WO2019235214A1

WO2019235214A1 - 端子の接合構造

Info

Publication number: WO2019235214A1
Application number: PCT/JP2019/020144
Authority: WO
Inventors: 洋和中井
Original assignee: 住友電装株式会社
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-12-12
Also published as: JP2019212512A; CN112204818A; US20210159612A1; CN112204818B; JP6939712B2

Abstract

端子の接合構造は、金属材料からなり、第１電線４１及び第２電線４２の端末に結合される結合部１１，１２、及び各結合部１１から延在する延在部１３を有する第１端子１０と、金属材料からなり、第３電線４３の端末に結合される結合部２１及び結合部２１から延在する延在部２３を有する第２端子２０と、を備えている。また、第１端子１０の延在部１３の側縁１３Ａ及び第２端子２０の延在部２３の端縁２３Ａが互いに突き合わされた突き合わせ部３０ａを有している。突き合わせ部３０ａには、摩擦攪拌接合により接合された接合部５０が設けられている。

Description

端子の接合構造

　本発明は、端子の接合構造に関する。

　従来、車両には、電源回路から電源を供給する電線を複数の電線に分岐する電源分岐構造を備えるターミナルブロックが搭載されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のターミナルブロックは、ターミナルブロック本体の端子載置部と、略Ｌ字状の分岐端子を有する第１の電線と、分岐端子の屈曲部に連結された端子を有する第２の電線と、分岐端子の先端部に連結された端子を有する第３の電線とを備えている。端子載置部には、２つのボルトが突設されている。分岐端子には、その屈曲部及び屈曲部から延びる先端部に、上記ボルトがそれぞれ挿通される挿通孔が設けられている。第２の電線の端子には、一方のボルトが挿通される挿通孔が設けられている。また、第３の電線の端子には、他方のボルトが挿通される挿通孔が設けられている。分岐端子の各挿通孔には、各ボルトが挿通されている。各ボルトにナットが螺合されることで、分岐端子と各端子とが連結されている。

特開２０１６－１９４３４号公報

　ところで、特許文献１に記載の電源分岐構造においては、分岐端子と２つの端子とが厚さ方向において重ね合わされた状態でボルト及びナットにより連結されている。このため、分岐部分における端子の厚さ方向の体格が大きくなるという問題がある。

　本発明の目的は、接合部における厚さ方向の体格の増大を抑制できる端子の接合構造を提供することにある。

　上記目的を達成するための端子の接合構造は、金属材料からなり、電線に結合される結合部を有する第１部材と、金属材料からなる第２部材と、を備え、前記第１部材及び前記第２部材の各々の端縁または側縁が互いに突き合わされた突き合わせ部を有しており、前記突き合わせ部には、固相接合により接合された接合部が設けられている。

　同構成によれば、第１部材及び第２部材の各々の端縁または側縁が互いに突き合わされた突き合わせ部に、固相接合により接合された接合部が設けられている。このため、例えば第１部材と第２部材とがそれらの厚さ方向に重ね合わされて接合された構成と比較して、接合部の厚さを薄くすることができる。

　また、接合部は固相接合により接合されている。すなわち、接合部では、塑性流動によって、第１部材の原子と第２部材の原子とが絡み合うアンカー効果が生じる。したがって、第１部材及び第２部材の接合の信頼性を高めることができる。

　上記端子の接合構造において、前記第１部材は、前記結合部から延在する延在部を有していることが好ましい。
　上記端子の接合構造において、前記電線を第１電線とし、前記延在部を第１延在部とし、前記結合部を第１結合部とするとき、前記第２部材は、前記第１電線とは別の第２電線に結合される第２結合部及び前記第２結合部から延在する第２延在部を有しており、前記第１延在部及び前記第２延在部の少なくとも一方には、貫通孔が設けられていることが好ましい。

　同構成によれば、第１延在部及び第２延在部の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対してボルトなどの締結部材を挿通して締結対象に締結することで、いずれも結合部を有する第１部材及び第２部材を１つの締結部材によって締結対象に締結することができる。

　上記端子の接合構造において、前記接合部は、摩擦攪拌接合により固相接合されていることが好ましい。
　固相接合の一態様である圧接により第１部材と第２部材とが接合される場合、それらの接合面に酸化膜などの不純物が存在するために、接合強度を高めることが難しい。また、そうした不純物を除去しようとすると、工数が増大するといった別の問題が生じる。

