JP2017514286A - 圧着溶接接続 - Google Patents

Abstract

本発明は、撚線と接続要素との間の恒久的な機械的電気的接続を作成する方法であって、撚線の一端部が接続要素に溶接される方法において、溶接前に、撚線の端部が接続要素の圧着凹部に挿入され、さらに接続要素が撚線と一体に圧着される方法に関する。本発明はまた、その方法を用いて作成される圧着溶接接続に関する。

Description

本発明は、撚線と接続要素との間の恒久的な機械的電気的接続を作成する方法に関する。撚線の一端部はそれにより接続要素に溶接される。本発明は、本発明による方法を用いて作成される接続要素と撚線との間の接続にも関する。

撚線またはストランドは、複数の細い個々のワイヤで構成される導体である。個々のワイヤは、絶縁シースおよび場合により付加的に共通の外側導体によって同軸に一緒に包囲され得る。ケーブルにおいていくつかのそのような撚線が互いに隣接して延在し得る。

撚線は、可撓性が特に高く、撚線に作用する振動またはせん断および屈曲力のような機械的ストレス下にあっても導体破損への脆弱性が僅かのみであるという共通の利点を有する。

撚線をプラグコネクタまたは端子のような接続要素と接続するために、撚線の剥き出しの端部に、ストランドの個々のワイヤを確りと一体に保持し、締付ねじまたは同等物によって引き起こされる個々のワイヤの損傷を防止するフェルールを配設することが知られる。フェルールは例えば、撚線の端部と一体に圧着され得る。代替的に、ストランドを接続要素にはんだ付けすることが知られる。

しかし、例えば自動車での高電流の伝送に用いられる撚線またはストランドは一般に、大きな導体断面および多数の個々のワイヤを有し、その結果、ストランドの接続要素との接続がさらに難しくなる。その上、接続点が振動のような高い外部の力に定常的に曝されるため、撚線の接続要素への特に安定した且つ耐久的な固定が必要である。

現状では、大きな断面または多数の個々のワイヤを持つ撚線は接続要素に通例的に溶接されるが、それは、溶接によって恒久的な物質間接合が迅速に且つ比較的経済的に作成され得るからである。このために、ストランドが、接続要素の平坦な接触面に配置され、ストランドの可能な限り多くの個々のワイヤが接触面と直接接触するように、平坦に押圧され、その後個々のワイヤが、接触面と一体に溶接される。しかし、そのような溶接接続は、溶接中に個々のワイヤが時には秩序ある方式で配向されないことにより、一貫した弾力性および耐久性で作成され得ず、その結果、溶接接続は、接続点が曝され得る振動に対して常に耐久的に持ちこたえ得るとは限らないということが判明した。

前述の問題に鑑み、本発明の目的は、撚線と接続要素との間の恒久的な機械的電気的接続を作成する方法であって、それによって、接続点が高負荷に曝される場合でも、多数の個々のワイヤを持つ撚線が接続要素に確実に且つ耐久的に固定され得る方法を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。本方法の有利なさらなる展開は、従属請求項に記載される。

本発明によれば、接続要素は、撚線に圧着されるとともに、付加的に撚線と一体に溶接もされる。このために、接続要素は、圧着凹部を有し、圧着または溶接前にそれに撚線の一端部が導入される。言い換えると、本発明によれば、撚線は、平坦な接触面に溶接されるのではなく、代わりに、周方向に撚線を包囲する圧着凹部の側壁に取り付けられる。

本発明は、撚線が接続要素の接触面に１つの側部のみで接触すると、溶接中に多くの個々のワイヤが接続要素に直接接合されず、それが装着強度に悪影響を与えるという知見に基づく。装着強度は、本発明による撚線を包囲する圧着凹部の側壁によって改良され得る。比較的大きな表面積にわたり接触が発生することによって、接触抵抗も低減され得る。最後に、溶接中に撚線が圧着凹部に保持されるという事実は、撚線の個々のワイヤが接触面に適切に接合される前の接触面への導体材料の不所望の流入を防止する。

本発明はまた、圧着されるべき撚線が多数の個々のワイヤを備える場合、圧着接続のような純粋にフォースロック式の接続を作成するためには、導体直径全体にわたる個々のワイヤの所望の塑性変形を達成するために、かなりの押圧力が印加される必要があるという知見に基づく。このため、大きな断面を持つ撚線の純粋な圧着接続は、製造が複雑であり十分に確実ではない。対照的に、本発明によれば、フォースロック式に作用する圧着接続と物質間接合を表す溶接接続とが最適に相補するが、それは、圧着過程後に既に一体に圧迫されている個々のワイヤが、物質間接合接続を作成するために複雑な溶接処理を要さずに且つ短い溶接時間のみで、溶接中に導体材料が圧着凹部から流出することなく、一体に融合するからである。

