JP2014164949A

JP2014164949A - 電線接続構造体の製造方法

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Publication number: JP2014164949A
Application number: JP2013034036A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Kawamura; 幸大川村; Sho Sotoike; 翔外池; Masakazu Ozawa; 小澤　　正和; Takuo Yamada; 拓郎山田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2013-02-24
Filing date: 2013-02-24
Publication date: 2014-09-08

Abstract

【課題】管端子を有する電線接続構造体の生産効率を向上することができる電線接続構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】管端子１１が嵌合部２０と電線接続部３０とを含み、管端子１１の電線接続部３０と電線１３とを圧着結合した電線接続構造体１０の製造方法において、条をプレスし、プレス断面３３を突合わせ溶接して筒状の電線接続部３０を形成する段階と、電線接続部３０に電線１３を挿入する段階と、電線接続部３０と電線１３とを圧着すると共に、電線接続部３０内を封止するために電線接続部３０の先端３２を潰す段階と、潰した電線接続部３０の先端３２を溶接し、この先端３２に嵌合部２０を溶接する段階と、を備えた。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば自動車用ワイヤーハーネスのコネクターに挿入される電線接続構造体の製造方法に関する。

従来、自動車の車内配線では、多くの電気配線を必要とするため、複数の電線を束にして集合部品としたワイヤーハーネスが用いられている。このように自動車等に使用されるワイヤーハーネスでは、多芯コネクターに電線が接続された端子としての電線接続構造体が挿入されて、電気接続が確保されている。電線接続構造体には、端子のワイヤーバレルと呼ばれるＵ字型の電線接続部分に被覆が剥離された電線が圧着と呼ばれる工法でかしめられている。この種の電線接続構造体では、被覆を剥離した電線の表面が露出しているため、雨水等に晒されて腐食が発生しやすいという問題があった。このため、電線の腐食を防止するために、端子に電線を圧着した後に、電線の露出領域及びその近傍領域の全外周を樹脂材等の絶縁被覆部材によってモールド成形する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２２２２４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、モールド成形は圧着後に個々の圧着部に対して樹脂をモールドする作業を要するため、作業が煩雑になるとともに、ワイヤーハーネスの製造の工程が大きく増す等の課題があった。さらに、モールド成形によって、圧着部が肥大してしまい、各端子が装着されるコネクターハウジングのサイズを上げる必要が生じ、コネクターが大型化してしまうこととなり、ワイヤーハーネス全体を高密小型に成形することができなかった。

そのため、管状の電線接続部と嵌合部とを含む管端子に電線を圧着結合した電線接続構造体が検討されているが、管端子を有する電線接続構造体は、製造工程が多く、生産効率の向上が求められていた。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、管端子を有する電線接続構造体の生産効率を向上することができる電線接続構造体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、管端子が嵌合部と電線接続部とを含み、前記管端子の電線接続部と電線とを圧着結合した電線接続構造体の製造方法において、条をプレスし、プレス断面を突合わせ溶接して筒状の前記電線接続部を形成する段階と、前記電線接続部に前記電線を挿入する段階と、前記電線接続部と前記電線とを圧着すると共に、前記電線接続部内を封止するために前記電線接続部の先端を潰す段階と、潰した前記電線接続部の先端を溶接し、この先端に前記嵌合部を溶接する段階と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電線接続部と電線とを圧着する工程と、電線接続部内を封止するために電線接続部の先端を潰す工程とを共に行い、さらに、電線接続部の先端を溶接する工程と、この先端に嵌合部を溶接する工程とを続けて行うことができるため、製造工程を少なくし、溶接工程をまとめて、管端子を有する電線接続構造体の生産効率を向上することができる。

