JP2023079842A - 端子、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。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。導線圧着部７は、板状部材が丸められて略筒状に形成される。板状部材の突合せ部２３は、導線圧着部７の軸方向の全長にわたって溶接されるのではなく、一部のみ溶接部２５で溶接される。例えば、溶接部２５は、導線圧着部７の軸方向に対して、間欠的に配置される。【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。自動車用ワイヤハーネスはこの導線圧着部の接続強度と被覆圧着部の接続強度の合算で、圧着端子と被覆導線の接続強度の要求を満足させている。

導線圧着部としては、例えば、一対のバレル片を折り曲げて、導線に食い込ませるようにして圧着を行う、いわゆるオープンバレル型や、筒状に形成した導線圧着部に導線を挿入して圧着を行うことで、圧着部を封止することを可能とした筒状の圧着部などが提案されている（例えば、特許文献１、２）。

特開２０２１－８９８３４号公報 特開２０１６－４６１７１号公報

近年、特に、自動車分野においては、ＣＡＳＥ等の対応により、ＥＣＵやセンサ類等が増加し、これに伴い使用する電線本数の増加が著しい。このような中、ワイヤハーネスの線径増大が課題となる。このため、自動車用電線のさらなる細径電線が求められている。例えば、従来の一般的な０．３５ｓｑ（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、特に細径の電線を圧着する際、例えば、特許文献１のような一般的なオープンバレル型の端子では、圧着後にバレル片の先端が導線を構成する導体に食い込むため、導体のばらけや破断のおそれがあり、接続強度と電気抵抗の低下の要因となる。また、接続強度を向上させるため、内部に抗張力線を有する被覆導線を用いる方法があるが、この場合でも、バレル片の先端が導線に食い込むため、導体と抗張力線とが一体で圧着されず、接続強度等の低下の要因となる。

一方、特許文献２のような筒型の端子のように、導線を略円形に全周から圧着する方法では、オープンバレル型のような食い込みは抑制されるが、筒状部が溶接によって封止されるため、加工時間がかかる。また、導線圧着部の全長にわたって溶接されるため、溶接の方法によっては、溶接部と非溶接部との間に強度差が生じるおそれがあり、圧着した際に、内部の導線の伸びと、端子の圧着部の伸びとが周方向で均一とならず、接続強度の低下の懸念がある。

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、被覆導線と電気的に接続される端子であって、前記被覆導線の先端の被覆部から露出する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、断面が略円形の筒状に形成され、対向する前記板状部材の端部同士が、前記導線圧着部の軸方向に対して、一部のみ溶接されていることを特徴とする端子である。

第１の発明によれば、板状部材が筒状に丸められることで導線圧着部が形成されているため、圧着時に板状部材の先端を導線に対して折り曲げるように圧着する必要がなく、筒状のまま圧着することが可能である。このため、通常のオープンバレル型の圧着のように、バレル片の先端を導線に食い込ませて圧着するものと異なり、導線に板状部材を食い込ませることなく圧着することができる。

また、板状部材の突合せ部が全長にわたって溶接されていないため、溶接部と非溶接部との強度差が生じたとしても、強度差を有する部位が軸方向に連続しない。このため、溶接部と非溶接部との強度差による影響を抑制することができる。また、全周にわたって略均一に圧着することができるため、接合強度を高めることができる。また、筒状の導線圧着部は、板状部材を丸めて形成することができるため、端子の製造も容易である。また、一部のみでも溶接されていることで、板状部材の端部が過剰に折れ曲がることを抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明に係る端子と被覆導線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、複数の前記導線と、少なくとも１本の抗張力体からなり、前記被覆導線の長手方向に垂直な断面において、前記抗張力体が前記被覆導線の略中心に位置し、前記導線が前記抗張力体の外周部に配置されていることを特徴とする端子付き電線である。

前記導線が前記抗張力体の外周部で撚り合わせられていることが望ましい。

第２の発明によれば、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を得ることができる。

また、中央部の抗張力体を設けることで、導線の引張強度を確保することができる。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。

第３の発明は、第２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３の発明によれば、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４の発明は、端子付き電線の製造方法であって、端子は、導線圧着部と被覆圧着部とを有するオープンバレル型であり、前記導線圧着部のバレル片の端部を突合せるように丸めて、突合せ部を、前記導線圧着部の軸方向に対して一部のみ溶接して、筒状の前記導線圧着部に被覆導線の被覆部の先端から露出する導線を挿入して、前記導線圧着部で前記導線を全周から略筒状に圧着するとともに、前記被覆圧着部で前記被覆部を圧着することを特徴とする端子付き電線の製造方法である。

