JP2024103839A - 端子金具および端子付き電線 - Google Patents

Abstract

【課題】電線との接合強度を向上することができる端子金具および端子付き電線を提供することを目的とする。【解決手段】端子金具１は、電線Ｗの端末から露出する導体部Ｗ１に対して超音波接合される超音波接合部３と、超音波接合部３と一体で形成され、相手部材と電気的に接続される電気接続部２と、を備え、超音波接合部３は、電線Ｗの軸線方向Ｘに沿って延在する底壁３１と、底壁３１から軸線方向Ｘと交差する高さ方向Ｚに沿って突出する一対の側壁３２と、を有し、底壁３１および一対の側壁３２には、それぞれの導体部Ｗ１と面する内面３１ａ、３２ａに凹部３３が設けられ、一対の側壁３２における凹部３３は、少なくとも超音波接合後の導体部Ｗ１の高さ方向Ｚに沿った第１高さｈ１よりも高くなるように形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、端子金具および端子付き電線に関する。

従来の端子金具に関する技術として、例えば、特許文献１には、電線の端末から露出する導体部に対して超音波接合される超音波接合部と、超音波接合部と一体で形成され相手部材と電気的に接続される電気接続部と、を備えた端子金具が開示されている。この端子金具では、超音波接合部は、底壁および当該底壁と交差する一対の側壁を有し、底壁に超音波接合時に溶けた電線の絶縁被覆部を収容するための凹部が設けられている。

特開２０１７－００４９１１号公報

ところで、上述した特許文献１に記載の端子金具では、例えば、電線との接合強度の向上の点で更なる改善の余地がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、電線との接合強度を向上することができる端子金具および端子付き電線を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る端子金具は、電線の端末から露出する導体部に対して超音波接合される超音波接合部と、前記超音波接合部と一体で形成され、相手部材と電気的に接続される電気接続部と、を備え、前記超音波接合部は、前記電線の軸線方向に沿って延在する底壁と、前記底壁から前記軸線方向と交差する高さ方向に沿って突出する一対の側壁と、を有し、前記底壁および前記一対の側壁には、それぞれの前記導体部と面する内面に凹部が設けられ、前記一対の側壁における前記凹部は、少なくとも超音波接合後の前記導体部の前記高さ方向に沿った第１高さよりも高くなるように形成される。

本発明に係る端子金具および端子付き電線は、超音波接合部の底壁および一対の側壁の内面に凹部が設けられ、一対の側壁における凹部は、少なくとも超音波接合後の導体部の高さ方向に沿った第１高さよりも高くなるように形成される。この構成により、端子金具および端子付き電線は、例えば、凹部によって電線の導体部に対する底壁および一対の側壁の接触面積が増大し、ひいては超音波接合時の導体部と底壁および一対の側壁との相対的な摺動に伴って摩擦がより発生しやすくなり、塑性流動が促進される。この結果、端子金具および端子付き電線は、電線との接合強度を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る端子金具が適用される端子付き電線の例示的な斜視図であって、超音波接合後の状態を示した図である。 図２は、実施形態に係る端子金具が適用される端子付き電線の例示的な正面図である。 図３は、実施形態に係る端子金具の例示的な斜視図である。 図４は、実施形態に係る端子金具が適用される端子付き電線の例示的な断面図であって、超音波接合後の状態を示した図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、下記実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。なお、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。

［実施形態］
図１は、実施形態に係る端子金具１が適用される端子付き電線１０の斜視図であって、超音波接合後の状態を示した図である。図１に示される本実施形態に係る端子付き電線１０は、車両に使用されるワイヤハーネス等に適用されるものである。ここで、ワイヤハーネスは、例えば、車両に搭載される各装置間の接続のために、電源供給や信号通信に用いられる複数の電線Ｗを束にして集合部品とし、コネクタ等で複数の電線Ｗを各装置に接続するようにしたものである。

本実施形態の端子付き電線１０は、電線Ｗと、当該電線Ｗの端末に超音波接合される端子金具１と、を備えている。そして、本実施形態の端子付き電線１０は、端子金具１を構成する超音波接合部３に後述する凹部３３を設けると共に、当該凹部３３を超音波接合部３の底壁３１と一対の側壁３２とに渡って設けることにより、端子金具１と電線Ｗとの接合強度の向上を図ったものである。以下、各図を参照して端子付き電線１０の各構成について詳細に説明する。

