WO2014042075A1

WO2014042075A1 - 端子金具

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Publication number: WO2014042075A1
Application number: PCT/JP2013/073974
Authority: WO
Inventors: 輝飯尾; 典男杉山
Original assignee: 矢崎総業株式会社
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-03-20
Also published as: JP5934618B2; JP2014059970A; US9466892B2; EP2897226A1; CN104641510A; US20150249294A1

Abstract

　端子金具（１７）は、電線の導体部分が超音波溶着される溶着部（２６）と、溶着部の軸方向に連なって形成され、厚み方向に貫通穴（２１）が穿設される平板状の取付部（２３）とを備える。貫通穴（２１）をその貫通方向から見たときの輪郭は、大径円（３１）と、大径円よりも半径が小さい小径円（３３）と、これら２つの円とそれぞれ接する２本の接線（３５），（３７）とから形成され、小径円は、大径円よりも溶着部に近い方に位置している。

Description

端子金具

　本発明は、端子金具に係り、特に電線の導体部分が超音波溶着される端子金具に関する。

　自動車などの移動体には、種々の電子機器などが搭載されており、この電子機器にバッテリなどの電源からの電力を供給する、又は制御装置からの制御信号などを伝えるためにワイヤハーネスが配索されている。このワイヤハーネスは、複数の電線と、この電線の端末に取り付けられた端子金具などを備えている。

　この種の電線はそれぞれ、導電性の複数の素線を撚り合わせた芯線と、この芯線を被覆する絶縁性の被覆部とを備えており、この電線の端末の被覆部を除去して露出した芯線が端子金具に溶着される。芯線と端子金具との溶着は、超音波溶着である。

　図６に示すように、端子金具５０は、露出した芯線５３が溶着される溶着部５５と、電子機器などに電気的に接続される円形の貫通穴５７が設けられた取付部５９と、を備えている。超音波溶着を行うときは、露出した芯線５３を端子金具５０の溶着部５５に設けた一対の側壁６１間に配置し、その上からホーン６３を一対の側壁６１間に挿入する。そして、ホーン６３を芯線５３に押し付けながら、芯線５３に超音波振動を付与することにより、芯線５３が溶着部５５に超音波溶着される（例えば、特許文献１参照。）。

日本国特開２００３－３３８３２８号公報

　ところで、このようにホーンが超音波振動すると、ホーンの振動エネルギが溶着部から取付部に伝播し、取付部が共振することがある。すると、取付部の所定位置に振動による応力が集中し、その応力が材料の降伏点を超えたときに、取付部に亀裂又は破断が生じる可能性がある。この共振による応力の集中は、取付部に振動が伝播する際に、振動が伝播する方向と直交する方向の断面積の変化が著しい箇所、例えば、貫通穴の周縁の溶着部寄りの部位（図６のＡ部）に多く発生する可能性がある。

　本発明の目的は、電線の導体部分を端子金具に超音波溶着する際に、取付部の亀裂又は破断を防ぐことにある。

　上記目的を達成するために、本発明に係る端子金具は、複数の芯線を絶縁被覆した電線の導体部分が超音波溶着により電気的に接続される端子金具であって、前記電線の前記導体部分が超音波溶着される溶着部と、該溶着部の軸方向に連なって形成され、厚み方向に貫通穴が穿設される平板状の取付部とを備え、前記貫通穴をその貫通方向から見たときの輪郭は、大径円と、該大径円よりも半径が小さい小径円と、これら２つの円とそれぞれ接する２本の接線とから形成され、前記小径円は、前記大径円よりも前記溶着部に近い方に位置している。

　このように貫通穴の溶着部に近い方の部位に大径円よりも曲率半径が小さい小径円の輪郭を形成することにより、取付部の軸方向と直交する方向の断面積が、振動の伝播する方向に沿って急激に減少するのを抑制することができる。これにより、貫通穴の周縁の溶着部寄りの部分に、共振によって応力が集中するのを緩和することができるため、取付部の亀裂又は破断を防ぐことができる。