　この点、上記構成によれば、接合部は第１部材と第２部材とが摩擦攪拌されることで接合されているため、上記不純物の除去を行うことなく接合強度を高めることができる。

　本発明によれば、接合部における厚さ方向の体格の増大を抑制できる。

端子の接合構造の一実施形態について、各結合部に各電線の端末が結合された状態の複合端子を示す平面図。同実施形態における複合端子の製造工程を説明する図であって、第１端子の側縁及び第２端子の端縁を突き合わせた状態を示す平面図。同実施形態における複合端子の製造工程を説明する図であって、第１端子及び第２端子の突き合わせ部が摩擦攪拌接合されている状態を示す断面図。第１変更例の複合端子を示す平面図。第２変更例の複合端子を示す平面図。第３変更例の複合端子を示す平面図。

　以下、図１～図３を参照して、一実施形態について説明する。
　図１に示すように、複合端子３０は、長尺板状の第１端子１０と、第１端子１０の長手方向（図１の左右方向であり、以下、長手方向Ｘ）の中央部の側縁に接合された端縁を有し、同長手方向Ｘに直交して延在する板状の第２端子２０とを有しており、全体として平面視略Ｔ字状をなしている。複合端子３０の３つの端部には、３つの電線（第１電線４１，第２電線４２，第３電線４３）の端末がかしめられて結合される結合部１１，１２，２１が設けられている。

　各電線４１～４３は、芯線４５と、芯線４５の外周を覆う筒状の絶縁被覆４６とを有している。各芯線４５は、例えば、銅合金からなる複数の金属素線により構成されている。各絶縁被覆４６は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を押出成形することにより形成されている。

　第１端子１０は、上記長手方向Ｘに沿って延在する平板状の延在部１３を有している。延在部１３の長手方向Ｘの両端には、一対の結合部１１，１２が設けられている。第１端子１０は、例えばアルミニウム合金などの金属材料により形成されている。

　各結合部１１，１２は、かしめられていない状態において、長手方向Ｘに直交する断面形状がＵ字状をなしている（図２参照）。すなわち、各結合部１１，１２は、各結合部１１，１２の周方向の一部において長手方向Ｘに沿って延在する切れ目１１ａ，１２ａを有している。各切れ目１１ａ，１２ａは、各結合部１１，１２の長手方向Ｘ全体にわたって延在している。

　第１電線４１及び第２電線４２の各芯線４５の端末が結合部１１，１２に挿通された状態で結合部１１，１２をかしめて切れ目１１ａ，１２ａを閉塞させることにより、第１電線４１及び第２電線４２の各芯線４５の端末が各結合部１１，１２に結合される。

　第２端子２０は、上記長手方向Ｘ及び第１端子１０の延在部１３の厚さ方向（図１における紙面に直交する方向）の双方に直交する直交方向（図１の上下方向であり、以下、直交方向Ｙ）に沿って延在する延在部２３を有している。延在部２３の先端には、結合部２１が設けられている。第２端子２０は第１端子１０と同一の金属板材により形成されている。

　結合部２１は、かしめられていない状態において、直交方向Ｙに直交する断面形状がＵ字状をなしている（図２参照）。すなわち、第２端子２０の結合部２１は、同結合部２１の周方向の一部において直交方向Ｙに沿って延在する切れ目２１ａを有している。切れ目２１ａは、結合部２１の直交方向Ｙ全体にわたって延在している。

　第３電線４３の芯線４５の端末が結合部２１に挿通された状態で結合部２１をかしめて切れ目２１ａを閉塞させることにより、芯線４５の端末が結合部２１に結合される。
　なお、第１端子１０の結合部１１，１２及び延在部１３は、金属板材をプレス加工することにより一体形成されている。また、第２端子２０の結合部２１及び延在部２３は、金属板材をプレス加工することにより一体形成されている。

　ここで、第１端子１０の延在部１３の側縁１３Ａと第２端子２０の延在部２３の端縁２３Ａとが互いに突き合わされた突き合わせ部３０ａには、摩擦攪拌接合により接合された接合部５０が設けられている。

　本実施形態における第１端子１０及び第２端子２０が、本発明に係る第１部材及び第２部材にそれぞれ相当する。
　次に、既存の第１端子１０及び第２端子２０から複合端子３０を製造する工程について説明する。

