(57)【要約】【課題】接触抵抗の増大を抑えつつ、端子金具の伸び率を抑える。【解決手段】本発明の端子付き圧着電線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯線１５を有する電線１４と、電線１４の一部に露出させた芯線１５を圧着する電線圧着部１２を有する端子金具１０とを備え、電線圧着部１２の圧着後における高さ寸法Ｈを幅寸法Ｗで除することにより算出された数値をハイトワイド比（Ｈ／Ｗ）とし、電線圧着部１２の圧着後における芯線１５の総断面積Ｓ１を電線圧着部１２の圧着前における芯線１５の総断面積Ｓ２で除することにより算出された数値を圧縮率（Ｓ１／Ｓ２）としたときに、ハイトワイド比は０．５以上０．６以下に設定され、かつ、圧縮率は５５％以上６５％以下に設定されていることを特徴とする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯線を有する電線と、
前記電線の一部に露出させた芯線を圧着する電線圧着部を有する端子金具とを備え、
前記電線圧着部の圧着後における高さ寸法Ｈを幅寸法Ｗで除することにより算出された数値をハイトワイド比（Ｈ／Ｗ）とし、前記電線圧着部の圧着後における前記芯線の総断面積Ｓ１を前記電線圧着部の圧着前における前記芯線の総断面積Ｓ２で除することにより算出された数値を圧縮率（Ｓ１／Ｓ２）としたときに、前記ハイトワイド比は０．５以上０．６以下に設定され、かつ、前記圧縮率は５５％以上６５％以下に設定されていることを特徴とする端子付き圧着電線。
【請求項２】
前記ハイトワイド比は０．５５に設定され、かつ、前記圧縮率は６０％に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の端子付き圧着電線。
【請求項３】
前記電線圧着部は、前記端子金具の底板の両側縁から立ち上がる一対のバレル片を備えて構成され、一方の前記バレル片の先端は、他方の前記バレル片側に折り曲げられて前記底板に向けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端子付き圧着電線。
【請求項４】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯線を有する電線の一部に端子金具が圧着されてなる端子付き圧着電線の製造方法であって、
電線圧着部を有する端子金具の前記電線圧着部に前記芯線を配置し、前記芯線と前記電線圧着部とを一対の金型で挟み付けて圧着することにより、前記芯線と前記電線圧着部とが導通可能に接続されるようになっており、
前記電線圧着部の圧着後における高さ寸法Ｈを幅寸法Ｗで除することにより算出された数値をハイトワイド比（Ｈ／Ｗ）とし、前記電線圧着部の圧着後における前記芯線の総断面積Ｓ１を前記電線圧着部の圧着前における前記芯線の総断面積Ｓ２で除することにより算出された数値を圧縮率（Ｓ１／Ｓ２）としたときに、前記ハイトワイド比は０．５以上０．６以下に設定され、かつ、前記圧縮率は５５％以上６５％以下に設定されていることを特徴とする端子付き圧着電線の製造方法。
【請求項５】
前記ハイトワイド比は０．５５に設定され、かつ、前記圧縮率は６０％に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の端子付き圧着電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子付き圧着電線および端子付き圧着電線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電線の端末に接続される端子金具として、電線の端末に露出させた芯線を圧着する電線圧着部を備えたものが知られている。この電線圧着部は、端子金具の底板の両側縁から立ち上がる一対のバレル片を有しており、底板上に芯線を配置した上でアンビルとクリンパによって上下方向からかしめ付けることにより芯線と電線圧着部とが導通可能に接続されるようになっている。
【０００３】
ところで、電線圧着部においてバレル片によって芯線を具体的にどのような圧着形状とするかという問題は、一般に圧着機におけるクリンプハイト（電線圧着部の高さ寸法）の値によって管理されていた。電線接続部の形状のパラメータとしてはクリンプワイド（電線圧着部の幅寸法）もあるが、これは端子金具を収容するコネクタハウジングのキャビティ寸法等によって決定されており、その値はアンビルとクリンパの形状によって一律に定まってしまうため、圧着機でクリンパをアンビルに向かってどこまで押し下げるか（これがクリンプハイトを決定する）だけが圧着時に調整可能となっているからである。
