JP5121801B2 - アルミニウムワイヤで使用するための電気的連結システム - Google Patents

Description

多くの電気技術の基礎には、様々な電気デバイスが互いに連結可能であるということが含まれる。電気導体（ワイヤや同軸ケーブル等）及び電気導体の少なくとも一端に連結された導電性端子を含む、幾つかの種類の電気ケーブルアッセンブリを使用して、これらの電気デバイスを連結するのが一般的である。導電性端子は、代表的には、かしめ（クリンプ止め）工具を使用して導体の端部に「かしめ（クリンプ止め）」される。これにより端子を導体の周囲で再形成し、しっかりとした連結部を形成する。かしめ（クリンプ止めし）た導体端部をコネクタとも呼ぶ。使用では、端子を使用して導体を電気デバイスに連結する。多くの場合、電気デバイスの信頼性は、部分的には、端子と導体との間に形成された連結部（即ち、かしめ、換言すれば、クリンプ止め）の品質で決まる。かくして、かしめ（クリンプ止め）は、電気的連結を提供するばかりでなく、捩じり力及び引っ張り力に対して保護するための機械的連結部を提供する。こうした力は、端子又はワイヤを損傷し、電気的連結を絶つ場合がある。

周知のかしめ（クリンプ）型コネクタは、端子とワイヤとの間を電気的に及び機械的に連結する上で、かしめ（クリンプ）作用の力又は圧力だけを使用する。しかしながら、この力は、ワイヤ又は端子のいずれかを損傷したり破壊したりし易い。損傷や破壊が起こらないようにするために比較的小さいかしめ（クリンプ）力を使用すると、電気的又は機械的連結がシステムの必要に対して不適当になってしまう場合がある。更に、圧力接触法を使用して端子と導体との間に効果的な電気連結部を形成することは、端子及び導体の表面上の様々な腐食生成物によって妨げられる。こうした障害を解決するために様々な方法が使用されてきたが、これらのうち、大量生産に成功したものはほとんどなかった。

別の考慮は、長期間に亘って及び多くの様々な環境因子に対して安定した電気的連結部を形成することである。これは、多くの場合、最初の機械的連結で、ワイヤ及び端子の両方の表面腐食を解決できることを必要とする。この種の連結は、アルミニウムワイヤを使用する場合に特に困難である。これは、アルミニウムの硬さが低く、アルミニウム上に形成された腐食生成物がアルミニウムそれ自体よりも遥かに硬いためである。

かくして、ワイヤ及び／又は端子を損傷したり破壊したりすることなく、堅固な電気的及び機械的連結を提供する、腐食による連結部の障害を解消できるコネクタが必要とされている。

連結機構は、金属製セグメントを含む。この金属製セグメントは、少なくとも一方の側部が連結機構の残りに機械的に電気的に連結される。セグメントの中央領域では、セグメントの両側の各々から少なくとも一つのタブが突出している。少なくとも、中央領域には複数の金属製変形部が設けられており、これらの変形部は、アルミニウムに押し付けられたとき、アルミニウムに電気的に連結するため、アルミニウムの表面の腐食を穿通できる。

図１Ａは、ローレット目状（つぶ状）の金属領域を持ち、各側部に一つのタブが設けられた、ワイヤの周囲にかしめる（クリンプ止めする）ためのコネクタセグメントを示す図である。 図１Ｂは、リッジ状金属領域を持ち、各側部に一つのタブが設けられた、ワイヤの周囲にかしめる（クリンプ止めする）ためのコネクタセグメントを示す図である。 図１Ｃは、ワイヤに巻き付けた、各側部に一つのタブが設けられたコネクタセグメントを示す図である。 図２Ａは、ローレット目状の金属領域を持ち、各側部に二つのタブが設けられた、ワイヤの周囲にかしめる（クリンプ止めする）ためのコネクタセグメントを示す図である。 図２Ｂは、ワイヤに巻き付けた、各側部に二つのタブが設けられたコネクタセグメントを示す図である。 図３Ａは、各側部に二つのタブが設けられており、これらのタブがワイヤに巻き付けてあり、ノッチによって離間されており、二つのタブが異なるレベルの力でかしめられた（クリンプ止めされた）、コネクタセグメントを示す図である。 図３Ｂは、各側部に二つのタブが設けられており、これらのタブがワイヤに巻き付けてあり、段が形成されるように二つのタブが異なるレベルの力でかしめられた（クリンプ止めされた）、コネクタセグメントを示す図である。

