JP5593354B2 - 端子金具及び端子金具付き被覆電線 - Google Patents

Description

本発明は、被覆電線の端末部に圧着される端子金具、及び端子金具付き被覆電線に関する。

一般に、導体素線を撚り合わせてなる芯線の外周部に絶縁被覆を形成した被覆電線の端末部には、端子金具が装着される。端子金具としては、絶縁被覆が除去された芯線部分を把持するＵ字状のワイヤーバレル部を備え、このワイヤーバレル部をかしめることにより被覆電線と電気的に接続される圧着端子が知られている。

通常、ワイヤーバレル部の内面（芯線と接触する面）には、セレーションと呼ばれる係止部が形成される。セレーションを形成することにより、ワイヤーバレル部と芯線との接触面積が増えるため、電線保持力を高めることができる。また、セレーションのエッジが芯線に食い込んで、芯線の表面に形成された酸化皮膜を破壊するため、良好な電気的接続性が得られる。例えば、銅電線に装着される端子金具においては、幅方向（芯線の軸と直交する方向）に延びる複数本（例えば３本）の溝が、芯線の配置方向（芯線の長手方向）に離間して形成された横溝型のセレーションが一般的である。

近年、自動車の車内配線等に用いられるワイヤーハーネスの分野では、銅電線の代替として、アルミ電線が使用され始めている。しかしながら、アルミニウムは、銅に比較して、表面が酸化しやすい、導電率が低い、引張強度が低い、という物性を有するため、銅電線用の端子金具をそのまま適用すると、所望の圧着接続信頼性（電線保持性、電気的接続性等）を確保することが困難となる。

そこで、アルミ電線用の端子金具に好適な技術として、ワイヤーバレル部に矩形状の細かな凹部又は凸部を点在させ凹凸型のセレーションが提案されている（例えば特許文献１、２）。また、セレーションの他の態様として、ワイヤーバレル部に芯線の長手方向に沿って階段状の凹部を形成したもの（例えば特許文献３）や、複数の円柱状の凹部を形成したもの（例えば特許文献４）もある。

特開２０１０−１００００号公報 特開２０１０−２７２５０８号公報 特開２０１０−５５９３１号公報 特開２００９−１９３８９０号公報

しかしながら、従来の端子金具を被覆電線に圧着する場合、端子金具と芯線を密着させるために高い圧縮力（例えば２７ＭＰａ）でワイヤーバレル部をかしめる必要がある。そのため、かしめた後の導体素線の変形（潰れ）が大きくなり、引張強度が低下するおそれがある。

本発明の目的は、圧着接続信頼性の向上を図ることができる端子金具及び端子金具付き被覆電線を提供することである。

本発明に係る端子金具は、複数の導体素線を撚り合わせてなる芯線の外周面に絶縁被覆が施された被覆電線の端末部に装着される端子金具であって、
前記芯線を把持して包み込むように圧着されるワイヤーバレル部と、
接続相手に接続される接続部と、を備え、
前記ワイヤーバレル部の内面に、前記導体素線の直径と略同一直径の断面円弧形状の溝部が、前記芯線の撚り方向に沿って前記芯線の最外周の導体素線数に対応して複数条形成されるとともに、前記溝部にセレーションが形成されていることを特徴とする。

本発明に係る端子金具付き被覆電線は、被覆電線の端末部に、上記の端子金具が圧着されていることを特徴とする。

本発明によれば、それぞれの溝部に導体素線がはまり込んで芯線が固定された状態でワイヤーバレル部がかしめられるので、導体素線には均一な圧力が加わることとなる。したがって、圧着時の導体素線の変形が抑制されるので、引張強度の向上を図ることができる。
また、溝部の内面に形成されたセレーションが芯線に確実に食い込むため、導体素線の表面に形成された酸化皮膜が効率的に破壊されて良好な電気的接続性を得ることができる。さらには、端子金具と芯線との密着性が飛躍的に向上するので、高い電線保持性を確保することができる。したがって、本発明によれば、圧着接続信頼性が格段に向上する。

実施の形態で用いる被覆電線を示す斜視図である。 実施の形態に係る端子金具を示す斜視図である。 被覆電線に端子金具を圧着した状態を示す斜視図である。 ワイヤーバレル部を展開した状態を示す平面図である。 ワイヤーバレル部を拡大して示す斜視図である。 被覆電線に端子金具を圧着したときのワイヤーバレル部の断面図である。 変形例に係るワイヤーバレル部を展開した状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施の形態で用いる被覆電線２を示す斜視図である。図１に示すように、被覆電線２は、複数の導体素線２１１を撚り合わせてなる芯線２１の外周面に絶縁被覆２２が施された構成を有する。
芯線２１は、外径０．３２ｍｍの導体素線２１１を７本撚り合わせた構成を有する。導体素線２１１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金で構成される。
絶縁被覆２２は、例えば塩化ビニル等の樹脂で構成され、例えば被覆電線２の外径が１．０ｍｍ（断面積で０．５ｍｍ²）となるように仕上げられる。
なお、導体素線２１１の外径、撚り本数、材質、また絶縁被覆２２の厚さ、材質等は、ここで説明したものに限定されない。

