JP6239245B2 - 端子及び端子付き電線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、主要には、被覆電線を取付可能であるとともに、他の端子と接続可能に構成される端子に関する。

ワイヤハーネスは、自動車の車体に配索され、当該自動車が備える各種電気機器への電力供給、電気機器間の制御信号の通信等に利用される。ワイヤハーネスは、束ねられた複数の被覆電線、及びこれらの被覆電線に接続された端子から構成される。

特許文献１は、端子と被覆電線との接続方法を開示する。特許文献１の端子は、端子本体（端子接続部）と、圧着部（ワイヤバレル、電線接続部）と、を備える。端子本体は、他の端子と接続可能に構成される。圧着部は、圧着により被覆電線の導体部と接続可能に構成される。

特許文献２は、ワイヤハーネスを構成する被覆電線が破損したときに、被覆電線を継ぎ足すため等に用いられる電線接続スリーブを開示する。特許文献２の電線接続スリーブは、両端が開口した円筒状に構成されており、それぞれの開口部に被覆電線の導体部を挿入して圧着することで、被覆電線を接続することができる。

特開２０１０−３５８４号公報 特開２０１０−２７２３０１号公報

ところで、一般的に被覆電線は、先端の導体部が露出しているので、先端のみが細くなっている。これに対し、特許文献２の電線接続スリーブは、内面が平坦な円筒形状である。従って、この電線接続スリーブで被覆電線を圧着する場合、導体部の圧着量（押し潰し量）が大きくなってしまう。

しかし、被覆電線を圧着により接続する場合、圧着量が小さいことが好ましい。例えば圧着工具等により端子を押し潰していくと、初めに端子（電線接続スリーブ）が潰されて被覆電線に接触し、その後に端子と被覆電線がともに潰されていく。ここで、被覆電線に対して必要な圧縮率は決まっているため、後者の圧着量（即ち被覆電線を潰す量）は変更することができない。従って、全体の圧着量を低減するためには、前者の圧着量（即ち端子のみを潰す量）を低減させる必要がある。

圧着量を低減することで、端子の変形量を抑えることができる。これにより、端子の変形による割れを防止するとともに、寸法の不均一さも防止することができる。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、被覆電線を圧着する際の圧着量を低減することができる端子を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の端子が提供される。即ち、この端子は、電線接続部と、端子接続部と、を備える。前記電線接続部は、板材を曲げて少なくとも一部を重ねた状態で接続することで形成された中空状の部分を有し、当該中空状の部分の内側に被覆電線を圧着可能である。前記端子接続部は、前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される。前記電線接続部を構成する板材同士の重なり面積は、前記被覆電線が挿入される側の端部よりも、その反対側の端部の方が大きい。

一般的に、被覆電線が挿入される側の反対側の端部には、被覆電線の導体部（被覆部が無い分だけ小径）が位置する。従って、この部分の重なり面積を大きくして内径を小さくすることで、圧着量を効果的に低減することができる。従って、圧着時の電線接続部の変形による割れを防止して適切に被覆電線を接続することができる。また、所定の挿入量で被覆電線と電線接続部が干渉するように、電線接続部の重なり面積（即ち内径）を調整することで、被覆電線の挿入量を適切な値にすることができる。

前記の端子においては、板材同士の重なり面積は、前記被覆電線の長手方向に沿って徐々に変化することが好ましい。

これにより、電線接続部の奥ほど内径が小さくなるので、被覆電線の径が小さいほど挿入量を多くすることで、被覆電線の径に合わせて圧着量を低減できる。

前記の端子においては、板材同士の重なり面積は、前記被覆電線の長手方向に沿って１度だけ離散的に変化することが好ましい。

これにより、例えば被覆部が電線接続部の内部の段差に引っ掛かることで、被覆電線の挿入量を適切な値にすることができる。また、板材同士の重なり部分と被覆電線の導体部との位置を揃えることで、電線接続部の形状と被覆電線の形状とを精度良く合わせて圧着量を効果的に低減できる。