なお、以下の説明では、互いに交差する第１方向、第２方向、及び、第３方向のうち、第１方向を「軸線方向Ｘ」といい、第２方向を「幅方向Ｙ」といい、第３方向を「高さ方向Ｚ」という。ここでは、軸線方向Ｘと幅方向Ｙと高さ方向Ｚとは、相互に略直交する。軸線方向Ｘは、典型的には、端子金具１が設けられる電線Ｗの軸線に沿う方向、当該電線Ｗが延在する延在方向、端子金具１の長手方向に相当する。高さ方向Ｚは、典型的には、端子金具１の厚さ方向（上下方向）に相当する。幅方向Ｙは、軸線方向Ｘおよび高さ方向Ｚと交差する交差方向に相当する。また、以下の説明で用いる各方向は、特に断りのない限り、電線Ｗが端子金具１に組み付けられた状態での方向として説明する。

電線Ｗは、例えば、導電性を有する線状の複数の導体部Ｗ１と、当該導体部Ｗ１の外側を覆う絶縁性を有する絶縁被覆部Ｗ２と、を含んで構成される。電線Ｗは、絶縁被覆部Ｗ２で導体部Ｗ１を被覆した絶縁電線である。本実施形態の導体部Ｗ１は、導電性を有する金属素線を複数束ねた芯線であるが、当該複数の金属素線を撚り合わせた撚り芯線であってもよい。

絶縁被覆部Ｗ２は、導体部Ｗ１の外周側を被覆する電線被覆である。絶縁被覆部Ｗ２は、例えば、絶縁性の樹脂材料（ＰＰやＰＶＣ、架橋ＰＥ等。耐摩耗性や耐薬品性、耐熱性等に配慮して適宜選定される。）等を押出成形することによって形成される。電線Ｗは、軸線方向Ｘに沿って線状に延在し、軸線方向Ｘ（延在方向）に対してほぼ同じ径で延びるように形成される。

また、電線Ｗは、導体部Ｗ１の断面形状（軸線方向Ｘと交差する方向の断面形状）が略円形状、絶縁被覆部Ｗ２の断面形状が略円環形状となっており、全体として略円形状の断面形状となっている。電線Ｗは、少なくとも導体部Ｗ１の一方の端末において、絶縁被覆部Ｗ２が剥ぎ取られており、当該導体部Ｗ１の一方の端末が絶縁被覆部Ｗ２から露出し、当該露出している導体部Ｗ１の端末に端子金具１が設けられる。

端子金具１は、電線Ｗが電気的に接続され、導電性を有する相手部材が接続される端子部材である。端子金具１は、例えば、電気接続部２と、超音波接合部３と、電線圧着部４と、を含んで構成される。電気接続部２と超音波接合部３と電線圧着部４とは、全体が一体で導電性を有する金属部材によって構成される。

具体的には、端子金具１は、一枚の板金を、電気接続部２、超音波接合部３、電線圧着部４等の各部に対応した形状にあわせて打ち抜き加工、プレス加工、折り曲げ加工等の各種加工によって成形することで各部が立体的に一体で形成される。端子金具１は、軸線方向Ｘに沿って一方側から他方側に向かって、電気接続部２、超音波接合部３、電線圧着部４の順で並んで相互に連結される。

電気接続部２は、相手部材と電気的に接続される部分である。相手部材は、例えば、アース部材等である。すなわち、本実施形態の電気接続部２は、相手部材であるアース部材等に締結されるいわゆる丸形端子（ＬＡ端子）として構成される。なお、相手部材は、この例には限定されず、例えば、雄型や雌型の相手側端子等であってもよい。この場合、電気接続部２は、相手部材である相手側端子に対して電気的に接続される端子接続部として構成される。

超音波接合部３は、電線Ｗが接続され、当該電線Ｗの端末と端子金具１とを電気的に接続する部分である。超音波接合部３は、電線Ｗの端末に露出した導体部Ｗ１に対して超音波接合される。超音波接合部３は、例えば、底壁３１と、当該底壁３１と交差する一対の側壁３２と、を含んで構成される。超音波接合部３は、底壁３１と一対の側壁３２との間の挿入空間部３５に電線Ｗの導体部Ｗ１が挿入された状態で当該導体部Ｗ１と超音波接合される。

また、超音波接合部３は、電気接続部２と電線圧着部４との間に介在し、当該電気接続部２と電線圧着部４とを連結している。端子金具１は、電気接続部２と電線圧着部４とが超音波接合部３を介して接続され、電気接続部２は、超音波接合部３を介して電線Ｗの導体部Ｗ１と電気的に接続され導通される。

電線圧着部４は、電線Ｗの端末における絶縁被覆部Ｗ２と端子金具１とを圧着する部分である。電線圧着部４は、例えば、軸線方向Ｘに沿って延びる平板状の底壁４１と、当該底壁４１と交差する一対のバレル片部４２と、を含んで構成される。電線圧着部４は、底壁４１と一対のバレル片部４２とによって電線Ｗの絶縁被覆部Ｗ２に対して加締められ、圧着される。

