JP5055361B2 - 二つの電気伝導性部材を互いに連結する方法 - Google Patents

Description

本発明は金属の針金を有する可撓性をもった電線の形の第１の電気伝導性部材を第２の電気伝導性金属部材、例えば電線または連結要素に連結する方法に関する。

本発明の目的は、自動車の中で蓄電池から始動装置へと走っている電線を引くための実装コストを大幅に減少させるために、このような電線を前以て製造しておくことである。この点に関し配置を決定的に簡単化するためには、これらの電線は一方では特定の長さをもつようにつくられ、他方では曲線部分および／または曲がりをもつようにつくられる。このような製造法の実行を可能にするためには、これらの電線は対応する剛性をもっていなければならないが、これは電線がワンピース（ｏｎｅ−ｐｉｅｃｅ）形の細片またはワンピース形の針金または棒を具備するようにつくられている場合に達成される。

しかし、このような電線はまた可撓性の区域をもたなければならないか、或いは前以て製造したにも拘わらず長さを比較する際種々の選択肢が存在するに違いないから、可撓性の線部材を用いて電線をつくる必要がある。

比較的低価格であるため、このような電線は好ましくはアルミニウムからつくられる。

銅と比較した場合の価格対性能の比に基づき、アルミニウムは自動車産業以外の用途の
電線に対しても注目されている材料である。このような用途の一つはエレベーター制御技術の分野における用途である。この場合、平らな電線を用い、静止したスイッチ板のパネルとエレベーターの車体との間の連結子としてエレベーターのシャフトに使用する。このような電線を用いた場合、電線の引張り強さはエレベーターのコンベヤの高さに適合しなければならない。或るコンベヤの高さを越えた場合、通常の電線は繊維布のコードまたは鋼のケーブルの形をした支持要素によって補強しなければならない。アルミニウムの引張り強さは比較的低いから、特に電線がアルミニウムからつくられている場合、このことが必要である。この理由のために、多数の針金を具備したアルミニウムからつくられた電線を、クロム−ニッケル合金からつくられた針金を用いて補強することが知られている。

第２の電気伝導性の部材、例えば剛性をもった電線、または連結要素と共に使用するようにつくられた可撓性の電線の場合、これらの二つの部材を一緒に連結し、この際この連結によって連結点のところに生じる接触抵抗をできるだけ少なくする必要がある。

抵抗溶接法によって剛性をもった金属の部材を互いに連結することは公知である。このことが可能なのは、二つの剛性をもった金属部材をしっかりと固定して接触させ、ここを通って流れる電流を用いて溶接することにより互いに連結ことができるからである。多数の金属の針金を用いてつくられた可撓性の電線を抵抗溶接法により剛性をもった金属部材に連結することは未だ可能になっていない。何故なら、可撓性の電線の針金は、抵抗溶接法に必要なようには圧力をかけて剛性をもった部材に接触させることができないからである。

従って本発明の目的は、多数の針金を有する可撓性の電線を抵抗熔融法により第２の金属部材、例えばワンピース形の金属の電気伝導体または連結要素に連結することができる方法を提供することである。

本発明に従えばこの目的は、可撓性の電線の自由端をスリーブの中に挿入し、これを該スリーブに圧しつけ、さらに可撓性の電線に割り当てられた第２の電気伝導性の部材の端をスリーブの自由端の中に挿入して可撓性の電線と接触させ、これら二つの部材に電流を流し、これによって互いに近接した端を一緒に熔融させる段階を含んで成り、またスリーブは互いに連結すべき二つの部材の金属に比べ高い融点をもった金属からつくられていることを特徴とする方法によって達成される。

好ましくは、電流を通している間圧力をかけて二つの電気部材を接触させる。

また、電気伝導性の金属の第２の部材は、細片、棒、または針金の形に成形された電気伝導体を有する電線の形をし、これを多数の針金を有する可撓性の電線に連結することが好適である。この場合、第１の部材に面する第２の部材の面は或る輪郭をもった形につくられ、この輪郭はワッフル形のパターンをもつようにつくられていることが好ましい。さらに、可撓性の電線はアルミニウムからつくられた多数の針金を有し、これはクロム−ニッケル合金から成る針金によって補強されていることができる。この場合、これらの二つの電気伝導性の部材はアルミニウム、銅、真鍮、或いはアルミニウムからつくられていることができ、針金はクロム−ニッケル合金からつくられていることができる。またスリーブは鋼のシートからつくられていることができる。

