JP2015220145A

JP2015220145A - 端子および端子の製造方法

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Publication number: JP2015220145A
Application number: JP2014103637A
Authority: JP
Inventors: 孝和高橋; Takakazu Takahashi; 工藤　剛通; Takemichi Kudo; 剛通工藤; 義勝西田; Yoshikatsu Nishida; 藤井　孝浩; Takahiro Fujii; 孝浩藤井
Original assignee: Yazaki Corp; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd; Yazaki Corp
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-19
Also published as: US9531098B2; JP6420567B2; CN105098419B; CN105098419A; US20150333425A1

Abstract

【課題】接続状態で振動を受けた場合等に発生する微摺動磨耗による接続部の電気抵抗の上昇を防ぐことができる端子を提供する。【解決手段】相手側端子３の接続部５に接続される接続部１５を備えた端子１において、接続部１）は、ステンレススチールで構成された母材１９と、ニッケルで構成され母材１９の表面に設けられた第１の層２１と、錫で構成され第１の層２１の表面に設けられた第２の層２３とを備えて構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、端子および端子の製造方法に係り、特に、相手側端子に接続されて使用されるものに関する。

従来、図９〜図１２で示すような端子（端子金具）の接続構造３０１が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

端子の接続構造３０１は、タブ（タブ部）３０３を有するオス端子（オス端子金具）３０５と、タブ３０３を挿入可能な筒状の本体部３０７を有するメス端子（メス端子金具）３０９とを備えて構成されている。メス端子３０９の本体部３０７内には、オス端子３０５のタブ３０３に弾性的に接触する弾性接触片３１１が設けられている。

そして、本体部３０７内に挿入されたタブ３０３が本体部３０７（本体部の１つの側壁部）と弾性接触片３１１とによって挟まれて、両端子３０５，３０９同士の接続状態が維持されるようになっている。

なお、端子の接続構造３０１では、オス端子３０５、メス端子３０９が、ハウジング３１３に設置されることでも上記接続状態が保持されるようになっている。また、端子の接続構造３０１では、微摺動磨耗を抑制するために、タブ３０３に複数の溝部３１５が設けられている。

特開２０１２−１２９０１２号公報

ところで、従来の端子の接続構造３０１では、溝部３１５が設けられていることで微摺動磨耗が抑制されるが、接続状態の各端子３０５，３０９が振動を受けると、各端子３０５，３０９の接続部において、微摺動磨耗が僅かに発生するおそれがあり、接触部分（接続部）での電気抵抗が上昇してしまう場合があるという問題がある。

なお、メス端子３０５やオス端子３０９の材料として、銅やこの合金を採用した場合、強度面に優れ折り曲げ加工が容易であり導電率が高くなる。メス端子３０５やオス端子３０９の材料に、代替技術として銅やこの合金に代えて鉄もしくは鉄系合金（ステンレススチール）を採用した場合、メス端子３０５やオス端子３０９は、硬く、安価で、しかも温度変化等による接触圧の変化が少ないという長所を備えており、特に、ステンレススチールが採用された端子は、腐食しにくくなっているが、その一方で、導電率が低く電気抵抗が上昇してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、接続状態で振動を受けた場合等に発生する微摺動磨耗による接続部の電気抵抗の上昇を防ぐことができる端子を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、相手側端子の接続部に接続される接続部を備えた端子において、前記接続部は、鉄もしくは鉄系合金で構成され表面に微細な凹凸が設けられた母材の部位と、少なくとも前記接続部を構成する母材の部位の表面に設けられ表面が微細な凹凸状になっている第１の層と、この第１の層の表面に設けられた第２の層とを備えて構成されており、前記第１の層は、前記母材と前記第２の層とを継ぐために設けられたものであって、前記第２の層よりも硬度が高くなっており、前記第２の層は、導電性と潤滑性を向上させるために設けられたものである端子である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の端子において、前記母材はステンレススチールで構成されており、前記第１の層はニッケルで構成されており、前記第２の層は錫もしくは銀もしくは金で構成されている端子である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の端子において、前記微細な凹凸は、前記接続部の摺動方向に対して直交する方向もしくは直角に近い角度で交差する方向に延びている端子である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の端子において、前記端子の接続部は、オス端子のタブ部である端子である。

