JP2015015204A - 端子付電線 - Google Patents

Abstract

【課題】芯線の端部が超音波溶接によって端子金具の接合部と接合される場合に、芯線の端部における素線の反り返りの問題を簡易に回避できること。【解決手段】絶縁被覆２２から延び出た芯線２１の端部における第一側面寄りの部分よりも反対側の第二側面寄りの部分の方が短く形成されている。第一側面は、端子金具３の接合部３３側の側面である。端子金具３の接合部３３は、芯線２１の第一側面側において超音波溶接によって芯線２１と接合されている。【選択図】図３

Description

本発明は、絶縁電線とその端部に接続された端子金具とを有する端子付電線に関する。

特許文献１が示すように、自動車などの車両に搭載される端子付電線において、絶縁電線における芯線の端部は、溶接又は圧着によって端子金具の一部と接合される。端子金具は、芯線が接合される接合部と、他の部材に接続可能な接点部とを有している。

絶縁電線の芯線は、複数の導電性の素線の束である。絶縁被覆が芯線の端部から剥ぎ取られると、絶縁被覆から延び出た芯線の端部がばらけやすい。なお、芯線の端部がばらけるとは、芯線の端部において一部もしくは全ての素線が分かれて形成されることを意味する。

芯線の端部が超音波溶接によって端子金具の接合部と接合される場合、芯線の端部においてばらけた素線が、超音波溶接機のホーンと端子金具の接合部との間からはみ出て反り返ってしまうことがある。この場合、端子付電線において、溶接部から斜め上方へ起立した素線の反り返り部が形成されてしまう。

芯線の素線の反り返り部は、周囲の部材との間で電気的な短絡を引き起こす原因になる。さらに、端子付電線における端子金具の接合部及び芯線の溶接部が止水チューブで覆われる場合、芯線の素線の反り返り部が止水チューブを突き破るという不都合が生じる。

特に、アルミニウムを主成分とする芯線が採用される場合、超音波励起によって芯線が大きく伸び、芯線の素線の反り返り部の問題がより顕著となる。

特許文献１は、芯線の端部がばらけることを防止するため、絶縁電線の端部の絶縁被覆を、先端の一部を残しながら剥ぎ取ることを示している。この場合、残された絶縁被覆の一部が、複数の素線の端部を束ねた状態に保持し、芯線の端部がばらけることを防ぐ。

特開２００３−３３８３２９号公報

しかしながら、絶縁電線から絶縁被覆の端部をその先端の一部を残しつつ剥ぎ取る工程は特殊な工程であり、そのような特殊な工程の採用は極力避けることが望ましい。また、先端に残った絶縁被覆の一部の脱落を防止する対策が難しい。

さらに、絶縁被覆における先端に残される一部の長さ分だけ従来よりも長い端子金具が必要となり、端子付電線の配線スペースが大きくなってしまう。

本発明は、芯線の端部が超音波溶接によって端子金具の接合部と接合される場合に、芯線の端部における素線の反り返りの問題を簡易に回避できることを目的とする。

第１態様に係る端子付電線は、以下に示される各構成要素を備える。第１の構成要素は、複数の導電性の素線の束である芯線とその芯線の周囲を覆う絶縁被覆とを有する絶縁電線である。この絶縁電線において、上記絶縁被覆から延び出た上記芯線の端部における上記芯線の第一側面寄りの部分よりも反対側の第二側面寄りの部分の方が短く形成されている。第２の構成要素は、端子金具である。この端子金具は、上記芯線の上記第一側面側において超音波溶接によって上記芯線と接合された芯線接合部と、他の部材に接続可能な接点部と、を有する。

第２態様に係る端子付電線は、第１態様に係る端子付電線の一態様である。第２態様に係る端子付電線において、上記絶縁被覆から延び出た上記芯線の端面が、上記第一側面の側から上記第二側面の側へ向けて上記絶縁被覆側へ傾く傾斜面である。

第３態様に係る端子付電線は、第１態様又は第２態様に係る端子付電線の一態様である。第３態様に係る端子付電線において、上記絶縁電線及び上記端子金具における相互に沿う部分を覆う止水チューブをさらに備える。

第４態様に係る端子付電線は、第１態様から第３態様のいずれかに係る端子付電線の一態様である。第４態様に係る端子付電線において、上記芯線の上記素線各々がアルミニウムを主成分とする金属線である。

上記の各態様によれば、絶縁被覆から延び出た芯線の端部は、端子金具の接合部に沿う側の部分である第一側面寄りの部分よりも、その反対側の部分である第二側面寄りの部分の方が短く形成されている。即ち、芯線の端部において、超音波溶接機のホーンが当てられる側の部分（第二側面寄りの部分）の方が端子金具の接合部に接する側の部分よりも短く形成されている。

