WO2009096013A1 - 端子接合構造及び端子接合方法 - Google Patents

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conductor substrate
hole
body portion
ring
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Kohei Oka
Shozo Sakaue
Shunichi Kitayama
Yoichi Hisamori
Yoshitaka Ono
Toshikazu Karita
Tetsuya Takahashi
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Mitsubishi Electric Corporation
Ryoden Kasei Co., Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/20—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
    • H05K3/202—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern using self-supporting metal foil pattern
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    • Y10T29/49147—Assembling terminal to base
    • Y10T29/49151—Assembling terminal to base by deforming or shaping

Definitions

  • the present invention relates to a terminal connection structure for large current having a conductor board such as a bus bar, a circuit board, or a circuit board with a board-attached body superimposed thereon, and a terminal including a bush or a fastener to be joined thereto, and the terminal
  • a conductor board such as a bus bar, a circuit board, or a circuit board with a board-attached body superimposed thereon
  • a terminal including a bush or a fastener to be joined thereto
  • a flange portion is formed at one end of a cylindrical terminal body, and a pair of protrusions is formed on the outer periphery of the end opposite to the flange portion of the terminal body.
  • the conductor substrate is formed with a hole into which the cylindrical terminal body is inserted, and a groove through which the protrusion can pass is formed on the inner surface of the hole. After inserting the terminal body into the hole, the terminal is rotated. By shifting the positions of the protrusion and the groove, the conductor substrate is sandwiched between the protrusion and the flange portion, and the terminal body is soldered to the conductor substrate in this state.
  • the terminal body is fixed to the conductor substrate by clamping and soldering between the protrusion and the flange portion (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a terminal joining structure and a terminal joining method capable of simplifying the manufacturing process and obtaining a strong joining force.
  • the terminal joining structure of the present invention includes a cylindrical body part, a terminal having a flange part integrally formed at the axial end of the body part, and a body part.
  • a conductor substrate having an opening for a through-hole to be inserted; and a ring fitted to the body portion on the opposite side of the conductor substrate.
  • the body portion is formed with a taper having a large diameter on the flange portion side. The diameter of the large diameter part is made larger than the inner diameter of the through hole, and the terminal is crimped so that the opposite end of the conductor board of the trunk part that penetrates the ring is radially outward and fixed to the conductor board together with the ring It is characterized by being.
  • another terminal joining structure of the present invention includes a terminal having a body part in which an external thread is threaded on an outer peripheral part and a flange part integrally formed at an axial end of the body part, and a through hole into which the body part is inserted.
  • a conductor board having a hole and a ring threaded with an internal thread on the inner periphery and fastened to the trunk on the opposite side of the conductor board, and a taper having a large diameter on the flange side is formed on the trunk. The diameter of the large diameter portion of the taper is larger than the inner diameter of the through hole.
  • the terminal joining method of the present invention is a terminal body having a through hole in the conductor substrate to which the terminal is fixed, and a tubular body and a flange formed integrally with the axial end of the body.
  • the taper having a large diameter on the flange portion side is formed so that the diameter of the large diameter portion of the taper is larger than the inner diameter of the through hole, and after inserting the body portion into the through hole, the opposite side of the conductor substrate
  • the ring is fitted to the body part, and the terminal on the opposite side of the conductor substrate of the body part that penetrates the ring is caulked so as to spread outward in the radial direction, and the terminal is fixed to the conductor board together with the ring.
  • a through hole is opened in a conductor substrate to which a terminal is fixed, and a body part in which a male screw is threaded on an outer peripheral part and an axial end of the body part are integrally formed.
  • a taper having a large diameter on the flange portion side is formed on the body portion of the terminal having a flange portion so that the diameter of the large diameter portion of the taper is larger than the inner diameter of the through hole.
  • the present invention it is possible to obtain a joining force by a simple manufacturing process in which the end portions of the terminals sandwiching the conductor substrate are simply crimped or screwed together, and the taper formed in the terminal body portion provides the conductor substrate.
  • a strong joint force can be obtained by plastic deformation so as to spread the peripheral edge of the through hole outward.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a terminal joint structure for explaining a first embodiment of a terminal joint structure and a terminal joint method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the terminal bonding structure showing a state in the middle of bonding the terminal of the first embodiment to the conductor substrate.
