(57)【要約】【課題】過酷な環境下でも強い耐久性を有する溶接端子を提供する。【解決手段】本発明は、従来の機能の維持および端子強度の向上を図ることを目的としている。本発明の好ましい実施例によれば、本発明の溶接端子は、内部に電線を配置可能な概ね円筒状の導電スリーブと、該導電スリーブの少なくとも一部を覆いかつ該導電スリーブとは異なる部材からなる補強部材とを有する溶接端子であって、該補強部材の少なくとも一部が溶接部であることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電線を配置可能な導電スリーブと、該導電スリーブの少なくとも一部を覆いかつ該導電スリーブとは異なる部材からなる補強部材とを有する溶接端子であって、該補強部材の少なくとも一部が溶接部であることを特徴とする溶接端子。
【請求項２】
前記補強部材の少なくとも一部が平坦部を有することを特徴とする請求項１に記載の溶接端子。
【請求項３】
前記補強部材の材質は、母材、溶着金属、鋼鉄、又はアルミニウム青銅系の合金のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１に記載の溶接端子。
【請求項４】
前記導電スリーブが外部圧力の塑性変形による内部電線との圧着固定部を有し、前記補強部材の少なくとも一端から突出していることを特徴とする請求項１に記載の溶接端子。
【請求項５】
前記導電スリーブの少なくとも一方の端部は、開口端に向かって直径が拡大する面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１または４に記載の溶接端子。
【請求項６】
前記溶接端子はテルミット溶接に用いられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の溶接端子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母材と導体又は導体同士を溶接する溶接端子に関するものであり、さらに具体的には、テルミット溶接に用いられる端子部の強度を向上させるための補強部材を用いた端子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一例として鉄道用レールのボンド線の接続は一般にハンダ付けによる溶接、或いは、テルミット溶接などで行われているが、テルミット溶接は溶接部の接合強度が高く、高度な技能を必要とせずに所期の溶接性能を確保することができることから近年盛んに使用されるようになっている。
【０００３】
本発明が主に用いられるテルミット溶接とは、母材の表面近傍でアルミニウムと酸化銅（又は酸化鉄）の混合粉に点火して、その化学反応によって生じた熱によって銅（又は鉄）と母材の一部を溶融させて溶着を行うものである。
【０００４】
テルミット溶接の工程は、導体あるいは電線を溶接端子に固定し、溶接端子をテルミット溶接装置の所定の位置に配置し、これらを溶接箇所に位置付けた後に前記混合粉に点火して溶接を行うことからなる。前記電線の溶接端子への固定は、溶接端子に設けたスリーブを押圧変形させて内部に収容された導体を把持させることによって行なうのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、テルミット溶接でケーブルの導体部と溶接端子とが取り付けられる場所として、上述したように鉄道用レールが広く知られているが、急曲線の外軌レールや橋梁上のレール等の振動の激しい場所に取り付けられると、レール部に端子と共に溶着されたケーブルの導体部の溶着部分が疲労し易くなり、ケーブルの導体部、溶着部および端子に亀裂や破断等が発生し易くなる。
【０００６】
従来、溶接端子は、ケーブルの導体部との圧着性および良好な導電特性を考慮して純銅で製造されていた。さらに詳細には、純銅製の端子と共にケーブルの導体部を圧着した後、例えば、テルミット溶接を行ってケーブルの導体部との機械的把持および導電性を確保していた。具体的な使用方法は、図１に示されているように、内部を貫通する穴を有する銅製の溶接端子１に導体２を挿入し、（ａ）、（ｂ）では圧着用スリーブ部４を設けて電線と圧着することにより固定しており、（ｃ）では圧着用スリーブ部を設けずに前記穴の径とほぼ同一の径を有する導体を押圧挿入することにより摩擦固定している。この図１（ａ）、（ｂ）、または（ｃ）の状態の溶接端子を用いて上述したような工程でテルミット溶接が行われる。
