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1. (WO2015146923) 圧着端子と電線の接続構造
Document

明 細 書

発明の名称 圧着端子と電線の接続構造

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011  

発明の効果

0012  

図面の簡単な説明

0013  

発明を実施するための形態

0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036  

符号の説明

0037  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2   3A   3B   4   5  

明 細 書

発明の名称 : 圧着端子と電線の接続構造

技術分野

[0001]
 本発明は、圧着端子と電線の接続構造に関する。

背景技術

[0002]
 車両の軽量化は燃費向上に大きな影響を与える。二酸化炭素排出量の低減が求められている現在、ガソリン自動車に比べてワイヤーハーネスが多用される特に電気自動車やハイブリット自動車では、ワイヤーハーネスに、軽量材質のアルミニウムやアルミニウム合金製の電線の使用が好都合となる。ところが、アルミニウムやアルミニウム合金で構成するアルミニウム製の電線は、銅や銅合金で構成する圧着端子に圧着接続された状態で、両者の接触部に水が介在すると、この水が異種金属間で電解液となる。銅製端子とアルミ製導体等の異種の金属は、電解液を介して電気回路ができると、両者の腐食電位の違いのため、よりひ(卑)な電位の金属(例えばアルミ導体)の腐食が促進される。すなわち、ガルバニック腐食が生じる。
[0003]
 このような異種の金属材料からなる圧着端子と導体とを接続した際に発生するガルバニック腐食を防止しようとしたものに、例えば特許文献1に開示の端子付き電線がある。図5に示すように、この端子付き電線501は、端子503と、端子503と異なる金属材料からなる導体505に絶縁層507が形成されている電線509とを備える。端子503と導体505が接続されている端子付き電線501は、端子503の導体505が接続される面に、Ti或いはTi合金からなる導電防食層511を形成する。導電防食層511としては、Cu条(厚さ2.0mm)とNi条(厚さ0.25mm)を冷間圧延法により一体化させた複合材(クラッド材)や、Cu条(厚さ0.8mm)の片面をマスキングし、片面のみにNiめっき(厚さ10μm)を施した複合材によって得ることができる。
[0004]
 これにより、端子付き電線501は、第二接続部513の電線509の導体505と接続する面にNi、Ni合金、Ti、Ti合金のいずれかからなる導電防食層511が形成される。その結果、異種の金属材料からなる端子503と導体505とを接続した際に生じるガルバニック腐食が防止される。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2011-165618号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 しかしながら、高価なクラッド材を使用すれば端子503のコストが増大する。また、相手端子との第一接続部515が設けられた端子503の場合、一般的に第一接続部515に施す錫(Sn)めっきと導電防食層511のめっき(Tiなど)とが異なると、2種類のめっき処理が必要となる。1つの端子503に2種類のめっき処理を行うにはマスキングが必要となり、めっき処理工程が複雑になる。それにより1種類のめっき端子に比べて製造コストが増大する。更に、導電防食層511に使用しためっきのみで端子の全体をめっきした場合には、嵌合相手も同様にめっき変更が必要となるため、既存品の使用ができなくなるという新たな問題が生じる。
[0007]
 本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、複雑なめっき処理を行うことなく、異種の金属材料からなる圧着端子と導体とを接続した際の導体の腐食を遅延させることができ、しかも、水の浸入による腐食も抑制できる圧着端子と電線の接続構造を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008]
 上記目的を達成する為、本発明は、導体、前記導体を覆う絶縁性の被覆、及び、端末部の前記被覆が除去されて前記導体を露出させた導体露出部を有する電線と、前記導体と異なる金属材料からなり、前記電線の端末部の前記導体露出部を圧着する導体圧着部と前記電線の端末部に残された前記被覆の一部を圧着する被覆圧着部とを有する電線接続部が形成された圧着端子と、前記電線の端末部に圧着された状態の前記電線接続部の外周を覆うように前記圧着端子の金属材料と異なる電位の金属を吹き付けて成膜された中間電位膜と、を備えることを特徴としている。
[0009]
 ここで、前記導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記圧着端子は、銅又は銅合金からなることが望ましい。
[0010]
 また、前記中間電位膜は、亜鉛からなることが望ましい。
[0011]
 また、前記圧着端子は、前記電線接続部を、前記導体圧着部の前端から前記被覆圧着部の後端まで連続する断面U字状に形成することが望ましい。

