JP2018147823A

JP2018147823A - 端子

Info

Publication number: JP2018147823A
Application number: JP2017044093A
Authority: JP
Inventors: 貞敏蔵楽; Sadatoshi Zoraku
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-09-20

Abstract

【課題】超音波溶接をした後においても確実に電線の被覆を圧着して電線を固定することができる端子を提供する。【解決手段】基部１１には、電線の心線５２が電気的に接続される。この基部１１は、電線の心線５２が溶接される溶接部１２と、電線の被覆５１が載置される被覆載置部１３と、被覆載置部１３の両縁部から延出して被覆５１に圧着される１対の圧着片とを備える。被覆載置部１３は、被覆５１が載置される側の面から突出する中央突出部１７を有する。この中央突出部１７は、心線５２を溶接部１２に超音波溶接する際に被覆５１に食い込むように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、端子に係り、特に電線の心線が電気的に接続される端子に関するものである。

近年、超音波溶接により電線を端子に溶接して端子付電線を製造することが行われている（例えば、特許文献１参照）。一般的に、このような端子付電線の製造工程では、超音波溶接装置のホーンを電線の心線に押し付けて心線を端子に溶接した後に、端子の圧着片を電線の被覆に圧着して（加締めて）インシュレーションバレル部を形成する。

しかしながら、超音波溶接の際に作用する超音波振動によって心線が変形したり、電線が移動したりするため、電線の被覆の位置が圧着片を圧着する範囲からずれてしまうことがある。この場合、圧着片を電線の被覆に圧着することができないため、端子を電線に取り付けることができない。

このような問題を解決するために、押圧部材で電線を押さえつけ、電線の移動を規制することが考えられるが、このような押圧部材は、装置内スペース等の問題により端子の直近に置くことが困難であり、端子からある程度離れた位置に置く必要がある。そのため、押圧部材と振動するホーンとの間の距離が長くなり、電線の被覆のずれが少なからず生じてしまう。このような場合には、圧着片を圧着する範囲から電線の被覆が外れてしまい、端子を電線に取り付けることができないという問題が生じる。

特開２０１３−１５２８０５号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、超音波溶接をした後においても確実に電線の被覆を圧着して電線を固定することができる端子を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、超音波溶接をした後においても確実に電線の被覆を圧着して電線を固定することができる端子が提供される。この端子には、電線の心線が電気的に接続される。上記端子は、上記心線が溶接される溶接部と、上記心線を覆う被覆が載置される被覆載置部と、上記電線の軸方向に対応する長手方向に垂直な幅方向における上記被覆載置部の両縁部から延出して上記被覆に圧着される１対の圧着片とを備える。上記被覆載置部は、上記被覆が載置される側の面から突出する少なくとも１つの突出部を有する。上記少なくとも１つの突出部は、上記心線を上記溶接部に超音波溶接する際に上記被覆に食い込むように構成されている。

このように、本発明に係る端子によれば、超音波溶接の際に被覆載置部に載置された被覆に食い込むように構成された少なくとも１つの突出部を備えていることにより、超音波溶接の際に、圧着片を圧着する範囲に電線の被覆を保持することができる。このため、超音波溶接後においても、圧着片を被覆に確実に圧着することができ、電線を端子に確実に取り付けることができる。

ここで、より効果的に突出部を被覆に食い込ませるために、上記少なくとも１つの突出部の先端を鋭角に形成することが好ましい。

また、上記少なくとも１つの突出部は、上記幅方向における上記電線載置部の中央部に形成された中央突出部を含んでもよい。また、上記少なくとも１つの突出部は、上記幅方向に延びる直線上に位置し、かつ、上記幅方向における上記電線載置部の中央部までの距離が等しい位置に形成された１対の側方突出部を含んでもよい。このような構成により、より効果的に突出部を被覆にくい込ませることができる。

本発明に係る端子によれば、超音波溶接の際に被覆載置部に載置された被覆に食い込むように構成された少なくとも１つの突出部を備えていることにより、超音波溶接の際に、圧着片を圧着する範囲に電線の被覆を保持することができる。このため、超音波溶接後においても、圧着片を被覆に確実に圧着することができ、電線を端子に確実に取り付けることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態における端子を備える端子付電線を示す正面図である。図２は、図１に示す端子付電線の平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態において電線が取り付けられる前の端子を示す斜視図である。図５は、図１に示す端子付電線の製造方法を示す図である。図６は、本発明の第２の実施形態における端子を示す斜視図である。

