JP2010198789A

JP2010198789A - 圧着端子の端子構造

Info

Publication number: JP2010198789A
Application number: JP2009039712A
Authority: JP
Inventors: Hironari Seshimo; 裕也瀬下
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】圧着端子の電気的接続性および機械的接続性を向上させて電線に圧着する。
【解決手段】圧着端子１０は、例えば接続部１１と、圧着バレル部１２と、保持バレル部１３とを備え、アルミ電線２０は、芯線２１を被覆２２で覆った構造からなる。圧着バレル部１２は一対の挟持片１６，１６を備え、内側面に複数の溝部１８で構成されるセレーション１７が形成されている。このセレーション１７は、セレーション１７を構成する複数の溝部１８の底面ａを除く側面ｂ，ｃの総表面積（溝部面積）が芯線２１の軸方向と直交する面の断面積の２倍以上となるように形成されている。これにより、圧着端子１０のアルミ電線２０との電気的接続性および機械的接続性を向上させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

この発明は、導電材から構成された芯線を有する電線に圧着接続される圧着端子の端子構造に関する。

従来より、電線に圧着接続される圧着端子に関するものとして、アルミ電線への端子圧着構造および端子圧着方法ならびに端子付アルミ電線の製造方法（例えば、特許文献１（第６−９頁、第１−５図）参照）が知られている。この端子圧着構造は、多数の撚り線とこの撚り線を被覆する被覆部とからなるアルミ電線に端子を圧着する構造であり、端子がアルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有する。

そして、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ^２未満の場合に、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積を圧着前のアルミ電線導体部断面積で除算した比率で、５０〜７０％の範囲内になっているとされている。

また、アルミ撚り線用圧着端子および前記圧着端子が接続されたアルミ撚り線の端末構造（例えば、特許文献２（第４−６頁、第１−４図）参照）が知られている。このアルミ撚り線用圧着端子は、圧着部内面にセレーションが設けられ、このセレーションを構成する溝の深さとアルミ撚り線を構成するアルミ素線の径の比が０．３３以上であり、溝の数が３以上となっている。また、アルミ撚り線は、端末において、圧着後の断面積と圧着前の断面積の比が０．７〜０．９５となるように構成されている。

特開２００５−１７４８９６号公報特開２００７−１７３２１５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されている端子圧着構造では、電気的特性を維持するために圧縮率を銅の場合の７５％〜９５％に比べて５０％〜７０％と小さくしている（すなわち、高圧縮としている）。このため、銅よりも引っ張り強度の劣るアルミニウムを素材とするアルミ電線やアルミ合金電線においては、使用状況等により破断してしまうおそれがあるという問題がある。

また、上述した特許文献２に開示されている圧着端子では、端子板厚が薄いものに適用する場合に、電線の素線径が大きいものであるとセレーションの溝の深さの比率を高くすることができない。このため、薄い板厚の端子への適用が難しいとともに電気的接続性が安定しないおそれがあるという問題がある。

さらに、この場合に電気的接続性（機械的接続性も含む）を向上させるためにセレーションの溝の数を多くすると、この溝を配置するワイヤーバレルの電線軸方向の長さ寸法によっては、十分な数を設けることはできない。逆に長さ寸法を十分にとると、端子を収容するコネクタハウジングの大きさ次第では端子がコネクタハウジングから飛び出す等の不具合が生じるおそれがあるという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、圧着端子の電気的接続性および機械的接続性を向上させて電線に圧着することができる圧着端子の端子構造を提供す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、本発明にかかる圧着端子の端子構造は、導電材から構成された芯線を有する電線に圧着接続される圧着端子の端子構造であって、前記圧着端子は、それぞれ対向方向内側に折り曲げられることにより前記芯線に圧着される一対の挟持片を備え、該芯線の軸方向と直交する方向の断面がＵ字状に形成された圧着バレル部を少なくとも有し、前記圧着バレル部の内面には、セレーションを構成する複数の凹部が、該複数の凹部の底面を除く部分の総表面積が該圧着バレル部に圧着される前記芯線の軸方向と直交する面の断面積の２倍以上となるように形成されていることを特徴とする。

