JP6316229B2 - 接続端子付き電線及びその電線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、接続電線及びその電線の製造方法に係り、特に電線端末の絶縁被覆から露出された複数の芯線部に接続端子が形成された接続端子付き電線とその製造方法に関する。

自動車等の車両には、複数の電線を束ねたワイヤーハーネスが搭載されている。この種の電線は、電線端末の絶縁被覆から複数の芯線が露出され、この露出された芯線に相手端子と接続される端子金具が圧着されている。

しかしながら、この電線端末に圧着される端子金具は、電線端末を包み込むように加締められる一対のバレル片を有しているため、高圧ケーブルのように電線径が大きくなると、部品が大型化して部品コストが増大し、圧着作業の作業工数も多くなる。

これに対し、特許文献１には、電線端末の絶縁被覆から露出された複数の芯線に、回転ブラシを回転させながら押し付け、各芯線を不規則、乱雑に絡ませて団子状にした後、プレス成形することで、穴開きの接続端子が形成された電線の製造方法が開示されている。これによれば、接続端子を電線端末と一体化することができるから、別途端子金具が不要になり、部品コストを削減できる。

特開２０００−５７８５５号公報

しかしながら、特許文献１の場合、比較的細い芯線であれば、回転ブラシを押し付けて芯線同士を不規則に絡ませることができるが、高圧ケーブルのように比較的太い芯線では、各芯線の強度が高いため、芯線同士を不規則に絡ませることができなくなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、芯線の太さに関わらず、簡単な方法で形成できる接続端子付き電線とその製造方法を提供することを課題とする。

まず、本発明者らは、絶縁被覆から露出され、互いに平行に延びる複数の芯線に抵抗溶接を施したところ、隣り合う芯線の表面同士が溶着され、一体化できることが確認された。

しかしながら、このように平行に延びる芯線同士を溶着させると、穴開け加工を施したときに、芯線の長さ方向やこの方向と交差する方向の強度が不足して、芯線間の剥がれ（バラケともいう。）が生じることが懸念された。

そこで、このような芯線間の剥がれを抑制するとともに、上記課題を解決する接続端子付き電線について、鋭意検討した結果、本発明者らは、以下を発明するに至った。すなわち、本発明の接続端子付き電線は、電線端末の絶縁被覆から露出された複数の芯線に相手部品と接続される接続端子が形成され、該接続端子は、複数の芯線を複数の束に分け、この複数の束を絡めて溶着固化させた部位に貫通穴が形成されてなることを特徴とする。

これによれば、複数の芯線を複数の束に分けて絡めるだけなので、比較的太い芯線であっても、支障なく作業を行うことができ、自動化も容易である。また、このように複数の束を絡めることで、芯線を互いに交差させることができるので、交差する部分を中心に溶着固化後の接続端子の強度を高めることができる。したがって、穴開け加工を施しても、芯線間の剥がれを抑制することができる。

具体的に、接続端子は、２本の束が捩じられて溶着固化されていてもよいし、３本の束が互いに編み込まれて溶着固化されていてもよい。特に、後者のように束の数を増やして編み込むことにより、束同士が交差する部分を増やすことができるから、溶着固化後の接続端子の強度を高め、穴開け後の芯線間の剥がれを効果的に抑制することができる。

また、接続端子は、互いに絡み合った複数の束が折り返されて溶着固化されていることが好ましい。これによれば、折り返し部分に強度を持たせることができることに加え、各芯線の長さ方向と交差する方向の断面積を増やして芯線間の拘束力を高めることができるので、接続端子の強度が一層高められ、穴開け後の芯線間の剥がれを確実に防ぐことができる。

また、本発明の接続端子付き電線の製造方法においては、絶縁被覆から露出された複数の芯線を複数の束に分け、各束を互いに絡めて溶着固化させた後、穴開け加工を施すことを特徴とする。

