JP6609131B2 - 圧着接続部材及び圧着接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁膜が表面に被着された例えばアルミニウム電線等の電線と圧着接続する圧着接続部材及び圧着接続構造に関する。

アルミニウム電線等の電線の表面にエナメル層等の絶縁膜が被着されている場合、この電線に端子を圧着接続しても、絶縁膜の存在により端子と電線との電気的導通が必ずしも得られず、絶縁膜を除去して電線と端子との良好な接触を得る必要があった。

図８はダレ面のある貫通孔を有する従来の圧着端子における圧着動作を説明するため模式的な時系列断面を示している。

図８（Ａ）に示すように表面にエナメル層８１が被着された電線８０を、図８（Ｂ）に示すようにダレ面のある貫通孔８３ａを有する接続端子８２に押圧し、圧着する場合の動作を説明する。一般に、エナメル層８１は、電線保護のために、この電線８０より伸縮性が優れており、電線８０を曲げても切れないように柔らかな素材となっている。従って、図８（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、圧着が行われ電線８０がセレーション部８３の貫通孔８３ａ内に押し込まれた場合にエナメル層８１も延びてこの貫通孔８３ａ内に入り込んでしまう。セレーション部８３の貫通孔８３ａは、ほとんどの場合にそのエッジがダレ面となっていて鈍角となっており、エナメル層８１がこのエッジに押しつけられても切断されない。貫通孔８３ａ内に入り込んだエナメル層８１が延びきると、図８（Ｅ）に示すように部分的な切断は生じるが、貫通孔８３ａの側面のほとんどをエナメル層８１が覆う状態となるため、電線８０と接続端子８２とを電気的に確実に接続することが難しかった。

特許文献１には、このようなエナメル層等の絶縁層を除去又は壊して良好な電気的接触を得るために、接続端子に、エンボス工程において生産された材料の盛りによって形成された鋭利な傾斜形状輪郭を備えた複数の鋸歯状構造を含む鋸歯状配置を設けることが記載されている。

特表２０１３−５３８４２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された複数の鋸歯状構造を含む鋸歯状配置を有する接続端子によると、この接続端子を電線に圧着した場合、鋸歯状構造が電線の軸横断方向に伸長しているため、電線がこれら鋸歯状構造によって局部的に断面縮小部分が発生し切断等機械的強度の劣化につながる恐れがある。

また、特許文献１に記載されたような複数の鋸歯状構造を作成するには、エンボス工程において特殊な処理を行う必要があり、製造工程が煩雑となり、工程数も増えるため、製造コストが高くなるという問題もあった。

従って本発明の目的は、被覆用のエナメル層を有する電線との接触が確実に行われると共に電線の切断を招くこともなく、信頼性の高い圧着接続を行うことができる圧着接続部材及び圧着接続構造を提供することにある。

本発明の他の目的は、製造が容易でありかつ製造コストが安価となる圧着接続部材及び圧着接続構造を提供することにある。

本発明によれば、圧着接続部材は、複数の貫通孔を有する板部材を曲げ加工して形成された略筒状のセレーション部材と、セレーション部材が内部に挿嵌された圧着部とを備えている。複数の貫通孔の各々が、貫通孔の軸方向に垂直な断面において孔の周縁から内側方向に鋭角に突出した少なくとも１つの突起部を有している。

セレーション部材が複数の貫通孔を有しており、各貫通孔が、その軸方向に垂直な断面において孔の周縁から内側方向に鋭角に突出した少なくとも１つの突起部を有している。このようなセレーション部材が曲げ加工されて略筒状となっており、接続端子又は圧着スリーブの圧着部内部に挿嵌されている。このため、このセレーション部材の内部に電線を挿入し、セレーション部材が挿嵌されている圧着部を圧着することにより、電線の表面に被着された絶縁用のエナメル層が、この鋭角な少なくとも１つの突起部によってせん断される。その結果、電線が貫通孔内に食い込み、電線とセレーション部材との接触が確実に行われるので、信頼性の高い圧着接続を行うことができる。また、セレーション部材に突起を意図的に形成することなく、単にプレス抜き加工によってこのような形状の貫通孔を設けるのみで良いため、即ち、プレス加工におけるパンチの抜きクリアランスによりバリの発生を意図的に調整可能であるため、製造が容易でありかつ製造コストが安価となる。

