JP2018506162A - 電気端子および端子を形成するデバイス - Google Patents

電気端子および端子を形成するデバイス Download PDF

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Abstract

圧着デバイス（１００）は、アンビル（１１４）および圧着成形具部材（１１６）を含む。アンビルは、頂面（１１２）上に端子（１０２）を受け取るように構成される。圧着成形具部材は、圧着成形具部材の底面（１３２）から凹んだ成形輪郭形（１１８）を有する。成形輪郭形は、圧着成形具部材が圧着作業中にアンビルに向かって動くとき、端子の圧着バレル（１１０）に係合し、圧着バレルを圧着して圧着バレル内に配置された電気ワイヤ（１０４）に機械的および電気的に係合させるように構成される。成形輪郭形は、成形輪郭形の２つの側壁（１３４）間に延びる成形輪郭形の頂部成形面（１３６）に沿って少なくとも１つのポケット（１７０）を画定する。各ポケットは、圧着作業中に端子の圧着バレル内に対応する突起（１９６）を形成するように構成される。【選択図】図６

Description

本明細書に記載および／または例示する主題は、一般に、電気ワイヤ周りに端子を形成して端子アセンブリを作製する圧着デバイスの圧着成形具、および形成された端子に関する。
ワイヤの端部を終端するために、しばしば電気端子が使用される。そのような電気端子は、一般に、電気コンタクトおよび圧着バレルを含む。端子によっては、圧着バレルは、ワイヤの端部をその中に受け取る開いた領域を含む。圧着バレルは、ワイヤの端部周りに圧着されて、ワイヤ内の電気導体と端子との間の電気的接続を確立し、またワイヤ端部上で電気端子を機械的に保持する。ワイヤ端部の上に圧着されたとき、圧着バレルは、ワイヤの導体と電気コンタクトとの間の電気的および機械的接続を確立する。
ワイヤの導体は、銅、銅合金、銅覆鋼などから製造されることが多い。しかし、銅のコストが上昇するにつれて、アルミニウムがより低コストの代替導体材料になっている。アルミニウムはまた、銅より重量が軽く、したがってアルミニウムは、より軽量の代替導体材料でもある。しかし、導体材料としてアルミニウムを使用することに欠点がないわけではない。たとえば、アルミニウムを導体材料として使用することの１つの欠点は、導体が大気にさらされると、粘着性が強く導電性の乏しい酸化物層が導体の外面上に形成されることである。さらに、処理ステップからの表面汚染物質の蓄積が、表面導電率をさらに抑制する。そのような酸化物および／または他の表面汚染物質は、他の導体材料上にも形成されることがあるが、アルミニウムの場合は取り扱いが特に困難になることがある。
したがって、ワイヤと電気端子との間の確実な電気的接続および／またはワイヤの異なる導体間の確実な電気的接続を確立するには、そのような導体外面の酸化物層を貫通してアルミニウム材料に接触しなければならない。たとえば、圧着中に導体が別の導体および／または電気端子を擦ると、導体の酸化物層の少なくとも一部分が移動され、導体のアルミニウム材料を露出させることができる。しかし、特により大量の電気導体を含む直径のより大きいワイヤの場合、十分な電気的および機械的接合を実現し、それによって確実な電気的接続を確立するのに十分なほど、圧着作業中に酸化物層を移動させることは困難なことがある。
この問題に対する解決策は、アンビルおよび圧着成形具部材を含む本明細書に開示するような圧着デバイスによって提供される。アンビルは、頂面を有する。アンビルは、頂面上に端子を受け取るように構成される。圧着成形具部材は、圧着行程に沿って、アンビルに向かう方およびアンビルから離れる方へ可動である。圧着成形具部材は、圧着成形具部材の底面から凹んだ成形輪郭形を有する。成形輪郭形は、圧着成形具部材の底面から反対側の頂面に向かって延びる２つの側壁を含む。成形輪郭形は、圧着成形具部材が圧着作業中にアンビルに向かって動くとき、端子の圧着バレルに係合し、圧着バレルを圧着して圧着バレル内に配置された電気ワイヤに機械的および電気的に係合させるように構成される。成形輪郭形は、２つの側壁間に延びる成形輪郭形の頂部成形面に沿って少なくとも１つのポケットを画定する。各ポケットは、圧着作業中に端子の圧着バレル内に対応する突起を形成するように構成される。
本発明について、添付の図面を参照して例として次に説明する。
圧着デバイスの一実施形態の斜視図である。 一実施形態による電気端子の一実施形態の斜視図である。 図２に示した電気端子に圧着されるように構成された、電気ワイヤの一実施形態の断面図である。 一実施形態による圧着デバイスの圧着成形具部材の底面斜視図である。 一実施形態による圧着成形具部材の断面図である。 図１に示した圧着デバイスの圧着作業中に形成された、端子アセンブリの斜視図である。 図６に示した端子アセンブリの一部分の断面図である。
図１は、圧着デバイス１００の一実施形態の斜視図である。圧着デバイス１００は、電気端子１０２を電気ワイヤ１０４に圧着する。電気端子１０２および電気ワイヤ１０４は、端子アセンブリ１０６を形成する。一実施形態では、電気ワイヤ１０４は、端子１０２の圧着バレル１１０内に受け取られる電気導体１０８を有する。たとえば、ワイヤ１０４の端部部分１１３が、圧着バレル１１０内へ装入される露出された導体１０８を有する。圧着作業中、バレル１１０は、導体１０８周りに圧着されて、端子１０２と電気ワイヤ１０４との間に機械的および電気的接続を形成する。
圧着作業は、端子を形成して、この端子内に導体を機械的に保持し、導体と端子との間に電気的係合をもたらすことを伴う。端子を形成することは、開いた端子（たとえば、「Ｆ」型の圧着）の場合ように、ワイヤ導体周りにアームまたはタブを曲げること、または閉じた端子（たとえば、「Ｏ」型の圧着）の場合にように、ワイヤ導体周りに閉じたバレルを圧縮することを含むことができる。圧着行為中に端子がワイヤ周りに形成されるとき、端子の金属および／または端子内の導体の金属が押し出されることがある。端子と電気ワイヤとの間に確実な機械的接続および良質な電気的接続を提供することが望ましい。本明細書に開示する圧着成形具の実施形態を使用することで、圧着作業中に金属の押し出しによって形成された成形後の特徴が端子上にもたらされる。この成形具により、様々な端子形状および設計を有する様々なタイプの端子上に成形後の特徴を形成することができる。
