JP7200757B2 - 電子装置及び圧接端子 - Google Patents

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本発明は、電線を圧接端子に嵌合して電気的接続を得る電子装置及びその電子装置に用いられる圧接端子に関する。
電子装置、例えば自動車等の車両に搭載されるモータにおいては、ステータの巻線と制御基板との間の電気的接続に圧接端子を用いることが行われる。特許文献1には、この種の圧接端子を用いた電線の接続構造が示されており、被覆電線が圧接端子の圧接刃部により圧接されて電気的に接続されるようになっている。そして、被覆電線を山形に配置すると共に、被覆電線と圧接端子とを絶縁樹脂部で覆うことにより、被覆電線が引っ張られるなどの負荷が発生した際の、引っ張り荷重に対する耐性を高めるようにしている。
特開2015-82442号公報
上記特許文献1の構成では、被覆電線に作用する応力を低減するために、被覆電線と圧接端子とを覆う絶縁樹脂部を一体にモールド成形する、又は、別体の絶縁樹脂部を設けるようにしている。ところが、この構成では、組付けの工程が増えたり、或いは部品数が増大し、コストアップを招いたりしてしまう。また、電線接続部分が大型化しスペース面でも不利になる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電線を圧接端子に嵌合して電気的接続を得るものにあって、簡単な構成で、電線に負荷が発生した際の、圧接端子との嵌合部分で該電線に作用する応力を抑制することができる電子装置及び圧接端子を提供するにある。
上記目的を達成するために、本発明の電子装置(1)は、外周に絶縁被覆(8b)を有する電線(8)と、前記電線(8)が嵌合されるスロット(10、17、22、27、32、37、42、47、52)を有し、そのスロット(10、17、22、27、32、37、42、47、52)の両側部が該電線(8)を挟持することにより該電線(8)と接続される板状の圧接端子(9、16、21、26、31、36、41、46、51)とからなる接続部(7)を備えるものであって、前記圧接端子(9、16、21、26、31、36、41、46、51)の前記スロット(10、17、22、27、32、37、42、47、52)の両側部のうち少なくとも一方の内面には、凹部(12、18、23、28、33、38、43、48、53)が、該圧接端子(9、16、21、26、31、36、41、46、51)の厚み方向に関して部分的に窪むように形成されており、前記圧接端子(41、46、51)のスロット(42、47、52)の縁部には、該圧接端子(41、46、51)の厚み方向の両面側の角部に曲面形状のR部(44、49、50、54、55)が形成されている。
これによれば、接続部において、電線は、圧接端子のスロット内でその両側部分に挟持されて保持及び電気的接続される。このとき、圧接端子の前記スロットの両側部のうち少なくとも一方の内面に、凹部が形成されている。言い換えると、相対的な2箇所以上の凸部が設けられている。そのため、電線のうち、その相対的な凸部に接触している部分では、電線に対する接触荷重が大きくなっている。この接続部において、嵌合する電線が一方向より引っ張られるなどの負荷が発生した際には、力の作用する側の相対的な凸部が応力を受けるため、他方の相対的な凸部には応力発生を抑制することができる。尚、凹部以外の部分では、スロットの間隔が狭くなるので、この部分で電線に対する必要な保持力を得ることができる。
この場合、圧接端子のスロット部分に凹部を設けるだけで済むので、簡単な構成で済ませることができ、接続部が大型化したり、組付け工程が増えたりすることもない。この結果、電線を圧接端子に嵌合して電気的接続を得るものにあって、簡単な構成で、電線に負荷が発生した際の、圧接端子との嵌合部分で該電線に作用する応力を抑制するという優れた効果を得ることができる。
