圧着金型および端子付き電線の製造方法
【課題】円筒形状の端子圧着部を有する端子金具において、亀裂や割れの発生を抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成可能な技術を提供する。
【解決手段】圧着金型３は、電線圧着部２２と対応した形状の凹型面４０で電線圧着部２２を拘束する第１金型４と、凹型面４０と対をなす凸型面５０を備える第２金型５とを備える。ここにおいて、凹型面４０における凹部４１の幅ｄ４０１と、凸型面５０における凸部５１の幅ｄ５０１とが、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一である。電線圧着部２２を第１金型４の凹型面４０と第２金型５の凸型面５０とで加圧成形して、電線圧着部２２とその筒内部に差し込まれた電線１１とを圧着固定する。
【解決手段】圧着金型３は、電線圧着部２２と対応した形状の凹型面４０で電線圧着部２２を拘束する第１金型４と、凹型面４０と対をなす凸型面５０を備える第２金型５とを備える。ここにおいて、凹型面４０における凹部４１の幅ｄ４０１と、凸型面５０における凸部５１の幅ｄ５０１とが、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一である。電線圧着部２２を第１金型４の凹型面４０と第２金型５の凸型面５０とで加圧成形して、電線圧着部２２とその筒内部に差し込まれた電線１１とを圧着固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線と端子金具とを圧着固定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、絶縁体で被覆され、端末において導体線が露出する電線と、当該端末に圧着固定される端子金具とを備える端子付き電線が知られている。端子付き電線の端子金具には各種の形状が存在するが、その一つに、円筒形状の電線圧着部（所謂、クローズドバレル部）を備えるものがある。このクローズドバレル型の端子金具は、高い防水機能を有するため、屋外環境で使用される可能性があるコネクタ（例えば、電気自動車の充電コネクタ）等に好適である。
【０００３】
クローズドバレル型の端子金具に関して、例えば特許文献１，２には、クローズドバレル部に電線の導体線を差し込んだ状態で、クローズドバレル部を加圧変形させて電線と端子金具とを圧着固定する技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５３１８７号公報
【特許文献２】実開平６−４８１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、端子金具においては、バレル部を十分に変形させて導体線と端子金具とを確実に圧着固定しなければ導通不良等の不具合が生じるところ、変形の度合いが大きくなると、変形させる際に端子金具に亀裂や割れが発生しやすい。特に、クローズドバレル型の端子金具は、削り出しにより成形されるため、削りやすい材料（すなわち、比較的脆い材料）を用いて形成されるという事情がある。このため、クローズドバレル型の端子金具を圧縮変形させる際には、クローズドバレル部に亀裂や割れが非常に発生しやすく、亀裂や割れを発生させずに電気的性能が担保された圧着固定状態を形成することは容易な事ではなかった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、円筒形状の端子圧着部を有する端子金具において、亀裂や割れの発生を抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成可能な技術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】
【０００７】
第１の態様は、圧着金型であって、端子金具が備える円筒形状の電線圧着部を拘束する凹型面が形成された第１金型と、前記凹型面と対をなす凸型面が形成された第２金型と、を備え、前記凹型面における凹部の幅と、前記凸型面における凸部の幅とが、前記電線圧着部の外直径と同一であり、前記電線圧着部を前記凹型面と前記凸型面との間で挟み込んで前記電線圧着部を圧縮変形させて、前記電線圧着部とその筒内部に差し込まれた前記電線とを圧着固定する。
【０００８】
第２の態様は、第１の態様に係る圧着金型であって、前記第１金型が、前記凹型面における前記凹部の底面に立設され、前記凹部の幅方向と直交する奥行き方向に沿って延在する第１突起部、を備え、前記第２金型が、前記凸型面における前記凸部の上端面に立設され、前記凸部の幅方向と直交する奥行き方向に沿って延在する第２突起部、を備える。
【０００９】
第３の態様は、第２の態様に係る圧着金型であって、前記第１突起部および前記第２突起部の各突起高さが、前記電線圧着部の径方向の厚みの１０％以上でありかつ３６％以下である。
【００１０】
第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様に係る圧着金型であって、前記凹部の底面が、前記奥行き方向の端部に向かうにつれて前記凹部の深さ方向に傾斜する第１傾斜面部分、を備え、前記凸部の上端面が、前記奥行き方向の端部に向かうにつれて前記凸部の突出方向と逆の方向に傾斜する第２傾斜面部分、を備え、前記第１傾斜面部分と前記第２傾斜面部分とのそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされる。
【００１１】
第５の態様は、円筒形状の電線圧着部を備える端子金具と電線とを圧着固定して端子付き電線を製造する端子付き電線の製造方法であって、ａ）前記電線圧着部の筒内部に前記電線が差し込まれた状態とする工程と、ｂ）第１金型に形成された凹型面と、第２金型に形成された凸型面との間に前記電線圧着部が配置された状態とする工程と、ｃ）前記凹型面と前記凸型面との間で前記電線圧着部を挟み込んで前記電線圧着部を圧縮変形させて、前記電線圧着部とその筒内部に差し込まれた前記電線とを圧着固定する工程と、を備え、前記凹型面における凹部の幅と、前記凸型面における凸部の幅とが、前記電線圧着部の外直径と同一である。
【発明の効果】
【００１２】
第１、第５の態様によると、第１金型の凹型面における凹部の幅と、第２金型の凸型面における凸部の幅とが、電線圧着部の外直径と同一とされている。この構成によると、電線圧着部が圧縮変形される過程において、電線圧着部は、その幅方向の長さを一定に保ったまま上下方向の長さが狭まるように変形されるので、亀裂や割れの発生を抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成することができる。
【００１３】
第２の態様によると、凹型面における凹部の底面に第１突起部が形成されるとともに、凸型面における凸部の上端面に第２突起部が形成されるので、電線圧着部が圧縮変形されて電線と圧着固定される過程において、電線圧着部の周方向に沿って互いに対向する位置に押し込みが形成される。これによって、電気的性能が確実に担保された圧着固定状態を形成することができる。
【００１４】
第３の態様によると、第１突起部および第２突起部の各突起高さが、電線圧着部の径方向の厚みの１０％以上でありかつ３６％以下とされる。この構成によると、亀裂や割れの発生の抑制と、良好な電気的性能とを確実に両立することができる。
【００１５】
第４の態様によると、凹部の底面が備える第１傾斜面部分、および、凸部の上端面が備える第２傾斜面部分のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされる。したがって、これらの傾斜面部分に挟まれて形成されるベルマウス部は、多段階に分けて徐々に拡径した形状とされる。このため、電線圧着部が圧縮変形されて電線と圧着固定される過程において、ベルマウス部に亀裂や割れが発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】端子付き電線を模式的に示す側断面図である。
【図２】電線に圧着固定される前の端子金具を模式的に示す側断面図である。
【図３】第１金型を模式的に示す斜視図である。
【図４】第１金型の一部を模式的に示す正面図である。
【図５】第１金型を模式的に示す側断面図である。
【図６】第２金型を模式的に示す斜視図である。
【図７】第２金型の一部を模式的に示す正面図である。
【図８】第２金型を模式的に示す側断面図である。
【図９】圧着工程の格段階の様子を模式的に示す図である。
【図１０】圧着工程の格段階の様子を模式的に示す図である。
【図１１】互いに異なる圧着固定態様で得られる端子付き電線の各断面図を示す図である。
【図１２】互いに異なる金型幅の圧着金型で圧縮変形させて得られる端子付き電線における割れ試験の結果を示す図である。
【図１３】互いに異なる押し込み量で得られる端子付き電線の割れ試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、以下の説明において参照される各図には、各部材の位置関係や動作方向を明確化するために、共通のＸＹＺ直交座標系が適宜付されている。
