JP2014164900A - 端子及び端子付き電線の製造方法 - Google Patents

端子及び端子付き電線の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】径が異なる様々な被覆電線に対して小さな圧着量で接続可能な電線接続部を有する端子を提供する。
【解決手段】圧着端子10は、電線接続部30と、ボックス部20と、を備える。電線接続部30は、中空状の部分が形成され、当該中空状の部分の内側に被覆電線50を圧着可能であり、当該中空状の部分は被覆電線50が挿入される側の端部から他端に近づくに従って径が徐々に小さくなる。ボックス部20は、電線接続部30と連結されており、他の端子に接続される。
【選択図】図5

Description

本発明は、主要には、被覆電線を取付可能であるとともに、他の端子と接続可能に構成される端子に関する。
ワイヤハーネスは、自動車の車体に配索され、当該自動車が備える各種電気機器への電力供給、電気機器間の制御信号の通信等に利用される。ワイヤハーネスは、束ねられた複数の被覆電線、及びこれらの被覆電線に接続された端子から構成される。
特許文献1は、端子と被覆電線との接続方法を開示する。特許文献1の端子は、端子本体(端子接続部)と、圧着部(ワイヤバレル、電線接続部)と、を備える。端子本体は、他の端子と接続可能に構成される。圧着部は、圧着により被覆電線の導体部と接続可能に構成される。
特許文献2は、ワイヤハーネスを構成する被覆電線が破損したときに、被覆電線を継ぎ足すため等に用いられる電線接続スリーブを開示する。特許文献2の電線接続スリーブは、両端が開口した円筒状に構成されており、それぞれの開口部に被覆電線の導体部を挿入して圧着することで、被覆電線を接続することができる。
特開2010−3584号公報 特開2010−272301号公報
ところで、上記のように被覆電線と電線接続部を圧着により接続する場合、圧着量(押し潰し量)を低減することが好ましい。例えば圧着工具等により端子を押し潰していくと、初めに端子が潰されて被覆電線に接触し、その後に端子と被覆電線がともに潰されていく。ここで、被覆電線に対して必要な圧縮率は決まっているため、後者の圧着量(即ち被覆電線を潰す量)は変更することができない。従って、全体の圧着量を低減するためには、前者の圧着量(即ち端子のみを潰す量)を低減させる必要がある。
圧着量を低減することで、端子の変形量を抑えることができる。これにより、端子の変形による割れを防止するとともに、寸法の不均一さも防止することができる。
しかし、圧着量を低減するためには、例えば被覆電線の径に応じた端子を製造する必要があるため、製造する端子の種類が増大し、製造コストが高くなってしまう。また、多数の端子を製造する場合、端子を種類毎に整理して保管したり、利用する被覆電線に応じて端子を選択したりする必要があるので手間が掛かる。
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、径が異なる様々な被覆電線に対して小さな圧着量で接続可能な電線接続部を有する端子を提供することにある。
課題を解決するための手段及び効果
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
本発明の第1の観点によれば、以下の構成の端子が提供される。即ち、この端子は、電線接続部と、端子接続部と、を備える。前記電線接続部は、中空状の部分が形成され、当該中空状の部分の内側に被覆電線を圧着可能であり、当該中空状の部分は前記被覆電線が挿入される側の端部から他端に近づくに従って径が徐々に小さくなる。前記端子接続部は、前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される。
これにより、被覆電線の先端は被覆が除去されているので先端部が細くなっている一方で、本願の電線接続部は奥ほど径が小さいので、圧着時の圧着量を低減することができる。また、被覆電線の挿入量を調整することで、様々な径の被覆電線に対して圧着量を低減しつつ接続することができる。更には、被覆電線の挿入口が大きいので被覆電線の挿入作業を容易にすることができる。