好ましくは、撚線は、０．５ｃｍを超える、特に１ｃｍ以上の直径および／または２０ｍｍ^２を超える、好ましくは４０ｍｍ^２を超える、特に５０ｍｍ^２以上のストランド断面積を有する。しかし、撚線は、必ずしも円形であるとは限らず、楕円形のまたは平坦な撚線の形態でもあり得る。それにより撚線は、互いに隣接して延在する１００を超える、好ましくは２００を超える、特に２５０以上の個々のワイヤで構成され得る。そのような撚線は、自動車用途に用いられる場合にあるような５０Ａを超える、特に１００Ａ以上の電流強度向けに設計され得る。

圧着凹部は、好ましくは実質的に円筒形であり、撚線の直径に適合される。それは薄い好ましくは実質的に円筒ジャケット形態の側壁によって包囲され得るが、その結果、外側から押圧力を印加することによって、側壁を凹部に配置される撚線の個々のワイヤの形態に形作ることが可能である。

処理確実性を増加させるという観点から、先ず圧着接続を提供するために接続要素を撚線と一体に圧着し、その後圧着溶接接続を提供するために完成済みの圧着接続を溶接すると有利であることが実証された。

言い換えると、接続は先ず圧着されてその後溶接されるが、それは、圧着凹部に導入される撚線の端部が所定の径方向の押圧力の印加によって圧迫され、その結果個々のワイヤが塑性変形される圧着過程によって、印加される押圧力に応じて後続の溶接処理の所定の開始位置が提供され得るからである。言い換えると、圧着処理後では、撚線の個々のワイヤはもはや圧着凹部にランダムに且つ比較的無秩序な方式で配置されるのではなく、規定の且つ所定の押圧の大きさである。これが、本発明による圧着溶接接続の繰り返し製造可能な強度につながる。

さらに、この場合既に存在する「事前圧迫」により既に作成済みの圧着接続を作成するために必要なのは、より少ない溶接またはより少ないエネルギーの投入および／またはより短い溶接時間であり、その結果、圧着接触は、溶接処理によって過度に高い負荷に曝されることがない。

好ましくは、圧着接続は超音波によって溶接される。溶接に必要なエネルギーは、摩擦によって溶接されるべき構成要素間で発生する高周波機械的振動によって生成される。同時に、接続されるべき構成要素の表面上の酸化物被覆は全てこの摩擦によって破壊される。超音波溶接は、比較的短い溶接時間を特徴とする。超音波はまた、接続要素に直ちに印加され、したがって外側から圧着凹部に導入され得る。

堅牢な且つ耐久的な接続を達成するために、接続要素が撚線と一体に気密に圧着されると実用的であることが実証された。このために、撚線は接続要素と非常に確りと圧着され、外側から圧着部に液体媒体も気体媒体も浸透し得ないため、押圧された個々のワイヤ間の酸化およびそれに伴う接触抵抗の増加が排除され得る。このため、圧着された個々のワイヤ間に依然として存在する空隙は、外界と流体接続されない。気密圧着は、圧着凹部の円筒形の側壁にいくつかの側部から外部的に作用する十分に高い押圧力によって保証され得る。結果として、個々のワイヤは均一に一体に押圧されて圧迫される。

圧着前に、撚線の端部は、好ましくはその絶縁部を剥ぎ取られ、その後接続要素の好ましくは実質的に円筒形の止まり穴に導入される。有利には、撚線は、個々のワイヤの前端が止まり穴の底部に当接するまで止まり穴に挿入される。貫通開口部を持つスリーブ形態の接続部品を用いる場合とは違って、止まり穴が用いられる場合、止まり穴は単一の開口部のみを有するため、導体材料が漏出し、または、溶接中に導体材料が溶接装置のソノトロードに付着し得る危険性はない。止まり穴はまた、外界の影響から接続点を封止し得る。

さらなる態様によれば、本発明は、本発明による方法を用いて作成される圧着溶接接続に関する。そのような圧着溶接接続は、撚線の一端部がプラグコネクタのような接続要素の圧着凹部に係合し、それにより撚線と接続要素とが一体に圧着されて一体に溶接されることを特徴とする。

