JP2011065995A - コンフォーマルなコーティングで密封されたケーブルコア及び端子用の、改良電気接続部の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルとこれに接続される端子との間の改良された耐蝕性の接続部を提供する。
【解決手段】絶縁性外カバー１２を持つケーブル１０の導電性のコア１４及び端子２２の周囲にシールを形成するための方法であって、絶縁性外カバーの軸線方向縁部４３を越えて延びるコアの導線１６を提供する工程と、コンフォーマルなコーティング２０を導線に適用する工程と、コンフォーマルなコーティングが未だ湿潤状態にあるときに端子をケーブルにクリンプ止めし、コンフォーマルなコーティングを導線と端子の当接接触面との間から変位し、端子と直接的には接触していない導線の残りの部分をコンフォーマルなコーティングで覆い且つシールする工程と、コンフォーマルなコーティングを導線の残りの部分上で硬化する工程とを含む。
【選択図】図９

Description

本願は、２００９年１０月８日に出願された現在継続中の米国特許出願第１２／５７５，６７５号の一部継続出願であり、２００９年９月１８日に出願された現在継続中の米国仮特許出願第６１／２４３，６５０号の優先権を主張するものである。

本発明の分野は、アルミニウムを基材としたケーブル及び銅を基材とした電気端子との間の接続に関する。

自動車用の配線（即ち、自動車用のワイヤリング）で、銅を基材とした絶縁ケーブルが一般的に使用されている。銅は導電率が高く、耐蝕性に優れており、適当な機械的強度を備えている。しかしながら、銅及び銅を基材とした金属は比較的高価な金属であり、更に重い。

自動車用ワイヤリングの用途で重量の低減及び費用の節約を図るため、アルミニウムを基材としたケーブルが、銅を基材としたワイヤに代わる魅力的な選択肢となっている。しかしながら、幾つかのワイヤリング及び電気コネクタは銅を基材としたままである。かくして、電気回路のアルミニウムを基材とした部分と電気回路の銅を基材とした部分との間の電気回路のどこかに移行部がある。移行部は、多くの場合、端子のところに形成される。端子が銅を基材とした材料のままであるのは、大きさのため、及び銅を基材とした材料では、アルミニウムを基材とした材料で得ることができるよりも複雑な形状を容易に得ることができるためである。アルミニウムを基材としたケーブルと銅を基材とした端子との接続部では、例えば塩水等の電解質が存在する場合、アルミニウムの電蝕即ち電気化学的腐蝕が生じる。アルミニウム又はアルミニウム合金の電気化学的ポテンシャルが、端子の銅又は銅合金と異なるため、アルミニウムが電気化学的反応により腐蝕するのである。本明細書中で使用する「銅を基材とした」という用語は、純銅、又は銅が合金の主成分である銅合金を意味する。同様に、「アルミニウムを基材とした」という用語は、純アルミニウム、又はアルミニウムが合金の主成分であるアルミニウム合金を意味する。

次に、図１を参照すると、塩水等の電解質が存在する場合、異種材料間で顕著な腐蝕が生じることが知られている。従来の銅を基材とした端子３５は、図１に示すように、一対の絶縁体ウィング３６と、一対のコアウィング３８とを有し、これらのウィング間にノッチ（切欠き）４０が設けられている。アルミニウムを基材とした撚ケーブル（撚線）１２は、導線１６の接続がされ露呈されたストランド端１５を有しており、純銅、真鍮、又は他の銅合金等の比較的貴金属に近い金属で形成された端子３５に取り付けられた場合、ストランド端１５が実質的に腐蝕する。四日間に亘る塩水噴霧試験によれば、アルミニウム導線１６のほぼ全体が腐蝕により脱落することが示された。ノッチ４０のため、大量の塩及び他の電解質が入り込み、露呈されたストランド１５と接触する。腐蝕により導線１６が完全に脱落すると、ケーブル１２と端子３５との間の電気的接続が切れてしまう。

米国仮特許出願第６１／２３４，６５０号

ケーブルとこれに接続される端子との間の、改良された耐蝕性の接続部が必要とされている。更に、アルミニウムケーブルを電解質からシールすると同時に、端子との電気的接触を維持する、改良シールにより耐蝕性を改善した、アルミニウムを基材としたケーブルと、銅を基材とした端子との間の接続部が、必要とされている。

