JP5228116B2 - 接続構造体 - Google Patents

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Description

例えば、自動車用ワイヤーハーネスの接続を担うコネクタ等に装着される圧着端子を用いた接続構造体に関し、さらに詳しくは、アルミニウム電線やアルミニウム合金電線からなるワイヤーハーネスと圧着端子とを接続する接続構造体に関する。
従来より、ガソリン自動車には、銅に錫めっきを施した端子と銅電線とを圧着接続させるワイヤーハーネス（あるいはバッテリーケーブル）等が用いられている。また、自動車からの二酸化炭素排出量の低減が求められている現在において、ガソリン自動車に比べてワイヤーハーネスが多用される電気自動車やハイブリット自動車が用いられてきている。
このような状況の中、ガソリン自動車を含め、すべての自動車において、車両の軽量化は燃費向上に大きな影響を与えるため、ワイヤーハーネスやバッテリーケーブル等に、銅（あるいは銅合金）だけでなくアルミニウム（あるいはアルミニウム合金）製の電線を適用し軽量化を図っている。
しかしながら、アルミニウムやアルミ合金で構成するアルミ電線を銅や銅合金で構成する圧着端子に圧着接続した場合、両者の接触部分に結露や海水等の水分が介在すると電気化学的反応を生じ、端子材料の錫めっき、金めっき、銅合金等の貴な金属との接触により、卑なアルミニウムやアルミニウム合金が腐食される現象、すなわち異種金属腐食（以下において電食という）が生じるという問題がある。
この電食により、端子の圧着部で圧着したアルミ電線が腐食、溶解、消失し、やがては電気抵抗が上昇し、十分な導電機能を果たせなくなるおそれがある。
このようなアルミニウム又はアルミニウム合金で構成したアルミ電線と、銅や銅合金等で構成した圧着端子とを接続する接続構造体におけるアルミ電線の電食を防止するために、絶縁被覆が剥がされてアルミ電線が露出するアルミ電線露出部を、溶融状態のハンダを注入した有底孔状の端子に挿入し、ハンダを介してかしめ加工してアルミ電線露出部を圧着接続する接続構造が提案されている（特許文献１参照）。
この特許文献１における接続構造では、アルミ電線と同種の材料で構成された圧着端子との間において電食を生じるおそれはない。しかし、アルミ電線における絶縁被覆の先端から端子挿入孔端部までの電線が露出し、防水されていないため、従来から使用されている真鍮製の圧着端子や銅製の圧着端子等を用いた場合やハンダが介在した場合、イオン化傾向の違いから、アルミ電線と圧着端子との接触部分やアルミ電線におけるハンダ部分は電食が生じやすいという問題があった。
また、アルミ電線の電食を防止するための別の方法として、電線と端子金具とが異種金属であっても、電食を生じさせないために、絶縁被覆を剥いだアルミ電線露出部を、端子と同種の銅合金製の中間キャップで被覆し、この中間キャップを包囲するようにカシメ片をカシメ付けることにより圧着固定する接続構造が開示されている（特許文献２参照）。
しかし、この特許文献２の接続構造は、電気自動車に使用されている動力用の電線等の太物電線向けの接続構造であり、細物電線に適用することは困難である。また、特殊な部材や形状をした中間キャップや弾性部材等多くの部品を必要とし、かつ部品の挿入作業も煩雑で工数が増えるといったコスト面にも問題があった。
特開２００６−１７９３６９号公報 特開２００４‐２０７１７２号公報
この発明は、種類の異なる金属で構成された電線と圧着端子とを接続し、低コストかつ低工数で、電食が生じることなく、確実な導電機能を有する接続構造体を提供することを目的とする。
この発明は、アルミ電線を絶縁被覆で被覆する被覆電線において先端側の前記絶縁被覆を剥がして露出したアルミ電線先端部と、該アルミ電線先端部を圧着接続するワイヤーバレル部を備え、前記アルミ電線を構成する金属より貴な金属で構成する圧着端子とを接続する接続構造体であって、前記アルミ電線先端部を、前記ハンダ及び樹脂で構成する被覆材で被覆するとともに、圧着状態において、前記アルミ電線先端部が、前記絶縁被覆先端部から前記ワイヤーバレル部後端部までの間において、前記被覆材で隙間なく被覆された状態となるように、前記ワイヤーバレル部に前記アルミ電線先端部を圧着接続することを特徴とする。
上述の絶縁被覆先端部から前記ワイヤーバレル部後端部までの間は、例えば、ワイヤーバレル部とインシュレーションバレル部とを備えた圧着端子の場合、ワイヤーバレル部とインシュレーションバレル部との間のトランジション部とすることができる。
上記アルミ電線は、アルミニウム製芯線、アルミニウム合金製芯線、あるいは銅被覆アルミ芯線を撚った電線とすることができる。
また、上述の圧着端子を構成する貴な金属は、例えば、アルミ電線に対して銅や錫等のイオン化傾向の小さい貴な金属で構成する金属や、貴な金属でめっきした金属で構成することができる。
上記樹脂は、ポリアミド系やエステル系の等のホットメルト型樹脂、シリコン系やフッ素系等の熱硬化型樹脂、あるいはエポキシ系フェノールノボラック型やエポキシ系ビスフェノールＡ型等のＵＶ硬化型樹脂とすることができる。
