JP2013134910A

JP2013134910A - 端子部構造、端子接合方法

Info

Publication number: JP2013134910A
Application number: JP2011284810A
Authority: JP
Inventors: Naomi Takahashi; 直美高橋
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-08

Abstract

【課題】電線外径に対して十分なクリアランスを有する保持部を有する端子に対しても、アンダーカット形状となることなく所望の圧縮率を確保することが可能な端子部構造等を提供する。
【解決手段】保持部７は、中心線１０に対して略線対称に形成される。中心線１０の方向の両端部には、上下方向に円弧状突起９が形成される。それぞれの円弧状突起９の先端は、略円弧状形状である。中心線１０の方向とは直交する方向両端部には、左右方向に矩形状突起１１が形成される。すなわち、一対の円弧状突起９の形成方向と、一対の矩形状突起１１の形成方向とは略直交する。それぞれの矩形状突起１１の先端は、略矩形状である。
【選択図】図２

Description

本発明は電線と端子とがかしめられて接続される端子部構造等に関するものである。

従来、電線の端部に端子がかしめられて用いられている。例えば、端子には、電線を保持する筒状の保持部が設けられ、当該保持部に電線端部を挿入した状態で、保持部を外部から押しつぶすことで、電線と端部とがかしめられて端子が電線端部に接合される。

このような電線と端子とが接合された端子部構造の断面形状としては、例えば、六角形形状や、六角形の各辺を内方に突出させるようにした略星型形状など様々な形状が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特開２００１−３２６０５３号公報特開２００２−１００４５２号公報

しかし、特許文献１、２に示されるような従来の端子部構造における断面形状では、かしめ前の状態の保持部の断面形状に対して、電線とともに圧縮される保持部の圧縮率に限界がある。例えば、保持部を所望の形状の金型で挟み込んで変形させるためには、元の円断面形状の外径に対して、金型によって変形させることが可能な六角形や星型の外径はおおよそ一定に定まる。

なお、例えば、特許文献１における略星型形状の場合には、六角形の各辺を内方に突出させる突出代を大きくすれば、より高い圧縮率を得ることができる。しかし、一対の金型で挟み込んで形成するためには、このような形状はアンダーカット形状となるため、金型成形が困難である。

一方、かしめ前の保持部の内径が、挿入する電線の外径に対して十分に大きくないと、電線を保持部に挿入することが困難となる。したがって、電線外径に対して、保持部の内径は所望のクリアランスを有することが望まれる。

しかし、電線の外径に対して保持部の内径を大きくすると、電線をかしめる際の保持部の圧縮量を大きくする必要がある。すなわち、より高い圧縮率で保持部および電線を圧縮する必要がある。しかしながら、前述したように、従来の断面形状では、その圧縮率には限界があるため、電線に対してある程度以上の大きさの保持部に対しては、十分な圧縮量を確保することが困難となる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、電線外径に対して十分なクリアランスを有する端子に対しても、アンダーカット形状となることなく所望の圧縮率を確保することが可能な端子部構造等を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、電線がかしめられて接合された端子部構造であって、電線と、前記電線を保持する保持部を有する端子と、を具備し、前記保持部は、前記電線とともにかしめられ、前記保持部の断面形状は、少なくとも１本の中心線に対して対称であって、前記中心線の方向の両側それぞれに形成される一対の円弧状突起と、前記中心線と直交する方向の両側それぞれに形成される一対の矩形状突起と、を具備し、前記矩形状突起の端部には、直線部が設けられ、前記矩形状突起の端部近傍の最大幅に対し、前記矩形状突起の基部近傍は縮径されることを特徴とする端子部構造である。

前記円弧状突起の一方の端部から他方の端部までの最大距離と、前記矩形状突起の一方の端部から他方の端部までの最大距離の比が、１：１．０〜１．２５であることが望ましい。

第１の発明によれば、一対の円弧状突起と、一対の矩形状突起とが互いに直交する方向に形成される。このため、一対の円弧状突起方向に金型成形することで、アンダーカット形状となることがない。また、矩形状突起の端部が直線状に成形される。したがって、図２中Ｂ、Ｃ、Ｈ、Ｗの長さを設計変更するだけで、容易に任意の圧縮率に設定することができる。また、本発明によれば、矩形状突起の端部と円弧状突起の端部を結ぶ輪郭を直線近似した場合の曲線のなす角が鋭角に形成されているため、この部分が鈍角に形成されている場合より、端子保持部の輪郭が全周に渡り、鋭角に形成されていることから、端子の成形後の形状が安定しやすく、成形後の端子寸法形状のばらつきが少ない。