請求項５に記載の発明は、相手側端子の接続部に接続される接続部を備えた端子の製造方法において、ステンレススチールで構成された母材の、前記接続部を構成する部位の表面を粗す表面粗化工程と、少なくとも前記表面粗化工程で粗された前記接続部を構成する部位の表面に、ニッケルで構成された第１の層を設ける第１層設置工程と、前記第１層設置工程で設けられた前記第１の層の表面に、錫もしくは銀もしくは金で構成された第２の層を設ける第２層設置工程とを有する端子の製造方法である。

本発明によれば、接続状態で振動を受けた場合等に発生する微摺動磨耗による接続部の電気抵抗の上昇を防げる端子を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るオス端子が使用される端子の接続構造の概略構成を示す断面図である。図１におけるＩＩ部の拡大図である。（ａ）は本発明の実施形態に係るオス端子の平面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係るオス端子の背面図である。本発明の実施形態に係るオス端子のタブ部の詳細を示す図である。図２におけるＶ部の拡大図であり、（ａ）は微摺動磨耗が発生する前の状態を示す図であり、（ｂ）は微摺動磨耗が発生した状態を示す図である。本発明の実施形態に係るオス端子の製造工程（圧延と粗し加工）を示す図である。本発明の実施形態に係るオス端子のタブ部において粗し加工が終了した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＶＩＩ断面図である。本発明の実施形態に係るオス端子のタブ部において粗し加工後メッキが終了した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＶＩＩＩ断面図である。従来の端子の接続構造を示す図である。従来の端子の接続構造を示す図である。従来の端子の接続構造を示す図である。従来の端子の接続構造を示す図である。

本発明の実施形態に係る端子（第１の端子；たとえばオス端子）１は、図１、図２等で示すように、相手側端子（第２の端子；たとえばメス端子）３の接続部（第２の接続部）５に電気的に接続される接続部（第１の接続部）１５を備えて構成されている。

メス端子３の接続部５として、たとえば、メス端子３の筒状部（箱状部）７の凸部９と、弾性接触片１１の凸部１３とを掲げることができる。オス端子１の接続部１５として、たとえば、オス端子１のタブ部１７を掲げることができる。メス端子３の接続部５等についての詳細は後述する。

オス端子１のタブ部１７は、図４、図５（ａ）等で示すように、ステンレススチールで構成された母材（基材）１９と、第１の層２１と第２の層２３とを備えて構成されている。

第１の層２１は、ニッケルで構成されており、母材１９の表面（たとえば、母材１９の表面のうちの少なくともタブ部１７、もしくは、タブ部１７のうちの少なくともメス端子３の凸部９と凸部１３とに接触して摺動する部位の表面）を覆うようにして母材１９の表面に一体的に設けられている。また、第１の層（ニッケル層）２１は、たとえば、メッキによって母材１９に設けられている。

第２の層２３は、錫で構成されており、ニッケル層２１の表面を覆うようにしてニッケル層２１の表面に一体的に設けられている。また、第２の層（錫層）２３は、たとえば、メッキによってニッケル層２１に重ねて設けられている。なお、第２の層２３を、錫で構成することに代えて、銀もしくは金で構成してもよい。

また、母材１９の表面には、図３等で示すように、タブ部１７の摺動方向（タブ部１７をメス端子３の接続部５に接続するときタブ部１７がメス端子３の接続部５に対して相対的に摺動する方向）に対して直交する方向に延びている微細な凹凸２５が設けられている。この微細な凹凸２５は、母材１９の表面をたとえば粗すことで形成されたものであり、ニッケル層２１を設ける前に形成されたものである。