圧着デバイス１００は、アンビル１１４および圧着成形具部材１１６を含む。例示する実施形態では、アンビル１１４は、ベース支持体１２２上に位置する。アンビル１１４は、端子１０２をその上に受け取る頂面１１２を有する。ワイヤ１０４の電気導体１０８は、アンビル１１４上で端子１０２の圧着バレル１１０内に受け取られる。圧着成形具部材１１６は、成形輪郭形１１８を含む。成形輪郭形１１８は、成形輪郭形１１８が端子１０２に係合するとき、導体１０８周りにバレル１１０を形成または圧着するように選択的に形作られる。成形輪郭形１１８は、圧着作業中に端子１０２およびワイヤ１０４が受け取られる圧着区間１２０の一部を画定する。アンビル１１４の頂面１１２はまた、圧着成形具部材１１６とアンビル１１４との間で端子１０２がワイヤ１０４に圧着されるとき、圧着区間１２０の一部分を画定する。
圧着成形具部材１１６は、圧着行程に沿って、アンビル１１４に向かう方およびアンビル１１４から離れる方へ可動である。圧着行程は、アンビル１１４から離れる上向き成分と、アンビル１１４に向かう下向き成分とを有する。圧着成形具部材１１６は、圧着軸１２４に沿って、アンビル１１４に向かう方およびアンビル１１４から離れる方へ双方向に動く。圧着成形具部材１１６は、圧着行程の下向き成分の期間中、圧着成形具部材１１６がアンビル１１４に向かって動くとき、電気導体１０８周りに端子１０２を形成する。図１には示されないが、圧着成形具部材１１６は、圧着行程に沿って圧着成形具部材１１６の動きを推進させる機械式アクチュエータに結合することができる。たとえば、圧着成形具部材１１６は、アプリケータまたはリード形成機械の可動ラムに結合することができる。さらに、アプリケータまたはリード形成機械はまた、圧着デバイス１００のアンビル１１４およびベース支持体１２２を含むことができ、または圧着デバイス１００のアンビル１１４およびベース支持体１２２に結合することができる。
圧着成形具部材１１６は、前面１２６と後面１２８との間に長手方向に延びる。圧着成形具１１６は、頂面１３０と底面１３２との間に垂直方向に延びる。本明細書で使用される場合、「頂部」、「底部」、「前面」、「後面」、「左」、および「右」などの相対的または空間的な用語は、参照する要素を区別するためだけに使用し、圧着デバイス１００または圧着デバイス１００の周囲環境内の特定の位置または向きを必ずしも必要としない。成形輪郭形１１８は、圧着成形具部材１１６の底面１３２に沿って画定される。たとえば、成形輪郭形１１８は、少なくとも部分的に底面１３２から頂面１３０の方へ上向きに延びる。成形輪郭形１１８は、底面１３２から延びる２つの側壁１３４と、２つの側壁１３４間に延びる頂部成形面１３６とを含む。図１の頂部成形面１３６は、２重アーチまたは「ｍ」の形状を有する。たとえば、頂部成形面１３６は、左側アーチ１３８および右側アーチ１４０を画定する。頂部成形面１３６は、前面１２６と後面１２８との間の圧着成形具部材１１６の長さの少なくとも一部に延びる。
一実施形態では、圧着バレル１１０は、２つのタブ１４２によって少なくとも部分的に画定される。圧着作業中、端子１０２は、アンビル１１４の頂面１１２上へ装入される。ワイヤ１０４は、圧着区間１２０の方へ装入方向（loading direction）１４４に動かされ、その結果、電気導体１０８は、端子１０２の圧着バレル１１０内で２つのタブ１４２間に受け取られる。圧着成形具部材１１６がアンビル１１４に向かって動くとき、成形輪郭形１１８は、圧着バレル１１０の上へ下降し、タブ１４２に係合して、電気導体１０８周りにタブ１４２を曲げ、または形作る。より具体的には、成形輪郭形１１８の側壁１３４および頂部成形面１３６は、圧着成形具部材１１６が下向きに動くにつれて、電気導体１０８の頂部の上へタブ１４２を徐々に曲げる。左側アーチ１３８は、端子１０２のタブ１４２の左側タブ１４２Ａに係合して曲げるように構成され、右側アーチ１４０は、タブ１４２の右側タブ１４２Ｂに係合して曲げるように構成される。
圧着行程中の圧着成形具部材１１６の最も低い位置（またはベース支持体１２２に最も近傍の位置）である圧着成形具部材１１６の下死点位置で、成形輪郭形１１８の一部は、アンビル１１４の頂面１１２を越えて延びることができる。端子１０２は、成形輪郭形１１８とアンビル１１４との間で圧縮され、それにより、端子１０２のタブ１４２は、ワイヤ１０４の電気導体１０８に機械的に係合し、電気的に接続して、端子アセンブリ１０６を形成する。高い圧縮力により、タブ１４２と導体１０８との間の金属間接合が引き起こされる。本明細書に記載する１つまたは複数の実施形態は、知られている端子アセンブリと比較して、得られる金属間接合または接続の機械的特性および電気伝導特性を改善するように、タブ１４２および電気導体１０８の圧縮を制御することを対象とする。
図２は、圧着作業前の電気端子１０２の一実施形態の斜視図である。端子１０２は、遠位端部１５０と近位端部１５２との間に延びる。端子１０２は、電気コンタクト部分１４６および圧着部分１４８を含む。コンタクト部分１４６は、端子１０２の遠位端部１５０まで延び、圧着部分１４８は、近位端部１５２まで延びる。コンタクト部分１４６は、遷移領域１５４によって圧着部分１４８から分離される。コンタクト部分１４６は、電気コンタクト１５６を含む。例示する実施形態では、電気コンタクト１５６は、バス端子または電池端子などの相手コンタクト（図示せず）をその中に受け取るように構成されたレセプタクルである。電気コンタクト１５６は、本明細書に示す電気コンタクト１５６に限定されるものではなく、むしろ端子１０２は、それだけに限定されるものではないが、ソケット、ばねコンタクト、ビームコンタクト、タブ、ねじ付きまたは他のタイプの機械的ファスナなどを受け取るための開口を有する構造など、任意のタイプの電気コンタクト１５６を含むことができる。