また、矩形状突起の基部が、端部に対して縮径されているため、当該縮径部で確実に内部の電線を保持することができる。

また、円弧状突起方向の外径と、矩形状突起方向の外径とが大きく異ならないため、全方向からの力に対して概ね均一な機械的性能を得ることができる。したがって、ある一定の外力方向に対して、端子部構造が容易に破損することがない。

第２の発明は、端子をかしめて電線と接合する端子接合方法であって、電線の先端を端子の保持部に挿入する工程と、第１の金型の凹部に前記端子の前記保持部を配置する工程と、第２の金型の凸部を前記凹部に挿入して、前記保持部を圧縮して前記電線と前記保持部とをかしめ、前記電線に前記端子を接続する工程と、を具備し、かしめられた前記保持部の断面形状が、圧縮方向の両側それぞれに形成される一対の円弧状突起と、圧縮方向と直交する方向の両側それぞれに形成される一対の矩形状突起と、を具備し、前記矩形状突起の端部には、直線部が設けられ、前記矩形状突起の端部近傍の最大幅に対し、前記矩形状突起の基部近傍は縮径されていることを特徴とする端子接合方法である。

第２の発明によれば、圧縮方向にはアンダーカット形状が形成されることがなく、また、矩形状突起の直線部の長さを適宜設定することで、圧縮率を容易に設定することができる。

本発明によれば、電線外径に対して十分なクリアランスを有する端子に対しても、アンダーカット形状となることなく所望の圧縮率を確保することが可能な端子部構造等を提供することができる。

端子部構造１を示す図。端子部構造１の保持部７の断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図。端子接合工程を示す図。端子接合工程を示す図。従来の端子部構造の端子接合工程を示す図。従来の端子部構造の端子接合工程を示す図。

以下、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。図１は端子部構造１を示す斜視図である。端子部構造１は、端子３と電線５とが接合されて構成される。端子３の一方の端部には、保持部７が設けられる。保持部７は、端部から電線５が挿入され、電線５とともにかしめられる。なお、端子３の形状は、図示した例に限られない。

図２は、保持部７の断面を示す図であり、図１のＡ−Ａ線断面図である。保持部７は、中心線１０に対して略線対称に形成される。中心線１０の方向（図の上下方向）の両端部には、上下方向に円弧状突起９が形成される。それぞれの円弧状突起９の先端は、略円弧状形状である。

中心線１０の方向とは直交する方向（図中左右方向）両端部には、左右方向に矩形状突起１１が形成される。すなわち、一対の円弧状突起９の形成方向と、一対の矩形状突起１１の形成方向とは略直交する。それぞれの矩形状突起１１の先端は、略矩形状である。すなわち、矩形状突起１１の先端には、直線部１３が形成される。

矩形状突起１１の基部１５は、円弧状突起９との交差部近傍である。矩形状突起１１の端部における最大幅Ｃに対して、矩形状突起１１の基部１５における幅Ｂは縮径される。すなわち、矩形状突起１１は、基部１５近傍の幅が狭く、端部に行くにつれて幅が広くなるように形成される。

保持部７の内部には、電線５が保持部７とともにかしめられる。すなわち、電線５を構成する各素線は、保持部７の形状に応じて変形する。

保持部７の円弧状突起９の形成方向（図中上下）の最大長さをＨとし、保持部７の矩形状突起１１の形成方向（図中左右）の最大長さをＷとすると、Ｈ：Ｗ＝１：１．０〜１．２５程度に設定される。保持部７の外形が大きく偏平すると、保持部７の機械的特性に大きな方向性が生じるため、例えば、ある一定の方向に対する外力によって、容易に端子部構造が破損する恐れがあるためである。

次に、本発明の端子部構造の形成方法について説明する。まず、かしめる前の保持部７に、あらかじめ外被を剥離した電線５の先端を挿入する。図３に示すように、かしめる前の保持部７は、略円断面形状の筒状である。保持部７の内径は、電線５の外径に応じて設定される。この際、電線５の外径に対して、保持部７の内径を３０％程度大きくしておくことで、電線５の挿入が容易である。

電線５が挿入された状態の保持部７を第１の金型である金型１７ｂの凹部１９に設置する。凹部１９は、圧縮後の保持部７の形状に対応する形状で構成される。なお、凹部１９の幅は、保持部７の幅よりもやや大きく設定される。このため、保持部７を凹部１９に容易に設置することができる。

凹部１９内部に、電線５が挿入された保持部７を設置した状態で、第２の金型である金型１７ａを金型１７ｂ方向に移動させる（図中矢印Ｄ方向）。金型１７ａには、凸部２１が形成される。凸部２１は、圧縮後の保持部７の形状に対応する形状で構成される。凸部２１は凹部１９に嵌り込んで、保持部７および電線５を圧縮する。この際に金型１７ｂの凹部に金型１７ａの凸部が完全に嵌まり込んで、閉塞状態となることから、保持部外周にバリが発生することがなく、さらには保持部７の成形時に凹凸部２１が外部に広がるのを防止することができる。

