JP2018034159A - 二部材からなる導電部材 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入孔を有する部材のかしめによる変形を抑制し、二部材間の接合強度の低下および通電不良が防止された導電部材を提供する。
【解決手段】金属製の導電部材１は、導線部１２を有する第１部材１０と、弾性変形可能なクリップ部２２を有する第２部材２０とからなり、第１部材１０および第２部材２０のうちの一方の部材は、突出部１６が設けられた板状の第１接合部１４を有し、他方の部材は、挿入孔が設けられた板状の第２接合部２４を有し、第２接合部２４は挿入孔の周縁に加工硬化された硬化部２８を有し、突出部１６が挿入孔に挿入されており、第１接合部１４と第２接合部２４とが積層された状態で、突出部１６は硬化部２８にかしめられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電部材に関する。

従来、金属製の部材に他の金属製の部材を接合する場合、一般的にリベット等の接合部材が用いられている。しかし、接合部材の使用は部品点数の増加およびそれに伴う製造コストの増加を招いてしまう。そのため、部品点数および製造コストの増加を抑制するために、一方の部材に設けた突出部を他方の部材に設けた挿入孔に挿入してかしめすることにより二つの部材を接合する方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１３−１７１６１４号公報 特開２０１２−０２０３２９号公報

しかし、二つの部材の硬度差が小さい場合、かしめをする際に挿入孔の周縁部が突出部と一緒に変形し、二部材間の接触面積の減少、特に、突出部の径方向における二部材間の接触面積の減少が生じる。二部材間の接触面積の減少は、接合強度の低下、および通電不良の原因となる可能性があるため、好ましくない。

また、例えば二部材が板厚方向において接触していれば、突出部の径方向において接触していなくても、常温であれば十分な接合強度および通電を実現できる場合もある。しかし、その場合にも、低温環境で挿入孔の周縁部が板厚方向に収縮した際、または高温環境で突出部が板厚方向に膨張した際に、板厚方向における二部材間の接触面積が減少し、接合強度の低下および通電不良が生じる可能性がある。

本発明は前記のごとく問題点を解決すべくなされたものであって、その課題は、挿入孔を有する部材のかしめによる変形を抑制し、二部材間の接合強度の低下および通電不良が防止された導電部材を提供することにある。

本発明の導電部材は、導線部を有する第１部材と、弾性変形可能なクリップ部を有する第２部材とからなる金属製の導電部材であって、第１部材および第２部材のうちの一方の部材は、突出部が設けられた板状の第１接合部を有し、他方の部材は、挿入孔が設けられた板状の第２接合部を有し、第２接合部は挿入孔の周縁に加工硬化された硬化部を有し、突出部が挿入孔に挿入されており、第１接合部と第２接合部とが積層された状態で、突出部は硬化部にかしめられていることを特徴とする。

また、第２接合部の第１接合部とは反対側の面において、硬化部は凹状に窪んでいることが好ましい。

また、第２部材は第１部材を形成する材料よりも大きな耐力を有する材料で形成されていることが好ましい。

本発明の導電部材は、挿入孔の周縁に位置する硬化部が加工硬化されているため、突出部がかしめされる際の硬化部の変形が抑制される。それにより、第１部材と第２部材との接触面積が十分に確保され、部材間の接合強度の低下および通電不良を防止することができる。

また、硬化部が第２接合部の第１接合部とは反対側の面において凹状に窪んでいる場合には、第２部材の表面に対する突出部の突出量を低減することができるため、例えば、第２部材の表面から突出した突出部が導電部材に電動装置を取り付ける際に邪魔になることを防止できる。

また、第２部材が第１部材を形成する材料よりも大きな耐力を有する材料で形成されている場合には、第２部材は第１部材と比べて塑性変形し難いため、クリップ部において確実にその保持力を発揮することができる。