有利には、本発明による圧着溶接接続は、その製造中に、先ず圧着されてその後溶接される。そのような圧着溶接接続は、事実上個々のワイヤ間の空隙がないこと、および、特に均一な圧迫を特徴とする。

上記に説明のように、撚線は、高電流を伝送するように設計され、２０ｍｍ^２を超える、好ましくは４０ｍｍ^２を超える、特に５０ｍｍ^２以上の断面積、および／または、１００を超える、特に２００以上の個々のワイヤを有し得る。

撚線の個々のワイヤは好ましくはアルミニウムで形成される。代替的にまたは付加的に、接続要素、特に撚線が接触する圧着凹部の側壁は、少なくとも部分的に銅で形成される。一体に接続されるべき異なる金属で形成される構成要素の場合、フォースロックと物質間接合との両方を経る圧着溶接接続は、装着強度を増加させるという点において特に有利である。

代替的にまたは付加的に、接続は、圧着凹部の進入領域における（場合により付加的な）絶縁圧着によって封止（液密および／または気密）され得る。このために、撚線のシースおよび／または撚線に取り付けられる別の封止要素の少なくとも一部が、圧着凹部に部分的に導入されて撚線とともに圧着され得る。

接続要素は、撚線を相手方プラグコネクタと電気的に接続するためのプラグコネクタとして設計され得るが、それにより、プラグコネクタは、圧着凹部の一方の側部および／または対向する側部に好ましくはソケット形態の差込形状を有する。

本発明による圧着溶接接続は、均一なストランドの圧迫、好ましくは圧着部の空隙のない気密接続、改良された接触抵抗および／または改良された接触部の表面構造という性質を特に特徴とする。

以下の記載で添付の図面を参照して本発明が説明される。

本発明による圧着溶接接続の概略断面図である。 溶接処理前の圧着接続の斜視図である。 圧着後だが溶接前の撚線の断面図である。 本発明による圧着溶接接続の側面図である。 本発明による方法を用いて作成される圧着溶接接続の断面図である。

図１は、プラグコネクタの形態の実質的に回転対称な接続要素１００を示し、そこで接続要素１００は、撚線１０の一端部１２が挿入される圧着凹部２２を有する。圧着凹部２２は、接続要素１００の実質的に円筒形の止まり穴２４の形態で撚線１０の方を向く側部に形成される。止まり穴２４と反対の方を向く側部に、接続要素１００は、接続要素１００を相手方プラグコネクタ（図示せず）と接続するためのソケット形態の差込形状２８を有する。

止まり穴２４は、比較的薄い側壁２６によって包囲され、圧着中にそれに径方向内向きに作用する押圧力Ｆが印加され得る。薄い側壁は、溶接中に振動をより効果的に止まり穴２４に導入することが可能であるというさらなる利点をもたらす。

圧着凹部は、必ずしも円筒形の止まり穴の形態で設計されるとは限らず、代替的に、非回転対称および／または貫通穴の形態でもあり得る。しかし、円形の断面形状は、圧着処理を促進し、撚線の特に均一な圧迫をもたらす。貫通穴とは違って、止まり穴では、溶接中に溶融導体材料が流出することが防止される。

接続要素１００の外側境界面は、圧着に最適に形成され得る。図１に示される実施形態において、外側境界面は、止まり穴２４の側壁２６から続いて円錐状に広がり、拡大された直径で移行領域２９に移行する中間部を有する。移行領域２９は、圧着中に側壁２６が径方向内向きに変形されることを可能にするのに十分な量の材料を提供する。円錐形態の中間部は、圧着および／または溶接中の材料の亀裂およびその他の損傷を極減する。

差込形状２８は、純粋に例としてソケットとして示される。代替的に、差込形状はまた、プラグの形態であり得る。また代替的に、接続要素は、プラグコネクタではなくハウジングまたは別の接触要素の一部として設計され得る。

図１に示される撚線１０は、共通のシースによって包囲される多数の導電性の個々のワイヤ１４を有する。圧着凹部２２に挿入される撚線１０の端部において、シースは、個々のワイヤが止まり穴２４の側壁２６の内面と接触するように剥ぎ取られる。代替的にまたは付加的に、シースおよび／または別の封止要素の少なくとも一部は、絶縁圧着が作成されるように、少なくとも部分的に止まり穴に挿入されて撚線と一体に圧着される。絶縁圧着はまた、付加的な圧着過程で、さらなるケーブル側圧着接続として作成され得る。結果として、接続は、圧着によってケーブル側で、また、止まり穴によって前端で封止される。

