JP2010212023A - 電線用接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】異種金属からなる少なくとも２本の電線を中継接続する場合に両電線の接触による電食を抑制することができる電線用接続構造を提供すること。
【解決手段】異種金属からなる少なくとも２本の電線１０、２０を中継接続する電線用接続構造において、両電線１０、２０を中継接続する中継導体３０を、両電線１０、２０を隔てる絶縁性の隔壁７３が設けられたケース６０内に収容した。
【選択図】図１

Description

本発明は、異種金属からなる少なくとも２本の電線を中継接続する電線用接続構造に関する。

従来から、電線の軽量化を図るため、銅よりも比重の軽いアルミニウムを用いたアルミ電線が注目されている。一方で、アルミ電線は銅電線と比べて導電率が低く、電線を太くする必要があるため、全ての電線をアルミ電線にすることは搭載上困難である。また、市場でのリペアやユーザによる部品接続においても、銅とアルミニウムの両方が存在し、互いに接続される可能性がある。異種金属を接続する場合、電気化学的腐食（電食）を抑制する必要がある。

そこで、電食を抑制することができる電線用接続構造として、アルミ電線と銅電線とを中継接続する銅製の中継導体を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電線用接続構造は、アルミ電線と銅製の中継導体とが冷間圧接によって金属結合されるので、水分の存在下での電食が抑制される。

また、アルミ電線に圧着接続される圧着部の圧着面に凹溝（セレーション）を形成する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、圧着接続の際に、アルミ電線が凹溝の形状に沿って変形されるので、アルミ電線の酸化皮膜を破壊してアルミ電線と圧着面との間の電気的な接続を確保することができる。

特表２００６−１０６９７１号公報 特開２００３−２４９２８４号公報

しかしながら、上記従来の電線用接続構造では、異種金属からなる両電線が接触した場合、電食が発生する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異種金属からなる少なくとも２本の電線を中継接続する場合に両電線の接触による電食を抑制することができる電線用接続構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、異種金属からなる少なくとも２本の電線を中継接続する電線用接続構造において、
前記両電線を中継接続する中継導体を、前記両電線を隔てる絶縁性の隔壁が設けられたケース内に収容した電線用接続構造である。

本発明によれば、異種金属からなる少なくとも２本の電線を中継接続する場合に両電線の接触による電食を抑制することができる電線用接続構造が得られる。

本発明の一実施例に係る電線用接続構造を分解して示す斜視図である。 第１の電線１０の先端部１２を拡大して示す斜視図である。 中継導体３０の展開図である。 締め付け部材７４、８４の構成及び動作を説明するための断面図である。 押圧部材７５の構成及び動作を説明するための断面図である。 第１の電線１０の先端部１２の圧着状態を透視して示す斜視図である。 電線用接続構造の組立状態を示す断面図である。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る電線用接続構造を分解して示す斜視図である。本実施例において、電線用接続構造は、異種金属からなる２本の電線１０、２０を中継接続する構造であって、例えば、自動車の車載電子機器の間を電気的に接続するワイヤハーネスに適用される。

第１の電線１０は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の電線（以下、「アルミ電線」という）である。アルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｆｅ系合金、Ａｌ−Ｚｒ系合金等が用いられる。高純度のアルミ電線は導電性に優れ、合金のアルミ電線は機械的強度に優れる。

図２は、第１の電線１０の先端部１２を拡大して示す斜視図である。第１の電線１０は、例えば図２に示すように、導体１４に複数の素線１６を螺旋状に巻装した撚り線として構成される。第１の電線１０は、外周が合成樹脂製の絶縁被覆１８で被覆されているが、先端部１２は、絶縁被覆１８が除去されて外部に露出している。

尚、本実施例の第１の電線１０は、導体１４及び複数の素線１６からなる撚り線としたが、単芯線であってもよく、その構造に制限はない。

第２の電線２０は、銅製又は銅合金製の電線（以下、「銅電線」という）である。銅合金としては、黄銅、りん青銅、Ｃｕ−Ｆｅ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金等が用いられる。銅電線１０は、アルミ電線２０に比較して、比重が大きい反面、機械的強度に優れ、表面に酸化被膜が形成され難い。

第２の電線２０は、図示を省略するが、第１の電線１０と同様に、導体に複数の素線を螺旋状に巻装した撚り線として構成される。また、第２の電線２０は、外周が合成樹脂製の絶縁被覆２８で被覆されているが、先端部２２は、絶縁被覆２８が除去されて外部に露出している。

