JP2015072844A - 自動車用コネクタ端子 - Google Patents

Abstract

【課題】材料コストを低減することが可能なＣｕ−Ｆｅ合金を用い、折曲げ加工性が良好である自動車用コネクタ端子を提供する。【解決手段】端子部２と電線接続部３を有し、Ｃｕ−Ｆｅ合金板が打抜き加工されて端子展開体の形状に板取りされた端子中間体１Ａが、折曲線１ｂで略１８０?に折曲げられる端子ばね部６を折曲部として有するコネクタ端子１であって、前記折曲部は、折曲線１ｂの線方向が前記合金板の圧延方向ＬＤと交差する方向であり、前記折曲線１ｂの線方向Ｓと前記圧延方向ＬＤが交差する交差角を７５〜９０?の範囲内とした。【選択図】図４

Description

本発明は、自動車に搭載されるコネクタに用いられる端子に関し、特に自動車に搭載されるワイヤーハーネスのコネクタ等に好適に用いられるコネクタ端子に関するものである。

従来、コネクタ端子材料は、Ｃｕに少量（数％程度）の金属を添加した銅合金が使用されていた。この銅合金は、高Ｃｕ濃度の材料となっているので高価であるという問題があった。そこで、銅よりも地金代の安価な金属元素としてＦｅを添加して、銅鉄（Ｃｕ−Ｆｅ）合金とすれば、材料のコストが低減されるので、より安価なコネクタ端子を供給することが可能であると考えた。

端子材料として、例えばＣｕに他の金属元素を添加した合金材料が公知である（特許文献１〜３参照）。例えば、特許文献１、２に記載の合金は、Ｃｕ母相中にＣｒ晶第二相を抄出させた複相合金であり、第二相がファイバ状に分散されている材料である。

また特許文献３に記載の複相合金は、第二相となる添加元素としてＦｅを用いるものである。第二相の添加元素は、７％以上２０％以下含有している。

一般に、Ｃｕに強化元素を添加して高強度にすると導電率が低下し、一方で導電率を上昇させるためＣｕ母相中に第二相を晶出させた合金系（複相合金）が開発された。この合金は、強化加工することにより、第二相がファイバ状に分散され、りん青銅と同等の強度を持ちつつ、母相はＣｕであるため、導電率が６０％ＩＡＣＳ（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ａｎｎｅａｌｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ、焼鈍標準軟銅に対する電気伝導度の比）を超える高導電性材が得られている。この複相合金系としては、Ｃｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ、Ｃｕ−Ｎｂ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｔａ、Ｃｕ−Ａｇ等がある。複相合金は高強度、高導電性だけではなく、半導体素子と同程度の熱膨張係数を有することから、ヒートシンク、ヒートスプレッタ等の放熱用部品としても用いられている。

特開平１０−８１６６号公報 特開平１０−１４０２６７号公報 特許第４４４６４７９号公報

従来、上記の通りＣｕ−Ｆｅ合金材料は公知であったが、Ｃｕ−Ｆｅ合金を用いた自動車用コネクタ端子は、市場には存在しなかった。本発明者等は、Ｃｕ−Ｆｅ合金を用いた自動車用コネクタ端子を形成しようとしたが、以下の問題があることが判った。

Ｃｕ−Ｆｅ合金は、Ｆｅ粒子が圧延方向へ伸ばされ、繊維状に存在しているため、材料特性の異方性が大きい材料である。そのためＣｕ−Ｆｅ合金を用いて複雑に折り曲げられるコネクタ端子を形成しようとすると、この異方性が問題となる。

例えば図５（ａ）に示すコネクタ端子１００は、メス端子の一例であり、端子部が端子バネ部１０２と端子箱部１０３とから構成されている。コネクタ端子１００は、同図（ｂ）に示すように、金属製の板材からコネクタ端子の展開形状に板取りして切断し端子中間体１２０Ｂとした後、所定の折曲線（図中点線で示したＴ、Ｌ等）から折り曲げ加工することで、所定の形状に組み立てられる。

図５（ｂ）に示す端子中間体１２０Ｂは、例えば、複数個の端子中間体１２０Ｂがキャリア部１０４の条長手方向に所定の間隔で接続された状態になるように、金属板１１０に板取りされている。図５（ｂ）に示す端子中間体１２０Ｂは、キャリア部１０４の条長手方向が、金属板１１０の圧延方向（矢印ＬＤ方向）と同じ方向となるように形成されている。