発明の効果

[0012]
 本発明に係る圧着端子と電線の接続構造によれば、複雑なめっき処理を行うことなく、異種の金属材料からなる圧着端子と導体とを接続した際の導体の腐食を遅延させることができ、しかも、水の浸入による腐食も抑制できる。

図面の簡単な説明

[0013]
[図1] 図1は、本発明の一実施形態に係る圧着端子と電線の接続構造の縦断面図である。
[図2] 図2は、図1に示した圧着端子の展開図である。
[図3A] 図3Aは、電線圧着前の圧着端子の分解斜視図である。
[図3B] 図3Bは、電線圧着後の亜鉛吹き付け状況を表す斜視図である。
[図4] 図4は、図1のA-A断面図である。
[図5] 図5は、2種類のめっき処理により導電防食層を設けた従来の端子付き電線の分解斜視図である。

発明を実施するための形態

[0014]
 以下、本発明に係る圧着端子と電線の接続構造の実施形態について図面を参照して説明する。
[0015]
 図1に示すように、本発明の一実施形態に係る圧着端子と電線の接続構造は、電線11と、圧着端子13と、中間電位膜15と、を備える。
[0016]
 電線11は、導体17が絶縁性の被覆19によって覆われる。導体17は、複数の素線を撚り合わせてなる。なお、導体17は、単線であってもよい。導体17には、例えばアルミニウム、アルミ合金等が用いられる。被覆19には、合成樹脂が用いられる。合成樹脂としては、例えばポリ塩化ビニル(PVC)、ポリオレフィン、ポリアミド等をベースに難燃剤を添加した樹脂を用いることができる。
[0017]
 圧着端子13は、1枚の導電性金属(銅や銅合金)の金属板からのプレス加工(打ち抜き加工及び折り曲げ加工)により形成される(図2)。圧着端子13は、キャリア21に連鎖状に連なった状態で打ち抜き加工される。圧着端子13は、例えばコネクタハウジング(図示略)に装着されて使用される。圧着端子13は、先端側(つまり相手端子側)から、電気接触部23、電線接続部25が連設される。電気接触部23は、相手端子と電気的に接触する。電線接続部25は、電線11と接続される。電気接触部23には、バネ部27を備える箱部29が形成される。箱部29は、相手端子である雄端子(図示略)のタブ状導体接続部を受け入れ、バネ部27と雄端子を導通接続する。つまり、圧着端子13は、雌端子である。
[0018]
 箱部29には、ランス係止部31が形成されている。ランス係止部31は、圧着端子13がコネクタハウジングの端子収容室に進入した際、後方から、コネクタハウジングに形成されたランス(図示略)に係止される。これにより、圧着端子13は、端子収容室からの後抜けが規制される。また、箱部29には、スペーサ当接部33が設けられている。スペーサ当接部33には、コネクタハウジングにスペーサ(図示略)が装着されると、スペーサに形成された二次係止部が当接する。
[0019]
 図2に示すように、電線接続部25は、前側(相手端子側であり且つ電気接触部23側)の位置に、電線11の導体露出部に圧着される導体圧着部35を有する。導体露出部とは、電線11の端末部の被覆19が除去されることによって、導体17が露出した部分のことである。電線接続部25は、その導体圧着部35の後側の位置に、繋ぎ部37を介して被覆圧着部39を有する。被覆圧着部39とは、電線11の端末部の被覆19に圧着される部分のことである。繋ぎ部37は、導体圧着部35の後側と被覆圧着部39の前側を連結する。導体圧着部35及び被覆圧着部39は、導体17の径や被覆19の径に応じたサイズに形成される。
[0020]
 電線接続部25における導体圧着部35、繋ぎ部37及び被覆圧着部39は、共通の底板部41を有する。底板部41は、左右両側縁から上方に立設される左右一対の共通の加締片43を有する。加締片43は、図1に示すように、電線11の導体17と被覆19を包み込むように、内側に曲げられることで導体17と被覆19を底板部41の上面に密着した状態で加締める。電線接続部25は、図3Aに示すように、導体圧着部35の前端から被覆圧着部39の後端まで連続する断面U字状に形成され、内側に電線11を配置し、U字状の一対の開口縁部を重ね合わせて圧着される。導体圧着部35の内面には、鋸歯状の刻み部となるセレーション45が形成されている。セレーション45は、導体17に食い込んだ際、導体表面に形成される酸化被膜を除去し、良好な導電性を得る。
[0021]
 電線接続部25における導体圧着部35、被覆圧着部39及び繋ぎ部37は、導体圧着部35の前端から被覆圧着部39の後端まで連続して形成される。電線接続部25は、電線11の端末部に圧着された状態で、導体17の前端47(図1参照)よりも前方側から、被覆前端49(図1参照)よりも後方側までを、連続して一体的に覆う長さを有している。
