JPH06505121A

JPH06505121A - 電気コネクタ

Info

Publication number: JPH06505121A
Application number: JP4504036A
Authority: JP
Inventors: ドゥラル、ジャック
Original assignee: レイケム・ソシエテ・アノニム
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1994-06-09
Also published as: WO1992014279A1; US5397858A; DE69220211D1; CA2100869A1; KR930703720A; EP0570436A1; EP0570436B1; DE69220211T2; ATE154171T1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】電気コネクタ本発明は、電気コネクタ、特に自動車のハーネス等の電線の間にはんだ付は接続部を形成するコネクタに関するものである。

例えば、自動車産業で製造される電気ハーネスは、往々にして非常に複雑である。多くの場合、これらのハーネスは、ワイヤ、端子、コネクタ等の部材から成るサブアセンブリを二つ以上形成し、これらのサブアセンブリ間に電気的接続部を形成して製造される。このような場合、コンピュータを用いて、アセンブリ作業者がモニターを通して、間接的に観察しながら、ハーネス製造の各工程に於いてアセンブリが正しく構成されているかを検査しながら、ハーネスの組立を制御することが出来る。この制御方法を機能させる為には、例えば、スプリング接点によってサブアセンブリの電線の端部を接続すると共に、アセンブリに電流又は電気信号を流して、ハーネスが正常であることを確認する。クリップが取り除かれて、永久的電気接続が形成された後に初めて、この確認が得られる。

このようなハーネスにおける電気接続形成装置が、本願と同一出願人による現在継続中の国際出願第ＰＣＴ／ＧＢ９１１０１０１６号明細書（図１〜図６）に開示されている、そして、同出願による開示内容はリファレンスによって此処に組み入れられる。この装置は、寸法熱回復型スリーブ内に配置されたワイヤを螺旋状に巻回してコイル状に形成した金属性の接続部材と、所定量のはんだから成る。この装置を、ワイヤの上で回転させることによって、一時的な電気接続部を形成できる。そして、ハーネスの試験の後、この装置を加熱して永久的な電気接続部が形成できる。　成る面では、本発明は複数の電線間に電気接続部を形成する装置を提供するものであり、その装置は電気絶縁スリーブ、スリーブ内に配置された金属製接続部材と、電線間に永久的な電気接続部を形成する為の所定量のはんだから成る。接続部材は、半径方向内側に向けて放射された輻射線の可成りの割合を、少な（とも二回反射するに十分な凹凸を備えた外表面を有する。

上述の国際出願に開示の装置に比べて、本発明に係る装置では、接続部材とはんだが熱接触している場合には、輻射線の反射回数の増加により、接続部材がより多（の輻射線を吸収するので、装置の加熱に用いられている赤外線輻射に対して、接続部材をより敏感にできると言う利点がある。

装置は好ましくは、ねじ山部を備えた傾斜内面を持つ接続部材を有し、この接続部材を電線の周りで捻ることによって、一時的な電気接続部を形成できるよう□ に構成されている。

このように、別の面から見ると、本発明は複数の電線の間に電気接続部を形成する方法を提供するものであり、その方法は以下からなる。

（ｉ）　電気絶縁スリーブと、スリーブ内に配！された金属製接続部材と、所定量のはんだを有する装置を電線に位置決めし、なお、接続部材はねじ山を備えた傾斜内部面を有すると共に、凹凸を備えた外面を有する；（ｉ　ｉ）　装置を電線の周りで捻って、電線を接続部材の内部に保持する；そして（ｉ　ｉ　ｉ）　内部に照射される赤外線輻射を用いて装置を加熱すると共に、はんだを溶かして電線間に永久的接続部を形成する；ここに於いて、輻射の大部分は接続部材の外表面で少なくとも二回反射される。

接続部材は、一本のワイヤを巻回してねじ山を形成した傾斜コイルの形状が好ましいが、大体に於いては他の形状とすることもできる。接続部材の内面は、好ましくは、例えば円錐、少なくとも部分的に円錐状、或は円錐台状であっても良い。接続部材が一本のワイヤで形成される場合には、そこに導かれた電線の束をワイヤの弾力性によって掴むことができ、更にその束を入れることによって、接続部材は半径方向にある程度まで拡大される。しかし乍ら、本装置の形状上の利点の一つとして、本装置の製造時に、非拘束状態から半径方向に伸長させた状態で保持しであるので、永久接続部が形成された時には、半径方向に収縮するように、又は半径方向に収縮しようとする。このようにして、ばねは、自身の弾力性回復力に反してスリーブによって、保持されているので、スリーブが軟化したり、はんだが溶融すれば、ばねは回復できるようにしている。例えば、スリーブの内面、或は装置が加熱された時に消失するはんだの内面に、突起物を形成しても良い。装置が加熱された時にコイルとはんだとの接触が維持できることが望ましいので、伸長の度合は大きくする必要は無く、例えば、５％よりも大きくないか、更に、２％より大きくなくても良い。