端子中間体１２０Ｂは、端子箱部１０３の折曲線Ｔは、金属板１１０の圧延方向（ＬＤ）と９０°交差する方向（条幅方向、圧延直行方向、圧延垂直方向、矢印ＴＤ方向等と云うこともある）に平行となっている。端子箱部１０３は、折曲線Ｔで折り曲げて、条長手方向（ＬＤ）に略９０°曲げられることになる。

一方、端子バネ部１０２の折曲線Ｌは、金属板１１０の圧延方向（ＬＤ）と平行な方向となっている。端子バネ部１０２は、折曲線Ｌで折り返されて、条幅方向（ＴＤ）に略１８０°曲げられる。しかしながら、Ｃｕ−Ｆｅ合金は、Ｆｅ粒子が圧延方向へ伸ばされているため、圧延垂直方向の伸びが小さくなっている。そのため、端子中間体１２０の条幅方向（ＴＤ）への曲げ加工が困難であるという問題があった。

本発明の課題は、上記従来技術の欠点を解決しようとするものであり、材料コストを低減することが可能なＣｕ−Ｆｅ合金を用い、折曲げ加工性が良好である自動車用コネクタ端子を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の自動車用コネクタ端子は、
端子部と電線接続部を有し、Ｃｕ−Ｆｅ合金板が打抜き加工されて端子展開体の形状に板取りされた端子中間体が、折曲線で略１８０°に折曲げられる折曲部を有するコネクタ端子であって、
前記折曲部は、折曲線の線方向が前記合金板の圧延方向と交差する方向であり、前記折曲線の線方向と前記圧延方向が交差する交差角が７５〜９０°の範囲内であることを要旨とするものである。

上記自動車用コネクタ端子において、前記交差角が略９０°であることが好ましい。

上記自動車用コネクタ端子において、前記Ｃｕ−Ｆｅ合金が、Ｆｅを２０〜５０質量％の範囲内で含有し、残部がＣｕからなる合金であることが好ましい。

本発明の自動車用コネクタ端子は、圧延工程を経て製造されたＣｕ−Ｆｅ合金板が打抜き加工されて端子展開形状に板取りされた端子中間体が、折曲げ加工されて折曲部を有することにより、Ｃｕ−Ｆｅ合金はＣｕよりコストの安価なＦｅが添加されているので、材料コストを低減することが可能である。

更に本発明の自動車用コネクタ端子は、折曲線で略１８０°に折り曲げられる折曲部が、折曲線の線方向が前記合金板の圧延方向と交差する方向であり、前記折曲線の線方向と前記圧延方向が交差する交差角が７５〜９０°の範囲内であるように構成したことにより、Ｃｕ−Ｆｅ合金の伸びの小さい方向に略１８０°折曲げられる事を避けることが可能であるから、折曲げ加工性が良好な自動車用コネクタ端子が得られる。

特に前記交差角が略９０°の場合、最も伸びの大きな圧延方向に折曲げることが可能となるので、折曲線で略１８０°に折り曲げられる折曲部を容易に形成することができる。

図１は本発明のコネクタ端子の一例として雌端子の例を示す外観斜視図である。 図２は図１のＡ−Ａ線縦断面図である。 図３はＣｕ−Ｆｅ合金板の斜視図である。 図４（ａ）はＣｕ−Ｆｅ合金板から端子展開体の形状に板取りした例を示す平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）の折曲線の線方向と圧延方向が交差する交差角を示す説明図である。 図５（ａ)は従来のコネクタ端子の外観斜視図であり、同図（ｂ）は（（ａ）のコネクタ端子の展開体の平面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。本発明の自動車用コネクタ端子（以下、コネクタ端子ということもある）は、雄コネクタと雌コネクタからなる雄雌嵌合型のコネクタに用いられる端子である。雄コネクタに雄端子が用いられ、雌コネクタに雌端子が用いられる。本発明コネクタ端子は、雄端子、雌端子のいずれの形状に形成してもよい。

図１は本発明のコネクタ端子の一例として雌端子の例を示す外観斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線縦断面図である。図１及び図２に示すように、雌端子１は、端子部２と電線接続部３を有する。端子部２は四角筒状の嵌合部５として形成されている。嵌合部５は、周囲が底面板５１、左右の側面板５２、５３、２枚の天井板５４、５５により囲まれて、前方が開口している。天井板５４、５５は重なった状態になっている。

嵌合部５の内部には、嵌合部５の前端から後方へＶ字状に折返されて、嵌合部５に雄端子を挿通した際に接触して電気的に接続することが可能な接触子となるばね部６が設けられている。

