特許 6839688 端子付き接合電線

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6839688

(24)【登録日】2021年2月17日

(45)【発行日】2021年3月10日

(54)【発明の名称】端子付き接合電線

(51)【国際特許分類】

   H01R 43/02 20060101AFI20210301BHJP

   H01R 4/02 20060101ALI20210301BHJP

【ＦＩ】

   H01R43/02 B

   H01R4/02 C

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-173638(P2018-173638)

(22)【出願日】2018年9月18日

(65)【公開番号】特開2020-47422(P2020-47422A)

(43)【公開日】2020年3月26日

【審査請求日】2019年11月19日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 知哉

(72)【発明者】

【氏名】青木 泰史

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】鍋田 泰徳

【審査官】 井上 信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−４３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−８２３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１８５００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３８６８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｒ ４／０２

Ｈ０１Ｒ ４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端側の絶縁被覆から露出した複数の素線を有する第１芯線に第１端子を接続した端子付き第１電線と、一端側の前記第１電線の絶縁被覆の長さよりも長い絶縁被覆から露出した前記第１芯線の各素線と同じ太さの素線を複数有する第２芯線に第２端子を接続した端子付き第２電線と、を用い、
前記端子付き第１電線の他端側の絶縁被覆から露出した第１芯線と、前記端子付き第２電線の他端側の前記第１電線の絶縁被覆の長さよりも長い絶縁被覆から露出した第２芯線と、を超音波接合用のホーンとアンビル間で超音波接合により接合した端子付き接合電線であって、
前記ホーン側に前記他端側の第２芯線を配置すると共に、前記アンビル側に前記他端側の第１芯線を配置した状態で、前記ホーンとアンビル間で前記他端側の第１芯線と他端側の第２芯線同士が超音波接合により接合されており、
前記ホーン側の前記他端側の第２芯線の複数の素線の方が前記アンビル側の前記他端側の第１芯線の複数の素線の方よりもより圧潰されて接合されていることを特徴とする端子付き接合電線。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の電線の露出した芯線同士を超音波接続する端子付き接合電線に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の電線の接続方法として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この電線の接続方法は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、電線１及び極細電線２の絶縁被覆を剥ぎ取って芯線（導体）１ａ，２ａを露出させ（準備工程）、次に、図１０（ａ）に示すように、電線１と極細電線２の露出した芯線１ａ，２ａをホーン６とアンビル８とで挟み込んで加圧し、次に、図１０（ｂ）に示すように、接合工程における超音波振動エネルギーよりも小さい超音波エネルギーで電線１と極細電線２の芯線１ａ，２ａ同士を超音波接合して仮接合体３を得て（仮接合工程）、この仮接合工程にて得られた仮接合体３を仮接合工程における超音波振動エネルギーよりも大きい超音波エネルギーで再度超音波接合して完成させる。

【0003】

この接合工程において超音波接合される際、極細電線２はアンビル８側に近くなっており、ホーン６に接するなどの損傷の大きい箇所に位置していないため、断線等の可能性を減じたうえで極細電線２の超音波接合を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１１８１９６号公報

【特許文献2】特開２０１６−２０１３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前記従来の電線の接続方法では、準備工程の後で接合工程の前に仮接合工程が必要なため、その分工程数が多くなって、コスト高であり、また、他方の電線１の芯線１ａと接合される芯線２ａが損傷等のダメージを受け易い。

