JP2015079599A - 雌端子金具 - Google Patents

Abstract

【課題】性能を損なうことなく製造コストを低減できる雌端子金具を提供する。【解決手段】雌端子金具１は、雄端子金具と電気的に接続される接点部２１を内部に備えた筒状体部２２を有する本体２と、接点部２１に面するよう筒状体部２２内に配設され、雄端子金具を接点部２１側へ向けて押圧するための弾性片部３とを有している。本体２及び弾性片部３は、それぞれアルミニウム材より構成されるとともに、互いに別体に形成されている。本体２における接点部２１を含む一部の表面のみにＳｎめっき膜２３を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、雌端子金具に関する。

電線の端末やコネクタ等に装着される端子金具には銅合金が用いられているが、近年、材料費の低減や軽量化が強く求められている。そのため、銅合金に比べて安価かつ軽量なアルミニウムを端子金具に用いることが検討されている。

例えば特許文献１には、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる母材の表面に、めっきにより形成されたＺｎ（亜鉛）層、Ｎｉ（ニッケル）層、Ｃｕ（銅）層及びＳｎ（すず）層を有する端子金具の例が開示されている。該端子金具は、Ｓｎ層の下地としてＺｎ層等を形成することにより、Ｓｎ層の密着性を向上させると共に、相手方の端子金具との間の接触抵抗を小さくすることができる。

特開２０１０−２７２４１４号公報

ところで、アルミニウム材を基材とすると共に表面にＳｎめっき膜を有する端子金具を得るためには、基材とＳｎめっき膜との間にＺｎめっき膜やＮｉめっき膜等の下地膜を設け、Ｓｎめっき膜の密着性を向上させる必要がある。そのため、アルミニウム材の表面にＳｎめっきを施す工程は、比較的加工コストが高い。端子金具全体の製造コストを低減させる観点からは、めっき膜を形成しないことが望ましいが、電気特性上そのような対策を行うことは困難である。

一方、従来の雌端子金具は、１枚の基材に曲げ加工を施して形成されており、かかる雌端子金具において一部分のめっき処理を単純に省略するだけでは、加工コストの低減には限界がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、めっき処理の一部省略によって、性能を損なうことなく、製造コストを低減可能な雌端子金具を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、雄端子金具と電気的に接続される接点部を内部に備えた筒状体部を有する本体と、
上記接点部に面するよう上記筒状体部内に配設され、上記雄端子金具を上記接点部側へ向けて押圧するための弾性片部とを有し、
上記本体及び上記弾性片部は、それぞれアルミニウム材より構成されるとともに、互いに別体に形成されており、
上記本体における上記接点部を含む一部の表面のみにＳｎめっき膜を有していることを特徴とする雌端子金具にある。

上記雌端子金具は、上記本体と弾性片部とが互いに別体に形成されている。この構成を積極的に採用した上で、本体における接点部を含む一部の表面のみに上記Ｓｎめっき膜を形成し、弾性片部へのめっき処理を完全に省略している。そして、上記雌端子金具は、上記Ｓｎめっき膜を有する接点部を有することによって、雄端子金具との接触抵抗を十分に低減することができ、弾性片部の表面へのめっき処理を省略したことによる電気特性上のデメリットは全くない。さらに、上記弾性片部へのめっき処理の完全な省略が、製造コストの低減につながる。

以上のように、上記雌端子金具は、性能を損なうことなく、製造コストを低減することができる。

実施例１における、雌端子金具の側面図。 実施例１における、雌端子金具の平面図。 図１のIII−III線一部矢視断面図。 図２のIV−IV線一部矢視断面図。 実施例１における、筒状体部内に雄端子金具が挿入された状態の一部断面図（図４に相当する一部矢視断面図。）。 実施例１における、雌端子金具の素材にめっきを施す工程の説明図。 実施例１における、めっき後、打ち抜き加工を施した本体用板材の説明図。 実施例２における、高さ方向に加振した際の複合環境試験の結果を示すグラフ。 実施例２における、長手方向に加振した際の複合環境試験の結果を示すグラフ。 実施例２における、幅方向に加振した際の複合環境試験の結果を示すグラフ。

上記雌端子金具において、上記アルミニウム材とは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる部材をいう。雌端子金具に用いるアルミニウム材としては、例えば、３００系合金、５０００系合金あるいは６０００系合金からなる部材を用いることができる。

