JP2011222311A - 電線接続方法及びワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】１つの端子金具に対して圧着又は圧接できる芯線サイズを増やして、端子金具の種類を減らしてコストダウンを図った電線接続方法及びワイヤハーネスを提供する。
【解決手段】ワイヤバレル１８に圧着可能な芯線径よりも大きい被覆電線１３、１４については、芯線１６に圧力を加えながら超音波エネルギを付与する超音波処理を行うことにより、当該芯線径をワイヤバレル１８に圧着可能なサイズまで小さくした後、超音波処理により芯線サイズを小さくした被覆電線１３、１４の芯線１６を端子金具１５の一対の圧着片１８Ｂで加締めて圧着又は圧接する。ワイヤバレル１８に圧着可能な芯線径の被覆電線１１、１２については、超音波処理を行うことなく、そのまま被覆電線１１、１２の芯線１６を端子金具１５の一対の圧着片１８Ｂで加締めて圧着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電線接続方法及びワイヤハーネスに係り、特に、互いに芯線サイズの異なる複数種類の被覆電線に端子金具を接続する電線接続方法、及び、互いに芯線サイズの異なる複数種類の被覆電線と、前記被覆電線に接続された端子金具と、を備えたワイヤハーネスに関するものである。

移動体としての自動車には、種々の電子機器が搭載される。前記自動車は、前記電子機器にバッテリなどの電源からの電力や制御装置からの制御信号などを伝えるためにワイヤハーネスが配索されている。前述したワイヤハーネスは、複数の被覆電線と、この被覆電線の端末に接続された端子金具などを備えている。

上述した被覆電線の端末に端子金具を接続する接続方法の一例として、例えば、図５に示すような圧着を用いた方法が知られている（例えば特許文献１、２）。同図に示すように、上記被覆電線１００はそれぞれ、導電性の複数の素線を撚り合わせた芯線１０１と、該芯線１０１を被覆する絶縁性の被覆部１０２と、を備えている。この被覆電線１００の端末は被覆部１０２が除去され芯線１０１が露出している。

上記端子金具２００は、車体の金属パネルに取り付けられたり、相手側端子に接続される図示しない電気接触部と、芯線１０１を圧着するワイヤバレル２０１と、が長手方向に連なって設けられている。上記ワイヤバレル２０１は、底壁部２０１Ａと、この底壁部２０１Ａの幅方向両端縁から立設された一対の圧着片２０１Ｂと、から構成され、Ｕ字状をなしている。

図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、上述した被覆電線１００の端末に露出した芯線１０１をこのワイヤバレル２０１の一対の圧着片２０１Ｂの底壁部２０１Ａ上に搭載して、一対の圧着片２０１Ｂを内側に曲げて芯線１０１を包み込むように加締めると、芯線１０１に端子金具２００が圧着接続される。なお、図６の下段に示す図には、芯線１０１が省略されている。

しかしながら、上述したワイヤバレル２０１は、圧着接続できる芯線サイズの範囲が狭いという問題があった。詳しく説明すると、図６（Ａ）に示すように、バレル長Ｌに対して芯線サイズが小さすぎると、圧着片２０１Ｂの端部が底壁部２０１Ａに当接する底付きとなり、端子金具２００と被覆電線１００の芯線１０１とが良好に電気接続されない。

また、図６（Ｄ）に示すように、バレル長Ｌに対して芯線サイズが大きすぎても、一対の圧着片２０１Ｂの端部が離間してしまい、その隙間から芯線１０１がほつれ、端子金具２００と被覆電線１００の芯線１０１とが良好に電気接続されない。一方、図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、バレル長Ｌに対して芯線サイズが適切であれば、上記底付きや芯線１０１のほつれが生じることなく、端子金具２００と被覆電線１００の芯線１０１とが良好に電気接続される。

そこで、従来では、芯線サイズが互いに異なる複数種類の被覆電線１００に端子金具２００を接続する場合、図７に示すように、バレル長Ｌが互いに異なる大端子金具２００Ａと小端子金具２００Ｂとを用意して、芯線サイズの大きい被覆電線１００には大端子金具２００Ａを接続させ、芯線サイズの小さい被覆電線１００には小端子金具２００Ｂを接続させていた。このため、芯線サイズに応じて複数の大きさの端子金具２００を用意する必要があり、コスト的に問題があった。

