JP6128946B2 - 電線と端子の接合構造及び接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、電線と端子の接合構造及び接合方法に関する。

電線と端子の接合については、電線の絶縁被覆を剥がして複数の素線から形成される芯線を露出させ、この露出させた芯線の端部を端子に超音波溶接により接合する手法が知られている。この超音波溶接では、端子の接合受け部に露出させた芯線の端部を配置し、この芯線の端部に適度な圧力を加えながら超音波による振動を与えることで芯線と端子の接合受け部に金属結合を生じさせて接合を行う。

この種の技術としては、特許文献１の技術が知られている。特許文献１では、電線の露出させた芯線の端部をその厚み方向から加圧して平板状にプレス成型した後、これを端子に形成された一対の側壁間の接合受け部にセットして超音波溶接を行うことが開示されている。これにより、超音波溶接時に素線がばらけることなく、接合受け部に芯線を確実に接合することができる。

特開２００６−１７２９２７号公報

ところで、特許文献１では、接合受け部にセットされた芯線に超音波接合装置の加圧加振ホーンを当接させ、加圧しながら芯線の軸方向に振幅する超音波振動を与えているが、この振動に伴って、芯線が当初の設置位置から振幅方向にずれることがある。このような芯線の位置ずれは、芯線と端子の接合状態が変動する要因となり、接合面積のばらつきを招くおそれがある。

本発明の課題は、このような問題に鑑みてなされたものであり、超音波振動による芯線の動き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、電線の露出された芯線を端子に超音波接合する電線と端子の接合構造であって、端子は、芯線の先端部が接合される第１の面と、芯線の先端部よりも後方の露出部が当接される第２の面とを有し、第２の面は、第１の面よりも高い部位を有して形成されることを特徴とする。

すなわち、芯線と端子を超音波接合する場合、芯線には、芯線の配索方向、つまり、芯線の軸方向に振動する超音波振動が与えられる。このため、互いに高さが異なる第１の面と第２の面をそれぞれ端子に形成し、芯線をこれらの面とそれぞれ当接させながら、超音波振動を与える。これにより、芯線が振動する際の摩擦を大きくすることができるため、芯線の振動による動きを抑制することができる。また、芯線の動きを抑制することで、芯線と端子との接合面に振動を効率よく伝えることができるから、芯線の接合面積や接合強度が安定し、電線と端子の接続構造の信頼性を高めることができる。

この場合において、端子は、第２の面が、芯線の軸方向と交差する方向に延在する突条部を有して形成されていてもよいし、傾斜面を有して形成されていてもよい。

これらの面は、例えば、金属板材をプレス成型することにより、容易に形成することができる。

また、上記の接続構造を得るため、本発明の電線と端子の接合方法は、端子が、芯線の先端部が接合される第１の面と、芯線の先端部よりも後方の露出部が当接される第２の面とを有し、第２の面は、第１の面よりも高い部分を有して形成され、芯線の露出部を端子の第２の面に当接させるとともに、芯線の先端部を端子の第１の面に押し付けながら、芯線の軸方向に振動する超音波振動を芯線に与えることにより、芯線の先端部を端子の第１の面に接合させることを特徴とする。

本発明によれば、超音波振動による芯線の動きを抑制することができる。

本発明が適用される接合構造に用いる端子の外観を示す斜視図である。 本発明が適用される接合構造に用いる電線の露出させた芯線の外観を示す斜視図である。 電線の露出された芯線を端子に超音波接合する様子を示す図である。 端子に対して芯線の接合方向を変更した変形例である。 本発明が適用される接合構造の他の実施形態に用いる端子の外観を示す斜視図である。 本発明が適用される他の接合構造において、電線の露出された芯線を端子に超音波接合する様子を示す図である。

以下、本発明に係る電線と端子の接続構造及び接続方法を図面に基づいて説明する。以下の説明では、説明を容易にするために、矩形の板材を用いた単純構造の端子を用いる例を説明する。なお、本実施形態の電線と端子の接続構造の用途は、特に限定されるものではないが、例えば自動車などの車両に搭載される電装品などに接続される電線の接続部分に用いることができる。

図１に、本実施形態の接続構造に用いる端子の外観を示す。本実施形態の端子１１は、略矩形の平面状に形成された金属製のベース板１３に所定の加工を施して形成される。なお、以下の説明において、図１の矢印Ｘで示す方向を前後（長手）方向、矢印Ｙで示す方向を幅（短手）方向、矢印Ｚで示す方向を上下（厚み）方向とする（以下、図２を除いた他の図においても同様）。なお、矢印Ｚ方向は、図の上方を端子の上方として規定する。

