JP6429432B2 - 端子及び端子付き電線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、主要には、被覆電線を取付可能であるとともに、他の端子と接続可能に構成される端子に関する。

ワイヤハーネスは、自動車の車体に配索され、当該自動車が備える各種電気機器への電力供給、電気機器間の制御信号の通信等に利用される。ワイヤハーネスは、束ねられた複数の被覆電線、及びこれらの被覆電線に接続された端子から構成される。

圧着端子を用いる場合、導体部が腐食することを防止するために、圧着端子の隙間からの浸水及び被覆電線と圧着端子の境界部分からの浸水を防ぐ必要がある。特に、圧着端子と導体部とで異なる金属を用いる場合、電食を発生させないためにも、浸水を確実に防止する必要がある。特許文献１及び２は、この種の技術を開示する。

特許文献１では、被覆電線の導体部を圧着端子に圧着した時点では、複数箇所において導体部が露出している。特許文献１では、この複数の電線の露出箇所をまとめてモールド樹脂で覆うことで防水を行う技術が開示されている。なお、特許文献２では、導体部の露出部分のみを覆うように樹脂を塗布し、防水を行う技術が開示されている。

特開２００１−１６２６４７号公報 特開２０１０−１０８８２８号公報

しかし、特許文献１及び２で示された技術は、防水機能を発揮させるために、樹脂自体のコスト、樹脂を塗布する設備のコスト、樹脂を塗布する作業のコスト等が必要となり、高コストである。

特に、樹脂自体のコスト及び樹脂を塗布する作業のコストは、ランニングコストであるので、端子のように同じ部品を大量に製造する場合において、低減することが好ましい。

従って、低コストで防水機能を発揮させることが可能な端子が望まれていた。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、被覆電線を取付可能であるとともに、他の端子と接続可能に構成される端子であって、コストの増加を抑えつつ、防水機能を発揮可能な構成を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の端子が提供される。即ち、この端子は、電線接続部と、端子接続部と、を備える。前記電線接続部は、中空状の部分が形成され、前記中空状の部分の内側に前記被覆電線の導体部及び被覆部がまとめて覆われるように圧着により接続される。前記端子接続部は、前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される。前記電線接続部は、板材の厚み方向に平行な端面であって、平板状の板材のうち厚み方向で見たときに互いに平行になるように配置される端面同士を溶接することで前記中空状の部分が形成されており、前記中空状の部分の外面ではなく内面が、厚み方向で段階的に変化することによって薄化されており、前記端面における溶接部の板厚が前記板材の中で最も薄い。

これにより、接合部分の面積を小さくすることができるので、接合に必要なエネルギー（例えばレーザの照射時間）を低減させることができる。また、板材を接合することで防水性を発揮させることができる。また、板材同士を重ねて接合しなくて良いため、接合に必要なエネルギーを一層低減させることができる。また、端面の板厚が前記板材の中で最も薄いため、接合に必要なエネルギーを効果的に低減させることができる。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成の端子が提供される。即ち、この端子は、電線接続部と、端子接続部と、を備える。前記電線接続部は、中空状の部分が形成され、前記中空状の部分の内側に前記被覆電線の導体部及び被覆部がまとめて覆われるように圧着により接続される。前記端子接続部は、前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される。前記電線接続部は、板材の厚み方向に平行な端面であって、平板状の板材のうち厚み方向で見たときに互いに平行になるように配置される端面同士を溶接することで前記中空状の部分が形成されており、前記中空状の部分の外面ではなく内面が、中央部分から前記端面に近づくに従って厚み方向で連続的に変化することによって薄化されており、前記端面における溶接部の板厚が前記板材の中で最も薄い。

これにより、電線接続部の内面に凹凸が生じないので、均一な力で被覆電線を圧着することができる。

前記の端子においては、前記電線接続部は、一端が前記被覆電線の挿入口となっており、他端が封止されていることが好ましい。

これにより、電線接続部の上記他端側が封止されているので高い防水性を実現できる。

本発明の第３の観点によれば、以下の端子付き電線の製造方法が提供される。即ち、この方法は、導体部及び被覆部を有する被覆電線を端子に挿入して接続することで端子付き電線を製造する方法であり、成形工程と、溶接工程と、挿入工程と、接続工程と、を含む。前記成形工程では、前記板材を変形させて前記電線接続部を成形する。前記溶接工程では、前記成形工程で成形した前記電線接続部の前記端面同士を溶接する。前記挿入工程では、前記被覆電線の前記導体部及び前記被覆部がまとめて覆われるように前記電線接続部の前記中空状の部分に前記被覆電線を挿入する。前記接続工程では、前記電線接続部を圧縮して前記被覆電線と前記電線接続部を圧着することで、前記挿入工程で挿入された前記被覆電線の前記被覆部と前記電線接続部を密着させるとともに、当該被覆電線の前記導体部を前記電線接続部とを接続する。