全体で撚線１０は約２５０の個々のワイヤを備える。個々のワイヤによって集合的に形成される断面（本場合では撚線の断面と呼ぶ）は、約５０ｍｍ^２に達する。

代替的にまたは付加的に、撚線は共通のシールドおよび／または外側シースによって包囲され得る。代替的にまたは付加的に、個々のワイヤは絶縁被覆をそれぞれ有し得る。

撚線の個々のワイヤ１４は実質的にアルミニウムで形成され、接続要素２０は実質的に銅で構成される。その他の必ずしも異なるとは限らない導電性材料も想定可能である。

例示の圧着溶接接続を製造する方法の個々のステップが以下で説明される。

先ず、撚線１０の剥き出しの端部１２が、止まり穴２４の底部に個々のワイヤの前端が当接するまで止まり穴２４に挿入される。

そして、撚線を圧着するために、押圧力Ｆが止まり穴の側壁２６に外側から径方向に印加される。押圧力Ｆは、個々のワイヤ１４の可能な限り均一な圧迫およびこれらの側壁２６への押圧を達成するために、側壁２６にいくつかの側部から、特に周状に作用する。個々のワイヤ１４は、止まり穴２４内の個々のワイヤ間に僅かな空隙のみが存在するように変形される。押圧力Ｆは、気密圧着が作成されるような大きさである。

図２ａおよび図２ｂに、結果としての圧着接続が斜視図および断面図で示される。図２ｂは、撚線１０の個々のワイヤ１４がどのように密接に一体に押圧されるのかを特に明確に示す。

そして、完成済みの圧着接続を溶接するために、完成済みの圧着接続に外側から超音波が導入される。その結果、互いに密接に接触している個々のワイヤ１４は、互いにおよび止まり穴の側壁２６の内面と一体に融合する。事実上撚線の個々のワイヤ１４間の空隙のないフォームロック式の接続が、図３ｂの断面図および図３ａの側面図に示されるように作成される。接続は既に圧着によって「事前圧迫」されているため、このためには比較的低い溶接エネルギーで十分である。

止まり穴２４は底部で封止されるため、導体材料が漏出する危険性はない。

図２ｂおよび３ｂの比較は、単純な圧着接続が本発明による圧着溶接接続とは明らかに異なることを特に明確に示す。

代替的に、超音波溶接以外の溶接方法が用いられ得る。

本発明による接続の接触抵抗は、事前に圧着されていない単純な溶接接続の場合よりもかなり低いということが試験で示された。また、従来型の溶接接続は約１．８ｋＮの最大引張力向けに標準的に設計されるが、本発明による接続は３ｋＮの撚線の引張力を問題なく吸収し得るということが判明した。

圧着溶接接続は、概ね撚線またはケーブルの残りの部分と同じ引張強度を達成する。純粋な溶接接続では、引抜強度はかなり低い。

１０ 撚線
１２ 撚線の端部
１４ 撚線の個々のワイヤ
２０ 接続要素
２２ 圧着凹部
２４ 止まり穴
２６ 止まり穴の側壁
２８ 差込形状
２９ 移行領域
１００ 圧着溶接接続
Ｆ 押圧力

本発明は、撚線と接続要素との間の恒久的な機械的電気的接続を作成する方法に関する。撚線の一端部はそれにより接続要素に溶接される。本発明は、本発明による方法を用いて作成される接続要素と撚線との間の接続にも関する。

撚線またはストランドは、複数の細い個々のワイヤで構成される導体である。個々のワイヤは、絶縁シースおよび場合により付加的に共通の外側導体によって同軸に一緒に包囲され得る。ケーブルにおいていくつかのそのような撚線が互いに隣接して延在し得る。

撚線は、可撓性が特に高く、撚線に作用する振動またはせん断および屈曲力のような機械的ストレス下にあっても導体破損への脆弱性が僅かのみであるという共通の利点を有する。

撚線をプラグコネクタまたは端子のような接続要素と接続するために、撚線の剥き出しの端部に、ストランドの個々のワイヤを確りと一体に保持し、締付ねじまたは同等物によって引き起こされる個々のワイヤの損傷を防止するフェルールを配設することが知られる。フェルールは例えば、撚線の端部と一体に圧着され得る。代替的に、ストランドを接続要素にはんだ付けすることが知られる。

