JP5011173B2 - 端子圧着装置、及びワイヤーハーネスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、端子圧着装置、及びワイヤーハーネスの製造方法に関する。

従来より、芯線を含む電線と、電線の端末から露出する芯線に接続される端子金具と、を含むワイヤーハーネスが知られている。上記の端子金具は、電線の端末から露出する芯線に外側からかしめられる圧着部と、この圧着部に連なって相手側端子と接続する接続部と、を備える。

上記の端子金具を電線に圧着するには、例えば以下のようにする。まず、金属板材をプレス加工することにより端子金具を所定の形状に成形する。続いて、上下方向に相対移動可能な一対の金型のうち下側に位置する下型の載置部に、端子金具を載置する。続いて、電線の端末から露出された芯線を、端子金具の圧着部に重ねて載置する。その後、上記した一対の金型のうち上側に位置する上型を、下型に向けて下方に移動させ、上型の圧着部と、下型の載置部との間で圧着部を挟み付けることにより、圧着部を電線の芯線にかしめる。以上により、電線の端末に端子金具が接続される（特許文献１参照）。
特開２００５−５０７３６公報

しかしながら、上記した芯線の表面に酸化膜が形成されると、芯線と圧着部との間に酸化膜が介在することにより、芯線と圧着部との間の接触抵抗が大きくなることが懸念される。従来技術においては、以下に示すように、電線に圧着部をかしめる工程において、芯線の表面に形成された酸化膜を剥離していた。

電線の芯線に圧着部をかしめると、芯線は圧着部に押圧されて電線の軸方向に延びる。すると、芯線の表面に形成された酸化膜が、圧着部と摺接することにより剥離される。すると、酸化膜の剥離により形成された芯線の新生面と、圧着部とが接触する。これにより、電線と端子金具との間の接触抵抗を小さくすることができる。

近年、軽量化の観点から、芯線の材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金の使用が検討されている。このアルミニウム又はアルミニウム合金の表面には酸化膜が比較的に形成されやすい。このため、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金を電線の芯線に用いた場合には、単に芯線に圧着部をかしめただけでは、芯線の表面に形成された酸化膜が十分に剥離されない場合がある。この結果、芯線と圧着部との間の接触抵抗を十分に小さくすることができないおそれがある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電線と端子金具との間の接触抵抗を低減可能な、端子圧着装置、及びワイヤーハーネスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、電線の端末から露出する導体に、端子金具に設けられた圧着部をかしめて圧着させる端子圧着装置であって、下型と、前記下型の上方の位置に前記下型に対して上下方向に相対移動可能に配された上型と、前記下型の上面に設けられて前記圧着部の上に前記導体を重ねた状態で前記圧着部が載置される載置面と、前記上型の下面に設けられて、前記上型と前記下型とを接近する方向に移動させて前記圧着部を前記載置面との間で挟むことにより、前記圧着部を前記導体にかしめて圧着する圧着面と、を備え、前記載置面は前記電線の軸方向について上下方向に傾斜して形成されており、前記圧着面は、前記載置面と対応して前記電線の軸方向について上下方向に傾斜して形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、導体を含む電線と、前記電線の端末から露出する前記導体に外側からかしめられる圧着部を有すると共に前記圧着部に連なって相手側端子金具と接続される接続部を有する端子金具と、を備えたワイヤーハーネスの製造方法であって、下型の上面に前記電線の軸方向について上下方向に傾斜して形成された載置面の上に、前記圧着部に前記電線を重ねた状態で前記圧着部を載置する載置工程と、前記下型と、前記下型の上方の位置に前記下型との間で上下方向に相対移動可能に配された上型とを、接近する方向に移動させて、前記上型の下面に形成されて前記載置面と対応して前記電線の軸方向について上下方向に傾斜した圧着面と、前記載置面との間で前記圧着部を挟むことで、前記圧着部を前記導体にかしめて圧着する圧着工程と、を実行することを特徴とする。

図４に要部を拡大して示す。上型と下型とを互いに接近方向に移動させて載置面と圧着面との間で圧着部を挟むと、圧着部には、載置面から上向きの力Ａが加えられると共に、圧着面から下向きの力Ｄが加えられる。そして、載置面と圧着面とは、電線の軸方向について上下方向に傾斜して設けられているので、圧着部には、力Ａの載置面に沿う方向の分力Ｂと、力Ｄの圧着面に沿う方向の分力Ｅとが加えられる。これら分力Ｂと、分力Ｅは、電線の軸方向に沿って互いに反対方向を向いている。

