CN104112914A - 电线连接结构和电线连接方法 - Google Patents

电线连接结构和电线连接方法 Download PDF

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Abstract

一种用于连接的电线的结构，包括由多个芯线构成的电线的导体端部。通过冲压成型压紧导体端部，从而从其外周面侧朝着其轴线侧加压。通过冲压成型，在导体端部的至少末端侧的外周面上形成锥状面，该锥状面朝着与导体端部的轴向交叉的方向倾斜。锥状面形成在其上的导体端部与被连接部通过超声波接合电连接。

Description

电线连接结构和电线连接方法
技术领域
本发明涉及一种用于连接的电线的结构和一种用于使应用于各种装置的电线与金属端子的被连接部等连接的方法。
背景技术
作为用于将通过使多个芯线成一体而制成的作为绞合线的电线等与连接端子（金属端子）的被连接部等电连接的结构，专利文献（日本专利申请公开2006-172927、2004-95293、2009-277445和2011-60726）已经提出了通过超声波接合使从电线端部的外覆盖物露出的导体端部（诸如通过移除电线的绝缘覆盖物而露出的导体端部）在被连接部的预定连接位置与被连接部连接的结构。
为了在超声波接合期间防止在导体端部处产生芯线的毛刺和断裂，希望的是根据被连接部的连接位置的形状，通过冲压成型预先压紧导体端部，从而提高导体端部与连接端子之间的电连接的可靠性（提高接合强度并且防止短路）。
发明内容
本发明的目的是提供用于连接的电线的结构和用于连接电线的方法，其能够通过提高导体端部的各个芯线的紧密附着来提高导体端部与被连接物之间电连接的可靠性，从而抑制导体端部变松。这防止了在导体端部处产生芯线的毛刺或断裂。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于连接的电线的结构，该电线包括：导体端部，该导体端部是由多个芯线构成的所述电线的端部，其中，通过冲压成型压紧所述导体端部，以从所述导体端部的外周面一侧朝着所述导体端部的轴线一侧加压，并且通过超声波接合使所述导体端部与被连接部电连接，其中，通过冲压成型，使所述导体端部在所述导体端部的至少末端侧的所述外周面上形成有一个以上的锥状面，所述锥状面朝着与所述导体端部的轴向交叉的方向倾斜。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于连接电线的方法，包括：利用从所述导体端部的外周面一侧朝着所述导体端部的轴线一侧加压的冲压成型装置，压紧由多个芯线构成的所述电线的导体端部；以及通过超声波接合，使所述导体端部与被连接部电连接，其中，所述冲压成型装置包括：压力接触模具，该压力接触模具具有多个模具部件，其中，所述多个模具部件分别具有多个压力接触面，该多个压力接触面从布置在所述导体端部的周向上的位置与放置在所述压力接触模具中的所述导体端部的所述外周面压力接触，所述多个压力接触面同时对所述导体端部的所述外周面加压，在与放置在所述压力接触模具中的所述导体端部的至少末端侧的所述外周面对置的位置处，所述多个压力接触面的至少一个压力接触面形成有锥状面，该锥状面朝着与所述导体端部的轴向交叉的方向倾斜。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于连接电线的方法，包括：利用从所述导体端部的外周面一侧朝着所述导体端部的轴线一侧加压的冲压成型装置，压紧由多个芯线构成的所述电线的导体端部；以及通过超声波接合，使所述导体端部与被连接部电连接，其中，所述冲压成型装置包括：压力接触模具，该压力接触模具具有多个模具部件，其中，所述多个模具部件分别具有多个压力接触面，该多个压力接触面从布置在所述导体端部的周向上的位置与放置在所述压力接触模具中的所述导体端部的所述外周面压力接触，所述多个压力接触面同时对所述导体端部的所述外周面加压，在与放置在所述压力接触模具中的所述导体端部的至少末端侧的所述外周面对置的位置处，所述多个压力接触面的至少一个压力接触面形成有锥状面，该锥状面朝着与所述导体端部的轴向交叉的方向倾斜。