この発明により、アルミ電線を、アルミ電線を構成する金属より貴な金属で構成する圧着端子に圧着接続しても、低コストかつ低工数で、電食が生じることなく、確実な導電機能を有する接続構造体を提供することができる。
詳しくは、被覆電線の絶縁被覆を剥がしたアルミ電線先端部を、被覆材で被覆したため、低コストかつ低工数で、被覆電線から露出するアルミ電線先端部が水滴等の水分に晒されることを防止できる。
さらに、ハンダ及び樹脂で被覆材を構成するため、容易に被覆材でアルミ電線先端部を被覆することができる。したがって、低コストかつ低工数で、電食が生じることなく、確実な導電機能を有する接続構造体とすることができる。
なお、被覆材がワイヤーバレル内部まで入り込んでいる場合、より確実に水分とアルミ電線との接触を防ぎ、電食を防止・抑制することができる。また、樹脂の浸透がワイヤーバレル部中央付近までであれば、被覆材として樹脂を介在させても十分な機械的強度と電気的接続を得ることができる。
さらにまた、例えば、圧着端子を構成する金属基材における錫めっき等の前記貴な金属と同様の金属製のハンダで構成すると、電食防止効果が向上し、より好ましい。
また、アルミ電線はワイヤーバレル部によって圧着加工され、かつ被覆材をワイヤーバレルとアルミ電線との間に介在させているので、機械的に強固な接続が可能である。また、圧着端子はバッテリーケーブル等の大電流を流す太い電線や低い電流を流すための細い電線と幅広い線径の電線に適用することができるワイヤーバレル部を備えているため、利便性が高い。
この発明の態様として、前記アルミ電線を、銅被覆アルミ線で構成し、圧着状態において、前記アルミ電線先端部が銅並びにハンダ及び樹脂で隙間なく被覆されたことを特徴とする。
この発明により、アルミ電線を、アルミ電線を構成する金属より貴な金属で構成する圧着端子に圧着接続しても、より確実に電食の発生を防止し、確実な導電性を備えることができる。
またこの発明の態様として、前記被覆材が、前記絶縁被覆内部の前記アルミ電線に浸透することができる。
上記絶縁被覆内部は、絶縁被覆が剥がされて露出するアルミ電線先端部より後端側であり、残存する絶縁被覆の先端より内部側である絶縁被覆内部において、アルミ電線と絶縁被覆との間、及び絶縁被覆内部におけるアルミ電線を構成する芯線同士の間とすることができる。
この発明により、被覆材による防水効果を向上することができる。詳しくは、アルミ電線がハンダや樹脂で構成する被覆材で被覆され、そのハンダや樹脂が絶縁被覆の内部に浸透するため、安価に防水効果の高い構造を形成でき、より確実にアルミ電線が電食されることを防止することができる。
さらに、絶縁被覆の内部に浸透する被覆材が樹脂である場合は、樹脂が絶縁被覆の外面まで被さると、防水効果がより高くなり、望ましい。
また、この発明の態様として、前記樹脂を、前記ハンダの溶融温度近傍で動粘度が５０００〜２００００ｍＰａ・ｓであるホットメルト型樹脂で構成することができる。
この発明によれば、容易、且つ堅固に樹脂を被覆材として用いることができる。詳しくは、ハンダの溶融温度で溶融するホットメルト型樹脂を用いることによって、アルミ電線先端部へのハンダ付け時の熱を利用し、一工程でハンダと樹脂とによってアルミ電線先端部を被覆することができる。また、ホットメルト型樹脂のハンダの溶融温度近傍で動粘度が５０００〜２００００ｍＰａ・ｓであるため、ハンダの熱で溶融した樹脂は、固化するまでにハンダ及びアルミ電線先端部と密着に結合し、垂れ落ちることなく確実に固着することができる。
また、この発明の態様として、前記ワイヤーバレル部を構成するバレル片を、縁部が凸状の曲線で構成する曲縁部バレル片で構成することができる。
上記縁部が凸状の曲線で構成する曲縁部バレル片は、例えば、半円状等の縁部がアール状であるバレル片とすることができる。
ハンダや樹脂で構成する被覆材で被覆されたアルミ電線先端部を、圧着端子のワイヤーバレル部に圧着する際、ワイヤーバレルのバレル片が長方形状であると、ワイヤーバレル部のバレル片により被覆材が割れ、被覆材内部のアルミ電線先端部に水分が浸透してアルミ電線の電食を生じる可能性があるが、この発明により被覆材の割れを防ぐので、被覆材の割れに起因するアルミ電線の電食を防止することができる。
この発明によれば、種類の異なる金属で構成された電線と圧着端子とを接続し、低コストかつ低工数で、電食が生じることなく、確実な導電機能を有する接続構造体を提供することができる。
第１パターンの圧着端子及び接続構造体についての説明図。 第１パターンのハンダの被覆方法についての説明図。 第２パターンの圧着端子及び接続構造体についての説明図。 第２パターンのハンダの被覆方法についての説明図。 各パターンの接続構造体の縦断面図による説明図。 各パターンの接続構造体の縦断面図による説明図。 別の実施例の圧着端子及び接続構造体についての説明図。 ワイヤーバレル部の断面図による説明図。
この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。
