JP2009176537A - アルミニウム電線と端子との圧着構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム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ニウム電線と端子との圧着構造を提供すること。
【解決手段】端子は、アルミニウム電線の導体部２の先端部分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の先端部分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。底板部には、導体部２の先端部分の先端の位置を規制する前端規制壁２４と前記先端よりも基端側の部分の位置を規制する後側規制凸部２６とが設けられている。圧着の際に、それら前端規制壁２４と後側規制凸部２６で導体部２の先端側および基端側への伸びによる逃げを阻止し、導体部２に対する圧縮力を高める。
【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導体部を有するアルミニウム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、一対の導体加締片は、内側に加締められることで、導体部を底板部との間に挟み込み、それにより端子が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、アルミニウム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、アルミニウム電線では、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、アルミニウム電線では、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、アルミニウム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ニウム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、アルミニウム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、アルミニウム電線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の加締め高さ（クランプハイト）Ｈｂが、導体部２０２の先端側に位置した導通用加締片２０４の加締め高さＨａ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２０３が加締められた部位と、導通用加締片２０４が加締められた部位とで、加締め高さＨｂ、Ｈａの違いにより、導体部２０２に対する圧縮率を変えることができ、保持用加締片２０３が加締められた部位の導体部２０２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２０４と保持用加締片２０３との加締め高さを異ならせるように両加締片２０４、２０３を導体部２０２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２０４および保持用加締片２０３の２箇所の高さＨａ、Ｈｂを管理する必要があり、コストがかかる。また、導通用加締片２０４を高さＨａまで強く加締めるため、導通用加締片２０４にクラックが入ることがあり、クラックが入らないように加締め強さを加減しなければならず、加締め高さの管理が難しい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、アルミニウム電線の導体部と端子との接触抵抗の低減（電気導通特性の向上）と、端子の圧着強度（端子保持力）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ニウム電線と端子との圧着構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明に係るアルミニウム電線と端子との圧着構造は下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） アルミニウム製またはアルミニウム合金製の導体部を有するアルミニウム電線と端子との圧着構造であって、
前記端子は、前記導体部の先端部分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先端部分を挟むように加締められた一対の導体加締片と、を備え、
前記導体部の先端部分は、前記一対の導体加締片によって該一対の導体加締片と前記底板部との間に挟まれ且つ圧着されており、
前記底板部には、前記導体部の先端部分の先端の位置を規制する前端規制凸部と前記先端よりも基端側の部分の位置を規制する後側規制凸部とが設けられていること。
（２） 上記（１）の構成のアルミニウム電線と端子との圧着構造において、
前記前端規制凸部として前記導体部の先端面の少なくとも半分が突き当たる大きさの前端規制壁が設けられ、そして前記後側規制凸部の前記底板部からの高さが前記導体部の先端部分の断面の高さの半分以下に制限されていること。
（３） 上記（２）の構成のアルミニウム電線と端子との圧着構造において、
前記前端規制壁が、前記底板部の一部を切り起こすことによって形成されていること。
（４） 上記（１）〜（３）のいずれかの構成のアルミニウム電線と端子との圧着構造において、
前記後側規制凸部が、前記底板部の一部を下から上に打ち出すことにより形成されていること。
（５） 上記（１）〜（３）のいずれかの構成のアルミニウム電線と端子との圧着構造において、
前記後側規制凸部が、前記導体加締片の基端側の一部に逆Ｕ字状の切り込みを入れて、該切り込みの内側切片を前記底板部に向けて折り曲げることにより形成されていること。