しかし、例えば自動車での高電流の伝送に用いられる撚線またはストランドは一般に、大きな導体断面および多数の個々のワイヤを有し、その結果、ストランドの接続要素との接続がさらに難しくなる。その上、接続点が振動のような高い外部の力に定常的に曝されるため、撚線の接続要素への特に安定した且つ耐久的な固定が必要である。

現状では、大きな断面または多数の個々のワイヤを持つ撚線は接続要素に通例的に溶接されるが、それは、溶接によって恒久的な物質間接合が迅速に且つ比較的経済的に作成され得るからである。このために、ストランドが、接続要素の平坦な接触面に配置され、ストランドの可能な限り多くの個々のワイヤが接触面と直接接触するように、平坦に押圧され、その後個々のワイヤが、接触面と一体に溶接される。しかし、そのような溶接接続は、溶接中に個々のワイヤが時には秩序ある方式で配向されないことにより、一貫した弾力性および耐久性で作成され得ず、その結果、溶接接続は、接続点が曝され得る振動に対して常に耐久的に持ちこたえ得るとは限らないということが判明した。

特許文献１、特許文献２および特許文献３から、撚線の一端部が接続要素に溶接され、溶接前に撚線の端部が圧着凹部に挿入されて接続要素が撚線と一体に圧着されることで、撚線と接続要素との間の恒久的な機械的電気的接続が作成されることが知られる。

欧州特許出願公開第２３６２４９１号明細書 米国特許第３７１７８４２号明細書 独国特許出願公開第１０２０１３１０５６６９号明細書

前述の問題に鑑み、本発明の目的は、撚線と接続要素との間の恒久的な機械的電気的接続を作成する方法であって、それによって、接続点が高負荷に曝される場合でも、多数の個々のワイヤを持つ撚線が接続要素に確実に且つ耐久的に固定され得る方法を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。本方法の有利なさらなる展開は、従属請求項に記載される。

本発明によれば、接続要素は、撚線に圧着されるとともに、付加的に撚線と一体に溶接もされる。このために、接続要素は、圧着凹部を有し、圧着または溶接前にそれに撚線の一端部が導入される。言い換えると、本発明によれば、撚線は、平坦な接触面に溶接されるのではなく、代わりに、周方向に撚線を包囲する圧着凹部の側壁に取り付けられる。

接続は、圧着凹部の進入領域における絶縁圧着によって封止（液密および／または気密）される。絶縁圧着は、圧着凹部に部分的に導入されて撚線とともに圧着される、撚線のシースおよび／または撚線に取り付けられる別の封止要素の少なくとも一部によって形成され得る。

本発明は、撚線が接続要素の接触面に１つの側部のみで接触すると、溶接中に多くの個々のワイヤが接続要素に直接接合されず、それが装着強度に悪影響を与えるという知見に基づく。装着強度は、本発明による撚線を包囲する圧着凹部の側壁によって改良され得る。比較的大きな表面積にわたり接触が発生することによって、接触抵抗も低減され得る。最後に、溶接中に撚線が圧着凹部に保持されるという事実は、撚線の個々のワイヤが接触面に適切に接合される前の接触面への導体材料の不所望の流入を防止する。

本発明はまた、圧着されるべき撚線が多数の個々のワイヤを備える場合、圧着接続のような純粋にフォースロック式の接続を作成するためには、導体直径全体にわたる個々のワイヤの所望の塑性変形を達成するために、かなりの押圧力が印加される必要があるという知見に基づく。このため、大きな断面を持つ撚線の純粋な圧着接続は、製造が複雑であり十分に確実ではない。対照的に、本発明によれば、フォースロック式に作用する圧着接続と物質間接合を表す溶接接続とが最適に相補するが、それは、圧着過程後に既に一体に圧迫されている個々のワイヤが、物質間接合接続を作成するために複雑な溶接処理を要さずに且つ短い溶接時間のみで、溶接中に導体材料が圧着凹部から流出することなく、一体に融合するからである。

好ましくは、撚線は、０．５ｃｍを超える、特に１ｃｍ以上の直径および／または２０ｍｍ^２を超える、好ましくは４０ｍｍ^２を超える、特に５０ｍｍ^２以上のストランド断面積を有する。しかし、撚線は、必ずしも円形であるとは限らず、楕円形のまたは平坦な撚線の形態でもあり得る。それにより撚線は、互いに隣接して延在する１００を超える、好ましくは２００を超える、特に２５０以上の個々のワイヤで構成され得る。そのような撚線は、自動車用途に用いられる場合にあるような５０Ａを超える、特に１００Ａ以上の電流強度向けに設計され得る。

