(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線と前記導線を被覆する絶縁層とを含み、前記導線の両端部のうち少なくとも一方の端部が露出している露出端部であるケーブルと、前記ケーブルのうち前記導線の前記露出端部に接合される第１金属板を有する端子とを備える端子付きケーブルを製造する端子付きケーブルの製造方法であって、
前記ケーブルを準備する準備工程と、
前記導線の前記露出端部を、前記端子の前記第１金属板上に配置する導線露出端部配置工程と、
前記導線の前記露出端部を、前記第１金属板と、前記第１金属板とは別に準備した第２金属板とで挟んだ状態で、前記第２金属板を介して前記露出端部に超音波を印加することによって、前記露出端部を、前記第１金属板と前記第２金属板とを互いに接合させることなく、前記第１金属板及び前記第２金属板の各々と超音波接合する超音波接合工程とを含み、
前記第１金属板及び前記第２金属板が互いに同じ種類の金属で構成される、端子付きケーブルの製造方法。
【請求項２】
前記第１金属板及び前記第２金属板と、前記導線とが互いに同じ種類の金属で構成されている、請求項１に記載の端子付きケーブルの製造方法。
【請求項３】
前記超音波接合工程において、前記第１金属板及び前記第２金属板の各々に凹部を形成し、その各々の凹部に前記導線の前記露出端部の一部を入り込ませる、請求項１に記載の端子付きケーブルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子付きケーブルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルは一般に、導線と、導線を被覆する絶縁層とを含んでおり、導線の両端部のうちの少なくとも一部は露出され、その露出した端部には端子が接合されている。このような端子付きケーブルは、従来、ケーブルの導線の端部と金属端子とをかしめや圧着等で接合することによって構成されていた。しかし、かしめや圧着による接合では、端子付きケーブルにおける端子と導線との接合の信頼性が十分とは言えない。そこで、端子と導線との接合の信頼性を向上させるために、例えば下記特許文献１では、露出した導線の端部と、端子の一面とが超音波接合された端子付きケーブルが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６０７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の端子付きケーブルは以下に示す課題を有していた。
【０００５】
すなわち、上記端子付きケーブルにおいては、導線自体の破断力に対して、露出した導線の端部と端子との接合部の破断力が十分とは言えず、導線の破断力に対する接合部の破断力の割合（以下、「強度残存率」と呼ぶ）の点でいまだ改善の余地があった。特に近年はケーブルの軽量化及び細径化が求められ、導線と端子との接合面積が狭くなってきており、端子と導線との接合強度の問題が顕著となる。このため、端子付きケーブルにおいて、強度残存率を向上させることに対する要請はますます強まっている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた強度残存率を有する端子付きケーブルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決するため、優れた強度残存率を有する端子付きケーブルの構成について鋭意検討を行った。その結果、本発明者は、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。
【００１５】
本発明は、導線と前記導線を被覆する絶縁層とを含み、前記導線の両端部のうち少なくとも一方の端部が露出している露出端部であるケーブルと、前記ケーブルのうち前記導線の前記露出端部に接合される第１金属板を有する端子とを備える端子付きケーブルを製造する端子付きケーブルの製造方法であって、前記ケーブルを準備する準備工程と、前記導線の前記露出端部を、前記端子の前記第１金属板上に配置する導線露出端部配置工程と、前記導線の前記露出端部を、前記第１金属板と、前記第１金属板とは別に準備した第２金属板とで挟んだ状態で、前記第２金属板を介して前記露出端部に超音波を印加することによって、前記露出端部を、前記第１金属板と前記第２金属板とを互いに接合させることなく、前記第１金属板及び前記第２金属板の各々と超音波接合する超音波接合工程とを含み、前記第１金属板及び前記第２金属板が互いに同じ種類の金属で構成される、端子付きケーブルの製造方法である。
【００１６】
本発明の端子付きケーブルの製造方法によれば、優れた強度残存率を有する端子付きケーブルを製造することができる。