なお、微細な凹凸２５が、タブ部１７の摺動方向に対して必ずしも直交する方向に延びている必要は無く、直角に近い角度で交差する方向（ほぼ直交する方向；たとえば、６０°〜１２０°で交差する方向）に延びていてもよい。さらに、微細な凹凸２５が、タブ部１７の摺動方向に対して任意の角度で交差する方向（０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度で交差する方向）、もしくは、タブ部１７の摺動方向と同方向に延びていてもよい。

また、オス端子１は、図６で示すように圧延された平板状の素材２７を加工することで生成されており、微細な凹凸２５の延伸方向は、図７や図８で示すように、圧延方向と同方向になっている。

ここで、オス端子１、メス端子３等を備えて構成される端子の接続構造２９についてさらに詳しく説明する。

端子の接続構造２９は、すでに理解されるように、タブ部１７を有するオス端子１と、タブ部１７を挿入可能な筒状の本体部（筒状部）７を有するメス端子３とを接続するための構造である。

図１等で示すように、オス端子１はオスコネクタ３１に設置され、メス端子３はメスコネクタ３３に設置され、オスコネクタ３１とメスコネクタ３３とを嵌合することで、両端子１，３がお互いに接続されるようになっている。以下、各構成部材において、両コネクタ３１，３３の嵌合面側をそれぞれ前方とし、また、図１の上側を上方、下側を下方とする。

オスコネクタ３１のハウジング（オスハウジング）３５は、合成樹脂製であって、前方に突出するフード部３７を有している。フード部３７内には、オス端子１のタブ部１７が収容されている。タブ部１７は、フード部３７の奥壁３９から前方に突出している。フード部３７の上壁には、メスコネクタ３３のハウジング（メスハウジング）４１と係止するオスロック部４３が設けられている。オスロック部４３は、フード部３７の前端に設けられ、内側（下側）に突出している。

メスハウジング４１は、合成樹脂製であって、その内部には後方からメス端子３を挿抜可能なキャビティ４５が形成されている。キャビティ４５内には、正規位置に挿入されたメス端子３を係止するためのランス４７が設けられている。

メスハウジング４１には、その上面に沿って前後方向に延びるロックアーム４９が設けられている。ロックアーム４９は、メスハウジング４１の前端から後方に向かって片持ち梁状に延び、上下方向に弾性変形可能とされている。ロックアーム４９の後端寄りの位置には、オスコネクタ３１とメスコネクタ３３との正規嵌合時に、オスロック部４３に係止するメスロック部５１が設けられている。メスロック部５１は、ロックアーム４９から上方に突出している。なお、ロックアーム４９の後端部は、オスロック部４３とメスロック部５１との係止状態を解除する際に、押圧操作する操作部５３とされている。

メス端子３は、導電性の金属板材（たとえば、ステンレススチールの平板、もしくは、銅等の平板等、金属の平板）を打ち抜き加工した後、曲げ加工、切り起こし加工、叩き出し加工等をすることにより形成されている。メス端子３は、電線５５の端末に接続されるバレル部５７と、オス端子１のタブ部１７が挿入される筒状部７とを備え、全体として前後方向に細長い形状をなしている。バレル部５７は、電線５５の被覆５９をかしめつけるインシュレーションバレル５７Ａと、電線５５の芯線６１をかしめつけるワイヤバレル５７Ｂとを備えている。

バレル部５７の前方には筒状部７が連なっている。筒状部７は、前後方向に細長く延びる筒状（たとえば角筒状）をなし、底板７Ａと、底板７Ａの幅方向両端縁から上方へ起立した一対の側板７Ｂと、一対の側板７Ｂの一方の上端から他方の上端に向けて曲げ形成され、底板７Ａに対して略平行に配された天板７Ｃとを備えている。この筒状部７内に、前方からオス端子１のタブ部１７が挿入されるようになっている。

