(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
銅電線は、導電率が高く、金電線やアルミニウム電線に比べて硬く、機械的強度、価格面で有利であるため、家屋用配電の電線や電子機器の配線に広く用いられている。一方、アルミニウムまたはアルミニウム合金を導体材料に用いたアルミニウム電線は、車両の軽量化のニーズや、安定供給を保証する豊富な資源量、さらには鉄との分離が容易であるなどのリサイクル性に鑑みて、利用が要望されている。
【0003】
かかる要望に対し、今日では、自動車用電線に前述のアルミニウム電線が広く用いられるようになった。このアルミニウム電線は端末に端子が接続され、この端子を介して回路素子等に電気接続される。この端子は相手端子に密接可能なばね力を持つ銅や銅合金からなる。ところが、異種金属どうしが接触することによる接触腐食が懸念されることから、アルミニウム電線を使用する場合には、耐食のための様々な工夫がこのアルミニウム電線に接続される端子になされている。
【0004】
一方、自動車用電線に関し、銅電線については耐久試験を含む性能評価や実車中に蓄積されたデータに基づいて、その銅電線と端子との接続信頼性が補償されている。しかし、前述のように銅電線に代えてアルミニウム電線を端子に接続する場合には、圧着条件の最適化、接続信頼性の確認、端子の構造の最適化などを実施しなければならず、膨大な時間と費用が掛かる。
【0005】
これに対し圧着条件の最適化、接続信頼性の確認、端子の構造の最適化などを行なうことなく、アルミニウム電線を銅や銅合金から成る前記端子に接続する技術が提案されている。端子とアルミニウム電線との接続部における前記接触腐食を防止する電線の接続構造は、例えば特許文献1に示されている。これは短尺の銅電線を前記端子とアルミニウム電線との間に接続することによって、端子での異金属どうしの接続を回避して接触腐食を防止するというものである。
【0006】
すなわち、上記電線の接続構造は、
図7に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる導体31に絶縁体32を被覆してなるアルミニウム電線33の導体端末に、銅または銅合金よりなる導体34に絶縁体35を被覆してなる短尺の銅電線36における導体34の一端を接続し、当該接続部分を絶縁体37で被覆するものである。さらに、上記電線の接続構造は、前記銅電線36の導体34の他端に、銅または銅合金よりなる端子38が圧着接続されている。
【0007】
これによれば、銅または銅合金よりなる端子38には銅電線36を圧着するので、電線圧着部における異種金属の接触による接触腐食の問題が生じるおそれはない。また、電線圧着部においては、これまでに培われた端子の性能評価や使用実績を活用して、高い接続信頼性を確保することができる。これにともなって、端子圧着部について、圧着条件の最適化、接続信頼性の確認、および端子の構造の最適化などに費やされる膨大な時間とコストを削減できる。また、アルミニウム電線33と銅電線36との接続部分を絶縁体37で被覆することで、外部から水や水蒸気などが接続部分に浸入するのを防止でき、前述した異種金属の接触腐食の発生が抑えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述した従来の電線の接続構造は、解決すべき以下の問題を有している。
即ち、端子に接続される短尺の銅電線や端子に止水処理が施されていないため、仮に絶縁体による前記接続部分の被覆が不十分な状態で、自動車のエンジンルームの洗浄を行った場合に、例えばアルミニウム電線に付着した水滴が毛管現象によってアルミニウム電線と銅電線との接続部を介して電子回路側の端子および電子回路に浸透するほか、アルミニウム電線と銅電線との接続部に付着することで前述のような異種金属の接触腐食の発生を招いてしまう。特に、銅電線やアルミニウム電線が複数本の芯線を撚り合わせた撚り線である場合には、前記アルミニウム電線および銅電線それぞれの芯線間および各芯線と絶縁被覆との間隙に浸透した水滴が、前記接続部の接触腐食を促進するという不都合がある。
【0010】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接続された各電線の芯線間および芯線と絶縁被覆との間隙の止水を簡単
な作業で実現できる電線の接
続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前述した目的を達成するために、本発明に係る電線の接続方法は、下記(
1)を特徴としている。
(
1) 第1の外皮の端部から
複数本の素線で構成された第1の芯線の一部
