(57)【要約】【課題】  端子をアルミ電線に圧着するにあたって、環境の変化に関係なく、接続部の電気的特性を維持することのできるアルミ電線への端子圧着構造及び端子圧着方法並びに端子付アルミ電線の製造方法を提供する。【解決手段】  多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線４０に端子１を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、端子１がクローズドバレルタイプの端子でありかつアルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレル２１を有し、ワイヤーバレル２１のアルミ電線との導通確保領域におけるアルミ電線導体部４１の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になっている。【選択図】  図４
2005327690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、
端子がクローズドバレルタイプの端子でありかつ前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有し、
前記ワイヤーバレルのアルミ電線との導通確保領域における前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内にあることを特徴とするアルミ電線への端子圧着構造。
【請求項２】
多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着方法であって、
アルミ電線を用意するとともに、
クローズドバレルタイプの端子でありかつ前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、
前記ワイヤーバレルのアルミ電線との導通確保領域における前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように前記端子を前記アルミ電線に圧着することを特徴とするアルミ電線への端子圧着方法。
【請求項３】
多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着して端子付アルミ電線を製造する端子付アルミ電線の製造方法であって、
アルミ電線を用意するとともに、
クローズドバレルタイプの端子でありかつ前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、
前記ワイヤーバレルのアルミ電線との導通確保領域における前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように前記端子を前記アルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造することを特徴とする端子付アルミ電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ電線に圧着されて使用される端子であってアルミ電線への端子圧着構造及び端子圧着方法並びに端子付アルミ電線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車内に配索されるワイヤーハーネスは銅電線が一般的であり、導通性・強度などの特性（物性）が劣るアルミ電線はあまり使われたことがない。しかしながら、近年、車両の軽量化とリサイクル性に鑑みてアルミ電線の使用に関する要望が高まっている。一方、ワイヤーハーネス同士や車載用機器とワイヤーハーネスを接続するに当って電気コネクタが一般的に使用されている。かかる電気コネクタは互いに嵌合し合うコネクタハウジングとこれらのコネクタハウジング内に挿入嵌合され、ワイヤーハーネスの電線を圧着接続した複数の圧着端子とから構成されている。
【０００３】
圧着端子を構成する端子金具の圧着部の形状としては、一般的にオープンバレルとクローズドバレルの二種類ある。圧着形状は、使用電線の種類、電線サイズ、素線構成、材質の違い等により、それぞれの設計段階で選択される。例えば、電線の線径が細い場合はオープンバレルタイプの圧着端子が一般に使用され、電線の線径が太い場合はクローズドバレルタイプの圧着端子が使用される等のように選択される。また、圧着部分の電線導体部断面積／圧着前の電線導体部断面積の比率で規定される圧縮率（減面率ともいい、以下単に「圧縮率」と呼ぶ。）は接触抵抗の安定領域内であること、振動による断線が生じないこと、十分な電線固着力があること等の観点から決められている。
【０００４】