　図２に示すように、まず、第１端子１０の延在部１３の側縁１３Ａと、第２端子２０の延在部２３の端縁２３Ａとを互いに突き合わせることにより突き合わせ部３０ａを形成する。

　続いて、図３に示すように、突き合わせ部３０ａの中央部に対して摩擦攪拌接合用の工具６０を回転させつつ押し付ける。なお、工具６０は、図示しない駆動部により回転駆動される円柱状のショルダー６１と、ショルダー６１の下面６１ａの中央部から突設されたプローブ６２とを備えている。なお、ショルダー６１の直径は、第２端子２０の延在部２３の幅（図２における長手方向Ｘの長さ）よりも大きい。また、プローブ６２の外周面は凹凸形状を有している。

　ここで、回転するプローブ６２の先端を押し付けることにより、上記突き合わせ部３０ａは、摩擦熱により軟化して塑性流動される。
　更に、突き合わせ部３０ａには、回転するプローブ６２の外周面によって摩擦熱が発生することに加えて、回転するショルダー６１の下面６１ａによって摩擦熱が発生する。これにより、突き合わせ部３０ａが塑性流動されることで固相接合される。なお、ショルダー６１の直径は、第２端子２０の延在部２３の幅よりも大きいため、突き合わせ部３０ａの長手方向Ｘ全体が接合される。

　本実施形態の作用及び効果について説明する。
　（１）端子の接合構造は、金属材料からなり、第１電線４１及び第２電線４２の端末に結合される結合部１１，１２、及び各結合部１１，１２から延在する延在部１３を有する第１端子１０と、金属材料からなり、第３電線４３の端末に結合される結合部２１及び結合部２１から延在する延在部２３を有する第２端子２０と、を備えている。また、第１端子１０の延在部１３の側縁１３Ａ及び第２端子２０の延在部２３の端縁２３Ａが互いに突き合わされた突き合わせ部３０ａを有している。突き合わせ部３０ａには、摩擦攪拌接合により接合された接合部５０が設けられている。

　こうした構成によれば、第１端子１０の側縁１３Ａと第２端子２０の端縁２３Ａとが互いに突き合わされた突き合わせ部３０ａに、摩擦攪拌接合により接合された接合部５０が設けられている。このため、例えば第１端子１０と第２端子２０とがそれらの厚さ方向に重ね合わされて接合された構成と比較して、接合部５０の厚さを薄くすることができる。

　また、接合部５０は摩擦攪拌接合により固相接合されている。すなわち、接合部５０では、塑性流動によって、第１端子１０の原子と第２端子２０の原子とが絡み合うアンカー効果が生じる。したがって、第１端子１０及び第２端子２０の接合の信頼性を高めることができる。

　また、接合部５０は摩擦攪拌接合されているため、接合部５０の微細組織を均質にすることができる。このため、例えば、第１端子１０と第２端子２０とが重ね合わされて一括でボルト締結された構成と比較して、第１端子１０と第２端子２０との間の接触抵抗の増加を抑制することができる。

　ここで、固相接合の一態様である圧接により第１端子１０と第２端子２０とが接合される場合、それらの接合面に酸化膜などの不純物が存在するために、接合強度を高めることが難しい。また、そうした不純物を除去しようとすると、工数が増大するといった別の問題が生じる。

　この点、上記構成によれば、接合部５０は第１端子１０と第２端子２０とが摩擦攪拌されることで接合されているため、上記不純物の除去を行うことなく接合強度を高めることができる。

　（２）複合端子３０は、既存の第１端子１０及び第２端子２０が互いに摩擦攪拌接合されることにより構成されている。
　同構成によれば、複合端子３０の製造に際して、既存の第１端子１０及び第２端子２０同士を摩擦攪拌接合すればよいため、各電線４１～４３の端末が結合可能な新規の複合端子を起工する必要がない。

　本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　なお、以下の図４～図６にそれぞれ示す第１変更例～第３変更例において、上記実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すとともに、対応する構成については、それぞれ「１００」、「２００」、「３００」を加算した符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

　・図４に示すように、第１端子１１０の延在部１１３の側縁１１３Ａと、第２端子１２０の第１延在部１２３から屈曲して延在する第２延在部１２４の端縁１２４Ａとを互いに突き合わせて接合するようにしてもよい。また、第１端子１１０の延在部１１３に、貫通孔１１３ａを設けるようにしてもよい。

