JP5882723B2 - 端子 - Google Patents

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Description

本発明は、異種金属からなる芯線と端子との間の異種金属接触腐食が防止される端子に関する。
電気伝導性を有する銅系材料やアルミニウム系材料は、従来より自動車の分野において信号線や電力線として使用されている。特に銅系材料は電気伝導性に優れ、強度も大きいことから端子や電線に好適に用いられる。近年、開発が盛んな電気自動車においては、バッテリーから大きなエネルギーを取り出す必要があるため、これらに接続される電線には従来の電線に比べ大径の電力線が必要とされる。一方、車両の軽量化による燃費効率の向上を考えると、自動車1台当たりに使用される電線総重量は決して軽視することができない。このような事情から、比重8.96g/cmの銅に比べ、比重2.70g/cmのアルミニウムを芯線に用いるアルミ電線が車載用電線として使用されるようになってきている。
ところが、銅系材料からなる端子とアルミニウム系材料からなる芯線とを接続した接合部では、異種金属接触腐食(ガルバニック腐食)が懸念される。銅の電気化学反応における標準電極電位は+0.340Vであり、アルミニウムの標準電極電位は−1.676Vであるため、相互の標準電極電位差が2.00Vと大きなものとなる。このため2つの導体の接触部に、結露水や雨水等が浸入して滞留すると、アルミ、銅および電解質水溶液により電池が形成され、この電池の陽極となるアルミ導体に異種金属接触腐食が発生する。
そこで、特許文献1に開示される端子金具は、アルミ電線を圧着して接続する銅合金製端子において、アルミ芯線と端子の接触部分に防食剤を塗布することにより電線と端子間の腐食を防止する。すなわち、図5に示す端子金具501は、電線503を載置して接続する電線接続部505を備える。電線503は、端子金具501とは相違する材料からなる芯線507を絶縁被膜509で被覆してなるとともに、その端部において芯線507が露出している。電線接続部505には、芯線507を圧着する芯線バレル片511と、絶縁被膜509を圧着する絶縁被膜バレル片513とが間隔をあけて形成されており、芯線バレル片511と絶縁被膜バレル片513との間は、電線503の芯線507が配される芯線配置領域515とされ、この芯線配置領域515と端部配置領域517の電線503が載置される面には、芯線507の腐食を防止する防食剤が塗布されている。
特開2010−165514号公報
しかしながら、上記した従来の端子金具501は、端子生産後に防食剤を塗布する工程が必要であり作業工程が増える。絶縁物である防食剤が芯線バレル片511や接点部へ広がらないようにマスキングする必要があり、これによっても作業工程が増える。また、防食剤は芯線バレル片511には塗布されておらず、芯線バレル片511と芯線507の境界露出部からの水分の浸入による腐食を防止できない。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、異種金属からなる芯線と端子との間の異種金属接触腐食を防止しながら、製造後の絶縁物塗布と比べて作業工程が簡単な端子を提供することにある。
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 電線の一端に露出した第一の金属からなる芯線を加締め接続する芯線バレル部を有する電線接続部を備え、前記第一の金属よりもイオン化傾向が小さい第二の金属により形成された端子であって、前記芯線バレル部は、イオン化傾向が前記第一の金属と前記第二の金属の間である第三の金属から成るめっき層を母材上に有し、前記芯線バレル部における接続面の前記めっき層が加締め時に破壊される厚みを有することを特徴とする端子。
上記(1)の構成の端子によれば、芯線を加締め接続する際に形成される芯線(第一の金属)と電線接続部の接続面(第二の金属)との境界露出部には両導体間を隔絶するめっき層(第三の金属)が介在するので、境界露出部においては第一の金属−第三の金属−第二の金属というイオン化傾向の大きさに順じた接合状態が形成されることになる。これにより、雨水等の電解質水溶液が浸入して滞留しても、めっき層が優先的に異種金属接触腐食を引き受けることになり、芯線が防食される。
また、芯線バレル部における接続面のめっき層は加締め時に破壊されるので、芯線バレル部の接続面と芯線の電気的導通を保障することができる。そこで、従来のように抵抗値を上げる絶縁物が電線接触部に広がらないようにマスキングする工程は不要となり、めっき処理を行う範囲の管理が容易になる。