筒状部７の底板７Ａには、ランス４７が係止する係止部６３が開口して設けられている（図３（ｂ）参照）。

筒状部７内には、タブ部１７に弾性的に接触する弾性接触片１１が設けられている。弾性接触片１１は、天板７Ｃの前端から折り返され天板７Ｃに沿って筒状部７の内側で後方に延びる片持ち梁状をなし、上下方向に弾性変形可能となっている。

弾性接触片１１の前後方向中間箇所には、たとえば球冠状に形成され下方（タブ部１７側；筒状部７の底板７Ａ側）に凸になっている凸部１３で構成された接点部（タブ部１７が接触する接点部）が形成されている。

また、底板７Ａの前後方向中間箇所には、たとえば球冠状に形成され上方（タブ部１７側；筒状部７の天板７Ｃ側）に凸になっている２つの凸部（前後方向にならんでお互いが接している２つの凹部）９で構成された接点部（タブ部１７が接触する接点部）が形成されている。凸部１３と凸部９とは、お互いが対向しており、前後方向では、２つの凸部９の間に１つの凸部１３が位置している。

オス端子１は、ステンレススチールの平板を打ち抜き加工した後、曲げ加工、切り起こし加工、叩き出し加工等をすることにより形成されている。図１等で示すように、オス端子１は、後方から前方に向かって順に、電線６５の端末に接続されるバレル部６７と直方体状の本体部６９とタブ部１７とを備え、全体として前後方向に細長い形状をなしている。バレル部６７は、電線６５の被覆７１をかしめつけるインシュレーションバレル６７Ａと、電線６５の芯線７３をかしめつけるワイヤバレル６７Ｂとを備えている。

タブ部１７は、細長い矩形な筒状（細長い矩形な平板状でもよい）に形成されており、微細な凹凸２５は、タブ部１７の上面（メス端子３の凸部１３に接する側の面）と、タブ部１７の下面（メス端子３の凸部９に接する側の面）とに形成されている。

図３等で示すように、微細な凹凸２５は、母材１９の表面を、タブ部１７の摺動方向に対してほぼ直交方向で粗す（粗し加工）ことで形成されている。粗し加工は、たとえば、砥石による研削や母材１９を圧延するときに使用するローラの表面に形成されている微細な凹凸を転写することや化学的方法でなされる。

さらに説明すると、微細な凹凸２５は、図５（ａ）等で示すように、図５（ａ）の紙面に直交する方向に細長く延びる凸部７５と図５（ａ）の紙面に直交する方向に細長く延びる凹部７７とで構成されている。凸部７５や凹部７７の長手方向が、タブ部１７の摺動方向（図５（ａ）では左右方向）に対してほぼ直交する方向になっている。また、凸部７５と凹部７７とは、たとえば、タブ部１７の摺動方向で交互にならんでいる。

なお、微細な凹凸２５が必ずしも細長い線状に形成されている必要はなく、別の態様で形成されていてもよい。たとえば、微細な点状の凸部が母材１９の表面にランダムにしかもほぼ均一に点在していてもよい（まだら状態で存在していてもよい）。

ニッケル層２１は、図５（ａ）や図８で示すように、微細な凹凸２５の凹部７７内に入り込み、凹部７７および凸部７５を覆っている。また、ニッケル層２１の表面（錫層２３と接している面）は、母材１９の表面にならって微細な凹凸状に形成されているが、錫層２３の表面（ニッケル層２１とは反対側の面）は、微摺動磨耗が発生する前では、平面状になっている。

なお、ニッケル層２１の表面と錫層２３の表面とが、母材１９の表面にならって微細な凹凸状に形成されていてもよい。

微細な凹凸２５とニッケル層２１と錫層２３とが設けられている部位は、曲げ加工等でオス端子１を成形するときに、曲げ加工、プレス加工等の塑性加工が施されていない。そして、マクロで見れば（微細な凹凸２５が形成されていないとすれば）、平面状になっている。このように、塑性変形をしていないことで、ニッケル層２１と錫層２３とに割れ等の不具合が発生しない。