実施の形態に係る端子金具１を被覆電線２に装着するに際し、被覆電線２の端末部は、所定長の絶縁被覆２２が剥がされ、芯線２１が露出した状態とされる。そして、端子金具１が装着された被覆電線（図３に示す端子金具付き被覆電線）は、例えば自動車の車内配線等に用いられる。

図２は、実施の形態に係る端子金具１を示す斜視図である。図３は、被覆電線２に端子金具１を圧着した状態を示す斜視図である。
図２、３に示す端子金具１は、例えばコネクタの雄型端子金具が接続される雌型端子金具である。端子金具１は、例えば黄銅又はリン青銅からなる金属板材のプレス加工により所定の形状に成形される。

図２、３に示すように、端子金具１は、接続相手となる雄型端子金具に接続される接続部１１、接続部１１に連設されるワイヤーバレル部１０、及びワイヤーバレル部１０に連設される被覆バレル部１２を備える。

接続部１１は、雄型端子金具（図示略）の雄タブを挿入可能な筒状に形成され、内部に弾性接触片１１ａを有する。弾性接触片１１ａと雄型端子金具（図示略）の雄タブとが弾性的に接触することにより、端子金具１と雄型端子金具（図示略）とが電気的に接続される。

ワイヤーバレル部１０は、全体として断面Ｕ字状に成形され、被覆電線２の端末部の芯線２１を把持して包み込むように圧着される（図３参照）。また、ワイヤーバレル部１０の内面には、端子金具１の圧着接続信頼性を向上させるために、特徴的な加工が施されている。ワイヤーバレル部１０の内面形状については後述する。
被覆バレル部１２は、ワイヤーバレル部１０と同様に全体として断面Ｕ字状に成形され、被覆電線２の端末部の絶縁被覆２２を把持して包み込むように圧着される（図３参照）。

図４は、ワイヤーバレル部１０を展開した状態を示す平面図である。図５は、ワイヤーバレル部１０を拡大して示す斜視図である。
図４、５に示すように、ワイヤーバレル部１０の内面には、被覆電線２の芯線２１の撚り方向（長手方向）に沿って、所定深さｄを有する断面円弧形状の溝部１０１が形成される。ここでは、被覆電線２の芯線２１を構成する最外周の導体素線２１１が６本であるので、ワイヤーバレル部１０の内面には６条の溝部１０１が形成される。

また、溝部１０１を規定する円弧形状の直径Ｄ₁（図５参照）は、導体素線２１１の直径Ｄ₀と略同一とされる。すなわち、ワイヤーバレル部１０の内面には、芯線２１の外周形状に応じた溝部１０１が形成される。端子金具１を被覆電線２に圧着する際、それぞれの溝部１０１に導体素線２１１がはまり込むことにより、ワイヤーバレル部１０に芯線２１が固定されることとなる。

さらに、溝部１０１には、端子金具１の圧着接続信頼性を向上させるためのセレーション１０２が形成される。セレーション１０２は、ワイヤーバレル部１０に形成される凸部又は凹部であり、圧着したときに導体素線２１１に食い込む構造を有する。すなわち、ワイヤーバレル部１０をかしめたときに、セレーション１０２が個々の導体素線２１１に食い込み、導体素線２１１の表面に形成された酸化皮膜を破壊する。セレーション１０２は、例えば端子金具１のプレス加工時に形成される。

図４、５で示すセレーション１０２は、溝部１０１の内面から突出する凸型のセレーションである。より詳細には、セレーション１０２Ａは、溝部１０１の円弧形状に沿って形成される部分円環形状の凸部である。セレーション１０２Ａは、所定の高さ（厚さ）ｈ、所定の幅ｗを有し、長さ方向に所定の間隔Ｌで形成される。
図４、５では、隣接する溝部１０１、１０１において、セレーション１０２Ａが長手方向に互い違いに配置されているが、セレーション１０２Ａの配置態様は特に制限されない。

端子金具１を被覆電線２に圧着する場合、被覆電線２の端末部から露出する芯線２１を端子金具１のワイヤーバレル部１０に載置するとともに、被覆電線２の端末部の絶縁被覆２２を端子金具１の被覆バレル部１２に載置する。この状態で端子金具１をアンビル（鉄製の台）上に位置決めし、端子金具１の上方に配置されたクリンパを下降させ、ワイヤーバレル部１０を所定の圧縮力で押し潰す。これにより、ワイヤーバレル部１０は、クリンパの内面形状に応じて芯線２１を包み込むようにかしめられる（図６参照）。

