(57)【要約】【課題】銅芯線とアルミニウム芯線とが溶接により接合される場合に、煩雑な作業を要することなく、芯線どうしの接合強度を高めること。【解決手段】電線の接合構造１は、銅電線２における銅芯線２１と、アルミニウム電線３におけるアルミニウム芯線３１との接合部４を備えている。銅芯線２１の末端部には、アルミニウム芯線３１が嵌め入れられる溝２３ａを形成する形状に成形された成形部２３が設けられている。また、接合部４は、銅芯線２１の成形部２３とその成形部２３の溝２３ａに嵌め入れられたアルミニウム芯線３１の末端部とが溶接された部分である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁電線における銅を主成分とする銅芯線と、第２の絶縁電線におけるアルミニウムを主成分とするアルミニウム芯線と、の接合部を備えた電線の接合構造であって、
前記銅芯線の末端部における、前記アルミニウム芯線が嵌め入れられる溝を形成する形状に成形された部分である成形部と、
前記銅芯線の前記成形部と該成形部の溝に嵌め入れられた前記アルミニウム芯線の末端部とが溶接された部分である前記接合部と、を備える電線の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の電線の接合構造であって、
前記銅芯線の末端部及び前記アルミニウム芯線の末端部各々は、並列配置された前記第１の絶縁電線及び前記第２の絶縁電線各々の絶縁被覆から同一方向へ延び出て形成されている、電線の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅を主成分とする銅芯線とアルミニウムを主成分するアルミニウム芯線との接合部を備えた電線の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、銅に代わる電線の芯線の材料として、軽量なアルミニウムが採用されつつある。これに伴って、複数の絶縁電線の接続のために、従来から使用されている銅を主成分とする銅芯線とアルミニウムを主成分とするアルミニウム芯線とを溶接によって接合することが必要になる場合がある。芯線どうしの溶接の手法としては、超音波溶接が好適である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、銅芯線とアルミニウム芯線とを超音波溶接によって接合することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１３９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、銅芯線とアルミニウム芯線とを溶接により接合した場合、アルミニウム芯線の溶着部の強度が低いため、芯線どうしの接合強度が弱くなるという問題が生じる。
【０００６】
一方、特許文献１には、アルミニウム芯線が銅芯線を構成する複数の素線の中に埋め込まれた状態で、外側の銅芯線側から超音波溶接が施されることについて示されている。これにより、アルミニウム芯線における銅芯線に対する溶着部の面積が増加し、芯線どうしの接合強度が高まる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示される電線の接合構造は、銅芯線を構成する複数の素線の中にアルミニウム芯線を埋め込むという煩雑な作業を必要とし、また、そのような作業の自動化は難しい。そのため、特許文献１に示される電線の接合構造は、量産されるワイヤハーネスへの適用に適していない。
【０００８】
本発明は、銅芯線とアルミニウム芯線とが溶接により接合される場合に、煩雑な作業を要することなく、芯線どうしの接合強度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１態様に係る電線の接合構造は、第１の絶縁電線における銅を主成分とする銅芯線と、第２の絶縁電線におけるアルミニウムを主成分とするアルミニウム芯線と、の接合部を備えている。さらに、当該電線の接合構造は、上記銅芯線の末端部における、上記アルミニウム芯線が嵌め入れられる溝を形成する形状に成形された部分である成形部を備えている。また、上記接合部は、上記銅芯線の上記成形部とその成形部の溝に嵌め入れられた上記アルミニウム芯線の末端部とが溶接された部分である。
【００１０】
本発明の第２態様に係る電線の接合構造は、第１態様に係る電線の接合構造の一態様である。第２態様に係る電線の接合構造において、上記銅芯線の末端部及び上記アルミニウム芯線の末端部各々は、並列配置された上記第１の絶縁電線及び上記第２の絶縁電線各々の絶縁被覆から同一方向へ延び出て形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
上記の各態様に係る電線の接合構造において、銅芯線の末端部には、アルミニウム芯線が嵌め入れられる溝を形成する形状に成形された成形部が設けられている。そして、接合部は、その成形部とその成形部の溝に嵌め入れられたアルミニウム芯線の末端部とが溶接された部分である。そのため、アルミニウム芯線の外周面と、銅芯線の成形部における溝の内側面とが、広い面積に亘って面接触し、広い溶着部（接合部）が形成される。その結果、芯線どうしの接合強度が高まる。
【００１２】
