JP6090142B2

JP6090142B2 - 端子および該端子の電線接続方法

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Publication number: JP6090142B2
Application number: JP2013257457A
Authority: JP
Inventors: 学北川
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: JP2015115240A

Description

本発明は端子および該端子の電線接続方法に関し、特に、車両に配索される太物電線、アルミニウム電線に接続する端子として好適に用いられるものである。

従来、電線端末に接続する銅系金属板からなる端子１００は、図７に示すように、長さ方向の一側に電線接続部１０１、他側に電気接触部１０２を連続して備え、電線接続部１０１に絶縁被覆バレル１０３と芯線バレル１０４を設けているとともに、電気接触部１０２は図示の平板形状としたタブ形状のオス端子あるいはボックス形状のメス端子としている。該端子１００に対して、電線２００の端末で露出した芯線２０１を芯線バレル１０４で加締め圧着し、絶縁被覆層２０２を絶縁被覆バレル１０３で加締め圧着している。

一方、特開２００３−３３８３２７号公報で、図８に示すように、電線２００の芯線２０１を端子３００のバレル３０２で挟まれた溶接部３０１上にセットして、上下超音波電極３１０（３１０Ａ、３１０Ｂ）で溶接し、その後、両側バレル３０２を溶接部に加締め圧着すると共に絶縁被覆層２０２を絶縁被覆バレル３０３で加締め圧着する端子が提供されている。電線の芯線を溶接した端子を、さらに、バレル３０２、絶縁被覆バレル３０３で加締め圧着しているのは、バレル３０２で溶接部を保護し、絶縁被覆バレル３０３で上下左右方向から電線２００に負荷される力で、芯線２０１が溶接部３０１から引き剥がされるのを防止するためである。

この超音波溶接とバレルによる加締め圧着の異なる２種類の方法で端子と接続する電線は、芯線が銅系金属からなる銅電線で且つ芯線断面積が８ｍｍ^２以上の太物電線、あるいは芯線径が銅電線より大きくなるアルミニウム系金属からなるアルミ電線において、芯線と端子との電気接続信頼性を高める点から好適に用いられている。

特開２００３−３３８３２７号公報

電線に接続する端子は、電線のねじれにより端子に曲がり変形が発生しやすく、特に、太物電線では端子に曲がりが発生しやすい。この端子の曲がり変形を抑制防止するには、前記図８と同様な図９に示す溶接部５０１とバレル５０３を備えた端子５００において、溶接部５０１の幅ｗと板厚ｔとの積（ｗ×ｔ）である断面積を大きくして、溶接部５０１の剛性を高める必要がある。そのため、例えば、芯線断面積が２０ｓｑのアルミ電線では、板厚ｔは２．３ｍｍ、溶接部５０１の幅ｗは１４ｍｍとされている。電線サイズに応じて端子の溶接部の幅が大となり、厚さも増大して、端子が大型化し、端子の小型化を図ることが困難となっている。

また、前記溶接とバレル圧着を行って端子を電線と接続する場合、溶接工程で電線の芯線に端子を溶接装置で溶接した後に圧着工程へ搬送し、圧着装置で電線の絶縁被覆にバレルを加締め圧着させる必要がある。このように、端子と電線の接続に溶接工程と圧着工程が必要となり、作業時間がかかると共に設備コストもかかる問題がある。

本発明は前記問題を解消せんとするもので、電線の芯線を端子に溶接して電気接続信頼性を高める端子において、幅寸法および厚さの増大を抑制して小型化を図ることを第１の課題としている。かつ、電線と端子の接続工程を簡素化することを第２の課題としている。

前記課題を解決するため、第１の発明として、導電性金属板からなる基板の長さ方向の一側に電線接続部を設けていると共に他側にボルト穴がある電気接触部を設けているボルト締めの端子において、
前記電線接続部は後端から前側の電気接触部側にかけて、絶縁被覆固定部と芯線溶接部とを備え、
前側の前記芯線溶接部は、前記基板の一方の側面から縦壁を突出したＬ字形状とし、前記基板からなる底面と前記縦壁の内面の２面を電線の芯線への溶接面としており、
後側の前記絶縁被覆固定部は、前記基板の他方の側面から縦壁を突出すると共に該縦壁の先端から横壁を突出してコ字形状とし、前記基板からなる底面と、前記縦壁からなる一側面と、前記横壁からなる上面との３面に囲まれた空間に前記電線の絶縁被覆を押し込んで固定する構成としており、
前記Ｌ形状の芯線溶接部の縦壁とコ字形状の絶縁被覆固定部の縦壁とが対角線上に位置することを特徴とする端子を提供している。