前記圧着端子は、例えば前記芯線を構成する導電材とは異なる材質の導電材からなる。

前記芯線を構成する導電材は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、および銅合金のいずれか一つであり、前記圧着端子は、例えば銅または銅合金からなる。

前記圧着端子は、例えば銅または銅合金の表面に錫メッキが形成された構造からなる。

前記圧着バレル部は、例えばプレス加工により形成されている。

前記圧着端子は、例えば接続相手方接続端子と接続される接続部と、前記電線を被覆とともに圧着保持する保持バレル部とをさらに備える。

本発明によれば、圧着端子の電気的接続性および機械的接続性を向上させて電線に圧着することができる圧着端子の端子構造を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる圧着端子の端子構造が適用される圧着端子および電線の例を説明するための側面図である。図１のＡ−Ａ’断面を示す図である。本発明の一実施形態にかかる圧着端子の一部の例を説明するための説明図である。本発明の一実施形態にかかる圧着端子の一部の他の例を説明するための説明図である。本発明の一実施形態にかかる圧着端子の冷熱衝撃試験におけるセレーション溝部面積と接続抵抗との関係を説明するための説明図である。

以下に、添付の図面を参照して、この発明にかかる圧着端子の端子構造の好適な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる圧着端子の端子構造が適用される圧着端子および電線の例を説明するための側面図、図２は図１のＡ−Ａ’断面を示す図である。また、図３は、本発明の一実施形態にかかる圧着端子の一部の例を説明するための説明図、図４は本発明の一実施形態にかかる圧着端子の一部の他の例を説明するための説明図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる端子構造を有する圧着端子１０は、例えば金属（鉄、銅、銅合金など）母材を打ち抜き（プレス）／折り曲げ（ベンディング）加工等して、それぞれ対向方向内側に折り曲げられることにより芯線２１に圧着される、後述する一対の挟持片１６，１６を備える圧着バレル部１２を少なくとも有してなる。本例では、圧着端子１０は、銅や銅合金からなる金属母材を上記加工等して形成されているが、例えばこの金属母材の表面に錫メッキが施されたものを用いてもよい。

また、圧着端子１０は、先端側に接続相手方接続端子（図示せず）と嵌合して接続される接続部１１と、この接続部１１よりも基端側に上記圧着バレル部１２と、さらに基端側にアルミニウム電線（以下、「アルミ電線」と呼ぶ。）２０を被覆２２とともに挟持して圧着保持する保持バレル部１３とを備えている。

なお、アルミ電線２０は、芯線２１が例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の導体（導電材）からなり、この芯線２１を絶縁材料からなる被覆２２で覆った構造を備える。また、アルミ電線２０は、例えば単線のアルミ導体からなる芯線２１を被覆２２で覆ったものでもよいし、複数本のアルミ導体を撚ってなる撚り線からなる芯線２１を被覆２２で覆ったものでもよい。本例では、これらの導電材からなる芯線２１を有するものをアルミ電線２０として総称する。さらに、圧着端子１０に圧着される電線としては、アルミ電線２０の他に、銅あるいは銅合金からなる芯線２１を被覆２２で覆ったものであってもよい。

ここで、圧着端子１０の接続部１１に形成された係止片１４や係止穴１５は、例えばこの圧着端子１０が挿入されるコネクタハウジング（図示せず）の端子収容孔に形成された係止凹部や係止凸部と係合して、この端子収容孔内で圧着端子１０の位置決めや取付固定をするために用いられるものであり、必要に応じて適宜形成されている。

また、圧着端子１０の圧着バレル部１２は、例えば非圧着時においてほぼ平行に立設された一対の挟持片１６，１６（例えば、図２参照）から構成され、これら挟持片１６，１６間に芯線２１を載置した後、それぞれを対向方向内側に折り曲げることにより芯線２１と圧着される。