　また、上記目的を達成するために、本発明に係る端子金具は、複数の芯線を絶縁被覆した電線の導体部分が超音波溶着により電気的に接続される端子金具であって、前記電線の前記導体部分が超音波溶着される溶着部と、該溶着部の軸方向に連なって形成され、厚み方向に貫通穴が穿設される平板状の取付部とを備え、前記取付部は、前記軸方向と直交する幅方向の両端面が互いに平行に形成されるストレート部を有し、前記貫通穴をその貫通方向から見たときの輪郭は、大径円と、該大径円よりも半径が小さい第１の小径円及び第２の小径円と、前記第１の小径円及び前記大径円とそれぞれ接する２本の接線と、前記第２の小径円及び前記大径円とそれぞれ接する２本の接線とから形成され、前記第１の小径円は、前記大径円よりも前記溶着部に近い方に位置し、前記第２の小径円は、前記大径円よりも前記溶着部から遠い方に位置しており、前記大径円と前記第１の小径円は、前記ストレート部の前記軸方向の領域内に形成される。

　このように貫通穴の溶着部と遠い方の部位に大径円よりも曲率半径が小さい第２の小径円の輪郭を形成することにより、取付部の軸方向と直交する方向の断面積が、振動の伝播する方向に沿って急激に増加するのを抑制することができる。これにより、貫通穴の周縁の溶着部寄りの部分に加えて、貫通穴の周縁の溶着部と遠い方の部分においても、共振によって応力が集中するのを緩和することができるため、取付部の亀裂又は破断をより広い範囲で防ぐことができる。

　以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は本発明に係る端子金具の一実施形態の超音波溶着前の外観斜視図である。図２は本発明に係る端子金具の一実施形態の超音波溶着後の外観斜視図である。図３は本発明に係る端子金具の一実施形態の貫通穴を拡大して示す平面図である。図４（ａ）～図４（ｃ）は本発明に係る端子金具の一実施形態の取付部の断面積の変化を説明する図であり、図４（ａ）は一実施形態の平面図、図４（ｂ）は一実施形態の貫通穴の形状を中心軸Ｘと直交する方向の取付部の断面積の変化として模式化した図、図４（ｃ）は図６に示した従来の貫通穴の形状を中心軸Ｘと直交する方向の取付部の断面積の変化として模式化した図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は本発明に係る端子金具の他の実施形態の取付部の断面積の変化を説明する図であり、図５（ａ）は他の実施形態の平面図、図５（ｂ）は他の実施形態の貫通穴の形状を中心軸Ｘと直交する方向の取付部の断面積の変化として模式化した図である。図６は従来の端子金具の超音波溶着前の外観斜視図である。

　以下、本発明に係る端子金具の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る端子金具に周知の超音波溶着装置を用いて超音波溶着を施すものである。したがって、本実施形態では、端子金具の構成及び作用を中心に説明し、超音波溶着装置の構成は簡単な説明に留める。また、本実施形態では、端子金具に接続される電線として、自動車に搭載されるワイヤハーネスを用いる例を説明するが、電線の種類は、この例に限られるものではない。

　図１に示すように、電線１１は、導電性の複数の素線からなる芯線１３（導体部分）と、絶縁性の被覆部１５とを備えている。芯線１３は、銅又は銅合金などの導電性の金属で形成される。被覆部１５は、絶縁性の合成樹脂などからなり、芯線１３を被覆している。

　端子金具１７は、所定形状に打ち抜いた金属板材を曲げ加工して形成される。この端子金具１７は、露出した芯線１３が溶着される芯線接続部１９と、貫通穴２１が厚み方向に形成されて電子機器などに電気接続される平板状の取付部２３とが、軸方向（長手方向）に連なって設けられている。取付部２３は、幅方向の両端面が互いに平行に形成されるストレート部２４と、幅方向の両端面の間隔が先端に向かって次第に狭くなるテーパ部２５とを有している。芯線接続部１９は、芯線１３が重ねられる溶着部２６と、この溶着部２６の幅方向の両端に立設された一対の側壁２７とを備えている。

