JP2022131607A - 端子付き電線、ワイヤハーネス、端子付き電線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 接続強度と接続抵抗を両立することが可能な端子付き電線等を提供する。【解決手段】 端子付き電線１０は、端子１と被覆導線１１とが電気的に接続されて構成される。導線の断面積は０．３ｓｑ以下であり、導線圧着部７で圧着される。端子１の導線圧着部７は、平板状の素材の端部が突合わさるように丸められて、突合せ部の少なくとも一部が溶接されて略管状に形成され、溶接された突合せ部には、溶接ビード２３が形成される。ここで、導線圧着部７の内面における突合せ部の溶接ビード２３の面積が、導線圧着部７の総内表面積の２０％以下であることが望ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車等に用いられる端子付き電線等に関するものである。

通常、自動車用ワイヤハーネスは、被覆導線の導体に圧着端子が接続された後に束ねられて、自動車等の信号線などとして配索される。一般的な被覆導線と圧着端子は、被覆導線の先端部の被覆が除去され、露出させた導体と導線圧着部とが圧着され、被覆部が被覆圧着部で圧着されて接続される。この際、導体の表面には導通性の悪い酸化膜ができるが、導線圧着部をかしめるときに強圧縮することで、この酸化膜を破壊することができる。このため、導体を構成する素線は、圧着端子の導線圧着部と接して圧着端子との間で導通が得られる。

しかし、特に自動車に用いられるワイヤハーネスにおいては、軽量化のため従来よりも細い電線が使用されることがあり、０．３ｓｑ（ｓｑ：ｍｍ^２の意味）以下の細径の電線が求められている。このように、細い電線の場合においては過度の圧縮による素線の破断や、素線のダメージにより、接続部の引張強度が著しく低下してしまう問題がある。しかし、圧縮を弱めると、上述したように、酸化被膜の破壊が十分ではなく、接続部の抵抗増加の問題がある。

すなわち、強圧縮では、素線へのダメージが生じ、圧着部の強度が低下し易くなり、弱圧縮では、酸化膜の破壊が十分ではなく、圧着部抵抗が上昇するとともに、圧着が不十分なために引き抜きが発生するため、圧着部の強度も確保できない。このように、特に細径の被覆電線においては、導通性と引張強度のバランスを圧縮率のみで制御することが難しい。このため、一度の圧着で、導通性と引張強度のバランスを圧縮率で制御しやすい接続体が望まれている。

これに対し、抗張力体入りの電線が検討されている。例えば、引張強度が３０Ｎ程度である導体からなる電線を使用する場合において、自動車用電線で要求される８０Ｎを超える引張強度を確保する為に、抗張力体入りの電線として、金属製や非金属製の抗張力体の外周に導線が螺旋状に巻かれているものが提案されている。このような電線は、導体を段剥きし、抗張力体を露出させてスリーブに挿入し、抗張力体を鋼製クランプで圧着し、さらに接着剤等の硬化性樹脂により一体化するとともに、導体部分をアルミニウム等のクランプで圧着する方法がある（特許文献１）。

また、複数の素線が束ねられてなる導体部と、導体部の外周側かつ被覆材の内周側であって素線同士の間に存在する谷間に繊維状の抗張力体が配置された被覆電線が提案されている（特許文献２）。

実開昭６１－０４６８２７号公報 特開２０１２－３８５６号公報

しかし、特許文献１も特許文献２も、例えば、太径の被覆導線を用いて圧着端子と接続を行う場合には、接続強度と接続抵抗が両立するような圧縮率で導線圧着部での圧着を行うことができるが、電線の径が細くなると、接続強度も電気抵抗も適切な圧着条件範囲が狭くなる。これは、前述したように、接続強度を確保しようとすると導体が破断して接続抵抗が高くなり、接続抵抗を重視すると、接続強度を得ることができず、電線の抜けの要因となるためである。このように、電線径が細くなればなるほど、接続強度と電気抵抗の両立は難しくなる。

例えば、特許文献１では、圧着時の圧縮率が低いと（すなわち強圧縮）、抗張力体がダメージを受けて引張強度が低下し、圧着時の圧縮率が高いと（すなわち低圧縮）、圧着部抵抗が上昇する。また、従来の抗張力体入り電線の接続の際には、段剥き作業や、抗張力体の圧着と導線の圧着のそれぞれの圧着工程が必要となる。このため、部品点数も多く、作業工数も増えて、高コストとなる。特に電線の径が細くなると、段剥き自体が困難になる。このように、特許文献１では、製造工程が複雑となるため、加工コストが増加するという問題がある。

