CN101997176A - 具有端子的压接电线及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有端子的压接电线及其制造方法，该压接电线包括：电线，该电线具有由铝或铝合金制成的芯线；以及端子接头，该端子接头具有电线压接部，该电线压接部用于压接从电线中部分露出的芯线，其中：通过将电线压接部被压接后的电线压接部高度除以电线压接部宽度而获得的值被设定为大于等于0.5但小于等于0.6；并且，通过将电线压接部被压接后的芯线总横截面积除以电线压接部被压接前的芯线总横截面积而获得的值被设定为大于等于55％但小于等于65％。

Description

具有端子的压接电线及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有端子的压接电线及其制造方法。
背景技术
一般地，配备有电线压接部的端子接头已知为一种连接到电线端部的端子接头，该电线压接部用于压接在电线端部处露出的芯线。该电线压接部具有从端子接头的底板的两个端缘立起的一对筒片。当将芯线置于该底板上并使用砧座和压接器沿竖直方向模压时，芯线与电线压接部导电地连接。
关于使用电线压接部的筒片来具体决定将芯线的压接形状形成为何种形状的问题，在压接机中，它一般由压接高度(电线压接部的高度尺寸)的值来控制。尽管压接宽度(电线压接部的宽度尺寸)也可以作为决定电线压接部形状的参数，但压接宽度已经例如由容纳该端子接头的连接器壳体中的空腔的尺寸决定，并且压接宽度的值被固定为由砧座和压接器的形状决定的特定值。因此，在压接时，仅能够调整压接机的压接器的朝向砧座的向下行程(该向下行程决定压接高度)。
传统上，在具有由铜或铜合金(下文简称为“铜”)制成的芯线的铜电线被压接的情况下，通常调整压接高度使得芯线以比较低的压缩比(以低于如下描述的铝电线被压接的情况下的压缩比)被压接。
然而，近年来，为了使电线更轻以及使用替代电线来代替铜电线，正在进行如下研究：即，将具有由铝或铝合金(下文简称为“铝”)制成的芯线的铝电线用于车用线束。铝的性质使得铝的刚度比铜的刚度高，并且在铝表面上容易形成非导电膜。因此，认为铝电线应该以比铜电线压接时的压缩比高的压缩比被压接。由于高压缩压接，所以容易破坏该非导电膜，而且，即使在端子接头经受热冲击循环时，也能够抑制接触电阻增大。
尽管铝电线由铝制成，但一般使用铜合金或黄铜作为端子接头的基材。因此，当进行高压缩压接时，出现了如下问题：与铜电线时的情况相比，电线压接部的伸长度更大。因此，为了抑制由于高压缩压接而引起的电线压接部的伸长率，已经通过使用如下方法来尝试解决此问题：例如，使端子接头由具有小伸长率的昂贵材料制成并且巧妙地改变端子接头的形状。
如上所述，由于在压接铝电线的情况下需要进行高压缩，所以端子接头的伸长率必然变大。另一方面，如果压缩比减小，则当端子接头经受热冲击循环时，接触电阻增大，因此压缩比不能减小。由于这些原因，可以认为在对铝电线进行压接时，抑制端子接头的伸长率并同时抑制接触电阻增大是非常困难的。
此外，上述现有技术由JP-A-H07-73950和JP-A-2006-12716公开。
发明内容
考虑到上述情形，本发明旨在提供如下一种压接电线并提供其制造方法，即使在电线经受热冲击循环时，该压接电线也能在将端子接头的伸长率抑制得较小的同时抑制电线与端子接头的电线压接部之间的接触电阻。
通过各种实验，本发明的发明人已经发现，若仅将注意力集中在压缩比而不是控制压接高度和压接宽度的值，也能够通过如下方式来抑制端子接头的伸长率：即，对压接条件进行控制，使得压缩比在特定范围内，并进一步使得通过用压接高度(H)除以压接宽度(W)而获得的值(下文称为“高宽比”)在一定范围内。换句话说，本发明人已经首次发现：当高宽比小于预定范围内的值时，由于压接而引起的端子接头的伸长率变大，并且，即使高宽比相反地改变而使其大于预定范围内的值，也存在使伸长率大和使伸长度最小的高宽比。
根据本发明的一个方面，提供了一种具有端子的压接电线，包括：电线，该电线具有由铝或铝合金制成的芯线；以及端子接头，该端子接头具有电线压接部，该电线压接部用于压接从电线中部分露出的芯线，其中，在通过将电线压接部被压接后的电线压接部高度除以电线压接部宽度而获得的值被称为高宽比并且通过将电线压接部被压接后的芯线总横截面积除以电线压接部被压接前的芯线总横截面积而获得的值被称为压缩比的情况下，该高宽比被设定为大于等于0.5但小于等于0.6，并且该压缩比被设定为大于等于55％但小于等于65％。