【００１８】
＜１．端子付き電線１００＞
端子付き電線１００について、図１を参照しながら説明する。図１は、端子付き電線１００を模式的に示す側断面図である。
【００１９】
端子付き電線１００は、電線１と、電線１に圧着された端子金具２とを含む。電線１は、撚り線状に配置された複数本の導体線１１と、導体線１１を絶縁体で被覆する絶縁被覆１２とを備える。電線１は、端末において絶縁被覆１２が部分的に除去されて導体線１１が露出した状態となっており、この端末に、端子金具２が圧着固定されている。
【００２０】
＜２．端子金具２＞
端子金具２について、図１に加え図２を参照しながら説明する。図２は、電線１に圧着固定される前の端子金具２を模式的に示す側断面図である。
【００２１】
端子金具２は、電気接触部２１と電線圧着部２２とを含む。電気接触部２１は、相手方端子と嵌合可能な形状（例えば、ピン状、リング状）に形成されている。電線圧着部２２は、導体線１１と圧着固定されるワイヤバレル部であり、円筒形状に形成されている。
【００２２】
円筒形状の電線圧着部２２（所謂「クローズドバレル」）を備える端子金具２は、一般に、削り出しにより成形される。このため、端子金具２は、削り出し成形が容易な材料（例えば、黄銅（材料記号Ｃ２８０１）、快削黄銅（材料記号Ｃ３６０４）等）で形成される。快削黄銅は、黄銅よりも被削性がよいため加工コストを抑えられる半面、黄銅に比べて脆いために、圧縮変形させる際に亀裂や割れが発生しやすいという難点があった。このため、快削黄銅は端子金具２の材料として採用されにくかったが、後に明らかになるように、圧着金型３を用いた圧着固定の態様によると、快削黄銅のような比較的脆い材料で形成された端子金具２であっても、電線圧着部２２に亀裂や割れを発生させずに、電気的性能が確実に担保された適切な圧着固定状態を形成できる。
【００２３】
＜３．端子付き電線１００の製造＞
端子付き電線１００を製造する態様について説明する。端子付き電線１００は、端子金具２の電線圧着部２２に電線１の導体線１１を差し込んだ状態で、圧着金型３を用いて電線圧着部２２を圧縮変形させて、導体線１１と電線圧着部２２とを圧着固定することによって製造される（図９、図１０参照）。以下において、電線圧着部２２の圧縮変形に供される圧着金型３について具体的に説明する。
【００２４】
＜３−１．圧着金型３＞
圧着金型３は、第１金型（上型）４と第２金型（下型）５とを含む。
【００２５】
＜第１金型４＞
第１金型４の構成について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、第１金型４を模式的に示す斜視図である。図４は、第１金型４の一部を模式的に示す正面図である。図５は、第１金型４を模式的に示す側断面図である。なお、図４、図５には、第１金型４の各部の寸法と端子金具２の各部の寸法との関係を示すために、端子金具２が仮想線で示されている。
【００２６】
第１金型４は、その下端面（−Ｚ側面）に形成された凹型面４０を備える。
【００２７】
凹型面４０は、その幅方向（Ｘ方向）に沿う中央部付近に形成され、奥行き方向（Ｙ方向）の両端および深さ方向（Ｚ方向）の一方端（−Ｚ側端）に開口した凹部４１を備える。凹部４１は電線圧着部２２と対応した形状に形成され、凹型面４０はこの凹部４１において電線圧着部２２を拘束する。
【００２８】
凹部４１は、その幅方向（Ｘ方向）の長さｄ４０１が電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされる。また、その奥行き方向（Ｙ方向）の長さｄ４０２が電線圧着部２２の延在方向の長さｄ２０２と同一とされる。なお、凹部４１は、−Ｚ側の開口端の付近において幅方向の長さが僅かに長くなる裾広がりの形状に形成されることが好ましい。ただし、凹部４１の一対の側壁面において、電線圧着部２２を圧着変形する過程において、電線圧着部２２の幅方向（Ｘ方向）に沿う両端（電線圧着部２２の断面（径方向に沿う断面）を上下二分する中心線の両端）が当接する領域Ｘ（図９参照）を含む領域は、深さ方向に互いに平行に延びる平行面部分を形成しており、上述した凹部４１の幅４０１は、この平行面部分における一対の側壁面の離間距離を指す。
【００２９】
凹部４１の底面（＋Ｚ側端面）４２は、その幅方向（Ｘ方向）の両端において、凹部４１の側壁面と緩やかな曲線によって滑らかに連ねられており、幅方向に沿う断面が略半長円形状とされている。また、底面４２には、その幅方向の中央部に、その奥行き方向（Ｙ方向）に沿って延在する突起部（第１突起部）４３が立設される。第１突起部４３は、その延在方向から見た先端が弧状とされ、最も突起高さが大きい部分の突起高さｄ４０３が、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の１０％以上でありかつ３６％以下とされる。
【００３０】
また、凹部４１の底面４２は、その奥行き方向の各端部付近にそれぞれ形成された傾斜面部分４４，４５と、傾斜面部分４４，４５の間に形成された平坦面部分４６を備える。各傾斜面部分４４，４５は、底面４２の奥行き方向の端部に向かうにつれて、凹部４１の深さ方向（＋Ｚ方向）に傾斜する面部分である。一方、平坦面部分４６は、底面４２の奥行き方向に沿って、深さ方向に対して傾斜せずに延在する面部分である。
【００３１】
ここで、一方の傾斜面部分（＋Ｙ側の傾斜面部分）４４は、傾斜角度が一定である。当該傾斜面部分４４が平坦面部分４６となす角度は、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。
【００３２】
他方の傾斜面部分（以下「第１多段傾斜面部分」ともいう）４５は、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する。具体的には、第１多段傾斜面部分４５は、平坦面部分４６に連なり、平坦面部分４６に対して角度θ１だけ深さ方向に傾斜して延在する第１段階傾斜部４５１と、第１段階傾斜部４５１に連なり、第１段階傾斜部４５１に対して角度θ２だけ深さ方向に傾斜して（すなわち、平坦面部分４６に対して角度（θ１＋θ２）だけ深さ方向に傾斜して）延在する第２段階傾斜部４５２とを備える。第１段階傾斜部４５１が平坦面部分４６となす角度θ１は、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。また、第２段階傾斜部４５２が第１段階傾斜部４５１なす角度θ２も、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。傾斜角度が大きくなるように非連続的に変化する形状は、傾斜角度が連続的に大きくなるように変化する形状に比べて、加工が容易（製造しやすい）という利点がある。
【００３３】
＜第２金型５＞
第２金型５の構成について、図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、第２金型５を模式的に示す斜視図である。図７は、第２金型５の一部を模式的に示す正面図である。図８は、第２金型５を模式的に示す側断面図である。なお、図７、図８には、第２金型５の各部の寸法と端子金具２の各部の寸法との関係を示すために、端子金具２が仮想線で示されている。
【００３４】
第２金型５は、その上端面（＋Ｚ側面）に形成された凸型面５０を備える。
【００３５】
凸型面５０は、その幅方向（Ｘ方向）に沿う中央部付近に形成された凸部５１を備える。凸部５１は、凹部４１と対応した形状に形成され、凹部４１内に挿入可能に形成される。
【００３６】
凸部５１は、その幅方向（Ｘ方向）の長さｄ５０１が電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされる。また、その奥行き方向（Ｙ方向）の長さｄ５０２が電線圧着部２２の延在方向の長さｄ２０２と同一とされる。なお、凸部５１は、下端付近において幅方向の長さが上端付近の幅方向の長さｄ５０１よりも僅かに長くなる裾広がりの形状に形成されてもよい。ただし、凸部５１は、少なくともその上端付近においては幅方向の厚みが一定に形成されており、凸部５１の上端面（＋Ｚ側端面）５２の幅方向（Ｘ方向）の長さは、凸部５１の幅方向の長さｄ５０１と等しくなっている。すなわち、凸部５１の上端面５２の幅方向の長さは、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされる。
【００３７】
凸部５１の上端面５２は、凹部４１の底面４２を上下反転した形状とされている。すなわち、上端面５２は、その幅方向の両端において緩やかに反り上がっており、幅方向に沿う断面が略半長円形状とされている。また、上端面５２には、その幅方向の中央部に、その奥行き方向（Ｙ方向）に沿って延在する突起部（第２突起部）５３が立設される。第２突起部５３は、その延在方向から見た先端が弧状とされ、最も突起高さが大きい部分の突起高さｄ５０３が、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の１０％以上でありかつ３６％以下とされる。
