JP2009123620A - アルミ電線と端子との圧着構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ電線の導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を容易に且つ確実に両立させることができるアルミ電線と端子との圧着構造を提供する。
【解決手段】端子１０は、アルミ電線１の導体部２が載置された底板部２０と、底板部２０に連設され、且つ底板部２０上の導体部２を挟むように加締められた一対の導体加締片２１と、を備えている。導体加締片２１は、それらの先端部が導体部２にそれぞれ差し込まれるように曲げられ、これにより導体部２の一部の素線３を抱き込んだ状態になっている。底板部２０には、導体加締片２１の間の中央部に少なくとも１つの突部２４が形成され、導体加締片２１それぞれの先端部の外表面２１ａは、突部２４に向けられている。そして、導体部２の素線３が、導体加締片２１それぞれの先端部の外表面２１ａと突部２４との間に、部分的に挟み込まれている。
【選択図】図２

Description

本発明は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線と端子との圧着構造に関する。

自動車等の車両に配索されるワイヤハーネスには銅電線が一般に使用されている。そして、ワイヤハーネス同士、あるいはワイヤハーネスと車載機器との接続にあたり、ワイヤハーネスの銅電線には端子が取り付けられ、この種の端子は、一般に圧着によって銅電線に取り付けられている。

銅電線へ圧着される端子は、典型的には、銅製の複数の素線を撚り合わせてなる銅電線の導体部が載置される底板部と、底板部に載置された導体部を挟むために底板部に連設された一対の導体加締片と、を備えている。そして、導体加締片は、それらの先端部を導体部に差し込んで、導体部の素線を部分的に抱き込んだ状態となるように導体部に加締められる。それにより、端子は銅電線の導体部に圧着される。

ところで近年、銅資源の不足に加え、車両の軽量化やリサイクルの容易性を考慮して、アルミ電線が注目されている。しかしながら、アルミニウムは銅に比べて表面に形成される酸化皮膜が厚く、アルミ電線では、導体部と端子との間の接触抵抗が比較的高くなる傾向にある。この接触抵抗を低減することについて、端子の各導体加締片を導体部に強く加締め、導体部の圧縮率を高くする方法が知られている。これによれば、導体部を構成する各素線の酸化皮膜が破壊され、導体部と端子との間の接触抵抗が低減される。尚、本明細書において、導体部の圧縮率とは、圧着前の導体部の断面積に対する圧着後の導体部の断面積の比として規定される。

しかしながら、導体部の圧縮率を高くすることに伴い、導体部に作用する応力も高くなる。そして、アルミニウムは銅に比べて機械的強度に劣り、アルミ電線では、導体部に過度の応力が作用すると端子の圧着強度が著しく低下してしまう。そこで、アルミ電線と端子との圧着において、導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を両立させることを目的としたアルミ電線と端子との圧着構造が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に開示された圧着構造では、アルミ電線の導体部の断面積に応じて、導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を両立し得る導体部の圧縮率を規定している。例えば、導体部の断面積が１．５ｍｍ^２未満のものについては、導体部の圧縮率は５０〜７０％とされ、導体部の断面積が１．５ｍｍ^２以上のものについては、導体部の圧縮率は４０〜７０％とされている。尚、銅電線への端子の圧着における導体部の圧着率は、典型的には７５〜９５％である。

特許文献２に開示された圧着構造では、図５に示すように、アルミ電線２０１の導体部２０２に加締められる加締片（バレル）が二対設けられている。そして、圧着された状態で、導体部２０２の基端側に位置した保持用加締片２０３が導体部２０２の先端側に位置した導通用加締片２０４よりも高くなるように、段差が設けられた圧着治具を用いて両加締片２０３，２０４を導体部２０２に加締めている。これにより、保持用加締片２０３による導体部２０２の圧縮率は銅電線への端子の圧着における導体部の圧縮率と同程度として圧着強度を確保し、導通用加締片２０４による導体部２０２の圧縮率は比較的高くして接触抵抗を低減するようにしている。
特開２００５−１７４８９６号公報 特開２００５−５０７３６号公報