なお、図１は第１パターンの圧着端子１０及び接続構造体１についての説明図を示し、図２は同パターンのハンダの被覆方法についての説明図を示している。ここで、図２（ａ）は先端側の絶縁被覆２０１を剥がし、アルミ電線先端部２０２ａをハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに浸漬する前の状態を示し、図２（ｂ）はハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに浸漬してアルミ電線先端部２０２ａが被覆ハンダ２０３で被覆された状態を示している。
図３は第２パターンの圧着端子１０及び接続構造体１についての説明図を示し、図４は同パターンのハンダの被覆方法についての説明図を示している。ここで、図４（ａ）は先端側の絶縁被覆２０１を剥がし、アルミ電線先端部２０２ａをハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに浸漬する前の状態を示し、図４（ｂ）はハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに浸漬してアルミ電線先端部２０２ａが被覆ハンダ２０３及び被覆樹脂２０４で被覆された状態を示している。
図５，６は各パターンの圧着端子１０の縦断面図による説明図を示している。
まずは第１パターンの圧着端子１０について説明する。圧着端子１０はメス型端子であり、長手方向Ｘの前方から後方に向かって、図示省略するオス型端子のオスタブの挿入を許容するボックス部１１と、ボックス部１１の後方で、所定の長さの第１トランジション１６を介して配置されたワイヤーバレル部１２と、ワイヤーバレル部１２の後方で所定の長さの第２トランジション１７を介して配置されたインシュレーションバレル部１４とを一体に構成している。
なお、ワイヤーバレル部１２で被覆電線２００のアルミ芯線２０２をかしめて圧着し、インシュレーションバレル部１４で被覆電線２００の絶縁被覆２０１をかしめて固定し、接続構造体１を構成する。
圧着端子１０は、表面が錫めっきされた黄銅等の銅合金条に、形状加工及び折り曲げ加工を施して立体構成したオープンバレル型端子である。ボックス部１１は、倒位の中空四角柱体で構成され、内部に、長手方向Ｘの後方に向かって折り曲げられ、挿入されるオス型端子のオスタブに接触する接触凸部１１ｂを有する接触片１１ａを備えている。
圧着前のワイヤーバレル部１２は、図１（ａ）に示すように、バレル底部の幅方向Ｙの両側から斜め外側上方に延出するワイヤーバレル片１３を備え、後方視略Ｕ型に形成している。なお、ワイヤーバレル部１２は、側面視略長方形に形成している。
また、圧着前のインシュレーションバレル部１４も、バレル底部の幅方向Ｙの両側から斜め外側上方に延出するインシュレーションバレル片１５を備え、後方視略Ｕ型に形成している。
被覆電線２００は、近年の小型化、軽量化に伴い、従来の撚り線と比べて細い極細のアルミ電線を撚ってアルミ芯線２０２を構成し、該アルミ芯線２０２を絶縁樹脂で構成する絶縁被覆２０１で被覆している。
詳しくは、アルミ芯線２０２は、断面が０．７５ｍｍ２となるように、アルミニウム合金線を撚って構成している。
さらに、アルミ芯線２０２のうち、先端側の絶縁被覆２０１を剥がして露出するアルミ電線先端部２０２ａを被覆ハンダ２０３で被覆している。被覆ハンダ２０３はアルミと馴染みやすいＳｎ−Ｚｎハンダ等を用い、図２に示すように、約３００℃の溶融ハンダ２０３ａが収容されたハンダ槽３００に、アルミ電線先端部２０２ａを浸漬して被覆ハンダ２０３を付着させる。
このときの被覆ハンダ２０３は、ワイヤーバレル片１３による圧着によって割れが生じない程度の厚みであることが望ましい。なお、超音波振動を誘起した溶融ハンダ２０３ａに、アルミ電線先端部２０２ａを浸漬し、ハンダ付けを行ってもよい。
上述したように、溶融ハンダ２０３ａにアルミ電線先端部２０２ａを浸漬してハンダ付けするため、溶融ハンダ２０３ａは、アルミ芯線２０２の芯線間の毛管現象により、絶縁被覆２０１の絶縁被覆先端部２０１ａより絶縁被覆２０１の内部側まで浸透することとなる（図２（ｂ）参照）。
このように、被覆ハンダ２０３で被覆されたアルミ電線先端部２０２ａをワイヤーバレル部１２でかしめ、絶縁被覆２０１をインシュレーションバレル部１４でかしめることにより、圧着端子１０と被覆電線２００とを電気的且つ機械的な接続強度を備えて圧着接続した接続構造体１を構成している。
なお、ワイヤーバレル部１２へのアルミ電線先端部２０２ａの圧着接続は、被覆ハンダ２０３が完全に固化する前にかしめて圧着接続してもよい。
次に、アルミ電線先端部２０２ａを、被覆ハンダ２０３と被覆樹脂２０４とを併用して被覆した接続構造体１ａについて説明する。
なお、使用する圧着端子１０、被覆電線２００、被覆ハンダ２０３は、上述した接続構造体１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。被覆樹脂２０４は、被覆ハンダ２０３の溶融温度近傍で動粘度が５０００〜２００００ｍＰａ・ｓであるホットメルト型樹脂を用いている。
なお、ホットメルト型樹脂以外であっても、被覆樹脂２０４として熱硬化型樹脂、あるいはＵＶ硬化型樹脂を用いることができる。さらに具体的には、ホットメルト型樹脂として、例えば２２５℃における粘度が６２５０ｍＰａ・ｓであるポリアミド系樹脂や、１９０℃における粘度が６３００ｍＰａ・ｓであるエステル系樹脂等を用いることができる。