第４の発明によれば、一対のバレル片からなる導線圧着部を有するオープンバレル型の端子を用い、そのままバレル片を折り曲げるように導線を圧着するのではなく、導線圧着部を一旦筒状に丸めて、略筒状のまま導線を圧着するため、バレル片が導線に食い込むことがない。また、バレル片の先端部同士の一部のみしか溶接されていないため、少なくとも非溶接部においては、全周にわたって略均一に圧着することができ、接合強度を高めることができる。

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を示す平面図。 端子付き電線１０を示す断面図であって、（ａ）は図２のＡ－Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ－Ｂ線断面図。 （ａ）～（ｄ）は、端子付き電線１０を示す他の断面図。 圧着前の端子１を示す斜視図。 （ａ）、（ｂ）は、圧着前の端子１を示す斜視図。 圧着前の端子１を示す斜視図。 （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。 端末処理部１９の形態を示す図。

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を示す平面図である。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、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導線１３と、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。

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、所定の形状の板状部材を、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、板状部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。

なお、導線圧着部７の内面の一部には、幅方向（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。

導線圧着部７は、板状部材が丸められて略筒状に形成される。板状部材の突合せ部２３は、導線圧着部７の軸方向の全長にわたって溶接されるのではなく、一部のみ溶接部２５で溶接される。例えば、図示したように、溶接部２５は、導線圧着部７の軸方向に対して間欠的に配置される。

図３（ａ）は、図２のＡ－Ａ線断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。導線圧着部７においては、導線１３が全周から略筒状に圧着される。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す例では、導線１３は、例えば複数の導体素線が撚り合わせられて形成される。この際、導体素線の配置や本数は、図示したように、２層（例えば１６本）に撚り合わせられる例には限られない。例えば、導線１３は１層（例えば７本）であってもよく、３層以上であってもよい。

また、圧着後の導線圧着部７の形状は略円形であることが望ましい。ここで、導線圧着部７が略円形とは、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、多少の偏平形状（略楕円形状）を含み、また、金型の合わせ部に対応する部位の外周に、わずかな突起が形成される場合も含む。

また、被覆導線１１は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、導線１３と、抗張力体１７とが被覆部１５で被覆されていてもよい。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。例えば、被覆導線１１の長手方向に垂直な断面において、少なくとも１本の抗張力体１７が被覆導線１１の略中心に位置し、複数の導体素線が抗張力体１７の外周部に配置されていてもよい。なお、抗張力体１７と導線１３とから構成される導線を、複合導体１２とする。

この際、抗張力体１７の外周に配置されるそれぞれの導体素線は、同一断面積の同一形状であってもよい。さらに、抗張力体１７の外周部に、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。なお、抗張力体１７は、１本（一体）の抗張力線であってもよく、複数の素線からなってもよい。また、抗張力体１７の周囲に複数層で導体素線が配置されてもよい。この場合でも、導線圧着部７の軸方向に対して、一部のみ溶接部２５で溶接される。

また、圧着後の略円形の導線圧着部としては、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、突合せ部２３がわずかに中心方向に折れ曲がっていてもよい。この場合でも、溶接部２５によって、突合せ部２３が過剰に導線１３に食い込むことが抑制される。

ここで、導線１３の断面積（素線の断面積の総計）又は抗張力体１７が用いられる場合には、複合導体１２の断面積（導線１３と抗張力体１７の断面積の総計）は、０．３５ｓｑ以下であることが望ましく、この場合には、端子１は、断面積が０．３５ｓｑ以下の導線１３を圧着可能であることが望ましい。さらには、導線１３又は複合導体１２の断面積（素線の断面積の総計又は導線１３と抗張力体１７の断面積の総計）は、０．３ｓｑ以下であることが望ましく、この場合には、端子１は、断面積が０．３ｓｑ以下の導線１３を圧着可能であることが望ましい。また、例えば複合導体１２が用いられる場合には、導線１３と抗張力体１７の断面積の総計は０．０５ｓｑ以下であってもよい。導線１３の断面積（または導線１３と抗張力体１７の断面積の総計）が小さいほど、本実施形態の効果が大きい。