これにより、接合部分の面積を小さくすることができるので、接合に必要なエネルギー（例えばレーザの照射時間）を低減させることができる。また、板材を接合することで防水性を発揮させることができる。また、板材同士を重ねて接合しなくて良いため、接合に必要なエネルギーを一層低減させることができる。また、端面の板厚が前記板材の中で最も薄いため、接合に必要なエネルギーを効果的に低減させることができる。

前記の端子付き電線の製造方法においては、前記成形工程では、前記板材を押圧することで端部の板厚を相対的に薄くすることが好ましい。

これにより、簡単な処理で接合部分の板厚を薄くすることができる。

前記の端子付き電線の製造方法においては、前記接続工程では、圧着、超音波溶接、抵抗溶接、ハンダ付け、及びレーザ溶接のうち何れかを用いて前記導体部を前記電線接続部に接続することが好ましい。

これにより、導体部と電線接続部との電気的な接続を各種の条件に応じて適切に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る端子付き電線の構成を示す分解斜視図及び外観斜視図。 圧着端子の展開図及び電線接続部の断面図。 電線接続部を成形する工程を示す図。 圧着端子に被覆電線を挿入する工程を説明する側面断面図。 圧着を行って圧着端子と被覆電線とを接続する工程を説明する側面断面図。 変形例に係る圧着端子の断面斜視図及び側面断面図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、端子付き電線の構成を示す分解斜視図及び外観斜視図である。図２は、圧着端子の展開図及び電線接続部の断面図である。図３は、電線接続部を成形する工程を示す図である。

図１に示すように、端子付き電線１は、圧着端子（端子）１０と、被覆電線５０と、から構成されている。

被覆電線５０は、導体部５１と被覆部５２から構成されている。導体部５１は、複数のアルミニウム素線を束ねたものである。なお、導体部５１は導体であればアルミニウム以外の素材（例えば銅）から構成されていても良い。被覆部５２は、樹脂等の絶縁性を有する素材から構成されており、導体部５１の周囲を覆うように配置されている。

圧着端子１０は、表面が錫（Ｓｎ）でメッキされた黄銅等から構成されたメス端子である。なお、圧着端子１０は、導体であれば銅以外の素材（例えばアルミニウム）から構成されていても良い。圧着端子１０は、被覆電線５０の導体部５１と電気的に接続可能であるとともに、図略のオス端子とも電気的に接続可能である。このオス端子には他の電線や電気機器が接続されており、これにより、電気機器に電力又は電気信号を供給することができる。

なお、以下の説明では、図１（ｂ）に示すように、オス端子（他の端子、相手の端子）に接続される側を先端側と称し、被覆電線５０の挿入方向の反対側を基端側と称する。

以下、圧着端子１０について詳細に説明する。圧着端子１０は、打ち抜いた金属板（板材、図２（ａ）を参照）に対して、折曲げ及び溶接等を行うことで成形される。図１に示すように圧着端子１０は、ボックス部（端子接続部）２０と、電線接続部３０と、トランジション部４０と、を備えている。

ボックス部２０は、図２（ａ）に符号２０で示す金属板を折り曲げて中空の直方体状とした部分である。後述の図４（ａ）に示すように、ボックス部２０には、当該ボックス部２０の一面である底面部２２を内側に向けて折り曲げることにより、弾性接触片２１が形成されている。

弾性接触片２１は、ボックス部２０の先端側に形成されている。弾性接触片２１は、底面部２２から離れる方向及び近づく方向に弾性変形可能に構成されている。図略のオス端子をボックス部２０に挿入することで、オス端子に押された弾性接触片２１が底面部２２に近づくように変形する。そして、オス端子が奥まで挿入されると弾性接触片２１の変形が戻る。これにより、ボックス部２０とオス端子とが電気的及び機械的に接続される。

電線接続部３０は、トランジション部４０を介してボックス部２０の基端側に接続されている。電線接続部３０は、円筒状（中空状）であり、電線接続部３０の基端側の端部は、被覆電線５０を挿入可能なように開放されている（開放部３１）。また、電線接続部３０の先端側の端部は防水のために封止されている（封止部３２）。

