JP7418482B2

JP7418482B2 - 端子付き電線

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Publication number: JP7418482B2
Application number: JP2022021923A
Authority: JP
Inventors: 隆博弓立
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2022-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2024-01-19
Anticipated expiration: 2042-02-16
Also published as: JP2023119193A; CN118160161A; WO2023157512A1

Description

本発明は、端子付き電線に関する。

従来、端子付き電線の製造方法においては、電線と端子金具とを物理的且つ電気的に接続させるための技術として、その電線の芯線露出部と端子金具の芯線接続部とに加圧しながら超音波振動を与える超音波接合が知られている。この超音波接合においては、芯線露出部と芯線接続部とを２つの金型で挟み込んで加圧しながら、その芯線露出部の軸線方向に沿う振動方向の超音波振動を一方の金型（加振金型）から芯線露出部に加える。電線と端子金具は、その加圧と超音波振動によって、芯線露出部の素線間が超音波接合され、かつ、芯線露出部の素線と芯線接続部との間が超音波接合されて、端子付き電線として形成される。この種の端子付き電線については、例えば、下記の特許文献１から５に開示されている。

特開２００６－１７２９２７号公報特開２０１４－１０７１０４号公報特開２０１４－２１１９５２号公報特開２０１９－０４０７７８号公報特開２０１９－１４５２６３号公報

ところで、電線の芯線露出部は、加圧と共に加振金型によって芯線接続部側に押し潰されるので、これにつられて、被覆の端面から加振金型で押し潰されている部分までの間で芯線接続部からの高さが徐々に低くなっていく。このため、この芯線露出部においては、加振方向に往復動している加振金型が高さの変化している傾斜部にぶつかると、この傾斜部の素線が素線切れを引き起こす虞がある。

そこで、本発明は、素線切れの発生を抑えた端子付き電線を提供することを、その目的とする。

本発明は、素線束から成る芯線及び前記芯線を周方向に亘って覆う被覆を備え、前記芯線の一部が周方向に亘って剥き出しになった芯線露出部を有する電線と、前記芯線露出部を載せ置く平面が設けられた芯線接続部を有し、前記芯線露出部の接合部が前記芯線接続部における被接合部の前記平面に超音波接合された端子金具と、を備え、前記芯線露出部は、前記接合部と前記被覆の端面との間に、前記芯線接続部の前記平面に向けて圧縮させ、前記接合部における前記芯線接続部の前記平面からの高さよりも低い位置まで凹ませた圧縮凹部を有することを特徴とする。

本発明に係る端子付き電線は、芯線露出部における接合部と被覆の端面との間に、その接合部における芯線接続部の平面からの高さよりも低い位置まで凹ませた圧縮凹部を有している。このため、超音波接合に用いる一方の金型は、接合部に圧を加えながら超音波振動が印加されて芯線露出部の軸線方向に往復動しているときに、その芯線露出部における接合部と被覆の端面との間にぶつかることなく、芯線接続部における被接合部の平面に芯線露出部の接合部を超音波接合して、端子付き電線を造り出すことができる。従って、本発明に係る端子付き電線は、芯線露出部での素線切れの発生を抑えることができる。

図１は、実施形態の端子付き電線を示す説明図である。図２は、芯線加工工程について説明する説明図である。図３は、接合工程について説明する説明図である。図４は、実施形態の製造装置を示す説明図である。

以下に、本発明に係る端子付き電線の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

［実施形態］
本発明に係る端子付き電線の実施形態の１つを図１から図４に基づいて説明する。

図１の符号１は、本実施形態における端子付き電線を示す。

端子付き電線１は、互いに物理的且つ電気的に接続された電線１０と端子金具２０とを備える（図１）。

電線１０は、芯線１１と被覆１２とを備えており、その芯線１１が外周面側から筒状の被覆１２で周方向に亘って覆われている（図１から図３）。芯線１１は、導電性の金属の線材から成る複数本の素線１３が束ねられた素線束として構成されている。被覆１２は、芯線１１を外周面側から覆う絶縁性の合成樹脂材料で成形されている。