本発明では便宜上、図１中左側のコネクタ端子の端子部２側を前方、図中右側の電線接続部３側を後方、図中下側を下方、図中上側を上方という。

電線接続部３は、図１に示すように両側部から立ち上がるバレル部３１、３２から構成されている。バレル部３１は電線の導体に加締められるようになっている。バレル部３２は電線の被覆材に加締められるようになっている。

図３はＣｕ−Ｆｅ合金板の斜視図であり、図４（ａ）はＣｕ−Ｆｅ合金板から端子展開体の形状に板取りした例を示す平面図である。図３及び図４（ａ）に示すように、図１に示す雌端子１は、圧延工程を経て製造されたＣｕ−Ｆｅ合金板（以下、合金板と略記することもある）１０を用いて、打抜き加工することで、端子展開体の形状に板取りされた端子中間体１Ａを得て、この端子中間体１Ａを折曲げ加工することで、所定の端子形状に組み立てられる。

図３に示すように合金板１０は、矢印ＬＤで示す方向（圧延方向）に圧延されている。図３において矢印ＴＤで示す方向が圧延方向と直交する方向である。

Ｃｕ−Ｆｅ合金板は、Ｆｅが２０〜５０質量％含有し、残部がＣｕからなることが好ましい。合金板のＦｅ含有量が、２０質量％以上であると、強度の高い端子を得ることができる。またＦｅ含有量を高含有量として、材料コストを低減する効果が大きくなる。また合金板のＦｅ含有量が、５０質量％以下であると、端子成形性、耐食性、導電率等が良好である。

Ｃｕ−Ｆｅ合金は、Ｆｅ粒子がＣｕ中にミクロンオーダーで粒子として存在し、圧延によりＦｅ粒子が繊維状に引き延ばされて、繊維分散強化されている。そのため、従来、自動車用コネクタの端子材料として用いられていた、コルソン系銅合金や黄銅等に比較して加工性が大きく低下している。例えば、黄銅のような材料では、加工硬化により強度調製することができるため、折曲線が圧延方向と平行及び直交するように板取りしても、端子成形が十分可能であった。

図４（ａ）はＣｕ−Ｆｅ合金板から端子展開体の形状に板取りした例を示す平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）の折曲線の線方向と圧延方向が交差する交差角を示す説明図である。図４（ａ）に示すように、端子中間体１Ａは、合金板１０から打抜きプレスにより、雌端子の展開形状に板取りされる。端子中間体１Ａは端子キャリア部７が電線接続部３側に連設されている。端子キャリア部７の長手方向は、圧延方向と直交する方向となっている。

端子中間体１Ａは、折曲線１ｂで谷折に略１８０°曲げて、後方へ折り返されて、端子ばね部６として形成される。また端子中間体１Ａは、折曲線１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆから略９０°ずつ、谷折に折曲げて、四角筒状の嵌合部５として形成される。嵌合部５の内部にばね部６を有する端子部２が形成される。天井板５４は、二枚の天井板が一部オーバーラップして重なった状態になっている。嵌合部５には、雄端子の端子部が挿入されて、ばね部６と嵌合部の天井板５４の間に雄端子を挟持して電気的に導通するようになっている。

嵌合部５を折曲線１ｄ、１eで折り曲げると、バレル３１、３２の部分も底面板５１から立設されて、電線接続部３が端子部２と同時に形成される。雌端子１は、端子中間体１Ａを折曲げ加工して形成された四角筒状の嵌合部５及びばね部６が本発明の折曲部に該当する。

図３に示すように、合金板１０から端子展開体の形状に板取りする場合、端子ばね部６の折曲線１ｂの線方向Ｓと合金板１０の圧延方向ＬＤとが７５°〜９０°の範囲で交差するように板取りされる。例えば図４（ａ）に示す端子中間体１Ａは、端子ばね部６を形成するための折曲線１ｂの線方向Ｓと合金板の圧延方向ＬＤの交差する交差角θが９０°になるように板取りされている。

本発明では、上記線方向Ｓと圧延方向ＬＤの交差角θは、線方向Ｓと圧延方向ＬＤが作る交差角のうち、鋭角の方の角度のことである。

図４（ａ）に示すように、嵌合部５を形成するための端子中間体１Ａの折曲線１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆは、互いに平行に形成されている。折曲線１ｃ〜１ｆは、端子ばね部６の折曲線１ｂとは直交するようになっている。そのため折曲線１ｃ〜１ｆの線方向と圧延方向ＬＤの交差角は、０°〜１５°の範囲内に形成される。すなわち、折曲線１ｂの圧延方向ＬＤとの交差角θが９０°の場合は、折曲線１ｃ〜１ｆと圧延方向ＬＤの交差角は０°になり、折曲線１ｃ〜１ｆと圧延方向ＬＤが平行となる。