上記端子付きケーブルの製造方法においては、前記第１金属板及び前記第２金属板と、前記導線とが互いに同じ種類の金属で構成されていることが好ましい。
この場合、第１金属板及び第２金属板と、導線とが互いに異なる種類の金属で構成されている場合に比べて、第１金属板と導線との接合強度、第２金属板と導線との接合強度をより増加させることができる。
また上記端子付きケーブルの製造方法においては、前記超音波接合工程において、前記第１金属板及び前記第２金属板の各々に凹部を形成し、その各々の凹部に前記導線の前記露出端部の一部を入り込ませることが好ましい。
この場合、第１金属板及び第２金属板の各々に凹部を形成しない場合に比べて、より優れた強度残存率を有することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、優れた強度残存率を有する端子付きケーブルおよび端子付きケーブルの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の端子付きケーブルの一実施形態を示す部分平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った切断面端面図である。
【図３】図１の導線の一例を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の端子付きケーブルの一実施形態を示す部分平面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った切断面端面図、図３は、図１の導線の一例を示す端面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の端子付きケーブル１００は、ケーブル１０と、ケーブル１０の少なくとも一端に設けられる端子２０とを備えている。
【００２２】
ケーブル１０は、導線１１と、導線１１を被覆する絶縁層１２とを有しており、導線１１の両端部のうち少なくとも一端が露出した露出端部１３となっている。
【００２３】
一方、図１に示すように、端子２０は、帯状の本体部２１と、本体部２１の一端に接続され、ボルト等が挿通される開口２２ａを有するリング状端部２２と、本体部２１の他端に接続され、ケーブル１０を整列させる一対の整列片２３と、導線１１の露出端部１３と接合される導線接合部２４とを有している。
【００２４】
図２に示すように、導線接合部２４は、第１導線接合部２５と第２導線接合部２６とを有している。ここで、第１導線接合部２５は、本体部２１の一部により構成され、第２導線接合部２６は、第１導線接合部２５と対向し且つ離間するように配置されている。そして、導線接合部２４は、第１導線接合部２５の縁部と第２導線接合部２６の縁部とを連結する側壁部２７をさらに有している。
【００２５】
そして、第１導線接合部２５および第２導線接合部２６は各々、導線１１の露出端部１３と超音波接合されている。なお、第１導線接合部２５には凹部２５ａが形成され、その凹部２５ａに導線１１の露出端部１３の一部が入り込んでいる。また第２導線接合部２６にも凹部２６ａが形成され、その凹部２６ａに導線１１の露出端部１３の一部が入り込んでいる。
【００２６】
上述した端子付きケーブル１００によれば、優れた強度残存率を有することが可能となる。
【００２７】
この理由については定かではないが、本発明者は、導線１１の露出端部１３と第１導線接合部２５とが超音波接合されていることに加えて、導線１１の露出端部１３と端子２０の第２導線接合部２６とが超音波接合されていることで、導線１１の露出端部１３と第１導線接合部２５との間の接合強度が向上したためではないかと推察している。
【００２８】
また端子付きケーブル１００では、第１導線接合部２５と第２導線接合部２６とが側壁部２７によって連結されている。このため、端子２０に対する露出端部１３の接合面積がより増加することとなり、端子２０に対する露出端部１３の接合強度をより増加させることができる。その結果、より優れた強度残存率を有することが可能となる。
【００２９】
さらに端子付きケーブル１００では、第１導線接合部２５に凹部２５ａが形成され、その凹部２５ａに導線１１の露出端部１３の一部が入り込んでいる。このため、第１導線接合部２５に凹部２５ａが形成されていない場合に比べて、露出端部１３と第１導線接合部２５との接合面積をより増加させることが可能となり、露出端部１３と第１導線接合部２５との接合強度をより向上させることができる。その結果、より優れた強度残存率を有することが可能となる。同様に、端子付きケーブル１００では、第２導線接合部２６に凹部２６ａが形成され、その凹部２６ａに導線１１の露出端部１３の一部が入り込んでいる。このため、第２導線接合部２６に凹部２６ａが形成されていない場合に比べて、露出端部１３と第２導線接合部２６との接合面積をより増加させることが可能となり、露出端部１３と第２導線接合部２６との接合強度をより向上させることができる。その結果、より優れた強度残存率を有することが可能となる。
