JP5227877B2

JP5227877B2 - 圧着端子

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Publication number: JP5227877B2
Application number: JP2009093251A
Authority: JP
Inventors: 康路桑山
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: JP2010244889A

Description

本発明は、例えば、自動車の電装系に使用される断面Ｕ字状の導体圧着部を有したオープンバレルタイプの圧着端子に関する。

図１３は、例えば、特許文献１に記載されたものと類似の従来の圧着端子の構成を示す斜視図である。

この圧着端子２１０は、端子の長手方向（接続する電線の導体の長手方向でもある）の前部に、相手コネクタ側の端子に接続される電気接続部２１１を備え、その後部に、電線（図示略）の端末の露出した導体に加締められる導体圧着部２１２を備え、さらにその後部に、電線の絶縁被覆の付いた部分に加締められる被覆加締部２１３を備えている。また、電気接続部２１１と導体圧着部２１２の間に、それらの間を繋ぐ第１の繋ぎ部２１４を備え、導体圧着部２１２と被覆加締部２１３の間に、それらの間を繋ぐ第２の繋ぎ部２１５を備えている。

導体圧着部２１２は、底板２３１と、該底板２３１の左右両側縁から上方に延設されて該底板２３１の内面上に配された電線の導体を包むように加締められる一対の導体加締片２３２，２３２と、で断面略Ｕ字状に形成されている。また、被覆加締部２１３は、底板２６１と、該底板２６１の左右両側縁から上方に延設されて該底板２６１の内面上に配された電線（絶縁被覆の付いた部分）を包むように加締められる一対の被覆加締片２６２，２６２と、で断面略Ｕ字状に形成されている。

また、導体圧着部２１２の前後の第１の繋ぎ部２１４および第２の繋ぎ部２１５は、共に、底板２２１、２５１と、該底板２２１、２５１の左右両側縁から上方に起立した低背の側板２２２、２５２と、で断面Ｕ字状に形成されている。

そして、前部の電気接続部２１１の底板（図示略）から最後部の被覆加締部２１３までの範囲の底板２２１、２３１、２５１、２６１が、１枚の帯板状に連続して形成されている。また、第１の繋ぎ部２１４の低背の側板２２２の前後端は、電線接続部２１１の側板（符号省略）の後端および導体圧着部２１２の導体加締片２３２の前端の各下半部にそれぞれ連続し、第２の繋ぎ部２１５の低背の側板２５２の前後端は、導体圧着部２１２の導体加締片２３２の後端および被覆加締部２１３の被覆加締片２６２の前端の各下半部にそれぞれ連続している。

また、導体圧着部２１２の内面には、電線の導体の長手方向（端子長手方向）と直交する方向に延びる複数本の凹溝状のセレーション２３５が設けられている。

この圧着端子２１０の導体圧着部２１２を電線の端末の導体に圧着するには、図示しない下型（アンビル）の載置面（上面）上に圧着端子２１０を載せると共に、電線の端末の導体を導体圧着部２１２の導体加締片２３２間に挿入し、底板２３１の上面に載せる。そして、上型（クリンパー）を下型に対して相対的に下降させることにより、上型の案内斜面で導体加締片２３２の先端側を徐々に内側に倒して行く。この際、左右の導体加締片２３２は、底板２３１の左右両端部２３１ａ付近を基準にして曲げ変形して行く。

そして、さらに上型（クリンパー）を下型に対して相対的に下降させることにより、最終的に、上型の案内斜面から中央の山形部に連なる湾曲面で、導体加締片２３２の先端を導体側に折り返すように丸めて、図１４（ａ）に示すように、導体加締片２３２の先端同士を擦り合わせながら導体Ｗａに食い込ませることにより、導体Ｗａを包むように導体加締片２３２を加締める。

以上の操作により、圧着端子２１０の導体圧着部２１２を電線の導体Ｗａに圧着によって接続することができる。なお、被覆加締部２１３についても、同様に、下型と上型を用いて被覆加締片２６２を内側に徐々に曲げて行き、被覆加締片２６２を電線の絶縁被覆の付いた部分に加締める。こうすることにより、圧着端子２１０を電線に電気的および機械的に接続することができる。

