JP2009277445A - 電線・端子間超音波溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電線と端子間の超音波溶接について、撚り線を芯線とする電線のようにその接合部に凹凸がある場合でも高い接合強度を安定的に得られるようにする。
【解決手段】電線をその接合部で端子の接合受け部に超音波溶接により接合させるについて、端子として、任意のパターンで凹部５ｄと凸部５ｐを配列した凹凸パターンによる接合受け凹凸面５を接合受け部２に有する凹凸面付き端子１を用いるようにする。そして電線の端子への接合は、接合受け凹凸面の凹凸パターンと正反対の凹凸パターンで凹部１５ｄと凸部１５ｐが配列される接合凹凸面１５を形成するように電線の接合部を成型して凹凸面付き接合部１４とする工程、接合凹凸面と接合受け凹凸面それぞれの凹部と凸部が相互に嵌り合うようにして凹凸面付き接合部を接合受け部にセットする工程、およびそのセット状態で超音波溶接する工程を含んでなすものとしている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電線を端子に超音波溶接により接合させる電線・端子間超音波溶接方法に係り、特に撚り線を芯線とする電線を端子に超音波溶接で接合する場合に好適な電線・端子間超音波溶接方法に関する。

電線と端子の接合については、より強固な接合が得られるようにするために、電線の接合部（これは電線の絶縁被覆を剥して芯線を部分的に露出させて形成される）を端子の接合受けに超音波溶接で接合する手法が用いられている。超音波溶接では、端子の接合受け部に電線の接合部をセットし、その状態で適度な圧力を加えながら超音波による振動を与えることで電線の接合部と端子の接合受け部に金属結合を生じさせて接合を行う。

このような超音波溶接による接合については、電線の接合部における凹凸問題がある。接合部の凹凸問題とは、撚り線を芯線とする電線を超音波溶接で接合する場合に生じる問題である。すなわち撚り線は複数の素線を撚り合せて形成されており、その素線の断面形状が円形であるのが通常で、その場合、芯線の外周面において隣接する素線同士で溝状の凹部が形成される。つまり断面円形の素線の撚り線による芯線は外周面には凹凸があり、その一部を用いる接合部にもその外周面に凹凸があることになる。こうした接合部を介して端子に超音波溶接で接合させる場合、接合部の凹部が端子の接合受け部に接触しない状態で超音波溶接がなされることになり、そのために実効的な接合面積が狭くなり、十分な接合強度を得られない可能性がある。

以上のような接合部の凹凸問題に対処する技術としては、特許文献１に開示の技術が知られている。特許文献１では、端子金具に一定の構造を与え、それにより接合強度を向上できるようにしている。具体的には、芯線の外周における素線間の凹部へ進入可能な凸部を端子の接合部（接合受け部）における接触面に形成する。そして超音波溶接に先立ってその凸部を芯線の外周における凹部に進入させるようにする。このため超音波溶接時に非接触となる部位が生じるのを効果的に避けることができ、しかも凸部の凹部への進入により実効接合面積を広くすることができ、これらにより接合強度を高めることができる。

特開２００５−３４０１０７号公報

上記特許文献１の技術は、接合部の凹凸問題に対してそれなり有効である。しかし、必ずしも十分とはいえず、以下のような問題を残している。まず、凹部と凸部の整合性の問題がある。芯線は、撚り線であることから外周面の素線による凹部が螺旋状となっている。そのため、芯線の凹部つまり接合部の凹部と端子の凸部に十分な整合性を得るのに難があり、接合部の凹部への端子の凸部の進入を必ずしも安定的になさせることができない。その結果、超音波溶接時に非接触となる部位を生じる可能性があるし、また凹部へ進入できなかった凸部により超音波溶接時の加圧による負荷が集中的に加わる部位を生じ、それにより素線が切断する可能性があり、これらにより接合強度が低下する可能性がある。

また、素線のばらつきの問題がある。絶縁被覆が剥されている接合部では撚りがばらけて素線がばらつく状態になり易い。そしてそのような状態になると、凹部への凸部の進入効果も期待できなくなるし、超音波溶接をなせない素線を生じる可能性もあり、これらにより接合強度が低下する可能性がある。

さらに、端子の種類が多くなるという問題がある。接合部の凹部に端子の凸部を効果的に進入させるには、接合対象電線における素線の径や撚りピッチに対応した凸部を端子に形成する必要がある。したがって電線の種類ごとに端子を用意する必要があり、端子の種類が多くならざるを得なくなる。

