JP2013016290A - 単芯電線及び単芯電線の端子圧着構造 - Google Patents

Abstract

【課題】単芯電線の端子との圧着部におけるクリープ等に伴う接触圧力の低下を抑制する技術が求められていた。
【解決手段】単芯電線１０は、中空単芯線２０と電線被覆４０と、を備える。さらに、中空単芯線２０は、中空部３０を備えている。ここで、中空部３０は、中空単芯線２０の断面中央部分に断面円形に形成され、中空単芯線２０の延伸方向（中心軸方向）に形成されている。つまり、中空単芯線２０は、管状の形状を呈している。
【選択図】図３

Description

本発明は、単芯電線及び単芯電線の端子圧着構造に関する。

例えば、自動車におけるワイヤーハーネス等の配線では、銅やアルミニウム合金等の導体を芯線として、複数の芯線を撚りあわせたものに電線被覆を施した電線が用いられる。このような電線においては、導体の端末に圧着によって端子が取り付けられ、端子同士を結合させて、電気的接触を確立することがなされている。

端子と電線（芯線）の圧着部においては、クリープによる接触圧力低下や経年劣化等により接続の信頼性が低下することがある。そのような課題を解決するための様々な技術が提案されている。例えば、芯線にアルミニウムを用いた電線において、クリープや応力緩和に伴う接触圧力の低下を防ぎつつ、異種金属接触腐食の進行を抑え、接続信頼性の確保する技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、別の技術として、圧着による導体の表面に食いつきを起こすセレーションを形成したリングスリーブを用いて、圧着接続部の経年劣化を極力防止して、電気的な接続の信頼性の向上を図った技術がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−９７３６号公報 特開２０１０−８６８４８号公報

ところで、多芯電線では導体断面積が大きくなるにしたがって、使用する芯線の数が多くなることから、製造コストの上昇につながる。そのため、屈曲性を必要としない部位に使用する電線には、製造コスト削減の観点から、多芯電線の代わりに単芯電線が使用されることがある。図１に一般的に用いられる単芯電線１１０の端子１６０による圧着部１８０の構造を示す。図１（ａ）は圧着（かしめ）前の状態の断面構造を示し、図１（ｂ）及び（ｃ）は圧着状態における接触圧力を説明するための図である。なお、図１（ｂ）及び（ｃ）では、電線被覆１４０を省略している。

圧着部１８０が形成された直後においては、接触圧力は、二つのバレル端部１６６が合わさるようにかしめられた領域Ａで非常に高く、ついで、それと対向する領域Ｂで高く、側面部分である領域Ｃで低いとなる傾向がある。そして、図１（ｃ）に示すように、クリープが生じると領域Ａと領域Ｂにおける接触圧力が低下してしまう。これらの現象は、芯線が単線であり、端子圧着時の荷重分散が難しく、領域Ａ及びＢに接触圧力が集中し、領域Ｃで接触圧力が低くなることにある。特に領域Ａでは、接触する端子の形状に起因して、接触圧力が非常に高くなる。また、高温環境下において（時には低温環境下であっても）、単芯電線１１０がクリープした際に、接触圧力が特に高い領域Ａにおいて、そのクリープによって接触圧力が低下する。このため、圧着部では十分な接触圧力が確保できず、単芯電線１１０（単芯線１２０）と端子１６０の接触抵抗が増加するという課題があった。特許文献１及び２の技術は、芯線が複数で構成される電線を対象とする技術であるため、上記課題に関しては何ら開示がなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、単芯電線の端子との圧着部におけるクリープ等に伴う接触圧力の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、単芯線が電線被覆で覆われた単芯電線と端子金具との端子圧着構造であって、前記単芯線は、延伸方向に沿って内部に中空部を備え、露出状態の前記単芯線と前記端子金具とのかしめ部において、前記中空部が押し潰された状態となっている。
本発明の別の態様は、単芯線が電線被覆で覆われた単芯電線であって、前記単芯線は、内部に中空部を備え、前記中空部は、前記単芯線が露出した部分において、端子金具が圧着されたときに、押し潰された状態となる。
また、前記中空部は、延伸方向に沿って形成されてもよい。