また、上記のような形状の芯線の端部は、絶縁電線の母線から端子付電線用の電線を切り取る際の刃物の当て方を従来の当て方から変えるだけ、或いは刃物の形状を変えるだけで、簡易に形成可能である。

また、芯線が端子金具の接合部に溶接される際、絶縁電線の先端が超音波溶接機の位置決め部に突き当てられることにより、絶縁電線がその長手方向において位置決めされる。ここで、位置決め部に突き当たる絶縁電線の先端は、芯線の最先端、即ち、芯線の端部における第一側面寄りの部分の先端である。

従って、絶縁電線が超音波溶接機の位置決め部に突き当てられた状態において、超音波溶接機のホーンの一部が、芯線の端部における第二側面寄りの部分の先端からはみ出した状態となる。

上記のような状態でホーンが芯線の端部に押し当てられると、超音波励起によって芯線が伸びても、伸びた芯線の端部における少なくとも第二側面寄りの部分は、ホーンと端子金具の接合部との間からはみ出さない、又はほとんどはみ出さない。従って、芯線の端部における少なくとも第二側面寄りの部分については、素線の反り返りが生じることを防ぐことができる。

一方、芯線の端部における第一側面寄りの部分は、超音波励起によって芯線が伸びることにより、ホーンと端子金具の接合部との間からはみ出す可能性がある。しかしながら、芯線の端部における第一側面寄りの部分は、端子金具の接合部に沿う部分であるため、接合部に溶着する。そのため、芯線の第一側面寄りの部分における素線の反り返りは生じにくい。

また、芯線における端子金具の接合部に沿う部分において多少の反り返りが生じても、素線の反り返り部は、端子付電線の周囲の部材まで届いたり、芯線の端部を覆う止水チューブを突き破ったりするほどに長く大きな仰角で起立することはない。

以上に示したことから、上記の各態様によれば、芯線の端部が超音波溶接によって端子金具の接合部と接合される場合に、芯線の端部における素線の反り返りの問題を簡易に回避することが可能となる。

また、第２態様において、芯線の端面は、第一側面の側から第二側面の側へ向けて絶縁被覆側へ傾く傾斜面である。そのような芯線の端面を形成することは、絶縁電線の母線から端子付電線用の電線を切り取る際の刃物の向きを従来の向きから変えるだけで簡易に可能である。

また、第３態様においては、止水チューブが、絶縁電線及び端子金具における相互に沿う部分を覆う。この場合、芯線の端部における素線の反り返りを防ぐ効果が、止水チューブの破損を防止する効果としてより顕著に現れる。

また、第４態様においては、芯線の素線各々が、超音波励起によって伸びやすいアルミニウムを主成分とする金属線である。この場合、芯線の端部における素線の反り返りを防ぐ効果がより顕著となる。

実施形態に係る端子付電線１の側面図である。 端子付電線１の分解斜視図である。 端子付電線１の分解側面図である。 端子付電線１の製造工程における位置決め工程を表す図である。 端子付電線１の製造工程における溶接工程を表す図である。 端子付電線１の製造工程における被覆工程を表す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

まず、図１〜３を参照しつつ、実施形態に係る端子付電線１の構成について説明する。図１〜３が示すように、端子付電線１は、絶縁電線２、端子金具３及び止水チューブ４を備えている。図２，３は、止水チューブ４が本来の位置から外された状態の端子付電線１を示している。

＜絶縁電線＞
絶縁電線２は、芯線２１とその芯線２１の周囲を覆う絶縁被覆２２とを有するいわゆる被覆電線である。芯線２１は、複数の導電性の素線の束である。例えば、芯線２１の素線各々は、アルミニウムを主成分とする金属線である。

絶縁電線２の端部において、絶縁被覆２２の端から芯線２１が延び出て形成されている。絶縁電線２の端部において一部の絶縁被覆２２が剥ぎ取られることにより、芯線２１の端部が絶縁被覆２２から延び出た状態となる。

以下の説明において、絶縁被覆２２から延び出た芯線２１における端子金具３側の側面のことを第一側面と称し、その反対側の側面のことを第二側面と称する。

絶縁電線２において、絶縁被覆２２から延び出た芯線２１の端面２１０は、第一側面の側から第二側面の側へ向けて絶縁被覆２２の側へ傾く傾斜面である。従って、絶縁被覆２２から延び出た芯線２１の端部における第一側面寄りの部分よりもその反対側の第二側面寄りの部分の方が短く形成されている。