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。また、前述したように、抗張力体１７としては、単線であってもよく、アラミド繊維などの複数の繊維を束ねたものであってもよい。このような抗張力体１７を用いることで、例えば、複合導体１２の断面積が０．０５ｓｑ以下であっても、導線圧着部７における導線の引張強度として、５０Ｎ以上を確保することができる。なお、このような複合導体としては、例えば表１のような電線を適用可能である。

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を示す斜視図である。本実施形態では、導線圧着部７と被覆圧着部９とを有する通常のオープンバレル型の端子を用いることができる。すなわち、加工前の端子１は、導線圧着部７と被覆圧着部９は、いずれも一対のバレル片からなる。

本発明では、圧着前に、図６（ａ）に示すように、導線圧着部７のバレル片（板状部材）の端部を突き合わせるように丸めて、断面が略円形となるように筒状に形成する。

突合せ部２３は、導線圧着部７の軸方向に対して略まっすぐに全長にわたって形成される。また、筒状に形成された導線圧着部７には、内外面に突合せ部２３以外の凹凸や断面形状の変化部は形成されない。また、被覆圧着部９については、導線１３の挿入性を確保するため、オープンバレル形状をそのまま残すことが望ましい。なお、オープンバレル型の端子に対して、追加加工を行うのではなく、板状素材から端子１を形成する際に、一度に導線圧着部７を筒状に形成してもよい。

次に、図６（ｂ）に示すように、突合せ部２３を、導線圧着部７の軸方向に対して一部のみを、例えばレーザ溶接によって溶接する。すなわち、対向するバレル片（板状部材）の端部同士の突合せ部２３は、導線圧着部７の軸方向に対して、一部のみ溶接部２５で溶接される。例えば、突合せ部２３に対して、点状に複数の溶接部２５を形成してもよく、導線圧着部７の軸方向に対して、所定の長さで溶接してもよい。

なお、図示したように、溶接部２５は、導線圧着部７の軸方向に対して間欠的に複数個所に形成することが望ましく、この際、導線圧着部７の軸方向長さにおいて、溶接部２５の総長が非溶接部の総長以下であることが望ましい。また、導線圧着部７の軸方向の両端部（先後端）を非溶接部とすることで、少なくとも導線圧着部７の軸方向の両端部では、溶接部２５が存在しないため、周方向に対して均一に圧縮することが可能となる。一方、導線圧着部７の軸方向の両端部（先後端）をあえて溶接部２５とすることで、圧着時にバレル片の過剰な変形をより確実に抑制することができる。

なお、突合せ部２３は、溶接時において、端部同士が接触して隙間が０であってもよいが、加工時のスプリングバック等により、わずかに隙間が形成されてもよい。この際、対向するバレル片（板状部材）の端部同士の隙間は、導線１３を構成する導体素線径よりも小さいことが望ましく、例えば、０．０１ｍｍ以下であることが望ましい。なお、溶接部２５以外の部位において、あえて突合せ部２３に隙間が形成されることで、導線１３の挿入時に、導線圧着部７の内部の導線１３の位置を把握することができる。

被覆導線１１は、予め先端部の被覆部１５を剥離して、先端部の導線１３を露出させておく。なお、被覆導線１１を端子１の圧着部５へ挿入する前に、図８（ａ）に示すように、導線１３の先端部に端末処理部１９を形成してもよい。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。

図８（ｂ）は、端末処理前における導線１３の先端部の形態を示す図である。本実施形態では、被覆導線１１の先端から見た際に、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は複数の素線からなる。なお、本実施形態では、中央に抗張力体１７を有する場合について説明するが他の被覆導線でも同様である。

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おそれがある。

このような場合には、図８（ｄ）に示すように、それぞれの導体素線ごとにめっき層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、図９に示すように、それぞれの導体素線ごとにめっき層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、導体素線ごとのめっきと、一括めっきの種類を変えてもよい。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、導体素線を束ねて一括してめっき処理を行うと、導体素線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おそれがある。これに対し、事前に導体素線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導体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、被覆導線の被覆部の先端から露出し、このように先端部を処理した被覆導線１１の導線１３を、筒状の導線圧着部７に挿入する。被覆導線１１の先端部を圧着部５へ配置すると、導線圧着部７には導線１３の露出部が位置し、被覆圧着部９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。

その後、導線圧着部７で導線１３を全周から略筒状に圧着するとともに、被覆圧着部９で被覆部１５を圧着することで、被覆導線１１と端子１とが電気的に接続された端子付き電線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。