  • FIG. 3 is a perspective view of the terminal joint structure showing a state where the joining of the terminal and the conductor substrate of the first embodiment is completed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the terminal joint structure showing a state where the joining of the terminal and the conductor substrate of the first embodiment is completed.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the adhesion force between the terminal and the conductor substrate and the taper gradient angle of adhesion according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a terminal is joined to a conductor substrate with a crimping pin for fastening.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which a terminal is joined to a conductor substrate with a crimp pin for fastening in another shape.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of the terminal bonding structure of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a front view of the through hole formed in the conductor substrate showing the terminal bonding structure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a table of evaluation of rotational resistance and adhesion of the terminal and conductor substrate of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a front view of a through hole formed in a conductor substrate showing another example of the terminal bonding structure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view of a terminal joint structure showing a state where the joining of the terminal and the conductor substrate according to the third embodiment of the present invention is completed.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the terminal joint structure showing a state where the joining of the terminal and the conductor substrate according to the fourth embodiment of the present invention is completed.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a terminal bonding structure for explaining a first embodiment of a terminal bonding structure and a terminal bonding method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the terminal joint structure showing a state in the middle of joining the terminal to the conductor substrate.
  • FIG. 3 is a perspective view of the terminal bonding structure showing a state where the bonding between the terminal and the conductor substrate is completed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the terminal bonding structure showing a state where the bonding between the terminal and the conductor substrate is completed.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A of FIG.
  • the terminal joining structure of the present embodiment is to join the terminal 30 to the conductor substrate (bus bar) 20. 1 and 3, the conductor substrate 20 actually has a two-dimensional extent larger than the dimensions shown, but this illustration is omitted and only the vicinity of the terminal 30 is cut out and shown in a rectangular shape. Show.
  • the terminal joint structure is composed of the terminal 30, the conductor substrate 20, and the ring 10.
  • the conductive substrate 20 is made of, for example, copper as a conductive material that can be plastically deformed, and a through hole 21 for fixing the terminal 30 is opened.
  • the terminal 30 is made of, for example, a metal material such as copper, and includes a thin-walled cylindrical body portion 31 and a thick-walled cylindrical flange portion 32 that is integrally formed at the axial end of the body portion 31. Yes.
  • the outer diameter of the body portion 31 is set to a diameter that provides a clearance fit when fitted into the through hole 21.
  • a taper 33 is formed between the body portion 31 and the flange portion 32.
  • the taper 33 is formed to have a small diameter on the body portion 31 side and a large diameter on the flange portion 32 side, and the diameter of the large diameter portion of the taper 33 is formed to be larger than the through hole 21 of the conductor substrate 20. Has been.
  • the ring 10 is made of a metal material such as copper, for example, and is fitted to the body 31 on the side opposite to the conductor substrate 20.
  • a through-hole into which the body portion 31 of the terminal 30 is inserted is formed at the center of the ring 10, and a substrate side chamfer 11 ⁇ / b> B is applied to the end of the conductor substrate 20 in the through-hole.
  • An outer chamfer 11 ⁇ / b> A is applied to the end portion of the.
  • the body portion 31 of the terminal 30 can be formed with a thickness of about 50 to 300% of the thickness of the conductor substrate 20, but if the body portion 31 is too thin, the strength against the axial load is weak. On the other hand, if the thickness of the body portion 31 is too thick, it becomes difficult to fix the ring 10 by caulking (flaring), so that the thickness (90 to 110%) is the same as the thickness of the conductor substrate 20. desirable.
  • the taper 33 is formed for the purpose of plastically deforming the periphery of the through hole 21 when inserted into the through hole 21 of the conductor substrate 20.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the taper 33, the fixing force between the terminal 30 and the conductor substrate 20, and the adhesion.
  • the inclination angle of the taper 33 when the angle is 5 ° or less with respect to the central axis, the resistance to the rotational torque is weak and a predetermined fixing force cannot be obtained. Further, when the angle is 20 ° or more with respect to the central axis, the conductor substrate 20 is warped, the surface pressure distribution becomes unstable, and the conductor substrate adhesion is lowered.
  • the inclination angle of the taper 33 is desirably 5 ° to 20 °, and particularly desirably 15 ° ⁇ 5 °.
  • the height of the gradient of the taper 33 is preferably about 100% to 200% of the thickness of the conductor substrate 20 in the axial direction from the end face 32a of the flange portion 32, and is preferably about 150 ⁇ 10%. . If the height of the gradient is too high, the conductor substrate 20 is warped, and if the height of the gradient is too low, sufficient contact between the conductor substrate 20 and the terminal 30 cannot be obtained.
  • the ring 10 is formed with a through hole into which the cylindrical body 31 of the terminal 30 is inserted.
  • the outer chamfer 11A and the substrate side chamfer 11B are formed at both ends of the through hole as described above. ing.
  • the plastically deformed portion of the opening edge portion of the body portion 31 is pressed against the chamfer 11A of the ring 10 to generate a resistance force against rotational torque or a resistance force against pulling out.
  • the taper 33 of the terminal 30 also causes a resistance force against the rotational torque or a resistance force against pulling out by plastically deforming the peripheral edge of the through hole of the conductor substrate 20 outward.