本実施形態にかかる電線接続構造体を示す斜視図である。電線接続構造体の長手方向断面を示した断面図である。電線接続部と嵌合部とを一体に形成する場合の電線接続構造体の製造工程の比較例を示す図である。電線接続部と嵌合部とを一体に形成する場合の電線接続構造体の本実施形態の製造工程を示す図である。電線接続部と嵌合部とを別体に形成する場合の電線接続構造体の製造工程の参考例を示す図である。電線接続部と嵌合部とを別体に形成する場合の電線接続構造体の本実形態の製造工程を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態にかかる電線接続構造体１０を示す斜視図であり、図２は、電線接続構造体１０の長手方向断面を示した断面図である。
電線接続構造体１０は、図１に示すように、管端子１１と、この管端子１１に圧着結合される電線１３とを備える。管端子１１は、雌型端子の嵌合部２０と電線接続部３０とを有し、これらの橋渡しとしてトランジション部４０を有する。管端子１１は、導電性と強度を確保するために基本的に金属材料（本実施形態では、銅または銅合金）の基材で製造されている。なお、管端子１１の基材は、銅または銅合金に限るものではなく、アルミニウムや鋼、またはこれらを主成分とする合金等を用いることもできる。
また、管端子１１は、端子としての種々の特性を担保するために、例えば管端子１１の一部あるいは全部にスズ、ニッケル、銀めっきまたは金等のめっき処理が施されていても良い。また、めっきのみならず、スズ等のリフロー処理を施しても良い。

電線１３は、図２に示すように、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金性のアルミニウム素線１４ａを束ねたアルミニウム芯線１４を、絶縁樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル）で構成する導体絶縁層（電線被覆）１５で被覆して構成される。アルミニウム芯線１４は、所定の断面積となるように、アルミニウム素線１４ａを撚って構成しているが、この形態に限定されるものではなく単線で構成しても良い。
なお、芯線を構成する金属材料は、高い導電性を有する金属であればよく、アルミニウムまたはアルミニウム合金の替わりに、銅または銅金属を用いても良い。

管端子１１の嵌合部２０は、例えば雄型端子等の挿入タブの挿入を許容する雌型端子の嵌合部である。本発明において、この嵌合部の細部の形状は特に限定されない。すなわち、管端子１１は、少なくともトランジション部４０を介して電線接続部３０を備えていれば良く、例えば嵌合部を有さなくても良いし、例えば嵌合部が雄型端子の挿入タブであっても良い。また、電線接続部３０に他の形態に係る端子端部が接続された形状であっても良い。本明細書では、本発明の管端子１１を説明するために便宜的に雌型ボックスを備えた例を示している。

電線接続部３０は、管端子１１と電線１３とを圧着結合する部位である。電線接続部３０の一端は、電線１３を挿入することができる電線挿入口３１を有し、他端（先端）３２はトランジション部４０に接続されている。電線接続部３０のトランジション部４０側の先端３２は、詳細については後述するが、溶接等によって封止されており、トランジション部４０側から水分等が浸入しないように形成されている。
管端子１１の金属基材（銅または銅合金）とアルミニウム芯線１４との接合部に水分が付着すると、両金属の起電力（イオン化傾向）の差からアルミニウム芯線１４が腐食する。また、管端子１１とアルミニウム芯線１４とがアルミニウム同士であっても微妙な合金組成の違いによって、それらの接合部は腐食しやすい。

本構成では、電線接続部３０は、有底の管状に形成されることにより、外部より水分等の浸入が抑制され、管端子１１と電線１３との接合部の腐食を抑えることができる。なお、電線接続部３０は、管状であれば腐食に対して一定の効果を得られるため、必ずしも長手方向に対して円筒である必要はなく、場合によっては楕円や矩形の管であっても良い。また、径が一定である必要はなく、長手方向で半径が変化していても良い。

電線接続部３０では、電線接続部３０をかしめて、電線接続部３０を構成する金属基材と電線１３とを圧着結合することにより、同時に電気的な接合を確保する。このように、電線接続部３０では、かしめ接合により、電線接続部３０の基材や電線（芯線）を塑性変形させて結合する。従って、電線接続部３０は、かしめ接合をすることができるように肉厚を設計する必要があるが、人力加工や機械加工等で接合を自由に行うことができるので、特に限定されるものではない。

芯線に用いられるアルミニウムまたはアルミニウム合金は、銅及び銅合金と比較すると接触抵抗が高いため、接続に不安がある。このため、電線接続部３０の内壁面には、電線挿入口３１から挿入された電線１３のアルミニウム芯線１４と接触する位置に、電線の周方向に延びるセレーションと呼ばれる電線係止溝（不図示）が設けられている。また、電線１３を電線挿入口３１から電線接続部に挿入する際には、この電線係止溝により、被覆が剥離され露出したアルミニウム芯線１４表面の酸化被膜が破られる構成であっても良い。