ところで、このように圧着端子２１０を電線に接続した場合、その圧着部分の信頼性を評価しておく必要があり、そのためにサーマルショック試験（冷熱衝撃試験）が行われることがある。

サーマルショック試験とは、現実の使用条件を全てカバーし得るような厳しい条件で耐久性能を検査するものであり、例えば、自動車用の端子の圧着部については、低温条件と高温条件とを短時間で繰り返し課す。

このようなサーマルショック試験を行った場合、圧着端子２１０の導体圧着部２１２および電線の導体Ｗａが伸び縮み（膨張収縮）する。例えば、図１４（ａ）中の実線で示す形状が常温時の状態であるとすると、高温時には点線のような形状に膨張する。

導体圧着部２１２の剛性が充分に高い場合には、温度変化に応じて導体圧着部２１２や導体Ｗａが伸び縮みしたとしても、常温時に原形状に復元するのであるが、小型化や薄型化が図られた端子の場合は、端子の剛性が低くなりがちであるため、サーマルショック試験を経た後に原形状への戻りが悪くなり、図１４（ｂ）に示すように元の形状に戻り切らないことがある。つまり、左右の導体加締片２３２の先端の擦り合わせ部分が、開き気味になったまま戻らなくなってしまうことがある。

例えば、図１４（ａ）中の実線で示すように、圧着時において、導体圧着部２１２の導体加締片２３２の先端は導体Ｗａに食い込んた状態になっているが、その食い込み量ｅ１があまり大きくないような場合（食い込みが浅い場合）には、サーマルショック試験後に、導体加締片２３２がより原形状に戻り切らない現象が起こりやすく、その結果、図１４（ｂ）の寸法ｅ２に示すように、食い込みが一層浅くなった状態になってしまうことがある。

このように導体加締片２３２の原形状への戻りが悪くなり、導体加締片２３２の先端の擦り合わせ部分が開き気味になったり、導体加締片２３２の導体Ｗａへの食い込みが浅くなったりすると、圧着端子２１０による導体Ｗａへの締め付けが弱くなって、導体加締片２３２による導体Ｗａへの接圧（接触荷重）Ｆが減少することになり、接圧Ｆが減少すると、圧着端子２１０と電線の接続部の固着力（機械的接続力）や導電性（電気的接続性能）が低下することになる。

一方、最近では、ワイヤーハーネスの軽量化のために、銅電線からアルミ電線への転換が検討されるようになってきており、アルミ電線に銅端子を接続する場面も多くなってきた。そのような場合は、圧着端子と電線の導体の間に熱膨張差があることにより、サーマルショック試験後に、圧着端子と導体の接圧が一層減少しやすいことが分かってきた。

特開２００４−３０３５２６号公報（図１）

以上のように、小型化や薄型化が図られた圧着端子２１０の場合、導体圧着部２１２の剛性の不足により、導体への圧着部分の電気接続性や機械接続性が低下してしまうことがあった。

その点について発明者らが詳しく調べてみると、導体加締片２３２の原形状への戻りが悪くなった場合は、導体Ｗａに対する左右側方からの締め付けが弱くなり、圧着部分の両サイドの接圧が減少することが最も大きな原因の一つであることが分かってきた。また、その両サイドの接圧の減少には、特に図１４（ｂ）中のＸ円で示す導体加締片２３２の根元部分の剛性の影響が大きいことが分かってきた。