この電線１０は、芯線１１の一部が周方向に亘って剥き出しになった芯線露出部１１ａを有している（図１から図３）。例えば、電線１０においては、その端末（以下、「電線端末」という。）１０ａで被覆１２の末端を周方向に剥ぎ取るなど、その被覆１２に加工を施すことによって、この電線端末１０ａに１周に亘って剥き出しになった芯線露出部１１ａが設けられる。この電線端末１０ａの芯線露出部１１ａは、被覆１２の環状の端面から突出しており、この被覆１２の端面から自由端側に離れた場所を端子金具２０に超音波接合させる。また、例えば、電線１０においては、その軸線の途中で被覆１２を周方向に剥ぎ取るなどして、この軸線の途中で被覆１２の２箇所の環状の端面の間に１周に亘って剥き出しになった芯線露出部１１ａが設けられる。この電線１０の途中の芯線露出部１１ａは、その被覆１２の２箇所の端面の間でそれぞれの端面から離れた場所を端子金具２０に超音波接合させる。

この端子付き電線１においては、その電線１０の端末又は途中の芯線露出部１１ａに対して端子金具２０が取り付けられる。ここで示す電線１０は、電線端末１０ａに芯線露出部１１ａを有している。このため、この端子付き電線１においては、その電線端末１０ａの芯線露出部１１ａに対して端子金具２０が取り付けられる。

その端子金具２０は、金属等の導電性材料で成形される。この端子金具２０は、例えば、母材となる金属板に対する折曲げ加工や切断加工等のプレス成形によって所定形状に成形される。

この端子金具２０は、相手方（図示略）に対して物理的且つ電気的に接続させる端子接続部２１を有する（図１及び図３）。この端子接続部２１は、相手方に対して如何様な形態で物理的且つ電気的に接続させるものであってもよい。例えば、この端子接続部２１は、貫通孔（図示略）を有する平板状に形成され、この貫通孔と相手方端子金具における端子接続部（図示略）の貫通孔とに挿通させた雄螺子部材に雌螺子部材を螺合させることによって、その相手方端子金具の端子接続部に螺子止め固定させるものであってもよい。また、例えば、端子金具２０の端子接続部２１と相手方端子金具の端子接続部は、その内の一方が雌端子形状に形成され、かつ、その内の他方が雄端子形状に形成されて、互いを挿入嵌合させるものであってもよい。

また、この端子金具２０は、電線１０の芯線露出部１１ａを載せ置く平面２２ａが設けられており、その平面２２ａに対して芯線露出部１１ａを物理的且つ電気的に接続させる芯線接続部２２を有する（図１及び図３）。この芯線接続部２２においては、被接合部２２ｂの平面２２ａに芯線露出部１１ａの接合部１１ｂが超音波接合される。ここで示す芯線接続部２２は、平板状に形成されている。

また、この端子金具２０は、電線端末１０ａの被覆１２を保持する被覆保持部２３を有する（図１及び図３）。この被覆保持部２３は、例えば、一対のバレル片２３ａを電線端末１０ａの被覆１２に加締め圧着させることによって、その被覆１２を保持する。

ここで示す端子金具２０は、端子接続部２１と芯線接続部２２と被覆保持部２３の底部２３ｂとから成る１枚の平板状の片体と、その被覆保持部２３の底部２３ｂから突出させた一対のバレル片２３ａと、を有するものとして成形されている。但し、この端子金具２０は、例えば、端子接続部２１側と芯線接続部２２及び被覆保持部２３側とに折り曲げた交差形状に成形するなど、如何様な形状に成形されたものであってもよい。

このような端子付き電線１は、以下の製造装置１０１（図４）とこれを用いた製造方法で作り出される。

この端子付き電線１の製造方法は、芯線接続部２２の平面２２ａと被覆保持部２３の底部２３ｂに電線端末１０ａを載せ置く電線設置工程と、被覆保持部２３の一対のバレル片２３ａを電線端末１０ａの被覆１２に加締め圧着させる電線保持工程と、芯線露出部１１ａの接合部１１ｂと芯線接続部２２の平面２２ａにおける被接合部２２ｂを超音波接合させる接合工程と、を有する。そして、端子付き電線１の製造装置１０１は、その電線設置工程及び電線保持工程を実施するための圧着機１１０と、接合工程を実施するための超音波接合機１２０と、を備える（図４）。