ワイヤを、特に正方形のような多角体に形成することは、有利である。ワイヤは、適当な金属、或は金属合金から形成しても良いが、しかし乍ら、特に従来の電線に採用されていたのと実質的に等しい純度の銅から形成することが望ましい。

接続部材は他の形状でも良い。例えば、内面にはねじ山をタップ加工し、外面には別のねじ山をタップ加工、或はフライス加工した溝を備える金属塊から形成しても良い。

外面の凹凸の度合は、主な部分（少なくとも５０％）では、半径方向内側に放射される輻射線が少なくとも二回反射されることが望ましく、少な（とも７０％、特に少なくとも９０％の部分では、外面で少な（とも二回反射されることが更に好ましい。

我々は、ハードテンパーされた銅製ワイヤの場合は、装置を加熱する為に用いられる赤外線輻射が表面に照射された時に、輻射エネルギーの約６０％が、輻射線が表面に照射した時に、銅によって吸収される一方、４０％が反射されることを突き止めた。本発明に係る装置の場合、正方形断面を有するワイヤで形成された接続部材を有する場合、例えばワイヤの向きや部材の傾斜の度合と言った部材の幾何学的設計によって、部材の外表面に向かって半径方向内側に方向づけられた輻射線の大部分は、部材から分散されてしまう前にワイヤの外表面で二回反射されると共に、輻射の酸部分は分散されてしまう前に一回だけ反射される。しかし乍ら、近接するワイヤ巻線の隣接面の間の角度が９０°以下に減じられるように、ワイヤの断面形状を変更すれば、−回だけ反射される輻射線の割合は減少（通常零になる）する。更に角度が減じられるに応じて、三回若しくはそれ以上反射される輻射線の割合が増える、そして部材による輻射線エネルギーの分散がさらに減少される。（タップ加工、フライス加工によって形成された、或はワイヤの近接する巻線間に形成された）溝の隣接する面の間の角度は、９０°以上でないことが望ましい。時として、近接する巻線間の角度としては８０°より小さい、例えば７０°、特に４０°から６５°の範囲が好ましい。−例として、面間角度が６０″である部材の場合は、入射した輻射の約８０％が三回反射され、２０％が二回反射されて、その結果、入射した輻射線の約９２％が吸収される。

通常、ワイヤは正方形成は菱形の断面形状を有し、接続部材の内面を形成するワイヤの部分がねじ山を形成するように配置されている。接続部材を電線に対し□ て捻ることによって、例えば永久接続する前に行われるテストの為に一時的接続部を形成することが出来る。

本発明を多角的に見ると、本装置は、例えば、一端が閉ざされたスリーブの他端に挿入された束になった電線の間でスタブ接続を形成できるように、単一の傾斜内面を備えた接続部材を有する。しかし乍ら、本発明に係る装置では二端部、つまり一又は両端部が傾斜したヘリカルコイル状に形成されていて、例えば−組の電線束の間でインライン接続が形成できるようにした接続部材を有しても良い。

ワイヤ束を単に挿入するだけの、一端にねじ山が備えられていない接続部材を用いることが出来る。各端部にねじ山を設けた接続部材では、両ねじ山部は同じねじ切り方向を有するか、或は一方が右ねじてあれば他方は左ねじである。通常、一時的な接続部を形成する為に、スリーブを電線の周りで四分の−から半回転以上捻る必要は無いので、ねじ切り方向の選択についての問題は生じない。しかし乍ら、接続部材の端部は互いに他方に対して回転可能である。例えは、一本のワイヤから形成された両端部は、ワイヤの一部を接続部材に設けられた周辺溝に巻込むことで、一つの小さい円筒形の接続部材で保持できる。

接続部材の端部は、互いに他方に対して回転可能である場合、スリーブは二つの部分に分けて形成することが好ましい。この二つの部分は、其々、接続部材の両端部の一方に位置し、この部分が位置している接続部材の部分を捻ることで、接続部材の両端部が回転できるようにしている。