【００３８】
また、凸部５１の上端面５２は、その奥行き方向の各端部付近にそれぞれ形成された傾斜面部分５４，５５と、傾斜面部分５４，５５の間に形成された平坦面部分５６を備える。各傾斜面部分５４，５５は、上端面５２の奥行き方向の端部に向かうにつれて、凸部５１の突出方向と逆の方向（−Ｚ方向）に傾斜する面部分である。一方、平坦面部分５６は、上端面５２の奥行き方向に沿って、凸部５１の突出方向に対して傾斜せずに延在する面部分である。
【００３９】
ここで、一方の傾斜面部分（＋Ｙ側の傾斜面部分）５４は、傾斜角度が一定である。当該傾斜面部分５４が平坦面部分５６となす角度は、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。
【００４０】
他方の傾斜面部分（以下「第２多段傾斜面部分」ともいう）５５は、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する。具体的には、第２多段傾斜面部分５５は、平坦面部分５６に連なり、平坦面部分５６に対して角度θ１だけ深さ方向に傾斜して延在する第１段階傾斜部５５１と、第１段階傾斜部５５１に連なり、第１段階傾斜部５５１に対して角度θ２だけ深さ方向に傾斜して（すなわち、平坦面部分５６に対して角度（θ１＋θ２）だけ深さ方向に傾斜して）延在する第２段階傾斜部５５２とを備える。第１段階傾斜部５５１が平坦面部分５６となす角度θ１は、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。また、第２段階傾斜部４５２が第１段階傾斜部４５１なす角度θ２も、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。上述したとおり、傾斜角度が大きくなるように非連続的に変化する形状は、傾斜角度が連続的に大きくなるように変化する形状に比べて、加工が容易（製造しやすい）という利点がある。
【００４１】
＜３−２．圧着工程＞
次に、圧着金型３を用いて端子付き電線１００を製造する工程（圧着工程）について、図９、図１０を参照しながら説明する。図９、図１０は、圧着工程の格段階における圧着金型３および端子金具２の断面の様子を模式的に示す図である。
【００４２】
第１金型４と第２金型５とは、凹型面４０と凸型面５０とを上下に対向させた姿勢で上下に離間して配置されており、一方の金型（ここでは、第１金型４）は、固定的に支持された他方の金型（ここでは、第２金型５）に対して鉛直軸に沿って進退移動可能に構成される。
【００４３】
圧着工程においては、まず、端子金具２の電線圧着部２２の筒内部に導体線１１が差し込まれた状態とする。続いて、筒内部に導体線１１が差し込まれた電線圧着部２２を、その延在方向を第２金型５の凸部５１の上端面５２の奥行き方向に沿わせるような姿勢で、上端面５２に載置された状態とする。これによって、電線圧着部２２が第１金型４の凹型面４０と第２金型５の凸型面５０との間に配置された状態となる。なお、電線圧着部２２を上端面５２に載置してから（あるいは、載置すると同時に）、電線圧着部２２に導体線１１を差し込んでもよい。
【００４４】
続いて、第１金型４を下方に移動させることにより凹型面４０を凸型面５０に近づける。すると、凸部５１および上端面５２に載置された電線圧着部２２が、凹型面４０の凹部４１内に誘い込まれる。なお、凹部４１を裾広がりの形状に形成しておけば、凸部５１および電線圧着部２２が凹部４１内にスムースに誘い込まれる。
【００４５】
第１金型４がさらに下方に移動されると、凹部４１の底面４２が電線圧着部２２の上端（＋Ｚ側端）に当接する（図９、図１０の上段に示される状態）。つまり、この状態においては、電線圧着部２２は、その上端において底面４２と当接するとともに、その下端（−Ｚ側端）において上端面５２と当接した状態となる。また、上述したとおり、凹部４１の幅方向の長さｄ４０１および凸部５１の幅方向の長さｄ５０１はいずれも電線圧着部２２の外直径と略同一とされているため、この状態において、電線圧着部２２は、その幅方向（Ｘ方向）に沿う両端のそれぞれにおいて、凹部４１の側壁と当接した状態となる。
【００４６】
第１金型４がさらに下方に移動されると、電線圧着部２２が凹型面４０と凸型面５０との間に挟まれて圧縮変形される（図９、図１０の下段に示される状態）。具体的には、電線圧着部２２は、その幅方向の長さを変えずに、その高さ方向について圧縮されて、略長円形状に変形される。これによって、電線圧着部２２とその筒内部に差し込まれた導体線１１とが圧着固定される。
【００４７】
ただし、凹型面４０と凸型面５０との間に挟まれて圧縮変形される際に、電線圧着部２２には、その上端辺の中央付近において、凹部４１の底面４２に形成された第１突起部４３により押し込みがつけられるとともに、その下端辺の中央付近において凸部５１の上端面５２に形成された第２突起部５３により押し込みがつけられる。これによって、電線圧着部２２の幅方向の中央付近における圧着不良の発生が回避され、電線圧着部２２が導体線１１と確実に圧着固定される。
【００４８】
また、凹型面４０と凸型面５０との間に挟まれて圧縮変形される際に、電線圧着部２２には、その延在方向に沿う端部のうち、開口側の端部は、底面４２に形成された傾斜面部分４４と、上端面５２に形成された傾斜面部分５４との間に挟み込まれることによって、端部に近づくにつれて拡径した拡径部２０１が形成される。一方、電気接触部２１側の端部は、底面４２に形成された第１多段傾斜面部分４５と、上端面５２に形成された第２多段傾斜面部分５５との間に挟み込まれることによって、端部に近づくにつれて、多段階に分けて徐々に拡径した拡径部（ベルマウス部）２０２が形成される。
【００４９】
＜４．効果＞
＜４−１．凹部４１と凸部５１の幅＞
圧着金型３においては、第１金型４の凹型面４０における凹部４１の幅ｄ４０１と、第２金型５の凸型面５０における凸部５１の幅ｄ５０１とが、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされている。この構成によると、電線圧着部２２が圧縮変形される過程において、電線圧着部２２は、その幅方向の長さを一定に保ったまま上下方向の長さが狭まるように変形されるので、例えば快削黄銅のような比較的脆い材料で形成された端子金具２であっても、亀裂や割れの発生を抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成することができる。
【００５０】
この点について、図１１には、快削黄銅により形成された端子金具２を、それぞれ異なる態様で電線１の導体線１１に圧着固定して得られる端子付き電線の断面におけるＣＡＥ解析結果が模式的に示されている。図においては、割れの原因となりうる大きな歪みが生じた部分が網掛けで示されており、色が濃いほど大きな歪みが生じたことを示している。なお、図１１には、圧縮変形の前後における端子金具の幅の変化を示すために、圧縮変形される前の端子金具２が仮想線で示されている。
【００５１】
第１の端子付き電線は、上記に説明した端子付き電線１００であり、圧着金型３を用いて製造されたものである。第２の端子付き電線（第１比較例）９０１は、導体線１１が差し込まれた電線圧着部２２に上下左右の四方から棒状の金型等を押し込んで電線圧着部２２を圧縮変形させてこれを導体線１１に圧着固定したものである。第３の端子付き電線（第２比較例）９０２は、電線圧着部２２の外直径よりも幅広の凹部を有する凹型面と電線圧着部２２の外直径よりも幅広の凸部を有する凸型面との間に電線圧着部２２を挟み込んでこれを圧縮変形させて、電線圧着部２２を導体線１１に圧着固定したものである。
【００５２】
第１比較例９０１においては、電線圧着部２２は、断面円形状から断面略矩形状に変形されており、一群の導体線１１は断面略矩形状に束ねられて電線圧着部２２と圧着固定されている。この構成においては、電線圧着部２２において金型からの押し込みを受けた部分の付近に割れの原因となりうる大きな歪みが確認された。また、束ねられた導体線１１の角部から電線圧着部２２の径方向に沿う亀裂が発生しやすいことも確認された。また、電線圧着部２２の外観にも割れが発生しやすいことも確認された。
【００５３】
一方、第２比較例９０２においては、電線圧着部２２は、上下方向の長さが狭まるとともに、幅方向の長さが広がるように変形されており、一群の導体線１１は、幅方向に沿う中央付近がくびれた扁平な瓢箪形状に束ねられて電線圧着部２２と圧着固定されている。この構成においては、電線圧着部２２において幅方向に沿う両端部分に割れの原因となりうる大きな歪みが確認された。また、束ねられた導体線１１の幅方向に沿う端部から電線圧着部２２の径方向に沿う亀裂が発生しやすいことも確認された。
【００５４】