　超音波溶着装置は、ホーン２９と、端子金具１７を支持する治具（図示せず）などを備えて構成される。超音波溶着装置は、治具の上に端子金具１７をセットし、電線１１の芯線１３を端子金具１７の溶着部２６の上に重ねた状態で、芯線１３を端子金具１７に押し付け、加圧しながら、芯線１３に超音波エネルギを付与するものである。具体的には、図１に示すように、一対の側壁２７間に芯線１３を配置した状態でホーン２９を矢印の方向（図１の下方）に移動させ、超音波振動させながら芯線１３を溶着部２６に向けて押し付ける。すると、各芯線１３は振動によって発熱し、溶融するため、図２に示すように、一体となって芯線接続部１９に溶着される。

　ところで、このようにホーン２９が超音波振動すると、ホーン２９の振動エネルギが芯線接続部１９（溶着部２６）から取付部２３に伝播し、取付部２３が共振することがある。特に、取付部２３に振動が伝播する際は、その振動が伝播する方向と直交する方向の断面積の変化が著しい箇所（例えば、貫通穴２１の周縁の芯線接続部１９寄りの部位）に、共振による応力が集中し易く、その応力が材料の降伏点を超えると、取付部２３に亀裂又は破断が生じる可能性がある。

　次に、このような端子金具１７の取付部２３の特徴構成について説明する。

　端子金具１７には、断面円形のボルト又はナットなどの図示しない留め具が挿通される貫通穴２１が設けられている。図３に示すように、貫通穴２１は、その貫通方向から見たときの輪郭が、涙滴形に形成される。例えば、貫通穴２１は、半径の異なる大径円３１及び小径円３３と、これらの円とそれぞれ接する２本の接線３５，３７とを結んで形成される。ここで、小径円３３とは、大径円３１の半径Ｒ１よりも小さな半径Ｒ２を有する円を意味する。大径円３１と小径円３３の中心は、いずれも取付部２３の長手方向の中心軸Ｘ上に配置される。小径円３３は、大径円３１よりも芯線接続部１９に近い位置に配置されている。

　本実施形態では、貫通穴２１の小径円３３は、ストレート部２４の軸方向の領域内に形成されているものとする。大径円３１の半径Ｒ１は、留め具などの大きさに合わせて設定されているため、例えば、図６の貫通穴５７の半径と同じ寸法に設定される。

　図４（ａ）～図４（ｃ）を参照して、本実施形態の貫通穴２１について、図６に示した従来の貫通穴５７と対比して説明する。図４（ａ）は本実施形態の平面図である。図４（ｂ）は本実施形態の貫通穴２１の形状を中心軸Ｘと直交する方向の取付部２３の断面積の変化として模式化した図である。図４（ｃ）は図６に示した従来の貫通穴２１の形状を中心軸Ｘと直交する方向の取付部２３の断面積の変化として模式化した図である。図４（ｂ）及び図４（ｃ）において、縦方向の幅が取付部２３の断面積の大きさを表している。図４（ｂ）及び図４（ｃ）では、軸方向において、縦方向の幅が狭くなることは、取付部２３の断面積が減少することを意味し、縦方向の幅が広くなることは、取付部２３の断面積が増加することを意味する。なお、以下の説明において、断面積の変化率とは、軸方向の振動が伝播する方向（図４の右側から左側に向かう方向）に沿って取付部２３の断面積が変化する割合を意味するものとする。

