JP5882723B2 - 端子 - Google Patents
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Description
本発明は、異種金属からなる芯線と端子との間の異種金属接触腐食が防止される端子に関する。
電気伝導性を有する銅系材料やアルミニウム系材料は、従来より自動車の分野において信号線や電力線として使用されている。特に銅系材料は電気伝導性に優れ、強度も大きいことから端子や電線に好適に用いられる。近年、開発が盛んな電気自動車においては、バッテリーから大きなエネルギーを取り出す必要があるため、これらに接続される電線には従来の電線に比べ大径の電力線が必要とされる。一方、車両の軽量化による燃費効率の向上を考えると、自動車１台当たりに使用される電線総重量は決して軽視することができない。このような事情から、比重８．９６ｇ／ｃｍ３の銅に比べ、比重２．７０ｇ／ｃｍ３のアルミニウムを芯線に用いるアルミ電線が車載用電線として使用されるようになってきている。
ところが、銅系材料からなる端子とアルミニウム系材料からなる芯線とを接続した接合部では、異種金属接触腐食（ガルバニック腐食）が懸念される。銅の電気化学反応における標準電極電位は＋０．３４０Ｖであり、アルミニウムの標準電極電位は−１．６７６Ｖであるため、相互の標準電極電位差が２．００Ｖと大きなものとなる。このため２つの導体の接触部に、結露水や雨水等が浸入して滞留すると、アルミ、銅および電解質水溶液により電池が形成され、この電池の陽極となるアルミ導体に異種金属接触腐食が発生する。
そこで、特許文献１に開示される端子金具は、アルミ電線を圧着して接続する銅合金製端子において、アルミ芯線と端子の接触部分に防食剤を塗布することにより電線と端子間の腐食を防止する。すなわち、図５に示す端子金具５０１は、電線５０３を載置して接続する電線接続部５０５を備える。電線５０３は、端子金具５０１とは相違する材料からなる芯線５０７を絶縁被膜５０９で被覆してなるとともに、その端部において芯線５０７が露出している。電線接続部５０５には、芯線５０７を圧着する芯線バレル片５１１と、絶縁被膜５０９を圧着する絶縁被膜バレル片５１３とが間隔をあけて形成されており、芯線バレル片５１１と絶縁被膜バレル片５１３との間は、電線５０３の芯線５０７が配される芯線配置領域５１５とされ、この芯線配置領域５１５と端部配置領域５１７の電線５０３が載置される面には、芯線５０７の腐食を防止する防食剤が塗布されている。
しかしながら、上記した従来の端子金具５０１は、端子生産後に防食剤を塗布する工程が必要であり作業工程が増える。絶縁物である防食剤が芯線バレル片５１１や接点部へ広がらないようにマスキングする必要があり、これによっても作業工程が増える。また、防食剤は芯線バレル片５１１には塗布されておらず、芯線バレル片５１１と芯線５０７の境界露出部からの水分の浸入による腐食を防止できない。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、異種金属からなる芯線と端子との間の異種金属接触腐食を防止しながら、製造後の絶縁物塗布と比べて作業工程が簡単な端子を提供することにある。
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 電線の一端に露出した第一の金属からなる芯線を加締め接続する芯線バレル部を有する電線接続部を備え、前記第一の金属よりもイオン化傾向が小さい第二の金属により形成された端子であって、前記芯線バレル部は、イオン化傾向が前記第一の金属と前記第二の金属の間である第三の金属から成るめっき層を母材上に有し、前記芯線バレル部における接続面の前記めっき層が加締め時に破壊される厚みを有することを特徴とする端子。
（１） 電線の一端に露出した第一の金属からなる芯線を加締め接続する芯線バレル部を有する電線接続部を備え、前記第一の金属よりもイオン化傾向が小さい第二の金属により形成された端子であって、前記芯線バレル部は、イオン化傾向が前記第一の金属と前記第二の金属の間である第三の金属から成るめっき層を母材上に有し、前記芯線バレル部における接続面の前記めっき層が加締め時に破壊される厚みを有することを特徴とする端子。
