JP2016185009A - 電線の接続方法、接続装置、及び端子付き電線 - Google Patents
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Abstract
Description
上述のワイヤハーネスを構成する複数の電線同士を接続する方法としては、複数の電線における芯線同士を束ねて溶接する集中ジョイントと呼ばれる方法が採用されている。この集中ジョイントは、簡単に複数の電線同士を接続することができるため、自動車用のワイヤハーネス等で広く用いられている。
詳しくは、一端に端子が接続された複数の電線における他端の芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を、ホーンとアンビルとで挟持する際に、電線の長手方向を、ホーンから発振される超音波振動の振動方向に対して所定の交差角度に交差させた状態に挟持する。この後、ホーンから発振される超音波振動により、ホーンとアンビルとで挟持した芯線同士を超音波溶接する。
この結果、電線に接続された端子を変形や疲労破壊することなく、複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を確実な導電性が確保される良好な状態に接続することができる。
この発明によれば、複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を確実な導電性が確保される良好な状態により正確に接続することができる。
すなわち、超音波振動のうち電線の長手方向に平行な振動成分を小さくすることにより、電線に接続した端子に伝搬される振動をより低減することができる。
上記ジョイント端子は、例えば、両端を開口した筒状の端子、あるいは、一端を開口した端子等を含む概念である。
詳しくは、複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を1つに束ねた芯線集束部をジョイント端子で覆って、芯線集束部の芯線同士を1つに束ねた状態に拘束した後、芯線集束部をジョイント端子で覆ったまま、ホーンとアンビルとで挟持して超音波溶接する。
この結果、複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を1つに束ねたまま、確実な導電性が確保される良好な状態により正確に超音波溶接することができる。
つまり、複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を超音波溶接する際の条件を一定に保つことができるため、芯線集束部における芯線同士を接続する作業が安定して行える。
上記凹凸は、例えば、綾目形状、波目形状に形成した突起、あるいは、溝部等を含む概念である。
詳しくは、複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を、ホーンとアンビルとで挟持する際に、ホーン及びアンビルにおける電線を挟持する部分に設けた凹凸を、電線の長手方向に対して交差させて芯線集束部の芯線に食い込ませることにより、芯線同士をより確実に挟持することができる。
この結果、芯線の配置に依存することなく、複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を、より確実な導電性が確保される良好な状態に超音波溶接することができる。
詳しくは、一端に端子が接続された複数の電線における他端の芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を、ホーンとアンビルとで挟持する際に、電線を配置する電線配置方向を、ホーンから発振される超音波振動の振動方向に対して所定の交差角度に交差する角度に電線規制部にて規制する。
このため、電線の長手方向をホーンの振動方向と平行にした場合よりも、端子へ伝搬する超音波振動の振幅を小さくすることができる。
詳しくは、ホーンに載置された複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を、可動式ガイドとアンビルプレートとで挟持して、電線の電線配置方向を、ホーンから発振される超音波振動の振動方向に対して所定の交差角度に交差する角度に規制する。
詳しくは、ホーンに載置された複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を、可動式ガイド及びアンビルプレートにおける電線を規制する面で挟持して、電線の電線配置方向をホーンの振動方向に対して60度〜90度の範囲に含まれる角度に確実に規制する。
また、前記可動式ガイド及び前記アンビルプレートのうち少なくとも一方の前記電線を挟持する部分に、前記電線の電線配置方向に対して交差する凹凸部を設けることができる。
しかも、上下及び左右の凹凸による食い込み力が相乗して得られるため、複数の電線における芯線同士又電線におけるは芯線を構成する撚り線の素線同士をより確実に挟持することができる。
