(57)【要約】【課題】電線の芯線との接続信頼性が良い端子を提供する。【解決手段】導電性金属板からなる基板の長さ方向の前側に電気接触部を設けると共に後側に電線接続部を設けている端子において、前記電線接続部に、平板状の前記基板からなる芯線溶接部と、該基板の後端に絶縁被覆固定部を設け、前記芯線溶接部には前後方向に間隔をあけた２カ所に幅方向全長に延在する突起を設け、電線端末で露出させた複数の素線からなる芯線が前記前後の２カ所の突起の上面に押圧された状態で幅方向に隣接する素線の間および該素線と端子との上下の間に隙間が無い状態で超音波溶接される構成としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性金属板からなる基板の長さ方向の前側に電気接触部を設けると共に後側に電線接続部を設けている端子において、
前記電線接続部に、平板状の前記基板からなる芯線溶接部と、該基板の後端に絶縁被覆固定部を設け、
前記芯線溶接部には前後方向に間隔をあけた２カ所に幅方向全長に延在する突起を設け、
電線端末で露出させた複数の素線からなる芯線が前記前後の２カ所の突起の上面に押圧された状態で幅方向に隣接する素線の間および該素線と端子との上下の間に隙間が無い状態で超音波溶接される構成としていることを特徴とする端子。
【請求項２】
前記絶縁被覆固定部は絶縁被覆バレルを設け絶縁被覆加締め部としている請求項１に記載の端子。
【請求項３】
前記突起の高さは前記素線の半径以上直径以下とし、かつ、該突起は端子の長さ方向に対して直角に設け、さらに、
前記前後２カ所に設ける突起のうち、前方の１つの突起は前記電気接触部に連続する前記芯線溶接部の前端側に設け、後端の１つの突起は前記絶縁被覆バレルに近接する後側の芯線溶接部の後端に設け、前後の突起の幅を拡げている請求項１または請求項２に記載の端子。
【請求項４】
前記電線は車両に配線する電線で、かつ、芯線径が８ｍｍ２以上の太物電線およびアルミニウム電線の接続用としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の端子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の端子に電線端末に露出した芯線を接続する方法であって、
前記端子の芯線溶接部の前記２カ所の突起の上面に前記電線端末で露出させた芯線の素線を架け渡して載置し、超音波溶接装置のアンビル上に前記端子の芯線溶接部をセットし、前記素線を超音波溶接装置のホーンで加圧して前記突起の上面に接触する前記素線の下面を押し潰すように加圧した状態で超音波振動を負荷して超音波溶接している端子と電線の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は端子および該端子の電線接続方法に関し、特に、端子に電線端末で露出した芯線を超音波溶接で接続するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電線端末に接続する銅系金属板からなる端子１００は、図６に示すように、長さ方向の一側に電線接続部１０１、他側に電気接触部１０２を連続して備え、電線接続部１０１に絶縁被覆バレル１０３と芯線バレル１０４を設けているとともに、電気接触部１０２は図示の平板形状としたタブ形状のオス端子あるいはボックス形状のメス端子としている。該端子１００に対して、電線２００の端末で露出した芯線２０１を芯線バレル１０４で加締め圧着し、絶縁被覆層２０２を絶縁被覆バレル１０３で加締め圧着している。
【０００３】
一方、特開２００４−１２７５８２号公報（特許文献１）で、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、芯線がアルミニウム材からなる電線（以下、アルミ電線と称する）２５０の芯線２５１を端子３００の電線接続部３０２上にセットして、上下電極３０８と３０９で抵抗溶接をして芯線２５１を溶接し、電線接続部３０２の後端側に突設した押さえ片（絶縁被覆バレル）３０３で電線２５０の絶縁被覆２５２を加締め圧着する端子が提供されている。このように、アルミ電線２５０の芯線２５１を銅系金属の端子３００を溶接すると共に絶縁被覆２５２を絶縁被覆バレル３０３で加締め圧着しているのは、アルミニウム系金属からなる芯線２５１と銅系金属からなる端子３００との異種金属間の電気接続信頼性を高め、かつ、接続部への水分の付着を阻止して腐食の発生を防止するためである。