この圧着バレル部１２には、一対の挟持片１６，１６で囲まれる内面にセレーション（鋸状のギザギザ部分）１７（図３参照）を構成する複数の凹部としての溝部１８が、その長さ方向が芯線２１の軸方向と、図３（ａ）に示すように展開時に交差する（ここでは、展開時に直交する）状態で形成されている。この溝部１８は、本例では芯線２１の軸方向にその長さ方向と交差する幅方向が沿うような状態で３つ並設されている。なお、図３（ａ）は圧着バレル部１２を展開状態にしたものを表している。

溝部１８は、それぞれ所定の長さＬ、幅Ｈおよび深さＤを有し、底面ａと側面ｂ，ｃとが直角に交わる形状で形成されている。そして、これら溝部１８の底面ａを除く部分（側面ｂ，ｃで構成される部分）の総表面積（以下、「溝部面積」と呼ぶ。）が、圧着バレル部１２において圧着される芯線２１の軸方向と直交する面の断面積の２倍以上となるようにあらかじめ設定されて形成されている。セレーション１７を構成する溝部１８は、プレス加工等により圧着バレル部１２に形成される。

このように、セレーション１７を構成する溝部１８の溝部面積が芯線２１の軸方向と直交する面の断面積の２倍以上となるようにすることで、特にアルミ電線２０の芯線２１と銅などからなる圧着端子１０のように線膨張係数が大きく異なる組み合わせの材質での圧着に際しても、次のような効果がある。すなわち、本例の端子構造によれば、接触面積を大きくしつつ、温度変化により発生して電気的接続性の低下要因と考えられている芯線２１と圧着バレル部１２との接触面におけるズレやガタを効果的に抑制することができる。したがって、圧着端子１０の電気的接続性および機械的接続性を向上させることができる。

そして、セレーション１７を構成する複数の溝部１８の溝部面積は、各溝部１８の長さＬ、幅Ｈ、深さＤ、数、およびその形状等の成分によって任意に設定することができるので、これらの成分により定められた溝部面積が芯線２１軸方向と直交する面の断面積の２倍以上（好ましくは３倍以上）となるようにすればよい。

このため、このセレーション１７を構成する凹部の形状は、例えば圧着バレル部１２を展開状態にした場合において上方から見たときに、次のようなものであってもよい。すなわち、図４（ａ）に示すように、複数の矩形凹み状の凹部３１を格子状に配置することによりセレーション１７が構成されても、図４（ｂ）に示すように、複数の菱形凹み状の凹部３２を千鳥格子状に配置することによりセレーションが構成されてもよく、図４（ｃ）に示すように、複数の丸形凹み状の凹部３３によりセレーションが構成されてもよい。

また、図４（ｄ）に示すように、図３に示した溝部１８よりも幅Ｈが細い、あるいはセレーション１７の間隔（凹凸の間隔）が狭い複数の溝状の凹部３４を上述したように芯線２１の軸方向に沿って並設配置することにより構成されても、図４（ｅ）に示すように、複数の格子状に連続する溝状の凹部３５により構成されてもよく、図４（ｆ）に示すように、複数の千鳥格子状に連続する溝状の凹部３６により構成されてもよい。

さらに、図４（ｇ）に示すように、複数のクランク状に屈曲する凹部３７を上述したように芯線２１の軸方向に沿って並設配置することにより構成されても、図４（ｈ）および図４（ｉ）に示すように、複数の波状に屈曲する凹部３８，３９を上述したように芯線２１の軸方向に沿って並設配置することにより構成されてもよい。

また、図４（ａ）および図４（ｂ）を例に挙げてみると、仮に凹部３１，３２の形成条件（幅Ｈや間隔、数など）が同じである場合であっても、本出願人による評価試験では、凹部３１の接続抵抗の方が凹部３２の接続抵抗よりも大きくなったため、凹部３２により構成されるセレーションを有する圧着端子１０の方が電気的接続性が向上していることが判明した。

すなわち、両者の芯線２１の軸方向に直交する圧着バレル部１２の展開時幅方向に沿った成分を比較すると、凹部３１よりも凹部３２の方がその成分が大きくなる。このため、セレーション１７を構成する各溝部１８の溝の向きや形状を考慮してセレーション１７を構成するようにすれば、さらに電気的接続性を向上させる効果を得ることが可能となる。

