(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属材料よりなる端子の圧着部を、前記第１の金属材料よりも線膨張係数の大きい第２の金属材料よりなる電線の導体に対して、外側から包み込むように圧着する電線に対する端子の圧着方法において、
常温より低い温度雰囲気で、前記端子を前記電線の導体に圧着することを特徴とする電線に対する端子の圧着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電線に対する端子の圧着方法であって、
圧着後の製品の使用が想定される温度域の下限値以下の温度雰囲気で、前記端子を前記電線の導体に圧着することを特徴とする電線に対する端子の圧着方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電線に対する端子の圧着方法であって、
前記端子を構成する第１の金属材料が銅あるいは銅合金であり、前記電線の導体を構成する第２の金属材料がアルミニウムあるいはアルミニウム合金であることを特徴とする電線に対する端子の圧着方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電線に対する端子の圧着方法であって、
前記電線が自動車のワイヤーハーネス用の電線であり、その使用が想定される温度域が−４０℃〜１２０℃の範囲であり、その下限値である−４０℃以下の温度雰囲気で、前記端子を前記電線の導体に圧着することを特徴とする電線に対する端子の圧着方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電線に対する端子の圧着方法であって、
液体炭酸ガス、液体窒素、液体ヘリウムのうち少なくともいずれか一つを冷媒体として使用した雰囲気中で、前記端子を前記電線の導体に圧着することを特徴とする電線に対する端子の圧着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種金属で構成された電線と端子の接続方法に係り、特に、アルミニウム電線に対して銅端子を圧着接続する場合に有効な圧着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のワイヤーハーネスに使用されている電線は、従来では一般的に銅電線であったが、最近では、軽量性やリサイクル性の良さからアルミニウム電線に置き換える動きがある。
【０００３】
アルミニウムは、銅に比べて、導電率が６０％程度であるが、重さが１／３ですむので、大幅な軽量化が期待できる。また、銅の融点は１０８３℃であるのに対し、アルミニウムの融点は６６０℃であるので、金属回収しやすい利点もある。
【０００４】
自動車のワイヤーハーネスの電線をアルミニウム電線にした場合、圧着端子に銅端子を用いると、次の問題がある。アルミニウムは銅より線膨張係数が大きい。アルミニウムの線膨張係数は２３．５×１０−６／℃、銅の線膨張係数は１７．０×１０−６／℃であるから、アルミニウムは銅の１．４倍くらい温度変化に応じて伸び縮みしやすい。従って、銅端子をアルミニウム電線に圧着した場合、ヒートサイクルあるいはサーマルショック条件下において、アルミニウム導体と銅端子との間の接触抵抗が安定しなくなるという問題が生じる。
【０００５】
その点について詳しく説明する。
【０００６】
図２は、アルミ電線用圧着端子をアルミ電線の導体に圧着する場合の一般的な例を示している。アルミ電線用圧着端子としての端子１０は、前部に孔１１ａ付きの接続板部１１を持ち、後部に圧着部１２を持つ。圧着部１２は、底板１３と、該底板１３の幅方向両側縁から上に延設された一対の圧着片１４、１４とを持つＵ字形状をなしており、内面にセレーション１５を有する。電線１は、撚線等よりなる導体２の外周を絶縁被覆３で覆ったもので、端子１０を圧着する際には、皮剥きした電線１の端末の露出導体２を底板１３の上に挿入し、両側の圧着片１４を加締装置で内側に曲げて、導体２を包み込むように加締める。それにより、導体２に端子１０を圧着接続することができる。
【０００７】
ところで、端子１０に銅端子を使用し、電線１にアルミニウム電線を使用して、常温（２３℃）で圧着を行った場合、圧着部１２の断面は、図３（ｂ）に示すようになる。この状態の断面において、導体２と端子１０の界面には、互いの厚みの中心に向かって反力が作用して釣り合っている。しかし、この釣り合いは、導体２に端子１０を圧着した温度における体積比率によるものであり、温度変化があった場合、体積膨張により界面の接触状態が変化する。具体的には、室温２３℃で圧着された時の界面は、ワイヤーハーネスの使用が想定される温度域−４０℃〜１２０℃における体積変化の影響を受ける。
【０００８】
例えば、図３（ｃ）に示すように、常温より高温側に周囲温度が上昇した場合は、外側の銅製の端子１０よりも内側のアルミニウム製の導体２の方が体積膨張が大きくなるので、外側の銅製の端子１０からの反力がアルミニウム製の導体２に作用することになり、端子１０と導体２の界面に隙間が生じるようなことはない。この場合、銅製の端子１０の方がアルミニウム製の導体２よりも硬度が高いので、導体２に矢印方向の応力が作用する。因みに、１２０℃に温度上昇した場合、熱膨張による歪みは約０．０６％であり、耐力は僅かに低下するが、弾性変形の範囲にとどまる。