第1の実施形態を示すもので、接続部の構成を示す断面図(図2のA-A線に沿う断面図) 接続部の概略的な正面図 モータの構成を概略的に示す断面図 第2の実施形態を示すもので、接続部の構成を示す断面図 第3の実施形態を示すもので、接続部の構成を示す断面図 第4の実施形態を示すもので、接続部の構成を示す断面図 第5の実施形態を示すもので、接続部の斜視図 接続部の概略的な正面図 接続部の構成を示す断面図で、(a)、(b)、(c)は、順に図8のA-A線、B-B線、C-C線に沿う断面図 第6の実施形態を示すもので、接続部の斜視図 接続部の概略的な正面図 接続部の構成を示す断面図で、(a)、(b)、(c)は、順に図11のA-A線、B-B線、C-C線に沿う断面図 第7の実施形態を示すもので、接続部の構成を示す断面図 第8の実施形態を示すもので、接続部の構成を示す断面図 第9の実施形態を示すもので、接続部の周囲部分の平面図 接続部の構成を拡大して示す断面図
以下、本発明を、電子装置としての車載用のモータに適用したいくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、複数の実施形態間で、同一部分については同一符号を付して、新たな図示や繰返しの説明を省略することとする。
(1)第1の実施形態
図1から図3を参照して、第1の実施形態について述べる。図3は、本実施形態に係る電子装置としてのモータ1の構成を概略的に示している。このモータ1は、筐体2内に、上部に位置して制御基板3が設けられ、その下部にステータ4を有している。詳しく図示はしないが、前記制御基板3には、電子部品5が実装され、前記ステータ4(巻線)に対する通電を制御する通電制御回路が設けられている。
前記ステータ4には、インシュレータ6が設けられ、インシュレータ6上に、該ステータ4(巻線)と前記制御基板3とを電気的に接続するための接続部7が設けられる。この接続部7は、電線8と、この電線8が嵌合により接続される圧接端子9とを備えて構成されている。以下、前記接続部7を構成する電線8及び圧接端子9について、図1及び図2も参照して詳述する。
即ち、図2にのみ示すように、前記電線8は、導体8aの外周に、合成樹脂製の絶縁被覆8bを備えて構成されている。前記導体8aは、例えば細線を束ねて構成されているが、1本の太い金属線材からなるものであっても良い。この電線8は、基端部がステータ4の巻線に接続され、先端側が、圧接端子9に嵌合保持される。
前記圧接端子9は、例えば厚み寸法が1mm程度の金属製例えば銅や銅合金製の薄板からなり、図2で前後方向にやや長い矩形状に構成されると共に、前記電線8が嵌合されるスロット10を有している。図2等に示すように、スロット10は、圧接端子9の図で手前の辺部で開放し、奥方に延びて設けられている。スロット10は例えば均等な幅で奥方に延び、奥側端部は丸みを帯びた半円形状に構成されている。ここでは、図1にも示すように、圧接端子9のうち、スロット10の左右両側に位置する部分を、梁部9a、9bと称して区別することとする。
このとき、図2に示すように、スロット10の幅寸法は、電線8の太さ(直径寸法)よりもやや小さく構成されている。これにて、電線8はスロット10に対し、入口から矢印S方向に相対的に圧入されるようにして、その途中部に嵌合される。このスロット10に対する電線8の挿入に伴い、圧接端子9のうちスロット10の両側部分、つまり梁部9a、9bに、絶縁被覆8bが削り取られるようにしながら嵌合される。この状態で、梁部9a、9bは、導体8aに両側から圧接し、電線8を弾性的に挟み込んで挟持することにより、電線8と圧接端子9との電気的および機械的な接続がなされる。
また、図3に概略的に示すように、圧接端子9は、前記インシュレータ6に設けられた絶縁材製のホルダ部11に対し、スロット10の開口側を下にして上方から挿入されることにより、保持されるようになっている。さらには、前記圧接端子9の上部には、細幅の接続部9cが制御基板3まで上方に延びて設けられ、該制御基板3に電気的に接続される。
さて、図1に示すように、前記圧接端子9においては、スロット10の両側部の梁部9a、9bのうち少なくとも一方の内面、つまりスロット10側を向く面に、前記電線8に対する応力緩和用の凹部12が設けられている。本実施形態では、凹部12は、図で右側の梁部9bの内面に、圧接端子9の厚み方向に関して上下両端部を除いた部分に、部分的に窪むように形成されている。
