(57)【要約】【課題】圧着部内に結露が生じる使用環境下であっても、圧着部におけるアルミニウム電線導体の腐食を抑制でき、長期間にわたって安定した電気導通が得られる接続構造体等を提供する。【解決手段】本発明の接続構造体１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電線導体21を絶縁層22で被覆してなる電線20と、銅又は銅合金からなる端子10とを有し、電線20は、先端部分20aに、電線導体21が露出した導体露出部分23と、電線導体21が絶縁層22で被覆された電線部分24とを有し、この先端部分20ａは、端子10とともに圧着部11を形成し、圧着部11は、先端部分20ａが外部に露出するのを遮断する密閉構造を有し、密閉構造内における、前記先端部分20ａの表面及び前記端子10の表面に存在する腐食促進成分の量が合計で１μｇ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電線導体を絶縁層で被覆してなる電線と、銅又は銅合金からなる端子とを有する接続構造体において、
前記電線は、先端部分に、前記電線導体が露出した導体露出部分と、前記電線導体が絶縁層で被覆された電線部分とを有し、該先端部分は、前記端子とともに圧着部を形成し、
前記圧着部は、前記先端部分が外部に露出するのを遮断する密閉構造を有し、
前記密閉構造内における、前記先端部分の表面及び前記端子の表面に存在する腐食促進成分の量が、合計で１μｇ以下である接続構造体。
【請求項２】
前記端子の密閉構造が、溶接により形成した溶接管構造である、請求項１記載の接続構造体。
【請求項３】
前記腐食促進成分が、塩素、臭素、ヨウ素及びそれらを含む化合物からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１または２記載の接続構造体。
【請求項４】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電線導体を絶縁層で被覆してなる電線と、銅又は銅合金からなる端子とを有する接続構造体の製造方法において、
前記電線導体の、前記電線導体が露出した導体露出部分と、前記電線導体が絶縁層で被覆された電線部分とを有する先端部分を、前記端子とともに圧着して、該先端部分が外部に露出するのを遮断する密閉構造を有する圧着部を形成するに先立ち、前記先端部分の表面及び前記端子の表面に存在する腐食促進成分の量をそれぞれ検査し、両表面の腐食促進成分の量が、合計で１μｇ以下になるように管理することを特徴とする接続構造体の製造方法。
【請求項５】
前記腐食促進成分が、塩素、臭素、ヨウ素及びそれらを含む化合物からなる群より選択される少なくとも１種である請求項４記載の接続構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電線導体（以下、単に「アルミニウム電線導体」という。）と、銅又は銅合金からなる端子（以下、単に「銅端子」という。）とを有する接続構造体に関し、圧着部内に結露が生じる使用環境下であっても、圧着部におけるアルミニウム電線導体の腐食を抑制でき、長期間にわたって安定した電気導通が得られる接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用組み電線、いわゆるワイヤハーネスにおける電線接続部は、電線の先端部分を端子により圧着して形成するのが一般的である。通常、組み電線には、銅又は銅合金よりなる電線導体が用いられるが、最近では、軽量化を目的としてアルミニウム電線導体の使用が検討され始めている。
【０００３】
しかし、従来の電線接続部における圧着部は、通常、電線導体が露出する構造となっているため、電線導体としてアルミニウム電線導体を用いた場合、外界に存在する水が圧着部に浸入しやすい使用環境下にあり、この使用環境下で圧着部に水が浸入すると、電線導体のアルミニウムと、端子の銅とが浸入してきた水を介して局部電池を形成し、電位差が生じる結果、電線導体のアルミニウムが腐食するという問題が挙げられる。
【０００４】