中継導体３０は、異種金属からなる２本の電線１０、２０を中継接続する導体である。中継導体３０は、第２の電線２０と同種金属、即ち、銅又は銅合金で形成されてよく、この場合、中継導体３０及び第２の電線２０の接続部分で電食が発生する虞がない。また、中継導体３０の表面には、Ｓｎめっき等の保護層が施されてもよい。

中継導体３０は、図１に示すように、圧着部４０、及び接続部５０を有する。圧着部４０は、第１の電線１０に圧着接続される部分である。接続部５０は、第２の電線２０に接続される部分である。中継導体３０は、例えば、導電性を有する金属板を所定の形状に打ち抜き加工して形成される。

図３は、図１の中継導体３０の展開図である。中継導体３０は、金属板を打ち抜き加工した状態、即ち、圧着部４０及び接続部５０を形成する前の状態で、板状部１００、帯状部１４０、及びＵ字状部１５０を有する。板状部１００は、両電線１０、２０の軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に延びている。

帯状部１４０は、圧着部４０となる部分である。帯状部１４０は、板状部１００の一端側（Ｘ１側）に設けられ、板状部１００の長手方向と垂直に（Ｙ１方向に）延びている。帯状部１４０の表面１４２は、圧着部４０の内周面（圧着面）４６となる面である。帯状部１４０の表面１４２には、凹部１４８が帯状部１４０の長手方向に沿って千鳥配置されている。凹部１４８は、後述の凹溝４８となる部分である。凹部１４８は、開口縁（エッジ部分）が鋭角を有する平行四辺形状となるよう、形成されている。凹部１４８は、例えば、周知のマスキング技術や、エッチング技術を用いて形成される。

Ｕ字状部１５０は、接続部５０となる部分である。Ｕ字状部１５０は、板状部１００の他端側（Ｘ２側）に設けられ、Ｘ２側に開口した溝部１５２を有する。溝部１５２は、後述の係止溝５２となる部分である。

圧着部４０は、図３の帯状部１４０を表面１４２が内側になるように略環状に湾曲して構成されている。圧着部４０は、図１に示すように、内側に第１の電線１０を挿通可能な挿通孔４２を有する。圧着部４０は、周方向の一箇所が分断されて形成された開口部４４を有しており、開口部４４によって縮径可能とされている。圧着部４０の内周面（圧着面）４６には、凹溝４８が圧着部４０の周方向に沿って千鳥配置されている。

各凹溝４８は、第１の電線１０に圧着された状態で、開口縁（エッジ部分）が第１の電線１０の酸化被膜を破り第１の電線１０に食い込み凝着（金属結合）するよう構成されている。また、各凹溝４８は、第１の電線１０に圧着された状態で、開口縁（エッジ部分）が第１の電線１０の少なくとも隣り合う２本の素線１６に接触するよう形成されている。また、各凹溝４８は、第１の電線１０に圧着された状態で、第１の電線１０の全ての素線１６が少なくとも一の凹溝４８の開口縁（エッジ部分）に接触するように配置されている。

接続部５０は、図３のＵ字状部１５０を略Ｌ字状に折り曲げて構成されている。接続部５０は、図１に示すように、第２の電線２０の先端部２２を係止可能な係止溝５２を有する。係止溝５２は、第２の電線２０を圧入するための開口部５４と、第２の電線２０の直径に対応した半円状の溝底面５６とを有する。係止溝５２の溝幅は、第２の電線２０の外径より僅かに小さく設定されている。

ケース６０は、合成樹脂等の絶縁性を有する材料で形成され、内部に両電線１０、２０の先端部１２、２２及び中継導体３０を収容可能な空間を有する。ケース６０は、内部に収容した先端部１２、２２及び中継導体３０を外部の粉塵や水分から保護する役割を果たす。

ケース６０は、第１及び第２のケース半体７０、８０で構成されている。第１及び第２のケース半体７０、８０は、それぞれ、開口部を有する箱状に形成されている。第１及び第２のケース半体７０、８０は、ヒンジ６２を介して開閉可能に連結されている。第１及び第２のケース半体７０、８０は、ヒンジ６２の軸を中心に回動し、閉じ合わされると、密閉構造となる。

第１のケース半体７０は、切り欠き部７１、７２、隔壁７３、締め付け部材７４、押圧部材７５、及び係合爪部７６を一体に形成した構成とされている。第２のケース半体８０は、切り欠き部８１、８２、締め付け部材８４、及び係合受部８６を一体に形成した構成とされている。