一実施形態に係る第１部材と第２部材からなる導電部材の斜視図である。 第１部材と第２部材の接合前の状態を示す分解斜視図である。 第２部材に加工硬化を施す方法を示す断面図である。 加工硬化された第２部材を示す断面図である。 第２部材に第１部材を接合する方法を示す断面図である。 接合された第１部材および第２部材を示す断面図である。 変形例１に係る接合された第１部材および第２部材を示す断面図である。 変形例２に係る接合された第１部材および第２部材を示す断面図である。 変形例３に係る接合された第１部材および第２部材を示す断面図である。 変形例４に係る第２部材に加工硬化を施す方法を示す断面図である。 加工硬化された第２部材を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための実施形態について図面を用いて説明する。本発明の導電部材は、モータ等の電動装置に接続される金属製の導電部材である。なお、各部材の上下方向は各図面に基づいて規定されるが、当該方向は説明の便宜上規定されているにすぎず、各部材の使用態様等を特定するものではない。

図１および２に示されるように、導電部材１は、電力供給装置（図示しない）に電気的に接続される第１部材１０と、モータやセンサ等の電動装置（図示しない）に電気的に接続される第２部材２０とからなる。第１部材１０は、一定の板厚を有する導線部１２、および導線部１２の一端に設けられた略五角形板状の第１接合部１４を有する。第１接合部１４の中央には、その上側から突出部１６が第１部材１０の板厚方向に突出しており、下側には突出部１６と同軸に位置する断面円形の凹状である絞り部１８（図６参照）が形成されている。導線部１２の他端は、電力供給装置に電気的に接続可能に形成されている。なお、導線部１２の形状は、導電部材１が配置される場所に応じて自由に変更可能である。

第２部材２０は、クリップ部２２とクリップ部２２に対して垂直方向に伸びる板状の第２接合部２４とを有するＬ字状に形成されている。クリップ部２２は、第２接合部２４と同一の板厚であり、上端が開口可能な略Ｕ字状に形成されている。より詳細には、クリップ部２２は、下端部において第２接合部２４に連続し、上方に向かって二股に分かれ、そこから連続する一対の上端部が相互に当接または近接する形状である。クリップ部２２は、一対の上端部が開口するよう板幅方向に弾性変形可能であり、電動装置の電極を着脱可能に取り付けられるよう形成されている。一方、第２接合部２４の中央には、第２接合部２４を板厚方向に貫通する円形の挿入孔２６が形成されている（図２参照）。

また、第２接合部２４は、挿入孔２６の周縁に環状の板厚が薄い硬化部２８を有している。詳しくは後述するが、硬化部２８は、第１部材１０と第２部材２０との接合前にプレス加工による加工硬化がなされている。そのため、第２接合部２４の第１接合部１４とは反対側の面（図１および２における上面）において、硬化部２８は凹状に窪んでおり、硬化部２８の板厚は第２部材２０の他の部分の板厚よりも薄くなっている。

第１部材１０および第２部材２０は、突出部１６が挿入孔２６に挿入されており、第１接合部１４と第２接合部２４とが積層された状態で、突出部１６が硬化部２８にかしめられることで、相互に接合されている（図１参照）。なお、突出部１６は、かしめ前は図２に示されるように円柱状であり、かしめ後には図１に示されるように先端が扁平に広がった形状になる。

第１部材１０を形成するための第１の金属材料は、第１部材１０に要求される電気伝導率を満足すればいかなる金属であってもよく、具体例としては黄銅および純銅が挙げられる。一方、第２部材２０を形成するための第２の金属材料は、第２部材２０に要求される電気伝導率とクリップ部２２に求められるバネ性とを満足すればいかなる金属であってもよく、具体例としてはバネ用リン青銅が挙げられる。また、第２の金属材料は第１の金属材料よりも大きな耐力を有することが好ましい。本発明において好ましく用いられる金属は、耐力（除荷した後に残る塑性ひずみが０．２％になる時の応力）が大きいほど、より大きな応力が加わっても塑性変形を起こし難く、元の形状に復元することができる。つまり、第１の金属材料よりも大きな耐力を有する第２の金属材料からなる第２部材２０は、第１部材１０と比べて塑性変形しにくいため、クリップ部２２において確実にその保持力を発揮することができる。なお、電動装置に対するクリップ部２２の保持力を高めるために第２の金属材料は弾性率が大きいことが好ましく、その場合、通常は第２の金属材料の弾性率は第１の金属材料の弾性率よりも大きくなる。なお、各部材の弾性率は、例えばヤング率を用いて評価・比較を行うことができる。