これに対し、端子付き電線１００においては、電線圧着部２２は、幅方向の長さを一定に保ったまま上下方向の長さが狭まるように変形されて、円形状から略長円形状（２つの半円を直線でつないだ形状）に変形されており、一群の導体線１１は、電線圧着部２２と略相似の長円形状に束ねられて電線圧着部２２と圧着固定されている。この構成においては、電線圧着部２２において割れの原因となる大きな歪みが生じる部分は確認されなかった。また、導体線１１と電線圧着部２２との境界部分から電線圧着部２２の径方向に沿う亀裂も確認されなかった。また、電気的性能も担保されることが確認された。
【００５５】
また、図１２には、快削黄銅により形成された各種サイズの端子金具２を、それぞれ金型幅が異なる圧着金型で圧縮変形させて得られる端子付き電線における割れ試験の結果が示されている。ただし、「金型幅」とは、圧着金型の凹部の幅（すなわち、凸部の幅）を意味している。なお、図中、「割れ結果」については、割れが確認されなかった場合に「○」が、割れが確認された場合に「×」が、それぞれ付与されている。
【００５６】
この試験でも、金型幅が電線圧着部２２の外直径と等しい場合には割れが発生せず、電線圧着部２２の外直径よりも大きい場合、あるいは、小さい場合には、割れが発生することが確認された。
【００５７】
＜４−２．押し込み＞
また、圧着金型３においては、凹型面４０における凹部４１の底面４２に第１突起部４３が形成されるとともに、凸型面５０における凸部５１の上端面５２に第２突起部５３が形成されるので、電線圧着部２２が圧縮変形されて導体線１１と圧着固定される過程において、電線圧着部２２の周方向に沿って互いに対向する位置に押し込みが形成される。これによって、電気的性能が確実に担保された圧着固定状態を形成することができる。
【００５８】
なお、第１突起部４３および第２突起部５３による押し込み量（具体的には、第１突起部４３の高さｄ４０３および第２突起部５３の高さｄ５０４）は、上述したとおり、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の１０％以上でありかつ３６％以下であることが好ましい。この構成によると、亀裂や割れの発生の抑制と、良好な電気的性能とを簡易かつ確実に両立することができる。
【００５９】
この点について、図１３には、快削黄銅により形成された各種サイズの端子金具２を、それぞれ異なる押し込み量で電線１の導体線１１に圧着固定して得られる端子付き電線における割れ試験の結果が示されている。
【００６０】
この試験では、押し込み量が、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の３６％以下の場合は、割れが発生しないことが確認された。一方、押し込み量が、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の５０％以上になると、割れが発生することが確認された。これは、押し込み量が大きくなるにつれて、圧縮変形の過程において電線圧着部２２に生じる歪みが大きくなることに起因するものと考えられる。
【００６１】
ただし、押し込み量が小さくなると、割れの発生は抑制されるものの、実用に足る電気的性能が担保できない可能性がでてくる。したがって、電気的性能を確保するためには、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の１０％以上の押し込み量が形成されることが望ましい。
【００６２】
＜４−３．ベルマウス部２０２＞
また、圧着金型３においては、凹部４１の底面４２が備える第１多段傾斜面部分４５、および、凸部５１の上端面５２が備える第２多段傾斜面部分５５のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされる。したがって、これらの多段傾斜面部分４５，５５に挟まれて形成されるベルマウス部２０２は、多段階に分けて徐々に拡径した形状とされる。このため、電線圧着部２２が圧縮変形されて導体線１１と圧着固定される過程において、ベルマウス部２０２に亀裂や割れが発生しにくい。
【００６３】
＜５．変形例＞
上記の実施形態に係る圧着金型３においては、凹部４１の幅ｄ４０１と凸部５１の幅ｄ５０１とが、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされており（第１の構成）、かつ、凹部４１の底面４２に第１突起部４３が、また、凸部５１の上端面５２に第２突起部５３がそれぞれ形成されており（第２の構成）、かつ、凹部４１の底面４２が備える第１多段傾斜面部分４５、および、凸部５１の上端面５２が備える第２多段傾斜面部分５５のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされていた（第３の構成）。ここで、圧着金型３は、必ずしも第１〜第３の構成の全てを併せ持つ必要はない。
【００６４】
例えば、第１の構成と第２の構成とを採用した圧着金型（凹部の幅と凸部の幅とが、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一であり、凹部の底面と凸部の上端面とに押し込みのための突起が形成される圧着金型であって、凹部の底面が備える各傾斜面部分、および、凸部の上端面が備える各段傾斜面部分のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が変化しない形状のもの）も有効である。この態様においても、亀裂や割れの発生をある程度抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成することができる。なお、この構成において、凹部の底面と凸部の上端面とに押し込みのための突起を形成しない態様も実現可能である。ただし、上述したとおり、電気的性能を確実に担保するためには、凹部の底面および凸部の上端面に押し込みのための突起を形成することがより好ましい。
【００６５】
また例えば、第３の構成のみを採用した圧着金型（凹部の底面が備える一方の傾斜面部分、および、凸部の上端面が備える一方の段傾斜面部分のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状の圧着金型であって、凹部の幅と凸部の幅とが電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一ではなく、また、凹部の底面も凸部の上端面にも押し込みのための突起も形成されない形状のもの）も有効である。この態様においては、特に、多段傾斜面部分に挟まれて形成されるベルマウス部に亀裂や割れが発生しにくいという効果が得られる。また、第３の構成は、例えば、円筒形状以外の形状の電線圧着部を備える端子金具と電線とを圧着固定する際に用いる圧着金型においても単独で採用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 電線
１１ 導体線
２ 端子金具
２２ 電線圧着部
３ 圧着金型
４ 第１金型
５ 第２金型
４０ 凹型面
４１ 凹部
４２ 底面
４３ 第１突起部
４５ 第１多段傾斜面部分
５０ 凸型面
５１ 凸部
５２ 上端面
５３ 第２突起部
５５ 第２多段傾斜面部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線と端子金具とを圧着固定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、絶縁体で被覆され、端末において導体線が露出する電線と、当該端末に圧着固定される端子金具とを備える端子付き電線が知られている。端子付き電線の端子金具には各種の形状が存在するが、その一つに、円筒形状の電線圧着部（所謂、クローズドバレル部）を備えるものがある。このクローズドバレル型の端子金具は、高い防水機能を有するため、屋外環境で使用される可能性があるコネクタ（例えば、電気自動車の充電コネクタ）等に好適である。
【０００３】
クローズドバレル型の端子金具に関して、例えば特許文献１，２には、クローズドバレル部に電線の導体線を差し込んだ状態で、クローズドバレル部を加圧変形させて電線と端子金具とを圧着固定する技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５３１８７号公報
【特許文献２】実開平６−４８１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、端子金具においては、バレル部を十分に変形させて導体線と端子金具とを確実に圧着固定しなければ導通不良等の不具合が生じるところ、変形の度合いが大きくなると、変形させる際に端子金具に亀裂や割れが発生しやすい。特に、クローズドバレル型の端子金具は、削り出しにより成形されるため、削りやすい材料（すなわち、比較的脆い材料）を用いて形成されるという事情がある。このため、クローズドバレル型の端子金具を圧縮変形させる際には、クローズドバレル部に亀裂や割れが非常に発生しやすく、亀裂や割れを発生させずに電気的性能が担保された圧着固定状態を形成することは容易な事ではなかった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、円筒形状の端子圧着部を有する端子金具において、亀裂や割れの発生を抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成可能な技術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】