次に、上記構成の作用・効果について述べる。本実施形態のモータ1においては、電線8と圧接端子9とが接続部7にて接続されることにより、ステータ4に対する制御基板3による通電制御がなされる。電線8と圧接端子9とを接続するにあたっては、図2に示すように、例えば、電線8の端部を、圧接端子9の両面側で保持しながら、スロット10の開口部側から奥方つまり矢印S方向に挿入する。この挿入により、電線8は、圧接端子9の梁部9a、9bによって絶縁被覆8bが削り取られながら、梁部9a、9b間に圧入されるように嵌合される。
これにて、図1にも示すように、接続部7における接続状態では、電線8の露出した導体8aが梁部9a、9bの内面に接触し、電気的接続が図られる。この後、図3に示すように、圧接端子9がホルダ部11に保持される。このとき、本実施形態では、圧接端子9の一方の梁部9bの内面に、凹部12が形成されている。言い換えると、相対的な凸部が設けられている。そのため、電線8のうち、相対的凸部に接触している部分では、電線8に対する接触荷重が大きくなっている。これにより、電線8が引っ張られるなどの負荷が発生した際に、圧接端子9から電線8に作用する力を、引っ張られた側の相対的凸部が受け持つことで、他方の相対的凸部に係る応力を低減することができる。また、凹部12以外の部分では、左右の梁部9a、9bの間隔が狭くなるので、この部分で電線8に対する必要な保持力を得ることができる。
この場合、圧接端子9のスロット10部分に凹部12を設けるだけで済むので、簡単な構成で済ませることができ、接続部7全体が大型化したり、電線8の接続の工程が増えたりすることもない。この結果、本実施形態によれば、電線8を圧接端子9に嵌合して電気的接続を得るものにあって、簡単な構成で、電線8に負荷が発生した際の、圧接端子9との嵌合部分で該電線8に作用する応力を抑制するという優れた効果を得ることができる。
(2)第2~第4の実施形態
図4は、第2の実施形態を示している。この第2の実施形態が、上記第1の実施形態と異なる点は、圧接端子16の構成にある。即ち、圧接端子16は、電線8が嵌合されるスロット17を有しており、スロット17の左右両側部分が、梁部16a、16bとされている。
そして、圧接端子16のスロット17の両側部の内面、つまり、梁部16aの内面と、梁部16bの内面との双方に、電線8に対する応力緩和用の凹部18が夫々設けられている。これら凹部18は、圧接端子16の厚み方向に関して上下両端部を除いた部分に、部分的に窪むように対称的に形成されている。この第2の実施形態によれば、電線8のうち、凹部18に接触している部分が両側になるので、第1の実施形態のような片側に凹部12を設けた場合に比べて、電線8に作用する応力を低減する効果をより高めることができる。
図5は、第3の実施形態を示しており、圧接端子21の構成が、上記第1の実施形態等と相違している。即ち、圧接端子21は、やはり、電線8が嵌合されるスロット22を有しており、スロット22の左右両側部分が、梁部21a、21bとされている。そして、一方の梁部21bの内面には、電線8に対する応力緩和用の凹部23が形成され、他方の梁部21aの内面には、前記凹部23以外の部分に対向する部分、つまり厚み方向の一面側、図で上側に位置して凸部24が形成されている。
この第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、凹部23を設けたことにより、電線8を圧接端子21に嵌合して電気的接続を得るものにあって、簡単な構成で、電線8に負荷が発生した際の、圧接端子21との嵌合部分で該電線8に作用する応力を抑制することができる。そして、一方の梁部21bの凹部23以外の部分この場合図で上側と、他方の梁部21aの凸部24との間で、間隔が狭くなり、その部分で、電線8に対する挟持力を大きくすることができ、接続強度をより高くすることができる。