導体（即ちワイヤやケーブル等）に対して電気的に及び機械的に連結するためのコネクタとしては、変形部又はローレット目が設けられた端子が挙げられる。これにより、端子が、導体の周囲にかしめられた（すなわち、クリンプ止めされた）とき、導体及び／又は端子に存在する腐食にも関わらず、端子と導体との間を電気的に連結する。変形部は、更に、導体の周囲にかしめられた（クリンプ止めされた）とき、機械的連結及び強度を提供する。一つの例示の方法では、端子には、更に、間にノッチ（切欠き部）が形成された複数のタブが設けられている。これらのノッチにより、かしめ（クリンプ止め）プロセス中、導体をノッチ領域に亘って部分的に再分配できる。腐食生成物が表面上に形成されやすい軟質の金属、例えばアルミニウムについては、かしめ（クリンプ止め）プロセス中、ノッチにより、ノッチがない場合よりも多くの力を加えることができる。

図１Ａは、導体の周囲にかしめる（すなわち、クリンプ止めする）ための端子１００の一部を示す。セグメント１００は、複数のローレット目１０６を含む、ローレット目が設けられた金属領域を含む。突起状に形成された図示のローレット目１０６のパターンは例示であり、任意の所望のパターンをなしていてもよい。ローレット目１０６の様々なパターンにより、様々な電気的及び／又は機械的連結特性を提供する。ローレット目１０６のパターンは、図示の領域に限定されず、用途の必要に合わせて領域を拡げてもよいし減少してもよい。ローレット目１０６は、剥き出しのワイヤに対して電気的に及び機械的に連結するように設計されていてもよく、又は別の態様では、ワイヤ表面のコーティングを穿通することによって連結し、これによってワイヤと接触するように設計されていてもよい。ローレット目１０６の代わりに、所望の電気的及び／又は機械的連結特性を提供する任意の他の形状を用いてもよい。

セグメント１００は、各側部に、一つのタブ区分１０４を含む。図示の大きさ及び形状のタブ１０４は例示であり、ワイヤの直径又は他の関連したパラメータに従って調節してもよい。タブ１０４は、二つの側部間に配置された、先端１０２を二分する軸線を中心として互いに鏡像対称をなすように示してある。これは一つの例示の実施例であり、セグメント１００はこの説明に限定されない。セグメント１００の変形例は、互いに大きく異なるタブ１０４がセグメントの二つの側部に設けられていてもよい。

図１Ｂは、図１Ａに示すのと同様のコネクタセグメントを示すが、このコネクタセグメントには、ローレット目１０６がリッジ（すなわち、細長い隆起部又は突起部）１０７のパターンで設けられている。リッジ１０７の数は、関連したパラメータに従って選択してもよく、図示の数に限定されない。同様に、リッジ１０７の寸法及び配置は、用途の必要を満たすために選択してもよい。

図１Ｃは、例示のかしめプロセスをセグメントに実施した後の図１Ａ及び図１Ｂに示すコネクタセグメントを示す。タブ１０４をワイヤ１２０の周囲で曲げ、ワイヤ１２０にしっかりと押し付ける。タブは、ワイヤ１２０を部分的にしか包囲せず、かしめられたタブ１０４間に隙間を残してもよい。別の態様では、タブ１０４は、これらのタブ１０４が当接し合ったりあるいは互いに重なったりするように、ワイヤ１２０の周囲に大きく巻き付けられていてもよい。かしめプロセスは、例示の折り目１１０で示すようなマークをタブ１０４に残してもよい。しかしながら、かしめプロセスは、こうした印が実質的にないタブ１０４を残してもよい。