【０００９】
一方、図３（ｂ）に示すように、常温より低温側に周囲温度が下降した場合は、外側の銅製の端子１０よりも内側のアルミニウム製の導体２の方が体積収縮が大きくなるので、外側の銅製の端子１０とアルミニウム製の導体２の界面の接触圧が低下し、最悪の場合は、図示のように端子１０と導体２の界面に隙間５が生じるおそれがある。隙間５が生じると、接触抵抗が大きくなる。従って、特に低温条件において、電気接続性能が大幅に低下することになる。
【００１０】
そこで、従来では、そのような問題を回避するために、アルミニウム電線を使用する場合は、端子もアルミニウム端子を使用するようにしている（特許文献１、２参照）。あるいは、銅端子とアルミニウム端子を接続する必要がある場合は、超音波を用いた固相接合により、銅（銅合金も含む）とアルミニウム（アルミニウム合金も含む）を金属結合させていた。
【特許文献１】特開２００３−２４９２８４号公報（図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、アルミニウム端子を使用する場合は、銅と比較してアルミニウムの方がバネ性に劣るので、端子にバネ部がある場合、その部分がへたりやすいという問題がある。また、銅端子を用いて、超音波により端子と導体を固相接合する場合は、圧着作業が面倒になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮し、バネ性に富む銅端子を使用しながら、ヒートサイクルやサーマルショック条件のもとであっても、圧着部の接触抵抗の安定化を図り得る、単純作業化の可能な端子の圧着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】
【００１３】
請求項１の発明の電線に対する端子の圧着方法は、第１の金属材料よりなる端子の圧着部を、前記第１の金属材料よりも線膨張係数の大きい第２の金属材料よりなる電線の導体に対して、外側から包み込むように圧着する電線に対する端子の圧着方法において、常温より低い温度雰囲気で、前記端子を前記電線の導体に圧着することを特徴としている。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電線に対する端子の圧着方法であって、圧着後の製品の使用が想定される温度域の下限値以下の温度雰囲気で、前記端子を前記電線の導体に圧着することを特徴としている。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に記載の電線に対する端子の圧着方法であって、前記端子を構成する第１の金属材料が銅あるいは銅合金であり、前記電線の導体を構成する第２の金属材料がアルミニウムあるいはアルミニウム合金であることを特徴としている。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３に記載の電線に対する端子の圧着方法であって、前記電線が自動車のワイヤーハーネス用の電線であり、その使用が想定される温度域が−４０℃〜１２０℃の範囲であり、その下限値である−４０℃以下の温度雰囲気で、前記端子を前記電線の導体に圧着することを特徴としている。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４に記載の電線に対する端子の圧着方法であって、液体炭酸ガス、液体窒素、液体ヘリウムのうち少なくともいずれか一つを冷媒体として使用した雰囲気中で、前記端子を前記電線の導体に圧着することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、常温より低い温度条件の下で端子を電線の導体に圧着するので、少なくとも圧着時の温度まで周囲温度が低下した場合にも、圧着箇所において端子と導体の界面に、体積膨張差による隙間が生じることはなく、端子と導体の接触抵抗の安定を図ることができる。また、たとえ圧着時の温度以下の温度まで周囲温度が低下した場合であっても、端子と導体の界面に生じる隙間を小さく抑えることが可能であるから、常温で圧着を行った場合よりも、端子と導体の接触抵抗の安定を図ることができる。また、圧着時の温度以上に周囲温度が上昇した場合には、常に外側を包んでいる端子よりも内側の導体の方が大きく膨張することになるので、端子と導体の界面に隙間が生じることはない。また、超音波設備等が不要であるから、作業の単純化が可能である。
【００１９】