孔の周縁から内側方向に鋭角に突出した少なくとも１つの突起部が、孔の周縁から内側方向に先端角が９０°以下となるように突出した少なくとも１つの突起部であることが好ましい。

孔の周縁から内側方向に鋭角に突出した少なくとも１つの突起部が、貫通孔のセレーション部材の軸側の開口部に設けられていることも好ましい。

セレーション部材が、銅又は銅合金の表面に錫メッキ層を有する部材であることも好ましい。

圧着接続部材が、先端部に設けられた舌部と、この舌部の基端部に設けられた圧着部とを備えている圧着接続端子であることが好ましい。

また、圧着接続部材が、圧着部が両端部に設けられた圧着スリーブであることも好ましい。

本発明によれば、さらに、上述した圧着接続部材と、圧着接続部材の圧着部におけるセレーション部材内に挿入されて圧着されたアルミニウム電線とを備えている圧着接続構造が提供される。

本発明によれば、鋭角な少なくとも１つの突起部が電線の表面に被着された絶縁用のエナメル層をせん断するので、電線が貫通孔内に食い込み、電線との接触が確実に行われるので、信頼性の高い圧着接続を行うことができる。また、セレーション部材に単にプレス抜き加工によってこのような形状の貫通孔を設けるのみで良いため、製造が容易でありかつ製造コストが安価となる。

本発明の圧着接続部材の一実施形態として圧着接続端子の全体構成を概略的に示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 図１の実施形態において曲げ加工する前のセレーション部材の一例を示す平面図である。 図１の実施形態において曲げ加工後のセレーション部材の一例を示しており、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。 図１の実施形態においてセレーション部材に形成される各貫通孔の形状を示す平面図である。 図１の実施形態におけるセレーション部材の製造工程を概略的に示しており、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はその各工程の平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は本発明の他の種々の実施形態においてセレーション部材に形成される各貫通孔の形状をそれぞれ示す平面図である。 ダレ面のない貫通孔を有する圧着端子における圧着動作を説明する模式的な時系列断面図である。 ダレ面のある貫通孔を有する従来の圧着端子における圧着動作を説明する模式的な時系列断面図である。

図１は本発明の圧着接続部材の一実施形態として圧着接続端子の全体構成を概略的に示している。

同図に示すように、本実施形態の圧着接続端子１０は、先端部に設けられ相手側部品に接続される舌部（タング）１１と、この舌部１１の基端に設けられ電線に圧着される圧着部（バレル）１２とを備えている。圧着部１２は円筒状に形成されており、その内部に略円筒状のセレーション部材１３が挿嵌されている。

舌部１１及び圧着部１２は銅又は銅合金の平板から図示の形状に一体的に形成されており、表面に錫メッキが施されている。セレーション部材１３を除く圧着接続端子部分は圧着端子として市販されている。

図２は本実施形態において曲げ加工する前のセレーション部材１３′を示しており、図３は曲げ加工後のセレーション部材１３を示している。

セレーション部材１３′は、図２に示すように、銅又は銅合金の平板をプレス抜き加工して形成された多数の貫通孔１３ａを有している。この平板状のセレーション部材１３′の図２における横方向の両端が奥方向に曲がるように曲げ加工されることにより、図３に示すような略円筒状のセレーション部材１３が形成される。なお、図３においては、貫通孔１３ａの表記が省略されている。単なる一例であるが、圧着接続端子１０の圧着部１２の内径が約１．７φ（ｍｍ）である場合、円筒状のセレーション部材１３の外径はこれにほぼ等しい約１．７φ（ｍｍ）であり、例えば、曲げ加工前のセレーション部材１３′の周方向長さが約４．５（ｍｍ）、軸方向長さが約５．０（ｍｍ）、厚みが約０．１５（ｍｍ）であり、セレーション部材１３′における隣接する貫通孔１３ａのピッチが約０．３（ｍｍ）、貫通孔１３ａの内径が約０．１５（ｍｍ）である。