【０００４】
前記特許文献１に開示された端子３００は、詳細には、電線接続部３０２の底壁３０２ａの幅方向両側縁に沿って側壁３０２ｂが立設されると共に、この両側の側壁３０２ｂと隙間をあけて底壁３０２ａの中央部に長手方向に傾斜する凸部３０５が多数平行に突設され、これら凸部３０５上に電線２５０の芯線２５１を載置して抵抗溶接がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２７５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の端子は電線２５０のアルミニウム系金属からなる芯線２５１を端子３００と抵抗溶接しているが、芯線２５１のアルミニウム材は、汎用されている銅線の銅系金属と比較して融点が高く、抵抗溶接で芯線を溶融するには高温で加熱する必要がある。しかしながら、高温で加熱すると電線の絶縁被覆の樹脂に熱劣化を発生させる恐れがあるため、アルミ電線の芯線溶接には抵抗溶接は好適ではない問題がある。
【０００７】
かつ、端子３００の溶接部となる底壁３０２ａの凸部３０５と側壁３０２ｂとの間に隙間Ｃ１があるため、図８（Ａ）（Ｂ）に拡大して示すように、隙間Ｃ１に芯線２５１を構成する多数の素線２５１ｓのうち幅方向両側の芯線２５１ｓｅが入り込みやすい。また、抵抗溶接用の上部電極３０８は両側壁３０２ｂの間に、該側壁３０２ｂと隙間をあけて挿入され、凸部３０５上の芯線２５１と接触して溶接するが、前記隙間Ｃ１に落ち込んだ素線２５１ｓｅは上部電極３０８と接触せず、その結果、端子３００の電線接続部には溶接されない芯線の素線２５１ｓｅが存在しやすい。これは、抵抗溶接の上部電極３０８の幅が芯線２５１を挿入可能とする幅より狭いため、前記問題が生じる。
このように、芯線２５１の一部の素線２５１ｓｅが溶接されず、端子３００の底壁３０２ａとの間に電線の長さ方向の隙間Ｃ２が発生すると、該隙間Ｃ２が浸水経路となり、異種金属の芯線２５１と端子３００の間の浸水で腐食が生じる。この腐食が進行すると、芯線２５１と端子３００の電気的な接触不良が発生することとなる。
【０００８】
即ち、抵抗溶接用の上部電極３０８の幅が、端子の溶接部の芯線２５１が挿入される部分の幅より狭く、溶接部の底壁上に載置される芯線２５１の幅方向両側の素線が端子に溶接されないことにより、前記問題が生じる。
なお、抵抗溶接に代えて超音波溶接する場合も、図９に示すように、超音波溶接は端子３００と芯線２５１の素線２５１ｓとに圧力を加えながら平行振動を与えることで金属同士を結合させるため、断面円形の素子２５１ｓの変形が少なく、隣接する素子２５１ｓの間および素子２５１ｓと端子３００との間に電線の長さ方向に隙間Ｃ３が発生しやすい。よって、この隙間Ｃ３が浸水経路となり、芯線２５１と端子３００との接続部に浸水が生じ、腐食が発生する恐れがある。
【０００９】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、端子に電線の芯線を構成する多数の素線が隙間なく端子に溶接されるようにして、隣接する素線の間、素線と端子の間に隙間の発生を無くし、芯線と端子との間に浸水が発生しないようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、
導電性金属板からなる基板の長さ方向の前側に電気接触部を設けると共に後側に電線接続部を設けている端子において、
前記電線接続部に、平板状の前記基板からなる芯線溶接部と、該基板の後端に絶縁被覆固定部を設け、
前記芯線溶接部には前後方向に間隔をあけた２カ所に幅方向全長に延在する突起を設け、
電線端末で露出させた複数の素線からなる芯線が前記前後の２カ所の突起の上面に押圧された状態で幅方向に隣接する素線の間および該素線と端子との上下の間に隙間が無い状態で超音波溶接される構成としている端子を提供している。
【００１１】
前記芯線溶接部の後方に設ける絶縁被覆固定部は基板の幅方向の両側から絶縁被覆バレルを突設し、該絶縁被覆バレルを電線の絶縁被覆に加締め圧着することが好ましい。
なお、絶縁被覆固定部はバレルによる加締め圧着に限定されず、例えばコ字形状として絶縁被覆を側方から押し込んで固定する構成としてもよい。
【００１２】
前記突起の高さは前記素線の半径以上直径以下とし、かつ、該突起は端子の長さ方向に対して直角に設け、さらに、