　こうした構成によれば、第１端子１１０の延在部１１３に設けられた貫通孔１１３ａに対してボルトなどの締結部材を挿通して、複合端子１３０を締結対象に締結することで、結合部１１１，１２１をそれぞれ有する複合端子１３０を１つの締結部材によって締結対象に締結することができる。また、例えば、複数の電線をアース処理する場合、複合端子１３０を用いることで、各電線のアース処理を１箇所で行うことができる。なお、上記貫通孔１１３ａに代えて、第２端子１２０の第１延在部１２３または第２延在部１２４に貫通孔を設けるようにしてもよい。

　・図５に示すように、第１端子２１０の第１延在部２１３から屈曲して延在する第２延在部２１４の側縁２１４Ａと、第２端子２２０の延在部２２３の端縁２２３Ａとを互いに突き合わせて接合するようにしてもよい。このとき、第１端子２１０の結合部２１１を第１電線４１の長さ方向の途中において露出した芯線４５に対して結合するようにすれば、第１電線４１を切断することなく、第１電線４１から第２電線４２を分岐させることができる。これにより、電線の分岐位置の自由度を高めることができる。

　・図６に示すように、金属材料からなり、平板状をなす第２部材３２０の側縁３２０Ａと、複数（この場合は３つ）の第１端子３１０の延在部３１３における端縁３１３Ａとを互いに突き合わせて接合するようにしてもよい。

　・接合部５０は、摩擦攪拌接合により接合されるものに限定されず、冷間圧接などの他の固相接合方法により接合されるものであってもよい。
　・第１部材及び第２部材は、板状のものに限定されない。端縁または側縁が互いに固相接合できるものであればよく、棒材などであってもよい。

　・接合部（５０，１５０，２５０，３５０）が、摩擦攪拌接合であり得る固相接合によって接合されたかどうかは、限定ではないが、例えば顕微鏡観察などの金属組織解析法によって識別することができる。

　・各結合部は例えばバレル部として構成され得る。各延在部は、例えば導電性金属平板として構成され得る。各延在部は、所定の長さ、一定の幅、及び、一定の板厚を有し得る。

　本開示は以下の実装例を包含する。限定のためでなく理解の補助として代表的な実施形態の代表的な構成要素の参照符号を付した。
　［付記１］非限定的な実施形態に従う複合端子（３０）は、少なくとも一つの第１バレル部（１１，１２）を有する第１の金属板（１０）と、少なくとも一つの第２バレル部（２１）を有する第２の金属板（２０）とを備え、
　前記第１の金属板（１０）は、前記少なくとも一つの第１バレル部（１１，１２）とは異なる位置に第１端面（１３Ａ）を有しており、
　前記第２の金属板（２０）は、前記少なくとも一つの第２バレル部（２１）とは異なる位置に第２端面（２３Ａ）を有しており、
　前記第１の金属板（１０）の前記第１端面（１３Ａ）は、前記第２の金属板（２０）の前記第２端面（２３Ａ）に突き合わされており、固相接合によって互いに接合された接合部（５０）を形成している。

　［付記２］いくつかの実装例では、前記第１の金属板（１０）は、前記少なくとも一つの第１バレル部（１１，１２）を除いて一定の第１板厚を有する第１平板であり、前記第２の金属板（２０）は、前記少なくとも一つの第２バレル部（２１）を除いて一定の第２板厚を有する第２平板であり、前記第１板厚は前記第２板厚と等しい。

　［付記３］前記第１の金属板（１０）と前記第２の金属板（２０）とは、前記摩擦攪拌接合部（２０ａ）において、板厚方向段差または高さ段差を実質的に有さない連続面を形成している。

　［付記４］いくつかの実装例では、前記第１の金属板（１０）の前記第１端面（１３Ａ）と前記第２の金属板（２０）の前記第２端面（２３Ａ）とのうちの一方（２３Ａ）の全面が、前記第１の金属板（１０）の前記第１端面（１３Ａ）と前記第２の金属板（２０）の前記第２端面（２３Ａ）とのうちの他方（１３Ａ）に接合されている。

　［付記５］いくつかの実装例では、前記第１の金属板（１０）と前記第２の金属板（２０）とは板厚方向に重ね合わされていない。
　［付記６］いくつかの実装例では、前記第１の金属板（１０）の前記第１端面の全体が、前記第２の金属板（２０）の前記第２端面と接合されている。

