JP6276820B2 - 被覆電線の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、導体部を絶縁材からなる絶縁被覆によって被覆した複数の被覆電線の導体部同士を接合する被覆電線の接合方法に関する。

従来、ワイヤハーネスを用いて自動車の電気回路を構成する場合、ワイヤハーネスの被覆電線には多数の分岐を設ける必要がある。このような被覆電線の分岐部分は、複数の被覆電線の絶縁被覆を除去して露出した導体部同士を接合する被覆電線の接合方法を用いる。

被覆電線の接合方法としては、例えば、特許文献１には、接合部分に圧着接合端子を用いた接合（以下、「圧着接合」という）が記載されている。
また、例えば、特許文献２には、接合部分に圧力と、電流または超音波振動と、を与える接合（以下、「溶接接合」という）が記載されている。

圧着接合は、圧着接合端子を複数の被覆電線の接合部分となる導体部同士を圧着することによって、複数の被覆電線を接合しているため、圧着した圧着接合端子の外観から接合状態の良否を判断し易い。すなわち、圧着接合端子の外観から被覆電線の接合部分が固着しているか否かを判断でき、結果的に、機械的な接続信頼性を得ることができる。

また、溶接接合は、多くの本数の被覆電線の導体部同士を接合する場合であっても、接合に必要な熱、あるいは、超音波振動を接合部分の内部まで伝えることができ、接合部分の接触抵抗を小さく抑えることができ、結果的に、電気的な接続信頼性を得ることができる。

ところで、近年、自動車業界では環境への配慮から、車両を軽量化することによって燃費を向上させることが重要な課題となっている。このため、導体部が銅、または、銅合金からなる銅電線に対して、導体部がより軽量なアルミニウム、または、アルミニウム合金からなるアルミ電線が注目されている。

このため、ワイヤハーネスには、アルミ電線と銅電線とを混在して使用することが想定される。この場合、被覆電線の分岐部分では、アルミニウム、または、アルミニウム合金からなる導体部（以下、「アルミ製導体部」という）と、銅、または、銅合金からなる導体部（以下、「銅製導体部」という）との接合が行われることになる。

なお、アルミ製導体部は酸化被膜を形成するため、圧着接合端子よる圧着時にその酸化被膜を圧着接合端子に形成した凹凸部分であるセレーション、あるいは、簡易な構成でありながらセレーションとしての機能をなす貫通孔によって破壊することによって接触抵抗を小さくするようにしている。