また、被覆電線１００の端末に端子金具２００を接続する接続方法としては、その他にワイヤバレル２０１の一対の圧着片２０１Ｂの端部同士を連結して筒状圧着部を設けて、その筒状圧着部内に被覆電線１００の端末に露出した芯線１０１を挿入して加締める方法や、底壁部と底壁部から立設する一対の圧接刃とから構成して、一対の圧接刃間に芯線１０１を挿入して圧接する方法なども考えられる（特許文献３）。何れの場合も同様に、芯線サイズに応じて複数の大きさの端子金具２００を用意する必要があり、コスト的に問題があった。

特開２００９−２３１０７９号公報 特開２００６−１０８０５１号公報 特開平５−１５９６２８号公報

そこで、本発明は、１つの端子金具に対して圧着又は圧接できる芯線サイズを増やすことで、端子金具の種類を減らしてコストダウンを図った電線接続方法及びワイヤハーネスを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、所定範囲内のサイズの芯線が圧着又は圧接可能な大きさに設けられた底壁部及び前記底壁部から立設する一対の片から構成された端子金具で、前記所定範囲内の芯線サイズの第１被覆電線及び前記所定範囲よりも大きい芯線サイズの第２被覆電線をそれぞれ、圧着又は圧接する電線接続方法であって、前記第２被覆電線の芯線に圧力を加えながら超音波エネルギを付与する超音波処理を行うことにより、当該芯線サイズを前記所定範囲内まで小さくする工程と、前記超音波処理により前記芯線サイズを所定範囲内まで小さくした前記第２被覆電線の芯線を前記端子金具の一対の片の間の底壁部上に搭載して、前記一対の片に圧着又は圧接する工程と、を行うことを特徴とする電線接続方法に存する。

請求項２記載の発明は、前記第１被覆電線の芯線を前記超音波処理を行わないで前記端子金具の一対の片の間の底壁部上に搭載して、前記一対の片に圧着又は圧接する工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の電線接続方法に存する。

請求項３記載の発明は、所定範囲内の芯線サイズの第１被覆電線と、前記所定範囲よりも大きい芯線サイズの第２被覆電線と、底壁部及び前記底壁部から立設する一対の片から構成され、前記第１被覆電線及び前記第２被覆電線に各々圧着又は圧接される複数の端子金具と、を備えたワイヤハーネスであって、前記複数の端子金具は各々、当該底壁部及び一対の片の大きさが前記所定範囲内のサイズの芯線の圧着又は圧接可能に設けられ、前記第２被覆電線の芯線は、圧力を加えながら超音波エネルギを付与する超音波処理が行われて、前記所定範囲内まで小さくされた状態で、前記端子金具の一対の片に圧着又は圧接されていることを特徴とするワイヤハーネスに存する。

請求項４記載の発明は、記第１被覆電線の芯線は、前記超音波処理が行われることなく、前記端子金具の一対の片に圧着又は圧接されていることを特徴とする請求項３に記載のワイヤハーネスに存する。

以上説明したように請求項１〜４記載の発明によれば、第２被覆電線の芯線を超音波処理により芯線サイズを小さくして端子金具に圧着又は圧接するので、所定範囲内のサイズの芯線が圧着又は圧接可能な端子金具に、所定範囲よりも大きいサイズの第２被覆電線の芯線を接続することができる。このため、１つの端子金具に対して圧着又は圧接できる芯線サイズを増やすことで、端子金具の種類を減らしてコストダウンを図ることができる。

本発明のワイヤハーネスの一実施形態を示す側面図である。 図１に示す被覆電線に端子金具を接続する電線接続方法を説明するための説明図である。 図２に示す被覆電線の芯線を超音波処理する超音波処理装置の一例を示す図である。 （Ａ）は他の実施形態の超音波処理装置の一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す超音波処理装置により超音波処理が行われた後の芯線を示す図である。 従来の端子金具の圧着方法を説明するための説明図である。 従来の圧着方法の問題点を説明するための説明図である。 従来の芯線サイズが互いに異なる２種類以上の被覆電線に端子金具を圧着する方法を説明するための説明図である。