このとき、被覆電線２の最外周に配置された６本の導体素線２１１のそれぞれが、溝部１０１に落とし込まれるようにする。半自動のクリンパ圧着の場合は、例えば作業者が目視により調整すればよい。また、自動のクリンパ圧着の場合は、例えばワイヤーバレル部１０への芯線２１の載置状態を監視し、この載置状態を示す信号（例えばモニターからの映像信号）に基づいて被覆電線２を回転させる機構を設けておけばよい。

上述した圧着工程により、端子金具１は被覆電線２に圧着される。圧着後のワイヤーバレル部１０の断面は図６に示すようになる。すなわち、最外周の導体素線２１１がそれぞれ溝部１０１に落とし込まれて固定されるとともに、溝部１０１に形成されたセレーション１０２Ａが導体素線２１１に対して弧を描くように直角に食い込む。
これにより、導体素線２１１の表面に形成された酸化皮膜が効率よく破壊され、導体素線２１１の新生面とワイヤーバレル部１０が電気的に接続される。また、被覆電線２の端子金具１からの抜けが効果的に防止される。

このように、実施の形態に係る端子金具１は、芯線２１を把持して包み込むように圧着されるワイヤーバレル部１０と、接続相手（ここでは雄型端子金具）に接続される接続部１１とを備える。
そして、ワイヤーバレル部１０の内面に、芯線２１の外周形状に応じた断面円弧形状の溝部１０１が複数条（ここでは６条）形成されるとともに、溝部１０１にセレーション１０２が形成される。

具体的には、セレーション１０２は、溝部１０１の内面から突出する凸型のセレーション１０２Ａで構成される。より具体的には、セレーション１０２Ａは、溝部１０１の円弧形状に沿って形成される部分円環形状を有し、長手方向に所定間隔で形成される。

端子金具１によれば、それぞれの溝部１０１に導体素線２１１がはまり込み、芯線２１が固定された状態でワイヤーバレル部１０がかしめられるので、導体素線２１１には均一な圧縮力が加わることとなる。したがって、圧着時の導体素線２１１の変形が抑制されるので、引張強度の向上を図ることができる。また、従来の端子金具を圧着する場合に比較して、圧着条件（圧縮力）を緩和しても、同等の引張強度を実現することができる。

また、溝部１０１の内面に形成されたセレーション１０２Ａが芯線２１に確実に食い込むため、導体素線２１１の表面に形成された酸化皮膜が効率的に破壊されて良好な電気的接続性を得ることができる。さらには、端子金具１と芯線２１との密着性が飛躍的に向上するので、高い電線保持性を確保できる。したがって、端子金具１によれば、圧着接続信頼性が格段に向上する。

特に、導体素線２１１がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている場合、表面に強固な酸化皮膜が形成されやすく、圧着時の素線変形が大きくなるため有用である。

ここで、導体素線２１１の直径をＤ₀としたとき、溝部１０１の深さｄ（図５参照）は、０．１Ｄ₀以上０．５Ｄ₀以下であることが好ましい。例えば、導体素線径Ｄ₀が０．４ｍｍの場合、溝部１０１の深さｄの好適な範囲は、０．０４ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下となる。溝部１０１の深さｄを上記範囲とすることで、圧着時に、それぞれの溝部１０１に導体素線２１１を１本ずつ落とし込んで、容易に拘束することができる。
なお、隣接する溝部１０１、１０１の間隔ｇ（図５参照）は、溝部１０１の深さｄに依存する。すなわち、溝部１０１の深さｄが浅いほど間隔ｇは広くなり、深さｄが深いほど間隔ｇは狭くなる。例えば、溝部１０１の深さｄが０．５Ｄ₀（導体素線２１１の半径に相当）である場合、間隔ｇは０となる。

また、個々のセレーション１０２Ａの高さｈ（図５参照）は、０．１ｄ以上０．５ｄ以下（ｄ：溝部１０１の深さ）であることが好ましい。さらには、セレーション１０２Ａは、幅ｗ（図５参照）が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で、間隔Ｌ（図５参照）が０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
これにより、セレーション１０２Ａの導体素線２１１への食い込みによって導体素線２１１の引張強度が低下することなく、導体素線２１１の表面に形成された酸化皮膜を効率よく破壊して電気的接続性を向上できるとともに、所望の電線保持性を確保できる。