根据本发明的用于连接的电线的结构和用于连接电线的方法，能够通过提高导体端部的各个芯线的紧密附着来提高导体端部与被连接物之间的电连接的可靠性，从而抑制导体端部变松。从而防止了在导体端部处产生芯线的毛刺和断裂。
附图说明
图1A是根据第一实施例的导体端部的透视图。
图1B是根据第一实施例的导体端部的侧视图。
图2是示出根据第一实施例的冲压成型的示意图。
图3A是示出根据第一实施例的冲压成型的压紧之前的状态的示意图。
图3B是示出根据第一实施例的冲压成型的压紧期间的状态的示意图。
图4是示出根据第一实施例的用于连接的结构的示意图。
图5A是根据第二实施例的导体端部的透视图。
图5B是根据第二实施例的导体端部的侧视图。
图5C是根据第二实施例的导体端部的前视图。
图6A是示出根据第二实施例的冲压成型的压紧之前的状态的示意图。
图6B是示出根据第二实施例的冲压成型的压紧期间的状态的示意图。
图7A是示出根据第二实施例的另一个冲压成型的压紧之前的状态的示意图。
图7B是示出根据第二实施例的冲压成型的压紧期间的状态的示意图。
图8是示出根据第二实施例的用于连接的结构的示意图。
图9是示出广泛使用的电线的示意图。
图10A是示出根据广泛使用的冲压成型的冲压成型之前的状态的示意图。
图10B是示出根据广泛使用的冲压成型的冲压成型之后的状态的示意图。
图11A是示出广泛使用的超声波接合之前的状态的示意图。
图11B是示出广泛使用的超声波接合之后的状态的示意图。
具体实施方式
根据本发明的用于连接的电线的结构和用于连接电线的方法能够通过超声波接合使电线的导体端部与连接端子的被连接部等电连接，该电线通过使多个芯线成为一体而制成。导体端部在导体端部的至少末端侧的外周面上具有锥状面，通过冲压成型来压紧导体端部而形成该锥状面。该锥状面朝着与导体端部的轴向交叉的方向倾斜。
在传统的连接结构中，如图9所示，在由多个芯线1a构成的电线1的端部处，在被宽度限制模具2固定的同时，从外覆盖物1b露出的导体端部10（例如，通过移除绝缘覆盖物而暴露的导体端部10）通过压力接触模具3冲压成型，如图10A所示。从而，将导体端部10压紧成几乎平板的形状，如图10B所示。然后，如图11A所示，在将压紧的导体端部10放置在被连接部4的预定连接位置的同时，导体端部10具有外周面12，该外周面12与用于加压和振动的超声波接合装置的加压振动头5压力接触，使得导体端部10和被连接部4通过超声波接合。然而，由于导体端部10在超声波接合期间振动，所以如果导体端部10在其末端部11侧上变松，则导体端部10可能在其末端部11处有毛刺并且芯线断裂，如图11B所示。因此，导体端部10与被连接部4之间的电连接的可靠性降低，诸如具有降低接合强度或发生短路的可能性。
另一方面，根据本实施例，在导体端部的至少末端侧的外周面上，导体端部形成有朝着与导体端部的轴向交叉的方向倾斜的锥状面。从而，与不具有锥状面的传统的连接结构相比，本实施例的导体端部在其末端侧上牢固地压紧，使得在其末端部处的芯线相互紧密地附着。因此，抑制导体端部变松，从而防止在导体端部处产生芯线的毛刺和断裂。从而，提高了导体端部与被连接部之间的电连接的可靠性。
由于以这种方式提高了电连接的可靠性（提高了质量），所以不需要后续过程中的检查过程等，从而降低了成本。而且，工作过程的减少降低了各种管理的成本，并且有助于根据超声波接合的过程。