(実施例1)
図1は実施例1における一端に端子4を接続した電線1の説明図、図2はジョイント端子21を電線1に装着した部分の説明図であり、詳しくは、図2(a)はジョイント端子21を電線1の芯線集束部20に装着する直前の状態を示す拡大平面図、図2(b)はジョイント端子21を電線1の芯線集束部20に装着した状態を示す拡大平面図である。
接触部42は、弾性を有する上下の接触片43,44と、接触片43,44を連結する連結部45とで構成している(図1参照)。
実施例では、電線1における他端側の絶縁被覆3を15mm除去して、該他端側の芯線2を露出するので、ジョイント端子21の長さは、5mm〜12mmに形成している。
図3は実施例1の超音波溶接装置10における電線1を超音波溶接する部分の斜視図、図4は電線1の芯線集束部20を挟持する直前の状態を示す平面図、図5は電線1の芯線集束部20を挟持した直後の状態を示す平面図、図6は電線1の超音波溶接した部分を振動方向Vに分断した断面図、図7は絶縁キャップ23を電線1の溶接部22に装着した部分の拡大断面図である。
すなわち、可動式ガイド12を、アンビルプレート13に向けて近づく方向に移動させることにより、ホーン11の電線配置部110に載置された電線1の芯線集束部20を、可動式ガイド12とアンビルプレート13とで挟持することができる(図5、図6参照)。
すなわち、アンビル14を、ホーン11に向けて近づく方向に移動させることにより、ホーン11の電線配置部110に載置された芯線集束部20を、ホーン11とアンビル14とで挟持することができる。
ここで、予め、複数の電線1における芯線2同士を1つに束ねてなる芯線集束部20をジョイント端子21で覆った後、ジョイント端子21を芯線集束部20に対して加締め圧着してもよい(図1、図2参照)。
さらに絶縁テープ25を、絶縁キャップ23に形成した突出片23aの上から1つに束ねられた電線1に巻き付けて固定する(図7参照)。
なお、芯線集束部20またはジョイント端子21についた圧痕は止水剤24との密着度を高める。
これにより、電線1の一端に接続した端子4、例えば、接触片43,44等の接触部42に変形(歪み)が生じることを防止することができる。また、端子4における連結部45等の振動しやすい部分や比較的強度が弱い部分に疲労破壊が起きることを防止できる。
また、ホーン11の振動方向Vに対する電線1の交差角度θ1が変位することを確実に防止することができるとともに、端子4に付与される振動をより確実に抑えることができる。
これにより、溶接部22が腐食することを防止することができるとともに、長期に亘って絶縁性及び止水性を確保することができる。
上述の実施例1では、複数の電線1を、ホーン11の振動方向Vに対して交差角度θ1に交差させた状態で超音波溶接する接続方法を説明したが、図8〜図10に示すように、複数の電線1を、ホーン11の振動方向Vに対して交差角度θ2(90度)に交差させた状態で超音波溶接する実施例2の接続方法及び超音波溶接装置10について説明する。
先ず、複数の電線1における芯線2同士を1つに束ねてなるジョイント端子21で仮固定し芯線集束部20を、超音波溶接装置10における左右に離間した可動式ガイド12とアンビルプレート13との間に挿入して、ホーン11の電線配置部110に載置する(図9、図10参照)。
上述の実施例1,2では、凸部111をホーン11の電線配置部110に配置し、凸部141をアンビル14の電線押圧部140に配置した方法及び装置について説明したが、図11に示すように、凸部121を可動式ガイド12の電線挟持部120に配置し、凸部131をアンビルプレート13の電線挟持部130に配置して行う実施例3の超音波溶接装置10による接続方法について説明する。
図11は上下の凸部111,141及び左右の凸部121,131を食い込ませて超音波溶接した部分を振動方向Vに分断した断面図である。
図12はホーン11の振動方向Vに対する電線1の交差角度を変えて、端子4に伝搬する振動の振幅を測定した結果を示す説明図であり、詳しくは、図12(a)はホーン11の振動方向Vに対して電線1の交差角度を0度から90度に変化させた説明図、図12(b)は電線1の交差角度に応じて端子4の振幅を測定した測定結果を示すグラフ、図12(c)はグラフに記録された端子4の測定結果を数値で示す表である。
つまり、図12(a)に示すように、電線1及び端子4の長手方向Lを一致させた状態に接続して、複数の電線1における他端に露出した芯線2同士を、ホーン11から発振される超音波振動(周波数=20kHz)により超音波溶接する際に、図示しないドップラー振動計から出光されるレーザー光線を、電線1の一端に接続した端子4に照射して、端子4に生じる振幅を測定した結果、図12(b)(c)に示すような測定結果が得られた。
さらにまた、60度に変化させると振幅が15.3μmに減少し、90度に変化させる振幅が13.7に減少するという測定結果が得られた(図12(b)(c)参照)
この結果、電線1に接続した端子4を変形や疲労破壊することなく、複数の電線1における芯線2同士を確実な導電性が確保される良好な状態に接続することができる。