【０００４】
従来、銅または銅合金（以下、単に「銅」という。）からなる芯線を有する銅電線を圧着する場合、クリンプハイトは一般的には芯線の圧着が比較的低圧縮となるように（次述するアルミ電線を圧着する場合よりも緩やかな圧着率で）調整されていた。
【０００５】
ところが、近年、電線を軽量化する目的や銅電線に代わる代替材料としてアルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、単に「アルミニウム」という。）からなる芯線を有するアルミ電線を車両用のワイヤハーネスに用いることが検討されている。アルミニウムは、銅よりも剛性が高く、また、表面に非導電性の被膜が形成されやすいという性質を有している。このため、アルミ電線の圧着は、銅電線よりも高圧縮となるように圧着しなければならないとされている。高圧縮の圧着を行うことで、非導電性の被膜が破壊されやすくなり、冷熱サイクルを受けても接触抵抗の増加を防ぐことができるからである。
【０００６】
しかしながら、アルミ電線はアルミニウムであるのに対して、端子金具は一般に銅合金ないし黄銅材を母材としているため、高圧縮の圧着を行うと、電線圧着部が銅電線の場合よりも大きく伸びてしまうという問題が顕在化してきた。そこで、高圧縮の圧着による電線圧着部の伸び率を抑えるべく、例えば伸び率の小さい高価な材料で端子金具を形成したり、端子金具の形状を工夫するなどの手法によって解決する試みがなされてきた。
【０００７】
以上のように、アルミ電線を圧着する場合には高圧縮が求められるため、端子金具の伸び率が大きくならざるを得ない。かといって、圧縮率を緩和すると、冷熱サイクルを受けることで接触抵抗が増大するため、圧縮率を緩和することはできない。このため、アルミ電線を圧着する限りは、端子金具の伸び率を抑えることと、接触抵抗の増大を抑えることとを両立させることは極めて困難であると考えられていたのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−７３９５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１２７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、端子金具の伸び率を小さめに抑えつつ、冷熱サイクルを受けても電線と電線圧着部との接触抵抗の増大を抑えることができる圧着電線および圧着電線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】
本発明者らによる多くの実験によると、クリンプハイトとクリンプワイドとの値を、圧縮率のみに着目して管理するのではなく、特定の圧縮率の範囲内では、それに加えてクリンプハイト（Ｈ）をクリンプワイド（Ｗ）で除することにより算出された値（以下「ハイトワイド比」という）がある範囲となるように圧着条件を管理すると、端子金具の伸び率を抑えることができることが究明できた。つまり、ハイトワイド比が所定の範囲よりも小さくなると、圧着による端子金具の伸び率が大きくなり、逆に、ハイトワイド比が所定の範囲よりも大きくなっても、伸び率が大きくなり、伸びが最小となるハイトワイド比が存在することを始めて見出したのである。
【００１１】
そこで、本発明の端子付き圧着電線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯線を有する電線と、前記電線の一部に露出させた芯線を圧着する電線圧着部を有する端子金具とを備え、前記電線圧着部の圧着後における高さ寸法Ｈを幅寸法Ｗで除することにより算出された数値をハイトワイド比（Ｈ／Ｗ）とし、前記電線圧着部の圧着後における前記芯線の総断面積Ｓ１を前記電線圧着部の圧着前における前記芯線の総断面積Ｓ２で除することにより算出された数値を圧縮率（Ｓ１／Ｓ２）としたときに、前記ハイトワイド比は０．５以上０．６以下に設定され、かつ、前記圧縮率は５５％以上６５％以下に設定されていることを特徴としている。
【００１２】
さらに、前記ハイトワイド比は０．５５に設定され、かつ、前記圧縮率は６０％に設定されていることが好ましい。
ここで、クリンプハイトとは、端子金具（電線圧着部）の圧着断面における下端位置から上端位置までの高さ方向における寸法をいい、クリンプワイドとは、端子金具（電線圧着部）の圧着断面における左端位置から右端位置までの幅方向における寸法をいう。なお、高さ方向と幅方向は、芯線の軸方向に対して直交する面内において互いに直交する方向に延出している。
