JP2014207108A

JP2014207108A - 電線と端子との接合構造

Info

Publication number: JP2014207108A
Application number: JP2013083419A
Authority: JP
Inventors: 加藤　元; Hajime Kato; 元加藤; 和洋遠峰; Kazuhiro Tomine; 貴晃宮島; Takaaki Miyajima
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2033-04-11
Also published as: JP6288932B2; WO2014168215A1

Abstract

【課題】電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を短くでき、かつ安定した性状の接合部を形成する。【解決手段】端子１０の伸延方向に直交する接合面１３を有する電線接合部１２が端子１０の一端に形成され、その接合面１３に電線２０の絶縁被覆２２が剥離された芯線部２３の先端が超音波接合されてなる接合構造を特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電線と端子との接合構造に関する。

コネクタハウジングに収容されるコネクタ端子、電気機器の端子にネジ等により固定される接続端子などの端子には、関連する他の電気機器と接続するための電線が接合される。このような電線と端子との接合構造は、圧着接合、超音波接合などの種々の方法により、端子に電線を接合して形成される。例えば、圧着接合は、かしめ接合とも称され、端子の一端に一対の圧着片を対向させたＵ字状の圧着接続部を有し、その圧着接続部に電線の被覆を剥ぎ取った芯線を載置して一対の圧着片を芯線側にかしめて接合される。また、超音波接合は、例えば端子の一端に形成されたＵ字状の接続部をアンビル（台座）に固定し、その接続部に電線の芯線を載置し、芯線側面に超音波ホーンを押し当てて、芯線側面と端子との接合面に並行振動を与えて、電線と端子の金属同士を原子結合して接合される。

一方、コネクタや電気機器の小型化あるいはそれらの機器周りの省スペースの要望があることから、端子と電線との接合部の寸法、特に電線長方向の寸法を小さくすることが要請される。しかし、圧着接合によれば、電気抵抗を低減するために端子と芯線の接合面積を確保する必要から、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を小さくすることに限界がある。同様に、超音波接合の場合も、端子のＵ字状の接続部に芯線側面を載置して超音波接合しているので、接続部の電線長方向の寸法が一定値以上になり、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を小さくすることに限界がある。

これに対し、特許文献1に記載の摩擦圧接により電線と端子の接合構造を形成する方法によれば、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を小さくすることが可能である。すなわち、摩擦圧接は、端子と電線の芯線切断面（先端面）との接合面を加圧接触させて、それらを相対的に高速で回転して接合面に摩擦熱を発生させ、その摩擦熱により接合面の金属部材を溶融させた後、回転を止め、さらに加圧して電線の先端面と端子とを接合する方法である。特に、同文献によれば、端子の先端に芯線の径に対応した径の円板状の端部を形成し、その円板面と芯線の先端面とを摩擦圧接により接合しているから、端子と電線の接合部の電線長方向の寸法を大幅に短くすることができる。

特開２００４−３１１０６１号公報

しかしながら、摩擦圧接で電線と端子とを相対的に回転させるために電線側を回転させると、電線の振れ周りに対処しなければならないから、装置が大型になるという問題がある。また、電線の芯線は一般に撚り線であるから、撚り線の先端面を回転面として接合するので、撚り線がばらけるのを防止する必要がある。この点、特許文献１によれば、端子側の接合面に撚り線の側面に延びるリブを設け、そのリブにより撚り線の先端面を覆うようにしている。また、電線及び導体をチャッキングした状態で撚り線の先端部をセラミック筒あるいは導電性筒部材で包囲することにより、摩擦圧接時の溶融物の付着を防止して接合部の機械的、電気的な悪影響を防止するとともに、摩擦圧接時の熱拡散及び余熱における熱伝導を高める工夫がなされている。しかし、さらに撚り線のほつれ及び電線の捻れを抑制でき、かつ効率良く端子接合面と摩擦圧接させて、安定した性状の接合部を得ることが要望される。

本発明が解決しようとする課題は、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を短くでき、かつ安定した性状の接合部を形成できる電線と端子の接合構造を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の電線と端子との接合構造は、端子の伸延方向に直交する接合面を有する電線接合部が端子の一端に形成され、その接合面に電線の絶縁被覆が剥離された芯線部の先端が超音波接合された接合構造を有すること特徴とする。