上記（１）の構成の圧着構造によれば、一対の導体加締片によって該一対の導体加締片と底板部との間に挟まれ且つ圧着される導体部の先端部分の先端の位置とそれよりも基端側の部分の位置を底板部に設けた前端規制凸部と後側規制凸部とで規制するので、圧着時における導体部の先端部分の軸線方向への伸びによる該先端部分に対する圧縮度の低下を防止することができる。つまり、導体加締片により加締め圧力が導体部にかかった際に、導体部が先端側（即ち、前方）や基端側（即ち、後方）に伸びて逃げてしまうことを、前端規制凸部と後側規制凸部によって阻止することができ、前端規制凸部と後側規制凸部の間で確実に導体部の先端部分を挟み込んで圧縮力をかけることができる。
従って、従来のように導体加締片の加締め高さを２段に管理し、前側の加締め高さを低めに設定して圧縮力を強める等の操作をしなくても、導体加締片の全体を一定の加締め高さに加締めるだけで、導体部の圧縮率を高めることができ、導体部と端子との接触抵抗を低減することができると共に、端子の圧着強度を確保することができる。また、従来のように２段の加締め専用の圧着治具も必要でなくなり、コストを抑制することができる。また、導体加締片を低い位置まで加締めないでも、導体部の圧縮率を高めることができるので、導体加締片を強く加締めることによるクラックの発生を防止することができ、工程管理がしやすくなる。
上記（２）の構成の圧着構造によれば、前端規制凸部を、導体部の先端面の少なくとも半分が突き当たるような大きめの前端規制壁で構成したので、導体部が先端側（即ち、前方）に伸びて逃げてしまうことを確実に抑えることができる。また、後側規制凸部の高さを導体部の先端部分の断面の高さの半分以下に制限したので、導体部の破断強度の低下を抑えることができる。
上記（３）の構成の圧着構造によれば、前端規制壁が、底板部の一部を切り起こすことによって形成されているので、規制壁を容易に大きめに形成することができる。特に、導体部の圧着に関与しない例えば底板部の前側に連なる部分、即ち、導体加締片により押圧される導体部の先端部分により押圧されない底板部の長手方向の部分の一部を切り起こすことによって前端規制壁を形成すれば、圧着性能に影響を与えるおそれがないので好ましい。
上記（４）の構成の圧着構造によれば、後側規制凸部が底板部の打ち出しにより形成されているので、コストをかけずに簡単に後側規制凸部を端子に追加することができる。
上記（５）の構成の圧着構造によれば、導体加締片の基端部に切り込みを入れて曲げるだけで後側規制凸部を形成することができるので、簡単な工程の付加だけで後側規制凸部を端子に追加することができる。

本発明に係るアルミニウム電線と端子との圧着構造によれば、アルミニウム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、本発明のアルミニウム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（ａ）および（ｂ）は本発明に係るアルミニウム電線と端子との圧着構造の第１実施形態を示す図であって、図１（ａ）はアルミニウム電線および端子の分解斜視図、そして図１（ｂ）は図１（ａ）の要部の拡大斜視図である。図２は図１（ｂ）の要部を長手方向に幅方向の中心を通るように縦に破断して示した斜視図、そして図３は図２の導体保持部にアルミニウム電線の導体部を圧着した状態を示す縦断面図である。尚、図中の矢印Ａは端子の前端（先端）方向、矢印Ｂは端子の後端（基端）方向を示している。

図１（ａ）に示すように、アルミニウム電線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、この導体部２の外周が絶縁材料で形成されたシース４で被覆されている被覆電線である。アルミニウム電線１は、その端末部（即ち、先端部分）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、強度（特に引張強度）を増すことができる。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、端子１０は、銅合金等の導電性金属製の板材をプレス成形（折り曲げ成形を含む。）することにより形成されたものであって、その先端部に相手方端子（図示せず）との接続部１１が設けられ、その基端部にアルミニウム電線１を保持する保持部１２が設けられている。更に保持部１２は、その先端側にアルミニウム電線１の導体部２の露出した先端部分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ニウム電線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、アルミニウム電線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、端子１０の長手方向に対して直交する断面において略Ｕ字状に成形されている。

シース保持部１４は、アルミニウム電線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の後端に連設され、そして導体保持部１３の底板部２０の前端は接続部１１の底板部１９に連設されている。

導体保持部１３の底板部２０上には、一対の導体加締片２１の前端の位置に対応させて、一対の導体加締片２１によって該一対の導体加締片２１と底板部２０との間に挟まれた導体部２の前端（即ち、先端部分の先端）の位置を規制する前端規制壁（前端規制凸部）２４が設けられている。この前端規制壁２４は、図２に示すように、底板部２０の前側に連なる底板部１９にコ字状の切り込み２４ａを入れて後側に垂直に切り起こすことで形成されており、一対の導体加締片２１によって底板部２０との間に挟まれた導体部２の先端面の半分以上が突き当たる大きさに設定されている。そのように切り起こすことで形成するので前端規制壁２４を容易に大きめに設定することができる。また、前端規制壁２４を切り起こす底板部１９は、導体部２の圧着に関与しない部分であるので、圧着性能に影響を与えるおそれはない。

