WO2012011388A1

WO2012011388A1 - 端子接続構造及びその製造方法

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Publication number: WO2012011388A1
Application number: PCT/JP2011/065466
Authority: WO
Inventors: 和由矢部
Original assignee: 矢崎総業株式会社
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2012-01-26
Also published as: US20130112476A1; JP5603692B2; DE112011102437B4; DE112011102437B8; US9065233B2; DE112011102437T5; JP2012028112A

Abstract

端子（１０）の電線圧着部（１１）は、電線（Ｗ）の導体（１）が配置される基底部（１３）と、基底部（１３）より延設され、導体（１）を圧着するように加締めた一対の加締め部（１４）とを有し、導体（１）と共に基底部（１３）と一対の加締め部（１４）の双方を一体に塑性流動して形成された摩擦攪拌接合部（２０）を設けた。

Description

端子接続構造及びその製造方法

　本発明は、電線に端子を接続する端子接続構造及びその製造方法に関する。

　従来例の端子接続構造としては、図１及び図２に示すものがある。図１及び図２において、電線Ｗは、導体５０とこれの外周を覆う絶縁被覆５１とから構成されている。電線Ｗの端部は、絶縁被覆５１が剥されて導体５０が露出されている。この露出された導体５０に端子６０が接続されている。

　端子６０は、電線圧着部６１と外部接続部６２とを備えている。電線圧着部６１は、基底部６１ａとこの基底部６１ａの両側縁より延設された一対の加締め部６１ｂとから構成されている。一対の加締め部６１ｂを加締めることによって導体５０が電線圧着部６１に圧着力によって固定されている。

　他の従来例の端子接続構造（特許文献１参照）としては、図３及び図４（ａ）に示すものがある。図３及び図４（ａ）において、端子７０は、電線圧着部７１と外部接続部７２とを備えている。電線圧着部７１は、基底部７１ａとこの基底部７１ａの両側縁より延設された一対の加締め部７１ｂとから構成されている。一対の加締め部７１ｂを加締めることによって導体５０が電線圧着部７１に圧着力によって固定されている。

　又、導体５０と一対の加締め部７１ｂには、これらを一体に塑性流動して形成された摩擦攪拌接合部７３が設けられている。摩擦攪拌接合部７３は、ショルダーの先端にピンを有する接合ツール（図示せず）を用い、この接合ツールを一対の加締め部７１ｂ側から作用させることによって形成されている。

日本国特開２００９－１８７６８３号公報

　しかしながら、前者従来例の端子接続構造では、導体５０と電線圧着部６１間が圧着力のみによって固定されている。導体５０と電線圧着部６１間の電気的接触抵抗は、圧着力が大きければ大きいほど低い値で安定するが、導体５０と電線圧着部６１間の固着力（引っ張り強度）は、圧着力が大きければ大きいほど低下する。圧着力が大きいと導体５０が軸方向に延びてその断面積が縮小するためである。従って、電気的接触抵抗の低下と固着力（引っ張り強度）の増加を両立させることができない。

　一方、後者従来例の端子接続構造では、導体５０と電線圧着部７１間が圧着力のみならず摩擦攪拌接合部７３の接合力によって固定されている。そのため、電線圧着部６１の圧着力を大きくしなくても固着力（引っ張り強度）の増加を図ることができる。従って、前者従来例の端子接続構造よりも電気的接触抵抗の低下を図りつつ、固着力（引っ張り強度）の増加を図ることができる。しかし、図４（ｂ）に示すように、外力による端子変形や、外部環境若しくは通電発熱の温度変化による微小な端子変形によって導体５０と基底部７１ａの間に隙間８０が発生し易い。このように導体５０と基底部７１ａの間に隙間８０が発生すると、電気的接触抵抗の増加や固着力（引っ張り強度）の低下を招来する。従って、後者従来例においても、電気的接触抵抗の低下と固着力（引っ張り強度）の増加を十分に、且つ、確実に図ることができない。

　又、図５に示すように、導体５０は、電線圧着部７１内の両側に空間８１がある状態で圧着される。そのため、外力等によって導体５０の素線５０ａがほつれ易く、これも電気的接触抵抗の増加や固着力の低下の原因となる。

　そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、電気的接触抵抗の低下と固着力の増加を共に十分に、且つ、確実に図ることができる固定端子接続構造及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１アスペクトは、電線に端子を接続する端子接続構造であって、以下を含む：前記端子の電線圧着部であって、該電線圧着部は、前記電線の導体が配置される基底部と、前記基底部より延設され、前記導体を圧着するように加締めた加締め部とを有する；及び、前記導体と共に前記基底部と前記加締め部の双方を一体に塑性流動して形成された摩擦攪拌接合部。