上記問題を解決するための従来の手段としては、例えば特許文献１に記載されているように、圧着部全体を樹脂によりモールドする樹脂モールド法や、特許文献２に記載されているように、電線導体が挿入されて圧着される端子の部分を、一端が封止された管状溶接管形状にする管状部圧着法のように、圧着部を密閉構造として形成することが有用である。
【０００５】
樹脂モールド法は、外界に存在する水が圧着部に浸入するのを有効に防止することができるものの、形成されたモールド部が肥大化する結果として、コネクタハウジングのサイズを大きくする必要が生じ、これに伴って、コネクタ全体のサイズも大きくなってしまうこととなり、組み電線全体を高密小型に成形することができないという問題が挙げられる。
【０００６】
また、圧着部を樹脂で被覆しても、被覆樹脂の圧着部内部への流れ込みや硬化が不十分となって、電線導体及び端子内面と樹脂被覆層との間に隙間が生じる場合がある。その際、圧着部内に結露によって水分が発生するような使用環境下において、圧着前の電線導体及び電線被覆の表面や端子表面に塩素等の不純物成分が付着していると、圧着部内の隙間に電解質水溶液を形成する場合があり、この結果、長年の使用によって、電線導体を腐食させて、圧着部での電気導通を安定して得られなくなるおそれがあった。加えて、モールド成形は、圧着後に個々の圧着部に対して処理するため、組み電線製造の工程が大きく増すこと、及び作業が煩雑である事等の問題も挙げられる。
【０００７】
一方、管状部圧着法もまた、樹脂モールド法と同様、外界に存在する水が圧着部に浸入するのを有効に防止することができるものの、圧着部内に結露によって水分が発生するような使用環境下において、圧着前の電線導体及び電線被覆の表面や端子表面に塩素等の不純物成分が付着していると、圧着部内の隙間に電解質水溶液を形成する場合があり、この結果、樹脂モールド法と同様の問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２２２２４３号公報
【特許文献２】特開２００９−１７６５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、アルミニウム電線導体と銅端子とを有する接続構造体において、圧着部内に結露が生じる使用環境下であっても、圧着部におけるアルミニウム電線導体の腐食を抑制でき、長期間にわたって安定した電気導通が得られる接続構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電線導体を絶縁層で被覆してなる電線と、銅又は銅合金からなる端子とを有する接続構造体において、
前記電線は、先端部分に、前記電線導体が露出した導体露出部分と、前記電線導体が絶縁層で被覆された電線部分とを有し、該先端部分は、前記端子とともに圧着部を形成し、
前記圧着部は、前記先端部分が外部に露出するのを遮断する密閉構造を有し、
前記密閉構造内における、前記先端部分の表面及び前記端子の表面に存在する腐食促進成分の量が、合計で１μｇ以下である接続構造体。
【００１１】
（２）前記端子の密閉構造が、溶接により形成した溶接管構造である、上記（１）記載の接続構造体。
【００１２】
（３）前記腐食促進成分が、塩素、臭素、ヨウ素及びそれらを含む化合物からなる群より選択される少なくとも１種である上記（１）または（２）記載の接続構造体。
【００１３】
（４）アルミニウム又はアルミニウム合金からなる電線導体を絶縁層で被覆してなる電線と、銅又は銅合金からなる端子とを有する接続構造体の製造方法において、前記電線導体の、前記電線導体が露出した導体露出部分と、前記電線導体が絶縁層で被覆された電線部分とを有する先端部分を、前記端子とともに圧着して、該先端部分が外部に露出するのを遮断する密閉構造を有する圧着部を形成するに先立ち、前記先端部分の表面及び前記端子の表面に存在する腐食促進成分の量をそれぞれ検査し、両表面の腐食促進成分の量が、合計で１μｇ以下になるように管理することを特徴とする接続構造体の製造方法。
【００１４】