また、導体保持部１３の底板部２０上には、一対の導体加締片２１の後端の位置に対応させて、一対の導体加締片２１によって該一対の導体加締片２１と底板部２０との間に挟まれた導体部２の前記先端部分の先端よりも後端側の圧着部分の位置を規制する後側規制凸部２６が設けられている。この後側規制凸部２６は、底板部２０の一部を下から上に打ち出すことにより形成されており、その底板部２０からの高さは、導体部２の先端部分の断面の高さの半分以下に制限されている。尚、打ち出しを容易に行ないたい場合は、図３に示すように、平行な１本の切り込み２６ａを入れてから打ち出しを行なうとよい。この後側規制凸部２６の高さは、あまり大きいと導体部２の破断強度を落としてしまい、あまり小さいと導体部２の後端を規制する役目を果たせなくなるので、適当な寸法を実験等によって見つけるのがよい。

また、導体保持部１３の底板部２０上の前端規制壁２４よりも後側で後側規制凸部２６よりも前側の位置には、導体部２の先端部分における圧着部分の軸線方向（即ち、端子１０の長手方向）と直交する方向に互いに平行に延びる複数本のセレーション（浅い溝）２５が設けられている。

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ニウム電線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ニウム電線１のシース４に加締め付けられて、電線１に圧着されている。

本実施形態のアルミニウム電線１と端子１０との圧着構造によれば、一対の導体加締片２１によって該一対の導体加締片２１と底板部２０との間に挟まれる導体部２の前端の位置とそれよりも後端側の圧着部分の位置を底板部２０に設けた前端規制壁２４と後側規制凸部２６とで規制するので、圧着時におけるアルミニウム電線１の導体部２の先端部分の軸線方向への伸びによる該先端部分の圧着部分に対する圧縮度の低下を防止することができる。

つまり、図３に示すように、導体加締片２１により加締め圧力が導体部２にかかった際に、導体部２が前方（即ち、先端側）や後方（即ち、基端側）に伸びて逃げてしまうことを、前端規制壁２４と後側規制凸部２６によって阻止することができ、前端規制壁２４と後側規制凸部２６の間の領域Ｅに確実に導体部２を挟み込んで圧縮力をかけることができる。

従って、従来のように導体加締片の加締め高さを２段に管理し、前側の加締め高さを低めに設定して圧縮力を強める等の操作をしなくても、導体加締片２１の全体を一定の加締め高さに加締めるだけで、導体部２の圧縮率を高めることができ、導体部２と端子１０との接触抵抗を低減することができると共に、端子１０の圧着強度を確保することができる。また、従来のように２段の加締め専用の圧着治具も必要でなくなり、コストを抑制することができる。また、導体加締片２１を低い位置まで加締めないでも、導体部２の圧縮率を高めることができるので、導体加締片２１を強く加締めることによるクラックの発生を防止することができ、工程管理がしやすくなる。

また、本実施形態の圧着構造では、前端規制凸部を、導体部２の先端面の半分以上が突き当たるような大きめの前端規制壁２４で構成しているので、導体部２が前方（即ち、先端側）に伸びて逃げてしまうことを確実に抑えることができる。また、後側規制凸部２６の高さを導体部２の先端部分の断面の高さの半分以下に制限しているので、導体部２の破断強度の低下を抑えることができる。

また、前端規制壁２４が、底板部２０の前側に連なる底板部１９の一部を切り起こすことによって形成されているので、前端規制壁２４を容易に大きめに形成することができる。特に底板部２０の前側に連なる底板部１９は、導体部２の圧着に関与しない部分であるので、圧着性能に影響を与えるおそれもない。また、この圧着構造では、後側規制凸部２６が底板部２０の打ち出しにより形成されているので、コストをかけずに簡単に後側規制凸部２６を端子に追加することができる。