また、特許文献２には、導線間に繊維状の抗張力体を備えることで、電気的特性を低下させることなく強度を向上させた例が開示されている。しかし、特許文献２も、特許文献１と同様に、圧着時の圧縮率が低いと、抗張力体にダメージを受けて引張強度が低下し、圧着時の圧縮率が高いと圧着部抵抗を上昇するという問題は解決されていない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、接続強度と接続抵抗を両立することが可能な端子付き電線等を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、被覆導線と端子とが電気的に接続される端子付き電線であって、前記被覆導線は、抗張力体と、導線と、前記抗張力体及び前記導線を被覆する被覆部とを有し、前記導線の断面積は０．３ｓｑ以下であり、前記端子は、前記被覆導線の先端の前記被覆部から露出する前記導線が圧着される導線圧着部と、前記被覆導線の前記被覆部が圧着される被覆圧着部と、を具備し、前記導線圧着部は、平板状の素材の端部が突合わさるように丸められて、突合せ部の少なくとも一部が溶接されて略管状に形成され、前記導線圧着部の内面における前記突合せ部の溶接ビードの面積が、前記導線圧着部の総内表面積の２０％以下であり、前記導線は、前記導線圧着部において、前記導線の周方向の全周から圧着されていることを特徴とする端子付き電線である。

前記端子の板厚が、０．３ｍｍ以下であることが望ましい。

前記導線圧着部の圧縮率が５５％以下であることが望ましい。

前記抗張力体は、複数本の素線からなっていてもよい。

前記導線は、前記抗張力体の外周で撚られていてもよい。

前記導線の少なくとも先端部が、外周側から圧縮されていてもよい。

前記導線には、めっき処理が施されていてもよい。

前記導線圧着部は、前記抗張力体とは接触しないことが望ましい。

第１の発明によれば、導線圧着部は、平板状の素材の端部が突合わさるように丸められて、突合せ部の少なくとも一部が溶接されて略管状に形成されているため、導線圧着部において、導線の全周から圧着することができる。このため、圧着時における、導線へ局所的な応力が生じることを抑制することができると共に、導線と導線圧着部の接触面積を確保することができる。

また、導線圧着部の突合せ部を溶接することで、溶接ビードが形成される。溶接ビードは、他の部位と比較して強度が低いため、導線圧着部の内面における突合せ部の溶接ビードの内面積を、導線圧着部の総内表面積の２０％以下とすることで、端子の溶接による強度低下を抑えることができる。特に、このような効果は、導線の断面積が０．３ｓｑ以下の細径の被覆導線を用いるような場合に効果的である。また、溶接ビードは、導線圧着部の内面へ凹凸形状を形成するが、このような細かな凹凸が、特に強圧縮する際には導線の破断の要因となるおそれがある。このため、溶接ビードの面積を小さくすることで、この影響を小さくすることができる。

また、接続部における引張強度を強化するためには、端子の板厚が大きい方が好ましい。しかし、特に細径の端子では、端子の板厚が厚くなると、圧着刃型の強度が不足しがちであり、電線を強圧縮すると、刃型の強度が負けてしまうため、強く圧着できないという問題があった。このため、端子の板厚は、０．３ｍｍ以下が望ましく、板厚の板厚を薄くすることで、強圧縮が可能となる。

このように、強圧縮が可能となるため、圧着条件を広くすることができるとともに、板厚の小さい端子を用いた場合でも、溶接ビードによる強度低下を抑制し、ひいては端子付き電線の引張強度を改善することが可能となる。すなわち、例えば、端子の板厚が０．３ｍｍ以下の薄い場合や、導線圧着部の圧縮率が５５％以下の強圧縮である場合でも、接続強度と接続抵抗を両立することができる。

また、抗張力体が複数の素線からなれば、圧縮時に、抗張力体の外周部に、素線により凹凸が形成される。このため、導線は、同じ変形量であっても、１本の抗張力体の外周面で変形する場合と比較して、凹凸に導線の一部が入り込みながら変形することができるため、導線が潰れ過ぎることを抑制することができる。

また、導線が、抗張力体の外周で撚られていれば、導線のばらけが生じることを抑制することができる。

同様に、導線の先端部を、外周側から圧縮して端末処理部を形成することで、導線の先端を管状の導線圧着部へ挿入する際に、導線がばらけてしまうことを抑制することができる。

また、導線の表面に導電性の金属でめっき処理することで、導通性及び引張強度に対して効果的である。また、電線圧着時の作業時に導体素線のばらつきが小さくなるという作業性への改善効果もある。

また、導線圧着部が抗張力体とは接触しないように圧着することで、導線の配列乱れを抑制し、導線と導線圧着部とを確実に接触させることができるとともに、導線及び抗張力体の圧縮を確実に行うことができる。

