JP2021517339A - フラットケーブル接続部 - Google Patents

Abstract

本発明は、平坦な上面（Ａ）及び平坦な下面（Ｂ）を有する第１メタルケーブル（１）であって、第１メタルケーブルの平坦面のうちの一方から約９０度で延在する少なくとも１つの中空立上り管（２）を含み、中空立上り管は、第２メタルケーブル（３）の端部を収容するように構成される、第１メタルケーブル（１）に関する。第２メタルケーブルが第１メタルケーブルの中空立上り管（２）内に挿入され、第１メタルケーブルと接合される、第１メタルケーブルを備える接続構造体。本発明はまた、第１メタルケーブルを第２メタルケーブルに、中空立上り管の真下の領域において回転工具（４）を第１メタルケーブルの下面と接触させることにより、第２メタルケーブル（３）を第１メタルケーブルに摩擦圧接することによって接合する、接続構造体を作製する方法に関する。

Description

銅からアルミニウムへの電気接続部は、一般に、たとえばバッテリケーブル接続部において銅接点をアルミニウムケーブルに接続するために使用される。しかしながら、異種材料の金属部品を溶接するとき、脆い金属間化合物が形成され接合部を脆弱にする可能性があるため、問題が生じる。金属間で電位が異なることに起因する接触腐食のリスクもある。

アルミニウムベースの電気ケーブルが、軽量化及び結果としての燃料消費量の削減という理由で望ましく、徐々に、銅製の比較的重量のあるケーブルに取って代わっている。

本発明は、アルミニウム導体等の第２メタルケーブルの接続手段が設けられたフラットメタルケーブル（flat metal cable）に関する。本発明はまた、フラットメタルケーブルを備える接続構造体に関し、そこでは、フラットメタルケーブルに第２ケーブルが接続されている。

特許文献１から、撚線アルミニウムケーブルに銅ケーブルを電気的に接続する方法が既知である。接点の底部の領域において持続圧力で配置された工具を、発生する摩擦熱によってもたらされる導体の材料の温度の上昇により導体の材料が軟化するまで回転させることにより、接続部が作製される。このプロセスは、ラウンドケーブル接続部に限定される。

特許文献２から、フラットケーブルと車用バッテリとの接続部が既知である。そこでは、アルミニウムケーブルの平坦部分は、超音波又は摩擦圧接による接続ボルトを介して車両モータ用バッテリに接続される。こうした接合部の多くの接触面により、接続部の電気抵抗が増大する。

欧州特許第２７３５３９７号明細書 米国特許出願公開第２０１６２５０９８４号明細書

車の機能性の向上の要件と車の重量を可能な限り小さく維持したいという希望とにより、車両のモータスペースはますます限られてきている。フラットケーブルの使用は、ラウンドケーブルより取るスペースが小さくし、種々の狭いスペース内に適合するようにより容易に曲げることができる。しかしながら、フラットケーブルは、他のケーブルに容易に接合することができない。

アルミニウムは、空気にさらされるとその表面上に酸化物を素早く形成し、そうした酸化物は、特別な方法を適用しない限り、溶接プロセスにおいて克服することが困難である。

したがって、接続部の接触面の数と接合のプロセスステップの数とを制限するとともに、接合部にわたって高い導電性を与える方法で、フラットケーブルを第２ケーブルに接合するように使用することができる接続部を備えるフラットケーブルを見つける必要がある。

本開示は、第２メタルケーブルを受け入れるように構成されたフラットケーブルに関する。こうしたフラットケーブルは、ケーブルの平坦な上側又は下側から延在する中空立上り管を有する。この立上り管は、好ましくは、ケーブルの一方又は両方の端部に位置する。

立上り管は、ケーブル上に溶接するか又は他の好適な方法で取り付けることができる。しかしながら、平坦面のうちの一方から延在する中空立上り管を備えたフラットケーブルを作製する好ましい方法は、後方押出（reversed extrusion）である。後方押出によりケーブルの材料に立上り管を一体化することにより、ケーブル接続部の導電性及び機械的特性は溶接部によって劣化しない。

エンジンの他の金属部品からケーブルを隔離するために、ポリアミドコーティング等のポリマーコーティングによってケーブルの一部を覆うことができる。

本発明のよりよい理解は、添付図面と併せて読む詳細な説明から得られる。

本発明によるフラットメタルケーブルの図を示す。 本発明の一実施形態によるコーティングされたフラットメタルケーブルを示す。 本発明によるフラットメタルケーブルを備える接続構造体を示す。 本発明のフラットメタルケーブル上に立上り管を形成するために使用される後方押出のプロセスを示す。