前記前後２カ所に設ける突起のうち、前方の１つの突起は前記電気接触部に連続する前記芯線溶接部の前端側に設け、後端の１つの突起は前記絶縁被覆バレルに近接する後側の芯線溶接部の後端に設け、前後の突起の間隔を拡げていることが好ましい。
即ち、超音波溶接器のホーンの前後方向の両端に当たる位置に前後２カ所の突起を設け、突起の間隔を広くして、確実に防水できる電線接続部の範囲を広げていることができる。
【００１３】
前記突起の高さを素線の半径以上とすると、最下段の素線を当接する下面の芯線溶接部に対して下側部を押し潰して密接させることができる。一方、直径以下とすることで、素線に過負荷を与えず、超音波振動をスムーズに与えることができる。
【００１４】
また、前後２カ所に設ける前記突起は、いずれも、端子の長さ方向に対して直角に設けていることが好ましい。
即ち、前後２カ所の突起を互いに平行、且つ、溶接する芯線の素線の長さ方向に対して直交方向に突起を設けることで、前後２カ所の突起の間隔を広くして確実に防水できる電線接続部の範囲を広げることができる。
【００１５】
本発明の端子は、車両に配索される電線で、芯線断面積が８ｍｍ２以上の太物の電線、および芯線がアルミニウム系金属からなるアルミニウム電線（以下、アルミ電線と略称する）に対して好適に用いられる。
これは、太物電線では、芯線を端子に溶接することで電気接続信頼性を高めることができることに因る。また、アルミ電線では、異種金属の銅系金属からなる端子との接触面に水分に因る腐食が発生しやすいため、該腐食の発生を防止できる溶接で端子と芯線とを接続して電気接続信頼性を高めることができる。
【００１６】
特に、アルミ電線の太物電線は端子との電気接続信頼性を高める観点から、太物のアルミ電線の芯線は端子と溶接接続することが必須とされている。
アルミ電線のアルミニウム系金属の融点は、汎用されている銅電線の銅系金属より融点が高いため、アルミ電線を抵抗溶接で端子と溶接すると高温で加熱する必要があり、絶縁被覆に熱劣化を発生させる恐れがある。
よって、アルミ電線との溶接も含まれる本発明の端子は、抵抗溶接ではなく、超音波溶接で電線の芯線と溶接するものとしている。
【００１７】
さらに、本発明は、前記端子と電線の接続方法を提供している。
該方法は、前記端子の芯線溶接部の前記２カ所の突起の上面に前記電線端末で露出させた芯線の素線を架け渡して載置し、超音波溶接装置のアンビル上に前記端子の芯線溶接部をセットし、前記素線を超音波溶接装置のホーンで加圧して前記突起の上面に接触する前記芯線の素線の下面を押し潰すように加圧した状態で超音波振動を負荷して超音波溶接している。
【００１８】
前記のように、超音波溶接装置の上方のホーンを下降させて加圧する際、芯線溶接部の突起上で素線は他の部分よりも強く加圧されて押し潰され、隣接する素線同士および最下段の素線と端子の芯線溶接部とが密着した状態となる。この状態で超音波振動の負荷による摩擦熱により芯線の素線同士および最下段の素線と端子とが溶接される。よって、端子の幅方向全長に延在する前後２カ所の突起上で芯線の素線同士および素線と端子との間に幅方向に隙間の発生を確実に無くすことができる。その結果、前後２カ所の突起で止水が確実に行われることで、該前後２カ所の突起に挟まれた部分では芯線と端子との接触部に水がかかることはなく、腐食発生を確実に防止でき、電線の芯線と端子の電気接続信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、電線の芯線を溶接して接続する端子において、芯線溶接部の前後両側の２カ所に幅方向の全長にわたって突起を設け、電線端末で露出させた芯線を構成する素線の前後２カ所を前記突起の上面にセットし、この状態で超音波溶接機の上方のホーンで前記突起の上面に接する前記素線の下面を押し潰すように加圧して超音波溶接を行っている。よって、突起上に芯線の素線が隙間なく溶接でき、かつ、突起上で幅方向に隣接する素線同士も隙間まく押し潰された状態で溶接できる。
その結果、前後２カ所の突起上で素線を幅方向に隙間なく、長さ方向でも隙間なく溶接でき、前後２カ所の突起上で浸水防止壁（バリア）ができる。よって、前後２カ所の突起に挟まれた部分を浸水が発生しない電線と端子との接続範囲に保持でき、電気接続信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の端子を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部平面図である。
