自動車用高圧ワイヤーハーネスの圧着工程

1. 自動車用高圧ワイヤーハーネスの接続方法

一般に、自動車のワイヤー ハーネス ケーブルとコネクタ端子を接続するには、図 1 に示すように、溶接、圧着、および機械的接続の 3 つの主な方法があります。溶接方法は主に、自動車配線の接続と組み立てに適したスズはんだ接続を採用しています。小さなバッチと小さなケーブル断面積のハーネス。 耐用年数が長く、大量処理に適していますが、接続と組み立てには圧着ダイスを使用する必要があります。 機械的接続方法は、主にファスナーを使用してコネクタ端子とケーブルをしっかりと結合して固定します。組み立ては比較的複雑で、大量生産には適していません。

現在、外国の自動車用ワイヤーハーネスケーブルとコネクタ端子は一般に圧着によって接続されており、接続技術は非常に安定しており、信頼性があります。 しかし、わが国での自動車用ワイヤーハーネスの生産はまだ発展段階にあり、特に自動車用ワイヤーハーネスの信頼性の高い接続プロセス技術はまだ十分に習得されていません。 自動車用ワイヤーハーネスの接続と組み立てにおける長年の経験によると、溶接、圧着、および機械的接続の 3 つの接続方法の中で、圧着方法が最も適切であり、接続は高速で、信頼性が高く、しっかりしており、長寿命。 大量処理に適しています。 自動車用高圧ワイヤーハーネスのケーブルやコネクタ端子を確実に接続するためには、圧着技術の研究が最も重要です。

2 自動車用高圧ワイヤーハーネスの圧着工程

写真

自動車の高電圧ワイヤーハーネスによって伝送される定格電流は最大で数百アンペアと大きいため、選択されたケーブルの直径も比較的大きく、ケーブルとコネクタ端子の圧着品質に対する要求が高くなります。 圧着後のケーブルやコネクタ端子の品質を確保し、自動車用高圧電源の電気的特性（定格電流など）や機械的特性（引き抜き力など）を確保するため圧着後のワイヤリング ハーネスは要件を満たしています。圧着プロセスは次のとおりです。 ケーブルおよびコネクタ端子の圧着品質に影響を与える主な要因 (端子構造、圧着方法、圧着高さ、および圧着長さを含む) を分析します。

2.1 端子構造と圧着方法

現在、一般的に使用されている自動車用高圧ワイヤー ハーネスのコネクタ端子構造を図 2 に示します。端子構造は、接触部、中間部、圧着部に分けることができます。 接触部は、コネクタの接続、電力および信号の伝送を確実にするために使用されます。 中間部分は、接触部分と圧着部分の間の受容領域であり、圧着プロセス中に接触部分とそれ自体が変形しないようにすると同時に、位置決めの役割を果たします。 圧着プロセス中に変形が発生すると、自動車のワイヤーハーネスの性能に深刻な影響を与えます。 圧着部は、コネクタ端子とケーブルの接触面を外力で接続するために使用され、その品質は自動車用ワイヤーハーネスの電気伝導度、引き抜き力などに直接影響します。 外観形状。

The traditional closed-tube terminal and the cable are crimped by one-time crimping. The force during crimping is shown in Figure 3. The entire model can be simplified into a simply supported beam. Although the pressure F on the entire terminal crimping section remains basically unchanged, the moment M (=FL) is also different due to the difference in the length L of the force arm (with the step surface as the fulcrum) (L1>L2>L3) (M1>M2>M3)。 単純支持梁の力説によると、圧着部の曲げモーメント L/2 が最も大きくなり、圧着高さ（つまり、コネクタ端子の圧着部と圧着後の端子の断面高さ）が異なります。これにより、圧着高さが異なります。 接続後の実際の接触面積は非常に小さな部分であり、線接触に相当します。 これは、大きなケーブル断面積、高い引張性能要件、および長い圧着長 (つまり、圧着後のコネクタ端子とケーブル間の接触長) を持つ自動車用高圧ワイヤー ハーネスの電気的および機械的特性に深刻な影響を与えます。

圧着後の自動車用高電圧ワイヤー ハーネスの電気的および機械的特性を確保し、最適化された設計の後、1 回の圧着成形プロセスで異なる圧着高さに起因する小さすぎる接触領域を回避するために、自動車用高電圧ワイヤーハーネスのコネクタ端子は、分割端子を使用しています。 、その構造を図に示します。分割端子とケーブルを分割圧着方式で圧着します。 この圧着方法は、2 つのセクションを連続して圧着することにより、元の圧着長さを短縮し、設計スペースを節約できます。 引き抜き力と導電率の要件。

有限要素法を使用して、同じ力が圧着部に加えられたときの、従来のクローズド バレル端子圧着部と最適に設計されたセグメント化された端子圧着部の変位をシミュレートおよび解析します。 シミュレーション解析結果を図 5 に示します。同じ外力で圧着した後、従来のクローズド バレル端子の圧着部は円弧状であり、近位の 1/2 で変位が最大であることがわかります。ケーブルと接触端子との間の圧着接触面である端面。 型端子の圧着部は太鼓状になっており、変位量の大きい箇所が2箇所あります。 2 つの圧着部の中間段での変形は比較的小さいです。 シミュレーション圧着プロセス中、ケーブルと端子の接触面積が大きくなり、中間の高さが高くなります。2 つの低い圧着部分の形状がバーブ形状を形成し、ケーブルと接触端子間の接続を強化します。