第２の発明は、第１の発明にかかる端子付き電線を含む、複数の端子付き電線が一体化されたことを特徴とするワイヤハーネスである。

第２の発明によれば、細径の電線が複数束ねられたワイヤハーネスを得ることができる。

第３の発明は、第１の発明にかかる端子付き電線を製造する方法であって、素材を丸めて端部同士を突き合せた際に、端部同士の隙間が５０μｍ以下となるようにして、前記突合せ部を溶接することを特徴とする端子付き電線の製造方法である。

溶接前に素材を両側から押圧して隙間を小さくし、溶接時には、その位置を維持し、素材をそれ以上押し込まない状態で溶接を行うことが望ましい。

第３の発明によれば、突合せ部を溶接する際に、突合せ部の隙間を狭くすることで、レーザが隙間を透過して、端子の対向面側の内面にも溶接跡を形成することを抑制することができる。

また、素材を両側から押圧して隙間を小さくし、溶接時には、その位置を維持し、素材をそれ以上押し込まない状態で溶接を行うようにすることで、突合せ部の隙間を小さくすることができるとともに、溶接時に溶接ビードが押し込まれることがなく、溶接ビードの面積の増大や凹凸の形成を抑制することができる。

本発明によれば、接続強度と接続抵抗を両立することが可能な端子付き電線等を提供することができる。

端子付き電線１０を示す斜視図。 端子付き電線１０を示す軸方向の断面図。 （ａ）は、導線圧着部７における径方向断面図であって、図２のＡ－Ａ線断面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ部拡大図。 導線圧着部７の内面側の部分拡大図であり、図３（ｂ）のＧ矢視図。 導線圧着部７を形成する工程を示す図。 （ａ）、（ｂ）は、導線圧着部７の形成状態を示す径方向断面図、（ｃ）は、押さえ治具２９を用いた方法を示す図。 圧着前の端子１と被覆導線１１を示す図。 （ａ）は、導線１３の先端部を示す図、（ｂ）～（ｄ）は、端末処理部１９の形態を示す図。 （ａ）～（ｂ）は、圧着工程を示す概略図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、端子付き電線１０を示す斜視図であり、図２は、端子付き電線１０の軸方向の断面図であり、図３（ａ）は、図２のＡ－Ａ線断面図である。端子付き電線１０は、端子１と被覆導線１１とが電気的に接続されて構成される。

被覆導線１１は、抗張力体１７（図３（ａ）参照）と、導線１３と、抗張力体１７及び導線１３を被覆する被覆部１５からなる。すなわち、被覆導線１１は、被覆部１５と、その先端から露出する導線１３とを具備する。導線１３としては、例えば、軟銅線、硬銅線、銅合金線、アルミニウム線、アルミニウム合金線などでよいが、電線導通性の観点から、軟銅線が望ましい。

端子１は、例えば銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金製である。端子１には被覆導線１１が接続される。端子１は、端子本体３と圧着部５とがトランジション部４を介して連結されて構成される。

端子本体３は、所定の形状の板状素材を、断面が矩形の筒体に形成したものである。端子本体３は、内部に、板状素材を矩形の筒体内に折り込んで形成される弾性接触片を有する。端子本体３は、前端部から雄型端子などが挿入されて接続される。なお、以下の説明では、端子本体３が、雄型端子等の挿入タブ（図示省略）の挿入を許容する雌型端子である例を示すが、本発明において、この端子本体３の細部の形状は特に限定されない。例えば、雌型の端子本体３に代えて雄型端子の挿入タブを設けてもよいし、丸型端子のようなボルト締結部を設けても良い。

端子１の圧着部５は、被覆導線１１と圧着される部位であり、被覆導線１１の先端側に被覆部１５から露出する導線１３を圧着する導線圧着部７と、被覆導線１１の被覆部１５を圧着する被覆圧着部９とを有する。すなわち、被覆部１５が剥離されて露出する導線１３が、導線圧着部７により圧着され、導線１３と端子１とが電気的に接続される。また、被覆導線１１の被覆部１５は、端子１の被覆圧着部９によって圧着される。

被覆圧着部９は、いわゆるオープンバレル型である。また、導線圧着部７は、周方向に閉じた管状（略円筒状）に構成される。すなわち、導線圧着部７は、平板状の素材の端部が突合わさるように丸められて、突合せ部の少なくとも一部が溶接されて略管状に形成され、溶接された突合せ部には、溶接ビード２３が形成される。なお、被覆圧着部９も導線圧着部７と同様に管状としてもよい。

図３（ａ）に示すように、被覆導線１１は、断面の略中央に配置される抗張力体１７と、抗張力体１７の外周に配置された複数の導体からなる導線１３とを有する。抗張力体１７は、引張荷重に対して張力を受ける部材である。なお、抗張力体１７は、複数本の素線からなることが望ましい。また、抗張力体１７の外周部において、導線１３が、被覆導線１１の長手方向に螺旋状に撚られていてもよい。

