JP7648570B2 - 端子付き電線の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、端子付き電線の接合方法に関する。

一般に、自動車等の車両に搭載される電源装置や電装機器等は、複数の端子付き電線を束ねたワイヤハーネスによって互いに接続されることが多い。このワイヤハーネスを構成する複数の端子付き電線は、例えば、絶縁被覆から露出された導体芯線同士が接合されることで互いに電気的に接続されている。

従来から、上述したように導体芯線同士を接合する種々の方法が提案されており、一例として、ホーン及びアンビルを用いた超音波振動による接合方法（即ち、超音波接合）が挙げられる（例えば、特許文献１～２を参照）。

特開２０２０－４７４２２号公報 特開２０２０－１３６２０３号公報

ところで、超音波接合とは、ホーンによって接続対象に対して超音波振動を印加して、印加された超音波振動を用いて行う金属間融合である。具体的には、ホーンとアンビルとによって複数の端子付電線における各導体芯線が挟持され、導体芯線同士が重ねられた箇所が超音波振動によって互いに擦れ合うことで塑性変形によって固相状態で接合され、接合部が形成される。

このため、端子付き電線において、電線に装着された端子が、板厚が薄かったり、電源装置や電装機器等の接続部との接続等に弾性体が採用されて（即ち、弾性体が設けられて）いたりすると、伝搬した超音波振動によって端子に変形が生じやすくなる。ほかにも、端子によっては、電線が短い場合にも超音波振動が伝搬しやすいため、変形が生じやすくなる。つまり、ワイヤハーネスを構成する複数の端子付き電線の中に、上述したような超音波振動に対する耐性が低い端子が用いられているものがある場合、端子の変形により電源装置や電装機器等の接続部との接触不良を起こすおそれがあり、ワイヤハーネスの接続信頼性の低下が懸念される。なお、以下、超音波振動耐性が低い端子が用いられた端子付き電線のことを、「超音波振動耐性が低い端子付き電線」ともいう。

本発明は、上述した状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、導体芯線同士の接合時における端子の変形を抑制する端子付き電線の接合方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る端子付き電線の接合方法は、下記を特徴としている。

第１端子付き電線及び超音波振動耐性が前記第１端子付き電線よりも低い端子を有する第２端子付き電線を、ホーンと、アンビルとを用いて接合する端子付き電線の接合方法であって、
前記第１端子付き電線の導体芯線を前記ホーンに載置して、前記第１端子付き電線の前記導体芯線を前記ホーン及び前記アンビルによって圧潰する第１工程と、
圧潰された前記導体芯線の上に、前記第２端子付き電線の導体芯線を載置して、これら前記導体芯線を前記ホーン及び前記アンビルによって超音波接合する第２工程と、を含む、
端子付き電線の接合方法であること。

本発明に係る端子付き電線の接合方法について以下に述べる。
本構成の端子付き電線の接合方法によれば、第１工程として少なくとも第１端子付き電線の導体芯線がホーンに載置された後にホーン及びアンビルによって圧潰される。そして、第２工程として少なくとも第２端子付き電線の導体芯線が、少なくとも第１端子付き電線の導体芯線を含む圧潰された導体芯線の上に載置され、これら導体芯線が超音波接合される。これにより、導体芯線同士の接合時に、第２端子付き電線の導体芯線は、圧潰された導体芯線の上に載置されるため、ホーンから離れた位置に配置される。ここで、一般に、ホーンによって超音波振動が印加されるため、ホーンから離れるにつれて端子付き電線の端子に伝搬する超音波振動が減衰される。つまり、本構成の端子付き電線の接合方法によれば、第２端子付き電線として超音波振動耐性が低い端子付き電線を適用することで、ホーンとの距離を遠ざけることができ、導体芯線同士の接合時における端子の変形を抑制できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の各実施形態に係る端子付き電線の接合方法によって形成された接合部を有するワイヤハーネスの概略斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第１概略断面図である。 図３は、第１実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第２概略断面図である。 図４は、第１実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第３概略断面図である。 図５は、第１実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第４概略断面図である。 図６は、第１実施形態に係る端子付き電線の接合方法によって形成された接合部の概略断面図である。 図７は、第２実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第１概略断面図であって、第３実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第１概略断面図でもある。 図８は、第２実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第２概略断面図である。 図９は、第２実施形態に係る端子付き電線の接合方法によって形成された接合部の概略断面図である。 図１０は、第３実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第２概略断面図である。 図１１は、第３実施形態に係る端子付き電線の接合方法を説明するための第３概略断面図である。 図１２は、第３実施形態に係る端子付き電線の接合方法によって形成された接合部の概略断面図である。