前記の端子においては、前記中空状の部分を前記被覆電線の長手方向に垂直な任意の面で切ったときの断面は、それぞれ相似の関係にあることが好ましい。
これにより、中空状の部分の形状を単純にできるので、圧着を行う際に電線接続部と被覆電線との間に隙間ができにくく、防水性を発揮させることができる。
前記の端子においては、前記断面が略円形であることが好ましい。
これにより、中空状の部分の展開図が扇形の板材となり、この扇形の板材を曲げて端部同士を接続するだけで本願の形状の電線接続部が成形できるので製造が容易となり、端子の製造コストを低減できる。
前記の端子においては、前記電線接続部は、一端が前記被覆電線の挿入口となっており、他端が封止されていることが好ましい。
これにより、電線接続部の上記他端側が封止されているので高い防水性を実現できる。
前記の端子においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記端子の一側の面では、前記電線接続部は平坦である。前記中空状の部分は、板材を溶接することで形成されており、当該溶接箇所が前記平坦部分に形成されている。
これにより、平坦な箇所を溶接するだけで中空状の部分を形成できるので、例えばレーザ溶接を行う場合は、レーザの焦点合わせが楽になり(2次元溶接が可能となり)、溶接作業を簡単にすることができる。
本発明の第2の観点によれば、以下の端子付き電線の製造方法が提供される。即ち、この方法は、導体部及び被覆部を有する被覆電線を端子に挿入して接続することで端子付き電線を製造する方法であり、挿入工程と、圧着工程と、を含む。前記挿入工程では、前記被覆電線を前記電線接続部の前記中空状の部分に挿入する。前記圧着工程では、前記被覆電線を前記電線接続部に圧着する。
これにより、被覆電線の挿入口が大きいので被覆電線の挿入作業を容易にすることができる。また、圧着時の潰し量を低減可能である。
前記の端子付き電線の製造方法においては、前記圧着工程では、前記被覆電線の形状又は当該被覆電線の挿入位置に基づいて決定された箇所で圧着を行うことが好ましい。
これにより、例えば被覆電線が太い場合は被覆電線の挿入量が少なくなるので、それに応じた位置で圧着を行うことで、圧着量を低減することができる。
本発明の一実施形態に係る端子付き電線の構成を示す分解斜視図及び外観斜視図。 圧着端子の展開図及び金属板から圧着端子を成形する工程を示す図。 圧着端子に被覆電線を挿入する工程を説明する側面断面図。 圧着を行って圧着端子と被覆電線とを接続する工程を説明する側面断面図。 細い被覆電線と太い被覆電線とを圧着端子に挿入したときの様子を比較する側面断面図。 第1変形例に係る圧着端子の斜視図及び側面断面図。 第2変形例に係る圧着端子の断面斜視図及び側面断面図。
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、端子付き電線の構成を示す分解斜視図及び外観斜視図である。図2は、圧着端子の展開図及び金属板から圧着端子を成形する工程を示す図である。
図1に示すように、端子付き電線1は、圧着端子(端子)10と、被覆電線50と、から構成されている。
被覆電線50は、導体部51と被覆部52から構成されている。導体部51は、複数のアルミニウム素線を束ねたものである。なお、導体部51は導体であればアルミニウム以外の素材(例えば銅)から構成されていても良い。被覆部52は、樹脂等の絶縁性を有する素材から構成されており、導体部51の周囲を覆うように配置されている。
圧着端子10は、表面が錫(Sn)でメッキされた黄銅等から構成されたメス端子である。なお、圧着端子10は、導体であれば銅以外の素材(例えばアルミニウム)から構成されていても良い。圧着端子10は、被覆電線50の導体部51と電気的に接続可能であるとともに、図略のオス端子とも電気的に接続可能である。このオス端子には他の電線や電気機器が接続されており、これにより、電気機器に電力又は電気信号を供給することができる。
なお、以下の説明では、図1(b)に示すように、オス端子(他の端子、相手の端子)に接続される側を先端側と称し、被覆電線50の挿入方向の反対側を基端側と称する。