上記（１）の構成の端子によれば、芯線を加締め接続する際に形成される芯線（第一の金属）と電線接続部の接続面（第二の金属）との境界露出部には両導体間を隔絶するめっき層（第三の金属）が介在するので、境界露出部においては第一の金属−第三の金属−第二の金属というイオン化傾向の大きさに順じた接合状態が形成されることになる。これにより、雨水等の電解質水溶液が浸入して滞留しても、めっき層が優先的に異種金属接触腐食を引き受けることになり、芯線が防食される。
また、芯線バレル部における接続面のめっき層は加締め時に破壊されるので、芯線バレル部の接続面と芯線の電気的導通を保障することができる。そこで、従来のように抵抗値を上げる絶縁物が電線接触部に広がらないようにマスキングする工程は不要となり、めっき処理を行う範囲の管理が容易になる。
また、芯線バレル部における接続面のめっき層は加締め時に破壊されるので、芯線バレル部の接続面と芯線の電気的導通を保障することができる。そこで、従来のように抵抗値を上げる絶縁物が電線接触部に広がらないようにマスキングする工程は不要となり、めっき処理を行う範囲の管理が容易になる。
（２） 上記（１）の構成の端子であって、前記芯線バレル部の端子前後方向端部が、ベルマウス部を有することを特徴とする端子。
上記（２）の構成の端子によれば、ベルマウス部における接続面のめっき層は、加締めによる変形が他の加締め部分より小さいので、加締め時に破壊されず、境界露出部の腐食を更に確実に防止できる。
本発明に係る端子によれば、異種金属からなる芯線と端子との間の異種金属接触腐食を防止しながら、製造後の絶縁物塗布と比べて作業工程が簡単な端子を提供できる。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る端子１３は、図示しない相手端子と嵌合接続される端子接続部２３と、電線１５の一端部に加締めて接続される電線接続部１１とを備える。電線１５は、一端１７の絶縁被覆１９が皮剥きされ、第一の金属であるアルミニウム系材料（アルミニウム、アルミニウム合金等）からなるアルミ電線の芯線２１が所定長で露出している。電線１５は、この露出状態となった芯線２１が端子１３の端子接続部２３側に向けて端子１３の電線接続部１１と接続される。
図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る端子１３は、図示しない相手端子と嵌合接続される端子接続部２３と、電線１５の一端部に加締めて接続される電線接続部１１とを備える。電線１５は、一端１７の絶縁被覆１９が皮剥きされ、第一の金属であるアルミニウム系材料（アルミニウム、アルミニウム合金等）からなるアルミ電線の芯線２１が所定長で露出している。電線１５は、この露出状態となった芯線２１が端子１３の端子接続部２３側に向けて端子１３の電線接続部１１と接続される。
端子１３は、第一の金属とは異なる（第一の金属よりもイオン化傾向が小さい）第二の金属である銅系材料（銅、黄銅等）により形成される。端子１３は、端子接続部２３（図２参照）が、展開形状の端子金具片２５を折曲線２７に沿って折り曲げることで四角筒状に成形される。
端子接続部２３は、前後に延出する底壁２９と、底壁２９の両側縁から立ち上げられる一対の側壁３１と、側壁３１から連なり底壁２９と対向する天井壁３３と、天井壁３３の側部に連なり天井壁３３の内側に重ね合わせられる弾性接触片３５とから構成されている。
端子接続部２３は、前後に延出する底壁２９と、底壁２９の両側縁から立ち上げられる一対の側壁３１と、側壁３１から連なり底壁２９と対向する天井壁３３と、天井壁３３の側部に連なり天井壁３３の内側に重ね合わせられる弾性接触片３５とから構成されている。
すなわち、端子１３は、箱形に形成される端子接続部２３の内方に、図示しない相手端子と接触する弾性接触片３５を備える雌端子として形成されている。なお、本発明が適用される端子１３は、雌端子に限らず、雄端子であってもよい。また、本明細書中、端子１３は、相手端子との嵌合側（図２の左側）を前、その反対側を後として説明する。
