JP6567347B2 - 端子、端子付き電線及びその製造方法、並びにワイヤハーネス - Google Patents
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Description
<端子付き電線10の全体構成>
図1は、第1の実施形態に係る端子付き電線10の斜視図である。詳しくは、図1(a)は電線20と端子40とを圧着接続する前の分解斜視図であり、図1(b)は、電線20と端子40とを圧着接続した後の、基端側からの全体斜視図である。
以下、圧着部41のうち、被覆材22に対して圧着する部位を「被覆圧着部44」、露出部23aに対して圧着する部位を「導体圧着部45」とそれぞれいう場合がある。電線20と端子40との圧着接続状態において、被覆圧着部44は被覆材に密着した状態で接続されている。
被覆部23bに対応する圧着部41、特に被覆圧着部44の、内壁面54及び開口端面55には、2つの粗化領域R1、R2が形成されている。ここで、「粗化領域R1、R2」とは、電線20に圧着接続される圧着部41の他の領域と比べて表面粗さが大きい領域を意味する。
図示されてはいないが、L1=Wa、となるように圧着部41の内周面全体に粗化領域R1が形成されていてもよい。さらに、粗化領域R1が、開口端56との間に隙間を設けて形成されていてもよい。
なお、図3では、粗化領域R1について説明しているが、粗化領域R2についても同じ加工パターンを適用することができる。
なお、粗化領域R1、R2は、上記した、N>1/(2πr2)[個/mm2]、の関係を満たすのであれば、上記した加工パターンに限られず、不規則に並ぶ点の集合群から構成されていてもよい。
ところで、粗化領域R1、R2の点(図3参照)の平均半径r[mm]を算出する方法について説明する。
まず、光学顕微鏡により点(加工痕)を目視で数える。点の光学顕微鏡像が不明確である場合には、走査型電子顕微鏡により、個々のリップルを観察することで、点を数えることができる。ここで「リップル」とは、レーザ装置を用いたレーザ干渉による粗化領域R1、R2の加工方法において、端子40の加工表面を伝播する電磁波(表面波)、つまり加工表面でレーザ干渉の周期方向に伝播する表面波によって、周期性をもって現れた点(加工痕)のことをいう。平均半径rは、このように現れた点のうち、任意に選択した5つ以上の点の、x、y方向における半径rの平均として算出される。また、リップルが形成されている箇所が分かる場合は、リップル形成領域の径から、平均半径rを算出してもよい。
この実施形態における端子40は、以上のように構成される。具体的には、導電性の線材21と、線材21を被覆する絶縁性の被覆材22とを有し、被覆材22の剥離により線材21の先端側が露出する露出部23aが形成された電線20に取り付けられ、少なくとも露出部23aを圧着部41に挿入させて電線20を圧着接続するための、一方に開口する筒状の圧着部41を1つ有する。つまり、端子40の圧着部41は有底筒状に形成されている。
ここで「接触角」は、固体、液体及び気体(一般的には空気、以下空気という。)の接する部位から、液体の曲面に接線を引いたとき、この接線と固体表面のなす角度のことをいう(「JIS R 3257、基板ガラス表面のぬれ性試験方法」参照)。
被覆材22の有無に起因する電線20の段差がある剥離端24側の方が、電線20の段差がない開口端56側よりも強く圧縮される傾向があるため、開口端56側に隙間30が生じる傾向がある。そこで、図1(a)及び図1(b)に示すように、圧着部の内壁面54及び開口端面55に、他の領域と比べて表面粗さが大きい粗化領域R1、R2を設けることで、水分Wが浸入する可能性が高い箇所において、撥水性による水分の付着防止効果を最大限に発揮可能である。より具体的には、圧着部41の内壁面54の開口端56の位置を含む位置に粗化領域R1を設けるようにし(図2(b)参照)、被覆材22と圧着部41の接触際である開口端56において撥水性を発揮しつつ、圧着部41内に水分Wが浸入した場合には、水分Wの更なる浸入を阻止することができる。また、内壁面54に設けられた粗化領域R1は、圧着の際、圧着型等と接触していないので、粗化領域R1の凹凸は潰されておらず、安定した撥水効果を発揮することができる。更に、開口端面55に粗化領域R2を設けることで、水分Wが浸入する可能性が高い箇所に撥水性の高い粗化領域R1、R2が連続して設けられるので、水分Wの付着及び浸入防止を実現することができる。
