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WO2014168215A1 - 電線と端子との接合構造 - Google Patents

電線と端子との接合構造 Download PDF

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WO2014168215A1
WO2014168215A1 PCT/JP2014/060432 JP2014060432W WO2014168215A1 WO 2014168215 A1 WO2014168215 A1 WO 2014168215A1 JP 2014060432 W JP2014060432 W JP 2014060432W WO 2014168215 A1 WO2014168215 A1 WO 2014168215A1
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wire
electric wire
core wire
joint
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PCT/JP2014/060432
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Inventor
加藤　元
和洋 遠峰
貴晃 宮島
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/023—Soldered or welded connections between cables or wires and terminals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/38—Conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding

Definitions

  • the present invention relates to a joint structure between an electric wire and a terminal.
  • crimp bonding is also referred to as caulking bonding, and has a U-shaped crimp connection portion with a pair of crimp pieces facing each other at one end of a terminal, and a core wire from which the wire coating has been stripped is placed on the crimp connection portion. The pair of crimping pieces are caulked to the core wire side and joined.
  • a U-shaped connecting portion formed at one end of a terminal is fixed to an anvil (pedestal), a core wire of an electric wire is placed on the connecting portion, and an ultrasonic horn is pushed on the side surface of the core wire.
  • anvil pedestal
  • an ultrasonic horn is pushed on the side surface of the core wire.
  • friction welding is a method in which the joint surface between the terminal and the core wire cut surface (tip surface) of the electric wire is brought into pressure contact and rotated at a relatively high speed to generate frictional heat on the joint surface. Then, after melting the metal member on the joining surface, the rotation is stopped and the pressure is further applied to join the tip surface of the electric wire and the terminal.
  • a disk-shaped end having a diameter corresponding to the diameter of the core wire is formed at the tip of the terminal, and the disk surface and the tip surface of the core wire are joined by friction welding.
  • the dimension in the electric wire length direction of the joint part of a terminal and an electric wire can be shortened significantly.
  • the invention has been devised to increase heat diffusion during friction welding and heat conduction in residual heat.
  • a ceramic cylinder or conductive cylinder member with the wires and conductors chucked, adhesion of the melt during friction welding is prevented, and the mechanical and electrical connection of the joint.
  • the invention has been devised to increase heat diffusion during friction welding and heat conduction in residual heat.
  • there is a demand for obtaining a stable joint portion that can further suppress fraying of the stranded wire and twisting of the electric wire and efficiently friction-weld with the terminal joint surface.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a wire-terminal joint structure that can shorten the dimension of the joint portion between the wire and the terminal in the wire length direction and can form a stable joint portion.
  • the wire-terminal connection structure of the present invention has a wire joint portion having a joint surface orthogonal to the extending direction of the terminal formed at one end of the terminal, and the wire insulation cover on the joint surface.
  • the core wire portion exposed from the tip has a joining structure in which the tip is ultrasonically joined.
  • the length in the wire length direction of the joining portion between the wire and the terminal is the core wire portion (exposed from the thickness of the member (for example, plate material) of the wire joining portion of the terminal and the insulation coating).
  • the total length with the length of the core wire portion can be appropriately suppressed.
  • the length of the core wire portion can be sufficiently shortened compared to the case of crimp bonding or conventional ultrasonic bonding so that the insulation coating is not caught between the bonding surfaces.
  • the length in the electric wire length direction can be made sufficiently short.
  • the joint surface is not rotated at high speed while being in pressure contact like friction welding, it is possible to simplify the countermeasures against core wire breakage and fraying and torsion of the wire itself, and to obtain a stable joint structure. Can do.
  • terminal processing such as forming, press molding, ultrasonic bonding, or the like for forming the tip of the core wire portion into a predetermined shape (for example, a rectangular parallelepiped shape) in advance is performed before ultrasonic bonding to the bonding surface.
  • a predetermined shape for example, a rectangular parallelepiped shape
  • terminal processing such as forming, press molding, ultrasonic bonding, or the like for forming the tip of the core wire portion into a predetermined shape (for example, a rectangular parallelepiped shape) in advance is performed before ultrasonic bonding to the bonding surface.