【0006】

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、複数の電線の芯線同士を損傷等させることなく簡単かつ低コストで接合することができ、かつ、電線の端部に接続された端子の破損等のダメージを抑制することができる端子付き接合電線を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、一端側の絶縁被覆から露出した複数の素線を有する第１芯線に第１端子を接続した端子付き第１電線と、一端側の前記第１電線の絶縁被覆の長さよりも長い絶縁被覆から露出した前記第１芯線の各素線と同じ太さの素線を複数有する第２芯線に第２端子を接続した端子付き第２電線と、を用い、前記端子付き第１電線の他端側の絶縁被覆から露出した第１芯線と、前記端子付き第２電線の他端側の前記第１電線の絶縁被覆の長さよりも長い絶縁被覆から露出した第２芯線と、を超音波接合用のホーンとアンビル間で超音波接合により接合した端子付き接合電線であって、前記ホーン側に前記他端側の第２芯線を配置すると共に、前記アンビル側に前記他端側の第１芯線を配置した状態で、前記ホーンとアンビル間で前記他端側の第１芯線と他端側の第２芯線同士が超音波接合により接合されており、前記ホーン側の前記他端側の第２芯線の複数の素線の方が前記アンビル側の前記他端側の第１芯線の複数の素線の方よりもより圧潰されて接合されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ホーン側に端子付き第２電線の他端側の第１電線の絶縁被覆の長さよりも長い絶縁被覆から露出した第２芯線を配置すると共に、アンビル側に端子付き第１電線の他端側の第２電線の絶縁被覆の長さよりも短い絶縁被覆から露出した第１芯線を配置するセット工程と、ホーンとアンビル間で端子付き第１電線の他端側の第１芯線と端子付き第２電線の他端側の第２芯線同士を超音波接合により接合する接合工程と、を有することにより、従来の方法に比べて、工程を削減することができ、その分低コストで簡単に端子付き第１電線の他端側の第１芯線と端子付き第２電線の他端側の第２芯線同士を接合することができ、また、超音波接合の際に各電線の一端が受ける振動を弱くすることができるため、端子付き第１電線の一端側にある第１端子の破損等のダメージを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（ａ）は本発明の第１実施形態の端子付き電線の接合方法に用いられる両端側の絶縁被覆が皮むきされている端子付き電線の側面図、（ｂ）は同端子付き電線の正面図である。

【図2】上記第１実施形態の端子付き電線の接合方法に用いられる超音波接合機のホーンとアンビル間に長短２本の端子付き電線をセットした状態を示す正面図である。

【図3】図２中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図4】上記超音波接合機のホーンとアンビル間で長短２本の端子付き電線を接合した状態を示す正面図である。

【図5】（ａ）は図４中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、（ｂ）は比較例の図４中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図6】（ａ）は上記アンビル側に位置する芯線の複数の素線の接合状態を示す説明図、（ｂ）は上記ホーン側に位置する芯線の複数の素線の接合状態を示す説明図である。

【図7】本発明の第２実施形態の長短２本の端子付き電線を中途部と端部とで接合した状態を示す側面図である。

【図8】本発明の第３実施形態の端子付き電線の接合方法に用いられる超音波接合機のホーンとアンビル間で長短２本の端子付き電線とダミー電線を接合した状態を示す正面図である。

【図9】図８中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図10】（ａ）は従来の電線の接合方法の仮接合工程を示す要部の概略図、（ｂ）は接合工程を示す要部の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0012】

図１（ａ）は本発明の第１実施形態の端子付き電線の接合方法に用いられる両端側の絶縁被覆が皮むきされている端子付き電線の側面図、図１（ｂ）は同端子付き電線の正面図、図２は同端子付き電線の接合方法に用いられる超音波接合機のホーンとアンビル間に長短２本の端子付き電線をセットした状態を示す正面図、図３は図２中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、図４は同ホーンとアンビル間で長短２本の端子付き電線を接合した状態を示す正面図、図５（ａ）は図４中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、図５（ｂ）は比較例の図４中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、図６（ａ）はアンビル側に位置する芯線の複数の素線の接合状態を示す説明図、図６（ｂ）はホーン側に位置する芯線の複数の素線の接合状態を示す説明図である。