そして、分力Ｂによって、載置面と接触する圧着部は、この圧着部側に位置する導体（図４において下側に位置する導体）に対して、電線の軸方向にずれて移動する。すると、載置面と接触する圧着部と、この圧着部側に位置する導体とが摺動する結果、導体の表面に形成された酸化膜が剥離され、導体の新生面が露出する。この導体の新生面と、圧着部とが接触することにより、電線と端子金具との接触抵抗を小さくすることができる。

上記と同様に、分力Ｅにより、圧着面と接触する圧着部は、この圧着部側に位置する導体（図４において上側に位置する導体）に対して、電線の軸方向にずれて移動する。すると、載置面と接触する圧着部と、この圧着部側に位置する導体とが摺動する結果、導体の表面に形成された酸化膜が剥離され、導体の新生面が露出する。この導体の新生面と、圧着部とが接触することにより、電線と端子金具との接触抵抗を小さくすることができる。

本発明の実施態様としては、以下の態様が好ましい。
前記圧着面は、前記電線の端部側の方向に向かうにしたがって下降傾斜して形成されている。

圧着部のうち電線の軸方向両端部の近傍に位置する電線は、圧着部に押圧されることで、電線の軸方向について比較的に自由に延びる。これは、圧着部のうち電線の軸方向について中央付近に位置する電線と、圧着部とは、両者がかしめられることで相対的位置が概ね固定されてしまうためである。

そして、圧着部のうち電線の端部側の端部の近傍に位置する電線は、電線の端部と反対側に位置する電線に比べて大きく延びることができる。これは、電線の端部は自由端となっているために電線が延びることが妨げられないからである。

上記の構成によれば、圧着面は電線の端部側の方向について下降傾斜している。これにより、圧着面に沿う方向の分力は、電線の端部側の方向を向く。この結果、圧着面と接触する圧着部には、電線の端部側を向く力が加わる。これにより、圧着面と接触する圧着部側は、電線に対して電線の端部側を向く力を加える。この結果、圧着部は、比較的に大きく延びる電線と、広い範囲に亘って摺接する。これにより電線の新生面と圧着部との接触面積を大きくすることができるので、電線と端子金具との接触抵抗を一層小さくすることができる。

前記導体は、前記導体はアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする。

導体がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、導体の表面に形成された酸化膜を破って接触抵抗を小さくするためには、高い圧縮率で圧着部を導体にかしめつける必要がある。このような場合に、本構成は有効である。

本発明によれば、電線と端子金具との間の接触抵抗を低減することができる。

本発明の一実施形態を図１ないし図４を参照しつつ説明する。
（ワイヤーハーネス１０）
まず、本実施形態により製造されるワイヤーハーネス１０について図１を参照して説明する。ワイヤーハーネス１０は、電線１１と、この電線１１の端末に接続された雌端子金具１２（端子金具に相当）を含む。

図１に示すように、電線１１は、芯線１３（導体に相当）の外周を絶縁被覆１４で包囲してなる。芯線１３は、アルミニウム、若しくはアルミニウム合金、又は銅、若しくは銅合金等、必要に応じて任意の金属を用いることができる。また、芯線１３は、多数の細線を寄り合わせた撚り線からなる。電線１１の端末からは、絶縁被覆１４が所定の長さだけ剥がされることにより、芯線１３が露出している。

雌端子金具１２は、図示しない金属板材を所定形状にプレス成形してなる。雌端子金具１２は、電線１１の絶縁被覆１４を外側から抱くようにしてかしめるインシュレーションバレル１５を有する。インシュレーションバレル１５の図４における左方には、インシュレーションバレル１５に連なって、電線１１の芯線１３を外側から抱くようにしてかしめるワイヤーバレル１６（圧着部に相当）が形成されている。

図２に示すように、インシュレーションバレル１５及びワイヤーバレル１６には、それぞれ、電線１１の軸方向と交差する方向（図２における上方）に延びるバレル片３０，３１が形成されている。詳細には図示しないが、本実施形態においては、バレル片３０，３１は、インシュレーションバレル１５及びワイヤーバレル１６に、一対ずつ形成されている。

ワイヤーバレル１６の図１における左方には、ワイヤーバレル１６に連なって、図示しない雄端子金具（相手側端子金具に相当）と嵌合して電気的に接続される、筒状の接続部１８が形成されている。

（端子圧着装置１９）
次に、本発明の一実施形態に係る端子圧着装置１９について説明する。端子圧着装置１９は、下側に位置するアンビル２０と、アンビル２０の上方に位置してアンビル２０に対して上下方向に相対移動可能に配されたクリンパ２１とを備える。

