JP2014232662A

JP2014232662A - 電線の端子接合構造及び端子接合方法

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Publication number: JP2014232662A
Application number: JP2013113332A
Authority: JP
Inventors: 隼士飯塚; Junji Iizuka; 茂生森; Shigeo Mori
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2033-05-29
Also published as: JP6087214B2

Abstract

【課題】電線に対する端子の超音波接合時における振動方向への芯線の位置ずれを抑制する。
【解決手段】絶縁被覆１２を剥離して露出させた芯線１１からなる導体部１３を、加圧加振ホーン３で押圧しながら超音波振動させて接続端子４の接合面４１ａに接合してなる電線１の端子接合構造であって、導体部は、振動時に加圧加振ホーン及び接続端子の少なくとも一方と干渉して接合面に対する芯線の位置を振動方向に規制する規制部１４を有した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、芯線からなる導体部を接続端子に超音波接合する電線の端子接合構造及び端子接合方法に関する。

従来から電線の導体部を接続端子に接続する技術として、超音波接合が知られている（特許文献１参照）。図５は、特許文献１に開示された電線の超音波接合の一例を示す図である。図５に示す超音波接合では、絶縁被覆１２を剥離して複数の芯線１１からなる導体部を露出させた電線１（以下では、かかる露出部分を導体部１３という。）を、二つの側壁２２を板状の基部２１から起立させて形成された接続端子２に接合させている。この場合、まず電線１の導体部１３が偏平状（平板状）にプレス成形（プレフォーミング）される。そして、プレフォーミングされた導体部１３を二つの側壁２２に挟まれた基部２１の底面（以下、接合面という。）２１ａに載置させ、加圧加振ホーン３で矢印Ａ５１の方向に押圧しつつ、矢印Ａ５２の方向に超音波振動を与えることで、かかる導体部１３を接続端子２に接合させている。なお、図５に示す接続端子２では、接続相手側機器と接続するための貫通孔２３ａを有する接続部２３と連続して基部２１が形成されており、電線１（絶縁被覆１２の部分）を固定するための断面凹状の固定部２５が備えられている。

特開２００６−１７２９２７号公報

ここで、接続端子２（接合面２１ａ）と導体部１３との間の摩擦が小さいと、プレフォーミングされた導体部１３に超音波振動を加えた際に振動方向への芯線１１の位置ずれが発生し、導体部１３と接続端子２（基部２１）との接合面積にばらつきを生じさせるおそれがある。したがって、かかる接合面積の安定（均一化）を図るためには、振動方向への芯線１１の位置ずれを抑えることが求められる。

本発明はこれを踏まえてなされたものであり、その解決しようとする課題は、電線に対する端子の超音波接合時における振動方向への芯線の位置ずれを抑制することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、絶縁被覆を剥離して露出させた芯線からなる導体部を、加圧加振ホーンで押圧しながら超音波振動させて接続端子の接合面に接合してなる電線の端子接合構造であって、前記導体部は、振動時に前記加圧加振ホーン及び前記接続端子の少なくとも一方と干渉して前記接合面に対する前記芯線の位置を振動方向に規制する規制部を有してなることを特徴とする。

これによれば、加圧加振ホーンで導体部を押圧しながら超音波振動させる際、規制部を加圧加振ホーンと干渉させることで、これらが振動方向に相対的に位置ずれすることを抑制できる。このため、接合面に対する芯線の位置が振動方向に規制され、超音波接合作業中における振動方向への芯線の位置ずれの発生を抑制できるから、導体部と接合面との接合面積にばらつきが生じることを防止できる。この結果、例えば、導体部と接合面との間の摩擦が小さい場合であっても、これらの接合面積を安定（均一化）させて接合力を高めることが可能となる。

この場合、前記規制部は、前記導体部の先端を屈曲して起立させて形成することができる。なお、導体部の先端を屈曲して起立させるとともに、垂下させて規制部を形成してもよい。また、このように導体部の先端を屈曲させる以外にも、前記導体部を窪ませて該導体部の先端との段差を形成して前記規制部を構成することもできる。