＜実施形態＞
以下、図１を参照して、本発明の各実施形態に係る端子付き電線２の接合方法によって形成された接合部５を有するワイヤハーネス１について説明する。ワイヤハーネス１は、複数（本例では、３つ）の端子付き電線２における露出された各導体芯線が接合されて構成され、互いに電気的に接続されている。つまり、ワイヤハーネス１には、接合部５が形成されている。ワイヤハーネス１は、例えば、自動車等の車両に搭載される電源装置や電装機器等を互いに接続するために用いられる。

なお、複数の端子付き電線２（２ａ，２ｂ，２ｃ）は、それぞれ、電線３（３ａ，３ｂ，３ｃ）と、電線３の端末に装着される端子４（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、を有している。また、各電線３は、導体芯線（符号省略）と、導体芯線の外周面を覆う絶縁被覆（符号省略）と、を有している。

なお、端子付き電線２ａは本発明の「第１端子付き電線」に対応し、端子付き電線２ｃは本発明の「第２端子付き電線」に対応している。以下、説明の便宜上、端子付き電線２ｃにおける端子４ｃは、超音波振動に対する耐性が低い（超音波振動によって変形が生じやすい）ものとする。また、端子付き電線２ａにおける端子４ａは、超音波振動に対する耐性が高い（超音波振動によって変形が生じ難い）ものとする。

以下、第１実施形態～第３実施形態に係る端子付き電線の接合方法について順に説明するが、各実施形態に係る端子付き電線の接合方法は、いずれも複数の端子付き電線２（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、ホーン１１と、アンビル１２と、超音波接合機１３と、を含んで構成されている。

＜第１実施形態＞
以下、図２～図６を参照して、本発明の第１実施形態に係る端子付き電線２の接合方法について説明する。まず、第１工程として、端子付き電線２ａ及び端子付き電線２ｂの導体芯線をホーン１１に載置して（図２参照）、端子付き電線２ａ及び端子付き電線２ｂの導体芯線をホーン１１及びアンビル１２によって超音波接合する（図３参照）。

このとき、端子付き電線２ａ及び端子付き電線２ｂの導体芯線を、アンビル１２がホーン１１に向けて加圧する。このため、端子付き電線２ａ及び端子付き電線２ｂの導体芯線は、ホーン１１及びアンビル１２によって圧潰される（図３参照）。

次に、第２工程として、圧潰（且つ超音波接合）された端子付き電線２ａ及び端子付き電線２ｂの導体芯線の上に、端子付き電線２ｃの導体芯線を載置して（図４参照）、圧潰された端子付き電線２ａ及び端子付き電線２ｂの導体芯線並びに端子付き電線２ｃの導体芯線をホーン１１及びアンビル１２によって超音波接合する（図５参照）。

このとき、端子付き電線２ａ及び端子付き電線２ｂの導体芯線並びに端子付き電線２ｃの導体芯線を、アンビル１２がホーン１１に向けて加圧する。このため、端子付き電線２ａ及び端子付き電線２ｂの導体芯線並びに端子付き電線２ｃの導体芯線は、ホーン１１及びアンビル１２によって圧潰される（図５参照）。

これにより、複数の端子付き電線２ａ，２ｂ，２ｂにおける各導体芯線が互いに接合されて、接合部５が形成される（図６参照）。なお、端子付き電線２が４つ以上の場合には、第１工程の際に、端子付き電線２ｃを除く端子付き電線２の各導体芯線をホーン１１に載置して、これら導体芯線を圧潰且つ超音波接合し、そして、第２工程が行われる。以上、第１実施形態に係る端子付き電線２の接合方法について説明した。

＜第２実施形態＞
以下、図７～図９を参照して、本発明の第２実施形態に係る端子付き電線２の接合方法について説明する。まず、第１工程として、端子付き電線２ａの導体芯線をホーン１１に載置して（図７参照）、端子付き電線２ａの導体芯線をホーン１１及びアンビル１２によって圧潰する（図８参照）。

次に、第２工程として、圧潰された端子付き電線２ａの導体芯線の上に、端子付き電線２ｂ及び端子付き電線２ｃの導体芯線を載置して（図８参照）、圧潰された端子付き電線２ａの導体芯線並びに端子付き電線２ｂ及び端子付き電線２ｃの導体芯線をホーン１１及びアンビル１２によって超音波接合する。

このとき、端子付き電線２ａの導体芯線並びに端子付き電線２ｂ及び端子付き電線２ｃの導体芯線を、アンビル１２がホーン１１に向けて加圧する。このため、端子付き電線２ａの導体芯線並びに端子付き電線２ｂ及び端子付き電線２ｃの導体芯線は、ホーン１１及びアンビル１２によって圧潰される（図９参照）。