なお、現行の端子圧着時の電線導体断面の圧縮率はメーカーや電線サイズによって若干異なるが７５％〜９５％の範囲内で規定・管理されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３００５０６５号公報（第５−６頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の端子圧着方法においては、銅電線の電線導体部に上述した圧縮率で端子を圧着していた。このような圧縮率で銅電線に端子を圧着しても、銅電線の機械的特性及び電気的特性上、端子を銅電線にその機能上特に問題なく接続でき、かかる端子を接続した銅電線をそのまま不都合なく使用できた。
【０００７】
しかしながら、アルミ電線は銅電線に比べて溶断温度が低く、また、電線を構成する撚り線１本１本が酸化皮膜を形成しやすい。従って、特定の撚り線にのみ電流が流れて集中抵抗が発生しやすく、かかる集中抵抗による溶断の発生や導通不良が懸念される。
【０００８】
実際に銅電線と同様な条件においてアルミ電線を端子に圧着してみると、高温化や低温化などの環境の変化によって端子圧着部の抵抗が上昇し、導通に不具合が発生し、端子と電線との間に良好な電気接続状態が保てなくなる。そのため、アルミ電線への端子圧着構造に関しては上述した圧縮率で圧着を行うことは適当でない。
【０００９】
本発明は、端子をアルミ電線に圧着するにあたって、環境の変化に関係なく、接続部の電気的特性を維持できるアルミ電線への端子圧着構造及び端子圧着方法並びに端子付アルミ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】
上述の課題を解決するために、本発明にかかるアルミ電線への端子圧着構造は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、端子がクローズドバレルタイプの端子でありかつアルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有し、ワイヤーバレルのアルミ電線との導通確保領域におけるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内にあることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載のアルミ電線への端子圧着方法は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着方法であって、アルミ電線を用意するとともに、クローズドバレルタイプの端子でありかつアルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、ワイヤーバレルのアルミ電線との導通確保領域におけるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように端子をアルミ電線に圧着することを特徴としている。
【００１２】
アルミ電線の圧縮率を上述のような上限値で管理することで、高温下や低温下に被試験体をさらす環境試験において端子付きアルミ電線の抵抗上昇が発生することがなく、安定した電気接続を維持することが可能となる。
【００１３】
また、アルミ電線の圧縮率を上述のような下限値で管理することで、アルミ電線の圧着強度が著しく低下することがない。そのため、アルミ電線圧着部における電線破断等の機械的な損傷を生じることがない。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載の端子付アルミ電線の製造方法は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着して端子付アルミ電線を製造する端子付アルミ電線の製造方法であって、アルミ電線を用意するとともに、クローズドバレルタイプの端子でありかつアルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、ワイヤーバレルのアルミ電線との導通確保領域におけるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように端子をアルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造することを特徴としている。
【００１５】
このような端子付きアルミ電線を製造することで、高温や低温を要する環境試験において抵抗上昇が発生することがなく、安定した電気接続を維持するとともに、電線圧着部における電線破断等の機械的な損傷を生じることのない端子付きアルミ電線を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように、本発明は、アルミ電線導体と端子を接続する際の導通確保領域における圧縮率を従来の銅電線を圧着する場合において通常あり得ない圧縮率である５０〜７０％の範囲に限定することによって、端子とアルミ電線との間で安定した導通を維持することができるとともに十分な機械的接続強度を備えたアルミ電線への端子圧着構造を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造及び圧着方法並びに端子付きアルミ電線の製造方法について、図面に基いて説明する。