本発明の一つの特徴によれば、絶縁性外カバーを持つケーブルのアルミニウムを基材としたコアと、銅を基材とした端子との周囲にシールを形成する方法において、
絶縁性外カバーの軸線方向縁部を越えて延びるコアの導線（リード線）を提供する工程と、
コンフォーマルな（すなわち、形状適応性を有する）コーティングを導線に適用する工程と、
コンフォーマルな（形状適応性を有する）コーティングが未だ湿潤状態にあるときに、銅を基材とした端子を導線にクリンプ止めし、コンフォーマルな（形状適応性を有する）コーティングを、導線と、銅を基材とした端子の当接接触面との間から変位させて、導線と端子との間のインターフェース（接触面）を通して電気的に接触させ、端子と直接的には接触していない導線の残りの部分を覆い且つシールする工程と、
コンフォーマルな（形状適応性を有する）コーティングを導線の残りの部分上で硬化する工程とを含む、方法が提供される。

好ましくは、コンフォーマルなコーティングを適用する工程は、導線をノズルに挿入して浸漬することによって行われる。コンフォーマルなコーティングは、導線がノズル内にあるときにノズル内に分配される。一実施例では、ケーブルのアルミニウムを基材としたコアは複数のストランドから形成されており、これらのストランド間に空間がある。コンフォーマルなコーティングは、硬化前の湿潤状態のコンフォーマルなコーティングでこれらの空間を充填するのに十分な圧力でノズルに分配される。一実施例では、ノズルには水平に配置され、導線は、浸漬を行うため、前記ノズル内に水平方向に移動し、コンフォーマルなコーティングが施された導線をノズルから水平方向に取り出される。

端子は、好ましくは、組み合わせ絶縁体及びコアウィングを有し、このコアウィングは、コンフォーマルなコーティングが未だ湿潤状態にあるときに、絶縁性外カバーにクリンプ止めされ、絶縁性外カバーの縁部を包み、コアの導線にクリンプ止めされる。

本発明の別の特徴によれば、絶縁性外カバーを持つケーブルの導電性コアと、端子との周囲にシールを形成する方法において、
絶縁性外カバーの軸線方向縁部を越えて延びるコアの導線（リード線）を提供する工程と、
コンフォーマルなコーティングを導線に適用する工程と、
コンフォーマルなコーティングが未だ湿潤状態にあるときに、端子をケーブルにクリンプ止めし、コンフォーマルなコーティングを導線と端子の当接接触面との間から変位させ、端子と導線とのインターフェース（接触面）を通して電気的に接触させ、端子と直接的には接触していない導線の残りの部分を、コンフォーマルなコーティングで覆い且つシールする工程と、
コンフォーマルなコーティングを導線の残りの部分上で硬化する工程とを含む、方法が提供される。

好ましくは、コンフォーマルなコーティングは、導線をノズルに浸漬することによって適用される。コンフォーマルなコーティングは、導線がノズル内にある状態で分配される。好ましくは、コアは、電解質に露呈されたとき、端子よりも電気的にマイナスの材料で形成される。

本発明の別の特徴によれば、絶縁性外カバーを持つケーブルのアルミニウムを基材としたコアと、銅を基材とした端子との周囲にシールを形成する方法において、
絶縁性外カバーの軸線方向縁部を越えて延びるコアの導線を提供する工程と、
コンフォーマルなコーティングを導線にスプレーする工程と、
コンフォーマルなコーティングが未だ湿潤状態にあるときに、銅を基材とした端子を導線にクリンプ止めし、コンフォーマルなコーティングを導線と銅を基材とした端子の当接接触面との間から変位させ、導線と端子との間のインターフェース（接触面）を通して電気的に接触させ、端子と直接的には接触していない導線の残りの部分を覆い且つシールする工程と、
コンフォーマルなコーティングを導線の残りの部分上で硬化する工程とを含む、方法が提供される。

好ましくは、コンフォーマルなコーティングをスプレーする工程は、ケーブルから軸線方向に導線の先端に向かう方向で行われ、コンフォーマルなコーティングを提供し、導線の先端に流入するようにする。

