JP2007143330A - 端子間接続構造、端子間接続方法及びモータアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】給電のための端子間の接続信頼性を高め、また、その端子間接続構造を低コストに実現する。
【解決手段】本発明のモータアクチュエータにおいては、スポット溶接を行うための溶接電極４１，４１によりアクチュエータ端子２１，２２とモータ端子１０，１０との圧接及びスポット溶接が同時に行われる。このように、端子間がスポット溶接の接合力との複合接合により接続されるため、端子間の接合強度が大きく、その接続信頼性が高くなる。また、端子間の接続にはんだを使用しないため、低コストに実現することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、端子間の接続構造、接続方法、及びその端子間接続構造を適用したモータアクチュエータに関する。

自動車用空調装置における通風路の切り替えを行うドアの制御や、給湯システムの通水路の切り替えを行うバルブの制御等には、モータアクチュエータが用いられる。
このようなモータアクチュエータの内部には、駆動力を発生するモータ、モータの回転駆動力を伝達する複数のギヤ、及び外部からモータに給電するためのアクチュエータ端子等が配置されている。このアクチュエータ端子は、モータから延出するモータ端子に接続されているが、これらの接続は一般にはんだ付けにより行われている。

また、これらアクチュエータ端子とモータ端子との接続は、はんだ付けによる接続以外に、クリップ状のばね接点を用いる接続方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。

この接続方法では、アクチュエータ端子にクリップ状のばね接点を設け、そのばね接点が板状のモータ端子を両面から挟持するようにし、ばね接点のばね力によるモータ端子への圧接により電気的に接続するようにしている。
特許第３１３１５６５号公報

ところで、近年の環境上の理由から、はんだ付けには、鉛フリーのはんだを使用するようになってきている。しかしながら、鉛フリーのはんだは、未だ技術的に確立していないため、はんだ接合時に濡れ性のばらつきによる接合不良が生じてしまうことがある。また、鉛フリーのはんだは、融点の仕様が高温のため設備への負担が大きく、はんだ自体のコストも高いという問題点があった。

また、特許文献１に記載のようなばね接点を用いるものは、ばね接点を別部品としてアクチュエータ端子に取り付ける必要があるため、部品点数がそれだけ増えるとともに、ばね接点を加締め、モールド等により取り付けるため製造コストも高くなる。また、ばね力による圧接では接合強度が小さいため、特にモータアクチュエータが自動車用空調装置に用いられる場合には、車両走行時等の振動等により端子間の接合不良が生じてしまう可能性があるという問題点があった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、接続信頼性が高く、かつ部品コスト及び加工コストを抑制できる端子間接続構造、端子間接続方法及びモータアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、第１端子と第２端子とを接続した端子間接続構造において、前記第１端子が、前記第２端子との接続部に前記第２端子を挿通させる挿通部を有し、前記挿通部に前記第２端子を挿通した状態で、前記第１端子の前記挿通部近傍を外側から挟むようにして加圧して加締めるととともに、その加圧部をスポット溶接することにより、前記第１端子と前記第２端子とが接続されたことを特徴とする端子間接続構造が提供される。

このような端子間接続構造によれば、第１端子と第２端子とが、加圧による圧接力とスポット溶接による接合力とにより強固に接続される。
また、本発明では、第１端子と第２端子とを接続する端子間接続方法において、前記第１端子に前記第２端子を挿通させる挿通部を形成しておき、前記挿通部に前記第２端子を挿通した状態で、一対の溶接電極を前記第１端子の前記挿通部近傍を外側から挟むように配置し、前記一対の溶接電極をその電極間を狭くする側に動作させて前記第１端子を外側から挟むように加圧して加締めると同時に前記溶接電極に通電することによって、前記第１端子と前記第２端子とを加締め及びスポット溶接により接続すること、を特徴とする端子間接続方法が提供される。