このように、本例の圧着端子１０によれば、セレーション１７を構成する複数の凹部の溝部面積が芯線２１の軸方向と直交する面の断面積と比べて大きいこととなる。このため、従来のもののように圧縮率を小さくする（すなわち、高圧縮にする）ことなく電気的接続性や機械的接続性を向上させることができるので、芯線２１の破断等のおそれを極力なくすことが可能となる。

また、セレーション１７を構成する複数の凹部の溝部面積を芯線２１の軸方向と直交する面の断面積よりも大きくすればよいので、例えば図３に示した例では、溝部１８の深さＤ以外の成分や、数以外の成分として長さＬ等の成分を変更するだけで、種々の芯線２１等に適宜対応することが可能となる。

本出願人は、図５に示すように、このように構成された圧着端子１０を、アルミ電線２０の芯線２１に圧縮率７０％〜８０％程度で圧着したサンプルを用いて、環境試験である冷熱衝撃試験（サーマルショック試験）を実施した。この試験においては、圧着端子１０と圧着されたアルミ電線２０として、芯線２１の軸方向と直交する面の断面積が０．７５ｍｍ^２であるものを用い、高温側の温度を１２０℃として１５分間加熱するとともに、低温側の温度を−３０℃として１５分間冷却することを３千サイクル繰り返して実施した。

これによると、セレーション１７を構成する凹部の溝部面積が１．２ｍｍ^２程度であると、許容接続抵抗３ｍΩを大きく上下して接続抵抗にばらつきが生じているので、電気的接続性が低下していることが分かる。しかし、上記溝部面積が１．５ｍｍ^２（すなわち、断面積の２倍）程度あるいは２．２５ｍｍ^２（すなわち、断面積の３倍）程度であれば、接続抵抗は許容接続抵抗３ｍΩを下回っているので、溝部面積が１．２ｍｍ^２程度の場合と比較して電気的接続性は向上していることが分かる。

さらに、上記溝部面積が４．０ｍｍ^２程度になると、電気的接続性は安定しているといえる。このような結果により、本例の圧着端子１０の端子構造では、セレーション１７を構成する凹部の溝部面積をアルミ電線２０の芯線２１の軸方向と直交する面の断面積の２倍以上と定め、これにより圧着端子１０のアルミ電線２０との電気的接続性および機械的接続性を向上させて圧着することが可能となる。

１０圧着端子
１１接続部
１２圧着バレル部
１３保持バレル部
１４係止片
１５係止穴
１６挟持片
１７セレーション
１８溝部
２０アルミ電線
２１芯線
２２被覆
３１〜３９凹部

Claims

導電材から構成された芯線を有する電線に圧着接続される圧着端子の端子構造であって、
前記圧着端子は、それぞれ対向方向内側に折り曲げられることにより前記芯線に圧着される一対の挟持片を備え、該芯線の軸方向と直交する方向の断面がＵ字状に形成された圧着バレル部を少なくとも有し、
前記圧着バレル部の内面には、セレーションを構成する複数の凹部が、該複数の凹部の底面を除く部分の総表面積が該圧着バレル部に圧着される前記芯線の軸方向と直交する面の断面積の２倍以上となるように形成されている
ことを特徴とする圧着端子の端子構造。
前記圧着端子は、前記芯線を構成する導電材とは異なる材質の導電材からなる
ことを特徴とする請求項１記載の圧着端子の端子構造。
前記芯線を構成する導電材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、および銅合金のいずれか一つであり、
前記圧着端子は、銅または銅合金からなる
ことを特徴とする請求項１または２記載の圧着端子の端子構造。
前記圧着端子は、銅または銅合金の表面に錫メッキが形成された構造からなる
ことを特徴とする請求項３記載の圧着端子の端子構造。
前記圧着バレル部は、プレス加工により形成されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の圧着端子の端子構造。
前記圧着端子は、接続相手方接続端子と接続される接続部と、前記電線を被覆とともに圧着保持する保持バレル部とをさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の圧着端子の端子構造。