JP5019626B2 - アルミ電線用圧着端子 - Google Patents

Description

本発明は、アルミ電線の端部に取り付けられるアルミ電線用圧着端子に関するものである。

アルミ電線は、銅電線に比べて、軟らかく強度が弱い上に、表面に強固な酸化皮膜を有している。このため、アルミ電線用の圧着端子は、強固な酸化皮膜を破壊して良好な電気的接続状態を得ようとしてワイヤバレル部をアルミ電線に強く圧着すると、アルミ電線が圧縮されすぎて圧着部の圧着強度が低下してしまい、逆に圧着部の圧着強度を確保しようとしてワイヤバレル部をアルミ電線に弱く圧着すると、酸化皮膜が破壊できないため良好な電気的接続状態を得ることができない、という問題がある。

この問題を解決するものとして、ワイヤバレル部の両側壁の高さを端子先端側（コンタクト部側）で高く、端子後端側（アルミ電線側）で低くした圧着端子が提案されている（特許文献１）。このような構成にすると、ワイヤバレル部の先端側はアルミ電線に強く圧着されるため良好な電気的接続状態が得られ、後端側はアルミ電線に弱く圧着されるため圧着部の圧着強度を確保できる、としている。

実願昭54-139354号（実開昭56-56169号）のマイクロフィルム

しかし、特許文献１の圧着端子は、ワイヤバレル部の両側壁の高さが先端側から後端側に向かって徐々に低くなる構造であるため、強圧着部側のアルミ電線圧縮率の設定や弱圧着部側のアルミ電線圧縮率の設定が難しく、安定した電気的接続状態及び圧着強度が得にくいという問題がある。

本発明の目的は、強圧着部側のアルミ電線圧縮率の設定や弱圧着部側のアルミ電線圧縮率の設定が容易で、安定した電気的接続状態及び圧着強度が得られる信頼性の高いアルミ電線用圧着端子を提供することにある。

この目的を達成するため本発明は、断面略Ｕ字形のワイヤバレル部の両側壁の上端縁を内側に巻き込むようにしてアルミ電線に圧着されるアルミ電線用圧着端子において、
前記ワイヤバレル部は、アルミ電線の酸化皮膜を破壊する程度にアルミ電線に強く圧着される両側壁の高さが高い強圧着部と、アルミ電線に前記強圧着部よりも弱く圧着される両側壁の高さが前記強圧着部より低い弱圧着部とを有し、前記強圧着部及び弱圧着部ともに両側壁の高さが端子長手方向に一定であり、前記弱圧着部が強圧着部よりも端子後端側に存在するように形成されており、
前記強圧着部によるアルミ電線の圧縮率が４０％以上５０％以下のときは、前記ワイヤバレル部の長さに対する弱圧着部の長さの割合が４５％以上５０％以下であり、
前記圧縮率が５０％より大きく６０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上６０％以下であり、
前記圧縮率が６０％より大きく８０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上７０％以下である、
ことを特徴とするものである。

また、本発明は、断面略Ｕ字形のワイヤバレル部の両側壁の上端縁を内側に巻き込むようにしてアルミ電線に圧着されるアルミ電線用圧着端子において、
前記ワイヤバレル部は、アルミ電線の酸化皮膜を破壊する程度にアルミ電線に強く圧着される両側壁の高さが高い強圧着部と、アルミ電線に前記強圧着部よりも弱く圧着される両側壁の高さが前記強圧着部より低い弱圧着部とを有し、前記強圧着部及び弱圧着部ともに両側壁の高さが端子長手方向に一定であり、前記弱圧着部が強圧着部よりも端子後端側に存在するように形成されており、
前記強圧着部によるアルミ電線の圧縮率が４０％以上４５％未満のときは、前記ワイヤバレル部の長さに対する弱圧着部の長さの割合が４５％以上５０％未満であり、
前記圧縮率が４５％より大きく６０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上５０％以下であり、
前記圧縮率が６０％より大きく６５％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上６０％以下であり、
前記圧縮率が６５％より大きく８０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上７０％以下である、
ことが好ましい。

本発明によれば、ワイヤバレル部の強圧着部は、両側壁の高さが一定であるため、一定区間で一定の強さでアルミ電線に強く圧着されるため、一定区間でアルミ電線の酸化皮膜を破壊して良好な電気的接続状態を安定して得ることができる。また、ワイヤバレル部の弱圧着部も、両側壁の高さが一定であるため、一定区間で一定の強さでアルミ電線に弱く圧着されるため、所要の圧着強度を安定して得ることができる。さらに、強圧着部によるアルミ電線の圧縮率と、ワイヤバレル部の長さに対する弱圧着部の長さの割合との関係を、請求項１のように設定すると、良好な電気的接続状態と圧着強度５０％以上を得ることができ、請求項２のように設定すると、良好な電気的接続状態と圧着強度６０％以上を得ることができる。