を露出させ、第2の外皮の端部から
前記第1の芯線とは異なる金属
の複数本の素線で構成された第2の芯線の一部
を露出させて、露出した前記第1の芯線の先端と、露出した前記第2の芯線の先端とを突き合わせて接合する接合ステップと
、
前記第1の芯線
及び第2の芯線
の露出した外周並びに前記第1の外皮及び第2の外皮の前記端部から所定長の領域の外周に、ホットメルトを塗布するステップと、
前記ホットメルトが塗布された
領域の全長を被う長さのチューブの内部に
前記ホットメルトが塗布された領域を収容するステップと、
前記チューブを加熱して前記ホットメルトを溶融させるとともに、前記チューブを収縮させる収縮ステップと、
前記収縮ステップにおいて、前記第1の芯線の素線と前記第1の外皮との隙間、前記第2の芯線の素線と前記第2の外皮との隙間、並びに、前記第1の芯線及び第2の芯線の各素線間に溶融して浸透した前記ホットメルトを固化するステップと、
を有すること。
【0014】
上記(
1)の電線の接続方法によれば、接合ステップでは超音波溶接、冷間圧接、ろう接などによって第1の芯線と第2の芯線を簡単、迅速かつ電気的、機械的に接続でき、収納ステップでは第1の芯線と第2の芯線との接続部を、予め第1の外皮や第2の外皮に挿通させておいたチューブを移動させることで、第1の芯線および第2の芯線の周囲を包むように被覆させることができる。そして、
収縮ステップでは
、予め各芯線の接合部付近の外周に塗付されたホットメルトの溶融とチューブの熱収縮と
を同時に行なわせることで、ホットメルトが
、各芯線の素線間およびこれらの素線と第1の外皮および第2の外皮との間隙に溶融状態で浸透する。この結果、第1の芯線と第2の芯線との接続部には、その後固化したホットメルトによる止水作用が得られ、この接続部において接触腐食を防止する効果が得られる。
【発明の効果】
【0015】
本発明の電線の接続
方法によれば、接続された各電線の芯線の素線間およびその素線と外皮との間隙における止水を簡単
な作業で実現することができる。
【0016】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態にかかる電線の接続構造を、
図1乃至
図6を参照して説明する。
【0019】
図1に示す本実施形態の電線の接続構造は、例えば電子制御回路に接続される電線Wの接続構造であって、銅や銅合金からなる端子とアルミニウム電線との間に銅電線を介在させることで、端子を該端子と同材料の銅電線に直接接続しているものである。これによりこの端子と銅電線とが接続される部位(接続部)での接触腐食の発生は、回避できる。従って、従来のような端子とアルミニウム電線との接続部での、水分が介在することによる接触腐食およびこれに伴う電気的、機械的な不都合(例えば、錆発生による電気抵抗の増加や接続強度の劣化)を回避可能にしている。
【0020】
このような効果を得るために、本実施形態では、銅電線とアルミニウム電線の接続部付近で、これらの芯線の各素線間およびその素線と絶縁被覆(外皮)との間隙にそれぞれホットメルトによる止水処理を施して、銅電線とアルミニウム電線との接続部における接触腐食を回避可能にし、さらにアルミニウム電線側から銅電線側、さらに端子への水分の移動を規制することとしている。以下、本実施形態の電線の接続構造の詳細を説明する。
【0021】
図1および
図2において、電線の接続構造11は、第1の電線(以下、銅電線という)12と、第2の電線(以下、アルミニウム電線という)13と、チューブ(以下、熱収縮チューブという)14と、端子15とを組み付けて構成される。これらのうち、第1の電線である銅電線12は複数本の素線を撚り合わせた第1の芯線16を塩化ビニルなどの絶縁被覆(以下、第1の外皮という)17で被覆したものからなり、端子15およびアルミニウム電線13間に接続可能な所定長となっている。この銅電線12は第1の外皮17の両端部を所定長に亘って皮剥ぎすることで、第1の芯線16の両端を第1の外皮17から露出させてある。なお、この銅電線12では、第1の芯線16を構成する素線間およびその素線と第1の外皮17との間隙が、それぞれ通水可能な、または通気可能な隙間となっている。
【0022】
一方、第2の電線であるアルミニウム電線13は、複数本の素線を撚り合わせた第2の芯線18を塩化ビニルなどの絶縁被覆(以下、第2の外皮という)19で被覆したものからなる。このアルミニウム電線13は第2の外皮19の一端部を所定長に亘って皮剥ぎすることで、第2の芯線18の一端をこの第2の外皮19から所定長に亘って露出させてある。なお、このアルミニウム電線13では、第2の芯線18を構成する素線間およびその素線と絶縁被覆である第2の外皮19との間隙が、それぞれ通水可能な、または通気可能な隙間となっている。