【００１８】
本発明の一実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造に使用する端子１は、図１及び図２に示すように端子接続部１０とワイヤーバレル２０によって構成されている。また、ワイヤーバレル２０は、いわゆるクローズドバレルタイプの端子を形成している。端子接続部１０は、図１に示すように上面視で楕円のリング形状を備えるとともにワイヤーバレル２０は端子接続部１０から延在して形成された異形円筒体であって、その上側半部を図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように端面視で略Ｗ形の断面形状に圧縮して構成されている。さらに、ワイヤーバレル２０はアルミ電線導体部を保持するための浅く凹んだ保持バレル領域２１とアルミ電線導体部４１と端子接続部１０を導通するための深く凹んだ導通バレル領域（導通確保領域）２２を有している。
【００１９】
かかる端子１は図３に示す工程によってアルミ電線４０に圧着される。以下、工程順に説明する。最初に、図３（ａ）に示すように、アルミ電線圧着端子１の円筒状部分からなるワイヤーバレル２０を端面視で半円状の溝形状を有する基台８０（図３（ｂ）参照）に固定する。図３（ａ）に示す状態では、ワイヤーバレル２０は、上部２０ａが銀のろう付けによって長手方向に接合され、ワイヤーバレル内部の下方部分に多数の素線からなるアルミ電線導体部４１が挿通されている。
【００２０】
次いで、端面視半円状の圧着部９１，９２が幅方向に並列して突出した圧着治具９０をワイヤーバレルの上方から接近させる（図３（ｂ）参照）。なお、圧着治具９０には圧着するワイヤーバレルの保持バレル領域２１及び導通バレル領域２２に対応して圧着部９１，９２の突出量がそれぞれ長手方向に異なっている。即ち、端子１の保持バレル領域２１に対応する圧着部９１，９２には突出量の小さい端面視で半円状の圧着部が２つ並んで形成されるとともに、これとそれぞれ連結して端子１の導通バレル領域２２に対応する圧着部９１，９２には、突出量の大きい端面視半円状の圧着部が２つ並んで形成されている。そして、この圧着治具９０を図示しないアクチュエータによって端子側に向かって下降させる（図３（ｂ）参照）。この下降動作によって、保持バレル領域２１及び導通バレル領域２２の対応部分が圧着治具９０の圧着部の各圧着溝に沿ってしだいにつぶされて凹んでいく（図３（ｃ）参照）。
【００２１】
そして、圧着治具９０をさらに下降することによって圧着部９１，９２がワイヤーバレル２０に押し込まれていき（図３（ｃ）参照）、図４（ａ）及び図４（ｂ）の断面図で示すようにワイヤーバレル２０の上部が端面視で略Ｗ字形に塑性変形するとともに、この部分に対応するアルミ電線導体部４１にワイヤーバレル２０が圧着される。
【００２２】
このようにして、ワイヤーバレル２０の上部は平たくつぶされるとともに、その一部が圧着治具９０によって各バレルの対応する領域が深さの異なるように凹む。すなわち、図１に示すように保持バレル領域２１には深さの浅い凹み部が端子幅方向に２つ並んで形成され、導通バレル領域２２には深さの深い凹み部が保持バレル領域２１の凹み部にそれぞれ連続して端子幅方向に２つ並んで形成される。また、これらの凹み部に対応して保持バレル領域２１においてアルミ電線導体部が低い圧縮率で圧縮され、導通バレル領域においてアルミ電線導体部が高い圧縮率で圧縮される。
【００２３】
なお、ここでいう圧縮率とは圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積で規定されるアルミ電線導体部の圧縮率（減面率）の百分率であり、高い圧縮率とは圧縮率の具体的数値が小さい圧縮率をいい、低い圧縮率とは圧縮率の具体的数値が大きい圧縮率をいう。
【００２４】
このように端子１をアルミ電線導体部４１に圧着するにあたって、上述したように圧着治具９０の突出量が異なることによって、端子の保持バレル領域２１と導通バレル領域２２とにおいて異なる圧縮率で圧着する。すなわち、保持バレル領域２１においては、通常の銅電線の端子圧着時と同様の圧縮率で圧着する。一方、導通バレル領域２２においては、通常の銅電線の端子圧着時よりも高い圧縮率で圧着する。具体的には、導通バレル領域２２が圧着される部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積で規定されるアルミ電線導体部の圧縮率（減面率）が、電線サイズに応じて具体的な圧縮率は若干異なるが、５０〜７０％の範囲内になるように端子１をアルミ電線４０に圧着する。なお、この圧縮率の範囲は、通常の銅電線に端子を圧着する場合においては、現行あり得ない範囲内である。この端子圧着作業が終わると、圧着治具を上昇させて端子圧着作業を完了する（図３（ｄ）参照）。