一方の側壁３１には、天井壁３３に形成される切欠部３７に係合する前部凸片３９と、後部凸片４１とが上方に向けて突設される。他方の側壁３１には、中央凸片４３が上方に向けて突設される。端子接続部２３における底壁２９の後方には、電線接続部１１が連設されている。
電線接続部１１は、底壁２９に連なり、電線１５の一端１７が加締められる芯線バレル部４５と、絶縁被膜バレル部４７と、を備える。
芯線バレル部４５は、底壁２９から連なって底壁２９の幅方向に張り出し形成された一対の芯線用バレル片４９を有する。芯線バレル部４５の端子前後方向部分は、芯線配置領域５１となる。一対の芯線用バレル片４９は、底壁２９から連なって底壁２９の幅方向に対称に張り出し形成されている。芯線用バレル片４９は加締められることにより、芯線２１と接続される。なお、芯線用バレル片４９の芯線２１が載置される接続面には、芯線２１を圧着する際に芯線２１の周囲に形成された酸化膜を破るための凹部５３が幅方向に対して略平行に３本凹設されている。
芯線バレル部４５は、底壁２９から連なって底壁２９の幅方向に張り出し形成された一対の芯線用バレル片４９を有する。芯線バレル部４５の端子前後方向部分は、芯線配置領域５１となる。一対の芯線用バレル片４９は、底壁２９から連なって底壁２９の幅方向に対称に張り出し形成されている。芯線用バレル片４９は加締められることにより、芯線２１と接続される。なお、芯線用バレル片４９の芯線２１が載置される接続面には、芯線２１を圧着する際に芯線２１の周囲に形成された酸化膜を破るための凹部５３が幅方向に対して略平行に３本凹設されている。
図３に示すように、芯線バレル部４５は、端子前後方向端部に、ベルマウス部５５を有する。ベルマウス部５５は、芯線２１が芯線用バレル片４９によって加締められる際、芯線用バレル片４９のエッジを芯線２１から離間させる。これにより、芯線用バレル片４９のエッジが芯線２１に当たることによる一部の芯線２１の断線やキズつきが防止され、圧着部引っ張り強度の低下が防止される。
絶縁被膜バレル部４７は、芯線バレル部４５の後方に連なって形成され、一対の被覆用バレル片５７を有する。一対の被覆用バレル片５７は、同一傾斜方向の斜辺部５９を隣接する側縁に有する。一対の被覆用バレル片５７は、端子前後方向にずれて配置され、隣接する斜辺部５９同士が一致して円筒状に加締められる。図２に示すように、絶縁被膜バレル部４７は、絶縁被覆１９の外側から一対の被覆用バレル片５７が電線１５の一端１７に加締められる。
端子１３は、芯線バレル部４５が芯線２１を加締める前に、イオン化傾向がアルミニウム系材料（第一の金属）と銅系材料（第二の金属）の間である亜鉛（第三の金属）によって電線接続部１１がめっき処理されている。このめっき処理によるめっき層６１は、芯線配置領域５１の芯線バレル部４５（ベルマウス部５５を含む）および絶縁被膜バレル部４７の全てを含んで施されている（図１参照）。この芯線バレル部４５の接続面に施されためっき層６１は、芯線バレル部４５の加締め時に、ベルマウス部５５を除き、破壊されることになる。
めっき層６１は、例えば銅合金製の端子１３を製造する際に、アルミ電線の芯線２１と、銅合金が直接触れる部分に対してめっき処理して得る。めっき層６１は、アルミ系材料よりも低電位の導電性のある金属である亜鉛を、通常の処理によって設けられている既存めっき上、若しくは母材上に施す。また、めっき層６１は、母材段階でのめっき（先めっき）、プレス打ち抜き後のめっき（中間めっき）、製品加工後のめっき（後めっき）のいずれの工法で施してもよい。
次に、上記構成を有する端子１３の電線接続部１１における防食作用を説明する。