このような端子接合構造とする場合には、まず、電線の絶縁被覆を剥離して芯線からなる導体部を露出させ、前記導体部が接合される接続端子の接合面に対する前記芯線の位置を規制する規制部を前記導体部に形成する。そして、前記導体部を加圧加振ホーンで押圧しながら超音波振動させる時に、前記加圧加振ホーン及び前記接続端子の少なくとも一方に前記規制部を干渉させる。これにより、前記接合面に対する芯線の位置を振動方向に規制しつつ前記導体部を前記接合面に接合することができる。

本発明によれば、電線に対する端子の超音波接合時における振動方向への芯線の位置ずれを抑制することができる。

本発明の第一の実施形態に係る電線の端子接合構造を示す図であって、(ａ)は電線の導体部を超音波振動させて接続端子の接合面に接合させる状態を示す図、(ｂ)は同図(ａ)の矢印Ａ１部分における縦断面を矢印方向から示す図である。接続端子の接合面に電線の導体部を載置した状態（規制部を形成する前の状態）を示す図である。本発明の第二の実施形態に係る電線の端子接合構造を示す縦断面図である。本発明の第三の実施形態に係る電線の端子接合構造を示す図であって、(ａ)は導体部（規制部）の構成を示す側面図、(ｂ)は同図(ａ)の導体部を超音波振動させて接続端子の接合面に接合させる状態を示す図である。従来の電線の端子接合構造（超音波接合）の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の電線の端子接合構造及び端子接合方法について、添付図面を参照して説明する。本発明の端子接合構造では、絶縁被覆を剥離して露出させた芯線からなる電線の導体部を、加圧加振ホーンで押圧しながら超音波振動させて接続端子の接合面に接続させている。具体的にはまず、電線の絶縁被覆を剥離して芯線からなる導体部を露出させ、前記導体部が接合される接続端子の接合面に対する前記芯線の位置を規制する規制部を前記導体部に形成する。そして、前記導体部を加圧加振ホーンで押圧しながら超音波振動させる時に、前記加圧加振ホーン及び前記接続端子の少なくとも一方に前記規制部を干渉させて、前記接合面に対する芯線の位置を振動方向に規制しつつ前記導体部を前記接合面に接合している。なお、電線自体の構成は上述した図５に示す電線１と同様とすることが可能であるため、以下に説明する各実施形態でも電線１の構成を前提とする。

（第一の実施形態）
図１には、本発明の端子接合方法を適用してなる第一の実施形態に係る電線１の端子接合構造を示しており、同図(ａ)は電線１の導体部１３を超音波振動させて接続端子４の接合面４１ａに接合させる状態を示す斜視図、同図(ｂ)は同図(ａ)の矢印Ａ１部分における縦断面を矢印方向から示す図である。

本実施形態に係る電線１は、複数の芯線１１からなる導体部１３が絶縁被覆１２で被覆されて構成されている。そして、接続端子４に超音波接合させる前、絶縁被覆１２を剥離して導体部１３が露出した状態とされ、露出された導体部１３はプレス成形により予め偏平状（平板状）に形成されている（図２及び図５参照）。電線１（芯線１１）の材質は特に限定されないが、塑性変形し易い材質のもの（例えば、アルミニウム電線）を用いることが好ましい。なお、電線の導体部は必ずしも複数の芯線１１で構成されていなくともよく、導体部が単一の芯線１１でなる構成であっても構わない。

接続端子４は、導電性を有する金属板を加工してなり、接続相手側機器と接続するための貫通孔４３ａを有する接続部４３と、接続部４３と連続して形成されて電線１の導体部１３が超音波接合される接合面４１ａを有する基部４１を備えている。なお、接続端子４は、図５に示す接続端子２と同様に接合面４１ａを挟んだ両側に二つの側壁（図５に示す側壁２２と同様の部材）を基部４１から起立させて形成してもよいし、電線１（絶縁被覆１２の部分）を固定するための断面凹状の固定部（図５に示す固定部２５と同様の部材）を備えた構成としてもよい。

