JP2005340107A - 端子金具 - Google Patents

Abstract

【課題】 接合強度の向上を図る。
【解決手段】 端子金具１０は、複数本の素線２２を束ねた芯線２１を有する電線２０に接続されるものであって、芯線２１が超音波溶接により固着される接合部１２を有し、接合部１２における芯線２１との接触面１４に、芯線２１の外周における素線２２間の凹部２４に進入可能な凸部１５を形成した。端子金具１０の接触面１４の凸部１５は、芯線２１の素線２２間の凹部２４に進入し、溶接の際に素線２２に密着するので、接触面１４と芯線２１の接合面積が広くなり、高い接合強度が得られる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、超音波溶接により電線に接続される端子金具に関する。

複数本の素線を束ねた芯線を端子金具に超音波溶接により接続する方法として、従来、特許文献１に開示されているものがある。これは、端子金具の接続板に芯線を載置し、その芯線を溶接用のホーンで上から押さえ付け、そのホーンにより高周波振動を加えるようになっている。
特開２００３−３３８３２８公報

端子金具の接合部の接触面に接触する芯線は、複数の略円形をなす素線を束ねたものであることから、芯線の外周には隣接する素線同士の間に小さい凹部が存在している。また、ホーンで押え付けたときには、素線がばらけることによって素線間の凹部が拡大する虞がある。このように芯線の外周に凹部が存在していると、溶接済みの状態で芯線と接触面との間に隙間が生じることは避けられない。このような隙間が生じるということは、芯線（素線）と接触面の接合面積が小さくなり、ひいては、端子金具と芯線との接合強度が低下する、ということを意味する。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、接合強度の向上を図ることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、複数本の素線を束ねた芯線を有する電線に接続されるものであって、前記芯線を超音波溶接により固着させるための接合部を有し、前記接合部における前記芯線との接触面に、前記芯線の外周における前記素線間の凹部に進入可能な凸部を形成した構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記凸部が、前記素線の長さ方向に沿って延びる形態であるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記凸部が、前記素線の外周に沿った略弧状面を有するところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、超音波溶接の際には前記芯線の長さ方向と略平行に振動するホーンと前記接合部との間で前記芯線を挟み付けるようになっており、前記接合部の接触面に、前記ホーンの振動方向に沿って微細な凹凸が交互に並んだ形態の粗面を設けたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記接合部に、前記接触面に接触させた前記芯線を両側から挟むように立ち上がる側壁を形成したところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
端子金具の接触面の凸部は、芯線の外周における素線間の凹部に進入し、溶接の際に素線に密着するので、接触面と芯線の接合面積が広くなり、高い接合強度が得られる。

＜請求項２の発明＞
凸部が、素線の長さ方向に沿って延びる形態であるから、素線の長さ方向に沿って複数の凸部が点在する形態のものに比べると、凸部と素線との接合面積が広くなり、接合強度がより向上する。

＜請求項３の発明＞
凸部が素線の外周に沿った略弧状面を有するので、素線と凸部とが確実に接触し、接合強度の更なる向上が期待できる。

＜請求項４の発明＞
超音波溶接の際には、ホーンが芯線の長さ方向と略平行に振動することにより、芯線がホーンと同方向に振動しつつ接触面との間で摩擦抵抗を生じさせ、このときの摩擦熱により素線と接触面とが溶着するが、本発明では、接触面に、ホーンの振動方向に沿って微細な凹凸が交互に並んだ形態の粗面を設けたので、素線と接触面との間の摩擦抵抗及び摩擦熱が大きくなり、接合強度が高められる。

＜請求項５の発明＞
芯線を接触面にセットする際に、側壁がガイドとして機能することにより作業性が向上する。また、接触面に接触させた芯線は、側壁によってばらけることが規制されるので、素線のばらけに起因して芯線の外周の凹部が拡大することがなく、凸部が確実に凹部に進入する状態となる。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図６を参照して説明する。本実施形態では、複数本のアルミニウム製の素線２２を螺旋状に撚り合わせた芯線２１を絶縁被覆２３で包囲してなる電線２０、及びその電線２０が超音波溶接により接続される端子金具１０について説明する。