また、オス端子１をメス端子３に接続し微摺動磨耗が発生していない状態では、図５（ａ）で示すように、錫層２３が削れていない。しかし、微摺動磨耗が発生すると、メス端子３の凸部９，１３で錫層２３の一部が削れて、図５（ｂ）で示すようになる。

ここで、オス端子１のタブ部１７の微細な凹凸２５等についてさらに説明する。微細な凹凸２５が設けられたことによる母材１９の面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）は、１．１５μｍであることが望ましいが、１．０μｍ〜２．０μｍの間の値になっていてもよく、また、０．５μｍ〜５．０μｍの間の値になっていてもよく、さらには、これらの範囲外であってもよい。

ニッケル層２１の厚さは、０．５μｍ〜３．０μｍの間の値であればよく、さらには、これらの範囲外であってもよい。また、錫層２３の厚さは、１．０μｍ〜３．０μｍの間の値であればよく、さらには、これらの範囲外であってもよい。

次に、オス端子１の製造方法について説明する。

オス端子１は、母材表面粗化工程、第１層設置工程、第２層設置工程、打ち抜き加工工程、成形加工工程をこの順に経て製造される。

オス端子１の製造方法についてさらに詳しく説明する。

まず、圧延されたステンレススチールの平板（素材２７）の表面を粗す（母材表面粗化工程）。図６で示す圧延部の直後に母材表面粗化部（図示せず）を設け、素材２７）の表面のたとえば全体を粗す。

続いて、母材表面粗化工程で粗された母材１９の全体に、ニッケル層２１をメッキによって設ける（第１層設置工程）。

続いて、第１層設置工程で設けられたニッケル層２１の全体に、錫層２３をメッキによって設ける（第２層設置工程）。

続いて、第２層設置工程で錫層２３が設けられた素材を所定形状に打ち抜き加工する（打ち抜き加工工程）。

続いて、オス端子１を形成するために、ニッケル層２１や錫層２３が設けられた母材１９にプレス成形による曲げ加工等を施す（成形加工工程）。

なお、オス端子１の製造方法において、上述した工程の順序を適宜入れ替えてもよい。

たとえば、打ち抜き加工工程、成形加工工程、母材表面粗化工程、第１層設置工程、第２層設置工程をこの順で実行してもよいし、また、打ち抜き加工工程、母材表面粗化工程、第１層設置工程、第２層設置工程、成形加工工程をこの順で実行してもよい。

さらに、母材表面粗化工程で母材１９の接続部を構成する部位のみを粗してもよい。この場合、図６で示す圧延の後に母材１９表面の粗しをすればよい。

なお、第１層設置工程では、母材１９の全体にニッケル層２１を設けているが、母材表面粗化工程で粗された母材１９の部位（接続部を構成する部位）のみに、ニッケル層２１を設けてもよい。

第２層設置工程においても、第１層設置工程と同様に、母材１９の全体を覆っているニッケル層２１の全体に錫層２３を設けているが、母材表面粗化工程で粗された母材１９の部位に設けられたニッケル層２１の部位のみに、錫層２３を設けてもよい。

オス端子１によれば、タブ１７が、ステンレススチールで構成された母材１９と、ニッケルで構成され母材１９の表面に設けられた第１の層２１と、錫で構成され第１の層２１の表面に設けられた第２の層２３とを備えて構成されているので、メス端子３に接続されてメス端子３の弾性接触片１１が弾性接触している状態で振動を受けて微摺動磨耗が発生したとき、図５（ｂ）で示すように、接点部１５（タブ部１７）の錫のメッキ層２３が削れて磨耗粉が発生しニッケルのメッキ層２１が露出するが、微摺動磨耗が母材１９まで至らず母材１９が露出することが無い。これにより、母材１９の導電率が銅に比べて低くても、接点部１５における電気抵抗の上昇を防ぐことができる。

また、第１の層２１をニッケルで構成しているので、ステンレススチールで構成された母材１９の表面に存在していた電気抵抗の大きい不動態膜を除去して第１の層２１を母材１９に設けることができる。