（アンビル２０）
アンビル２０は、図示しない基台に取付けられている。アンビル２０は、電線１１の端部側（図１における左側）に位置して、雌端子金具１２のワイヤーバレル１６が載置される第１アンビル２２（下型に相当）と、電線１１の端部と反対側（図１における右側）に位置して、雌端子金具１２のインシュレーションバレル１５が載置される第２アンビル２３と、を備える。

第１アンビル２２の上面には、電線１１の芯線１３を重ねた状態のワイヤーバレル１６を載置する第１載置面２４（載置面に相当）が形成されている。第１載置面２４は、電線１１の軸方向(図１における左右方向）について上下方向に傾斜して形成されている。詳細には、電線１１の端部側の方向（図１における左方）に向かうに従って下降傾斜して形成されている。

第２アンビル２３の上面には、電線１１の絶縁被覆１４を重ねた状態のインシュレーションバレル１５を載置する第２載置面２５が形成されている。第２載置面２５は、電線１１の軸方向(図１における左右方向）について上下方向に傾斜して形成されている。詳細には、電線１１の端部側の方向（図１における左方）に向かうに従って下降傾斜して形成されている。第１載置面２４と第２載置面２５とは、段差なく連続して形成されている。

(クリンパ２１)
クリンパ２１は、クリンパ２１を上下方向に移動移動させる加圧シリンダ（図示せず）に取付けられている。加圧シリンダにより、クリンパ２１は、アンビル２０に対して接近する方向に移動可能になっている。クリンパ２１は、アンビル２０の上方の位置に、アンビル２０と対向して配置されている。

クリンパ２１は、電線１１の端部側（図１における左側）に位置して、第１アンビル２２と対向する位置に配された第１クリンパ２６（上型に相当）と、電線１１の端部と反対側（図１における右側）に位置して、第２アンビル２３と対向する位置に配された第２クリンパ２７と、を備える。

第１クリンパ２６の下面であって、第１アンビル２２の第１載置面２４と対向する位置には、第１クリンパ２６を第１アンビル２２に接近させる方向に移動させて、ワイヤーバレル１６を第１載置面２４との間で挟むことにより、ワイヤーバレル１６を芯線１３にかしめて圧着する第１圧着面２８（圧着面に相当）が形成されている。

第１圧着面２８は、第１載置面２４に対応して、電線１１の軸方向(図１における左右方向）について上下方向に傾斜して形成されている。詳細には、電線１１の端部側の方向（図１における左方）に向かうに従って下降傾斜して形成されている。第１圧着面２８と第１載置面２４とは平行に形成されている。

第２クリンパ２７の下面であって、第２アンビル２３の第２載置面２５と対向する位置には、第２クリンパ２７を第２アンビル２３に接近させる方向に移動させて、インシュレーションバレル１５を第２載置面２５との間で挟むことにより、インシュレーションバレル１５を絶縁被覆１４にかしめて圧着する第２圧着面２９が形成されている。

第２圧着面２９は、第２載置面２５に対応して、電線１１の軸方向(図１における左右方向）について上下方向に傾斜して形成されている。詳細には、電線１１の端部側の方向（図１における左方）に向かうに従って下降傾斜して形成されている。第２圧着面２９と第２載置面２５とは平行に形成されている。

なお、第１アンビル２２の下面は、第２アンビル２３の下面よりも下方に位置するように配されている。これにより、第１載置面２４は、第２載置面２５よりも下方の位置に配されている。

続いて、ワイヤーハーネス１０の製造工程について説明する。
（載置工程）
まず、加圧シリンダによりクリンパ２１を上方に移動させ、クリンパ２１とアンビル２０とを離間させる。ついで、第１アンビル２２及び第２アンビル２３の上面に、所定形状にプレス成形された雌端子金具１２を載置する。このとき、第１アンビル２２の第１載置面２４の上には、ワイヤーバレル１６を載置し、第２アンビル２３の第２載置面２５の上には、インシュレーションバレル１５を載置する。この状態で、雌端子金具１２を、図示しない端子保持手段により保持する。端子保持手段は、端子圧着装置１９に設けられていてもよく、また、端子圧着装置１９とは別体に設けられていてもよい。

続いて、雌端子金具１２の上に、絶縁被覆１４を剥がして芯線１３を露出させた電線１１を載置する。このとき、ワイヤーバレル１６の上には芯線１３を載置し、インシュレーションバレル１５の上には絶縁被覆１４を載置する。この状態で、電線１１を、図示しない電線保持手段により保持する。電線保持手段は、端子圧着装置１９に設けられていてもよく、また、端子圧着装置１９とは別体に設けられていてもよい。