本発明によれば、単芯電線の端子との圧着部におけるクリープ等に伴う接触圧力の低下を抑制する技術を提供することができる。

従来技術に係る、単芯電線の端子による圧着部の構造を示す図である。 実施形態に係る、単芯電線を示す図である。 実施形態に係る、中空単芯線へ端子を圧着させる状態を示す図である。 実施形態に係る、圧着前の圧着部を示す図である。 実施形態に係る、圧着状態の圧着部を示す図である。 実施形態の変形例に係る、単芯電線を示す図である。 実施形態の変形例に係る、中空単芯線の製造方法の一例を示す図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。図２は本実施形態に係る単芯電線１０を示す図である。図２（ａ）は中空単芯線２０が露出した端末側から見た図であり、図２（ｂ）は側面側の斜視図である。図示のように、単芯電線１０は、中空単芯線２０と電線被覆４０とを備えている。中空単芯線２０は、例えば、アルミニウム合金や銅、銅合金等の導体である。電線被覆４０は、中空単芯線２０を覆う絶縁材である。ここでは、単芯電線１０の端末部分において、電線被覆４０が所定長だけ剥離され中空単芯線２０が露出している。

さらに本実施形態において特徴的な構造として、中空単芯線２０は中空部３０を備えている。中空部３０は、図示のように、中空単芯線２０の断面中央部分に断面円形に形成され、中空単芯線２０の延伸方向（中心軸方向）に形成されている。つまり、中空単芯線２０は、管状の形状を呈している。なお、中空単芯線２０及び中空部３０の断面形状を円形として例示しているが、これに限る趣旨ではなく、単芯電線１０として機能する形状であれば、各種の形状を採用することができる。

図３は、中空単芯線２０へ端子６０を圧着させる状態を示した図である。具体的には、図３（ａ）は単芯電線１０と端子６０との圧着前の分離して配置した状態を示している。図３（ｂ）は単芯電線１０と端子６０との圧着直前の状態に配置した状態を示している。図３（ｃ）は単芯電線１０と端子６０との圧着後の状態を示している。なお、図３（ｂ）及び（ｃ）では、圧着状態に着目するために、端子６０において圧着に関係のない接続部６４を破線で示している。

端子６０は、一般的なメス型端子であって、中空単芯線２０と圧着接続するためのバレル部６２と、対応するオス型端子と接続する箱形の接続部６４とを備えて構成されている。この端子６０は、アルミニウム合金や銅、銅合金などの板材をプレス加工した後に折り曲げ加工等して、所定の形状に形成される。なお、ここでは端子６０はメス型端子について例示しているが、オス型端子が用いられてもよい。

図３（ａ）に示すように、単芯電線１０と端子６０とを圧着するにあたり、まず、単芯電線１０の端末部分において、電線被覆４０が所定長だけは剥離され、中空単芯線２０が露出される。

つぎに、図３（ｂ）に示すように、露出状態となっている中空単芯線２０の端末部分を、端子６０のバレル部６２に配置する。なお、図４に、図３（ｂ）に対応した圧着部８０の断面図を示す。このとき、圧着用治具が作用していないので、中空部３０は変形されておらず、断面が円形のままとなっている。

つづいて、図３（ｃ）に示すように、所定の圧着用治具によって、バレル部６２の両方のバレル端部６６が合わさるように圧着加工され圧着部８０が形成される。図５に、図３（ｃ）に対応した圧着部８０の断面図を示す。図示のように、端子６０が圧着されたことに伴って、中空部３０は、断面が上下方向につぶれ左右方向に細長い形状となる。このように中空部３０が押しつぶされることによって、圧着時の荷重が圧着部８０全体、つまり領域Ａ〜Ｃに分散・均等化する。その結果、中空単芯線２０と端子６０の接触圧力が均等化される。そのため、クリープによる接触圧力の低下が抑制される。これによって、中空単芯線２０と端子６０との接触抵抗の増加を抑制することができる。