前記第１アスペクトから従属する本発明の第２アスペクトは、前記端子接続構造において、前記端子は、前記電線圧着部とは別体の外部接続部を有する；及び、前記摩擦攪拌接合部は、前記外部接続部も共に一体に塑性流動して形成されている。

上記目的を達成するために、本発明の第３アスペクトは、端子接続構造の製造方法であって、以下の工程を含む：端子の電線圧着部の基底部の上面に導体を載置し、前記基底部より延設された加締め部を前記導体を被うように加締めて前記導体を圧着する電線圧着工程；及び、前記電線圧着工程後に、接合ツールを用いて前記電線圧着部に摩擦攪拌接合加工を行い、前記導体と共に前記基板部と前記加締め部の双方を一体に塑性流動して摩擦攪拌接合部を形成する摩擦攪拌接合加工工程。

前記第３アスペクトから従属する本発明の第４アスペクトは、前記端子接続構造の製造方法において、前記摩擦攪拌接合加工工程では、前記接合ツールを前記基底部側から作用させている。

前記第３アスペクト又は前記第４アスペクトから従属する本発明の第５アスペクトは、前記端子接続構造の製造方法において、前記端子は、前記電線圧着部とは別体の外部接続部を備えている；及び、前記摩擦攪拌接合加工工程では、前記外部接続部を前記電線圧着部の外面に密着させ、前記接合ツールを前記外部接続部側より作用させ、前記外部接続部も一体に塑性流動して前記摩擦攪拌接合部を形成している。

　上述第１アスペクト乃至第５アスペクトに記載の本発明によれば、導体と電線圧着部間は圧着力と摩擦攪拌接合部による接合力とによって固定される。そして、導体は加締め部と共に基底部にも摩擦攪拌接合部によって固定されるため、導体は加締め部と基底部の双方の間で強固に固定される。従って、外力による端子変形や、外部環境若しくは通電発熱の温度変化による微小な端子変形によって導体と加締め部及び基底部との双方の間に隙間が発生することがない。以上より、電気的接触抵抗の低下と固着力の増加を十分に、且つ、確実に図ることができる。

図１は、従来例の端子接続構造の上面図である。図２は、図１のII－II線拡大断面図である。図３は、他の従来例の端子接続構造の斜視図である。図４（ａ）は、図３のIV－IV線拡大断面図、図４（ｂ）は、図３のIV－IV線に沿った拡大断面で、導体と基底部の間に隙間が発生した状態を示す図である。図５は、図３のIV－IV線に沿った拡大断面で、導体の素線がほつれた状態を示す図である。図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、本発明の第１実施形態を示し、図６（ａ）は、端子接続構造の上面図、図６（ｂ）は、端子接続構造の裏面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のVIｃ－VIｃ線の拡大断面図である。図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、本発明の第１実施形態に基づく端子接続構造の作製手順を示す断面図である。図８は、本発明の第２実施形態を示し、端子接続構造の上面図である。図９は、本発明の第２実施形態を示し、外部端子部を電線圧着部の裏面に密着させた状態を示す断面図である。図１０は、本発明の第２実施形態を示し、摩擦攪拌接合部を形成した状態を示す断面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
　図６（ａ）～（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る端子接続構造を示す。図６（ａ）～（ｃ）において、電線Ｗは、導体１とこれの外周を覆う絶縁被覆２とから構成されている。導体１は、複数の素線（図示せず）が撚り合わされることによって構成されている。絶縁被覆２は、絶縁性の合成樹脂材にて形成されている。電線Ｗの端部は、絶縁被覆２が剥されて導体１が露出している。この露出した導体１に端子１０が接続されている。

　端子１０は、一枚の所定形状の板金を折曲加工して形成されている。端子１０は、電線圧着部１１と、電線圧着部１１に一体に形成された外部接続部１２とを備えている。電線圧着部１１は、基底部１３とこの基底部１３の両側縁より延設された一対の加締め部１４とから構成されている。基底部１３の上面に導体１が載置され、一対の加締め部１４が導体１を上方より圧着するように加締められている。

　導体１と一対の加締め部１４と基底部１３には、これらを一体に塑性流動して形成された摩擦攪拌接合部２０が設けられている。

　外部接続部１２は、円形で、その中心に取付孔１２ａを有する。この取付孔１２ａを利用して他の電線等が接続される。

　次に、上記した端子接続構造の作製手順を説明する。

　先ず、電線Ｗの端部の絶縁被覆２を剥がし、導体１を露出させる。

　次に、図７（ａ）に示すように、電線Ｗの露出させた導体１を、端子１０の電線圧着部１１の基底部１３の上面に載置し、一対の加締め部１４を導体１の上方を被うように加締める（電線圧着工程）。これで、導体１を電線圧着部１１内に圧着する。