前述したように、導線圧着部７は、管状である。このため、導線圧着部７の軸方向の所定位置（所定位置の断面）において、導線１３を、その全周３６０°から導線圧着部７で圧着することができる。すなわち、導線１３は、導線圧着部７において、導線１３の周方向の全周から圧着される。このため、導線圧着部７の内面は、導線１３と全周にわたって接触し、圧着時に、導線１３へ局所的な応力（変形）が生じることも抑制することができる。

なお、導線圧着部７の内面の一部には、周方向（長手方向に垂直な方向）に、図示を省略したセレーションが設けられてもよい。このようにセレーションを形成することで、導線１３を圧着した際に、導線１３の表面の酸化膜を破壊しやすく、また、導線１３との接触面積を増加させることができる。

また、前述したように、導線圧着部７には、突合せ部が溶接されて溶接ビード２３が形成される。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＤ部拡大図である。導線圧着部７は、例えばレーザ溶接によって溶接される。ここで、溶接ビード２３は、他の部位と比較して強度が低いため、圧着部の破損の要因となる恐れがある。また、溶接ビード２３は、導線圧着部７の内面側において、周方向に向けて多少の凹凸形状を有する。このような凹凸形状は、特に、細径の導線１３と導線圧着部７とを強圧着した際に、導線１３の断線の要因となる。

このため、導線圧着部７の内面における突合せ部の溶接ビード２３の面積が、導線圧着部７の総内表面積の２０％以下であることが望ましい。図４は、図３（ｂ）のＧ矢視図であり、導線１３を透視した、導線圧着部７の内面側から見た部分概念図である。

ここで、図２に示すように、端子の長手方向における導線圧着部７の全長をＣとすると、長手方向の両端部近傍は、急激な変形を避けるため、あえて圧縮量を端部に行くにつれて小さくするようにテーパ形状に形成される場合がある。この場合には、実際に所定の圧縮率で圧着されている長さ（図中Ｂ）を、導線圧着部７の圧着部長さとする。

すなわち、導線圧着部７の内面における突合せ部の溶接ビード２３の面積Ｓ１は、図４において、長さＢ×幅（平均幅）Ｈで算出される。また、導線圧着部７の総内表面積Ｓ２は、長さＢ×直径Ｅ（図３（ａ））×πで算出される。この場合、Ｓ１／Ｓ２（％）≦２０％となることが望ましい。このようにすることで、溶接ビード２３の影響を小さくすることができる。

また、導線圧着部７の内面における突合せ部の溶接ビード２３の凹凸高さが５０μｍ未満であることが望ましい。ここで、溶接ビード２３の凹凸高さとは、図３（ｂ）に示すように、圧着範囲において、溶接ビード２３以外の部位の延長線を基準とした際における、最大の内面側への凸高さ（図中Ｆ）とする。このようにすることで、溶接ビード２３による影響を、より確実に小さくすることができる。

ここで、本実施形態は、導線１３の断面積（素線の断面積の総計）が、０．３ｓｑ以下である場合に特に有効である。前述したように、太径の被覆導線を用いて圧着端子と接続を行う場合には、接続強度と接続抵抗が両立するような圧縮率で導線圧着部での圧着を行うことが容易であるが、細径になると、導通性と引張強度のバランスを圧縮率のみで制御することが難しい。例えば、細径の被覆導線を低い圧縮率（強圧縮）すると、導線の断線の要因となる。これに対し、本実施形態では、特に圧縮率が５５％以下の条件で圧着した際の電線の引き抜を防止（断線防止）に対して特に有効である。

なお、導線１３は抗張力体１７とともに用いられるため、導線１３の断面積は０．０５ｓｑ以下であってもよい。導線１３の断面積が小さいほど、本実施形態の効果が大きい。なお、圧着強度を確保する観点からは、導線１３の断面積は０．０１ｓｑ以上が好ましく、０．０３ｓｑ以上がより好ましい。

なお、抗張力体１７は、鋼線などの金属線であってもよく、樹脂や繊維強化樹脂であってもよいが、複数の素線が束ねられて構成される。例えば、抗張力体１７を構成する素線としては、ＰＢＯ（ポリパラフェニレン・ベンゾビス・オキサゾール）繊維、アラミド繊維、炭素鋼線、ステンレス線、液晶ポリエステル繊維などを適用可能であるが、防食性を考慮すると非金属線であることが望ましい。