図４は、金型１７ａ、１７ｂで保持部７ａおよび電線５を圧縮した状態を示す図である。保持部７および電線５は、凹部１９および凸部２１によって圧縮されて変形する。すなわち、金型１７ａ、１７ｂの圧縮方向に、円弧状突起９が形成される。円弧状突起９は、金型１７ａ、１７ｂの相対移動方向に対して先端が細い。したがって、アンダーカット形状となることがない。

また、金型１７ａ、１７ｂの相対移動方向に対して垂直な方向に、矩形状突起１１が形成される。矩形状突起１１の端部は、凹部１９の側壁に沿って直線状に成形される。なお、凹部１９は、圧縮後の端子部材を取り出すために、開口側に向けてテーパが形成される。したがって、矩形状突起１１の両側部の直線部は、金型１７ａ、１７ｂの相対移動方向（円弧状突起９の形成方向）に対してテーパ形状となる。

この際、矩形状突起１１の基部が矩形状突起１１の端部よりも強く圧縮され、内部の電線５は、矩形状突起１１の端部方向に広がるように押し付けられる。したがって、電線５の外側から中心に対して圧縮するのみではなく、保持部の水平方向の両端が相互に外側に広がるため、電線５の略中心から端部方向に対しても圧縮力を付与することができる。したがって、電線５をより確実に、均一に圧縮させることができる。以上により端子部構造が形成される。

ここで、圧縮前の断面積Ｓ１（圧縮前における保持部７の環状部の断面積と電線５の断面積の和）に対して、圧縮後の断面積Ｓ２（圧縮後における保持部７の外面で包囲される内部の総断面積）の比（Ｓ２／Ｓ１）を圧縮率とする。すなわち、圧縮率が１とは、断面積が変化していない状態であり、圧縮率の数値が小さくなるにつれて、圧縮変形量が大きくなることを指す。なお、本発明において、「圧縮率が高い」とは、圧縮量が大きく、圧縮率の数値が小さいことを示し、「圧縮率が低い」とは、圧縮量が小さく、圧縮率の数値が大きいことを示す。

本発明における端子部構造は、矩形状突起１１の幅や、端子部構造全高、全幅（図２におけるＢ、Ｃ、Ｈ、Ｗ）のそれぞれを任意に設計することができる。例えば、直線部１３の長さ（および基部１５の幅）を適宜設定すれば、圧縮率を広範囲に設定することができる。

次に、各種形状に対して、条件を振って圧縮率を算出した。比較例としては、特許文献１に示された２形状とした。図５及び図６は、比較例１、比較例２の形状をそれぞれ示す図である。

図５に示すように、比較例１は、略六角形状であり、各辺がやや円弧状に内方に湾曲する。図５（ａ）に示すように、圧縮前の保持部３１は、本発明の保持部７と同様に略円断面形状である。保持部３１に電線５を挿入した状態で金型３０ａ、３０ｂを閉じると（図中矢印Ｅ方向）、保持部３１および電線５が圧縮される（図５（ｂ））。

また、図６に示すように、比較例２は、略六角形状の各辺を内方に突出させた略星型形状である。図６（ａ）に示すように、圧縮前の保持部４１は、本発明の保持部７と同様に略円断面形状である。保持部４１に電線５を挿入した状態で金型４０ａ、４０ｂを閉じると（図中矢印Ｆ方向）、保持部４１および電線５が圧縮される（図６（ｂ））。

ここで、圧縮前の電線５の外径と保持部の内径とが一致する場合における、圧縮前の保持部外径をＤとすると、圧縮前の電線５および保持部の断面積の和Ｓ１は、本発明および比較例１、２すべてＳ１＝π／Ｄ^２／４となる。また、圧縮後の最大外径をＤのまま保持し、比較例１、２の形状に圧縮変形させた際の、それぞれの保持部の外面で囲まれる範囲の断面積は、
比較例１：Ｓ２’＝（３×３＾（１／２）―π）×Ｄ^２／４
比較例２：Ｓ２’’＝３＾（１／２）×Ｄ^２／４
で表わされる（特許文献１）。

以下、電線呼び径ｅに対して、保持部の内径ｆを変化させてそれぞれにおける圧縮率を算出した。なお、以下の計算では、電線５の呼び径を８．１ｍｍ、保持部の肉厚を１．８ｍｍとした。なお、電線心線断面積は３４ｍｍ^２とした。また、本発明の保持部形状は、図２におけるＢ、Ｃ、Ｈ、Ｗをそれぞれ適宜設定した。結果を表１に示す。