ベース板１３は、前後方向を長手とする略矩形の平板部材であり、その前後方向の一端側に、端子１１を被接続部に接続するためのボルト又はねじが挿通される取付孔１５が設けられる。ベース板１３の他端側には、幅方向に所定の長さ（例えばベース板１３の全幅の半分以上の長さ）で延在する突条部１７が設けられる。突条部１７は、ベース板１３を上方に突出するように曲折させて形成され、断面が略三角状（逆Ｖ字状）の突条をなしている。この突条部１７は、例えば、周知のプレス成形により形成することができる。

ベース板１３の上面（突条部１７が突出する面）には、取付孔１５と突条部１７との間に、電線の芯線が接合される接合面１９が形成される。この接合面１９は、平面状に形成される。以下、本実施形態では、適宜、接合面１９を第１の面といい、突条部１７を第２の面という。

図２に、本実施形態の電線の構造を示す。本実施形態の電線２１は、複数の素線２３から形成される芯線２５を絶縁被覆２７で被覆した構造であり、先端部の絶縁被覆２７を剥ぎ取って芯線２５を部分的に露出させ、これを接合面１９と当接させる露出端部２９とする。この露出端部２９は、端子１１への接合に先だって、所定の成型（以下、適宜にプレフォーミングという。）が施され、断面が略矩形をなしている。

プレフォーミングでは、まず、電線２１の露出端部２９を、断面が略矩形の溝を有する金型内にセットする。そして、金型内にセットされた露出端部２９を所定の圧力で加圧手段により押し付けて成型する。図２は、プレフォーミングされた後の露出端部２９を示している。

図３は、プレフォーミングされた露出端部２９を、端子１１に超音波接合する様子を示す。超音波接合する際は、まず、電線２１の絶縁被覆２７の先端側を把持し、プレフォーミングされた電線２１の露出端部２９のうち、基端側（絶縁被覆２７側）の露出部３０を端子１１の第２の面である突条部１７と当接させる。このとき、電線２１は、必要に応じて、露出部３０が突条部１７を所定の圧力で押し付けるように保持される。

一方、露出端部２９は、先端側の接合部２８が、端子１１の第１の面である接合面１９と対向する位置に配置される。この時点で、接合部２８と接合面１９は、互いに非接触の状態となっていてもよい。露出端部２９は、突条部１７の延在する方向と交差（例えば略直交）する方向に軸方向を向けて配置される。

この状態で、図３の矢印で示す方向から、超音波加振ホーンを露出端部２９の先端部と接触させ、露出端部２９の接合部２８を端子１１の接合面１９に押し付けながら、超音波振動を与える。この超音波振動は、その振動方向（振幅方向）が、露出端部２９の軸方向と略一致し、突条部１７と交差するように設定される。

このように、超音波加振ホーンが露出端部２９を押し付けることにより、露出端部２９は、その軸方向に沿って、高さの異なる第１の面（接合面１９）及び第２の面（突条部１７）とそれぞれ当接された状態となる。すなわち、露出端部２９は、接合部２８が、超音波加振ホーンによって、第１の面に押し付けられ、これと追従するように、露出部３０が第２の面に押し付けられた状態で振動する。これにより、露出端部２９は、接合部２８が端子１１の接合面１９と超音波接合される。

本実施形態によれば、超音波接合時において、露出端部２９の接合部２８が、接合面１９に押し付けられることにより、露出端部２９の露出部３０も、突条部１７に所定の圧力で押し付けられる。つまり、露出端部２９は、端子１１上で、互いに異なる高さの接合面１９及び突条部１７と、それぞれ所定の圧力で接触する。そして、突条部１７は、露出端部２９の振動方向と交差するように配置されている。このため、超音波接合時には、振動する露出端部２９と端子１１との摩擦が大きくなる。その結果、接合面１９に対して、露出端部２９が振動方向に動くのを抑制することができ、振動を接合面１９に効率よく伝えることができる。したがって、露出端部２９の接合面積や接合強度が安定し、電線２１と端子１１の接続構造の信頼性を高めることができる。

なお、本実施形態では、ベース板１３の前後方向に沿って、露出端部２９を接合する場合を説明したが、露出端部２９を接合する方向は、この方向に限られるものではない。例えば、図４に示すように、ベース板１３の幅方向に沿って、露出端部２９を配置し、超音波接合することもできる。この場合、突条部１７は、露出端部２９の軸方向と交差するように、ベース板１３の前後方向に沿って設けられる。これにより、上記と同様に、超音波接合時の露出端部２９の動きを抑制することができ、接合面積や接合強度を安定させることができる。

