(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の芯線からなる導体端部を露出させた電線と、２つの側壁を底面から起立させて形成された金属製の接続端子とを用意し、
前記電線の導体端部を前記接続端子の２つの側壁間の底面に位置させて押し付けながら超音波振動を加えることにより、前記導体端部を前記接続端子に接合させる電線の超音波接合方法において、
前記電線の導体端部の断面は、前記側壁間の幅方向の厚みが、超音波振動が加えられる側と前記接続端子の底面に位置される側の少なくとも一方に向かって薄くなるように円弧状にプレス成型されてなり、
前記円弧状の断面は、前記電線の導体端部を前記接続端子の２つの側壁間の底面に位置させて押し付けながら超音波振動を加えたとき、前記導体端部が前記２つの側壁間に収まるように設定されることを特徴とする電線の超音波接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の芯線からなる電線の導体部分を金属製の端子に超音波接合する電線の超音波接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電線の導体部分を金属製の端子に接続する方法として、超音波接合方法が知られている。この超音波接合方法の一例として、例えば、複数の芯線からなる導体端部を絶縁外皮から露出させた電線と、２つの側壁を底面から起立させて形成された接続端子とを用意し、はじめに電線の導体端部を扁平状（平板状）にプレス成型した後、このプレス成型された導体端部を接続端子の２つの側壁間の底面に位置させ、ホーンで押し付けながら超音波振動を加えることにより接続端子に接合させる方法が開示されている（特許文献１参照。）。これによれば、プレス成型された導体端部と接続端子の密着性が確保されるため、良好な接合性を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７２９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１によれば、電線の導体端部は、接続端子の側壁間の寸法に合わせて幅が規制された状態で、厚み方向から加圧されることによりプレス成型がなされている。このため、接続端子にセットされた導体端部は、側壁間に挟まれて支持される。一方、ホーンは、導体端部への加圧加振時に側壁との接触を防ぐため、側壁間の幅方向の寸法が導体端部の幅方向の寸法よりも小さく設定されている。
【０００５】
このようなホーンを、接続端子の側壁間にセットされた導体端部に押し付けて超音波加振する場合、導体端部はホーンに押し付けられて側壁間の幅方向に広がるように変形し、側壁側の芯線は側壁に押し付けられた状態となる。さらに超音波加振が継続されると、側壁に押し付けられた芯線は側壁に沿って盛り上がり、側壁の上端よりも高い位置まで達するおそれがある。このように側壁よりも高い位置まで盛り上がった芯線は、例えば、接続端子が挿入されるハウジングへの挿入の際に障害となりやすく、また、芯線が欠損した場合にはショートなどの電気的なトラブルを招くおそれがある。
【０００６】
本発明は、導体端部を接続端子に超音波接合する際に、芯線の盛り上がりを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電線の超音波接合方法は、上記課題を解決するため、複数の芯線からなる導体端部を露出させた電線と、２つの側壁を底面から起立させて形成された金属製の接続端子とを用意し、電線の導体端部を接続端子の２つの側壁間の底面に位置させて押し付けながら超音波振動を加えることにより、導体端部を接続端子に接合させる方法であり、電線の導体端部の断面は、側壁間の幅方向の厚みが、超音波振動が加えられる側と接続端子の底面に位置される側の少なくとも一方に向かって薄くなるように円弧状にプレス成型されてなり、円弧状の断面は、電線の導体端部を接続端子の２つの側壁間の底面に位置させて押し付けながら超音波振動を加えたとき、導体端部が２つの側壁間に収まるように設定されることを特徴としている。