特開２００９−１２９８１２号公報 特開平９−８２３７５号公報

しかしながら、圧着接合は、接合する被覆電線の本数が多くなると、各被覆電線の導体部のほつれ等の乱れの影響が大きくなり、接合部分の内部まで導体部同士の良好な接続を保つことができず、接触抵抗が大きくなるため、被覆電線を比較的少ない本数しか接合できないという問題があった。
すなわち、圧着接合は、多くの本数の被覆電線を接合する場合、電気的な接続信頼性に問題を生じるおそれがあった。
一方、溶接接合は、外観上、被覆電線の接合部分の固着が確実になされているか否かを判断することが難しく、機械的な接続信頼性に問題を生じるおそれがあった。
また、銅製導体部とアルミ製導体部とを混在して接合する場合、かつ、圧着接合端子に簡易な構成でありながらセレーションとしての機能をなす貫通孔を形成した場合、銅製導体部およびアルミ製導体部のほつれ等の乱れの影響で、アルミ製導体部を貫通孔に重なる位置に配置することが難しく、アルミ製導体部の酸化被膜を貫通孔によって破壊できず、結果的に、電気的な接続信頼性が低下するおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被覆電線であるアルミ電線および銅電線を混在して多くの本数の被覆電線を簡易な構成で接合する場合であっても、複数の被覆電線の接合部分の電気的および機械的な接続信頼性を確保することができる被覆電線の接合方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る被覆電線の接合方法は、アルミニウム、または、アルミニウム合金からなるアルミ製導体部を絶縁被覆で被覆したアルミ電線、および、銅、または、銅合金からなる銅製導体部を絶縁被覆で被覆した銅電線の２種類の被覆電線が混在する複数の前記被覆電線の前記アルミ製導体部および前記銅製導体部の２種類の導体部同士を接合する被覆電線の接合方法であって、前記アルミ電線および前記銅電線のそれぞれの前記絶縁被覆を前記アルミ電線および前記銅電線のそれぞれの端部から離れた位置で延在方向の所定区間だけ除去することによって前記アルミ製導体部、あるいは前記銅製導体部を露出する絶縁被覆中剥ぎ工程と、前記アルミ製導体部を圧着接合端子に形成した貫通孔の少なくとも一部に重なる位置に配置して２種類の前記導体部同士を前記圧着接合端子によって圧着接合した後、さらに、前記圧着接合端子に圧力と、熱と、を与えることによって溶接接合する導体部接合工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る被覆電線の接合方法は、上記の発明において、前記導体部接合工程は、前記アルミ製導体部を圧着完了状態の前記圧着接合端子の底部に形成した前記貫通孔の少なくとも一部に重なる位置に配置することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る被覆電線の接合方法は、前記アルミ製導体部、あるいは前記銅製導体部を、前記アルミ電線および前記銅電線のそれぞれの前記絶縁被覆を前記アルミ電線および前記銅電線のそれぞれの端部から離れた位置で延在方向の所定区間だけ除去して露出し、前記アルミ製導体部、あるいは前記銅製導体部のほつれ等の乱れを防止することによって、アルミ電線、および、銅電線の２種類の前記被覆電線が混在する前記複数の被覆電線の前記導体部同士の前記圧着接合端子による圧着接合の際、簡易な構成であってセレーションの機能をなす前記貫通孔に重なる位置に前記アルミ製導体部を容易に配置することができるので、前記アルミ製導体部の酸化被膜を前記貫通孔を利用して確実に破壊することができ、しかも、圧着接合の後、さらに溶接接合を実施しているので、被覆電線であるアルミ電線および銅電線を混在して多くの本数の被覆電線を簡易な構成で接合する場合であっても、複数の被覆電線の接合部分の電気的および機械的な接続信頼性を確保することができる。

本発明の請求項２に係る被覆電線の接合方法は、前記圧着接合端子による圧着接合の際、前記アルミ製導体部を前記圧着接合端子の底部に載置することによって、前記アルミ製導体部を前記貫通孔の少なくとも一部に重なる位置に配置することができるので、より容易に前記アルミ製導体部を前記貫通孔の少なくとも一部に重なる位置に配置することができる。

図１は、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法によって接合した複数の被覆電線の接合部分周辺の斜視図であり、（ａ）が圧着接合端子をかしめる側から視た図であり、（ｂ）が圧着接合端子を貫通孔側から視た図である。 図２は、図１に示す接合部分の断面図である。 図３は、（ａ）が、絶縁被覆を中剥ぎして露出したアルミ電線、および、銅電線を示した図であり、（ｂ）が、複数のアルミ電線および銅電線の露出した導体部同士を圧着接合した状態を示した図である。 図４は、（ａ）が溶接接合のため、電極Ｅを圧着接合端子に押し当てた状態を示した図であり、（ｂ）が溶接接合後の圧着接合端子を含む接合部分を絶縁テープによって覆った状態を示した図である。 図５は、アルミ製導体部の圧着接合端子に対する配置位置の違い、および、圧着接合後溶接接合有り無しの違いによる接合部分における接触抵抗の比較を行うためのグラフである。 図６は、アルミ製導体部の圧着接合端子に対する配置位置の違い、および、圧着接合後溶接接合有り無しの違いによる接合部分における接触抵抗の比較を行うためのグラフである。 図７は、（ａ）が本発明の実施例に係る被覆電線の接続方法での圧着接合端子に対する２種類の被覆電線の配置関係を示した図であり、（ｂ）が（ａ）の比較対象となる配置関係を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る被覆電線の接合方法の好適な実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法によって接合した複数の被覆電線１０の接合部分３０周辺の斜視図であり、（ａ）が圧着接合端子２０をかしめる側から視た図であり、（ｂ）が圧着接合端子２０を貫通孔２１側から視た図である。図２は、図１に示す接合部分３０の断面図である。
なお、図２では、銅製導体部１１Ｃおよびアルミ製導体部１１Ａのそれぞれは、銅製素線１３ｃ、あるいは、アルミ製素線１３を示さず、簡略化して示している。
本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法は、例えば、自動車の電気回路を構成するワイヤハーネスの被覆電線１０の分岐部分に用いる。この被覆電線の接合方法は、アルミニウム、または、アルミニウム合金からなるアルミ製導体部１１Ａを絶縁被覆１２で被覆したアルミ電線１０Ａ、および、銅、または、銅合金からなる銅製導体部１１Ｃを絶縁被覆１２で被覆した銅電線１０Ｃの２種類の被覆電線１０が混在する複数の被覆電線１０のアルミ製導体部１１Ａおよび銅製導体部１１Ｃの２種類の導体部１１同士を接合する。