圧着部分１４８は、圧着バレル１１０を含む。バレル１１０は、タブ１４２およびベース１５８を含む。タブ１４２は、ベース１５８から延びる。ベース１５８およびタブ１４２は、露出された電気導体１０８（図１）を含む電気ワイヤ１０４（図１）の端部部分１１３（図１に示す）を受け取るように構成されたバレル１１０の開口１６０を画定する。バレル１１０は、端部部分１１３周りに圧着されて電気ワイヤ１０４を電気端子１０２に機械的および電気的に接続するように構成される。タブ１４２は、ベース１５８に一体化することができる。たとえば、左側タブ１４２Ａは、ベース１５８の左側縁部１５９に一体化されてそこから延び、右側タブ１４２Ｂは、ベース１５８の反対側の右側縁部１６１に一体化されてそこから延びる。図２では、左側縁部１５９および右側縁部１６１は、滑らかな曲線を有するが、他の実施形態では、より明白な角度を有することもできる。
タブ１４２Ａ、１４２Ｂは、ベース１５８からタブ１４２Ａ、１４２Ｂのそれぞれの端部１５７まで上向きに延びる。端部１５７は、図２に示す端子１０２の圧着前状態では、端子１０２の他の構成要素に接触していない。したがって、圧着部分１４８は、頂部で開いた「ｕ」字状または「ｖ」字状の断面を有することができる。圧着部分１４８は、任意選択で、圧着バレル１１０内の電気導体１０８に対するかみ込み（grip）を向上させるために、内面に沿ってぎざぎざ（serrations）または溝１６３をさらに含む。
例示する実施形態では、端子１０２は、圧着バレル１１０がタブ１４２間において頂部で開いているため、「Ｆ」型の端子である。しかし、１つまたは複数の代替実施形態では、端子は、閉じた圧着バレルを含む「Ｏ」型の端子とすることもできる（したがって、圧着バレルは、頂部に沿って開いていない）。たとえば、閉じた圧着バレルは、圧着バレルの端部に位置する開口を通って電気ワイヤの電気導体を受け取る円筒形または角柱形の形状を有することができる。タブを曲げることによって端子をワイヤに圧着するのではなく、圧着成形具部材１１６（図１）の成形輪郭形１１８（図１に示す）は、バレル内の導体と係合するように閉じた圧着バレルを圧縮することもできる。
電気端子１０２は、それだけに限定されるものではないが、銅、銅合金、銅覆鋼、アルミニウム、ニッケル、金、銀、金属合金など、１つまたは複数の導電性材料から製造することができる。電気端子１０２の１つもしくは複数の部分（たとえば、バレル１１０）またはすべてを、卑金属および／または金属合金から製造し、それを別の材料（たとえば、別の金属および／または金属合金）で被覆することもできる（たとえば、めっきなど）。たとえば、電気端子１０２の一部分または全体を銅ベースから製造し、それをニッケルでめっきすることができる。一実施形態では、端子１０２は、金属のシートまたはパネルから打抜き形成される。
図３は、電気ワイヤ１０４の一実施形態の断面図である。電気ワイヤ１０４は、図２の電気端子１０２に圧着されて端子アセンブリ１０６（図１に示す）を形成するように構成されている。図３に示す電気ワイヤ１０４は圧着前状態にあり、したがってワイヤ１０４は、端子１０２に圧着されていない。電気ワイヤ１０４は、電気導体１０８のグループまたは束と、電気導体１０８のグループを取り囲む電気絶縁層１６６とを含む。電気ワイヤ１０４は、任意の数の電気導体１０８を含むことができる。一実施形態では、導体１０８の束の断面積は、少なくとも１０ｍｍ２である。たとえば、導体１０８の束の断面積は、最高６０ｍｍ２とすることができ、または６０ｍｍ２を超えることができる。
電気導体１０８は、それだけに限定されるものではないが、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、銅覆鋼、ニッケル、金、銀、金属合金など、任意の材料から製造することができる。例示する実施形態では、電気導体１０８は、アルミニウムから製造される。アルミニウムは、たとえば、銅の代替えとして軽量かつ低コストを提供する。しかし、アルミニウムを電気導体材料として使用する１つの欠点は、電気導体１０８の金属（すなわち、アルミニウム）の外面上に形成されることがある酸化物および／または他の表面汚染物質（それだけに限定されるものではないが、残留しているワイヤ押出成形向上材料など）の層である。酸化物および／または他の表面汚染物質層は、たとえば、導体１０８が空気にさらされたとき、および／または電気導体１０８の処理（たとえば、押出成形プロセスなど）中に、形成されることがある。
そのような酸化物および／または他の表面汚染物質層は、アルミニウム以外の他の導体材料上に形成されることもあるが、アルミニウムの場合は取り扱いが特に困難になることがある。本明細書に記載および／または例示する実施形態は、電気導体１０８の１つまたは複数がアルミニウム以外の材料から製造される場合にも該当し、そのような場合にも使用することができることを理解されたい。さらに、本明細書に記載および／または例示する実施形態について、酸化物層に関して以下に説明するが、本明細書に記載および／または例示する方法および圧着工具は、酸化物層に加えて、または酸化物層の代わりに、他の表面材料層に対して使用することもできることを理解されたい。