なお、芯線２１の端部における第一側面寄りの部分とその反対側の第二側面寄りの部分との長さの比較は、芯線２１の長手方向における任意の基準位置からの各部分の素線の長さの比較を意味する。

例えば、絶縁被覆２２の端面が芯線２１の長手方向に直交する平面に沿って形成されている場合、芯線２１の長手方向における絶縁被覆２２の端面の位置を上記の基準位置とすることができる。この場合、芯線２１における絶縁被覆２２の端面の位置から第二側面寄りの部分の先端までの長さは、芯線２１における絶縁被覆２２の端面の位置から第一側面寄りの部分の先端までの長さよりも短い。

端子付電線１用の絶縁電線２が母線から切り取られる際に、刃物が、母線の長手方向に対して斜めに交差する平面（切断面）に沿って母線に当てられる。これにより、上述のような端面２１０を有する絶縁電線２が得られる。

絶縁被覆２２から延び出た芯線２１は、後述する端子金具３の接合部３３に対して超音波溶接によって接合されている。

＜端子金具＞
端子金具３は、絶縁電線２の端部に接続された金具である。端子金具３は、接点部３１、中間部３２及び接合部３３を有している。さらに、本実施形態における端子金具３は、被覆圧着部３４も有している。

接点部３１は、他の端子金具又は基準電位体として機能する車両の金属フレームなどの他の部材に接続可能な部分である。接点部３１が他の部材に接続されることにより、絶縁電線２の芯線２１と他の部材とが端子金具３を介して電気的に接続される。

図１〜３が示す例では、接点部３１は、接続用のネジが通される貫通孔３１１が形成された平板状の部分である。しかしながら、接点部３１が、貫通孔３１１のない板状又は棒状などの他の形状で形成されていることも考えられる。

中間部３２は、接点部３１と後述する接合部３３との間の部分である。図１〜３が示す例では、中間部３２は平板状である。しかしながら、中間部３２が曲がった板状又は丸棒状などの他の形状で形成されていることも考えられる。

接合部３３は、絶縁被覆２２から延び出た芯線２１の第一側面側において超音波溶接によって芯線２１と接合された部分である。図１〜３が示す例では、接合部３３は平板状である。

被覆圧着部３４は、絶縁電線２の絶縁被覆２２の部分に圧着された部分である。従って、被覆圧着部３４には、絶縁電線２の絶縁被覆２２の部分にかしめられたかしめ部が形成されている。

端子金具３は、金属の板材の折り曲げ加工によって得られる。端子金具３を構成する金属の板材は、例えば、基材と、その基材の表面に形成されたメッキとにより構成されている。基材は、例えば、銅又は銅の合金など、銅を主成分とする金属材料からなる部材である。一方、メッキは、錫（Ｓｎ）もしくは錫に銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）などが添加された錫合金など、錫を主成分とする金属材料からなる部材である。

また、端子金具３の接合部３３における少なくとも芯線２１が接合される側の表面は、メッキが無く基材が露出した面であることが考えられる。このように銅を主成分とする基材が露出した接合部３３の表面は、超音波溶接によって芯線２１と接合されやすい。

＜止水チューブ＞
止水チューブ４は、絶縁電線２及び端子金具３における相互に沿う部分を覆うチューブである。止水チューブ４は、熱収縮チューブ４１とその熱収縮チューブ４１の内側面に形成された熱可塑性の接着剤層４２とを含む２層構造を有する。

熱収縮チューブ４１は、例えば、ポリオレフィン系樹脂もしくはナイロン系樹脂などの合成樹脂からなる筒状の部材である。熱収縮チューブ４１は、押し出し成形によりごく細い筒状に成形された樹脂部材が、加熱された状態で太い筒状へ引き伸ばされた後に急冷されることによって得られる。このようにして得られた熱収縮チューブ４１は、加熱された場合、引き伸ばされる前の細い筒状まで収縮する形状記憶特性を有する。

止水チューブ４は、熱を受けて収縮した状態で、絶縁電線２及び端子金具３における止水領域に密着してその止水領域を覆う。止水領域は、絶縁電線２及び端子金具３における絶縁被覆２２の部分から中間部３２までに亘る領域である。

熱収縮チューブ４１の一方の端部は、絶縁電線２における絶縁被覆２２の部分の外周面に対しその全周方向に亘って接着剤層４２によって隙間無く接着されている。さらに、熱収縮チューブ４１の他方の端部は、端子金具３の中間部３２の表面に対しその全周方向に亘って接着剤層４２によって隙間無く接着されている。