能够通过应用包括电线领域、冲压成型领域和超声波接合领域的各种领域的通用技术来适当地修改根据本发明的用于连接的电线的结构和用于连接电线的方法，只要形成有锥状面的导体端部通过超声波接合与被连接部电连接即可。
（锥状面）
在本实施例中，只要表面是朝着与导体端部的轴向交叉的方向倾斜的锥状，并且该表面形成在导体端部的至少末端侧的外周面上，锥状面的数量就不受限制，并且可以是一个或多个。在导体端部的形成锥状面的区域，减小了锥状面与导体端部的轴线之间的距离。从而，增大了压紧量，并且增大了芯线之中的紧密附着。
只要锥状面朝着与导体端部的轴向交叉的方向倾斜，锥状面的倾斜方向就不受限制。例如，锥状面可以倾斜成：随着锥状面靠近导体端部的末端侧，而靠近导体端部的轴线（在下文中称为末端方向倾斜）。锥状面也可以倾斜成：随着锥状面靠近导体端部的根部侧，而靠近导体端部的轴线（在下文中称为根部方向倾斜）。而且，末端方向倾斜的锥状面和根部方向倾斜的锥状面二者都可以形成在导体端部的至少末端侧的外周面上（参见下述第一实施例）。
在沿着导体端部的周向形成多个锥状面的情况下，多个锥状面沿着周向间隔地布置。根据该结构，能够容易地均匀压紧导体端部的末端侧。作为具体实例，在形成两个锥状面的情况下，两个锥状面布置成跨过导体端部的轴线相互面对。而且，当沿着导体端部的周向连续地形成多个锥状面（例如，导体端部的末端侧形成为锥状）时，能够容易地均匀压紧导体端部的末端侧。
（冲压成型）
可以应用各种冲压成型方法，只要该冲压成型方法能够通过冲压成型在导体端部上形成锥状面即可。例如，在使用多个用于冲压成型的模具的情况下，适当地使用各种模具，诸如：用于限制在导体端部的直径方向上的宽度的宽度限制模具，和用于与导体端部的外周面压力接触的压力接触模具。这些模具中的至少一个在与导体端部的至少末端侧的外周面对置的位置处形成有锥状面，该锥状面朝着与导体端部的轴向交叉的方向倾斜。从而，在冲压成型时，当模具的压力接触面与导体端部的外周面压力接触时，模具的压力接触面的形状反映在导体端部的外周面上。从而在导体端部的外周面上形成锥状面。
作为宽度限制模具，提到了具有导体端部嵌合到其内的直线槽的结构。该结构利用直线槽的内壁面限制在嵌合到直线槽内的导体端部的直径方向上的宽度。能够根据导体端部或被连接部的形状来适当地设定直线槽的形状（例如，直线槽的宽度）。作为具体实例，提到了具有平坦底壁和在垂直方向上从该底壁延伸的两个侧壁的直线槽。
作为压力接触模具，提到了具有与导体端部的外周面压力接触的压力接触面的结构。该结构也在与导体端部的至少末端侧的外周面对置的位置处形成有锥状面，该锥状面朝着与导体端部的轴向交叉的方向倾斜。
冲压成型方法不限于在第一实施例的冲压成型中应用的宽度限制模具和压力接触模具的结合，将在稍后对此进行描述。可以仅将压力接触模具应用于冲压成型。作为具体实例，提到了一种压力接触模具，其能够使多个模具部件从在导体端部的外周面侧上的在周向上相互隔开的各个位置朝着导体端部的轴线侧移动。还提到了一种压力接触模具，其能够利用相对于导体端部的外周面沿着周向布置的多个具有压力接触面（例如，在邻接位置或以预定距离隔开的位置处压力接触的压力接触面）的模具部件分别同时对导体端部的外周面加压。作为具体实例，提到了如在第二实施例中的在外周面的整个外周同时加压的结构，将在稍后对此进行描述。
（其它）
作为超声波接合方法，只要方法用于使导体端部与用于电连接的被连接部接合，就能够应用各种方法。例如，提到了使用对放置在被连接部的连接位置处的导体端部施加超声波振动同时对其进行加压的加压振动头的方法（参见专利文献1至4中公开的方法）。