このような端子間接続方法によれば、スポット溶接を行うための溶接電極により第１端子と第２端子との圧接及びスポット溶接が同時に行われる。その際、加圧による圧接力によって第１端子と第２端子とがその接触状態を良好に保つため、その接触抵抗が小さくなって溶接部の通電性を高める。このため、スポット溶接が効率よく実施される。また、スポット溶接によって第１端子の一部が溶融することにより、加締めによる第１端子の変形が促進される。さらに、端子間の接続が加締めとスポット溶接の複合接合によるため、仮にスポット溶接の条件や溶接電極の磨耗のばらつきにより溶接強度が不安定となっても、加締めによる接合力があるため、端子同士が剥がれる可能性も極めて低くなる。

さらに、本発明では、モータ端子に給電用のアクチュエータ端子を接続したモータアクチュエータにおいて、前記アクチュエータ端子及び前記モータ端子の一方の端子が、他方の端子を挿通させる挿通部を有し、前記挿通部に前記他方の端子を挿通した状態で、前記一方の端子の前記挿通部近傍を外側から挟むようにして加圧して加締めるととともに、その加圧部をスポット溶接することにより、前記アクチュエータ端子と前記モータ端子とが接続されたことを特徴とするモータアクチュエータが提供される。

このようなモータアクチュエータによれば、モータ端子とアクチュエータ端子とが、加圧による圧接力とスポット溶接による接合力とにより強固に接続される。

本発明の端子間接続構造及び端子間接続方法によれば、第１端子と第２端子とが加締めによる圧接力とスポット溶接による接合力とにより接続されるため、端子間の接合強度が大きく、その接続信頼性が高くなる。また、端子間の接続にはんだを使用しないため、低コストに実現することができる。

また、本発明のモータアクチュエータによれば、モータ端子とアクチュエータ端子とが加締めによる圧接力とスポット溶接による接合力とにより強固に接続されるため、その接続信頼性が高くなる。また、端子間の接続にはんだを使用しないため、低コストに実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態は、本発明の端子間接続構造及び端子間接続方法を、自動車用空調装置の通風路の切り替えに用いられるモータアクチュエータに適用したものである。

図１は、本実施の形態に係るモータアクチュエータの上部カバーを外した状態を表す平面図である。図２は、そのモータアクチュエータの正面図である。
図１に示すように、本実施の形態のモータアクチュエータは、ケース１に、回転駆動力を発生するモータ２、モータ２の回転駆動力を伝達するギヤ群３、電源供給用の端子やスイッチ用の端子が実装されたターミナル４等を配置して構成されている。

すなわち、モータ２の出力軸５にはウォームギヤ６が取り付けられ、このウォームギヤ６に順次噛み合うようにウォームホイール７、減速ギヤ８が配置されている。減速ギヤ８は、図示しない駆動軸に同軸状に設けられたギヤに接続され、その駆動軸を回転させる。

ターミナル４は、ケース１に収納可能な形状をなすプリント基板１１と、プリント基板１１に実装された板状の給電用端子パターン１２，１３及びスイッチ用端子パターン１４〜１６とからなる。給電用端子パターン１２，１３は、プリント基板１１の先端部から延出してそれぞれアクチュエータ端子２１，２２を形成し、モータ２の後部に延出した一対のモータ端子１０，１０にそれぞれ接続されている。各スイッチ用端子パターンには図示しないブラシが摺動可能になっており、そのブラシがスイッチ用端子パターン１４とスイッチ用端子パターン１５とを架橋する位置にきたときに回転軸を正転させ、スイッチ用端子パターン１６とスイッチ用端子パターン１５とを架橋する位置にきたときに回転軸を逆転させる。ブラシがいずれの位置にもないときには回転停止（ニュートラル）となる。

また、ケース１は、その上端縁に段部９が周設されている。そして、図示しない上部カバーをその段部９に嵌合するようにケース１に被せ、さらにケース１及び上部カバーの外周部にそれぞれ一体に形成された複数のフックを互いに嵌合させてケース１と上部カバーとを固定することにより、モータアクチュエータを構成するようになっている。