圧着機１１０は、被覆保持部２３における底部２３ｂと一対のバレル片２３ａを挟み込んで加圧しながら、この被覆保持部２３を電線端末１０ａの被覆１２に加締め圧着させる一対の金型（図示略）を備える。

端子金具２０は、一方の金型に載せ置かれる。電線端末１０ａは、この一方の金型に載せ置かれた端子金具２０の上に載せ置かれる。他方の金型は、その一方の金型に近づけたり一方の金型から離したりする往復移動が可能な金型であり、その往復移動を実施させる駆動部（図示略）に取り付けられている。この他方の金型は、一方の金型に近づけることで被覆保持部２３を電線端末１０ａの被覆１２に加締め圧着させる。

電線設置工程では、一方の金型に端子金具２０が載せ置かれ、この端子金具２０における芯線接続部２２の平面２２ａと被覆保持部２３の底部２３ｂに電線端末１０ａが載せ置かれる。電線保持工程では、他方の金型を一方の金型に近づけながら、この他方の金型で被覆保持部２３の一対のバレル片２３ａを例えば電線端末１０ａの被覆１２に巻き付けながら加締め圧着させる。ここで示す電線設置工程においては、芯線接続部２２における被接合部２２ｂの平面２２ａに芯線露出部１１ａの接合部１１ｂを載せ置く。そして、電線保持工程においては、芯線露出部１１ａの接合部１１ｂが芯線接続部２２の被接合部２２ｂに載せ置かれた状態で、被覆保持部２３を電線端末１０ａの被覆１２に加締め圧着させる。

ここでは、その被覆保持部２３で電線１０を保持している端子金具２０に対して芯線露出部１１ａを超音波接合させる。超音波接合機１２０は、芯線露出部１１ａの接合部１１ｂと芯線接続部２２の被接合部２２ｂを挟み込んで加圧しながら接合部１１ｂと被接合部２２ｂに超音波振動を加える第１金型１２１と第２金型１２２とを備える（図３）。

芯線接続部２２の被接合部２２ｂは、第１金型１２１に載せ置かれる。ここで示す第１金型１２１は、複数の凹凸から成る接触部１２１ａを有しており、この接触部１２１ａの上に被接合部２２ｂが載せ置かれる（図３）。その接触部１２１ａは、例えば、第１金型１２１に施されたローレット加工により成る複数の凹凸である。

第２金型１２２は、第１金型１２１に近づけたり第１金型１２１から離したりする往復移動が可能な金型であり、その往復移動を実施させる駆動部（図示略）に取り付けられている。この第２金型１２２は、第１金型１２１に近づけることで芯線接続部２２の被接合部２２ｂの上の芯線露出部１１ａの接合部１１ｂに接触し、第１金型１２１との間で接合部１１ｂと被接合部２２ｂを挟み込んで加圧する。ここで示す第２金型１２２は、第１金型１２１の接触部１２１ａと同様の接触部１２２ａを有しており、この接触部１２２ａを芯線露出部１１ａの接合部１１ｂに接触させる（図３）。

接合工程では、芯線接続部２２における被接合部２２ｂの他方の平面が第１金型１２１に載せ置かれる。この状態で、芯線露出部１１ａの接合部１１ｂは、芯線接続部２２における被接合部２２ｂの平面２２ａの上に載せ置かれている。よって、この接合工程では、その被接合部２２ｂの他方の平面に接触させた第１金型１２１と芯線露出部１１ａの接合部１１ｂに接触させた第２金型１２２とで被接合部２２ｂ及び接合部１１ｂを挟み込んで加圧しながら、第２金型１２２に印加した超音波振動で被接合部２２ｂと接合部１１ｂを超音波接合させる。超音波接合機１２０は、超音波発振器（図示略）を備えており、この超音波発振器からの超音波振動を第２金型１２２に印加させる。