　次に、接合ツール３０を用いて摩擦攪拌接合を行う（摩擦攪拌接合工程）。接合ツール３０は、図７（ｂ）に示すように、ショルダー部３１と、このショルダー部３１の回転中心の先端に突設されたピン部３２とを備えている。接合ツール３０は、ショルダー部３１及びピン部３２を回転駆動させることができる。ピン部３２の長さ寸法は、基底部１３の底面より食い込ませた場合に、一対の加締め部１４の先端部１４ａ（図７（ａ）、（ｂ）に示す）を少なくとも塑性流動可能な寸法に設定されている。

　このような構成の接合ツール３０に対し、電線圧着部１１の基底部１３の底面側を対向配置する。ショルダー部３１及びピン部３２を回転駆動し、回転するピン部３２を基底部１３より電線圧着部１１内に食い込ませ、一定時間後に引き抜く。回転するピン部３２が電線圧着部１１に食い込むと、ピン部３２の摩擦回転攪拌作用による摩擦熱でその部分の電線圧着部１１及び導体１が軟化して塑性流動し、塑性流動化した電線圧着部１１及び導体１は、ピン部３２の引き抜き後に、熱伝導によって急速冷却して固化し、図７（ｃ）に示す摩擦攪拌接合部２０が形成される。摩擦攪拌接合部２０は、導体１と基底部１３と一対の加締め部１４が一体に塑性流動して形成される。以上によって、図６（ａ）～（ｃ）に示す端子接続構造が作製される。

　以上説明したように、端子１０の電線圧着部１１は、電線Ｗの導体１が配置される基底部１３と、基底部１３より延設され、導体１を上方より圧着するように加締めた一対の加締め部１４とを有し、導体１と共に基底部１３と一対の加締め部１４の双方を一体に塑性流動して形成された摩擦攪拌接合部２０を設けた。従って、導体１と電線圧着部１１間は圧着力と摩擦攪拌接合部２０による接合力とによって固定される。そして、導体１は一対の加締め部１４と共に基底部１３にも摩擦攪拌接合部２０によって固定されるため、導体１は一対の加締め部１４と基底部１３の双方の間で強固に固定される。従って、外力による端子変形や、外部環境若しくは通電発熱の温度変化による微小な端子変形によって、導体１と一対の加締め部１４との間のみならず導体１と基底部１３の間においても隙間が発生することがない。以上より、電気的接触抵抗の低下と固着力（引っ張り強度）の増加を十分に、且つ、確実に図ることができる。

　導体１は、電線圧着部１１内に隙間なく配置されている。従って、外力等によって導体１の素線がほつれることがないため、素線がほつれることに起因する電気的接触抵抗の増加や固着力（引っ張り強度）の低下を防止できる。

　摩擦攪拌接合加工工程では、接合ツール３０を基底部１３側から作用させている。基底部１３の外面はフラットな面であるため、加工性が良い。

　外部接続部１２は、取付孔１２ａを有する丸形状であるが、これ以外の形状でも良いことはもちろんである。

（第２実施形態）
　図８は、本発明の第２実施形態に係る端子接続構造を示す。図７（ａ）～（ｃ）において、この第２実施形態の端子接続構造を前記第１実施形態のものと比較するに、端子１０Ａは、電線圧着部１１Ａと、これとは別体の外部接続部１２Ａとが構成されている。外部接続部１２Ａは、フラットな連結面部１２ｂを有する。摩擦攪拌接合部２０Ａは、基底部１３、導体１、一対の加締め部１４のみならず外部接続部１２Ａの連結面部１２ｂも共に一体に塑性流動して形成されている。電線圧着部１１Ａの基底部１３と外部接続部１２Ａは、摩擦攪拌接合部２０Ａ（図１０参照）の接合力によって固定されている。

　他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図面に同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

　次に、上記した端子接続構造の作製手順を説明する。

　次に、電線Ｗの露出させた導体１を、電線圧着部１１Ａの基底部１３の上面に載置し、一対の加締め部１４を導体１の上方を被うように加締める（電線圧着工程）。これで、導体１を電線圧着部１１内に圧着する。