図6は、第4の実施形態を示している。この第4の実施形態では、圧接端子26の構成が、上記第1の実施形態等と相違している。圧接端子26は、やはり、電線8が嵌合されるスロット27を有しており、スロット27の左右両側部分が、梁部26a、26bとされている。そして、本実施形態では、梁部26aの内面と、梁部26bの内面との双方に、電線8に対する応力緩和用の凹部28が夫々設けられている。これら凹部28は、接端子26の厚み方向に関して深さが変化する断面円弧状をなす曲面状に形成されている。
この第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、凹部28を設けたことにより、電線8を圧接端子26に嵌合して電気的接続を得るものにあって、簡単な構成で、電線8に負荷が発生した際の、圧接端子26との嵌合部分で該電線8に作用する応力を抑制することができる。そして、梁部26a、26bの内面には、凹部28を含んで角が存在しないので、電線8が応力集中する形態で接触することはない。従って、電線8に対するクラックや破壊のリスクを低減することができる。
(3)第5、第6の実施形態
図7~図9は、第5の実施形態を示しており、圧接端子31の構成が上記第1の実施形態などと異なる。即ち、この第5の実施形態に係る圧接端子31は、やはり、電線8が嵌合されるスロット32を有しており、スロット32の左右両側部分が、梁部31a、31bとされている。そして、梁部31a、31bの双方の内面に、電線8に対する応力緩和用の凹部33が設けられている。このとき、凹部33は、スロット32の延びる方向全体に亘って均等な幅寸法で設けられている。
この第5の実施形態の構成においては、スロット32の延びる方向に関して、電線8の嵌合位置が、手前側である場合(図8の符号8(A)及び図9(a)参照)、中間である場合(図8の符号8(B)及び図9(b)参照)、奥部寄りである場合(図8の符号8(C)及び図9(c)参照)のいずれであっても、電線8は同様の状態で凹部33に接触するようになる。従って、スロット32に対する電線8の嵌合位置にばらつきが生じても、どの位置であっても同様に、電線8に対する必要な保持力を得ながら、電線8に負荷が発生した際の、圧接端子31との嵌合部分で該電線8に作用する応力を抑制することができる。
図10~図12は、第6の実施形態を示しており、上記第5の実施形態とは、次の点で異なっている。即ち、本実施形態に係る圧接端子36は、スロット37の左右両側部分の梁部36a、36bの双方の内面に、電線8に対する応力緩和用の凹部38が設けられている。このとき、凹部38は、スロット37の延びる方向全体に亘って設けられているのであるが、スロット37の奥方に行くにつれ、圧接端子36の厚み方向に幅狭となるように設けられている。
この構成により、スロット37の延びる方向に関して、電線8の嵌合位置が、手前側である場合には(図11の符号8(A)及び図12(a)参照)、電線8と凹部38との接触面積が比較的大きくなる。電線8の嵌合位置が、中間である場合には(図11の符号8(B)及び図12(b)参照)、電線8と凹部38との接触面積が中間的となる。電線8の嵌合位置が、奥部寄りである場合には(図11の符号8(C)及び図12(c)参照)、電線8と凹部38との接触面積が比較的小さくなる。
これにより、電線8の嵌合位置がスロット37の奥方に行くほど、電線8に対する凹部38以外の接触部分の面積が大きくなり、挟持力を高めることができる。従って、スロット37に対する電線8の嵌合位置により、挟持力を調整することが可能となり、例えば挟持力を大きくしたい場合には、スロット37の奥側で電線を嵌合させれば良く、接続信頼性をより高めることができる。
(4)第7~第9の実施形態、その他の実施形態
図13は、第7の実施形態を示すものであり、圧接端子41の構成が上記第1の実施形態等と異なっている。即ち、本実施形態に係る圧接端子41は、スロット42の左右両側部分の梁部41a、41bの双方の内面に、電線8に対する応力緩和用の凹部43が設けられている。そして、それに加えて、圧接端子41のスロット42の縁部、即ち梁部41a、41bの内面の厚み方向両端部の各角部には、曲面形状のR部44が、例えば全て同等の曲率半径で形成されている。