本発明は、上記事情を考慮し、導体加締片の特に根元部分の剛性増加を図ることにより、サーマルショック試験後の圧着部形状の戻りの悪さを低減することができ、それにより導体圧着部の両サイドの接圧を効果的に高めることができ、その結果として、電気的接続性能と機械的接続性能の両方を向上させることのできる圧着端子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、電線の導体に圧着して接続される導体圧着部を有し、該導体圧着部が、底板と、該底板の左右両側縁から上方に延設されて該底板の内面上に配された前記導体を包むように加締められる一対の導体加締片と、で断面略Ｕ字状に形成された圧着端子において、前記一対の各導体加締片の根元部分にそれぞれ、内面側が凹部となり外面側が凸部となった端子長手方向に延びる補強レールがプレス加工により形成されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の圧着端子であって、前記補強レールの凹部の断面形状が、前記導体加締片を電線の導体に加締めたときに、前記凹部の両内側面が内底面に対して垂直な角度よりも内側に倒れた角度となったアリ溝型となるように形成されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の圧着端子であって、前記導体圧着部の内面に、端子長手方向に直交する方向に延びる凹溝状のセレーションが設けられていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３に記載の圧着端子であって、前記セレーションが、前記左右の補強レールの凹部を跨いで形成されていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項３に記載の圧着端子であって、前記セレーションが、前記左右の補強レールの凹部の間に収まるように形成されていることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧着端子であって、前記補強レールの凹部の深さが、前記セレーションの深さよりも深くなっていることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧着端子であって、前記補強レールの凹部の長手方向の両端が閉じていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、導体加締片の根元部分に補強レールを設けたので、導体加締片の根元部分の剛性を高めることができる。そのため、左右の導体加締片を電線の導体に加締めた状態での、サーマルショック試験による導体加締片の緩みを防止することができる。

即ち、電線の導体に端子の導体加締片を加締めた部分に対してサーマルショック試験を行った場合、導体圧着部の剛性が不足気味であると、熱膨張と熱収縮の繰り返しにより、常温状態にしたときに導体加締片の先端が原形状に戻り切らずに、導体加締片の先端が開き気味になったり、導体に対する導体加締片の先端の食い込みが浅くなってしまったりすることがある。特に端子材料と導体材料が異なり両者間に熱膨張差があると、その現象が顕著に起こりやすくなる。そうなると、電線に対する端子による締め付け力が低下し、電気接続抵抗が大きくなったり、機械的結合力が弱くなったりする。

その点、本発明では、補強レールの追加により導体加締片の剛性が強化されていることにより、サーマルショック試験を行った場合の緩み（つまり、導体加締片が原形状に戻り切らずに、導体加締片の先端が開き気味になったり、導体加締片の先端の導体に対する食い込みが浅くなったりする現象）を防止することができ、それにより、電気的接続性能の向上と機械的接続性能の向上を図ることができる。

また、補強レールの内面側が端子長手方向に延びる凹部となっているので、導体加締片を導体に加締める際に、その凹部がセレーションと同様の機能を果たすことになり、導体加締片の導体に対する締め付け力が増加し、その点からも導体加締片による導体に対する接圧の増大が図れる。

請求項２の発明によれば、導体加締片を導体に加締めた段階で、補強レールの内面側の凹部の断面がアリ溝型に窄まるので、より一層導体加締片の導体に対する締め付け力を高めることができる。

請求項３の発明によれば、導体圧着部の内面にセレーションがあることにより、端子と導体の接圧の増加を図ることができる。また、電線がアルミ電線の場合は、セレーションに対するアルミ導体の摺動により、端子と導体の凝着面積の増大が図れ、電気的接続性能と機械的接続性能の向上が図れる。

請求項４の発明によれば、長いセレーションを、導体圧着部の底板から導体加締片の内面の広い範囲にわたり形成することができるので、セレーションと凹部の存在により接圧の増加を図ることができる。

請求項５の発明によれば、主に導体圧着部の底板の内面に限定してセレーションを形成することができる。従って、セレーションを設けることによる導体加締片の剛性の低下を避けることができる。

請求項６の発明によれば、セレーションを浅く形成し、補強レールの凹部をセレーションよりも深く形成したので、補強レールの凹部が深い分だけ、補強レールによる導体加締片の根元部分に対する補強効果を高めることができる。

請求項７の発明によれば、補強レールの凹部の長手方向の両端が閉じているので、凹部の両端が導体加締片の幅方向両端に開放している場合と比べて、補強レールの補強効果を大きくすることができる。