即ち、止水チューブ４は、絶縁電線２の芯線２１における絶縁被覆２２から延び出た部分及び端子金具３の接合部３３を密封している。

＜端子付電線の製造工程＞
次に、図４〜６を参照しつつ、端子付電線１の製造工程の一例について説明する。図４，５，６は、それぞれ端子付電線１の製造工程における位置決め工程、溶接工程及び被覆工程を表す図である。なお、図４〜６において、図１〜３に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。

＜位置決め工程＞
図４が示す位置決め工程は、絶縁電線２の端部を超音波溶接機９における予め定められた溶接位置に配置する工程である。例えば、位置決め工程は、予め端子金具３の被覆圧着部３４が圧着された絶縁電線２について行われる。

位置決め工程において、被覆圧着部３４によって端子金具３と合体した絶縁電線２は、超音波溶接機９の支持台９１上に載置される。さらに、端子金具３と合体した絶縁電線２は、芯線２１の先端が超音波溶接機９の位置決め部９２に突き当てられる。これにより、絶縁電線２及びそれと合体した端子金具３が絶縁電線２の長手方向において位置決めされる。

ホーン９３は、位置決め部９２に突き当たった芯線２１の端部に対向する位置において、芯線２１の端部から離れた位置と芯線２１の端部に接触する位置との間で往復変位可能に支持されている。

なお、図３には示されていないが、超音波溶接機９は、絶縁電線２と合体した端子金具３の両側面に接して端子金具３の幅方向の変位を制限するガイド部も有している。このガイド部の作用により、端子金具３及びそれと合体した絶縁電線２は、それらの幅方向において位置決めされる。

＜溶接工程＞
次に、図５が示す溶接工程が行われる。溶接工程は、絶縁被覆２２から延び出た芯線２１を超音波溶接によって端子金具３の接合部３３に接合する工程である。

溶接工程において、超音波溶接機９のホーン９３が、位置決めされた絶縁電線２における芯線２１の端部に押し当てられる。さらに、ホーン９３が芯線２１に接触したときに、位置決め部９２が、芯線２１を位置決めする位置から離れた待避位置へ変位する。このように、位置決め部９２は、芯線２１を位置決めする位置と待避位置との間で変位可能に支持されている。

本実施形態において、芯線２１の端面２１０は、第一側面の側から第二側面の側へ向けて絶縁被覆２２の側へ傾く傾斜面である。そのため、位置決め部９２に突き当たる絶縁電線２の先端は、芯線２１の最先端、即ち、芯線２１の端部における第一側面寄りの部分の先端２１０１である。

従って、絶縁電線２が超音波溶接機９の位置決め部９２に突き当てられた状態において、超音波溶接機９のホーン９３における位置決め部９２側の一部が、芯線２１の端部における第二側面寄りの部分の先端２１０２からはみ出した状態となる。

図５が示すように、ホーン９３における位置決め部９２側の一部が芯線２１の端部における第二側面寄りの部分の先端２１０２からはみ出した状態で、ホーン９３が芯線２１の端部に押し当てられる。この場合、超音波励起によって芯線２１が伸びても、伸びた芯線２１の端部における少なくとも第二側面寄りの部分は、ホーン９３と端子金具３の接合部３３との間からはみ出さない、又はほとんどはみ出さない。

従って、芯線２１の端部における少なくとも第二側面寄りの部分については、芯線２１の素線がホーン９３の下面の高さを超えて反り返ることは防がれる。

＜被覆工程＞
被覆工程は、収縮前の止水チューブ４を、絶縁電線２及び端子金具３における相互に沿う部分に被せた後に、止水チューブ４を加熱する工程である。被覆工程において、止水チューブ４は、ヒータ８などによって加熱される。

止水チューブ４が加熱されることにより、接着剤層４２が軟化するとともに熱収縮チューブ４１が収縮する。その結果、止水チューブ４は、絶縁電線２及び端子金具３における止水領域に密着してその止水領域を覆う状態になる。

＜効果＞
端子付電線１の芯線２１の端部において、超音波溶接機９のホーンが当てられる側の部分（第二側面寄りの部分）の方が、端子金具３の接合部３３に接する側の部分よりも短く形成されている。そのような形状の芯線２１の端部は、母線から絶縁電線２を切り取る刃物の当て方を従来の当て方から変えるだけ、或いは刃物の形状を変えるだけで簡易に形成可能である。

また、図４，５について説明したように、絶縁電線２がその長手方向において位置決めされる際、超音波溶接機９のホーン９３の一部が、芯線２１の端部における第二側面寄りの部分の先端２１０２からはみ出した状態となる。