これにより、複数の端子付き電線２ａ，２ｂ，２ｂにおける各導体芯線が互いに接合されて、接合部５が形成される（図９参照）。なお、端子付き電線２が４つ以上の場合には、第２工程の際に、圧潰された端子付き電線２の導体芯線の上に、端子付き電線２ｂ及び端子付き電線２ｃと共にほかの端子付き電線２の各導体芯線を載置して、これら導体芯線を圧潰且つ超音波接合する。以上、第２実施形態に係る端子付き電線２の接合方法について説明した。

＜第３実施形態＞
以下、図７及び図１０～図１２を参照して、本発明の第３実施形態に係る端子付き電線２の接合方法について説明する。まず、第１工程として、端子付き電線２ａの導体芯線をホーン１１に載置して（図７参照）、端子付き電線２ａの導体芯線をホーン１１及びアンビル１２によって圧潰する（図１０参照）。

次に、第３工程（順番としては２番目の工程）として、圧潰された端子付き電線２ａの導体芯線の上に、端子付き電線２ｂの導体芯線を載置して（図１０参照）、圧潰された端子付き電線２ａの導体芯線及び端子付き電線２ｂの導体芯線をホーン１１及びアンビル１２によって超音波接合する。

このとき、端子付き電線２ａの導体芯線及び端子付き電線２ｂの導体芯線を、アンビル１２がホーン１１に向けて加圧する。このため、端子付き電線２ａの導体芯線及び端子付き電線２ｂの導体芯線は、ホーン１１及びアンビル１２によって圧潰される（図１１参照）。

次に、第２工程（順番としては３番目の工程）として、圧潰（且つ超音波接合）された端子付き電線２ａの導体芯線及び端子付き電線２ｂの導体芯線の上に、端子付き電線２ｃの導体芯線を載置して（図１１参照）、圧潰された端子付き電線２ａの導体芯線及び端子付き電線２ｂの導体芯線並びに端子付き電線２ｃの導体芯線をホーン１１及びアンビル１２によって超音波接合する。

このとき、端子付き電線２ａの導体芯線、端子付き電線２ｂの導体芯線、及び端子付き電線２ｃの導体芯線を、アンビル１２がホーン１１に向けて加圧する。このため、端子付き電線２ａの導体芯線、端子付き電線２ｂの導体芯線、及び端子付き電線２ｃの導体芯線は、ホーン１１及びアンビル１２によって圧潰される（図１２参照）。

これにより、複数の端子付き電線２ａ，２ｂ，２ｂにおける各導体芯線が互いに接合されて、接合部５が形成される（図１２参照）。

ここで、端子付き電線２の数がＮ（Ｎ：４以上の整数）である場合、第３工程で圧潰された端子付き電線２ａの導体芯線及び端子付き電線２ｂの導体芯線の上に、１つの端子付き電線２（以下、「端子付き電線２ｄ」という。なお、図示省略。）の導体芯線を載置して、圧潰された端子付き電線２ａの導体芯線及び端子付き電線２ｂの導体芯線並びに端子付き電線２ｄの導体芯線をホーン１１及びアンビル１２によって超音波接合する。このとき、端子付き電線２ａの導体芯線、端子付き電線２ｂの導体芯線、及び端子付き電線２ｄの導体芯線は、云うまでもなくホーン１１及びアンビル１２によって圧潰される。

以下、同様に、圧潰且つ超音波接合がＮ－４回行われる。つまり、第３工程において複数の端子付き電線２の各導体芯線を１つずつ順番に、圧潰された導体芯線と超音波接合し、その後、第２工程が行われる。以上、第３実施形態に係る端子付き電線２の接合方法について説明した。

＜作用・効果＞
各実施形態に係る端子付き電線２の接合方法について以下に述べる。一般に、ホーンによって超音波振動が印加されるため、ホーンから離れるにつれて端子付き電線を伝搬する超音波振動が減衰される。しかしながら、本実施形態に係る端子付き電線２の接合方法は、端子付き電線２ｃとして超音波振動耐性が低い端子付き電線を適用することで、ホーン１１との距離を遠ざけることができ、導体芯線同士の接合時における端子４ｃの変形を抑制できる。

更に、第３実施形態に係る端子付き電線２の接合方法によれば、第１工程と第２工程との間の第３工程にて、複数の端子付き電線２の各導体芯線を１つずつ順番に、圧潰された導体芯線と超音波接合することで、端子付き電線２の数に比例するように端子付き電線２ｃをホーン１１から遠ざけることができる。