この第7の実施形態によれば、梁部41a、41bの内面に凹部43が設けられていることにより、上記第1の実施形態等と同様に、簡単な構成で、電線8に負荷が発生した際の、圧接端子41との嵌合部分で該電線8に作用する応力を抑制することができる。そして、梁部41a、41bの内面の厚み方向両端部の各角部にR部44を形成したので、電線8のうち、圧接端子41のスロット42の縁部に当接する部分に対する応力集中を抑えることができ、その部分における電線8の損傷等を効果的に防止することができる。
図14は、第8の実施形態を示すものであり、本実施形態に係る圧接端子46は、上記第7の実施形態の圧接端子41とは、次の点で異なる。即ち、圧接端子46は、スロット47の左右両側部分の梁部46a、46bの双方の内面に、電線8に対する応力緩和用の凹部48が設けられている。そして、圧接端子46のスロット47の縁部、即ち梁部46a、46bの内面の厚み方向両端部の各角部には、曲面形状のR部49、50が形成されている。
ここで、前記電線8は、例えば図14で下側が端部側、上側が非端部側とされている。このとき、電線8のうち、振動や振れなどによる引っ張り力が、端部側に比べて非端部側の方が大きくなる事情がある。そこで、前記R部49、50は、電線8の端部側より非端部側が曲率半径が大きく形成されている。この場合、図で上側のR部49は曲率半径が比較的大きく、図で下側のR部50は曲率半径がそれより小さく構成されている。
上記構成においては、R部49、50については、曲率半径を大きくしたR部49の方が、R部50に比べて、電線8に対する応力集中の抑制効果が高いものとなる。従って、この第8の実施形態によれば、上記第7の実施形態と同様に、R部49、50により、電線8のうち圧接端子46のスロット47の縁部に当接する部分に対する応力集中を抑えることができる。それに加え、非端部側のR部49の方を、端部側のR部50よりも曲率半径を大きくしたことで、電線8の損傷等の防止効果をより高めることができる。
図15及び図16は、第9の実施形態を示している。ここでは、図15に示すように、接続部7において、電線8は、本実施形態に係る圧接端子51のスロット52に嵌合され、その状態で、圧接端子51はホルダ部11に保持されている。このとき、電線8は、接続部7の前後部分、つまり、圧接端子51のスロット52から出たところで該スロット52の両側のうちどちらかに折曲げられている。図16にも示すように、電線8は、圧接端子51の図で上側では、右側に折曲げられると共に、図の下側で、左側に折曲げられている。
この場合、図16に示すように、圧接端子51は、スロット52の左右両側部分の梁部51a、51bの双方の内面に、電線8に対する応力緩和用の凹部53が設けられている。そして、圧接端子51のスロット52の縁部、即ち梁部51a、51bの内面の厚み方向両端部の各角部には、曲面形状のR部54、55が形成されている。R部54は曲率半径が比較的大きく、R部55は曲率半径がそれより小さく構成されている。
このとき、圧接端子51の左側の梁部51aにおいては、電線8の折曲げ方向内側に該当する下端側において、曲率半径の大きいR部54が形成され、電線8の折曲げ方向外側に該当する上端側において、曲率半径の小さいR部55が形成されている。右側の梁部51bにおいては、電線8の折曲げ方向内側に該当する上端側において、曲率半径の大きいR部54が形成され、電線8の折曲げ方向外側に該当する下端側において、曲率半径の小さいR部55が形成されている。
ここで、電線8が、圧接端子51のスロット52から出たところで折曲げられている場合には、電線8のうち、折曲げ方向内側の方が、外側に比べて応力が大きくなる事情がある。この第9の実施形態では、上記第7、第8の実施形態と同様に、R部54、55により、電線8のうちスロット52の縁部に当接する部分に対する応力集中を抑えることができる。それに加え、曲げ方向内側のR部54の方を、曲げ方向外側に該当するR部55よりも曲率半径を大きくしたことで、電線8の損傷等の防止効果をより高めることができる。