  • a predetermined shape for example, a rectangular parallelepiped shape
  • a recess in which the tip of the core wire portion can be fitted is formed on the joining surface of the wire joining portion of the terminal. According to this, fraying or bending of the core wire portion can be prevented by the inner wall of the recess.
  • terminal processing such as forming for forming the tip of the core wire portion into a rectangular parallelepiped shape may be performed, but such terminal processing may not be performed.
  • or FIG.1 (c) are the figures explaining the joining structure of the electric wire and terminal of Example 1 of this invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the shape of Example 2 of the core portion of the electric wire of the present invention.
  • FIG. 3A to FIG. 3D are views for explaining the joint structure between the electric wire and the terminal according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A to FIG. 1C are diagrams showing Example 1 of a joining structure formed by ultrasonically joining an electric wire 20 to a male terminal 10 of a connector
  • FIG. FIG. 1B is a state diagram after joining
  • FIG. 1C is a cross-sectional view in the length direction of the electric wire.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration and manufacturing procedure of an ultrasonic bonding apparatus that manufactures the bonding structure between the electric wire and the terminal according to the first embodiment.
  • the male terminal 10 has a contact portion 11 to be inserted into the female terminal using a strip-shaped metal plate, and a wire joint portion 12 to which the electric wire 20 is joined.
  • the tip of the contact portion 11 located on the female terminal side of the mating connector (the portion located on the left side of FIG. 1B) is formed in a pointed shape so that it can be easily inserted into the female terminal of the mating connector.
  • the electric wire joining part 12 is formed by being bent with respect to the contact part 11 in a direction orthogonal to the extending direction of the contact part 11, and on the back side in FIGS. 1A and 1B of the electric wire joining part 12.
  • a joining surface 13 is formed.
  • the wire joint portion 12 having the joint surface 13 orthogonal to the extending direction of the male terminal 10 is formed at one end of the male terminal 10.
  • the electric wire 20 is formed by covering a core wire 21 formed by combining a plurality of strands with an insulating coating 22. And as for the electric wire 20, the insulation coating 22 is peeled in the edge part joined to the male terminal 10, and the core wire part 23 is exposed.
  • a part of the core wire 21 exposed from the insulating coating 22 at one end of the electric wire is referred to as a core wire portion 23.
  • the front end surface of the core wire portion 23 of the electric wire 20 is pressed against the joint surface 13 of the male terminal 10. Then, as is well known, ultrasonic vibration is applied to the boundary between the bonding surface 13 and the distal end surface of the core wire portion 23 to perform ultrasonic bonding by atomic bonding. By ultrasonic bonding in this manner, the core wire portion 23 of the electric wire 20 is bonded to the electric wire bonding portion 12 of the male terminal 10 as shown in the cross-sectional view of FIG.
  • the dimension L of the joint portion 25 between the electric wire 20 and the male terminal 10 of the present embodiment is the sum of the thickness La of the member of the electric wire joint portion 12 and the length Lb in the wire length direction of the core wire portion 23 from which the insulation coating has been peeled off. Can be suppressed.
  • the length Lb of the core wire portion 23 can be made sufficiently short to such an extent that the insulating coating is not caught between the bonding surfaces.
  • the length Lb of the core wire portion 23 can be sufficiently shortened compared to the case of crimp bonding or conventional ultrasonic bonding, the length L in the wire length direction of the joint portion 25 can be made sufficiently short, It is possible to reduce the size of connectors and electrical devices or save space around those devices.
  • the joint surfaces are not rotated at high speed while being brought into press contact with each other as in friction welding, it is possible to simplify measures against fraying of the core wire 21 and twisting of the electric wires themselves, and a stable joint structure can be obtained.
  • the joint structure between the electric wire and the terminal of the first embodiment is, for example, placed and fixed on a pedestal called an anvil with the joint surface 13 of the male terminal 10 facing up, and the core wire of the electric wire 20 facing the joint surface 13.