図２Ａは、ワイヤの周囲にかしめるための別実施態様のコネクタセグメント２００を示す。このセグメント２００は、セグメント２００が、間にノッチ（切欠き部）２０８を備えた二つのタブ２０４を持つことを除き、図１Ａに示すコネクタセグメント１００と同様である。ノッチ２０８の幅及び形状は、所望の通りに定められていてもよい。先端（すなわち、末端）２０２は、セグメント２００を、図示のように終端してもよいし、用途に適した任意の形態で連結機構の残りに電気的に及び機械的に繋がった状態にあってもよい。ローレット目２０６は、適当な電気的及び機械的連結を行う上で必要なだけ、セグメント２００の領域に亘って設けられていてもよい。ローレット目２０６は、任意の種類即ちパターンをなしていてもよく、又はローレット目の代わりに、所望の電気的及び機械的連結を提供する任意の他の変形部を使用してもよい。

セグメント２００は、複数のタブ２０４及び対応する数のノッチ２０８を持つコネクタセグメントについての例である。タブ２０４の数は、ワイヤの直径、必要とされる機械的連結強さ、所望の電気的安定性、等の関数とすることができる。

図２Ｂは、セグメントに例示のかしめプロセスを行った後の図２Ａのコネクタセグメント２００を示す。タブ２０４をワイヤ２２０の周囲で曲げ、ワイヤ２２０にしっかりと押し付ける。タブ２０４は、ワイヤ２２０に部分的にしか巻き付けられず、かしめられたタブ２０４間に隙間を残すように設計されているしてもよい。別の態様では、これらのタブ２０４が当接し合ったりあるいは互いに重なったりするように、ワイヤ２２０の周囲に大きく巻き付けられていてもよい。かしめプロセスは、例示の折り目２１０で示すようなマークをタブ２０４に残してもよい。しかしながら、かしめプロセスは、こうした印が実質的にないタブ２０４を残してもよい。タブ２０４間のノッチ２０８により、タブ２０４によってアルミニウムワイヤを圧縮するとき、アルミニウムワイヤを変位させることができ、かくして、ローレット目２０６がワイヤ上の腐食生成物層を通して電気的連結を行うのに十分な力をタブ２０４に加えることができる。ワイヤが変形してノッチに入り込むことにより、連結部に追加の捩じり強度を提供できる。

図３Ａは、複数のタブを持つコネクタセグメントの別の新規な特徴を示す。セグメント２００等のセグメントの一実施例であるセグメント３００を、側方から見た斜視図で示す。ノッチ３０８によって離間された個々のタブ対３０３及び３０５は、各々、ワイヤの周囲に異なる力でかしめることができる。セグメント３００は、かしめプロセスの完了後の状態で示してあり、この状態では、タブ３０３の対の有効周囲（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ）は、タブ３０５の対よりも大きい。これは、電気的連結に必要な力が、機械的連結に必要な力よりも大きい場合に必要とされる可能性がある。セグメント３００に関する連結機構の残りの形状のため、セグメント３００の幾つかの領域は、その他の領域よりも容易に損傷する。電気的連結を行う上で十分に大きな力により、セグメント３００の材料には、例えばタブ対３０３のところで、損傷に至る応力が加わる場合がある。従って、例えば、タブ対３０３を、機械的連結のみが行われるのに十分にかしめてもよく、これに対し、タブ対３０５を、機械的連結に加えて電気的連結をも行うのに十分なだけかしめてもよい。

セグメント３００は、二つのタブ３０３及び３０５に限定されず、連結機構の仕様に合わせるのに必要とされるように、多くのタブと、これ対応するノッチとを備えていてもよい。これらの複数のタブの各々は、異なる力でかしめることにより、段階的に機械的に連結できる。これらの段階は、逓昇であってもよいし逓降であってもよく、別の態様では、段階的に、上昇し下降する任意の他のパターンであってもよい。