以下、圧着端子10について詳細に説明する。圧着端子10は、打ち抜いた金属板(板材、図2(a)を参照)に対して折曲げ、及び溶接等を行うことで成形される。図1に示すように圧着端子10は、ボックス部(端子接続部)20と、電線接続部30と、トランジション部40と、を備えている。なお、本実施形態では、圧着端子10の底面(図1の下面)において、ボックス部20、電線接続部30及びトランジション部40が平坦に構成されている。
ボックス部20は、図2(a)に示す金属板のうち符号20が付された部分を折り曲げて中空の直方体状とした部分である。図3に示すように、ボックス部20には、当該ボックス部20の一面である底面部22を内側に向けて折り曲げることにより、弾性接触片21が形成されている。
弾性接触片21は、ボックス部20の先端側に形成されている。弾性接触片21は、底面部22から離れる方向及び近づく方向に弾性変形可能に構成されている。図略のオス端子をボックス部20に挿入することで、オス端子に押された弾性接触片21が底面部22に近づくように変形する。そして、オス端子が奥まで挿入されると弾性接触片21の変形が戻る。これにより、ボックス部20とオス端子とが電気的及び機械的に接続される。
電線接続部30は、トランジション部40を介してボックス部20の基端側に接続されている。電線接続部30は、先端側に進むに連れて径が徐々に細くなる(詳細には径が一様に細くなる)円錐状(中空状)である。従って、本実施形態では、電線接続部30の中空状の部分を被覆電線50の長手方向に垂直な面で切ったときの任意の断面は略円形である。
また、電線接続部30の基端側の端部は、被覆電線50を挿入可能なように開放されている(開放部31)。一方で、電線接続部30の先端側の端部は防水のために封止されている(封止部32)。
以下、電線接続部30について詳細に説明する。初めに、成形前の電線接続部30(金属板)について説明する。上述のように成形した電線接続部30は円錐状であるので、図2(a)に示すように、その展開図は扇形の板材となる。
なお、電線接続部30は、先端側に進むに連れて径が細くなる形状であれば円錐状に限られず適宜の形状とすることができる。しかし、展開図を単純にしつつ成形を容易にする観点からは円錐状であることが好ましい。
次に、電線接続部30を成形する処理の一例について説明する。電線接続部30を成形する際には、初めに、金属板を折り曲げて端面同士を合わせる。なお、本実施形態では、端面同士を合わせた箇所が、圧着端子10の底面(図1の下側の面)となる。
次に、図2(b)に溶接箇所Aで示す箇所に溶接を行うことで円錐状の部材を形成する。溶接を行う方法は任意であるが、例えばファイバーレーザで溶接を行うことができる。ここで、上述のように圧着端子10の底面は平坦であるので、溶接箇所Aは、高さ方向の調整が不要な2次元溶接となる。従って、安価な機器又は簡単な方法で溶接を行うことができる。
次に、円錐状の部材の先端側を圧縮して潰した後に、図2(b)に溶接箇所Bで示す箇所に溶接を行うことで、電線接続部30の先端側の端部を封止して封止部32を形成する。
なお、電線接続部30の成形方法は上記に限られず、例えば初めに金属板を折り曲げて円錐状の部分を作成しつつ(この段階では溶接を行わない)、更に一端(先端側の端部)を潰し、その後にまとめて溶接を行っても良い。この場合、工数を減らすことができるのでコストを低減させることができる。また、溶接方法も任意であり、金属板の端面同士を接触させた状態で溶接を行っても良いし、金属板の端部を重ね合わせた状態で溶接を行っても良い。更には、溶接箇所は底面(図1の下面)でなくても良く、上面側(図1の上面)であっても良い。
以上の処理を行うことにより、電線接続部30が完成する。上記のように溶接箇所Aに溶接を行うことで、電線接続部30の表面からの浸水を防止できる。また、上記のように溶接箇所Bに溶接を行って封止部32を形成することで、電線接続部30とボックス部20との間からの浸水を防止することができる。なお、開放部31からの浸水(被覆電線50を伝う経路からの浸水)を防止する方法については後述する。
次に、図3及び図4を参照して、端子付き電線1を製造する方法について説明する。図3は、圧着を行って圧着端子10と被覆電線50とを接続する工程を説明する側面断面図である。
初めに、上述したように金属板を加工することで、圧着端子10を成形する。次に、作業者は、被覆電線50を電線接続部30に挿入する(図3(a)を参照)。なお、図3(b)には、被覆電線50の挿入後の様子が示されている。