  • the tip surface of the portion 23 is pressed, and ultrasonic waves are applied to at least the core wire portion 23 via an ultrasonic horn provided with an ultrasonic transducer.
  • ultrasonic vibration is applied to the boundary surface between the joint surface 13 and the front end surface of the core wire portion 23 to cause the front end surface of the core wire portion 23 to reciprocate along the boundary surface.
  • the oxide film and the like are removed, clean activated metal molecules appear on the boundary surface, metal atoms are diffused by receiving ultrasonic vibration, and solid-phase bonding is performed by atomic bonding.
  • the core wire portion 23 of the electric wire 20 is abutted and joined to the joint surface 13 of the electric wire joint portion 12. Therefore, the dimension L of the joint portion 25 between the electric wire 20 and the male terminal 10 is suppressed to the sum of the thickness La of the member of the electric wire joint portion 12 and the length Lb in the wire length direction of the core wire portion 23 from which the insulation coating has been peeled off. it can.
  • the length Lb of the core wire portion 23 can be sufficiently shortened compared to the case of crimp bonding or conventional ultrasonic bonding, the length L in the wire length direction of the joint portion 25 can be made sufficiently short, It is possible to reduce the size of connectors and electrical devices or save space around those devices.
  • fraying of the core wire 21 and twisting of the electric wire itself can be prevented, and a bonded portion having stable properties and excellent bonding quality can be formed.
  • the ultrasonic bonding is performed by interposing a known serration between the bonding surface 13 of the male terminal 10 and the front end surface of the core portion 23 of the electric wire 20, the reliability of the bonding can be stably secured.
  • FIG. 2 shows the configuration of the core portion 26 of the electric wire 20 used for the connection structure between the electric wire and the terminal according to the second embodiment of the present invention.
  • the male terminal 10 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the shape of the core wire portion 26 of the electric wire 20 is different.
  • the tip end of the core wire portion 26 is formed into a rectangular parallelepiped shape by terminal processing such as forming. That is, the front end surface of the core part 26 is formed in a rectangle (in the illustrated example, a square).
  • the core wire 21 is a stranded wire
  • the strands of the core wire portion 23 are subjected to work hardening by forming, pressing or ultrasonic bonding, and the core wire 21 can be prevented from fraying or bending, a more stable bonded structure can be obtained.
  • the front end surface of the core wire portion 26 is formed in a flat shape, no gap is generated between the front end surface and the joint surface 13 when the front end of the core wire portion 26 is pressed against the joint surface 13. An even more stable joining structure can be obtained.
  • the ultrasonic bonding structure of the second embodiment can be manufactured by applying the same method as described in the first embodiment.
  • FIG. 3A is a perspective view of the terminal 15 according to the third embodiment as viewed from the opposite side of the joint surface 16, and FIG. 3B is a perspective view of the terminal 15 as viewed from the joint surface 16 side.
  • FIG. 3C is a state diagram after joining, and FIG. 3D is a cross-sectional view in the electric wire length direction.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that a recess 17 is formed in the joint surface 16, and the other points are the same as the first embodiment.
  • the recess 17 of this embodiment has a depth Ld at which the tip of the core wire portion 23 can be inserted for a predetermined length, and an inner diameter D that can be fitted.
  • the dimension L of the joint portion 28 between the electric wire 20 and the male terminal 10 of this embodiment is the thickness of the plate material of the electric wire joint portion 12. It is the sum of the length Lb in the electric wire length direction of the core wire part 23 from which La and the insulation coating are peeled off.
  • the ultrasonic bonding structure of the third embodiment can be manufactured by applying the same method as described in the first embodiment.
  • the ultrasonic bonding can be performed in a state where the tip of the core wire portion 23 is inserted into the recess 17 provided on the bonding surface 16, fraying or bending of the core wire 21 can be further prevented.
  • ultrasonic bonding can be performed without forming or pressing the distal end surface of the core wire 21 into a rectangular shape as in the second embodiment.
  • the terminal process which makes the front end surface of the core wire 21 into a rectangle in a rectangular shape and press can also be performed.