所述高宽比可以设定为0.55，并且所述压缩比可以设定为60％。
压接高度是沿高度方向从端子接头(电线压接部)的压接横截面的下端位置到其上端位置的尺寸。压接宽度是沿宽度方向从端子接头(电线压接部)的压接横截面的左端位置到其右端位置的尺寸。该高度方向和宽度方向在与芯线的轴向方向垂直的平面内沿彼此垂直的方向延伸。
此外，压缩比是通过将电线压接部被压接后的芯线总横截面积S1除以电线压接部被压接前的芯线总横截面积S2而获得的值。电线压接部被压接前的芯线总横截面积S2是通过如下计算而获得的值：S2＝(构成所述芯线的单根素线的横截面积)×(素线的总数)，并且，电线压接部被压接后的芯线总横截面积S1是通过计算压接后得到的横截面形状的面积而获得的测量值。
而且，端子接头的伸长率是通过如下计算而获得的值：伸长率＝(压接后的端子接头的总长度)/(压接前的端子接头的总长度)，并且，端子接头的总长度是端子接头在利用电线压接部压接的芯线的轴向方向上的尺寸。压接后的端子接头的总长度是通过测量压接后的端子接头的总长度而获得的值。
图6示出了通过将高宽比设定为0.55并将压缩比设定为60％而获得的压接横截面。图6所示的端子接头20具有底板21、从该底板21的两个端缘立起的一对筒片22，以及被利用底板21和筒片22进行模压的芯线23。此外，图6所示的压接高度是由H1指定的尺寸，并且图6所示的压接宽度是由W1指定的尺寸。根据本发明，图6所示的压接横截面具有理想的压接形状，并且高端比(H1/W1)为0.55。
接下来，图7示出了通过将高宽比设定为0.78并将压缩比设定为60％而获得的压接横截面。图7所示的端子接头30具有底板31、从该底板31的两个端缘立起的一对筒片32，以及被利用底板31和筒片32进行模压的芯线33。此外，图7所示的压接高度是由H2指定的尺寸，并且图7所示的压接宽度是由W2指定的尺寸。
在图7的情况下，因为高宽比(W2/H2)被设定为比预定范围(大于等于0.5但小于等于0.6)内的值更大的值，所以，即使压缩比被设定为预定范围(大于等于55％但小于等于65％)内的值，端子接头30的伸长率也比图6所示的端子接头20的伸长率大。出现这种情形的原因如下。
在构成筒片32的上表面R的部分(筒的上部)中，由于该上表面R小，所以筒片32的末端有圆角。因此，可以认为厚度以与该圆角的量相同的程度变大，并且，该部分的刚度变高(换言之，该部分变难以伸长)。
接下来，在构成筒片32的竖直表而V的部分(筒的中间部分)中，因为筒片32沿着与负载施加的方向(竖直方向)相同的方向立起，因此，可以认为在施加负载时厚度增加，并且该部分的刚度变高(换言之，该部分变得难以伸长)。
另一方面，在底板31(筒的下部)中，因为在施加负载时厚度增加，所以该部分变得易于伸长。此外，恒定的负载整体施加到端子接头30上，该筒的上部处的刚度和该筒的中间部分处的刚度高，因此，如上描述，这些部分难以伸长。因此，负载倾向于集中在底板31上，由此可以认为底板31变得易于进一步伸长。
最后，图8示出了通过将高宽比设定为0.44并将压缩比设定为60％而获得的压接横截面。图8所示的端子接头40具有底板41、从该底板41的两个端缘立起的一对筒片42，以及被利用底板41和筒片42进行模压的芯线43。此外，图8所示的压接高度是由H3指定的尺寸，并且图8所示的压接宽度是由W3指定的尺寸。
在图8的情况下，因为高宽比被设定为比预定范围(大于等于0.5但小于等于0.6)内的值更小的值，所以，即使压缩比被设定为预定范围(大于等于55％但小于等于65％)内的值，端子接头40的伸长率也比图6所示的端子接头20的伸长率大。出现这种情形的原因如下。
在构成筒片42的上表面R的部分(筒的上部)中，由于该上表面R大，所以筒片42难以有圆角。因此，当施加负载时，厚度并不增加，从而刚度难以增加。然而，因为筒片42的末端由于施加到该筒的上部的负载而倾向于转向底板41，所以，施加到筒片42的上表面R上的负载容易集中在底板41上。
另一方面，图8所示的筒片42不沿着与负载施加的方向(竖直方向)相同的方向立起。换言之，图7所示的筒的中间部分塌下，从而构成该筒的上部的一部分。然而，在图8中，该筒的中间部分并不存在。结果，因为筒片42的末端与底板41更近，所以负载容易从筒片42的末端施加到底板41。因此，底板41易于伸长。
