JP6585884B2

JP6585884B2 - 端子付き電線の製造方法

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Publication number: JP6585884B2
Application number: JP2014158903A
Authority: JP
Inventors: 照沼　一郎; 一郎照沼
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2034-08-04
Also published as: JP2016035872A

Description

本発明は、端子付き電線の製造方法に関するものである。

電線を端子に接続する方法として、筒状の電線接続部内に半田を充填し、当該半田に電線の芯線を完全に埋設すると共に、当該芯線に連続する絶縁被覆層を有する電線の端部も半田に埋設する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−７１４３７号公報

上記の方法により製造された端子付き電線では、半田を芯線内に十分に行き渡らせることができず、機械的強度や電気的性能が不安定となるおそれがあり、接続信頼性に劣るという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、接続信頼性に優れた端子付き電線の製造方法を提供することである。

［１］本発明に係る端子付き電線の製造方法は、少なくとも一つの導体を有する電線と、前記電線が固着された筒状部を一端に有する端子と、を備えた端子付き電線の製造方法であって、前記導体の端部を前記筒状部に挿入する第１の工程と、前記筒状部を一対の電極で挟む第２の工程と、前記電極に電圧を印加する第３の工程と、を備えており、前記導体は、錫を主成分とする材料からなる第１の錫被覆層を有し、前記筒状部も、錫を主成分とする材料からなる第２の錫被覆層を少なくとも内壁面に有し、前記筒状部は、前記筒状部の軸方向に沿って延在する一対の凹部を外周面に有しており、一対の前記凹部は、相互に対向するように前記筒状部に形成され、一対の前記凹部は、前記筒状部の軸方向に沿って延在する窪みを前記筒状部の外周面に形成していると共に、内側に向かって突出すると共に前記筒状部の軸方向に沿って延在する凸部を前記筒状部の挿入穴の内壁面に形成しており、前記第２の工程は、前記電極を前記凹部に当接させることを含むことを特徴とする。

［２］上記発明において、前前記端子は、他端に板状の接続部を有しており、前記第３の工程は、前記接続部を冷却しながら、前記電極に電圧を印加することを含んでもよい。

［３］上記発明において、前記導体は、アルミニウム線と、前記アルミニウム線を被覆する銅被覆層と、前記銅被覆層をさらに被覆する前記第１の錫被覆層と、を備えてもよい。

本発明では、第１の錫被覆層を有する導体を、第２の錫被覆層を有する筒状部に挿入した状態で、当該筒状部を一対の電極で挟み、電極に電圧を印加する。このため、第１及び第２の錫被覆層を溶融させた後に凝固させることで、電線と端子を強固に接続することができ、優れた接続信頼性を確保することができる。

図１は、本発明の実施形態における電線を示す断面図である。図２は、本発明の実施形態における端子を示す斜視図である。図３は、図１のIII-III線に沿った断面図である。図４は、本発明の他の実施形態における端子を示す斜視図である。図５は、本発明の実施形態における端子付き電線の製造方法を示す工程図である。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、図５の各ステップを示す断面図である。図７は、本発明の他の実施形態における挟持工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

先ず、本発明の実施形態における電線の構造について、図１を参照しながら説明する。図１は本実施形態における電線の断面図である。

本実施形態における電線１０は、図１に示すように、複数（本例では１０本）の素線１２を撚り合わせて構成された撚線１１と、当該撚線１１の外周を被覆する絶縁層１３と、を備えている。なお、撚線１１を構成する素線１２の本数は、特に上記の数に特に限定されない。

本実施形態における撚線１１の素線１２が、本発明における導体の一例に相当する。なお、撚線に代えて、電線が単線を有してもよい。この場合には、当該単線が、本発明における導体の一例に相当する。また、電線１０が絶縁層１３を備えていなくてもよい。

それぞれの素線１２は、アルミニウム線１２１と、当該アルミニウム線１２１の外周を被覆する銅被覆層１２２と、当該銅被覆層１２２の外周をさらに被覆する錫被覆層１２３と、を有している。なお、本実施形態における錫被覆層１２３が、本発明における第１の錫被覆層の一例に相当する。