【０００７】
第１の態様は、圧着金型であって、端子金具が備える円筒形状の電線圧着部を拘束する凹型面が形成された第１金型と、前記凹型面と対をなす凸型面が形成された第２金型と、を備え、前記凹型面における凹部の幅と、前記凸型面における凸部の幅とが、前記電線圧着部の外直径と同一であり、前記電線圧着部を前記凹型面と前記凸型面との間で挟み込んで前記電線圧着部を圧縮変形させて、前記電線圧着部とその筒内部に差し込まれた前記電線とを圧着固定する。
【０００８】
第２の態様は、第１の態様に係る圧着金型であって、前記第１金型が、前記凹型面における前記凹部の底面に立設され、前記凹部の幅方向と直交する奥行き方向に沿って延在する第１突起部、を備え、前記第２金型が、前記凸型面における前記凸部の上端面に立設され、前記凸部の幅方向と直交する奥行き方向に沿って延在する第２突起部、を備える。
【０００９】
第３の態様は、第２の態様に係る圧着金型であって、前記第１突起部および前記第２突起部の各突起高さが、前記電線圧着部の径方向の厚みの１０％以上でありかつ３６％以下である。
【００１０】
第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様に係る圧着金型であって、前記凹部の底面が、前記奥行き方向の端部に向かうにつれて前記凹部の深さ方向に傾斜する第１傾斜面部分、を備え、前記凸部の上端面が、前記奥行き方向の端部に向かうにつれて前記凸部の突出方向と逆の方向に傾斜する第２傾斜面部分、を備え、前記第１傾斜面部分と前記第２傾斜面部分とのそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされる。
【００１１】
第５の態様は、円筒形状の電線圧着部を備える端子金具と電線とを圧着固定して端子付き電線を製造する端子付き電線の製造方法であって、ａ）前記電線圧着部の筒内部に前記電線が差し込まれた状態とする工程と、ｂ）第１金型に形成された凹型面と、第２金型に形成された凸型面との間に前記電線圧着部が配置された状態とする工程と、ｃ）前記凹型面と前記凸型面との間で前記電線圧着部を挟み込んで前記電線圧着部を圧縮変形させて、前記電線圧着部とその筒内部に差し込まれた前記電線とを圧着固定する工程と、を備え、前記凹型面における凹部の幅と、前記凸型面における凸部の幅とが、前記電線圧着部の外直径と同一である。
【発明の効果】
【００１２】
第１、第５の態様によると、第１金型の凹型面における凹部の幅と、第２金型の凸型面における凸部の幅とが、電線圧着部の外直径と同一とされている。この構成によると、電線圧着部が圧縮変形される過程において、電線圧着部は、その幅方向の長さを一定に保ったまま上下方向の長さが狭まるように変形されるので、亀裂や割れの発生を抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成することができる。
【００１３】
第２の態様によると、凹型面における凹部の底面に第１突起部が形成されるとともに、凸型面における凸部の上端面に第２突起部が形成されるので、電線圧着部が圧縮変形されて電線と圧着固定される過程において、電線圧着部の周方向に沿って互いに対向する位置に押し込みが形成される。これによって、電気的性能が確実に担保された圧着固定状態を形成することができる。
【００１４】
第３の態様によると、第１突起部および第２突起部の各突起高さが、電線圧着部の径方向の厚みの１０％以上でありかつ３６％以下とされる。この構成によると、亀裂や割れの発生の抑制と、良好な電気的性能とを確実に両立することができる。
【００１５】
第４の態様によると、凹部の底面が備える第１傾斜面部分、および、凸部の上端面が備える第２傾斜面部分のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされる。したがって、これらの傾斜面部分に挟まれて形成されるベルマウス部は、多段階に分けて徐々に拡径した形状とされる。このため、電線圧着部が圧縮変形されて電線と圧着固定される過程において、ベルマウス部に亀裂や割れが発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】端子付き電線を模式的に示す側断面図である。
【図２】電線に圧着固定される前の端子金具を模式的に示す側断面図である。
【図３】第１金型を模式的に示す斜視図である。
【図４】第１金型の一部を模式的に示す正面図である。
【図５】第１金型を模式的に示す側断面図である。
【図６】第２金型を模式的に示す斜視図である。
【図７】第２金型の一部を模式的に示す正面図である。
【図８】第２金型を模式的に示す側断面図である。
【図９】圧着工程の格段階の様子を模式的に示す図である。
【図１０】圧着工程の格段階の様子を模式的に示す図である。
【図１１】互いに異なる圧着固定態様で得られる端子付き電線の各断面図を示す図である。
【図１２】互いに異なる金型幅の圧着金型で圧縮変形させて得られる端子付き電線における割れ試験の結果を示す図である。
【図１３】互いに異なる押し込み量で得られる端子付き電線の割れ試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、以下の説明において参照される各図には、各部材の位置関係や動作方向を明確化するために、共通のＸＹＺ直交座標系が適宜付されている。
【００１８】
＜１．端子付き電線１００＞
端子付き電線１００について、図１を参照しながら説明する。図１は、端子付き電線１００を模式的に示す側断面図である。
【００１９】
端子付き電線１００は、電線１と、電線１に圧着された端子金具２とを含む。電線１は、撚り線状に配置された複数本の導体線１１と、導体線１１を絶縁体で被覆する絶縁被覆１２とを備える。電線１は、端末において絶縁被覆１２が部分的に除去されて導体線１１が露出した状態となっており、この端末に、端子金具２が圧着固定されている。
【００２０】
＜２．端子金具２＞
端子金具２について、図１に加え図２を参照しながら説明する。図２は、電線１に圧着固定される前の端子金具２を模式的に示す側断面図である。
【００２１】
端子金具２は、電気接触部２１と電線圧着部２２とを含む。電気接触部２１は、相手方端子と嵌合可能な形状（例えば、ピン状、リング状）に形成されている。電線圧着部２２は、導体線１１と圧着固定されるワイヤバレル部であり、円筒形状に形成されている。
【００２２】
円筒形状の電線圧着部２２（所謂「クローズドバレル」）を備える端子金具２は、一般に、削り出しにより成形される。このため、端子金具２は、削り出し成形が容易な材料（例えば、黄銅（材料記号Ｃ２８０１）、快削黄銅（材料記号Ｃ３６０４）等）で形成される。快削黄銅は、黄銅よりも被削性がよいため加工コストを抑えられる半面、黄銅に比べて脆いために、圧縮変形させる際に亀裂や割れが発生しやすいという難点があった。このため、快削黄銅は端子金具２の材料として採用されにくかったが、後に明らかになるように、圧着金型３を用いた圧着固定の態様によると、快削黄銅のような比較的脆い材料で形成された端子金具２であっても、電線圧着部２２に亀裂や割れを発生させずに、電気的性能が確実に担保された適切な圧着固定状態を形成できる。
【００２３】
＜３．端子付き電線１００の製造＞
端子付き電線１００を製造する態様について説明する。端子付き電線１００は、端子金具２の電線圧着部２２に電線１の導体線１１を差し込んだ状態で、圧着金型３を用いて電線圧着部２２を圧縮変形させて、導体線１１と電線圧着部２２とを圧着固定することによって製造される（図９、図１０参照）。以下において、電線圧着部２２の圧縮変形に供される圧着金型３について具体的に説明する。
【００２４】
＜３−１．圧着金型３＞
圧着金型３は、第１金型（上型）４と第２金型（下型）５とを含む。
【００２５】
＜第１金型４＞
第１金型４の構成について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、第１金型４を模式的に示す斜視図である。図４は、第１金型４の一部を模式的に示す正面図である。図５は、第１金型４を模式的に示す側断面図である。なお、図４、図５には、第１金型４の各部の寸法と端子金具２の各部の寸法との関係を示すために、端子金具２が仮想線で示されている。
【００２６】
第１金型４は、その下端面（−Ｚ側面）に形成された凹型面４０を備える。
【００２７】
凹型面４０は、その幅方向（Ｘ方向）に沿う中央部付近に形成され、奥行き方向（Ｙ方向）の両端および深さ方向（Ｚ方向）の一方端（−Ｚ側端）に開口した凹部４１を備える。凹部４１は電線圧着部２２と対応した形状に形成され、凹型面４０はこの凹部４１において電線圧着部２２を拘束する。
