参照すると、作動装置１０６は、熱溶着１３０や１３２（図５及び図６）を形成するために圧着工具部材１０８,１１０が互いに向けて移動する速度を制御するように構成される。圧着工具部材１０８,１１０の相対移動の速度は、圧着工具部材１０８,１１０の互いに向かう移動の距離に沿って可変である。具体的には、圧着工具部材１０８,１１０は、圧着工具部材１０８,１１０の開始位置から最高速度値まで加速され、圧着工具部材１０８,１１０の最終的な圧着位置で相対移動を停止するために最高速度値から減速される。作動装置１０６は、圧着作業が、導電体３０の少なくとも幾つかの金属表面１２６の接触部分１３１（図５及び図６）の少なくとも幾つかを溶融して熱溶着１３０や熱溶着１３２（図５及び図６）の少なくとも幾つかを形成することを可能にする任意の最高速度値で圧着工具部材１０８,１１０を互いに向けて移動させるように構成されてもよい。作動装置１０６が圧着工具部材１０８,１１０を互いに向けて移動させる最高速度値の例としては、限定ではないが、少なくとも毎秒約３０メートル（ｍ／ｓ）、少なくとも約４０ｍ／ｓ、少なくとも約４５ｍ／ｓや、少なくとも約５０ｍ／ｓ等が挙げられる。
熱溶着１３０や熱溶着１３２を形成するために作動装置１０６が圧着工具部材１０８,１１０を互いに向けて移動させる最高速度値は、限定ではないが、互いに対してスライドする構成部品（例えば、２つの導電体３０又は導電体３０と圧着バレル２０）間の摩擦係数、特定の種類の電気端子１０及び電線２８に対する圧着作業を完了するのに必要な力の量、圧着バレル２０の形状寸法や材料や、電気ケーブル２８の形状寸法等の様々な因子によって夫々決定してもよいと理解すべきである。例えば、熱溶着１３０や熱溶着１３２を形成するのに十分な最高速度値は、圧着を完了するのに必要な圧着工具部材１０８,１１０の互いに向かう移動の距離によって決定してもよく、この距離は、圧着バレル２０や電気ケーブル２８の形状寸法（例えば、サイズや形状）に基づいて決定される。
上述のように、作動装置１０６は、作動装置１０６が、圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させることによって、電気端子１０と電線２８を互いに圧着することが出来るようにする任意の種類の作動装置でもよい。図示の実施形態では、作動装置１０６は、圧着工具部材１０８,１１０を圧着軸１２０に沿って互いに向けて移動させるために化学爆薬の燃焼によって生じるエネルギー（即ち、爆発力）を使用する装薬である。装薬は、圧着作業が熱溶着１３０や熱溶着１３２を形成することを可能にする最高速度値（圧着工具部材１０８,１１０の相対移動の）を作動装置１０６が提供することを可能にする任意のエネルギー量を生み出すように構成されてもよい。その他の種類の作動装置１０６が使用される場合、かかるその他の種類の作動装置１０６は、圧着作業が熱溶着１３０や熱溶着１３２を形成することを可能にする任意の量の力を圧着工具部材１０８や圧着工具部材１１０に加えるように構成されてもよい。例えば、作動装置１０６がばねである場合、ばねは、圧着作業が熱溶着１３０や熱溶着１３２を形成することを可能にする任意の量のばね力を圧着工具部材１０８や圧着工具部材１１０に加えるように構成されてもよい。
図７は、電気端子（例えば、図１乃至図３、図５、及び図６に示す電気端子１０）を電線（例えば、図２乃至図６に示す電線２８）に圧着する方法２００の一実施形態のフローチャートである。方法２００は、限定ではないが、図３に示す圧着工具１００等の圧着工具によって実行されてもよい。方法２００は、ステップ２０２において、圧着工具の対向し合う圧着工具部材（例えば、図３に示す圧着工具部材１０８,１１０）の間に延在する圧着ゾーン（例えば、図３に示す圧着ゾーン１１８）内に電線及び電気端子を配置することを含む。電線及び電気端子は、ステップ２０２で圧着ゾーン内に配置される前に組み立てられてもよい。或いは、電気端子及び電線は、互いに異なる時や同時かに拘らず、圧着ゾーン内で別々に配置されてもよい。電気端子及び電線が異なる時に圧着ゾーン内に別々に配置される場合は、電線又は電気端子のいずれかが他方より前に圧着ゾーン内に配置されてもよい。