かかる電線１の導体部１３は、接続端子４の接合面４１ａに載置され、加圧加振ホーン３で接合面４１ａに押圧されながら加振されて超音波振動する。導体部１３は、振動時に加圧加振ホーン３及び接続端子４の少なくとも一方と干渉する規制部１４を有している。本実施形態においては、導体部１３が加圧加振ホーン３と干渉する規制部１４のみを有する構成としているが、これに代えてもしくは加えて接続端子４と干渉する規制部を導体部１３が有する構成としてもよい。

規制部１４は、接合面４１ａに対する芯線１１の位置を振動方向（図１(ａ)に矢印Ｘで示す方向）に規制する。図１に示すように、本実施形態では導体部１３の先端を屈曲して起立させて規制部１４を形成している。規制部１４は、加圧加振ホーン３で導体部１３を加圧加振する前に予め形成（プレフォーミング）しておけばよい。すなわち、導体部１３を偏平状（平板状）にプレス成形する際、これと同時に導体部１３の先端を屈曲して起立させればよい。ただし、導体部１３を偏平状（平板状）にプレス成形した後、該偏平状の導体部１３を接続端子４の接合面４１ａに載置して該導体部１３の上に加圧加振ホーン３をセットした状態（図２に示す状態）で、同図に矢印Ｘ２で示すように導体部１３の先端を加圧加振ホーン３の下端部３１に沿って屈曲して起立させ、規制部１４を形成することも想定可能である。この場合、導体部１３の屈曲（折り曲げ）加工は作業者が治具などを用いて行えばよい。なお、導体部１３の接続端子４の接合面４１ａとの接触側は、接合面４１ａと接触可能な平坦状をなすように形成する。

このように規制部１４を形成することで、加圧加振ホーン３で導体部１３を加圧加振させた際、加圧加振ホーン３と導体部１３が振動方向Ｘに相対的に位置ずれすることを抑制できる。すなわち、規制部１４を加圧加振ホーン３と干渉させることでかかる規制部１４がアンカーとなり、導体部１３を加圧加振ホーン３と連れ立って振動させることができるため、導体部１３が接合面４１ａの上を滑って加圧加振ホーン３から離れてしまうことを抑制できる。このように本実施形態によれば、接合面４１ａに対する導体部１３の振動方向Ｘへの位置ずれを抑制することができ、接合面４１ａに対する芯線１１の位置を振動方向Ｘに規制することができる。したがって、導体部１３に超音波振動を加えた際、つまり超音波接合作業中における振動方向Ｘへの芯線１１の位置ずれの発生を抑制できるから、導体部１３と接合面４１ａとの接合面積にばらつきが生じることを防止できる。この結果、例えば、導体部１３と接合面４１ａとの間の摩擦が小さい場合であっても、これらの接合面積を安定（均一化）させて接合力を高めることが可能となる。

なお、本実施形態では導体部１３の先端を加圧加振ホーン３の下端部３１に沿って略垂直に起立させて規制部１４を形成しているため、図１に示すように規制部１４の略全体が加圧加振ホーン３と干渉する構成となっているが、例えば規制部の屈曲角度（導体部１３との間になす角度）を垂直よりも傾けて（１３５°程度までの範囲で）起立させた規制部を形成してもよい。この場合には、規制部の基端部位（導体部１３からの屈曲部位）を加圧加振ホーン３の下端部３１の振動方向Ｘの一方側周縁部位３１ｂと干渉させることができる。すなわち、加圧加振ホーン３で導体部１３を加圧加振させた際、規制部の少なくとも一部を加圧加振ホーン３と干渉させることができれば、規制部の屈曲角度は特に限定されない。また、規制部を導体部１３から所定の屈曲角度で起立させた部分をさらに屈曲させて規制部を形成しても構わない。

導体部１３と接続端子４の接合は超音波接合装置（図示しない）により行っている。かかる超音波接合装置は、アンビル上に被接合対象物（導体部１３が接合面４１ａに載置された接続端子４）をセットし、加圧加振ホーン３を被接合部位（導体部１３）に当接させた状態で、超音波発振器から発振された超音波振動が導体部１３に与えられるようになっている。図１に示す加圧加振ホーン３には、下端部３１に導体部１３の外形に合わせた溝部３１ａが形成され、加圧加振ホーン３で導体部１３を加圧加振する際には該導体部１３を溝部３１ａに嵌入して溝底と当接させるようになっている。また、その際には溝部３１ａを挟んだ両側で下端部３１を導体部１３と干渉させるとともに、接続端子４の接合面４１ａと接触させるようになっている。これにより、振動時に導体部１３が振動方向Ｘと直交する方向へ位置ずれすることが抑制される。なお、超音波接合装置では、規制部１４を形成する前もしくは規制部１４と同時に、導体部１３を加圧して偏平状（平板状）に成形（プレフォーミング）することも可能となっている。