（圧着工程）
続いて、加圧シリンダによりクリンパ２１を下方に移動させて、クリンパ２１をアンビル２０に接近させる。クリンパ２１が下方に移動すると、クリンパ２１の第１圧着面２８が上方からワイヤーバレル１６のバレル片３１に当接すると共に、第２圧着面２９が上方からインシュレーションバレル１５のバレル片３０に当接する。さらにクリンパ２１を下方に移動させると、バレル片３０，３１はクリンパ２１の第１圧着面２８及び第２圧着面２９に押圧されて電線１１の径方向内方に変形する。

これにより、インシュレーションバレル１５のバレル片３０は、電線１１の絶縁被覆１４を外側から抱くようにかしめられる。また、ワイヤーバレル１６のバレル片３１は、電線１１の芯線１３を外側から抱くようにかしめられる。

クリンパ２１を図３に示す最下方位置にまで移動させたら、加圧シリンダによりクリンパ２１を上方に移動させ、クリンパ２１とアンビル２０とを離間させる（図１参照）。続いて、アンビル２０に載置された雌端子金具１２及び電線１１を取り出す。これにより、ワイヤーハーネス１０が完成する。

図４に要部を拡大して示す。クリンパ２１とアンビル２０とを互いに接近方向に移動させて第１載置面２４と第１圧着面２８との間でワイヤーバレル１６を挟むと、ワイヤーバレル１６には、第１載置面２４から上向きの力Ａが加えられると共に、第１圧着面２８から下向きの力Ｄが加えられる。そして、第１載置面２４と第１圧着面２８とは、電線１１の軸方向について上下方向に傾斜して設けられているので、ワイヤーバレル１６には、力Ａの第１載置面２４に沿う方向の分力Ｂと、力Ｄの第１圧着面２８に沿う方向の分力Ｅとが加えられる。これら分力Ｂと、分力Ｅは、電線１１の軸方向に沿って互いに反対方向を向いている。なお、力Ａのうち第１載置面２４と直交する方向の分力は力Ｃであり、また、力Ｄのうち第１圧着面２８と直交する方向の分力は力Ｆである。

そして、分力Ｂによって、第１載置面２４と接触するワイヤーバレル１６は、このワイヤーバレル１６側に位置する芯線１３（図４において下側に位置する芯線１３）に対して、電線１１の軸方向にずれて移動する。すると、第１載置面２４と接触するワイヤーバレル１６と、このワイヤーバレル１６側に位置する芯線１３とが摺動する結果、芯線１３の表面に形成された酸化膜が剥離され、芯線１３の新生面が露出する。この芯線１３の新生面と、ワイヤーバレル１６とが接触することにより、電線１１と雌端子金具１２との接触抵抗を小さくすることができる。

上記と同様に、分力Ｅにより、第１圧着面２８と接触するワイヤーバレル１６は、このワイヤーバレル１６側に位置する芯線１３（図４において上側に位置する芯線１３）に対して、電線１１の軸方向にずれて移動する。すると、第１載置面２４と接触するワイヤーバレル１６と、このワイヤーバレル１６側に位置する芯線１３とが摺動する結果、芯線１３の表面に形成された酸化膜が剥離され、芯線１３の新生面が露出する。この芯線１３の新生面と、ワイヤーバレル１６とが接触することにより、電線１１と雌端子金具１２との接触抵抗を小さくすることができる。

また、ワイヤーバレル１６のうち電線１１の軸方向両端部の近傍に位置する電線１１は、ワイヤーバレル１６に押圧されることで、電線１１の軸方向について比較的に自由に延びる。これは、ワイヤーバレル１６のうち電線１１の軸方向について中央付近に位置する電線１１と、ワイヤーバレル１６とは、両者がかしめられることで相対的位置が概ね固定されてしまうためである。

そして、ワイヤーバレル１６のうち電線１１の端部側の端部の近傍に位置する電線１１は、電線１１の端部と反対側に位置する電線１１に比べて大きく延びることができる。これは、電線１１の端部は自由端となっているために電線１１が延びることが妨げられないからである。

本実施形態によれば、第１圧着面２８は電線１１の端部側の方向について下降傾斜している。これにより、第１圧着面２８に沿う方向の分力は、電線１１の端部側の方向を向く。この結果、第１圧着面２８と接触するワイヤーバレル１６には、電線１１の端部側を向く力が加わる。これにより、第１圧着面２８と接触するワイヤーバレル１６側は、電線１１に対して電線１１の端部側を向く力を加える。この結果、ワイヤーバレル１６は、比較的に大きく延びる電線１１と、広い範囲に亘って摺接する。これにより電線１１の新生面とワイヤーバレル１６との接触面積を大きくすることができるので、電線１１と雌端子金具１２との接触抵抗を一層小さくすることができる。