電気ワイヤ１０４の電気導体１０８は、電気導体１０８のグループの周囲を形成する外側電気導体１０８ａのグループを含む。電気導体１０８はまた、外側電気導体１０８ａによって取り囲まれた内側電気導体１０８ｂのグループを含む。各電気導体１０８は、電気導体１０８のアルミニウム材料の外面を画定する金属表面１６２を含む。電気導体１０８はまた、たとえば電気導体１０８が空気にさらされたとき、電気導体１０８の金属表面１６２上に形成された酸化物層１６４を含む。酸化物層１６４は、金属表面１６２より電気伝導性が低い。したがって、１つの電気導体１０８と別の電気導体１０８および／またはバレル１１０（図１に示す）との間に確実な電気的接続を確立するために、圧着プロセス中に酸化物層１６４を移動させて、電気導体１０８の金属表面１６２を露出させ、金属表面１６２が他の導体１０８および／またはバレル１１０に直接接触することを可能にしなければならない。図３では、酸化物層１６４をよりはっきりと示すために、酸化物層１６４の厚さを強調している。
図１をさらに参照すると、端子１０２のタブ１４２がワイヤ１０４の端部部分１１３の電気導体１０８を押し付けると、電気導体１０８は、隣接する電気導体１０８およびタブ１４２の内面に対して、擦り付けられ、摺動し、または流れる。擦ることで、電気導体１０８の既存の酸化物層１６４を移動させ、かつ／または押し開け、それによって電気導体１０８のより導電性の高い金属表面１６２を露出させて、金属間接合の形成を可能にすることができる。たとえば、圧着作業中に電気導体１０８が互いにかつタブ１４２に対して動くことで、隣接する電気導体１０８間および外側電気導体１０８ａとタブ１４２との間に摩擦力が生じる。電気導体１０８が互いにかつタブ１４２に対して圧縮され、それに付随して酸化物の移動および／または金属の押し出しが生じるため、酸化物層のない少なくともいくつかの「新しい」金属表面１６２を互いに接合または溶接することができる。新しい金属表面１６２間に形成される接合は、介在する酸化物層１６４を伴って形成される接合より、機械的により強くかつ／または高い導電性を有することができる。
図１を引き続き参照すると、圧着作業中、圧着成形具部材１１６が、成形輪郭形１１８とアンビル１１４との間で圧着バレル１１０および電気導体１０８をその中に圧縮すると、圧着バレル１１０および導体１０８の金属の少なくとも一部が、長手方向に押し出され、その結果、金属は、より圧力の低い領域へ広がりまたは流れる。この押し出しが、上述した擦れを引き起こす。圧着作業中の金属の押し出しについて、本明細書では流れを参照して説明するが、金属が液体状態である必要はないことを理解されたい。いくつかの知られている圧着デバイスでは、導体および端子のタブは、圧着作業中に流れ方向の変動が制限されている。たとえば、端子の近位端部近傍に位置するタブの金属と導体の金属とはどちらも、近位端部の方へかつ／または近位端部を越えて流れることができる。
したがって、タブおよび隣接する導体の金属は、同じ概略的な方向にともに摺動しまたは流れることができ、したがって、タブと導体との間には、大きな相対的な動きはない。相対的な動きが制限されるため、タブの金属と導体の金属との間（および隣接する導体間）の擦れおよび摩擦の量も制限され、したがって金属表面から移動する酸化物の量が低減される。本明細書の１つまたは複数の実施形態では、圧着プロセス中、圧着バレル１１０および／または導体１０８が圧縮され、それにより様々な金属の流れが、知られている圧着デバイスより大きい乱流または特異な流れ（differential flow）を生じさせる。その結果、端子１０２の金属とワイヤ１０４の金属との間でより良好な擦れおよびより良好な接合が得られる。
図４は、一実施形態による圧着デバイス１００（図１に示す）の圧着成形具部材１１６の底面斜視図である。成形輪郭形１１８は、圧着成形具部材１１６の底面１３２に沿って画定される。成形輪郭形１１８は、前面１２６と後面１２８との間で圧着成形具部材１１６の長さに延びる。成形輪郭形１１８の頂部成形面１３６および側壁１３４は、所望の圧着形状を生じさせるように選択的に形作ることができる。たとえば、側壁１３４は、横方向内向きに傾斜しており、したがって、成形輪郭形１１８の幅は、底面１３２において、側壁１３４と頂部成形面１３６との間の境界面より大きい。したがって、圧着作業中、側壁１３４はそれぞれ、端子（図１）の対応するタブ１４２（図１に示す）に係合し、タブ１４２を曲げ始めるが、その後、頂部成形面１３６がタブ１４２に係合し、タブ１４２を引き続き曲げて、タブ１４２をワイヤ１０４（図１）の電気導体１０８（図１）に押し付ける。例示する実施形態では、成形輪郭形１１８は、圧着軸１２４周りで対称であり、「Ｆ」型の圧着をもたらすように構成される。しかし、他の実施形態では、成形輪郭形１１８を異なる形状にして、他のタイプの圧着を実現することもできる。
一実施形態では、圧着成形具部材１１６は、頂部成形面１３６から延びる少なくとも１つのポケット１７０を画定する。例示する実施形態では、圧着成形具部材１１６は、２つのポケット１７０を含むが、他の実施形態では、圧着成形具部材１１６は、１つまたは３つ以上のポケット１７０を有することもできる。ポケット１７０は、頂部成形面１３６内の窪みである。例示する実施形態では、窪みは球状の形状を有するが、他の実施形態では、ポケット１７０の窪みは他の形状を有することもできる。各ポケット１７０の内側部分１７２は、頂部成形面１３６の他の部分よりも圧着成形具部材１１６の頂面１３０に近い（図１に示すアンビル１１４から遠い）。たとえば、図５に示すように、各ポケット１７０の内側部分１７２は、ポケット１７０の前（たとえば、ポケット１７０と前面１２６との間）に位置する頂部成形面１３６の前方部分１７４より、アンビル１１４から遠い。さらに、各ポケット１７０の内側部分１７２は、ポケット１７０の後ろに位置する頂部成形面１３６の後方部分１７６より、アンビル１１４から遠い。ポケット１７０は、圧着作業中に端子１０２（図１に示す）内に対応する成形後の特徴（たとえば、図６に示す突起１９６）を形成するように構成される。
例示する実施形態では、圧着成形具部材１１６は、頂部成形面１３６の左側アーチ１３８から延びる１つのポケット１７０と、頂部成形面１３６の右側アーチ１４０から延びる１つのポケット１７０とを画定する。２つのポケット１７０は、列１７８に並べて位置合わせすることができる。列１７８は、圧着成形具部材１１６の横方向軸１８０に対して平行に延びる。別法として、圧着成形具部材１１６は、アーチ１３８、１４０の一方または両方に沿って複数のポケット１７０を含むことができ、複数のポケット１７０を複数の列に位置合わせすることができる。
