(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にめっき層が形成された第１金属に、被覆電線の芯線を接合する金属同士の接合方法において、
前記第１金属のめっき層に、前記被覆電線の芯線の一部を重ねて超音波溶着を行って、前記めっき層を溶融させ、かつ前記芯線の一部を前記第１金属の母材に接合するとともに、前記芯線の一部を前記被覆電線の本体から破断させる第１の溶着工程と、
前記母材に接合した前記芯線の一部に、さらに前記被覆電線の本体の芯線を重ねて超音波溶着を行って前記芯線同士を接合する第２の溶着工程と、を含んでいるとともに、
前記めっき層が、すずまたはすず合金からなり、かつ、
前記芯線が、銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるとともに、
前記母材が、黄銅からなることを特徴とする金属同士の接合方法。
【請求項２】
前記第１の溶着工程の超音波振動エネルギが、前記第２の溶着工程の超音波振動エネルギより大きく、
前記第１の溶着工程の前記芯線と第１金属とを近づける方向に加圧する力が、前記第２の溶着工程の前記芯線と第１金属とを近づける方向に加圧する力より強いことを特徴とする請求項１記載の金属同士の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、すずまたはすず合金などからなるめっき層を備えた金属と、被覆電線の芯線とを接合する金属同士の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車などに配索されるワイヤハーネスは、電線と該電線の端部に取り付けられる端子金具と、を備えている。前記電線は、銅などの金属からなる芯線と、該芯線を被覆する絶縁性の被覆部と、を備えている。端子金具は、導電性の金属からなる母材と、該母材の表面に形成されたすずなどからなるめっき層と、を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、前記端子金具と前記電線とを電気的及び機械的に接続する際には、端子金具の一部分を前記電線の芯線などにかしめるなどしてきた。このため、例えば、自動車などに前記ワイヤハーネスが配索された際に、該自動車の走行中の振動などによって、前記端子金具と電線との電気的な接続が断線する恐れがあった。
【０００４】
また、半田などを用いたろう付けによって、前記端子金具と前記電線とを電気的及び機械的に接続することも考えられる。半田などを用いたろう付けを用いても、該自動車の走行中の振動などによって前記端子金具と電線との電気的な接続が断線する恐れがあった。さらに、経年変化などによって前述した半田などが腐食するなどして、前記端子金具と電線との電気的な接続が断線する恐れがあった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、表面にめっき層が形成された金属に、被覆電線の芯線を確実に接合できる金属同士の接合方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の金属同士の接合方法は、表面にめっき層が形成された第１金属に、被覆電線の芯線を接合する金属同士の接合方法において、前記第１金属のめっき層に、前記被覆電線の芯線の一部を重ねて超音波溶着を行って、前記めっき層を溶融させ、かつ前記芯線の一部を前記第１金属の母材に接合するとともに、前記芯線の一部を前記被覆電線の本体から破断させる第１の溶着工程と、前記母材に接合した前記芯線の一部に、さらに前記被覆電線の本体の芯線を重ねて超音波溶着を行って前記芯線同士を接合する第２の溶着工程と、を含んでいるとともに、前記めっき層が、すずまたはすず合金からなり、かつ、前記芯線が、銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるとともに、前記母材が、黄銅からなることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の本発明の金属同士の接合方法は、請求項１に記載の金属同士の接合方法において、前記第１の溶着工程の超音波振動エネルギが、前記第２の溶着工程の超音波振動エネルギより大きく、前記第１の溶着工程の前記芯線と第１金属とを近づける方向に加圧する力が、前記第２の溶着工程の前記芯線と第１金属とを近づける方向に加圧する力より強いことを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載した本発明の金属同士の接合方法によれば、第１の溶着工程で、めっき層を一旦溶融させる。このため、超音波溶着時に、被覆電線の芯線と第１金属とを互いに近づける方向に加圧するので、被覆電線の芯線の一部を第１金属の母材に確実に接合できる。そして、前記被覆電線の芯線の一部は被覆電線の本体から破断される。