上記特許文献１に開示された圧着構造では、導体部の圧縮率が銅電線の場合に比べて総じて高くなっており、端子の圧着強度の低下は避けられない。これに対して、上記特許文献２に開示された圧着構造では、保持用加締片が加締められた部位と、導通用加締片が加締められた部位と、で導体部の圧縮率を変えることができ、保持用加締片が加締められた部位の導体部の圧縮率を銅電線の場合と同程度として、端子の圧着強度の低下を回避することができる。しかしながら、上記特許文献２に開示された圧着構造では、導通用加締片と保持用加締片との高さを異ならせるように両加締片を導体部に加締めるために、専用の圧着治具が必要となり、また、導通用加締片および保持用加締片の２箇所の高さを管理する必要があり、コストがかかる。

また、導体部に加締められた加締片には一般にスプリングバックが生じ得る。上記特許文献１、２に開示された圧着構造では、加締片の先端部は、その突端面を底板部に向けるようにして導体部に差し込まれている。このように加締められた加締片は、その先端部が導体部から抜け易く、スプリングバックが生じ易い。そして、アルミ電線の導体部は、各素線を形成するアルミニウムが銅に比べて応力緩和を生じ易く、加締片にスプリングバックが生じて応力が軽減されても復元しにくい。それにより、加締片と導体部との間に隙間が生じ、所望の接触抵抗および圧着強度を得られない虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、アルミ電線の導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を容易に且つ確実に両立させることができるアルミ電線と端子との圧着構造を提供することを目的とする。

上記目的は、下記（１）〜（３）に記載のアルミ電線と端子との圧着構造により達成される。
（１）アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線と端子との圧着構造であって、
前記端子は、前記導体部が載置された底板部と、該底板部に連設され、且つ該底板部上の前記導体部を挟むように加締められた一対の導体加締片と、を備え、
前記導体加締片は、それらの先端部が前記導体部にそれぞれ差し込まれるように、曲げられ、これにより前記導体部の一部の素線を抱き込んでおり、
前記底板部には、前記導体加締片の間の中央部に少なくとも１つの突部が形成され、
前記導体加締片それぞれの先端部の外表面が、前記突部に向けられており、
前記導体部の素線が、前記導体加締片それぞれの先端部の外表面と前記突部との間に、部分的に挟み込まれていることを特徴とするアルミ電線と端子との圧着構造。
（２）前記突部が、前記導体加締片の先端部の外表面と対向する部位それぞれに先鋭なエッジを有していることを特徴とする（１）に記載のアルミ電線と端子との圧着構造。
（３）前記突部の高さが、前記導体部の基端側から先端側に向けて次第に大きくなっていくことを特徴とする（１）または（２）に記載のアルミ電線と端子との圧着構造。

上記（１）の構成の圧着構造によれば、導体部の素線が、導体加締片それぞれの先端部の外表面と底板部の突部との間に、部分的に挟み込まれている。これらの素線は、導体加締片が導体部に加締められる際に、導体加締片の先端部の外表面および底板部の突部で擦られ、表面の酸化皮膜が除去される。それにより、導体部の圧縮率を高めなくとも導体部と端子との接触抵抗を低減することができ、導体部の圧縮率を銅電線の場合と同程度として端子の圧着強度を確保することができる。そして、導体加締片の先端部の外表面が底板部の突部に向くほどに導体加締片の先端部が導体部に深く差し込まれており、導体加締片と導体部との接触面積が大きくなっている。それにより、導体部と端子との間に安定した導通が得られる。さらに、導体加締片の先端部には、底板部の突部との間に挟み込んだ素線との摩擦が作用する。それにより、導体加締片のスプリングバックを抑制することができ、導体部と端子との接触抵抗および端子の圧着強度を維持することができる。
上記（２）の構成の圧着構造によれば、素線の酸化皮膜の除去効果を高めることができる。
上記（３）の構成の圧着構造によれば、導体部の圧縮率が基端側から先端側に向けて次第に高くなり、導体部の基端側で端子の圧着強度を確保し、導体部と端子との接触抵抗を低減する先端側に負荷が作用することを回避することができる。

本発明に係るアルミ電線と端子との圧着構造によれば、アルミ電線の導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を容易に且つ確実に両立させることができる。

以下、本発明のアルミ電線と端子との圧着構造の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明のアルミ電線と端子との圧着構造の第１実施形態に係り、アルミ電線および端子の分解斜視図、図２は図１の圧着構造の断面図である。