（５）前記腐食促進成分が、塩素、臭素、ヨウ素及びそれらを含む化合物からなる群より選択される少なくとも１種である上記（４）記載の接続構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アルミニウム電線導体と銅端子とを有する接続構造体において、圧着部内に結露が生じる使用環境下であっても、圧着部におけるアルミニウム電線導体の腐食を抑制でき、長期間にわたって安定した電気導通が得られる接続構造体及びその製造方法を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に従う代表的な接続構造体を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示す接続構造体を構成する銅端子の斜視図である。
【図３】本発明の接続構造体の他の実施形態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明に従う接続構造体の好ましい実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態は、いずれも本発明を説明するために使用した例にすぎず、本発明の範囲において、種々の実施形態を採用することが可能である。
【００１８】
図１は本発明の代表的な実施形態である、電線の接続構造体（例えば、ワイヤハーネスの端末の構造）の縦断面を模式的に示したものであり、また、図２は、図１に示す接続構造体を形成する前の銅端子を示したものである。
【００１９】
図１に示す接続構造体１は、端子１０と電線２０とで主に構成されている。
【００２０】
端子１０は、銅又は銅を主成分とした銅合金からなり、電線２０の先端部が圧着固定される筒状圧着部１１と、他の端子のプラグタイプのコネクタ部に電気接続可能であるレセプタクルタイプのコネクタ部１２と、筒状圧着部１１およびコネクタ部１２とを連結するトランジション部１３とを備えている。なお、図１では、コネクタ部１２をレセプタクルタイプのコネクタ部１２として構成した場合を示してあるが、他の端子のコネクタ部をレセプタクルタイプのコネクタ部とし、本発明の接続構造体を構成する端子１０のコネクタ部１２を、プラグタイプのコネクタ部としてもよく、コネクタ部１２の形状については特に限定はしない。
【００２１】
電線２０は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分としたアルミニウム合金からなる電線導体２１と、この電線導体２１の周りを被覆する絶縁層２２とで構成された被覆電線である。なお、図１では、電線導体２１を１本の電線導体として示しているが、電線導体２１が、複数本を撚り合わせた撚り線として構成してもよく、特に限定はしない。
【００２２】
また、電線２０の先端部２０ａは、端子１０とともに圧着されて圧着部１１を形成する。なお、ここでいう電線２０の先端部２０ａとは、電線２０の絶縁層２２が皮剥ぎされて電線導体２１が露出した導体露出部分２３と、電線導体２１が絶縁層２２で被覆された電線部分、より厳密には、少なくとも圧着部１１内に収容される、電線導体２１が絶縁層２２で被覆された電線部分とを意味し、この先端部２０ａの長さ寸法Ｌは、圧着部１１の内寸法に応じて適宜決定される。
【００２３】
また、圧着部１１は、電線２０の先端部分２０ａが外部に露出するのを遮断する密閉構造を有している。図１に示す接続構造体１で密閉構造を形成する方法は、端子１０の筒状圧着部１１に、電線２０の先端部２０ａを差し込んだ後、導体圧着部１４をかしめ圧着することで、電線導体２１の露出した導体露出部分２３が導体圧着部１４の内面と接触して電気導通が得られるように固定され、さらに、被覆圧着部１５をかしめ圧着することで、電線２０の先端部２０ａを構成する電線部分２４が、被覆圧着部１４の内面と接触して固定される。電線２０のうち、導体露出部分２３の径は、前記電線部分２４の径よりも小さいことに対応して、導体圧着部１４と被覆圧着部１５との間には縮径部２６が形成されている。
【００２４】