一実施例では、ケーブルのアルミニウムを基材としたコアは、複数のストランドから形成されており、これらのストランドは、クリンプ止めされたとき、それらの間に空所を持ち、これらの空所は、硬化前の湿潤状態のコンフォーマルなコーティングで充填される。端子は、組み合わせ絶縁体及びコアウィングを有する。組み合わせ絶縁体及びコアウィングは、コンフォーマルなコーティングが未だ湿潤状態にあるときに、絶縁性外カバーにクリンプ止めされ、絶縁性外カバーの縁部を包み、コアの導線にクリンプ止めされる。

本発明の別の特徴によれば、絶縁性外カバーを備えたケーブルの導電性コアと、端子との周囲にシールを形成する方法において、
絶縁性外カバーの軸線方向縁部を越えて延びるコアの導線を提供する工程と、
コンフォーマルなコーティングを導線にスプレーする工程と、
コンフォーマルなコーティングが未だ湿潤状態にあるときに、端子をケーブルにクリンプ止めし、コンフォーマルなコーティングを導線と端子の当接接触面との間から変位させ、導線と端子との間のインターフェースを通して電気的に接触させ、端子と直接的には接触していない導線の残りの部分をコンフォーマルなコーティングで覆い且つシールする工程と、
コンフォーマルなコーティングを導線の残りの部分上で硬化する工程とを含む、方法が提供される。

好ましくは、コンフォーマルなコーティングをスプレーする工程は、ケーブルから軸線方向に導線の先端に向かう方向で行われ、導線を覆うコンフォーマルなコーティングを提供し、導線の先端に流入するようにする。

一実施例では、ケーブルは、複数のストランドから形成され、これらのストランドは、クリンプ止めされたとき、ストランド間に空所が形成され、これらの空所は、硬化前の湿潤状態のコンフォーマルなコーティングで充填される。端子は、組み合わせ絶縁体及びコアウィングを有する。組み合わせ絶縁体及びコアウィングは、絶縁性外カバー上にクリンプ止めされ、絶縁性外カバーの縁部を包み、コアの導線上にクリンプ止めされる。コアは、好ましくは、電解質に露呈されたとき、端子よりも電気的にマイナスの材料で形成される。

次に、添付図面を参照する。

図１は、従来技術のアルミニウムを基材としたケーブル及び銅を基材とした端子の平面図であり、腐蝕により実質的に脱落した、アルミニウムを基材としたワイヤの露呈したストランド端を仮想線で示す。 図２は、銅を基材とした端子と、処理を施したアルミニウムを基材としたケーブルとの分解斜視図であり、ケーブルの導線は、その部分から絶縁性外カバーが除去されており、コンフォーマルなコーティングのスプレーが、本発明の一実施例に従って、組み立て前に、導電性ケーブルコアの露呈された導線に向かって軸線方向に適用されている。 図３は、端子と、この端子に組み立てられたアルミニウムを基材としたケーブルとの斜視図である。 図４は、図３に示す４−４線に沿った断面図である。 図５は、図４に示す５−５線に沿った断面図である。 図６は、図５の円で囲った部分の拡大図である。 図７は、導線をディップノズルに挿入する前のディップノズル及び導線の斜視図である。 図８は、導線を水平方向に移動し、ディップノズルに挿入したところを示す斜視図である。 図９は、ディップノズル内の導線を示す、拡大断面図である。

図２を参照すると、ケーブル１０は、絶縁性外カバー１２と、アルミニウムを基材としたコア１４とを有する。コア１４は、束にして互いに撚った複数の個々のストランド１５で形成されている。絶縁性外カバー１２の端部を除去し、コア１４の導線（リード線）１６が露呈されている。スプレー機１８が、コアの導線１６に、コンフォーマルな（すなわち、形状適応性を有する）コーティング２０をスプレーする。スプレーへッド２３の位置は、カバー１２から離れる方向で、導線１６の軸線方向先端２１に向けられるように位置決めされている。スプレーの方向は、絶縁性外カバー１２から離れる方向で軸線方向に向けられ、軸線方向先端２１に向かう方向である。スプレーへッド２３は、ケーブルが、コンフォーマルなコーティング２０のスプレー内に移動する前に、コンフォーマルなコーティング２０のスプレーを開始してもよい。次いで、ケーブルをスプレー内に軸線方向に移動する。それによって、軸線方向先端２１が、スプレーに当たり、コンフォーマルなコーティング２０でコーティングされる（覆われる）。導線１６を３６０°に亘って確実にコーティングするため、ケーブルを回転させてもよいし、ケーブル１２を中心としてスプレーへッド１８を軌道をなすように移動してもよい（すなわち、旋回させてもよい）。ケーブルを端子２２に向かって前方に移動するとき、スプレーへッド２３を、絶縁性外カバー１２と軸線方向で整合させて、絶縁性外カバー１２の縁部４３上にコンフォーマルなコーティング２０を形成することができる。これによって、導線１６全体がコーティングされる。