【図２】前記端子に接続する電線を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図である。
【図３】前記端子に電線端末をセットした状態の平面図である。
【図４】前記端子と電線の芯線とを超音波溶接する状態を示し、（Ａ）は端子の突起部分の断面図、（Ｂ）は突起の無い部分の断面図、（Ｃ）は比較例を示す図面である。
【図５】前記端子と電線との接続部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）は従来例を示す図面である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は他の従来例を示す図面である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は図７の従来例の問題点を示す図面である。
【図９】端子と電線とを超音波溶接する場合の問題点を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に実施形態の端子１を示す。該端子１は銅系金属板を打ち抜いた後、曲げ加工して形成している。端子１は基板２の長さ方向の一側（後側）に電線接続部３を設けると共に他側（前側）に電気接触部４を設けている。電気接触部４は相手型端子（図示せず）の電気接触部と接触させて電気接続を行うものである。
【００２２】
端子１と接続する図２に示す電線２０は、車両に配線する電線で、アルミニウム系金属からなる多数の素線２２を撚って形成している芯線２１を絶縁樹脂からなる絶縁被覆２３で被覆している。前記芯線２１を形成する素線２２は断面円形で撚って芯線２１を形成しているため、該芯線２１を構成する多数の素線２２の間に微小な隙間が存在する。
【００２３】
本実施形態の電線２０は芯線断面積が２０ｍｍ２の太物のアルミニウム電線からなる電源線である。該電源線からなる電線２０は電源端子とボルト締め接続するため、端子１の電気接触部４の基板２ａにボルト穴５を設けている。
【００２４】
端子１の電線接続部３に、前側の電気接触部４との境界４ｅから後端にかけた領域を芯線溶接部１０と、該芯線溶接部１０の後側に絶縁被覆バレル１２を設けた絶縁被覆加締め部１１を設けている。図１（Ｃ）に示すように、芯線溶接部１０は前後長さ方向は同一幅Ｘ１で、長さ寸法がＹ１の長方形の平板からなり、絶縁被覆加締め部１１は基板２の後端の幅方向側縁から絶縁被覆バレル１２を突設している。
【００２５】
前記芯線溶接部１０は、図４に示す超音波溶接装置の溶接部下方に配置するアンビル３０と上方に配置するホーン３１に挟まれた間で、電線２０の端末で露出させた芯線２１の素線２２を超音波溶接する部分である。該芯線溶接部１０の前記幅Ｘ１および長さＹ１はアンビル３０の幅及び長さ未満である。本実施形態では、芯線溶接部１０の幅Ｘ１は５ｍｍ、長さＹ１は３０ｍｍ、板厚ｔは２ｍｍである。
【００２６】
前記芯線溶接部１０の長さ方向の前端および後端に近接した前後方向の２箇所に、幅方向全長に上方へ突出させた線状の突起１５、１６を設けている。該突起１５、１６は長さ方向に対して直角として、互いに平行に設けている。該突起１５、１６の突出高さｈは芯線２１の半径以上直径以下としている。本実施形態では高さｈは０．２ｍｍである。
【００２７】
つぎに、前記端子１を電線２０に接続する方法について、図３、図４を参照して説明する。
端子１の芯線溶接部１０に電線２０の端末に露出させた芯線２１を溶接するために、芯線２１の多数本の素線２２の先端を芯線溶接部１０の前端に位置させ、前側の突起１５上に載せると共に後側の突起１６上に架け渡し状に載せる。この状態で絶縁被覆２３の皮剥ぎ端２３ｓが突起１６より後方で、絶縁被覆加締め部１１の絶縁被覆バレル１２より前方に位置する。
【００２８】
芯線２１の素線２２は図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、幅方向Ｘにバラケタ状態で上下方向に重ね、かつ、芯線溶接部１０の幅方向の両端縁から素線２２が飛び出さないようにセットする。この状態で、超音波溶接装置のアンビル３０上に端子１の芯線溶接部１０の下面をセットする。
【００２９】