　次に、図９に示すように、電線圧着部１１の基底部１３の下面に外部接続部１２Ａの連結面部１２ｂを密着状態で配置する。

　次に、接合ツール（図示せず）を用いて摩擦攪拌接合を行う（摩擦攪拌接合工程）。接合ツールの構成は、前記第１実施形態のものと同様であるため、説明を省略する。

　接合ツールに対し外部接続部１２Ａの底面側を対向配置する。つまり、接合ツールを外部接続部１２Ａ側より作用させるよう配置する。そして、上記第１実施形態で説明したように摩擦攪拌接合を行い、図１０に示す摩擦攪拌接合部２０Ａを形成する。摩擦攪拌接合部２０Ａは、導体１と外部接続部１２Ａと基底部１３と一対の加締め部１４を一体に塑性流動して形成される。以上によって、図９に示す端子接続構造が作製される。

　以上説明したように、この第２実施形態でも、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

　その上、端子１０Ａは、電線圧着部１１Ａと、これとは別体の外部接続部１２Ａとを備え、摩擦攪拌接合部２０Ａは、外部接続部１２Ａも共に一体に塑性流動して形成されている。従って、電線圧着部１１と外部接続部１２が一体部品の場合（第１実施形態の場合）には、電線圧着部１１の形態数がＮ個と外部接続部１２の形態数がＭ個である場合には、（Ｎ×Ｍ）個の部品（端子１０）を作製する必要がある。これに対し、第２実施形態では、（Ｎ＋Ｍ）個の部品を作製すれば足りるため、端子１０Ａの部品数の削減を図ることができる。例えば、電線圧着部１１Ａ，（図示せず）の形態数が２個で、外部接続部１２Ａ～１２Ｃの形態数が３個である場合（図８に示す）には、電線圧着部１１Ａを２種類と外部接続部１２Ａ～１２Ｃを３種類の計５部品を作製すれば、全ての組み合わせ形態の端子を製造できる。

　摩擦攪拌接合加工工程では、接合ツール（図示せず）を外部接続部１２Ａ側から作用させている。外部接続部１２Ａの外面はフラットな面であるため、加工性が良い。

（第３実施形態）
　前記第１及び第２実施形態では、接合ツール３０のピン部３２は、電線圧着部１１の所定位置に食い込ませ、所定時間後にそのまま引き抜いて点（スポット）接合の摩擦攪拌接合部２０が形成した。しかし、接合ツール３０のピン部３２に対し、端子１０の電線圧着部１１が大きい場合等には、電線圧着部１１に食い込ませたピン部３２を移動して、広い範囲の摩擦攪拌接合部２０を形成しても良い。

　なお、日本国特許出願第２０１０－１６４７６１号（２０１０年７月２２日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

本発明は、前述の発明の実施の形態の説明に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。

Claims

　電線に端子を接続する端子接続構造が、以下を含む：
　前記端子の電線圧着部であって、該電線圧着部は、前記電線の導体が配置される基底部と、前記基底部より延設され、前記導体を圧着するように加締めた加締め部とを有する；及び
　前記導体と共に前記基底部と前記加締め部の双方を一体に塑性流動して形成された摩擦攪拌接合部。
　請求項１に記載の端子接続構造において、
　前記端子は、前記電線圧着部とは別体の外部接続部を有する；及び
　前記摩擦攪拌接合部は、前記外部接続部も共に一体に塑性流動して形成されている。
　端子接続構造の製造方法が、以下のステップを含む：
端子の電線圧着部の基底部の上面に導体を載置し、前記基底部より延設された加締め部を前記導体を被うように加締めて前記導体を圧着する電線圧着工程；及び
　前記電線圧着工程後に、接合ツールを用いて前記電線圧着部に摩擦攪拌接合加工を行い、前記導体と共に前記基板部と前記加締め部の双方を一体に塑性流動して摩擦攪拌接合部を形成する摩擦攪拌接合加工工程。
　請求項３に記載の端子接続構造の製造方法において、
　前記摩擦攪拌接合加工工程では、前記接合ツールを前記基底部側から作用させている。
　請求項３に記載の端子接続構造の製造方法において、
　前記端子は、前記電線圧着部とは別体の外部接続部を備えている；及び
　前記摩擦攪拌接合加工工程では、前記外部接続部を前記電線圧着部の外面に密着させ、前記接合ツールを前記外部接続部側より作用させ、前記外部接続部も一体に塑性流動して前記摩擦攪拌接合部を形成している。
　請求項４に記載の端子接続構造の製造方法において、
　前記端子は、前記電線圧着部とは別体の外部接続部を備えている；及び
　前記摩擦攪拌接合加工工程では、前記外部接続部を前記電線圧着部の外面に密着させ、前記接合ツールを前記外部接続部側より作用させ、前記外部接続部も一体に塑性流動して前記摩擦攪拌接合部を形成している。