【００２８】
凹部４１は、その幅方向（Ｘ方向）の長さｄ４０１が電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされる。また、その奥行き方向（Ｙ方向）の長さｄ４０２が電線圧着部２２の延在方向の長さｄ２０２と同一とされる。なお、凹部４１は、−Ｚ側の開口端の付近において幅方向の長さが僅かに長くなる裾広がりの形状に形成されることが好ましい。ただし、凹部４１の一対の側壁面において、電線圧着部２２を圧着変形する過程において、電線圧着部２２の幅方向（Ｘ方向）に沿う両端（電線圧着部２２の断面（径方向に沿う断面）を上下二分する中心線の両端）が当接する領域Ｘ（図９参照）を含む領域は、深さ方向に互いに平行に延びる平行面部分を形成しており、上述した凹部４１の幅４０１は、この平行面部分における一対の側壁面の離間距離を指す。
【００２９】
凹部４１の底面（＋Ｚ側端面）４２は、その幅方向（Ｘ方向）の両端において、凹部４１の側壁面と緩やかな曲線によって滑らかに連ねられており、幅方向に沿う断面が略半長円形状とされている。また、底面４２には、その幅方向の中央部に、その奥行き方向（Ｙ方向）に沿って延在する突起部（第１突起部）４３が立設される。第１突起部４３は、その延在方向から見た先端が弧状とされ、最も突起高さが大きい部分の突起高さｄ４０３が、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の１０％以上でありかつ３６％以下とされる。
【００３０】
また、凹部４１の底面４２は、その奥行き方向の各端部付近にそれぞれ形成された傾斜面部分４４，４５と、傾斜面部分４４，４５の間に形成された平坦面部分４６を備える。各傾斜面部分４４，４５は、底面４２の奥行き方向の端部に向かうにつれて、凹部４１の深さ方向（＋Ｚ方向）に傾斜する面部分である。一方、平坦面部分４６は、底面４２の奥行き方向に沿って、深さ方向に対して傾斜せずに延在する面部分である。
【００３１】
ここで、一方の傾斜面部分（＋Ｙ側の傾斜面部分）４４は、傾斜角度が一定である。当該傾斜面部分４４が平坦面部分４６となす角度は、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。
【００３２】
他方の傾斜面部分（以下「第１多段傾斜面部分」ともいう）４５は、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する。具体的には、第１多段傾斜面部分４５は、平坦面部分４６に連なり、平坦面部分４６に対して角度θ１だけ深さ方向に傾斜して延在する第１段階傾斜部４５１と、第１段階傾斜部４５１に連なり、第１段階傾斜部４５１に対して角度θ２だけ深さ方向に傾斜して（すなわち、平坦面部分４６に対して角度（θ１＋θ２）だけ深さ方向に傾斜して）延在する第２段階傾斜部４５２とを備える。第１段階傾斜部４５１が平坦面部分４６となす角度θ１は、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。また、第２段階傾斜部４５２が第１段階傾斜部４５１なす角度θ２も、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。傾斜角度が大きくなるように非連続的に変化する形状は、傾斜角度が連続的に大きくなるように変化する形状に比べて、加工が容易（製造しやすい）という利点がある。
【００３３】
＜第２金型５＞
第２金型５の構成について、図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、第２金型５を模式的に示す斜視図である。図７は、第２金型５の一部を模式的に示す正面図である。図８は、第２金型５を模式的に示す側断面図である。なお、図７、図８には、第２金型５の各部の寸法と端子金具２の各部の寸法との関係を示すために、端子金具２が仮想線で示されている。
【００３４】
第２金型５は、その上端面（＋Ｚ側面）に形成された凸型面５０を備える。
【００３５】
凸型面５０は、その幅方向（Ｘ方向）に沿う中央部付近に形成された凸部５１を備える。凸部５１は、凹部４１と対応した形状に形成され、凹部４１内に挿入可能に形成される。
【００３６】
凸部５１は、その幅方向（Ｘ方向）の長さｄ５０１が電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされる。また、その奥行き方向（Ｙ方向）の長さｄ５０２が電線圧着部２２の延在方向の長さｄ２０２と同一とされる。なお、凸部５１は、下端付近において幅方向の長さが上端付近の幅方向の長さｄ５０１よりも僅かに長くなる裾広がりの形状に形成されてもよい。ただし、凸部５１は、少なくともその上端付近においては幅方向の厚みが一定に形成されており、凸部５１の上端面（＋Ｚ側端面）５２の幅方向（Ｘ方向）の長さは、凸部５１の幅方向の長さｄ５０１と等しくなっている。すなわち、凸部５１の上端面５２の幅方向の長さは、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされる。
【００３７】
凸部５１の上端面５２は、凹部４１の底面４２を上下反転した形状とされている。すなわち、上端面５２は、その幅方向の両端において緩やかに反り上がっており、幅方向に沿う断面が略半長円形状とされている。また、上端面５２には、その幅方向の中央部に、その奥行き方向（Ｙ方向）に沿って延在する突起部（第２突起部）５３が立設される。第２突起部５３は、その延在方向から見た先端が弧状とされ、最も突起高さが大きい部分の突起高さｄ５０３が、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の１０％以上でありかつ３６％以下とされる。
【００３８】
また、凸部５１の上端面５２は、その奥行き方向の各端部付近にそれぞれ形成された傾斜面部分５４，５５と、傾斜面部分５４，５５の間に形成された平坦面部分５６を備える。各傾斜面部分５４，５５は、上端面５２の奥行き方向の端部に向かうにつれて、凸部５１の突出方向と逆の方向（−Ｚ方向）に傾斜する面部分である。一方、平坦面部分５６は、上端面５２の奥行き方向に沿って、凸部５１の突出方向に対して傾斜せずに延在する面部分である。
【００３９】
ここで、一方の傾斜面部分（＋Ｙ側の傾斜面部分）５４は、傾斜角度が一定である。当該傾斜面部分５４が平坦面部分５６となす角度は、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。
【００４０】
他方の傾斜面部分（以下「第２多段傾斜面部分」ともいう）５５は、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する。具体的には、第２多段傾斜面部分５５は、平坦面部分５６に連なり、平坦面部分５６に対して角度θ１だけ深さ方向に傾斜して延在する第１段階傾斜部５５１と、第１段階傾斜部５５１に連なり、第１段階傾斜部５５１に対して角度θ２だけ深さ方向に傾斜して（すなわち、平坦面部分５６に対して角度（θ１＋θ２）だけ深さ方向に傾斜して）延在する第２段階傾斜部５５２とを備える。第１段階傾斜部５５１が平坦面部分５６となす角度θ１は、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。また、第２段階傾斜部４５２が第１段階傾斜部４５１なす角度θ２も、３０°より小さいことが好ましく、例えば１５°とすることができる。上述したとおり、傾斜角度が大きくなるように非連続的に変化する形状は、傾斜角度が連続的に大きくなるように変化する形状に比べて、加工が容易（製造しやすい）という利点がある。
【００４１】
＜３−２．圧着工程＞
次に、圧着金型３を用いて端子付き電線１００を製造する工程（圧着工程）について、図９、図１０を参照しながら説明する。図９、図１０は、圧着工程の格段階における圧着金型３および端子金具２の断面の様子を模式的に示す図である。
【００４２】
第１金型４と第２金型５とは、凹型面４０と凸型面５０とを上下に対向させた姿勢で上下に離間して配置されており、一方の金型（ここでは、第１金型４）は、固定的に支持された他方の金型（ここでは、第２金型５）に対して鉛直軸に沿って進退移動可能に構成される。
【００４３】
圧着工程においては、まず、端子金具２の電線圧着部２２の筒内部に導体線１１が差し込まれた状態とする。続いて、筒内部に導体線１１が差し込まれた電線圧着部２２を、その延在方向を第２金型５の凸部５１の上端面５２の奥行き方向に沿わせるような姿勢で、上端面５２に載置された状態とする。これによって、電線圧着部２２が第１金型４の凹型面４０と第２金型５の凸型面５０との間に配置された状態となる。なお、電線圧着部２２を上端面５２に載置してから（あるいは、載置すると同時に）、電線圧着部２２に導体線１１を差し込んでもよい。
【００４４】