なお、芯線１３がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、芯線１３の表面に形成された酸化膜を破って接触抵抗を小さくするためには、高い圧縮率（例えば４０〜７０％程度）でワイヤーバレル１６を芯線１３にかしめつける必要がある。このような場合に、本実施形態は極めて有効となる。なお、圧縮率は、｛（圧縮後導体面積）／（圧縮前導体面積）｝×１００ で定義される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）第１載置面２４は、電線１１の端部と反対側に向かうにしたがって下降傾斜して形成される構成としてもよい。この場合、第１圧着面２８は、第１載置面２４と対応して、電線１１の端部と反対側に向かうにしたがって下降傾斜して形成される。
（２）本実施形態においては、端子金具は雌端子金具１２としたが、これに限られず、雄端子金具としてもよく、また、円板を貫通する貫通孔が形成された形状（いわゆるＬＡ端子）としてもよい。すなわち、端子金具の接続部１８は、必要に応じて任意の形状を取りうる。
（３）本実施形態においては、電線１１は被覆電線としたが、これに限られず、周囲との絶縁がなされる場合には裸電線でもよく、また、シールド電線でもよく、必要に応じて任意の電線を用いることができる。電線の導体は、被覆電線の芯線でもよく、また、シールド電線の中心導体、又は編組線でもよく、必要に応じて任意の構成を取りうる。
（４）ワイヤーバレル１６のバレル片３１の形状は、３本以上が左右両側から互い違いに形成されていてもよく、また、１本のみが形成されていてもよい。
（５）本実施形態においては、上型を下方に移動させる構成としたが、これに限られず、下型を上方に移動させる構成としてもよく、また、上型を下方に移動させ、且つ下型を上方に移動させる構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係る端子圧着装置と、この端子圧着装置により製造されたワイヤーハーネスを示す側面図 載置工程を示す側面図 圧着工程を示す側面図 ワイヤーハーネスの要部拡大側面図

符号の説明

１０…ワイヤーハーネス
１１…電線
１２…雌端子金具（端子金具）
１３…芯線（導体）
１６…ワイヤーバレル（圧着部）
１９…端子圧着装置
２２…第１アンビル（下型）
２４…第１載置面（載置面）
２７…第２クリンパ（上型）
２８…第１圧着面（圧着面）

Claims (5)

1. 電線の端末から露出する導体に、端子金具に設けられた圧着部をかしめて圧着させる端子圧着装置であって、
   下型と、前記下型の上方の位置に前記下型に対して上下方向に相対移動可能に配された上型と、前記下型の上面に設けられて前記圧着部の上に前記導体を重ねた状態で前記圧着部が載置される載置面と、前記上型の下面に設けられて、前記上型と前記下型とを接近する方向に移動させて前記圧着部を前記載置面との間で挟むことにより、前記圧着部を前記導体にかしめて圧着する圧着面と、を備え、
   前記載置面は前記電線の軸方向について上下方向に傾斜して形成されており、前記圧着面は、前記載置面と対応して前記電線の軸方向について上下方向に傾斜して形成されていることを特徴とする端子圧着装置。
2. 前記圧着面は、前記電線の端部側の方向に向かうにしたがって下降傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の端子圧着装置。
3. 導体を含む電線と、前記電線の端末から露出する前記導体に外側からかしめられる圧着部を有すると共に前記圧着部に連なって相手側端子金具と接続される接続部を有する端子金具と、を備えたワイヤーハーネスの製造方法であって、
   下型の上面に前記電線の軸方向について上下方向に傾斜して形成された載置面の上に、前記圧着部に前記電線を重ねた状態で前記圧着部を載置する載置工程と、
   前記下型と、前記下型の上方の位置に前記下型との間で上下方向に相対移動可能に配された上型とを、接近する方向に移動させて、前記上型の下面に形成されて前記載置面と対応して前記電線の軸方向について上下方向に傾斜した圧着面と、前記載置面との間で前記圧着部を挟むことで、前記圧着部を前記導体にかしめて圧着する圧着工程と、
   を実行することを特徴とするワイヤーハーネスの製造方法。
4. 前記圧着面は、前記電線の端部側の方向に向かうにしたがって下降傾斜して形成されていることを特徴とする請求項３に記載のワイヤーハーネスの製造方法。
5. 前記導体は、前記導体はアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のワイヤーハーネスの製造方法。

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