一実施形態では、頂部成形面１３６は、前方フレア部分１８２と、後方フレア部分１８４と、それらの間に配置された中間部分１８６とを画定する。前方フレア部分１８２は、少なくとも圧着成形具部材１１６の前面１２６近傍に位置し、後方フレア部分１８４は、少なくとも後面１２８近傍に位置する。前方フレア部分１８２および後方フレア部分１８４はそれぞれ、中間部分１８６からの距離が増大するにつれて、圧着成形具部材１１６の頂面１３０の方へ徐々に延びる。前方フレア部分１８２および後方フレア部分１８４は、本明細書でより詳細に説明するように、圧着応力の高い領域から中間部分１８６に沿って離れる方向に圧着の段階的な歪取りを提供するように構成される。例示する実施形態では、ポケット１７０は、中間部分１８６に沿って画定される。
代替実施形態では、ポケットは、中間部分１８６に加えて、または中間部分１８６の代わりに、一方または両方のフレア部分１８２、１８４に沿って画定することもできる。１つまたは複数の代替実施形態では、頂部成形面１３６は、前方フレア部分１８２および後方フレア部分１８４の両方を含まない。たとえば、頂部成形面１３６は、前方フレア部分１８２および中間部分１８６のみを含むことができ、後方フレア部分１８４および中間部分１８６のみを含むことができ、または中間部分１８６のみを含み、フレア部分１８２、１８４をどちらも含まないこともできる。
図５は、一実施形態による圧着成形具部材１１６の断面図である。例示する断面は、成形輪郭形１１８（図４に示す）の頂部成形面１３６の長手方向の輪郭を示す。例示する実施形態では、頂部成形面１３６は、前面１２６から延びる前方フレア部分１８２と、中間部分１８６と、後面１２８まで延びる後方フレア部分１８４とを含む。中間部分１８６は、中間部分１８６内で頂部成形面１３６の前方部分１７４と後方部分１７６との間にポケット１７０を画定する。一実施形態では、前方部分１７４および後方部分１７６はどちらも、長手方向の輪郭に沿って概して直線形に延びる。ポケット１７０を画定する内側部分１７２は非直線形であるが、中間部分１８６は、ポケット１７０を取り囲む部分１７４、１７６に沿って直線形とすることができる。
図６は、図１に示す圧着デバイス１００の圧着作業中に形成される端子アセンブリ１０６の斜視図である。具体的には、図６は、電気ワイヤ１０４の端部部分１１３の位置で導体１０８周りにバレル１１０が圧着された後の端子１０２を示す。端子１０２の圧着部分１４８のタブ１４２は、曲げられて折り畳まれ、電気導体１０８を取り囲んで係合する。タブ１４２は、電気導体１０８に機械的に固定される。タブ１４２の端部１５７は、電気導体１０８の頂部１８８の上で互いに係合する。任意選択で、タブ１４２の端部１５７は、少なくとも部分的に互いに重複することができる。圧着部分１４８の頂部外面１９０は、圧着成形具部材１１６（図４）の成形輪郭形１１８（図４）の頂部成形面１３６（図４に示す）によって形成される。頂部外面１９０の形状は、頂部成形面１３６を補完（complement）する。一実施形態では、頂部外面１９０は、成形輪郭形１１８の左側アーチ１３８および右側アーチ１４０（図４に示す）によって画定される２重アーチ形状を有する。左側タブ１４２Ａは、２重アーチ形状の第１のアーチ１９２を画定し、右側タブ１４２Ｂは、第２のアーチ１９４を画定する。
一実施形態では、端子１０２の圧着部分１４８は、圧着作業中に圧着成形具部材１１６（図１に示す）によって形成された少なくとも１つの成形後の特徴を画定する。例示する実施形態では、成形後の特徴は、頂部外面１９０から外向きに延びる突起１９６である。図６に示す端子１０２は、２つの突起１９６を含む。突起１９６は、圧着成形具部材１１６（図４）のポケット１７０（図４に示す）によって形成され、ポケット１７０に対して相補形である。突起１９６は、膨らみ、節、リッジ、リブ、円筒形状、直角プリズムの形状など、任意の突出形状を有することができる。各突起１９６は、頂部外面１９０の周辺領域より、端子１０２の底部外面１９８から遠くへ延びる。たとえば、突起１９６は、突起１９６の遠位側である（たとえば、端子１０２の遠位端部１５０により近い）頂部外面１９０の遠位部分２００より、底部外面１９８から遠くへ延びる。
突起１９６はまた、突起１９６の近位側である（たとえば、端子１０２の近位端部１５２により近い）頂部外面１９０の近位部分２０２より、底部外面１９８から遠くへ延びる。遠位部分２００および近位部分２０２は、端子１０２のフレア部分ではなく、頂部外面１９０のうち突起１９６をじかに取り囲む部分を指す。端子１０２は、第１のアーチ１９２および第２のアーチ１９４のそれぞれに沿って頂部外面１９０から延びる少なくとも１つの突起１９６を含むことができる。例示する実施形態では、端子１０２は、アーチ１９２、１９４のそれぞれに１つずつ、２つの突起１９６を含み、２つの突起１９６は、列２０４を画定するように並べて位置合わせされる。列２０４は、圧着成形具部材１１６（図４）のポケット１７０（図４）の列１７８（図４に示す）に対応する。上述したように、他の実施形態は、端子１０２の頂部外面１９０に沿って他の数および配置の突起１９６を含むこともできる。本明細書で使用される場合、突起１９６を膨らみ１９６と呼ぶが、突起１９６は、湾曲して膨らんだ形状に限定されるものではない。