上記端子１３の電線接続部１１には、めっき層６１が、芯線配置領域５１の芯線バレル部４５および絶縁被膜バレル部４７の全てを含んで施されている。亜鉛からなるめっき層６１は、銅或いは黄銅と接し、優先的に容易に酸化され、安定した皮膜を生成する。すなわち、芯線２１を加締め接続する際に形成される芯線２１と芯線バレル部４５の接続面との境界露出部には両導体間を隔絶する亜鉛のめっき層６１が介在するので、境界露出部においては銅系材料−亜鉛−アルミニムウ系材料というイオン化傾向の大きさに順じた接合状態が形成されることになる。これにより、雨水等の電解質水溶液が浸入して滞留しても、めっき層６１が優先的に異種金属接触腐食を引き受けることになり、芯線２１が防食される。また、圧着された芯線２１と芯線バレル部４５の接続面との間は、亜鉛のめっき層６１で覆われて介在物が入らず腐食が進行しない。
上記端子１３の電線接続部１１には、めっき層６１が、芯線配置領域５１の芯線バレル部４５および絶縁被膜バレル部４７の全てを含んで施されている。亜鉛からなるめっき層６１は、銅或いは黄銅と接し、優先的に容易に酸化され、安定した皮膜を生成する。すなわち、芯線２１を加締め接続する際に形成される芯線２１と芯線バレル部４５の接続面との境界露出部には両導体間を隔絶する亜鉛のめっき層６１が介在するので、境界露出部においては銅系材料−亜鉛−アルミニムウ系材料というイオン化傾向の大きさに順じた接合状態が形成されることになる。これにより、雨水等の電解質水溶液が浸入して滞留しても、めっき層６１が優先的に異種金属接触腐食を引き受けることになり、芯線２１が防食される。また、圧着された芯線２１と芯線バレル部４５の接続面との間は、亜鉛のめっき層６１で覆われて介在物が入らず腐食が進行しない。
亜鉛によるめっき層６１は、薄く管理して形成することにより芯線バレル部４５に設けることが可能となる。即ち、このめっき層６１は、圧着の作業によって破壊され、芯線２１が芯線バレル部４５の接続面と導通することになる。特に芯線バレル部４５の凹部５３では応力集中により破壊が促進され、接触面積が大きく確保可能となる。この破壊は、めっき層６１の厚み以上の加締め変形量が加えられることで可能となる。また、破壊されためっき層６１の微小断片６１ａ（図４参照）は、芯線２１と芯線バレル部４５の接続面との間に介在することになるが、本実施形態のめっき層６１は亜鉛からなるので、一般的な規格を越える程の抵抗値の上昇を招くことはない。
このため、端子１３では、従来構成のように、抵抗値を上げる絶縁物が電線接続部に広がらないようにマスキングする工程は不要となり、めっき処理を行う範囲の管理が容易になる。そして、製品製造後の絶縁物塗布と異なり、同一工程（めっきライン）での処理および管理が容易であるため、より安価な防食対応が可能となる。
また、ベルマウス部５５における接続面のめっき層６１は、加締めによる変形が他の加締め部分より小さい。そこで、ベルマウス部５５におけるめっき層６１は、加締め時には破壊されず残り、境界露出部の腐食を更に確実防止できる。
従って、本実施形態に係る端子１３によれば、アルミニウム系材料と銅系材料の異種金属からなる芯線２１と端子１３との間の異種金属接触腐食を防止しながら、製造後の絶縁物塗布と比べて作業工程が簡単な端子１３を提供できる。
なお、本発明の端子は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
なお、本発明の端子は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
１１…電線接続部
１３…端子
１５…電線
１７…一端
２１…芯線
４５…芯線バレル部
５５…ベルマウス部
６１…めっき層
１３…端子
１５…電線
１７…一端
２１…芯線
４５…芯線バレル部
５５…ベルマウス部
６１…めっき層
Claims (2)
- 電線の一端に露出した第一の金属からなる芯線を加締め接続する芯線バレル部を有する電線接続部を備え、前記第一の金属よりもイオン化傾向が小さい第二の金属により形成された端子であって、
前記芯線バレル部は、イオン化傾向が前記第一の金属と前記第二の金属の間である第三の金属から成るめっき層を母材上に有し、前記芯線バレル部における接続面の前記めっき層が加締め時に破壊される厚みを有することを特徴とする端子。 - 前記芯線バレル部の端子前後方向端部が、ベルマウス部を有することを特徴とする請求項１に記載の端子。
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