[0022]
 このように、圧着端子13は、電線11の端末部の被覆19が除去されて導体17が露出した導体露出部を圧着する導体圧着部35と、電線11の端末部に残された被覆19の一部を外周から圧着する被覆圧着部39とを有する電線接続部25が、加締められて電線11の端末部に圧着される。
[0023]
 この圧着端子13は、アルミニウム(Al)或いはアルミ合金からなる導体17と異なる金属材料からなる。本実施形態において、圧着端子13は、銅(Cu)又は銅合金からなる。端子材料は、プレス成形前に全体が錫(Sn)めっき処理されている。つまり、全面に同一の錫めっき層51(図4参照)が形成されている。この錫めっき処理は、従来の端子材料においても同様に施されている。
[0024]
 本実施形態に係る中間電位膜15は、電線11の端末部に圧着された状態の電線接続部25の全体を包囲して外周を覆うように圧着端子13と異なる電位の金属を吹き付けて成膜される。従って、導体圧着部35の内方で露出する導体17の前端47も、中間電位膜15によって覆われている。圧着端子13と異なる電位の金属とは、アルミニウム(導体17)に比べ銅(圧着端子13)と接触させた際のガルバニック電流が小さな(電位差が小さい)金属であり、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)等が挙げられる。
[0025]
 本実施形態では、中間電位膜15の金属として亜鉛(Zn)が用いられる。亜鉛の吹き付けは、例えば、溶射(Thermal spraying)によって行うことができる。溶射は、加熱することで溶融又はそれに近い状態にした粒子を、基材の表面に吹き付けて皮膜を形成(成膜)する表面処理法である。溶射は、真空蒸着・スパッタリング及びイオンプレーティングなどの真空容器の中で行われる処理と異なり、大気中で行われる。本実施形態の中間電位膜15は、この溶射によって、ガス又はアーク(電孤)で溶融した金属を高圧ガス又は高圧空気で電線接続部25に吹き付けて成膜される。使用される金属としては、亜鉛の他、クロム、アルミニウム、銅等、目的に応じて様々な金属を使用できる。溶射によって形成された中間電位膜15は、電線接続部25の表面に食い込んで密着性を得る。中間電位膜15は、湿式のメッキと違い、部分処理も可能となる。中間電位膜15の成膜は、処理時間が早く、ドライプロセスのため、乾燥時間が不要となる。中間電位膜15の膜厚としては、0.1~10mm程度で、薄膜・厚膜の両対応が可能となる。
[0026]
 より具体的に、溶射は、金属、合金、炭化物、窒化物、酸化物等の粉末をノズルから高圧で噴出し、火炎やプラズマ中で溶融状態とし、基材の表面に付着させるものであり、基材に対し、熱影響による変形が生じない。溶射は、ガス式溶射と、電気式溶射とに大別される。ガス式溶射は、フレーム溶射と、高速フレーム溶射とに分けられる。フレーム溶射には、更に、溶線式、溶棒式、粉末式がある。一方、電気式溶射は、アーク溶射と、プラズマ溶射とに分けられる。また、プラズマ溶射には、大気プラズマ式、減圧プラズマ式がある。本実施形態に係る中間電位膜15は、これら何れの溶射方法が用いられて成膜されてもよい。
[0027]
 次に、本実施形態に係る圧着端子13と電線11の接続手順を説明する。まず、図3Aに示すように、圧着端子13の断面U字状に形成された電線接続部25の内面に電線11を配置する。電線11は、皮むき(被覆19を所定長さ切除)した端末部を電線接続部25の底板部41の上面に配置する。その際、導体17の前端47は、圧着部前端(前端)53よりも後側に配置される。被覆19の被覆前端49は、圧着部後端(後端)55よりも前側に配置される。
[0028]
 その状態で、加締め型(図示略)を用いて電線接続部25を電線11の端末部に対して圧着する。つまり、左右の加締片43を電線11の端末部を包み込むように順番に内側に曲げて加締め、図4に示すように、一方の加締片43の先端部の上に他方の加締片43の先端部を重ねる。
[0029]
 このように加締めることで、圧着端子13の導体圧着部35と電線11の導体17とが電気的に接続される。その後、図3Bに示すように、溶射によって亜鉛が電線接続部25の外周に吹き付けられる。この際、圧着端子13は、固定した溶射ノズル57に対して、電線11の軸線を中心に回転(図中矢印方向参照)させてもよい。また、逆に、圧着端子13を固定し、溶射ノズル57を回転させてもよい。これにより、電線接続部25の全体を外側から覆うようにして中間電位膜15が成膜される。導体圧着部35と導体17の接続部分の前方(図1参照)は、中間電位膜15によって塞がれる。すなわち、電線接続部25は、圧着部前端53から圧着部後端55までが中間電位膜15に覆われた状態となり、本実施形態に係る圧着端子13と電線11の接続構造が完成する。