  • the depth of the chamfer 11A is preferably about 100 to 200% of the thickness of the body 31 of the terminal 30 in the axial direction from the end face of the ring 20. The depth at which the caulking pin for fastening can be inserted is determined by the angle and depth of the outer chamfer 11A.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the terminal 30 is joined to the conductor substrate 20 by caulking the body portion 31 with the caulking pin 40 for fastening.
  • the terminal 30 is fixed to the conductor substrate 20, first, the body portion 31 of the terminal 30 is inserted into the through hole 21 of the plate-like copper plate 20, and then inserted into the through hole of the ring 10.
  • the conductor substrate 20 is sandwiched between the end face 10a.
  • the taper 33 of the terminal 30 spreads the periphery of the through hole 21 of the conductor substrate 20 radially outward, and further, the conductor substrate 20 is inserted into the gap between the chamfer of the ring 10 and the taper 33. It sticks tightly by entering.
  • the open end 31a of the body 31 of the terminal 30 is caulked outwardly (flared) by the conical pressing surface 40a of the fastening caulking pin 40, and the end 31a of the body 31 and the chamfering of the ring 10 are performed.
  • 11A is in close contact.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the terminal 30 is joined to the conductor substrate 20 with a fastening pin 50 for fastening having another shape.
  • the shape of the caulking pin for fastening is not limited to the conical shape shown in FIG. 7, but may be spherical as shown in FIG. It is desirable that the angle of the pressing surface 50 a where the caulking pin finally comes into contact with the opening end portion 31 a of the body portion 31 is approximately the same as the chamfering angle of the ring 10.
  • the angle of the pressing surface 50a where the caulking pin finally comes into contact with the opening end 31a of the body portion 31 is desirably in the range of 20 ° to 45 °, and further 30 It is desirable to be in the range of ⁇ 5 °.
  • the material is copper, for example, the outer diameter of the body 31 of the terminal 30 is 15 mm (maximum allowable 15-0.15 mm, minimum allowable 15-0.20 mm), the slope of the taper 33 is 10 °, and the inner diameter of the ring 10 is 15 ⁇ .
  • a caulking force of 25 KN is applied to the caulking pin 40 for fastening, and the conductive substrate 20 having a thickness of 1.0 mm. It was confirmed that the strength when fastened to has a pull-out strength of at least 3 KN and a rotation-resistant torque of at least 5.5 Nm.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of the terminal joint structure of the present embodiment.
  • a female screw 32 b is threaded on the inner peripheral surface of the thick cylindrical flange portion 32.
  • another terminal can be screwed to the female screw 32b.
  • the body portion 31 and the flange portion 32 are both cylindrical. However, if at least one end of the body portion 31 is cylindrical, the opening end portion can be caulked. Therefore, the present invention can be applied.
  • FIG. FIG. 10 is a front view of a through hole formed in a conductor substrate showing the terminal bonding structure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a table of evaluation of rotational resistance and adhesion of the terminal and conductor substrate of the present embodiment.
  • the peripheral shape of the through hole 121 is formed into a sawtooth shape 120a.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • An appropriate bonding force can be obtained by adjusting the warp of the conductive substrate 120 by making the peripheral shape of the through hole 121 of the conductive substrate 120 the sawtooth shape 120a.
  • the sawtooth shape 120a is formed by punching small holes on the same circumference as the diameter of the pilot holes at equal intervals and then punching the pilot holes.
  • the small-diameter hole diameter is relatively large, the rotational torque is reduced, but the warp of the conductive substrate 120 is reduced, the surface pressure is stabilized, and the adhesion is improved.
  • the number of small-diameter holes is relatively large, the rotational resistance torque is reduced, but the warpage of the conductor substrate 20 is reduced, the surface pressure is stabilized, and the adhesion is improved.
  • the diameter of the small hole is preferably about 150 to 250% with respect to the thickness of the conductor substrate 20.
  • the small-diameter holes are arranged at equal intervals in a concentric manner in the pilot holes with the distance between the centers of adjacent small-diameter holes being 1.4 to 1.6 times the diameter.
  • FIG. 12 is a front view of a through hole formed in a conductor substrate showing another example of the terminal joint structure according to the second embodiment of the present invention.
  • the peripheral shape of the through hole 221 formed in the conductor substrate 220 shown in FIG. 12 is a sawtooth shape 220a formed by arranging triangles.
  • the peripheral shape of the through hole may be formed not only in a combination of large and small circles as shown in FIG. 10 but also in a sawtooth shape 220a formed by arranging triangles as shown in FIG. However, according to ease of manufacture, the circular combination shown in FIG. 10 is desirable.
  • FIG. 13 is a perspective view of a terminal joint structure showing a state in which the joining of the terminal and the conductor substrate according to the third embodiment of the present invention is completed.