以下、本発明に係る端子の実施形態について図１から図６を参照して詳細に説明する。なお、図１から図６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図６においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図１は本発明の第１の実施形態における端子付電線１を示す正面図、図２は図１の端子付電線１を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図１から図３に示すように、端子付電線１は、Ｘ方向に延びる電線５０と、電線５０と同様にＸ方向（長手方向）に延びる端子１０とを備えている。端子１０は例えば銅から形成される。電線５０の心線５２は、その先端部において電線５０の被覆５１から露出されている。このような心線５２が後述する超音波溶接により端子１０に溶接されることにより、端子付電線１が構成される。

図１及び図２に示すように、端子１０は、Ｘ方向に延びる板状の基部１１と、基部１１のＹ方向（幅方向）における両縁部から上方（＋Ｚ方向）に延びる１対の側壁１４，１４とを有している。図３に示すように、基部１１は、電線５０の心線５２が溶接される溶接部１２と、電線５０の被覆５１が載置される被覆載置部１３とを含んでいる。端子１０は、被覆載置部１３のＹ方向における両縁部から延出する１対の圧着片１５，１５を有している。

図２及び図３に示すように、基部１１の側壁１４，１４よりも＋Ｘ方向側には、端子付電線１が接続される相手方機器の端子接続部（図示せず）への接続固定用のボルト（図示せず）を締結するためのボルト孔１９が形成されている。このボルト孔１９にボルトを挿通し、相手方機器の端子接続部に螺合することによって、端子付電線１が相手方機器と電気的に接続される。

図４は、電線５０が取り付けられる前の端子１０を示す斜視図である。図４に示すように、端子１０は、全体としてＸ方向に延びており、端子１０のＹ方向における中央部を通るＸＺ平面に対して面対称となるように形成されている。基部１１の被覆載置部１３は、Ｚ方向に凹となるように湾曲している。このような被覆載置部１３の上面１３Ａには、Ｚ方向に突出する円筒状の中央突出部１７が形成されている。そして、この中央突出部１７は、被覆載置部１３のＹ方向の中央部で、かつＸ方向の中央部に設けられている。

図４に示す端子１０の１対の圧着片１５，１５は、被覆載置部１３に載置された電線５０の被覆５１に圧着される。このような構成により、端子付電線１の−Ｘ方向側の端部にインシュレーションバレル部１６（図１から図３参照）が形成されている。図３に示すように、上述の中央突出部１７は、超音波溶接の際に作用する超音波振動や加圧によって、インシュレーションバレル部１６の被覆５１に食い込んだ状態になっている。

次に、このような端子付電線１の製造方法の一例について説明する。まず、図５に示すように、端子１０の基部１１の溶接部１２に電線５０の心線５２を載置するとともに、基部１１の被覆載置部１３に電線５０の被覆５１を載置する。これにより、被覆載置部１３の上面１３Ａに形成された中央突出部１７が被覆５１に当接した状態となる。その後、この状態を保持したまま、超音波溶接装置５００のアンビル５０１に端子１０を載置する。また、端子１０からある程度離れた位置（例えば、端子１０の−Ｘ方向側の端部からおよそ５０ｍｍ〜８０ｍｍ離れた位置）で電線５０を電線支持台５０２に載置し、電線５０の被覆５１を電線押さえ５０３により押圧する。

その後、図５に示すように、超音波溶接装置５００のホーン５０４を心線５２に押し当て、ホーン５０４を例えば２０ｋＨｚの振動数で超音波振動させる。この超音波振動により、心線５２を構成する素線の酸化被膜や汚れと端子１０の酸化皮膜や汚れとが除去され、超音波振動によって生じる金属原子の移動が金属原子間の強い引力を引き起こし、金属原子が互いに結びついて固相溶接状態となる。その結果、心線５２が端子１０の溶接部１２に溶接される（超音波溶接）。また、この超音波振動により、心線５２の複数の素線が互いに激しく擦れ合い一体化する。