アルミニウム線１２１は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金から構成されている。銅被覆層１２３は、例えば、銅、又は、銅を主成分とする銅合金から構成されている。錫被覆層１２３は、錫を主成分とする材料から構成されており、具体的には、錫めっき層や半田めっき層等である。

アルミニウム線１２１と銅被覆層１２２から構成される銅被覆アルミニウム線（以下、単に「ＣＡ線」とも称する。）は、例えば、銅管の内孔にアルミニウム線１２１を挿入し伸線加工することで形成される。なお、アルミニウム線１２１の外周面に銅めっき処理を施すことで、ＣＡ線を形成してもよい。こうしたＣＡ線を用いることで、電線１０の軽量化を図ることができる。また、第１の錫被覆層１２３は、例えば、銅被覆層１２２の外周面に錫めっき処理を施すことで形成される。

絶縁層１３は、樹脂材料等の電気絶縁性を有する材料から構成されている。後述する図６（ａ）に示すように、電線１０の端部から所定の長さＬ_ｏの絶縁層１３が剥かれており、当該電線１０の端部において撚線１１が露出している。この露出している撚線１１の端部が、後述する端子２０の筒状部３０に挿入され、抵抗溶接によって端子２０に接合される。

次に、本実施形態における端子の構造について、図２〜図３は参照しながら説明する。図２は本実施形態における端子を示す斜視図であり、図３は図２のIII-III線に沿った断面図である。

本実施形態における端子２０は、図２及び図３に示すように、筒状部３０と接続部４０を備えている。また、この端子２０は、銅、又は、銅を主成分とした銅合金から構成される母材２１を有していると共に、その母材２１を被覆する錫めっき層２２をさらに有している。なお、本実施形態における錫めっき層２２が、本発明における第２の錫被覆層の一例に相当する。

筒状部３０は、端子２０の一端に設けられており、有底の円筒形状を有している。この筒状部３０は、端子２０の一端側に向かって開口する挿入穴３１を有している。この挿入穴３１に電線１０の撚線１１が挿入された状態で、後述する抵抗溶接を行うことで、電線１０と端子２０が固着される。

こうしたクローズドバレル型の筒状部３０を用いることで、電線１０を筒状部３０で包むことができる。このため、たとえＣＡ線のアルミニウム線１２１が露出した場合であっても、ガルバニック腐食による接触不良の発生を抑制することができる。

なお、図２及び図３に示す例では、筒状部３０は、真円環状の断面形状を有しているが、特にこれに限定されない。例えば、筒状部３０の断面形状を、楕円、四角形、六角形等の環状としてもよい。

接続部４０は、端子２０の他端に設けられており、一様の厚さを有する板状の部分を折り曲げることで形成された略Ｌ型形状を有している。この接続部４０は、第１の板状部４１と、折り曲げ部４２と、第２の板状部４３と、を有している。

第１の板状部４１は、筒状部３０の他端から当該筒状部３０の延在方向（図中のＸ方向）と実質的に同一の方向に沿って延在している。この第１の板状部４１の下面は、筒状部３０の最下端と実質的に同一直線上に位置している。また、第１の板状部４１は、筒状部３０に対して相対的に薄くなっている。このため、筒状部３０は、当該筒状部３０の他端に傾斜面３２を有しており、この傾斜面３２は、筒状部３０の一端に向かうに従って高くなるように傾斜している。

折り曲げ部４２は、第１の板状部４１と第２の板状部４３との間に介在している。接続部４０は、この折り曲げ部４２で実質的に直角に折り曲げられている。なお、この折り曲げ部４２の折り曲げ角度は、直角に特に限定されず、任意に設定することができる。また、接続部４０に折り曲げ部４２を設けずに、第２の板状部４３を第１の板状部４１と実質的に同一平面上に設けてもよい。