  • the substrate terminal and the ring may have a non-circular cross section perpendicular to the central axis.
  • the terminal joint structure of the present embodiment includes a thin cylindrical body 131 having a hexagonal cross section, and a thick tubular flange 132 having a hexagonal cross section formed integrally with the axial end of the cylindrical body 131. And a ring 110 having a hexagonal cross section. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the terminal joint structure showing a state in which the joining of the terminal and the conductor substrate according to the fourth embodiment of the present invention is completed.
  • a male screw 31b is screwed on the outer peripheral surface of the cylindrical body portion 31B.
  • an internal thread 10b is threaded on the inner peripheral surface.
  • the ring 10B is fixed to the terminal 30B by fastening the female screw 10b to the male screw 31b.
  • the terminal 30B and the terminal 30B can be obtained by cutting screws on the outer peripheral surface of the body 31B and the inner peripheral surface of the ring 10B as in the present embodiment.
  • the ring 10BB may be fixed.
  • the conductor substrate 20 and the terminal 30B can be firmly joined by plastic deformation so that the peripheral edge of the through hole of the conductor substrate 20 is expanded outward by the taper 33 and the chamfer 11B. it can.
  • the terminal bonding structure and the terminal bonding method according to the present invention are useful for a terminal bonding structure for bonding a terminal to a conductor substrate, and are particularly suitable for a large-current terminal bonding structure.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Abstract

　端子接合構造は、筒状の胴部（３１）及び胴部（３１）の軸方向端に一体に成形されたフランジ部（３２）を有する端子（３０）と、胴部（３１）が挿入される貫通孔が開口された導体基板（２０）と、導体基板（２０）の反対側で胴部（３１）に嵌合するリング（１０）とを備え、胴部（３１）にフランジ部側で大径となるテーパ（３３）が形成されており、テーパ（３３）の大径部の直径は貫通孔の内径よりも大きくされ、端子（３０）はリング（１０）を貫通する胴部（３１）の導体基板（２０）の反対側の端部（３１ａ）を半径方向外側に広げるようにかしめられて、リング（１０）とともに導体基板（２０）に固定されている。

Description

端子接合構造及び端子接合方法
　この発明はバスバー、回路基板あるいは回路基板に基板併設体を重ね合せたものなどの導体基板と、これに接合されるブッシュあるいはファスナーなどを含む端子とを有する大電流用の端子接合構造及びその端子接合方法に関するものである。