電線接続部３０は、銅または銅合金からなる条材（条）を平面展開した形状に打ち抜き、曲げ加工によって形成される。この場合、嵌合部２０を一体に設けても良い。
次に、電線接続部３０と嵌合部２０とが一体に平面展開した形状に打ち抜かれて形成される場合の、電線接続構造体１０の製造工程について説明する。
まず、本実施形態の比較例として、電線接続構造体１０の製造工程の各段階を個別に行う場合について、図３を用いて説明する。なお、図３は、電線接続部３０をモデル化して示した図である。

図３（Ａ）に示すように、まず、嵌合部２０が一体化された平面状態の電線接続部３０をプレスして、断面Ｃ字型に曲げる加工を行う。次に、図３（Ｂ）に示すように、断面Ｃ字型に曲げた電線接続部３０のプレス断面３３を、電線接続部３０の上面側で長手方向に突合せ溶接して、筒状の電線接続部３０を形成する。プレス断面の突合せ溶接には、ファイバーレーザー溶接が好ましいが、電子ビーム溶接、超音波溶接、抵抗溶接等の溶接法でもかまわない。また、はんだ、ろう等、接続媒体を使っての接合でも良い。なお、ファイバーレーザー溶接では、焦点を極小なスポットに合わせ、高出力、連続照射なレーザー溶接を行うことができる。これにより、プレス断面の突き合せ部を確実に溶接することができる。

続いて、図３（Ｃ）に示すように、筒状の電線接続部３０内を封止するために、電線接続部３０のトランジション部４０に接続される先端３２を電線接続部３０の底面側に向かって押し潰して、略平板状に塑性変形させる。なお、この参考例では、電線接続部３０の上面側を突合せ溶接して、筒状の電線接続部３０を形成する構成としたが、これに限らず、電線接続部３０の底面側において突合せ溶接する構成であっても良い。

次に、図３（Ｄ）に示すように、潰した電線接続部３０の先端３２を横断方向に溶接して封止する。こうして、先端３２が封止された管状の電線接続部３０に、図３（Ｅ）に示すように、電線挿入口３１から電線接続部３０の内部に先端の被覆が剥離されアルミニウム芯線１４が露出した電線１３を挿入する。電線１３は、ワイヤーストリッパーを用いて電線端部の導体絶縁層１５を剥離してアルミニウム芯線１４を露出させることができる。そして、この状態で電線１３を、電線接続部３０に差し込む。

最後に、図３（Ｆ）に示すように、電線接続部３０と電線１３とを圧着して結合させる。電線接続部３０と電線１３とを圧着する場合には、アンビル及びクリンパ（不図示）等の治具を用いて強圧縮することで塑性変形させる。なお、電線接続部３０では、アルミニウム芯線１４を強圧縮して導通を維持する機能と、導体絶縁層１５を圧縮して電線接続部３０の内周面と電線１３の外周面との間のシール性を維持する機能とが要求される。電線接続部３０と電線１３とを圧着させる際には、アンビル上にセットした電線接続部３０に、上方からクリンパを下降させ、圧力を加えて、かしめる（圧着する）工法を取ることができる。なお、電線１３は、電線接続部３０に挿入された際に、導体絶縁層１５の外周が電線接続部３０の内周に密接する径寸法に形成され、電線接続部３０と電線１３との間のシール性が維持される構成であっても良い。

このように、電線接続構造体１０の製造工程では、複数の段階を経て管端子１１と電線１３とが圧着結合される。そのため、工程数を減らすことで電線接続構造体１０の生産効率の向上を図ることが要求されている。

続けて、電線接続部３０と嵌合部２０とが一体に平面展開した形状に打ち抜かれて形成される場合の、本実施形態の電線接続構造体１０の製造工程を、図４を用いて説明する。なお、図４は、電線接続部３０をモデル化して示した図である。
図４（Ａ）に示すように、まず、嵌合部２０が一体化された平面状態の電線接続部３０をプレスして、断面Ｃ字型に曲げる加工を行う。次に、図４（Ｂ）に示すように、断面Ｃ字型に曲げた電線接続部３０のプレス断面３３を、例えばファイバーレーザー溶接により突合せ溶接して、筒状の電線接続部３０を形成する。なお本実施形態では、電線接続部３０の上面側でプレス断面を突合せ溶接している。