通常、スリーブは寸法的に回復可能であり、そして特に寸法的に熱回復可能である。つまり、これらは熱処理によって、その寸法形状を大幅に変えることができる。

通常、これらは、加熱時に予め変形された形状から元の形状に回復しようとする。但し、ここで言う「熱回復」とは、事前に変形を受けていない場合を含めて、物体が加熱によって新しい形状になることを意味する。

最も一般的な形状に於いて、このような物体は、−例としてアメリカ合衆国特許第２，０２７．９６２；３．０８６，２４２、及び３，５９７，３７２号明細書に開示されている弾性或は塑性記憶性を有する重合材料から成る熱収縮性スリ、 −ブを有する。例えば、アメリカ合衆国特許第２，０２７，９６２号明細書に明らかなように、寸法的に熱安定な元の形状は、連続する工程に於いては、過渡的な形状でもある。例えば、突き出された筒が熱いうちに伸長されて、寸法的に熱不安定な形状にされる、しかし、他の適用に於いては、予め寸法的に熱安定な形状に成形された物体は変形されて、別の状態では寸法的に熱不安定な形状になる。

熱回復性物の製造に於いて、重合材料を熱回復物の製造の任意の工程で架橋して、所望の寸法的回復性を増すことが出来る。熱回復性物の製造方法の一つには、重合材料を所望の熱安定な形状に成形し、引き続いて重合材料を架橋し、更に結晶融点以上、或は非晶質材料の場合には重合材料の軟化点以上に加熱し、物体を変形させて、物体が変形状態のあるうちに冷却して物体の変形状態を維持することが含まれる。使用に於いては、物体の変形状態は熱不安定であるので、熱を加えることで物体は元の熱安定な形状に戻ろうとする。

寸法的回復性を付与できる材質であれば、スリーブの形成に用いることができる。望ましい材質としては、低、中、高濃度のポリエチレン、例えば１−ブテン、１−ヘキセン、或はビニルアセテート等のアルファオレフィン類とのエチレン共重合体、又はポリアミド、更に、ポリテトラフルオロエチレン、ビニリデンフルオロライド、エチレンテトラフルオロエチレン等のフルオロポリマが含まれる。

電線の端部が接続部材に封入されているので、スリーブ回復中に、スリーブを貫いている電線に及ぶ危険性が減少される。また、接続部材が冷却用放熱器として働いて、装置の過熱を防止する。

上述の如く、本装置は永久的なはんだ接続部を形成するためのはんだ、つまり、蝋付は材とは明らかに異なる軟質はんだを所定量有する。−例として、はんだは、本装置が加熱されてスリーブが回復する時に溶ける５ｎｓｓＰｂｓｉだけで構成される共晶組織に形成しても良いし、或は、国際出願番号ＷＯ３８１０９０６８に開示されている異なる溶解点を有するひとつ以上のはんだで形成しても良い。このように形成された装置に於いて、例えば５ｎｓｓ、ｓＡｇｓ、ｓ共晶組成の高溶融点成分が溶融する時には、本装置は十分加熱されて低溶融点成分が溶は出して満足すべきはんだ結合が形成されるのが観察される。もし、所望であれば低溶融点はん・　だは非共晶組成であっても良い。そして、例えば国際出願番号ＷＯ９０１０９２５５に開示されているように、高溶融点はんだ組成及び低溶融点はんだの組成を用いて共に共晶組成を形成しても良い。例えば、非共晶のＳｎｓ。Ｐｂ４゜低溶融点成分を、５ｎａｓＰｂｓ□共晶を形成するに必要な相対量の純粋な錫から形成されている高溶融点成分と共に用いることができる。これら二つの特許出願による開示内容はリファレンスによって此処に組み入れられる。

特にＳｎｓ。Ｐｂ４゜のような錫を含む二成分はんだを用いることの利点は、装置の加熱に時間がかかった場合に、撚り合わされた電線の毛細管現象によって、はんだが電線に沿って流れて接続部分より遠（に逃げてしまう、いわゆる「吸い上げ現象」の発生が抑えられることである。