【００１３】
また、圧縮率とは、電線圧着部の圧着後における芯線の総断面積Ｓ１を電線圧着部の圧着前における芯線の総断面積Ｓ２で除することにより算出された数値である。なお、電線圧着部の圧着前における芯線の総断面積Ｓ２とは、（芯線を構成する１本あたりの素線の断面積）＊（素線の本数）で算出された数値であり、電線圧着部の圧着後における芯線の総断面積Ｓ１とは、圧着後の断面形状から算出された実測値である。
【００１４】
また、端子金具の伸び率とは、（圧着後における端子金具の全長）／（圧着前における端子金具の全長）で算出された数値であり、端子金具の全長とは、電線圧着部によって圧着される芯線の軸方向における端子金具の寸法のことである。なお、圧着後における端子金具の全長とは、圧着後の端子金具の全長を実測して得られた値である。
【００１５】
さて、図６は、ハイトワイド比を０．５５に設定し、圧縮率を６０％に設定することで得られた圧着断面を示している。図６における端子金具２０は、底板２１と、底板２１の両側縁から立ち上がる一対のバレル片２２と、底板２１および両バレル片２２によってかしめられた芯線２３とから構成されている。また、図６におけるクリンプハイトはＨ１で示した寸法であり、図６におけるクリンプワイドはＷ１で示した寸法である。図６の圧着断面は、本発明における理想的な圧着形状をなしており、ハイトワイド比（Ｈ１／Ｗ１）が０．５５となっている。
【００１６】
次に、図７は、ハイトワイド比を０．７８に設定し、圧縮率を６０％に設定することで得られた圧着断面を示している。図７における端子金具３０は、底板３１と、底板３１の両側縁から立ち上がる一対のバレル片３２と、底板３１および両バレル片３２によってかしめられた芯線３３とから構成されている。また、図７におけるクリンプハイトはＨ２で示した寸法であり、図７におけるクリンプワイドはＷ２で示した寸法である。
【００１７】
図７では、ハイトワイド比（Ｈ２／Ｗ２）が所定の範囲内（０．５以上０．６以下）よりも大きめに設定されているため、圧縮率が所定の範囲内（５５％以上６５％以下）に設定されているとしても、端子金具３０の伸び率が図６の端子金具２０よりも大きめとなっている。このような挙動を示す理由として、以下のように考えられる。
【００１８】
バレル片３２のうち上面Ｒを構成する部分（バレル上部）では、上面Ｒが小さいため、バレル片３２の先端が丸くなり、丸まった分だけ板厚が増す方向に作用し、剛性が高くなる（すなわち伸びにくくなる）ものと考えられる。
【００１９】
次に、バレル片３２のうち垂直面Ｖを構成する部分（バレル中部）では、荷重がかかる方向（垂直方向）と同じ方向にバレル片３２が立っているため、荷重がかかることで板厚が増す方向に作用し、剛性が高くなる（すなわち伸びにくくなる）と考えられる。
【００２０】
一方、底板３１（バレル下部）では、荷重がかかることで板厚が減る方向に作用するため、伸びやすくなる。また、端子金具３０全体としては一定の荷重がかかっており、上記したように、バレル上部およびバレル中部は剛性が高く伸びにくいため、荷重が底板３１に集中しやすくなり、余計に伸びやすくなるものと考えられる。
【００２１】
最後に、図８は、ハイトワイド比を０．４４に設定し、圧縮率を６０％に設定することで得られた圧着断面を示している。図８における端子金具４０は、底板４１と、底板４１の両側縁から立ち上がる一対のバレル片４２と、底板４１および両バレル片４２によってかしめられた芯線４３とから構成されている。また、図８におけるクリンプハイトはＨ３で示した寸法であり、図８におけるクリンプワイドはＷ３で示した寸法である。
【００２２】
図８では、ハイトワイド比が所定の範囲内（０．５以上０．６以下）よりも小さめに設定されているため、圧縮率が所定の範囲内（５５％以上６５％以下）に設定されているとしても、端子金具４０の伸び率が図６の端子金具２０よりも大きめとなっている。このような挙動を示す理由として、以下のように考えられる。
【００２３】
バレル片４２のうち上面Ｒを構成する部分（バレル上部）では、上面Ｒが大きいため、バレル片４２が丸まりにくく、荷重を受けることで板厚が増す方向に作用せず、剛性が高くなりにくい。しかし、バレル片４２の先端は、バレル上部にかかった荷重によって底板４１に向かって回り込もうとするため、バレル片４２の上面Ｒにかかった荷重が底板３１に集中しやすくなる。