切り欠き部７１、８１は、第１、第２のケース半体７０、８０の一の側壁部７０ａ、８０ａに形成される。一対の切り欠き部７１、８１は、それぞれ、第１の電線１０の絶縁被覆１８の直径に対応した半円状の切り欠きである。一対の切り欠き部７１、８１は、第１及び第２のケース半体７０、８０が閉じた状態で、絶縁被覆１８を嵌合可能な開口部を構成する。

切り欠き部７２、８２は、一の側壁部７０ａ、８０ａに対向する他の側壁部７０ｂ、８０ｂに形成される。一対の切り欠き部７２、８２は、それぞれ、第２の電線２０の絶縁被覆２８の直径に対応した半円状の切り欠きである。一対の切り欠き部７２、８２は、第１及び第２のケース半体７０、８０が閉じた状態で、絶縁被覆２８を嵌合可能な開口部を構成する。

隔壁７３は、第１のケース半体７０の内面側に形成され、第１のケース半体７０から外部に突出している。隔壁７３は、第１及び第２のケース半体７０、８０が閉じる際に、第２のケース半体８０に衝突しないように形成されている。隔壁７３は、第１及び第２のケース本体７０、８０が閉じた状態で、ケース６０の内部の空間を、圧着部４０を収容するための第１の室と、接続部５０を収容するための第２の室とに仕切る。

締め付け部材７４、８４は、第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じる過程で、圧着部４０を締め付けて縮径するように構成されている。詳細には、図４に示すように、締め付け部材７４、８４は、ブロック体を２分割した形状に形成されている。締め付け部材７４、８４は、第１及び第２のケース半体７０、８０が閉じた状態で、分割面７７、７８同士が面接触するよう形成されている。分割面７７、８７には、圧着部４０の外径に対応した半円状の円弧溝７８、８８が形成されている。一対の円弧溝７８、８８は、第１及び第２のケース半体７０、８０が閉じた状態で、圧着部４０を嵌合可能な嵌合孔を構成する。

押圧部材７５は、第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じる過程で、第２の電線２０の先端部２２を押圧して接続部５０の溝底面５６に圧接するように構成されている。詳細には、図５に示すように、押圧部材７５は、第１のケース半体７０の内底面に立設され、第２の電線２０の先端部２２を押圧可能な先端面７９を有する。

係合爪部７６及び係合受部８６は、第１及び第２のケース半体７０、８０の外面側に形成されている。第１及び第２のケース本体７０、８０を閉じると、係合爪部７６及び係合受部８６が係合し、第１及び第２のケース本体７０、８０を閉じた状態に保持する。係合爪部７６は、鉤爪状に形成され、係合受部８６に係合可能な構成とされている。

次に、電線用接続構造の組立過程について図１、図４、図５を参照して説明する。

先ず、第１の電線１０の先端部１２を、中継導体３０の圧着部４０の挿通孔４２に挿通し仮止めする（図１、図４（Ａ）参照）。また、第２の電線２０の先端部２２を、中継導体３０の接続部５０の係止溝５２に開口部５４側から圧入し仮止めする（図１、図５（Ａ）参照）。次いで、中継導体３０を第２のケース半体８０の内底面にセットする。その際、中継導体３０の圧着部４０を締め付け部材８４の円弧溝８８にセットしておく（図４（Ａ）参照）。また、第１の電線１０の絶縁被覆１８を、切り欠き部８１に係合する。また、第２の電線２０の絶縁被覆２８を、切り欠き部８２に係合する。この状態で、第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じる。

図４は、締め付け部材７４の構成及び動作を説明するための断面図であって、（Ａ）は第１及び第２のケース半体７０、８０が開いた状態を示し、（Ｂ）は第１及び第２のケース半体７０、８０が閉じた状態を示す。

第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じる過程で、略環状の圧着部４０は、締め付け部材７４、８４（円弧溝７８、８８）によって締め付けられ、縮径される。圧着部４０は、縮径されると、内側に仮止めした第１の電線１０の先端部１２を締め付ける。こうして、第１の電線１０の先端部１２に中継導体３０の圧着部４０が圧着される。

このように、第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じる過程で、第１の電線１０と中継導体３０とを圧着接続する作業が簡単に行われる。第１の電線１０及び中継導体３０は、異種金属からなるが、圧着接続によって接続部分が密着するので、水分の存在下での電食を抑制することができる。