なお、図１では、密閉構造を、溶接により形成した溶接管構造とし、端子１０の圧着部１１を筒状圧着部として電線２０の先端部分２０ａ、特に導体露出部分２３が外部に露出するのを遮断するクローズドバレル構造の場合を示したが、この構成だけには限定されず、例えば図３に示すように、圧着部１１をオープンバレル構造で構成し、この圧着部１１の全体を樹脂２５によりモールドして構成する場合であってもよい。
【００２５】
そして、本発明では、前記密閉構造内における、電線２０の先端部分２０ａの表面、及び端子１０、より厳密には、図１の構成では、端子１０の圧着部１１の内面、図３の構成では、端子１０の圧着部１１の内外表面に存在する腐食促進成分の量を、合計で１μｇ以下にすることを必須の発明特定事項とする。すなわち、腐食促進成分の存在する量を合計で１μｇ以下とすることにより、電線の接続構造体の密閉構造内において、結露等により水分が付着するような使用環境下であったとしても、アルミニウム電線導体２１や端子１０の腐食を効果的に抑制でき、この結果、長期間にわたって安定した電気導通を得ることができる。
【００２６】
本発明では、腐食促進成分は、特に限定されないが、例えば、塩素、臭素、ヨウ素及びそれらを含む化合物からなる群より選択される１種以上の成分が挙げられる。腐食促進成分は、塩素、臭素、ヨウ素及びそれらを含む化合物からなる群より選択される１種以上が含まれていれば、どのような形態であってもよく、例えば、塩素の単体でもよく、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩素の化合物でもよい。
【００２７】
（製造方法）
次に、本発明の接続構造体１の製造方法の一例について以下で説明する。
まず、端子１０は、金属基材（例えば、銅、銅合金など）からなる条材を、平面展開した端子形状に打ち抜き、この打ち抜いた条材を曲げ加工することによってコネクタ部１２や筒状圧着部１１を成形し、筒状圧着部１１については、平面からの曲げ加工では正面視の断面形状がＣ字型となっているので、Ｃ字型の開放部分を溶接によって接合されることにより製造する。好ましい溶接方法としては、例えば、この筒状圧着部１１をファイバレーザによってレーザ溶接する方法が挙げられる。さらに、筒状圧着部１１のトランジション部側の端部をつぶし、重ね合わせ溶接をすると、密閉性がさらに向上するので望ましい。
【００２８】
次に、電線２０の先端部分２０ａの一部を構成する、絶縁層２２が皮剥ぎされた電線導体２１の導体露出部分２３を形成する。
【００２９】
その後、電線２０の先端部分２０ａを、端子１０の筒状圧着部１１内に挿入し、電線２０の先端部分２０ａと、端子１０の圧着部１１とを、導体圧着部１４と被覆圧着部１５とで２段圧着することによって、密閉構造の接続構造体１を製造することができる。
【００３０】
そして、本発明の接続構造体１の製造方法では、電線導体２１の先端部分を、圧着端子１０とともに圧着して筒状圧着部１１を形成するに先立ち、電線２０の先端部分２０ａの表面及び端子１０のバレルの内面に存在する腐食促進成分の量をそれぞれ検査する。両表面の腐食促進成分の量が合計で１μｇ以下である場合には、電線導体２１の先端部分を圧着端子１０とともに圧着して筒状圧着部１１を形成する。また、両表面の腐食促進成分の量が合計で１μｇよりも多い場合には、電線については、先端部を切断除去した後、切断端部の被覆を剥ぎ取って腐食促進成分を再度、検査するか、又は、その電線の該当するロット全ての使用を止めることが挙げられる。また、端子については、端子固体のみを洗浄して再度利用するか、その端子の該当するロットの全てを洗浄するか、該当する端子固体のみを廃棄するか、又は、端子の該当するロットの全ての使用を止めることが挙げられる。
【００３１】
腐食促進成分の検査方法としては、従来より公知の方法で、適宜、測定することができる。腐食促進成分の存在する量は、例えば、電線２０の先端部分２０ａの表面及び端子１０の表面を純水で洗浄して洗浄液を採取し、この洗浄液をイオンクロマトグラフィーによる定量分析から算出することができる。
【００３２】
この腐食促進成分の管理方法としては、得られた電線の先端部の表面及び端子の表面について、全数検査でもよく、抜き取り検査でもよいが、コスト、工程の簡素化等の面から、抜き取り検査で管理することが特に好ましい。