【0023】
第1の芯線16は銅または銅合金からなり、第2の芯線18はアルミまたアルミ合金からなり、これらの各芯線16、18が互いに圧接接続されている。この圧接接続は、例えば芯線16、18の各一端をアンビル(図示しない)上で束ねたところに、溶接用のホーンを当てて高周波振動させ、これにより芯線16、18間に発生する摩擦熱によってなされる。また、冷間圧接方法では、ダイスのダイス孔に各芯線16、18の端部を挿入して突き合わせ、そのダイスのスライドによってその突き合わせ部を圧縮して接合する。
【0024】
また、端子15は、銅または銅合金よりなる板材を打ち抜き加工(プレス加工)後、曲げ加工して得られる。相手側端子と接続される先端側には角筒状または円筒状に形成された接続部20を有し、この接続部20の基端側には第1の芯線16を圧着接続するための圧着部21が延設形成されている。圧着部21は、第1の芯線16の一端を圧着接続する一対のワイヤバレル22と、第1の外皮17を圧着する一対の外皮バレル23とを備え、これらを加締めることにより銅電線12の端末に接続される。端子15の形状は、特に限定されるものではなく、メス型端子、オス型端子のいずれであってもよい。
【0025】
端子15と銅電線12の端末との接続は、通常行なわれている加締めにより可能である。端子15に接続する電線としてアルミニウム電線を用いるのではなく、膨大な性能評価や使用実績により接続信頼性に実績のある銅電線12を用いるので、これまでに培われた実績に基づいて信頼性の高い接続が可能になる。また、使用に際してさらに膨大な性能評価や試験等を行なう必要がないので、開発コストを削減でき、コストに優れる。
【0026】
前記のように接合された第1の芯線16の一部(第1の外皮17から露出した部分)と第2の芯線18の一部(第2の外皮19から露出した部分)を収容する(被覆する)ように、銅電線12の第1の外皮17およびアルミニウム電線13の第2の外皮19の周囲に、ホットメルト24を介して熱収縮チューブ14が被覆されている。熱収縮チューブ14は熱を受けて自己収縮するチューブである。この熱収縮チューブ14の内部表面には、
図3に示すように、予め所定厚のホットメルト24が塗付されている。従って、銅電線12またはアルミニウム電線13のいずれかの外周に予め通しておいたその熱収縮チューブ14に対し外から熱を加えることにより、ホットメルト24を溶かしながら熱収縮チューブ14を収縮させることができる。
【0027】
この場合には、熱収縮チューブ14の収縮力を受けて、溶けたホットメルト24を第1の芯線16の一部と第2の芯線18の一部、およびこれらの一部を除く各芯線16、18の素線間、さらにはこれらの素線と第1の外皮17および第2の外皮19との間隙にも浸透させることができる。このホットメルト24が硬化したとき、ホットメルト24は止水作用を持つことになる。なお、ホットメルト24は、例えばポリウレタン系の未硬化樹脂を主成分として加熱溶融の後、空気中の水分(湿気)と反応して硬化するものである。また、熱収縮チューブ14は熱を加えると主に直径方向に縮んで細くなる性質を持ち、材料としてポリオレフィン系、フッ素系ポリマー、熱可塑性エラストマーなどが用いられる。
【0028】
従って、電線の接続構造11では、銅または銅合金からなる端子15と銅電線12の芯線(銅または銅合金からなる)との接続部では、この接続部に水滴が付着することがあっても、互いに同質の金属どうしであるため、接触腐食は発生しない。一方、銅電線12の第1の芯線16とアルミニウム電線13の第2の芯線18との接続部は異金属間の接続となるため、水滴の付着によって接触腐食が発生する危惧がある。
【0029】
しかし、本実施形態によれば、銅電線12の第1の芯線16の一部とアルミニウム電線13の第2の芯線18の一部との接続部、第1の外皮17の端部における第1の芯線16と第1の外皮17の隙間、及び第2の外皮19の端部における第2の芯線18と第2の外皮19の隙間に、ホットメルト24が十分に浸透することによって、止水処理が行われる。このため接続部への水分の付着を回避でき、従って、この接続部において接触腐食が発生することはない。ここで、熱収縮チューブ14の内部表面に塗付されるホットメルト24は、各芯線16、18それぞれの素線間、これらの素線と外皮17、19との間隙に過不足なく充満可能な量(厚み)とされる。
【0030】