また、例えば２３℃における粘度が２５００ｍＰａ・ｓであるシリコン系樹脂や、常温粘度が４３００ｍＰａ・ｓであるフッ素系樹脂等の硬化直前の粘度が５００〜１００００ｍＰａ・ｓである熱硬化型樹脂を用いることができる。
さらに、例えばＵＶ光照射前における粘度が８５００ｍＰａ・ｓであるエポキシ系フェノールノボラック型樹脂、あるいはＵＶ光照射前における粘度が８０００ｍＰａ・ｓであるエポキシ系ビスフェノールＡ型等の硬化前粘度が５００〜１００００ｍＰａ・ｓのＵＶ硬化型樹脂を用いることができる。
まず、被覆ハンダ２０３と被覆樹脂２０４を併用して被覆するためには、リング状の被覆樹脂２０４を、図４（ａ）に示すように、絶縁被覆先端部２０１ａに接触するようにアルミ電線先端部２０２ａの外面に挿着する。
そして、リング状の被覆樹脂２０４がハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに接触するまでアルミ電線先端部２０２ａを浸漬することで、被覆ハンダ２０３がアルミ電線先端部２０２ａに付着するとともに、溶融ハンダ２０３ａによって加熱された被覆樹脂２０４が溶融してアルミ電線先端部２０２ａに付着する。これにより、絶縁被覆先端部２０１ａより絶縁被覆２０１の内部まで被覆ハンダ２０３と被覆樹脂２０４が浸透した状態でアルミ電線先端部２０２ａを被覆することができる。
なお、リング状の被覆樹脂２０４がハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに接触するまでアルミ電線先端部２０２ａを浸漬しなくても、アルミ電線先端部２０２ａに浸透した溶融ハンダ２０３ａの熱により、被覆樹脂２０４が溶融する位置まで溶融ハンダ２０３ａにアルミ電線先端部２０２ａを浸漬してもよい。
また、被覆樹脂２０４として熱硬化型樹脂を用いる場合、絶縁被覆先端部２０１ａの際に液相状態の被覆樹脂２０４を塗布し、ハンダ槽３００における溶融ハンダ２０３ａに被覆樹脂２０４が接触するまで浸漬し、被覆ハンダ２０３をアルミ電線先端部２０２ａに付着させるとともに、溶融ハンダ２０３ａの熱により被覆樹脂２０４を熱硬化させ、被覆ハンダ２０３と被覆樹脂２０４とでアルミ電線先端部２０２ａを被覆する。
さらに、被覆樹脂２０４としてＵＶ硬化型樹脂を用いる場合は、まず、絶縁被覆先端部２０１ａから少し間隔を空けた位置までアルミ電線先端部２０２ａをハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに浸漬し、絶縁被覆先端部２０１ａから間隔を隔てた位置までアルミ電線先端部２０２ａを被覆ハンダ２０３で被覆する。
そして、被覆ハンダ２０３による被覆部分と絶縁被覆先端部２０１ａとの間で露出するアルミ電線先端部２０２ａにＵＶ硬化型樹脂を塗布し、ＵＶ光によって塗布したＵＶ硬化型樹脂を硬化させ、被覆ハンダ２０３と被覆樹脂２０４とでアルミ電線先端部２０２ａを被覆する。
このように構成した被覆ハンダ２０３及び被覆樹脂２０４で被覆されたアルミ電線先端部２０２ａをワイヤーバレル部１２のワイヤーバレル片１３でかしめて圧着し、絶縁被覆２０１をインシュレーションバレル部１４のインシュレーションバレル片１５でかしめて圧着することにより、圧着端子１０と被覆電線２００とを、電気的且つ機械的な接続強度を備えて圧着接続した接続構造体１ａを構成している。
なお、上記の絶縁被覆先端部２０１ａから少し間隔を空けた位置までアルミ電線先端部２０２ａをハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに浸漬し、絶縁被覆先端部２０１ａから間隔を隔てた位置までアルミ電線先端部２０２ａを被覆ハンダ２０３で被覆したアルミ電線先端部２０２ａを、圧着端子１０と圧着接続した後に、ワイヤーバレル部１２とインシュレーションバレル部１４との間の第２トランジション１７にＵＶ硬化型樹脂を塗布し、ＵＶ光によって塗布したＵＶ硬化型樹脂を硬化させ、被覆ハンダ２０３と被覆樹脂２０４とでアルミ電線先端部２０２ａを被覆する接続構造体１ａを構成してもよい。
これらの接続構造体１，１ａは、アルミ合金で構成されたアルミ芯線２０２と、錫めっきされた銅合金で構成された圧着端子１０とを圧着接続するものの、錫めっきされた銅合金とイオン化傾向が同程度の被覆ハンダ２０３および／または被覆樹脂２０４でアルミ電線先端部２０２ａを被覆してワイヤーバレル片１３で圧着接続しているため、アルミ電線先端部２０２ａとワイヤーバレル片１３との間で電食が生じることなく、確実な導電機能を有する接続構造体を構成することができる。
また、接続構造体１，１ａは、アルミ電線先端部２０２ａをワイヤーバレル片１３によるかしめで割れが生じない程度の厚みの被覆ハンダ２０３および／または被覆樹脂２０４で被覆しているため、機械的接続強度を有する接続構造体を構成することができる。
なお、このような確実な導電機能及び機械的接続強度を有する接続構造体１，１ａは、絶縁被覆２０１を剥がしたアルミ電線先端部２０２ａを、溶融ハンダ２０３ａが収容されたハンダ槽３００の溶融ハンダ２０３ａに浸漬することによって、容易に被覆ハンダ２０３および／または被覆樹脂２０４で被覆することができる。