在此方面，在本发明中，图6所示的端子接头20所具有的横截面形状位于图7所示的端子接头30的横截面形状与图8所示的端子接头40的横截面形状的中间。因此，负载并不集中在底板21上，而是易于分散到底板21和两个筒片22上。换言之，通过将高宽比(H1/W1)设定在预定范围(大于等于0.5但小于等于0.6)内，负载容易分散到底板21和两个筒片22上。为此，抑制了端子接头20的伸长率，使其比图7所示的端子接头30和图8所示的端子接头40的伸长率都小。此外，因为压缩比被设定在预定范围(大于等于55％但小于等于65％)内，所以，即使在端子接头经受热冲击循环时，接触电阻也不增大。
利用本发明，即使在端子接头经受热冲击循环时，也能在将端子接头的伸长率抑制得较小的同时防止电线与电线压接部之间的接触电阻增大。
附图说明
从下文给出的详细描述以及仅作为图示给出的且因此不限制本发明的附图，将能更全面地理解本发明，在附图中：
图1是平面图，示出了根据本发明一个实施例的端子接头正处在端子接头被压接之前的状态；
图2是平面图，示出了端子接头正处于展开状态；
图3是截面图，示出了端子接头的电线压接部被置于砧座上的状态；
图4是截面图，示出了在使用砧座和压接器对芯线和电线压接部进行压接的中间过程中的状态；
图5是截面图，示出了已经使用砧座和压接器将芯线和电线压接部压接在一起的状态；
图6是示出了具有理想压接形状的压接横截面的视图；
图7是示出了在电线压接部的高宽比被设定为大于图6所示高宽比的情况下压接横截面的视图；
图8是示出了在电线压接部的高宽比被设定为小于图6所示高宽比的情况下压接横截面的视图；
图9是表示高宽比与端子伸长率之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面将参考图1到9来描述根据本发明的一个实施例。根据本实施例的具有端子的压接电线构造成使得端子接头10压接到电线14的端部。将描述端子接头10用作阴性端子接头的例子。在图1的平面图中示出了压接之前的端子接头10的总体结构。使用压力机把由铜合金板制成的带状材料(hoop material)冲压成如图2所示的预定形状并将其折叠和弯曲，以便形成图1所示的状态，由此获得端子接头10。
如图1所示，在端子接头10的末端侧(该图的下侧)形成具有方柱形状的端子连接部11，并在相反的一侧形成有电线压接部12。在端子连接部11中设置有弹性接触片13(参见图2)，该弹性接触片13形成大致U形形状，从而从所述末端侧折回。用作配合端子的突片端子插入到端子连接部11中并与弹性接触片13接触。
与电线压接部12压接的电线14具有由铝或铝合金制成的芯线15。电线压接部12具有一对接线筒片16和一对绝缘筒片17，所述接线筒片16用于压接电线14的芯线15，所述绝缘筒片17用于在电线14的绝缘覆盖部分处压接该电线14。接线筒片16形成为在彼此相对的状态下从底板18的两个端缘立起，该底板18具有半圆柱形形状。类似地，绝缘筒片17也形成为在彼此相对的状态下从底板18的两个端缘立起。接线筒片16比绝缘筒片17更靠近所述末端侧。在底板18中，在邻近接线筒片16的位置处形成有锯齿部19(例如数量为3个)，所述锯齿部19沿着与电线14的轴向方向垂直的方向延伸。
图6是示出了已经完成压接的电线压接部12的横截面形状的视图。在其压接横截面中，一个接线筒片16的末端向另一个接线筒片16弯曲并转向电线压接部12的底板18。此外，构成芯线15的素线(wireelement)通过压接被模压并变形，并在几乎没有间隙的状态下相互紧密接触。芯线15被包嵌在锯齿部19内。即使在芯线15的表面上形成有非导电膜的情况下，由于该膜被锯齿部19的开口边缘刮掉，所以，即使端子接头10经受热冲击循环，也能抑制连接部处的接触电阻增大。
接着，下面将参考图3到图5来描述用于压接端子接头10的方法。首先，当把待压接的端子接头10安放在压接机(未示出)上时，如图3所示，将端子接头10的底板18置于砧座50的上表面上，并将芯线15置于底板18上。在砧座50上方设置有压接器60。通过使压接器60朝向砧座50降低来压接该电线压接部12。
在压接的中间过程中，如图4所示，使两个接线筒片16的末端弯曲，从而变得沿着压接器60的压接面彼此更近，由此，两个接线筒片16的末端彼此接触。在这种状态下，构成芯线15的每根素线均保持圆形横截面形状，并且在这些素线之间形成间隙。当压接器60从图4所示的状态进一步降低时，如图5所示，构成芯线15的素线在没有间隙的状态下变形并相互紧密接触。然后，当将压接器60升起并把已经完成压接的端子接头10取出时，就获得了具有如图6所示的压接形状的端子接头10。