［変形例］
図７は、変形例に係るワイヤーバレル部１０を展開した状態を示す平面図である。
図７に示すように、変形例に係るワイヤーバレル部１０においては、ワイヤーバレル部１０の内面に、被覆電線２の芯線２１の撚り方向に沿って、所定深さｄを有する断面円弧形状の溝部１０１が形成される。また、溝部１０１には、端子金具１の圧着接続信頼性を向上させるための凸型のセレーション１０２が形成される。これらの構成は、実施の形態で示したワイヤーバレル部１０（図４参照）と同様である。

変形例では、セレーション１０２として、矩形状（平行四辺形状を含む）のセレーション１０２Ｂが採用される。セレーション１０２Ｂは、溝部１０１の円弧形状に沿って所定間隔で、かつ長手方向に所定間隔で形成される。すなわち、セレーション１０２Ｂは、それぞれの溝部１０１において縦横に点在して配置される。
ワイヤーバレル部１０において、溝部１０１に上述したセレーション１０２Ｂを形成することにより、実施の形態で説明したのと同様の効果が奏される。

ここで、個々のセレーション１０２Ｂの高さｈ（図５参照）は、０．１ｄ以上０．５ｄ以下（ｄ：溝部１０１の深さ）であることが好ましい。さらに、セレーション１０２Ｂは、一辺の長さが０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ、長手方向の間隔が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、溝部１０１の円弧形状に沿って２〜３個形成されることが好ましい。
これにより、セレーション１０２Ｂの導体素線２１１への食い込みによって導体素線２１１の引張強度が低下することなく、導体素線２１１の表面に形成された酸化皮膜を効率よく破壊して電気的接続性を向上できるとともに、所望の電線保持性を確保できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、溝部１０１に形成されるセレーションの形状は、実施の形態及び変形例で示したセレーション１０２Ａ、１０２Ｂに限定されない。溝部１０１に形成されるセレーション１０２は、例えば溝や矩形状の凹み等の凹型のセレーションであってもよいし、円柱状の凸型又は凹型のセレーションであってもよい。

実施形態では、本発明を適用しうる端子金具１として雌型の接続部を有する雌型端子金具を示したが、接続部１１の構成は実施の形態で説明したものに限定されない。例えば、雄型端子金具、リング型端子金具、フック型端子金具、Ｙ型端子金具等、ワイヤーバレル部を有する様々な端子金具に、本発明を適用することができる。
また、被覆電線２の導体素線２１１は、銅又は銅合金で構成されていてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 端子金具
１０ ワイヤーバレル部
１０１ 溝部
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ セレーション
１１ 接続部
１２ 被覆バレル部
２ 被覆電線
２１ 芯線
２１１ 導体素線
２２ 絶縁被覆

Claims (11)

1. 複数の導体素線を撚り合わせてなる芯線の外周面に絶縁被覆が施された被覆電線の端末部に装着される端子金具であって、
   前記芯線を把持して包み込むように圧着されるワイヤーバレル部と、
   接続相手に接続される接続部と、を備え、
   前記ワイヤーバレル部の内面に、前記導体素線の直径と略同一直径の断面円弧形状の溝部が、前記芯線の撚り方向に沿って前記芯線の最外周の導体素線数に対応して複数条形成されるとともに、前記溝部にセレーションが形成されていることを特徴とする端子金具。
2. 前記導体素線の直径をＤ₀としたとき、前記溝部の深さが、０．１Ｄ₀以上０．５Ｄ₀以下であることを特徴とする請求項１に記載の端子金具。
3. 前記セレーションが、前記溝部の内面から突出する凸型のセレーションであることを特徴とする請求項１又は２に記載の端子金具。
4. 前記溝部の深さをｄとしたとき、
   前記凸型のセレーションの高さが、０．１ｄ以上０．５ｄ以下であることを特徴とする請求項３に記載の端子金具。
5. 前記凸型のセレーションは、前記溝部の円弧形状に沿って形成される部分円環形状を有し、長手方向に所定間隔で形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の端子金具。
6. 前記凸型のセレーションは、幅が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で、間隔が０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の端子金具。
7. 前記凸型のセレーションは、矩形状を有し、前記溝部の円弧形状に沿って所定間隔で、かつ長手方向に所定間隔で形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の端子金具。
8. 前記凸型のセレーションは、一辺の長さが０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下で、長手方向の間隔が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、前記溝部の円弧形状に沿って２〜３個形成されていることを特徴とする請求項７に記載の端子金具。
9. 前記導体素線が、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の端子金具。
10. 当該端子金具の全体が、黄銅又はリン青銅で構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の端子金具。
11. 被覆電線の端末部に、請求項１から１０のいずれか一項に記載の端子金具が圧着されていることを特徴とする端子金具付き被覆電線。

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