また、オス端子１によれば、母材１９の表面に微細な凹凸２５が設けられているので、アンカー効果によって、各メッキ層２１，２３を母材１９に強固に設けることができる。

また、オス端子１によれば、母材１９の表面に、タブ部１７の摺動方向に対して直交する方向に延びている微細な凹凸２５が設けられているので、微摺動磨耗によって錫のメッキ層２３が削れてニッケルのメッキ層２１が露出する（図５（ｂ）参照）が、ニッケルのメッキ層２１の表面にも母材１９の微細な凹凸２５に応じた凹凸部７５，７７が形成されていることで、錫のメッキ層２３の総てが無くなるのではなく、ニッケルのメッキ層２１の凹部に入り込んだ錫層２３が残っている。この残っている錫層２３が潤滑剤の役割をはたし、微摺動によるさらなる磨耗の進行が抑制され、電気抵抗の上昇が抑制される。

また、オス端子１において、微細な凹凸２５の延伸方向が素材２７の圧延方向と同方向になっていることで、圧延工程と同工程で微細な凹凸を形成しやすい。

また、オス端子１によれば、塑性加工が施されていないタブ部１７に各メッキ層２１，２３が設けられているので、曲げ加工等をする前に母材１９に各メッキ層２１，２３を設けあっても、メッキ層２１，２３に割れ等の不具合が発生しなくなっている。

なお、第１の層２１として、ニッケル以外のものを採用してもよいし、第２の層２３として、錫、銀、金以外のものを採用してもよい。

すなわち、端子１において、接続部１５が、鉄もしくは鉄系合金で構成され表面に微細な凹凸２５が設けられた母材１９と、この母材１９の表面に設けられ表面が微細な凹凸状になっている第１の層２１と、第１の層２１の表面に設けられた第２の層２３とを備えて構成されており、第１の層２１が、母材１９と第２の層２３とを継ぐために設けられたものであって、第２の層２３よりも硬度が高くなっており、第２の層２３が、導電性と潤滑性を向上させるために設けられたものであればよい。

１オス端子
３メス端子
５メス端子の接続部
１５オス端子の接続部
１７タブ部
１９母材
２１第１の層
２３第２の層
２５微細な凹凸

Claims

相手側端子の接続部に接続される接続部を備えた端子において、
前記接続部は、鉄もしくは鉄系合金で構成され表面に微細な凹凸が設けられた母材の部位と、少なくとも前記接続部を構成する母材の部位の表面に設けられ表面が微細な凹凸状になっている第１の層と、この第１の層の表面に設けられた第２の層とを備えて構成されており、
前記第１の層は、前記母材と前記第２の層とを継ぐために設けられたものであって、前記第２の層よりも硬度が高くなっており、前記第２の層は、導電性と潤滑性を向上させるために設けられたものであることを特徴とする端子。
請求項１に記載の端子において、
前記母材はステンレススチールで構成されており、前記第１の層はニッケルで構成されており、前記第２の層は錫もしくは銀もしくは金で構成されていることを特徴とする端子。
請求項１または請求項２に記載の端子において、
前記微細な凹凸は、前記接続部の摺動方向に対して直交する方向もしくは直角に近い角度で交差する方向に延びていることを特徴とする端子。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の端子において、
前記端子の接続部は、オス端子のタブ部であることを特徴とする端子。
相手側端子の接続部に接続される接続部を備えた端子の製造方法において、
ステンレススチールで構成された母材の、前記接続部を構成する部位の表面を粗す表面粗化工程と、
少なくとも前記表面粗化工程で粗された前記接続部を構成する部位の表面に、ニッケルで構成された第１の層を設ける第１層設置工程と、
前記第１層設置工程で設けられた前記第１の層の表面に、錫もしくは銀もしくは金で構成された第２の層を設ける第２層設置工程と、
を有することを特徴とする端子の製造方法。