ついで、超音波溶接装置のホーン３１を芯線溶接部１０上にセットした芯線２１へ下降する。超音波振動を発生する前に、芯線溶接部１０上にセットした芯線２１の素線２２を上面から加圧する。この加圧で、図４（Ａ）に示すように、前後の突起１５、１６の間に架け渡した芯線２１の下面が芯線溶接部１０の上面に押圧させる。かつ、上下方向に重ねられた素線２２のうち、下段素線２２ｄは中段素線２２ｍより幅方向に広がり、中段素線２２ｍは上段素線２２ｕから幅方向に広がり、素線２２は台形状に加圧される。
【００３０】
特に、前記加圧は芯線溶接部１０上に突設した前後２カ所の突起１５、１６上に載置された素線２２に強く負荷される。突起１５、１６は芯線溶接部１０の幅方向の全長に設けているため、該芯線溶接部１０の幅方向の両端から外側に外れた位置に素線２２がはみ出すことはない。
なお、突起１５、１６を端子１の幅方向全長に設けず、図４（Ｃ）に示すように幅方向の両側に隙間をあけて突起５０を設けていると、加圧時に突起５０の両側外方に素線２２が落下して、端子の芯線溶接部１０の上面の素線２２の間および上下素線２２の間に隙間Ｃ５が発生することになる。
【００３１】
前記突起１５、１６の高さは素線２２の半径以上であるため、図４（Ａ）に示すように、突起１５、１６上において下段素線２２ｄの下側が押し潰され、端子１の芯線溶接部１０の上面に接触する下段素線２２ｄとの間に図４（Ｂ）に示す前記隙間Ｃ３がなくなる。かつ、突起１５、１６上で幅方向に隣接する素線２２の間および上下方向に隣接する素線２２の間に隙間Ｃ２がなくなる。
【００３２】
前記のように、ホーン３０を下降して芯線２１の素線２２を加圧した状態で超音波振動を与え、隣接する素線同士および素線２２と芯線溶接部１０と接触摩擦を発生させ、摩擦熱により接触面を溶融して溶接する。これにより、図５（Ｂ）に示す突起１５と１６との間の芯線溶接部１０の防水領域Ｚにおいて、下段素線２２ｄは芯線溶接部１０の上面に溶接され、かつ、下段素線２２ｄ、中段素線２２ｍ、上段素線２２ｕは上下で溶接され、かつ、各段の幅方向に隣接する素線同士が溶接され、端子１と電線の芯線２１とは電気接続される。
【００３３】
また、突起１５と１６上の素線２２は図４（Ａ）の状態で素線２２と端子１の芯線溶接部１０とが溶接固着され、上下方向に隣接する下段素線２２ｄ、中段素線２２ｍ、上段素線２２ｕは互いに溶接される。かつ、突起１５、１６上で幅方向に隣接する素線２２の間に左右の隙間がなく溶接される。しかも、突起１５、１６は平板上の芯線溶接部１０の幅方向の全長に設けているため、幅方向の全長で素線２２が隙間なく溶接されて防水堰の役割を果たす。よって、突起１５と１６との間の防水領域Ｚの芯線溶接部１０に浸水が生じるのを確実に防止できる。
【００３４】
前記のように、芯線２１を端子１の芯線溶接部１０に超音波溶接した後、端子の絶縁被覆バレル１２を電線２０の絶縁被覆２３に加締め圧着する。
【００３５】
前記のように、端子の芯線溶接部１０に芯線２１の素線２２を超音波溶接し、絶縁被覆加締め部１１の絶縁被覆バレル１２で絶縁被覆２３を加締め圧着して、端子１と電線２０とを接続している。このように、電線２０の芯線２１と端子１とを超音波溶接で溶接し、絶縁被覆２３を加締め圧着して、電線２０と端子１とを電気接続信頼性を高めた状態で接続できる。かつ、芯線接続部１０の前後の突起１５、１６で浸水を確実に防止できる防水堰を形成していることで、素線２２と端子１の芯線溶接部との間に腐食が生じるのを防止できる。
【００３６】
本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を越えない範囲で種々に変形することができる。例えば、前記アルミニウム電線に変えて銅電線を端子に接続してもよい。また、端子の電気接触部の形状は、ボルト穴に変えてタブ状としてオス端子としても良いし、ボックス状としてメス端子にしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  端子
２  基板
３  電線接続部
４  電気接触部
１０  芯線溶接部
１１  絶縁被覆加締め部
１２  絶縁被覆バレル
１５、１６  突起
２０  電線
２１  芯線
２２  素線
２３  絶縁被覆
３０  アンビル
３１  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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