しかも、略環状の圧着部４０が第１の電線１０を周方向に略均一に締め付けるので、第１の電線１０は、機械的強度の比較的弱いアルミ電線であるが、断線しにくい。

加えて、第１及び第２のケース本体７０、８０の閉じた状態が係合爪部７６及び係合受部８６によって保持されるので、第１の電線１０と圧着部４０との圧着状態が保持され、締め付け部材７４、８４の形状等に応じた目標の圧着力が得られる。尚、目標の圧着力は、第１の電線１０の材質や中継導体３０の材質等に応じて適宜設定される。

図５は、押圧部材７５の構成及び動作を説明するための断面図であって、（Ａ）は第１及び第２のケース半体７０、８０が開いた状態を示し、（Ｂ）は第１及び第２のケース半体７０、８０が閉じた状態を示す。

第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じる過程で、第２の電線２０の先端部２２は、押圧部材７５（先端面７９）によって押圧され、仮止めされた係止溝５２内を移動し、係止溝５２の溝底面５６に圧接される。従って、第２の電線２０と中継導体３０とを接続する作業が簡単に行われる。しかも、第２の電線２０と中継導体３０とが圧接されるので、第２の電線２０と中継導体３０との間が確実に導通される。

次に、第１の電線１０の先端部１２の圧着状態について図６を参照して説明する。

図６は、第１の電線１０の先端部１２の圧着状態を透視して示す斜視図である。第１の電線１０の先端部１２は、圧着部４０の凹溝４８の形状に沿って変形している。一方、圧着部４０は、凹溝４８の開口縁（エッジ部分）で、第１の電線１０の酸化被膜を破り、第１の電線１０に食い込み凝着（金属結合）している。従って、第１の電線１０及び圧着部４０は、異種金属からなるが、金属結合によって接続部分が密着しているので、水分の存在下での電食を抑制することができる。また、第１の電線１０は、アルミニウム電線であるが、表面の強固な酸化被膜が破られているので、圧着部４０と確実に導通されている。また、第１の電線１０は、圧着部４０の凹溝４８の形状に沿って変形しているので、第１の電線１０の圧着部４０からの抜け止めが行われている。

しかも、凹溝４８を第１の電線１０の周方向に沿って千鳥配置しているので、第１の電線１０の軸方向への抜け止めが確実に行われる
加えて、凹溝４８の開口縁（エッジ部分）が、中継導体３０が展開した状態で、鋭角を有する平行四辺形状であるので、同じ面積の長方形状の場合に比較して、開口縁（エッジ部分）の総長が長く、導通及び抜け止めを確実に行うことができる。

また、隣り合う２本の素線１６が一の凹溝４８の開口縁（エッジ部分）に食い込んでいるので、隣り合う２本の素線１６の間の信号の伝送経路が短くなる。

更に、全ての素線１６が何れかの凹溝４８の開口縁（エッジ部分）に食い込んでいるので、全ての素線１６の間が圧着部４０を介して導通される。

次に、電線用接続構造の組立状態について図７を参照して説明する。

図７は、電線用接続構造の組立状態を示す断面図である。組立状態では、隔壁７３が、ケース６０の内部の空間を、圧着部４０を収容するための第１の室９２と、接続部５０を収容するための第２の室９４とに仕切る。従って、隔壁７３によって圧着部４０と接続部５０とが隔てられる。また、隔壁７３によって第１の電線１０の先端部１２と第２の電線２０の先端部２２とが隔てられる。従って、異種金属からなる２本の電線１０、２０の接触を抑制することができ、両電線１０、２０の接触による電食を抑制することができる。

また、組立状態では、切り欠き部７１、８１から構成される開口部には、第１の電線１０の絶縁皮膜１８が嵌合されている。絶縁被覆１８は、弾力性を有するので、開口部の内周面に密着し、隙間を塞ぐ。従って、開口部からの水分の浸入を抑制することができ、水分の存在下での電食を抑制することができる。

更に、組立状態では、切り欠き部７２、８２から構成される開口部には、第２の電線２０の絶縁被覆２８が嵌合されている。絶縁被覆２８は弾力性を有するので、開口部の内周面に密着し、隙間を塞ぐ。従って、開口部からの水分の浸入を抑制することができ、水分の存在下での電食を抑制することができる。

以上、本発明の一実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例において、第１の電線１０はアルミ電線であり、第２の電線２０は銅電線であるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２の電線２０は、ステンレス製の電線であってもよい。