【０００９】
そして、第２の溶着工程で、前記芯線の一部に前記被覆電線の芯線を更に重ねて超音波溶着を行うので、前記被覆電線の本体の芯線を前記芯線の一部に確実に接合できる。なお、本明細書でいう破断とは、被覆電線の芯線が切断されて、前記芯線の一部が被覆電線の本体から分離することを示している。さらに、芯線同士が接合するとは、前記芯線の一部と被覆電線の本体の芯線とが接合することを示している。
【００１０】
請求項２に記載した本発明の金属同士の接合方法によれば、第１の溶着工程での超音波振動エネルギと加圧する力が、第２の溶着工程での超音波振動エネルギと加圧する力より大きい。
【００１１】
このため、めっき層を溶融させて、芯線の一部を第１金属の母材に確実に接合できる。また、芯線同士を接合する際に、被覆電線の本体の芯線が破断することを防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかる金属同士の接合方法を、図１ないし図１１を参照して説明する。本発明の一実施形態にかかる金属同士の接合方法は、図１に示す電線モジュール１を組み立てる方法である。電線モジュール１は、図１及び図２に示すように、第１金属としての金属片２と、被覆電線３と、後述する芯線７の一部７ａと、を備えている。
【００１３】
金属片２は、板状の母材５と、該母材５の一方の表面に形成されためっき層６と、を備えて、比較的薄い薄板状に形成されている。母材５は、導電性を有する金属からなる。図示例では、母材５は黄銅からなる。めっき層６は、すずまたはすず合金などからなる。図示例では、めっき層６は、すずからなる。
【００１４】
被覆電線３は、断面形状が丸形に形成されている。被覆電線３は、断面丸形の芯線７と、この芯線７を被覆する被覆部８と、を備えている。芯線７は、一本の導線または、複数の導線が撚られて構成されている。
【００１５】
芯線７を構成する導線は、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金などの導電性を有する金属からなる。図示例では、芯線７を構成する導線は、銅からなる。即ち、図示例では、芯線７は、導電性の銅からなる。また、芯線７は、可撓性を有している。被覆部８は、絶縁性と可撓性とを有する合成樹脂からなる。
【００１６】
芯線７の一部７ａは、芯線７から分離されるなどして形成されている。前記一部７ａは、一本の導線または、複数の導線が撚られて構成されている。前記一部７ａを構成する導線は、勿論、芯線７と同じ導電性を有する金属からなる。図示例では、前記一部７ａを構成する導線は、銅からなる。
【００１７】
前記電線モジュール１は、金属片２のめっき層６に芯線７の一部７ａが重なり、更に前記一部７ａに、被覆電線３の本体の芯線７が重なっている。そして、金属片２の母材５と前記一部７ａとが互いに接合し、前記一部７ａと前記被覆電線３本体の芯線７とが互いに接合している。
【００１８】
前記電線モジュール１は、前記金属片２と、前記芯線７の一部７ａと、被覆電線３の本体の芯線７と、が超音波溶着機１９（図３に示す）によって互いに固定されて得られる。超音波溶着機１９は、図３に示すように、電圧可変電源２２と、発振器２３と、振動子２４と、ホーン２５と、チップ２０（工具ホーンともいう）と、このチップ２０に相対するアンビル２１と、制御装置２６とを備えている。
【００１９】
電圧可変電源２２は、前記発振器２３に印加する。電圧可変電源２２は、制御装置２６からの命令にしたがって、前記発振器２３に印加する電圧を変更する。発振器２３は、電圧可変電源２２によって印加させると振動子２４を振動させる。振動子２４には、ホーン２５が取り付けられている。ホーン２５の先端部には、チップ２０が取り付けられている。制御装置２６は、前記電圧可変電源２２が発振器２３に印加する電圧の値及び印加する時間などを制御するなどして、超音波溶着機１９全体の制御をつかさどる。
【００２０】
超音波溶着機１９は、チップ２０とアンビル２１との間に互いに溶着する溶着対象物を挟み、これらのチップ２０とアンビル２１とを互いに近づける方向に加圧した状態で、発振器２３で振動子２４を振動させてこの振動をホーン２５経由でチップ２０に伝える。そして、超音波溶着機１９は、チップ２０とアンビル２１との間に挟んだ溶着対象物に超音波振動エネルギを与えて該対象物を溶着させる。
【００２１】