第２の板状部４３は、筒状部３０の延在方向（図中のＸ方向）に対して実質的に直交する方向（図中のＺ方向）に延在している。また、この第２の板状部４３には、ネジ穴４３１が形成されている。このネジ穴４３１にボルト等が挿入されることで、例えば、自動車のバッテリの端子等に端子２０の接続部４０が締結される。

本実施形態では、筒状部３０の他端に傾斜面３２が設けられているので、電線１０が取り付けられた端子２０をバッテリの端子等に固定する際に、端子２０と周囲の部材との干渉を回避することができる。

なお、図４に示すように、筒状部３０に一対のディンプル３３を形成してもよい。図４は本発明の他の実施形態における端子を示す斜視図である。本実施形態における一対のディンプル３３が、本発明における一対の凹部の一例に相当する。

それぞれのディンプル３３は、筒状部３０の外周面に窪みを形成していると共に、内側に向かって突出する凸部を挿入穴３１の内壁面に形成している。一対のディンプル３３は、相互に対向するように筒状部３０に形成されている（後述する図７参照）。本実施形態では、一方のディンプル３３は、筒状部３０の図中の上部に形成されているのに対し、他方のディンプル３３は、当該筒状部３０の図中の下部に形成されている。

こうした一対のディンプル３３を筒状部３０に形成しておくことで、電圧印加工程Ｓ４０（後述）において溶接電流を集中させることができ、溶接条件の制御が容易となる。また、円形の筒状部３０への電極５１，５２の接触が確実となり、筒状部３０と電極５１，５２との接触抵抗を安定させることができる。

次に、本実施形態における端子付き電線の製造方法について、図５〜図６を参照しながら説明する。

図５は本実施形態における端子付き電線の製造方法を示す工程図、図６（ａ）〜図６（ｄ）は図５の各ステップを示す断面図である。

先ず、図５のステップＳ１０において、図６（ａ）に示すように、電線１０の端部から所定の長さＬ_ｏの絶縁層１３を剥いて、撚線１１を露出させる。次いで、図５のステップＳ２０において、図６（ｂ）に示すように、当該撚線１１の端部を端子２０の筒状部３０の挿入穴３１に挿入する。

次いで、図５のステップＳ３０において、図６（ｃ）に示すように、撚線１１の端部が挿入された端子２０の筒状部３０に、一対の電極５１，５２を上下から所定の圧力でそれぞれ押し付けて、一対の電極５１，５２で筒状部３０を挟み込む。なお、特に図示しないが、この一対の電極５１，５２は、電源や制御部を含む電圧印加装置に電気的に接続されている。

また、このステップＳ３０において、図６（ｃ）に示すように、端子２０の接続部４０に放熱用の治具６０を接触させる。この治具６０は、アルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導性に優れた材料から構成されている。この治具６０によって、端子２０の接続部４０が冷却され、次工程の抵抗溶接時に生じる熱が放熱される。なお、このステップＳ３０において、放熱用の治具６０に代えて、例えば、端子２０の接続部４０に冷却用の流体を接触させることで、当該接続部４０を冷却してもよい。

次いで、図５のステップＳ４０において、図６（ｄ）に示すように、一対の電極５１，５２によって筒状部３０に圧力を印加しながら、当該電極５１，５２の間に電圧を印加して、筒状部３０と撚線１１に通電する。これにより、筒状部３０と撚線１１が抵抗発熱し、筒状部３０の挿入穴３１内の錫めっき層２２が溶融すると共に、それぞれの素線１２の錫被覆層１２３が溶融する。

そして、電極５１，５２を介した通電を停止すると、筒状部３０と撚線１１が冷却され、溶融していた錫が凝固して、素線１２同士が錫を介して接合されると共に、撚線１１と筒状部３０が錫を介して接合される。これにより、電線１０と端子２０が接続されて、端子付き電線１が完成する。

