JP2014164894A - 圧着端子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被覆電線の圧着工程の効率を低下させることなく、水分の浸入により導体の導電性が低下することを抑制すること。
【解決手段】圧着端子１０は、被覆電線の導体部分を圧着接続する圧着部３０を備え、圧着部３０が、導体部分が挿入される長手方向の端部とは反対側の端部が封止された中空形状の板材により形成され、封止された端部３０ｃは、板材の幅方向の少なくとも一方の端部を残して板材同士を溶接することによって封止されていることを特徴とする。これにより、被覆電線の圧着工程の効率を低下させることなく、水分の浸入により導体の導電性が低下することを抑制できる。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、被覆電線を圧着接続する圧着端子及びその製造方法に関する。

近年、自動車の多機能化及び高性能化に伴い自動車に様々な電装機器が搭載されるようになったために、自動車の電気回路は複雑化し、各電装機器に電力を安定的に供給することが必要不可欠になっている。様々な電装機器が搭載された自動車には、複数本の被覆電線を束ねることによって形成されたワイヤーハーネスが配索され、ワイヤーハーネス同士をコネクタで接続することによって電気回路が形成されている。また、ワイヤーハーネス同士を接続するコネクタの内部には、被覆電線を圧着部で圧着接続する圧着端子が設けられ、雄型の圧着端子と雌型の圧着端子とを嵌合接続することによって被覆電線同士が接続されるようになっている。

ところで、被覆電線を圧着端子の圧着部で圧着接続する場合、被覆電線の絶縁被覆の先端部から露出したアルミニウム芯線等の導体と圧着部との間に隙間が生じ、露出した導体が外気に曝される。このような状態において圧着部に水分が侵入すると、露出した導体の表面が水分によって腐食し、電気抵抗が増加することにより、導体の導電性が低下する。そして、導体の導電性が大きく低下した場合には、電装機器に電力を安定的に供給することができなくなる。このような背景から、従来の圧着端子に対しては、水分の浸入により導体の導電性が低下することを抑制する技術が提案されている。具体的には、特許文献１には、粘度の高い樹脂製の絶縁体で露出した導体を被覆することによって露出した導体に水分が接触することを抑制する技術が記載されている。

特開２０１１−２３３３２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、被覆電線を圧着接続した後に導体の露出部分を絶縁体で被覆する工程が新たに必要となる。このため、特許文献１に記載の技術によれば、被覆電線を圧着接続するために多くの労力及び時間が必要になり、被覆電線の圧着工程の効率が低下する。以上のことから、被覆電線の圧着工程の効率を低下させることなく、水分の浸入により導体の導電性が低下することを抑制可能な技術の提供が期待されていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、被覆電線の圧着工程の効率を低下させることなく、水分の浸入により導体の導電性が低下することを抑制可能な圧着端子及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る圧着端子は、被覆電線の導体部分を圧着接続する圧着部を備える圧着端子であって、前記圧着部が、前記導体部分が挿入される長手方向の端部とは反対側の端部が封止された中空形状の板材により形成され、封止された端部は、板材の幅方向の少なくとも一方の端部を残して板材同士を溶接することによって封止されていることを特徴とする。

本発明に係る圧着端子は、上記発明において、封止された端部は、ファイバーレーザー溶接によって封止されていることを特徴とする。

本発明に係る圧着端子は、上記発明において、前記導体部分はアルミ系材料によって形成され、前記板材は銅系材料によって形成されていることを特徴とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る圧着端子の製造方法は、被覆電線の導体部分を圧着接続する圧着部を備える圧着端子の製造方法であって、前記圧着部を形成する中空形状の板材の前記導体部分が挿入される長手方向の端部とは反対側の端部を、板材の幅方向の少なくとも一方の端部を残して板材同士を溶接することによって封止するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧着端子及びその製造方法によれば、被覆電線の圧着工程の効率を低下させることなく、水分の浸入により導体の導電性が低下することを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態である圧着端子を幅方向中央部で分断した縦断斜視図である。 図２Ａは、図１に示す圧着端子のボックス部を透過状態とした圧着端子の底面側の概略斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａに示す領域Ｒの拡大図である。 図２Ｃは、図２ＢのＡ−Ａ線断面図である。 図３は、圧着部の溶接方法を説明するための説明図である。 図４は、幅方向溶接箇所の溶接範囲を示す断面図である。 図５Ａは、幅方向溶接箇所の溶接範囲を示す断面図である。 図５Ｂは、幅方向溶接箇所の溶接範囲を示す断面図である。 図５Ｃは、幅方向溶接箇所の溶接範囲を示す断面図である。 図５Ｄは、幅方向溶接箇所の溶接範囲を示す断面図である。 図６Ａは、図１に示す圧着端子に被覆電線を圧着接続する前の状態を示す斜視図である。 図６Ｂは、図１に示す圧着端子に被覆電線を圧着接続した後の状態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である圧着端子及びその製造方法について説明する。