また、抗張力体１７の引張強度は、導線１３の引張強度よりも高いことが望ましい。なお、引張強度とは、引張応力を受けた際に破断に至る最大応力を言うが、本実施形態においては、圧着時の材料の潰れによる破断のしやすさの相対的な指標とする。すなわち、抗張力体１７は、圧着時において、導線１３と比較して変形しにくい材質で構成される。なお、さらに、抗張力体１７のヤング率は、導線１３のヤング率よりも高いことが望ましく、抗張力体１７の降伏応力（又は耐力）は、導線１３の降伏応力（又は耐力）よりも高いことが望ましい。

次に、端子付き電線１０の製造方法について説明する。図５は、圧着前の端子１の導線圧着部７の形成工程を示す斜視図である。前述したように、端子１は、端子本体３と圧着部５とを有し、圧着部５は、導線圧着部７と被覆圧着部９とからなる。導線圧着部７は、板状の素材が丸められて端部同士を突き合せ、突き合わせ部を長手方向に例えばレーザ２７によって溶接することで接合される。

図６（ａ）は、突合せ部２５を溶接する際の断面図である。通常、金型等で板状の素材を丸めて管状に加工すると、スプリングバックによって突合せ部２５に隙間が形成される。

図６（ｂ）は、この状態でレーザ溶接した際の溶接後の導線圧着部７の断面図である。前述したように、突合せ部には溶接ビード２３が形成される。この際、端子の突合せ部の内面の溶接ビード２３の面積が、端子内面積の２０％以下とすることが望ましい。このため、溶接は、ビード幅が可変できるレーザ溶接が望ましい。

ここで、溶接前の突合せ部２５に所定以上の隙間が空いた状態で溶接を行うと、この隙間をレーザ２７の一部が透過する。このため、突合せ部２５をレーザ溶接すると、突合せ部２５の隙間を通過したレーザ２７によって、突合せ部２５の対向面側の導線圧着部７の内面に対向面溶接跡２３ａが形成される。対向面溶接跡２３ａも、溶接ビード２３と同様に、強度低下の要因となるだけでなく、導線圧着部７の内面に細かな凹凸形状が形成されるため、圧着時の導線１３の断線の要因となるため望ましくない。

このため、溶接時における突合せ部２５の隙間は、５０μｍ以下とすることが望ましい。すなわち、素材を丸めて端部同士を突き合せた際に、端部同士の隙間が５０μｍ以下（より望ましくは１０μｍ以下）となるようにして、突合せ部２５を溶接することで、対向面溶接跡２３ａの形成を抑制することができる。

このように、突合せ部２５の隙間を制御する方法としては、図６（ｃ）に示すように、溶接前の導線圧着部７の両側を押さえ治具２９によって押さえた状態で溶接することが望ましい。例えば、金型によって導線圧着部を丸めた後、溶接前に押さえ治具２９によって素材を両側から押圧してプリングバックによって形成される隙間を小さくする。このようにすることで、突合せ部２５の隙間を所定以下とすることができる。

ここで、溶接時には、押さえ治具２９は、その位置を維持し、素材をそれ以上押し込まない状態で溶接を行うことが望ましい。すなわち、溶接時には、突合せ部２５の端面に力が加わっていない状態で溶接を行うことが望ましい。突合せ部２５の隙間をなくし、両側から押し付けた状態で溶接を行うと、溶接によって金属が軟化した際に、突合せ部２５がわずかに押し込まれ、これが溶接ビード２３の増大や導線圧着部７内面の凹凸の形成の要因となる。

このため、溶接前の導線圧着部７を両側から所定量だけ押圧して隙間を小さくした後、素材のスプリングバックに対抗する力のみで素材を支持し、突合せ部２５の端面同士に力が加わらないようにすることが望ましい。例えば、端部同士の隙間は０ｍｍではなく、あえて両者を非接触とするために０ｍｍ超の隙間をあけてもよい。

次に、図７に示すように、被覆導線１１の先端部の被覆部１５を剥離して、先端部の導線１３を露出させ、圧着部５へ挿入する。なお、端子１の圧着部５へ挿入する前に、導線１３の先端部に端末処理を行ってもよい。

図８（ａ）は、導線１３の先端に端末処理部１９が形成された状態を示す図である。端末処理部１９は、導線１３の各素線がばらけないように一体化する処理部である。

前述したように、抗張力体１７が略中央に配置され、その外周に導線１３が配置される。導線１３は複数の導体からなる。このような場合において、図８（ｂ）に示すように、導線１３の少なくとも先端部を、外周側から圧縮することで、端末処理部１９を形成することができる。このように、導線１３の先端部が外周側から圧縮されることで、素線がばらけることが抑制され、管状の圧着部５への挿入が容易である。

また、図８（ｃ）に示すように、導線１３の少なくとも先端部に、一括してめき処理を施して、めっき層２１によって端末処理部１９を形成してもよい。このように、導線１３の先端部に外周から一括してめっき処理が施されていることで、素線がばらけることが抑制され、管状の圧着部５への挿入が容易である。