アクチュエータ端子２１は、一方のモータ端子１０に向けて延出する細長い板状の端子本体部２３と、端子本体部２３から直角方向に延出してモータ端子１０に接続される接続部２４とからなる。接続部２４は、端子本体部２３と同一面をなす連設部分２５と、その連設部分２５の先端から直角に立ち上がってモータ端子１０に接続される接続部分２６とからなる。

アクチュエータ端子２２も同様に、他方のモータ端子１０に向けて延出する細長い板状の端子本体部２７と、端子本体部２７から直角方向に延出してモータ端子１０に接続される接続部２８とからなる。接続部２８は、端子本体部２７と同一面をなす連設部分２９と、その連設部分２９の先端から直角に立ち上がってモータ端子１０に接続される接続部分３０とからなる。

各端子パターン１２〜１６は、そのアクチュエータ端子２１，２２と反対側の端部が整列配置されてケース１の外部に露出し、図示しないコネクタの各端子に接続されるようになっている。

図２に示すように、端子本体部２３の接続部分２６、端子本体部２７の接続部分３０には、それぞれ先端側に開放されたスリット３１が形成され、そのスリット３１にモータ端子１０が挿通されて接続されている。この接続は、後述するように、各接続部分の加締めとモータ端子１０へのスポット溶接による複合接合により行われる。

図３は、モータ端子及びアクチュエータ端子の配置及び構造を表す説明図である。（Ａ）はモータの背面を表し、（Ｂ）はアクチュエータ端子の加締め前の構造を表している。
同図（Ａ）に示すように、モータ端子１０は、モータ２の左右の周縁部に軸対称に設けられている。モータ２をケース１に取り付ける際には、図示のようにモータ端子１０の幅方向を上下に向けた状態でアクチュエータ端子２１，２２に挿通する。

また、同図（Ｂ）に示すように、アクチュエータ端子２１の接続部分２６及びアクチュエータ端子２２の接続部分３０は、それぞれスリット３１を形成する一対の接続片３２の対向面に、その長手方向に波形状を形成する複数の突起部３３が設けられている。各突起部３３は、接続片３２の長手方向に互いにずれて配置されている。このため、モータ端子１０が各アクチュエータ端子のスリット３１に挿入されたときには、各突起部３３がモータ端子１０の両側面でその幅方向（接続片３２の長手方向）に千鳥状に接触することになる。

次に、本実施の形態の端子間接続方法について説明する。図４は、アクチュエータ端子とモータ端子との接続工程を表す説明図である。図５は、端子間の接続工程の詳細を表す拡大図である。ここでは、アクチュエータ端子２２側を例に端子間接続方法を説明する。

アクチュエータ端子２１，２２とモータ端子１０との接続工程においては、まず、図４（Ａ）に示すように、モータ２を、その一対のモータ端子１０を各アクチュエータ端子のスリット３１に挿通するようにしてケース１内に載置する。このとき、図５（Ａ）に示すように、接続片３２の少なくとも一部の突起部３３の頂点がモータ端子１０の両側面に所定の接触圧で当接した状態となる。

続いて、図４（Ｂ）に示すように、一対の溶接電極４１，４１を、アクチュエータ端子２２のスリット３１の近傍を外側から挟むように配置する。この状態が、図５（Ｂ）にも拡大表示されている。

そして、図４（Ｃ）に示すように、その一対の溶接電極４１，４１をその電極間を狭くする側に動作させてアクチュエータ端子２２を外側から挟むように加圧すると同時に、溶接電極４１，４１に通電する。このとき、図５（Ｃ）に示すように、一対の接続片３２，３２の間にその突起部３３を介して電流が流れる。それにより、突起部３３が溶融変形して潰れてモータ端子１０に密着接合されるとともに、一対の接続片３２，３２が互いに近接する方向に加締められて変形する。すなわち、アクチュエータ端子２２とモータ端子１０とが、加締め及びスポット溶接による複合接合によって強固に接続される。その後、溶接電極４１，４１を取り除いた状態が図５（Ｄ）に示されている。