  • the strands of the core wire portion 23 are subjected to work hardening by the terminal treatment, so that the core wire 21 can be further prevented from being frayed or bent.
  • a wire joint (12) having a joint surface (13) orthogonal to the extending direction of the terminal (10) is formed at one end of the terminal (10), and the wire (20) is formed on the joint surface (13).
  • the electric wire (20) and the terminal (10) according to the above [1], wherein a recess (17) into which a tip of the core wire portion (23) can be fitted is formed on the joint surface (16). Bonding structure with.
  • the present invention it is possible to shorten the dimension of the joint portion between the electric wire and the terminal in the electric wire length direction and to form a stable joint portion.
  • the present invention exhibiting this effect is useful for the connection structure between the electric wire and the terminal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

　端子（１０）の伸延方向に直交する接合面（１３）を有する電線接合部（１２）が端子（１０）の一端に形成され、その接合面（１３）に電線（２０）の絶縁被覆（２２）から露出する芯線部（２３）の先端が超音波接合されてなる接合構造を特徴とする。

Description

電線と端子との接合構造
　本発明は、電線と端子との接合構造に関する。
　コネクタハウジングに収容されるコネクタ端子、電気機器の端子にネジ等により固定される接続端子などの端子には、関連する他の電気機器と接続するための電線が接合される。このような電線と端子との接合構造は、圧着接合、超音波接合などの種々の方法により、端子に電線を接合して形成される。例えば、圧着接合は、かしめ接合とも称され、端子の一端に一対の圧着片を対向させたＵ字状の圧着接続部を有し、その圧着接続部に電線の被覆を剥ぎ取った芯線を載置して一対の圧着片を芯線側にかしめて接合される。また、超音波接合は、例えば端子の一端に形成されたＵ字状の接続部をアンビル（台座）に固定し、その接続部に電線の芯線を載置し、芯線側面に超音波ホーンを押し当てて、芯線側面と端子との接合面に並行振動を与えて、電線と端子の金属同士を原子結合して接合される。
　一方、コネクタや電気機器の小型化あるいはそれらの機器周りの省スペースの要望があることから、端子と電線との接合部の寸法、特に電線長方向の寸法を小さくすることが要請される。しかし、圧着接合によれば、電気抵抗を低減するために端子と芯線の接合面積を確保する必要から、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を小さくすることに限界がある。同様に、超音波接合の場合も、端子のＵ字状の接続部に芯線側面を載置して超音波接合しているので、接続部の電線長方向の寸法が一定値以上になり、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を小さくすることに限界がある。