上記Ｓｎめっき膜は、従来公知の方法により、少なくとも接点部の表面に形成されていればよく、例えば筒状体部等の筒状体部近傍の表面に形成されていてもよい。

また、上記Ｓｎめっき膜の厚みは、例えば１〜３μｍとすることができる。かかる範囲の厚みを有することにより、上記雌端子金具は、雄端子金具との接触抵抗を十分に低減することができる。

また、上記Ｓｎめっき膜とアルミニウム材との間に、上記Ｓｎめっき膜の密着性を向上させる下地膜を有していることが好ましい。下地膜は、例えばＮｉ、ＺｎあるいはＣｕ等から形成することができる。これらの金属膜をめっきにより形成してもよい。また、これらの金属膜を互いに積層させた多層膜とすることもできる。

弾性片部を構成するアルミニウム材は、上記本体を構成するアルミニウム材よりもばね限界値が高いことが好ましい。ばね限界値が高いアルミニウム材は、ばね限界値が低いアルミニウム材に比べて、例えば曲げ加工等を行う際の加工性が悪い。それ故、本体と弾性片部とを一体に備えた従来の雌端子金具においては、十分な加工性を確保するために、アルミニウム材のばね限界値を高くすることには限界がある。一方、本願においては、上記本体と弾性片部とを別体に形成するため、弾性片部にばね限界値の高いアルミニウム材を用い、雄端子金具を押圧する押圧力を十分に大きくすることができる。その結果、接触抵抗をより低減すると共に、接点部と雄端子金具との電気的接触をより長い期間に渡って維持することができる。

また、弾性片部は、略球面状を呈するように接点部側へ突出した押圧凸部を有すると共に、押圧凸部において雄端子金具と接触するよう構成されていてもよい。通常、雄端子金具の表面には、接触抵抗を低減させる目的でＳｎめっき膜が形成されている。そのため、弾性片部と雄端子との接触部分に局部電池が形成されるおそれがあり、場合によっては腐食の起点となるおそれがある。一方、弾性片部を上述のように構成することにより、雄端子金具と弾性片部との接触面積を十分に狭くすることができる。その結果、腐食のおそれをより低減することができ、雌端子金具の信頼性をより向上させることができる。

また、弾性片部は、上記本体に溶接によって接合されていることが好ましい。この場合には、弾性片部が上記本体に対して強固に固定されるため、雄端子金具を押圧する押圧力を十分に高めることができる。その結果、接触抵抗をより低減すると共に、接点部と雄端子金具との電気的接触をより長い期間に渡って維持することができる。

また、上記本体は、電線端末の絶縁被覆部を固定するインシュレーションバレル部と、導体部を圧着するワイヤバレル部とを有するバレル部を上記筒状体部と一体的に備えていてもよい。この場合において、バレル部の表面は、上記本体を構成するアルミニウム材が露出していることが好ましい。すなわち、バレル部の表面に上記Ｓｎめっき膜を形成させないことが好ましい。この場合には、バレル部を起点とする腐食のおそれが小さくなるとともに、めっきを施す面積を狭くすることができる。その結果、雌端子金具の性能を損なうことなく製造コストをより低減することができる。

また、筒状体部及び接点部は、一枚の板材に曲げ加工を施して形成されていてもよい。この場合には、筒状体部と接点部とを別体に形成する場合に比べて、部品点数を低減すると共に、両者を接合する工程を省略することができる。そのため、雌端子金具の製造コストをより低減することができる。

また、筒状体部及び接点部の少なくとも両板面、すなわち厚み方向における両側の表面に上記Ｓｎめっき膜を有していてもよい。この場合には、めっきを施す工程において、単純に筒状体部及び接点部をめっき液に浸漬してめっき処理を行うことにより、上記Ｓｎめっき膜を形成することができる。そのため、例えばマスキング処理等の、上記Ｓｎめっき膜を形成させる領域を制限するための工程が不要となり、雌端子金具の製造コストをより低減することができる。

（実施例１）
上記雌端子金具の実施例について、図１〜図７を用いて説明する。雌端子金具１は、図１〜図４に示すように、雄端子金具４（図５参照）と電気的に接続される接点部２１を内部に備えた筒状体部２２を有する本体２と、接点部２１に面するよう筒状体部２２内に配設され、雄端子金具４を接点部２１側へ向けて押圧するための弾性片部３とを有している。本体２及び弾性片部３は、それぞれアルミニウム材より構成されるとともに、図３及び図４に示すように互いに別体に形成されている。そして、図７に示すように、本体２における接点部２１を含む一部の表面のみにＳｎめっき膜２３を有している。