ステップ２０４では、方法２００は、導電体が圧着バレルに機械的且つ電気的に接続されるように圧着工具部材を使用して電線の導電体（例えば、図２乃至図６に示す導電体３０）に対して電気端子の圧着バレル（例えば、図１乃至図３、図５、及び図６に示す圧着バレル２０）を押圧することを含む。圧着バレルは、ステップ２０４において、導電体の少なくとも幾つかの金属表面（例えば、図４乃至図６に示す金属表面１２６）の接触部分（例えば、図５及び図６に示す接触部分１３１）の少なくとも幾つかが溶融し、１つ以上の隣接し合う導電体の金属表面の１つ以上の接触部分と熱溶着を形成するように、導電体に対して押圧される。金属表面は溶融され、熱溶着の箇所で接触部分上に酸化物層が生じる前に熱溶着が形成される。
ステップ２０４にて導電体に対して圧着バレルを押圧することは、導電体の少なくとも幾つかの金属表面の接触部分の少なくとも幾つかを溶融させるのに十分に速い速度で圧着工具部材同士を互いに向けて移動させることを含む。更に、ステップ２０４にて導電体に対して圧着バレルを押圧することは、ステップ２０４ｂにて、導電体の少なくとも幾つかの金属表面の接触部分の少なくとも幾つかを溶融するのに十分な熱量を生成する摩擦力を隣接し合う導電体同士間に作り出すことを含む。
幾つかの実施形態では、ステップ２０４にて導電体に対して圧着バレルを押圧することは、ステップ２０４ｃにて、隣接し合う導電体の酸化物層が、導電体の金属表面の接触部分を露出するために排除されるように、隣接し合う導電体を互いに対してこすることを含んでもよい。
任意ではあるが、ステップ２０４にて導電体に対して圧着バレルを押圧することは、ステップ２０４ｄにて、圧着バレルの金属表面の接触部分が、１つ以上の導電体の金属表面の１つ以上の接触部分と熱溶着を形成するように、圧着バレルの金属表面（例えば、図１、図５、及び図６に示す表面４０や表面４２）の接触部分（例えば、図５及び図６に示す接触部分１３３）を溶融することを備える。
本明細書に記述や例示された実施形態は、電気端子を電線に圧着する方法及び装置を提供し、圧着作業は、電気端子と電線の間に十分且つ確実な電気的接続をもたらす。本明細書に記述や例示された実施形態は、少なくとも幾つかの既知の圧着方法及び装置と比べて、電気端子と電線の間により十分且つより確実な電気的接続をもたらす方法及び装置を提供する可能性がある。本明細書に記述や例示された実施形態は、少なくとも幾つかの既知の圧着方法及び装置と比べて、電線に電気端子をより容易に圧着する方法及び装置を提供する可能性がある。
上記の記述は、一例であり、限定的なものではないと理解すべきである。例えば、上述の実施形態（やその態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。更に、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の教示に特定の状況又は材料を適応させるために、多くの修正がなされてもよい。本明細書に記述された寸法、材料の種類、様々な構成部品の向き、及び様々な構成部品の数及び位置は、特定の実施形態のパラメータを定義するものであり、限定的なものではなく、単に例示的な実施形態である。本請求の精神及び範囲の多くの他の実施形態及び修正は、上記の記述を検討すれば当業者には明らかになるだろう。従って、本発明の範囲は、かかる請求項が適用される均等物の全範囲に加えて、添付の請求項を参照して決定されるべきである。添付の請求項では、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「において（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「において（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という夫々の用語の平易な英語の同義語として使用されている。更に、後続の請求項において、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」、及び「第３の（ｔｈｉｒｄ）」等の用語は、単にラベルとして使用されており、それらの物体に対して数に関する要求事項を課すものではない。