【０００８】
すなわち、プレス成型された導体端部の断面は、接続端子の側壁間にセットされて押し付けられる方向の厚みが側壁側に向かって薄くなるように形成されている。したがって、超音波加振時に導体端部が側壁間の幅方向に向かって広がるように変形しても、導体端部の側壁側の厚みが薄くなることに伴い、側壁に押し付けられる芯線の量が少なくなるため、側壁に沿った芯線の盛り上がりを抑制することができる。
【０００９】
具体的に、電線の導体端部の断面は、超音波振動が加えられる側と底面に位置される側の少なくとも一方を円弧状に形成する。このような形状はプレス成型により簡単に形成することができ、いずれの形状も、側壁側に向かって厚みが薄くなるため、芯線の盛り上がりを効果的に抑制することができる。さらに、導体端部の断面は、例えば、超音波振動が加えられる側を台形状に形成し、底面に位置される側を半円状に形成するなど、異なる形状を組み合わせて形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、導体端部を接続端子に超音波接合する際に、芯線の盛り上がりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用される電線の超音波接合方法において、導体端部がプレス成型される前の電線を示す斜視図である。
【図２】本発明が適用される電線の超音波接合方法において、電線の導体端部をプレス成型する工程を説明する斜視図である。
【図３】本発明が適用される電線の超音波接合方法において、プレス成型された電線の導体端部を接続端子に超音波接合する工程を説明する斜視図である。
【図４】本発明が適用される電線の超音波接合方法において、導体端部がプレス成型された電線の構造を示す斜視図である。
【図５】本発明が適用される電線の超音波接合方法において、プレス成型された電線の導体端部が接続端子に超音波接合される前後の断面形状を示す図であり、（ａ）は超音波接合前、（ｂ）は超音波接合後の断面形状を示している。
【図６】従来の電線の超音波接合方法において、プレス成型された電線の導体端部が接続端子に超音波接合される前後の断面形態を示す図であり、（ａ）は超音波接合前、（ｂ）は超音波接合後の断面形状を示している。
【図７】本発明が適用される電線の超音波接合方法において、電線の導体端部をプレス成型する工程を説明する図であり、（ａ）はプレス金型の外観を示し、（ｂ）はプレス成型後の導体端部の断面形状を示している。
【図８】図７と異なるプレス金型を用いた例を説明する図であり、（ａ）はプレス金型の外観を示し、（ｂ）はプレス成型後の導体端部の断面形状を示している。
【図９】図７、８と異なるプレス金型を用いた例を説明する図であり、（ａ）はプレス金型の外観を示し、（ｂ）はプレス成型後の導体端部の断面形状を示している。
【図１０】図７〜図９と異なるプレス金型を用いた例を説明する図であり、（ａ）はプレス金型の外観を示し、（ｂ）はプレス成型後の導体端部の断面形状を示している。
【図１１】図７〜図１０と異なるプレス金型を用いた例を説明する図であり、（ａ）はプレス金型の外観を示し、（ｂ）はプレス成型後の導体端部の断面形状を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用してなる電線の超音波接合方法の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態では、複数の芯線からなる導体端部を露出させた電線と、この電線の導体端部をプレス成型するプレス金型と、導体端部が接合される接続端子と、導体端部を接続端子に接合する超音波接合装置が用いられる。
【００１４】
電線１は、図１に示すように、絶縁外皮３から複数の芯線５（以下、導体端部７という。）が露出された状態のものが用意される。この電線１は、プレス金型により導体端部７がプレス成型される。
【００１５】