セレーション部材１３′又は１３は、銅又は銅合金（例えば、銅ニッケル合金）の表面に錫メッキが施されている。錫メッキは、プレス抜き加工した平板状のセレーション部材１３′に対して行っても良いし、曲げ加工した略円筒状のセレーション部材１３に対して行っても良い。

図４は本実施形態においてセレーション部材に形成される各貫通孔の形状を示している。

同図に示すように、本実施形態においてセレーション部材１３に形成される各貫通孔４０は、その軸方向に垂直な断面形状が円形の孔であり、その孔の周縁から内側方向（本実施形態では中心方向）に先端角が９０°以下の鋭角（図示の例では約６０°であるが９０°以下であれば任意の角度）でそれぞれ突出した４つの突起部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄを有している。これら４つの突起部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄの位置及び間隔は、本実施形態では、上下左右に等角（従って９０°）となっている。もちろん、これら４つの突起部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄの位置をその他の位置としても良いし、互いの間隔を異なる角度としても良い。また、後述するように、突起部の数は４つ以外のいかなる数値であっても良い。また、各貫通孔の軸方向に垂直な断面形状は、円形以外の種々の形状、例えば長円、楕円、矩形、三角形、任意の角数の多角形、その他の形状であっても良い。

図５は本実施形態におけるセレーション部材の製造工程を概略的に示している。

図５（Ａ）に示すように、まず、銅又は銅合金の平板１４にプレス抜き加工により、各々が上述の断面形状を有する多数の貫通孔を打ち抜いて複数のセレーション部材部分１５を形成する。

プレス抜き加工による多数の貫通孔の形成の後に、図５（Ｂ）に示すように、セレーション部材部分１５の外形部分１６が抜き加工される。

次いで、図５（Ｃ）に示すように、複数のセレーション部材部分１５が略円筒状に曲げ加工され、複数の略円筒状のセレーション部材１７が形成される。この曲げ加工においては、孔の周縁から内側方向に鋭角に突出した４つの突起部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄが、貫通孔のセレーション部材軸側の開口部に位置するように、曲げ加工する。

その後、各セレーション部材１７を平板１４から切り離して、図３に示すごときセレーション部材１３を得る。

前述したように、プレス抜き加工した後の平板状のセレーション部材、曲げ加工中のセレーション部材、又は切り離した後のセレーション部材の表面に錫メッキを施す。

図１（Ｂ）に示すように、得られた略円筒状のセレーション部材１３を円筒状の圧着部１２の内部に挿嵌することにより圧着接続端子１０が得られる。

このように、圧着接続端子１０の圧着部１２内に設けられたセレーション部材１３の内部にエナメル層で被覆されたアルミニウム電線を挿入し、圧着動作を行うと、貫通孔１３ａ（４０、図４参照）の、セレーション部材１３の内面側の開口部に形成された鋭角の突起部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄによってアルミニウム電線のエナメル層がせん断され、これによってアルミニウム電線が貫通孔１３ａ（４０）内に侵入してこのセレーション部材１３に電気的に良好に接触する。その結果、アルミニウム電線と圧着接続端子１０との間で非常に信頼性の高い導通を得ることができる。

図７はダレ面のない貫通孔を有する圧着端子における圧着動作を説明するため模式的な時系列断面を示している。

図７（Ａ）に示すように表面にエナメル層７１が被着された電線７０を、図７（Ｂ）に示すようにダレ面のない貫通孔７３ａを有する接続端子７２に押圧し、圧着する場合の動作を説明する。図８の場合と比較して、セレーション部７３にダレ面のない貫通孔７３ａを有する場合、図７（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、圧着が行われ電線７０がセレーション部７３の貫通孔７３ａ内に押し込まれると、エナメル層７１はその貫通孔７３ａのエッジでせん断される。従って、図７（Ｅ）に示すように、この場合、貫通孔７３ａの側面と電線７０とが接触し、電線７０と接続端子７２とが電気的で接続される。