本発明の第１実施形態の圧着端子の構成を示す斜視図である。同圧着端子の導体圧着部の展開図である。図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。導体圧着部を導体に圧着させた状態を示す断面図である。導体圧着部を圧着する前の補強レールの内面側の凹部と導体との関係を示す断面図である。導体圧着部を圧着した後の補強レールの内面側の凹部と導体との関係を示す断面図である。本発明の第２実施形態の圧着端子の導体圧着部の展開図である。図８のＡ−Ａ矢視断面図である。本発明の第３実施形態の圧着端子の構成を示す斜視図である。同圧着端子の導体圧着部の展開図である。図１１のＡ−Ａ矢視断面図である。従来の圧着端子の構成を示す斜視図である。従来の圧着端子の導体圧着部を電線の導体に圧着させた部分を示す断面図で、（ａ）は圧着時の状態を示す図、（ｂ）はサーマルショック試験後に原形状に戻り切らなくなった状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施形態の圧着端子の構成を示す斜視図、図２は同圧着端子の導体圧着部の展開図、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図、図４は図２のＢ−Ｂ矢視断面図、図５は導体圧着部を導体に圧着させた状態を示す断面図、図６は導体圧着部を圧着する前の補強レールの内面側の凹部と導体との関係を示す断面図、図７は導体圧着部を圧着した後の補強レールの内面側の凹部と導体との関係を示す断面図である。

図１に示すように、この圧着端子１０は、端子の長手方向（接続する電線の導体の長手方向でもある）の前部に、相手コネクタ側の端子に接続される電気接続部１１を備え、その後部に、電線（図示略）の端末の露出した導体Ｗａ（図５〜図７参照）に加締められる導体圧着部１２を備え、さらにその後部に、電線の絶縁被覆の付いた部分に加締められる被覆加締部１３を備えている。また、電気接続部１１と導体圧着部１２の間に、それらの間を繋ぐ第１の繋ぎ部１４を備え、導体圧着部１２と被覆加締部１３の間に、それらの間を繋ぐ第２の繋ぎ部１５を備えている。

導体圧着部１２は、底板３１と、該底板３１の左右両側縁から上方に延設されて該底板３１の内面上に配された電線の導体を包むように加締められる一対の導体加締片３２，３２と、で断面略Ｕ字状に形成されている。また、被覆加締部１３は、底板６１と、該底板６１の左右両側縁から上方に延設されて該底板６１の内面上に配された電線（絶縁被覆の付いた部分）を包むように加締められる一対の被覆加締片６２，６２と、で断面略Ｕ字状に形成されている。

また、導体圧着部１２の前後の第１の繋ぎ部１４および第２の繋ぎ部１５は、共に、底板２１、５１と、該底板２１、５１の左右両側縁から上方に起立した低背の側板２２、５２と、で断面Ｕ字状に形成されている。

ここでは、前部の電線接続部１１の底板（図示略）から最後部の被覆加締部１３までの範囲の底板２１、３１、５１、６１が、１枚の帯板状に連続して形成されている。また、第１の繋ぎ部１４の低背の側板２２の前後端は、電気接続部１１の側板（符号省略）の後端および導体圧着部１２の導体加締片３２の前端の各下半部にそれぞれ連続し、第２の繋ぎ部１５の低背の側板５２の前後端は、導体圧着部１２の導体加締片３２の後端および被覆加締部１３の被覆加締片６２の前端の各下半部にそれぞれ連続している。

そして、この圧着端子１０では、図１〜図４に示すように、一対の各導体加締片３２，３２の根元部分（圧着時に一番小さな曲率で曲がる可能性のある部分）にそれぞれ、内面側が凹部４１となり外面側が凸部４２となった端子長手方向に延びる補強レール４０がプレス加工により形成されている。

この場合、補強レール４０の凹部４１の断面形状は、図６に示すように、凹部４１の内底面４１ｂに垂直な線に対する両内側面４１ａのなす角度θが、できるだけ小さい角度となるように設定しておく。プレス加工するため、「θ＞約２０°」あたりになるが、できるだけθがゼロに近づくように設定しておく。

