JP2014241680A - 電線の端子接合構造及び抵抗溶接用電極 - Google Patents

電線の端子接合構造及び抵抗溶接用電極 Download PDF

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Abstract

【課題】芯線の溶融接合部の肉厚を確保しつつ、十分な接合強度を得ることが可能な電線の端子接合技術を提供する。【解決手段】電線１の芯線１１を接続端子２に抵抗溶接してなる電線１の端子接合構造であって、芯線は、該芯線の溶融接合部１１ａに薄肉部１３と厚肉部１４がそれぞれ形成されつつ、該溶融接合部が接続端子に抵抗溶接されており、薄肉部は、芯線の伸長方向の前後少なくとも二箇所に形成され、厚肉部は、薄肉部の間に挟まれて該薄肉部よりも肉厚に形成された構成とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、電線の芯線を接続端子に抵抗溶接するための接合構造及び電極に関する。
電線と接続端子を相互に接合する技術の一つとして、抵抗溶接が知られている（特許文献１及び２参照）。かかる抵抗溶接では、電線の芯線に電極の加圧通電部を圧接させ、該加圧通電部から電流を流して発生させたジュール熱（抵抗発熱）で芯線を溶融させることで、溶融した芯線を接続端子に接合させている。これにより、アーク溶接やガス溶接などと比べて比較的容易に溶接作業を行うことができる。
特開２００９−４０３８５号公報 特開２００９−１２３４５１号公報
その一方で、例えば特許文献１及び２に開示されているような平坦状、あるいは傾斜状の加圧通電部を有する電極で電線の芯線を接続端子に抵抗溶接するような場合、溶融した芯線が加圧通電部に沿って芯線の伸長方向の両側（加圧通電部の外側）へ流動してしまうことがある。この場合、芯線は流動分だけ溶融接合部（接合対象部位）の全体が薄肉化されてしまうため、その流動の程度によっては長時間の抵抗溶接ができなくなるおそれがある。このため、溶接時間を十分に確保することができず、結果として必要な接合強度が得られなくなってしまうおそれがある。
本発明はこれを踏まえてなされたものであり、その解決しようとする課題は、芯線の溶融接合部の肉厚を確保しつつ、十分な接合強度を得ることが可能な電線の端子接合構造及び抵抗溶接用電極を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、電線の芯線を接続端子に抵抗溶接してなる電線の端子接合構造であって、前記芯線は、該芯線の溶融接合部に薄肉部と厚肉部がそれぞれ形成されつつ、該溶融接合部が前記接続端子に抵抗溶接されており、前記薄肉部は、前記芯線の伸長方向の前後少なくとも二箇所に形成され、前記厚肉部は、前記薄肉部の間に挟まれて該薄肉部よりも肉厚に形成されていることを特徴とする。
これによれば、芯線の溶融接合部を溶融させた際、薄肉部に相当する部位の溶融芯線を厚肉部に相当する部位に溜め込ませることで肉盛りし、薄肉部に相当する部位よりも厚肉部に相当する部位を隆起させることができる。したがって、溶融芯線が芯線の伸長方向の前後へ流動して溶融接合部の全体が薄肉化されてしまうことを抑制することができる。このため、抵抗溶接中に最低限必要な肉厚（抵抗溶接による十分な接合力が得られる肉厚）を溶融接合部に確保することが可能となる。この結果、溶融接合部に対して抵抗溶接を長時間に亘って施すことが可能となり、十分な接合強度で芯線を接続端子に抵抗溶接することができる。
この場合、前記薄肉部は、前記芯線の先端側に位置付けられた第一の薄肉部と、前記第一の薄肉部よりも前記芯線の基端側に位置付けられた第二の薄肉部を有した構成とすることができ、前記第二の薄肉部は、前記第一の薄肉部と同一もしくはそれ以上の肉厚に形成すればよい。