一実施形態では、端子１０２の頂部外面１９０は、少なくとも遠位端部１５０近傍に位置する遠位フレア部分２０６と、少なくとも近位端部１５２近傍に位置する近位フレア部分２０８とを画定する。遠位フレア部分２０６と近位フレア部分２０８との間の部分を、締付け部分２１０と呼ぶ。締付け部分２１０は、概して、フレア部分２０６、２０８より小さい直径または断面積を有し、圧着部分１４８に沿って高応力領域を画定する。締付け部分２１０は、第１のリップ２１２によって遠位フレア部分２０６から分離され、第２のリップ２１４によって近位フレア部分２０８から分離される。端子１０２の高さは、頂部外面１９０と底部外面１９８との間に画定される。図６および図７に示すように、端子１０２の高さは、近位フレア部分２０８に沿って、近位端部１５２から第２のリップ２１４に向かう方向に徐々に減少し、端子１０２の高さは、遠位フレア部分２０６に沿って、第１のリップ２１２から端子１０２の遠位端部１５０に向かって徐々に増大する。
遠位フレア部分２０６および近位フレア部分２０８は、高応力締付け部分２１０の両端部に、段階的な歪取りのための経路を提供する。したがって、圧着作業中、電気導体１０８およびタブ１４２の金属の少なくとも一部を、高圧力締付け部分２１０から外向きに遠位フレア部分２０６および／または近位フレア部分２０８に沿って押し出すことができる。代替実施形態では、端子１０２は、遠位フレア部分２０６および近位フレア部分２０８の両方ではなく、１つのフレア部分のみを含む。別の代替実施形態では、端子１０２は、フレア部分を含まないこともできる。
図７は、図６に示す端子アセンブリ１０６の一部分の断面図である。この断面は、端子アセンブリ１０６の長手方向の輪郭を示す。電気ワイヤ１０４の電気導体１０８は、端子１０２の圧着部分１４８の開口１６０内を長手方向に延びる。圧着作業中、圧着成形具部材１１６（図１に示す）は、電気導体１０８の頂部１８８上へタブ１４２を圧縮する。圧縮力による圧力は、導体１０８およびタブ１４２の金属を押し出し、圧力が低減された領域まで金属を流し、摺動させ、または他の形で動かす。圧力が低減された領域とは、圧着成形具部材１１６の頂部成形面１３６（図４）に沿って位置する前方フレア部分１８２（図４に示す）、後方フレア部分１８４（図４）、およびポケット１７０（図４）である。したがって、タブ１４２の金属および／または導体１０８の金属を含めて、端子１０２の締付け部分２１０に沿って位置する金属は、圧着作業中、遠位フレア部分２０６、近位フレア部分２０８、および膨らみ１９６の方へ押し込まれる。
たとえば、図７に示すように、端子１０２の頂部外面１９０の遠位部分２００と位置合わせされた一部の金属は、膨らみ１９６に向かって近位方向２２０に流れ、遠位部分２００と位置合わせされた一部の金属は、遠位フレア部分２０６に向かって遠位方向２２２に流れる。同様に、頂部外面１９０の近位部分２０２と位置合わせされた一部の金属は、膨らみ１９６に向かって遠位方向２２２に流れ、近位部分２０２と位置合わせされた一部の金属は、近位フレア部分２０８に向かって近位方向２２０に流れる。
金属の流れまたは押し出しにより、圧着成形具部材１１６（図４）のポケット１７０（図４に示す）は、圧着作業中、押し出された金属で少なくとも部分的に充填される。ポケット１７０を充填する金属は、端子１０２のタブ１４２および／または電気導体１０８に起因することができる。たとえば、電気導体１０８の頂部１８８の上の端子１０２の壁の厚さは、タブ１４２の頂部外面１９０と頂部内面２２４との間に画定される。頂部内面２２４は、電気導体１０８に係合する。端子１０２の壁の厚さは、膨らみ１９６に沿って、膨らみ１９６の両側の遠位部分２００および近位部分２０２より大きくすることができる。端子１０２の厚さが膨らみ１９６に沿ってより大きいということは、端子１０２からの少なくとも一部の金属が、周辺領域からポケット１７０内へ流れ、ポケット１７０を少なくとも部分的に充填して、膨らみ１９６を形成することを示す。
さらに、電気導体１０８の少なくとも一部は、膨らみ１９６と位置合わせされる部分において、膨らみ１９６から離れて配置された部分より厚くすることができる。たとえば、図７に示すように、導体１０８の少なくともいくつかは、長手方向の輪郭内に、対応する膨らみ１９６と位置合わせされた起伏（undulations）２２６を有することができ、起伏２２６の厚さは、同じ導体１０８の他の部分より大きくすることができる。起伏２２６は、導体１０８の金属が、圧着作業中に端子１０２のフレア部分２０６、２０８の方だけでなく、ポケット１７０の方へも流れることができることを示す。したがって、ポケット１７０を充填して膨らみ１９６を形成する金属の少なくとも一部は、導体の起伏２２６に起因することができる。
図７に示すように、端子アセンブリ１０６を形成するための圧着作業中の金属の流れは、知られている端子アセンブリ内より乱れている。たとえば、長手方向の端部の方へ単に広がりかつ／または摺動するのではなく、端子１０２および／または導体１０８の金属の少なくとも一部は、ポケット１７０（図４に示す）の方へ流れて、膨らみ１９６を形成する。図７に示す断面は、近位方向２２０および遠位方向２２２における２つの流れのみを示すが、ポケット１７０は３次元であり、したがって金属は、膨らみ１９６を取り囲むすべての方向から膨らみ１９６に向かって流れることができる（図示する遠位部分２００および近位部分２０２からだけでない）ことを理解されたい。したがって、圧着作業中、端子１０２および導体１０８の金属は、様々な方向に流れて、特異な押出し流れをもたらす。特異な押出し流れは、概して同じ方向に摺動する金属とは対照的に、接触している金属間の摩擦力を増大させる。
摩擦力を増大させることで、より大きいエネルギーをもたらし、金属が互いに擦り合ったとき導体１０８のアルミニウム金属表面１６２（図３）を取り囲む酸化物層１６４（図３に示す）を破壊し、低い導通抵抗を有する強い金属間接合を形成する。したがって、圧着成形具部材１１６（図４に示す）内のポケット１７０は、圧着作業中に押し出し流の乱流を増大させることができ、その結果、擦れを向上し、他の知られている端子アセンブリより強く導電性が高い金属間接合をもたらす。
