JP5249681B2 - 端子金具及び端子金具付き電線 - Google Patents

Description

本発明は、端子金具付き電線に関する。

被覆電線に端子金具を取り付けるに際して被覆電線の露出した芯線を端子金具に圧着接続することが行われる（特許文献１参照）。
特開２００３−３１２７４公報

ここで、露出した芯線の周囲には、空気中の酸素との反応によって薄い酸化膜が形成されているが、導電性の向上のためには酸化膜を破って金属素地を露出させることが望ましい。特に芯線をアルミ合金製とした電線では、芯線の表面に形成される酸化膜は硬く絶縁性が高いため、それを破って金属間相互の接続状態を得ることが望ましい。そのため、特許文献１のバレル部には、酸化膜を破るために、溝状のセレーションが所定の深さで凹設されている。
しかしながら、セレーションを所定の深さとして酸化膜を破る方法は、酸化膜の除去性能が充分でなく、導電性の改良の余地があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、芯線の周囲に形成されている酸化膜の除去性を高めて導電性を改善できる端子金具及び端子金具付き電線を提供することを目的とする。

本発明の端子金具は、被覆電線の露出された芯線が底板部に載置され、前記底板部の両側部から延出されたバレル部が前記芯線を包み込むように押圧して前記芯線と圧着接続される端子金具であって、前記底板部又は前記バレル部のうち前記芯線と接する面には、芯線の軸方向に高低差を有する２段以上の段差部からなる階段状凹部が形成されており、前記階段状凹部は、前記芯線の軸方向における略中央部の一番高い上面部が前記底板部の上面とほぼ同じ高さとされるとともに、前記上面部から前記芯線の先端側及び後端側に向けて共に階段状に低くなる山形をなすところに特徴を有する（手段１）。
手段１の構成によれば、芯線の先端側及び後端側の双方の段差部により酸化膜を破ることができる。

上記構成の手段１において、前記階段状凹部は、前記底板部及び前記バレル部の双方に形成されているところに特徴を有する（手段２）。
手段２の構成によれば、芯線と底板部とが接する部分及び芯線とバレル部とが接する部分について、芯線の周囲に形成された酸化膜を破ることができる。

上記構成の手段２において、前記階段状凹部は、前記底板部及び前記バレル部にそれぞれ独立して形成されているところに特徴を有する（手段３）。
手段３の構成によれば、前記底板部の段差部から前記バレル部の段差部に亘って連続して形成されている場合に比較して、底板部の段差部とバレル部の段差部との間の部分に、一定の厚みを設けることができるため、底板部の段差部とバレル部の段差部との間の部分における端子金具の強度を確保することができる。

上記構成の手段２において、前記階段状凹部は、前記底板部と前記バレル部との間に亘って連続して形成されているところに特徴を有する（手段４）。
バレル部と底板部との間においても芯線の周囲に形成された酸化膜を破ることができる。

上記構成の手段１ないし手段４のいずれかに記載の端子金具の底板部に被覆電線の露出した芯線を載置して前記バレル部によって前記芯線を包み込むように圧着してなる端子金具付き電線。

芯線と端子金具との圧着接続の際に、芯線はバレル部により底板部側に押圧され、底板部又はバレル部のうち階段状凹部の上に位置する芯線は、階段状凹部内に逃げる方向に動く。このとき、芯線周囲に形成されている酸化膜は、階段状凹部の段差部により破られ、芯線金属の新生面（酸化膜のない芯線の素地）が現れる。ここで、本構成によれば、段差部は階段状に形成されているから、更に芯線がバレル部により押圧されることにより、芯線の金属素地の一部は階段状凹部の深いほうに流動し、これにより芯線の表面が伸ばされて（階段状凹部の深い方に押されて）、硬い酸化膜が破られて芯線の露出した新生面を更に広げることができる。
すなわち、２段以上の段差部が階段状に形成されることにより、段差部の数だけ酸化膜が破られるだけでなく、表面の酸化膜が破られた状態の金属素地が階段状凹部のより深いほうに押されて流動することにより、金属素地の新生面が広げられ、これが端子金具の表面と広い範囲で接触し、かつ、ときには金属間結合を作るように凝結して導電性が改善される。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１の端子金具付き電線１０について、図１〜図６を参照して説明する。
実施形態１の端子金具付き電線１０は、図１に示すように、被覆電線２０の端末部に端子金具３０が圧着接続されてなり、例えば電気自動車において走行用の動力源を構成するバッテリ、インバータ、モータなどの装置（図示せず）の間に配索されるものである。なお、図１の左方を前方とし、右方を後方として説明する。