【００３０】
次に、ケーブル１０及び端子２０について詳細に説明する。
【００３１】
（ケーブル）
ケーブル１０は、上述したように、導線１１と絶縁層１２とを含む。
【００３２】
導線１１は、単一金属で構成される単一金属線であってもよく、複数種類の金属を複合させた複合金属線であってもよい。導線１１が複合金属線である場合、導線１１は、例えば図３に示すように、中心導体１１ａと、中心導体１１ａを被覆する被覆導体１１ｂとで構成される。中心導体１１ａとしては、例えば鋼及びチタンなどが挙げられる。被覆導体１１ｂとしては、中心導体１１ａよりも軟らかく且つ中心導体１１ａよりも低い電気抵抗を有するものが好ましく用いられる。このような被覆導体１１ｂとしては、例えば銅、銅合金、アルミニウム等の金属が挙げられる。
【００３３】
絶縁層１２は、絶縁性を有する材料で構成されていればよく、このような材料としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリエチレン、フッ素樹脂、ポリエステルなどの合成樹脂などが挙げられる。
【００３４】
（端子）
端子２０は、上述したように、帯状の本体部２１と、リング状端部２２と、一対の整列片２３と、導線接合部２４とを有している。
【００３５】
本体部２１、リング状端部２２および整列片２３は金属で構成されていればよいが、比較的低い抵抗を有する金属、例えば銅、黄銅等の銅合金、銀、ニッケル−鉄合金で構成されることが好ましい。
【００３６】
導線接合部２４は、上述したように、第１導線接合部２５と第２導線接合部２６とで構成される。
【００３７】
第１導線接合部２５も金属で構成されていればよいが、比較的低い抵抗を有する金属、例えば銅、黄銅等の銅合金、銀、ニッケル−鉄合金で構成されることが好ましい。
【００３８】
第２導線接合部２６も金属で構成されていればよいが、比較的低い抵抗を有する金属、例えば銅、黄銅等の銅合金、銀、ニッケル−鉄合金で構成されることが好ましい。
【００３９】
ここで、第１導線接合部２５及び第２導線接合部２６は、互いに導線１１あるいは被覆導体１１ｂと同じ種類の金属で構成されていることが好ましい。この場合、第１導線接合部２５及び第２導線接合部２６と導線１１あるいは被覆導体１１ｂとが異なる種類の金属で構成されている場合に比べて、第１導線接合部２５と露出端部１３との接合強度、第２導線接合部２６と露出端部１３との接合強度をそれぞれより増加させることができる。
【００４０】
具体的には、導線１１あるいは被覆導体１１ｂが銅あるいは銅合金で構成され、第１導線接合部２５及び第２導線接合部２６も銅あるいは銅合金で構成されることが好ましい。
【００４１】
次に、端子付きケーブル１００の製造方法について詳細に説明する。
【００４２】
先ず、ケーブル１０と、ケーブル１０の導線１１の露出端部１３と接合する端子２０とを準備する（準備工程）。
【００４３】
次に、ケーブル１０の導線１１の露出端部１３を導線接合部２４の第１導線接合部２５上に配置する。本実施形態では、具体的には、第１導線接合部２５と第２導線接合部２６との間に導線１１の露出端部１３を配置する（導線露出端部配置工程）。
【００４４】
次に、導線１１の露出端部１３を、第１導線接合部２５と第２導線接合部２６とで挟んだ状態で、端子２０の第２導線接合部２６に対し超音波発生部を押し当てて荷重を加えながら超音波を印加して、第１導線接合部２５と導線１１の露出端部１３とを超音波接合させるとともに、第２導線接合部２６と導線１１の露出端部１３とを超音波接合させる（超音波接合工程）。
【００４５】
こうして、端子付きケーブル１００が得られる。
【００４６】
上記製造方法によれば、優れた強度残存率を有する端子付きケーブル１００を得ることができる。
【００４７】
また端子付きケーブル１００では、第１導線接合部２５に凹部２５ａが形成され、その凹部２５ａに導線１１の露出端部１３が入り込むこととなる。このため、第１導線接合部２５に凹部２５ａが形成されない場合に比べて、露出端部１３と第１導線接合部２５との接合面積をより増加させることが可能となり、露出端部１３と第１導線接合部２５との接合強度をより向上させることができる。その結果、より優れた強度残存率を有することが可能となる。同様に、端子付きケーブル１００では、第２導線接合部２６に凹部２６ａが形成され、その凹部２６ａに導線１１の露出端部１３が入り込むこととなる。このため、第２導線接合部２６に凹部２６ａが形成されない場合に比べて、露出端部１３と第２導線接合部２６との接合面積をより増加させることが可能となり、露出端部１３と第２導線接合部２６との接合強度をより向上させることができる。その結果、より優れた強度残存率を有することが可能となる。