　従来の大電流用の端子接合構造及びその端子接合方法においては、筒状の端子本体の一端にフランジ部を形成し、この端子本体のフランジ部と反対側の端部外周に一対の突起を形成し、一方、導体基板には筒状の端子本体が挿入される穴と、この穴の内面に前記突起が通過可能な溝を形成し、端子本体を前記穴に挿入した後、端子を回転させて突起と溝の位置をずらすことにより突起とフランジ部とで導体基板を挟持し、この状態で端子本体を導体基板に半田付けする。端子本体は、突起とフランジ部とによる挟み付け及び半田付けとによって導体基板に固定される（例えば、特許文献１参照）。
特開平７－２４９８８２号公報
　上記のような従来の大電流用の端子接合構造及びその端子接合方法においては、半田付けやロウ付けによる接合が有るので製造工程が増え、製造コスト低減に逆行する欠点があった。また、従来の端子接合構造では端子と導体基板との接合部の機械的強度が弱く、大きなねじ締めトルクが負荷されると接合部が回転するおそれがあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造工程の簡素化を図ることができ、また強い接合力を得ることができる端子接合構造及び端子接合方法を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の端子接合構造は、筒状の胴部及び胴部の軸方向端に一体に成形されたフランジ部を有する端子と、胴部が挿入される貫通孔が開口された導体基板と、導体基板の反対側で胴部に嵌合するリングとを備え、胴部にフランジ部側で大径となるテーパが形成されており、テーパの大径部の直径は貫通孔の内径よりも大きくされ、端子はリングを貫通する胴部の導体基板の反対側の端部を半径方向外側に広げるようにかしめられて、リングとともに導体基板に固定されていることを特徴とする。
　また、本発明の他の端子接合構造は、外周部に雄ねじが螺刻された胴部及び胴部の軸方向端に一体に成形されたフランジ部を有する端子と、胴部が挿入される貫通孔が開口された導体基板と、内周部に雌ねじが螺刻され導体基板の反対側で胴部に締結されるリングとを備え、胴部にフランジ部側で大径となるテーパが形成されており、テーパの大径部の直径は貫通孔の内径よりも大きくされていることを特徴とする。
　さらに、本発明の端子接合方法は、端子が固定される導体基板に貫通孔を開口し、筒状の胴部及び胴部の軸方向端に一体に成形されたフランジ部を有する端子の胴部に、フランジ部側で大径となるテーパを、このテーパの大径部の直径が貫通孔の内径よりも大きくなるように形成し、胴部を貫通孔に挿入した後、導体基板の反対側で胴部にリングを嵌合させ、リングを貫通する胴部の導体基板の反対側の反対側の端部を半径方向外側に広げるようにかしめて、端子をリングとともに導体基板に固定することを特徴とする。
　さらにまた、本発明の他の端子接合方法は、端子が固定される導体基板に貫通孔を開口し、外周部に雄ねじが螺刻された胴部及び胴部の軸方向端に一体に成形されたフランジ部を有する端子の胴部に、フランジ部側で大径となるテーパを、このテーパの大径部の直径が貫通孔の内径よりも大きくなるように形成し、胴部を貫通孔に挿入した後、内周部に雌ねじが螺刻されたリングを導体基板の反対側で胴部にリングを締結することを特徴とする。
　この発明によれば、導体基板を挟んだ端子の端部をかしめる或いはねじ結合するだけの簡素な製造工程で接合力を得ることができるとともに、端子の胴部に形成されたテーパにより導体基板の貫通孔の周縁を外方に押し広げるように塑性変形して強い接合力を得ることができるといった従来にない顕著な効果を奏する。
図１は、本発明にかかる端子接合構造及び端子接合方法の実施の形態１を説明するための端子接合構造の分解斜視図である。 図２は、実施の形態１の端子を導体基板に接合する途中の様子を示す端子接合構造の横断面図である。 図３は、実施の形態１の端末と導体基板との接合が完了した様子を示す端子接合構造の斜視図である。 図４は、実施の形態１の端末と導体基板との接合が完了した様子を示す端子接合構造の横断面図である。 図５は、図４のＡ部分を拡大して示す横断面図である。 図６は、実施の形態１による端子と導体基板との固着力及び密着性のテーパ勾配角度との関係を示すグラフを示す図である。 図７は、締結用かしめピンにて端子を導体基板に接合する様子を示す横断面図である。 図８は、他の形状の締結用かしめピンにて端子を導体基板に接合する様子を示す横断面図である。 図９は、実施の形態１の端子接合構造の他の例を示す横断面図である。 図１０は、この発明にかかる実施の形態２の端子接合構造を示す導体基板に形成された貫通孔の正面図である。 図１１は、実施の形態２の端子と導体基板の耐回転トルクと密着性の評価の表を示す図である。 図１２は、この発明にかかる実施の形態２の端子接合構造の他の例を示す導体基板に形成された貫通孔の正面図である。 図１３は、この発明の実施の形態３の端末と導体基板との接合が完了した様子を示す端子接合構造の斜視図である。 図１４は、この発明の実施の形態４の端末と導体基板との接合が完了した様子を示す端子接合構造の横断面図である。
符号の説明
　１０，１０Ｂ，１１０　リング
　１０ａ　リングの軸方向基板側の端面
　１０ｂ　リングの雌ねじ部
　１１Ａ　外側面取り