この場合において、芯線の材質が銅又は銅合金の場合には、複数の束を抵抗溶接法により溶着固化することが好ましい。また、芯線の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合には、複数の束を超音波溶接法により溶着固化することが好ましい。

本発明によれば、芯線の太さに関わらず、簡単な方法で接続端子付き電線を形成することができる。

本発明が適用される接続端子付き電線の外観斜視図である。 電線端末から絶縁被覆を剥ぎ取る工程を説明する図である。 電線端末から露出された芯線の溶着工程を説明する図である。 電線端末から露出された芯線の穴開け工程を説明する図である。 貫通穴が形成された接続端子の断面図と上面図である。 絶縁被覆から露出された複数の芯線を２本の束に分け、捩られた状態を示す外観図である。 絶縁被覆から露出された複数の芯線を２本の束に分け、捩り、折り返した状態を示す外観図である。 絶縁被覆から露出された複数の芯線を３本の束に分け、編み込んだ状態を示す外観図である。

以下、本発明が適用される接続端子付き電線の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の接続端子付き電線１１（以下、電線１１と略す。）は、例えば、電気自動車やハイブリッドカー等に搭載されるワイヤーハーネスを構成する電線に使用され、バッテリやインバータ及びモータ等の電気機器間に配索されるものであるが、この例に限定されるものではなく、種々の電線に適用できる。図１では、電線１１を相手側の電機機器１３に搭載される相手部品１５に接続する例を示す。

電線１１は、図１に示すように、断面円形に形成され、樹脂製の絶縁被覆１７が複数の芯線１９を覆って形成される。電線１１の端末部は、絶縁被覆が剥ぎ取られて複数の芯線１９が露出されている。

本実施形態の電線１１は、各芯線１９が、多数の銅合金の金属素線を螺旋状に撚り合せた撚り線をなして形成されるが、芯線１９は、撚り線で形成されていなくてもよい。

電線１１の端末部には、露出された芯線１９を固めた接続端子２１が形成される。この接続端子２１は、電線１１と相手部品１５とを電気的及び機械的に接続する部分である。この接続端子２１は、２本の芯線１９の束が互いに捩じられた状態で折り返され、折り重なる状態で溶着固化されている。

接続端子２１の中央部には、複数の芯線１９が折り重なる方向に貫通する断面が円形の貫通穴２３が形成される。接続端子２１は、この貫通穴２３に相手部品１５を挿通させて、ナット２５を締め付けることにより、相手部品１５に固定される。

本実施形態の電線１１は、例えば、以下のような方法で製造することができる。まず、図２に示すように、電線１１の端末部２７の絶縁被覆１７ａを剥ぎ取って、芯線１９を露出させる。このとき、芯線１９の切断やバラケ、被覆残りがないようにする。

続いて、絶縁被覆１７から露出された複数の芯線１９をプレフォーミングする。ここでは、後述するが、すべての芯線１９を２つの束に分け、これらの束を互いに絡めて折り返す。

プレフォーミングされた芯線１９は、図３に示すように、抵抗溶接法により溶着処理する。抵抗溶接法では、複数の束を絡めた芯線１９を折り重なる方向の両側から一対の平板状の電極２９間に挟み込み、電源３１を入れて加圧（矢印の方向）しながら電極２９間に電流を流す。これにより、各芯線１９は、電流が流れることで発熱し、隣り合う芯線１９間が溶着される。その結果、複数の芯線１９が互いに溶着することで接合され、ブロック状に一体化される。また、電極３１に当接された両面は、電極面に倣って略平坦面となる。

抵抗溶接法の通電時間は、通常は数秒間であるが、例えば、電流値が一定の場合、通電時間が短すぎると、芯線同士１９の接着力が不足し、通電時間が長すぎると、過溶着となり、変色が発生することがある。したがって、電流値や通電時間等の処理条件は、電線１１の芯線１９の太さ等に応じて、溶着後の強度不足が生じない範囲で適宜設定される。