一対のバレル片部４２は、電線圧着部４において底壁４１から幅方向Ｙの両側にそれぞれ帯状に延びて形成され、底壁４１との間に電線Ｗの絶縁被覆部Ｗ２を包んで加締められ圧着される部分である。一対のバレル片部４２は、電線圧着部４の圧着加工前（図３参照）の状態において、Ｕ字状に形成された電線圧着部４の側壁となる部分である。一対のバレル片部４２のうち一方は、底壁４１から幅方向Ｙの一方側に延び、他方は、底壁４１から幅方向Ｙの他方側に延びる。

本実施形態の一対のバレル片部４２は、絶縁被覆部Ｗ２に対して巻き付けられて加締められ、圧着された状態で、互いに重なり合う（オーバーラップする）ように底壁４１側の根元から先端までの長さが設定されている。電線圧着部４は、底壁４１および一対のバレル片部４２によって、一対のバレル片部４２の間に配置された電線Ｗの絶縁被覆部Ｗ２の外側を包んで絶縁被覆部Ｗ２に対して加締められ圧着される。

上記のように構成される端子付き電線１０は、超音波接合部３と導体部Ｗ１とが超音波接合され、電線圧着部４と絶縁被覆部Ｗ２とが圧着されることで、端子金具１が電線Ｗの端末に固定される。そして、端子付き電線１０は、端子金具１の電気接続部２に相手部材が電気的に接続される。

図２は、端子付き電線１０の正面図であって、図１の端子付き電線１０を軸線方向Ｘの一方側から見た図である。図２に示されるように、電線Ｗの導体部Ｗ１と超音波接合部３とは、例えば、ホーンＨや、不図示のアンビル、プレス金型、プレス成型機等を有する超音波接合装置２０によって超音波接合される。

具体的には、電線Ｗの導体部Ｗ１は、まず、プレス金型およびプレス成形機によって超音波接合部３における挿入空間部３５の幅方向Ｙに沿った挿入幅に合わせてプレス成型される。そして、プレス成形された導体部Ｗ１は、一対の側壁３２の間の挿入空間部３５に挿入され、ホーンＨによって高さ方向Ｚの一方側から加圧されながら超音波接合部３に超音波接合される。

なお、プレス金型には、導体部Ｗ１の幅規制用の溝部が設けられており、当該溝部は、挿入空間部３５の挿入幅に合わせた幅を有し、当該溝部に導体部Ｗ１を嵌合することにより、導体部Ｗ１の幅を挿入空間部３５の挿入幅に合わせて規制する。プレス成型機は、プレス金型により規制された導体部Ｗ１を、高さ方向Ｚの一方側から加圧して所定の平板状にプレス成型する。

ホーンＨは、プレス成型された導体部Ｗ１が挿入空間部３５に挿入された状態で、当該導体部Ｗ１を不図示のアンビルとの間で加圧しながら超音波振動を加え、導体部Ｗ１と超音波接合部３とを相対的に摺動させることで超音波接合する。なお、アンビルにおける超音波接合部３との接触部分は、超音波接合部３の形状に合わせた形状に形成されており、これにより電線Ｗの導体部Ｗ１と超音波接合部３との高い密着性が確保され、良好な接合性が得られる。

図３は、端子金具１の斜視図であって、超音波接合前および圧着加工前の状態を示した図である。図３に示されるように、超音波接合部３は、例えば、底壁３１と一対の側壁３２とによって軸線方向Ｘと交差した断面が略Ｕ字状に形成される。底壁３１および一対の側壁３２は、上述した電線Ｗの導体部Ｗ１（図４参照）が挿入される挿入空間部３５を区画するための構造体である。

底壁３１は、平板状に形成され、軸線方向Ｘに沿って延びている。一対の側壁３２は、底壁３１の幅方向Ｙの両端部から高さ方向Ｚに沿って突出して形成され、軸線方向Ｘに沿って延びている。超音波接合部３は、底壁３１と一対の側壁３２とが一体で形成され、これら底壁３１および一対の側壁３２によって囲われた空間部が上述した挿入空間部３５として機能する。挿入空間部３５における底壁３１と一対の側壁３２との間の角部３４は、例えば、導体部Ｗ１の外周面に沿って延びる円弧面状に形成される。