なお、導線１３の外周から一括してめっき処理を施す際に、めっき方法によっては高温になる場合がある。このようなめっき方法によって、導線１３を撚った後に一括めっきを行うと、抗張力体１７が熱により劣化して、引張強度が低下する恐れがある。

このような場合には、図８（ｄ）に示すように、それぞれの導体ごとにめっき層２１を形成してから抗張力体１７の外周に撚り合わせてもよい。また、それぞれの導体ごとにめっき層２１を形成し、さらに、複数の導体の先端部に外周から一括してめっき処理を施してもよい。この場合、導体ごとのめっきと、一括めっきの種類を変えてもよい。前述したように、一括めっきを行うことで、導体のばらけを抑制することが可能であるが、導体を束ねて一括してめっき処理を行うと、導体の形状等の影響によって、部分的にめっきの厚い部分や薄い部分が生じてしまう恐れがある。これに対し、事前に導体ごとに下地めっき処置を行うことで、この影響を小さくして、略均一な一括めっきが可能となる。

なお、端末処理部１９は、圧縮やめっき処理による方法には限られず、例えば、導線１３の先端を半田処理や溶接処理によって素線のばらけを抑制してもよい。また、外周からの圧縮と一括めっきなどの複数の端末処理を併用してもよい。

次に、このように先端部を処理した被覆導線１１を、端子１の管状の圧着部５の後端部側から挿入する。被覆導線１１の先端部を圧着部５へ挿入すると、導線圧着部７の内部には導線１３の露出部が位置し、被覆圧着部９の内部には被覆部１５が位置する。この際、導線１３の先端が導線圧着部７の先端からはみ出してもよい。

図９（ａ）は、端子付き電線１０を製造するための端子圧着刃型の圧着前における上刃型３１ａ、下刃型３１ｂ等を示す断面図、図９（ｂ）は、圧着中の圧着部５を示す断面図である。上刃型３１ａ、下刃型３１ｂは、長手方向に延びる略半円柱状の空洞を有する。また、上刃型３１ａは、被覆圧着部９に対応するとともに被覆圧着部９の半径よりも僅かに小さい径の被覆圧着刃型３４と、導線圧着部７に対応するとともに被覆圧着刃型３４よりも径の小さい導線圧着刃型３２とを備える。すなわち、上刃型３１ａ、下刃型３１ｂは、導線圧着部７と被覆圧着部９に対応するいずれの部位も、端子１を圧着した際に、略円形断面となるように形成される。

図９（ｂ）に示すように、上刃型３１ａと下刃型３１ｂを噛み合わせて、圧着部５を圧縮すると、導線圧着部７が導線１３に圧着され、被覆圧着部９は、被覆部１５に圧着される。なお、導線圧着部７の長手方向の断面において、導線圧着刃型３２は、長手方向の略中央部に直線部を有し、両端部にテーパ形状が形成される。すなわち、導線圧着部７は、長手方向の中央部近傍に略一定の圧縮率で圧縮され、両端部は徐々に圧縮量が小さくなるように形成される。この場合、導線圧着部７の長さＣに対して、導線圧着部７の圧着部長さＢは、一定の圧縮率で圧縮される断面直線部の長さとなる。

以上により、端子付き電線１０を得ることができる。さらに、得られた端子付き電線１０を含む、複数の端子付き電線が一体化されたワイヤハーネスを得ることができる。

ここで、導線圧着部の圧縮率は５５％以下であることが望ましい。圧縮率を５５％以下としても、溶接ビード２３の凹凸形状の影響を受けにくいため、引張強度が向上するとともに、端子と電線の圧着抵抗を下げることができる。なお、導線圧着部の圧縮率は、圧着工程前の導線１３の総断面積をＡ０とし、上刃型３１ａと下刃型３１ｂによって圧縮された後の導線圧着部７における導線１３の総断面積をＡ１とすると、導線圧着部７の圧縮率＝Ａ１／Ａ０（％）である。

なお、抗張力体１７は、導線１３と比較して強度が高く変形しにくいため、圧縮時には、抗張力体１７の断面積は大きく低下せず、主に導線１３の変形（断面積減少）が進行する。ここで、前述したように、導線１３は、導線圧着部７において、導線１３の周方向の全周から圧着される。また、抗張力体１７が、複数の抗張力体素線によって形成されるため、抗張力体１７（領域）の外周部には凹凸が形成される。このため、抗張力体１７と導線１３との界面において、導線１３は、抗張力体素線による凹凸に応じて変形する。抗張力体１７の外形が凹凸になることで、導線１３と抗張力体１７の接触面積が増え、摩擦力が大きくなる。このため、引張に対して導線１３から抗張力体１７へ力が伝わりやすくなり、導線１３に引張力が付与された際の強度の上昇が見込める。