芯線１９の溶着には、芯線１９の材質に応じて所望の溶着方法が採用される。本実施形態では、芯線１９が銅または銅合金で形成されるため、抵抗溶接法を採用しているが、芯線１９がアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている場合には、超音波溶接法等が好適である。

次に、各芯線１９が溶着固化された端末部２７に穴開け加工を行う。この穴開け加工では、溶着工程の電極２９が当接された両面を貫く方向に貫通穴２３が形成される。この穴開け加工では、ボール盤等が使用され、端末部２７を治具等で固定して行う。図４に示すように、先端の尖ったドリル３３を回転させながら押し込むことで、図５に示すように、端末部２７の幅方向の中央部に円形の貫通穴２３が形成される。なお、穴開け加工後は、必要に応じて、貫通穴２３の周縁より立ち上がるバリ等を除去する。

本実施形態の接続端子付き電線１１を相手部品１５に接続するときは、接続端子２１の貫通穴２３に相手部品１５を挿入し、ナット２５で締め付けることになるが、ナット２５の締め付け時は、トルクレンチ等を用いることが好ましい。これにより、接続端子２１に過剰な応力が作用するのを回避できる。

次に、芯線１９をプレフォーミングする方法を具体的に説明する。本実施形態では、図６に示すように、絶縁被覆１７が剥ぎ取られた複数の芯線１９を略同じ量の２つの束３５ａ，３５ｂに分けた後、これらの束３５ａ，３５ｂを繰り返し捩じり１本にする。この状態で、溶着処理を行ってもよいが、本実施形態では、図７に示すように、絶縁被覆１７を長めに剥ぎ取り、２本の束３５ａ，３５ｂを繰り返し捩じりながら１本にし、さらにこれを折り返している。

この場合、捩じられた１本の束３５ａ，３５ｂは、溶着工程において、折り返し前後で、互いに重なり合う方向（図７の左右方向）に加圧される。すなわち、図１の上下方向が加圧方向となる。

本実施形態によれば、端末部２７のすべての芯線１９を２本の束３５ａ，３５ｂに分け、これらを芯線１９の長さ方向に沿って数回、捩じるだけなので、芯線１９の太さにかかわらず、簡単な作業で、芯線１９を絡めることができる。このような作業は、例えば、アームに各束３５ａ，３５ｂの先端部を取り付けて、芯線１９の長さ方向を軸にアームを回転させることで、容易に自動化できる。

また、溶着固化後において、芯線１９の束３５ａ，３５ｂ同士が絡まり交差する部分は、芯線１９同士が交差しない部分よりも高い強度が得られるから、穴開け加工を施したときの芯線１９間の剥がれを抑制することができる。

加えて、本実施形態では、プレフォーミングにおいて、捩じった２本の束３５ａ，３５ｂを折り返しているから、溶着固化後においては、折り返し部分の高い強度が得られるとともに、各芯線１９の長さ方向と交差する方向（隣り合う芯線１９同士が溶着する方向）の断面積を２倍に増やして芯線１９間の拘束力を高めることができる。これにより、端末部２７の強度をより高めることができるから、穴開け加工を施したときの芯線１９間の剥がれをより確実に抑制することができる。

また、貫通穴２３が形成される端末部２７の両端面は、所望の作業性や穴開け精度を確保するために、所定の平坦度を有していることが望まれるが、本実施形態の両端面は、溶着工程において、電極２９が当接する面になっており、電極面に倣って所定の平坦度が確保されている。したがって、本実施形態のように、複数の束を絡めた芯線が折り重なる方向に貫通穴２３を設けることで、両端面に研削等の平面処理を施すことなく、穴開け加工を行うことができ、製造工程の単純化を図ることができる。

次に、本発明が適用される接続端子付き電線の他の実施形態について説明する。ただ、本実施形態は、基本的には上記の実施形態と同様であるため、以下では、本実施形態の特徴的な構成についてだけ説明し、上記の実施形態と共通する点については、説明を省略する。