【００４８】
さらに、上記製造方法によれば、露出端部１３に対して超音波発生部によって直接超音波が印加されるのではなく、第２導線接合部２６を介して超音波が印加される。このため、超音波による露出端部１３へのダメージを少なくすることができる。例えば露出端部１３の表層部分が超音波発生部との摩擦によって除去されることを十分に抑制することができる。特に、導線１１が中心導体１１ａと被覆導体１１ｂとで構成されている場合、被覆導体１１ｂが摩擦により除去されて、中心導体１１が露出することが十分に抑制される。その結果、導線１１が腐食することが十分に抑制される。
【００４９】
次に、上述した超音波接合工程について詳細に説明する。
【００５０】
超音波接合工程において、露出端部１３を、第２導線接合部２６を介して押し当てる際に加える好ましい荷重の範囲は、超音波の印加時間によって異なる。例えば超音波の印加時間が０．１〜０．２秒間である場合には、荷重は、好ましくは２０〜５０Ｎであり、より好ましくは３０〜５０Ｎである。また印加時間が０．２〜０．３秒間である場合には、荷重は、好ましくは１０〜５０Ｎであり、より好ましくは３５〜５０Ｎである。さらに印加時間が０．３〜０．４秒間である場合には、荷重は、好ましくは１０〜５０Ｎであり、より好ましくは４０〜５０Ｎである。
【００５１】
超音波の印加時間は、好ましくは０．１〜０．３秒であるが、より好ましくは０．２〜０．３秒である。
【００５２】
超音波の印加周波数は、好ましくは２０〜４０ｋＨｚであるが、より好ましくは３０〜４０ｋＨｚである。
【００５３】
超音波の振幅は、好ましくは１〜２０μｍであり、より好ましくは１〜１０μｍである。
【００５４】
さらに超音波の振動方向は、導線１１の長手方向に沿った方向でも、導線１１の長手方向に直交する方向でもよいが、導線１１の長手方向に直交する方向よりも、導線１１が回転しにくくねじれにくいという理由から、導線１１の長手方向に沿った方向であることが好ましい。
【００５５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ケーブル１０の導線１１は単線導体となっているが、導線１１は必ずしも単線である必要はなく、複数本の単線導体を撚り合わせてなる撚線導体であってもよい。この場合、露出端部１３を、第２導線接合部２６を介して押し当てる際に加える好ましい荷重の範囲は、超音波の印加時間によって異なる。例えば超音波の印加時間が０．１〜０．３秒間である場合には、荷重は、好ましくは６０〜１５０Ｎであり、より好ましくは１００〜１５０Ｎである。また印加時間が０．３〜０．５秒間である場合には、荷重は、好ましくは６０〜１５０Ｎであり、より好ましくは１００〜１５０Ｎである。さらに印加時間が０．５〜０．７秒間である場合には、荷重は、好ましくは６０〜１５０Ｎであり、より好ましくは１００〜１５０Ｎである。超音波の印加周波数、超音波の振幅、及び、超音波の振動方向は、上記実施形態と同様でよい。
【００５６】
また上記実施形態では、導線接合部２４が１つの側壁部２７を有しているが、導線接合部２４は、露出端部１３を挟むように側壁部２７をさらに有してもよい。
【００５７】
さらに上記実施形態では、導線接合部２４が側壁部２７を有しているが、導線接合部２４は必ずしも側壁部２７を有していなくてもよい。この場合、第１導線接合部２５と第２導線接合部２６とは連結されないことになる。
【００５８】
さらにまた上記実施形態では、端子２０が、帯状の本体部２１と、リング状端部２２と、整列片２３と、導線接合部２４とで構成されているが、端子２０は、導線接合部２４を有していればよく、リング状端部２２や整列片２３は必ずしも必要なものではない。
【００５９】
さらに上記実施形態では、第１導線接合部２５が凹部２５ａを有し、第２導線接合部２６が凹部２６ａを有しているが、凹部２５ａ及び凹部２６ａは必ずしも必要なものではなく、省略が可能である。
【００６０】
また上記実施形態では、超音波接合工程の時点で、第２導線接合部２６が予め側壁部２７と連結されているが、超音波接合工程の時点で、第２導線接合部２６は、側壁部２７と連結されていなくてもよい。この場合、第２導線接合部２６は、超音波接合工程で第１導線接合部２５に接合されてもよいし、超音波接合工程で第１導線接合部２５に接合されず側壁部２７に接合されるようにしてもよい。あるいは第２導線接合部２６は、超音波接合工程で第１導線接合部２５にも側壁部２７にも接合されず、露出端部１３にのみ接合されてもよい。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の内容を実施例、参考例及び比較例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６２】