このような端子接合構造とする場合、電線の芯線に電極を圧接させ、前記電極から電流を流して発生させた熱で前記芯線の溶融接合部を溶融させて接続端子に抵抗溶接する。その際、前記電極は、前記芯線の伸長方向の前後少なくとも二箇所で前記溶融接合部に向けて突出する凸部と、前記凸部の間で該凸部よりも窪んだ凹部とがそれぞれ形成されてなる加圧通電部を有した構成とする。これにより、前記凸部に対応した少なくとも二つの薄肉部と前記凹部に対応した厚肉部を前記溶融接合部にそれぞれ形成しつつ、前記溶融接合部を前記接続端子に接合させることができる。
本発明によれば、芯線の溶融接合部の肉厚を確保しつつ、十分な接合強度を得ることが可能な電線の端子接合構造及び抵抗溶接用電極を実現することができる。
本発明の一実施形態に係る電線の端子接合構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電線の端子接合方法を説明するための図であって、(ａ)は電線の芯線（溶融接合部）を接続端子に載置した状態を示す斜視図、(ｂ)は芯線を接続端子に抵抗溶接するための電極の形態を示す斜視図、(ｃ)は芯線を溶融させて接続端子に接合させる状態を示す斜視図である。
以下、本発明の電線の端子接合構造及び抵抗溶接用電極について、添付図面を参照して説明する。本発明の端子接合構造は、溶融させた芯線を接続端子に抵抗溶接により接合させるものである。
図１には、本実施形態に係る電線の端子接合構造を示している。また、図２は、本実施形態に係る電線の端子接合構造とするための接合方法を説明するための図であって、同図(ａ)は電線の芯線（溶融接合部）を接続端子に載置した状態を示す斜視図、同図(ｂ)は芯線を接続端子に抵抗溶接するための電極の形態を示す斜視図、同図(ｃ)は芯線を溶融させて接続端子に接合させる状態を示す斜視図である。なお、以下の説明においては、図１及び図２(ｃ)における左右方向を芯線の伸長方向（適宜、単に伸長方向）といい、各図の左側を伸長方向の前側及び芯線の先端側（同、単に先端側）、各図の右側を伸長方向の後側及び芯線の基端側（同、単に基端側）という。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電線１は芯線１１が絶縁被覆１２で被覆されて構成されている。接続端子２に抵抗溶接させる前、電線１は絶縁被覆１２を剥離して芯線が露出した状態とされ、露出された芯線１１が接続端子２の接合部２１に載置される（図２(ａ)に示す状態）。芯線は単線であってもよいし、複数線（例えば複数の素線を撚り合わせた撚り線）であっても構わない。なお、図２(ａ)には、絶縁被覆１２を剥離して露出させた芯線１１を成形することなくそのままの形態（略円柱状）で接合部２１に抵抗溶接させる場合の構成例を示しているが、抵抗溶接前に芯線１１を予め所定形状（例えば偏平状や直方体状など）にプレス成形（プレフォーミング）しておいてもよい。
接続端子２は、導電性を有する金属板を加工してなり、電線１の芯線１１が抵抗溶接される接合部２１と、接続相手側機器に接続するための貫通孔２２ａを有する接続部２２が連なった平板状に形成されている。
芯線１１は、該芯線１１の接合対象部位である溶融接合部１１ａに薄肉部１３と厚肉部１４がそれぞれ形成されつつ、該溶融接合部１１ａが接続端子２の接合部２１に抵抗溶接されている。溶融接合部１１ａは、芯線１１の伸長方向の前後少なくとも二箇所に形成された薄肉部１３と、薄肉部１３の間に挟まれて該薄肉部１３よりも肉厚に形成された厚肉部１４を有している。これらの薄肉部１３と厚肉部１４は、抵抗溶接時に芯線１１が溶融され、接合部２１との接合側（図１においては下側）とは反対側で溶融接合部１１ａを凹凸形状とすることにより形成されている。溶融接合部１１ａの接合部２１との接合側は、該接合部２１に沿った平坦状をなして接続端子２と接合されている。