雌端子金具１の本体２は、図１及び図２に示すように、電線端末５の絶縁被覆部５１を固定するインシュレーションバレル部２４１と、導体部５２を圧着するワイヤバレル部２４２とを有するバレル部２４を筒状体部２２と一体的に備えている。また、バレル部２４の表面は、本体２を構成するアルミニウム材が露出している。なお、本体２を構成するアルミニウム材には、３０００系、５０００系及び６０００系アルミニウム合金よりなる板材を用いることができる。

図１〜図４に示すように、筒状体部２２、インシュレーションバレル部２４１及びワイヤバレル部２４２は、一列に並んで配置されている。以下において、筒状体部２２、インシュレーションバレル部２４１及びワイヤバレル部２４２の並び方向を「長手方向Ｘ」といい、長手方向Ｘの筒状体部２２側を「前方」といい、ワイヤバレル部２４２側を「後方」ということがある。また、接点部２１と弾性片部３とが対面する方向を「高さ方向Ｚ」といい、高さ方向Ｚの接点部２１側を「上方」、弾性片部３側を「下方」ということがある。また、長手方向Ｘ及び高さ方向Ｚの双方に直交する方向を「幅方向Ｙ」という。上述した上下方向及び前後方向の表記は便宜上のものであり、雌端子金具１の使用時における実際の方向とは何ら関係がない。

バレル部２４は、高さ方向Ｚの上方に向けて開口しつつ、筒状体部２２と連なっている。バレル部２４に電線端末５を組み付ける際は、図１に示すように、インシュレーションバレル部２４１と絶縁被覆部５１とを当接させるとともに、ワイヤバレル部２４２と導体部５２とを当接させるようにして電線端末５を上方からバレル部２４に配置する。この状態において、インシュレーションバレル部２４１をかしめることにより、絶縁被覆部５１が雌端子金具１に固定される。また、ワイヤバレル部２４２をかしめることにより導体部５２が雌端子金具１に圧着され、端子金具と電線とが互いに電気的に接続される。

筒状体部２２は、図１〜図４に示すように、長手方向Ｘの両端が開口した略角筒状を呈している。筒状体部２２を構成する４枚の壁部２２１は、接点部２１及び弾性片部３を幅方向Ｙ及び高さ方向Ｚの四方から取り囲むように配置されている。

接点部２１は、図４に示すように、筒状体部２２における上方の壁部２２１ａに沿って配設されている。後述するように、筒状体部２２及び接点部２１は、一枚の板材（図７に示す端子部１０１）に曲げ加工を施して形成されている。

また、筒状体部２２及び接点部２１の両板面、すなわち厚み方向の両側の表面にはＳｎめっき膜２３が形成されている。図には示さないが、Ｓｎめっき膜２３とアルミニウム材との間には、下地層としてのＮｉめっき膜が設けられている。本例におけるＳｎめっき膜２３の膜厚は１〜３μｍであり、Ｎｉめっき膜の膜厚は０．１〜１μｍである。

弾性片部３は、図４に示すように、筒状体部２２における下方の壁部２２１ｂに沿って配設されており、接点部２１と間隙を介して対面している。なお、本例においては、弾性片部３を構成するアルミニウム材には、本体２を構成するアルミニウム材よりもばね限界値の高い２０００系アルミニウム合金よりなる板材を用いた。また、弾性片部３にはめっき処理を施さず、表面にアルミニウム材が露出している状態とした。

図３及び図４に示すように、弾性片部３の長手方向Ｘにおけるバレル部２４側（後方）の端部には、厚み方向に貫通形成された位置決め孔３１が設けられている。そして、図４に示すように、本体２から上方へ向けて立設された位置決め凸部２５が位置決め孔３１に挿入されている。また、弾性片部３は、位置決め孔３１の近傍部分３１１において、本体２にレーザ溶接によって固定されている。

また、弾性片部３は、長手方向Ｘの後方の端部３２を基端として、前方へ向かうにつれて接点部２１へ近づくように延設されている。そして、筒状体部２２における長手方向Ｘの略中央部に下方へ向けて屈曲する屈曲部３３が形成されており、屈曲部３３よりも先端側３４は、前方へ向かうにつれて接点部２１から離れるように延設されている。

また、図３及び図４に示すように、屈曲部３３には、略球面状を呈するように接点部２１側へ突出した押圧凸部３５が形成されている。これにより、押圧凸部３５は、図５に示すように、雄端子金具４を筒状体部２２に挿入した際に、雄端子金具４と接触しつつ、弾性片部３の押圧力により、雄端子金具４を上方へ向けて押圧するように構成されている。