このように、電気的且つ機械的な接続強度を有し、容易に構成することのできる接続構造体１，１ａについて実施した効果確認試験について説明する。まず、この効果確認試験を実施するにあたり、接続構造体１，１ａに関する試験体Ａ〜Ｌと、比較対象として比較試験体Ａ〜Ｃを作製した。接続構造体１，１ａは、圧着端子１０に被覆電線２００を圧着により接続した構成である。そして、被覆電線２００は、組成がＥＣＡｌ（送電線用アルミニウム合金線材のＪＩＳ Ａ１０６０、またはＡ１０７０）であるアルミ芯線２０２を絶縁被覆２０１で被覆し、絶縁被覆２０１の先端側を剥がして先端側のアルミ芯線２０２を露出してアルミ電線先端部２０２ａを構成している。
なお、アルミ電線先端部２０２ａへの圧着端子１０の圧着は片端のみとし、逆端側は長さ１０ｍｍ分だけ絶縁被覆２０１を剥ぎ取り、アルミ用ハンダ（日本アルミット製、Ｔ２３５、フラックス使用）浴に浸漬してアルミ芯線２０２の表面にハンダを付け、電気抵抗を測定する際のプローブとの接点抵抗を可能な限り小さくしている。圧着端子１０は、表面が錫めっきされた、厚み０．２５ｍｍの錫めっき黄銅を金属基板とし、折り曲げ加工して立体構成している。
図５（ａ）に示す試験体Ａは、絶縁被覆２０１を剥がして露出するアルミ電線先端部２０２ａを、被覆ハンダ２０３で被覆し、圧着端子１０に圧着接続して構成している。
図５（ｂ）に示す試験体Ｂは、アルミ電線先端部２０２ａを、被覆ハンダ２０３及び被覆樹脂２０４で被覆し、圧着端子１０に圧着接続して構成している。なお、なお、被覆樹脂２０４は、絶縁被覆先端部２０１ａより内部に浸透するとともに、被覆樹脂２０４は、第２トランジション１７の中央付近までを被覆する構成である。
図５（ｃ）に示す試験体Ｃは、試験体Ａにおける被覆ハンダ２０３が絶縁被覆先端部２０１ａより内部に浸透する構成である。図５（ｄ）に示す試験体Ｄは、試験体Ｂにおける被覆樹脂２０４が、ワイヤーバレル部１２と第２トランジション１７の境界位置まで被覆する構成である。
図５（ｅ）に示す試験体Ｅは、試験体Ｂにおける被覆樹脂２０４が、ワイヤーバレル部１２の中央付近まで被覆する構成である。図５（ｆ）に示す試験体Ｆは、試験体Ｂにおける被覆樹脂２０４が、ワイヤーバレル部１２と第１トランジション１６との境界位置まで被覆する構成である。
また、アルミ芯線２０２を銅被覆アルミ芯線２０５に置き換えた試験体（Ｇ〜Ｌ）を作製した。なお、銅被覆アルミ芯線２０５としてクラッド法による銅クラッドアルミ線（ＣＣＡ）を用いた。図６（ａ）に示す試験体Ｇは、絶縁被覆２０１を剥がして露出する銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを、被覆ハンダ２０３で被覆し、圧着端子１０に圧着接続して構成している。なお、銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを被覆する被覆ハンダ２０３は、絶縁被覆先端部２０１ａと接触せず、絶縁被覆先端部２０１ａから少しの間隔を隔てた位置までを被覆している。
図６（ｂ）に示す試験体Ｈは、銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを、被覆ハンダ２０３及び被覆樹脂２０４で被覆し、圧着端子１０に圧着接続して構成している。なお、被覆ハンダ２０３及び被覆樹脂２０４は、絶縁被覆先端部２０１ａより内部に浸透するとともに、被覆樹脂２０４は、第２トランジション１７の中央付近までを被覆する構成である。
図６（ｃ）に示す試験体Ｉは、試験体Ｇにおける被覆ハンダ２０３が絶縁被覆先端部２０１ａより内部に浸透する構成である。図６（ｄ）に示す試験体Ｊは、試験体Ｂにおける被覆樹脂２０４が、ワイヤーバレル部１２と第２トランジション１７の境界位置まで被覆する構成である。
図６（ｅ）に示す試験体Ｋは、試験体Ｈにおける被覆樹脂２０４が、ワイヤーバレル部１２の中央付近まで被覆する構成である。図６（ｆ）に示す試験体Ｌは、試験体Ｈにおける被覆樹脂２０４が、ワイヤーバレル部１２と第１トランジション１６との境界位置まで被覆する構成である。
比較試験体Ａは、図示省略するが、アルミ電線先端部２０２ａを被覆する被覆ハンダ２０３が絶縁被覆先端部２０１ａと接触せず、絶縁被覆先端部２０１ａから少しの間隔を隔てた位置までを被覆している。これにより、被覆ハンダ２０３と絶縁被覆先端部２０１ａとの間でアルミ電線先端部２０２ａが露出する構成である。
比較試験体Ｂは、図示省略するが、絶縁被覆２０１を剥がして露出する銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを、圧着端子１０に圧着接続して構成している。
比較試験体Ｃは、図示省略するが、絶縁被覆２０１を剥ぎ取り露出したアルミ芯線２０２（電線の端末部）及び黄銅製の中間キャップの内壁に、亜鉛粉と合成樹脂を混合した充填材を塗布し、アルミ芯線２０２を中間キャップで被覆している。中間キャップが被覆されたアルミ芯線２０２の端末部を錫めっき黄銅からなるオープンバレル型端子にかしめ付け、圧着固定する構成である。（特開２００４−２０７１７２と同様の構成）