[0030]
 次に、上記の構成を有する圧着端子13と電線11の接続構造の作用を説明する。本実施形態に係る圧着端子13と電線11の接続構造では、圧着端子13と接触させた際のガルバニック電流が電線11の導体17に比べて小さな(電位差が小さい)金属からなる中間電位膜15が、電線圧着後の圧着端子13の電線接続部25に吹き付けられて成膜される。この際、外方に露出しやすい導体17の前端47も中間電位膜15によって覆われる。
[0031]
 圧着端子13の電線接続部25にかかる水は、先ず、最外層の中間電位膜15に付着する。導体17の前端47も中間電位膜15によって覆われているので、導体17の前端47と電線接続部25との境も中間電位膜15によって遮水される。これに加え、圧着された状態の電線接続部25の隙間も中間電位膜15によって塞がれるので、電線接続部25の内部への水の浸入も防止される。圧着端子の電線接触部に導電防食層を別途形成する従来の構造(図5参照)に比べ、電線接続部25の全体を覆うことで、隙間が効果的に塞がれる。これにより、この圧着端子13と電線11の接続構造は、圧着端子13と導体17とが水を介し繋がる(接触する)ことが防止される。その結果、この圧着端子13と電線11の接続構造は、異種の金属である圧着端子13と導体17とが水を介して接触することによるガルバニック腐食が防止される。左右の加締片43は、電線11の端末部を包み込むように順番に内側に曲げて加締められる。一方の加締片43の先端部の上には、他方の加締片43の先端部が重ねられる。この際、重ね合わせ部分に隙間が生じていても、その隙間は、溶射により成膜された中間電位膜15によって塞がれる。隙間が大きい場合には、隙間から内部の空間に至るまでの領域が溶射による中間電位膜15の金属によって充填される(図4参照)。このように、この圧着端子13と電線11の接続構造は、導体圧着部35の内部で接触している異種の金属の導体17と圧着端子13とが水を介して接触することによるガルバニック腐食がより確実に防止されるように構成されている。
[0032]
 また、長期に渡り電線接続部25に水分が付着している場合、腐食は、中間電位膜15と圧着端子13との間から始まる。この圧着端子13と電線11の接続構造では、電線接続部25の外周を覆っている中間電位膜15(圧着端子13と異なる電位の金属からなるもの)を最初に腐食させることで、それよりも卑な金属からなる導体17と圧着端子13とのガルバニック腐食を抑制、遅延させることができる。その結果、この圧着端子13と電線11の接続構造は、圧着端子13と電線11の導電率低下を抑制して、電気的な接続性能を長期に渡って維持できる。
[0033]
 また、この圧着端子13と電線11の接続構造では、金属を吹き付けることで中間電位膜15を形成するので、従来の圧着端子が流用可能となる。これにより、この圧着端子13と電線11の接続構造は、部品品番増による管理費の発生が回避される。また、この圧着端子13と電線11の接続構造は、マスキングを使用した複雑なめっき処理による部品費の増大も回避できる。
[0034]
 また、本実施形態の圧着端子13と電線11の接続構造では、導体17がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、圧着端子13が銅又は銅合金であるので、銅とアルミニウムの電位差よりも小さな金属である亜鉛等を中間電位膜15として用いている。この圧着端子13と電線11の接続構造では、亜鉛を吹き付けることによって成膜された中間電位膜15によって導体17の露出部を覆うことで、銅とアルミニウムが水を介し繋がる(接触する)ことが防止される。この圧着端子13と電線11の接続構造では、電線接続部25の外周に成膜された亜鉛を最初に腐食させることで、電線11のアルミ製の導体17と銅製の圧着端子13とのガルバニック腐食を抑制、遅延させることができる。その結果、この圧着端子13と電線11の接続構造は、圧着端子13と電線11の導電率低下を抑制して、電気的な接続性能を長期に渡って維持できる。
[0035]
 従って、本実施形態に係る圧着端子13と電線11の接続構造によれば、複雑なめっき処理を行うことなく、異種の金属材料からなる圧着端子13と導体17とを接続した際の導体17の腐食を遅延させることができ、しかも、水の浸入による腐食も抑制できる。
[0036]
 なお、本発明は、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。