このように、本実施形態では、電線１０が錫被覆層１２３を有すると共に、端子２０が錫めっき層１２を有しており、抵抗溶接によって錫被覆層１２３及び錫めっき層１２を溶融させた後に錫を凝固させる。このため、電線１０と端子２０を強固に接続することができ、端子付き電線１の接続信頼性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、抵抗溶接によって溶融した錫が撚線１１全体を覆うので、たとえＣＡ線のアルミニウム線１２１が露出した場合であっても、当該露出部分が錫で覆われている。このため、ガルバニック腐食による接触不良の発生を防止することができる。

なお、上述の図４に示すように、筒状部３０にディンプル３３が形成されている場合には、図５のステップＳ３０において、図７に示すように、電極５１，５２をディンプル３３にそれぞれ当接させる。なお、図７は本発明の他の実施形態における挟持工程を示す断面図である。

ディンプル３３を筒状部３０に形成しておくことで、図５のステップＳ４０において、当該ディンプル３３に溶接電流を集中させることができ、溶接条件の制御が容易となる。また、円形の筒状部３０への電極５１，５２の接触が確実となり、筒状部３０と電極５１，５２との接触抵抗を安定させることができる。

本実施形態における図５のステップＳ２０が本発明における第１の工程の一例に相当し、本実施形態における図５のステップＳ３０が本発明における第２の工程の一例に相当し、本実施形態における図５のステップＳ４０が本発明における第３の工程の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述の実施形態では、電線１０の素線１１として、錫被覆層１２３を有するＣＡ線を例示したが、錫被覆層を最外層に有する素線であれば、特にこれに限定されない。

具体的には、素線として、錫めっき処理が施されたアルミニウム線、錫めっき処理が施された銅線、或いは、錫めっき処理が施されたＣＳ線等を用いてもよい。なお、ＣＳ線は、鋼線と、当該鋼線の外周を被覆する銅被覆層と、を有する素線である。

１…端子付き電線
１０…電線
１１…撚線
１２…素線
１２１…アルミニウム線
１２２…銅被覆層
１２３…第１の錫被覆層
１３…絶縁層
２０…端子
２１…母材
２２…錫めっき層
３０…筒状部
３１…挿入穴
３２…傾斜面
３３…ディンプル
４０…接続部
４１…第１の板状部
４２…折り曲げ部
４３…第２の板状部
４３１…ネジ穴
５１，５２…電極
６０…放熱用の治具

Claims

少なくとも一つの導体を有する電線と、前記電線が固着された筒状部を一端に有する端子と、を備えた端子付き電線の製造方法であって、
前記導体の端部を前記筒状部に挿入する第１の工程と、
前記筒状部を一対の電極で挟む第２の工程と、
前記電極に電圧を印加する第３の工程と、を備えており、
前記導体は、錫を主成分とする材料からなる第１の錫被覆層を有し、
前記筒状部も、錫を主成分とする材料からなる第２の錫被覆層を少なくとも内壁面に有し、
前記筒状部は、前記筒状部の軸方向に沿って延在する一対の凹部を外周面に有しており、
一対の前記凹部は、相互に対向するように前記筒状部に形成され、
一対の前記凹部は、前記筒状部の軸方向に沿って延在する窪みを前記筒状部の外周面に形成していると共に、内側に向かって突出すると共に前記筒状部の軸方向に沿って延在する凸部を前記筒状部の挿入穴の内壁面に形成しており、
前記第２の工程は、前記電極を前記凹部に当接させることを含むことを特徴とする端子付き電線の製造方法。
請求項１に記載の端子付き電線の製造方法であって、
前記端子は、他端に板状の接続部を有しており、
前記第３の工程は、前記接続部を冷却しながら、前記電極に電圧を印加することを含むことを特徴とする端子付き電線の製造方法。
請求項１又は２に記載の端子付き電線の製造方法であって、
前記導体は、
アルミニウム線と、
前記アルミニウム線を被覆する銅被覆層と、
前記銅被覆層をさらに被覆する前記第１の錫被覆層と、を備えたことを特徴とする端子付き電線の製造方法。