特に本実施形態では、セレーション部の各貫通孔が、その軸方向に垂直な断面において孔の周縁から内側方向に９０°以下の先端角で鋭角に突出した突起部を有しているため、エナメル層が確実にせん断され、電線と接続端子との確実な電気的な接続が行われるので、信頼性の極めて高い導通を得ることができる。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、セレーション部材１３が多数の貫通孔４０を有しており、各貫通孔４０が、その軸方向に垂直な断面において孔の周縁から内側方向に９０°以下の先端角で鋭角に突出した４つの突起部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄを有している。このようなセレーション部材１３が曲げ加工されて略筒状となっており、接続端子又は圧着スリーブの圧着部内部に挿嵌されている。このため、このセレーション部材１３の内部にアルミニウム導電体を挿入し、セレーション部材１３が挿嵌されている圧着部１２を圧着することにより、アルミニウム電線の表面に被着された絶縁用のエナメル層が、セレーション部材１３の軸側開口部に現れている鋭角な４つの突起部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄによってせん断される。その結果、アルミニウム電線が貫通孔１３ａ（４０）内に食い込み、アルミニウム電線とセレーション部材１３との接触が確実に行われるので、信頼性の高い圧着接続を行うことができる。また、特別な処理を行うことによりセレーション部材１３に突起を意図的に形成することなく、単にプレス抜き加工によってこのような形状の貫通孔４０を設けるのみで良いため、即ち、プレス加工におけるパンチの抜きクリアランスによりバリの発生を意図的に調整可能であるため、製造が容易でありかつ製造コストが安価となる。

さらに、本実施形態によれば、エナメル層がせん断されるため、アルミニウム電線を完全な塑性領域に至るまでセレーション部材に圧着することができ、これによりアルミニウムと端子表面にメッキされた錫との合金層が形成されるため、電解腐食発生を確実に防止できる。また、鋭角の突起部によってアルミニウム電線の酸化皮膜をも破壊できるため、接触抵抗への影響発生を防止できる。さらに、これら突起部によりアルミニウム電線の変形量を必要とする最小量に抑えることができるため、引張強度の低下を防止できる。

図６は本発明の他の種々の実施形態においてセレーション部材に形成される各貫通孔の形状をそれぞれ示している。

同図（Ａ）に示す実施形態において、セレーション部材１３に形成される各貫通孔６０は、軸方向に垂直な断面形状が円形で孔であり、その孔の周縁からその中心方向に先端角が９０°以下の鋭角（図示の例では約６０°であるが９０°以下であれば任意の角度）で突出した２つの突起部６０ａ及び６０ｂを有している。これら２つの突起部６０ａ及び６０ｂの位置及び間隔は、本実施形態では、上下に等角（従って１８０°）となっている。もちろん、これら２つの突起部６０ａ及び６０ｂの位置をその他の位置としても良いし、互いの角度１８０°以外の異なる角度としても良い。また、各貫通孔の軸方向に垂直な断面形状は、円形以外の種々の形状、例えば長円、楕円、矩形、三角形、任意の角数の多角形、その他の形状であっても良い。

同図（Ｂ）に示す実施形態において、セレーション部材１３に形成される各貫通孔６１は、軸方向に垂直な断面形状が円形で孔であり、その孔の周縁からその中心方向に先端角が９０°以下の鋭角（図示の例では約６０°であるが９０°以下であれば任意の角度）で突出した１つの突起部６１ａを有している。この突起部６１ａの位置は、本実施形態では、上方となっている。もちろん、この突起部６１ａの位置はその他の位置であっても良い。また、各貫通孔の軸方向に垂直な断面形状は、円形以外の種々の形状、例えば長円、楕円、矩形、三角形、任意の角数の多角形、その他の形状であっても良い。