このように本実施形態では、電線の防食構造を、従来のように複雑な構造の端子15とアルミニウム電線13との接続部に採用するのではなく、接続加工や修理(リペア)を実施しやすい銅電線12とアルミニウム電線13との接続部に採用している。なお、本実施形態の電線の接続構造は、銅電線12とアルミニウム電線13との接続部、つまり異種金属どうしの接続部での防食効果を得るためになされたものであるが、銅電線どうしやアルミニウム電線どうしの接続部における止水効果を得るものとして、利用することもできる。
【0031】
次に、電線の接続手順を説明する。
(接続手順1)
先ず、端子15に接続すべき銅電線12を用意する。銅電線12は
図2に示すように端尺であるが、これに熱収縮チューブ14を挿通状態で支持できる所定長としても良い。この銅電線12は端子15とアルミニウム電線13との間に介在するように接続されるものである。この銅電線12の一端には予め端子15を接続しておいても良いし、前記熱収縮チューブ14の装着後に端子15を接続してもよい。
【0032】
そして、第1の電線である銅電線12の第1の外皮17から露出する第1の芯線16の先端と第2の外皮19から露出する第2の芯線18の先端と同軸上で、
図4(a)に示すように対向させる。また、対向する第1の芯線16および第2の芯線18の先端を突き合わせるようにし、前述のような冷間圧接法によって、
図4(b)に示すように第1の芯線16および第2の芯線18の先端を接合する。
【0033】
次に、
図4(c)に示すような熱収縮チューブ14を用意する。この熱収縮チューブ14は外から熱を加えると直径方向に縮んで細くなる性質を持つ。この熱収縮チューブ14の長さは互いに対向する、銅電線12における第1の外皮17の端部およびアルミニウム電線13における第2の外皮19端部の所定長を含みつつ、前記接続された第1の芯線16の一部および第2の芯線18の一部を周囲から包むことが可能な形状である。また、その熱収縮チューブ14の内径は第1の外皮17および第2の外皮19の外径に比べて大きい。
【0034】
前記熱収縮チューブ14の内部表面(内周面)には、
図4(d)に示すようなホットメルト24が塗付されている。このホットメルト24の厚みは、このホットメルト24が熱溶融され、第1の芯線16の素線間およびこの素線と第1の外皮17との各間隙、第2の芯線18の素線間およびこの素線と第2の外皮19との間隙にそれぞれ浸透してこれらを過不足なく充満させる大きさにする。このホットメルト24が作る中心孔24aの内周は、銅電線12およびアルミニウム電線13の外形サイズより少し大きめとされ、第1の外皮17および第2の外皮19にスムースに挿通可能となっている。
【0035】
そして、かかるホットメルト24付きの熱収縮チューブ14は、
図4(e)に示すように、第1の芯線16および第2の芯線18、第1の外皮17の端部およびこれに対向する第2の外皮19の端部を所定長に亘って覆うように、挿通される。
図4(e)に示す工程では、ホットメルト24は未だ溶融状態ではないので、第1の外皮17および第2の外皮19から露出した第1の芯線16および第2の芯線18との間に空間25が保たれている。
【0036】
そこで、熱収縮チューブ14の外から熱風を吹き付けるなどして熱収縮チューブ14を加熱すると、熱収縮チューブ14は、
図4(f)に示すように、主に直径方向に収縮するとともに、熱収縮チューブ14の内部表面に塗布されたホットメルト24が溶融し始める。そして、ホットメルト24はこの溶融によって粘度が低下していき、熱収縮チューブ14によって被われた第1の外皮17および第2の外皮19の外周面のみでなく、これらの各外皮17、19から露出する第1の芯線16および第2の芯線18の外周面にも流れ出す。
【0037】
さらに、その溶融したホットメルト24は、熱収縮チューブ14の収縮圧を受けて第1の芯線16における複数本の素線間、第2の芯線18における複数本の素線間、さらにはこれらの各芯線16、18ごとの各素線と第1の外皮17および第2の外皮19との間隙に浸透していく。この熱収縮チューブ14の内部表面に塗付されたホットメルト24は予め決められた十分な厚み(量)に設定されており、第1の芯線16の前記一部を除く箇所および第2の芯線18の前記一部を除く箇所に、隙間を残さず十分な密度で浸透していく。
【0038】
そして、かかるホットメルト24は前記浸透が十分になされた後、固化した場合には、
図5に示すように、前記の各間隙がホットメルト24によって塞がれ、銅電線12とアルミニウム電線13との接続部分が止水状態となる。従って、銅電線12とアルミニウム電線13との接続部での接触腐食の発生を未然に回避することができるとともに、アルミニウム電線13側から端子15への水滴の流下(移動)を規制し、端子15の接触腐食防止のみならず、絶縁劣化や錆発生にもとづく電気抵抗の増大を回避することができる。
【0039】
(接続手順2)