前記の端子においては、板材同士の重なり部分は、溶接により接続されることが好ましい。

これにより、安価かつ位置ズレを防止しつつ、板材を接続することができる。

本発明の第２の観点によれば、以下の端子付き電線の製造方法が提供される。即ち、この方法は、導体部及び被覆部を有する被覆電線を端子に挿入して接続することで端子付き電線を製造する方法であり、成形工程と、挿入工程と、圧着工程と、を含む。前記成形工程では、板材を、当該板材同士の重なり面積が前記被覆電線が挿入される側の端部よりも、その反対側の端部の方が大きくなるように重ね合わせて接続して電線接続部を成形する成。前記挿入工程では、前記被覆電線を前記電線接続部の前記中空状の部分に挿入する。前記圧着工程では、前記被覆電線を前記電線接続部に圧着する。

一般的に、被覆電線が挿入される側の反対側の端部には、被覆電線の導体部（被覆部が無い分だけ小径）が位置する。従って、この部分の重なり面積を大きくして内径を小さくすることで、圧着量を効果的に低減することができる。従って、圧着時の電線接続部の変形による割れを防止して適切に被覆電線を接続することができる。また、所定の挿入量で被覆電線と電線接続部が干渉するように、電線接続部の重なり面積（即ち内径）を調整することで、被覆電線の挿入量を適切な値にすることができる。

本発明の一実施形態に係る端子付き電線の構成を示す分解斜視図及び外観斜視図。 圧着端子の展開図。 電線接続部を成形する処理を示す図。 圧着端子に被覆電線を挿入する工程を説明する側面断面図。 圧着を行って圧着端子と被覆電線とを接続する工程を説明する側面断面図。 第１変形例に係る圧着端子の電線接続部を成形する処理を示す図。 第２変形例に係る圧着端子の断面斜視図及び側面断面図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、端子付き電線の構成を示す分解斜視図及び外観斜視図である。図２は、圧着端子の展開図である。図３は、電線接続部を成形する処理を示す図である。

図１に示すように、端子付き電線１は、圧着端子（端子）１０と、被覆電線５０と、から構成されている。

被覆電線５０は、導体部５１と被覆部５２から構成されている。導体部５１は、複数のアルミニウム素線を束ねたものである。なお、導体部５１は導体であればアルミニウム以外の素材（例えば銅）から構成されていても良い。被覆部５２は、樹脂等の絶縁性を有する素材から構成されており、導体部５１の周囲を覆うように配置されている。

圧着端子１０は、表面が錫（Ｓｎ）でメッキされた黄銅等から構成されたメス端子である。なお、圧着端子１０は、導体であれば銅以外の素材（例えばアルミニウム）から構成されていても良い。圧着端子１０は、被覆電線５０の導体部５１と電気的に接続可能であるとともに、図略のオス端子とも電気的に接続可能である。このオス端子には他の電線や電気機器が接続されており、これにより、電気機器に電力又は電気信号を供給することができる。

なお、以下の説明では、図１（ｂ）に示すように、オス端子（他の端子、相手の端子）に接続される側を先端側と称し、被覆電線５０の挿入方向の反対側を基端側と称する。また、単に「長手方向」と称したときは、被覆電線５０の長手方向を示すものとする。

以下、圧着端子１０について詳細に説明する。圧着端子１０は、打ち抜いた金属板（板材、図２を参照）に対して、折曲げ及び溶接等を行うことで成形される。図１に示すように圧着端子１０は、ボックス部（端子接続部）２０と、電線接続部３０と、トランジション部４０と、を備えている。

ボックス部２０は、図２に符号２０で示す金属板を折り曲げて中空の直方体状とした部分である。後述の図４（ａ）に示すように、ボックス部２０には、当該ボックス部２０の一面である底面部２２を内側に向けて折り曲げることにより、弾性接触片２１が形成されている。