表１において、ｅ／ｆ＝１．０とは、電線外径と圧縮前の保持部内径との間にクリアランスがないものであり、ｅ／ｆが小さくなるにつれて、電線と保持部との間のクリアランスが大きくなることを意味する。また、Ｓ、Ｓ’、Ｓ’’は、本発明、比較例１、比較例２のそれぞれの形状に圧縮した後の、外形で囲まれる領域の面積である。なお、本発明に対し、それぞれのｅ／ｆに対して適用する形状Ｃ、Ｂ、Ｈ、Ｗは、図２に示す長さである。

それぞれの圧縮後の断面積を圧縮前の断面積で割ったものが圧縮率となる。なお、圧縮率が０．８を超えると、圧縮量が不足し、電線と保持部とが確実に接合されない恐れがある。また、圧縮率が０．６を下回ると、電線が過剰に押し潰され、断線等の恐れがある。このため、圧縮率は０．６〜０．８であることが望ましい。

一方、比較例１では、ｅ／ｆが１．０においては、圧縮率が０．７７であるが、ｅ／ｆを小さくすると、圧縮率が０．８を超える結果となった。ｅ／ｆが大きいと、電線と保持部とのクリアランスが小さいため、電線を保持部に挿入する作業性が悪い。したがって、電線径に対して、より大きな保持部内径とする方が作業性に優れる。これに対し、比較例１では、作業性を考慮してｅ／ｆを小さくすると、所望の圧縮率を得ることができなかった。

また、比較例２では、ｅ／ｆが０．７において、圧縮率が０．８を超える結果となった。作業性を考慮すると、ｅ／ｆは０．７程度が望ましいが、比較例２の形状では、適切な圧縮率を確保することができなかった。なお、図６に示した比較例２の形状において、内側への突出代をより大きくすれば、より高い圧縮率を得ることができるが、このようにすると、アンダーカット形状となるため望ましくない。

これに対し、本発明では、全てのｅ／ｆにおいて圧縮率が０．６〜０．８の範囲となった。すなわち、本発明では、アンダーカット形状となることなく、バリや加工跡がつくこともなく、所望の圧縮率を容易に確保することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、電線を保持部に挿入するための作業性を考慮して、互いのクリアランスを大きくしても、確実に所望の圧縮率を得ることができる。すなわち、より広い形状範囲に対して適用することができる。この際、圧縮率を適正にするための設計が、直線部長さ等を適宜設定するのみで良いため、容易である。

また、圧縮率を適正にするために形状を変更しても、アンダーカット形状となることがない。したがって、製造性にも優れる。

また、圧縮率を変化させても、全高と全幅の比を略同等にすることができる。したがって、曲げ方向などにおいて、特に機械的特性の弱い方向が生じることがない。なお、全高（図２のＣ）１に対し、全幅（図２のＷ）が１．０〜１．２５程度の範囲であれば、機械的特性として問題となることがない。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………端子部構造
３………端子
５………電線
７………保持部
９………円弧状突起
１０………中心線
１１………矩形状突起
１３………直線部
１５………基部
１７ａ、１７ｂ………金型
１９………凹部
２１………凸部
３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂ………金型
３１、４１………保持部

Claims

電線がかしめられて接合された端子部構造であって、
電線と、
前記電線を保持する保持部を有する端子と、
を具備し、
前記保持部は、前記電線とともにかしめられ、
前記保持部の断面形状は、少なくとも１本の中心線に対して対称であって、前記中心線の方向の両側それぞれに一対の円弧状突起と、前記中心線と直交する方向の両側それぞれに形成される一対の矩形状突起と、を具備し、
前記矩形状突起の端部には、直線部が設けられ、
前記矩形状突起の端部近傍の最大幅に対し、前記矩形状突起の基部近傍の幅が狭いことを特徴とする端子部構造。
前記円弧状突起の一方の端部から他方の端部までの最大距離と、前記矩形状突起の一方の端部から他方の端部までの最大距離の比が、１：１．０〜１．２５であることを特徴とする請求項１記載の端子部構造。
端子をかしめて電線と接合する端子接合方法であって、
電線の先端を端子の保持部に挿入する工程と、
第１の金型の凹部に前記端子の前記保持部を配置する工程と、
第２の金型の凸部を前記凹部に挿入して、前記保持部が金型内部に閉塞された状態で、前記保持部を圧縮して前記電線と前記保持部とをかしめ、前記電線に前記端子を接続する工程と、を具備し、
かしめられた前記保持部の断面形状が、圧縮方向の両側それぞれに形成される一対の円弧状突起と、圧縮方向と直交する方向の両側それぞれに形成される一対の矩形状突起と、を具備し、前記矩形状突起の端部には、直線部が設けられ、前記矩形状突起の端部近傍の最大幅に対し、前記矩形状突起の基部近傍の幅が狭いことを特徴とする端子接合方法。