尚、上記各実施形態では、圧接端子のスロットの形状として、幅寸法が一定のストレート形状としたが、途中に段差を有して幅寸法が変化したり、連続的に変化したりする、例えば幅寸法が奥方に向かって次第に狭くなる等の構成であっても良い。圧接端子に凹部やR部を設ける場合、上記した複数の実施形態を適宜に組合せた構成としても良いことは勿論である。また、電子装置の用途についても、車載用のモータに限らず、各種機器の電線の電気的な接続を行うもの全般に適用することができる。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
図面中、1は電子装置、7は接続部、8は電線、8bは絶縁被覆、9、16、21、26、31、36、41、46、51は圧接端子、10、17、22、27、32、37、42、47、52はスロット、12、18、23、28、33、38、43、48、53は凹部、24は凸部、44、49、50、54、55はR部を示す。

Claims (9)

  1. 外周に絶縁被覆(8b)を有する電線(8)と、
    前記電線(8)が嵌合されるスロット(10、17、22、27、32、37、42、47、52)を有し、そのスロット(10、17、22、27、32、37、42、47、52)の両側部が該電線(8)を挟持することにより該電線(8)と接続される板状の圧接端子(9、16、21、26、31、36、41、46、51)とからなる接続部(7)を備える電子装置(1)であって、
    前記圧接端子(9、16、21、26、31、36、41、46、51)の前記スロット(10、17、22、27、32、37、42、47、52)の両側部のうち少なくとも一方の内面には、凹部(12、18、23、28、33、38、43、48、53)が、該圧接端子(9、16、21、26、31、36、41、46、51)の厚み方向に関して部分的に窪むように形成されており、
    前記圧接端子(41、46、51)のスロット(42、47、52)の縁部には、該圧接端子(41、46、51)の厚み方向の両面側の角部に曲面形状のR部(44、49、50、54、55)が形成されている電子装置。
  2. 前記凹部(18、28、33、38、43、48、53)は、前記圧接端子(16、26、31、36、41、46、51)の前記スロット(17、27、32、37、42、47、52)の両側部の内面に形成されている請求項1記載の電子装置。
  3. 前記圧接端子(21)の前記スロット(22)の両側部のうち一方の内面には、前記凹部(23)が形成され、他方の内面には、前記凹部(23)以外の部分に対向する部分に位置して該圧接端子(21)の厚み方向に関して部分的に前記スロット(22)内に向けて突出する凸部(24)が形成されている請求項1記載の電子装置。
  4. 前記凹部(28)は、前記圧接端子(26)の厚み方向に関して深さが変化する断面円弧状をなす曲面状に形成されている請求項1から3のいずれか一項に記載の電子装置。
  5. 前記凹部(33、38)は、前記圧接端子(31、36)のスロット(32、37)の延びる方向全体に亘って設けられている請求項1から4のいずれか一項に記載の電子装置。
  6. 前記凹部(38)は、前記圧接端子(36)のスロット(37)の奥方に行くにつれ、該圧接端子(38)の厚み方向に幅狭となるように設けられている請求項5記載の電子装置。
  7. 前記圧接端子(46)のスロットの縁部に形成されるR部(49、50)は、前記電線(8)の端部側と非端部側とで、非端部側の曲率半径が大きく形成されている請求項1から6のいずれか一項に記載の電子装置。
  8. 前記電線(8)は、前記スロット(52)から出たところで該スロット(52)の両側のうちどちらかに折曲げられており、前記圧接端子(51)のスロット(52)の縁部に形成されるR部(54、55)は、前記電線(8)の折曲げ方向内側の方が、折曲げ方向の外側より大きな曲率半径に形成されている請求項1から7のいずれか一項に記載の電子装置。
  9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の電子装置(1)に用いられている圧接端子。
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