次に、本発明に係る電線と端子の接続構造及び接続方法の他の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上記の実施形態と相違する点を中心に説明し、上記の実施形態と共通する点は、説明を省略する。

図５に、本実施形態の接続構造にかかる端子の外観を示す。本実施形態の端子３１は、傾斜面３３とこれに連なる段差面３５をそれぞれ第２の面としている点で、上記の実施形態と異なる。傾斜面３３は、ベース板１３の前後方向において、取付孔１５と反対側の端部をベース板１３の幅方向に伸びる線に沿って曲折させて形成され、第１の面である接合面３７と連なって形成される。段差面３５は、傾斜面３３をベース板１３の幅方向に沿って伸びる線に沿って折り曲げることにより形成され、接合面３７と高さが異なり、かつ、接合面３７と略平行に配置されている。

図６に、プレフォーミングされた露出端部２９を、端子３１に超音波接合する様子を示す。超音波接合する際は、まず、電線２１の絶縁被覆２７の先端側を把持し、電線２１の露出端部２９のうち、基端側（絶縁被覆２７側）の露出部３０を、端子３１の第２の面である段差面３５と当接させる。一方、先端側の接合部２８は、この時点で、端子３１の第１の面である接合面３７と対向する位置に配置され、接合部２８と接合面３７は、互いに非接触の状態となっている。

この状態で、図６の矢印で示す方向から、超音波加振ホーンを露出端部２９に押し付けながら、超音波振動を与える。この超音波振動の振幅方向は、図１と同じである。これにより、露出端部２９は、超音波接合時において、接合部２８が端子３１の接合面３７と当接されるとともに、露出部３０が傾斜面３３及び段差面３５とそれぞれ当接され、その結果、接合部２８が、端子３１の接合面３７と超音波接合される。

本実施形態によれば、超音波接合時において、露出端部２９は、振動によって傾斜面３３を押し付けるように作用するため、露出端部２９と端子３１との摩擦が大きくなる。これにより、接合面３７に対して露出端部２９が振動方向に動くのを抑制することができるから、振動を接合面３７に効率よく伝えることができる。したがって、本実施形態においても、露出端部２９の接合面積や接合強度が安定し、電線２１と端子３１の接続構造の信頼性を高めることができる。

なお、本実施形態では、第２の面として、傾斜面３３とこれに連なる段差面３５を設ける例を説明したが、超音波接合時において、露出端部２９を接触させることが可能であれば、少なくとも一方を有していればよい。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、上述した実施形態では、端子に形成される第２の面として、第１の面を曲折し、上方に立ち上げて形成される突条部１７や傾斜面３３を説明したが、第２の面は、これらの形態に限られるものではなく、超音波接合時において、露出端部２９の露出部３０が当接され、かつ、第１の面と高さを異ならせて形成されていればよい。

１１，３１ 端子
１３ ベース板
１５ 取付孔
１７ 突条部（第２の面）
１９，３７ 接合面（第１の面）
２１ 電線
２３ 素線
２５ 芯線
２８ 接合部
２９ 露出端部
３０ 露出部
３３ 傾斜面（第２の面）
３５ 段差面（第２の面）

Claims (4)

1. 電線の露出された芯線を端子に超音波接合する電線と端子の接合構造であって、
   前記端子は、前記芯線の先端部が接合される第１の面と、前記芯線の前記先端部よりも後方の露出部が当接される第２の面とを有し、
   前記第２の面は、前記第１の面よりも高い部分を有して形成される電線と端子の接合構造。
2. 前記端子は、前記第２の面が、前記芯線の軸方向と交差する方向に延在する突条部を有して形成される請求項１に記載の電線と端子の接合構造。
3. 前記端子は、前記第２の面が、傾斜面を有して形成される請求項１に記載の電線と端子の接合構造。
4. 電線の露出された芯線を端子に超音波接合する電線と端子の接合方法において、
   前記端子は、前記芯線の先端部が接合される第１の面と、前記芯線の前記先端部よりも後方の露出部が当接される第２の面とを有し、前記第２の面は、前記第１の面よりも高い部分を有して形成され、
   前記芯線の前記露出部を前記端子の第２の面に当接させるとともに、前記芯線の先端部を前記端子の第１の面に押し付けながら、前記芯線の軸方向に振動する超音波振動を前記芯線に与えることにより、前記芯線の先端部を前記端子の第１の面に接合させる電線と端子の接合方法。

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