ここで、電線接続部３０を成形する工程について説明する。初めに、金属板のうち電線接続部３０に相当する部分について説明する。この部分は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、板厚が一定ではなく、金属板の中央部分から端部に向かうに従って板厚が徐々に薄くなるように構成されている。従って、電線接続部３０を構成する金属板は、端面の板厚が最も薄くなっている。なお、この金属板は、板厚が徐々に変化する構成であるため、段差が形成されていない。

このように板厚が徐々に変化する金属板は、例えば平板状の金属板に対して中央部分があまり押圧されないように（端部が主として押圧されるように）プレス処理を行うことで得ることができる。なお、金属板の加工方法は任意であり適宜の方法を採用することができる。また、このような形状の金属板を購入して利用することもできる。

次に、電線接続部３０を成形する処理の一例について説明する。電線接続部３０を成形する際には、初めに、金属板を円形に折り曲げて端面同士を合わせる。そして、図３（ａ）に溶接箇所Ａで示す箇所に溶接を行うことで円筒形状の部材を形成する。溶接を行う方法は任意であるが、例えばファイバーレーザで溶接を行うことができる。

本実施形態では端面の板厚が最も薄いので、端面同士を合わせて溶接を行うことで、レーザの出力を抑えたりレーザの照射時間を短くしたりすることができる。つまり、溶接に必要なエネルギーの消費を抑えて、加工コストを低減することができる。

なお、本実施形態では端面同士を合わせたが、金属板の一部を重ねるようにして円筒形状の部材を作成することも可能である。しかし、金属板を重ねるとその分だけ厚みが大きくなってしまうので、溶接に必要なエネルギーが増加してしまう。

次に、円筒形状の部材の先端側を圧縮して潰した後に、図３（ｂ）に溶接箇所Ｂで示す箇所に溶接を行うことで、電線接続部３０の先端側の端部を封止して封止部３２を形成する。

ここで、溶接箇所Ａは、被覆電線５０の挿入方向（円筒状の部分の軸方向）と平行に形成されていると表現することができる。また、溶接箇所Ｂは、被覆電線の挿入方向に垂直に形成されていると表現することができる。

なお、電線接続部３０の成形方法は上記に限られず、例えば初めに金属板を折り曲げて円筒状の部分を作成しつつ（この段階では溶接を行わない）、更に先端側の端部を潰し、その後にまとめて溶接を行っても良い。この場合、工数を減らすことができるのでコストを低減させることができる。また、溶接箇所は上面側（図１の上側）でなくても良く、底面側（図１の下側）であっても良い。

以上の処理を行うことにより、電線接続部３０が完成する。上記のように溶接箇所Ａに溶接を行うことで、電線接続部３０の表面からの浸水を防止できる。また、上記のように溶接箇所Ｂに溶接を行って封止部３２を形成することで、電線接続部３０とボックス部２０との間からの浸水を防止することができる。なお、開放部３１からの浸水（被覆電線５０を伝う経路からの浸水）を防止する方法については後述する。

次に、図４及び図５を参照して、端子付き電線１を製造する方法について説明する。図４は、圧着端子１０に被覆電線５０を挿入する工程を説明する側面断面図である。図５は、圧着を行って圧着端子１０と被覆電線５０とを接続する工程を説明する側面断面図である。

初めに、金属板に上記で説明した処理等を行うことで、圧着端子１０を成形する。次に、作業者は、被覆電線５０を電線接続部３０に挿入する（図４（ａ）を参照）。なお、図４（ｂ）には、被覆電線５０の挿入後の様子が示されている。

次に、作業者は、第１圧着型７１と第２圧着型７２とから構成される圧着工具を操作して、電線接続部３０を挟み込むようにしてカシメて圧着する（図５（ａ）を参照）。なお、第１圧着型７１には、段差が形成されているので、導体部５１だけでなく被覆部５２も強力に圧着することができる。更に、本実施形態の電線接続部３０の内壁面は板厚が徐々に変化する構成であるため、導体部５１及び被覆部５２を均一に圧着することができる。なお、図５（ｂ）には、被覆電線５０を圧着した後の様子が示されている。

これにより、導体部５１と電線接続部３０を圧着することで、被覆電線５０と電線接続部３０（圧着端子１０）とを電気的に接続することができる。また、被覆部５２と電線接続部３０を圧着することで、被覆電線５０を伝う経路からの浸水を防止できる。