また、本明細書でいう超音波振動エネルギとは、超音波溶着機１９が溶着対象物を溶着させる際に、該溶着対象物に与えるエネルギを示している。超音波振動エネルギとは、例えば、前記電圧可変電源２２が発振器２３に印加する際の電力値（Ｗ：ワット数）に、前記電圧可変電源２２が発振器２３に印加する時間を、かけて得られるエネルギである。
【００２２】
前記電線モジュール１を組み立てる際、即ち、金属片２と芯線７の一部７ａと被覆電線３の本体の芯線７とを固定する際には、予め被覆部８の一部分を除去して芯線７の一部７ａを含んだ部分を露出させておく。なお、図示例では、被覆電線３の端部３ａに位置する被覆部８を除去している。
【００２３】
そして、図７に示すように、めっき層６がチップ２０に相対するように、アンビル２１に金属片２を重ねる。金属片２のめっき層６に芯線７の一部７ａを重ね、該芯線７の一部７ａにチップ２０の先端面を接触させる。こうして、チップ２０とアンビル２１との間に、金属片２と芯線７の一部７ａとを挟む。
【００２４】
その後、図８中の矢印Ｐａ１，Ｐａ２に沿って、チップ２０とアンビル２１とを互いに近づける方向に、前記芯線７が切断するぐらい強く加圧する。すると、図４及び図８に示すように、前記一部７ａが、断面丸形から断面楕円状に変形する。このときに、前記矢印Ｐａ１，Ｐａ２に沿って加圧する力は、後述する矢印矢印Ｐｂ１，Ｐｂ２に沿って加圧する力より強い（大きい）。
【００２５】
前記超音波溶着機１９を駆動して、該超音波溶着機１９の電圧可変電源２２が発振器２３に印加して、発振器２３で振動子２４を振動させてこの振動をホーン２５経由でチップ２０に伝える。このとき、前記超音波溶着機１９が与える超音波振動エネルギは、芯線７の一部７ａとの摩擦熱で前記めっき層６が溶融するぐらい大きい。該超音波振動エネルギは、後述するように前記一部７ａに被覆電線３の本体の芯線７を接合する際に与える超音波振動エネルギより大きい。
【００２６】
芯線７の一部７ａとめっき層６との間に振動によって摩擦熱が生じ、めっき層６の一部が溶融する。矢印Ｐａ１，Ｐａ２に沿ってチップ２０とアンビル２１とが互いに近づく方向に加圧されているので、芯線７の一部７ａがチップ２０とアンビル２１とが互いに接離する方向に沿った厚みが薄くなる方向に変形するとともに、溶けためっき層６の一部分は芯線７の一部７ａと母材５との間から除去される。
【００２７】
その後、前記芯線７の一部７ａと母材５とが互いに接触し、芯線７の一部７ａと母材５とは溶融しないで固相のまま互いに金属結合する。また、前記矢印Ｐａ１，Ｐａ２に沿って加圧する力が強いので、被覆電線３の芯線７が切断されて、図５に示すように、前記一部７ａが被覆電線３の本体３の芯線７から分離する。こうして、前記芯線７は破断し、該芯線７の一部７ａは、図９に示すように、所謂超音波溶着（超音波溶接または超音波接合ともいう）によって、金属片２の母材５に接合される。なお、めっき層６に芯線７の一部７ａを重ねて、前記めっき層６を溶融させ、かつ芯線７の一部７ａを母材５に接合するとともに、芯線７の一部７ａを被覆電線３の本体から破断させるまでは、本明細書に記した第１の溶着工程をなしている。
【００２８】
前記超音波溶着機１９を一旦停止し、図１０に示すように、前記金属片２に接合された芯線７の一部７ａに、更に、被覆電線３の本体に連なった芯線７を重ねる。これらの芯線の一部７ａと被覆電線３の本体の芯線７とを、チップ２０とアンビル２１との間に挟む。なお、このとき、アンビル２１には金属片２が重ねられ、チップ２０の先端面には被覆電線３の本体の芯線７が接触している。
【００２９】
その後、図１１中の矢印Ｐｂ１，Ｐｂ２に沿って、チップ２０とアンビル２１とを互いに近づける方向に加圧する。すると、図６及び図１１に示すように、前記芯線７が、断面丸形から若干断面楕円状に変形する。
【００３０】
前記超音波溶着機１９を駆動して、該超音波溶着機１９の電圧可変電源２２が発振器２３に印加して、発振器２３で振動子２４を振動させてこの振動をホーン２５経由でチップ２０に伝える。
【００３１】
すると、前記金属片２に接合した一部７ａと、前記被覆電線３の本体に連なった芯線７と、の間に前述した振動が生じて、前記芯線７と前記一部７ａとは所謂超音波溶着（超音波溶接または超音波接合ともいう）によって互いに接合される。こうして、芯線７，７ａ同士が接合されて、被覆電線３の芯線７が前記一部７ａを介して金属片２に接合される。そして、前述した構成の電線モジュール１を得る。なお、金属片２に接合された芯線７の一部７ａに、被覆電線３の本体の芯線７を重ねて、芯線７，７ａ同士を接合するまでは、本明細書に記した第２の溶着工程をなしている。
【００３２】