ここで、本実施形態の電線接続部30は円錐状であるので、開放部31(被覆電線50の挿入口)の径が大きくなっている。これにより、被覆電線50を挿入し易い。また、被覆電線50が電線接続部30の縁に当たって導体部51が曲がってしまうことを防止できる。
更に、電線接続部30が円錐状であるため、図3に示すように、被覆部52を電線接続部30の底面に沿って挿入し、被覆電線50の先端の導体部51が電線接続部30に接触したタイミングで挿入を止めることで、挿入量を適切にすることができる。
次に、作業者は、第1圧着型71と第2圧着型72とから構成される圧着工具を操作して、電線接続部30を挟み込むようにしてカシメて圧着する(図4(a)を参照)。第1圧着型71には、段差が形成されているので、導体部51だけでなく被覆部52も強力に圧着することができる。なお、図4(b)には、被覆電線50を圧着した後の様子が示されている。
ここで、被覆電線50の先端は導体部51が露出しているので、被覆電線50の先端は他に比べて径が小さい。一方、電線接続部30は円錐状なので、電線接続部30は先端に近づくほど径が小さくなる。従って、被覆電線50と電線接続部30の形状を対応させることができるので、圧着量を低減することができる。圧着量を低減することで、端子の変形量を抑えることができる。また、圧着量を低減することで、端子の変形による割れを防止するとともに、寸法の不均一さも防止することができる。
更に、本実施形態では上述したように導体部51が電線接続部30の内面に接触するまで被覆電線50を挿入する。これにより、導体部51を奥まで挿入できるので、圧着量を更に低減することができる。
上記の圧着を行って、導体部51と電線接続部30を圧着することで、被覆電線50と電線接続部30(圧着端子10)とを電気的に接続することができる。また、被覆部52と電線接続部30を圧着して被覆部52を圧縮することで隙間を無くし、被覆電線50を伝う経路からの浸水を防止できる。特に、本実施形態では被覆電線50の断面が円形であるとともに、電線接続部30の断面も円形である。従って、均一に電線接続部30を圧着することで、電線接続部30と被覆電線50との密着性を高めることができ、被覆電線50を伝う経路からの浸水をより確実に防止できる。
また、本実施形態では、導体部51をアルミニウムで構成し、圧着端子10を銅で構成している。このように電線接続部30と導体部51とで異なる金属を用いる場合、電食を発生させないためにも、高い防水性能が要求される。この点、本実施形態では、上述のように溶接箇所A及びBにより圧着端子10の表面からの浸水を防止するとともに、被覆部52を圧縮することで被覆電線50を伝う経路からの浸水を防止している。このように防水を行う本実施形態の構成は、電線接続部30とボックス部20との隙間をモールド樹脂等により塞ぐ構成と比較して、大幅にコストを低減することができる。
次に、図5を参照して、被覆電線50の太さに対する挿入量及び圧着位置について説明する。図5は、細い被覆電線50と太い被覆電線50とを圧着端子10に挿入したときの様子を比較する側面断面図である。
初めに、電線接続部が円筒状である場合に生じる課題について説明する。即ち、円筒状の部分の内径と被覆電線の外径とが近ければ良いが、円筒状の部分の内径が被覆電線よりも大幅に大きい場合は、圧着量が大きくなってしまう。一方、当然であるが円筒状の部分の内径が被覆電線よりも小さい場合は、被覆電線を電線接続部に挿入できない。従って、径の異なる被覆電線に圧着端子を対応させる場合、円筒状の部分の内径が異なる多数の圧着端子を製造する必要があった。
この点、本実施形態では、電線接続部30を円錐状にすることで、径の異なる被覆電線50に対応することができる。以下、具体的に説明する。
図5(a)は、比較的細い被覆電線50を電線接続部30に挿入したときの様子を示している。この場合において、上述のように導体部51の先端が電線接続部30と接触するまで被覆電線50を挿入すると、被覆電線50を比較的奥まで挿入することができるので、電線接続部30の内側から被覆電線50までの距離があまり大きくならない(圧着量が大きくならない)。