　１１Ｂ　基板側面取り
　２０，１２０，２２０　導体基板（バスバー）
　１２０ａ，２２０ａ　貫通孔周縁の鋸歯形状
　２１，１２１，２２１　貫通孔
　３０，３０Ｂ，１３０　端子
　３１，３１Ｂ，１３１　筒状の胴部
　３１ａ　胴部開口端の塑性変形部分
　３１ｂ　筒状の胴部に螺刻された雄ねじ
　３２，１３２　フランジ部
　３２ａ　フランジ部の軸方向基板側の端面
　３２ｂ　フランジ部内周面に螺刻された雌ねじ
　３３　テーパ
　３２ａ　フランジ部の軸方向の導体基板側の端面
　４０，５０　締結用かしめピン
　４０ａ，５０ａ　締結用かしめピンの押圧面
　４１，５１　リング押さえ
　以下に、本発明にかかる端子接合構造及び端子接合方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は本発明にかかる端子接合構造及び端子接合方法の実施の形態１を説明するための端子接合構造の分解斜視図である。図２は端子を導体基板に接合する途中の様子を示す端子接合構造の横断面図である。図３は端末と導体基板との接合が完了した様子を示す端子接合構造の斜視図である。図４は端末と導体基板との接合が完了した様子を示す端子接合構造の横断面図である。図５は図４のＡ部分を拡大して示す横断面図である。
　本実施の形態の端子接合構造は、端子３０を導体基板（バスバー）２０に接合するものである。図１及び図３において、導体基板２０は実際には図示の寸法よりも大きな二次元的な広がりを有しているが、この図示を省略して端子３０部付近のみを切り出して矩形状に図示している。端子接合構造は、端子３０と導体基板２０とリング１０とから構成されている。導体基板２０には、塑性変形可能な導電性材料として例えば銅で作製され、端子３０を固定するための貫通孔２１が開口されている。
　端子３０は、例えば銅などの金属材料で作製され、薄肉筒状の胴部３１と、この胴部３１の軸方向端に一体に成形された肉厚筒状のフランジ部３２とを有している。胴部３１の外径は、貫通孔２１に嵌合した際、すきまばめとなるような径とされている。胴部３１とフランジ部３２との間にテーパ３３が形成されている。テーパ３３は、胴部３１側で小径、フランジ部３２側で大径となるように形成されており、テーパ３３の大径部の直径は、導体基板２０の貫通孔２１より大きくなるように形成されている。
　リング１０は、例えば銅などの金属材料で作製され、導体基板２０と反対側で胴部３１に嵌合する。リング１０の中央部には、端子３０の胴部３１が挿入される貫通孔が形成されており、貫通孔の導体基板２０の端部に基板側面取り１１Ｂが施され、導体基板２０と反対側の端部に外側面取り１１Ａが施されている。
　端子３０の胴部３１の肉厚は、導体基板２０の厚さに対して５０～３００％程度でも成形可能であるが、胴部３１の肉厚が薄すぎると軸方向の荷重に対する強度が弱くなり、逆に胴部３１の肉厚が厚過ぎるとかしめ（フレア加工）によるリング１０の固定が難しくなるため、導体基板２０の厚さと同じ程度の肉厚（９０～１１０％）にすることが望ましい。
　テーパ３３は、導体基板２０の貫通孔２１に挿入された際、貫通孔２１の周縁を塑性変形する目的で形成されている。図６はテーパ３３の勾配角度と、端子３０と導体基板２０との固着力及び密着性の関係を記したグラフを示す図である。テーパ３３の勾配の角度に関しては、中心軸に対して５°以下の場合は回転トルクに対する抵抗力が弱く所定の固着力を得ることができない。また、中心軸に対して２０°以上の場合は導体基板２０に反りが生じ面圧分布が不安定となり導体基板密着性が低下する。そのため、テーパ３３の勾配の角度は、５°～２０°が望ましく、特に１５°±５°が望ましい。また、テーパ３３の勾配の高さに関しては、フランジ部３２の端面３２ａから軸方向に導体基板２０の厚みの１００％～２００％程度とするのが望ましく、１５０±１０％程度とすることが望ましい。勾配の高さが高か過ぎると、導体基板２０に反りが生じ、勾配の高さが低く過ぎると、導体基板２０と端子３０との十分な密着が得られない。
　リング１０には、端子３０の筒状の胴部３１が挿入される貫通孔が形成されており、この貫通孔の両端部には、上記のように外側面取り１１Ａ及び基板側面取り１１Ｂが形成されている。端子３０の胴部３１をかしめた際、胴部３１の開口縁部の塑性変形する部分が、リング１０の面取り１１Ａに押し付けられることによって、回転トルクに対する抵抗力あるいは引き抜きに対する抵抗力を生じさせる。また端子３０のテーパ３３が、導体基板２０の貫通孔の周縁を外方に押し広げるように塑性変形させることによっても、回転トルクに対する抵抗力あるいは引抜きに対する抵抗力を生じさせる。
　外側面取り１１Ａの角度は中心軸に対して２０°以下の場合はかしめ固着力が伝わりにくく、４０°以上の場合は締結用かしめピンによる成形が悪くなることから２０°～４０°の角度が望ましく、その中でも特に３０°±５°が望ましい。また、面取り１１Ａの深さは、リング２０の端面から軸方向に、端子３０の胴部３１の肉厚の１００～２００％程度が望ましい。外側面取り１１Ａの角度と深さによって締結用かしめピンを挿入できる深さが決まる。