本実施形態の接続端子付き電線３７は、溶着固化前のプレフォーミングにおいて、端末部２７の芯線１９を３つの束３９ａ，３９ｂ，３９ｃに分けた後、これらの束３９ａ，３９ｂ，３９ｃを三つ編み状に編み込んで１本にしている点が、上記の実施形態と相違する。

本実施形態のように、芯線１９の束３９ａ，３９ｂ，３９ｃを三つ編みにすることで、上記の実施形態のように、芯線１９を２本の束にして捩じるよりも、各芯線１９が絡まり交差する部分の数を増やすことができる。したがって、端末部２７の強度をより高めることができるから、穴開け加工を施したときの芯線１９間の剥がれをより効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態においても、上記の実施形態と同様、三つ編み状にした芯線１９を折り返してから、溶着処理することが望ましい。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記の実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。

例えば、上記の実施形態では、溶着固化前のプレフォーミングにおいて、複数の芯線１９を２本または３本の束に分け、これらの束を絡める例を説明したが、芯線１９は、４本以上の束に分け、所定の方法により編み込むこともできる。このようにすれば、溶着固化後の端末部２７の強度をより高めることができる。

また、上記の実施形態では、複数の束を絡めた芯線１９が、折り重なる方向に貫通穴２３を設ける例を説明したが、この貫通穴２３は、複数の束を絡めた芯線１９とこれらを折り返した芯線１９との重なり面に沿って設けられていてもよい。これによれば、折り返し部分の強度を有効利用できるから、穴開け加工を施したときの芯線間の剥がれをより確実に抑制することができる。ただ、この場合、貫通穴が形成される両端面が、溶着工程の電極が当接する面ではないため、平坦度を確保するために、何らかの平面処理を施す必要がある。

１１ 接続端子付き電線
１５ 相手部品
１７ 絶縁被覆
１９ 芯線
２１ 接続端子
２３ 貫通穴
２７ 端末部
３５ａ，３５ｂ 束
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ 束

Claims (7)

1. 電線端末の絶縁被覆から露出された複数の芯線に相手部品と接続される接続端子が形成され、
   前記接続端子は、複数の前記芯線が複数の束に分けられ、各束が互いに交差されて電線の軸周りに捩じられて加圧溶着されてなる端末部を有し、この端末部に相手部品との接続に用いられる貫通穴が穴開け加工されてなる接続端子付き電線。
2. 前記端末部は、捩じられた部位の複数の前記束が折り返されて加圧溶着されてなる請求項１に記載の接続端子付き電線。
3. 電線端末の絶縁被覆から露出された複数の芯線に相手部品と接続される接続端子が形成され、
   前記接続端子は、複数の前記芯線が３つの束に分けた各束が互いに編み込まれて加圧溶着されてなる端末部を有し、この端末部に相手部品との接続に用いられる貫通穴が穴開け加工されてなる接続端子付き電線。
4. 前記端末部は、前記３つの束が編み込まれた部位を折り返して加圧溶着されてなる請求項３に記載の接続端子付き電線。
5. 電線端末の絶縁被覆から露出された複数の芯線に相手部品と接続される接続端子が形成された接続端子付き電線の製造方法において、
   前記絶縁被覆から露出された複数の芯線を複数の束に分ける工程と、分けた複数の前記束を互いに交差させて電線の軸周りに捩じる工程と、捩じられた部位の芯線同士を加圧溶着して端末部を形成する工程と、該端末部に相手部品との接続に用いられる貫通穴の穴開け加工を施す工程とを備えてなる接続端子付き電線の製造方法。
6. 前記芯線の材質が銅又は銅合金の場合、前記端末部を抵抗溶接法により加圧溶着することを特徴とする請求項５に記載の接続端子付き電線の製造方法。
7. 前記芯線の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合、前記端末部を超音波溶接法により加圧溶着することを特徴とする請求項５に記載の接続端子付き電線の製造方法。

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