　これに対し、特許文献１に記載の摩擦圧接により電線と端子の接合構造を形成する方法によれば、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を小さくすることが可能である。すなわち、摩擦圧接は、端子と電線の芯線切断面（先端面）との接合面を加圧接触させて、それらを相対的に高速で回転して接合面に摩擦熱を発生させ、その摩擦熱により接合面の金属部材を溶融させた後、回転を止め、さらに加圧して電線の先端面と端子とを接合する方法である。特に、同文献によれば、端子の先端に芯線の径に対応した径の円板状の端部を形成し、その円板面と芯線の先端面とを摩擦圧接により接合しているから、端子と電線の接合部の電線長方向の寸法を大幅に短くすることができる。
日本国特開２００４－３１１０６１号公報
　しかしながら、摩擦圧接で電線と端子とを相対的に回転させるために電線側を回転させると、電線の振れ周りに対処しなければならないから、装置が大型になるという問題がある。また、電線の芯線は一般に撚り線であるから、撚り線の先端面を回転面として接合するので、撚り線がばらけるのを防止する必要がある。この点、特許文献１によれば、端子側の接合面に撚り線の側面に延びるリブを設け、そのリブにより撚り線の先端面を覆うようにしている。また、電線及び導体をチャッキングした状態で撚り線の先端部をセラミック筒あるいは導電性筒部材で包囲することにより、摩擦圧接時の溶融物の付着を防止して接合部の機械的、電気的な悪影響を防止するとともに、摩擦圧接時の熱拡散及び余熱における熱伝導を高める工夫がなされている。しかし、さらに撚り線のほつれ及び電線の捻れを抑制でき、かつ効率良く端子接合面と摩擦圧接させて、安定した性状の接合部を得ることが要望される。
　本発明が解決しようとする課題は、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を短くでき、かつ安定した性状の接合部を形成できる電線と端子の接合構造を提供することにある。
　上記の課題を解決するため、本発明の電線と端子との接合構造は、端子の伸延方向に直交する接合面を有する電線接合部が端子の一端に形成され、前記接合面に電線の絶縁被覆から露出する芯線部の先端が超音波接合された接合構造を有する。
　このような接合構造によれば、電線と端子との接合部の電線長方向の長さは、端子の電線接合部の部材（例えば、板材）の厚みと絶縁被覆が剥離され露出した芯線部（以下、適宜、芯線部と略称する。）の長さとの合計寸法に抑えることができる。特に、超音波接合の場合は絶縁被覆が接合面間に噛み込まれない程度に、圧着接合や従来の超音波接合の場合に比べて芯線部の長さを十分に短くできるから、接合部の電線長方向の長さを十分に短い寸法にできる。しかも、摩擦圧接のように接合面を加圧接触させながら高速で回転させることがないので、芯線のばらけやほつれ及び電線自体の捻れ対策を簡単化でき、安定した性状の接合構造を得ることができる。
　この場合において、芯線部の先端を接合面への超音波接合前に予め所定の形状（例えば、直方体形状）に成型するフォーミング、プレス成型、超音波接合等の端末加工を施されていることが好ましい。これによれば、端末加工により芯線部が加工硬化するから、芯線が撚り線の場合、芯線部の先端を端子の電線接合部の接合面に突き当てた時に、芯線のほつれや曲がりが発生する懸念を低減して、安定した性状の接合構造を得ることができる。
　また、端子の電線接合部の接合面に、芯線部の先端が嵌装可能な凹所が形成されていることが好ましい。これによれば、凹所の内壁によって芯線部のほつれや曲がりの発生を防止できる。この場合、芯線部の先端を直方体形状に成型するフォーミング等の端末加工を施してもよいが、そのような端末加工を施さなくてもよい。
　本発明によれば、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を短くでき、かつ安定した性状の接合部を形成できる。
図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、本発明の実施例１の電線と端子との接合構造を説明する図である。 図２は、本発明の電線の芯線部の実施例２の形状を示す図である。 図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、本発明の実施例３の電線と端子との接合構造を説明する図である。
　以下、本発明の電線と端子との接合構造を実施例に基づいて説明する。