圧着凹部は、好ましくは実質的に円筒形であり、撚線の直径に適合される。それは薄い好ましくは実質的に円筒ジャケット形態の側壁によって包囲され得るが、その結果、外側から押圧力を印加することによって、側壁を凹部に配置される撚線の個々のワイヤの形態に形作ることが可能である。

処理確実性を増加させるという観点から、先ず圧着接続を提供するために接続要素を撚線と一体に圧着し、その後圧着溶接接続を提供するために完成済みの圧着接続を溶接すると有利であることが実証された。

言い換えると、接続は先ず圧着されてその後溶接されるが、それは、圧着凹部に導入される撚線の端部が所定の径方向の押圧力の印加によって圧迫され、その結果個々のワイヤが塑性変形される圧着過程によって、印加される押圧力に応じて後続の溶接処理の所定の開始位置が提供され得るからである。言い換えると、圧着処理後では、撚線の個々のワイヤはもはや圧着凹部にランダムに且つ比較的無秩序な方式で配置されるのではなく、規定の且つ所定の押圧の大きさである。これが、本発明による圧着溶接接続の繰り返し製造可能な強度につながる。

さらに、この場合既に存在する「事前圧迫」により既に作成済みの圧着接続を作成するために必要なのは、より少ない溶接またはより少ないエネルギーの投入および／またはより短い溶接時間であり、その結果、圧着接触は、溶接処理によって過度に高い負荷に曝されることがない。

好ましくは、圧着接続は超音波によって溶接される。溶接に必要なエネルギーは、摩擦によって溶接されるべき構成要素間で発生する高周波機械的振動によって生成される。同時に、接続されるべき構成要素の表面上の酸化物被覆は全てこの摩擦によって破壊される。超音波溶接は、比較的短い溶接時間を特徴とする。超音波はまた、接続要素に直ちに印加され、したがって外側から圧着凹部に導入され得る。

堅牢な且つ耐久的な接続を達成するために、接続要素が撚線と一体に気密に圧着されると実用的であることが実証された。このために、撚線は接続要素と非常に確りと圧着され、外側から圧着部に液体媒体も気体媒体も浸透し得ないため、押圧された個々のワイヤ間の酸化およびそれに伴う接触抵抗の増加が排除され得る。このため、圧着された個々のワイヤ間に依然として存在する空隙は、外界と流体接続されない。気密圧着は、圧着凹部の円筒形の側壁にいくつかの側部から外部的に作用する十分に高い押圧力によって保証され得る。結果として、個々のワイヤは均一に一体に押圧されて圧迫される。圧着前に、撚線の端部は、好ましくはその絶縁部を剥ぎ取られ、その後接続要素の好ましくは実質的に円筒形の止まり穴に導入される。有利には、撚線は、個々のワイヤの前端が止まり穴の底部に当接するまで止まり穴に挿入される。貫通開口部を持つスリーブ形態の接続部品を用いる場合とは違って、止まり穴が用いられる場合、止まり穴は単一の開口部のみを有するため、導体材料が漏出し、または、溶接中に導体材料が溶接装置のソノトロードに付着し得る危険性はない。止まり穴はまた、外界の影響から接続点を封止し得る。

さらなる態様によれば、本発明は、本発明による方法を用いて作成される圧着溶接接続に関する。そのような圧着溶接接続は、撚線の一端部がプラグコネクタのような接続要素の圧着凹部に係合し、それにより撚線と接続要素とが一体に圧着されて一体に溶接されることを特徴とする。

有利には、本発明による圧着溶接接続は、その製造中に、先ず圧着されてその後溶接される。そのような圧着溶接接続は、事実上個々のワイヤ間の空隙がないこと、および、特に均一な圧迫を特徴とする。

上記に説明のように、撚線は、高電流を伝送するように設計され、２０ｍｍ^２を超える、好ましくは４０ｍｍ^２を超える、特に５０ｍｍ^２以上の断面積、および／または、１００を超える、特に２００以上の個々のワイヤを有し得る。

撚線の個々のワイヤは好ましくはアルミニウムで形成される。代替的にまたは付加的に、接続要素、特に撚線が接触する圧着凹部の側壁は、少なくとも部分的に銅で形成される。一体に接続されるべき異なる金属で形成される構成要素の場合、フォースロックと物質間接合との両方を経る圧着溶接接続は、装着強度を増加させるという点において特に有利である。