図３Ｂは、非常に狭幅のノッチが間に配置された二つのタブ対３５３及び３５５を含む一つのこのような段階的パターンを示す。タブ対３５５は圧縮の第１段階にあり、タブ対３５３は圧縮の第２段階にある。圧縮の第２段階は、タブ対３５３で比較的小さいかしめ力が使用されている。かしめらえたタブ対３５３とかしめれたタブ対３５５との間には、段部３５８がある。

全ての図面において、タブは、対をなすように示してある。タブが設けられた二つの側部の各々の一つのタブが、かしめのため、互いに整合している。しかしながら、これらのタブは必ずしも整合していなくてもよく、二つの側部に同じ数、大きさ、又は形状のタブが設けられていなくてもよい。

以上の説明は例示を意図したものであって、限定を意図したものではない。当業者は、以上の説明を読むことにより、上述の例以外の多くの変形例のアプローチ又は用途が明らかになるであろう。本発明の範囲は、以上の説明を参照して決定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びこのような特許請求の範囲の範疇の全ての均等物の範囲を参照して決定されるべきである。将来、本明細書中に論じた技術において開発が行われ、開示のシステム及び方法は、このような将来の例に組み込まれると考えられる。要するに、本発明は、変形及び変更を行うことができ、以下の特許請求の範囲のみによって限定されるということは理解されるべきである。

特定的に図示し且つ説明した上述の実施例は、最良の態様の例示に過ぎない。特許請求の範囲を実施する上で、以下の特許請求の範囲に定義した精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書中に説明した実施例に対する様々な変更を使用してもよいということは当業者には理解されるべきである。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲を定義しようとするものであり、これらの特許請求の範囲の範疇の方法及び装置、及びそれらの均等物は、特許請求の範囲に含まれる。この説明は、本明細書中に説明したエレメントの全ての新規な及び自明でない組み合わせを含むものと理解されるべきであり、本願及び後の出願の特許請求の範囲は、これらのエレメントの任意の新規な及び自明でない組み合わせに対して提供される。更に、上述の実施例は例示であって、本願及び後の出願で特許請求される全ての可能な組み合わせに対して重要な単一の特徴又はエレメントはない。

特許請求の範囲で使用した全ての用語には、これに反する明らかな表記がない限り、それらの用語の最も広い妥当な構造及び当業者によって理解されるそれらの通常の意味が与えられている。詳細には、「前記」等により単数であることが示されたものであっても、単数であることが特許請求の範囲に明快に記載されていない限り、一つ又はそれ以上の表記のエレメントがあるものと読まれるべきである。

１００ 導体セグメント
１０４ タブ区分
１０６ ローレット目
１０７ リッジ
１１０ 折り目
１２０ ワイヤ

Claims (16)