このように設定することにより、左右の導体加締片３２を図６中矢印Ｎのように内側に曲げて電線Ｗの導体Ｗａに加締めたときに、図７に示すように、補強レール４０の凹部４１の断面形状が、凹部４１の両内側面４１ａが内底面４１ｂに対して垂直な角度よりも内側に倒れた角度となったアリ溝型となり、圧着端子１０から導体Ｗａへの締め付け力が増加する。

また、図１および図２に示すように、導体圧着部１２の内面には、端子長手方向に直交する方向に延びる凹溝状のセレーション３５が３本設けられている。この場合のセレーション３５は、左右の補強レール４０の凹部４１を跨いで形成されており、補強レール４０の凹部４１の深さが、セレーション３５の深さよりも深くなっている。また、補強レール４０の凹部４１の長手方向の両端は、導体加締片３２の幅方向両端に開放していずに閉じている。

この圧着端子１０の導体圧着部１２を電線の端末の導体Ｗａに圧着する場合は、まず、図示しない下型（アンビル）の載置面（上面）上に圧着端子１０を載せると共に、電線の端末の導体Ｗａを導体圧着部１２の導体加締片３２間に挿入し、底板３１の上面に載せる。そして、上型を下型に対して相対的に下降させることにより、上型の左右の案内斜面で導体加締片３２の先端側を徐々に内側に倒して行く。

そして、さらに上型を下型に対して相対的に下降させることにより、最終的に、上型の左右の案内斜面から中央の山形部に連なる湾曲面で、導体加締片の先端を導体側に折り返すように丸めて、図５に示すように、導体加締片３２の先端同士を擦り合わせながら電線Ｗの導体Ｗａに食い込ませることにより、導体Ｗａを包むように導体加締片３２を加締める。

以上の操作により、圧着端子１０の導体圧着部１２を電線Ｗの導体Ｗａに接続することができる。なお、被覆加締部１３についても、同様に、下型と上型を用いて被覆加締片６２を内側に徐々に曲げて行き、被覆加締片６２を電線の絶縁被覆の付いた部分に加締める。こうすることにより、圧着端子１０を電線に電気的および機械的に接続することができる。

このように圧着を行う本実施形態の圧着端子１０によれば、左右の導体加締片３２の各根元部分に補強レール４０を設けているので、導体加締片３２の根元部分の剛性を高めることができる。そのため、左右の導体加締片３２を電線Ｗの導体Ｗａに加締めた状態での、サーマルショック試験による導体加締片３２の緩みを防止することができる。

即ち、電線Ｗの導体Ｗａに圧着端子１０の導体加締片３２を加締めた部分に対してサーマルショック試験を行った場合、導体圧着部１２の剛性が不足気味であると、熱膨張と熱収縮の繰り返しにより、常温状態にしたときに導体加締片３２の先端が原形状に戻り切らずに、導体加締片３２の先端が開き気味になったり、導体Ｗａに対する導体加締片３２の先端の食い込みが浅くなってしまったりすることがある。特に端子材料と導体材料が異なり両者間に熱膨張差があると、その現象が顕著に起こりやすくなる。そうなると、電線Ｗに対する圧着端子１０による締め付け力が低下し、電気接続抵抗が大きくなったり、機械的結合力が弱くなったりする。

その点、本実施形態の圧着端子１０では、補強レール４０の追加により導体加締片３２の剛性が強化されていることにより、サーマルショック試験を行った場合の緩み（つまり、導体加締片３２が原形状に戻り切らずに、導体加締片３２の先端が開き気味になったり、導体加締片３２の先端の導体Ｗａに対する食い込みが浅くなったりする現象）を防止することができ、それにより、電気的接続性能の向上と機械的接続性能の向上を図ることができる。

また、補強レール４０の内面側が端子長手方向に延びる凹部４１となっているので、導体加締片３２を導体Ｗａに加締める際に、その凹部Ｗａがセレーション３５と同様の機能を果たすことになり、導体加締片３２の導体Ｗａに対する締め付け力が増加し、その点からも導体加締片３２による導体Ｗａに対する接圧の増大が図れる。