由于通过超声波接合使导体端部和被连接部相互电连接，所以优选地将由诸如铜的导电材料制成的连接端子（金属端子）作为被连接部。然而，被连接部不限于由导电材料制成的连接端子。
只要锥状面形成在冲压成型导体端部上，冲压成型导体端部的形状可以是任意形状。除了导体端部的锥状面之外的其它区域可以具有包括矩形截面、盘状截面和椭圆截面的各种形状的截面，但是不限于这些形状。
接着，将基于第一实施例和第二实施例描述根据本实施例的用于连接的电线的结构和用于连接电线的方法的实例。需要注意的是，本发明不限于第一实施例和第二实施例。在第一实施例和第二实施例中，将通过使用相同的参考标号来省略图9至11中的相同元件的具体描述。
（第一实施例）
如图1A和1B所示，通过冲压成型，以从外周侧的方向朝着轴线侧的方向对导体端部10加压，将电线1的导体端部10压紧成大致平板的形状（矩形截面）。冲压成型在末端11侧的导体端部10的外周面12的对置面12a和12b上形成槽13和13。槽13和13中的每一个槽都具有朝着导体端部10的轴线侧凹陷的形状，并且在导体端部10的直径方向上延伸。槽13和13中的每一个槽都包括作为其内壁的锥状面14a和锥状面14b，该锥状面14a朝着末端方向倾斜，该锥状面14b朝着根部方向倾斜。槽13和13中的每一个槽都在导体端部10的直径方向的宽度方向上延伸。
与其它区域相比，导体端部10在形成槽13和13的区域牢固地压紧，使得芯线1a紧密地附着。特别地，在槽13和13中的每一个槽中最靠近的导体端部10的轴线的区域，即锥状面14a和14b相互交叉的区域，导体端部10更牢固地压紧，使得芯线1a更紧密地附着。
如图2、3A和3B所示，通过使用冲压成型装置压制导体端部10来形成导体端部10的槽13和13。冲压成型装置包括宽度限制模具21和压力接触模具31。宽度限制模具21包括直线槽22，导体端部10嵌合到该直线槽22内。直线槽22包括平坦底壁22a以及侧壁22b和22c，该侧壁22b和22c设置成直立以在垂直方向上从底壁22a延伸。压力接触模具31从导体端部10的外周面侧的方向上朝着导体端部10的轴线侧的方向被可移动地支撑。
如图2所示，在与导体端部10放置在冲压成型装置上时待形成槽13和13的表面12a和12b上的位置相对的位置处，宽度限制模具21的内壁面（第一实施例中的底壁22a的表面）和压力接触模具31的压力接触面31a设置有突起6和6，每个突起6都具有三角形截面。突起6和6的每一个突起都在对导体端部10加压的方向上突出，并且在导体端部10的直径方向的宽度方向上以直线形状延伸。突起6和6的每一个突起都形成有：锥状面61a，该锥状面61a朝着末端方向倾斜；和锥状面61b，该锥状面61b朝着根部方向倾斜。
如图3A所示，宽度限制模具21和压力接触模具31布置成使得宽度限制模具21的直线槽22的平坦底壁22a和压力接触模具31的压力接触面31a相互面对。如图3B所示，在导体端部10嵌合到直线槽22内的同时，压力接触模具31朝着宽度限制模具21移动，从而将导体端部10压紧成大致平板的形状。这在导体端部10上形成槽13和13，每个槽13都具有锥状面14a和14b。
如图4所示，将其上形成了槽13和13的导体端部10放置在连接端子4的侧壁41a与41b之间的连接位置处。在这种状态下，与图11A中的方法相同，通过将加压振动头5与导体端部10的外周面12压力接触以加压并振动，使导体端部10与连接端子4电连接。
需要注意的是，在导体端部10的外周面12上适当成型槽13和13减小了超声波接合中的加压振动头5与外周面12的接触面积。因此，例如，槽13和13减小了加压振动头5与导体端部10之间的磨损。
（第二实施例）