前記のように、電線の芯線と溶接する端子の芯線溶接部は、端子の基板からなる底面と該底面の幅方向の一側から突出する側面の２面とすることで、端子の基板の幅寸法を増大させることなく、該基板と側面とを合わせた溶接部全体の幅を増大させることができる。その結果、端子の板厚を厚くすることなく、断面積を増大させて端子の芯線溶接部の剛性を高めることができ、端子の大型化を抑制できる。

前記のように、端子の前記絶縁被覆固定部は、前記基板の左右他側面から縦壁を突出すると共に該縦壁の先端から横壁を突出してコ字形状とし、前記基板からなる底面と、前記縦壁からなる一側面と、前記横壁からなる上面との３面に囲まれた空間に前記電線の絶縁被覆を押し込んで固定する構成としている。

前記のように、電線の絶縁被覆の固定は、バレルを加締め圧着して固定する方法に代えて、本発明では、圧着せずに、前記コ字形状とした絶縁被覆固定部に電線の絶縁被覆を押し込んで固定している。この電線の押し込みを溶接工程で同時に行うようにして、圧着装置で行う圧着工程を廃止し、端子と電線との接続作業を溶接装置での工程だけとして、電線と端子の接続作業を簡素化している。

また、前記コ字形状の絶縁被覆固定部の縦壁は前記電線溶接部の縦壁と対角線上に位置するため、端子に接続した電線の左右方向への移動を抑制でき、かつ、電線溶接部および絶縁被覆固定部の基板からなる底面と該絶縁被覆固定部の上面とで電線の上下方向の移動を抑制できる。その結果、電線に上下左右方向から引っ張り力が負荷されるのを低減して、芯線が溶接面から剥がれるのを防止できる。

前記コ字形状の絶縁被覆固定部の内面にはリブを突設し、該リブを電線の絶縁被覆の外周面に押し付けて固定する構成とすることが好ましい。

本発明の端子は、車両に配索する電源用の太物電線で、芯線断面積が８ｍｍ^２以上の銅電線、アルミニウム系金属からなるアルミニウム電線の接続用として好適に用いられる。
これは、太物電線では、芯線を端子に溶接することで電気接続信頼性を高めることができることに因る。また、アルミニウム電線では、異種金属の銅系金属からなる端子との接触面に水分に因る腐食が発生しやすいため、該腐食の発生を防止できる溶接で端子と芯線とを接続して電気接続信頼性を高めることができる。

第２の発明として、前記第１の発明のＬ形状の芯線溶接部とコ字形状の絶縁被覆固定部を備え、前記芯線溶接部の縦壁と前記絶縁被覆固定部の縦壁とが対角線上に位置する端子と、端末側で絶縁被覆を剥離して芯線を露出させた電線端末を接続する方法であって、
溶接装置の対向する溶接電極の間に前記端子の芯線溶接部をセットし、該端子の芯線溶接部の基板上に、前記電線の芯線をセットする一方、
前記芯線に連続する絶縁被覆の部分を、前記絶縁被覆固定部の縦壁と反対側に引き出すと共に、一方の前記溶接電極を搭載した移動台上に突設した押圧材と前記端子との間に配置し、
前記移動台を端子側へ移動させて、前記溶接電極により芯線を端子の芯線溶接部に溶接し、同時に前記押圧材により電線の絶縁被覆部分を絶縁被覆固定部内へと押し込んで固定する端子と電線の接続方法を提供している。

前記のように、溶接装置の一方の溶接電極を搭載する移動台上に電線の絶縁被覆部分を端子の絶縁被覆固定部へ押し込む押圧材を突設しておくと、溶接工程で同時に絶縁被覆部分の固定作業を行うことができ、作業工程が簡単かつ短時間で行うことができる。
なお、対向する一対の溶接電極は、移動台上に搭載しない側の溶接電極を固定溶接電極としても良いし、両方を互いに近接方向に移動する移動溶接電極としてもよい。