コンフォーマルなコーティングが未だ湿潤状態にあるとき、図３に最もよく示すように、ケーブル１０が、端子２２に対して位置決めされる。端子２２は、嵌合端（噛み合い端）３１を有する。次いで、図４、図５、及び図６に最もよく示すように、端子２２の対向側の端部が、コア１４の導線１６と電気的に接触するように、ケーブル１０にクリンプ止めされる。

端子がケーブル１０にクリンプ止めされるとき、導線１６に塗布されたコンフォーマルなコーティング２０が押し退けられ、即ち変位させられ、端子２２と導線１６との間を直接的に接触させることができる。特に図６に示すように、コンフォーマルなコーティングが変位してストランド１５間の空所２４が埋められ、また、図４に最もよく示すように、端子２２と直接的に接触しない導線１６の他の露呈された表面（例えば、ウィング状部分２６間の領域４２や端部２１）が、コンフォーマルなコーティングによって充填又は覆われる。端子２２をケーブル１０にクリンプ止めした後、コンフォーマルなコーティングは硬化させられ、電気的接続部の組み立て体（電気的接続アッセンブリ）３０が完成する。

端子２２は、図１に示す従来のノッチ４０をなくしたウィング状部分２６を備えている。これらのウィング状部分２６は、絶縁性外カバー１２上にクリンプ止めされ、絶縁性外カバー１２の縁部４３を包むように延び、導線１６にクリンプ止めされる。このことから、ウィング状部分２６は、組み合わせ絶縁体及びコアウィングと呼んでもよい。

各ウィング状部分２６は、コンフォーマルなコーティング２０が未だ湿潤状態にあるとき、導線１６にクリンプ止めされる。コンフォーマルなコーティング２０は、端子２２及び導線１６の当接する表面から変位され、端子２２と導線１６との間に電気的なインターフェース（接触面）及び接続部を提供する。コンフォーマルなコーティング２０は、端子と直接的に接触していない導線１６の領域（例えば、クリンプ止めされたウィング状部分２６間に形成された隙間４２内、空所２４内、及び導線１６の軸線方向外端２１）に変位される。

次いで、コンフォーマルなコーティング２０をその場所で硬化させ、電気的アッセンブリ３０を完成する。
別の変形例の方法を図７、図８、及び図９に示す。図７に示すように、コア１４の導線１６が、ディップノズル（浸漬用のノズル）５０に面している。ディップノズル５０は、図８に示すように導線１６を受け入れる座ぐり（カウンターボア）５２を有する。図９は、コンフォーマルなコーティング２０に導線を浸漬するため、供給ポート５５から座ぐり５２内に分配されたコンフォーマルなコーティング２０を示す。コンフォーマルなコーティングが高粘度であるため、ノズル５０の位置を水平に配置できる。コンフォーマルなコーティングは、導線を座ぐり５２に挿入する前に分配してもよいし、挿入と同時に分配してもよいし、又は挿入後に分配してもよい。次いで、ケーブル１０及び導線１６を水平に中に入れ込む。コンフォーマルなコーティング２０は、導線１６に付着し、導線１６とともに引き出される。導線１６及びケーブル１０は、往復動式自動供給機５６によって供給できる。コンフォーマルなコーティングの分配又は導線１６の挿入は、コンフォーマルなコーティングを導線１６のストランド間の空間５８に圧入するのに十分な圧力を提供するように行われる。ケーブルの導線１６を引き出した後、上文中に説明したように、クリンプ止め工程及び硬化工程を開始する。