1. 連結機構であって、
   少なくとも一つの側部が前記連結機構の残りの部分に機械的に及び電気的に連結された金属製のセグメントと、
   前記セグメントの第１側部から突出した少なくとも一つのタブと、
   複数の金属製の変形部が設けられた前記セグメントの中央領域とを備え、
   前記変形部は、アルミニウムに押し込まれたとき、アルミニウムと電気的に接触するため、アルミニウムの表面上の腐食を穿通でき、
   前記セグメントは、アルミニウム製のワイヤの周囲にかしめられるようになっており、これによって、前記コネクタと前記ワイヤとの間を電気的及び機械的に連結でき、
   前記少なくとも一つのタブは、間にノッチが設けられた複数のタブであり、
   前記タブをアルミニウムにしっかりと押し込んだとき、アルミニウムが膨張変形して前記ノッチに入り込み、電気的に連結でき、
   ノッチによって離間された複数のタブは、各々、ワイヤの周囲に異なる力でかしめられた、連結機構。
2. 請求項１に記載の連結機構において、
   前記金属製の変形部は、ローレット目である、連結機構。
3. 請求項２に記載の連結機構において、
   各ローレット目は、前記セグメントの中央領域の大きさに関して小さい、リッジ又は突起部のいずれかである、連結機構。
4. 請求項１に記載の連結機構において、
   前記金属製の変形部は、少なくとも一つのタブ内に延びている、連結機構。
5. 請求項４に記載の連結機構において、
   前記金属製の変形部は、前記複数のタブ内に延びている、連結機構。
6. 請求項１に記載の連結機構において、更に、
   前記セグメントの前記第１側部とは反対側の第２側部で、前記セグメントから突出した少なくとも一つのタブを含む、連結機構。
7. 請求項１に記載の連結機構において、
   前記金属製の変形部は、鋸歯状部分である、連結機構。
8. ワイヤハーネスであって、
   少なくとも一つのワイヤと、
   前記少なくとも一つのワイヤの一方に設けられたコネクタとを備え、
   前記コネクタは、少なくとも一つのセグメントを含み、
   前記少なくとも一つのセグメントの各セグメントは、前記ワイヤの周囲にかしめられた少なくとも一つのタブを含み、
   前記少なくとも一つのセグメントの各セグメントは、少なくとも一つの側部が連結機構の残りに機械的に及び／又は電気的に連結されており、
   前記少なくとも一つのセグメントのうちの第１セグメントの中央領域には、複数の金属製の変形部が設けられており、これらの金属製変形部は、前記ワイヤと電気的に接触するため、前記ワイヤの表面上の腐食を穿通し、
   前記少なくとも一つのタブは、間にノッチが設けられた複数のタブであり、
   ノッチによって離間された複数のタブは、各々、ワイヤの周囲に異なる力でかしめられた、ワイヤハーネス。
9. 請求項８に記載のワイヤハーネスにおいて、
   前記金属製の変形部は、ローレット目である、ワイヤハーネス。
10. 請求項８に記載のワイヤハーネスにおいて、
    前記金属製の変形部は、鋸歯状部分である、ワイヤハーネス。
11. 請求項８に記載のワイヤハーネスにおいて、
    前記金属製の変形部は、前記少なくとも一つのタブ内に延びている、ワイヤハーネス。
12. 請求項８に記載のワイヤハーネスにおいて、
    前記金属製の変形部は、複数のタブのうちの少なくとも一つのタブ内に延びている、ワイヤハーネス。
13. 請求項８に記載のワイヤハーネスにおいて、
    前記タブをアルミニウムにしっかりと押し込んだとき、アルミニウムが変形して前記ノッチに入り込み、電気的に連結する、ワイヤハーネス。
14. コネクタをアルミニウムワイヤの周囲にかしめるための方法であって、
    互いにかしめられるべきアルミニウムワイヤ及び前記コネクタの金属製セグメントを準備する工程であって、前記セグメントは、前記ワイヤ上の腐食を穿通できる金属製の変形部が設けられた領域を含む、工程と、
    第１工具を使用し、前記セグメントの少なくとも二つのタブを前記ワイヤに巻き付ける工程と、
    前記第１工具又は第２工具を使用し、前記セグメントの前記少なくとも二つのタブのうちの少なくとも第１部分を、前記ワイヤに、前記セグメントと前記ワイヤとの間を電気的に連結するのに十分な力で押し付ける工程と、
    前記セグメントの前記金属製の変形部が、前記ワイヤ上の腐食を確実に穿通するようにする工程とを含み、
    更に、前記第１工具、前記第２工具、又は第３工具を使用し、前記少なくとも二つのタブのうちの少なくとも第２部分を、前記ワイヤに、前記第１部分を前記ワイヤに押し付けるのに使用された力よりも小さい力で押し付ける工程を含む、方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、
    前記金属製変形部は、ローレット目又は鋸歯状部分である、方法。
16. 請求項１４に記載の方法において、
    前記少なくとも二つのタブは、前記セグメントの二つの側部に設けられた複数のタブである、方法。

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