また、上述した実施例において、中継導体３０は、異種金属からなる２本の電線１０、２０を中継接続するとしたが、中継接続の対象となる電線の数に制限はない。例えば、中継導体３０は、３本の電線を中継接続してもよい。この場合、第３の電線は、第１又は第２の電線１０、２０と同種金属で形成されてもよいし、第１及び第２の電線１０、２０と異種金属で形成されてもよい。

また、上述した実施例において、ヒンジ６２を介して第１及び第２のケース半体７０、８０を開閉可能に連結するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１及び第２のケース半体７０、８０は、独立した別個の部品であってもよい。この場合、第１のケース半体７０の互いに対向する側壁部の外側に係合爪部７６、７６を設け、第２のケース半体８０の互いに対向する側壁部の外側に係合受部８６、８６を設けてよい。第１及び第２のケース半体７０、８０を対向させて閉じ、係合爪部７６、７６を係合受部８６、８６に係合させて、第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じた状態に保持することができる。

また、上述した実施例において、第１のケース半体７０は、切り欠き部７１、７２、隔壁７３、締め付け部材７４、押圧部材７５、及び係合爪部７６を一体に形成した構成とされているとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、隔壁７３、締め付け部材７４、及び押圧部材７５は、第１のケース半体７０と独立した別個の部品として形成され、第１のケース半体７０に嵌め込まれたり、接着固定されたりしてよい。

また、上述した実施例において、第２のケース半体８０は、切り欠き部８１、８２、締め付け部材８４、及び係合受部８６を一体に形成した構成とされているとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、締め付け部材８４は、第２のケース半体８０と独立した別個の部品として形成され、第２のケース半体８０に嵌め込まれたり、接着固定されたりしてよい。

また、締め付け部材７４、８４の形状、配置等は、圧着部４０及び第１の電線１０の形状、配置等に応じて適宜設定することができる。例えば、上述した実施例において、締め付け部材７４、８４は、第１、第２のケース半体７０、８０の両方に設けられるが、一方にのみ設けられてもよい。また、上述した実施例において、締め付け部材７４、８４の分割面７７、８７には円弧溝７８、８８が形成されているが、円弧溝７８、８８は無くてもよい。即ち、第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じる過程で、圧着部４０を締め付けて圧着部４０の内側に第１の電線１０を圧着することができる限り、締め付け部材７４、８４の形状、配置等に特に制限はない。

また、押圧部材７５の形状、配置等は、第２の電線２０の形状、配置等に応じて適宜設定することができる。例えば、上述した実施例において、押圧部材７５の先端面７９には、第２の電線２０の直径に対応する半円状の円弧溝が形成されてもよい。即ち、第１及び第２のケース半体７０、８０を閉じる過程で、第２の電線２０を押圧して接続部５０の溝底面５６に圧接することができる限り、押圧部材７５の形状、配置等に特に制限はない。

１０ 第１の電線（アルミ電線）
１２ 先端部
２０ 第２の電線（銅電線）
２２ 先端部
３０ 中継導体
４０ 圧着部
４４ 開口部
４６ 圧着面
４８ 凹溝
５０ 接続部
５２ 係止溝
５６ 溝底面
６０ ケース
７０、８０ ケース半体
７３ 隔壁
７４、８４ 締め付け部材
７５ 押圧部材

Claims (5)

1. 異種金属からなる少なくとも２本の電線を中継接続する電線用接続構造において、
   前記両電線を中継接続した中継導体を、前記両電線が接触しないように絶縁性の隔壁が設けられたケース内に収容した電線用接続構造。
2. 前記両電線の一方は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である請求項１記載の電線用接続構造。
3. 前記中継導体は、前記両電線の一方の先端部に圧着接続される圧着部を有し、
   前記圧着部の圧着面に凹溝を千鳥配置した請求項１又は２記載の電線用接続構造。
4. 前記ケースを、第１及び第２のケース半体で構成し、
   前記圧着部は、一部に開口部を有する環状に形成され、開口部によって縮径可能とされ、
   前記第１及び第２のケース半体を閉じ合わせる際に、前記ケースの内面側に設けられた締め付け部材によって前記圧着部を締め付けて縮径し、前記圧着部の内側に前記両電線の一方の先端部を圧着接続した請求項３記載の電線用接続構造。
5. 前記中継導体は、前記両電線の他方の先端部に接続されるＵ字状の接続部を有し、
   前記第１及び第２のケース半体を閉じ合わせる際に、前記ケースの内面側に設けられた押圧部材によって前記両電線の他方の先端部を前記接続部の溝底面に圧接した請求項４記載の電線用接続構造。

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