まず、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法に用いる銅電線１０Ｃについて説明する。
銅電線１０Ｃは、銅製導体部１１Ｃと、銅製導体部１１Ｃの外周を被覆する絶縁材である絶縁被覆１２と、を有する。
銅製導体部１１Ｃは、銅、あるいは銅合金の線材からなる複数の銅製素線１３ｃを束ねてなる。
なお、銅製導体部１１Ｃは、複数の銅製素線１３ｃを束ねてなるものを例示したが、これに限らず、単芯線であっても構わない。
絶縁被覆１２は、絶縁性の合成樹脂からなり、銅製導体部１１Ｃの外周を包囲するように被覆することによって、銅製導体部１１Ｃを外部から絶縁可能に保護するものである。

銅電線１０Ｃは、銅電線１０Ｃの端部から離れた位置で延在方向の所定区間だけ除去する（以下、「絶縁被覆を中剥ぎする」という）。

次に、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法に用いるアルミ電線１０Ａについて説明する。
アルミ電線１０Ａは、アルミ製導体部１１Ａと、アルミ製導体部１１Ａの外周を被覆する絶縁材である絶縁被覆１２と、を有する。
アルミ製導体部１１Ａは、アルミニウム、または、アルミニウム合金の線材からなる複数のアルミ製素線１３ａを束ねてなる。
なお、アルミ製導体部１１Ａは、複数のアルミ製素線１３ａを束ねてなるものを例示したが、これに限らず、単芯線であっても構わない。
絶縁被覆１２は、絶縁性の合成樹脂からなり、アルミ製導体部１１Ａの外周を包囲するように被覆することによって、アルミ製導体部１１Ａを外部から絶縁可能に保護するものである。

このアルミ電線１０Ａは、銅電線１０Ｃと同様に、絶縁被覆１２を中剥ぎする。

次に、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法に用いる圧着接合端子２０について説明する。
圧着接合端子２０は、複数のアルミ電線１０Ａおよび銅電線１０Ｃの露出した導体部１１同士を接合するように圧着するものである。
この圧着接合端子２０は、銅、あるいは銅合金等の金属からなる板状部材を金型プレス加工等によって成形してなる。

また、圧着接合端子２０は、複数のアルミ電線１０Ａおよび銅電線１０Ｃの露出した導体部１１への圧着前に、各被覆電線１０の導体部１１を圧着接合端子２０上に載置できるように、載置する被覆電線１０の延在方向に直交する断面形状が上部を開口した略Ｕ字状になっている。
このような圧着接合端子２０を導体部１１に圧着する場合、圧着前の略Ｕ字状の圧着接合端子２０に複数の被覆電線１０の導体部１１を載置した状態で、いわゆるクリンパ、アンビルと称される不図示の圧着治具等によって、複数の被覆電線１０の導体部１１を包むように圧着接合端子２０を圧着する。