はんだは、はんだ結合を形成する為に接続部材の中に流入していける場所であれば、どこに配置しても良い。はんだは環状に成形しても良いし、それ以外の形状、例えば球状であつても良い。更に、スリーブの軸に対して対称、或はオフセットした位置に露出させても良い。例えば、はんだ部材が球状或はプラグ状の場合には、はんだ部材は接続部材の小径側端部に配置できる。そして、はんだ部材が環状の場合には、はんだ部材は接続部材の大径側に配置できる。はんだを接続部材に近接して輪状に配置することは、接続部材の全長に渡って赤外線輻射を吸収できると言う利点があると共に、はんだと接続部材との熱接触が少なくなると言う不利点もある。この点に関して、接続部材の外表面の周囲に、環状にはんだを配置することが望ましい。この方法には、はんだと接続部材との熱接触が改善される（はんだはいったん溶ければ、接続部材の巻線を通って流れることができる）と言う利点がある。しかし乍ら、はんだの表面が平らになって外側に伸びようとするので、環状に形成されたはんだが接続部材を隠してしまう地域では、赤外線輻射が一回しか反射しないようになる。この為、環状に形成されたはんだは（半径方向に）比較的肉厚、且つこの二つの間の高度の熱接触を維持している間、はんだによって接続部材が隠される割合が限定されるように、このはんだの軸方向の寸法は比較的小さいことが望ましい。このように環状に形成されたはんだの軸方向の長さは、半径方向長さの二倍より長く無く、特に半径方向長さの一倍から・　二倍の範囲であることが望ましい。例えば接続部材が、スプライス形成用の傾斜した内面を一つ以上有している場合には、はんだを一つ以上用いても良い。

装置の一形状と設置方法が、以下の添付図面を参照して説明される。

図１は本装置の縦断面図、図２及び図３は、それぞれ本装置を赤外線ヒーター内に配置した場合の横断面図及び端面図、図４は、正方形断面を有する電線から構成される装置の接続部材に照射された輻射線の経路図、図５は、菱形断面を有する電線から形成された接続部材に照射された輻射線の経路図。

添付図に、多数の電気的に絶縁された電線間に電気接続部を形成する装置１が示されており、この装置は架橋され、伸長されたポリビニリデンフルオロライドから形成された寸法熱回復型スリーブ３、及び円錐台状ばね又はハードテンパーされたワイヤのコイルとして形成された接続部材４を有する。銅線は図４に示す正方形の、或は図５に示す菱形の断面形状を有することができる。そしてそのワイヤの断面を形成する側面部は、それぞれ、一方の側面部とは約６０°の角度で、他方の側面部とは約１２０°の角度で配置されている。図５に示すように、６００の角度を成す二側面で形成される締部が部材の内側及び外側に位置するように、ワイヤを巻回している。そして、内側の締部は、接続すべき電線を保持する為のねじ山を形成している。接続すべきコネクタが入り過ぎるのを防ぐ為に、接続部材４の小径側端部に位置するワイヤの一端は折り曲げられて、コイルの軸を横切って伸びるでいる。しばしば、銅線５の両端部を外側に開いて保持することによって、コイル４の径を大きくすることは有利なことがある。

Ｓ　ｒＬｓｓＰ　ｂｓｔの共晶はんだ製のリング８が、接続部材と熱収縮型スリーブの間の接続部材４の外表面上に位置している。はんだリングは比較的、肉厚で短い、軸の長さは半径方向の肉厚のおよそ二倍である。そのため接続部材が出来るだけ多（暴露状態で保持できる。

接続部材の小径端部地域にあるスリーブの一端部は、ポリエチレンのような可溶重合材料からなる球状シーリング部材１０に対して予め回復されていると共に、更なる球状に成形されたシーリング部材１１がスリーブ内の接続部材４の他端の近傍に配されている。

束になった電線間に電気接続部を形成する為に、電線の端部は被覆が剥がされていると共に、コイルの軸を横切って止まりとして作用すべく折り曲げられたワイヤ５の端部に当たるまで、装置１の開口端部内に挿入されている。ワイヤ及び装置は、図２及び図３に概略示されているように、赤外線ヒータ内部に軸方向に位置されている。

赤外線ヒータは本質的に、抵抗加熱部材２１とセラミツスペーサ２２を周囲に巻回した水晶管２０を有する。加熱部材２１は端子部２３に導かれて、そして絶縁板によって囲まれている。装置１を管２０に挿入した後にヒータのスイッチを入れれば、加熱部材から半径方向内側に向かって放射された赤外線によって、はんだ８が溶かされ、巻線を経由して接続部材内に流入させ、そして回復型スリーブ３をワイヤのまわりで収縮させる。