抜き取り検査は、電線、端子のいずれの場合でも、ロット内、ロット間のばらつきを考慮して、統計的に母集団と同一と推定できるだけの抜き取り数の検査を実施する。具体的には、電線，端子共に、ロットの先頭側、ロットの中間、ロットの後端側の３ヶ所にて、２点以上１０点以下の点数で測定することが望ましい。また、工程能力が高い場合は、腐食促進成分の量を十分に低くできる工程管理がなされていれば、検査と同等の管理がなされているので、検査を省略しても良い。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３４】
［腐食性付着物の分析］
（実施例）
アルミニウム電線として、芯線は、古河電気工業製のアルミニウム合金であるＭＳＡｌ（組成：Ｆｅ約０．２％、Ｃｕ約０．２％、Ｍｇ約０．１％、Ｓｉ約０．０４％、残部Ａｌおよび不可避不純物）を用いた。直径０．４３ｍｍφの素線１９本を撚って導体断面積２．５ｍｍ２の電線とし、押出し法によりＰＶＣ樹脂を被覆した。
端子として、古河電気工業製の銅合金ＦＡＳ−６８０（厚さ０．２５ｍｍ、Ｈ材）にリフローすずめっき処理した条材を、順送金型により端子形状へプレス成型して使用した。ＦＡＳ−６８０の合金組成は、ニッケル（Ｎｉ）を２．０〜２．８質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．４５〜０．６質量％、亜鉛（Ｚｎ）を０．４〜０．５５質量％、スズ（Ｓｎ）を０．１〜０．２５質量％、およびマグネシウム（Ｍｇ）を０．０５〜０．２質量％含有し、残部が銅（Ｃｕ）および不可避不純物である。
作業は手袋をして、サンプルには手が直接触れないようにして行った。接続構造体を製造するのと同じ寸法で、被覆されたアルミニウム電線導体の先端部分の被覆を最先端から４ｍｍ除去して、アルミニウム電線導体の露出部を作成した。圧着部を形成する、得られたアルミニウム電線導体の露出部及び電線導体が絶縁層で被覆された電線部分と、端子とを、１ｍｌの超純水で洗浄して、得られた洗浄液を採取し、イオンクロマトグラフィー（Ｄｉｏｎｅｘ社  ＩＣＳ−２１００型、カラム：Ｄｉｏｎｅｘ社製  ＡＳ２０、サイズ４φ×２５０ｍｍ）を使用して、溶離液（イオンクロマトの展開溶媒）として、１５ｍＭ（ミリモル）のＫＯＨ水溶液を使用して、温度３０℃で塩素イオンの定量分析を行った。
なお、本発明の実施形態である図１で示した態様（以下、溶接管端子構造という）については、圧着前の端子について、切断してバレル部のみを取り出し、外表面側をマスキングして洗浄用サンプルとした。
また、本発明の実施態様である図３で示した態様（以下、樹脂被覆端子構造という）については、電線を端子に圧着後、樹脂被覆をせずに、樹脂で被覆する部位（箱側トランジッション部−ワイヤバレル部−インシュレーションバレル側トランジッション部−インシュレーションバレル部に渡る端子のバレル側一体）を切り出し、これを洗浄用サンプルとした。なお、樹脂で被覆する部位は全て洗浄対象とし、樹脂で被覆しない部位は、洗浄前にマスキングして洗浄対象から除外した。
得られた結果を表１に示す。
【００３５】
（比較例）
素手で作業を行い、意図的にサンプルを直接手で触れること以外は、実施例と同様にして作業を行い、イオンクロマトグラフィーにより塩素イオンの定量分析を行った。なお、手で触れる程度は、電線被覆を除去した後、電線導体を直接指で挟んで持つことを１回、端子のバレル内面を指で触れることを１回行った。得られた結果を表１に示す。
【００３６】
［耐久性試験］
（実施例）
作業は手袋をして、サンプルには手が直接触れないようにして行った。腐食性付着物の分析評価で製造したサンプルと同様に製造して得られたサンプルを使用して、下記に示す接続構造体の製造方法により、接続構造体を製造した。
得られた接続構造体のサンプルを使用して、以下の条件で耐久性試験を行った。
サンプルを、−４０℃〜１２０℃の片側１時間だけ保持することを１サイクルとし、全１００サイクル行い、温度サイクル試験を行った。温度サイクル試験前後での接続構造体サンプルの抵抗値の変化を測定した。