図１に示すように、アルミ電線１は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線３が撚り合わされた導体部２を有し、導体部２の外周を絶縁材料で形成されたシース４で被覆されている。アルミ電線１は、その端末部において、所定の長さでシース４が除去されて導体部２が露出しており、端子１０は、この端末部に圧着される。尚、アルミニウム合金の好ましい具体例としては、アルミニウムと鉄との合金を挙げることができる。この合金を採用した場合、アルミニウム製の導体に比べて、延び易く、強度（特に引っ張り強度）を増すことができる。

端子１０は、その先端部に相手側端子（図示せず）との接続部１１が設けられ、その基端部にアルミ電線１を保持する保持部１２が設けられている。さらに保持部１２は、その先端側にアルミ電線１の導体部２を保持する導体保持部１３が設けられ、その基端側にアルミ電線１のシース４を保持するシース保持部１４が設けられている。

導体保持部１３は、アルミ電線１の端末部に露出した導体部２が載置される底板部２０と、底板部２０に載置された導体部２を挟むために導体部２０に連設された一対の導体加締片２１と、を備えており、底板部２０に載置された導体部２の軸方向に対して垂直な断面において略Ｕ字状に成形されている。

シース保持部１４は、アルミ電線１の端末部のシース４が載置される底板部２２と、底板部２２に載置されたシース４を挟むために底板部２２に連設された一対のシース加締片２３と、を備えており、導体保持部１３と同様に断面略Ｕ字状に成形されている。尚、シース保持部１４の底板部２２は、導体保持部１３の底板部２０の基端に連設されている。

導体保持部１３の底板部２０には、一対の導体加締片２１の間の中央部に１つの突部２４が形成されている。突部２４は、例えば底板部２０を形成している銅合金等の導電性の板材を打ち出すなどして形成される。そして、この突部２４は、導体加締片２１の略全幅にかかる底板部２０の領域に設けられている。尚、導体加締片２１の略全幅にかかる底板部２０の領域に、軸方向に並んで複数の突部を設けるようにしてもよい。

端子１０は、導体保持部１３の一対の導体加締片２１を、この導体保持部１３の底板部２０に載置されたアルミ電線１の導体部２に加締め付けられ、また、シース保持部１４の一対のシース加締片２３を、このシース保持部１４の底板部２２に載置されたアルミ電線１のシース４に加締め付けられて、電線１に圧着される。

一対の導体加締片２１は、図２に示すように、導体部２の軸を含み底板部２０に略垂直な面に関して略対称に導体部２に加締められている。より詳細には、一対の導体加締片２１は、それらの先端部が導体部２にそれぞれ差し込まれるように、曲げられ、これにより導体部２の一部の素線３を抱き込んだ状態となるように導体部２に加締められている。一対の導体加締片２１が加締められた導体部２の圧縮率は、５０〜９０％とされる。尚、一対のシース加締片２３の加締めの形態は特に限定されない。例えば、各シース加締片２３の先端部をシース４に食い込ませるようにしてもよいし、あるいは、シース４の外周に巻き付けるだけでもよい。

導体部２に差し込まれた各導体加締片２１のカール状の先端部は、その外表面２１ａを底板部２０の突部２４に向けている。即ち、本実施形態の各導体加締片２１は、加締片の先端部の突端面を底板部に向ける従来構造の加締片に比べて長く形成され、巻かれるように加締められている。そして、導体加締片２１それぞれの先端部の外表面２１ａと底板部２０の突部２４との間には、導体部２の素線３が部分的に挟み込まれて圧縮されている。

各導体加締片２１の先端部の外表面２１ａと底板部２０の突部２４との間に挟み込まれた導体部２の一部の素線３は、導体加締片２１が導体部２に加締められる過程で、導体加締片２１の先端部の外表面２１ａおよび底板部２０の突部２４により、その表面を擦られる。それにより、これらの素線３は、その表面の酸化皮膜が除去されて、アルミニウムまたはアルミニウム合金の素地を露出させており、導体部２と端子１０との間に良好な導通が確保されている。

好ましくは、各導体加締片２１の先端部の外表面２１ａと対向する突部２４の部位に先鋭なエッジ２４ａが設けられる。このエッジ２４ａにより、素線３の表面の酸化皮膜を削ぎ落とすことができ、より確実に素線３の表面の酸化皮膜を除去することができる。

そして、各導体加締片２１の先端部の外表面２１ａと底板部２０の突部２４との間で導体部２の一部の素線３が挟み込まれて圧縮されていることにより、各導体加締片２１と素線３との間に摩擦が生じる。この摩擦は、各導体加締片２１の先端部が導体部２から抜けるのを防止するように作用する。