なお、アクチュエータ端子２２の接続部分３０が連設部分２９（図１参照）によりつながっているため、溶接電極４１からの電流の一部は、その連設部分２９を回り込むように分流する。しかし、接続部分３０が外側から加圧されることによって、接続片３２とモータ端子１０との間に十分な接触圧が得られるため、その接触抵抗は小さくなっており、スポット溶接自体は良好に行われる。

なお、図４及び図５においては、アクチュエータ端子２２側の端子間接続方法を示したが、アクチュエータ端子２１側の端子間接続も同様にして行われる。このため、アクチュエータ端子２１側の端子間接続方法については、その説明を省略する。

以上に説明したように、本実施の形態のモータアクチュエータにおいては、スポット溶接を行うための溶接電極４１，４１によりアクチュエータ端子２１，２２とモータ端子１０，１０との圧接及びスポット溶接が同時に行われる。その際、加締めによる圧接力によってアクチュエータ端子２１，２２とモータ端子１０，１０とがその接触状態を良好に保つため、その接触抵抗が小さくなって溶接部の通電性を高める。また、端子間にスパークが発生するのを防止することができる。このため、スポット溶接が効率よく実施される。また、スポット溶接によってアクチュエータ端子２１，２２の一部が溶融することにより、加締めによる各アクチュエータ端子の変形が促進される。

また、端子間の接続が加締めとスポット溶接の複合接合によるため、仮にスポット溶接の条件や溶接電極４１，４１の磨耗のばらつきにより溶接強度が不安定となっても、加締めによる接合力があるため、アクチュエータ端子２１，２２とモータ端子１０，１０とが剥がれる可能性も極めて低くなる。

また、アクチュエータ端子２１，２２とモータ端子１０，１０とが加締めの圧接力とスポット溶接の接合力との複合接合により接続されるため、端子間の接合強度が大きく、その接続信頼性が高くなる。

さらに、端子間の接続にはんだを使用しないため、低コストに実現することができる。また、はんだの濡れ性による作業性を考慮する必要がないため、工程不良が低減する。
なお、上記実施の形態では、モータアクチュエータにおけるアクチュエータ端子とモータ端子との端子間接続構造及び端子間接続方法の一例を示したが、それ以外の端子間接続構造及び端子間接続方法を採用することも可能である。

図６は、上記実施の形態の第１の変形例を表す説明図である。（Ａ）は、スポット溶接等の実施後のモータアクチュエータを表す正面図である。（Ｂ）は、スポット溶接等の実施前のモータアクチュエータを表す正面図である。

すなわち、上記実施の形態では、各アクチュエータ端子２１，２２の一対の接続片３２，３２の対向面を、複数の突起部３３を有する波形状にした例を示したが、同図（Ｂ）に示すように、一対の接続片２３２，２３２の対向面を、フラットに構成してもよい。このようにして上記実施の形態と同様に加締め及びスポット溶接を行うと、同図（Ａ）に示すような端子間の接合状態が得られる。

この場合、加締めによる接触圧は小さくなるが、接触面積は大きくなる。このような構造も溶接の効率を考慮して適宜選択すればよい。
図７は、上記実施の形態の第２の変形例を表す説明図である。（Ａ）は、スポット溶接等の実施後のモータアクチュエータを表す正面図である。（Ｂ）は、スポット溶接等の実施前のモータアクチュエータを表す正面図である。

同図（Ｂ）に示すように、一対の接続片３３２，３３２の対向面を、基本的にフラットにし、その対向面の同じ高さ位置の一箇所に突起部３３３を設けた構成としてもよい。このようにして上記実施の形態と同様に加締め及びスポット溶接を行うと、同図（Ａ）に示すような端子間の接合状態が得られる。

また、上記実施の形態では、モータ端子１０を挿通する挿通部として、アクチュエータ端子２１，２２の接続部分２６，３０にその先端が開放されたスリット３１を形成した例を示したが、その挿通部を先端が開放されていない孔部等の他の構造で構成してもよい。