　本実施の形態の端子接合方法について説明する。図７は締結用かしめピン４０にて胴部３１をかしめることにより端子３０を導体基板２０に接合する様子を示す横断面図である。端子３０を導体基板２０に固定する場合、まず端子３０の胴部３１を板状銅板２０の貫通孔２１に挿入し、次いでリング１０の貫通孔に挿入し、端子３０の端面３２ａとリング１０の端面１０ａとで導体基板２０を挟み合わせる。その際、リング押さえ４１によって、押圧することによって端子３０のテーパ３３が導体基板２０の貫通孔２１の周縁を径方向外側に押し広げ、さらにリング１０の面取りとテーパ３３との隙間に導体基板２０が入り込むことで強く密着する。この状態で締結用かしめピン４０の錐状の押圧面４０ａによって端子３０の胴部３１の開口端部３１ａが外方にかしめられ（フレア加工）、胴部３１の端部３１ａとリング１０の面取り１１Ａとが密着する。その結果、リング１０の両端面の面取りに働くかしめ反力によってそれぞれの接触面に強い摩擦力が生じ、ねじ締めトルクおよび引き抜きに対する強い抵抗力を持った接合が実現する。
　図８は他の形状の締結用かしめピン５０にて端子３０を導体基板２０に接合する様子を示す横断面図である。締結用かしめピンの形状は、図７に示す錐状に限らず図８に示すような球状であっても良い。かしめピンが胴部３１の開口端部３１ａと最終的に接する押圧面５０ａの角度が、リング１０の面取りの角度と同程度となることが望ましい。例えば、リングの面取り角度が３０°のとき、かしめピンが胴部３１の開口端部３１ａと最終的に接する押圧面５０ａの角度は２０°～４５°の範囲にあることが望ましく、さらには３０±５°の範囲にあることが望ましい。
　材料を銅として、例えば端子３０の胴部３１の外径を１５ｍｍ（最大許容１５－０．１５ｍｍ、最小許容１５－０．２０ｍｍ）、テーパ３３の勾配を１０°、リング１０の内径を１５±０．０５ｍｍ、リング１０の面取り１１Ａ，１１Ｂの角度を３０°として試作し、接合部の強度評価を行った結果、締結用かしめピン４０に２５ＫＮのかしめ力を加え１．０ｍｍ厚の導体基板２０に締結した場合の強度は、少なくとも３ＫＮの引き抜き強さと、少なくとも５．５Ｎｍの耐回転トルクとを有することが確認された。
　図９は本実施の形態の端子接合構造の他の例を示す横断面図である。図９に示す端子接合構造においては、肉厚筒状のフランジ部３２の内周面に雌ねじ３２ｂが螺刻されている。このような構造の端子接合構造によれば、例えば雌ねじ３２ｂにさらに他の端子をねじ結合することができる。なお、本実施の形態の端子３０は、胴部３１とフランジ部３２とがともに筒状であるが、少なくとも胴部３１の一端が筒状を成していれば開口端部をかしめることができるので、本発明を適用することができる。
実施の形態２．
　図１０はこの発明にかかる実施の形態２の端子接合構造を示す導体基板に形成された貫通孔の正面図である。図１１は本実施の形態の端子と導体基板の耐回転トルクと密着性の評価の表を示す図である。本実施の形態の導体基板１２０においては、貫通孔１２１の周縁形状が鋸歯形状１２０ａに成形されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。導体基板１２０の貫通孔１２１の周縁形状を鋸歯形状１２０ａにすることで導体基板１２０の反りを調節することで適切な接合力を得ることができる。本実施の形態の場合、鋸歯形状１２０ａは下穴の直径と同じ円周上に小径穴を均等間隔で打抜き加工した後、下穴を打ち抜き加工することで形成されている。小径穴径が比較的大きい方が、耐回転トルクは低くなるが導体基板１２０の反りが小さくなり面圧が安定して密着性が良くなる。また、小径穴の数が比較的多い方が、耐回転トルクは低くなるが導体基板２０の反りが小さくなり面圧が安定して密着性が良くなる。小径穴の直径は導体基板２０の厚さに対して１５０～２５０％程度が望ましい。小径穴は、隣接する小径穴の中心間距離がその直径の１．４～１．６倍の間隔で下穴の同心円状に等間隔に並ぶことが望ましい。例えば、上記の仕様で実際に試作し、耐回転トルクと密着性を評価すると図１１のようになる。
　図１２はこの発明にかかる実施の形態２の端子接合構造の他の例を示す導体基板に形成された貫通孔の正面図である。図１２に示す導体基板２２０に形成された貫通孔２２１の周縁形状は三角形が並んで成る鋸歯形状２２０ａとされている。貫通孔の周縁形状は、図１０に示すような大小円形状の組合せのみならず図１２に示すような三角形が並んで成る鋸歯形状２２０ａに成形されてあっても良い。しかしながら、作製上の容易性によれば、図１０に示す円形状の組合せが望ましい。
実施の形態３．
　図１３はこの発明の実施の形態３の端末と導体基板との接合が完了した様子を示す端子接合構造の斜視図である。基板端子及びリングは、中心軸に垂直な断面が、非円形なものであってもよい。本実施の形態の端子接合構造は、断面六角形の薄肉筒状の胴部１３１と、この胴部１３１の軸方向端に一体に成形された断面六角形の肉厚筒状のフランジ部１３２とからなる端子１３０と、断面六角形のリング１１０とを有している。その他の構成は実施の形態１と同様である。基板端子及びリングを断面が非円形なものとすることにより端子の回転を拘束することができる。