また、本実施形態では、導体部５１をアルミニウムで構成し、圧着端子１０を銅で構成している。このように電線接続部３０と導体部５１とで異なる金属を用いる場合、電食を発生させないためにも、高い防水性能が要求される。この点、本実施形態では、上述のように溶接箇所Ａ及びＢにより圧着端子１０の表面からの浸水を防止するとともに、被覆部５２を圧縮することで被覆電線５０を伝う経路からの浸水を防止している。このように防水を行う本実施形態の構成は、電線接続部３０とボックス部２０との隙間をモールド樹脂等により塞ぐ構成と比較して、大幅にコストを低減することができる。特に、本実施形態では接合部分の板厚が薄いので更にコストを低減できる。

次に、図６を参照して上記実施形態の変形例について説明する。図６は、変形例に係る圧着端子１０の断面斜視図及び側面断面図である。

上記では、電線接続部３０の内壁面には、溝や突起は形成されていない。この点、図６に示すように、変形例の電線接続部３０の内壁面３３には、導体部５１が圧着される位置に矩形状の複数の溝からなる導通用押圧部３３ａが形成されている。更に、電線接続部３０の内壁面３３には、被覆部５２が圧着される位置に、円弧状の突起からなる防水用圧縮部３３ｂが形成されている。

導通用押圧部３３ａは、電線接続部３０と導体部５１とをより確実に電気的に接続するために形成されている。即ち、導体部５１をアルミニウムで構成した場合、アルミニウムは銅よりも酸化被膜の影響が大きいため、導通性が悪くなることが考えられる。この点、導通用押圧部３３ａの矩形状の溝の縁部等で導体部５１を強く押圧することで、この酸化被膜を破って導通を確保することができる。なお、導通用押圧部３３ａは、矩形状の溝に限られず、その他の形状の溝又は突起であっても良い。

防水用圧縮部３３ｂは、開放部３１からの浸水をより確実に防止するために形成されている。防水性能を向上させるためには、被覆部５２を局所的に圧縮して電線接続部３０との密着性を高くすることが好ましい。この点、本変形例では、防水用圧縮部３３ｂの円弧状の突起で被覆部５２を強く圧縮することで、高い防水性能を発揮させることができる。なお、防水用圧縮部３３ｂは、円弧状の突起に限られず、その他の形状の突起又は溝であっても良い。

以上に説明したように、上記の圧着端子１０は、電線接続部３０と、ボックス部２０と、を備える。電線接続部３０は、金属板の端部同士を接合することで中空状の部分が形成され、当該接合部分の板厚がそれ以外の部分の板厚の平均よりも薄く、中空状の部分の内側に被覆電線５０が接続される。ボックス部２０は、電線接続部３０と連結されており、他の端子に接続される。

これにより、接合部分の面積を小さくすることができるので、接合に必要なエネルギー（例えばレーザの照射時間）を低減させることができる。また、板材を接合することで防水性を発揮させることができる。

また、上記の圧着端子１０において、電線接続部３０は、金属板の厚み方向に平行な端面同士を合わせて接合されている。

これにより、金属板同士を重ねて接合しなくて良いため、接合に必要なエネルギーを一層低減させることができる。

また、上記の圧着端子１０において、電線接続部３０は、接合部分の板厚が金属板の中で最も薄い。

これにより、接合に必要なエネルギーを効果的に低減させることができる。

また、上記の圧着端子１０において、金属板は、中央部分から端部である接合部分に近づくに従って板厚が連続的に薄くなる。

これにより、電線接続部３０の内面に凹凸が生じないので、均一な力で被覆電線５０を圧着することができる。

また、本実施形態の圧着端子１０において、電線接続部３０は、一端が被覆電線５０の挿入口となっており、他端が封止されている。

これにより、電線接続部３０の上記他端側が封止されているので高い防水性を実現できる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

圧着端子１０の溶接方法及び溶接箇所は、上記で挙げた例以外であっても良い。また、圧着端子１０は、一枚の金属板から形成される構成に限られない。例えば、ボックス部２０と電線接続部３０とを個別に成形し、適宜の接続方法（例えば溶接）により接続することもできる。

電線接続部３０と導体部５１を接続する方法は圧着に限られない。例えば、超音波溶接、抵抗溶接、ハンダ付け、及びレーザ溶接等を用いることができる。

上記の電線接続部３０は、封止部３２により片側が封止されているが、両方が開放されている形状であっても良い。

電線接続部３０を形成する金属板は、板厚が段階的に変化する構成であっても良い。この場合、上述したように被覆電線５０を均一に圧着することはできないので、例えば電線接続部３０と被覆部５２の間に隙間が生じ、防水性能を発揮できない場合がある。しかし、板厚を段階的に変化させる場合、金属板の表面を切削するだけで良いので、圧着端子１０の成形コストを低減できる場合がある。