2.2 クリンプハイトとクリンプレングス

圧着後の自動車用高圧ワイヤーハーネスの電気的および機械的特性を確保するために、合理的な端子構造と圧着方法を採用することに加えて、実際の圧着プロセスでは、接触端子の圧着高さと圧着長さも必要です。確保されます。

圧着高さが高すぎると、圧着領域に過剰なボイド スペースが発生しやすくなり、ケーブルとコネクタ端子の金属導体との間の接触面積が不十分になり、自動車の高負荷で要求される圧着強度を満たすことができなくなります。電圧ワイヤリングハーネス（つまり、端子と端子が互いに接続されています）。 ケーブル保持力）、引き抜き力、電気伝導性、さらには圧着端子の異常な動作状態につながります。 クリンプ ハイトが低すぎると、ケーブル コアが破損したり、クリンプ領域で金属導体が破損したりしやすくなり、自動車のワイヤー ハーネスと一致しなくなります。 圧着要件。 そのため、ケーブルとコネクタ端子のクリンプハイトを厳密に管理する必要があります。 コネクタ端子は、点圧、拘束圧などで圧着されることが多いです。 一般的に、点圧着の圧着深さはd/2（dは端子の外径）です。 このとき、ケーブルと端子の間のすべてのギャップを圧縮できますが、圧力ピットが深すぎるため、ケーブルコアが過度に変形しやすくなります。 、急な角度に押し込まれ、電界の先端効果が発生し、ひどい場合にはケーブルのコアが破損し、自動車用高圧ワイヤーハーネスの電気的導通と導電性が低下します。 通常、拘束圧の圧着深さはd/3です。 このとき、圧縮変形は比較的均一ですが、ケーブルの銅線コアが圧縮されると、外層が最初に変形しますが、内層は基本的に応力を受けておらず、外部の締め付けと内部の緩みの現象が頻繁に発生します。 、その電気伝導率に一定の影響を与えます。

点圧方式と拘束圧方式の欠点を考慮して、圧着深さを 0 に制御するために最適化された設計の後、拘束圧と点圧圧着方式の組み合わせを使用することをお勧めします.4d 、端子とケーブルを効果的に圧縮するようにします。 圧着長さが長すぎると、圧着力が大きくなり、同時に材料が無駄になり、圧着領域の構造利用率が低くなります。 また、高圧ワイヤー ハーネスに必要な圧着強度 (つまり、ケーブルに対する端子の保持力) も、導電率が低すぎる結果になります。 そのため、ケーブルとコネクタ端子の圧着長さは厳密に管理する必要があります。 通常、圧着長さ La の計算式は次のとおりです。

ここで、FT は対応する端子の引き抜き力、つまり、さまざまなサイズのケーブルの引き抜き力です (標準要件は表 1 に示されています)。 Fz は端子とケーブル間の接触面の摩擦力です。 R は、圧着後のケーブルの半径です。

表 1 さまざまなサイズのケーブルの引き抜き力の標準要件

2.3 圧着性能試験

圧着技術における端子構造、圧着方法、圧着高さ、圧着長さが、圧着後の自動車用高圧ワイヤーハーネスの電気的および機械的特性に与える影響をさらに理解するために、定格電流の自動車用ワイヤーハーネス200A（ケーブル断面積25mm2、最大通過電流300Aを選定）を例に、当該自動車用高圧ワイヤーハーネスの圧着性能に関する実証研究を行っています。 自動車用高圧ワイヤーハーネスの圧着性能試験における自動車用高圧ワイヤーハーネスの各サンプルの圧着工程を表2に示します。 サンプル1は従来の圧着工程を採用し、サンプル2は最適化された端子構造と圧着工程を採用しています。 接続方法、圧着長さ、従来の圧着高さ、サンプル 3 は最適に設計された端子構造、圧着方法、圧着高さ、圧着長さを採用しています。 自動車用高圧ワイヤー ハーネスの圧着性能のテスト結果を図 6 に示します。サンプル 3 の電気的および機械的特性が最も優れていることがわかります。 これは、圧着プロセスの最適化された設計が、自動車用高圧ワイヤー ハーネスの圧着後に高品質と高性能を保証できることを示しています。

表 2 各自動車用高圧ワイヤー ハーネス サンプルに使用される圧着技術

3.まとめ

本稿では、自動車用高圧ワイヤーハーネスの性能要件と使用特性から、圧着工程におけるケーブルとコネクタ端子の圧着品質に影響を与える主な要因 (端子構造、圧着方法、圧着高さ、圧着長さ) を分析します。最適化設計の提案を行いました。 関連する自動車用高圧ワイヤー ハーネスの圧着性能試験を通じて、分割圧着は全セクション圧着よりも優れた機械的特性を持ち、拘束圧と点圧を組み合わせた圧着方法を使用して圧着高さと圧着を合理的に制御することが検証されています。自動車用高電圧ワイヤーハーネスの機械的および電気的性能を向上させるための長さ。