符号の説明

[0037]
 11 電線
 13 圧着端子
 15 中間電位膜
 17 導体
 19 被覆
 25 電線接続部
 35 導体圧着部
 39 被覆圧着部
 53 圧着部前端(前端)
 55 圧着部後端(後端)

請求の範囲

[請求項1]
 導体、前記導体を覆う絶縁性の被覆、及び、端末部の前記被覆が除去されて前記導体を露出させた導体露出部を有する電線と、
 前記導体と異なる金属材料からなり、前記電線の端末部の前記導体露出部を圧着する導体圧着部と前記電線の端末部に残された前記被覆の一部を圧着する被覆圧着部とを有する電線接続部が形成された圧着端子と、
 前記電線の端末部に圧着された状態の前記電線接続部の外周を覆うように前記圧着端子の金属材料と異なる電位の金属を吹き付けて成膜された中間電位膜と、
 を備えることを特徴とする圧着端子と電線の接続構造。
[請求項2]
 前記導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、
 前記圧着端子は、銅又は銅合金からなる請求項1に記載の圧着端子と電線の接続構造。
[請求項3]
 前記中間電位膜は、亜鉛からなる請求項1又は2に記載の圧着端子と電線の接続構造。
[請求項4]
 前記圧着端子は、前記電線接続部を、前記導体圧着部の前端から前記被覆圧着部の後端まで連続する断面U字状に形成する請求項1,2又は3に記載の圧着端子と電線の接続構造。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3A]

[ 図 3B]

[ 図 4]

[ 図 5]