弾性接触片２１は、ボックス部２０の先端側に形成されている。弾性接触片２１は、底面部２２から離れる方向及び近づく方向に弾性変形可能に構成されている。図略のオス端子をボックス部２０に挿入することで、オス端子に押された弾性接触片２１が底面部２２に近づくように変形する。そして、オス端子が奥まで挿入されると弾性接触片２１の変形が戻る。これにより、ボックス部２０とオス端子とが電気的及び機械的に接続される。

電線接続部３０は、トランジション部４０を介してボックス部２０の基端側に接続されている。電線接続部３０は、円筒状（中空状）であり、電線接続部３０の基端側の端部は、被覆電線５０を挿入可能なように開放されている（開放部３１）。また、電線接続部３０の先端側の端部は防水のために封止されている（封止部３２）。

以下、電線接続部３０について詳細に説明する。初めに、成形前の電線接続部３０（金属板）について説明する。成形前の電線接続部３０は、図２に示すように、矩形状の板材であって、一部（突出部３０ａ）が矩形状に突出している。この突出部３０ａは、成形前の電線接続部３０のうち、ボックス部２０及びトランジション部４０に近い側に形成されている。なお、成形前の電線接続部３０は、矩形状の板材の一部を打ち抜くこと等によって形成される。

次に、金属板から電線接続部３０を成形する処理の一例について説明する。電線接続部３０を成形する際には、図３（ａ）に示すように、金属板を折り曲げて金属板同士を重ね合わせる。より具体的には、突出部３０ａだけでなく長手方向の全ての箇所で金属板同士を重ね合わせる。

次に、図３（ａ）に溶接箇所Ａで示す箇所に溶接を行うことで円筒形状の部材を形成する。溶接を行う方法は任意であるが、例えばファイバーレーザで溶接を行うことができる。また、図に示す直線状の溶接箇所Ａに加え、突出部３０ａとその外側の金属板とを接続するように更に溶接を行っても良い。

これにより、金属板同士が重なっている部分の面積（以下、重なり面積）が長手方向で不均一な電線接続部３０が成形される。特に、本実施形態では突出部３０ａが先端側に形成されているので、先端側の端部の方が基端側（被覆電線５０が挿入される側）の端部よりも重なり面積が大きい。従って、図３（ｂ）に示すＡ−Ａ断面図とＢ−Ｂ断面図を比較すると明らかなように、電線接続部３０の内径は、基端側よりも先端側の方が小径となっている。なお、本実施形態では突出部３０ａが矩形状なので、重なり面積は、長手方向に沿って一度だけ離散的に変化する。

次に、この円筒形状の部材の先端側を圧縮して潰した後に、図３（ｃ）に溶接箇所Ｂで示す箇所に溶接を行うことで、電線接続部３０の先端側の端部を封止して封止部３２を形成する。

ここで、溶接箇所Ａは、被覆電線５０の挿入方向（円筒状の部分の軸方向）と平行に形成されていると表現することができる。また、溶接箇所Ｂは、被覆電線の挿入方向に垂直に形成されていると表現することができる。

なお、電線接続部３０の成形方法は上記に限られず、例えば初めに金属板を折り曲げて円筒状の部分を作成しつつ（この段階では溶接を行わない）、更に先端側の端部を潰し、その後に溶接箇所Ａと溶接箇所Ｂとにまとめて溶接を行っても良い。この場合、工数を減らすことができるのでコストを低減させることができる。また、溶接箇所は上面側（図１の上側）でなくても良く、底面側（図１の下側）であっても良い。

以上の処理を行うことにより、電線接続部３０が完成する。上記のように溶接箇所Ａに溶接を行うことで、電線接続部３０の表面からの浸水を防止できる。また、上記のように溶接箇所Ｂに溶接を行って封止部３２を形成することで、電線接続部３０とボックス部２０との間からの浸水を防止することができる。なお、開放部３１からの浸水（被覆電線５０を伝う経路からの浸水）を防止する方法については後述する。