前記溶接装置は超音波溶接装置とし、超音波により前記芯線の前記芯線溶接部とを溶接することが好ましい。
溶接方法としては、抵抗溶接と超音波溶接のいずれも用いることが可能であるが、芯線がアルミニウム系金属のアルミ電線では、アルミニウム系金属の融点が高いため、抵抗溶接では加熱温度が高くなり、熱影響で絶縁被覆の熱劣化が発生する可能性があるため、アルミ系電線では超音波溶接が好適に用いられる。なお、電線が銅系電線の場合は抵抗溶接でもよい。

前記端子を幅方向で挟む一対の溶接電極の一方は底面と一側面を有するＬ形状とし、他方の溶接電極は他側面と上面を有する倒Ｌ形状として、同士を近接移動させ、両側の溶接電極の対向する底面と上面とで芯線の上下面を挟み、かつ、両側の溶接電極の対向する側面で芯線の左右両面を挟むことで、芯線を芯線溶接部のＬ型の底面と側面の２面に確実に溶接することができる。

本発明では、電線の芯線を溶接して接続する端子において、芯線溶接部をＬ形状として、２面で芯線と溶接して接続信頼性を高めているため、端子の芯線溶接部の幅および板厚を大とすることなく剛性を高めることができる。よって、端子の大型化を抑制することができる。
また、前記芯線溶接部を設けた端子では、バレルを設けて加締め圧着する代わりに、コ字形状の絶縁被覆固定部を設け、溶接工程で、該絶縁被覆固定部に電線の絶縁被覆部分を押し込んで固定すると、圧着設備による圧着工程を廃止することができ、電線と端子の接続作業は溶接工程だけで良くなるため、作業を簡単かつ短時間にでき、生産性を高めると共にコスト低下を図ることができる。

本発明の実施形態の端子を示し、（Ａ）は一方側から見た斜視図、（Ｂ）は他方側から見た斜視図、（Ｃ）は平面図である。前記端子に電線を接続した状態の斜視図である。（Ａ）は前記端子の絶縁被覆固定部の側面図、（Ｂ）は該絶縁被覆固定部で固定する電線の断面図である。超音波溶接装置を示し、（Ａ）は概略配置図面、（Ｂ）は溶接電極で芯線を芯線溶接部に溶接する動作を示す説明図である。（Ａ）は超音波溶接装置に端子をセットした状態の概略平面図、（Ｂ）は端子に電線を挿入する状態を示す斜視図である。（Ａ）（Ｂ）は超音波溶接工程および絶縁被覆固定部での電線固定工程を示す図面である。従来例を示す斜視図である。（ａ）〜（ｃ）は他の従来例の斜視図である。図８の従来例と同様な端子を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示す端子１は、銅系金属板を打ち抜いた後、曲げ加工して形成している。端子１は基板２の長さ方向の一側（後側）に電線接続部３を設けると共に他側（前側）に電気接触部４を設けている。電気接触部４は相手型端子（図示せず）の電気接触部と接触させて電気接続を行うものである。本実施形態では、図２に示すように、端子１と接続する電線２０は、車両に配線する電線で、芯線断面積が２０ｍｍ^２の太物のアルミニウム電線からなる電源線である。該電源線からなる電線２０は電源端子とボルト締め接続するため、端子１の電気接触部４の基板２ａにボルト穴５を設けている。

端子１の電線接続部３には、前側の電気接触部４との境界から後端に向けて芯線溶接部１０と絶縁被覆固定部１３とを前記基板２の側面から突出した部分を折り曲げて形成している。
図１（Ｃ）に示すように、電気接触部４の基板２ａの幅Ｙ１は幅広とし、連続する電線接続部３の芯線溶接部１０の部分の基板２ｂの幅Ｙ２は１／２以下に縮小して幅狭とし、かつ、絶縁被覆固定部１３に連続する側で基板２ｂの幅を次第に拡大するように傾斜部２ｂ１を設け、絶縁被覆固定部１３の部分の基板２ｃの幅Ｙ３は電気接触部４の幅Ｙ１と同程度としている。