例えば、抗張力体１７が単線であると、抗張力体１７と導線１３との界面はほぼ平滑となる。この際、抗張力体１７は、導線１３に対して変形しにくいため、導線１３は、抗張力体１７の表面に沿って潰れるように変形する。このため、導線１３が薄くなりすぎて断線する恐れがある。これに対し、抗張力体１７の外周面に凹凸が形成されれば、導線１３がこの凹凸に嵌るように変形可能であるため、過剰に潰れすぎることがなく、断線を抑制することができる。

なお、抗張力体１７は、導線１３と比較して変形量が少ないため、断面積の減少による破断は生じにくい。特に、導線圧着部７が管状であるため、導線１３が全周から圧縮され、抗張力体１７と導線圧着部７との間に導線１３が配置され、抗張力体１７と導線圧着部７が接触しないため、抗張力体１７が損傷することもない。

なお、圧縮時に、抗張力体１７を構成する素線の一部が、導線１３間に入り込み、抗張力体１７の一部が導線圧着部７と接触する場合がある。導線１３と導線圧着部７との導通面積を確保するため、抗張力体１７と導線圧着部７は接触しないことが望ましいが、抗張力体１７の一部が導線圧着部７とわずかに接触してもよい。

ここで、通常、特に細径の端子では、端子の板厚が厚くなると、圧着刃型の強度が不足し、電線を強圧縮すると、刃型の強度が負けてしまうため、強く圧着できないという問題がある。このため、板厚を厚くすると、圧縮率が高い条件（より圧縮が緩い条件）で圧着を行う必要がある。このため、圧着性を考慮すると、端子の板厚は０．３ｍｍ以下であることが望ましい。このようにすることで、より圧縮率を低くすることができ、電線の抜けや電気抵抗の上昇を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、導線圧着部７において、導線１３は、全周３６０°方向から圧着が行われるため、圧着時に、導線１３へ局所的な応力（変形）が生じることを抑制することができる。また、圧着時に、中心の抗張力体１７と周囲に撚り合わせられた導線１３の構造を大きく崩すことなく圧着が可能となる。また、導線圧着部７が導線１３の全周にわたって接触するため、抵抗の悪化も抑制することができる。

また、導線圧着部７の総内表面積に対する、溶接ビード２３の内面積が２０％以下であるため、溶接ビード２３の内面側の凹凸形状による影響や、溶接ビード２３による端子の強度低下の影響を小さくすることができる。このため、特に、圧縮が強い条件範囲（圧縮率５５以下）であっても、引張強度と接続抵抗とを両立することができる。

このような効果は、圧縮率だけでは、低い接続抵抗と、高い引張強度とを両立することが困難であるような、特に０．３ｓｑ以下の細い電線に対して有効である。

また、溶接時の突合せ部２５の隙間を最適化することで、溶接ビード２３の内面の凹凸高さを低くすることができるとともに、対向面溶接跡２３ａが形成されることを抑制することができる。

各種の端子付き電線を作成し、圧着部の電気特性（圧着部抵抗性能）及び、機械的特性（引張強度性能）を評価した。なお、端子としては、導線圧着部が管状の端子（図７参照）を用いた。導線圧着部の内径は０．４５ｍｍ、導線圧着部の圧着長さ（図９（ｂ）のＢ）は４ｍｍとした。

被覆導線としては、全て断面中央に抗張力体が配置され、外周に導線が撚り合わせられてスズメッキが形成されたたもの（図８（ｄ）参照）を用いた。導体の総断面積である導線の断面積は、いずれも０．０５ｓｑとした。導線材は、軟銅線、ＰＢＯ繊維とした。なお、軟銅線の引張強度は２３４ＭＰａ、抗張力体の引張強度は４４００ＭＰａである。

電気特性としては、端子と被覆導線との電気抵抗値を測定して評価した。機械的特性としては、端子から被覆導線を引っ張り、被覆導線が引き抜かれる際の荷重によって引張強度を測定した。各条件及び結果を表１～表２に示す。

表中、「突合せ部隙間」は、導線圧着部を管状にレーザ溶接する際の隙間である。なお、突合せ部の隙間は、マイクロバイスを用いて所定の隙間とした。対向面溶接跡の有無は、溶接時の隙間からレーザが透過して、溶接ビードの対向面に溶接跡の有無であり、対向面溶接跡の面積率は、溶接ビードの内面積と同様の方法で算出した。なお、対向面溶接跡の面積率が１％未満のものは対向面溶接跡が「無し」と判断した。