次に、雌端子金具１の作製手順の一例について説明する。なお、以下の手順は一例であり、適宜変更することも可能である。

図３〜図７に示すように、本体２と弾性片部３とは、別々に作製する。本体２を作製するに当たっては、まず、アルミニウム合金よりなる板状の素材１０を準備し、加工油の脱脂等を行う。素材１０としては、例えばアルミニウム合金よりなるコイル材等を用いることができる。

素材１０の脱脂等を行った後、図６及び図７に示すように、素材１０の一部のみをめっき液６に浸漬し、めっき処理を施す。後述するように、めっき処理を行い、Ｓｎめっき膜２３が形成された部分は、後に筒状体部２２及び接点部２３となる。なお、めっき処理は従来公知の方法により行うことができる。例えば、ジンケート処理、Ｎｉめっき処理及びＳｎめっき処理を順次行うことにより、下地膜としてのＮｉめっき膜とＳｎめっき膜２３とが順次積層され、筒状体部２２及び接点部２１の両板面にＳｎめっき膜２３が配された状態となる。

次いで、めっき処理を施した素材１０に打ち抜き加工を施し、図７に示す本体用板材１００を作製する。本体用板材１００は、本体２に相当する複数の端子部１０１と、複数の端子部１０１を連ねるキャリア部１０２とを有している。また、端子部１０１は、筒状体部２２及び接点部２１に相当する端子前部１０３と、バレル部２４に相当する端子後部１０４とを一体に有しており、端子後部１０４とキャリア部１０２とが連なって形成されている。そして、素材１０の打ち抜き加工は、めっき処理を施した部分が端子前部１０３となるようにして行われる。これにより、端子前部１０３の両板面、すなわち筒状体部２２及び接点部２１の厚み方向における両側の表面にＳｎめっき膜２３が配される。

一方、図には示さないが、弾性片部３は、アルミニウム合金よりなる板状の素材を本体用板材１００とは別に準備し、これに打ち抜き加工及び曲げ加工を施すことにより形成される。

このようにして別々に得られた本体２及び弾性片部３は、以下のようにして組み立てられる。まず、本体用板材１００の端子部１０１に位置決め凸部２５を形成した後（図示略）、弾性片部３の位置決め孔３１に位置決め凸部２５を挿入する。これにより、弾性片部３が本体用板材１００の端子前部１０３における所定の位置に配置される。

次いで、端子部１０１に曲げ加工を施し、接点部２１、筒状体部２２及びバレル部２４を形成する。そして、端子部１０１の曲げ加工と共に、かしめ加工及びレーザ溶接を行うことにより、弾性片部３が筒状体部２２内に配置された状態で弾性片部３と端子部１０１とを固定する。

その後、キャリア部１０２を切り離すことにより、図１〜図４に示す雌端子金具１を得ることができる。

次に、本例の作用効果について説明する。雌端子金具１は、本体２と弾性片部３とが互いに別体に形成されている。そのため、本体２における接点部２１を含む一部の表面のみにＳｎめっき膜２３を形成し、弾性片部３へのめっき処理を完全に省略することができる。そのため、雌端子金具１は、接点部２１において雄端子金具４との接触抵抗を十分に低減することができると共に、製造コストの低減が容易となる。

また、弾性片部３を構成するアルミニウム材は、本体２を構成するアルミニウム材よりもばね限界値が高い。そして、弾性片部３は、本体２に溶接によって接合されている。これらの結果、雄端子金具４を押圧する押圧力を十分に大きくして接触抵抗をより低減すると共に、接点部２１と雄端子金具４との電気的接触をより長い期間に渡って維持することができる。

また、弾性片部３は、略球面状を呈するように接点部２１側へ突出した押圧凸部３５を有すると共に、押圧凸部３５において雄端子金具４と接触するよう構成されている。そのため、腐食のおそれをより低減することができ、雌端子金具１の信頼性をより向上させることができる。

また、本体２は、電線端末５の絶縁被覆部５１を固定するインシュレーションバレル部２４１と、導体部５２を圧着するワイヤバレル部２４２とを有するバレル部２４を筒状体部２２と一体的に備えており、バレル部２４の表面に、本体２を構成するアルミニウム材が露出している。そのため、雌端子金具１の性能を損なうことなく製造コストをより低減することができる。