前記芯線溶接部１０は、基板２ｂの左右一側面（図中右側面）から縦壁１１を突出したＬ字形状とし、基板２からなる底面１０ａと縦壁１１の内面からなる側面１０ｂの２面を芯線への溶接面としている。前記縦壁１１は基板２ｂを次第に拡大する部分に対応する位置から、絶縁被覆固定部１３側に向けて下向き傾斜させたカット部１１ｃとし、電線２０の芯線２０ａを挿入しやすくすると共に、該芯線２０ａに連続する電線２０の絶縁被覆部２０ｂを縦壁１１より外方へ引き出しやすくしている。

端子１は前記基板２および前記Ｌ形状に屈折した芯線溶接部１０を含めた全体の板厚ｔを１．６ｍｍとしている。また、前記芯線溶接部１０の底面１０ａの幅Ｙ２を５．０ｍｍ、縦壁の側面１０ｂの幅（高さ）Ｌ２を８．０ｍｍとしている。よって、芯線溶接部１０の全体の断面積を２０．８ｍｍ^２としている。
なお、前記図９に示す従来の溶接端子では、芯線溶接部の幅は１４ｍｍ、板厚は２．３ｍｍであったため、本発明の端子１は溶接部の幅（基板幅）が５．０ｍｍと１／３、板厚は略１／２にでき、大幅な小型化および軽量化が図れる。

端子１の絶縁被覆固定部１３の基板２ｃは幅広とし、該基板２ｃの左右他側面（図中左側面）から縦壁１４を突出すると共に、縦壁１４の先端から横壁１５を突出してコ字形状としている。基板２ｃからなる底面１３ａと、縦壁１４の内面からなる一側面１３ｂと、横壁１５の上面１３ｃの３面に囲まれた空間１３ｄに、他側開口１３ｈから電線２０の絶縁被覆部２０ｂを押し込んで固定する部分としている。具体的には、図３（Ｂ）に示すように、電線２０の絶縁被覆２０ｂの直径（高さ）を１５ｍｍとすると、絶縁被覆固定部１３の上下面で挟まれた空間１３ｄの高さは１５ｍｍとし、後述するリブ１３ｒを絶縁被覆２０ｂの外周の３面で食い込ませて固定するようにしている。

絶縁被覆固定部１３の縦壁１４と芯線溶接部１０の縦壁１１とは基板２を挟んで対角線上に位置させ、縦壁１４の前端１４ａと縦壁１１の後端１１ｅとは基板２を挟んで前後方向で連続するように設定している。

また、該絶縁被覆固定部１３の底面１３ａ、一側面１３ｂおよび上面１３ｃにはそれぞれ中央部に空間１３ｄに向けて前記リブ１３ｒを突設している。空間１３ｄに押し込まれる電線の絶縁被覆２０ｂの外周面に３方向からリブ１３ｒを食い込むように押し付けて、電線２０が確実に固定されるようにしている。

つぎに、前記端子１を電線２０に接続する方法および装置について、図４〜図６を参照して説明する。
端子１の芯線溶接部１０に電線２０の端末に露出させた芯線２０ａを溶接するために、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、超音波溶接装置３０の固定溶接電極３１と移動溶接電極３２を対向して設置している。なお、固定溶接電極３１を固定とせずに、移動可能としても良い。

固定溶接電極３１は下部３１ａの左端より側部３１ｂが上向きに突出したＬ形状とし、移動溶接電極３２は上部３２ａの右端の側部３２ｂが下向きに突出した倒Ｌ形状としている。これにより、移動溶接電極３２を固定溶接電極３１へ移動させると、芯線２０ａの上下および左右両側に溶接電極を接触させて、芯線２０ａの下面を端子１の芯線溶接部１０の底面１０ａに溶接し、芯線２０ａの側面を芯線溶接部１０の側面１０ｂに溶接できるようにしている。

前記移動溶接電極３２を移動台３４上に搭載すると共に、該移動台３４に電線２０の絶縁被覆２０ｂを端子１の絶縁被覆固定部１３に開口１３ｈより空間１３ｄに押し込むための押圧材３５を突設している。

図５（Ａ）に示すように、固定溶接電極３１の下部３１ａ上に端子１の芯線溶接部１０の底面１０ａを載置して、側面１０ｂと反対側に側部３１ｂを配置する。この時点では、移動台２４は端子１から離れて位置し、端子１に電線２０を挿入しやすくしている。