そして、上記試験体Ａ〜Ｌと比較試験体Ａ，Ｂとに対して、初期の低電圧電流抵抗測定の後、腐食試験を行い、試験後の低電圧電流抵抗から抵抗上昇値を測定する試験を行った。腐食試験は、上記逆端側の被覆剥ぎ取り部にテフロン製（登録商標）のチューブ（テフロンチューブ（登録商標）、ニチアス株式会社製）を被せ、さらにＰＴＦＥテープで目止めして防水処理した後、ＪＩＳ Ｚ２３７１に規格されているように、密閉タンク内に試験体を吊るし、温度を３５℃、塩水濃度５ｍａｓｓ％、ｐＨ６．５〜７．２の塩水を９６時間噴霧した。
なお、この腐食試験及び低電圧電流抵抗測定を実施する効果確認試験は、各水準共サンプル数２０個について実施し、その全てについて、抵抗値と電食による腐食状況とを測定、観察した。
低電圧電流抵抗は、抵抗測定器（ＡＣｍΩＨｉＴＥＳＴＥＲ３５６０、日置電機製）を用い、ボックス部１１のワイヤーバレル部１２側と、アルミ芯線２０２及び銅被覆アルミ芯線２０５における端子逆端側のアルミ電線先端部２０２ａ及び銅被覆アルミ電線先端部２０５ａとを、正負極として、４端子法により測定した。なお、常温で乾燥後低電圧電流抵抗測定を行った。
計測した抵抗値は、アルミ芯線２０２や銅被覆アルミ芯線２０５、圧着端子１０、ワイヤーバレル部１２における圧着接点にて発生する抵抗の足し合わせと考えられるが、アルミ芯線２０２や銅被覆アルミ芯線２０５の抵抗は無視できないため、その分を差し引いた値をワイヤーバレル部１２における低電圧電流抵抗とした。
２０個全数の初期抵抗値が１ｍΩ未満のものを「◎」、１ｍΩ以上１．５ｍΩ未満のものが３個以内で残りが１ｍΩ未満のものを「○」、１ｍΩ以上１．５ｍΩ未満のものが３個を越え残りが１ｍΩ未満のものを「△」、１．５ｍΩ以上のものが１個でも存在した場合は「×」と評価している。腐食試験後の抵抗上昇値が１ｍΩ未満のものを「◎」、１ｍΩ以上３ｍΩ未満のものが３個以内で残りが１ｍΩ未満のものを「○」、１ｍΩ以上３ｍΩ未満のものが３個を超え残りが１ｍΩ未満のものを「△」、３ｍΩ以上のものが１個でも存在した場合は「×」と評価している。
さらには、振動試験を実施したのちの上記試験体Ａ〜Ｌ及び比較試験体Ａ，Ｂに対して、腐食試験及び低電圧電流抵抗を測定する試験を行った。振動試験における振動試験条件は、ＪＩＳ Ｄ１６０１の（４）掃引振動耐久試験に開示されている試験方法を引用した。具体的には、圧着端子１０のワイヤーバレル部１２を上にして、上下の１方向に対して、試験時間を４時間とし、加速度４５ｍ／ｓ２にて、加振周波数２０〜２００Ｈｚの範囲において一様な割合で周波数を連続的に増減して加振した。なお、電線長さを１００ｃｍとして、端子単体で、端子ボックス部と逆端側を加振台に固定した。腐食試験を行う際は、ボックスから逆端までの電線の長さを１０ｃｍ程度に短く切断してから試験した。上記効果確認試験１の結果を、表１に示す。
Figure 0005228116
 上記表１に示すように、初期の低電圧電流抵抗測定から、アルミ電線先端部２０２ａや銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを被覆ハンダ２０３により被覆することにより、確実な導電機能を有することが確認できたが、被覆樹脂２０４がワイヤーバレル部１２の全域まで浸透することによってアルミ電線先端部２０２ａや銅被覆アルミ電線先端部２０５ａとワイヤーバレル部１２との導電性が阻害され、十分な導電機能を確保できないことが確認できた。
腐食試験後の抵抗上昇測定から、アルミ電線先端部２０２ａや銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを被覆ハンダ２０３および／または被覆樹脂２０４で被覆することによって、電食の発生を防止あるいは抑制して十分な導電機能を有することが確認できた。
また、被覆樹脂２０４で絶縁被覆先端部２０１ａ付近のアルミ電線先端部２０２ａや銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを被覆することによって、振動試験実施後であっても十分な電食防止効果を有し、十分な導電機能を確保できることが確認できた。
これは、ワイヤーバレル部１２で圧着された部分の被覆ハンダ２０３に、振動によるクラック等のわずかな隙間が生じた場合において電食防止効果が低減するが、絶縁被覆先端部２０１ａ近傍を被覆樹脂２０４で被覆することで振動に対する耐久性が向上したためであると考えられる。
これに対し、絶縁被覆先端部２０１ａ付近のアルミ電線先端部２０２ａを被覆樹脂２０４で被覆していない試験体Ａ、Ｃは絶縁被覆先端部２０１ａと被覆ハンダ２０３とが接するため、被覆ハンダ２０３の熱で絶縁被覆２０１が劣化し、絶縁被覆先端部２０１ａ付近での電食防止効果が低減したためであると考えられる。
しかし、試験体Ｃの振動試験後の腐食試験の結果が試験体Ａに対して良好であるのは、被覆ハンダ２０３が絶縁被覆２０１の内部まで浸透しているため、絶縁被覆先端部２０１ａが劣化しても被覆ハンダ２０３による電食防止効果が維持できたためであると考えられる。
また、試験体Ｄが、腐食試験及び振動試験後の腐食試験の結果がその他の試験体に比べて劣るのは、被覆ハンダ２０３と被覆樹脂２０４の境界位置が、強い変形を受けるワイヤーバレル部１２の後端位置と一致しており、ワイヤーバレル部１２による強い変形によって、被覆ハンダ２０３と被覆樹脂２０４の境界面が損傷したためであると考えられる。