　まず、図６に示す円形の貫通穴５７の場合、図４（ｃ）の拡大図Ｚに示すように、断面積の変化率（減少率）が比較的大きくなる領域が存在する。これに対し、本実施形態の貫通穴２１は、図４（ｂ）の拡大図Ｙに示すように、大径円３１よりも芯線接続部１９に近い位置に、大径円３１よりも曲率半径が小さい小径円３３の輪郭が形成される。このため、貫通穴２１は、貫通穴５７よりも断面積の減少率を小さくすることができる。また、貫通穴２１は、軸方向において、大径円３１及び小径円３３とそれぞれ接する２本の接線３５，３７に沿って取付部２３の断面積が減少していくため、断面積の減少率を一定に保つことができる。

　本実施形態によれば、電線１１の芯線１３を超音波溶着する際に、取付部２３において、振動が伝播する方向と直交する方向の取付部２３の断面積が、振動の伝播する方向に沿って急激に減少するのを抑制することができる。したがって、貫通穴２１の周縁の芯線接続部１９寄りに位置する部分、つまり図１のＡ´部を中心として、共振による応力の集中を緩和することができるため、取付部２３の亀裂又は破断を防ぐことができる。

　次に、本発明に係る端子金具の他の実施形態について図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の端子金具の構成は、基本的に図１に示す端子金具１７の構成と同じである。本実施形態の端子金具の構成が図１の端子金具１７の構成と異なる点は、貫通穴の輪郭が大径円と２つの小径円を含んで形成される点にある。

　本実施形態の貫通穴３９は、図５（ａ）に示すように、貫通方向から見たときの輪郭が、大径円３１と、第１の小径円４１と、第２の小径円４３と、第１の小径円４１及び大径円３１とそれぞれ接する２本の接線４５，４７と、第２の小径円４３及び大径円３１とそれぞれ接する２本の接線４９，５１とを結んで形成される。ここで、第１の小径円４１とは、大径円３１の半径Ｒ１よりも小さな半径Ｒ３を有する円を意味し、第２の小径円４３とは、大径円３１の半径Ｒ１よりも小さな半径Ｒ４を有する円を意味する。半径Ｒ３とＲ４は、異なっていても良いし同じであってもよい。大径円３１の中心と、第１の小径円４１及び第２の小径円４３の中心は、いずれも取付部２３の長手方向の中心軸Ｘ上に配置され、第１の小径円４１は、大径円３１よりも芯線接続部１９に近い位置に配置され、第２の小径円４３は、大径円３１よりも芯線接続部１９から遠い位置に配置される。貫通穴３９は、少なくとも大径円３１及び第１の小径円４１の部分が、取付部２３におけるストレート部２４の軸方向の領域内に形成される。

　本実施形態では、大径円３１よりも芯線接続部１９に近い位置に、大径円３１よりも曲率半径が小さい第１の小径円４１の輪郭が形成されるだけでなく、大径円３１よりも芯線接続部１９から遠い位置に、大径円３１よりも曲率半径が小さい第２の小径円４３の輪郭が形成されている。このため、図５（ｂ）に示すように、貫通穴３９は、貫通穴５７（大径円３１）と比べて、軸方向における取付部２３の断面積の急激な減少と増加の両方を抑制することができる。これにより、貫通穴３９の周縁の芯線接続部１９寄りの部分に加えて、貫通穴３９の周縁の取付部２３の先端寄りの部分においても、共振による応力の集中を緩和することができるため、取付部２３の亀裂又は破断をより広い範囲で防ぐことができる。

　なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、２０１２年９月１４日出願の日本特許出願（特願２０１２－２０２９２４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明によれば、電線の導体部分を端子金具に超音波溶着する際に、取付部の亀裂又は破断を防ぐことができる。
　このような効果を奏する本発明は、端子金具の分野において有用である。

　ここで、上述した本発明に係る端子金具の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［２］に簡潔に纏めて列記する。