また、銅芯線の末端部を、溝を形成する形状に成形することは、プレス加工などの一般的な加工工程によって容易に実現可能である。従って、上記の各態様に係る電線の接合構造によれば、銅芯線とアルミニウム芯線とが溶接により接合される場合に、煩雑な作業を要することなく、芯線どうしの接合強度を高めることが可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、第２態様に係る電線の接合構造のように、並列配置された２本の絶縁電線の末端部において芯線どうしの接合部が形成される場合にも適用できる。なお、特許文献１に示される電線の接合構造は、銅芯線の末端部とアルミニウム芯線の末端部とが対向配置される場合にしか適用できない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電線の接合構造１の斜視図である。
【図２】電線の接合構造１を構成する２本の絶縁電線の斜視図である。
【図３】銅芯線の成形工程に用いられるプレス装置及び銅電線の側面図である。
【図４】銅芯線の成形工程に用いられるプレス装置及び銅電線の断面図である。
【図５】銅芯線を成形しているときのプレス装置の断面図である。
【図６】電線の接合構造１を得るための溶接工程の斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電線の接合構造１Ａの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
【００１６】
＜第１実施形態＞
まず、図１，２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る電線の接合構造１の構成について説明する。電線の接合構造１は、２本の絶縁電線の芯線どうしが溶接により接合された構造である。第１の絶縁電線は、銅を主成分とする芯線である銅芯線２１と、その銅芯線２１の周囲を覆う絶縁被覆２２と、を有する銅電線２である。第２の絶縁電線は、アルミニウムを主成分とする芯線であるアルミニウム芯線３１と、そのアルミニウム芯線３１の周囲を覆う絶縁被覆３２と、を有するアルミニウム電線３である。
【００１７】
図１，２に示される銅芯線２１は、銅または銅の合金からなる素線が撚り合わされて構成された撚り線である。同様に、図１，２に示されるアルミニウム芯線３１は、アルミニウム又はアルミニウムの合金からなる素線が撚り合わされて構成された撚り線である。なお、銅芯線２１及びアルミニウム芯線３１が、撚り合わされていない複数の素線で構成されていること、或いは単線で構成されていることも考えられる。
【００１８】
銅電線２において、銅芯線２１の末端部は、絶縁被覆２２が剥がされており、絶縁被覆２２の端から延び出している。同様に、アルミニウム芯線３１の末端部は、絶縁被覆３２が剥がされており、絶縁被覆３２の端から延びだしている。
【００１９】
以下の説明において、銅芯線２１における、絶縁被覆２２から延び出て形成されている部分のことを裸銅芯線部２１ａと称する。同様に、アルミニウム芯線３１における、絶縁被覆３２から延び出て形成されている部分のことを裸アルミニウム芯線部３１ａと称する。
【００２０】
また、図１，２に示されるように、裸銅芯線部２１ａの端部は、裸アルミニウム芯線部３１ａが嵌め入れられる溝２３ａを形成する形状に成形されている。以下、このように成形された部分のことを成形部２３と称する。
【００２１】
図１，２に示される例では、裸銅芯線部２１ａの成形部２３は、半筒状に成形された部分である。この場合、成形部２３は、例えば、内側の溝２３ａが裸アルミニウム芯線部３１ａの外周面に沿う円周面をなす半円筒状に成形されている。
【００２２】
そして、電線の接合構造１において、芯線どうしが接合された部分である接合部４は、裸銅芯線部２１ａの成形部２３とその成形部２３の溝２３ａに嵌め入れられた裸アルミニウム芯線部３１ａとが溶接された部分である。接合部４は、成形部２３の溝２３ａの内側面全体と裸アルミニウム芯線部３１ａの外周面との界面全体に亘って形成されている。
【００２３】
また、電線の接合構造１においては、裸銅芯線部２１ａ及び裸アルミニウム芯線部３１ａの各々は、並列配置された銅電線２及びアルミニウム電線３各々の絶縁被覆２２，３２から同一方向へ延び出て形成されている。
【００２４】
＜電線の接合手順＞
次に、図３〜６を参照しつつ、電線の接合構造１を作製する手順の一例について説明する。図３は裸銅芯線部２１ａの成形工程に用いられるプレス装置５及び銅電線２の側面図である。また、図４はプレス装置５及び銅電線２の断面図であり、図３に示されるＩＩ−ＩＩ平面における断面図である。また、図５は裸銅芯線部２１ａを成形しているときのプレス装置５の断面図である。また、図６は電線の接合構造１を得るための溶接工程の斜視図である。
【００２５】
電線の接合構造１を作製するに当たり、まず、裸銅芯線部２１ａの端部が成形され、成形部２３が形成される。裸銅芯線部２１ａの端部の成形には、例えば、図３〜５に示されるようなプレス装置５が用いられる。
【００２６】
プレス装置５は、裸銅芯線部２１ａを挟み込む下金型５１と上金型５２とを備えている。また、プレス装置５は、下金型５１に対して上金型５２を近接及び離隔させる不図示の昇降駆動部も備えている。
【００２７】
下金型５１の上面及び上金型５２の下面は、半筒状の成形部２３を形作る型枠を構成している。そのため、図５に示されるように、裸銅芯線部２１ａの端部は、下金型５１の上面と上金型５２の下面との間に挟み込まれると、半筒状の成形部２３へとプレス成形される。