二つの電気伝導性の部材が一緒に溶接されると直ぐに、絶縁体、特に収縮フィルムの形の絶縁体を連結点の上に被覆することが好ましい。

次に添付図面に示した三つの具体化例に基づき、本発明の方法および本発明の電線を詳細に説明する。

図１、および図１Ａ〜１Ｃにおいては，多数の金属の針金１１を有し、絶縁材１２を具備するようにつくられた可撓性の電線１、並びにやはり絶縁材２２を具備しワンピースの形をした金属の電気伝導体２１を備えている電線２が示されており、該２本の電線１および２は互いに連結されるべき電線である。この目的のために、これら２本の電線１および２は、互いに向き合った端の上の被覆が剥がされている。複合体をつくるためには、内法の（正味の）断面が互いに連結されるべき針金１１および伝導体２１の断面とほぼ等しい金属のスリーブ３を取り付ける。

図２に示されているように、第１の工程段階において、多数の針金１１を有する可撓性の電線１の被覆を剥がされた自由端を、スリーブ３の長さの少なくとも２／３に亙ってスリーブの方へ動かし、針金１１をスリーブ３に圧しつける。次に、伝導体２１の自由端を伝導体２１が向き合った他の側からスリーブ３の中へと動かし、圧力をかけて針金１１が接触するようにする。この連結については図２Ａを参照されたい。次に電流を２本の電線１および２を通して流し、これによってスリーブ３の内部に生じる接触抵抗により非常に高い温度が発生し、電線１および２の自由端が互いに熔融する。

この操作モードを可能にするためには、針金１１および電気伝導体２１がつくられた金属または複数の金属の融点よりも高い金属からスリーブ３をつくらなければならない。好適具体化例に従えば、針金１１および電気伝導体２１はアルミニウムまたは銅からつくられ、スリーブ３は鋼のシートからつくられる。使用される金属が互いに熔接できる限り、針金１１および電気伝導体２１は種々の金属からつくることができる。針金１１および電気伝導体２１が互いにしっかりと連結されると直ぐに、連結点はその上に強制的に被覆された収縮フィルム４により絶縁される。この目的に対しては図２Ｂを参照されたい。

この工程では、使用の際の要求に対応して、剛性をもった区域を有しその間にまたはそれに引き続いて可撓性の区域をもつようにつくられた電線を製造することができる。このようにして自動車の中で電線を配置する際の特殊な要求にこのような電線を合わせることができる。

この場合この方法では、多数の針金１１を有する電線を熔接により剛性をもった電線２に連結できることが適切である。さらに、この電線の連結点は、曲がることによって生じる損傷が該連結点のところに位置する金属スリーブ３により防がれている。この熔接により、２本の電線に対し必要な相互間の電気的および機械的連結を行うことができる。

図３および図３Ａに示されている第２の具体化例に従えば、多数の針金１１ａを有し絶縁材１２ａを具備するようにつくられた可撓性の電線１ａを、円筒形の部材５１を具備し連結用の標識５２が取り付けられるようにつくられた連結要素５に対し本発明方法により連結する。またこの場合には、電線１ａの被覆を剥がされた自由端の針金１１ａがスリーブ３ａの中へ片側から挿入され、該スリーブ３ａは針金１１ａで圧され、他の側から連結要素５の円筒形の部材５１がスリーブ３ａの中に挿入され、この二つの部材１ａおよび５の面は圧力をかけられて接触している。この時、電流を電線１ａおよび連結要素５を通して流すと、連結要素は著しく加熱されてこの二つの部材は互いに熔融する。

これは、多数の金属の針金を有する可撓性の電線の上に被覆されたスリーブを用い、この電線を抵抗熔接法により他の電気伝導体の部材に永久的に連結できる他の実用的な例である。

図４および図４Ａに描かれた第３の具体化例に従えば、可撓性の電線１ｂは多数の針金１１ｂから成り、該針金は絶縁材１２ｂで被覆され且つアルミニウムからつくられており、該電線はアルミニウムより引張り強さがかなり良好な金属、例えばクロム−ニッケル合金から成る中心の針金１３を含んでいる。付加的な針金１３で補強されたこのような電線１ｂは例えばエレベーターのシャフトに使用される。