また、圧着接合端子２０は、貫通孔２１を有する。貫通孔２１は、圧着完了状態の圧着接合端子２０の底部２０ａに形成する。この貫通孔２１は、いわゆるセレーションとして機能するものであり、圧着接合端子２０を圧着する際、アルミ電線１０Ａの露出したアルミ製導体部１１Ａの酸化被膜を破壊する。
このような貫通孔２１は、圧着接合端子２０の強度等を考慮するとその形成範囲を大きくすることはできないものの、凹凸形状のセレーションに比べて簡易な構成であり、加工が容易である。

次に、図３および図４を用いて、被覆電線の接合方法の作業工程について説明する。
図３は、（ａ）が、絶縁被覆１２を中剥ぎして露出したアルミ電線１０Ａ、および、銅電線１０Ｃを示した図であり、（ｂ）が、複数の被覆電線１０の露出した導体部１１同士を圧着接合した状態を示した図である。図４は、（ａ）が溶接接合のため、電極Ｅを圧着接合端子に押し当てた状態を示した図であり、（ｂ）が溶接接合後の圧着接合端子２０を含む接合部分３０を絶縁テープ４０によって覆った状態を示した図である。
なお、以下に示す作業は、装置を用いて自動で行ってもよいし、治具等を用いて手作業によって行ってもよい。

まず、絶縁被覆中剥ぎ工程を実施する（図３（ａ）参照）。この絶縁被覆中剥ぎ工程は、アルミ電線１０Ａと銅電線１０Ｃとが混在した複数の被覆電線１０の各被覆電線１０の絶縁被覆１２を中剥ぎすることによって、各被覆電線１０の導体部１１を露出する工程である。このように、被覆電線１０の絶縁被覆１２を中剥ぎすることによって導体部１１を露出すると、被覆電線１０の端末部の絶縁被覆１２を剥ぐことによってアルミ製導体部１１Ａ、および、銅製導体部１１Ｃを露出するのに比較して、アルミ製導体部１１Ａ、および、銅製導体部１１Ｃをほつれ等の乱れのない状態に維持することができる。

また、このように絶縁被覆１２を中剥ぎして露出した複数の被覆電線１０の導体部１１同士を接合することによって、被覆電線１０の接合部分３０では、被覆電線の端末部に露出した導体部を接合する場合に比して少ない被覆電線の本数でより多くの分岐数を得ることができる。
なお、接合部分３０で奇数本の被覆電線１０を分岐する場合、使用しない分岐電線をダミーの電線として処理すればよい。
また、この絶縁被覆中剥ぎ工程は、複数の被覆電線１０の各被覆電線１０の延在方向での絶縁被覆１２の除去区間を略等しく調整している。

その後、導体部接合工程として、圧着接合端子２０によってアルミ電線１０Ａと銅電線１０Ｃの２種類の被覆電線１０が混在する複数の被覆電線１０の露出した２種類の導体部１１同士を圧着接合する（図３（ｂ）参照）。この作業では、クリンパ、アンビル等の不図示の圧着治具を用いて圧着接合端子２０を圧着する。
また、この作業では、アルミ製導体部１１Ａを圧着接合端子２０に形成した貫通孔２１の少なくとも一部に重なる位置に配置して２種類の導体部１１同士を圧着接合端子２０によって圧着接合する。
ここで、絶縁被覆１２を中剥ぎすることによって露出したアルミ製導体部１１Ａおよび銅製導体部１１Ｃのそれぞれは、ほつれ等の乱れを防止できるので、アルミ製導体部１１Ａを貫通孔２１の少なくとも一部に重なる位置に配置し易い（図２参照）。このため、アルミ製導体部１１Ａと銅製導体部１１Ｃとが混在して接合する場合であっても、圧着接合によって、アルミ製導体部１１Ａの酸化被膜を貫通孔２１によって確実に破壊することができる。

その後、導体部接合工程として、溶接接合に一般的に使用する電極Ｅを圧着接合端子２０に押し当て、電極Ｅから圧着接合端子２０に圧力および電流を与えることによって、複数の被覆電線１０の導体部１１を溶接接合する（図４（ａ）参照）。これにより、複数の被覆電線１０の接合部分３０は、圧着接合、および、溶接接合の両方の接合方法を用いて接合したことになる。
なお、導体部接合工程は、複数の被覆電線１０を、絶縁被覆１２の除去区間を揃えて接合する。