この発明の接続装置は、実施形態の超音波溶接装置10に対応し、
以下同様に、
ホーン11及びアンビル14における電線1を挟持する部分は、電線配置部110と、電線押圧部140に対応し、
可動式ガイド12及びアンビルプレート13における電線1を挟持する部分は、電線挟持部120,130に対応し、
電線規制部は、可動式ガイド12とアンビルプレート13に対応し、
凹凸部は、凸部111,121,131,141に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
また、複数の電線1のうち少なくとも1本以上の電線の一端に端子が付いていれば本発明の効果が得られる。このとき、端子の形状や種類は問わない。
またアルミニウム製素線と銅製素線などを撚り合わせた撚り線または単線が混在している構成でもよい。
さらに素線2aや電線1の線径に依存せず、ホーン11から発振される超音波振動が電線1の端子4に対して伝搬されにくい所定の交差角度θ1であれば本発明の効果が得られる。
この場合、超音波溶接により芯線集束部20に凸凹形状の圧痕が形成され、止水剤24との密着性が向上する。
D…電線配置方向
V…振動方向
1…電線
2…芯線
2a…素線
3…絶縁被覆
20…芯線集束部
21…ジョイント端子
22…溶接部
23…絶縁キャップ
24…止水剤
4…端子
40…圧着部
42…接触部
45…連結片
10…超音波溶接装置
11…ホーン
110…電線配置部
111…凸部
12…可動式ガイド
13…アンビルプレート
120,121,130,131…電線挟持部
14…アンビル
140…電線押圧部
141…凸部
Claims (10)
- 少なくとも一端に端子が接続された、複数の電線における他端の芯線同士又は電線における他端の芯線を構成する撚り線の素線同士を、ホーンとアンビルとで挟持して超音波溶接する電線の接続方法であって、
前記電線の長手方向を、
前記ホーンから発振される超音波振動の振動方向に対して所定の交差角度に交差させた状態で超音波溶接を行うことを特徴とする
電線の接続方法。 - 前記電線の長手方向と前記超音波振動の振動方向との交差する交差角度を、該振動方向を基準として60度〜90度の範囲に含まれる角度に設定した
請求項1に記載の電線の接続方法。 - 前記複数の電線における前記芯線同士又は前記電線における前記芯線を構成する撚り線の素線同士を1つに束ねた芯線集束部に、該芯線集束部を覆うジョイント端子を導電可能に装着した
請求項1又は2に記載の電線の接続方法。 - 前記ホーン及び前記アンビルのうち少なくとも一方の前記電線を挟持する部分に、前記電線の長手方向に対して交差する凹凸部を設けた
請求項1〜3のいずれか一つに記載の電線の接続方法。 - 少なくとも一端に端子が接続された、複数の電線における芯線同士又は電線における芯線を構成する撚り線の素線同士を、上下に配置したホーンとアンビルとで挟持して超音波溶接する電線の接続装置であって、
前記電線における前記芯線同士を、前記ホーン及び前記アンビルで挟持した状態において、
前記電線の長手方向が所望する方向となるように該電線を配置する電線配置方向を、
前記ホーンから発振される超音波振動の振動方向に対して所定の交差角度に交差した角度に規制する電線規制部を備えた
電線の接続装置。 - 前記電線規制部を、
前記ホーンに載置された前記電線の一側と対向して、該ホーンの一側部に配置した可動式ガイドと、
前記ホーンに載置された前記電線の他側と対向して、該ホーンの他側部に配置したアンビルプレートとで構成し、
前記可動式ガイド及び前記アンビルプレートを、
前記ホーンに載置された前記電線を挟持する方向に相対移動可能に設けた
請求項5に記載の電線の接続装置。 - 前記電線規制部を、
前記複数の電線における前記芯線同士又は前記電線における前記芯線を構成する撚り線の素線同士を挟持した状態において、
前記電線の電線配置方向と前記超音波振動の振動方向との交差する交差角度を、該振動方向を基準として60度〜90度の範囲に含まれる角度に規制する面で構成した
請求項5又は6に記載の電線の接続装置。 - 前記ホーン及び前記アンビルのうち少なくとも一方の前記電線を挟持する部分に、前記電線の電線配置方向に対して交差する凹凸部を設けた
請求項5〜7のいずれか一つに記載の電線の接続装置。 - 前記可動式ガイド及び前記アンビルプレートのうち少なくとも一方の前記電線を挟持する部分に、前記電線の電線配置方向に対して交差する凹凸部を設けた
請求項5〜8のいずれか一つに記載の電線の接続装置。 - 少なくとも一端に端子が接続された、複数の電線における他端の芯線同士又は電線における他端の芯線を構成する撚り線の素線同士を超音波溶接した端子付き電線であって、
前記電線における超音波溶接した箇所に、
前記電線の長手方向と交差する方向に凹凸形状の圧痕が形成されたことを特徴とする
端子付き電線。
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