初めに、接続手順1の場合と同じように、端子15に接続すべき銅電線12を用意する。銅電線12は
図2に示すように端尺であるが、これに熱収縮チューブ14を挿通状態で支持できる所定長としても良い。この銅電線12は端子15とアルミニウム電線13との間に介在するように接続されるものである。この銅電線12の一端には予め端子15を接続しておいても良いし、前記熱収縮チューブ14の装着後に端子15を接続してもよい。
【0040】
そして、第1の外皮17から露出する第1の芯線16の先端と、第2の外皮19から露出する第2の芯線18の先端を、
図6(a)に示すように同軸上で対向させる。また、対向する第1の芯線16および第2の芯線18の先端を突き合わせるようにし、前述のような冷間圧接法によって、
図6(b)に示すように接続する。
【0041】
次に、
図6(c)に示すように、第1の芯線16と第2の芯線18の接続部付近であって、第1の外皮17および第2の外皮19を含む所定長の領域およびこれらのそれぞれから露出する第1の芯線16および第2の芯線18の外周に、所定厚み(所定量)のホットメルト24を塗付する。このホットメルト24は、このホットメルト24が熱溶融され、第1の芯線16の素線間およびこの素線と第1の外皮17との間隙、第2の芯線18の素線間およびこの素線と第2の外皮19との間隙にそれぞれ浸透し、これらの間隙を過不足なく充満する厚さとする。
【0042】
続いて、
図6(d)に示すような熱収縮チューブ14を用意する。この熱収縮チューブ14は外から熱を加えると直径方向に縮んで細くなる性質を持つ。この熱収縮チューブ14の長さは互いに対向する側の、銅電線12における第1の外皮17の端部およびアルミニウム電線13における第2の外皮19端部の所定長含みつつ、前記接続された第1の芯線16の一部および第2の芯線18の一部を周囲から被う形状である。また、その熱収縮チューブ14の内径は塗付されたホットメルト24の外周面に対し余裕を持って挿通できるサイズとされる。なお、熱収縮チューブ14は、第1の芯線16および第2の芯線18が接続される前に、予め第1の外皮17または第2の外皮19に挿通させておく。
【0043】
そして、この熱収縮チューブ14を第1の外皮17または第2の外皮19に沿って移動させながら、ホットメルト24の全長を被うように、
図6(e)に示すように、挿通する。
【0044】
次に熱収縮チューブ14の外から熱風を吹き付けて熱収縮チューブ14を加熱すると、熱収縮チューブ14は
図6(f)に示すように、主に直径方向に収縮するとともに、熱収縮チューブ14の内部表面に塗布されたホットメルト24は溶融する。そして、この溶融によりホットメルト24は粘度が低下していき、熱収縮チューブ14によって被われた第1の外皮17および第2の外皮19のみでなく、これらの各外皮17、19から露出する第1の芯線16および第2の芯線18の外周面に流れ出す。
【0045】
さらに、その溶融したホットメルト24は、熱収縮チューブ14の収縮圧を受けて第1の芯線16における複数本の素線間、第2の芯線18における複数本の素線間、さらにはこれらの各芯線16、18ごとの各素線と第1の外皮17および第2の外皮19との間隙に浸透していく。このホットメルト24は、その厚みが予め決められた大きさに設定されているため、第1の芯線16の前記一部を除く箇所および第2の芯線18の前記一部を除く箇所にも十分に浸透する。
【0046】
そして、かかるホットメルト24の浸入した後、そのホットメルト24は固化し、
図5に示すように、前記の各間隙がホットメルト24によって塞がれ、銅電線12とアルミニウム電線13との接続部分が止水構造とされる。従って、銅電線12とアルミニウム電線13との接続部での接触腐食の発生を未然に回避することができるとともに、アルミニウム電線13側から端子15への水滴の移動を規制し、端子15の接触腐食防止のみならず、絶縁劣化、錆発生にもとづく電気抵抗の増大を回避することができる。
【0047】
以上のように、本実施形態の電線の接続構造および接続方法によれば、接合した第1の芯線16の一部と第2の芯線18の一部を収容した状態で収縮した熱収縮チューブ14内部の、前記第1の芯線16の一部と前記第2の芯線18の一部を除く箇所にもホットメルト24を浸透させ、さらに硬化させることにより、これらの各芯線16、18の素線間、およびこれらの素線と第1の外皮17および第2の外皮19それぞれとの間隙の止水構造とすることができる。この止水構造では、第1の芯線16と第2の芯線18との接続部付近に水滴(水分)が浸入することはないので、その接続部における前記接触腐食の発生を回避できる。そしてかかる効果を、ホットメルト24の溶融と熱収縮チューブ14の収縮力を利用して簡単に得ることができる。