圧着部抵抗値は、端子の先端と、１００ｍｍ長さの被覆導線の後端と間の電気抵抗である。圧着部抵抗値が１ｍΩ未満を「○」とし、１ｍΩ～２ｍΩを「△」とし、２ｍΩ超を「×」とした。引張強度は、端子から被覆導線を引き抜く際の荷重である。引張強度性能は、５０Ｎ以上を「○」とし、５０Ｎ未満を「×」とした。

表１～表２より分かるように、溶接ビード内面積／全内面積が２０％以下の実施例１～実施例６は、圧縮率がいずれも５５以下であるのにも関わらず、圧着部抵抗性能も引張強度性能もいずれも合格であった。

一方、比較例１～３は、いずれも溶接ビード内面積／全内面積が２０％を超えており、端子の破損が確認され、引張強度性能が不合格であった。また、比較例２は、比較例１に対してさらに対向面溶接跡が生じたため、引張強度がさらに低下した。また、比較例３は、圧縮率が高いため、圧着部抵抗性能も引張強度性能もいずれも不合格であった。

なお、詳細は省略するが、上述した各実施例は、マイクロバイスを用いて突合せ部に所定の隙間を維持した状態で溶接を行ったが、完全に隙間をなくすために、突合せ部を完全に突き合せて両側から押圧した状態で溶接を行うと、溶接部の強度が瞬間的に落ちた際に、維持された押し付け力で突合せ部がずれてオーバーラップ形状となり、かえって溶接不良となる場合があった。また、溶接部の内径が小さくなり、極細線の挿入が困難になった。このため、溶接時に、突合せ部が接触して押圧された状態とならないように溶接を行うことが望ましい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した説明では、抗張力体１７の外周に、導線１３が１層配置された例を示したが、導線１３の配置はこれには限定されない。導線１３が抗張力体１７の外周側に配置されていれば、抗張力体１７の周囲に２層で導線１３が配置されてもよく、抗張力体１７の周囲に３層で導線１３が配置されてもよい。

また、上述した説明では、抗張力体１７は、複数の抗張力体素線からなる例について説明したが、抗張力体１７が単線であっても、圧縮時に導線１３と共に外形が変形可能であり、圧縮後に外周部に凹凸形状が形成されれば、単線であってもよい。

１………端子
３………端子本体
４………トランジション部
５………圧着部
７………導線圧着部
９………被覆圧着部
１０……端子付き電線
１１………被覆導線
１３………導線
１５………被覆部
１７………抗張力体
１９………端末処理部
２１………めっき層
２３………溶接ビード
２３ａ………対向面溶接跡
２５………突合せ部
２７………レーザ
２９………押さえ治具
３１ａ………上刃型
３１ｂ………下刃型
３２………導線圧着刃型
３４………被覆圧着刃型

Claims (11)

1. 被覆導線と端子とが電気的に接続される端子付き電線であって、
   前記被覆導線は、抗張力体と、導線と、前記抗張力体及び前記導線を被覆する被覆部とを有し、
   前記導線の断面積は０．３ｓｑ以下であり、
   前記端子は、前記被覆導線の先端の前記被覆部から露出する前記導線が圧着される導線圧着部と、前記被覆導線の前記被覆部が圧着される被覆圧着部と、を具備し、
   前記導線圧着部は、平板状の素材の端部が突合わさるように丸められて、突合せ部の少なくとも一部が溶接されて略管状に形成され、前記導線圧着部の内面における前記突合せ部の溶接ビードの面積が、前記導線圧着部の総内表面積の２０％以下であり、
   前記導線は、前記導線圧着部において、前記導線の周方向の全周から圧着されていることを特徴とする端子付き電線。
2. 前記端子の板厚が、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の端子付き電線。
3. 前記導線圧着部の圧縮率が５５％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の端子付き電線。
4. 前記抗張力体は、複数本の素線からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の端子付き電線。
5. 前記導線は、前記抗張力体の外周で撚られていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の端子付き電線。
6. 前記導線の少なくとも先端部が、外周側から圧縮されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の端子付き電線。
7. 前記導線には、めっき処理が施されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の端子付き電線。
8. 前記導線圧着部は、前記抗張力体とは接触しないことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の端子付き電線。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の端子付き電線を含む、複数の端子付き電線が一体化されたことを特徴とするワイヤハーネス。
10. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の端子付き電線を製造する方法であって、
    素材を丸めて端部同士を突き合せた際に、端部同士の隙間が５０μｍ以下となるようにして、前記突合せ部を溶接することを特徴とする端子付き電線の製造方法。
11. 溶接前に素材を両側から押圧して隙間を小さくし、溶接時には、その位置を維持し、素材をそれ以上押し込まない状態で溶接を行うことを特徴とする請求項１０記載の端子付き電線の製造方法。

Images