【0013】

図１（ａ），（ｂ）に示すように、この第１実施形態の端子付き電線の接合方法では、電線の一端側の絶縁被覆から露出した芯線（導体）に端子を接続させた端子付き第１電線１０と端子付き第２電線２０の長短２本の電線を用意し、図２及び図４に示すように、超音波振動付与用のホーン６とグライディングジョー７及び加工対象部分を受ける加圧用のアンビル８とアンビルプレート９を備えた超音波接合機５を用いて、ホーン６とアンビル８間で端子付き第１電線１０の第１芯線１２と端子付き第２電線２０の第２芯線２２同士を超音波接合により接合する。即ち、図３及び図５（ａ）に示すように、一端１０ａ側の第２電線２０の絶縁被覆２１の長さよりも短い（電線長さが短い）絶縁被覆１１から露出した複数の素線１２ａを有する第１芯線１２に圧着端子（第１端子）１３を接続した端子付き第１電線１０と、一端２０ａ側の第１電線１０の絶縁被覆１１の長さよりも長い（電線長さが長い）絶縁被覆２１から露出した第１芯線１２の各素線１２ａと同じ太さの素線２２ａを複数有する第２芯線２２に圧着端子（第２端子）２３を接続した端子付き第２電線２０と、を用い、端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の第２電線２０の絶縁被覆２１の長さよりも短い絶縁被覆１１から露出した第１芯線１２と、端子付き第２電線２０の他端２０ｂ側の第１電線１０の絶縁被覆１１の長さよりも長い絶縁被覆２１から露出した第２芯線２２と、を超音波接合機５のホーン６とアンビル８間で超音波接合により接合する。

【0014】

端子付き第１電線１０と端子付き第２電線２０の接合する各芯線１２，２２の材質は、同じ材質、同じ断面積であり、例えば、アルミニウム製、アルミニウム合金製、銅製、銅合金製、銅に錫めっきしたもの、アルミニウムにカーボンナノチューブを添加した電線でも良く、撚り線でも単芯線であっても良い。

【0015】

また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、各端子付き第１、第２電線１０，２０の一端１０ａ，２０ａ側の第１、第２芯線１２，２２には、金属製の圧着端子１３，２３を圧着接続してある。この各圧着端子１３，２３は、前側に相手端子が電気的に接続される箱形の端子接続部１３ａ，２３ａと、中央から後側に絶縁被覆１１，２１から露出した第１，第２芯線１２，２２に圧着される芯線バレル１３ｂ，２３ｂ及び絶縁被覆１１，２１に圧着される被覆バレル１３ｃ，２３ｃと、を備えている。

【0016】

次に、第１実施形態の端子付き電線の接合方法を説明すると、まず、図２及び図３に示すように、超音波接合機５のホーン６側に電線長さが長い端子付き第２電線２０の他端２０ｂ側の絶縁被覆２１から露出した第２芯線２２を配置すると共に、アンビル８側に電線長さが短い端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の絶縁被覆１１から露出した第１芯線１２を同じ向きで重ね合わせるように配置する（セット工程）。

【0017】

次に、図４及び図５（ａ）に示すように、ホーン６とアンビル８間で電線長さが長い端子付き第２電線２０の他端２０ｂ側の絶縁被覆２１から露出した第２芯線２２と電線長さが短い端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の絶縁被覆１１から露出した第１芯線１２同士をホーン６の超音波振動とアンビル８の加圧の超音波接合により接合する（接合工程）。

【0018】

この際、ホーン６から発振される超音波振動は、他端２０ｂから端子付き第２電線２０へ伝わり、端子付き第２電線２０内で減衰しながら一端２０ａへ伝播する。また、ホーン６の振動は、アンビル８に向かって振動が減衰しながら伝播する。アンビル８側に配置した電線長さが短い端子付き第１電線１０は、ホーン６側の電線長さが長い端子付き第２電線２０に比べて減衰した振動を受けるため、一端１０ａへ伝わる振動は弱くなる。これにより、電線長さが短い端子付き第１電線１０の絶縁被覆１１から露出した第１芯線１２が受ける損傷等のダメージは小さくなる。また、ホーン６側に配置した電線長さが長い端子付き第２電線２０は、ホーン６から受けた振動を端子付き第２電線２０内で減衰させるため、一端２０ａへ伝わる振動は弱くなる。