現在まで上述したような環境的に過酷な場所でも銅製端子の強度を確保するために様々な工夫がなされてきた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来の機能の維持および端子強度の向上を図ることを目的としている。本発明の好ましい実施例によれば、本発明の溶接端子は、内部に電線を配置可能な導電スリーブと、該導電スリーブの少なくとも一部を覆いかつ該導電スリーブとは異なる部材からなる補強部材とを有する溶接端子であって、該補強部材の少なくとも一部が溶接部であることを特徴とする。
【０００８】
例えば、従来の内部にケーブルの導体を挿通可能な銅製の端子の一部を、より強度の高い別部材で覆うように補強部材で補強すれば、端子に対して前記過酷な環境に耐え得る耐久性を有し、前述した溶接端子の疲労は回避され上述したような問題は起こり難く溶接部の寿命が伸びる。
【０００９】
さらに、本発明の好ましい実施例によれば、本発明の溶接端子は、前記補強部材の少なくとも一部が平坦部を有することを特徴とする。
【００１０】
例えば、本願の溶接端子を用いて溶接を行う際に当該平坦部と溶着対象となる母材との密着面とが同一平面となる状態で溶接を行えば、溶着部全体の外観は美的に優れている。
【００１１】
さらに、本発明の好ましい実施例によれば、本発明による溶接端子の前記補強部材の材質は、母材、溶着金属、鋼鉄、又はアルミニウム青銅系の合金のいずれか１つからなることを特徴とする。
【００１２】
例えば、補強部材の材質が、母材の材質である鋼鉄または溶着金属の材質であるアルミニウム青銅系の合金からなる場合、材質の強度が銅よりも高い上に溶接性が良好である。さらに、前記補強部材の材質は溶着金属や母材に近い材質を使用しているので溶接部に悪影響を及ぼしにくい。
【００１３】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、本発明による溶接端子の導電スリーブが外部圧力の塑性変形による内部電線との圧着固定部を有し、前記補強部材の少なくとも一端から突出していることを特徴とする。
【００１４】
例えば、ケーブルの導体部を挿通する導電スリーブが前記補強部材の一端から突出していれば、ケーブルの導体部と溶接端子との固定部が圧着工具等により容易に形成されケーブルの導体部と溶接端子との機械的把持および電気的接続を実現することができる。
【００１５】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、本発明による溶接端子の前記導電スリーブの少なくとも一方の端部は、開口端に向かって直径が拡大する面取り部が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
例えば、電線を収容する導電スリーブ部の端部が面取りされていれば、溶接を行った後の環境下で振動等による影響を受けたとしてもスリーブ端部とケーブルの導体部との接触による摩耗は軽減される。
【００１７】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、本発明の溶接端子は、テルミット溶接に用いられることを特徴とする。
【００１８】
例えば、本発明の溶接端子をテルミット溶接に用いれば、鉄道レール等に溶着させた場合に振動等による過酷な条件下でも強度の高い溶接を維持できる。
【００１９】
【実施形態】
図２（ａ）および（ｂ）は、補強部材６が、導体２と内部で接触した銅製のスリーブ７の一部の周面を覆うように嵌着し、前記補強部材の一端から前記スリーブ７と一体化した圧着用スリーブ部４が突出している本発明の溶接端子の斜視図である。図２（ａ）は導体２の挿入方向奥側に圧着用スリーブ部４を具備しているためテルミット溶接後にスリーブ部４が溶着部内に溶接され、図２（ｂ）は導体２の挿入方向手前側に圧着用スリーブ部４を具備しているためテルミット溶接後にスリーブ部４が溶着部内で溶接されない。前記補強部材６の材質は、鋼鉄やアルミニウム青銅系の合金を選択することができる。例えば、本願発明の溶接端子を鉄道レールにボンド線をテルミット溶接する場合に適用すると、母材となる鉄道レールは鋼鉄製であり、溶接に用いられる溶材はアルミニウム青銅系の合金であるため、本願発明の溶接端子の補強部材の材質を鋼鉄またはアルミニウム青銅系の合金から選択すれば、溶接時の親和性が高く強度上の面でも優れている。図２（ａ）〜（ｃ）において、前記スリーブ部７は補強部材６に押圧挿入され、スリーブ７の外表面と前記補強部材との接触面は摩擦接触により固定され溶接端子とさらに確実な電気的接続を確保するために導体２と圧着工具等で固着されるか、または、導体２の表面と銅製スリーブ７の内面との摩擦接触により固定されている。また、図２（ａ）においては前記圧着用スリーブ部４を有する端部の反対側の端部における導体２の挿入口近傍で銅製スリーブ７内で開口端に向けて直径が拡大されるような面取りがなされ、図２（ｂ）においては導体２の挿入口に相当する前記圧着用スリーブ部４の開口端近傍で開口端に向けて直径が拡大されるような面取りがなされているため、振動等により導体２とスリーブ端とが接触しても摩擦力が分散され導体の破断が生じにくくなる。