〔圧着端子の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である圧着端子の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である圧着端子を幅方向中央部で分断した縦断斜視図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である圧着端子１０は、雌型圧着端子として形成され、長手方向Ｘの先端側である前方から後方に向かって、雄型圧着端子が有する挿入タブが挿入される中空四角柱体のボックス部２０と、所定長さのトランジション部４０を介してボックス部２０の後方に設けられた後方視略Ｏ型形状の圧着部３０と、を備えている。

なお、本明細書中において、長手方向Ｘとは、圧着部３０で圧着接続される被覆電線の長手方向と一致する方向を意味し、幅方向Ｙとは、略水平な平面内において長手方向Ｘに対し交差する方向を意味する。また、本明細書中では、圧着部３０に対するボックス部２０側の方向を前方と表記し、逆にボックス部２０に対する圧着部３０側の方向を後方と表記する。

また、本実施形態では、圧着端子１０は雌型圧着端子として形成されているが、圧着部３０を有する圧着端子であれば、圧着端子１０はボックス部２０に挿入接続される挿入タブと圧着部３０とを備える雄型圧着端子であってもよい。また、圧着部３０のみを備え、複数本の被覆電線の導体を束ねて接続する圧着端子であってもよい。

圧着端子１０は、表面に錫メッキ（Ｓｎメッキ）処理が施された黄銅等の銅合金条を平面展開した圧着端子１０の形状に打ち抜いた後、中空四角柱体のボックス部２０と後方視略Ｏ型形状の圧着部３０とからなる立体的な端子形状に銅合金条を曲げ加工し、圧着部３０を溶接したクローズバレル形式の端子である。

ボックス部２０は、長手方向Ｘの後方に向かって折り曲げられ、雄型圧着端子の挿入タブに接触する弾性接触片２１を備えている。ボックス部２０は、底面部２２の幅方向Ｙ両側部に連設された側面部２３を重なり合うように折り曲げることによって、長手方向Ｘの先端側から見て略四角形状に構成されている。

被覆電線を圧着する前の圧着部３０は、圧着面３１及び圧着面３１の幅方向Ｙ両側に延出したバレル構成片３２を丸めてバレル構成片３２の端部３２ａ同士を突き合せ溶接することによって、後方視略Ｏ型形状に形成されている。バレル構成片３２の長手方向Ｘの長さは、被覆電線から露出する電線の長手方向Ｘの長さより長く形成されている。

圧着部３０は、被覆電線の絶縁被覆を圧着する被覆圧着範囲３０ａと、被覆電線から露出した電線を圧着する電線圧着範囲３０ｂと、電線圧着範囲３０ｂより前方端部を略平板状に押しつぶすように変形させた封止部３０ｃと、を備えている。圧着部３０の内面には、幅方向Ｙに延びる溝である係止溝３３（３３ａ，３３ｂ）が長手方向Ｘに沿って所定間隔を隔てて複数本形成されている。

詳しくは、被覆圧着範囲３０ａの内面には、圧着状態において被覆電線の絶縁被覆が食い込む被覆用係止溝３３ａが長手方向Ｘに所定間隔を隔てて３本形成されている。なお、被覆用係止溝３３ａは、断面円弧状に形成され、長手方向に連続的に設けられることによって波状に形成されている。また、被覆用係止溝３３ａは、圧着面３１からバレル構成片３２までの範囲内に連続的に形成され、圧着部３０内で環状の溝を形成している。

電線圧着範囲３０ｂの内面には、圧着状態において被覆電線から露出した電線が食い込む電線用係止溝３３ｂが長手方向Ｘに所定間隔を隔てて３本形成されている。なお、電線用係止溝３３ｂは、断面矩形凹形状に形成されている。また、電線用係止溝３３ｂは、圧着面３１からバレル構成片３２の途中まで形成され、被覆電線から露出した電線を食い込ませることによって圧着部３０と電線との間の導通性を向上させている。

〔圧着端子の製造方法〕
次に、図２Ａ〜２Ｃ及び図３を参照して、図１に示す圧着端子１０の製造方法について説明する。図２Ａは、圧着端子１０のボックス部２０を透過状態とした圧着端子１０の底面側の概略斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示す領域Ｒの拡大図である。図２Ｃは、図２ＢのＡ−Ａ線断面図である。図３は、圧着部３０の溶接方法を説明するための説明図である。