【００２４】
一方、図８においては、荷重がかかる方向と同じ方向（垂直方向）にバレル片４２が立っていない。すなわち、図７のバレル中部に相当する部分が倒れることでバレル上部の一部を構成しているため、図８においてはバレル中部が存在しない。この結果、底板４１においては、バレル４２の先端が近いため、バレル４２の先端から底板４１に荷重がかかりやすくなっている。このため、底板４１が伸びやすくなっている。
【００２５】
その点、本発明においては、図６の端子金具２０が図７の端子金具３０と図８の端子金具４０との中間に位置する断面形状を有しており、荷重が底板２１に集中することなく、底板２１および両バレル片２２に荷重が分散しやすくなっている。すなわち、ハイトワイド比（Ｈ１／Ｗ１）を所定の範囲内（０．５以上０．６以下）に設定することで、荷重を底板２１および両バレル片２２に分散させやすくなっている。このため、端子金具２０の伸び率が図７の端子金具３０および図８の端子金具４０よりも小さめに抑えられている。その上、圧縮率を所定の範囲内（５５％以上６５％以下）に設定しているから、冷熱サイクルを受けても接触抵抗が増大することはない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、端子金具の伸びを小さめに抑えつつ、冷熱サイクルを受けても電線と電線圧着部との接触抵抗の増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る端子金具の圧着前の状態を示す平面図
【図２】展開状態における端子金具の平面図
【図３】アンビル上の電線圧着部が配置された状態を示した断面図
【図４】アンビルとクリンパによって芯線と電線圧着部を圧着する途中の状態を示した断面図
【図５】アンビルとクリンパによって芯線と電線圧着部を圧着した状態を示した断面図
【図６】理想的な圧着形状を示す圧着断面を示した図
【図７】図６よりもハイトワイド比を大きめに設定した場合における圧着断面を示した図
【図８】図６よりもハイトワイド比を小さめに設定した場合における圧着断面を示した図
【図９】ハイトワイド比と端子伸び比率の相関データを示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図９の図面を参照しながら説明する。本実施形態における端子付き圧着電線は、電線１４の端末に端子金具１０が圧着接続された構成であり、端子金具１０を雌型の端子金具に適用した例を説明している。圧着前における端子金具１０の全体構造は図１の平面図に示すとおりである。この端子金具１０は、図２に示すように、銅合金板のフープ材をプレスで所定形状に打ち抜いた後に、折り曲げることによって図１の状態に形成される。
【００２９】
図１に示すように端子金具１０の先端側（図示下方）には、角筒形状をなす端子接続部１１が形成され、その反対側には電線圧着部１２が形成されている。端子接続部１１の内部には先端側から略Ｕ字状に折り返して形成した弾性接触片１３（図２参照）が設けられており、この端子接続部１１に対して相手側端子であるタブ端子が挿入されて弾性接触片１３に接触する。
【００３０】
電線圧着部１２に圧着接続される電線１４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯線１５を有している。電線圧着部１２は、電線１４の芯線１５を圧着する一対のワイヤバレル片１６と、電線１４をその被覆部分で圧着する一対のインシュレーションバレル片１７とからなる。ワイヤバレル片１６は半円筒状をなす底板１８の両側縁から対向状態で立ち上がる形態をなしている。インシュレーションバレル片１７も同様に底板１８の両側縁から対向状態で立ち上がる形態をなしている。ワイヤバレル片１６はインシュレーションバレル片１７よりも先端側に位置している。なお、底板１８においてワイヤバレル片１６に隣り合う位置には、電線１４の軸方向に対して直交する方向に延びる例えば３本のセレーション１９が凹設されている。
【００３１】
図８は、圧着後における電線圧着部１２の断面形状を示したものである。圧着断面では、一方のワイヤバレル片１６の先端が、他方のワイヤバレル片１６側に曲げられて電線圧着部１２の底板１８に向けられている。また、芯線１５を構成する各素線は、圧着によりかしめ変形されており、ほぼ隙間のない状態で互いに密着している。芯線１５は、セレーション１９の内部に埋め込まれており、芯線１５の表面に非導電性の被膜が形成されている場合でも、セレーション１９の開口縁で被膜が削り取られるため、冷熱サイクルを受けても接触抵抗の増大を抑えることができる。