中空単芯線２０と端子６０の接触抵抗が増加すると、圧着部８０において、想定外の電圧降下が発生したり、電圧ギャップの不安定さからノイズが発生したりする虞があった。例えば、近年の車両では膨大なデータの送受信がなされ車両制御が行われている。微少信号伝送や高速伝送がなされる状況においては、ノイズ除去は大きな課題となっている。クリープ等による接触抵抗の増加は、一般には定量的な把握が難しく、不安定なこともあるため、信号伝送においてはコストと信号品位の両立の観点から大きな課題であった。

しかし、本実施形態のように、中空部３０を設けて圧着部８０を形成した場合、上述のように、圧着部８０における荷重均等化を実現することで、接触圧力が低下することを抑制できるため、接触抵抗が増加することを抑制できる。したがって、低コストである単芯電線１０であっても、電気的な接続を高品位に確保しやすくなる。その結果、電圧降下を最小限に抑えることができるため、伝送効率を向上させることができる。また、従来では難しかった微少信号伝送や高速伝送を単芯電線１０であっても可能となる。なお、発電所等からの高圧送電の技術分野にいて、中空構造の複数の芯線を束ねて高圧電線に用いることが知られている（例えば、実開昭５９−１６０１０号公報）。しかし、架線の軽量化を念頭に置いた技術であり、鋼芯（内層）の外層側に中空パイプ状のアルミニウム線を複数撚っている。そして、中空パイプ状のアルミニウム線は潰れないように強度が設定されている。つまり、潰すことを前提として中空部３０が形成されている本実施形態とは正反対の思想による技術である。

以上、本発明を実施形態を基に説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

図６は変形例に係る単芯電線１０ａを示した図である。図６（ａ）は中空単芯線２０ａが露出した端末側から見た図であり、図６（ｂ）は側面側の斜視図である。本変形例の中単芯電線１０ａは、図２で示した単芯電線１０と、中空単芯線２０ａの形状が異なる。つまり、中空単芯線２０ａは、断面視において、中空部３０と同様の形状の中空中央部３０ａと、中空中央部３０ａから外周に向かって延びる中空側面部３２ａとを備えている。つまり、中空単芯線２０ａは、断面略Ｃ字状の形状の中空構造を備える。

図７は、中空単芯線２０ａの製造方法の一例を示した図である。中空単芯線２０ａは、アルミニウム合金や銅合金のような金属の細長い板状体２５を、ダイス（金型）９０で引いて形成される。このように形成された中空単芯線２０ａを備えた単芯電線１０ａに関しても、端子６０を圧着した場合に、上記実施形態と同様の作用・効果が得られる。

１０、１０ａ 単芯電線
２０、２０ａ 中空単芯線
２５ 板状体
３０ 中空部
３０ａ 中空中央部
３２ａ 中空側面部
４０ 電線被覆
６０ 端子
６２ バレル部
６４ 接続部
６６ バレル端部
８０ 圧着部
９０ ダイス

Claims (3)

1. 単芯線が電線被覆で覆われた単芯電線と端子金具との端子圧着構造であって、
   前記単芯線は、延伸方向に沿って内部に中空部を備え、
   露出状態の前記単芯線と前記端子金具とのかしめ部において、前記中空部が押し潰された状態となっている
   ことを特徴とする端子圧着構造。
2. 単芯線が電線被覆で覆われた単芯電線であって、
   前記単芯線は、内部に中空部を備え、
   前記中空部は、前記単芯線が露出した部分において、端子金具が圧着されたときに、押し潰された状態となる
   ことを特徴とする単芯電線。
3. 前記中空部は、延伸方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項２に記載の単芯電線。

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