圧着端子１０は、銅合金条を平面展開した端子形状に打ち抜いた後、中空四角柱体のボックス部２０と後方視略Ｏ型形状の圧着部３０とからなる立体的な端子形状に銅合金条を曲げ加工し、圧着部３０を溶接することにより製造される。この際、図２Ａに示すように、圧着部３０は、バレル構成片３２の対向端部３２ａ同士を突き合わせた長手方向Ｘの長手方向溶接箇所Ｗ１と封止部３０ｃにおいて圧着部３０の前方を完全に封止する幅方向Ｙの幅方向溶接箇所Ｗ２とを溶接することによって形成される。

詳しくは、圧着部３０を製造する際は、始めに、対向端部３２ａ同士が底面側で突き合わさるようにして圧着面３１及びバレル構成片３２を丸めて円筒状に構成した後、図２Ｂに示すように、円筒状の前方部分を上面側から底面側に押し付けて略平板状となるように変形させる。そして、図２Ｃに示すように、円筒状の対向端部３２ａ同士を突き合わせた長手方向溶接箇所Ｗ１を溶接した後、幅方向溶接箇所Ｗ２を溶接する。このとき、長手方向溶接箇所Ｗ１及び幅方向溶接箇所Ｗ２は、図３に示す仮想平面Ｐにおける同一平面上となるように配置されているため、単一焦点のレーザー溶接で溶接することができる。

図３に示すように、長手方向溶接箇所Ｗ１及び幅方向溶接箇所Ｗ２の溶接は、ファイバーレーザー溶接装置Ｆｗを利用してファイバーレーザー溶接にて行う。ファイバーレーザー溶接は、約１．０８μｍの波長のファイバーレーザー光を用いた溶接のことを意味する。ファイバーレーザー光は、理想的なガウスビームであり、回折限界まで集光可能であるため、ＹＡＧレーザーやＣＯ_２レーザーでは実現できなかった３０μｍ以下の集光スポット径を構成できる。従って、エネルギー密度の高い溶接を容易に実現できる。

このように、ファイバーレーザー溶接によって長手方向溶接箇所Ｗ１及び幅方向溶接箇所Ｗ２を溶接しているため、止水性のある圧着部３０を構成することができる。これにより、圧着部３０で圧着接続された被覆電線の導線が外気に曝されることがなく、導線の劣化や経年変化が起きることを抑制できる。従って、導線に腐食が発生することがなく、その腐食を原因とする電気抵抗の上昇も防止できるので、安定した導電性が得られる。

また上記溶接を、ファイバーレーザー溶接で行うことにより、隙間の無い圧着部３０を構成し、圧着状態において圧着部３０の内部に水分が浸入することを確実に防止できる。また、ファイバーレーザー溶接は他のレーザー溶接と比べ、焦点を極小なスポットに合わせ、高出力なレーザー溶接を実現することができると共に、連続照射可能である。従って、確実な止水性を有する溶接を行うことができる。

なお、本発明の発明者らは、幅方向溶接箇所Ｗ２を溶接する際、図４に示すように、銅合金条が１８０°折り曲げられている幅方向Ｙの端部領域Ｒ１，Ｒ２までファイバーレーザー溶接を行った場合、端部領域Ｒ１，Ｒ２に気泡が発生することを知見した。レーザー掃引開始側である端部領域Ｒ１で気泡が発生する原因は、レーザー掃引を開始した際に端部領域Ｒ１に空気が巻き込まれるためであると考えられる。一方、レーザー掃引終了側である端部領域Ｒ２で気泡が発生する原因は、端部領域Ｒ２の温度がレーザー照射によって温度が高くなっている領域と比較して低いために、端部領域Ｒ２に空気が閉じ込められるためであると考えられる。

このため、本発明の発明者らは、端部領域Ｒ１，Ｒ２に気泡が発生しないレーザー溶接条件を検討した。その結果、本発明の発明者らは、図５Ａ〜５Ｄに示すように、端部領域Ｒ１，Ｒ２の少なくとも一方を残して幅方向溶接箇所Ｗ２を溶接する、換言すれば、端部領域Ｒ１，Ｒ２を超えたレーザー掃引を少なくすることによって、気泡の発生を抑制できることを知見した。

具体的には、図５Ａに示すように、端部領域Ｒ１と端部領域Ｒ２との両方に対してレーザー溶接を行わないようにすることが望ましい。また、図５Ｂに示すように、端部領域Ｒ１に対してはレーザー溶接を行い、端部領域Ｒ２に対してはレーザー溶接を行わないようにしてもよい。また、図５Ｃに示すように、端部領域Ｒ１に対してはレーザー溶接を行わずに、端部領域Ｒ２に対してはレーザー溶接を行うようにしてもよい。また、図５Ｄに示すように、完全に端部を超えることはせずに端部領域Ｒ１，Ｒ２の一部を含めてレーザー溶接を行うようにしてもよい。