同図（Ｃ）に示す実施形態において、セレーション部材１３に形成される各貫通孔６２は、軸方向に垂直な断面形状が２つの円を組み合わせた孔であり、その孔の組み合わせた周縁からその中心方向に先端角が９０°以下の鋭角（図示の例では約７５°であるが９０°以下であれば任意の角度）で突出した２つの突起部６２ａ及び６２ｂを有している。組み合わせる形状の数は、３つ以上であっても良い。また、各貫通孔の軸方向に垂直な断面形状は、円形を組み合わせること以外の種々の形状、例えば長円、楕円、矩形、三角形、任意の角数の多角形、その他の形状を組み合わせても良い。さらに、互いに異なる形状を組み合わせても良いことはもちろんである。

なお、各貫通孔における突起部の形態は、上述した実施形態の形態に限定されるものではない。要は、貫通孔の軸方向に垂直な断面において孔の周縁から内側方向に９０°以下で鋭角に突出した形態であればいかなるものであっても良い。

なお、上述した実施形態においては、セレーション部材が略円筒状となっているが、セレーション部材の形状はこれに限定されるものではなく、圧着部（バレル）の形状に合わせた任意の形状とすることができる。例えば、セレーション部材の断面形状を、円形状に限ることなく、長円形状、楕円形状、平角形状、その他の形状とすることができる。

また、上述した実施形態では、電線として、エナメル層が表面に被着されたアルミニウム電線を用いているが、エナメル層が表面に被着されたアルミニウム合金線、エナメル層が表面に被着された銅線、エナメル層が表面に被着された銅合金線、又はエナメル層が表面に被着されたその他の金属電線を用いても良い。

さらにまた、上述した実施形態は、舌部と、圧着部とを有する圧着接続端子の場合であるが、本発明の圧着接続部材は、上述のごとき構成の圧着部を両端部に有する圧着スリーブであっても良い。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０ 圧着接続端子
１１ 舌部
１２ 圧着部
１３、１３′、１７ セレーション部材
１３ａ、４０、６０、６１、６２、７３ａ、８３ａ 貫通孔
１４ 平板
１５ セレーション部材部分
１６ 外形部分
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６２ａ、６２ｂ 突起部
７０、８０ 電線
７１、８１ エナメル層
７２、８２ 接続端子
７３、８３ セレーション部

Claims (7)

1. 複数の貫通孔を有する板部材を曲げ加工して形成された略筒状のセレーション部材と、該セレーション部材が内部に挿嵌された圧着部とを備えており、前記複数の貫通孔の各々が、該貫通孔の軸方向に垂直な断面において円形の孔の周縁から内側方向に鋭角に突出した少なくとも１つの突起部を有することにより、電線の表面に被着された絶縁層をせん断して該電線に食い込み、該電線と確実に接触するように構成したことを特徴とする圧着接続部材。
2. 前記孔の周縁から内側方向に鋭角に突出した少なくとも１つの突起部が、孔の周縁から内側方向に先端角が９０°以下となるように突出した少なくとも１つの突起部であることを特徴とする請求項１に記載の圧着接続部材。
3. 前記孔の周縁から内側方向に鋭角に突出した少なくとも１つの突起部が、前記貫通孔の前記セレーション部材の軸側の開口部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧着接続部材。
4. 前記セレーション部材が、銅又は銅合金の表面に錫メッキ層を有する部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の圧着接続部材。
5. 先端部に設けられた舌部と、該舌部の基端部に設けられた前記圧着部とを備えている圧着接続端子であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の圧着接続部材。
6. 前記圧着部が両端部に設けられた圧着スリーブであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の圧着接続部材。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の圧着接続部材と、該圧着接続部材の前記圧着部における前記セレーション部材内に挿入されて圧着されたアルミニウム電線とを備えていることを特徴とする圧着接続構造。

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