図5(b)は、比較的太い被覆電線50を電線接続部30に挿入したときの様子を示している。この場合において、上述のように導体部51の先端が電線接続部30と接触するまで被覆電線50を挿入すると、被覆電線50を比較的手前までしか挿入することができないが、被覆電線50が太いので、電線接続部30の内側から被覆電線50までの距離があまり大きくならない(圧着量が大きくならない)。
このように、本実施形態では、被覆電線50の径の大きさに応じて挿入量を異ならせるので、被覆電線50の径の大きさ又は当該被覆電線50の挿入量に基づいて決定された箇所で圧着を行うことで、径の異なる多種の被覆電線50に対応しつつ、圧着量を抑えることができる。
次に、図6を参照して上記実施形態の第1変形例について説明する。図6は、第1変形例に係る圧着端子10の斜視図及び側面断面図である。
上記実施形態では、電線接続部30の底面側は、被覆電線50の挿入方向に平行(平坦状)に構成されている(図3等を参照)。これに対し、第1変形例の電線接続部30は、上面側及び底面側ともに、被覆電線50の挿入方向と傾斜するように構成されている。
また、上記実施形態では、封止部32は電線接続部30の底面側に位置しているが、第1変形例では、封止部32は中央(底面と上面の間)に位置している。
このような形状の圧着端子10は、通常は、電線接続部30のうち径が細くなっている部分(封止部32)に力が集中し易い。しかし、第1変形例では、この径が細くなっている部分は金属板が2枚重なっているため十分な強度を有している。
次に、図7を参照して上記実施形態の第2変形例について説明する。図7は、第2変形例に係る圧着端子10の断面斜視図及び側面断面図である。
上記では、電線接続部30の内壁面33には、溝や突起は形成されていない。この点、第2変形例の電線接続部30の内壁面33には、導体部51が圧着される位置に矩形状の複数の溝からなる導通用押圧部33aが形成されている。更に、電線接続部30の内壁面33には、被覆部52が圧着される位置に、円弧状の突起からなる防水用圧縮部33bが形成されている。
導通用押圧部33aは、電線接続部30と導体部51との導通を確保するために形成されている。即ち、導体部51をアルミニウムで構成した場合、アルミニウムは銅よりも酸化被膜の影響が大きいため、導通性が悪くなることが考えられる。この点、導通用押圧部33aの矩形状の溝の縁部等で導体部51を強く押圧することで、この酸化被膜を破って導通を確保することができる。なお、導通用押圧部33aは、矩形状の溝に限られず、その他の形状の溝又は突起であっても良い。
また、本願では被覆電線50の挿入量が被覆電線50の径に応じて大きく変化するので、導通用押圧部33aは被覆電線50の長手方向に長く形成されることが好ましい。
防水用圧縮部33bは、開放部31からの浸水をより確実に防止するために形成されている。防水用圧縮部33bの円弧状の突起で被覆部52を強く圧縮することで、防水性能を向上させることができる。なお、防水用圧縮部33bは、円弧状の突起に限られず、その他の形状の突起又は溝であっても良い。
また、本願では被覆電線50の挿入量が被覆電線50の径に応じて大きく変化するので、防水用圧縮部33bは基端側の端部に近い位置に形成されることが好ましい。
以上に説明したように、上記の圧着端子10は、電線接続部30と、ボックス部20と、を備える。電線接続部30は、中空状の部分が形成され、当該中空状の部分の内側に被覆電線50を圧着可能であり、当該中空状の部分は被覆電線50が挿入される側の端部から他端に近づくに従って径が徐々に小さくなる。ボックス部20は、電線接続部30と連結されており、他の端子に接続される。
これにより、被覆電線50の先端は被覆部52が除去されているので先端部が他より細くなっており、電線接続部30は同様に奥ほど径(内径)が小さいので、圧着時の圧着量を低減することができる。また、被覆電線50の挿入量を調整することで、様々な径の被覆電線50と接続することができる。更には、被覆電線50の挿入口が大きいので被覆電線50の挿入作業を容易にすることができる。
また、上記の圧着端子10においては、中空状の部分を被覆電線50の長手方向に垂直な任意の面で切ったときの断面は、それぞれ相似の関係にある。
これにより、中空状の部分の形状を単純にできるので、圧着を行う際に電線接続部と被覆電線との間に隙間ができにくく、防水性を発揮させることができる。