前述した電線モジュール１を組み立てる金属同士の接合方法は、例えば、表面にすずなどからなるめっき層が形成された金属としての端子金具に、被覆電線３の芯線７を接合する場合に、好適である。
【００３３】
本実施形態によれば、超音波溶着を行って、めっき層６を一旦溶融させて、被覆電線３の芯線７の一部７ａを金属片２の母材５に接合する。このとき、前記芯線７が切断されて、一部７ａが分離される（破断される）。そして、前記一部７ａに被覆電線３の本体に連なった芯線７を超音波溶着を行って接合する。
【００３４】
一旦、めっき層６を溶融するので、銅からなる芯線７の一部７ａを、接合しずらいすずからなるめっき層６が形成された金属片２に、確実に接合できる。このため、前記一部７ａを介して、表面にすずなどからなるめっき層６が施されて接合しずらい金属片２に、被覆電線３の芯線７を確実に接合できる。
【００３５】
また、母材５に芯線７の一部７ａを接合する際（第１の溶着工程）の超音波振動エネルギと矢印Ｐａ１，Ｐａ２に沿って加圧する力が、前記母材５に接合された芯線７の一部７ａに更に被覆電線３の芯線７を接合する際（第２の溶着工程）の超音波振動エネルギと矢印Ｐｂ１，Ｐｂ２に沿って加圧する力より大きい。
【００３６】
このため、めっき層６を溶融させて、芯線７の一部７ａを金属片２の母材５に確実に接合できる。また、前記一部７ａに被覆電線３の芯線７を接合する際に、被覆電線３の本体に連なった芯線７が破断することを防止できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明は、超音波溶着を行って、めっき層を一旦溶融させるので、被覆電線の芯線の一部を確実に第１金属の母材に接合できる。そして、前記芯線の一部に前記被覆電線の芯線を更に重ねて超音波溶着を行うので、前記被覆電線の芯線を前記芯線の一部に確実に接合できる。したがって、表面にめっき層が施された第１金属に、前記芯線の一部を介して、被覆電線の芯線を確実に接合できる。
【００３８】
請求項２に記載の本発明は、第１の溶着工程での超音波振動エネルギと加圧する力が、第２の溶着工程より大きい。このため、めっき層を溶融させて、芯線の一部を第１金属の母材により確実に接合できる。
【００３９】
また、芯線同士を接合する際に、被覆電線の本体に連なった芯線を破断することを防止できる。このため、表面にめっき層が施された第１金属に、前記芯線の一部を介して、被覆電線の芯線をより一層確実に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる金属同士の接合方法で組み立てられる電線モジュールを示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示された電線モジュールを組み立てるために用いられる超音波溶着機の構成を示す説明図である。
【図４】図１に示された電線モジュールを組み立てる際に、金属片と芯線の一部とを互いに近づける方向に加圧した状態を示す斜視図である。
【図５】図１に示された電線モジュールを組み立てる際に、金属片の母材に芯線の一部を接合した状態を示す斜視図である。
【図６】図１に示された電線モジュールを組み立てる際に、金属片の母材に接合された芯線の一部に更に芯線を重ねて加圧した状態を示す斜視図である。
【図７】図１に示された電線モジュールを組み立てる際に、金属片に芯線の一部を重ねた状態を示す断面図である。
【図８】図１に示された電線モジュールを組み立てる際に、金属片と芯線の一部とを互いに近づける方向に加圧した状態を示す断面図である。
【図９】図１に示された電線モジュールを組み立てる際に、金属片の母材に芯線の一部を接合した状態を示す断面図である。
【図１０】図１に示された電線モジュールを組み立てる際に、金属片の母材に接合された芯線の一部に更に芯線を重ねた状態を示す断面図である。
【図１１】図１に示された電線モジュールを組み立てる際に、金属片の母材に接合された芯線の一部と芯線とを互いに近づける方向に加圧した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２  金属片（第１金属）
３  被覆電線
５  母材
６  めっき層
７  芯線
７ａ  一部
【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】
0003943838.tif 000008
【図８】
0003943838.tif 000009
【図９】
0003943838.tif 000010
【図１０】
0003943838.tif 000011
【図１１】
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