このような接合構造によれば、電線と端子との接合部の電線長方向の長さは、端子の電線接合部の部材（例えば、板材）の厚みと絶縁被覆が剥離された芯線部（以下、適宜、芯線部と略称する。）の長さとの合計寸法に抑えることができる。特に、超音波接合の場合は絶縁被覆が接合面間に噛み込まれない程度に、圧着接合や従来の超音波接合の場合に比べて芯線部の長さを十分に短くできるから、接合部の電線長方向の長さを十分に短い寸法にできる。しかも、摩擦圧接のように接合面を加圧接触させながら高速で回転させることがないので、芯線のばらけやほつれ及び電線自体の捻れ対策を簡単化でき、安定した性状の接合構造を得ることができる。

この場合において、芯線部の断面を接合面への超音波接合前に予め所定の形状（例えば、矩形）に成型するフォーミング、プレス成型、超音波接合等の端末加工を施されていることが好ましい。これによれば、端末加工により芯線部が加工硬化するから、芯線が撚り線の場合、芯線部の先端を端子の電線接合部の接合面に突き当てた時に、芯線のほつれや曲がりが発生する懸念を低減して、安定した性状の接合構造を得ることができる。

また、端子の電線接合部の接合面に、芯線部の先端が嵌装可能な凹所が形成されていることが好ましい。これによれば、凹所の内壁によって芯線部のほつれや曲がりの発生を防止できる。この場合、芯線部の断面を矩形に成型するフォーミング等の端末加工を施してもよいが、そのような端末加工を施さなくてもよい。

本発明によれば、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を短くでき、かつ安定した性状の接合部を形成できる。

本発明の実施例１の電線と端子との接合構造を説明する図である。本発明の電線の芯線部の実施例２の形状を示す図である。本発明の実施例３の電線と端子との接合構造を説明する図である。

以下、本発明の電線と端子との接合構造を実施例に基づいて説明する。

図1は、コネクタの雄端子１０に電線２０を超音波接合して形成される接合構造の実施例１を示す図であり、同図（ａ）は接合前の状態図、同図（ｂ）は接合後の状態図、同図（ｃ）は電線長方向の断面図を示している。また、図２は、実施例１の電線と端子との接合構造を製造する超音波接合装置の構成及び製造手順を説明する模式図である。なお、以下の説明では、コネクタの雄端子に電線を超音波接合する例に基づいて説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、コネクタの雌端子に電線を接合する場合、また板状ではなく針状のコネクタ端子の場合、電気機器の端子にネジ等により固定される接続端子などに電線を接続する場合に適用できる。

図１に示すように、雄端子１０は、帯状の金属板を用いて雌端子に挿入される接触部１１と、電線２０が接合される電線接合部１２とを有している。接触部１１の先端は相手コネクタの雌端子に挿入し易いように、断面が尖頭状に形成されている。また、電線接合部１２は、接触部１１の伸延方向に直交する方向に折り曲げて形成され、電線接合部１２の図１（ａ）、（ｂ）において裏面側に接合面１３が形成されている。つまり、雄端子１０の伸延方向に直交する接合面１３を有する電線接合部１２が雄端子１０の一端に形成されている。電線２０は、複数の素線をより合わせて形成された芯線２１を、絶縁被覆２２で覆って形成されている。そして、雄端子１０と接合する端部の絶縁被覆２２を剥離して、芯線部２３が露出されている。

このように形成された雄端子１０と電線２０を、図１（ｂ）のように、雄端子１０の接合面１３に電線２０の芯線部２３の先端面を押し当てて、接合面１３と芯線部２３の先端面との境界に周知のように超音波振動を加えて、原子結合により超音波接合する。このように超音波接合することにより、図１（ｃ）の断面図に示すように、雄端子１０の電線接合部１２に電線２０の芯線部２３が接合される。本実施例の電線２０と雄端子１０との接合部２５の寸法Ｌは、電線接合部１２の部材の厚みａと絶縁被覆が剥離された芯線部２３の電線長方向の長さｂの合計に抑えることができる。特に、超音波接合の場合は絶縁被覆が接合面間に噛み込まれない程度に芯線部２３の長さｂを十分に短い寸法にできる。その結果、圧着接合や従来の超音波接合の場合に比べて、芯線部２３の長さｂを十分に短くできるから、接合部２５の電線長方向の長さＬを十分に短い寸法にでき、コネクタや電気機器の小型化あるいはそれらの機器周りの省スペース化を図ることができる。しかも、摩擦圧接のように接合面を加圧接触させながら高速で回転させていないので、芯線２１のほつれ及び電線自体の捻れ対策を簡単化でき、安定した性状の接合構造を得ることができる。