また、本実施形態における補強レール４０の場合、導体加締片３２を導体Ｗａに加締めた段階で、補強レール４０の内面側の凹部４１の断面形状がアリ溝型に窄まるので、より一層導体加締片３２の導体Ｗａに対する締め付け力を高めることができる。

また、導体圧着部１２の内面には、従来の圧着端子と同様にセレーション３５が設けられているので、圧着端子１０と導体Ｗａの接圧の増加を図ることができる。また、電線Ｗがアルミ電線の場合は、セレーション３５に対するアルミ導体Ｗａの摺動により、圧着端子１０と導体Ｗａの凝着面積の増大が図れ、電気的接続性能と機械的接続性能の向上が図れる。

また、セレーション３５を補強レール４０の凹部４１を跨いで設けているので、長いセレーション３５を、導体圧着部１２の底板３１から導体加締片３２の内面の広い範囲にわたり形成することができ、セレーション３５と凹部４１の存在により接圧の増加を図ることができる。

また、本実施形態によれば、セレーション３５の深さを浅くし、補強レール４０の凹部４１の深さを、セレーション３５の深さよりも深く設定したので、補強レール４０の凹部４１の深さが深い分だけ、補強レール４０による導体加締片３２の根元部分に対する補強効果を高めることができる。

また、本実施形態の圧着端子１０では、補強レール４０の凹部４１の長手方向の両端が閉じているので、凹部４１の両端が導体加締片３２の幅方向両端に開放している場合と比べて、補強レール４０の補強効果を大きくすることができる。

なお、上記実施形態においては、セレーション３５の深さよりも補強レール４０の凹部４１の深さが深くなっている場合を示したが、図８および図９に示す第２実施形態の圧着端子の導体圧着部１２Ｂのように、セレーション３５の深さと補強レール４０の凹部７の深さを等しく設定してもよい。

また、図１０〜図１２に示す第３実施形態の圧着端子１０Ｃの導体圧着部１２Ｃのように、セレーション３５を、左右の補強レール４０の凹部４１の間に収まる長さで設けてもよい。

この場合は、導体圧着部１２の底板３１の内面に限定してセレーション３５を形成することができるので、セレーション３５を設けることによる導体加締片３２の剛性の低下を避けることができる。

さらに、前記各実施形態において、圧着端子に接続する電線の導体は、アルミ電線の導体の他に、銅電線の導体等でもよい。

１０圧着端子
１１電気接続部
１２導体圧着部
１３被覆加締部
３１底板
３２導体加締片
４０補強レール
４１凹部
４２凸部
Ｗ電線
Ｗａ導体

Claims

電線の導体に圧着して接続される導体圧着部を有し、該導体圧着部が、底板と、該底板の左右両側縁から上方に延設されて該底板の内面上に配された前記導体を包むように加締められる一対の導体加締片と、で断面略Ｕ字状に形成された圧着端子において、
前記一対の各導体加締片の根元部分にそれぞれ、内面側が凹部となり外面側が凸部となった端子長手方向に延びる補強レールがプレス加工により形成されていることを特徴とする圧着端子。
請求項１に記載の圧着端子であって、
前記補強レールの凹部の断面形状が、前記導体加締片を電線の導体に加締めたときに、前記凹部の両内側面が内底面に対して垂直な角度よりも内側に倒れた角度となったアリ溝型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。
請求項１または２に記載の圧着端子であって、
前記導体圧着部の内面に、端子長手方向に直交する方向に延びる凹溝状のセレーションが設けられていることを特徴とする圧着端子。
請求項３に記載の圧着端子であって、
前記セレーションが、前記左右の補強レールの凹部を跨いで形成されていることを特徴とする圧着端子。
請求項３に記載の圧着端子であって、
前記セレーションが、前記左右の補強レールの凹部の間に収まるように形成されていることを特徴とする圧着端子。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧着端子であって、
前記補強レールの凹部の深さが、前記セレーションの深さよりも深くなっていることを特徴とする圧着端子。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧着端子であって、
前記補強レールの凹部の長手方向の両端が閉じていることを特徴とする圧着端子。