振動試験後の腐食試験結果から、銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを被覆ハンダ２０３および／または被覆樹脂２０４で被覆することによって、電食の発生を防止して十分な導電機能を有することが確認できた。
しかし、腐食試験後の比較試験体Ｂは銅被覆アルミ電線先端部、及びクラックによりバレル際でアルミ素地が露出していたため、アルミ導体が溶出し、電食防止効果が低減したと考えられる。
なお、上記圧着端子１０におけるワイヤーバレル部１２のワイヤーバレル片１３は側面視略長方形状で形成しているが、図７（ａ）に示すように、側面視上に凸なアールをつけて（例えば略半円形状）形成した半円バレル片１３ａで構成してもよい。
これにより、被覆ハンダ２０３および／または被覆樹脂２０４で被覆されたアルミ電線先端部２０２ａや銅被覆アルミ電線先端部２０５ａに対して圧着端子１０を圧着する際、略半円形状に形成した半円バレル片１３ａが被覆ハンダ２０３および／または被覆樹脂２０４に食い込んで割れることを防止できる接続構造体１ｂを構成することができる（図７参照）。したがって、電食の発生を防止あるいは抑制して十分な導電機能を有することができる耐久性の高い接続構造体を構成することができる。
このように半円バレル片１３ａを備えた圧着端子１０を用いた接続構造体１ｂについて、効果確認試験２を実施した結果について表２に示す。なお、この効果確認試験２は、腐食条件として、密閉タンク内に供試品を吊るし、温度を３５±５℃、塩水濃度５±１ｍａｓｓ％、比重１．０２６８〜１．０４２３、ｐＨ６．５〜７．２の塩水を６８．６〜１７６．５ｋＰａの圧力で１８２時間及び５００時間噴霧して試験した。他の試験方法や評価は上述の効果確認試験１と同様である。
Figure 0005228116
 上記表２に示すように、アルミ電線先端部２０２ａや銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを被覆ハンダ２０３及び被覆樹脂２０４で被覆することによって、長方形状のワイヤーバレル片１３であっても、半円状の半円バレル片１３ａであっても、噴霧時間が１８２時間の場合は、電食の発生を防止あるいは抑制して十分な導電機能を有することが確認できた。
しかし、噴霧時間が５００時間の場合、長方形状ワイヤーバレル片１３では、被覆ハンダ２０３及び被覆樹脂２０４の電食防止効果が低減し、十分な導電機能を確保できないことが確認できた。
上記効果確認試験２の結果から、半円形状の半円バレル片１３ａを備え、アルミ電線先端部２０２ａや銅被覆アルミ電線先端部２０５ａを被覆ハンダ２０３および／または被覆樹脂２０４で被覆する接続構造体１ｂは、電食の発生を防止あるいは抑制して十分な導電機能を高い耐久性で有することが確認できた。
続いて、絶縁被覆剥ぎ際である絶縁被覆先端部２０１ａへの負荷を強めるため、キャビティに挿入した圧着端子１０が完全に挿入できていない状態を想定し、キャビティ入り口と、絶縁被覆先端部２０１ａ及び被覆ハンダ２０３の境界面とがおよそ一致するように圧着端子１０をセットした。上記試験体Ａ〜Ｅ、Ｇ〜Ｋ及び比較試験体Ｃに対し、振動試験後、腐食試験を行い、低電圧電流抵抗と圧着部強度を測定した（効果確認試験３）。振動試験と腐食試験方法は上述の効果確認試験１と同様だが、サンプルが端子単体ではなく、コネクタへ挿入した形態である点のみ異なる。
上記効果確認試験３は、各水準共サンプル数２０個について実施し、その全てについて、抵抗値と電食による腐食状況とを測定、観察した。
低電圧電流抵抗は、抵抗測定器（ＡＣｍΩＨｉＴＥＳＴＥＲ３５６０、日置電機製）を用い、ボックス部１１のワイヤーバレル部１２側と、アルミ芯線２０２及び銅被覆アルミ芯線２０５における端子逆端側のアルミ電線先端部２０２ａ及び銅被覆アルミ電線先端部２０５ａとを、正負極として、４端子法により測定した。なお、常温で乾燥後低電圧電流抵抗測定を行った。
計測した抵抗値は、アルミ芯線２０２や銅被覆アルミ芯線２０５、圧着端子１０、ワイヤーバレル部１２における圧着接点にて発生する抵抗の足し合わせと考えられるが、アルミ芯線２０２や銅被覆アルミ芯線２０５の抵抗は無視できないため、その分を差し引いた値をワイヤーバレル部１２における低電圧電流抵抗とした。
２０個全数の抵抗上昇値が１ｍΩ未満のものを「◎」、１ｍΩ以上３ｍΩ未満のものが３個以内で残りが１ｍΩ未満のものを「○」、１ｍΩ以上３ｍΩ未満のものが３個を超え残りが１ｍΩ未満のものを「△」、３ｍΩ以上のものが１個でも存在した場合は「×」と評価している。試験を実施した結果を表３に示す。
Figure 0005228116
 上記効果確認試験３の結果から、絶縁被覆剥ぎ際である絶縁被覆先端部２０１ａへの負荷を強めたとしても、被覆ハンダ２０３あるいは樹脂の絶縁被覆２０１内部への入り込みがあるため、クラックや隙間を形成することなく電食の発生を防止あるいは抑制して十分な導電機能を有することが確認できた。