上記のような状態でホーン９３が芯線２１の端部に押し当てられると、超音波励起によって芯線２１が伸びても、芯線２１の端部における少なくとも第二側面寄りの部分については、素線の反り返りが生じることを防ぐことができる。

一方、芯線２１の端部における第一側面寄りの部分は、超音波励起によって芯線２１が伸びることにより、ホーン９３と接合部３３との間からはみ出す可能性がある。しかしながら、芯線２１の端部における第一側面寄りの部分は、接合部３３に沿う部分であるため、接合部３３に溶着する。そのため、芯線２１の第一側面寄りの部分における素線の反り返りは生じにくい。

また、芯線２１における接合部３３に沿う部分において多少の反り返りが生じても、素線の反り返り部は、端子付電線１の周囲の部材まで届いたり、芯線２１の端部を覆う止水チューブ４を突き破ったりするほどに長く大きな仰角で起立することはない。

以上に示したことから、端子付電線１が採用されれば、芯線２１の端部が超音波溶接によって端子金具３の接合部３３と接合される場合に、芯線２１の端部における素線の反り返りの問題を簡易に回避することが可能となる。

また、端子付電線１において、芯線２１の端面２１０は傾斜面である。そのような芯線２１の端面２１０を形成することは、母線から絶縁電線２を切り取る際の刃物の向きを従来の向きから変えるだけで簡易に可能である。

また、止水チューブ４を備える端子付電線１においては、芯線２１の端部における素線の反り返りを防ぐ効果が、止水チューブ４の破損を防止する効果としてより顕著に現れる。止水チューブ４の破損が防止されれば、止水チューブ４の止水性能が確保される。

また、芯線２１の素線各々が、超音波励起によって伸びやすいアルミニウムを主成分とする金属線である場合、芯線２１の端部における素線の反り返りを防ぐ効果がより顕著となる。

＜応用例＞
端子付電線１が、止水チューブ４の代わりに、流動状の合成樹脂が止水領域を覆う状態で固化することによって形成された止水部を備えることも考えられる。そのような止水部が止水領域に形成される場合、芯線２１の端部に素線の反り返り部が形成されていると、素線の反り返り部が止水部からはみ出しやすい。芯線２１の一部が止水部からはみ出すと、十分な止水性能が確保されない。

従って、絶縁電線２の端部の構造は、絶縁電線２の端部において流動状の合成樹脂が固化して形成される止水部が採用される場合においても、止水部の止水性能を確保できる点において有効である。

また、端子付電線１において、芯線２１の端面２１０が傾斜面ではないことも考えられなくはない。

例えば、芯線２１の端部における第一側面寄りの部分と第二側面寄りの部分との間に段差が形成されていることにより、芯線２１の端部における第一側面寄りの部分よりもその反対側の第二側面寄りの部分の方が短いという構造が実現されることも考えられる。

また、端子付電線１において、芯線２１がアルミニウム以外の金属を主成分とする金属線であることも考えられなくはない。

なお、本発明に係る端子付電線は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。

１ 端子付電線
２ 絶縁電線
２１ 芯線
２１０ 芯線の端面
２１０１ 芯線の第一側面寄りの部分の先端
２１０２ 芯線の第二側面寄りの部分の先端
２２ 絶縁被覆
３ 端子金具
３１ 接点部
３１１ 貫通孔
３２ 中間部
３３ 接合部
３４ 被覆圧着部
４ 止水チューブ
４１ 熱収縮チューブ
４２ 接着剤層
８ ヒータ
９ 超音波溶接機
９１ 支持台
９２ 位置決め部
９３ ホーン

Claims (4)

1. 複数の導電性の素線の束である芯線と該芯線の周囲を覆う絶縁被覆とを有し、前記絶縁被覆から延び出た前記芯線の端部における前記芯線の第一側面寄りの部分よりも反対側の第二側面寄りの部分の方が短く形成されている絶縁電線と、
   前記芯線の前記第一側面側において超音波溶接によって前記芯線と接合された芯線接合部と他の部材に接続可能な接点部とを有する端子金具と、を備える端子付電線。
2. 請求項１に記載の端子付電線であって、
   前記絶縁被覆から延び出た前記芯線の端面が、前記第一側面の側から前記第二側面の側へ向けて前記絶縁被覆側へ傾く傾斜面である、端子付電線。
3. 請求項１又は請求項２に記載の端子付電線であって、
   前記絶縁電線及び前記端子金具における相互に沿う部分を覆う止水チューブをさらに備える、端子付電線。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の端子付電線であって、
   前記芯線の前記素線各々がアルミニウムを主成分とする金属線である、端子付電線。

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