接続要素は、撚線を相手方プラグコネクタと電気的に接続するためのプラグコネクタとして設計され得るが、それにより、プラグコネクタは、圧着凹部の一方の側部および／または対向する側部に好ましくはソケット形態の差込形状を有する。

本発明による圧着溶接接続は、均一なストランドの圧迫、好ましくは圧着部の空隙のない気密接続、改良された接触抵抗および／または改良された接触部の表面構造という性質を特に特徴とする。

以下の記載で添付の図面を参照して本発明が説明される。

本発明による圧着溶接接続の概略断面図である。 溶接処理前の圧着接続の斜視図である。 圧着後だが溶接前の撚線の断面図である。 本発明による圧着溶接接続の側面図である。 本発明による方法を用いて作成される圧着溶接接続の断面図である。

図１は、プラグコネクタの形態の実質的に回転対称な接続要素１００を示し、そこで接続要素１００は、撚線１０の一端部１２が挿入される圧着凹部２２を有する。圧着凹部２２は、接続要素１００の実質的に円筒形の止まり穴２４の形態で撚線１０の方を向く側部に形成される。止まり穴２４と反対の方を向く側部に、接続要素１００は、接続要素１００を相手方プラグコネクタ（図示せず）と接続するためのソケット形態の差込形状２８を有する。

止まり穴２４は、比較的薄い側壁２６によって包囲され、圧着中にそれに径方向内向きに作用する押圧力Ｆが印加され得る。薄い側壁は、溶接中に振動をより効果的に止まり穴２４に導入することが可能であるというさらなる利点をもたらす。

圧着凹部は、必ずしも円筒形の止まり穴の形態で設計されるとは限らず、代替的に、非回転対称および／または貫通穴の形態でもあり得る。しかし、円形の断面形状は、圧着処理を促進し、撚線の特に均一な圧迫をもたらす。貫通穴とは違って、止まり穴では、溶接中に溶融導体材料が流出することが防止される。

接続要素１００の外側境界面は、圧着に最適に形成され得る。図１に示される実施形態において、外側境界面は、止まり穴２４の側壁２６から続いて円錐状に広がり、拡大された直径で移行領域２９に移行する中間部を有する。移行領域２９は、圧着中に側壁２６が径方向内向きに変形されることを可能にするのに十分な量の材料を提供する。円錐形態の中間部は、圧着および／または溶接中の材料の亀裂およびその他の損傷を極減する。

差込形状２８は、純粋に例としてソケットとして示される。代替的に、差込形状はまた、プラグの形態であり得る。また代替的に、接続要素は、プラグコネクタではなくハウジングまたは別の接触要素の一部として設計され得る。

図１に示される撚線１０は、共通のシースによって包囲される多数の導電性の個々のワイヤ１４を有する。圧着凹部２２に挿入される撚線１０の端部において、シースは、個々のワイヤが止まり穴２４の側壁２６の内面と接触するように剥ぎ取られる。代替的にまたは付加的に、シースおよび／または別の封止要素の少なくとも一部は、絶縁圧着が作成されるように、少なくとも部分的に止まり穴に挿入されて撚線と一体に圧着される。絶縁圧着はまた、付加的な圧着過程で、さらなるケーブル側圧着接続として作成され得る。結果として、接続は、圧着によってケーブル側で、また、止まり穴によって前端で封止される。

全体で撚線１０は約２５０の個々のワイヤを備える。個々のワイヤによって集合的に形成される断面（本場合では撚線の断面と呼ぶ）は、約５０ｍｍ^２に達する。

代替的にまたは付加的に、撚線は共通のシールドおよび／または外側シースによって包囲され得る。代替的にまたは付加的に、個々のワイヤは絶縁被覆をそれぞれ有し得る。

撚線の個々のワイヤ１４は実質的にアルミニウムで形成され、接続要素２０は実質的に銅で構成される。その他の必ずしも異なるとは限らない導電性材料も想定可能である。

例示の圧着溶接接続を製造する方法の個々のステップが以下で説明される。

先ず、撚線１０の剥き出しの端部１２が、止まり穴２４の底部に個々のワイヤの前端が当接するまで止まり穴２４に挿入される。

そして、撚線を圧着するために、押圧力Ｆが止まり穴の側壁２６に外側から径方向に印加される。押圧力Ｆは、個々のワイヤ１４の可能な限り均一な圧迫およびこれらの側壁２６への押圧を達成するために、側壁２６にいくつかの側部から、特に周状に作用する。個々のワイヤ１４は、止まり穴２４内の個々のワイヤ間に僅かな空隙のみが存在するように変形される。押圧力Ｆは、気密圧着が作成されるような大きさである。