本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、その課題は、撚り線を芯線とする電線のようにその接合部に凹凸がある場合でも高い接合強度を安定的に得られるようにし、また電線の種類に対する端子の自由度を高めて端子の種類数の増加を避けることができるようにすることにある。

上記課題を解決するために本発明では、電線をその接合部で端子の接合受け部に超音波溶接により接合させる電線・端子間超音波溶接方法において、前記端子として、任意のパターンで凹部と凸部を配列した凹凸パターンによる接合受け凹凸面が前記接合受け部に設けられた端子を用いるようにし、そして前記接合受け凹凸面の凹凸パターンと正反対の凹凸パターンの接合凹凸面を形成するように前記接合部を成型する工程、前記接合凹凸面と前記接合受け凹凸面それぞれの凹部と凸部が相互に嵌り合うようにして前記接合部を前記接合受け部にセットする工程、および前記接合部を前記接合受け部に超音波溶接する工程を含むことを特徴としている。

このような電線・端子間超音波溶接方法によれば、電線の接合部における接合凹凸面と端子の接合受け部における接合受け凹凸面それぞれの凹凸を相互に嵌合させた状態で超音波溶接を行うようにしているので、実効接合面積を広くすることができ、接合強度を向上させることができる。

また、接合凹凸面と接合受け凹凸面それぞれの凹凸を任意の凹凸パターンで対応させるようにしているので、接合凹凸面と接合受け凹凸面それぞれの凹凸に高い整合性を与えることができる。そしてこのことにより、広い実効接合面積を安定的に確保することができ、また凹部に嵌ることができない凸部により超音波溶接時の加圧による負荷が集中的に加わる部位を生じて素線が切断するといった現象を確実に避けることができ、したがってより安定的に接合強度を向上させることができる。

また、接合凹凸面を形成するためになす接合部の成型により素線を固めることができるので、素線がばらつく状態になるのを防ぐことができ、したがって素線のばらつきによる接合強度の低下という事態を効果的に避けることができる。

さらに、接合凹凸面と接合受け凹凸面それぞれの凹凸を任意の凹凸パターンで対応させるようにしたこと、および成型により接合部の全体的な形状を整えることが可能であることにより、電線の種類に対する端子の自由度を高めることができ、したがって端子の種類数の増加を避けることができる。

以上のような本発明によれば、撚り線を芯線とする電線のようにその接合部に凹凸がある場合でも高い接合強度を安定的に得られるようなり、また電線の種類に対する端子の自由度が高まり、端子の種類数の増加を避けることができるようになる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に示すのは、一実施形態による電線・端子間超音波溶接方法で用いる端子１の接合受け部２と電線３の接合部４の関係である。なお、端子１は、電線３を締め付けるなどして固定するための要素や端子１を他の接続相手（他の端子など）に接続するためのめ要素を接合受け部２の前後に有しているがそれらの図示は省略してある。

端子１は、凹凸面付き端子であり、その接合受け部２には、接合受け凹凸面５が設けられている。接合受け凹凸面５は、凹部５ｄと凸部５ｐを任意のパターンで配列して形成されている。図の例では、断面がＶ字状である溝形にして凹部５ｄを形成し、また断面が逆Ｖ字形である凸条形にして凸部５ｐを形成し、これらは凹部５ｄと凸部５ｐを交互に配列した凹凸パターンとしている。

電線３は、複数の素線６を撚り合せて形成された芯線７を絶縁被覆８で被覆した構造であり、先端部で絶縁被覆８を剥ぎ取って部分的に露出させ芯線７を接合部４とするようにされている。この電線３は、端子１への接合に先立って接合部４に所定の成型が施される。以下ではその成型を適宜にプレフォーミングと呼ぶ。

図２に、電線３の接合部４に施すプレフォーミングの様子を模式化して示す。プレフォーミングでは、まず電線３の接合部４を金型１１にセットする（図２の（ｂ））。金型１１は型面１２を有しており、その型面１２は、端子１の接合受け部２における凹凸パターンと同じパターンで凹部１２ｄと凸部１２ｐを配列して形成されている。すなわち型面１２は、接合受け部２の凹部５ｄと同じ形状、サイズで形成された凹部１２ｄと接合受け部２の凸部５ｐと同じ形状、サイズで形成された凸部１２ｐを凹部５ｄと凸部５ｐにおけるのと同じ配列パターンで配列した凹凸パターンとされている。