　図1（ａ）乃至図１（ｃ）は、コネクタの雄端子１０に電線２０を超音波接合して形成される接合構造の実施例１を示す図であり、図１（ａ）は接合前の状態図、図１（ｂ）は接合後の状態図、図１（ｃ）は電線長方向の断面図を示している。また、図２は、実施例１の電線と端子との接合構造を製造する超音波接合装置の構成及び製造手順を説明する模式図である。なお、以下の説明では、コネクタの雄端子に電線を超音波接合する例に基づいて説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、コネクタの雌端子に電線を接合する場合、また板状ではなく針状のコネクタ端子の場合、電気機器の端子にネジ等により固定される接続端子などに電線を接続する場合に適用できる。
　図１（ａ）に示すように、雄端子１０は、帯状の金属板を用いて雌端子に挿入される接触部１１と、電線２０が接合される電線接合部１２とを有している。接触部１１は、相手コネクタの雌端子に挿入し易いように、相手コネクタの雌端子側に位置する先端（図１（ｂ）の左側に位置する部分）が尖頭状に形成されている。また、電線接合部１２は、接触部１１の伸延方向に直交する方向に接触部１１に対して折り曲げて形成され、電線接合部１２の図１（ａ）、図１（ｂ）において裏面側に接合面１３が形成されている。つまり、雄端子１０の伸延方向に直交する接合面１３を有する電線接合部１２が雄端子１０の一端に形成されている。電線２０は、複数の素線をより合わせて形成された芯線２１を、絶縁被覆２２で覆って形成されている。そして、電線２０は、雄端子１０と接合する端部において絶縁被覆２２が剥離され、芯線部２３が露出している。以下、電線の一端において絶縁被覆２２から露出する芯線２１の一部を芯線部２３と称する。
　このように雄端子１０と電線２０を形成した後、図１（ｂ）のように、雄端子１０の接合面１３に電線２０の芯線部２３の先端面を押し当てる。そして、接合面１３と芯線部２３の先端面との境界に周知のように超音波振動を加えて、原子結合により超音波接合する。このように超音波接合することにより、図１（ｃ）の断面図に示すように、雄端子１０の電線接合部１２に電線２０の芯線部２３が接合される。本実施例の電線２０と雄端子１０との接合部２５の寸法Ｌは、電線接合部１２の部材の厚みＬａと絶縁被覆が剥離された芯線部２３の電線長方向の長さＬｂの合計に抑えることができる。特に、超音波接合の場合は絶縁被覆が接合面間に噛み込まれない程度に芯線部２３の長さＬｂを十分に短い寸法にできる。その結果、圧着接合や従来の超音波接合の場合に比べて、芯線部２３の長さＬｂを十分に短くできるから、接合部２５の電線長方向の長さＬを十分に短い寸法にでき、コネクタや電気機器の小型化あるいはそれらの機器周りの省スペース化を図ることができる。しかも、摩擦圧接のように接合面を加圧接触させながら高速で回転させていないので、芯線２１のほつれ及び電線自体の捻れ対策を簡単化でき、安定した性状の接合構造を得ることができる。
　実施例１の電線と端子との接合構造は、例えば、アンビルと称される台座の上に雄端子１０の接合面１３を上にして載置固定し、接合面１３に向けて電線２０の芯線部２３の先端面を押し当て、少なくとも芯線部２３に超音波振動子を備えた超音波ホーンを介して超音波を付与する。これにより、接合面１３と芯線部２３の先端面との境界面に超音波振動を加えて芯線部２３の先端面をその境界面に沿って往復運動させ、境界面に発生する摩擦により金属表面の酸化被膜などが除去され、境界面に清浄な活性化した金属分子が表れ、さらに超音波振動を受けて金属原子が拡散し、原子結合によって固相接合される。
　このようにして、図１（ｃ）の断面図に示したように、電線接合部１２の接合面１３に電線２０の芯線部２３が突き当て接合される。したがって、電線２０と雄端子１０との接合部２５の寸法Ｌを電線接合部１２の部材の厚みＬａと絶縁被覆が剥離された芯線部２３の電線長方向の長さＬｂの合計に抑えることができる。その結果、圧着接合や従来の超音波接合の場合に比べて、芯線部２３の長さＬｂを十分に短くできるから、接合部２５の電線長方向の長さＬを十分に短い寸法にでき、コネクタや電気機器の小型化あるいはそれらの機器周りの省スペース化を図ることができる。しかも、芯線２１のほつれ及び電線自体の捻れを予防して、安定した性状で、かつ接合品質に優れた接合部を形成することができる。なお、雄端子１０の接合面１３と電線２０の芯線部２３の先端面との間に、周知のセレーションを介在させて超音波接合すれば、安定して接合の信頼性を確保できる。