上述のように、端部領域Ｒ１，Ｒ２の少なくとも一方を残して幅方向溶接箇所Ｗ２を溶接することによって、幅方向溶接箇所Ｗ２を溶接した際に端部に気泡が発生することを抑制し、高品質の圧着端子１０を製造することができる。また、端部領域Ｒ１，Ｒ２の少なくとも一方を残して幅方向溶接箇所Ｗ２を溶接することによって、端部領域Ｒ１と端部領域Ｒ２との両方に対してレーザー溶接を行った場合と比較してレーザー溶接時間を短縮できるので、圧着端子１０を短時間、且つ、低コストで製造することができる。

このような圧着端子１０に被覆電線を圧着接続する際には、図６Ａ，６Ｂに示すように、被覆電線２００の絶縁被覆２０２より先端側で露出するアルミニウム芯線２０１の電線露出部２０１ａを、電線露出部２０１ａの先端２０１ａａの長手方向Ｘの位置が圧着部３０における封止部３０ｃより後方となるように、被覆電線２００を圧着部３０に配置する。そして、電線露出部２０１ａの先端２０１ａａから絶縁被覆２０２の被覆先端２０２ａより後方までを圧着部３０で圧着して一体的に囲繞する。これにより、圧着部３０は、被覆電線２００の絶縁被覆２０２及びアルミニウム芯線２０１の電線露出部２０１ａの周面に対して密着した状態に圧着する。

既に述べたように、本発明の一実施形態である圧着端子１０では、長手方向溶接箇所Ｗ１及び幅方向溶接箇所Ｗ２が溶接されている。このため、被覆電線２００を圧着した状態では、圧着部３０の前方及び外部から圧着部３０の内部に水が浸入することがない止水性が実現されている。また、被覆電線２００の絶縁被覆２０２は、被覆圧着範囲３０ａの内側に形成した被覆用係止溝３３ａに食い込むために、圧着部３０の後方からの止水性も向上している。これにより、被覆電線２００を圧着した状態では、圧着部３０の高い止水性により、アルミニウム芯線２０１の電線露出部２０１ａと圧着部３０の内面とが密着した接触箇所に水が触れることがない。

また、アルミニウム芯線２０１はアルミ系材料によって形成され、圧着部３０は銅系材料によって形成されている。このため、銅線によるアルミニウム芯線２０１を有する被覆電線２００に比べて軽量化できる。この結果、アルミニウム芯線２０１に腐食が発生することがなく、その腐食を原因として電気抵抗が上昇することもないので、アルミニウム芯線２０１の導電性が安定する。結果として、例えば、撚線、単線、平角線等のアルミニウム芯線２０１を圧着端子１０の圧着部３０に対して確実、且つ、強固に接続することができる。

このように構成した圧着接続構造体１は、図示省略するコネクタハウジングに圧着端子１０を装着することによって、確実な導電性を有するコネクタを構成できる。詳しくは、圧着端子１０で構成した圧着接続構造体１を、雌型のコネクタハウジングに装着し、雌型コネクタを備えたワイヤーハーネスを構成すると共に、雄型圧着端子で構成した圧着接続構造体を雄型のコネクタハウジングに装着し、雄型コネクタを備えたワイヤーハーネスを構成する。そして、雌型コネクタと雄型コネクタとを嵌合することによって、ワイヤーハーネス同士を電気的かつ物理的に接続することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 圧着接続構造体
１０ 圧着端子
３０ 圧着部
３１ 圧着面
３２ バレル構成片
２００ 被覆電線
２０１ アルミニウム芯線
Ｐ 仮想平面
Ｒ１，Ｒ２ 端部領域
Ｘ 長手方向
Ｙ 幅方向
Ｗ１ 長手方向溶接箇所
Ｗ２ 幅方向溶接箇所

Claims (4)

1. 被覆電線の導体部分を圧着接続する圧着部を備える圧着端子であって、
   前記圧着部が、前記導体部分が挿入される長手方向の端部とは反対側の端部が封止された中空形状の板材により形成され、
   前記封止された端部は、板材の幅方向の少なくとも一方の端部を残して板材同士を溶接することによって封止されていること
   を特徴とする圧着端子。
2. 前記封止された端部は、ファイバーレーザー溶接によって封止されていることを特徴とする請求項１に記載の圧着端子。
3. 前記導体部分はアルミ系材料によって形成され、前記板材は銅系材料によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧着端子。
4. 被覆電線の導体部分を圧着接続する圧着部を備える圧着端子の製造方法であって、
   前記圧着部を形成する中空形状の板材の前記導体部分が挿入される長手方向の端部とは反対側の端部を、板材の幅方向の少なくとも一方の端部を残して板材同士を溶接することによって封止するステップを含むこと
   を特徴とする圧着端子の製造方法。

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