特異な押出し流れはまた、電気導体１０８が端子１０２とは異なる金属から形成されることにより向上させることができる。たとえば、電気導体１０８は、アルミニウムとすることができ、端子１０２は、少なくともある程度の銅を含むことができる。アルミニウムは銅より柔らかく、銅とは異なる膨張係数を有する。したがって、圧着作業中、アルミニウム導体１０８は、端子１０２のタブ１４２より大きく流れることができる。たとえば、圧着作業中、金属の異なる特性のため、導体の一部の金属が、端子の隣接する部分の金属に比べて、より大きい距離にわたって、より大きい流量で流れることができ、またはより大きい体積の金属が遠位方向２２２に流れることができる。これらの異なる金属特性は実質上、２つの金属が概して同じ方向に流れる領域内でも、勾配のある特異な流れをもたらすことができる。
例示する実施形態では、端子１０２は、圧着部分１４８の遠位側に位置するコンタクト部分１４６（図２に示す）を含むが、１つまたは複数の代替実施形態では、端子は、コンタクト部分を含まなくてもよい。たとえば、端子は、２つの異なるワイヤを電気的に接続するスライス端子アセンブリを形成するように構成することができる。この端子は、両方のワイヤの電気導体に係合する単一の圧着部分を含むことができ、または各ワイヤに対して異なる圧着部分を含むことができる。これらのワイヤの一方は、端子の遠位端部から延びることができ、他方のワイヤは、近位端部から延びることができる。そのような端子は、上述したように、圧着作業中に圧着成形具部材の成形輪郭形に沿って対応するポケットによって形成される少なくとも１つの膨らみを含むことができる。
上記の説明は、制限ではなく例示を目的とすることを理解されたい。たとえば、前述の実施形態（および／またはそれらの態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの修正を加えることができる。本明細書に記載する寸法、材料のタイプ、様々な構成要素の向き、ならびに様々な構成要素の数および位置は、特定の実施形態のパラメータを画定することを目的とし、何ら限定的ではなく、単に例示的な実施形態である。特許請求の範囲の精神および範囲内の他の多くの実施形態および修正形態が、上記の説明を読めば当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲に与えられる均等物の完全な範囲とともに、決定されるべきである。

Claims (20)

  1. 頂面（１１２）を有し、前記頂面上に端子（１０２）を受け取るように構成されたアンビル（１１４）と、
    圧着行程に沿って、前記アンビルに向かう方および前記アンビルから離れる方へ可動である圧着成形具部材（１１６）とを備え、
    前記圧着成形具部材は、前記圧着成形具部材の底面（１３２）から凹んだ成形輪郭形（１１８）を有し、
    前記成形輪郭形は、前記圧着成形具部材の前記底面から反対側の頂面（１３０）に向かって延びる２つの側壁（１３４）を含み、
    前記成形輪郭形は、前記圧着成形具部材が圧着作業中に前記アンビルに向かって動くとき、前記端子の圧着バレル（１１０）に係合し、前記圧着バレルを圧着して前記圧着バレル内に配置された電気ワイヤ（１０４）に機械的および電気的に係合させるように構成され、
    前記成形輪郭形は、前記２つの側壁間に延びる前記成形輪郭形の頂部成形面（１３６）に沿って少なくとも１つのポケット（１７０）を画定し、各ポケットは、前記圧着作業中に前記端子の前記圧着バレル内に対応する突起（１９６）を形成するように構成されている、
    圧着デバイス（１００）。
  2. 前記少なくとも１つのポケット（１７０）は、前記成形輪郭形（１１８）の前記頂部成形面（１３６）から前記圧着成形具部材（１１６）の前記頂面（１３０）に向かって凹んでおり、したがって、各ポケットの内側部分（１７２）が、前記頂部成形面のうち前記頂面に対して前記ポケットに隣接する部分（１７４）よりも前記頂面に近い、
    請求項１に記載の圧着デバイス（１００）。
  3. 前記頂部成形面（１３６）は、
    前記圧着成形具部材（１１６）の長手方向軸に沿って前記少なくとも１つのポケット（１７０）の前に位置する前方部分（１７４）と、
    前記長手方向軸に沿って前記少なくとも１つのポケットの後ろに位置する後方部分（１７６）とを含み、
    前記前方部分および前記後方部分は、前記圧着成形具部材の長手方向の断面輪郭に沿って直線形に延び、
    前記少なくとも１つのポケットは、前記長手方向の断面輪郭に沿って非直線形である、
    請求項１に記載の圧着デバイス（１００）。
  4. 前記成形輪郭形（１１８）の前記頂部成形面（１３６）は、
    フレア部分（１８２）と、
    前記圧着成形具部材（１１６）の長手方向軸に沿って前記フレア部分に隣接する中間部分（１８６）とを画定し、
    前記フレア部分は、前記圧着成形具部材の長手方向の断面輪郭に沿って前記中間部分に対して横断方向に傾斜しており、前記少なくとも１つのポケット（１７０）は、前記頂部成形面の前記フレア部分または前記中間部分のうちの少なくとも１つに沿って画定されている、
    請求項１に記載の圧着デバイス（１００）。
  5. 前記成形輪郭形（１１８）は、前記頂部成形面（１３６）の前記中間部分（１８６）に沿って少なくとも１つのポケット（１７０）を画定し、前記頂部成形面の前記フレア部分（１８２）に沿ってポケットを画定しない、
    請求項４に記載の圧着デバイス（１００）。
  6. 前記成形輪郭形（１１８）の前記頂部成形面（１３６）は、
    少なくとも前記圧着成形具部材（１１６）の前面（１２６）近傍に位置する前方フレア部分（１８２）と、
    少なくとも前記圧着成形具部材の後面（１２８）近傍に位置する後方フレア部分（１８４）と、
    前記前方フレア部分と前記後方フレア部分との間に配置された中間部分（１８６）とを画定し、
    前記少なくとも１つのポケット（１７０）は、前記前方フレア部分、前記後方フレア部分、または前記中間部分のうちの少なくとも１つに沿って画定されている、
    請求項１に記載の圧着デバイス（１００）。