第１の金属材料と第２の金属材料の組み合わせとしては、加工硬化された硬化部２８の硬度が突出部１６の硬度を所定値上回るよう選択される必要がある。前記条件を満たすことができれば第１および第２の金属材料のいずれの硬度が大きくてもよいが、第２の金属材料の硬度が第１の金属材料の硬度より大きい方が、前記条件を満たすことが容易であるため好ましい。なお、各部材の硬度は、例えばビッカース硬さを用いて評価・比較を行うことができる。

続いて、導電部材１の製造方法について図３から図６を参照しながら説明する。なお、以下の一連の製造方法は全てプレス加工により行われる。まず、第１の金属材料からなる金属板から第１部材１０を打ち抜き、第１接合部１４に絞り加工により突出部１６および絞り部１８を形成する。一方、第２の金属材料からなる金属板から第２部材２０を別途打ち抜き、その際に挿入孔２６も併せて形成する。そして、第２部材２０のクリップ部２２を曲げ加工により第２接合部２４に対して垂直に曲げる。続いて、図３に示されるように第２接合部２４を下型３０上に配置し、上から円柱状の加工硬化用上型３２を下降させてプレスする。これにより、挿入孔２６の周縁が加圧されて塑性変形し、図４に示されるように挿入孔２６の周囲に加工硬化された硬化部２８が形成される。続いて、第１接合部１４を、突出部１６が挿入孔２６を貫通するように第２接合部２４と下型３０との間に配置し（図５参照）、上から円柱状のかしめ用上型３４を下降させてプレスすることで突出部１６を打ち潰す。これにより、突出部１６が硬化部２８にかしめられ、第１接合部１４と第２接合部２４とが相互に接合される（図６参照）。なお、図６に示されるように、硬化部２８の径方向長さＬ、すなわち、加工硬化された領域の直径は、突出部１６の打ち潰された先端部（図６における上端）の径方向長さｌより長くなるよう設計されている。また、突出部１６の上面１６ｕは第２接合部２４の上面２４ｕよりも低くなるよう設計されている。

突出部１６は、打ち潰される際に、まずは径方向外側に向けて塑性変形して硬化部２８と径方向に接触する。そして、更にかしめ用上型３４による加圧を続けることで、突出部１６の上部は硬化部２８の上側に乗り上げるように広がり、突出部１６と硬化部２８とは径方向および板厚方向において相互に接触する。

なお、導電部材１の製造は、加工硬化による硬化部２８の形成後に第１接合部１４と第２接合部２４との接合が行われればよく、必ずしも上記手順に限定されるものではない。例えば、上記手順ではクリップ部２２を第２接合部２４に対して曲げた後に硬化部２８を形成したが、硬化部２８を形成した後に、クリップ部２２を曲げてもよい。

前記した導電部材１によると、第１の金属材料と第２の金属材料との硬度差が小さい場合にも、硬化部２８が加工硬化されているため、突出部１６と硬化部２８との硬度差を十分に確保することができる。これにより、突出部１６をかしめした際に硬化部２８が一緒に変形することが防止され、第１接合部１４と第２接合部２４との接触面積の減少が抑制されるため、導電部材１は十分な接合強度を備えることができる。

また、突出部１６と硬化部２８とは径方向および板厚方向において相互に接触している。そのため、第１の金属材料の線膨張係数が第２の金属材料の線膨張係数よりも大きい場合、低温時には突出部１６の板厚方向の収縮量が硬化部２８の板厚方向の収縮量よりも大きいため、第１接合部１４と第２接合部２４との板厚方向の接触が確保される。一方、高温時には、突出部１６の径方向の膨張量が挿入孔２６の径方向の拡張量よりも大きいため、第１接合部１４と第２接合部２４との径方向の接触が確保される。反対に、第１の金属材料の線膨張係数が第２の金属材料の線膨張係数よりも小さい場合、低温時には挿入孔２６の径方向の縮小量が突出部１６の径方向の収縮量よりも大きいため、第１接合部１４と第２接合部２４との径方向の接触が確保される。一方、高温時には、硬化部２８の板厚方向の膨張量が突出部１６の板厚方向の膨張量よりも大きいため、第１接合部１４と第２接合部２４との板厚方向の接触が確保される。したがって、低温および高温環境における通電不良を防止できる。