本発明は、互いに反対側に位置する平坦な上面及び下面を有する第１メタルケーブル（以降、フラットメタルケーブルと称する）を提供する。このフラットメタルケーブルは、ケーブルの平坦面のうちの一方から約９０度で延在する少なくとも１つの中空立上り管を備える。この立上り管は、第２メタルケーブルを収容するように構成されている。こうしたケーブルは、好ましくは、工業用純アルミニウム又はアルミニウム合金から、より好ましくは合金ＡＡ１３７０、ＡＡ８１７６又はＡＡ１３５０のうちの１つから作製される。

フラットメタルケーブルの好ましい寸法は、１〜３０ｍｍの高さ及び１０〜８０ｍｍの幅であり、好ましくは１〜５ｍｍの高さ及び１０〜３０ｍｍの幅であるが、当然ながら他の寸法が可能である。

ケーブルの平坦面から延在する１つ又はいくつかの立上り管があり得る。好ましくは、立上り管は、ケーブルの一方又は両方の端部に位置する。立上り管及びケーブルは、相互接続する溶接部又は接合部のない１つの部品として作製される。

本発明はまた、フラットメタルケーブルを備える、図３による接続構造体も提供する。そこでは、撚線アルミニウムケーブル等の第２メタルケーブル（３）が、以下のようにして中空立上り管に接続される。すなわち、この第２ケーブルを中空立上り管内に挿入し、たとえば、立上り管の真下の領域における、第２メタルケーブルのフラットケーブルの下面との摩擦圧接により、ケーブルを接合する。第２メタルケーブルは、好ましくは丸みを帯びた形状のケーブルである。ラウンドケーブルは、すべての方向により容易に曲がるため、さまざまな要件に形状を適合させることができる。フラットケーブルは、ラウンドケーブルと比較してフラットケーブルの表面／断面比が大きいため、より高い放熱が望まれる場合に有用である。フラットケーブル比はまた、溶接、たとえば摩擦撹拌溶接、又は同様の既知のプロセスによって他の部品に容易に接続されるという利点も有する。さらに、フラットケーブルは、小さい曲げ半径が必要である場合に有利であり（フラットケーブルは略０°の半径まで曲げることができる）、又は、ケーブルをコンパートメント内に隠す必要がある場合に有利である。フラットメタルケーブルとラウンドすなわち丸みを帯びたケーブルとの組合せにより、上記利点の組合せが提供される。摩擦圧接は、中空立上り管内に第２メタルケーブルを挿入し、第２メタルケーブル及び／又は立上り管底面（Ｃ）の部分的溶融が発生するまで、立上り管の真下の領域において回転工具をフラットケーブルの下面（Ｂ）と接触させることによって、又は、中空立上り管内部で第２メタルケーブルを回転させることによって、行われる。図１には、押し出された中空立上り管（２）を備えたフラットケーブル（１）の実施形態を示す。このケーブルは、たとえば、従来のようにアルミニウムビレットから平坦な固形物を押し出すことによって作製される。第１メタルケーブル及び第２メタルケーブルの材料は、好ましくは、工業用純アルミニウム合金、又は、ＡＡ１３７０、ＡＡ８１７６若しくはＡＡ１３５０等、優れた導電性及び機械的特性を有する合金である。そして、図４に例示するように、フラットケーブル材料から直接、後方押出により、固形物から立上り管が引き出される。後方押出は、ケーブルの上部平坦面（Ａ）に対して鋼製ブロック等の工具を押し付けることによって行われる。可動中心ラムが材料に圧力を加え、上記ブロックから工具の空洞内に金属を押し出し、それにより、管状立上り管が上記平坦面から延在することになる。ケーブルの材料が立上り管を形成するために使用され、それにより、フラットケーブルの厚さは、結果として、立上り管の下では幾分か低減する可能性がある。必要な場合は、立上り管の上の余分な材料は、切断操作によって除去される。ケーブルを周囲の部品から電気的に絶縁するために、立上り管の押出前に、ケーブルの一部をポリマー、たとえばポリアミドでコーティングすることができる。バッテリケーブルは、高温、油、汚損、塩水及び摩損等の過酷な環境条件にさらされ、ポリマーコーティングはそうした環境条件に対して保護する。コーティング（５）は、好ましくは、国際公開第２０１４１０７１１２号パンフレットに例示されているように、共押出によって適用されるが、ケーブルをコーティングするために、粉末コーティング等の他の方法も使用することができる。フラットケーブルの金属が露出するように、ケーブルの一部をコーティングされないままにするか、又はコーティングの一部を除去することができる。ポリマーでコーティングされていないフラットケーブルの部分は、後方押出機内に挿入され、材料が引き出され、円筒状中空立上り管になる。本方法は、平坦な金属形材（１）を提供するステップと、ハウジングマンドレル（Ｍ）を備える円筒状押出工具（Ｄ）を用いて金属形材に後方衝撃押出を行うことにより、実質的に中実の断面を有する立上り管本体（２）を、上記平坦な金属形材から形成するステップとを含む。立上り管本体は、マンドレル（Ｍ）の立上り管本体内への貫通と、結果として生じる、マンドレルと円筒状工具の壁との間の材料流とにより、薄壁中空立上り管になる。このプロセスは、１回のステップで、又は、立上り管本体及び立上り管壁の連続した形成により、行うことができる。このように、図２による後方に押し出された立上り管を備えるコーティングされたケーブルが形成される。