(2) 上記(1)の構成の端子であって、前記芯線バレル部の端子前後方向端部が、ベルマウス部を有することを特徴とする端子。
上記(2)の構成の端子によれば、ベルマウス部における接続面のめっき層は、加締めによる変形が他の加締め部分より小さいので、加締め時に破壊されず、境界露出部の腐食を更に確実に防止できる。
本発明に係る端子によれば、異種金属からなる芯線と端子との間の異種金属接触腐食を防止しながら、製造後の絶縁物塗布と比べて作業工程が簡単な端子を提供できる。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
本発明の一実施形態に係る端子を電線と共に表した展開状態の平面図である。 図1に示した端子に電線が圧着された状態の側面図である。 図2の要部平面図である。 図3のA−A断面図である。 従来の防食構造を有する端子を電線と共に表した展開状態の平面図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図3に示すように、本実施形態に係る端子13は、図示しない相手端子と嵌合接続される端子接続部23と、電線15の一端部に加締めて接続される電線接続部11とを備える。電線15は、一端17の絶縁被覆19が皮剥きされ、第一の金属であるアルミニウム系材料(アルミニウム、アルミニウム合金等)からなるアルミ電線の芯線21が所定長で露出している。電線15は、この露出状態となった芯線21が端子13の端子接続部23側に向けて端子13の電線接続部11と接続される。
端子13は、第一の金属とは異なる(第一の金属よりもイオン化傾向が小さい)第二の金属である銅系材料(銅、黄銅等)により形成される。端子13は、端子接続部23(図2参照)が、展開形状の端子金具片25を折曲線27に沿って折り曲げることで四角筒状に成形される。
端子接続部23は、前後に延出する底壁29と、底壁29の両側縁から立ち上げられる一対の側壁31と、側壁31から連なり底壁29と対向する天井壁33と、天井壁33の側部に連なり天井壁33の内側に重ね合わせられる弾性接触片35とから構成されている。
すなわち、端子13は、箱形に形成される端子接続部23の内方に、図示しない相手端子と接触する弾性接触片35を備える雌端子として形成されている。なお、本発明が適用される端子13は、雌端子に限らず、雄端子であってもよい。また、本明細書中、端子13は、相手端子との嵌合側(図2の左側)を前、その反対側を後として説明する。
一方の側壁31には、天井壁33に形成される切欠部37に係合する前部凸片39と、後部凸片41とが上方に向けて突設される。他方の側壁31には、中央凸片43が上方に向けて突設される。端子接続部23における底壁29の後方には、電線接続部11が連設されている。
電線接続部11は、底壁29に連なり、電線15の一端17が加締められる芯線バレル部45と、絶縁被膜バレル部47と、を備える。
芯線バレル部45は、底壁29から連なって底壁29の幅方向に張り出し形成された一対の芯線用バレル片49を有する。芯線バレル部45の端子前後方向部分は、芯線配置領域51となる。一対の芯線用バレル片49は、底壁29から連なって底壁29の幅方向に対称に張り出し形成されている。芯線用バレル片49は加締められることにより、芯線21と接続される。なお、芯線用バレル片49の芯線21が載置される接続面には、芯線21を圧着する際に芯線21の周囲に形成された酸化膜を破るための凹部53が幅方向に対して略平行に3本凹設されている。
図3に示すように、芯線バレル部45は、端子前後方向端部に、ベルマウス部55を有する。ベルマウス部55は、芯線21が芯線用バレル片49によって加締められる際、芯線用バレル片49のエッジを芯線21から離間させる。これにより、芯線用バレル片49のエッジが芯線21に当たることによる一部の芯線21の断線やキズつきが防止され、圧着部引っ張り強度の低下が防止される。
絶縁被膜バレル部47は、芯線バレル部45の後方に連なって形成され、一対の被覆用バレル片57を有する。一対の被覆用バレル片57は、同一傾斜方向の斜辺部59を隣接する側縁に有する。一対の被覆用バレル片57は、端子前後方向にずれて配置され、隣接する斜辺部59同士が一致して円筒状に加締められる。図2に示すように、絶縁被膜バレル部47は、絶縁被覆19の外側から一対の被覆用バレル片57が電線15の一端17に加締められる。