被覆電線２０は、アルミニウム合金からなる金属素線２１Ａを螺旋状に撚り合わせてなる芯線２１を樹脂製の絶縁被覆２２（絶縁層）で被覆したものであり、その端末部においては、絶縁被覆２２が剥き取られて芯線２１が露出されている。なお、芯線２１には、アルミニウム合金以外にも、アルミニウム線やこれら以外の他の種類の金属線を用いてもよい。

端子金具３０は、いわゆるオープンバレル型であって、箱型の端子部３１と、端子部３１と連続し被覆電線２０が接続される電線接続部４０とからなり、アルミ製よりも高い強度が得られる銅合金製とされている。

端子部３１は、箱型の雌端子金具３０であって、図示しない雄端子が挿入孔３１Ａに挿入されることにより、電気的接続が図られる。
電線接続部４０は、被覆電線２０を保持する電線支持部４１と、芯線２１と接続される芯線接続部４５と、を有する。

電線支持部４１は、芯線接続部４５から連続した底板の左右両側縁から一対のインシュレーションバレル４１Ａ，４１Ａが立ち上げられてなり、これらの一対のインシュレーションバレル４１Ａ，４１Ａを芯線２１を包み込むように湾曲させることにより、被覆電線２０が離脱や位置ずれしないように保持されている。

芯線接続部４５は、半円筒形状の底板部４８と、底板部４８の両側部から延出されてなる一対のワイヤバレル部４７，４７と、からなる。

ワイヤバレル部４７は、図２に示すように、前後方向（軸方向）に長い長方形状をなし、底板部４８の両側部からそれぞれ幅方向に延出されている。なお、図２は、電線接続部４０の部分における金属板材の打ち抜き加工後の展開形状（端子金具原板）である。

底板部４８は、図１に示すように、幅方向の中央部が低くなるように湾曲した半円筒形状をなし、図２に示すように、その幅方向の中央部であって、前後方向にはワイヤバレル部４７，４７のほぼ前端部から後端部に亘る位置に、溝状の階段状凹部５０が形成されている。

この階段状凹部５０の内部は、図６に示すように、前後方向の中央部が高くなっており、そこから前方及び後方の双方に２段階に階段状に低くなる第１段差部５１及び第２段差部５２，５３が、例えばプレス加工によって形成されている。これら第１段差部５１，第２段差部５２，５３が本発明の芯線２１の軸方向に沿って高低差を有する２以上の段差部に相当する。

第１段差部５１は、一番高く底板部４８の上面４８Ａとほぼ同じ高さの平坦な面である第１上面部５１Ａと、第１上面部５１Ａの前後の端部から下位の第２段差部５２，５３の端部に向けて垂直に近く急激に下降するように形成された第１側面部５１Ｂ，５１Ｂと、からなる。従って、第１上面部５１における板厚と、底板部４８における階段状凹部５０以外の部分の板厚とは等しい。

第２段差部５２，５３は、第１上面部５１Ａと略平行な面である第２上面部５２Ａ，５３Ａと、第２上面部５２Ａの前端部から底部５４に向けて略垂直に形成された第２側面部５２と、第２上面部５３Ａの後端部から底部５４Ｂに向けて略垂直に形成された第２側面部５３Ｂと、からなる。

底部５４Ａ，５４Ｂは、平坦な面であって、第２側面部５２Ｂ，５３Ｂと略垂直に形成されており、底部５４Ａの前端から略垂直に立ち上げられた前壁５５が底板部４８の上面４８Ａに至るとともに、底部５４Ｂの後端から略垂直に立ち上げられた後壁５６が底板部４８の上面４８Ａに至る。なお、各段差部５１，５２，５３及び基底部５４の前後方向（軸方向）の寸法は、ほぼ同じになっている。

次に、端子金具付き電線の圧着方法について説明する。
図３に示すように、被覆電線２０の露出した芯線２１を、端子原板に曲げ加工を施した端子金具３０の電線接続部４０に載置した状態で、端子金具３０をアンビル７０上に位置決めし、端子金具３０の上方に配されたクリンパ７１を下降させる。

すると、端子金具３０のワイヤバレル部４７，４７が、クリンパ７１の内面形状に応じて芯線２１を包み込むような形状に変形していく。このとき、ワイヤバレル部４７，４７に芯線２１が押圧されることにより、底板部４８のうち階段状凹部５０上に位置する芯線２１は、図４に示すように、階段状凹部５０により生じる空間Ｓに逃げようとする。このとき、芯線２１周囲に形成されている酸化膜Ｆは、第１段差部５１の前端及び後端（のエッジ部分）により擦れて破られる。