以下、本発明の電線接続方法及びワイヤハーネスを図１〜図３に基づいて説明する。図１に示すように、ワイヤハーネス１は、互いに芯線径Ｒ１〜Ｒ４（芯線サイズ）が異なる複数種類の被覆電線１１〜１４と、これら被覆電線１１〜１４に接続された複数の端子金具１５と、を備えている。被覆電線１１〜１４は各々、導電性の複数の素線を撚り合わせた芯線１６と、該芯線１６を被覆する絶縁性の被覆部１７と、を備えている。なお、被覆電線１１〜１４の芯線径Ｒ１〜Ｒ４は、被覆電線１１、被覆電線１２、被覆電線１３、被覆電線１４の順に大きく設けられている（即ち、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４）。

上記複数の端子金具１５はそれぞれ、同形状、同サイズに設けられている。端子金具１５は、車体の金属パネルに取り付けられたり、相手側端子に接続される図示しない電気接触部と、被覆電線１１〜１４の芯線１６を圧着するワイヤバレル１８と、が長手方向に連なって設けられている。上記ワイヤバレル１８は、図２に示すように、底壁部１８Ａと、この底壁部１８Ａの幅方向両端縁から立設された一対の片としての圧着片１８Ｂと、から構成され、Ｕ字状をなしている。

上述した各端子金具１５のワイヤバレル１８は、芯線径Ｒ１、Ｒ２を含む所定範囲内の芯線径の芯線１６が圧着可能であり、所定範囲よりも大きい芯線径Ｒ３、Ｒ４の芯線１６を圧着すると背景技術で説明したように芯線１６との電気接続が良好でなくなるようなバレル長Ｌに設けられている。以上のことから明らかなように、芯線径Ｒ１、Ｒ２の被覆電線１１、１２が請求項中の第１被覆電線に相当し、芯線径Ｒ３、Ｒ４の被覆電線１３、１４が請求項中の第２被覆電線に相当する。

次に、上述した芯線径の互いに異なる複数種類の被覆電線１１〜１４に、互いに同形状、同サイズに設けた上記端子金具１５を接続する手順について説明する。まず、被覆電線１１〜１４の端末の被覆部１７を除去して芯線１６を露出させる。

上述したように被覆電線１３、１４は、端子金具１５のバレル長Ｌに比べて芯線径が大きく、そのまま端子金具１５に圧着させると端子金具１５と良好に電気接続することができない。そこで、上述した芯線径Ｒ３、Ｒ４の被覆電線１３、１４については、図２（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、芯線１６に圧力を加えながら超音波エネルギを付与する超音波処理を行って、その芯線径を所定範囲内まで小さくした後、端子金具１５のワイヤバレル１８に圧着されている。図２に示す例では、同図（Ｃ）及び（Ｄ）の中段に示すように、被覆電線１３、１４の芯線１６は、その芯線径が被覆電線１１の芯線径Ｒ１とほぼ等しくなるまで小さくされている。

上記超音波処理は、図３に示す超音波処理装置２０を用いて行われている。同図に示すように、超音波処理装置２０は、被覆電線１３、１４の端末の被覆部１７を剥がして露出した芯線１６を図面左右方向から挟む箱型の一対の型２１、２２と、上下方向から芯線１６を挟むアンビル２３及びホーン２４と、を備えている。

上記型２１は、ホーン２４の上面に沿って左右方向に移動可能に設けられている。上記型２２は、ホーン２４の右側面に沿って上下方向に移動可能に設けられている。上記アンビル２３は、上記型２２の上面に搭載されていて、型２１の右側面に沿って上下方向に移動可能に設けられている。上記ホーン２４は、上面に芯線１６の長手方向に沿って凹凸溝が形成されていて、固定されている。