また、電線長さを１０ｃｍとした上記試験体Ａ〜Ｅ、Ｇ〜Ｋ及び比較試験体Ｃに対し、サーマルショック試験を行った（効果確認試験４）。サーマルショック試験は、１２０℃にて１５分間放置後、−４０℃にて１５分間放置する１サイクルを５０００サイクル行い、サーマルショック試験前後の低電圧電流抵抗を測定する。
低電圧電流抵抗測定は抵抗測定器（ＡＣｍΩＨｉＴＥＳＴＥＲ３５６０、日置電機製）を用い、ボックス部１１のワイヤーバレル部１２側と、アルミ芯線２０２及び銅被覆アルミ芯線２０５における端子逆端側のアルミ電線先端部２０２ａ及び銅被覆アルミ電線先端部２０５ａとを、正負極として、４端子法により測定した。なお、常温で乾燥後低電圧電流抵抗測定を行った。
低電圧電流抵抗値の結果について、低電圧電流抵抗値の上昇分が１ｍΩ未満のものを「◎」、１ｍΩ以上３ｍΩ未満のものが３個以内で残りが１ｍΩ未満のものを「○」、１ｍΩ以上３ｍΩ未満のものが３個を超え残りが１ｍΩ未満のものを「△」、３ｍΩ以上のものが１個でも存在した場合は「×」と評価した。試験を実施した結果を表４に示す。
Figure 0005228116
 上記効果確認試験４の結果から、アルミ芯線２０２と錫めっき黄銅材の膨張係数の違いから、比較試験体Ｃは、大きな抵抗上昇を示したが、試験体Ａ〜Ｅ、Ｇ〜Ｋは被覆ハンダ２０３の介在によって電気的な導通を維持できることを確認した。
さらに、ワイヤーバレル部１２における圧着状態が不十分であっても、実用的な状態であれば使用されることがある。そこで、例えば、ハンダ、樹脂、被覆銅を含めた導体断面積に対して、ワイヤーバレル片１３の展開長が短い場合にて生じる圧着状態を想定し、導体断面積が２ｍｍ ２ のアルミ芯線２０２や銅被覆アルミ芯線２０５を使用し、上記試験体Ａ〜Ｅ、Ｇ〜Ｋ及び比較試験体Ｃに対し、サーマルショック試験を行った（効果確認試験５）。圧着状態が十分である一例を図８（ａ）に、圧着状態が図８（ａ）と比較して不十分であるが実用的である一例を図８（ｂ）にそれぞれ示す。また、上記効果確認試験１と同様の試験を実施した結果を表５に示す。
Figure 0005228116
 上記効果確認試験５の結果から、圧着が十分ではないが実用的な状態である場合であっても、試験体Ａ〜Ｅ、Ｇ〜Ｋは被覆ハンダ２０３の介在によって電気的な導通を維持できることを確認した。
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明のアルミ電線は、アルミ芯線２０２及び銅被覆アルミ芯線２０５に対応し、
以下同様に、
貴な金属は、黄銅等の銅合金や、端子表面の錫めっきに対応し、
樹脂は、被覆樹脂２０４に対応し、
絶縁被覆先端部からワイヤーバレル部後端部までの間は、第２トランジション１７に対応し、
バレル片は、ワイヤーバレル片１３に対応し、
曲縁部バレル片は、半円バレル片１３ａに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
例えば、圧着端子１０をメス型端子で構成したが、被覆電線２００をオス型端子に接続して接続構造体１，１ａ，１ｂを構成しても、上述の効果を得ることができる。また、圧着端子１０に接続する被覆電線２００として、電食が生じやすいアルミ芯線２０２や銅被覆アルミ芯線２０５を用いたが、その他の金属製の導体で構成してもよい。
１，１ａ，１ｂ…接続構造体
１０…圧着端子
１２…ワイヤーバレル部
１３…ワイヤーバレル片
１３ａ…半円バレル片
１６…第１トランジション
２００…被覆電線
２０１…絶縁被覆
２０１ａ…絶縁被覆先端部
２０２…アルミ芯線
２０２ａ…アルミ電線先端部
２０３…被覆ハンダ
２０４…被覆樹脂
２０５…銅被覆アルミ芯線
２０５ａ…銅被覆アルミ電線先端部

Claims (5)

  1. アルミ電線を絶縁被覆で被覆する被覆電線において先端側の前記絶縁被覆を剥がして露出したアルミ電線先端部と、
    該アルミ電線先端部を圧着接続するワイヤーバレル部を備え、前記アルミ電線を構成する金属より貴な金属で構成する圧着端子とを接続する接続構造体であって、
    前記アルミ電線先端部を、前記ハンダ及び樹脂で構成する被覆材で被覆するとともに、
    圧着状態において、前記アルミ電線先端部が、前記絶縁被覆先端部から前記ワイヤーバレル部後端部までの間において、前記被覆材で隙間なく被覆された状態となるように、前記ワイヤーバレル部に前記アルミ電線先端部を圧着接続する
    接続構造体。
  2. 前記アルミ電線を、銅被覆アルミ線で構成し、
    圧着状態において、前記アルミ電線先端部が銅並びにハンダ及び樹脂で隙間なく被覆された
    請求項１に記載の接続構造体。
  3. 前記被覆材が、前記絶縁被覆内部の前記アルミ電線に浸透する
    請求項１または２に記載の接続構造体。
  4. 前記樹脂を、
    前記ハンダの溶融温度近傍で動粘度が５０００〜２００００ｍＰａ・ｓであるホットメルト型樹脂で構成した
    請求項１乃至３のうちいずれかに記載の接続構造体。
  5. 前記ワイヤーバレル部を構成するバレル片を、縁部が凸状の曲線で構成する曲縁部バレル片で構成した
    請求項１乃至４のうちいずれかに記載の接続構造体。
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