次に、図４及び図５を参照して、端子付き電線１を製造する方法について説明する。図４は、圧着端子１０に被覆電線５０を挿入する工程を説明する側面断面図である。図５は、圧着を行って圧着端子１０と被覆電線５０とを接続する工程を説明する側面断面図である。

初めに、金属板に上記で説明した処理等を行うことで、圧着端子１０を成形する。次に、作業者は、被覆電線５０を電線接続部３０に挿入する（図４（ａ）を参照）。なお、図４（ｂ）には、被覆電線５０の挿入後の様子が示されている。

ここで、上述のように電線接続部３０には、突出部３０ａが形成されている。言い換えれば、電線接続部３０の内壁面には、所定の位置に突出部３０ａによる段差が形成されている。本実施形態では、被覆電線５０を電線接続部３０に挿入したときに、導体部５１と突出部３０ａとは干渉しないが、被覆部５２と突出部３０ａとが干渉するように部材の形状及び位置が定められている。つまり、被覆電線５０を電線接続部３０に挿入していくと、突出部３０ａと被覆部５２が接触する。これにより、被覆電線５０の挿入量を適切な値にすることができる。

次に、作業者は、第１圧着型７１と第２圧着型７２とから構成される圧着工具を操作して、電線接続部３０を挟み込むようにしてカシメて圧着する（図５（ａ）を参照）。第１圧着型７１には、段差が形成されているので、導体部５１だけでなく被覆部５２も強力に圧着することができる。なお、図５（ｂ）には、被覆電線５０を圧着した後の様子が示されている。

ここで、被覆電線５０の先端は導体部５１が露出しているので、被覆電線５０の先端は小径となっている。一方、電線接続部３０の先端には突出部３０ａが存在するので、電線接続部３０の先端も小径となっている。従って、被覆電線５０と電線接続部３０の内部の形状を対応させることができるので、通常の円筒形状の電線接続部と比較して、圧着量を低減することができる。従って、電線接続部３０の変形による割れを防止できる。

また、上記のように、導体部５１と電線接続部３０を圧着することで、被覆電線５０と電線接続部３０（圧着端子１０）とを電気的に接続することができる。また、被覆部５２と電線接続部３０を圧着することで、被覆電線５０を伝う経路からの浸水（開放部３１からの浸水）を防止できる。

また、本実施形態では、導体部５１をアルミニウムで構成し、圧着端子１０を銅で構成している。このように電線接続部３０と導体部５１とで異なる金属を用いる場合、電食を発生させないためにも、高い防水性能が要求される。この点、本実施形態では、上述のように溶接箇所Ａ及びＢにより圧着端子１０の表面からの浸水を防止するとともに、被覆部５２を圧縮することで被覆電線５０を伝う経路からの浸水を防止している。このように防水を行う本実施形態の構成は、電線接続部３０とボックス部２０との隙間をモールド樹脂等により塞ぐ構成と比較して、大幅にコストを低減することができる。

次に、図６を参照して、上記実施形態の第１変形例について説明する。図６は、第１変形例に係る圧着端子１０の電線接続部３０を成形する処理を示す図である。

上記実施形態では、成形前の電線接続部３０の突出部３０ａは矩形状であったが、第１変形例の突出部３０ｂは、三角状である。従って、この電線接続部３０を上記実施形態と同様に処理を行うことで、図６（ｂ）に示す形状の電線接続部３０が成形される。

この電線接続部３０は、基端側から先端側に向かうに従って重なり面積が徐々に増加する構成となっている。言い換えれば、第１変形例の電線接続部３０は、基端側から先端側に向かうに従って内径が徐々に小さくなる構成である。

従って、被覆電線５０を電線接続部３０に挿入した場合、電線接続部３０の内径が徐々に小さくなるため、被覆電線５０の径に応じた位置まで当該被覆電線５０を挿入することができる。従って、例えば被覆電線５０の径が小さい場合、比較的奥まで当該被覆電線５０を挿入できるので、圧着量を低減できる。