実施の形態４．
　図１４はこの発明の実施の形態４の端末と導体基板との接合が完了した様子を示す端子接合構造の横断面図である。本実施の形態の端子３０Ｂにおいては、筒状の胴部３１Ｂの外周面に雄ねじ３１ｂが螺刻されている。また、リング１０Ｂにおいては、内周面に雌ねじ１０ｂが螺刻されている。リング１０Ｂは、雄ねじ３１ｂに雌ねじ１０ｂを締結することにより、端子３０Ｂに固定されている。
　実施の形態１～３の胴部開口端のかしめ構造に替えて、本実施の形態のように、胴部３１Ｂの外周面とリング１０Ｂの内周面とにねじを切ることで、端子３０Ｂとリング１０ＢＢとを固定してもよい。導体基板２０を挟み込む際に、テーパ３３と面取り１１Ｂによって導体基板２０の貫通孔の周縁を外方に押し広げるように塑性変形させることによって、導体基板２０と端子３０Ｂとを強固に接合することができる。
　以上のように、本発明にかかる端子接合構造及び端子接合方法は、導体基板に端子を接合する端子接合構造に有用であり、特に、大電流用の端子接合構造に適している。

Claims (11)

  1. 　筒状の胴部及び前記胴部の軸方向端に一体に成形されたフランジ部を有する端子と、
    　前記胴部が挿入される貫通孔が開口された導体基板と、
    　前記導体基板の反対側で前記胴部に嵌合するリングとを備え、
    　前記胴部に前記フランジ部側で大径となるテーパが形成されており、前記テーパの大径部の直径は前記貫通孔の内径よりも大きくされ、
    　前記端子は前記リングを貫通する前記胴部の前記導体基板の反対側の端部を半径方向外側に広げるようにかしめられて、前記リングとともに前記導体基板に固定されている
    　ことを特徴とする端子接合構造。
  2. 　外周部に雄ねじが螺刻された胴部及び前記胴部の軸方向端に一体に成形されたフランジ部を有する端子と、
    　前記胴部が挿入される貫通孔が開口された導体基板と、
    　内周部に雌ねじが螺刻され前記導体基板の反対側で前記胴部に締結されるリングとを備え、
    　前記胴部に前記フランジ部側で大径となるテーパが形成されており、前記テーパの大径部の直径は前記貫通孔の内径よりも大きくされている
    　ことを特徴とする端子接合構造。
  3. 　前記胴部のかしめられる位置に対応するリングの内径部に面取りが施されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の端子接合構造。
  4. 　前記貫通孔の周縁形状が鋸歯形状に成形されている
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の端子接合構造。
  5. 　前記胴部の肉厚が前記導体基板の厚さと同じ程度の肉厚である
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の端子接合構造。
  6. 　前記テーパの勾配が中心軸に対して１５°±５°であり、前記テーパのフランジ部端面からの軸方向高さが前記導体基板の厚みの１．４倍～１．６倍である
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の端子接合構造。
  7. 　前記面取りの角度が中心軸に対して３０°±５°である
    　ことを特徴とする請求項３に記載の端子接合構造。
  8. 　端子が固定される導体基板に貫通孔を開口し、
    　筒状の胴部及び前記胴部の軸方向端に一体に成形されたフランジ部を有する端子の前記胴部に、前記フランジ部側で大径となるテーパを、該テーパの大径部の直径が前記貫通孔の内径よりも大きくなるように形成し、
    　前記胴部を前記貫通孔に挿入した後、前記導体基板の反対側で前記胴部にリングを嵌合させ、
    　前記リングを貫通する前記胴部の前記導体基板の反対側の反対側の端部を半径方向外側に広げるようにかしめて、前記端子を前記リングとともに前記導体基板に固定する
    　ことを特徴とする端子接合方法。
  9. 　端子が固定される導体基板に貫通孔を開口し、
    　外周部に雄ねじが螺刻された胴部及び前記胴部の軸方向端に一体に成形されたフランジ部を有する端子の前記胴部に、前記フランジ部側で大径となるテーパを、該テーパの大径部の直径が前記貫通孔の内径よりも大きくなるように形成し、
    　前記胴部を前記貫通孔に挿入した後、内周部に雌ねじが螺刻されたリングを前記導体基板の反対側で前記胴部にリングを締結する
    　ことを特徴とする端子接合方法。
  10. 　前記胴部に前記リングを嵌合させる工程の前に、予め前記胴部のかしめられる位置に対応する前記リングの内径部に面取りが施しておく
    　ことを特徴とする請求項８に記載の端子接合方法。
  11. 　前記導体基板に貫通孔を開口する際、該貫通孔の周形状を歯状に成形する
    　ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の端子接合方法。
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