プレス金型は、図２に示すように、下型９と上型１１を備えて構成される。下型９には、電線１の導体端部７が収容される溝１３が形成されている。上型１１には、溝１３と同じ方向に延在する溝１５が形成されていて、この溝１５が形成される下端面が溝１３内に多少入り込むまで、相対的に下降するようになっている。溝１３と溝１５は、後述する導体端部７の断面形状とそれぞれ対応する形状の溝断面をなして形成されている。溝１３の開口側の端部には、面取り形状又はＲ形状１７が設けられている。この面取り形状又はＲ形状１７により、溝１３内への導体端部７の嵌挿が、円滑かつ確実に行われる。
【００１６】
接続端子１９は、図３に示すように、対象物を接続するための貫通穴２０が形成された接続部２１と、この接続部２１と連続的に形成され、電線１の導体端部７が超音波溶着される断面凹状の板状基部２３と、板状基部２３と連続的に形成され、電線１（絶縁外皮３の部分）を固定するための断面凹状の固定部２５とを備えている。板状基部２３は、底面の両側から２つの側壁２７が起立して形成される。なお、本実施形態の板状基部２３は、底面の両側を略垂直に折り曲げて側壁２７を形成しているが、側壁２７は底面の両側に固着させる構造であってもよい。
【００１７】
超音波接合装置は、図示しないアンビル上に被接合対象物（電線１の導体端部７がセットされた接続端子１９）を載置し、加圧加振ホーン２９（図３）の下端面を被接合部位（導体端部７）に当接させることで、図示しない超音波発信器で発振された超音波振動が被接合部位に付与されるようになっている。
【００１８】
次に、本実施形態の電線の超音波接合方法の動作について説明する。
【００１９】
最初に、図１に示すように、電線１の絶縁外皮３を皮剥きして複数の芯線５からなる導体端部７を露出させる。次に、図２に示すように、露出させた導体端部７を、プレス金型の下型９の溝１３内にセットした状態で、幅方向を溝幅Ｗで規制する。ここで、溝幅Ｗは、接続端子１９の側壁２７間の距離Ｗ´に合わせて設定されている。
【００２０】
この状態で、上型１１を矢印Ａの方向に下降させ、導体端部７を厚み方向で加圧する。これにより、導体端部７は、溝１３と溝１５を付き合わせて形成される形状に合わせた形状に形成される。本実施形態では、溝１３は断面が矩形であり、溝１５は断面が台形状に形成されている。このため、導体端部７は、図４に示すように、溝１３側に対応する部分の断面が矩形となり、溝１５側に対応する部分の断面が台形状となって成型される。なお、図４では、芯線５を省略して導体端部７の概略形状を示している。
【００２１】
次に、プレス成型された電線１の導体端部７を、図３に示すように、接続端子１９の板状基部２３、つまり側壁２７間の底面に位置させ、この接続端子１９をアンビル上に載置させる。そして、加圧加振ホーン２９により導体端部７を加圧しながら超音波加振して、導体端部７を板状基部２３に接合させる。
【００２２】
ところで、断面が矩形に形成される従来の導体端部は、接続端子１９の板状基部２３にセットして加圧しながら超音波振動を与えると（図６（ａ））、導体端部３１は加圧加振ホーン２９に押し付けられて側壁２７間の幅方向に広がるように変形し、側壁２７側の芯線５が側壁２７に押し付けられた状態となる。さらに超音波加振が継続されると、側壁２７に押し付けられた芯線５は、側壁２７に沿って厚み方向に盛り上がり、側壁２７の上端よりも高い位置に達することが考えられる（図６（ｂ））。このように側壁２７よりも高い位置まで盛り上がった芯線５は、例えば、接続端子１９が挿入されるハウジングへの挿入の際に障害となりやすく、また、芯線５が欠損した場合、ショートなどの電気的なトラブルを招くおそれがある。
【００２３】
これに対し、本実施の形態では、電線１の導体端部７の断面が、全体として略台形状に形成されている。つまり、導体端部７の断面は、図５に示すように、側壁２７間の幅方向の厚みが、超音波振動が加えられる側に向かって薄くなり、加圧加振ホーン２９に押し付けられる方向の厚みが側壁２７側に向かって薄くなるように形成されている。このため、導体端部７が加圧加振ホーン２９に押し付けられて側壁２７間の幅方向に広がるように変形しても、図６の導体端部３１に比べて、側壁２７に押し付けられる芯線５の量が少ないため、側壁２７に沿った芯線５の盛り上がりを抑制することができる。