図２ａおよび図２ｂに、結果としての圧着接続が斜視図および断面図で示される。図２ｂは、撚線１０の個々のワイヤ１４がどのように密接に一体に押圧されるのかを特に明確に示す。

そして、完成済みの圧着接続を溶接するために、完成済みの圧着接続に外側から超音波が導入される。その結果、互いに密接に接触している個々のワイヤ１４は、互いにおよび止まり穴の側壁２６の内面と一体に融合する。事実上撚線の個々のワイヤ１４間の空隙のないフォームロック式の接続が、図３ｂの断面図および図３ａの側面図に示されるように作成される。接続は既に圧着によって「事前圧迫」されているため、このためには比較的低い溶接エネルギーで十分である。

止まり穴２４は底部で封止されるため、導体材料が漏出する危険性はない。

図２ｂおよび３ｂの比較は、単純な圧着接続が本発明による圧着溶接接続とは明らかに異なることを特に明確に示す。

代替的に、超音波溶接以外の溶接方法が用いられ得る。

本発明による接続の接触抵抗は、事前に圧着されていない単純な溶接接続の場合よりもかなり低いということが試験で示された。また、従来型の溶接接続は約１．８ｋＮの最大引張力向けに標準的に設計されるが、本発明による接続は３ｋＮの撚線の引張力を問題なく吸収し得るということが判明した。

圧着溶接接続は、概ね撚線またはケーブルの残りの部分と同じ引張強度を達成する。純粋な溶接接続では、引抜強度はかなり低い。

１０ 撚線
１２ 撚線の端部
１４ 撚線の個々のワイヤ
２０ 接続要素
２２ 圧着凹部
２４ 止まり穴
２６ 止まり穴の側壁
２８ 差込形状
２９ 移行領域
１００ 圧着溶接接続
Ｆ 押圧力

Claims (10)

1. 撚線（１０）と接続要素（２０）との間の恒久的な機械的電気的接続（１００）を作成する方法であって、前記撚線の一端部（１２）が前記接続要素（２０）に溶接される方法において、
   溶接前に、前記撚線（１０）の前記端部（１２）が前記接続要素（２０）の圧着凹部（２２）に挿入され、前記接続要素（２０）が前記撚線（１０）と一体に圧着されることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、先ず圧着接続を提供するために前記接続要素（２０）が前記撚線（１０）と一体に圧着され、その後圧着溶接接続（１００）を提供するために完成済みの圧着接続が溶接されることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、圧着接続が超音波によって溶接されることを特徴とする方法。
4. 請求項１から３の少なくともいずれか一項に記載の方法において、前記接続要素（２０）が前記撚線（１０）と気密に圧着されることを特徴とする方法。
5. 請求項１から４の少なくともいずれか一項に記載の方法において、前記撚線（１０）の前記端部（１２）が前記接続要素（２０）の好ましくは実質的に円筒形の止まり穴（２４）に挿入されることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、圧着中に、前記撚線（１０）の個々のワイヤ（１４）が均一に圧迫されるように、前記止まり穴（２４）の側壁（２６）に周囲押圧力（Ｆ）が印加されることを特徴とする方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を用いて作成される圧着溶接接続（１００）。
8. 請求項７に記載の圧着溶接接続において、前記撚線（１０）はアルミニウム製の個々のワイヤ（１４）を備え、および／または、前記接続要素（２０）は少なくとも部分的に銅で形成され、あるいは、その逆であることを特徴とする圧着溶接接続。
9. 請求項７または８に記載の圧着溶接接続において、前記接続要素（１０）は、前記撚線（１０）を相手方プラグコネクタと電気的に接続するためのプラグコネクタであり、それにより、前記プラグコネクタは、前記圧着凹部（２２）の一方の側部および／または対向する側部に好ましくはソケット形態の差込形状（２８）を有することを特徴とする圧着溶接接続。
10. 請求項７から９のいずれか一項に記載の圧着溶接接続において、前記撚線（１０）は、２０ｍｍ^２を超える、好ましくは４０ｍｍ^２を超える、特に５０ｍｍ^２以上の断面積を有し、および／または、１００を超える、特に２００以上の個々のワイヤ（１４）を備えることを特徴とする圧着溶接接続。

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