さらにクリンパ７１を下降させると、更に芯線２１がワイヤバレル部４７により押圧されることにより、芯線２１周囲に形成されている酸化膜Ｆは、図５に示すように、第２段差部５２の前端５２Ｃ（のエッジ部分）及び第２段差部５３後端５３Ｃ（のエッジ部分）により破られる。このとき、芯線２１は、階段状凹部５０の更に深い方の部分、即ち底部５４Ａ,５４Ｂ側に逃げる（押される）。これにより、第２上面部５２Ａ,５３Ａ上の芯線２１の表面は伸ばされるため（図５の矢印方向）、第２上面部５２Ａ，５３Ａ上に生じていた新生面（酸化膜Ｆのない部分）が更に広がる。

すなわち、２以上の段差部が階段状に形成されることにより、段差部の数だけ酸化膜Ｆが破られるだけでなく、酸化膜Ｆの破られた芯線２１が階段状凹部５０の、より深いほうに導かれることにより、芯線２１の新生面が広げられる。これにより、芯線２１の周囲に形成されている酸化膜Ｆの除去性が高められて導電性が改善される。
そして、クリンパ７１が所定の位置まで下降すると、図６に示すように、階段状凹部５０のほぼ全体に芯線２１が食い込み、端子金具付き電線１０の圧着が終了する。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図７を参照して説明する。実施形態１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態１の端子金具３０は、底板部４８のみに階段状凹部５０が形成されていたが、実施形態２の端子金具１３０は、底板部４８だけでなく、底板部４８及びワイヤバレル部４７，４７の双方に階段状凹部５０，１５１，１５２が形成されているものである。

左右のワイヤバレル部４７，４７には、各ワイヤバレル部４７の幅方向の中央部にそれぞれ階段状凹部１５１，１５２が形成されている。この階段状凹部１５１，１５２は、ワイヤバレル部４７，４７の前端の近傍から後端の近傍に亘って溝状に形成されており、その形状は、実施形態１の階段状凹部５０と同形状で、芯線２１の軸方向の中央部が高くなる山形をなしている。

このようにすれば、芯線２１と底板部４８とが接する部分及び芯線２１とワイヤバレル部４７，４７とが接する部分の双方について、芯線２１の周囲に形成された酸化膜Ｆを破ることができる。

また、階段状凹部５０，１５１，１５２は、底板部４８及びワイヤバレル部４７，４７の双方にそれぞれ独立して形成されているから、階段状凹部を底板部４８の段差部からワイヤバレル部４７の段差部に亘って連続して形成（同断面で両段差部をつなげる）する場合に比較して、底板部４８の段差部とワイヤバレル部４７の段差部との間の部分に、一定の厚みを設けることができるため、底板部４８の段差部とワイヤバレル部４７の段差部との間の部分における端子金具の強度を確保することができる。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図８を参照して説明する。
実施形態２の端子金具１３０は、底板部４８及びワイヤバレル部４７にそれぞれ独立して階段状凹部１５１，１５２が形成されていたが、実施形態３の端子金具２３０は、階段状凹部２５０は、底板部４８とワイヤバレル部４７との間に亘って連続して形成されているものである。

具体的には、図８に示すように、実施形態２の階段状凹部１５１，１５２について、底板部４８の階段状凹部５０とワイヤバレル部４７の階段状凹部１５１，１５２を途切れることなく連続させることで階段状凹部２５０を形成したものである。

この階段状凹部２５０の形状は、全ての断面については階段状凹部５０と同形状であり、この階段状凹部２５０の内部は、前後方向の中央部が高くなっており、そこから前方及び後方の双方に２段階に階段状に低くなる第１段差部２５１及び第２段差部２５２，２５３（芯線２１の軸方向に沿って高低差を有する２以上の段差部）が形成されている。

より詳しくは、第１段差部２５１は、一番高く底板部４８の上面４８Ａとほぼ同じ高さの平坦な面である第１上面部２５１Ａと、第１上面部２５１Ａの前後の端部から下位の第２段差部２５２，２５３の端部に向けて略垂直に形成された第１側面部２５１Ｂ，２５１Ｂと、からなる。

第２段差部２５２，２５３は、第１上面部２５１Ａと略平行な面である第２上面部２５２Ａ，２５３Ａと、第２上面部２５２Ａ前端部から底部５４Ａに向けて略垂直に形成された第２側面部２５２Ｂと、及び第２上面部２５３Ａの後端部から底部５４Ｂに向けて略垂直に形成された第２側面部２５３Ｂと、からなる。