【００２４】
本実施形態では、電線１の導体端部７の断面は、側壁２７間の幅方向の厚みが、超音波振動が加えられる側に向かって薄くなる例を説明したが、この例に限られるものではなく、側壁２７間の幅方向の厚みが、超音波振動が加えられる側と接続端子１９の側壁２７間の底面に位置される側の少なくとも一方に向かって薄くなるように形成されていればよい。
【００２５】
本実施形態のプレス金型において、上型１１が下型９に対して最下部まで下降したときの状態を図７（ａ）に示し、プレス成型後の導体端部７の断面を図７（ｂ）に示す。このように、導体端部７の断面形状に対応する形状の溝１３、１５をプレス金型に形成しておくことにより、導体端部７を容易に所望の断面形状に形成することができる。ここで、溝１３の幅Ｗは、接続端子１９の側壁２７間の距離Ｗ´に合わせて設定されているが、導体端部７が接続端子１９の側壁２７間にセットされて加圧加振されたときに、導体端部７がガタつかない範囲に設定されていればよい。
【００２６】
次に、図７のプレス金型と異なる他のプレス金型の実施の形態について、図８〜図１１を参照して説明する。図８〜図１１に示すプレス金型は、いずれも下型９と上型１１を備えて構成される点で、図７のプレス金型と共通しているが、下型９に形成される溝と上型１１に形成される溝のうち少なくとも一方は、それぞれ、図７の溝１３、１５と溝断面の形状が異なっている。
【００２７】
図８（ａ）のプレス金型は、下型９の溝４１、上型１１の溝４３の断面がいずれも楕円円弧状に形成されているため、プレス成型された導体端部７は、図８（ｂ）に示すように楕円の形状となる。
【００２８】
図９（ａ）のプレス金型は、下型９の溝４５、上型１１の溝４７の断面がいずれも台形状に形成されているため、プレス成型された導体端部７は、図９（ｂ）に示すような６面形状となる。
【００２９】
図１０（ａ）のプレス金型は、下型９の溝４９の断面が楕円円弧状に形成され、上型１１の溝５１の断面が台形状に形成されているため、プレス成型された導体端部７は、図１０（ｂ）に示すように台形と楕円状の略半円を結合させたような形状となる。
【００３０】
図１１（ａ）のプレス金型は、下型９の溝５３の断面が台形状に形成され、上型１１の溝５５の断面が楕円円弧状に形成されているため、プレス成型された導体端部７は、図１１（ｂ）に示すように台形と楕円状の略半円を結合させたような形状、つまり図１０（ｂ）の形状を上下で反転させた形状となる。
【００３１】
図８〜図１１のプレス金型で成型された導体端部７は、いずれも、接続端子１９の側壁２７間にセットされた状態で、側壁２７間の幅方向の厚みが、超音波振動が加えられる側と接続端子１９の側壁２７間の底面に位置される側の両方に向かって薄くなるように形成されている。つまり、図７のプレス金型で成型された導体端部７と比べて、加圧加振ホーン２９に押し付けられる方向の厚みが側壁２７側に向かってより薄くなっている。したがって、導体端部７が加圧加振ホーン２９に押し付けられて導体端部７が側壁２７間の幅方向に広がるように変形しても、側壁２７に押し付けられる芯線５の量をより低減させることができるため、側壁２７に沿った芯線５の盛り上がりを一層抑制することができる。
【００３２】
また、図７〜図１１のプレス金型では、下型９と上型１１にそれぞれ形成される溝の断面を楕円円弧状又は台形状とする例を説明したが、これらの例に限られるものではなく、要は、プレス成型された導体端部７の断面が、加圧加振ホーン２９に押し付けられる方向の厚みが側壁２７側に向かって薄くなるように形成されるのであれば、これらの形状に限られるものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１  電線
７  導体端部
９  下型
１１  上型
１３、１５  溝
１９  接続端子
２７  側壁
２９  加圧加振ホーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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