上記のように構成される超音波接合部３は、底壁３１と一対の側壁３２とによって形成される挿入空間部３５に、上述したプレス金型およびプレス成型機によって所定の平板状にプレス成型された電線Ｗの導体部Ｗ１が挿入される。また、電線圧着部４における底壁４１と一対のバレル片部４２とによって形成される挿入空間部に、電線Ｗの絶縁被覆部Ｗ２が挿入される。

ここで、本実施形態では、超音波接合部３には、導体部Ｗ１と面する底壁３１および一対の側壁３２の内面３１ａ、３２ａに複数の凹部３３が設けられている。複数の凹部３３は、底壁３１および一対の側壁３２の内面３１ａ、３２ａから導体部Ｗ１と離れる方向、すなわち高さ方向Ｚまたは幅方向Ｙに沿って凹み、導体部Ｗ１側に向けて開放されている。本実施形態では、複数の凹部３３は、例えば、幅方向Ｙに沿って横長に延びるスリット溝状に形成される。

また、複数の凹部３３は、例えば、底壁３１と一対の側壁３２とに渡って延びるように設けられている。すなわち、複数の凹部３３は、一対の側壁３２において高さ方向Ｚに沿って延びる両端部３３ａと、両端部３３ａと接続され底壁３１において幅方向Ｙに沿って延びる中央部と、を含んで構成される。複数の凹部３３は、高さ方向Ｚまたは幅方向Ｙに沿って凹んだ当該凹部３３の底面と一対の側面とによって導体部Ｗ１に対する底壁３１および一対の側壁３２の接触面積を増やす機能を有している。

図４は、端子付き電線１０の断面図であって、超音波接合後の状態を示した図である。図４に示されるように、複数の凹部３３は、挿入空間部３５において軸線方向Ｘに互いに間隔をあけて並んでいる。本実施形態では、複数の凹部３３は、互いに同一の形状である。すなわち、複数の凹部３３は、挿入空間部３５において軸線方向Ｘに整列するように設けられている。

そして、本実施形態では、一対の側壁３２における凹部３３は、少なくとも超音波接合後の導体部Ｗ１の高さ方向Ｚに沿った第１高さｈ１よりも高くなるように形成される。具体的には、凹部３３は、当該凹部３３の両端部３３ａにおける高さ方向Ｚに沿った第２高さｈ２が第１高さｈ１よりも高くなるように形成される。言い換えると、凹部３３は、導体部Ｗ１の第１高さｈ１よりも高さ方向Ｚの一方側（上方側）に位置するように延びている。

なお、本実施形態では、凹部３３は、超音波接合後における導体部Ｗ１の高さ方向Ｚに沿った第１高さｈ１よりも高くなるように形成されているが、この例には限定されない。凹部３３は、例えば、超音波接合前の導体部Ｗ１の高さ方向Ｚに沿った高さ、具体的には、上述したプレス金型およびプレス成型機によって所定の平板状にプレス成型された状態の導体部Ｗ１の高さ方向Ｚに沿った第３高さ（不図示）よりも高くなるように形成されると好適である。

また、本実施形態では、凹部３３は、底壁３１と一対の側壁３２とに渡って延びるように設けられているが、この例には限定されず、例えば、底壁３１と一対の側壁３２とにそれぞれ別々の凹部３３が設けられてもよい。言い換えると、凹部３３は、底壁３１と一対の側壁３２とに渡って連続的に設けられるのでは無く、幅方向Ｙに間欠的に設けられてもよい。一対の側壁３２における凹部３３は、例えば、超音波接合時に挿入空間部３５内で一対の側壁３２と導体部Ｗ１とが接触する範囲よりも高さ方向Ｚの一方側（上方側）に位置するように延びていると好適である。

ここで、仮に、挿入空間部３５内の底壁３１のみに凹部３３が設けられた場合、上述したホーンＨ（図２参照）で導体部Ｗ１を押し付ける高さ方向Ｚの接合強度と比較して、ホーンＨで押し付ける高さ方向Ｚと垂直な幅方向Ｙの接合強度が比較的弱くなってしまう虞がある。そして、接合する導体部Ｗ１の外径や数が増える程、高さ方向Ｚにおいて挿入空間部３５内で一対の側壁３２と導体部Ｗ１とが接触する範囲が増えるため、必要な接合強度が得られなくなってしまう虞がある。

その点、本実施形態によれば、挿入空間部３５内の底壁３１および一対の側壁３２に凹部３３が設けられているため、例えば、凹部３３によって一対の側壁３２の導体部Ｗ１に対する接触面積を増やすことができる。これにより、超音波接合時に導体部Ｗ１と一対の側壁３２との相対的な摺動に伴って摩擦がより発生しやすくなって塑性流動が促進され、ひいてはホーンＨで押し付ける高さ方向Ｚと垂直な幅方向Ｙの接合強度を確保しやすくなる。