薄肉部１３は、厚肉部１４を挟んで溶融接合部１１ａの伸長方向の両側に一つずつ、伸長方向と直交する方向の全長に亘って連続する溝状に形成されている。厚肉部１４は、溶融された芯線１１（以下適宜、溶融芯線という。）を厚肉部１４を挟んだ伸長方向の両側からそれぞれ流動させて、伸長方向と直交する方向の全長に亘って連続する突条となるように形成されている。これらの薄肉部１３と厚肉部１４は、芯線１１を溶融させた際、薄肉部１３に相当する部位の溶融芯線を厚肉部１４に相当する部位に溜め込ませることで肉盛りし、薄肉部１３に相当する部位よりも厚肉部１４に相当する部位を隆起させることで形成されている。これにより、溶融芯線が伸長方向の前後へ流動して溶融接合部１１ａの全体が薄肉化されてしまうことを抑制している。すなわち、抵抗溶接中に最低限必要な肉厚（抵抗溶接による十分な接合力が得られる肉厚）を溶融接合部１１ａに確保すること、具体的にはかかる肉厚を少なくとも厚肉部１４に対して確保することができるため、溶融接合部１１ａに対して抵抗溶接を長時間に亘って施すことが可能となる。したがって本実施形態によれば、溶接時間を十分に確保することができ、十分な接合強度で芯線１１を接合部２１に抵抗溶接することができる。
この場合、厚肉部１４は芯線１１の肉厚Ｄよりも肉薄に形成され、該厚肉部１４よりも薄肉部１３は肉薄に形成されている。その際、薄肉部１３の肉厚は、抵抗溶接による十分な接合力が得られる肉厚（例えば、抵抗溶接中に薄肉部１３が溶融され切ってしまうことのない肉厚）以上に設定される。これにより、抵抗溶接中に最低限必要な肉厚が溶融接合部１１ａに確保されている。ただし、抵抗溶接による十分な接合力が得られる肉厚が厚肉部１４に確保されていれば、薄肉部１３の肉厚が抵抗溶接による十分な接合力が得られる肉厚以上でなくとも、少なくとも溶融接合部１１ａ（厚肉部１４）における接合部２１との十分な接合強度を持つ接合構造とすることは可能である。
なお、本実施形態に係る溶融接合部１１ａは、二つの薄肉部１３とこれらの薄肉部１３の間に挟まれた厚肉部１４を一つ有する構成としているが、三つ以上の薄肉部を形成し、隣り合う薄肉部の間にそれぞれ厚肉部を一つずつ形成した変形構成とすることも可能である。例えば、伸長方向に対する溶融接合部の寸法が大きい場合などには、このような変形構成とすることで、溶融芯線を複数の厚肉部に溜め込ませることができるため、溶融芯線が伸長方向の前後へ流動して溶融接合部の全体が薄肉化されてしまうことを効率的に抑制することが可能となる。なお、三つ以上の薄肉部を形成する場合には、溶融接合部の先端側から基端側へ向かうに従って、より肉厚の薄肉部が位置付けられるように各薄肉部を形成することが好ましい。
本実施形態において、薄肉部１３は、芯線１１の先端側に位置付けられた第一の薄肉部１３ａと、第一の薄肉部１３ａよりも芯線１１の基端側に位置付けられた第二の薄肉部１３ｂを有している。第二の薄肉部１３ｂは、第一の薄肉部１３ａと同一もしくはそれ以上の肉厚に形成されている。図１には、第二の薄肉部１３ｂを第一の薄肉部１３ａよりも肉厚に形成した構成を一例として示している。このような構成とすることで、第一の薄肉部１３ａとの肉厚差による厚肉部１４の大きさ（肉厚）を確保しつつ、第二の薄肉部１３ｂの肉厚も確保することができるから、溶融芯線の流動による溶融接合部１１ａの薄肉化の抑制を図りつつ、溶融接合部１１ａの基端側で先端側よりも肉厚を確保し易くなり、かかる基端側での接合強度の向上を図ることができる。このため、溶融接合部１１ａに薄肉部１３（第一の薄肉部１３ａ及び第二の薄肉部１３ｂ）を形成した場合であっても、接合部２１への抵抗溶接後に溶融接合部１１ａを接合部２１から引き剥がす方向（図１に示す矢印Ａ１で示す方向）へ電線１に対して作用される力を薄肉部１３（端的には第二の薄肉部１３ｂ）で負荷することが可能となる。ただし、第二の薄肉部１３ｂを第一の薄肉部１３ａと同一肉厚、つまり、厚肉部１４を挟んだ両側の薄肉部１３の肉厚を同一とすることも可能である。
また、少なくとも第一の薄肉部１３ａの肉厚Ｄ１３は、抵抗溶接による十分な接合力が得られる肉厚（例えば、抵抗溶接中に第一の薄肉部１３ａが溶融され切ってしまうことのない肉厚）以上に設定することが好ましい。これにより、抵抗溶接中に最低限必要な肉厚を溶融接合部１１ａの全体に確保することができる。