また、超音波処理装置２０は、型２２及びホーン２４の左右方向を挟んで型２２及びホーン２４が左右方向に移動しないように固定する固定部材２５、２６と、ホーン２４の下面に当接してホーン２４が上下方向に移動しないように固定する固定部材２７と、を備えている。上記ホーン２４には、図示しない圧電振動子が取り付けられている。この図示しない圧電振動子の超音波振動によりホーン２４は、上下方向に振動する。

次に、上述した構成の超音波処理装置２０を用いた超音波処理の手順について以下説明する。まず、超音波処理装置２０は、型２１を左右方向に移動して、型２１と型２２との幅が例えばＲ１になるように調整する。その後、図３に示すように、被覆電線１３、１４の芯線１６を、型２１と型２２との間、アンビル２３とホーン２４との間に位置付ける。そして、アンビル２３を下方向に移動して、芯線１６をアンビル２３とホーン２４とで挟んで、芯線１６に圧力を加えながら図示しない圧電振動子を超音波振動させる。この図示しない圧電振動子の超音波振動によりホーン２４が振動して、芯線１６に超音波エネルギが付与される。さらに、アンビル２３とホーン２４との距離が例えばＲ１になるまでアンビル２３を下方向に移動する。

これにより、芯線１６にはアンビル２３、ホーン２４によって上下方向に縮む圧力が加えられた状態で超音波エネルギが付与される。この圧力により芯線１６の左右方向が延び、上下方向が縮むように変形する。芯線１６が左右方向に延びた結果、型２１−型２２に当たると、芯線１６には型２１、２２によって左右方向に縮む力が加えられる。この圧力により断面丸形の芯線１６を構成する素線は、断面矩形状に変形する。そして、芯線径Ｒ３の被覆電線１３の芯線１６は、縦横Ｒ１の矩形状に圧縮されて小さくなる。芯線径Ｒ４の被覆電線１４についても同様に、縦横Ｒ１の矩形状に圧縮されて小さくなる。なお、上述した超音波エネルギを付与する時間は、芯線１６表面の酸化皮膜が除去でき、芯線１６表面が粗くなるような時間も考慮した時間設定になっている。

その後、この縦横Ｒ１の矩形状に圧縮された芯線１６を、図２（Ｃ）及び（Ｄ）の中段に示すように、一対の圧着片１８Ｂ間の底壁部１８Ａ上に搭載して、一対の圧着片１８Ｂを内側に曲げて芯線１６を包み込むように加締めると、図２（Ｃ）及び（Ｄ）の下段に示すように、端子金具１５が圧着接続される。なお、図２の下段に示すワイヤバレル１８を加締めた図からは芯線１６が省略されている。

これに対して、芯線径Ｒ１、Ｒ２の被覆電線１３、１４については、上記超音波処理が行われることなく、そのまま図２（Ａ）及び（Ｂ）の上段に示すように、一対の圧着片１８Ｂ間の底壁部１８Ａ上に搭載して、一対の圧着片１８Ｂを内側に曲げて芯線１６を包み込むように加締めて、図２（Ａ）及び（Ｂ）の下段に示すように、端子金具１５のワイヤバレル１８に圧着されている。

上述した実施形態によれば、被覆電線１３、１４の芯線１６に圧力を加えながら超音波エネルギを付与する超音波処理を行うことにより、当該芯線径を端子金具１５により圧着可能な所定範囲内まで小さくする工程と、超音波処理により芯線径を小さくした被覆電線１３、１４の芯線１６を端子金具１５の一対の圧着片１８Ｂの間の底壁部１８Ａ上に搭載して、一対の圧着片１８Ｂに圧着する工程と、被覆電線１１、１２の芯線１６を超音波処理を行わないで端子金具１５の一対の圧着片１８Ｂの間の底壁部１８Ａ上に搭載して、一対の圧着片１８Ｂに圧着する工程とを行っている。従って、被覆電線１３、１４の芯線１６を超音波処理により芯線径を小さくして端子金具１５に圧着するので、所定範囲内の芯線径の芯線１６が圧着可能な端子金具１５に、所定範囲よりも大きい芯線径Ｒ３、Ｒ４の被覆電線１３、１４の芯線１６を接続することができる。このため、１つの端子金具１５に対して圧着できる芯線径を増やすことで、端子金具１５の種類を減らしてコストダウンを図ることができる。

