WO2014185469A1

WO2014185469A1 - 電線と端子の接合構造及び接合方法

Info

Publication number: WO2014185469A1
Application number: PCT/JP2014/062880
Authority: WO
Inventors: 隼士飯塚; 茂生森
Original assignee: 矢崎総業株式会社
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2014-11-20
Also published as: JP6128946B2; JP2014222645A

Abstract

　電線（２１）の露出された芯線（２５）を端子（１１）に接合する電線と端子の接合構造であり、前記端子（１１）は、前記芯線（２５）の接合部（２８）が接合される第１の面（１９）と、前記接合部（２８）の基端側に連なる前記芯線（２５）の露出部（３０）が当接する第２の面（１７）とを有し、前記第１の面（１９）と前記第２の面（１７）は、互いに高さが異なって形成される。

Description

電線と端子の接合構造及び接合方法

　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。

日本国特開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、接合領域の大きさ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、電線の芯線を端子に接合する電線と端子の接合構造であって、
　前記芯線は、前記電線の一端において露出し、
　前記芯線は、当該一端において、前記電線の先端部側に位置する接合部と、前記接合部に連なり前記先端部側と反対側に位置する露出部と、を有し、
　前記端子は、前記接合部が接合される第１の面と、前記露出部が当接する第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面は、互いに高さが異なって形成される。

　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、芯線の接合領域の大きさ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なして形成されていてもよいし、傾斜面をなして形成されていてもよい。傾斜面においては、端子の上下方向のどちらに傾斜していてもよい。

　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、
　前記芯線が、前記電線の一端において露出し、
　前記芯線が、当該一端において、前記電線の先端部側に位置する接合部と、前記接合部に連なり前記先端部側と反対側に位置する露出部と、を有し、
　前記端子は、前記接合部が接合される第１の面と、前記露出部が当接する第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面は、互いに高さが異なって形成され、
　前記露出部を前記第２の面に当接させるとともに、前記接合部を前記第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接合部に与えることにより、前記接合部を前記端子の第１の面に接合させる。

　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。

本実施形態に係る接合構造に用いる端子の外観を示す斜視図である。本実施形態に係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。端子に対する芯線の接合方向を変更した変形例である。他の実施形態に係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合構造及び接合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合構造の用途は、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、本実施形態の接合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２１の構造を示す。電線２１は、複数の素線２３から形成される芯線２５と、芯線２５を被覆する絶縁被覆２７を有している。また、電線２１は、先端部を含む一端の絶縁被覆２７が剥ぎ取られることにより芯線２５が部分的に露出された、露出端部２９を有している。この露出端部２９は、後述する接合部２８及び露出部３０を有しており、接合部２８の端子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、先端部側とは反対側の基端側（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、先端部側の接合部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の延在する方向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の延在方向は、露出端部２９の振動方向と交差している。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の接合領域の大きさ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延在する。これにより、上記と同様に、超音波接合時に露出端部２９の動きを抑制することができ、接合領域の大きさ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合構造及び接合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、本実施形態の接合構造にかかる端子の外観を示す。本実施形態の端子３１は、接合面３７に対し傾斜した領域である傾斜面３３と、これに連なる段差面３５とをそれぞれ第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の接合領域の大きさ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、突条部１７や傾斜面３３を形成する例を説明したが、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。例えば、突条部１７や傾斜面３３は、いずれも、第１の面を曲折し、上方に立ち上げて形成されるが、これに代えて、第１の面から立ち下げて形成するようにしてもよい。また、段差面３５を第１の面よりも低い位置に形成することもできる。

　ここで、上述した本発明に係る電線と端子の接合構造及び接合方法の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［４］に簡潔に纏めて列記する。

　[１]　電線（２１）の芯線（２５）を端子（１１）に接合する電線と端子の接合構造であって、
　前記芯線（２５）は、前記電線（２１）の一端において露出し、
　前記芯線（２５）は、当該一端において、前記電線（２１）の先端部側に位置する接合部（２８）と、前記接合部（２８）に連なり前記先端部側と反対側に位置する露出部（３０）と、を有し、　前記端子（１１）は、前記接合部（２８）が接合される第１の面（１９）と、前記露出部（３０）が当接する第２の面（１７）とを有し、前記第１の面（１９）と前記第２の面（１７）は、互いに高さが異なって形成される電線と端子の接合構造。
［２］　前記第２の面（１７）は、前記芯線（２５）の軸方向と交差する方向に延在する突条部により形成される上記［１］に記載の電線と端子の接合構造。
［３］　前記第２の面（３３）は、前記第１の面に対して傾斜している領域を有する上記［１］に記載の電線と端子の接合構造。
［４］　電線（２１）の芯線（２５）を端子（１１）に接合する電線と端子の接合方法において、
　前記芯線（２５）は、前記電線（２１）の一端において露出し、
　前記芯線（２５）は、当該一端において、前記電線（２１）の先端部側に位置する接合部（２８）と、前記接合部（２８）に連なり前記先端部側と反対側に位置する露出部（３０）と、を有し、
　前記端子（１１）は、前記接合部（２８）が接合される第１の面（１９）と、前記露出部（３０）が当接する第２の面（１７）とを有し、前記第１の面（１９）と前記第２の面（１７）は、互いに高さが異なって形成され、
　前記露出部（３０）を前記第２の面（１７）に当接させるとともに、前記接合部（２８）を前記第１の面（１９）に押し付けながら、前記芯線（２５）の軸方向に振動する超音波振動を前記接合部（２８）に与えることにより、前記接合部（２８）を前記端子（１１）の第１の面（１９）に接合させる電線と端子の接合方法。

　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、2013年5月14日出願の日本特許出願（特願2013－102432）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、超音波振動による芯線の動きを抑制することができるという効果を有する。この効果を奏する本発明は、電線と端子の接合構造及び接合方法に関して有用である。

　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

　電線の芯線を端子に接合する電線と端子の接合構造であって、
　前記芯線は、前記電線の一端において露出し、
　前記芯線は、当該一端において、前記電線の先端部側に位置する接合部と、前記接合部に連なり前記先端部側と反対側に位置する露出部と、を有し、
　前記端子は、前記接合部が接合される第１の面と、前記露出部が当接する第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面は、互いに高さが異なって形成される電線と端子の接合構造。
　前記第２の面は、前記芯線の軸方向と交差する方向に延在する突条部により形成される請求項１に記載の電線と端子の接合構造。
　前記第２の面は、前記第１の面に対して傾斜している領域を有する請求項１に記載の電線と端子の接合構造。
　電線の芯線を端子に接合する電線と端子の接合方法において、
　前記芯線は、前記電線の一端において露出し、
　前記芯線は、当該一端において、前記電線の先端部側に位置する接合部と、前記接合部に連なり前記先端部側と反対側に位置する露出部と、を有し、
　前記端子は、前記接合部が接合される第１の面と、前記露出部が当接する第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面は、互いに高さが異なって形成され、
　前記露出部を前記第２の面に当接させるとともに、前記接合部を前記第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接合部に与えることにより、前記接合部を前記端子の第１の面に接合させる電線と端子の接合方法。