【００２５】
アルミ電線４０への端子１の導通バレル領域２２の圧縮率をこのように限定した理由は多くの実験データによる裏づけに基づいたもので、この点については以下の説明と後述する実施例の欄で説明する。
【００２６】
このようにして端子をアルミ電線に圧着した状態の本実施形態にかかる端子付きアルミ電線を図２に側面図として示す。また、図４（ａ），（ｂ）に図２における断面IVA-IVA，IVB-IVBの圧着断面を示す。
【００２７】
図４（ａ）に示す断面例Ａのように導体断面積が大きいものは、低圧縮状態で圧着されている。反対に図４（ｂ）に示す断面例Ｂのように導体断面積が小さいものは、高圧縮状態で圧着されている。
【００２８】
すなわち、導体断面積が小さい断面例Ｂの圧縮率が７０％の場合、ワイヤーバレル２０の導通バレル領域２２におけるアルミ電線への端子圧着構造に相当する。一方、断面例Ｂに比べて、導体断面積が大きい断面例Ａは７０％より低い（数値的には大きい）圧縮率となり、ワイヤーバレル２０の保持バレル領域における端子圧着構造に相当する。
【００２９】
以下、このような圧縮率とした理由について説明する。従来における銅電線への端子圧着構造は、比較的高い圧縮率になるように管理されており、具体的には、端子の種類や電線径にて若干異なるものの結果的に圧縮率がほぼ７５〜９５％の範囲内にて管理されている。
【００３０】
一方、アルミ電線の導通バレル領域の圧縮率を現状の管理値にて圧着すると、高温や低温を要する環境試験にて抵抗上昇が発生し、安定した電気接続を維持することができない。
【００３１】
しかしながら、発明者は膨大な実験により、アルミ電線の導通バレル領域に限って最適な管理値を５０〜７０％の範囲に特定し、環境試験をクリアーし、安定した電気接続を図ることに成功した。この点については以下の実施例の欄で説明する。
【００３２】
なお、端子圧縮率（減面率）が７１％以上で不適当なことと５０％未満で不適当なことの理由は以下の通りである。
【００３３】
端子圧縮率が７１％以上の場合に不適当な理由は、後述する実施例の欄からも明らかなように、環境試験（冷熱サイクル）前後での圧着部抵抗が１．０ｍΩ以上に上昇し、安定した電気接続状態を維持できないためである。また、端子圧縮率が５０％未満の場合に不適当な理由は、端子圧着後の導体断面積を端子圧着前の導体断面積の１／２以下まで高圧縮すると、圧着強度が著しく低下するためである。
【００３４】
なお、ワイヤーバレルの保持バレル領域においては、上述した導通バレル領域よりも低い（数値的には大きい）圧縮率で圧着されているので、この部分で圧着強度を十分に確保することができ、端子をアルミ電線にしっかりと接続することが可能となる。
【００３５】
続いて、上述した端子圧縮率に限定した裏づけとなる実験結果を実施例の欄において説明する。
【実施例】
【００３６】
クローズドバレルタイプの圧着端子において導通バレル領域２２を様々な圧縮率でアルミ電線導体部に圧着した端子付きアルミ電線に対してサーマルショック試験（冷熱衝撃試験）、すなわち、低温環境（−４０°Ｃ）と高温環境（１２０°Ｃ）を連続して交互に繰り返す試験を行い、試験前後の端子圧着部の外観を比較するとともに、電気的接続部の試験前後の抵抗変化などを測定した。
【００３７】
このサーマルショック試験は端子圧着部の接続性能を評価するのに特に適している。また、サーマルショック試験は１０００サイクル実施した。
【００３８】
このようにして得た環境試験（冷熱衝撃試験）前後の抵抗上昇値一覧の代表例を表１に示す。また、これをグラフ化したものを図５に示す。
【００３９】
【表１】
2005327690.tif 000003
この表１の結果から、発明者は抵抗上昇１．０ｍΩ以内を安定目標値として７０％を端子圧縮率の上限における境界に設定した。
【００４０】
なお、図５に示すグラフは代表例であって各種アルミ線材や線径によって多少異なるが、導通バレル領域２２においては圧縮率５０％〜７０％の範囲では安定領域であることが分かった。また、下限値は、圧縮率が低くなるに従って抵抗上昇値も同様に小さくなっているが、導通バレル領域２２の端子圧縮率が５０％未満の場合、すなわち、端子圧着前の導通バレル領域２２における導体部断面積に対して端子圧着後の導体部断面積を１／２以下まで高圧縮すると、圧着強度が著しく低下して機械的接続強度が損なわれるので、圧縮率の下限値は５０％とした。