さらに、このような超音波振動により、溶接部１２及びその近傍の温度が例えばおよそ２５０℃〜およそ３００℃の高温となり、これに伴い被覆５１が軟化し、中央突出部１７が被覆５１に食い込む。

特に、図５に示すように、本実施形態における中央突出部１７は、被覆載置部１３の上面１３Ａに形成されているため、ホーン５０４からの押圧及び超音波振動を強く受ける。このように、本実施形態によれば、中央突出部１７に対してホーン５０４からの押圧及び超音波振動が効果的に作用するため、中央突出部１７が容易に被覆５１に食い込む。

最後に、端子１０の１対の圧着片１５，１５を加締めて被覆５１に圧着することによってインシュレーションバレル部１６を形成する。そして、これにより、図１から図３に示すような端子付電線１が完成する。

本製造方法によれば、超音波溶接の際に、電線押さえ５０３で被覆５１を押圧することに加えて、中央突出部１７を被覆５１に食い込ませることができるので、被覆５１がＸ方向にずれてしまうことを効果的に抑制することができる。これにより、圧着片１５を圧着する範囲に被覆５１を保持することができる。

また、超音波溶接の際に、心線５２はホーン５０４からの超音波振動及び押圧によって押し潰されてＹ方向に大きく広がるが、図２に示すように、溶接部１２のＹ方向における両縁部に側壁１４が設けられているため、これらの側壁１４，１４によってＹ方向に広がった心線５２が端子１０からはみ出してしまうことが防止される。その結果、心線５２が超音波溶接装置５００の側面治具（図示せず）などに疑着してしまうことが防止される。

以上のように、本実施形態における端子１０によれば、被覆載置部１３の上面１３Ａに中央突出部１７が形成されていることにより、超音波溶接の際にこの中央突出部１７を電線５０の被覆５１に食い込ませることが可能となり、圧着片１５を圧着する範囲に被覆５１を保持することができる。したがって、超音波溶接の後においても、圧着片１５を被覆５１に確実に圧着することができ、電線５０を端子１０に確実に取り付けることができる。

ここで、突出部の数や突出部を設ける位置を適宜変更してもよい。例えば、中央突出部１７の位置を、被覆載置部１３のＸ方向における中央部近傍から＋Ｘ方向側にずらしてもよいし、あるいは、−Ｘ方向側にずらしてもよい。また、突出部の数を２つにして以下に説明するような第２の実施形態を構成してもよい。

図６は、本発明の第２の実施形態における端子１１０を示す斜視図である。図６に示すように、端子１１０は、基部１１の被覆載置部１３の上面１３Ａから突出する２つの側方突出部１１７，１１７を有している。これらの側方突出部１１７，１１７は、Ｙ方向に沿って延びる線上に形成されており、被覆載置部１３のＹ方向の中央部から等距離に位置している。また、側方突出部１１７，１１７は、被覆載置部１３のＸ方向における中央部に位置している。

このように、端子１１０の２つの側方突出部１１７，１１７は、被覆載置部１３の上面１３Ａに形成されているため、ホーン５０４からの押圧及び超音波振動を強く受ける。このように、本実施形態によれば、側方突出部１１７，１１７に対してホーン５０４からの押圧及び超音波振動が効果的に作用するため、中央突出部１７が容易に被覆５１に食い込む。また、側方突出部１１７，１１７が被覆載置部１３のＹ方向の中央部から等距離に位置しているため、それぞれの側方突出部１１７，１１７がホーン５０４から受ける押圧及び超音波振動を均等にすることができる。

以上のように、本実施形態によれば、側方突出部１１７，１１７に対してホーン５０４からの押圧や超音波振動が効果的に作用するため、側方突出部１１７，１１７を容易に被覆５１に食い込ませることができる。これにより、圧着片１５を圧着する範囲に被覆５１を保持することができる。したがって、超音波溶接の後においても、圧着片１５を被覆５１に確実に圧着することができ、電線５０を端子１１０に確実に取り付けることができる。

なお、上述の第１及び第２の実施形態では、円筒状の突出部１７，１１７を形成した例を説明したが、突出部１７，１１７を電線５０の被覆５１に食い込ませやすくするために、突出部１７，１１７の先端を鋭角に形成してもよい。