　図２に、本発明の実施例２の電線と端子との接続構造に用いる電線２０の芯線部２６の構成を示す。本実施例の雄端子１０は実施例１と同じであり、電線２０の芯線部２６の形状が異なる。本実施例の芯線部２６は、フォーミング等の端末加工により、芯線部２６の先端が直方体形状に成型されている。つまり、芯線部２６の先端面が矩形（図示例は、正方形）に成型されている。これによれば、芯線２１が撚り線の場合、芯線部２６の先端を雄端子１０の電線接合部１２の接合面１３に押し当てた時に、芯線２１のほつれや曲がりが発生するのを防止できる。すなわち、芯線部２３の素線がフォーミング、プレスや超音波接合による加工硬化を受けて、芯線２１のほつれや曲がりを防ぐことができるから、一層、安定した性状の接合構造を得ることができる。さらに、芯線部２６の先端面が平面状に形成されていれば、芯線部２６の先端を接合面１３に押し当てた際に、先端面と接合面１３との間に隙間が生じないため、より一層安定した接合構造を得ることができる。なお、本実施例２の超音波接合構造は、実施例１で説明したのと同様の方法を適用して製造することができる。
　図３（ａ）乃至図３（ｄ）を参照して、雄端子１０に電線２０を超音波接合して形成される接合構造の実施例３を説明する。図３（ａ）は実施例３の端子１５を接合面１６の反対側から見た斜視図、図３（ｂ）は端子１５を接合面１６側から見た斜視図である。図３（ｃ）は接合後の状態図、図３（ｄ）は電線長方向の断面図を示している。本実施例が実施例１と相違する点は、接合面１６に凹所１７を形成したことにあり、その他の点は実施例１と同一である。本実施例の凹所１７は、芯線部２３の先端を所定長挿入可能な深さＬｄを有し、かつ嵌装可能な内径Ｄを有して形成されている。
　このように形成されることから、図３（ｄ）の断面図に示すように、本実施例の電線２０と雄端子１０との接合部２８の寸法Ｌは、電線接合部１２の板材の厚みＬａと絶縁被覆が剥離された芯線部２３の電線長方向の長さＬｂの合計になる。なお、本実施例３の超音波接合構造は、実施例１で説明したのと同様の方法を適用して製造することができる。
　本実施例３によれば、芯線部２３の先端を接合面１６に設けた凹所１７に挿入した状態で超音波接合できるので、芯線２１のほつれや曲がりを一層防ぐことができる。本実施例の場合、実施例２のように芯線２１の先端面を、矩形にフォーミングやプレスすることなく、超音波接合を実施することができる。なお、凹所１７の断面を矩形に形成するとともに、これに合わせて芯線２１の先端面を矩形にフォーミングやプレスにする端末処理を施すこともできる。この場合は、芯線部２３の素線が端末処理による加工硬化を受けて、芯線２１のほつれや曲がりを一層防ぐことができる。
　ここで、上述した本発明に係る電線と端子との接合構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［３］に簡潔に纏めて列記する。
　[１]　端子（１０）の伸延方向に直交する接合面（１３）を有する電線接合部（１２）が端子（１０）の一端に形成され、前記接合面（１３）に、電線（２０）の絶縁被覆（２２）から露出する芯線部（２３）の先端が超音波接合されてなる電線（２０）と端子（１０）との接合構造。
　［２］　前記芯線部（２３）の先端が前記接合面（１３）への超音波接合前に予め所定の形状に成型されている上記［１］に記載の電線（２０）と端子（１０）との接合構造。
　［３］　前記接合面（１６）に、前記芯線部（２３）の先端が嵌装可能な凹所（１７）が形成されている上記［１］に記載の電線（２０）と端子（１０）との接合構造。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2013年4月11日出願の日本特許出願（特願2013－083419）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明によれば、電線と端子との接合部の電線長方向の寸法を短くでき、かつ安定した性状の接合部を形成できるという効果を奏する。この効果を奏する本発明は、電線と端子との接合構造に関して有用である。
１０　雄端子
１１　接触部
１２　電線接合部
１３、１６　接合面
１７　凹所
２５、２８　接合部

Claims (3)

  1. 　端子の伸延方向に直交する接合面を有する電線接合部が端子の一端に形成され、前記接合面に電線の絶縁被覆から露出する芯線部の先端が超音波接合されてなる電線と端子との接合構造。
  2. 　前記芯線部の先端が前記接合面への超音波接合前に予め所定の形状に成型されている請求項１に記載の電線と端子との接合構造。
  3. 　前記接合面に、前記芯線部の先端が嵌装可能な凹所が形成されている請求項１に記載の電線と端子との接合構造。
     
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