また、第２接合部２４の第１接合部１４とは反対側の表面（図６における上面）において、硬化部２８は凹状に窪んでいる。そのため、第２部材２０の当該表面に対する突出部１６の突出量を低減できる。これにより、例えば、導電部材１に電動装置を取り付ける際に、突出部１６が作業の邪魔になることを防止できる。

また、硬化部２８の径方向長さＬは、かしめ加工により打ち潰された突出部１６の先端部の径方向長さｌより長く設計されている。そのため、塑性変形した突出部１６の上部が硬化部２８を超えてその周囲まで広がり、第２接合部２４の第１接合部１４とは反対側の表面から突出することを防止できる。

以下において、導電部材１の変形例について説明する。なお、以下の変形例は、上記実施形態の導電部材１に変更を加えたものであるため、変更箇所のみを説明し、同一の構造については同一の参照番号を付すことで重複する説明を省略する。

（変形例１）
突出部１６の上面１６ｕは、第２接合部２４の上面２４ｕよりも低い位置に限定されない。図７に示される変形例１では、突出部１６の上面１６ｕは第２接合部２４の上面２４ｕよりも高くなるように設計されている。また、突出部１６の上面１６ｕは接合部２４の上面２４ｕと同一平面に位置するよう設計されてもよい。

（変形例２）
突出部１６の上面１６ｕは、平坦でなくてもよい。図８に示される変形例２では、突出部１６の上面１６ｕは中央に向かって窪むように湾曲している。なお、突出部１６の上面１６ｕを平坦でない形状とする場合は、第１接合部１４と第２接合部２４とを確実に接合するために、突出部１６の軸に垂直な断面において上面１６ｕがその中心に関して点対称であることが好ましい。

（変形例３）
上記実施形態では第２接合部２４の上面２４ｕと硬化部２８の上面２８ｕとが段差状に形成されていたが、段差状以外の形状であってもよい。例えば、図９に示される変形例３では、上面２４ｕと上面２８ｕとが斜面４０によって相互に接続されている。同様に、第１接合部１４の絞り部１８の側面が傾斜面４２で構成されている。当該構成により、硬化部２８を加工硬化する際、または絞り加工により突出部１６および絞り部１８を形成する際に、段差状の角部に集中していた応力を分散することができるため、加工時における部材の破損を防止できる。なお、斜面４０および傾斜面４２はいずれか一方のみが設けられていてもよいし、例えば湾曲していてもよい。

（変形例４）
上記実施形態では、硬化部２８は第２部材２０のその他の部分よりも板厚が薄いが、その他の部分の板厚以上の板厚を有してもよい。例えば、図１０および図１１に示される変形例４では、第２部材２０を作成する際に挿入孔２６の周囲に他の部分よりも板厚の厚い板厚部５０を設け、加工硬化することで、図１１に示されるように他の部分と同じ板厚を有する硬化部５２が形成されている。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、第１部材１０が挿入孔および硬化部が形成された第２接合部を有し、第２部材２０が突出部が形成された第１接合部を有し、かしめにより相互に接合されてもよい。また、突出部１６および挿入孔２６を円形断面以外の形状、例えば方形断面を有する形状に形成してもよい。

１ 導電部材
１０ 第１部材
１２ 導線部
１４ 第１接合部
１６ 突出部
２０ 第２部材
２２ クリップ部
２４ 第２接合部
２６ 挿入孔
２８ 硬化部

Claims (3)

1. 金属製の導電部材であって、
   導線部を有する第１部材と、
   弾性変形可能なクリップ部を有する第２部材と、
   からなり、
   前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材は、突出部が設けられた板状の第１接合部を有し、他方の部材は、挿入孔が設けられた板状の第２接合部を有し、
   前記第２接合部は、前記挿入孔の周縁に加工硬化された硬化部を有し、
   前記突出部が前記挿入孔に挿入されており、前記第１接合部と前記第２接合部とが積層された状態で、前記突出部は前記硬化部にかしめられている導電部材。
2. 請求項１に記載の導電部材であって、
   前記第２接合部の前記第１接合部とは反対側の面において、前記硬化部は凹状に窪んでいる導電部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の導電部材であって、
   前記第２部材は、前記第１部材を形成する材料よりも大きな耐力を有する材料で形成されている導電部材。
   
   
   

Images