　［１］　複数の芯線（１３）を絶縁被覆した電線（１１）の導体部分が超音波溶着により電気的に接続される端子金具（１７）であって、
　前記電線（１）の前記導体部分が超音波溶着される溶着部（２６）と、該溶着部（２６）の軸方向に連なって形成され、厚み方向に貫通穴（２１）が穿設される平板状の取付部（２３）とを備え、
　前記貫通穴（２１）をその貫通方向から見たときの輪郭は、大径円（３１）と、該大径円（３１）よりも半径が小さい小径円（３３）と、これら２つの円（３１，３３）とそれぞれ接する２本の接線（３５，３７）とから形成され、前記小径円（３３）は、前記大径円（３１）よりも前記溶着部（２６）に近い方に位置している端子金具（１７）。

　［２］　複数の芯線（１３）を絶縁被覆した電線（１１）の導体部分が超音波溶着により電気的に接続される端子金具（１７）であって、
　前記電線（１１）の前記導体部分が超音波溶着される溶着部（２６）と、該溶着部（２６）の軸方向に連なって形成され、厚み方向に貫通穴（３９）が穿設される平板状の取付部（２３）とを備え、
　前記取付部（２３）は、前記軸方向と直交する幅方向の両端面が互いに平行に形成されるストレート部（２４）を有し、
　前記貫通穴（３９）をその貫通方向から見たときの輪郭は、大径円（３１）と、該大径円（３１）よりも半径が小さい第１の小径円（４１）及び第２の小径円（４３）と、前記第１の小径円（４１）及び前記大径円（３１）とそれぞれ接する２本の接線（４５，４７）と、前記第２の小径円（４３）及び前記大径円（３１）とそれぞれ接する２本の接線（４９，５１）とから形成され、前記第１の小径円（４１）は、前記大径円（３１）よりも前記溶着部（２６）に近い方に位置し、前記第２の小径円（４３）は、前記大径円（３１）よりも前記溶着部（２６）から遠い方に位置しており、
　前記大径円と前記第１の小径円は、前記ストレート部の前記軸方向の領域内に形成される端子金具。

　　１１　電線
　　１３　芯線
　　１７　端子金具
　　１９　芯線接続部
　　２１，３９　貫通穴
　　２３　取付部
　　２４　ストレート部
　　２６　溶着部
　　２９　ホーン
　　３１　大径円
　　３３　小径円
　　３５，３７，４５，４７，４９，５１　接線
　　４１　第１の小径円
　　４３　第２の小径円

Claims

　複数の芯線を絶縁被覆した電線の導体部分が超音波溶着により電気的に接続される端子金具であって、
　前記電線の前記導体部分が超音波溶着される溶着部と、該溶着部の軸方向に連なって形成され、厚み方向に貫通穴が穿設される平板状の取付部とを備え、
　前記貫通穴をその貫通方向から見たときの輪郭は、大径円と、該大径円よりも半径が小さい小径円と、これら２つの円とそれぞれ接する２本の接線とから形成され、前記小径円は、前記大径円よりも前記溶着部に近い方に位置している端子金具。
　複数の芯線を絶縁被覆した電線の導体部分が超音波溶着により電気的に接続される端子金具であって、
　前記電線の前記導体部分が超音波溶着される溶着部と、該溶着部の軸方向に連なって形成され、厚み方向に貫通穴が穿設される平板状の取付部とを備え、
　前記取付部は、前記軸方向と直交する幅方向の両端面が互いに平行に形成されるストレート部を有し、
　前記貫通穴をその貫通方向から見たときの輪郭は、大径円と、該大径円よりも半径が小さい第１の小径円及び第２の小径円と、前記第１の小径円及び前記大径円とそれぞれ接する２本の接線と、前記第２の小径円及び前記大径円とそれぞれ接する２本の接線とから形成され、前記第１の小径円は、前記大径円よりも前記溶着部に近い方に位置し、前記第２の小径円は、前記大径円よりも前記溶着部から遠い方に位置しており、
　前記大径円と前記第１の小径円は、前記ストレート部の前記軸方向の領域内に形成される端子金具。