上述した本実施形態では、導体部１３の先端を屈曲して起立させて規制部１４を形成しているが、規制部の形態はこれに限定されるものではなく、例えば図３に示すように導体部１３の先端を屈曲して起立させるとともに、垂下させて規制部を形成してもよい。以下、このような構成を第二の実施形態として説明する。

（第二の実施形態）
第二の実施形態では、導体部１３をなす複数の芯線１１のうち、導体部１３の肉厚方向（図３においては上下方向）に対する境界位置（例えば、略中間位置）よりも上側に配された芯線１１を起立させ、下側に配された芯線１１を垂下させるように屈曲し、上下二股に分かれた規制部２４（上側規制部２４ａ及び下側規制部２４ｂ）が形成されている。規制部２４は、導体部１３を偏平状（平板状）にプレス成形する際に同時に形成（プレフォーミング）すればよいが、導体部１３を接続端子４の接合面４１ａに載置して該導体部１３の上に加圧加振ホーン３をセットした状態（図２に示す状態）としてから治具などを用いて形成してもよい。

また、本実施形態においては、接続端子４（基部４１）には下側規制部２４ｂを干渉させる穴部４１ｂが形成されている。穴部４１ｂは、導体部１３を接合面４１ａに載置させた状態（換言すれば、加圧加振ホーン３で導体部１３を加圧加振させる状態）で下側規制部２４ｂを収容させ（垂下した芯線１１を落とし込み）、収容させた下側規制部２４ｂと振動方向Ｘの他方側開口部位４１ｃで干渉可能となるように、接合面４１ａを窪ませて形成されている。この場合、穴部４１ｂは収容された下側規制部２４ｂが導体部１３を接合面４１ａから浮き上がらせることのないように、その深さ（図３においては上下方向の寸法）が設定されている。これにより、下側規制部２４ｂを形成した場合であっても、導体部１３を接合面４１ａに載置することができ、安定して接合面４１ａに接合させることができる。

本実施形態では、加圧加振ホーン３で導体部１３を加圧加振させた際、下側規制部２４ｂを穴部４１ｂ（つまり接続端子４）と干渉させることができる。これにより、下側規制部２４ｂがアンカーとなり、導体部１３と接合端子４が振動方向Ｘへ相対的に離間することを抑制できる。したがって、下側規制部２４ｂによっても接合面４１ａに対する導体部１３の振動方向Ｘへの位置ずれが抑制され、接合面４１ａに対する芯線１１の位置を振動方向Ｘに規制することができる。本実施形態では、導体部１３の先端を穴部４１ｂの他方側開口部位４１ｃに沿って略垂直に垂下させて下側規制部２４ｂを形成しているが、加圧加振ホーン３で導体部１３を加圧加振させた際に下側規制部の少なくとも一部を穴部４１ｂ（接続端子４）と干渉させることができれば、下側規制部の屈曲角度（導体部１３との間になす角度）は特に限定されない。例えば下側規制部の屈曲角度を垂直よりも傾けて（１３５°程度までの範囲で）垂下させた下側規制部を形成してもよい。なお、上側規制部２４ａは、第一の実施形態と同様に加圧加振ホーン３と干渉する。ただし、上側規制部２４ａを形成することなく、規制部２４として下側規制部２４ｂのみを形成し、該規制部２４を穴部４１ｂと干渉させるような構成とすることも想定可能である。

ここで、規制部は、導体部の振動時に加圧加振ホーン３及び接続端子４の少なくとも一方と干渉可能であれば、上述した第一の実施形態（図１）及び第二の実施形態（図３）のように導体部１３の先端を屈曲させた（折り曲げた）形態には特に限定されない。以下、屈曲形態以外の規制部の構成例を第三の実施形態として説明する。