続いて、図４（Ｃ）に示すように、電線挿入口３１から電線接続部３０の内部に先端の被覆が適切な長さ剥離され、アルミニウム芯線１４が露出した電線１３を挿入する。次に、図４（Ｄ）に示すように、電線接続部３０と電線１３とを圧着して結合させると共に、筒状の電線接続部３０内を封止するために、電線接続部３０のトランジション部４０に接続される先端３２を電線接続部３０の底面側に向かって押し潰して、略平板状に塑性変形させる。

最後に、図４（Ｅ）に示すように、潰した電線接続部３０の先端３２を横断方向に溶接し、先端３２を封止する。
この構成によれば、電線接続部３０と電線１３とを圧着する工程と、電線接続部３０の先端３２を潰す工程とを１つの工程にまとめることができ、電線接続構造体１０の製造工程の工程数を減らすことができる。

なお、本実施形態では、条をプレスし、プレス断面を突合せ溶接して筒状の電線接続部３０を形成する段階から、電線接続部３０の先端３２を溶接する段階までの工程を電線接続構造体１０を製造する一連の工程として示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、条をプレスし、プレス断面を突合せ溶接して筒状の電線接続部３０を形成する段階の工程を、管端子１１の製造工程において実施し、電線接続部３０に電線１３を挿入する段階から、電線接続部３０の先端３２を溶接する段階までの工程をワイヤーハーネスの製造工程において実施する構成であっても良い。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、管端子１１が嵌合部２０と電線接続部３０とを含み、管端子１１の電線接続部３０と電線１３とを圧着結合した電線接続構造体１０の製造方法において、嵌合部２０が一体化された条をプレスし、プレス断面３３を突合わせ溶接して筒状の電線接続部３０を形成する段階と、電線接続部３０に電線１３を挿入する段階と、電線接続部３０と電線１３とを圧着すると共に、電線接続部３０内を封止するために電線接続部３０の先端３２を潰す段階と、潰した電線接続部３０の先端３２を溶接する段階と、を備えた。この構成によれば、電線接続部３０と電線１３とを圧着する工程と、電線接続部３０の先端３２を潰す工程とを１つの工程にまとめることができる。よって、電線接続構造体１０の製造工程の工程数を減らすことができ、管端子１１有する電線接続構造体１０の生産効率を向上することができる。

次に、電線接続部３０を、嵌合部２０とは、別体に平面展開した形状に打ち抜いて形成する場合の、電線接続構造体１０の製造工程について説明する。
まず、本実施形態の比較例として、電線接続構造体１０の製造工程の各段階を個別に行う場合について、図５を用いて説明する。なお、図５は、電線接続部３０をモデル化して示した図である。

図５（Ａ）に示すように、まず、平面状態の電線接続部３０をプレスして、断面Ｃ字型に曲げる加工を行う。次に、図５（Ｂ）に示すように、断面Ｃ字型に曲げた電線接続部３０のプレス断面３３を、電線接続部３０の上面側で長手方向に突合せ溶接して、筒状の電線接続部３０を形成する。プレス断面の突合せ溶接は、例えば、ファイバーレーザー溶接により実現することができる。

続いて、図５（Ｃ）に示すように、筒状の電線接続部３０内を封止するために、電線接続部３０のトランジション部４０に接続される先端３２を電線接続部３０の底面側に向かって押し潰して、略平板状に塑性変形させる。なお、この参考例では、電線接続部３０の上面側を突合せ溶接して、筒状の電線接続部３０を形成する構成としたが、これに限らず、電線接続部３０の底面側において突合せ溶接する構成であっても良い。

次に、図５（Ｄ）に示すように、潰した電線接続部３０の先端３２を横断方向に溶接して封止する。こうして、封止された管状の電線接続部３０の先端３２に、図５（Ｅ）に示すように、トランジション部４０を介して嵌合部２０を溶接する。トランジション部４０は、電線接続部３０に一体に形成されている構成であっても良いし、嵌合部２０に一体に形成されている構成であっても良いし、電線接続部３０及び嵌合部２０に一体に形成されている構成であっても良い。