端子13は、芯線バレル部45が芯線21を加締める前に、イオン化傾向がアルミニウム系材料(第一の金属)と銅系材料(第二の金属)の間である亜鉛(第三の金属)によって電線接続部11がめっき処理されている。このめっき処理によるめっき層61は、芯線配置領域51の芯線バレル部45(ベルマウス部55を含む)および絶縁被膜バレル部47の全てを含んで施されている(図1参照)。この芯線バレル部45の接続面に施されためっき層61は、芯線バレル部45の加締め時に、ベルマウス部55を除き、破壊されることになる。
めっき層61は、例えば銅合金製の端子13を製造する際に、アルミ電線の芯線21と、銅合金が直接触れる部分に対してめっき処理して得る。めっき層61は、アルミ系材料よりも低電位の導電性のある金属である亜鉛を、通常の処理によって設けられている既存めっき上、若しくは母材上に施す。また、めっき層61は、母材段階でのめっき(先めっき)、プレス打ち抜き後のめっき(中間めっき)、製品加工後のめっき(後めっき)のいずれの工法で施してもよい。
次に、上記構成を有する端子13の電線接続部11における防食作用を説明する。
上記端子13の電線接続部11には、めっき層61が、芯線配置領域51の芯線バレル部45および絶縁被膜バレル部47の全てを含んで施されている。亜鉛からなるめっき層61は、銅或いは黄銅と接し、優先的に容易に酸化され、安定した皮膜を生成する。すなわち、芯線21を加締め接続する際に形成される芯線21と芯線バレル部45の接続面との境界露出部には両導体間を隔絶する亜鉛のめっき層61が介在するので、境界露出部においては銅系材料−亜鉛−アルミニムウ系材料というイオン化傾向の大きさに順じた接合状態が形成されることになる。これにより、雨水等の電解質水溶液が浸入して滞留しても、めっき層61が優先的に異種金属接触腐食を引き受けることになり、芯線21が防食される。また、圧着された芯線21と芯線バレル部45の接続面との間は、亜鉛のめっき層61で覆われて介在物が入らず腐食が進行しない。
亜鉛によるめっき層61は、薄く管理して形成することにより芯線バレル部45に設けることが可能となる。即ち、このめっき層61は、圧着の作業によって破壊され、芯線21が芯線バレル部45の接続面と導通することになる。特に芯線バレル部45の凹部53では応力集中により破壊が促進され、接触面積が大きく確保可能となる。この破壊は、めっき層61の厚み以上の加締め変形量が加えられることで可能となる。また、破壊されためっき層61の微小断片61a(図4参照)は、芯線21と芯線バレル部45の接続面との間に介在することになるが、本実施形態のめっき層61は亜鉛からなるので、一般的な規格を越える程の抵抗値の上昇を招くことはない。
このため、端子13では、従来構成のように、抵抗値を上げる絶縁物が電線接続部に広がらないようにマスキングする工程は不要となり、めっき処理を行う範囲の管理が容易になる。そして、製品製造後の絶縁物塗布と異なり、同一工程(めっきライン)での処理および管理が容易であるため、より安価な防食対応が可能となる。
また、ベルマウス部55における接続面のめっき層61は、加締めによる変形が他の加締め部分より小さい。そこで、ベルマウス部55におけるめっき層61は、加締め時には破壊されず残り、境界露出部の腐食を更に確実防止できる。
従って、本実施形態に係る端子13によれば、アルミニウム系材料と銅系材料の異種金属からなる芯線21と端子13との間の異種金属接触腐食を防止しながら、製造後の絶縁物塗布と比べて作業工程が簡単な端子13を提供できる。
なお、本発明の端子は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
11…電線接続部
13…端子
15…電線
17…一端
21…芯線
45…芯線バレル部
55…ベルマウス部
61…めっき層

Claims (2)

  1. 電線の一端に露出した第一の金属からなる芯線を加締め接続する芯線バレル部を有する電線接続部を備え、前記第一の金属よりもイオン化傾向が小さい第二の金属により形成された端子であって、
    前記芯線バレル部は、イオン化傾向が前記第一の金属と前記第二の金属の間である第三の金属から成るめっき層を母材上に有し、前記芯線バレル部における接続面の前記めっき層が加締め時に破壊される厚みを有することを特徴とする端子。
  2. 前記芯線バレル部の端子前後方向端部が、ベルマウス部を有することを特徴とする請求項1に記載の端子。
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