図４及び図５は、巻回された接続部材のある部分の断面図である。図４は正方形断面を有するワイヤから形成された本発明に基づく装置の巻線を示すと共に、図５は菱形断面を有するワイヤで形成された巻線を示している。接続部材を形成する銅線は、四つの平坦面３１．３２．３３、及び３４から成る。近接する面３１及び３２間に形成された締部が接続部材の内面のねじ山を構成するように向きが揃えられている。接続部材に傾斜（約１０°）を与える為に、ワイヤの巻線は垂直方法に若干オフセットさせると共に、若干捻られている。図４に見えるように、接続部材の外表面に照射される輻射赤外線の大部分は、一つの外面、たとえば面３４から隣接する巻線の近接面３３に向かって反射されて、そこでまた半径方向外側に向かって反射される。このようなことが生じる接続部材の地域を「ゾーンタイプ２」と表す。更に、輻射が部材によって一回だけ反射される「ゾーンタイプ１」と呼ばれる小さな領域がある。この形状に於いては、表面の９３．７％がタイプ２で６．３％がタイプ１である。もし、入射した輻射線のパワーの６０％が吸収されると共に、４０％が反射される場合、入射した輻射線の総吸収率゛　は８２．５％と算出される。図５に示す装置に於いては、ワイヤ５の面の間の角度が９０°から６０°に減じられており、入射した輻射線の全ては二回反射され、８０％が三回反射される（「ゾーンタイプ３」と表す）。このような形状に於いて、入射した輻射線の総吸収率は、同様に、９１．７％と算出される。

豊機械加工により、外表面は異なるが同質量を有する円錐台状の試験部材を形成して、同試験部材の加熱される速度をめた。一番目の部材は平坦な傾斜した外表面を有する。二番目の部材は、９０°の角度を有するＶ字型溝を連続加工された外表面を有する。三番目の部材は、５０°の角度を有するように二番目の部材と同様に加工された外表面を有する。硬質熱電対を部材内に設置して、それらをオーブンの中に入れた。−分間加熱後に部材の到達温度が記録された。結果が表に示されている、この表から締部の面の間の角度が小さい（５０°）部材が他の部材よりも急速に加熱されたことが読み取れる。

ゾーンタイプ２　ゾーンタイプ２国際調査報告　。、Ｔ／。。。１ｎｎ７ＮＰＣＴ／ＧＢ　９２１００２１１フロントページの続き（３１）優先権主張番号　９１２６２０４．８（３２）優先臼　１９９１年１２月１０日（３３）優先権主張国　イギリス（ＧＢ）（８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、　ＳＥ）、　ＣＡ、　Ｃ３，ＨＵ、　ＪＰ、　ＫＲ，ＭＧ、　ＲＯ，ＲＵ、ＵＳ

Claims

【特許請求の範囲】

１．複数の電線間に電気接続部を形成する装置であって、装置は電気絶縁スリーブと、スリーブ内に配置された金属製接続部材と、電線間に永久的な電気接続部を形成する為の適量のはんだとを有し、接続部材は、半径方向に放射された輻射線の可成の割合を少なくとも二回反射するに十分な凹凸を備えた外表面を有することを特徴する装置。
２．接続部材の外表面は、内部に方向づけらた如何なる放射の大部分を外表面で少なくとも二回反射するに十分な凹凸を有することを特徴とする請求項第１項に記載の装置。
３．外表面は、隣接する面が９０°よりも大きくない角度で離れている一つ以上の溝を有することを特徴とする請求項第一項或は第二項に記載の装置。
４．該角度は７０°より小さいことを特徴とする請求項第三項に記載の装置。
５．角度は４０°から６５°の範囲にあることを特徴とする請求項第四項に記載の装置。
６．接続部材は、傾斜したヘリカルコイル線から形成されることを特徴とする請求項第１項から第５項までの何れかに記載の装置。
７．線は、正方形或は菱形の断面を有すると共に、接続部材の内表面を形成する線の複数部分が、ねじ山を構成するように配置されたことを特徴とする請求項第六項に記載の装置。
８．スリーブは寸法的に熱回復可能であることを特徴とする請求項第一項から第七項の何れかに記載の装置。
９．接続部材は二端部を有し、一つ又は二つが傾斜したヘリカルコイル線に形成されていることを特徴とする請求項第一項から第八項の何れかに記載の装置。
１０．複数の電線間に電気接続部を形成する方法であって、（ｉ）量気絶縁スリーブと、スリーブ内に配置された金属製接続部材と、所定量のはんだを有する装置を電線に位置決めし、なお、接続部材はねじ山を備えた傾斜内部面を有すると共に、凹凸を設けた外面を有する；（ｉｉ）装置を電線の周りで捻って、電線を接続部材の内部に保持する；そして（ｉｉｉ）内部に照射される赤外線輻射を用いて装置を加熱すると共に、はんだを溶かして電線間に永久的接続部を形成する；輻射の大部分は接続部材の外表面で少なくとも二回反射されることを特徴とする方法。