続いて、第１金型４を下方に移動させることにより凹型面４０を凸型面５０に近づける。すると、凸部５１および上端面５２に載置された電線圧着部２２が、凹型面４０の凹部４１内に誘い込まれる。なお、凹部４１を裾広がりの形状に形成しておけば、凸部５１および電線圧着部２２が凹部４１内にスムースに誘い込まれる。
【００４５】
第１金型４がさらに下方に移動されると、凹部４１の底面４２が電線圧着部２２の上端（＋Ｚ側端）に当接する（図９、図１０の上段に示される状態）。つまり、この状態においては、電線圧着部２２は、その上端において底面４２と当接するとともに、その下端（−Ｚ側端）において上端面５２と当接した状態となる。また、上述したとおり、凹部４１の幅方向の長さｄ４０１および凸部５１の幅方向の長さｄ５０１はいずれも電線圧着部２２の外直径と略同一とされているため、この状態において、電線圧着部２２は、その幅方向（Ｘ方向）に沿う両端のそれぞれにおいて、凹部４１の側壁と当接した状態となる。
【００４６】
第１金型４がさらに下方に移動されると、電線圧着部２２が凹型面４０と凸型面５０との間に挟まれて圧縮変形される（図９、図１０の下段に示される状態）。具体的には、電線圧着部２２は、その幅方向の長さを変えずに、その高さ方向について圧縮されて、略長円形状に変形される。これによって、電線圧着部２２とその筒内部に差し込まれた導体線１１とが圧着固定される。
【００４７】
ただし、凹型面４０と凸型面５０との間に挟まれて圧縮変形される際に、電線圧着部２２には、その上端辺の中央付近において、凹部４１の底面４２に形成された第１突起部４３により押し込みがつけられるとともに、その下端辺の中央付近において凸部５１の上端面５２に形成された第２突起部５３により押し込みがつけられる。これによって、電線圧着部２２の幅方向の中央付近における圧着不良の発生が回避され、電線圧着部２２が導体線１１と確実に圧着固定される。
【００４８】
また、凹型面４０と凸型面５０との間に挟まれて圧縮変形される際に、電線圧着部２２には、その延在方向に沿う端部のうち、開口側の端部は、底面４２に形成された傾斜面部分４４と、上端面５２に形成された傾斜面部分５４との間に挟み込まれることによって、端部に近づくにつれて拡径した拡径部２０１が形成される。一方、電気接触部２１側の端部は、底面４２に形成された第１多段傾斜面部分４５と、上端面５２に形成された第２多段傾斜面部分５５との間に挟み込まれることによって、端部に近づくにつれて、多段階に分けて徐々に拡径した拡径部（ベルマウス部）２０２が形成される。
【００４９】
＜４．効果＞
＜４−１．凹部４１と凸部５１の幅＞
圧着金型３においては、第１金型４の凹型面４０における凹部４１の幅ｄ４０１と、第２金型５の凸型面５０における凸部５１の幅ｄ５０１とが、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされている。この構成によると、電線圧着部２２が圧縮変形される過程において、電線圧着部２２は、その幅方向の長さを一定に保ったまま上下方向の長さが狭まるように変形されるので、例えば快削黄銅のような比較的脆い材料で形成された端子金具２であっても、亀裂や割れの発生を抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成することができる。
【００５０】
この点について、図１１には、快削黄銅により形成された端子金具２を、それぞれ異なる態様で電線１の導体線１１に圧着固定して得られる端子付き電線の断面におけるＣＡＥ解析結果が模式的に示されている。図においては、割れの原因となりうる大きな歪みが生じた部分が網掛けで示されており、色が濃いほど大きな歪みが生じたことを示している。なお、図１１には、圧縮変形の前後における端子金具の幅の変化を示すために、圧縮変形される前の端子金具２が仮想線で示されている。
【００５１】
第１の端子付き電線は、上記に説明した端子付き電線１００であり、圧着金型３を用いて製造されたものである。第２の端子付き電線（第１比較例）９０１は、導体線１１が差し込まれた電線圧着部２２に上下左右の四方から棒状の金型等を押し込んで電線圧着部２２を圧縮変形させてこれを導体線１１に圧着固定したものである。第３の端子付き電線（第２比較例）９０２は、電線圧着部２２の外直径よりも幅広の凹部を有する凹型面と電線圧着部２２の外直径よりも幅広の凸部を有する凸型面との間に電線圧着部２２を挟み込んでこれを圧縮変形させて、電線圧着部２２を導体線１１に圧着固定したものである。
【００５２】
第１比較例９０１においては、電線圧着部２２は、断面円形状から断面略矩形状に変形されており、一群の導体線１１は断面略矩形状に束ねられて電線圧着部２２と圧着固定されている。この構成においては、電線圧着部２２において金型からの押し込みを受けた部分の付近に割れの原因となりうる大きな歪みが確認された。また、束ねられた導体線１１の角部から電線圧着部２２の径方向に沿う亀裂が発生しやすいことも確認された。また、電線圧着部２２の外観にも割れが発生しやすいことも確認された。
【００５３】
一方、第２比較例９０２においては、電線圧着部２２は、上下方向の長さが狭まるとともに、幅方向の長さが広がるように変形されており、一群の導体線１１は、幅方向に沿う中央付近がくびれた扁平な瓢箪形状に束ねられて電線圧着部２２と圧着固定されている。この構成においては、電線圧着部２２において幅方向に沿う両端部分に割れの原因となりうる大きな歪みが確認された。また、束ねられた導体線１１の幅方向に沿う端部から電線圧着部２２の径方向に沿う亀裂が発生しやすいことも確認された。
【００５４】
これに対し、端子付き電線１００においては、電線圧着部２２は、幅方向の長さを一定に保ったまま上下方向の長さが狭まるように変形されて、円形状から略長円形状（２つの半円を直線でつないだ形状）に変形されており、一群の導体線１１は、電線圧着部２２と略相似の長円形状に束ねられて電線圧着部２２と圧着固定されている。この構成においては、電線圧着部２２において割れの原因となる大きな歪みが生じる部分は確認されなかった。また、導体線１１と電線圧着部２２との境界部分から電線圧着部２２の径方向に沿う亀裂も確認されなかった。また、電気的性能も担保されることが確認された。
【００５５】
また、図１２には、快削黄銅により形成された各種サイズの端子金具２を、それぞれ金型幅が異なる圧着金型で圧縮変形させて得られる端子付き電線における割れ試験の結果が示されている。ただし、「金型幅」とは、圧着金型の凹部の幅（すなわち、凸部の幅）を意味している。なお、図中、「割れ結果」については、割れが確認されなかった場合に「○」が、割れが確認された場合に「×」が、それぞれ付与されている。
【００５６】
この試験でも、金型幅が電線圧着部２２の外直径と等しい場合には割れが発生せず、電線圧着部２２の外直径よりも大きい場合、あるいは、小さい場合には、割れが発生することが確認された。
【００５７】
＜４−２．押し込み＞
また、圧着金型３においては、凹型面４０における凹部４１の底面４２に第１突起部４３が形成されるとともに、凸型面５０における凸部５１の上端面５２に第２突起部５３が形成されるので、電線圧着部２２が圧縮変形されて導体線１１と圧着固定される過程において、電線圧着部２２の周方向に沿って互いに対向する位置に押し込みが形成される。これによって、電気的性能が確実に担保された圧着固定状態を形成することができる。
【００５８】
なお、第１突起部４３および第２突起部５３による押し込み量（具体的には、第１突起部４３の高さｄ４０３および第２突起部５３の高さｄ５０４）は、上述したとおり、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の１０％以上でありかつ３６％以下であることが好ましい。この構成によると、亀裂や割れの発生の抑制と、良好な電気的性能とを簡易かつ確実に両立することができる。
【００５９】
この点について、図１３には、快削黄銅により形成された各種サイズの端子金具２を、それぞれ異なる押し込み量で電線１の導体線１１に圧着固定して得られる端子付き電線における割れ試験の結果が示されている。
【００６０】
この試験では、押し込み量が、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の３６％以下の場合は、割れが発生しないことが確認された。一方、押し込み量が、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の５０％以上になると、割れが発生することが確認された。これは、押し込み量が大きくなるにつれて、圧縮変形の過程において電線圧着部２２に生じる歪みが大きくなることに起因するものと考えられる。
【００６１】
ただし、押し込み量が小さくなると、割れの発生は抑制されるものの、実用に足る電気的性能が担保できない可能性がでてくる。したがって、電気的性能を確保するためには、電線圧着部２２の径方向の厚みｄ２０３の１０％以上の押し込み量が形成されることが望ましい。
【００６２】
＜４−３．ベルマウス部２０２＞