Claims (8)
- 導電体（３０）を有する電線（２８）に電気端子（１０）を圧着する方法（２００）であって、
圧着工具（１００）の対向し合う圧着工具部材（１０８，１１０）間に前記電線（２８）及び前記電気端子（１０）を配置すること（２０２）と、
前記導電体（３０）が圧着バレル（２０）に機械的且つ電気的に接続されるように前記圧着工具部材（１０８，１１０）を使用して前記電線（２８）の前記導電体（３０）に対して前記電気端子（１０）の前記圧着バレル（２０）を押圧すること（２０４）を備え、
前記導電体（３０）の少なくとも幾つかの金属表面（１２６）の少なくとも幾つかの接触部分（１３１）が溶融し、１つ以上の隣接し合う導電体（３０）の前記金属表面（１２６）の１つ以上の接触部分（１３１）と熱溶着（１３０）を形成するように、前記圧着バレル（２０）は、前記導電体（３０）に対して押圧され、
前記導電体（３０）に対して前記圧着バレル（２０）を押圧するとき（２０４）に、前記金属表面（１２６）の前記少なくとも幾つかの接触部分（１３１）を溶融させるのに十分に速い少なくとも毎秒約３０メートルの速度で前記圧着工具部材（１０８，１１０）を互いに向けて移動させる、
方法（２００）。 - 前記導電体（３０）に対して前記圧着バレル（２０）を押圧すること（２０４）は、
前記金属表面（１２６）の前記少なくとも幾つかの接触部分（１３１）を溶融するのに十分な熱量を生じる摩擦力を隣接し合う導電体（３０）同士間に作り出すこと（２０４ｂ）を備える、
請求項１の方法（２００）。 - 前記導電体（３０）に対して前記圧着バレル（２０）を押圧すること（２０４）は、
生じた熱が導電体（３０）の長さに沿って消散する前に前記金属表面（１２６）の前記少なくとも幾つかの接触部分（１３１）を溶融するのにかかる時間内で隣接し合う導電体（３０）同士間に摩擦エネルギーを加えることを備える、
請求項１の方法（２００）。 - 前記導電体（３０）はアルミニウム導電体（３０）であり、
前記圧着工具部材（１０８，１１０）を使用して前記導電体（３０）に対して前記圧着バレル（２０）を押圧すること（２０４）は、
前記隣接し合う導電体（３０）の酸化物層（１２８）が、前記導電体（３０）の前記金属表面（１２６）の前記接触部分（１３１）を露出するために排除されるように、隣接し合う導電体（３０）を互いに対してこすること（２０４ｃ）を備える、
請求項１の方法。 - 前記導電体（３０）に対して前記圧着バレル（２０）を押圧すること（２０４）は、
前記熱溶着（１３０）の箇所に前記金属表面（１２６）の前記少なくとも幾つかの接触部分（１３１）上に酸化物層が形成される前に前記熱溶着（１３０）を形成することを備える、
請求項１の方法（２００）。 - 前記圧着工具部材（１０８，１１０）を使用して前記導電体（３０）に対して前記圧着バレル（２０）を押圧すること（２０４）は、
前記圧着バレル（２０）の金属表面（４０及び／又は４２）の前記少なくとも幾つかの接触部分（１３３）が、前記導電体（３０）の内の１つ以上の前記金属表面（１２６）と熱溶着（１３２）を形成するように、前記圧着バレル（２０）の前記金属表面（４０や４２）の前記少なくとも１つの接触部分（１３３）を溶融すること（２０４ｄ）を備える、請求項１の方法（２００）。 - 前記圧着工具部材（１０８，１１０）を使用して前記導電体（３０）に対して前記圧着バレル（２０）を押圧すること（２０４）は、
装薬を使用して前記圧着工具部材（１０８，１１０）を互いに向けて移動させることを備える、
請求項１の方法（２００）。 - 前記圧着工具部材（１０８，１１０）を使用して前記導電体（３０）に対して前記圧着バレル（２０）を押圧すること（２０４）は、
圧縮ガス、圧縮流体、燃料の燃焼、ばね、電磁パルス、レールガン、又はリニアエンジンの内の少なくとも１つを使用して前記圧着工具部材（１０８，１１０）を互いに向けて移動させることを備える、
請求項１の方法（２００）。
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