その後、溶接接合後の圧着接合端子２０を含む接合部分３０を絶縁テープ４０によって覆う（図４（ｂ）参照）。この作業によって、複数の被覆電線１０の接合部分３０を絶縁可能に保護する。

次に、図５から図７を用いて、アルミ製導体部１１Ａの圧着接合端子２０に対する配置位置の違い、および、圧着接合後溶接接合有り無しの違いによる接合部分における接触抵抗の比較を行う。
図５および図６は、アルミ製導体部１１Ａの圧着接合端子２０に対する配置位置の違い、および、圧着接合後溶接接合有り無しの違いによる接合部分３０における接触抵抗の比較を行うためのグラフである。図７は、（ａ）が本発明の実施例に係る被覆電線の接続方法での圧着接合端子に対する２種類の被覆電線の配置関係を示した図であり、（ｂ）が（ａ）の比較対象となる配置関係を示した図である。
なお、図５、および、図６に示したグラフは本発明者が発明の効果を確認するために実施した試験の結果である。
また、耐久試験は、複数の被覆電線１０の接合部分３０に１２０℃、１３８時間の熱処理を行って接触抵抗の値を評価する。
なお、図５および図６では、縦軸が接触抵抗（ｍΩ）を示し、横軸が圧着接合後（記号Ａで示す）、圧着接合後さらに溶接接合を行った後（記号Ｂで示す）、耐久試験実施後（記号Ｃで示す）の接触抵抗の測定データを並べて示している。また、グラフ中の「ひし形印」が圧着接合後溶接接合有りの場合の測定データを示し、「正方形印」が圧着接合後溶接接合無しの場合の測定データを示している。

また、図５は、（ａ）が図２の位置Ｐ３および位置Ｐ４にアルミ製導体部１１Ａを配置し、残りに銅製導体部１１Ｃを配置したもので（図７（ａ）参照）、位置Ｐ３と位置Ｐ４に配置したアルミ製導体部１１Ａの間の接触抵抗を測定したものであり、（ｂ）が図２の位置Ｐ１および位置Ｐ２にアルミ製導体部１１Ａを配置し、残りに銅製導体部１１Ｃを配置したもので（図７（ｂ）参照）、位置Ｐ１と位置Ｐ２に配置したアルミ製導体部１１Ａの間の接触抵抗を測定したものである。

また、図６は、（ａ）が図２の位置Ｐ３および位置Ｐ４にアルミ製導体部１１Ａを配置し、残りに銅製導体部１１Ｃを配置したもので（図７（ａ）参照）、位置Ｐ３に配置したアルミ製導体部１１Ａと、位置Ｐ１に配置した銅製導体部１１Ｃとの間の接触抵抗を測定したものであり、（ｂ）が図２の位置Ｐ１および位置Ｐ２にアルミ製導体部１１Ａを配置し、残りに銅製導体部１１Ｃを配置したもので（図７（ｂ）参照）、位置Ｐ１に配置したアルミ製導体部１１Ａと位置Ｐ３に配置した銅製導体部１１Ｃとの間の接触抵抗を測定したものである。

図５および図６に示したグラフでは、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法に該当するものが、図５および図６の（ａ）のグラフで横軸記号ＢおよびＣに示した「ひし形印」の測定データであり、これらの測定データは、他の接合条件の接触抵抗に比較して低く抑えられていることが分かる。

本発明の実施例にかかる被覆電線の接合方法は、アルミ製導体部１１Ａ、あるいは銅製導体部１１Ｃを、アルミ電線１０Ａおよび銅電線１０Ｃのそれぞれの絶縁被覆１２をアルミ電線１０Ａおよび銅電線１０Ｃのそれぞれの端部から離れた位置で延在方向の所定区間だけ除去して露出し、アルミ製導体部１１Ａ、あるいは銅製導体部１１Ｃのほつれ等の乱れを防止することによって、アルミ電線１０Ａ、および、銅電線１０Ｃの２種類の被覆電線１０が混在する複数の被覆電線１０の導体部１１同士の圧着接合端子２０による圧着接合の際、簡易な構成であってセレーションの機能をなす貫通孔２１に重なる位置にアルミ製導体部１１Ａを容易に配置することができるので、アルミ製導体部１１Ａの酸化被膜を貫通孔２１を利用して確実に破壊することができ、しかも、圧着接合の後、さらに溶接接合を実施しているので、被覆電線であるアルミ電線１０Ａおよび銅電線１０Ｃを混在して多くの本数の被覆電線１０を簡易な構成で接合する場合であっても、複数の被覆電線１０の接合部分３０の電気的および機械的な接続信頼性を確保することができる。