また、電線接続部３０を形成するための金属板は、端面の板厚が他の部分（又は板材全体）の板厚の平均よりも小さければ良く、最も薄い部分でなくても良い。

圧着端子１０は、単線同士（又は単線と電気機器）を接続する端子として利用することができる。また、圧着端子１０は、複数を並べて配置して、ジョイントコネクタの一部とすることができる。

上記では、メス端子の圧着端子１０を例に挙げて説明したが、本願の圧着端子１０をオス端子に適用することもできる。

端子付き電線１は、例えば自動車に設置されるワイヤハーネスへの適用が想定されているが、防水性が要求される様々な箇所のコネクタの一部として用いることができる。

１ 端子付き電線
１０ 圧着端子（端子）
２０ ボックス部（端子接続部）
２１ 弾性接触片
３０ 電線接続部
３１ 開放部
３２ 封止部
３３ 内壁面
３３ａ 導通用押圧部
３３ｂ 防水用圧縮部
５０ 被覆電線
５１ 導体部
５２ 被覆部

Claims (7)

1. 中空状の部分が形成され、前記中空状の部分の内側に被覆電線の導体部及び被覆部がまとめて覆われるように圧着により接続可能である電線接続部と、
   前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
   を備え、
   前記電線接続部は、板材の厚み方向に平行な端面であって、平板状の板材のうち厚み方向で見たときに互いに平行になるように配置される端面同士を溶接することで前記中空状の部分が形成されており、前記中空状の部分の外面ではなく内面が、厚み方向で段階的に変化することによって薄化されており、前記端面における溶接部の板厚が前記板材の中で最も薄いことを特徴とする端子。
2. 中空状の部分が形成され、前記中空状の部分の内側に被覆電線の導体部及び被覆部がまとめて覆われるように圧着により接続可能である電線接続部と、
   前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
   を備え、
   前記電線接続部は、板材の厚み方向に平行な端面であって、平板状の板材のうち厚み方向で見たときに互いに平行になるように配置される端面同士を溶接することで前記中空状の部分が形成されており、前記中空状の部分の外面ではなく内面が、中央部分から前記端面に近づくに従って厚み方向で連続的に変化することによって薄化されており、前記端面における溶接部の板厚が前記板材の中で最も薄いことを特徴とする端子。
3. 請求項１に記載の端子であって、
   前記電線接続部は、一端が前記被覆電線の挿入口となっており、他端が封止されていることを特徴とする端子。
4. 請求項３に記載の端子であって、
   前記電線接続部の前記他端は、圧縮して潰されることで２枚重なっている前記板材が溶接されていることで封止されており、当該溶接は、前記端面同士が溶接された側の面を含むように形成されていることを特徴とする端子。
5. 導体部及び被覆部を有する被覆電線を端子に挿入して接続することで端子付き電線を製造する方法において、
   前記端子は、
   板材の厚み方向に平行な端面であって、平板状の板材のうち厚み方向で見たときに互いに平行になるように配置される端面同士を溶接することで中空状の部分が形成されている電線接続部と、
   前記電線接続部と連結されており、他の端子に接続される端子接続部と、
   を備えており、
   前記電線接続部は、一端が前記被覆電線の挿入口となっており、他端が封止されており、前記中空状の部分の外面ではなく内面が、厚み方向で段階的に変化することによって薄化されており、前記端面における溶接部の板厚が前記板材の中で最も薄くなるように構成されており、
   前記板材を変形させて前記電線接続部を成形する成形工程と、
   前記成形工程で成形した前記電線接続部の前記端面同士を溶接する溶接工程と、
   前記被覆電線の前記導体部及び前記被覆部がまとめて覆われるように前記電線接続部の前記中空状の部分に前記被覆電線を挿入する挿入工程と、
   前記電線接続部を圧縮して前記被覆電線と前記電線接続部を圧着することで、前記挿入工程で挿入された前記被覆電線の前記被覆部と前記電線接続部を密着させるとともに、当該被覆電線の前記導体部を前記電線接続部と接続する接続工程と、
   が含まれることを特徴とする端子付き電線の製造方法。
6. 請求項５に記載の端子付き電線の製造方法であって、
   前記成形工程では、前記板材を押圧することで端部の板厚を相対的に薄くすることを特徴とする端子付き電線の製造方法。
7. 請求項５又は６に記載の端子付き電線の製造方法であって、
   前記溶接工程では、前記電線接続部の前記板材の厚み方向に平行な前記端面同士をレーザ溶接することを特徴とする端子付き電線の製造方法。

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