なお、本実施形態においては、薄肉部１３（第一の薄肉部１３ａ及び第二の薄肉部１３ｂ）を凹曲状に形成するとともに厚肉部１４を凸曲状に形成し、これらの薄肉部１３と厚肉部１４をなだらかに連続させた形態（波打ち形態）としているが、これらはかかる形態に限定されない。例えば、薄肉部と厚肉部をそれぞれ台形状や矩形状（階段状）に形成して連続させた形態などとすることも可能である。
このような電線の端子接合構造とする場合には、以下のような方法により溶融接合部１１ａに対して薄肉部１３（第一の薄肉部１３ａ及び第二の薄肉部１３ｂ）と厚肉部１４をそれぞれ形成しつつ、該溶融接合部１１ａを接続端子２の接合部２１に抵抗溶接すればよい。その際には、電線１の芯線１１に電極３を圧接させ、かかる電極３から電流を流して発生させた熱（ジュール熱）で溶融接合部１１ａを溶融させて接合部２１に接合させる。
図２(ｂ)に示すように、電極３は、芯線１１と当接して溶融接合部１１ａを加圧するとともに、加圧（圧接）した溶融接合部１１ａに電流を流して溶融するまで発熱させる加圧通電部３ａを有している。加圧通電部３ａには、芯線１１の伸長方向の前後少なくとも二箇所で溶融接合部１１ａに向けて突出する凸部３１と、これらの凸部３１の間で該凸部３１よりも窪んだ凹部３２がそれぞれ形成されている。凸部３１は、凹部３２を挟んで伸長方向の両側に一つずつ、伸長方向と直交する方向の全長に亘って連続する突条となるように形成されている。また、凹部３２は伸長方向と直交する方向の全長に亘って連続する溝状に形成されている。
本実施形態において、凸部３１は、先端側に位置付けられて第一の薄肉部１３ａを形成する第一の凸部３１ａと、第一の凸部３１ａよりも基端側に位置付けられて第二の薄肉部１３ｂを形成する第二の凸部３１ｂを有している。そして、第一の凸部３１ａは第二の凸部３１ｂよりも溶融接合部１１ａに向けて突出するように形成されている。また、本実施形態では、凸部３１（第一の凸部３１ａ及び第二の凸部３１ｂ）を凸曲状に形成するとともに凹部３２を凹曲状に形成し、これらの凸部３１と凹部３２をなだらかに連続させた形態（波打ち形態）としている。すなわち、凸部３１及び凹部３２の形態と溶融接合部１１ａの薄肉部１３及び厚肉部１４の形態はそれぞれ互いに対応させており、凸部３１と凹部３２は、これらの形態に対応した形態の薄肉部１３と厚肉部１４をそれぞれ形成する。なお、凸部及び凹部の形態は図２(ｂ)に示す形態には限定されず、例えば、第一の凸部と第二の凸部の突出寸法を同一とすることも可能であり、凸部と凹部を台形状や矩形状（階段状）に形成して連続させた形態などとすることも可能である。また、加圧通電部には、三つ以上の凸部を形成し、隣り合う凸部の間にそれぞれ凹部を一つずつ形成することも可能である。
芯線１１を接合部２１に抵抗溶接する際には、接合部２１の上に芯線１１の溶融接合部１１ａを載置し（図２(ａ)に示す状態）、かかる溶融接合部１１ａの上から電極３の加圧通電部３ａ（凸部３１及び凹部３２が形成された面部）を当接させる。また特に図示しないが、電極３と対をなす電極を接続端子２の接合部２１とは反対側に当接させる。この状態から、当接させた加圧通電部３ａで溶融接合部１１ａを加圧しつつ、該加圧通電部３ａから溶融接合部１１ａに電流を通電させる。そして、通電された溶融接合部１１ａを抵抗発熱させて溶融させる。
本実施形態では、加圧通電部３ａに凸部３１及び凹部３２が形成されているため、凸部３１及び凹部３２を溶融接合部１１ａに圧接しつつ該溶融接合部１１ａを溶融させると、伸長方向の前後（加圧通電部３ａの外側）へ向かう溶融芯線の流動は一対の凸部３１（第一の凸部３１ａ及び第二の凸部３１ｂ）で抑制され（堰き止められ）、流動が抑制された溶融芯線は第一の凸部３１ａと第二の凸部３１ｂの間の凹部３２に溜め込まれる。すなわち、溶融芯線を溶融接合部１１ａの第一の薄肉部１３ａ及び第二の薄肉部１３ｂに相当する部位からそれぞれ厚肉部１４に相当する部位に溜め込ませることができる。これにより、溶融接合部１１ａの厚肉部１４に相当する部位を肉盛りして薄肉部１３に相当する部位よりも隆起させることができる。この結果、溶融接合部１１ａに厚肉部１４と厚肉部１４を挟んで伸長方向の両側に薄肉部１３（第一の薄肉部１３ａ及び第二の薄肉部１３ｂ）をそれぞれ形成することができる。このように第一の薄肉部１３ａと第二の薄肉部１３ｂの間に挟まれて厚肉部１４を形成することで、溶融芯線が伸長方向の前後（加圧通電部３ａの外側）へ流動して溶融接合部１１ａの全体が薄肉化されてしまうことを抑制することができる。すなわち、抵抗溶接中に最低限必要な肉厚（抵抗溶接による十分な接合力が得られる肉厚）を溶融接合部１１ａに確保しながら、溶融接合部１１ａに対して抵抗溶接を長時間に亘って施すことが可能となり、十分な接合強度で芯線１１を接合部２１に抵抗溶接することができる。