以上のように、本実施形態の端子金具１および端子付き電線１０は、超音波接合部３の底壁３１および一対の側壁３２の内面３１ａ、３２ａに凹部３３が設けられ、一対の側壁３２における凹部３３は、少なくとも超音波接合後の導体部Ｗ１の高さ方向Ｚに沿った第１高さｈ１よりも高くなるように形成される。この構成により、端子金具１および端子付き電線１０は、例えば、凹部３３によって電線Ｗの導体部Ｗ１に対する底壁３１および一対の側壁３２の接触面積が増大し、ひいては超音波接合時の導体部Ｗ１と底壁３１および一対の側壁３２との相対的な摺動に伴って摩擦がより発生しやすくなり、塑性流動が促進される。この結果、端子金具１および端子付き電線１０は、電線Ｗとの接合強度を向上することができる。

また、本実施形態の端子金具１および端子付き電線１０では、凹部３３は、底壁３１と一対の側壁３２とに渡って延びるように設けられ、凹部３３の両端部３３ａにおける高さ方向Ｚに沿った第２高さｈ２が第１高さｈ１よりも高くなるように形成される。この構成により、端子金具１および端子付き電線１０は、例えば、凹部３３が底壁３１と一対の側壁３２とに渡って連続的では無く間欠的に設けられる場合、言い換えると、底壁３１と一対の側壁３２とにそれぞれ別々の凹部３３が設けられる場合と比べて、導体部Ｗ１に対する底壁３１および一対の側壁３２の接触面積が増大して電線Ｗとの接合強度をより高めることができたり、凹部３３ひいては端子金具１の製造に要する手間や費用等を低減できたりする。

また、本実施形態の端子金具１および端子付き電線１０では、底壁３１および一対の側壁３２には、軸線方向Ｘに互いに間隔をあけて複数の凹部３３が設けられる。この構成により、端子金具１および端子付き電線１０は、例えば、複数の凹部３３によって導体部Ｗ１に対する底壁３１および一対の側壁３２の接触面積が増大するため、超音波接合時の導体部Ｗ１と底壁３１および一対の側壁３２との相対的な摺動に伴って摩擦がより発生しやすくなり、ひいては端子金具１と電線Ｗとの接合強度をより一層高めることができる。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

１ 端子金具
２ 電気接続部
３ 超音波接合部
４ 電線圧着部
１０ 端子付き電線
３１ 底壁
３１ａ 内面
３２ 側壁
３２ａ 内面
３３ 凹部
３３ａ 両端部
Ｈ ホーン
ｈ１ 第１高さ
ｈ２ 第２高さ
Ｗ 電線
Ｗ１ 導体部
Ｗ２ 絶縁被覆部
Ｘ 軸線方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 高さ方向

Claims (4)

1. 電線の端末から露出する導体部に対して超音波接合される超音波接合部と、
   前記超音波接合部と一体で形成され、相手部材と電気的に接続される電気接続部と、を備え、
   前記超音波接合部は、前記電線の軸線方向に沿って延在する底壁と、前記底壁から前記軸線方向と交差する高さ方向に沿って突出する一対の側壁と、を有し、
   前記底壁および前記一対の側壁には、それぞれの前記導体部と面する内面に凹部が設けられ、
   前記一対の側壁における前記凹部は、少なくとも超音波接合後の前記導体部の前記高さ方向に沿った第１高さよりも高くなるように形成される、
   端子金具。
2. 前記凹部は、前記底壁と前記一対の側壁とに渡って延びるように設けられ、
   前記凹部の両端部における前記高さ方向に沿った第２高さが前記第１高さよりも高くなるように形成される、
   請求項１に記載の端子金具。
3. 前記底壁および前記一対の側壁には、前記軸線方向に互いに間隔をあけて複数の前記凹部が設けられる、
   請求項１または２に記載の端子金具。
4. 電線と、
   前記電線の端末から露出する導体部に対して超音波接合される超音波接合部、および前記超音波接合部と一体で形成され相手部材と電気的に接続される電気接続部を含む端子金具と、を備え、
   前記超音波接合部は、前記電線の軸線方向に沿って延在する底壁と、前記底壁から前記軸線方向と交差する高さ方向に沿って突出する一対の側壁と、を有し、
   前記底壁および前記一対の側壁には、それぞれの前記導体部と面する内面に凹部が設けられ、
   前記一対の側壁における前記凹部は、少なくとも超音波接合後の前記導体部の前記高さ方向に沿った第１高さよりも高くなるように形成される、
   端子付き電線。
   
   

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