塩水等の電解質から電気接続部をシールすることによって、アルミニウムを基材としたケーブルと、銅を基材とした電気端子との間で発生する電蝕を大幅に低減する。コンフォーマルなコーティングを、未だ湿潤状態にあるときに変位することにより、導線とアルミニウムを基材としたコアの全体を、構造的にシールでき、また、そのシール性を大幅に高めることができ、また、端子と導線との間がシールド（密封）された電気インターフェース及び接触を提供できる。更に、絶縁体及びコアウィングの組み合わせにより、電解質による腐蝕の危険を高くしてしまうエレメントに対する導線の露呈を減少させることができる。

本発明の主な用途は、二つの異種金属間のインターフェース用であるが、このシールの用途は、同種の金属又は同じ金属で形成された端子と導線との間のインターフェースについても有利である。

添付の特許請求の範囲に定義した本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、この他の変形及び変更が可能である。

１０ ケーブル
１２ 絶縁性外カバー
１４ コア
１５ ストランド
１６ 導線
１８ スプレー機
２０ コーティング
２１ 軸線方向先端
２２ 端子
２３ スプレーへッド
２６ ウィング
３０ 電気的接続アッセンブリ
３１ 噛み合い端
４０ ノッチ
４２ 領域
４３ 縁部
５０ ディップノズル
５２ 座ぐり
５５ 供給ポート

Claims (11)

1. 端子２２とケーブル１０との間にシールを形成するための方法であって、
   前記ケーブル１０は、導電性のコア１４と絶縁性外カバー１２とを有しており、
   前記方法は、
   前記絶縁性外カバーの軸線方向縁部４３を越えて延びる前記コア１４の導線１６を提供する工程と、
   湿潤状態のコンフォーマルなコーティング２０を前記導線に適用する工程と、
   前記コンフォーマルなコーティングが未だ湿潤状態にあるときに、前記端子を前記ケーブルにクリンプ止めし、前記コンフォーマルなコーティングを前記導線と前記端子の当接接触面との間から変位させ、前記端子と直接的には接触していない前記導線の残りの部分を前記コンフォーマルなコーティングで覆い且つシールする工程と、
   前記コンフォーマルなコーティングを前記導線の前記残りの部分上で硬化する工程とを備えた、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記コンフォーマルなコーティングを前記導線に適用する工程は、
   前記導線１６をノズル５０に浸漬する工程と、
   前記導線が前記ノズル内にある状態で、前記コンフォーマルなコーティングを前記ノズル内に分配する工程とを備えている、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   前記ノズルはほぼ水平に配置されており、
   前記導線は、浸漬を行うため、前記ノズル内に水平方向に移動される、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、
   前記ケーブルは複数のストランド１５から形成されており、
   前記ストランドは、その間に空間５８を有し、
   前記コンフォーマルなコーティングは、前記空間を充填するのに十分な圧力で分配される、方法。
5. 請求項４に記載の方法において、
   前記ケーブルの前記アルミニウムを基材としたコアは、複数のストランドから形成されており、
   前記ストランドは、クリンプ止めされたとき、その間に空所２４を有し、これらの空所は、硬化前の湿潤状態の前記コンフォーマルなコーティングで充填される、方法。
6. 請求項５に記載の方法において、
   前記端子は、組み合わせ絶縁体及びコアウィングを有し、前記組み合わせ絶縁体及びコアウィングは、前記絶縁性外カバーにクリンプ止めされ、前記絶縁性外カバーの前記縁部を包み、前記コアの前記導線にクリンプ止めされる、方法。
7. 請求項４に記載の方法において、
   前記端子は、組み合わせ絶縁体及びコアウィングを有し、前記組み合わせ絶縁体及びコアウィングは、前記絶縁性外カバーにクリンプ止めされ、前記絶縁性外カバーの前記縁部を包み、前記コアの前記導線にクリンプ止めされる、方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   前記コアは、電解質に露呈されたとき、前記端子よりも電気的にマイナスの材料で形成されている、方法。
9. 請求項８に記載の方法において、
   前記コアはアルミニウムを基材としており、前記端子は銅を基材としている、方法。
10. 請求項１に記載の方法において、
    前記コアは、電解質に露呈されたとき、前記端子よりも電気的にマイナスの材料で形成されている、方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、
    前記コアはアルミニウムを基材としており、前記端子は銅を基材としている、方法。

Images