またこの場合にも、電線１ｂの被覆が剥がされた自由端が片側からスリーブ３ｂの中に挿入されてスリーブ３ｂで圧され、他の側から連結要素５の円筒形の部材５１がスリーブ３ｂの中に挿入され、これら二つの部材１ｂおよび５は圧力をかけられて接触している。この時、電流を電線１ｂおよび連結要素５を通して流すと、連結要素は著しく加熱されてこの二つの部材は互いに熔融する。

このように本発明方法によれば、アルミニウムからつくられ且つ付加的な針金により引張り強さが著しく増加した可撓性の電線は、やはり抵抗熔接法により連結要素に連結することができ、この連結は一方ではできるだけ低い接触抵抗をもち、他方では高い機械的強度をもつという要求を最適な方法で満たしている。

引張り強さに関しては、アルミニウムの引張り強さは約８０Ｎ／ｍｍ^２、銅の引張り強さは約２５０Ｎ／ｍｍ^２、クロム−ニッケル合金の引張り強さは約２０００Ｎ／ｍｍ^２あることを参考にされたい。

針金１１、１１ａまたは１１ｂに面した電気伝導体２１または連結要素５の面は輪郭をもった形をなしているようにつくられることが好ましい。この点に関しては、これら二つの部材を熔接することにより得られる連結は、接触抵抗が低くなり引張り強さが増加するように最適化される。

図５および図５Ａには、円筒形の連結部材５１ａおよび標識５２ａを具備した連結要素５ａが示されているが、ここで連結部材５１ａは、標識５２ａから遠い方の側にワッフルのパターンの輪郭をもつようにつくられている。この輪郭に基づき、連結要素５ａと次の電線との特に有効な連結が得られ、これによってこの連結の機械的強度が最適化され、この連結の電気的な接触抵抗が最低になる。

このことは、電気伝導体２１がこのような輪郭をもっている場合にも適用される。

本発明方法を用いて抵抗熔接法により互いに連結された二つの電気部材の側面図。 それぞれ図１の線ＩＡ、ＩＢ、ＩＣに沿った断面図。 連続した三つの工程段階における本発明方法に使用される部材のそれぞれの軸方向の断面図。 本発明方法を使用した第２の具体化例の部材。 本発明方法を使用した第３の具体化例の部材。 本発明方法に使用される連結要素の軸測投影図および全面図。

Claims (9)

1. 金属の針金（１１）を有する可撓性の電線（１）の形をした第１の電気伝導性部材を第２の電気伝導性の金属部材、すなわち第２の電線（２）または連結要素（５）に連結する方法において、
   該可撓性の電線（１）の自由端をスリーブ（３）の中に挿入して、該電線を該スリーブと一緒に圧縮し、さらに可撓性の電線（１）に割り当てられた第２の電気伝導性の部材（２、５）の端をスリーブ（３）の自由端の中に挿入して可撓性の電線（１）と接触させ、これら二つの部材（１；２、５）に電流を流し、これによって互いに近接した端を一緒に熔融させる段階を有し、スリーブ（３）は互いに連結すべき二つの部材（１：２、５）の金属に比べ高い融点をもった金属からつくられていることを特徴とする方法。
2. 圧力をかけて二つの電気伝導性の部材（１；２、５）を接触させ、同時に電流を通すことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 電気伝導性の金属の第２の部材（２）は、細片、棒または針金の形をした電気伝導体（２１）を備えた電線によってつくられ、これは多数の針金（１１）を有する可撓性の電線（１）に連結されていることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 第２の電気伝導性の部材は多数の針金（１１）を有する可撓性の電線（１）と連結された連結要素（５、５ａ）によってつくられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載された方法。
5. 第１の部材（１、１ａ）に面した第２の部材（２、５、５ａ）の面は或る輪郭をもつようにつくられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載された方法。
6. 該輪郭はワッフルのパターン（５１ｃ）になるようにつくられていることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 可撓性の電線（１ｂ）はクロム−ニッケル合金からつくられた針金（１３）によって補強された多数の針金（１１ｂ）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載された方法。
8. 二つの電気伝導性の部材（１、１ａ、２）はアルミニウム、銅、真鍮および／またはアルミニウムからつくられ、針金はクロム−ニッケル合金からつくられ、スリーブ（３、３ａ）は鋼のシートからつくられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載された方法。
9. 収縮フィルム（４）の形の絶縁材が連結点の上に被覆されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載された方法。

Images