また、本発明の実施例にかかる被覆電線の接合方法は、圧着接合端子２０による圧着接合の際、アルミ製導体部１１Ａを圧着接合端子２０の底部２０ａに載置することによって、アルミ製導体部１１Ａを貫通孔２１の少なくとも一部に重なる位置に配置することができるので、より容易にアルミ製導体部１１Ａを貫通孔２１の少なくとも一部に重なる位置に配置することができる。

なお、本発明の実施例にかかる被覆電線の接合方法は、貫通孔２１を圧着接合端子２０の底部２０ａに形成するものを例示したがこれに限らず、側部等、その他の部分に形成してもよい。

また、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法は、圧着接合端子２０が圧着前に断面形状が略Ｕ字状であるものを例示したが、これに限らず、複数の被覆電線１０の導体部１１同士を圧着接合することができればその他の形状であっても構わない。例えば、圧着接合端子２０は、筒状であってもよい。

また、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法は、絶縁被覆中剥ぎ工程が複数の被覆電線１０の各被覆電線１０の延在方向での絶縁被覆１２の除去区間を略等しく調整するようにしていたが、これに限らず、絶縁被覆１２を中剥ぎすることによって複数の被覆電線１０の露出した導体部１１を接合できれば、各被覆電線１０で除去区間が異なっても構わない。

また、本発明の実施例に係る被覆電線の接合方法は、溶接接合として、電極Ｅによって圧力および電流を圧着接合端子２０に負荷するものを例示したが、これに限らず、超音波ホーン等によって圧力および超音波振動を圧着接合端子２０に負荷するようにしても構わない。

以上、本発明者によってなされた発明を、上述した発明の実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上述した発明の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

１０ 被覆電線
１０Ａ アルミ電線（被覆電線）
１０Ｃ 銅電線
１１ 導体部
１１Ａ アルミ製導体部（導体部）
１１Ｃ 銅製導体部（導体部）
１２ 絶縁被覆
１３ａ アルミ製素線
１３ｃ 銅製素線
２０ 圧着接合端子
２０ａ 底部
２１ 貫通孔
３０ 接合部分
４０ 絶縁テープ

Claims (2)

1. アルミニウム、または、アルミニウム合金からなるアルミ製導体部を絶縁被覆で被覆したアルミ電線、および、銅、または、銅合金からなる銅製導体部を絶縁被覆で被覆した銅電線の２種類の被覆電線が混在する複数の前記被覆電線の前記アルミ製導体部および前記銅製導体部の２種類の導体部同士を接合する被覆電線の接合方法であって、
   前記アルミ電線および前記銅電線のそれぞれの前記絶縁被覆を前記アルミ電線および前記銅電線のそれぞれの端部から離れた位置で延在方向の所定区間だけ除去することによって前記アルミ製導体部、あるいは前記銅製導体部を露出する絶縁被覆中剥ぎ工程と、
   前記アルミ製導体部を圧着接合端子に形成した貫通孔の少なくとも一部に重なる位置に配置して２種類の前記導体部同士を前記圧着接合端子によって圧着接合した後、さらに、前記圧着接合端子に圧力と、熱と、を与えることによって溶接接合する導体部接合工程と、
   を含むことを特徴とする被覆電線の接合方法。
2. 前記導体部接合工程は、
   前記アルミ製導体部を圧着完了状態の前記圧着接合端子の底部に形成した前記貫通孔の少なくとも一部に重なる位置に配置する
   ことを特徴とする請求項１に記載の被覆電線の接合方法。

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