（第三の実施形態）
図４は、第三の実施形態に係る電線１の端子接合構造を示す図であって、同図(ａ)は導体部１３（規制部３４）の構成を示す側面図、同図(ｂ)は同図(ａ)の導体部１３を超音波振動させて接続端子４の接合面４１ａに接合させる状態を示す図である。図４に示すように、本実施形態に係る規制部３４は、導体部１３を窪ませて該導体部１３の先端との段差を形成して構成されている。すなわち、導体部１３は、窪み部分（薄肉部分）１３ｂよりも先端部分（厚肉部分）１３ａが相対的に上側へ突出した形状となる（図４(ａ)）。これにより、導体部１３の先端部分１３ａと窪み部分１３ｂとの境界に高低差（段差）を生じさせることができ、規制部３４はかかる高低差によって加圧加振ホーン３を干渉させる構造となっている（図４(ｂ)）。この場合、規制部３４（窪み部分１３ｂ）は、加圧加振ホーン３の下端部３１を嵌入可能となるように、下端部３１よりも一回り大きな形状をなして形成されている。なお、加圧加振ホーン３の下端部３１を規制部３４（窪み部分１３ｂ）に嵌入させ易いように、先端部分１３ａと窪み部分１３ｂとの境界はテーパ状に連続させている。ただし、境界が略垂直に立ち上がるように先端部分１３ａと窪み部分１３ｂを連続させてもよい。加圧加振ホーン３で導体部１３を加圧加振させる際、図４(ｂ)に示すように窪み部分１３ｂに加圧加振ホーン３の下端部３１を嵌入させると、先端部分１３ａと窪み部分１３ｂとの段差で加圧加振ホーン３と干渉させることができる。具体的には、先端部分１３ａと窪み部分１３ｂとの連続部位１３ｃを下端部３１の振動方向Ｘの一方側周縁部位３１ｂと干渉させることができ、かかる連続部位１３ｃがアンカーとなって接合面４１ａに対する導体部１３の振動方向Ｘへの位置ずれを抑制することができる。

なお、規制部３４は、導体部１３を偏平状（平板状）にプレス成形する際に、先端部分１３ａの手前側を先端部分１３ａよりも薄肉とするようにプレス成形して形成（プレフォーミング）すればよい。その際、導体部１３の接続端子４の接合面４１ａとの接触側は、接合面４１ａと接触可能な平坦状をなすように形成すればよい。

以上、本発明を各実施形態に基づいて説明したが、上述した各実施形態は本発明の例示に過ぎないものであり、本発明は上述した実施形態の構成のみに限定されるものではない。したがって、本発明の要旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本願の特許請求の範囲に属することは当然のことである。

１電線
３加圧加振ホーン
４接続端子
１１芯線
１２絶縁被覆
１３導体部
１４規制部
４１ａ接合面

Claims

絶縁被覆を剥離して露出させた芯線からなる導体部を、加圧加振ホーンで押圧しながら超音波振動させて接続端子の接合面に接合してなる電線の端子接合構造であって、
前記導体部は、振動時に前記加圧加振ホーン及び前記接続端子の少なくとも一方と干渉して前記接合面に対する前記芯線の位置を振動方向に規制する規制部を有してなることを特徴とする電線の端子接合構造。
前記規制部は、前記導体部の先端を屈曲して起立させてなることを特徴とする請求項１に記載の電線の端子接合構造。
前記規制部は、前記導体部を窪ませて該導体部の先端との段差を形成してなることを特徴とする請求項１に記載の電線の端子接合構造。
電線の絶縁被覆を剥離して芯線からなる導体部を露出させ、
前記導体部が接合される接続端子の接合面に対する前記芯線の位置を規制する規制部を前記導体部に形成し、
前記導体部を加圧加振ホーンで押圧しながら超音波振動させる時に、前記加圧加振ホーン及び前記接続端子の少なくとも一方に前記規制部を干渉させて、前記接合面に対する芯線の位置を振動方向に規制しつつ前記導体部を前記接合面に接合することを特徴とする電線の端子接合方法。