底部２５４Ａ，２５４Ｂは、平坦な面であって、第２側面部２５２Ｂ，２５３Ｂと略垂直に形成されており、この底部２５４Ａの前端から略垂直に立ち上げられた前壁２５５が底板部４８の上面４８Ａに至るとともに、底部２５４Ｂの後端から略垂直に立ち上げられた後壁２５６６が底板部４８の上面４８Ａに至る。
このようにすれば、ワイヤバレル部４７と底板部４８との間の部分においても芯線２１の周囲に形成された酸化膜Ｆを破ることができる。

＜参考例１＞
参考例１を図９を参照して説明する。
実施形態１の端子金具３０は、階段状凹部５０の形状は軸方向の中央部が高くなる山形としたが、参考例１の端子金具３３０は、これとは反対に階段状凹部３５０の形状を軸方向の中央部が低くなる谷形としたものである。他の構成は実施形態１と同様であるため説明は省略する。

この階段状凹部３５０の内部は、図９に示すように、底板部４８の上面４８Ａから段差状に一段低くなる部分が第１段差部３５１Ａ，３５１Ｂとされ、そこから更に一段低くなる部分が第２段差部３５２Ａ，３５２Ｂとされ、そこから更に一段低くなる部分が第３段差部３５３Ａ，３５３Ｂとされている。そして軸方向の中央部に位置の第３段差部３５３Ａ，３５３Ｂから一段低くなる部分が階段状凹部の中で最も低い基底部３５４となっている。なお、各段差部３５１Ａ，３５１Ｂ，３５２Ａ，３５２Ｂ，３５３Ａ，３５３Ｂ及び基底部３５４の軸方向の寸法は、ほぼ同じになっている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態及び参考例では、端子金具の階段状凹部には、２段又は３段の段差部を形成することとしたが、これ以上の段差部を備えた階段状凹部を形成する構成としてもよい。

（２）上記実施形態及び参考例では、複数の階段状の段差部についてその傾斜する階段の方向を変えて山形又は谷型の階段状凹部５０を形成することとしたが、これに限られない。例えば、芯線２１の軸方向の異なる個所に同方向に傾斜した複数の階段状の段差部を設ける構成としてもよい。

実施形態１の端子金具付き電線の側面図 端子金具の部分的な展開形状 圧着の際のクリンパとアンビルを示す図 圧着前の芯線と階段状凹部の側断面図 圧着の際の階段状凹部内における芯線の動きを示す側断面図 圧着後の新生面が露出した状態の端子金具付き電線の側断面図 実施形態２の端子金具の展開形状 実施形態３の端子金具の展開形状 参考例１の圧着後の新生面が露出した状態の端子金具付き電線の側断面図

符号の説明

１０…端子金具付き電線
２０…被覆電線
２１…芯線
３０…端子金具
４０…電線接続部
４１…電線支持部
４７…ワイヤバレル部
４８…底板部
５０，１５１，１５２，２５０，３５０…階段状凹部
５１，３５１Ａ，３５１Ｂ…第１段差部
５２，５３，３５２Ａ，３５２Ｂ…第２段差部
３５３Ａ，３５３Ｂ…第３段差部

Claims (5)

1. 被覆電線の露出された芯線が底板部に載置され、前記底板部の両側部から延出されたバレル部が前記芯線を包み込むように押圧して前記芯線と圧着接続される端子金具であって、
   前記底板部又は前記バレル部のうち前記芯線と接する面には、芯線の軸方向に高低差を有する２段以上の段差部からなる階段状凹部が形成されており、
   前記階段状凹部は、前記芯線の軸方向における略中央部の一番高い上面部が前記底板部の上面とほぼ同じ高さとされるとともに、前記上面部から前記芯線の先端側及び後端側に向けて共に階段状に低くなる山形をなすことを特徴とする端子金具。
2. 前記階段状凹部は、前記底板部及び前記バレル部の双方に形成されていることを特徴とする請求項１記載の端子金具。
3. 前記階段状凹部は、前記底板部及び前記バレル部にそれぞれ独立して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の端子金具。
4. 前記階段状凹部は、前記底板部と前記バレル部との間に亘って連続して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の端子金具。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の端子金具の底板部に被覆電線の露出した芯線を載置して前記バレル部によって前記芯線を包み込むように圧着してなる端子金具付き電線。

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