また本実施形態では、第一の凸部３１ａを第二の凸部３１ｂよりも溶融接合部１１ａに向けて突出するように形成しているため、加圧通電部３ａで溶融接合部１１ａを加圧した際、該溶融接合部１１ａが伸長方向の両側から挟み付けられるように加圧されることを抑制できる。これにより、加圧通電部３ａにより負荷される力（押圧力）を第一の凸部３１ａ側から第二の凸部３１側へ分散させつつ、溶融接合部１１ａを抵抗溶接することができるため、芯線１１に対する接合時のダメージを軽減させることができる。
なお、芯線１１は溶融接合部１１ａから基端側へ伸長しているため、溶融接合部１１ａを溶融させた際、溶融芯線は基端側よりも先端側（伸長方向の前側）へ流動し易い。したがって、第一の凸部３１ａを第二の凸部３１ｂよりも溶融接合部１１ａに向けて突出するように形成することで、溶融接合部１１ａを溶融させた際に溶融芯線を第一の凸部３１ａで効率的に堰き止め、先端側へ流動しようとする溶融芯線を凹部３２に溜め込ませることができる。このため、溶融芯線が伸長方向の前後（特に前側）へ流動してしまうことをより効果的に抑制することができる。すなわち、溶融芯線を第一の薄肉部１３ａ及び第二の薄肉部１３ｂに相当する部位からそれぞれ効率的に厚肉部１４に相当する部位に流動させることができる。
このように、本実施形態に係る電線１の端子接合構造及び抵抗溶接用電極によれば、芯線１１の溶融接合部１１ａの肉厚を確保しつつ、十分な接合強度で芯線１１を接続端子２の接合部２１に抵抗溶接することができる。
以上、本発明を図１及び図２に示すような一実施形態に基づいて説明したが、上述した実施形態は本発明の例示に過ぎないものであり、本発明は上述した実施形態の構成のみに限定されるものではない。したがって、本発明の要旨の範囲で変形又は変更された形態で本発明を実施可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本願の特許請求の範囲に属することは当然のことである。
１ 電線
２ 接続端子
１１ 芯線
１１ａ 溶融接合部
１３ 薄肉部
１３ａ 第一の薄肉部
１３ｂ 第二の薄肉部
１４ 厚肉部

Claims (3)

  1. 電線の芯線を接続端子に抵抗溶接してなる電線の端子接合構造であって、
    前記芯線は、該芯線の溶融接合部に薄肉部と厚肉部がそれぞれ形成されつつ、該溶融接合部が前記接続端子に抵抗溶接されており、
    前記薄肉部は、前記芯線の伸長方向の前後少なくとも二箇所に形成され、
    前記厚肉部は、前記薄肉部の間に挟まれて該薄肉部よりも肉厚に形成されていることを特徴とする電線の端子接合構造。
  2. 前記薄肉部は、前記芯線の先端側に位置付けられた第一の薄肉部と、前記第一の薄肉部よりも前記芯線の基端側に位置付けられた第二の薄肉部を有しており、
    前記第二の薄肉部は、前記第一の薄肉部と同一もしくはそれ以上の肉厚に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電線の端子接合構造。
  3. 電線の芯線を接続端子に抵抗溶接するための電極であって、
    前記電極の加圧通電部は、前記芯線の伸長方向の前後少なくとも二箇所で該芯線の溶融接合部に向けて突出する凸部と、前記凸部の間で該凸部よりも窪んだ凹部がそれぞれ形成されてなることを特徴とする抵抗溶接用電極。
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