ここで、第２金型１２２には、芯線露出部１１ａの軸線方向に沿う超音波振動を印加させる。そして、接合工程においては、第１金型１２１と第２金型１２２との間で接合部１１ｂに加えられた圧力によって、芯線接続部２２の平面２２ａから起算した芯線１１の芯線径分の高さよりも低い位置まで接合部１１ｂを圧縮させる。このため、芯線露出部１１ａは、接合工程において、電線端末１０ａの被覆１２の端面から接合部１１ｂまでの間で芯線接続部２２の平面２２ａからの高さが徐々に低くなっていく。つまり、接合工程においては、第２金型１２２が超音波振動の加振方向に往復動しながら接合部１１ｂを押し潰して、芯線露出部１１ａに被覆１２の端面から接合部１１ｂまでの間の傾斜部を作り出す。このため、この接合工程においては、その傾斜部に芯線露出部１１ａの軸線方向に往復動している第２金型１２２がぶつかる可能性があり、この傾斜部に第２金型１２２がぶつかると、この傾斜部の表面の素線１３が切断されてしまう虞がある。

そこで、芯線露出部１１ａにおける接合部１１ｂと被覆１２の端面との間には、接合工程で第２金型１２２側に配置させる凹みであり、超音波接合時の接合部１１ｂの圧縮方向と同じ圧縮方向で超音波接合後の接合部１１ｂよりも圧縮させた圧縮凹部１４を接合工程に入る前に予め設けておく（図２）。これにより、端子付き電線１は、芯線露出部１１ａにおける接合部１１ｂと被覆１２の端面との間に、芯線接続部２２の平面２２ａに向けて圧縮させ、接合部１１ｂにおける芯線接続部２２の平面２２ａからの高さよりも低い位置まで凹ませた圧縮凹部１４を有することになる（図１及び図３）。

その圧縮凹部１４は、超音波振動の加振方向に往復動している第２金型１２２を芯線露出部１１ａにおける接合部１１ｂよりも被覆１２側に接触させないよう、芯線露出部１１ａにおける接合部１１ｂと被覆１２の端面との間に、その往復動中の第２金型１２２を避けることが可能な位置と形状の凹みとして形成される。また、この圧縮凹部１４は、１つだけで往復動中の第２金型１２２を避けることができなければ、複数設ければよい。ここで示す圧縮凹部１４は、底面が弧状の１つの溝形状の凹みであり、接合部１１ｂにおける被覆１２側の端部に連接させている。

この端子付き電線１の製造方法は、その圧縮凹部１４を芯線露出部１１ａに形成する芯線加工工程を有する。そして、端子付き電線１の製造装置１０１は、その芯線加工工程を実施するための芯線成形機１３０を備える（図４）。例えば、芯線加工工程は、電線設置工程を行う前に電線単体のままで実施してもよく、電線保持工程を終えてから接合工程を行う前に端子金具２０に保持された状態の電線１０に対して実施してもよい。ここでは、電線単体のままで行う芯線加工工程を説明する。

芯線成形機１３０は、芯線露出部１１ａを挟み込んで加圧しながら当該芯線露出部１１ａに圧縮凹部１４を形成する第１加圧金型１３１と第２加圧金型１３２とを備える（図２）。この芯線成形機１３０においては、芯線露出部１１ａを第１加圧金型１３１に載せ置き、第１加圧金型１３１と第２加圧金型１３２を互いに近づけながら、その第２加圧金型１３２に設けた凸部１３２ａで芯線露出部１１ａに圧縮凹部１４を形成する。その凸部１３２ａは、圧縮凹部１４の数に応じて少なくとも１つ設ける。