  7. 前記成形輪郭形（１１８）の前記頂部成形面（１３６）は、左側アーチ（１３８）および右側アーチ（１４０）を含む２重アーチ形状を有し、
    前記左側アーチは、前記圧着作業中に前記端子（１０２）の前記圧着バレル（１１０）の左側タブ（１４２Ａ）に係合して曲げるように構成され、
    前記右側アーチは、前記圧着作業中に前記端子の前記圧着バレルの右側タブ（１４２Ｂ）に係合して曲げるように構成されている、
    請求項１に記載の圧着デバイス（１００）。
  8. 前記圧着成形具部材（１１６）は、前記左側アーチ（１３８）から延びる少なくとも１つのポケット（１７０）と、前記右側アーチ（１４０）から延びる少なくとも１つのポケットとを画定している、請求項７に記載の圧着デバイス（１００）。
  9. 前記圧着成形具部材（１１６）の前記成形輪郭形（１１８）は、複数のポケット（１７０）の少なくとも１つの列（１７８）を含み、
    各列は、並べて位置合わせされた複数のポケットを有する、
    請求項１に記載の圧着デバイス（１００）。
  10. 前記圧着成形具部材（１１６）の前記成形輪郭形（１１８）は、圧着軸（１２４）周りで対称である、
    請求項１に記載の圧着デバイス（１００）。
  11. 電気導体（１０８）を含む電気ワイヤ（１０４）と、近位端部（１５２）と遠位端部（１５０）との間に延びる電気端子（１０２）と、を備える端子アセンブリ（１０６）であって、
    前記電気端子は、前記電気ワイヤに圧着される圧着バレル（１１０）を有し、それにより前記圧着バレルは、前記電気ワイヤの前記電気導体を取り囲んで機械的および電気的に係合し、前記電気ワイヤに前記端子を固定し、
    前記圧着バレルは、前記圧着バレルの頂部外面（１９０）から延びる少なくとも１つの圧着成形後の突起（１９６）を含む、
    端子アセンブリ（１０６）。
  12. 前記圧着バレル（１１０）は、前記頂部外面（１９０）とは反対側に底部外面（１９８）を含み、
    各圧着成形後の突起（１９６）は、前記頂部外面から延び、したがって前記圧着成形後の突起は、前記頂部外面のうち前記圧着成形後の突起に隣接する部分より、前記底部外面から遠くに位置している、
    請求項１１に記載の端子アセンブリ（１０６）。
  13. 前記圧着バレルは、互いに係合するように曲げられて、前記電気ワイヤ（１０４）の前記電気導体（１０８）を取り囲んで係合する２つのタブ（１４２）を含み、
    前記２つのタブは、前記圧着バレル（１１０）の前記頂部外面（１９０）を画定し、したがって前記少なくとも１つの圧着成形後の突起（１９６）は、前記２つのタブのうちの少なくとも１つから延びている、
    請求項１１に記載の端子アセンブリ（１０６）。
  14. 前記頂部外面（１９０）は、２重アーチ形状を有し、
    前記２つのタブ（１４２）のうちの第１のタブ（１４２ａ）は、前記２重アーチ形状のうちの第１のアーチ（１９２）を画定し、
    前記２つのタブのうちの第２のタブ（１４２ｂ）は、前記２重アーチ形状のうちの第２のアーチ（１９４）を画定し、
    前記圧着バレル（１１０）は、前記第１のアーチから延びる少なくとも１つの圧着成形後の突起（１９６）と、前記第２のアーチから延びる少なくとも１つの圧着成形後の突起（１９６）とを含む、
    請求項１３に記載の端子アセンブリ（１０６）。
  15. 前記電気導体（１０８）は、アルミニウムから構成されている、
    請求項１１に記載の端子アセンブリ（１０６）。
  16. 前記圧着バレル（１１０）の厚さが、前記頂部外面（１９０）と、前記電気導体（１０８）の頂面（１８８）に係合する頂部内面（２２４）との間に画定され、
    前記圧着バレルの前記厚さは、各圧着成形後の突起（１９６）に沿って、前記圧着バレルのうち前記圧着成形後の突起に隣接する部分より大きい、
    請求項１１に記載の端子アセンブリ（１０６）。
  17. 前記電気ワイヤ（１０４）の前記電気導体（１０８）は、前記端子（１０２）の前記圧着バレル（１１０）内で長手方向に延び、
    前記電気導体の少なくともいくつかは、前記電気導体の長手方向の輪郭内に、前記圧着バレル内の対応する圧着成形後の突起（１９６）と位置合わせされた起伏（２２６）を有する、
    請求項１１に記載の端子アセンブリ（１０６）。
  18. 前記端子（１０２）の前記圧着バレル（１１０）は、フレア部分（２０６）と、前記フレア部分に隣接する締付け部分（２１０）とを画定し、
    前記フレア部分は、前記締付け部分に対して傾斜しており、前記少なくとも１つの圧着成形後の突起（１９６）は、前記締付け部分から延びている、
    請求項１１に記載の端子アセンブリ（１０６）。
  19. 前記電気ワイヤ（１０４）は、第１の電気ワイヤであり、
    前記第１の電気ワイヤは、前記端子（１０２）の前記近位端部（１５２）から延び、
    前記圧着バレル（１１０）は、前記端子の前記遠位端部（１５０）から延びる第２の電気ワイヤの電気導体を取り囲んで機械的および電気的に係合するようにさらに構成されている、
    請求項１１に記載の端子アセンブリ（１０６）。
  20. 前記圧着バレル（１１０）は、
    前記端子（１０２）の前記近位端部（１５２）まで延びる近位部分と、
    前記端子の前記遠位端部（１５０）まで延びる遠位部分とを有し、
    前記近位部分は、前記第１の電気ワイヤ（１０４）の前記電気導体（１０８）を取り囲んで係合し、
    前記遠位部分は、前記第２の電気ワイヤの前記電気導体を取り囲んで係合し、
    前記圧着バレルは、前記近位部分に沿って前記頂部外面（１９０）から延びる少なくとも１つの圧着成形後の突起（１９６）と、前記遠位部分に沿って前記頂部外面から延びる少なくとも１つの圧着成形後の突起と、を含む、
    請求項１９に記載の端子アセンブリ（１０６）。
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