図１は本発明に係るアルミ電線用圧着端子の一実施形態を示す。この圧着端子１は、先端側から順に、コンタクト部２、ワイヤバレル部３、インシュレーションバレル部４を有している。（Ａ）は圧着端子１の斜視図、（Ｂ）は圧着端子１のワイヤバレル部３とインシュレーションバレル部４の展開図である。コンタクト部２は、相手方端子と接触する部分で、図示の例では雌型接触子の形態であるが、雄型接触子やネジ止め板部などの形態であってもよい。ワイヤバレル部３及びインシュレーションバレル部４は断面略Ｕ字形で、ワイヤバレル部３の内面にはセレーション５が形成されている。ワイヤバレル部３は両側壁６の上端縁を内側に巻き込むようにしてアルミ電線に圧着される。インシュレーションバレル部４も同様にしてアルミ電線の絶縁被覆に圧着される。アルミ電線用圧着端子１の材質は、例えば通常の端子用銅合金に錫、インジウム又はそれらの合金などのメッキを施したものである。

この圧着端子１のワイヤバレル部３は、アルミ電線の酸化皮膜を破壊する程度にアルミ電線に強く圧着される両側壁６の高さが高い強圧着部７と、アルミ電線に前記強圧着部７よりも弱く圧着される両側壁６の高さが強圧着部７より低い弱圧着部８とを有している。強圧着部７及び弱圧着部８とも両側壁６の高さは端子長手方向に一定である。弱圧着部８は強圧着部７よりも端子後端側（インシュレーションバレル部４側）に形成されている。

図２は図１の圧着端子１をアルミ電線１１の端部に圧着した状態を示す。ワイヤバレル部３はアルミ電線１１に圧着され、インシュレーションバレル部４はアルミ電線１１の絶縁被覆１２に圧着される。ワイヤバレル部４の強圧着部７は同図（Ｂ）に示すように、アルミ電線１１の酸化皮膜を破壊する程度にアルミ電線１１に強く圧着されて良好な電気的接続状態を確保し、弱圧着部８は同図（Ｃ）に示すように、アルミ電線１１に強圧着部７よりも弱く圧着されて圧着部の圧着強度を確保している。

図１の圧着端子１を図２のようにアルミ電線９に圧着した圧着部について、強圧着部７によるアルミ電線１１の圧縮率と、ワイヤバレル部３の長さに対する弱圧着部８の長さの割合とを変化させたときの、圧着部の圧着強度を調べた。その結果を表１に示す。供試アルミ電線の断面積は０．７５mm^２である。

圧縮率は、圧着前のアルミ電線の断面積を１００％としたときの圧着後のアルミ電線の断面積の割合である（圧縮率の数値が小さいほど強く圧縮されている）。
ワイヤバレル部３の長さに対する弱圧着部８の長さの割合Ｌは、例えばＬ＝１００％はワイヤバレル部が弱圧着部のみの場合であり、Ｌ＝５０％は弱圧着部の長さがワイヤバレル部の長さの半分の場合である。なお、ワイヤバレル部の長さは３mmである。
圧着強度は、アルミ電線の引張強度（１００％）に対する、圧着部の引張試験（圧着端子とアルミ電線を互いに反対方向に引っ張る試験）で圧着部が破断（アルミ電線の引き抜けを含む）したときの強度（引張荷重）の割合である。

この試験結果をグラフに表すと図３のようになる。一般的な圧着端子特性の目安として、圧着強度は５０％以上必要である。

次に、図１の圧着端子１を図２のようにアルミ電線９に圧着した圧着部について、強圧着部７によるアルミ電線１１の圧縮率と、温度サイクルを加えときの圧着部の接触抵抗と関係を調べた。その結果を表２に示す。供試アルミ電線の断面積は０．７５mm^２である。温度サイクルは、−４０℃×３０分←→１２０℃×３０分を２４０サイクルである。

この試験結果をグラフに表すと図４のようになる。なお、圧着部の接触抵抗は、実質的に強圧着部によるアルミ電線の圧縮率のみに依存し、ワイヤバレル部３の長さに対する弱圧着部８の長さの割合Ｌを変化させても殆ど変化しない

以上の試験結果を総合すると、圧着部の良好な電気的接続状態を得るためには、アルミ電線の圧縮率を８０％以下にする必要がある。アルミ電線の圧縮率の数値が大きいと（アルミ電線の断面積減少率が小さいと）、酸化が発生しやすくなり、温度サイクル後の接触抵抗が大きくなる。