また、温度サイクル試験後、接続構造体の圧着部を解体して、得られたアルミニウム電線及び端子の腐食状況を目視により観察した。
得られた結果を表２にまとめて示す。
【００３７】
（比較例）
素手で作業を行い、意図的にサンプルを直接手で触れること以外は、実施例と同様にして作業を行い、温度サイクル試験前後での接続構造体サンプルの抵抗値の変化を測定した。
また、温度サイクル試験後の、接続構造体の圧着部を解体して、アルミニウム電線及び端子の腐食状況を目視により観察した。なお、耐久性試験における堆積物の分析は、ＥＤＸにより行った。
得られた結果を表２にまとめて示す。
【００３８】
〔接続構造体の製造〕
以下の方法により、接続構造体を製造した。
＜溶接管端子を有する接続構造体＞
電線導体の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線として、直径０．３６mmのアルミニウム電線導体を７つ撚りした０．７５mm２のものを使用した。被覆電線の端部の絶縁被覆を皮剥ぎして、電線導体が被覆電線の長手方向に所定の長さ露出した状態とした。被覆電線の端子として、表面が錫メッキされたクローズドバレルタイプを使用した。端子の板厚は０．２５mm、被覆圧着部の内径は１．６mm、導体圧着部の内径は１．６mmとした。なお、被覆圧着部と導体圧着部は一体となっている構造とした。
被覆電線を端子の被覆圧着部側の端部から挿入し、かしめ治具を用いて、被覆圧着部をかしめて被覆電線の端部のうち絶縁被覆が皮剥ぎされていない部位（つまり、絶縁被覆の先端部近傍）を圧着し、導体圧着部をかしめて電線導体の露出した部位を圧着することで、被覆電線に端子を固定した。
【００３９】
＜樹脂被覆端子を有する接続構造体＞
電線導体の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線として、直径０．３６mmのアルミニウム電線導体を７つ撚りした０．７５mm２のものを使用した。被覆電線の端部の絶縁被覆を皮剥ぎして、電線導体が被覆電線の長手方向に所定の長さ露出した状態とした。被覆電線の端子として、表面が錫メッキされたオープンバレルタイプを使用した。端子の板厚は０．２５mmである。
被覆電線を端子の被覆圧着部側の端部から挿入し、かしめ治具を用いて、被覆圧着部をかしめて被覆電線の端部のうち絶縁被覆が皮剥ぎされていない部位（つまり、絶縁被覆の先端部近傍）を圧着し、導体圧着部をかしめて電線導体の露出した部位を圧着することで、被覆電線に端子を固定した。その後、樹脂で圧着部を被覆した。
【００４０】
【表１】
2014164925.tif 000003
【００４１】
【表２】
2014164925.tif 000004
【００４２】
なお、本実施例では、端子圧着時の作業者の手に由来する腐食促進物質についてのみ記載したが、腐食促進物質は端子のメッキ液、端子プレス時の油や洗浄剤、電線素線の伸線、撚り線加工時の油や洗浄剤、被覆材中の添加剤等に由来するものであっても良く、いずれの場合でも、端子の密閉構造内における腐食促進物質の量が１μｇ以下であれば、本発明が適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、アルミニウム電線導体と銅端子とを有する接続構造体において、圧着部内に結露が生じる使用環境下であっても、圧着部におけるアルミニウム電線導体の腐食を抑制でき、長期間にわたって安定した電気導通が得られる接続構造体及びその製造方法を提供することが可能になった。本発明の接続構造体は、特に車載用のワイヤハーネスの分野に最適である。
【符号の説明】
【００４４】
１、１Ａ  接続構造体
１０  端子
１１  圧着部
１２  コネクタ部
１３  トランジション部
１４  導体圧着部
１５  被覆圧着部
２０  電線
２０ａ  電線の先端部分
２１  電線導体
２２  絶縁層
２３  導体露出部分
２４  電線の先端部分を構成する電線部分
２５  樹脂
２６  縮径部
【図１】
2014164925.tif 000005
【図２】
2014164925.tif 000006
【図３】
2014164925.tif 000007