電線２０は、複数本（本実施形態では７本であるが、６本以下、８本以上でもよい）の金属製の素線２２を螺旋状に寄り合わせて構成される芯線２１と、この芯線２１を全周に亘って包囲する合成樹脂製の絶縁被覆２３とから構成されている。電線２０の端末部、即ち端子金具１０との接続端部においては、絶縁被覆２３が剥き取られて芯線２１が所定長さに亘って露出している。螺旋状に撚り合わされることによって芯線２１を構成している素線２２は、断面が円形であり、素線２２自身の軸心を中心として捻られつつ、芯線２１の外周に沿うように螺旋状に曲げられている。そして、芯線２１の外周には、周方向に隣接する素線２２同士の間に、複数の凹部２４が形成されている。凹部２４は、隣り合う２本の素線２２の外周面、即ち弧状面により、芯線２１の中心側に向かって幅狭となる形態であり、素線２２の長さ方向に沿って螺旋状に延びている。

端子金具１０は、所定形状に打ち抜いた金属板材を曲げ加工したものであり、前端側に箱部１１を有し、後端側は方形をなす概ね平板状をなす接合部１２となっている。接合部１２の左右両側縁には、接合部１２に対して略直角に立ち上がる一対の側壁１３が形成されている。この接合部１２の上面と側壁１３の平坦状をなす内側面は、電線２０の芯線２１に接触する接触面１４となっている。

接合部１２の接触面１４（上面）には、幅方向（溶接される芯線２１の長さ方向と交差する方向）に間隔を空けて複数（本実施形態では３つ）の凸部１５が形成されている。凸部１５は、芯線２１の外周に形成されている凹部２４と対応する形態、即ち上方に向かって幅狭となる山形状をなし、芯線２１の長さ方向に沿って延びている。この凸部１５の左右両側面は、素線２２の外径とほぼ同じ曲率半径の略弧状面１６となっている。そして、隣り合う２つの凸部１５の互いに対向する略弧状面１６により、素線２２の外径と略同じ曲率半径の半円弧状溝１７が構成されている。また、側壁１３の接触面１４の下端部に形成されている略四半円弧面１８と最端に位置する凸部１５の略弧状面１６によっても、素線２２の外径と略同じ曲率半径の半円弧状溝１９が構成されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
絶縁被覆２３を除去して露出させた芯線２１は、略円形の状態のままで、端子金具１０の接合部１２の上面（接触面１４）に載置されるとともに、左右両側壁１３の間で挟まれた状態となる。このとき、図４に示すように、芯線２１の下面側に位置する素線２２が、凸部１５同士の間の半円弧状溝１７に嵌合される。即ち、素線２２間の凹部２４の一部に凸部１５がほとんどガタ付きなく進入（嵌合）する。尚、端子金具１０の接合部１２はアンビル（図示せず）に載置されている。

この状態から、溶接用のホーン３０が下降し、芯線２１を上から押圧しつつ、前後方向、即ち芯線２１の長さ方向と略平行な方向に高周波振動する。このホーン３０の高周波振動に伴い、素線２２が摩擦により加熱されて、素線２２同士が溶着するとともに、素線２２と接触面１４とが溶着する。この間に、接合部１２の接触面１４から浮いていた素線２２が、側壁１３に沿っている半円弧状溝１９に嵌合される（即ち、素線２２間の凹部２４と凸部１５とが嵌合する）とともに、芯線２１の全体形状が円形断面から略方形断面に変形させられる（図５を参照）。以上により、端子金具１０と芯線２１との溶接が完了し、電線２０の端末部と端子金具１０とが導通可能に接続される（図６を参照）。

上述のように、本実施形態の端子金具１０は、複数本の素線２２を束ねた芯線２１を有する電線２０に接続されるものであって、芯線２１を超音波溶接により固着させるための接合部１２を有し、この接合部１２における芯線２１との接触面１４に、芯線２１の外周における素線２２間の凹部２４に進入可能な凸部１５を形成した。これにより、端子金具１０の凸部１５が、素線２２間の凹部２４に進入し、溶接（溶着）の際に素線２２に密着するので、接触面１４と芯線２１の接合面積が広くなり、高い接合強度が得られる。

また、凸部１５が、素線２２の長さ方向（即ち、螺旋状の経路）に沿って延びる形態であるから、素線２２の長さ方向に沿って複数の凸部１５が点在する形態のものに比べると、凸部１５と素線２２との接合面積が広くなり、接合強度がより向上する。