【００４１】
以上の評価試験によって、圧縮率５０％〜７０％の範囲でアルミ電線に端子の導通バレル領域２２を圧着するとともに、従来の圧縮率で端子の保持バレル領域２１にアルミ電線を圧着することで、端子圧着部の強度を損なうことなくアルミ電線と端子との間で安定した導通接続を維持できることが分かった。
【００４２】
なお、空気による酸化や湿気による腐食を防止するため、端子とアルミ電線導体部との接続部に防錆用のグリースなどを塗布すると、更に高い信頼性を得ることができる。
【００４３】
また、上述したワイヤーバレルの上半部が略Ｗ字状に圧着される代わりに、図６（ａ）の断面VI-VIにおいて、図６（ｂ）の断面図に示すように、いわゆるＣ型圧着を行う場合に、ワイヤーバレル５０の導通バレル領域５２を上述した５０〜７０％の圧縮率で圧着しても良い。
【００４４】
また、図６（ａ）の断面VI-VIにおいて図６（ｃ）の断面図に示すようにワイヤーバレルの四隅を圧縮するいわゆる４点圧着を行う場合に、ワイヤーバレルの導通バレル領域を上述した５０〜７０％の圧縮率で圧着しても良い。
【００４５】
また、図６（ａ）の断面VI-VIにおいて、図６（ｄ）の断面図に示すようにワイヤーバレル７０を端面視六角形形状に圧縮するいわゆる六角形圧縮を行う場合に、ワイヤーバレル７０の導通バレル領域７２を上述した５０〜７０％の圧縮率で圧着しても良い。
【００４６】
また、図７（ａ）に示すように、６角形圧着に加えて、ワイヤーバレルの導通バレル領域７２を特別な圧着治具でさらに圧着することで圧縮率をより積極的に制御しても良い。
【００４７】
同様に、図７（ｂ）に示すように、いわゆるＣ型圧着に加えて、そのワイヤーバレルの導通バレル領域６２を特別な圧着治具でさらに圧着することで圧縮率をより積極的に制御しても良い。
【００４８】
また、上述の実施形態においては、クローズドバレルタイプの圧着端子をアルミ電線に圧着する場合について説明したが、必ずしもこれに限定されずアルミ電線同士を接続する圧着スリーブにも本発明を適用可能である。すなわち、本発明の適用される範囲は文言上のクローズドパネルタイプの圧着端子に限定されず、圧着スリーブも含まれるものである。具体的には、圧着スリーブのそれぞれのアルミ電線圧着部を導通スリーブ領域（上述の導通バレル領域に対応）と保持スリーブ領域（上述の保持バレル領域に対応）とに分けて、保持スリーブ領域を従来の圧縮率でアルミ電線に圧着するとともに、導通スリーブ領域を本発明に規定された５０％〜７０％の圧縮率で圧着する場合が良い。これによって、クローズドバレルタイプの端子をアルミ電線に圧着するのと同等の効果を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
導体としてアルミニウムを使用するアルミ電線を接続するための挿抜可能なコネクタ用圧着端子に本発明は適用可能であるが、主な用途としての自動車内ワイヤーハーネス配索にこの用途が限定されることはなく、このようなアルミ電線端部に端子を圧着する様々な分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造を示した斜視図である。
【図２】図１に示したアルミ電線の端子圧着構造における側面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着方法を図３（ａ）乃至図３（ｄ）の順に示す工程図である。
【図４】図２におけるIVA-IVA断面図（図４（ａ））及びIVB-IVB断面図（図４（ｂ））である。
【図５】本発明の実施例の試験データを示した図である。
【図６】端子の圧着されたアルミ電線を示す斜視図（図６（ａ））及び図６（ａ）の断面VI-VIにおける本発明の一実施形態の端子圧着構造に関するさまざまな変形例を示した断面図（図６（ｂ）〜図６（ｄ））である。
【図７】図６（ｂ）〜図６（ｄ）に加えてさらなる変形例を示した断面図（（図７（ａ）及び図７（ｂ））である。
【符号の説明】
【００５１】
１    端子
１０    端子接続部
２０    ワイヤーバレル
２１    保持バレル領域
２２    導通バレル領域
４０    アルミ電線
４１    導体部
５０，６０，７０    ワイヤーバレル
５２，６２，７２    導通バレル領域
８０    基台
９０    圧着治具
９１，９２    端子圧着部
【図１】
2005327690.tif 000004
【図２】
2005327690.tif 000005
【図３】
2005327690.tif 000006
【図４】
2005327690.tif 000007
【図５】
2005327690.tif 000008
【図６】
2005327690.tif 000009
【図７】
2005327690.tif 000010