なお、上述した実施形態では、芯線径Ｒ３、Ｒ４の被覆電線１３、１４の芯線１６を超音波処理により芯線径Ｒ１まで小さくしていたが、本発明はこれに限ったものではない。超音波処理後の芯線径は、端子金具１５により圧着可能な所定範囲内であればよい。

また、上述した実施形態では、図３に示すように、箱型の型２１、２２、アンビル２３及びホーン２４を超音波処理装置２０を用いて、超音波処理後の芯線１６の形状が矩形になっていたが、本発明はこれに限ったものではない。超音波処理後の芯線１６の形状は、端子金具１５に圧着できるような形状であればよい。例えば、図４（Ａ）に示すように、断面半円状の溝が設けられたアンビル２３とホーン２４との間に芯線１６を挟んで、アンビル２３をホーン２４に近づけて芯線１６に圧力を加えた状態で超音波エネルギを付与して、図４（Ｂ）に示すように、超音波処理後の芯線１６の形状を丸形にしてもよい。

また、上述した実施形態では、端子金具１５として、ワイヤバレル１８により芯線１６を加締めるものを用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。端子金具１５としては、例えば、ワイヤバレル１８の一対の圧着片１８Ｂの端部同士を連結して筒状圧着部を設けて、その筒状圧着部内に被覆電線１１〜１４の端末に露出した芯線１６を挿入して加締めるものや、底壁部と底壁部から立設する一対の圧接刃とから構成して、一対の圧接刃間に芯線１６を挿入して圧接するものにも適用することができる。

また、上述した実施形態では、複数の端子金具１５は、それぞれ別々に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、複数の端子金具１５としては、互いに連結されたジョイントコネクタ用の端子金具であってもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１１ 被覆電線（第１被覆電線）
１２ 被覆電線（第１被覆電線）
１３ 被覆電線（第２被覆電線）
１４ 被覆電線（第２被覆電線）
１６ 芯線
１５ 端子金具
１８Ａ 底壁部
１８Ｂ 圧着片（片）

Claims (4)

1. 所定範囲内のサイズの芯線が圧着又は圧接可能な大きさに設けられた底壁部及び前記底壁部から立設する一対の片から構成された端子金具で、前記所定範囲内の芯線サイズの第１被覆電線及び前記所定範囲よりも大きい芯線サイズの第２被覆電線をそれぞれ、圧着又は圧接する電線接続方法であって、
   前記第２被覆電線の芯線に圧力を加えながら超音波エネルギを付与する超音波処理を行うことにより、当該芯線サイズを前記所定範囲内まで小さくする工程と、
   前記超音波処理により前記芯線サイズを所定範囲内まで小さくした前記第２被覆電線の芯線を前記端子金具の一対の片の間の底壁部上に搭載して、前記一対の片に圧着又は圧接する工程と、を行うことを特徴とする電線接続方法。
2. 前記第１被覆電線の芯線を前記超音波処理を行わないで前記端子金具の一対の片の間の底壁部上に搭載して、前記一対の片に圧着又は圧接する工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の電線接続方法。
3. 所定範囲内の芯線サイズの第１被覆電線と、前記所定範囲よりも大きい芯線サイズの第２被覆電線と、底壁部及び前記底壁部から立設する一対の片から構成され、前記第１被覆電線及び前記第２被覆電線に各々圧着又は圧接される複数の端子金具と、を備えたワイヤハーネスであって、
   前記複数の端子金具は各々、当該底壁部及び一対の片の大きさが前記所定範囲内のサイズの芯線の圧着又は圧接可能に設けられ、
   前記第２被覆電線の芯線は、圧力を加えながら超音波エネルギを付与する超音波処理が行われて、前記所定範囲内まで小さくされた状態で、前記端子金具の一対の片に圧着又は圧接されていることを特徴とするワイヤハーネス。
4. 前記第１被覆電線の芯線は、前記超音波処理が行われることなく、前記端子金具の一対の片に圧着又は圧接されている
   ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤハーネス。

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