立上り管は、好ましくは、第１メタルケーブルの一方又は両方の端部に位置する。それにより、立上り管は、上面（Ａ）の一部を占有し、第１ケーブルの数ミリメートルは立上り管の外側で平坦のままである。

次いで、中空立上り管に第２メタルケーブルを取り付けることができる。それは、たとえば、撚線アルミニウムケーブル等の第２メタルケーブル（３）の端部を中空立上り管内に挿入し、立上り管の真下の領域において、鋼製の円筒状工具等の回転工具（４）の先端をフラットケーブルの下面（Ｂ）と接触させることにより第２メタルケーブルを第１メタルケーブルに接合することによる。立上り管及び撚線ケーブルの材料は、発生する摩擦熱により部分的に溶融し、工具が後退すると、それらの材料は接合されて図３に示す構造体を形成する。第２メタルケーブルとフラットメタルケーブルとの接続は、別法として、第２メタルケーブルを、中空立上り管内に挿入した後に、金属面が部分的に溶融し、結合して固化するまで回転させることによって達成することができる。

本発明の立上り管接続部の開口部は、円形若しくは楕円形、又は、取り付けられる第２メタルケーブルの端部を受け入れることができる他の任意の形状であり得る。

本発明は、例示する実施形態に限定されるものとみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲に定義される範囲から逸脱することなく、当業者であれば理解されるように、多くの方法で変更及び改変することができる。

Claims (9)

1. 平坦な上面（Ａ）及び平坦な下面（Ｂ）を有するメタルケーブル（１）であって、
   前記第１メタルケーブルの前記平坦面のうちの一方から約９０度で延在する、少なくとも１つの中空の一体化された立上り管（２）を含み、
   前記中空立上り管は、第２メタルケーブル（３）の端部を収容するように構成される、メタルケーブル（１）。
2. 前記ケーブルは、工業用純アルミニウム又はアルミニウム合金から作製される、請求項１に記載のメタルケーブル。
3. 前記メタルケーブル（１）は、合金ＡＡ１３７０、ＡＡ８１７６又はＡＡ１３５０合金から選択されたアルミニウム合金から作製される、請求項１又は２に記載のメタルケーブル。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のメタルケーブルであって、
   前記中空立上り管は、前記ケーブルの端部に位置する、メタルケーブル。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のメタルケーブル（１）を製造する方法であって、
   前記立上り管は、前記第１メタルケーブルの材料から直接、後方押出によって製造される、方法。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のメタルケーブル（１）を備える接続構造体であって、
   第２メタルケーブル（３）が前記第１メタルケーブルの前記中空立上り管（２）内に挿入され、前記メタルケーブル（１）と接合される、接続構造体。
7. 前記第２メタルケーブル（３）が撚線アルミニウムケーブルである、請求項６に記載の接続構造体。
8. 請求項６又は７に記載の接続構造体を作製する方法であって、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のメタルケーブル（１）を第２メタルケーブルに、
   前記中空立上り管の真下の領域において回転工具（４）を前記メタルケーブル（１）の前記下面と接触させることにより、
   前記第２メタルケーブル（３）を前記第１メタルケーブルに摩擦圧接することによって接合するステップを含む方法。
9. 前記摩擦圧接は、
   前記第２メタルケーブル（３）及び／又は前記立上り管底面（Ｃ）の部分的溶融まで、
   前記メタルケーブル（１）の前記中空立上り管（２）内部で前記第２メタルケーブル（３）を回転させることによって行われる、請求項８に記載の方法。

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