【００３２】
次に、端子金具１０の圧着方法について図３ないし図５を参照しながら説明する。まず、圧着前における端子金具１０を圧着機（図示せず）にセットすると、図３に示すように、端子金具１０の底板１８がアンビル５０の上面に配置され、芯線１５が底板１８上に配置される。アンビル５０の上方には、クリンパ６０が配設されており、クリンパ６０をアンビル５０に向けて下降させることにより、電線圧着部１２の圧着が行われるようになっている。
【００３３】
圧着の途中では、図４に示すように、両ワイヤバレル片１６の先端がクリンパ６０の圧着面に沿って互いに近づく方向に曲げられ、両ワイヤバレル片１６の先端同士が当たり合った状態となる。この状態では、芯線１５を構成する各素線は、円形の断面形状を維持しており、各素線の間には隙間が形成されている。図４の状態からクリンパ６０をさらに下降させると、図５に示すように、芯線１５を構成する各素線が変形するとともに、各素線が隙間のない状態で互いに密着する。この後、クリンパ６０を上昇させて、圧着後における端子金具１０を取り出すと、図６に示す圧着形状を有する端子金具１０が得られる。
【００３４】
＜実施例＞
以下、実施例を挙げて本実施形態をさらに詳細に説明する。図９は、ハイトワイド比と端子金具１０の伸び比率との相関を表したグラフである。以下に示す表１ないし表３は、図９のグラフの元データである。
【表１】
2011040194.tif 000003
【表２】
2011040194.tif 000004
【表３】
2011040194.tif 000005
【００３５】
グラフ中における各データは、Ｎ＝１０の伸び率の平均データであり、各表におけるＡＶＥ．で示した数値をプロットしたものである。その他の実験条件は、図９の下部において四角で囲った範囲に記載したとおりである。図９の実験条件のうち、バレル展開長とは、図２におけるＬで示した寸法である。
【００３６】
圧縮率５５％においては、Ｈ／Ｗ＝０．５３のときに伸び率が最小（３．８％）となっており、これよりもＨ／Ｗが小さいと（Ｈ／Ｗ＝０．３６）、伸び率が大きくなっており、逆にＨ／Ｗが大きい場合においても（Ｈ／Ｗ＝０．６４）、伸び率が大きくなっている。同様に、圧縮率６０％においては、Ｈ／Ｗ＝０．５７のときに、伸び率が最小となっており、圧縮率６５％においては、Ｈ／Ｗ＝０．５９のときに、伸び率が最小となっている。
【００３７】
圧縮率７０％および７５％では、圧縮率５５％ないし６５％のグラフのように、伸び率が最小となる最下点は見られず、伸び率の小さい部分が平坦な形状となっている。なお、圧縮率７０％および７５％においては、圧縮率５５％ないし６５％の場合よりも伸び率が小さくなっているものの、冷熱サイクルを受けて接触抵抗が増大する可能性があるため、圧縮率は５５％以上６５％以下が好ましい。
【００３８】
以上のように本実施形態では、ハイトワイド比を０．５以上０．６以下に設定し、圧縮率を５５％以上６５％以下に設定することにより、端子金具の伸び率を小さく抑えつつ、冷熱サイクルを受けても接触抵抗の増大を回避できるという優れた効果を奏する。特に、ハイトワイド比を０．５５に設定し、圧縮率を６０％に設定した場合に、理想的な圧着断面形状を得ることができる。
【００３９】
＜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）上記実施形態では雌型の端子金具１０に適用しているものの、本発明によると、雄型の端子金具（タブ端子）に適用してもよい。
（２）上記実施形態では電線１４の端末に露出させた芯線１５に電線圧着部１２を圧着接続しているものの、本発明によると、電線１４の途中で被覆を除去して露出させた芯線１５に電線圧着部１２を圧着接続してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０…端子金具
１２…電線圧着部
１４…電線
１５…芯線
１６…ワイヤバレル片（バレル片）
１８…底板
【図１】
2011040194.tif 000006
【図２】
2011040194.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011040194.tif 000012
【図８】
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【図９】
2011040194.tif 000014