また、上記実施の形態では、アクチュエータ端子側でモータ端子を挟み込む形態について説明したが、モータ端子側にスリットを形成して、アクチュエータ端子を挟み込むような形態としてもよい。この場合には、溶接電極によりモータ端子側を外側から挟むようにして加圧することになる。

また、上記実施の形態では、本発明の端子間接続構造及び端子間接続方法を、自動車用空調装置の通風路の切り替えに用いられるモータアクチュエータに適用した例を示したが、給湯システムの通水路の切り替えや、その他の制御対象を駆動するモータアクチュエータに適用することもできる。また、モータアクチュエータに限らず、端子同士の接続であれば適用することは可能である。

実施の形態に係るモータアクチュエータの上部カバーを外した状態を表す平面図である。 モータアクチュエータの正面図である。 モータ端子及びアクチュエータ端子の配置及び構造を表す説明図である。 アクチュエータ端子とモータ端子との接続工程を表す説明図である。 端子間の接続工程の詳細を表す拡大図である。 実施の形態の第１の変形例を表す説明図である。 実施の形態の第２の変形例を表す説明図である。

符号の説明

１ ケース
２ モータ
３ ギヤ群
４ ターミナル
５ 出力軸
１０ モータ端子
１１ プリント基板
１２，１３ 給電用端子パターン
１４，１５，１６ スイッチ用端子パターン
２１，２２ アクチュエータ端子
２３ 端子本体部
２４，２８ 接続部
２５，２９ 連設部分
２６，３０ 接続部分
３１ スリット
３２，２３２，３３２ 接続片
３３，３３３ 突起部
４１ 溶接電極

Claims (7)

1. 第１端子と第２端子とを接続した端子間接続構造において、
   前記第１端子が、前記第２端子との接続部に前記第２端子を挿通させる挿通部を有し、
   前記挿通部に前記第２端子を挿通した状態で、前記第１端子の前記挿通部近傍を外側から挟むようにして加圧して加締めるととともに、その加圧部をスポット溶接することにより、前記第１端子と前記第２端子とが接続されたことを特徴とする端子間接続構造。
2. 前記挿通部は、前記第１端子の先端部に設けられて、その先端が開放されたスリットからなることを特徴とする請求項１記載の端子間接続構造。
3. 前記第１端子の前記第２端子との対向面に形成された一又は複数の突起部が、前記第２端子に当接した状態で前記加圧により潰されつつ、前記第２端子に対してスポット溶接されたことを特徴とする請求項２記載の端子間接続構造。
4. 前記突起部が、前記スリットの長手方向に沿って複数設けられ、前記スリットを介して対向する突起部が、前記長手方向に互いにずれて配置されていることを特徴とする請求項３記載の端子間接続構造。
5. 第１端子と第２端子とを接続する端子間接続方法において、
   前記第１端子に前記第２端子を挿通させる挿通部を形成しておき、
   前記挿通部に前記第２端子を挿通した状態で、一対の溶接電極を前記第１端子の前記挿通部近傍を外側から挟むように配置し、
   前記一対の溶接電極をその電極間を狭くする側に動作させて前記第１端子を外側から挟むように加圧して加締めると同時に前記溶接電極に通電することによって、前記第１端子と前記第２端子とを加締め及びスポット溶接により接続すること、
   を特徴とする端子間接続方法。
6. 前記第１端子の前記第２端子との対向面に一又は複数の突起部を形成しておき、
   前記突起部を前記第２端子に当接させて前記加圧により潰しつつ、前記第２端子に対してスポット溶接することを特徴とする請求項５記載の端子間接続方法。
7. モータ端子に給電用のアクチュエータ端子を接続したモータアクチュエータにおいて、
   前記アクチュエータ端子及び前記モータ端子の一方の端子が、他方の端子を挿通させる挿通部を有し、
   前記挿通部に前記他方の端子を挿通した状態で、前記一方の端子の前記挿通部近傍を外側から挟むようにして加圧して加締めるととともに、その加圧部をスポット溶接することにより、前記アクチュエータ端子と前記モータ端子とが接続されたことを特徴とするモータアクチュエータ。
   

Images