実施例1の電線と端子との接合構造は、公知の超音波接合によって製造できる。例えば、アンビルと称される台座の上に雄端子１０の接合面１３を上にして載置固定し、接合面１３に向けて電線２０の芯線部２３の先端面を押し当て、少なくとも芯線部２３に超音波振動子を備えた超音波ホーンを介して超音波を付与する。これにより、接合面１３と芯線部２３の先端面との境界面に平行な超音波振動を加え、境界面に発生する摩擦により金属表面の酸化被膜などが除去され、境界面に清浄な活性化した金属分子が表れ、さらに超音波振動を受けて金属原子が拡散し、原子結合によって固相接合される。

このようにして、図１（ｃ）の断面図に示したように、電線接合部１２の接合面１３に電線２０の芯線部２３が突き当て接合される。したがって、電線２０と雄端子１０との接合部２５の寸法Ｌを電線接合部１２の部材の厚みａと絶縁被覆が剥離された芯線部２３の電線長方向の長さｂの合計に抑えることができる。その結果、圧着接合や従来の超音波接合の場合に比べて、芯線部２３の長さｂを十分に短くできるから、接合部２５の電線長方向の長さＬを十分に短い寸法にでき、コネクタや電気機器の小型化あるいはそれらの機器周りの省スペース化を図ることができる。しかも、芯線２１のほつれ及び電線自体の捻れを予防して、安定した性状で、かつ接合品質に優れた接合部を形成することができる。なお、雄端子１０の接合面１３と電線２０の芯線部２３の先端面との間に、周知のセレーションを介在させて超音波接合すれば、安定して接合の信頼性を確保できる。

図２に、本発明の実施例２の電線と端子との接続構造に用いる電線２０の芯線部２６の構成を示す。本実施例の雄端子１０は実施例１と同じであり、電線２０の芯線部２６の形状が異なる。すなわち、本実施例の芯線部２６は、フォーミング等の端末加工により、芯線部２６の先端の断面が矩形（図示例は、正方形）に成型されていることにある。これによれば、芯線２１が撚り線の場合、芯線部２６の先端を雄端子１０の電線接合部１２の接合面１３に押し当てた時に、芯線２１のほつれや曲がりが発生するのを防止できる。すなわち、芯線部２３の素線がフォーミング、プレスや超音波接合による加工硬化を受けて、芯線２１のほつれや曲がりを防ぐことができるから、一層、安定した性状の接合構造を得ることができる。なお、本実施例２の超音波接合構造は、実施例１で説明したのと同様に、公知の方法を適用して製造することができる。

図３を参照して、雄端子１０に電線２０を超音波接合して形成される接合構造の実施例３を説明する。図３（ａ）は実施例３の端子１５を接合面１６の反対側から見た斜視図、同図（ｂ）は端子１５を接合面１６側から見た斜視図である。同図（ｃ）は接合後の状態図、同図（ｄ）は電線長方向の断面図を示している。本実施例が実施例１と相違する点は、接合面１６に凹所１７を形成したことにあり、その他の点は実施例１と同一である。本実施例の凹所１７は、芯線部２３の先端を所定長挿入可能な深さｄを有し、かつ嵌装可能な内径Ｄを有して形成されている。

このように形成されることから、図３（ｄ）の断面図に示すように、本実施例の電線２０と雄端子１０との接合部２８の寸法Ｌは、電線接合部１２の板材の厚みａと絶縁被覆が剥離された芯線部２３の電線長方向の長さｂの合計になる。なお、本実施例３の超音波接合構造は、実施例１で説明したのと同様に、公知の方法を適用して製造することができる。

本実施例３によれば、芯線部２３の先端を接合面１６に設けた凹所１７に挿入した状態で超音波接合できるので、芯線２１のほつれや曲がりを一層防ぐことができる。本実施例の場合、実施例２のように芯線２１の先端部断面を、矩形にフォーミングやプレスすることなく、超音波接合を実施することができる。なお、凹所１７の断面を矩形に形成するとともに、これに合わせて芯線２１の先端部断面を矩形にフォーミングやプレスにる端末処理を施すこともできる。この場合は、芯線部２３の素線が端末処理による加工硬化を受けて、芯線２１のほつれや曲がりを一層防ぐことができる。

１０雄端子
１１接触部
１２電線接合部
１３、１６接合面
１７凹所
２５、２８接合部

Claims

端子の伸延方向に直交する接合面を有する電線接合部が端子の一端に形成され、その接合面に電線の絶縁被覆が剥離された芯線部の先端が超音波接合されてなる電線と端子との接合構造。
前記芯線部の先端の断面が前記接合面への超音波接合前に予め所定の形状に成型されていることを特徴とする請求項１に記載の電線と端子との接合構造。
前記端子の前記電線接合部の接合面に、前記芯線部の先端が嵌装可能な凹所が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電線と端子との接合構造。