本実施形態のアルミ電線１と端子１０との圧着構造によれば、導体加締片２１の先端部の外表面２１ａと底板部２０の突部２４との間に導体部２の素線３が部分的に挟み込まれている。これらの素線３は、導体加締片２１が導体部２に加締められる際に、導体加締片２１の先端部の外表面２１ａおよび底板部２０の突部２４で擦られ、表面の酸化皮膜が除去される。それにより、導体部２の圧縮率を高めなくとも導体部２と端子１０との接触抵抗を低減することができ、導体部２の圧縮率を銅電線の場合と同程度として端子１０の圧着強度を確保することができる。そして、導体加締片２１の先端部の外表面２１ａが底板部２０の突部２４に向くほどに導体加締片２１の先端部が導体部２に深く差し込まれており、導体加締片２１と導体部２との接触面積が大きくなっている。それにより、導体部２と端子１０との間に安定した導通が得られる。さらに、導体加締片２１の先端部には、底板部２０の突部２４との間に挟み込んだ素線３との摩擦が作用する。それにより、導体加締片２１のスプリングバックを抑制することができ、導体部２と端子１０との接触抵抗および端子１０の圧着強度を維持することができる。

さらに、本実施形態のアルミ電線１と端子１０との圧着構造によれば、各導体加締片２１の先端部の外表面２１ａと対向する突部２４の部位に先鋭なエッジ２４ａを設けており、このエッジ２４ａにより素線３の酸化皮膜の除去効果を高めることができる。

（第２実施形態）
図３は本発明のアルミ電線と端子との圧着構造の第２実施形態の断面図、図４は図３におけるIV−IV線断面図である。尚、第１実施形態のアルミ電線と端子との圧着構造と機能的に共通する部材については、図中同一符号を付することにより、説明を省略あるいは簡略する。

図３に示すように、本実施形態の圧着構造では、アルミ電線１の端末部に端子１１０が圧着されている。端子１１０は、その先端部に相手側端子との接続部が設けられ、その基端部にアルミ電線１を保持する保持部が設けられている。さらに保持部は、その先端側にアルミ電線１の導体部２を保持する導体保持部１１３が設けられ、その基端側にアルミ電線１のシースを保持するシース保持部が設けられている。シース保持部の構成は、上述した第１実施形態の圧着構造の端子１０と同様であるので、説明を省略する。

導体保持部１１３は、アルミ電線１の端末部に露出した導体部２が載置される底板部１２０と、底板部１２０に載置された導体部２を挟むために底板部１２０に連設された一対の導体加締片１２１と、を備えており、底板部１２０に載置された導体部２の軸方向に対して垂直な断面において略Ｕ字状に成形されている。

導体保持部１１３の底板部１２０には、一対の導体加締片１２１の間の中央部に１つの突部１２４が形成されている。突部１２４は、導体加締片１２１の略全幅にかかる底板部１２０の領域に設けられており、そして、図４に示すように、突部１２４の高さは、導体部２の基端側から先端側に向けて次第に高くなっていく。

一対の導体加締片１２１は、導体部２の軸を含み底板部１２０に略垂直な面に関して略対称に導体部２に加締められている。より詳細には、一対の導体加締片１２１は、それらの先端部が導体部２にそれぞれ差し込まれるように曲げられ、これにより導体部２の一部の素線３を抱き込んだ状態となるように導体部２に加締められている。

底板部１２０の突部１２４が基端側から先端側に向けて次第に高くなっていることにより、突部１２４の基端側にかかる領域での導体部２の圧縮率は比較的低く、一方、突部１２４の先端側にかかる領域での導体部２の圧縮率は比較的高くなっている。導体部２の圧縮率が比較的低い領域では端子１１０の圧着強度が確保され、また、導体部２の圧縮率が比較的高い領域では導体部２と端子１１０との接触抵抗が低減される。端子１１０の圧着強度を確保する領域が基端側にあることにより、先端側で導体部２と端子１１０との接触抵抗を低減する領域に、アルミ電線１の引っ張りなどによる負荷が作用することが回避される。

導体部２に差し込まれた各導体加締片１２１のカール状の先端部は、その外表面１２１ａを底板部１２０の突部１２４に向けている。そして、導体加締片１２１それぞれの先端部の外表面１２１ａと底板部１２０の突部１２４との間には、導体部２の素線３が部分的に挟み込まれて圧縮されている。