【００２８】
次に、図６に示されるように、裸アルミニウム芯線部３１ａが、裸銅芯線部２１ａの成形部２３の溝２３ａ内に嵌め入れられた状態で、裸銅芯線部２１ａの成形部２３と裸アルミニウム芯線部３１ａとが、超音波溶接機７によって溶接される。
【００２９】
溶接工程において、裸銅芯線部２１ａの成形部２３と、銅よりも大幅に融点の低いアルミニウムを主成分とする裸アルミニウム芯線部３１ａとが、超音波溶接機７によって溶接される場合、超音波溶接機７及び各電線は、図６に示されるように配置されることが望ましい。
【００３０】
即ち、超音波溶接機７の溶接ホーン７１が、裸銅芯線部２１ａの成形部２３側に配置され、超音波溶接機７のアンビル７２が、裸アルミニウム芯線部３１ａ側に配置されることが望ましい。このとき、溶接ホーン７１の出力は、融点の高い裸銅芯線部２１ａを溶接可能な程度に十分に高い出力に設定される。
【００３１】
超音波溶接機７が上記のように配置されることにより、溶接ホーン７１から出力されたハイパワーの超音波は、裸銅芯線部２１ａの成形部２３を裸アルミニウム芯線部３１ａに対して溶着させる。さらに、成形部２３を経てエネルギーが減衰した超音波は、裸アルミニウム芯線部３１ａを過剰に励起することなく、適度なパワーで裸アルミニウム芯線部３１ａを裸銅芯線部２１ａの成形部２３に対して溶着させる。
【００３２】
なお、ハイパワーの超音波が、融点の低い裸アルミニウム芯線部３１ａに対して直接照射されると、裸アルミニウム芯線部３１ａが、過剰に励起されて飛散する恐れがある。また、溶接ホーン７１の出力が、裸アルミニウム芯線部３１ａの溶接に適した弱いパワーに設定されると、裸銅芯線部２１ａの成形部２３を裸アルミニウム芯線部３１ａに対して溶着させることができない。
【００３３】
また、図６に示される例では、溶接ホーン７１における超音波の出力面は、半筒状の成形部２３の外周面に沿う湾曲面である。これにより、超音波が、成形部２３の溝２３ａの内側面全体と裸アルミニウム芯線部３１ａの外周面との界面全体に均一に照射され、その界面全体に均一に接合部４が形成される。
【００３４】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る電線の接合構造１Ａの斜視図である。この電線の接合構造１Ａは、図１に示された電線の接合構造１と比較して、銅電線２に対するアルミニウム電線３の向きのみが異なる。図７において、図１に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、電線の接合構造１Ａにおける電線の接合構造１と異なる点についてのみ説明する。
【００３５】
電線の接合構造１Ａにおいて、銅電線２及びアルミニウム電線３は直列に配置されており、裸銅芯線部２１ａと裸アルミニウム芯線部３１ａとが対向して配置されている。そして、電線の接合構造１Ａにおける接合部４も、裸銅芯線部２１ａの成形部２３とその成形部２３の溝２３ａに嵌め入れられた裸アルミニウム芯線部３１ａとが溶接された部分である。接合部４は、成形部２３の溝２３ａの内側面全体と裸アルミニウム芯線部３１ａの外周面との界面全体に亘って形成されている。
【００３６】
図１，７に示されるように、本発明は、銅芯線の末端部とアルミニウム芯線の末端部とが並列配置される場合と、銅芯線の末端部とアルミニウム芯線の末端部とが対向配置される場合との両方に適用可能である。
【００３７】
＜効果＞
電線の接合構造１，１Ａにおいて、銅芯線２１の末端部には、アルミニウム芯線３１が嵌め入れられる溝２３ａを形成する形状に成形された成形部２３が設けられている。そして、接合部４は、その成形部２３とその成形部２３の溝２３ａに嵌め入れられたアルミニウム芯線３１の末端部とが溶接された部分である。そのため、アルミニウム芯線３１の外周面と、銅芯線２１の成形部２３における溝２３ａの内側面とが、広い面積に亘って面接触し、広い溶着部（接合部４）が形成される。その結果、芯線どうしの接合強度が高まる。
【００３８】
また、銅芯線２１の末端部を、溝２３ａを形成する形状に成形することは、プレス加工などの一般的な加工工程によって容易に実現可能である。従って、電線の接合構造１，１Ａによれば、銅芯線２１とアルミニウム芯線３１とが溶接により接合される場合に、煩雑な作業を要することなく、芯線どうしの接合強度を高めることが可能となる。
【００３９】
また、本発明の構造は、電線の接合構造１のように、並列配置された２本の絶縁電線２，３の末端部において芯線どうしの接合部４が形成される場合に適用可能であり、さらに、電線の接合構造１Ａのように、直列配置された２本の絶縁電線２，３の末端部において芯線どうしの接合部４が形成される場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１Ａ  電線の接合構造
２  銅電線（第１の絶縁電線）
３  アルミニウム電線（第２の絶縁電線）
４  接合部
５  プレス装置
７  超音波溶接機
２１  銅芯線
２１ａ  裸銅芯線部
２２，３２  絶縁被覆
２３  成形部
２３ａ  溝
３１  アルミニウム芯線
３１ａ  裸アルミニウム芯線部
５１  下金型
５２  上金型
７１  溶接ホーン
７２  アンビル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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