なお、この実施形態においては、内壁面54又は開口端面55のいずれかに、粗化領域R1、R2が設けられている変形例も可能である。
続いて、上記した端子付き電線10の製造方法について、図5のフローチャートに基づいて説明する。
更に、例えば図3(b)に示す加工パターンにおいては、x方向での点同士のピッチP3(間隔)は20μm(0.020mm)、y方向での点同士のピッチP4(間隔)は50μm(0.050mm)になるように形成することが好ましい。
また、端子40に底部47を形成しなくてもよい。底部47を形成しない場合には、電線20の受容後に、端子40の電線20を受容した側とは反対側の一端を所定の封止材(例えば、絶縁性の樹脂材)によって封止すればよい。
なお、ステップS3においては、ボックス部42の加工も含まれているが、ここでは記載を省く。
なお、粗化領域R1、R2は、レーザ加工の他、サンドブラスト加工を含む公知の微細加工手法により形成されてもよい。
端子付き電線10の製造はステップS1〜S6をもって終了する。
次に第2の実施形態について説明する。第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、端子400の構成及び端子400及び電線20から構成されている端子付き電線100の製造方法であるため、以下では、端子400の構成及び端子付き電線100の製造方法についてのみ説明し、第1の実施形態と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略する。
樹脂封止部430によって覆われない圧着部410の被覆圧着部411の端面には、粗化領域が形成されている。具体的には、被覆部23bに対応する圧着部410、特に被覆圧着部411の内壁面422及び開口端面423に、他の領域と比べて表面粗さが大きい粗化領域R3、R4が形成されている。ここで、「粗化領域R3、R4」とは、電線20に圧着接続される圧着部410の他の領域と比べて表面粗さが大きい領域を意味する。「表面粗さ」については、第1の実施形態の記載を参照されたい。また、電線20に圧着された状態で、圧着片414a及び圧着片414bの互いに向かい合う端面にも粗化領域が形成されていてもよい。
この実施形態においては、樹脂封止部430によって覆われていない領域、つまり被覆圧着部411における後方開口端424から水分Wが浸入する傾向がある。そこで、図6(a)及び図6(b)に示すように、粗化領域R3、R4を、圧着部410、特に被覆圧着部411の内壁面422及び開口端面423に設けることで、水分Wが浸入する可能性が高い箇所において、水分の付着防止効果を最大限に発揮可能である。より具体的には、被覆圧着部411の内壁面422の後方開口端424を含む位置に粗化領域R3を設けるようにすることで(図7(b)参照)、被覆材22と圧着部410の接触際である後方開口端424において撥水性を発揮しつつ、圧着部410内に水分Wが浸入した場合には、水分Wの更なる浸入を阻止することができる。また、内壁面422に設けられた粗化領域R3は、圧着の際、圧着型等と接触していないので、粗化領域R3の凹凸は潰されておらず、安定した撥水効果を発揮することができる。更に、開口端面423に粗化領域R4を設けることで、水分Wが浸入する可能性が高い箇所に撥水性の高い粗化領域R3、R4が連続して設けられるので、水分Wの付着及び浸入防止を実現することができる。
なお、この実施形態においては、内壁面422又は開口端面423のいずれかに、粗化領域R3、R4が設けられている変形例も可能である。
続いて、上記した端子付き電線100の製造方法について、図5のフローチャートに基づいて説明する。
なお、ステップS3においては、ボックス部440の加工も含まれているが、ここでは記載を省く。
なお、粗化領域R3、R4は、レーザ加工の他、サンドブラスト加工を含む公知の微細加工手法により形成されてもよい。
このようにして、端子付き電線100の製造はステップS1〜S6をもって終了する。
続いて、この端子付き電線10、100の応用例について説明する。図8は、図1(b)及び図6(b)に示す端子付き電線10、100を組み込んだワイヤハーネス1000の斜視図である。
(実施例1)
面積網羅率100%を実現するために必要な点の1/2倍の個数930個/mm2に対して、レーザ光をパルス時間幅0.0009nsで照射して、単位面積[mm2]当たりの点の密度が4000個/mm2になるように加工された、半径0.013mmの点の集合群からなる粗化領域を有する端子の金属基材