【００２０】
図２（ｃ）は、前記補強部材６の端部から前記圧着用スリーブ部４が突出していない点以外は図２（ａ）、（ｂ）と同一である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）共に前記補強部材６の頂部は長さ方向にスリット部３が形成されており、スリーブ部４の周面を完全に覆ってはいない。このスリット部３を形成することによりスリット３の端部を外力で塑性変形させて前記スリーブを押圧させることができ、これによりスリーブとケーブルの導体２をスリットの長さ方向に沿って圧着させることができる。当然のことながら、前記スリット端の塑性変形は少なくともスリットの長さ方向の任意の箇所で行うこともできる。
【００２１】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、溶接端子のスリット部３を有していない点以外は図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同一である。この場合、銅製スリーブ７の表面を完全に覆う補強部材６の一部を塑性変形させることにより内側の銅製スリーブ７も同時に塑性変形させて導体２と銅製スリーブ７を固着させてもよい。
【００２２】
図４（ａ）は、導体２と挿通して圧着した状態の図２（ｂ）の溶接端子を用いてテルミット溶接した図であり、図４（ｂ）は、導体２を挿通して圧着した状態の図２（ａ）または導体２と摩擦接触により固定した図２（ｃ）の溶接端子を用いてテルミット溶接した図である。図４（ｃ）は、導体２を挿通して圧着した状態の図３（ｂ）の溶接端子を用いてテルミット溶接した図であり、図４（ｄ）は、導体２を挿通して圧着した状態の図３（ａ）または導体２と摩擦接触により固定した図３（ｃ）の溶接端子を用いてテルミット溶接した図である。これらは、いずれもルツボと称される溶接装置内の所定の位置に前記導体と接触状態の溶接端子を配置し、溶接対象となる母材の表面と前記補強部材６の平面部５が同一面となるように溶着した溶着完了図を図示している。溶接後の溶着部はいずれも美観に優れている。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、従来の単一材製の溶接端子を、溶材または溶接対象となる母材に近くかつより強度の高い材質で補強することにより従来の端子の特性を維持すると同時に溶接端子全体の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、導体が挿入され、導体挿入方向奥側に圧着用スリーブ部を有する従来の単一材製の溶接端子の斜視図である。
（ｂ）は、導体が挿入され、導体挿入方向手前側に圧着用スリーブ部を有する従来の単一材製の溶接端子の斜視図である。
（ｃ）は、導体が挿入され、圧着用スリーブを有していない従来の単一材製の溶接端子の斜視図である。
【図２】（ａ）は、導体が挿入され、長軸方向にスリット部と、導体挿入方向奥側に圧着用スリーブ部とを有する本発明による溶接端子の斜視図である。
（ｂ）は、導体が挿入され、長軸方向にスリット部と、導体挿入方向手前側に圧着用スリーブ部とを有する本発明による溶接端子の斜視図である。
（ｃ）は、導体が挿入され、圧着用スリーブ部を有さず、長軸方向にスリット部を有する本発明による溶接端子の斜視図である。
【図３】図３（ａ）ないし（ｃ）は、図２（ａ）ないし（ｃ）の溶接端子にスリット部を有していない以外は図２の各図と同一である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の溶接端子を用いてテルミット溶接をした図。
図４（ｃ）、（ｄ）は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の溶接端子を用いてテルミット溶接した図。
【符号の説明】
１・・・溶接端子
２・・・ケーブルの導体
３・・・スリット部
４・・・スリーブ部
５・・・平坦面
６・・・補強部材
７・・・銅製スリーブ
【図１】
2005014008.tif 000003
【図２】
2005014008.tif 000004
【図３】
2005014008.tif 000005
【図４】
2005014008.tif 000006