本発明は、端子ばね部６の折曲線１ｂの線方向Ｓと合金板１０の圧延方向ＬＤとの交差角θが７５°〜９０°の範囲で交差するように板取りされているので、Ｃｕ−Ｆｅ合金板の伸びが大きい部分を、折り曲げ角度が最も大きくなる端子ばね部の折曲線とすることができ、折曲線の異方性が小さくなって、端子中間体の折曲げ加工性が良好となる。

特に上記折曲線Ｓと圧延方向ＬＤの交差角θを９０°にした場合、伸びが最大になる圧延方向に折曲げることになる。圧延方向は、破断伸び、靱性が良いため、異方性を最小にすることが可能であり、加工性が最も優れている。すなわち、上記交差角θを９０°にした場合、端子加工が厳しい１８０°曲げが可能であり、端子ばね部の形成を容易に行うことができる。

実験例
Ｃｕ−Ｆｅ合金の圧延方向に対する引張方向の角度を変えて、圧延方向と伸びの関係について実験を行った、試験方法と結果を以下に示す。

〔試験方法〕
Ｆｅを２０質量％含有するＣｕ−Ｆｅ合金板（Ｃｕ−２０％Ｆｅ合金）から、圧延方向に対し板取り方向の角度を変えてプレス切断した試験片を用いて、引っ張り試験等を行い、引張強さ、０．２％耐力、破断伸び、ヤング率を測定した。なお、板取り方向とは引っ張り試験の際の引っ張り方向とのことである。上記試験片は、圧延方向と試験片の板取り方向の交差角θが０°、１５°、７５°、９０°となるように板取りした４点を試験片とした。試験の結果を表１に示す。

上記各試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１「金属材料引張試験方法」に準拠して行った。

更に実験例１〜４の試験片について、曲げ加工性を評価した。評価方法は、板取り方向（引っ張り方向）に対し直交する方向が折曲線となるようにして、９０°曲げと１８０°曲げを行い、割れの発生の有無について観察し、割れが見られなかった場合、良好（○）とし、割れが見られた場合、不良（×）とした。

表１に示すように、Ｃｕ−２０％Ｆｅ合金は、実験例１の引っ張り方向が圧延方向である場合、破断伸びが最も大きいことが判る。圧延方向に対する引っ張り方向の交差角が大きくなると、漸次、破断伸びが小さくなって、９０°で最少となる。

Ｃｕ−２０％Ｆｅ合金の曲げ加工性は、表２に示すように、実験例１の圧延方向と折曲線の交差角が９０°の場合、及び実験例２の７５°の場合、１８０°曲げでも、割れが見られなかった。これに対し、圧延方向と折曲線の交差角が１５°、０°の実験例３、４の場合、１８０°曲げで割れが発生してしまい、加工性が不良であった。

このように、コネクタ端子の端子ばね部のように、１８０°曲げを行う必要がある最も厳しい曲げが要求される折曲部の折曲線の線方向とＣｕ−２０％Ｆｅ合金の圧延方向とが作る交差角が、７５°〜９０°の範囲内になるようにすれば、端子の加工が可能となる。この場合、実験例４のように折曲線の線方向が圧延方向と平行（交差角が０°）となる折曲部があったとしても、９０°曲げは可能であるため、端子の嵌合部５を折曲げ加工することは可能である。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

１ 雌端子（コネクタ端子）
１Ａ 端子中間体
１ｂ 折曲線
２ 端子部
３ 電線接続部
５ 嵌合部
６ 端子ばね部（折曲部）
１０ Ｃｕ−Ｆｅ合金板

Claims (3)

1. 端子部と電線接続部を有し、Ｃｕ−Ｆｅ合金板が打抜き加工されて端子展開体の形状に板取りされた端子中間体が、折曲線で略１８０°に折り曲げられる折曲部を有するコネクタ端子であって、
   前記折曲部は、折曲線の線方向が前記合金板の圧延方向と交差する方向であり、前記折曲線の線方向と前記圧延方向が交差する交差角が７５〜９０°の範囲内であることを特徴とする自動車用コネクタ端子。
2. 前記交差角が略９０°であることを特徴とする請求項１記載の自動車用コネクタ端子。
3. 前記Ｃｕ−Ｆｅ合金が、Ｆｅを２０〜５０質量％の範囲内で含有し、残部がＣｕであることを特徴とする請求項１又は２記載の自動車用コネクタ端子。

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