(実施例2)
面積網羅率100%を実現するために必要な点の1/2倍の個数930個/mm2に対して、レーザ光をパルス時間幅0.0009nsで照射して、単位面積[mm2]当たりの点の密度が1000個/mm2になるように加工された、半径0.013mmの点の集合群からなる粗化領域を有する端子の金属基材
(実施例3)
面積網羅率100%を実現するために必要な点の1/2倍の個数930個/mm2に対して、レーザ光をパルス時間幅0.01nsで照射して、単位面積[mm2]当たりの点の密度が1000個/mm2になるように加工された、半径0.013mmの点の集合群からなる粗化領域を有する端子の金属基材
(実施例4)
面積網羅率100%を実現するために必要な点の1/2倍の個数930個/mm2に対して、レーザ光をパルス時間幅0.1nsで照射して、単位面積[mm2]当たりの点の密度が1000個/mm2になるように加工された、半径0.013mmの点の集合群からなる粗化領域を有する端子の金属基材
(比較例1)
面積網羅率100%を実現するために必要な点の1/2倍の個数930個/mm2に対して、レーザ光をパルス時間幅0.0009nsで照射して、単位面積[mm2]当たりの点の密度が500個/mm2になるように加工された、半径0.013mmの点の集合群からなる粗化領域を有する端子の金属基材
(比較例2)
面積網羅率100%を実現するために必要な点の1/2倍の個数930個/mm2に対して、レーザ光をパルス時間幅0.0009nsで照射して、単位面積[mm2]当たりの点の密度が100個/mm2になるように加工された、半径0.013mmの点の集合群からなる粗化領域を有する端子の金属基材
(比較例3)
面積網羅率100%を実現するために必要な点の1/2倍の個数290個/mm2に対して、レーザ光をパルス時間幅10nsで照射して、単位面積[mm2]当たりの点の密度が100個/mm2になるように加工された、半径0.024mmの点の集合群からなる粗化領域を有する端子の金属基材
<接触角の測定試験>
温度23℃、湿度50%RH雰囲気下で端子の金属基材の粗化領域上に滴下された直径2mmの水滴(蒸留水)の接線と、端子の粗化領域が形成されている表面とのなす接触角を測定した。接触角の測定は、水滴の滴下1分後に、金属基材の粗化領域上でランダムに選択した10個(p)の水滴に対して実施し、接触角90°以上の水滴の数を数えて撥水性能を○、×で評価した。測定に際しては、接触角計(協和界面科学(株)社製、CA−DT−A型)を用いた。
×:選択した10個の水滴のうち、1つでも90°未満の接触角が測定された。撥水性は不十分である。
アルミニウム電線の線材は、古河電気工業製のアルミ合金MSAl(線、線径0.43mm)を用いた。MSAlの合金組成は、鉄(Fe)を約0.2%、銅(Cu)を約0.2%、マグネシウム(Mg)を約0.1%、シリコン(Si)を約0.04%、残部がアルミニウム(Al)及び不可避不純物である。MSAlを用い2.5sq、19本撚りの電線にした。また、電線の被覆材は、ハロゲンフリー樹脂としてエチレン酢酸ビニル共重合体を用いた。被覆材は、電線の周囲を外径が2.8mmとなるように押出し法により形成した。
実施例1〜4及び比較例1〜3の端子の金属基材を用いた端子付き電線をキャビティに挿入し、電線側が天井、端子側が地面向きになるようにして、キャビティが中空に浮くように試験装置にセットし、塩水噴霧試験を行った。塩水噴霧試験は、5質量%塩水を35℃に調整し、連続で96時間噴霧した。その後、四端子法を用いて、導体圧着部と、電線の端子が取り付けられていない側の端部との電気抵抗を測定した。なお、上記の四端子法による電気抵抗の測定は試験前にも実行し、試験前後の電気抵抗の変化を○、×で評価した。
×:電気抵抗変動値が3.0mmΩより大きい(不十分な止水性)
表1に示すように、実施例1〜4はいずれも、選択された10個の水滴の接触角が全て90°以上であり、撥水評価は○である。実施例1〜4はいずれも、パルス時間幅が1ns以下であり、点のサイズ(半径r)から計算される、面積網羅率100%の実現に必要な点の1/2倍の個数(個/mm2)に対して、実際に単位面積当たりに加工した点の密度N(個/mm2)が大きかった。つまり、実施例1〜4においては高い撥水性能が示された。パルス時間幅が1ns以下である場合、レーザ加工による熱の影響を最小に抑えることができるので、接触角90度以上の粗化領域を形成することができる。