前記のように、超音波溶接装置３０にセットした端子１に対して、図５（Ｂ）に示すように、電線２０の端末を上方から挿入し、芯線２０ａを芯線溶接部１０上にセットする。図６（Ａ）に示すように、連続する絶縁被覆２０ｂは絶縁被覆固定部１３に押し込むことは容易にできないため、開口１３ｈの外方へ屈折させた状態で引き出す。この状態で、電線２０が引き出された開口１３ｈと対向する位置に押圧材３５が位置し、芯線溶接部１０の縦壁１１の外面と対応した位置に移動溶接電極３２が位置する。

前記のように、端子１に電線２０をセットした後に、移動台３４を端子１側へ移動させ、図６（Ｂ）に示すように、押圧材３５で電線２０の絶縁被覆２０ｂを絶縁被覆固定部１３の開口１３ｈより空間１３ｄに押し込み、絶縁被覆２０ｂの外周にリブ１３ｒを食い込ませて固定する。

前記移動台３４の移動で移動溶接電極３２は端子１の芯線溶接部１０の縦壁外面に当接する。この状態で、移動溶接電極３２と対向する固定溶接電極３１とで前記のように電線２０の芯線２０ａを左右両側および上下両側から挟持した状態となり、通電することで、芯線２０ａは芯線溶接部１０の底面１０ａと側面１０ｂの２面に超音波溶接される。

前記のように、電線２０の芯線２０ａを端子１の芯線溶接部１０に溶接する作業と、絶縁被覆２０ｂを絶縁被覆固定部１３に圧入固定する作業を同時に行うことができ、接続作業の効率化を図ることができる。

本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を越えない範囲で種々に変形することができる。例えば、前記アルミニウム電線に変えて銅電線を端子に接続してもよい。また、超音波溶接装置では、対向する溶接電極を両方とも移動させてもよく、さらに、超音波溶接に代えて抵抗溶接でもよい。

１端子
２基板
３電線接続部
４電気接触部
１０芯線溶接部
１３絶縁被覆固定部
２０電線
２０ａ芯線
２０ｂ絶縁被覆

Claims

導電性金属板からなる基板の長さ方向の一側に電線接続部を設けていると共に他側にボルト穴がある電気接触部を設けているボルト締めの端子において、
前記電線接続部は後端から前側の電気接触部側にかけて、絶縁被覆固定部と芯線溶接部とを備え、
前側の前記芯線溶接部は、前記基板の一方の側面から縦壁を突出したＬ字形状とし、前記基板からなる底面と前記縦壁の内面の２面を電線の芯線への溶接面としており、
後側の前記絶縁被覆固定部は、前記基板の他方の側面から縦壁を突出すると共に該縦壁の先端から横壁を突出してコ字形状とし、前記基板からなる底面と、前記縦壁からなる一側面と、前記横壁からなる上面との３面に囲まれた空間に前記電線の絶縁被覆を押し込んで固定する構成としており、
前記Ｌ形状の芯線溶接部の縦壁とコ字形状の絶縁被覆固定部の縦壁とが対角線上に位置することを特徴とする端子。
前記コ字形状の絶縁被覆固定部の内面にはリブが突設され、該リブは電線の絶縁被覆の外周面に押し付けられるものとしている請求項１に記載の端子。
前記電線は車両に配線する電源用の太物電線で、芯線断面積が８ｍｍ ^２以上の銅電線およびアルミニウム電線の接続用である請求項１または請求項２に記載の端子。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の端子で、端末側で絶縁被覆を剥離して芯線を露出させた電線端末を接続する方法であって、
溶接装置の対向する固定溶接電極と移動溶接電極の間に前記端子の芯線溶接部をセットし、該端子の芯線溶接部の基板上に、前記電線の芯線をセットする一方、
前記芯線に連続する絶縁被覆の部分を、前記絶縁被覆固定部の縦壁と反対側に引き出すと共に、前記移動溶接電極を搭載した移動台上に突設した押圧材と前記端子との間に配置し、
前記移動台を端子側へ移動させて、前記移動溶接電極と固定溶接電極とにより芯線を端子の芯線溶接部に溶接し、同時に前記押圧材により電線の絶縁被覆部分を絶縁被覆固定部の縦壁側へと押し込んで固定している端子と電線の接続方法。
前記溶接装置は超音波溶接装置からなり、超音波溶接で前記端子の芯線溶接部に前記電線の芯線を超音波溶接している請求項４に記載の端子と電線の接続方法。