以上説明したように、本実施形態によれば、導線圧着部７を予め丸めて略筒状に形成しておくことで、圧着時の導線圧着部７の変形を抑制し、導線圧着部７を略円形に圧着することができる。このため、バレル片が導線１３に食い込むことを抑制することができる。

また、導線圧着部７の突合せ部２３が接合される溶接部２５が、全長にわたって形成されていないため、圧着時に溶接部と非溶接部の強度差による接続強度の低下を抑制することができる。例えば、溶接部２５と非溶接部との圧着時の軸方向への伸び量が異なる場合でも、溶接部２５の軸方向の両側に非溶接部が存在するため、この影響を非溶接部で吸収することができる。一方、少なくとも一部に溶接部２５が形成されるため、バレル片の端部のずれを抑制し、過剰な折れ曲がりを抑制することができる。

また、導線圧着部７が略筒状であるため、導線１３の全周３６０°から確実に圧着することができる。このため、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、抗張力体１７を含む被覆導線１１にも適用可能であり、この場合、細径の被覆導線１１であっても、高い接続強度を確保することができる。例えば、導線１３の断面積が０．０５ｓｑ以下であっても、導線圧着部７における導線１３の引張強度を５０Ｎ以上とすることができる。例えば、実際に、複合導体断面積０．０５ｓｑの被覆導線（導線材質：軟銅、抗張力体材質：ＰＢＯ繊維）について、導体の圧縮率（＝圧縮後の断面積／圧縮前の断面積）８０％で圧着した結果、引張強度５０Ｎ以上で、抵抗０．７５ｍΩ以下の良好な結果を得ることができた。

ここで、抗張力体１７の周囲に導線１３が配置された被覆導線１１の導線圧着部７においては、圧着された際に、導線圧着部７の内部には径方向に圧縮応力が作用する。この圧縮応力が小さい場合には、導線１３と抗張力体１７との接触面における摩擦力が、端子１と導線１３との接触面における摩擦力よりも小さくなる。このために、端子付き電線１０に引張荷重を与えた場合に、導線１３に荷重が集中し、導線１３が破断しやすくなる。

一方、導線１３と抗張力体１７との接触面においては滑りが生じ、抗張力体１７に圧縮応力が作用せず、抗張力体１７は切断することなく抜ける現象が生じ、抗張力体１７による引張強度が十分に発現しないおそれがある。上記のような現象を防ぎ、圧着により十分な圧縮応力を得るために、導線１３と抗張力体１７との間の摩擦力を増大させても良い。例えば、導線圧着部７の内面に凹凸を設けることで、部分的に抗張力体１７への圧縮応力を高め、引き抜け防止することができる。

ここで、抗張力体１７が、複数の素線で形成される場合には、圧縮時における抗張力体素線の移動によって、抗張力体１７の外形が凹凸形状となることで、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。

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。

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
１２………複合導体
１３………導線
１５………被覆部
１７………抗張力体
１９………端末処理部
２１………めっき層
２３………突合せ部
２５………溶接部

Claims (5)

1. 被覆導線と電気的に接続される端子であって、
   前記被覆導線の先端の被覆部から露出する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、断面が略円形の筒状に形成され、対向する前記板状部材の端部同士が、前記導線圧着部の軸方向に対して、一部のみ溶接されていることを特徴とする端子。
2. 請求項１記載の端子と被覆導線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、複数の前記導線と、少なくとも１本の抗張力体からなり、前記被覆導線の長手方向に垂直な断面において、前記抗張力体が前記被覆導線の略中心に位置し、前記導線が前記抗張力体の外周部に配置されていることを特徴とする端子付き電線。
3. 前記導線が前記抗張力体の外周部で撚り合わせられていることを特徴とする請求項２記載の端子付き電線。
4. 請求項２又は請求項３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。
5. 端子付き電線の製造方法であって、
   端子は、導線圧着部と被覆圧着部とを有するオープンバレル型であり、
   前記導線圧着部のバレル片の端部を突合せるように丸めて、突合せ部を、前記導線圧着部の軸方向に対して一部のみ溶接して、筒状の前記導線圧着部に、被覆導線の被覆部の先端から露出する導線を挿入して、前記導線圧着部で前記導線を全周から略筒状に圧着するとともに、前記被覆圧着部で前記被覆部を圧着することを特徴とする端子付き電線の製造方法。

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