【0019】

即ち、図５（ｂ）に示す比較例のように、ホーン６側に電線長さが短い端子付き第１電線１０の第１芯線１２を配置し、アンビル８側に電線長さが長い端子付き第２電線２０の第２芯線２２を配置して超音波接合すると、電線長さが短い一端１０ａ側の第１芯線１２に接続された圧着端子１３の箱形の端子接続部１３ａの折り曲げ部等（図中符号Ｙで示す部分）が破損等のダメージを受け易く、また、その他端１０ｂ側の第２芯線２２の他端２０ｂとの接合部強度は接合部中で電線長さが短い端子付き第１電線１０の強度に依存するため、電線長さが短い端子付き第１電線１０の第１芯線１２がダメージを受けると、接合部の強度が低下するが、この第１実施形態では、ホーン６側に電線長さが長い端子付き第２電線２０の他端２０ｂ側の第２芯線２２を配置すると共に、アンビル８側に電線長さが短い端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の第１芯線１２を配置するセット工程と、ホーン６とアンビル８間で他端１０ｂ側の第１芯線１２と他端２０ｂ側の第２芯線２２同士を超音波接合により接合する接合工程と、を有することにより、従来の方法に比べて、工程を削減することができ、その分低コストで簡単に２つの芯線１２，２２（特に電線長さが短い第１芯線１２）を損傷等させることなく接合することができ、また、図５（ｂ）に示す比較例に比べて、また、超音波接合の際に電線長さが短い第１電線１０の一端１０ａが受ける振動を弱くすることができるため、電線長さが短い第１電線１０の一端１０ａ側にある圧着端子１３の箱形の端子接続部１３ａの破損等のダメージを抑制することができる。同様に、電線長さが長い第２電線２０の一端２０ａ側にある圧着端子２３の箱形の端子接続部２３ａの破損等のダメージを抑制することができる。

【0020】

また、図５（ａ）に示すように、電線長さが短い端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の第１芯線１２の複数の素線１２ａ及び電線長さが長い端子付き第２電線２０の他端２０ｂ側の第２芯線２２の複数の素線２２ａ間にホーン６による超音波振動エネルギを伝播させ、各素線１２ａ，２２ａの表面の酸化膜等を破壊、除去することで超音波接合された端子付き接合電線３０は、図６（ｂ）に示すホーン６側の他端２０ｂ側の第２芯線２２の複数の素線２２ａの方が、図６（ａ）に示すアンビル８側の他端１０ｂ側の第１芯線１２の複数の素線１２ａの方よりもより圧潰されて接合されている。

【0021】

以上より、電線長さが短い端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の第１芯線１２をアンビル８側に配置して接合を行うことで、各電線１０，２０の一端１０ａ，２０ａの芯線１２，２２（圧着端子１３，２３）が受ける振動を小さくすることができ、かつ、電線長さが短い端子付き第１電線１０が受けるダメージを最小限に抑えながら、端子付き第１電線１０と端子付き第２電線２０との接合を行うことが可能となる。

【0022】

図７は本発明の第３実施形態の長短２本の端子付き電線を中途部と端部とで接合した状態を示す側面図である。

【0023】

この第２実施形態の端子付き電線の接合方法では、電線長さが長い端子付き第２電線２０の絶縁被覆２１の中間部２０ｃを皮剥きして露出した第２芯線２２と電線長さが短い端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の絶縁被覆１１から露出した第１芯線１２を超音波接合する点が、前記第１実施形態とは異なる。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0024】