また、上記の圧着端子10の一側の面では電線接続部30が平坦であり、中空状の部分は、金属板の端部同士を溶接することで形成されており、当該溶接箇所が平坦部分に形成されている。
これにより、平坦な箇所を溶接するだけで中空状の部分を形成できるので、例えばレーザ溶接を行う場合は、レーザの焦点合わせが楽になり(2次元溶接が可能となり)、溶接作業を簡単にすることができる。
以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
圧着端子10の溶接方法及び溶接箇所は、上記で挙げた例以外であっても良い。また、圧着端子10は、一枚の金属板から形成される構成に限られない。例えば、ボックス部20と電線接続部30とを個別に成形し、適宜の接続方法(例えば溶接)により接続することもできる。
上記の電線接続部30は、封止部32により片側が封止されているが、両方が開放されている形状であっても良い。また、上記では電線接続部30は、先端側に近づくに従って一様(変化率が一定)に径が小さくなるが、径が一様に小さくなれば、変化率が上下していても良い。
圧着端子10は、単線同士(又は単線と電気機器)を接続する端子として利用することができる。また、圧着端子10は、複数を並べて配置して、ジョイントコネクタの一部とすることができる。
上記では、メス端子の圧着端子10を例に挙げて説明したが、本願の圧着端子10をオス端子に適用することもできる。
端子付き電線1は、例えば自動車に設置されるワイヤハーネスへの適用が想定されているが、防水性が要求される様々な箇所のコネクタの一部として用いることができる。
1 端子付き電線
10 圧着端子(端子)
20 ボックス部(端子接続部)
21 弾性接触片
30 電線接続部
31 開放部
32 封止部
33 内壁面
33a 導通用押圧部
33b 防水用圧縮部
50 被覆電線
51 導体部
52 被覆部
71 第1圧着型
72 第2圧着型

Claims (7)

  1. 中空状の部分が形成され、当該中空状の部分の内側に被覆電線を圧着可能であり、当該中空状の部分は前記被覆電線が挿入される側の端部から他端に近づくに従って径が徐々に小さくなる電線接続部と、
    前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
    を備えることを特徴とする端子。
  2. 請求項1に記載の端子であって、
    前記中空状の部分を前記被覆電線の長手方向に垂直な任意の面で切ったときの断面は、それぞれ相似の関係にあることを特徴とする端子。
  3. 請求項2に記載の端子であって、
    前記断面が略円形であることを特徴とする端子。
  4. 請求項1から3までの何れか一項に記載の端子であって、
    前記電線接続部は、一端が前記被覆電線の挿入口となっており、他端が封止されていることを特徴とする端子。
  5. 請求項1から4までの何れか一項に記載の端子であって、
    前記端子の一側の面では、前記電線接続部が平坦であり、
    前記中空状の部分は、板材を溶接することで形成されており、当該溶接箇所が前記平坦部分に形成されていることを特徴とする端子。
  6. 導体部及び被覆部を有する被覆電線を端子に挿入して接続することで端子付き電線を製造する方法において、
    前記端子は、
    中空状の部分が形成され、当該中空状の部分は前記被覆電線が挿入される側の端部から他端に近づくに従って径が徐々に小さくなる電線接続部と、
    前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
    を備え、
    前記被覆電線を前記電線接続部の前記中空状の部分に挿入する挿入工程と、
    前記被覆電線を前記電線接続部に圧着する圧着工程と、
    が含まれることを特徴とする端子付き電線の製造方法。
  7. 請求項6に記載の端子付き電線の製造方法であって、
    前記圧着工程では、前記被覆電線の形状又は当該被覆電線の挿入位置に基づいて決定された箇所で圧着を行うことを特徴とする端子付き電線の製造方法。
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