（実施例１）
まずケーブルを準備した。ケーブルは、直径０．１ｍｍのＣｕ被覆鋼線（以下、「ＣＳ線」と呼ぶ）を、厚さ０．３ｍｍのポリ塩ビニルからなる絶縁層で被覆することにより構成した。ここで、ＣＳ線は、中心導体を鋼で構成し、被覆導体をＣｕで構成したものであり、ＣＳ線の長手方向に直交する断面におけるＣｕの面積率は４０％となるようにした。またＣＳ線においては、一端のみを露出端部とし、露出端部の長さは、ＣＳの長手方向に沿って１５ｍｍとなるようにした。
【００６３】
一方、２０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの銅板を構造体（第１導線接合部）として準備した。
【００６４】
そして、この銅板の上に、銅板の長手方向と上記ＣＳ線の長手方向とが直交するように上記ＣＳ線を１本配置した。続いて、上記ＣＳ線の露出端部の上に、５ｍｍ×１０ｍｍ×０．２ｍｍの銅箔を配置した。
【００６５】
他方、超音波発生器として、精電舎工業製：ＳＯＮＯＰＥＴ  Σ−ＧＭ７５０を用意した。この超音波発生器を構成する超音波ホーン（超音波発生部）は、１ｍｍ×１０ｍｍのフラットな接触面を有するものであった。
【００６６】
そして、上記ＣＳ線の露出端部の上に配置した銅箔に対して超音波発生器の超音波ホーンの接触面を押し当て、銅箔を介して露出端部に対して５０Ｎの荷重をかけながら、４０ｋＨｚの周波数で且つ１０μｍの振幅をもった超音波を０．２秒間印加した。このとき、超音波の振動方向は、ＣＳ線の長手方向に沿った方向とした。こうして、ＣＳ線の露出端部と銅板とを超音波接合させるとともに、ＣＳ線の露出端部と銅箔とを超音波接合させ、端子付きケーブルを作製した。このとき、銅箔と銅板とは互いに接合しないようにした。
【００６７】
（参考例１及び実施例３〜６）
銅箔と銅板との接合状態、露出端部に加える荷重、および、超音波印加時間を表１に示す通りにしたこと以外は実施例１と同様にして端子付きケーブルを作製した。
【００６８】
（参考例２）
導線を、１本のＣＳ線からなる単線導体から、７本のＣＳ線を撚り合わせてなる撚線導体に変更し、露出端部に加える荷重を５０Ｎから１５０Ｎに変更するとともに、銅箔と銅板とを接合させたこと以外は実施例１と同様にして端子付きケーブルを作製した。
【００６９】
（実施例８及び参考例３〜６）
銅箔と銅板との接合状態、露出端部に加える荷重、および、超音波印加時間を表２に示す通りに変更したこと以外は参考例２と同様にして端子付きケーブルを作製した。
【００７０】
（比較例１）
ＣＳ線の上に銅箔を配置せず、超音波ホーンを導線の露出端部に直接押し当てて超音波を印加したこと以外は実施例１と同様にして端子付きケーブルを作製した。
【００７１】
（比較例２）
ＣＳ線の上に銅箔を配置せず、超音波ホーンを導線の露出端部に直接押し当てて超音波を印加したこと以外は参考例１と同様にして端子付きケーブルを作製した。
【００７２】
＜特性評価＞
（強度残存率）
実施例１、参考例１、実施例３〜６、参考例２、実施例８、参考例３〜６及び比較例１〜２で作製した端子付きケーブルについて、銅板及びケーブルを互いに反対方向に引っ張り、導線の露出端部が端子から外れたときの力を、導線の露出端部と端子との接合部の破断力として測定した。結果を表１及び表２に示す。
【００７３】
一方、実施例１、参考例１、実施例３〜６、参考例２、実施例８、参考例３〜６及び比較例１〜２で作製した導線についての破断力を測定した。そして、下記式に基づき強度残存率を計算した。結果を表１及び表２に示す。
強度残存率（％）＝接合部の破断力（Ｎ）／導線の破断力（Ｎ）×１００（％）
【表１】
0006043073.tif 000002
【表２】
0006043073.tif 000003
【００７４】
表１及び表２に示す結果より、実施例１、参考例１、実施例３〜６、参考例２、実施例８及び参考例３〜６の端子付きケーブルは、比較例１〜２の端子付きケーブルに比べて、優れた強度残存率を有することが分かった。
【００７５】
よって、本発明の端子付きケーブルによれば、優れた強度残存率を有することが可能となることが確認された。
【符号の説明】
【００７６】
１０・・・ケーブル
１１・・・導線
１２・・・絶縁層
１３・・・露出端部
２０・・・端子
２４・・・導線接合部
２５・・・第１導線接合部
２６・・・第２導線接合部
１００・・・端子付きケーブル
【図１】
0006043073.tif 000004
【図２】
0006043073.tif 000005
【図３】
0006043073.tif 000006