例えば、第１加圧金型１３１は、芯線露出部１１ａの外周面に沿う半円弧状の壁面を有しており、この壁面に芯線露出部１１ａを載せ置く。また、第２加圧金型１３２は、芯線露出部１１ａの外周面に接触させる壁面を有しており、この壁面の一部から凸部１３２ａを突出させている。第２加圧金型１３２は、例えば、その壁面を半円弧状に形成し、凸部１３２ａで芯線露出部１１ａに圧縮凹部１４のみを形成するものであってもよい。また、第２加圧金型１３２は、凸部１３２ａで芯線露出部１１ａに圧縮凹部１４を形成するだけでなく、例えば、その壁面を平面状に形成し、この壁面で接合部１１ｂを所定位置まで押し潰すものであってもよい。ここで示す第２加圧金型１３２は、後者の平面状の壁面を有している。また、ここで示す第２加圧金型１３２は、第１加圧金型１３１に近づけたり第１加圧金型１３１から離したりする往復移動が可能な金型であり、その往復移動を実施させる駆動部（図示略）に取り付けられている。

芯線加工工程では、第１加圧金型１３１の半円弧状の壁面に芯線露出部１１ａを載せ置き、この芯線露出部１１ａに第２加圧金型１３２を近づけていく。芯線加工工程では、これに伴い、第１加圧金型１３１の上の芯線露出部１１ａに凸部１３２ａから先に第２加圧金型１３２が接触し、その凸部１３２ａと第１加圧金型１３１との間で芯線露出部１１ａを挟み込んで加圧しながら、この凸部１３２ａで芯線露出部１１ａを押し潰して圧縮凹部１４を形成する。

従って、本実施形態の電線設置工程では、一方の金型に載せ置かれた端子金具２０における芯線接続部２２の平面２２ａに対して、圧縮凹部１４を上にして芯線露出部１１ａを載せ置く。そして、電線保持工程においては、圧縮凹部１４を上にしたままで、電線端末１０ａの被覆１２に被覆保持部２３を加締め圧着させる。

続いて、本実施形態の接合工程では、芯線接続部２２の被接合部２２ｂが第１金型１２１に載せ置かれると、芯線露出部１１ａの圧縮凹部１４が上を向いて第２金型１２２側に配置される。よって、この接合工程においては、第１金型１２１と第２金型１２２で芯線接続部２２の被接合部２２ｂと芯線露出部１１ａの接合部１１ｂを挟み込んで加圧しながら、第２金型１２２に印加した超音波振動で被接合部２２ｂと接合部１１ｂを超音波接合させる。その際、この接合工程においては、超音波振動の加振方向に往復動している第２金型１２２が芯線露出部１１ａにおける接合部１１ｂと被覆１２の端面との間にぶつからないので、芯線露出部１１ａにおける素線１３の素線切れの発生を抑止することができる。従って、この接合工程においては、第１金型１２１と第２金型１２２とによる被接合部２２ｂと接合部１１ｂに対する加圧力を従来よりも高めることができるので、被接合部２２ｂと接合部１１ｂの間及び接合部１１ｂの素線１３の間をより密着させた超音波接合が可能になる。これ故、この接合工程においては、超音波接合に要する時間を従来よりも短くできる。このように、本実施形態の端子付き電線１は、素線切れの発生が抑えられたものとして、この接合工程を経て従来よりも短時間で作り出される。

１端子付き電線
１０電線
１１芯線
１１ａ芯線露出部
１１ｂ接合部
１２被覆
１３素線
１４圧縮凹部
２０端子金具
２２芯線接続部
２２ａ平面
２２ｂ被接合部

Claims

素線束から成る芯線及び前記芯線を周方向に亘って覆う被覆を備え、前記芯線の一部が周方向に亘って剥き出しになった芯線露出部を有する電線と、
前記芯線露出部を載せ置く平面が設けられた芯線接続部を有し、前記芯線露出部の接合部が前記芯線接続部における被接合部の前記平面に超音波接合された端子金具と、
を備え、
前記芯線露出部は、前記接合部と前記被覆の端面との間に、前記芯線接続部の前記平面に向けて圧縮させ、前記接合部における前記芯線接続部の前記平面からの高さよりも低い位置まで凹ませた圧縮凹部を有することを特徴とした端子付き電線。
前記圧縮凹部は、前記接合部における前記被覆側の端部に連接させることを特徴とした請求項１に記載の端子付き電線。
前記接合部は、前記芯線接続部の前記平面から起算した前記芯線の芯線径分の高さよりも低い位置まで圧縮させることを特徴とした請求項１又は２に記載の端子付き電線。