＜他の形態＞
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

ここで、上述した本発明に係る端子付き電線の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］
第１端子付き電線（２ａ）及び第２端子付き電線（２ｂ）を有する複数の端子付き電線（２）と、ホーン（１１）と、アンビル（１２）と、を備えた端子付き電線の接合方法であって、
前記複数の端子付き電線のうち少なくとも前記第１端子付き電線（２ａ）の導体芯線を前記ホーン（１１）に載置して、前記第１端子付き電線（２ａ）の前記導体芯線を前記ホーン（１１）及び前記アンビル（１２）によって圧潰する第１工程と、
圧潰された前記導体芯線の上に、前記複数の端子付き電線のうち少なくとも前記第２端子付き電線（２ｃ）の導体芯線を載置して、これら前記導体芯線を前記ホーン（１１）及び前記アンビル（１２）によって超音波接合する第２工程と、を含む、
端子付き電線の接合方法。
［２］
上記［１］に記載の端子付き電線の接合方法において、
前記第１工程において、前記第２端子付き電線（２ｃ）を除く前記複数の端子付き電線（２ｂ）の各導体芯線を、前記第１端子付き電線（２ａ）の前記導体芯線と共に前記ホーン（１１）に載置して、これら前記導体芯線を前記ホーン（１１）及び前記アンビル（１２）によって圧潰且つ超音波接合する、
端子付き電線の接合方法。
［３］
上記［１］に記載の端子付き電線の接合方法において、
前記第２工程において、圧潰された前記導体芯線の上に、前記第２端子付き電線（２ｃ）の前記導体芯線と共に前記複数の端子付き電線（２ｂ）の各導体芯線を載置して、これら前記導体芯線を前記ホーン（１１）及び前記アンビル（１２）によって超音波接合する、
端子付き電線の接合方法。
［４］
上記［１］に記載の端子付き電線の接合方法であって、
前記第１工程及び前記第２工程の間に、前記複数の端子付き電線の各導体芯線を１つずつ順番に、圧潰された前記導体芯線と超音波接合する第３工程を含む、
端子付き電線の接合方法。

上記［１］～上記［３］の構成の端子付き電線の接合方法によれば、第１工程として少なくとも第１端子付き電線の導体芯線がホーンに載置された後にホーン及びアンビルによって圧潰される。そして、第２工程として少なくとも第２端子付き電線の導体芯線が、少なくとも第１端子付き電線の導体芯線を含む圧潰された導体芯線の上に載置され、これら導体芯線が超音波接合される。これにより、導体芯線同士の接合時に、第２端子付き電線の導体芯線は、圧潰された導体芯線の上に載置されるため、ホーンから離れた位置に配置される。ここで、一般に、ホーンによって超音波振動が印加されるため、ホーンから離れるにつれて端子付き電線の端子に伝搬する超音波振動が減衰される。つまり、本構成の端子付き電線の接合方法によれば、第２端子付き電線として超音波振動耐性が低い端子付き電線を適用することで、ホーンとの距離を遠ざけることができ、導体芯線同士の接合時における端子の変形を抑制できる。

上記［４］の構成の端子付き電線の接合方法によれば、第１工程と第２工程との間の第３工程にて、複数の端子付き電線の各導体芯線を１つずつ順番に、圧潰された導体芯線と超音波接合することで、端子付き電線の数に比例するように第２端子付き電線をホーンから遠ざけることができる。

１ ワイヤハーネス
２ 端子付き電線
２ａ 端子付き電線（第１端子付き電線）
２ｂ 端子付き電線
２ｃ 端子付き電線（第２端子付き電線）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 電線
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 端子
５ 接合部
１１ ホーン
１２ アンビル
１３ 超音波接合機

Claims (4)

1. 第１端子付き電線及び超音波振動耐性が前記第１端子付き電線よりも低い端子を有する第２端子付き電線を、ホーンと、アンビルとを用いて接合する端子付き電線の接合方法であって、
   前記第１端子付き電線の導体芯線を前記ホーンに載置して、前記第１端子付き電線の前記導体芯線を前記ホーン及び前記アンビルによって圧潰する第１工程と、
   圧潰された前記導体芯線の上に、前記第２端子付き電線の導体芯線を載置して、これら前記導体芯線を前記ホーン及び前記アンビルによって超音波接合する第２工程と、を含む、
   端子付き電線の接合方法。
2. 請求項１に記載の端子付き電線の接合方法において、
   前記第１工程において、超音波振動耐性が前記第２端子付き電線よりも高い端子を有する他の端子付き電線の導体芯線を、前記第１端子付き電線の前記導体芯線と共に前記ホーンに載置して、これら前記導体芯線を前記ホーン及び前記アンビルによって圧潰且つ超音波接合する、
   端子付き電線の接合方法。
3. 請求項１に記載の端子付き電線の接合方法において、
   前記第２工程において、圧潰された前記導体芯線の上に、前記第２端子付き電線の前記導体芯線と共に他の端子付き電線の各導体芯線を載置して、これら前記導体芯線を前記ホーン及び前記アンビルによって超音波接合する、
   端子付き電線の接合方法。
4. 請求項１に記載の端子付き電線の接合方法であって、
   前記第１工程及び前記第２工程の間に、他の端子付き電線の導体芯線を、圧潰された前記導体芯線と超音波接合する第３工程を含む、
   端子付き電線の接合方法。

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