また、上述の第１及び第２の実施形態では、突出部のすべてを端子１０の被覆載置部１３に形成した例を説明したが、突出部の少なくとも１つが被覆載置部１３に形成されているのであれば、他の突出部を圧着片１５に設けてもよい。また、３つ以上の突出部を被覆載置部１３や圧着片１５に設けることも可能である。

また、上述の実施形態では、超音波溶接の際に、電線押さえ５０３により電線５０を押さえた例について説明したが、被覆５１と圧着片１５との間の相対的位置関係が維持されるように突出部を被覆に食い込ませることができるのであれば、電線押さえ５０３を用いなくてもよい。

本発明者等は、本発明に係る端子の性能を調べるために以下のような実験を行った。実施例として、上述の第２の実施形態に係る端子１１０に電線５０を超音波溶接した後に、心線５２の被覆際が端子１１０に対して−Ｘ方向にずれた距離を計測した。一方、比較例として、被覆載置部１３に側方突出部１１７が形成されていないことを除いて寸法や外形が端子１１０と同様の比較用端子を用意し、該比較用端子に電線５０を超音波溶接した後、心線５２の被覆際が比較用端子に対して−Ｘ方向にずれた距離を計測した。

本実験では、端子１１０の−Ｘ方向側の端部から−Ｘ方向に５０ｍｍ離れた位置に電線押さえ５０３を設置した状態で超音波溶接を行った。本実験における超音波溶接の条件は、投入エネルギー２０００Ｊ、パワー２２５０Ｗ、加圧力が２４１ｋＰａ（３５ｐｓｉ）、溶接時間およそ１秒とした。

発明者らは、端子１１０及び比較用端子をそれぞれ３つ用意し、３つの端子１１０のそれぞれ及び３つの比較用端子のそれぞれに対して上述の実験を行った。これらの実験結果を以下の表１に示す。

以上の実験結果によれば、端子の被覆載置部に突起を設けずに超音波溶接を行った場合、電線の被覆際が約２ｍｍ以上移動してしまうのに対し、端子の被覆載置部に突出部を設けて超音波溶接を行うことにより、電線の被覆際の移動が約１ｍｍ以下に抑えられることがわかった。すなわち、本発明の第２の実施形態における端子１１０によれば、突出部を設けない場合と比較して、超音波溶接後の被覆の移動量を効果的に抑制できることがわかった。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

なお、本明細書において使用した用語「上」、「下」、「上方」、「下方」、「上側」、「下側」、その他の位置関係を示す用語は、図示した実施形態との関連において使用されているのであり、装置の相対的な位置関係によって変化するものである。

１端子付電線
１０端子
１０Ａ端部
１１基部
１２溶接部
１３被覆載置部
１３Ａ上面
１４側壁
１５圧着片
１６インシュレーションバレル部
１７突出部
１９ボルト孔
５０電線
５１被覆
５２心線
１１０端子
１１７突出部
５００超音波溶接装置
５０１アンビル
５０２電線支持台
５０３電線押さえ
５０４ホーン

Claims

電線の心線が電気的に接続される端子であって、
前記心線が溶接される溶接部と、
前記心線を覆う被覆が載置される被覆載置部と、
前記電線の軸方向に対応する長手方向に垂直な幅方向における前記被覆載置部の両縁部から延出して前記被覆に圧着される１対の圧着片と
を備え、
前記被覆載置部は、前記被覆が載置される側の面から突出する少なくとも１つの突出部であって、前記心線を前記溶接部に超音波溶接する際に前記被覆に食い込むように構成された少なくとも１つの突出部を有する、
端子。
前記少なくとも１つの突出部は、その先端が鋭角に形成されている、請求項１に記載の端子。
前記少なくとも１つの突出部は、前記幅方向における前記電線載置部の中央部に形成された中央突出部を含む、請求項１又は２に記載の端子。
前記少なくとも１つの突出部は、前記幅方向に延びる直線上に位置し、かつ、前記幅方向における前記電線載置部の中央部までの距離が等しい位置に形成された１対の側方突出部を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の端子。