各導体加締片１２１の先端部の外表面１２１ａと底板部１２０の突部１２４との間に挟み込まれた導体部２の一部の素線３は、導体加締片１２１が導体部２に加締められる過程で、導体加締片１２１の先端部の外表面１２１ａおよび底板部１２０の突部１２４により、その表面を擦られる。それにより、これらの素線３は、その表面の酸化皮膜が除去されて、アルミニウムまたはアルミニウム合金の素地を露出させており、導体部２と端子１０との間に良好な導通が確保されている。

そして、各導体加締片１２１の先端部の外表面１２１ａと底板部１２０の突部１２４との間で導体部２の一部の素線３が挟み込まれて圧縮されていることにより、各導体加締片１２１と素線３との間に摩擦が生じる。この摩擦は、各導体加締片１２１の先端部が導体部２から抜けるのを防止するように作用する。

以上、説明したように、本実施形態のアルミ電線１と端子１１０との圧着構造によれば、導体加締片１２１の先端部の外表面１２１ａと底板部１２０の突部１２４との間に導体部２の素線３が部分的に挟み込まれている。これらの素線３は、導体加締片１２１が導体部２に加締められる際に、導体加締片１２１の先端部の外表面１２１ａおよび底板部１２０の突部１２４で擦られ、表面の酸化皮膜が除去される。それにより、導体部２の圧縮率を高めなくとも導体部２と端子１１０との接触抵抗を低減することができ、導体部２の圧縮率を銅電線の場合と同程度として端子１１０の圧着強度を確保することができる。そして、導体加締片１２１の先端部の外表面１２１ａが底板部１２０の突部１２４に向くほどに導体加締片１２１の先端部が導体部２に深く差し込まれており、導体加締片１２１と導体部２との接触面積が大きくなっている。それにより、導体部２と端子１１０との間に安定した導通が得られる。さらに、導体加締片１２１の先端部には、底板部１２０の突部１２４との間に挟み込んだ素線３との摩擦が作用する。それにより、導体加締片１２１のスプリングバックを抑制することができ、導体部２と端子１１０との接触抵抗および端子１１０の圧着強度を維持することができる。

さらに、本実施形態のアルミ電線１と端子１１０との圧着構造によれば、底板部１２０の突部１２４の高さが基端側から先端側に向けて次第に高くなっていくことにより、導体部２の圧縮率が基端側から先端側に向けて次第に高くなる。それにより、導体部２の基端側で端子１１０の圧着強度を確保し、導体部２と端子１１０との接触抵抗を低減する先端側に負荷が作用することを回避することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明のアルミ電線と端子との圧着構造の第１実施形態に係り、アルミ電線および端子の分解斜視図である。 図１の圧着構造の断面図である。 本発明のアルミ電線と端子との圧着構造の第２実施形態の断面図である。 図３におけるIV−IV線断面図である。 （Ａ）は従来のアルミ電線と端子との圧着構造を示す平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）に示す圧着構造の側面図である。

符号の説明

１ アルミ電線
２ 導体部
３ 素線
１０ 端子
２０ 底板部
２１ 導体加締片
２４ 突部
１１０ 端子
１２０ 底板部
１２１ 導体加締片
１２４ 突部

Claims (3)

1. アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線と端子との圧着構造であって、
   前記端子は、前記導体部が載置された底板部と、該底板部に連設され、且つ該底板部上の前記導体部を挟むように加締められた一対の導体加締片と、を備え、
   前記導体加締片は、それらの先端部が前記導体部にそれぞれ差し込まれるように、曲げられ、これにより前記導体部の一部の素線を抱き込んでおり、
   前記底板部には、前記導体加締片の間の中央部に少なくとも１つの突部が形成され、
   前記導体加締片それぞれの先端部の外表面が、前記突部に向けられており、
   前記導体部の素線が、前記導体加締片それぞれの先端部の外表面と前記突部との間に、部分的に挟み込まれていることを特徴とするアルミ電線と端子との圧着構造。
2. 前記突部が、前記導体加締片の先端部の外表面と対向する部位それぞれに先鋭なエッジを有していることを特徴とする請求項１に記載のアルミ電線と端子との圧着構造。
3. 前記突部の高さが、前記導体部の基端側から先端側に向けて次第に大きくなっていくことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミ電線と端子との圧着構造。

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