（第２実施形態）
図４（ａ）および（ｂ）は本発明に係るアルミニウム電線と端子との圧着構造の第２実施形態を示す図であって、図４（ａ）は端子の要部斜視図、そして図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ矢視断面図である。尚、第１実施形態のアルミニウム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。

本実施形態の圧着構造の第１実施形態と異なる点は、導体保持部１３の底板部２０に設けられた後側規制凸部３５の形成の仕方である。即ち、この端子１０Ｂにおいては、後側規制凸部３５が、一対の導体加締片２１の基端側の一部に逆Ｕ字状の切り込み３６を入れて、切り込みの内側切片３７を底板部２０の上面に向けて折り曲げることにより形成されていることである。具体的には、一対の内側切片３７は、基端３７ａで底板部２０の幅方向の中心に向けて折り曲げられ、互いに突き当たる箇所３７ｂで底板部２０の上面に向けて略直角に折り曲げられ、先端３７ｃが底板部２０の上面に突き当てられており、これら折り曲げられた２つの内側切片３７によって後側規制凸部３５が構成されている。

この後側規制凸部３５は、第１実施形態の圧着構造と同様に、一対の導体加締片２１によって該一対の導体加締片２１と底板部２０との間に挟まれた導体部２の先端部分の後側の圧着部分（即ち、基端側の圧着部分）の位置を規制する働きをする。従って、第１実施形態の圧着構造と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態では、後側規制凸部３５を、導体加締片２１の基端部に逆Ｕ字状の切り込み３６を入れて内側切片３７を曲げるだけで形成しているので、簡単な工程の付加だけで、凸部３５を有した端子１０Ｂを作ることができる。

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。

本発明に係るアルミニウム電線と端子との圧着構造の第１実施形態を示す図であって、図１（ａ）はアルミニウム電線および端子の分解斜視図、そして図１（ｂ）は図１（ａ）の要部の拡大斜視図である。 図１（ｂ）の要部を長手方向に幅方向の中心を通るように縦に破断して示した斜視図である。 図２の導体保持部にアルミニウム電線の導体部を圧着した状態を示す縦断面図である。 本発明に係るアルミニウム電線と端子との圧着構造の第２実施形態を示す図であって、図４（ａ）は端子の要部斜視図、そして図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ矢視断面図である。 図５（ａ）は従来のアルミニウム電線と端子との圧着構造を示す平面図、そして図５（ｂ）は図５（ａ）に示す圧着構造の側面図である。

符号の説明

１：アルミニウム電線
２：導体部
１０，１０Ｂ：端子
１９：底板部
２０：底板部
２１：導体加締片
２４：前端規制壁（前端規制凸部）
２６，３５：後側規制凸部

Claims (5)

1. アルミニウム製またはアルミニウム合金製の導体部を有するアルミニウム電線と端子との圧着構造であって、
   前記端子は、前記導体部の先端部分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先端部分を挟むように加締められた一対の導体加締片と、を備え、
   前記導体部の先端部分は、前記一対の導体加締片によって該一対の導体加締片と前記底板部との間に挟まれ且つ圧着されており、
   前記底板部には、前記導体部の先端部分の先端の位置を規制する前端規制凸部と前記先端よりも基端側の部分の位置を規制する後側規制凸部とが設けられていることを特徴とするアルミニウム電線と端子との圧着構造。
2. 前記前端規制凸部として前記導体部の先端面の少なくとも半分が突き当たる大きさの前端規制壁が設けられ、そして前記後側規制凸部の前記底板部からの高さが前記導体部の先端部分の断面の高さの半分以下に制限されていることを特徴とする請求項１に記載したアルミニウム電線と端子との圧着構造。
3. 前記前端規制壁が、前記底板部の一部を切り起こすことによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載したアルミニウム電線と端子との圧着構造。
4. 前記後側規制凸部が、前記底板部の一部を下から上に打ち出すことにより形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載したアルミニウム電線と端子との圧着構造。
5. 前記後側規制凸部が、前記導体加締片の基端側の一部に逆Ｕ字状の切り込みを入れて、該切り込みの内側切片を前記底板部に向けて折り曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載したアルミニウム電線と端子との圧着構造。

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