請求項２の発明によれば、圧着後の製品の使用が想定される温度域の下限値以下の温度条件の下で端子を電線の導体に圧着するので、通常の使用想定温度域において、端子と導体の界面に、体積膨張差による隙間が生じる心配は全くなく、端子と導体の接触抵抗の安定を図ることができる。従って、予想されるヒートサイクルあるいはサーマルショック条件下においても、安定した性能を発揮することができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、線膨張係数の大きいアルミニウムあるいはアルミニウム合金を用いた導体に対して、線膨張係数の小さい銅あるいは銅合金を用いた端子を圧着により接続した場合であっても、安定した接触抵抗を得ることができるため、バネ接点部を持つ端子のバネ性能を維持しつつ、銅端子とアルミニウム電線の接続信頼性を高めることができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、自動車のワイヤーハーネスの使用想定温度域の全域において、端子と導体の界面に、体積膨張差による隙間が生じるのを防止することができ、端子と導体の接触抵抗の安定を図ることができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、液体炭酸ガス、液体窒素、液体ヘリウムのうち少なくともいずれか一つを冷媒体として使用した雰囲気中で、端子を電線の導体に圧着するので、特に極寒地での使用に際しても、アルミニウム電線と銅端子の圧着部の接続信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図１を参照して説明する。なお、端子の圧着部の構成については、図２を参照する。
【００２４】
本実施形態の圧着方法は、自動車に使用するワイヤーハーネス用のアルミニウム電線１に対してアルミ電線用圧着端子としての銅端子１０を圧着する場合の方法である。自動車のワイヤーハーネスの使用想定温度域は−４０℃〜１２０℃の範囲である。アルミニウム電線１の導体２の材料（第２の金属材料）はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、銅端子１０の材料（第１の金属材料）は銅または銅合金である。従って、導体２の線膨張係数は、端子１０の線膨張係数よりも大きい。
【００２５】
圧着の際には、端子１０の圧着部１２を、電線１の導体２に対して、外側から包み込むように圧着する。その場合、本実施形態の方法では、図１（ａ）に示すように、前記の温度域の下限値である−４０℃以下の温度雰囲気で圧着を行う。例えば、液体炭酸ガス、液体窒素、液体ヘリウムの極低温雰囲気中で圧着を行う。
【００２６】
このように、常温よりかなり低い温度条件の下で端子１０を電線の導体２に圧着すると、少なくとも圧着時の温度まで周囲温度が低下した場合にも、圧着箇所において端子１０と導体２の界面に、体積膨張差による隙間が生じることはなくなるので、端子１０と導体２の接触抵抗の安定を図ることができる。
【００２７】
特に、本実施形態では、圧着後の製品の使用が想定される温度域の下限値（−４０℃）以下の温度条件の下で端子１０を電線の導体２に圧着するので、通常の使用想定温度域において、端子１０と導体２の界面に、体積膨張差による隙間が生じる心配は全くなく、端子１０と導体２の接触抵抗の安定を図ることができる。従って、予想されるヒートサイクルあるいはサーマルショック条件下においても、安定した性能を発揮することができる。また、液体炭酸ガス、液体窒素、液体ヘリウムのうち少なくともいずれか一つを冷媒体として使用した雰囲気中で、端子１０を電線の導体２に圧着した場合は、極寒地での使用に際しても、アルミニウム電線と銅端子の圧着部の接続信頼性の向上を図ることができる。
【００２８】
また、圧着時の温度以上に周囲温度が上昇した場合、例えば図１（ｂ）のように常温の２３℃になった場合や、図１（ｃ）のようにそれ以上の１２０℃に温度上昇した場合にも、常に外側を包んでいる端子１０よりも内側の導体２の方が大きく膨張することになるので、端子１０と導体２の界面に隙間が生じることはない。
【００２９】
また、銅端子を用いることによって、バネ接点部を持つ端子のバネ性能を維持しつつ、銅端子とアルミニウム電線の接続信頼性を高めることができる。
【００３０】
なお、−４０℃以下という厳しい条件までいかなくても、常温よりもかなり低い温度雰囲気で圧着を行うことによって、端子１０と導体２の界面に生じる隙間を小さく抑えることが可能であるから、常温で圧着を行った場合よりも、端子１０と導体２の接触抵抗の安定を図ることができる。また、接触抵抗を少なくするために、端子１０に錫メッキや金メッキを施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の説明図で、（ａ）は低温での圧着時の状態、（ｂ）は常温時の状態、（ｃ）は１２０℃に温度上昇した時の状態をそれぞれ示す圧着部の模式断面図である。
【図２】一般的な端子の圧着方法の説明図である。
【図３】従来の圧着方法の説明図で、（ａ）は常温での圧着時の状態、（ｂ）は低温になった時の状態、（ｃ）は１２０℃に温度上昇した時の状態をそれぞれ示す圧着部の模式断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  電線
２  導体
１０  圧着端子（端子）
１２  圧着部
１４  圧着片
【図１】
0005038201.tif 000002
【図２】
0005038201.tif 000003
【図３】
0005038201.tif 000004