JP2019169338A - 電線の接続構造、およびハーネスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合部分の十分な接合強度を確保することができる電線の接続構造、および、ハーネスの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ハーネス１は、芯線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、芯線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを被覆する絶縁被覆１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、芯線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが部分的に絶縁被覆１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから露出された芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥと、芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥを包囲する編組線２０と、を備え、芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥが、編組線２０とともに超音波によって溶接されている。【選択図】図１

Description

本明細書によって開示される技術は、電線の接続構造、およびハーネスの製造方法に関する。

複数の電線の芯線同士が接合された電線の接続構造が知られている。芯線の接合方法としては、例えば、複数の電線の芯線を束ねてねじり合わせ、超音波溶接によって接合する方法がある（特許文献１参照）。

特開２００５−３２２５４４号公報

上記のような接合方法では、接合強度が十分でなく、接合部分が剥離してしまうなどの問題が生じることがあり、改善が求められていた。

本明細書によって開示される電線の接続構造は、芯線と、前記芯線を被覆する絶縁被覆と、前記芯線が部分的に前記絶縁被覆から露出された芯線露出部と、前記芯線露出部を包囲する編組線と、を備え、前記芯線露出部が、前記編組線とともに超音波によって溶接されている。

また、本明細書によって開示されるハーネスの製造方法は、芯線と、前記芯線を被覆する絶縁被覆とを備える電線において、部分的に絶縁被覆を除去して前記芯線を露出させる露出工程と、前記露出工程において前記芯線が露出された芯線露出部を編組線で包囲する包囲工程と、前記芯線露出部および前記編組線を超音波溶接により接合する接合工程とを含む。

上記の構成によれば、編組線によって芯線の接合部分が補強されているから、接合部分の強度を向上させることができる。

上記の構成において、前記芯線がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、前記編組線が銅製であり、かつ、表面にメッキ層を有しないことが好ましい。このような構成によれば、芯線と編組線との溶接が容易となる。

また、上記の構成において、引裂強度試験により得られる、前記芯線露出部および前記編組線の溶接部分の引裂強度が、下記式（１）を満たすことが好ましく、さらに、４５Ｎ以上であることが好ましい。
引裂強度（Ｎ）≧２５×電線サイズ（ｓｑ）＋２０・・・（１）

本明細書によって開示される電線の接続構造、およびハーネスの製造方法によれば、接合部分の十分な接合強度を確保することができる。

実施形態のハーネスの平面図 実施形態において、複数の電線における芯線の露出部分を束ねた様子を示す斜視図 実施形態において、束ねられた芯線の露出部分を編組線で包囲した様子を示す斜視図 実施形態において、編組線で包囲された芯線の露出部分をアンビル上に載置した様子を示す側面図 実施形態において、溶接ホーンにより芯線と編組線とに超音波振動を加える様子を示す側面図 試験例において、編組線ありと編組線なしの場合における、電線サイズと引裂強度との関係を示すグラフ 変形例のハーネスの平面図

＜実施形態＞
実施形態を、図１〜図５を参照しつつ説明する。本実施形態の電線の接続構造は、３本の電線（電線１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃ）が接続されたハーネス１の一部である。ハーネス１は、図１に示すように、複数の電線１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと、編組線２０とを備えている。

電線１０Ａは、図１に示すように、金属製の素線の複数本を撚り合わせた撚り線によって構成された芯線１１Ａと、この芯線１１Ａを被覆する合成樹脂製の絶縁被覆１２Ａとを備えている。芯線１１Ａは、電線１０Ａの端末部において、絶縁被覆１２Ａから露出された部分（芯線露出部ＡＥ）を有している。電線１０Ｂ、１０Ｃも同様の構成を備えており、端末部において、芯線１１Ｂ、１１Ｃが絶縁被覆１２Ｂ、１２Ｃから露出された部分（芯線露出部１１ＢＥ、１１ＣＥ）を有している。

編組線２０は、図２に示すように、金属製の素線２１が網目状に編みこまれた筒状の部材であって、可撓性および導電性を有している。
複数の芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥは、図１に示すように、束ねられた状態で、編組線２０によって包囲されているとともに、編組線２０とともに超音波によって溶接されている。

複数の電線１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを接続して上記の構成のハーネス１を製造する方法の一例を以下に示す。

まず、複数の電線１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃのそれぞれの端末部において、絶縁被覆１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを皮剥きして芯線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを露出させる（露出工程：図２参照）。次に、露出工程において芯線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが露出された部分（芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥ）を束ねて、編組線２０の内部に挿入し、編組線２０で包囲する（包囲工程）。

次に、芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥを、編組線２０とともに超音波溶接により接合する（接合工程）。超音波溶接装置のアンビルＡ上に、編組線２０に包囲された芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥを載置する（図４参照）。そして、溶接ホーンＨを下降させて、芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥと編組線２０とを押さえつつ、芯線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの軸線方向に沿った超音波振動を加える（図５参照）。これにより、編組線２０と芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥ、および、芯線露出部１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥ同士が溶接される。このようにして、ハーネス１が完成する。

溶接のしやすさを考慮すると、芯線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃがアルミニウム製またはアルミニウム合金製であり、編組線２０が銅製であることが好ましい。また、編組線２０が、表面にメッキ層を有しないものであることが好ましい。