また、圧着金型３においては、凹部４１の底面４２が備える第１多段傾斜面部分４５、および、凸部５１の上端面５２が備える第２多段傾斜面部分５５のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされる。したがって、これらの多段傾斜面部分４５，５５に挟まれて形成されるベルマウス部２０２は、多段階に分けて徐々に拡径した形状とされる。このため、電線圧着部２２が圧縮変形されて導体線１１と圧着固定される過程において、ベルマウス部２０２に亀裂や割れが発生しにくい。
【００６３】
＜５．変形例＞
上記の実施形態に係る圧着金型３においては、凹部４１の幅ｄ４０１と凸部５１の幅ｄ５０１とが、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一とされており（第１の構成）、かつ、凹部４１の底面４２に第１突起部４３が、また、凸部５１の上端面５２に第２突起部５３がそれぞれ形成されており（第２の構成）、かつ、凹部４１の底面４２が備える第１多段傾斜面部分４５、および、凸部５１の上端面５２が備える第２多段傾斜面部分５５のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされていた（第３の構成）。ここで、圧着金型３は、必ずしも第１〜第３の構成の全てを併せ持つ必要はない。
【００６４】
例えば、第１の構成と第２の構成とを採用した圧着金型（凹部の幅と凸部の幅とが、電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一であり、凹部の底面と凸部の上端面とに押し込みのための突起が形成される圧着金型であって、凹部の底面が備える各傾斜面部分、および、凸部の上端面が備える各段傾斜面部分のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が変化しない形状のもの）も有効である。この態様においても、亀裂や割れの発生をある程度抑制しつつ、電気的性能が担保された圧着固定状態を形成することができる。なお、この構成において、凹部の底面と凸部の上端面とに押し込みのための突起を形成しない態様も実現可能である。ただし、上述したとおり、電気的性能を確実に担保するためには、凹部の底面および凸部の上端面に押し込みのための突起を形成することがより好ましい。
【００６５】
また例えば、第３の構成のみを採用した圧着金型（凹部の底面が備える一方の傾斜面部分、および、凸部の上端面が備える一方の段傾斜面部分のそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状の圧着金型であって、凹部の幅と凸部の幅とが電線圧着部２２の外直径ｄ２０１と同一ではなく、また、凹部の底面も凸部の上端面にも押し込みのための突起も形成されない形状のもの）も有効である。この態様においては、特に、多段傾斜面部分に挟まれて形成されるベルマウス部に亀裂や割れが発生しにくいという効果が得られる。また、第３の構成は、例えば、円筒形状以外の形状の電線圧着部を備える端子金具と電線とを圧着固定する際に用いる圧着金型においても単独で採用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 電線
１１ 導体線
２ 端子金具
２２ 電線圧着部
３ 圧着金型
４ 第１金型
５ 第２金型
４０ 凹型面
４１ 凹部
４２ 底面
４３ 第１突起部
４５ 第１多段傾斜面部分
５０ 凸型面
５１ 凸部
５２ 上端面
５３ 第２突起部
５５ 第２多段傾斜面部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧着金型であって、
端子金具が備える円筒形状の電線圧着部を拘束する凹型面が形成された第１金型と、
前記凹型面と対をなす凸型面が形成された第２金型と、
を備え、
前記凹型面における凹部の幅と、前記凸型面における凸部の幅とが、前記電線圧着部の外直径と同一であり、
前記電線圧着部を前記凹型面と前記凸型面との間で挟み込んで前記電線圧着部を圧縮変形させて、前記電線圧着部とその筒内部に差し込まれた前記電線とを圧着固定する、圧着金型。
【請求項２】
請求項１に記載の圧着金型であって、
前記第１金型が、
前記凹型面における前記凹部の底面に立設され、前記凹部の幅方向と直交する奥行き方向に沿って延在する第１突起部、
を備え、
前記第２金型が、
前記凸型面における前記凸部の上端面に立設され、前記凸部の幅方向と直交する奥行き方向に沿って延在する第２突起部、
を備える、圧着金型。
【請求項３】
請求項２に記載の圧着金型であって、
前記第１突起部および前記第２突起部の各突起高さが、
前記電線圧着部の径方向の厚みの１０％以上でありかつ３６％以下である、圧着金型。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の圧着金型であって、
前記凹部の底面が、前記奥行き方向の端部に向かうにつれて前記凹部の深さ方向に傾斜する第１傾斜面部分、を備え、
前記凸部の上端面が、前記奥行き方向の端部に向かうにつれて前記凸部の突出方向と逆の方向に傾斜する第２傾斜面部分、を備え、
前記第１傾斜面部分と前記第２傾斜面部分とのそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされる、圧着金型。
【請求項５】
円筒形状の電線圧着部を備える端子金具と電線とを圧着固定して端子付き電線を製造する端子付き電線の製造方法であって、
ａ）前記電線圧着部の筒内部に前記電線が差し込まれた状態とする工程と、
ｂ）第１金型に形成された凹型面と、第２金型に形成された凸型面との間に前記電線圧着部が配置された状態とする工程と、
ｃ）前記凹型面と前記凸型面との間で前記電線圧着部を挟み込んで前記電線圧着部を圧縮変形させて、前記電線圧着部とその筒内部に差し込まれた前記電線とを圧着固定する工程と、
を備え、
前記凹型面における凹部の幅と、前記凸型面における凸部の幅とが、前記電線圧着部の外直径と同一である、端子付き電線の製造方法。
【請求項１】
圧着金型であって、
端子金具が備える円筒形状の電線圧着部を拘束する凹型面が形成された第１金型と、
前記凹型面と対をなす凸型面が形成された第２金型と、
を備え、
前記凹型面における凹部の幅と、前記凸型面における凸部の幅とが、前記電線圧着部の外直径と同一であり、
前記電線圧着部を前記凹型面と前記凸型面との間で挟み込んで前記電線圧着部を圧縮変形させて、前記電線圧着部とその筒内部に差し込まれた前記電線とを圧着固定する、圧着金型。
【請求項２】
請求項１に記載の圧着金型であって、
前記第１金型が、
前記凹型面における前記凹部の底面に立設され、前記凹部の幅方向と直交する奥行き方向に沿って延在する第１突起部、
を備え、
前記第２金型が、
前記凸型面における前記凸部の上端面に立設され、前記凸部の幅方向と直交する奥行き方向に沿って延在する第２突起部、
を備える、圧着金型。
【請求項３】
請求項２に記載の圧着金型であって、
前記第１突起部および前記第２突起部の各突起高さが、
前記電線圧着部の径方向の厚みの１０％以上でありかつ３６％以下である、圧着金型。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の圧着金型であって、
前記凹部の底面が、前記奥行き方向の端部に向かうにつれて前記凹部の深さ方向に傾斜する第１傾斜面部分、を備え、
前記凸部の上端面が、前記奥行き方向の端部に向かうにつれて前記凸部の突出方向と逆の方向に傾斜する第２傾斜面部分、を備え、
前記第１傾斜面部分と前記第２傾斜面部分とのそれぞれが、端部に向かうにつれて傾斜角度が大きくなるように非連続的に傾斜角度が変化する形状とされる、圧着金型。
【請求項５】
円筒形状の電線圧着部を備える端子金具と電線とを圧着固定して端子付き電線を製造する端子付き電線の製造方法であって、
ａ）前記電線圧着部の筒内部に前記電線が差し込まれた状態とする工程と、
ｂ）第１金型に形成された凹型面と、第２金型に形成された凸型面との間に前記電線圧着部が配置された状態とする工程と、
ｃ）前記凹型面と前記凸型面との間で前記電線圧着部を挟み込んで前記電線圧着部を圧縮変形させて、前記電線圧着部とその筒内部に差し込まれた前記電線とを圧着固定する工程と、
を備え、
前記凹型面における凹部の幅と、前記凸型面における凸部の幅とが、前記電線圧着部の外直径と同一である、端子付き電線の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３０２７４（Ｐ２０１３−３０２７４Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３４５７（Ｐ２０１１−１６３４５７）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【Ｆターム（参考）】
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