また、筒状体部２２及び接点部２１は、一枚の板材（端子部１０１）に曲げ加工を施して形成されている。そして、筒状体部２２及び接点部２１の両板面に上記Ｓｎめっき膜２３を有している。これらの結果、雌端子金具１の製造コストをより低減することができる。

以上のように、雌端子金具１は、性能を損なうことなく、製造コストを低減することができる。

（実施例２）
本例は、実施例１の雌端子金具１を用いて信頼性評価を行った例である。信頼性評価の手順を以下に説明する。

・試料
雌端子金具１と、表面にＳｎめっき膜を有する雄端子金具４とを用いた。

・試験手順及び条件
雄端子金具４を雌端子金具１に挿入した状態（図５の状態）で試験装置に取り付けた。その後、車載室内環境を模擬した温度条件、振動条件及び通電条件により加速劣化試験を行い、試験完了後における雄端子金具と雌端子金具１との間の接触抵抗を測定した。

図８に、高さ方向Ｚへの振動を印加した際の、試験前後における接触抵抗の値を示した。なお、図８の縦軸は接触抵抗を示しており、横軸方向の位置は試験前または試験後のいずれかの状態に対応している。また、加速劣化試験及び試験後の接触抵抗の測定は、試験体（雄端子金具４及び雌端子金具１）を入れ替えて２回行っており、図８中の記号「□」は１回目の測定結果を、記号「○」は２回目の測定結果をそれぞれ表している。

また、図９に、長手方向Ｘへの振動を印加した際の、試験前後における接触抵抗の値を示した。なお、図９の縦軸は接触抵抗を示しており、横軸方向の位置は試験前または試験後のいずれかの状態に対応している。また、加速劣化試験及び試験後の接触抵抗の測定は、試験体（雄端子金具４及び雌端子金具１）を入れ替えて２回行っており、図９中の記号「□」は１回目の測定結果を、記号「○」は２回目の測定結果をそれぞれ表している。

また、図１０に、幅方向Ｙへの振動を印加した際の、試験前後における接触抵抗の値を示した。なお、図１０の縦軸は接触抵抗を示しており、横軸方向の位置は試験前または試験後のいずれかの状態に対応している。また、加速劣化試験及び試験後の接触抵抗の測定は、試験体（雄端子金具４及び雌端子金具１）を入れ替えて２回行っており、図１０中の記号「□」は１回目の測定結果を、記号「○」は２回目の測定結果をそれぞれ表している。

図８〜図１０に示すように、雌端子金具１は、いずれの方向への振動を加えた場合にも、試験前と試験後との間で接触抵抗が変化しなかった。このように、弾性片部３へのＳｎめっき膜２３の形成を省略した雌端子金具１は、従来と同等の信頼性を示した。

１ 雌端子金具
２ 本体
２１ 接点部
２２ 筒状体部
２３ Ｓｎめっき膜
３ 弾性片部
４ 雄端子金具

Claims (7)

1. 雄端子金具と電気的に接続される接点部を内部に備えた筒状体部を有する本体と、
   上記接点部に面するよう上記筒状体部内に配設され、上記雄端子金具を上記接点部側へ向けて押圧するための弾性片部とを有し、
   上記本体及び上記弾性片部は、それぞれアルミニウム材より構成されるとともに、互いに別体に形成されており、
   上記本体における上記接点部を含む一部の表面のみにＳｎめっき膜を有していることを特徴とする雌端子金具。
2. 上記弾性片部を構成するアルミニウム材は、上記本体を構成するアルミニウム材よりもばね限界値が高いことを特徴とする請求項１に記載の雌端子金具。
3. 上記弾性片部は、略球面状を呈するように上記接点部側へ突出した押圧凸部を有すると共に、上記押圧凸部において上記雄端子金具と接触するよう構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の雌端子金具。
4. 上記弾性片部は、上記本体に溶接によって接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の雌端子金具。
5. 上記本体は、電線端末の絶縁被覆部を固定するインシュレーションバレル部と、導体部を圧着するワイヤバレル部とを有するバレル部を上記筒状体部と一体的に備えており、上記バレル部の表面は、上記本体を構成するアルミニウム材が露出していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の雌端子金具。
6. 上記筒状体部及び上記接点部は、一枚の板材に曲げ加工を施して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の雌端子金具。
7. 上記筒状体部及び上記接点部の少なくとも両板面に上記Ｓｎめっき膜を有していることを特徴とする請求項６に記載の雌端子金具。

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