如图5A至5C所示，通过冲压成型将电线端部1的导体端部10压紧成圆锥状（矩形截面），以从外周侧的方向朝着轴线侧的方向按压导体端部10。导体端部10在外周面12上沿着导体端部10的周向连续地形成有锥状面14c，该锥状面14c朝着导体端部10的末端方向倾斜。
与形成根据第一实施例的槽13和13的区域一样，导体端部10在形成锥状面14c的区域牢固地压紧，使得与其它区域相比，芯线1a紧密地附着。特别地，在锥状面14c上的最靠近导体端部10的轴线的区域，导体端部10更牢固地压紧，使得芯线1a更紧密地附着。在图5A至5C所示的结构中，导体端部10在末端侧处均匀地压紧。从而均匀地压紧芯线1a，这使得能够容易地紧密附着，如图5C所示。
如图6A和6B所示，通过使用压力接触模具32压制导体端部10，形成导体端部10的锥状面14c。压力接触模具32包括多个模具部件32a至32d（在图6中是四个部件）。模具部件32a至32d从导体端部10的外周侧上的位置朝着导体端部10的轴线侧的方向移动，所述位置在导体端部10的轴向上相互隔开。模具部件32a至32d包括压力接触面33a至33d，在将导体端部10放置在压力接触模具32中的同时，该压力接触面33a至33d与导体端部10的外周面12在周向上的相互邻接的位置处压力接触。压力接触模具32在导体端部10的整个外周上同时对导体端部10的外周面12加压。压力接触面33a至33d中的每一个压力接触面都形成有锥状面62，该锥状面62朝着末端方向倾斜。
在利用压力接触模具32冲压成型导体端部10的情况下，导体端部10位于由以分布状态布置的模具部件32a至32d环绕的内空间中，如图6A所示。如图6B所示，模具部件32a至32d朝着导体端部10的轴线侧方向移动，从而将压力接触面33a至33d与外周面12压力接触。在压力接触期间，使压力接触面33a至33d在周向上相互邻接并且与导体端部10压力接触，使得将导体端部10压紧成锥状，如图5A和5B所示。这在外周面12上形成锥状面14c。
需要注意的是，压力接触模具的模具部件的压力接触面不限于诸如图6B所示的在外周面12的周向上相互邻接的同时与外周面12压力接触的压力接触面33a至33d的结构。例如，压力接触面可以具有图7A和7B所示的在外周面12的周向上以预定距离隔开的压力接触模具34的模具部件34a至34c的压力接触面37a至37c的结构。在压力接触面34中，多个模具部件34a至34c（在图7中是三个）由在支撑部35的垂直方向上延伸的支撑面35a支撑。例如，模具部件34a至34c由支撑面35a可移动地支撑，使得模具部件34a至34c与被夹具36保持的电线1的导体端部10压力接触（可以沿着支撑面35a朝着支撑面35a的中心的方向移动）。与外周面12压力接触的模具部件34a至34c的压力接触面37a至37c中的每个压力接触面形成有锥状面63，该锥状面63朝着末端方向倾斜（省略具体描述），与图6A中的模具部件32a至32d的压力接触面33a至33d的锥状面一样。如图7B所示，当在模具部件34a至34c在周向上以预定距离隔开的同时模具部件34a至34c与外周面12压力接触时，外周面12形成有在周向上相互隔开的多个锥状面（未示出），该多个锥状面朝着末端方向倾斜。
需要注意的是，在压力接触模具34中，在与外周面12压力接触期间，通过相对于外周面12适当地调节压力接触面37a至37c的位置，可以使模具部件34a至34c的压力接触面37a至37c在周向上相互邻接，与图6B所示的压力接触面33a至33d一样。
如图8所示，在压紧的导体端部10放置在连接端子4的一对侧壁41a与41a之间的连接位置处的同时，通过将加压振动头5与导体端部10的外周面12压力接触以像在第一实施例中一样加压振动，使压紧的导体端部10与连接端子4电连接。