次に、図７を参照して上記実施形態の第２変形例について説明する。図７は、第２変形例に係る圧着端子１０の断面斜視図及び側面断面図である。

上記では、電線接続部３０の内壁面には、溝や突起は形成されていない。この点、図７に示すように、第２変形例の電線接続部３０の内壁面３３には、導体部５１が圧着される位置に矩形状の複数の溝からなる導通用押圧部３３ａが形成されている。更に、電線接続部３０の内壁面３３には、被覆部５２が圧着される位置に、円弧状の突起からなる防水用圧縮部３３ｂが形成されている。

導通用押圧部３３ａは、電線接続部３０と導体部５１とをより確実に電気的に接続するために形成されている。即ち、導体部５１をアルミニウムで構成した場合、アルミニウムは銅よりも酸化被膜の影響が大きいため、導通性が悪くなることが考えられる。この点、導通用押圧部３３ａの矩形状の溝の縁部等で導体部５１を強く押圧することで、この酸化被膜を破って導通を確保することができる。なお、導通用押圧部３３ａは、矩形状の溝に限られず、その他の形状の溝又は突起であっても良い。

防水用圧縮部３３ｂは、開放部３１からの浸水をより確実に防止するために形成されている。防水性能を向上させるためには、被覆部５２を局所的に圧縮して電線接続部３０との密着性を高くすることが好ましい。この点、本変形例では、防水用圧縮部３３ｂの円弧状の突起で被覆部５２を強く圧縮することで、高い防水性能を発揮させることができる。なお、防水用圧縮部３３ｂは、円弧状の突起に限られず、その他の形状の突起又は溝であっても良い。

以上に説明したように、上記の圧着端子１０は、電線接続部３０と、ボックス部２０と、を備える。電線接続部３０は、金属板を曲げて少なくとも一部を重ねた状態で接続することで形成された中空状の部分を有し、当該中空状の部分の内側に被覆電線５０を圧着可能である。ボックス部２０は、電線接続部３０と連結されており、他の端子に接続される。電線接続部３０を構成する金属板同士の重なり面積が被覆電線５０の長手方向で不均一である。

これにより、電線接続部３０の内径を不均一にすることができるので、電線接続部３０の内径を被覆電線５０の形状に対応させることで、圧着量を低減することができる。従って、圧着時の電線接続部３０の変形による割れを防止して適切に被覆電線５０を接続することができる。

また、上記の圧着端子１０においては、金属板同士の重なり面積は、被覆電線５０が挿入される側の端部（基端側の端部）よりも、その反対側の端部（先端側の端部）の方が大きい。

これにより、通常の被覆電線５０の圧着量を効果的に低減することができる。また、所定の挿入量で被覆電線５０と電線接続部３０が干渉するように、電線接続部３０の内径を調整することで、被覆電線５０の挿入量を適切な値にすることができる。

また、本実施形態の圧着端子１０においては、金属板同士の重なり面積は、被覆電線５０の長手方向に沿って１度だけ離散的に変化する。

これにより、例えば被覆部５２が電線接続部３０の内部の段差（突出部３０ａ）に引っ掛かることで、被覆電線５０の挿入量を適切な値にすることができる。また、金属板同士の重なり部分と被覆電線５０の導体部５１との位置を揃えることで、電線接続部３０の形状と被覆電線５０の形状とを精度良く合わせて圧着量を効果的に低減できる。

また、第１変形例の圧着端子１０においては、金属板同士の重なり面積は、被覆電線５０の長手方向に沿って徐々に変化する。

これにより、電線接続部３０の奥（先端側）ほど内径が小さくなるので、被覆電線５０の径が小さいほど挿入量を多くすることで、被覆電線５０の径に合わせて圧着量を低減できる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