この第２実施形態の端子付き電線の接合方法を説明すると、セット工程にて、ホーン６側に電線長さが長い端子付き第２電線２０の絶縁被覆２１の中剥ぎで露出した第２芯線２２を配置すると共に、アンビル８側に電線長さが短い端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の絶縁被覆１１から露出した第１芯線１２を配置し、接合工程にて、ホーン６とアンビル８間で電線長さが長い端子付き第２電線２０の絶縁被覆２１の中剥ぎで露出した第２芯線２２と電線長さが短い端子付き第１電線１０の他端１０ｂ側の絶縁被覆１１から露出した第１芯線１２同士を超音波接合により接合する。これにより、図７に示す端子付き接合電線３１が完成し、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。

【0025】

図８は本発明の第３実施形態の端子付き電線の接合方法に用いられる超音波接合機のホーンとアンビル間で長短２本の端子付き電線とダミー電線を接合した状態を示す正面図、図９は図８中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。

【0026】

この第３実施形態の端子付き電線の接合方法では、端子付き第１電線１０及び端子付き第２電線２０へのホーン６による超音波振動を減衰させるためのダミー電線２５の他端２５ｂ側の絶縁被覆２６から露出した複数の素線２７ａからなる芯線２７を、他端２０ｂ側の第２芯線２２よりもホーン６側に配置して超音波接合する点が、前記第１実施形態とは異なる。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0027】

この第３実施形態の端子付き電線の接合方法を説明すると、セット工程にて、電線長さが短い端子付き第１電線１０及び電線長さが長い端子付き第２電線２０へのホーン６による超音波振動の伝達を弱くするためのダミー電線２５の絶縁被覆２６から露出した芯線２７を、電線長さが長い端子付き第２電線２０の他端２０ｂ側の第２芯線２２よりもホーン６側に混在させて配置し、接合工程にて、ホーン６とアンビル８間で他端１０ｂ側の第１芯線１２と他端２０ｂ側の第２芯線２２及びダミー電線２５の芯線２７同士を超音波接合により接合する。これにより、図９に示す端子付き接合電線３２が完成し、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏し、特に、電線長さが短い端子付き第１電線１０及び電線長さが長い端子付き第２電線２０に伝わるダメージを可及的に小さくして接合することができる。また、第１、第２電線１０，２０の一端１０ａ，２０ａ側の圧着端子１３，２３に振動が伝達しても、圧着端子１３，２３の損傷を確実に抑制することができる。

【0028】

尚、前記各実施形態によれば、電線の一端側の絶縁被覆から露出した芯線に端子を圧着により接続したが、芯線と端子を超音波接合やレーザ接合、抵抗接合や電磁圧接等により接続するようにしても良い。

【0029】

また、前記各実施形態によれば、電線の一端側の絶縁被覆から露出した芯線に端子を圧着により接続した後で、長短２本の電線の他端側の芯線同士を超音波接合により接合したが、長短２本の電線の他端側の芯線同士を超音波接合により接合した後で、長短２本の電線の一端側の絶縁被覆から露出した各芯線に端子を圧着等により接続するようにしても良い。

【0030】

さらに、前記各実施形態によれば、芯線が同じ材質の電線を接合するようにしたが、異種の材質の電線を接合するようにしても良い。例えば、銅（Ｃｕ）電線とアルミ（Ａｌ）電線を接合する場合には、Ｃｕ電線をホーン側に配置して接合させ、さらに、本数も２本に限らず、例えば、細いＣｕ電線２本と太いＡｌ電線１本の３本を接合する場合には、細いＣｕ電線をホーン側にそれぞれ配置して接合させる。

【符号の説明】

【0031】

６ ホーン
８ アンビル
１０ 端子付き第１電線
１０ａ 一端
１０ｂ 他端
１１ 絶縁被覆
１２ 第１芯線
１２ａ 素線
１３ 圧着端子（第１端子）
２０ 端子付き第２電線
２０ａ 一端
２０ｂ 他端
２１ 絶縁被覆
２２ 第２芯線
２２ａ 素線
２３ 圧着端子（第２端子）
２５ ダミー電線
２６ 絶縁被覆
２７ 芯線
３０，３１，３２ 端子付き接合電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】