＜試験例＞
［使用機器、使用材料］
超音波溶接機としては、シュンク社製「Ｓｃｈｕｎｋ Ｍｉｍｉｃ４」を使用し、使用ツールとして「Ｓｃｈｕｎｋ アルミ線用ツール」を使用した。
編組線としては、白光株式会社製の銅編組線「ハッコーウィックアンフラックス ＦＲ１１０−０５」（素線径０．０７ｍｍ、撚り本数２４０本）を用いた。
電線としては、住友電装株式会社製のアルミニウム合金電線「ＡＬＶＳＨ」を使用した。電線サイズは、芯線（撚り線）の断面積（平方ミリメートル：ｓｑ）により表示した。

［試験方法］
１．試験例１〜４
１）試験体の作成
表１に示すサイズを有する電線２本をそれぞれ１００ｍｍの長さに切断し、先端１０ｍｍの絶縁被覆を除去して芯線を露出させた。２本の電線の芯線の露出部分を束ねて、筒状の編組線の内部に挿入し、露出部分を編組線により包囲した。
続いて、超音波溶接機を用いて、溶接機の銅推奨条件で、束ねられた芯線の露出部分を編組線とともに溶接し、試験体を得た。この試験体を、引裂強度試験に供した。

２）引裂強度試験
引張試験機を用いて、試験体の２本の電線を互いに反対方向に引っ張り、２本の電線の接合部が引き裂かれるに至るまでの最大荷重を測定した。各試験例において、６個の試験体を試験し、最大荷重の平均値を引裂強度とした。

２．試験例５〜８
編組線を用いず、溶接条件を溶接機のアルミニウム推奨条件とした他は、試験例１〜４と同様にして試験体を作成し、引裂強度試験を行った。

［結果と考察］
表１および図６に示すように、０．３５ｓｑの電線を用いた試験例１と試験例５とを比較すると、芯線に編組線を被せて溶接された試験例１の方が、編組線を用いない試験例５と比較して、引裂強度が約２倍となっていた。他のサイズの電線を用いた場合でも同様であった。

芯線に編組線を被せて溶接された試験例１〜４では、いずれも、引裂強度が４５Ｎ以上となっており、充分な接合強度が得られていることが分かった。また、図６より、電線サイズと引裂強度との間には相関関係があり、引裂強度が下記式（１）を満たすならば、十分な接合強度が得られていると考えられる。
引裂強度（Ｎ）≧２５×電線サイズ（ｓｑ）＋２０・・・（１）

＜変形例＞
図７に示すように、ハーネス３０が、一の電線（本線３１Ａ）の途中から他の電線（分岐線３１Ｂ）が分岐する構成を有していても構わない。

本線３１Ａおよび分岐線３１Ｂは、実施形態の電線１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと同様の構成を有する電線である。本線３１Ａは、分岐線３１Ｂを接続したい部分において、絶縁被覆３３Ａが剥き取られて芯線３２Ａが露出した芯線露出部３２ＡＥを備えている。分岐線３１Ｂは、端末部において、絶縁被覆３３Ｂが剥き取られて芯線３２Ｂが露出した芯線露出部３２ＢＥを備えている。芯線露出部３２ＡＥ、３２ＢＥは、束ねられた状態で、編組線２０によって包囲されており、編組線２０とともに超音波によって溶接されている。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、３本の電線が接合されており、変形例では、２本の電線が接合されていたが、電線の本数は任意である。

１、３０…ハーネス
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…電線
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ…芯線
１１ＡＥ、１１ＢＥ、１１ＣＥ、３２ＡＥ、３２ＢＥ…芯線露出部
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、３３Ａ、３３Ｂ…絶縁被覆
２０…編組線
３１Ａ…本線（電線）
３１Ｂ…分岐線（電線）

Claims (5)

1. 芯線と、
   前記芯線を被覆する絶縁被覆と、
   前記芯線が部分的に前記絶縁被覆から露出された芯線露出部と、
   前記芯線露出部を包囲する編組線と、を備え、
   前記芯線露出部が、前記編組線とともに超音波によって溶接されている、電線の接続構造。
2. 前記芯線がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、
   前記編組線が銅製であり、かつ、表面にメッキ層を有しない、請求項１に記載の電線の接続構造。
3. 引裂強度試験により得られる、前記芯線露出部および前記編組線の溶接部分の引裂強度が、下記式（１）を満たす請求項１または２に記載の電線の接続構造。
   引裂強度（Ｎ）≧２５×電線サイズ（ｓｑ）＋２０・・・（１）
4. 引裂強度試験により得られる、前記芯線露出部および前記編組線の溶接部分の引裂強度が４５Ｎ以上である、請求項１または２に記載の電線の接続構造。
5. 芯線と、前記芯線を被覆する絶縁被覆とを備える電線において、部分的に絶縁被覆を除去して前記芯線を露出させる露出工程と、
   前記露出工程において前記芯線が露出された芯線露出部を編組線で包囲する包囲工程と、
   前記芯線露出部および前記編組線を超音波溶接により接合する接合工程とを含む、ハーネスの製造方法。

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