また、凸部１５が、円形断面の素線２２の外周に沿った略弧状面１６を有しているので、素線２２と凸部１５とが確実に接触し、接合強度の更なる向上が期待できる。

また、接合部１２に、接触面１４に接触させた芯線２１を両側から挟むように立ち上がる側壁１３を形成したので、芯線２１を接触面１４にセットする際に、側壁１３がガイドとして機能することとなり、作業性の向上を図ることができる。さらに、接触面１４に接触させた芯線２１は、側壁１３によってばらけることが規制されるので、素線２２のばらけに起因して芯線２１の外周の凹部２４が拡大することがなく、凸部１５と凹部２４とが確実に嵌合するようになる。

＜実施形態２＞
次に、本発明を具体化した実施形態２を図ないし図を参照して説明する。本実施形態２は、上記実施形態１のものにおいて、接合部１２の接触面１４に、ホーン３０の振動方向に沿って微細な凹凸が交互に並んだ形態の粗面４０を設けたものである。即ち、粗面４０は、凸部１５の略弧状面１６と側壁１３の四半円弧面１８に形成され、凸部１５の突出寸法に比べて充分に小さい凹凸（谷と山）をホーン３０の振動方向（即ち、素線２２の長さ方向）に交互に並べた形態である。この粗面４０を構成する山と谷（凹凸）は、ホーン３０の振動方向と交差する方向に沿って延びている。

超音波溶接の際には、ホーン３０が芯線２１の長さ方向と略平行に振動することにより、芯線２１がホーン３０と同方向に振動しつつ接触面１４との間で摩擦抵抗を生じさせ、このときの摩擦熱により素線２２と接触面１４とが溶着するのであるが、本実施形態２では、上記のように、接触面１４に、ホーン３０の振動方向に沿って微細な凹凸が交互に並んだ形態の粗面４０を設けたので、素線２２と接触面１４との間の摩擦抵抗及び摩擦熱が大きくなり、高い接合強度が得られる。尚、その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では凸部を素線の長さ方向に沿って細長く延びる形態としたが、本発明によれば、凸部は、鎖線の長さ方向において間隔を空けて点在するような形態としてもよい。
（２）上記実施形態では凸部に素線の外周に沿った略弧状面を設けたが、本発明によれば、凸部が三角形や台形など、略弧状面を有しない形態であってもよい。
（３）上記実施形態では素線をアルミニウム製としたが、本発明によれば、素線をアルミニウム以外の金属材料としてもよい。
（４）上記実施形態では接合部に側壁を設けたが、本発明によれば、接合部に側壁を設けない形態としてもよい。

実施形態１の端子金具の斜視図 電線の正面図 端子金具の断面図 端子金具の接合部に芯線をセットした状態をあらわす断面図 ホーンによる溶接が完了した状態をあらわす断面図 芯線が溶接された端子金具の断面図 実施形態２の端子金具の斜視図 実施形態２の端子金具の部分拡大断面図

符号の説明

１０…端子金具
１２…接合部
１３…側壁
１４…接触面
１５…凸部
１６…略弧状面
２０…電線
２１…芯線
２２…素線
２４…凹部
３０…ホーン

Claims (5)

1. 複数本の素線を束ねた芯線を有する電線に接続されるものであって、
   前記芯線を超音波溶接により固着させるための接合部を有し、
   前記接合部における前記芯線との接触面に、前記芯線の外周における前記素線間の凹部に進入可能な凸部を形成したことを特徴とする端子金具。
2. 前記凸部が、前記素線の長さ方向に沿って延びる形態であることを特徴とする請求項１記載の端子金具。
3. 前記凸部が、前記素線の外周に沿った略弧状面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の端子金具。
4. 超音波溶接の際には前記芯線の長さ方向と略平行に振動するホーンと前記接合部との間で前記芯線を挟み付けるようになっており、
   前記接合部の接触面に、前記ホーンの振動方向に沿って微細な凹凸が交互に並んだ形態の粗面を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の端子金具。
5. 前記接合部に、前記接触面に接触させた前記芯線を両側から挟むように立ち上がる側壁を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の端子金具。

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