また、強圧着部によるアルミ電線の圧縮率が４０％以上５０％以下のときは、前記ワイヤバレル部の長さに対する弱圧着部の長さの割合を４５％以上５０％以下とし、前記圧縮率が５０％より大きく６０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合を４５％以上６０％以下とし、前記圧縮率が６０％より大きく８０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合を４５％以上７０％以下とすれば、圧着強度５０％以上を得ることができる。

また、強圧着部によるアルミ電線の圧縮率が４０％以上４５％未満のときは、前記ワイヤバレル部の長さに対する弱圧着部の長さの割合を４５％以上５０％未満とし、前記圧縮率が４５％より大きく６０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合を４５％以上５０％以下とし、前記圧縮率が６０％より大きく６５％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合を４５％以上６０％以下とし、前記圧縮率が６５％より大きく８０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合を４５％以上７０％以下とすれば、圧着強度６０％以上を得ることができる。圧着強度６０％以上が得られれば、製造時のバラツキ等を考慮しても、十分な圧着強度を確保することができる。
また、上記の結果は、アルミ電線の断面積が０．７５mm^２の場合であるが、アルミ電線の断面積が０．５mm^２の場合でも、上記の結果と同じ特性が確認できた。

図５は本発明に係るアルミ電線用圧着端子の他の実施形態を示す。この圧着端子１は、ワイヤバレル部３の長手方向の中間部に強圧着部７を設け、両端部に弱圧着部８を設けたものである。それ以外の構成は図１の圧着端子と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

本発明に係るアルミ電線用圧着端子の一実施形態を示す、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はワイヤバレル部及びインシュレーションバレル部の展開図。 図１の圧着端子をアルミ電線に圧着した状態を示す、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線拡大断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線拡大断面図。 図１の圧着端子によるアルミ電線の圧縮率と、圧着部の圧着強度との関係を示すグラフ。 図１の圧着端子によるアルミ電線の圧縮率と、圧着部の接触抵抗との関係を示すグラフ。 本発明に係るアルミ電線用圧着端子の他の実施形態を示す、ワイヤバレル部及びインシュレーションバレル部の展開図。

符号の説明

１：アルミ電線用圧着端子
２：コンタクト部
３：ワイヤバレル部
４：インシュレーションバレル部
５：セレーション
６：側壁
７：強圧着部
８：弱圧着部
１１：アルミ電線
１２：絶縁被覆

Claims (2)

1. 断面略Ｕ字形のワイヤバレル部の両側壁の上端縁を内側に巻き込むようにしてアルミ電線に圧着されるアルミ電線用圧着端子において、
   前記ワイヤバレル部は、アルミ電線の酸化皮膜を破壊する程度にアルミ電線に強く圧着される両側壁の高さが高い強圧着部と、アルミ電線に前記強圧着部よりも弱く圧着される両側壁の高さが前記強圧着部より低い弱圧着部とを有し、前記強圧着部及び弱圧着部ともに両側壁の高さが端子長手方向に一定であり、前記弱圧着部が強圧着部よりも端子後端側に存在するように形成されており、
   前記強圧着部によるアルミ電線の圧縮率が４０％以上５０％以下のときは、前記ワイヤバレル部の長さに対する弱圧着部の長さの割合が４５％以上５０％以下であり、
   前記圧縮率が５０％より大きく６０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上６０％以下であり、
   前記圧縮率が６０％より大きく８０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上７０％以下である、
   ことを特徴とするアルミ電線用圧着端子。
2. 断面略Ｕ字形のワイヤバレル部の両側壁の上端縁を内側に巻き込むようにしてアルミ電線に圧着されるアルミ電線用圧着端子において、
   前記ワイヤバレル部は、アルミ電線の酸化皮膜を破壊する程度にアルミ電線に強く圧着される両側壁の高さが高い強圧着部と、アルミ電線に前記強圧着部よりも弱く圧着される両側壁の高さが前記強圧着部より低い弱圧着部とを有し、前記強圧着部及び弱圧着部ともに両側壁の高さが端子長手方向に一定であり、前記弱圧着部が強圧着部よりも端子後端側に存在するように形成されており、
   前記強圧着部によるアルミ電線の圧縮率が４０％以上４５％未満のときは、前記ワイヤバレル部の長さに対する弱圧着部の長さの割合が４５％以上５０％未満であり、
   前記圧縮率が４５％より大きく６０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上５０％以下であり、
   前記圧縮率が６０％より大きく６５％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上６０％以下であり、
   前記圧縮率が６５％より大きく８０％以下のときは、前記弱圧着部の長さの割合が４５％以上７０％以下である、
   ことを特徴とするアルミ電線用圧着端子。

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