次に、図５（Ｆ）に示すように、電線挿入口３１から電線接続部３０の内部に先端の被覆が剥離されアルミニウム芯線１４が露出した電線１３を挿入する。電線１３は、ワイヤーストリッパーを用いて電線端部の導体絶縁層１５を剥離してアルミニウム芯線１４を露出させることができる。そして、この状態で電線１３を、電線接続部３０に差し込む。最後に、図５（Ｇ）に示すように、電線接続部３０と電線１３とを圧着して結合させる。

続けて、電線接続部３０を、嵌合部２０とは、別体に平面展開した形状に打ち抜いて形成する場合の、本実施形態の電線接続構造体１０の製造工程を、図６を用いて説明する。なお、図６は、電線接続部３０をモデル化して示した図である。
図６（Ａ）に示すように、まず、平面状態の電線接続部３０をプレスして、断面Ｃ字型に曲げる加工を行う。次に、図６（Ｂ）に示すように、断面Ｃ字型に曲げた電線接続部３０のプレス断面３３を、例えばレーザー溶接により突合せ溶接して、筒状の電線接続部３０を形成する。なお本実施形態では、電線接続部３０の上面側でプレス断面を突合せ溶接している。

続いて、図６（Ｃ）に示すように、電線挿入口３１から電線接続部３０の内部に先端の被覆が適切な長さ剥離され、アルミニウム芯線１４が露出した電線１３を挿入する。次に、図６（Ｄ）に示すように、電線接続部３０と電線１３とを圧着して結合させると共に、筒状の電線接続部３０内を封止するために、電線接続部３０のトランジション部４０に接続される先端３２を電線接続部３０の底面側に向かって押し潰して、略平板状に塑性変形させる。

最後に、図６（Ｅ）に示すように、潰した電線接続部３０の先端３２を横断方向に溶接し、先端３２を封止して、続けて電線接続部３０の先端３２に、トランジション部４０を介して嵌合部２０を溶接する。
この構成によれば、電線接続部３０と電線１３とを圧着する工程と、電線接続部３０の先端３２を潰す工程とを１つの工程にまとめることができ、電線接続構造体１０の製造工程の工程数を減らすことができる。また、管端子１１の横断方向への溶接工程である、潰した電線接続部３０の先端３２の溶接と、嵌合部２０の溶接とを続けて行うことで、製造工程の効率化を図ることができる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、管端子１１が嵌合部２０と電線接続部３０とを含み、管端子１１の電線接続部３０と電線１３とを圧着結合した電線接続構造体１０の製造方法において、条をプレスし、プレス断面３３を突合わせ溶接して筒状の電線接続部３０を形成する段階と、電線接続部３０に電線１３を挿入する段階と、電線接続部３０と電線１３とを圧着すると共に、電線接続部３０内を封止するために電線接続部３０の先端３２を潰す段階と、潰した電線接続部３０の先端３２を溶接し、この先端３２に嵌合部２０を溶接する段階と、を備えた。この構成によれば、電線接続部３０と電線１３とを圧着する工程と、電線接続部３０の先端３２を潰す工程とを１つの工程にまとめることができる。よって、電線接続構造体１０の製造工程の工程数を減らすことができ、管端子１１有する電線接続構造体１０の生産効率を向上することができる。また、管端子１１の横断方向への溶接工程である、潰した電線接続部３０の先端３２の溶接と、嵌合部２０の溶接とを続けて行うことで、製造工程の効率化を図ることができ電線接続構造体１０の生産効率を向上することができる。

１０電線接続構造体
１１管端子
１３電線
２０嵌合部
３０電線接続部
３１電線挿入口
３２先端
３３プレス断面

Claims

管端子が嵌合部と電線接続部とを含み、前記管端子の電線接続部と電線とを圧着結合した電線接続構造体の製造方法において、条をプレスし、プレス断面を突合わせ溶接して筒状の前記電線接続部を形成する段階と、前記電線接続部に前記電線を挿入する段階と、前記電線接続部と前記電線とを圧着すると共に、前記電線接続部内を封止するために前記電線接続部の先端を潰す段階と、潰した前記電線接続部の先端を溶接し、この先端に前記嵌合部を溶接する段階と、を備えたことを特徴とする電線接続構造体の製造方法。