下面将通过举例来更详细地描述本实施例。图9是表示电线压接部12的高宽比与端子接头10的伸长率之间的关系的曲线图。下面示出的表1到3提供了图9的曲线图所基于的数据。
表1
Figure BSA00000226273300091
表2
Figure BSA00000226273300092
表3
Figure BSA00000226273300101
曲线图中的每一条数据均是表示伸长率平均值(N＝10)的数据。在该曲线图中标绘出每个表的“平均值”行所示的值。在图9下部示出的被矩形围起来的区域中描述了其他实验条件。在图9所示的实验条件中，筒的展开长度是图2中由L指定的尺寸。
在压缩比为55％的情况下，当H/W＝0.53时，伸长率变成最小(3.8％)。当H/W较小(H/W＝0.36)时，伸长率较大。另一方面，当H/W较大(H/W＝0.64)时，伸长率也较大。类似地，在压缩比为60％的情况下，当H/W＝0.57时，伸长率变成最小。在压缩比为65％的情况下，当H/W＝0.59时，伸长率变成最小。
在压缩比为55％至65％的情况下，能找到伸长率变成最小的最低点，而在压缩比为70％至75％的情况下，则找不到该最低点，而且，具有小伸长率的部分具有平的形状。然而，尽管在压缩比为70％至75％情况下的伸长率比压缩比为55％至65％情况下的伸长率小，但由于当端子接头10经受热冲击循环时接触电阻可能增大，所以，优选该压缩比应该是大于等于55％但小于等于65％。
如上所述，在高宽比被设定为大于等于0.5但小于等于0.6并且压缩比被设定为大于等于55％但小于等于65％的情况下，本实施例实现了如下优异效果：即使端子接头经受热冲击循环，也能在将端子接头的伸长率抑制得较小的同时防止接触电阻增大。特别地，在高宽比被设定为0.55且压缩比被设定为60％的情况下，能够获得理想的压接横截面形状。
本发明不限于上面描述以及在附图中示出的实施例，而是例如包括在本发明的技术范围内的下列实施例。
(1)尽管在上述实施例中本发明被应用于阴性端子接头10，但本发明也可适用于阳性端子接头(突片端子)。
(2)尽管在上述实施例中电线压接部12压接到在电线14的端部处露出的芯线15，但根据本发明，也可以是：电线14中间的覆层被去除以使芯线15部分露出，并且电线压接部12压接到该露出的芯线15。

Claims (5)

1.一种具有端子的压接电线，包括：
电线，所述电线具有由铝或铝合金制成的芯线；以及
端子接头，所述端子接头具有电线压接部，所述电线压接部用于压接从所述电线中部分露出的所述芯线，其中
如果将所述电线压接部被压接后的、所述电线压接部的高度除以电线压接部的宽度而获得的值定义为高宽比，并且将所述电线压接部被压接后的、所述芯线的总横截面积除以所述电线压接部被压接前的、所述芯线的总横截面积而获得的值定义为压缩比，则所述高宽比被设定为0.5以上且0.6以下，所述压缩比被设定为55％以上且65％以下。
2.根据权利要求1所述的具有端子的压接电线，其中：
所述高宽比被设定为0.55；并且
所述压缩比被设定为60％。
3.根据权利要求1所述的具有端子的压接电线，其中：
所述电线压接部配备有一对筒片，所述一对筒片从所述端子接头的底板的两个端缘立起；并且
所述一对筒片中的一个筒片的末端向另一个筒片弯曲并转向所述底板。
4.一种用于制造具有端子的压接电线的方法，其中，端子接头被压接至电线的一部分，所述电线具有由铝或铝合金制成的芯线，所述方法包括：
将所述芯线放置在所述端子接头的电线压接部上；以及
通过在一对模具之间对所述芯线和所述电线压接部进行压接来压缩所述芯线和所述电线压接部，以将所述芯线导电连接到所述电线压接部，其中
如果将所述电线压接部被压接后的、所述电线压接部的高度除以电线压接部的宽度而获得的值定义为高宽比，将所述电线压接部被压接后的、所述芯线的总横截面积除以所述电线压接部被压接前的、所述芯线总横截面积而获得的值定义为压缩比，则所述高宽比被设定为0.5以上且0.6以下，所述压缩比被设定为55％以上且65％以下。
5.根据权利要求4所述的方法，其中：
所述高宽比被设定为0.55；并且
所述压缩比被设定为60％。
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