如上所述，本实施例描述了本发明的用于连接的电线的结构和用于连接电线的方法的具体实例。然而，在本发明的技术理念的范围内，各种修改等是可能的。这些修改等属于权利要求的范围。

Claims (9)

1.一种用于连接的电线的结构，该电线包括：
导体端部，该导体端部是由多个芯线构成的所述电线的端部；其中，通过冲压成型来压紧所述导体端部，以从所述导体端部的外周面一侧朝着所述导体端部的轴线一侧加压，并且，通过超声波接合使所述导体端部与被连接部电连接，
其中，通过所述冲压成型，使所述导体端部在所述导体端部的至少末端侧的所述外周面上形成有一个以上的锥状面，所述锥状面朝着与所述导体端部的轴向交叉的方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的用于连接的电线的结构，其中，
所述导体端部包括所述多个锥状面，该多个锥状面沿着所述导体端部的周向等间隔地形成在所述导体端部上。
3.根据权利要求1所述的用于连接的电线的结构，其中，
所述导体端部包括所述多个锥状面，该多个锥状面沿着所述导体端部的周向连续地形成在所述导体端部上。
4.根据权利要求1所述的用于连接的电线的结构，其中，
通过所述冲压成型，将所述导体端部冲压成型为在所述导体端部的所述末端侧渐缩的锥状。
5.一种用于连接电线的方法，包括：
利用从所述导体端部的外周面一侧朝着所述导体端部的轴线一侧加压的冲压成型装置，压紧由多个芯线构成的所述电线的导体端部；以及
通过超声波接合，使所述导体端部与被连接部电连接，
其中，所述冲压成型装置包括：
宽度限制模具，该宽度限制模具有直线槽，所述导体端部嵌合到该直线槽内，所述限制模具通过所述直线槽的内壁面限制在所述导体端部的直径方向上的宽度；以及
压力接触模具，该压力接触模具具有压力接触面，该压力接触面从所述直线槽的开口侧的方向与嵌合到所述直线槽内的所述导体端部的所述外周面压力接触，
其中，所述宽度限制模具的所述直线槽的所述内壁面和所述压力接触模具的所述压力接触面中的至少一个形成有突起，该突起在对所述导体端部加压的方向上突出，并且该突起在与嵌合到所述直线槽内的所述导体端部的至少末端侧的所述外周面对置的位置处具有锥状面，所述锥状面朝着与所述导体端部的轴向交叉的方向倾斜。
6.根据权利要求5所述的用于连接电线的方法，其中，
所述突起具有三角形截面。
7.根据权利要求5所述的用于连接电线的方法，其中
在跨过嵌合到所述直线槽内的所述导体端部而相互对置的位置处，所述突起形成在所述宽度限制模具的所述直线槽的所述内壁面和所述压力接触模具的所述压力接触面的每一个上。
8.一种用于连接电线的方法，包括：
利用从所述导体端部的外周面一侧朝着所述导体端部的轴线一侧加压的冲压成型装置，压紧由多个芯线构成的所述电线的导体端部；以及
通过超声波接合，使所述导体端部与被连接部电连接，
其中，所述冲压成型装置包括：
压力接触模具，该压力接触模具具有多个模具部件，
其中，所述多个模具部件分别具有多个压力接触面，该多个压力接触面从布置在所述导体端部的周向上的位置与放置在所述压力接触模具中的所述导体端部的所述外周面压力接触，
所述多个压力接触面同时对所述导体端部的所述外周面加压，
在与放置在所述压力接触模具中的所述导体端部的至少末端侧的所述外周面对置的位置处，所述多个压力接触面的至少一个压力接触面形成有锥状面，该锥状面朝着与所述导体端部的轴向交叉的方向倾斜。
9.根据权利要求8所述的用于连接电线的方法，
其中，所述多个模具部件能够从所述导体端部在所述外周面一侧上的沿着周向相互隔开的位置朝着所述导体端部的所述轴线一侧移动。
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