表1に示すように、実施例1〜4の端子の金属基材を用いた2つの型の端子付き電線における電気抵抗の変化の評価はいずれも、○である。実施例1〜4の端子付き電線の、塩水噴霧試験前後における電気抵抗変動値は、3.0mmΩ以下であった。これは、実施例1〜4の端子の金属基材を用いた端子付き電線の場合には、電線と端子との間からの水分の浸入を防ぐことができており、電線の露出部と端子の接続部分に水分が達することがないため、接続部分の酸化に起因する電気抵抗の増加がないことの証左である。
20 電線
23a 露出部
40、400 端子
21 導電性の線材
22 被覆材
41、410 圧着部
R1、R2、R3、R4 粗化領域
54、422 内壁面
55、423 開口端面
56、424 開口端
430 樹脂材(樹脂封止部)
1000 ワイヤハーネス
Claims (11)
- 導電性の線材と、該線材を被覆する絶縁性の被覆材とを有し、前記被覆材の剥離により前記線材の先端側が露出する露出部が形成された電線に取り付けられる端子であって、
前記電線を圧着接続するための圧着部を有し、
前記圧着部の内壁面及び前記電線を受容する側の前記開口端の端面には、他の領域と比べて表面粗さが大きい粗化領域が形成される
ことを特徴とする端子。 - 前記圧着部は1つであり、筒状であり、
前記筒状の圧着部の、前記電線を受容する側の端面には、前記他の領域と比べて表面粗さが大きい粗化領域が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の端子。 - 前記圧着部は2つであり、一方は前記露出部を圧着接続し、他方は前記被覆材を圧着し、
前記他方の圧着部の端面には、前記他の領域と比べて表面粗さが大きい粗化領域が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の端子。 - 前記粗化領域は、前記内壁面の、前記電線を受容する側の受容端を含む位置に形成されることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の端子。
- 前記粗化領域は、前記圧着部がなす面にレーザ加工を施すことで形成されることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の端子。
- 前記粗化領域は、規則的又は不規則的に並ぶ点状の凹凸により形成され、
点の平均半径をr[mm]、点の密度をN[個/mm2]と定義するとき、
N>1/(2πr2)の関係を満たす
ことを特徴とする請求項5に記載の端子。 - 導電性の線材と、該線材を被覆する絶縁性の被覆材とを有し、前記被覆材の剥離により前記線材の先端側が露出する露出部が形成された電線に取り付けられる端子であって、
前記電線を圧着接続するための圧着部を有し、
前記圧着部の内壁面には、他の領域と比べて表面粗さが大きい粗化領域が形成され、
前記粗化領域は、規則的又は不規則的に並ぶ点状の凹凸により形成され、
点の平均半径をr[mm]、点の密度をN[個/mm 2 ]と定義するとき、
N>1/(2πr 2 )の関係を満たす
ことを特徴とする端子。 - 請求項1から7までのいずれか1項に記載の端子と、
前記端子の前記圧着部により圧着接続された前記電線と
を備えることを特徴とする端子付き電線。 - 請求項3に記載の端子と、
前記端子の前記圧着部により圧着接続された前記電線と
を備えており、
前記2つの圧着部の間に、絶縁性の樹脂材が設けられていることを特徴とする端子付き電線。 - 請求項8又は9に記載の端子付き電線を束ねてなることを特徴とするワイヤハーネス構造体。
- 導電性の線材と、該線材を被覆する絶縁性の被覆材とを有し、前記被覆材の剥離により前記線材の先端側が露出する露出部が形成された電線と、
圧着部を1つ又は2つ有し、少なくとも前記電線の前記露出部を前記圧着部において圧着接続した端子と
を備える端子付き電線の製造方法であって、
前記電線を圧着接続する前に、前記圧着部の内壁面及び/又は前記電線を受容する側の端面に、他の領域と比べて表面粗さが大きい粗化領域を形成する形成工程を備え、
平板状の端子板を加工することで前記圧着部を成形する加工工程を更に備え、
前記形成工程では、加工前の前記端子板に対してパルス時間幅が1ns以下のパルス変調レーザを照射することで前記粗化領域を形成する
ことを特徴とする端子付き電線の製造方法。
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