　［付記７］いくつかの実装例では、前記第１の金属板（１０）の前記第１端面の一部が前記第２の金属板（２０）の前記第２端面の一部と接合されている。
　［付記８］いくつかの実装例では、前記複合端子（３０）は平面視でＴ字状であり、前記第１の金属板（１０）は、両端と前記両端の間に広がる２つの第１側端面とを有する第１の直線板であり、前記少なくとも一つの第１バレル部（１１，１２）は前記第１の金属板（１０）の前記両端にそれぞれ形成された２つの第１バレル部であり、前記第１端面は前記第１の金属板（１０）の前記２つの第１側端面のうちの１つの第１側端面において所定長さを有する第１側端面部分であり、
　前記第２の金属板（２０）は、先端と基端とを有する第２の直線板であり、前記第２バレル部（２１）は前記第２の金属板（２０）の前記基端に形成されており、前記第２端面は前記第２の金属板（２０）の前記先端である。

　［付記９］いくつかの実装例では、前記第１の金属板（２１０）は、基端と、先端と、前記基端と前記先端との間の少なくとも一つの直角に屈曲したコーナーと、前記基端から前記コーナーを介して前記先端まで広がる第１側端面とを有するＬ字形板であり、前記少なくとも一つの第１バレル部（１１１，２１１）は前記第１の金属板（２１０）の前記基端に形成された１つの第１バレル部（１１１，２１１）であり、前記第１端面は前記第１の金属板（２１０）の前記第１側端面において前記先端に隣接する所定長さを有する第１側端面部分であり、
　前記第２の金属板（２２０）は、基端と先端とを有する直線板であり、前記第２バレル部（１２１，２２１）は前記第２の金属板（２２０）の前記基端に形成されており、前記第２端面は前記第２の金属板（２２０）の前記先端である。

　［付記１０］いくつかの実装例では、前記複合端子（３０）は平面視でＵ字状であり、前記第１バレル部（１１１）と前記第２バレル部（１２１）は、Ｕ字状の前記複合端子（３０）の両端に設けられている。

　［付記１１］いくつかの実装例では、前記複合端子（３０）は平面視でクランク形状であり、前記第１バレル部（２１１）と前記第２バレル部（２２１）は、クランク形状の前記複合端子（３０）の両端に設けられている。

　本発明がその技術的思想から逸脱しない範囲で他の特有の形態で具体化されてもよいということは当業者にとって明らかであろう。例えば、実施形態（あるいはその１つ又は複数の態様）において説明した部品のうちの一部を省略したり、いくつかの部品を組合せてもよい。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参照して、請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲と共に確定されるべきである。

　１０，１１０，２１０，３１０…第１端子、１１，１２，２１，１１１，１２１，２１１，２２１…結合部、１１ａ，１２ａ，２１ａ…切れ目、１３，２３，１１３，２２３，３１３…延在部、１３Ａ，１１３Ａ，２１４Ａ，３２０Ａ…側縁、２０，１２０，２２０…第２端子、２３Ａ，１２４Ａ，２２３Ａ，３１３Ａ…端縁、３０，１３０…複合端子、３０ａ…突き合わせ部、４１…第１電線、４２…第２電線、４３…第３電線、４５…芯線、４６…絶縁被覆、５０，１５０，２５０，３５０…接合部、６０…工具、６１…ショルダー、６１ａ…下面、６２…プローブ、１１３ａ…貫通孔、１２３，２１３…第１延在部、１２４，２１４…第２延在部、３２０…第２部材。

Claims

　金属材料からなり、電線に結合される結合部を有する第１部材と、
　金属材料からなる第２部材と、を備え、
　前記第１部材及び前記第２部材の各々の端縁または側縁が互いに突き合わされた突き合わせ部を有しており、
　前記突き合わせ部には、固相接合により接合された接合部が設けられている、
　端子の接合構造。
　前記第１部材は、前記結合部から延在する延在部を有している、
　請求項１に記載の端子の接合構造。
　前記電線を第１電線とし、前記延在部を第１延在部とし、前記結合部を第１結合部とするとき、
　前記第２部材は、前記第１電線とは別の第２電線に結合される第２結合部及び前記第２結合部から延在する第２延在部を有しており、
　前記第１延在部及び前記第２延在部の少なくとも一方には、貫通孔が設けられている、
　請求項２に記載の端子の接合構造。
　前記接合部は、摩擦攪拌接合により固相接合されている、
　請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の端子の接合構造。