次いで、所定の加圧力Ｐを加圧手段１３により加えることで接合部４を所定の厚みｔになる状態まで押し潰すようにして型面１２に押し付けながら接合部４を成型する（図２の（ｃ））。この成型により接合部４は凹凸面付き接合部１４となる。凹凸面付き接合部１４は、金型１１の断面形状に応じた断面形状に整えられ、また型面１２の凹凸パターンの転写により接合凹凸面１５が形成されている（図２の（ｄ））。接合凹凸面１５は、型面１２の凹凸パターンの転写で形成されていることから、型面１２の凹凸パターン、つまり端子１の接合受け凹凸面５の凹凸パターンと正反対の凹凸パターンとなっている。具体的には、接合受け凹凸面５の凹部５ｄと同じ形状、サイズの凸部１５ｐと接合受け凹凸面５の凸部５ｐと同じ形状、サイズの凹部１５ｄが凹部５ｄと凸部５ｐの配列に対して１ピッチずれた状態（図３の（ａ）に示すように、凹部５ｄに対し凸部１５ｐが位置対応し、凸部５ｐに対し凹部１５ｄが位置対応する状態）で交互に配列した凹凸パターンとなっている。こうした成型を終えたら、凹凸面付き接合部１４を金型１１から取り出してプレフォーミング終了となる（図２の（ｄ））。

図３に、以上のようなプレフォーミングを経た電線３を端子１に超音波溶接で接合する様子を模式化して示す。電線３の端子１への接合では、まず凹凸面付き接合部１４を端子１の接合受け部２にセットする（図３の（ａ））。このセットは、接合凹凸面１５を接合受け凹凸面５に対向させるようにして行い、接合凹凸面１５と接合受け凹凸面５それぞれの凹部（凹部５ｄ、凹部１５ｄ）と凸部（凸部５ｐ、凸部１５ｐ）が相互に嵌り合わさるようにする（図３の（ｂ））。

次いで、超音波溶接装置の加圧加振ホーン１６で所定の圧力を加えながら接合凹凸面１５と接合受け凹凸面５を加振して超音波溶接を行なう（図３の（ｂ））。これにより凹凸面付き接合部１４と接合受け部２が接合され、電線３の端子１への接合がなされる（図３の（ｃ））。

以上の実施形態では、接合受け凹凸面５に溝形の凹部５ｄと凸条形の凸部５ｐを設け、これらが電線３の接合部４の長手方向に延びるようにしていたが、これに代えて、図４に示すように、溝形の凹部１７ｄと凸条形の凸部１７ｐが電線３の接合部４の幅方向に延びるような接合受け凹凸面１７とすることも可能であり、また溝形や凸条形以外の形状の凹部や凸部とすることも可能である。

また以上の実施形態では、それぞれ複数で設けられる凹部と凸部を複数のそれぞれについて同じ形状、サイズとしてする規則的なパターンとしていたが、これに限られず、複数のそれぞれで形状、サイズを異ならせる不規則なパターンとするようにしてもよい。

さらに、これらの形態の他にも、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態が可能である。

一実施形態による電線・端子間超音波溶接方法で用いる端子の接合受け部と電線の接合部の関係を示す図である。 電線の接合部に施す成型の様子を模式化して示す図である。 電線を端子に接合する様子を模式化して示す図である。 接合受け凹凸面における凹部や凸部の延び方向と電線の接合部の長手方向の関係についての他の例を示す図である。

符号の説明

１ 端子（凹凸面付き端子）
２ 接合受け部
３ 電線
４ 接合部
５ 接合受け凹凸面
５ｄ 凹部
５ｐ 凸部
１５ 接合凹凸面
１５ｄ 凹部
１５ｐ 凸部

Claims (1)

1. 電線をその接合部で端子の接合受け部に超音波溶接により接合させる電線・端子間超音波溶接方法において、
   前記端子として、任意のパターンで凹部と凸部を配列した凹凸パターンによる接合受け凹凸面が前記接合受け部に設けられた端子を用いるようにし、そして前記接合受け凹凸面の凹凸パターンと正反対の凹凸パターンの接合凹凸面を形成するように前記接合部を成型する工程、前記接合凹凸面と前記接合受け凹凸面それぞれの凹部と凸部が相互に嵌り合うようにして前記接合部を前記接合受け部にセットする工程、および前記接合部を前記接合受け部に超音波溶接する工程を含むことを特徴とする電線・端子間超音波溶接方法。

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