圧着端子１０の溶接方法及び溶接箇所は、上記で挙げた例以外であっても良い。また、圧着端子１０は、一枚の金属板から形成される構成に限られない。例えば、ボックス部２０と電線接続部３０とを個別に成形し、適宜の接続方法（例えば溶接）により接続することもできる。

上記の電線接続部３０は、封止部３２により片側が封止されているが、両方が開放されている形状であっても良い。

電線接続部３０の形状は任意であり、適宜変更することができる。例えば、重なり面積が段階的に大きくなるように矩形状の突出部３０ａが複数形成されていても良い。また、上記では基端側から先端側に向かうに従って重なり面積が大きくなる構成であるが、その逆、つまり、基端側から先端側に向かうに従って重なり面積が小さくなる構成であっても良い。この構成は、例えば導体部５１にキャップ等を被せて導体部５１が被覆部５２より大径となっている場合に有効である。

圧着端子１０は、単線同士（又は単線と電気機器）を接続する端子として利用することができる。また、圧着端子１０は、複数を並べて配置して、ジョイントコネクタの一部とすることができる。

上記では、メス端子の圧着端子１０を例に挙げて説明したが、本願の圧着端子１０をオス端子に適用することもできる。

端子付き電線１は、例えば自動車に設置されるワイヤハーネスへの適用が想定されているが、防水性が要求される様々な箇所のコネクタの一部として用いることができる。

１ 端子付き電線
１０ 圧着端子（端子）
２０ ボックス部（端子接続部）
２１ 弾性接触片
３０ 電線接続部
３１ 開放部
３２ 封止部
３３ 内壁面
３３ａ 導通用押圧部
３３ｂ 防水用圧縮部
５０ 被覆電線
５１ 導体部
５２ 被覆部

Claims (7)

1. 板材を曲げて少なくとも一部を重ねた状態で接続することで形成された中空状の部分を有し、当該中空状の部分の内側に被覆電線を圧着可能である電線接続部と、
   前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
   を備え、
   前記電線接続部を構成する板材同士の重なり面積は、前記被覆電線が挿入される側の端部よりも、その反対側の端部の方が大きいことを特徴とする端子。
2. 板材を曲げて少なくとも一部を重ねた状態で接続することで形成された中空状の部分を有し、当該中空状の部分の内側に被覆電線を圧着可能である電線接続部と、
   前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
   を備え、
   前記電線接続部を構成する板材同士の重なり面積は、前記被覆電線の長手方向に沿って１度だけ離散的に変化することを特徴とする端子。
3. 板材を曲げて少なくとも一部を重ねた状態で接続することで形成された中空状の部分を有し、当該中空状の部分の内側に被覆電線を圧着可能である電線接続部と、
   前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
   を備え、
   前記電線接続部を構成する板材同士の重なり面積が前記被覆電線の長手方向で不均一であり、
   板材同士の重なり部分は、溶接により接続されることを特徴とする端子。
4. 請求項１に記載の端子であって、
   板材同士の重なり面積は、前記被覆電線の長手方向に沿って徐々に変化することを特徴とする端子。
5. 請求項１に記載の端子であって、
   板材同士の重なり面積は、前記被覆電線の長手方向に沿って１度だけ離散的に変化することを特徴とする端子。
6. 請求項１、２、４、又は５に記載の端子であって、
   板材同士の重なり部分は、溶接により接続されることを特徴とする端子。
7. 導体部及び被覆部を有する被覆電線を端子に挿入して接続することで端子付き電線を製造する方法において、
   前記端子は、
   中空状の部分が形成された電線接続部と、
   前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
   を備えており、
   板材を、当該板材同士の重なり面積が前記被覆電線が挿入される側の端部よりも、その反対側の端部の方が大きくなるように重ね合わせて接続して電線接続部を成形する成形工程と、
   前記被覆電線を前記電線接続部の前記中空状の部分に挿入する挿入工程と、
   前記被覆電線を前記電線接続部に圧着する圧着工程と、
   が含まれることを特徴とする端子付き電線の製造方法。

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