JP5809787B2

JP5809787B2 - 接続構造体および端子

Info

Publication number: JP5809787B2
Application number: JP2010203504A
Authority: JP
Inventors: 賢悟水戸瀬; 高村　聡; 聡高村; 尚子鶴見
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: JP2012059629A

Description

本発明は、接続構造体および端子に関し、特に自動車用ワイヤーハーネスの接続を担う接続構造体および端子に関する。

自動車の排気ガスからの二酸化炭素排出量の低減が求められており、車両の軽量化が推進されている。電気系統を繋ぐワイヤーハーネスについても軽量化が求められており、従来の銅系材料をアルミニウム材料に置き換える検討がなされ、一部では採用されている。
端子材料は、その接点特性と伝導性の観点から銅系合金にスズ（Ｓｎ）や金（Ａｕ）めっきを施した材料が適用されている。端子に、アルミニウム電線を圧着して使用すると、端子材料のスズ、金、銅等の材料に対しアルミニウムは卑な電位を示すため、使用中にアルミニウムが腐食し、電気導体としての機能を継続して担うことが難しくなる。
特に、細いアルミニウム電線と端子とを圧着した場合には、圧着部における端子材料の占める比率が高くなるので、アルミニウム電線の腐食速度が極めて高くなり、腐食環境によっては、電線機能は急速に劣化してしまう。
実際に、導体断面積が２ｍｍ^２以上の電線を圧着した端子の場合には、塩水噴霧試験等の車載環境を加速した試験により評価した場合にも、電気抵抗の上昇や、破壊強度の低下がほとんど見られないが、導体断面積が１．５ｍｍ^２や、０．７５ｍｍ^２などの細い電線を圧着した端子では、塩水噴霧試験により、アルミニウム導体の溶出が起き、電気抵抗が著しく上昇することが分かっている。

これに対し、端子の腐食を防止する手法が提案されている。
例えば、端子本体をアルミニウムで構成し、接点を支持する弾性片を鉄系材料で構成する技術（例えば、特許文献１、２参照。）や、アルミニウム電線に銅合金製の中間キャップを被覆して圧着する技術（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。
しかし、弾性片を組み込む構成は小型の端子に対しては細かい作業となり、量産性に劣るとともに、弾性片を構成する材料とアルミニウム材料との異種金属腐食が避けられない。
中間キャップを用いる構成では、電線圧着構造が複雑となる故に、電線圧着時のかしめ条件の最適化が難しくなることが予測される。また、微小なすき間等が生じアルミニウム導体の微小な部分が外環境にさらされてしまった場合には、そこから急速に腐食が進行して接続機能の維持が困難となる恐れが高い。その他、露出したアルミニウム電線を外環境と遮断するために、電線露出部にグリスや樹脂等の有機物を塗布することも容易に考えられるが、上述と同様の理由により、微小な欠陥やすき間から急速に腐食が進行する恐れがある。

そこで、端子に別な材料を組み込まず、圧着部にさらなる複雑化の構成を設けず、かつ、微小な露出に弱い点がある外環境を遮断する手法ではない、新しい防食技術が待たれている。

アルミニウム電線を銅または銅合金材料で圧着した接続構造体において異種金属腐食が起きる場合、アルミニウム電線の露出面がアノード極となる一方で、銅または銅合金端子の露出面がカソード極となる。腐食電流は、端子の露出部表面積（カソード面積）Ｓｃとアルミニウム電線の露出部表面積（アノード面積）Ｓａとの面積比Ｓｃ／Ｓａに正の相関があるとされており、防食にはこの面積比を下げることが有効である。しかし、接点や圧着部を支える端子において、端子の露出部表面積Ｓｃを低減し、見かけ上のアルミニウム電線の露出部表面積Ｓａを増加させる具体的な手法はこれまで示されていない。また、そのような構成とした場合、端子の強度等、他の特性の低下を招かぬような構造が望まれる。さらに、面積比Ｓｃ／Ｓａを減じる手法は理想の腐食論に過ぎず、工業的には理想から逸脱することも予測され、実際の使用現場にて効果が発揮される端子の構成が望まれる。

なお、自動車電装用の箱型メス端子に関し、外形寸法の増大を伴うことなく周壁の変形強度を高めた技術（例えば、特許文献４参照。）が開示されている。特許文献４に記載された図２によると端子の正面壁中に長方形の開口部が形成されている。このような開口部を電線接続と雌雄勘合接点を有する端子に形成すれば、端子の露出部表面積Ｓｃが低下して面積比Ｓｃ／Ｓａの減少に一定の効果があると期待される。しかし開口部を形成した部分の強度低下を招く恐れがある。従来は面積比をどの程度まで下げれば良いのかが全く分かっていないため、どのような形状の開口部をどの程度形成すれば、強度を確保して腐食を抑制できるのかが不明であった。

特開２００４−１９９９３４号公報特開２００３−３３８３３４号公報特開２００４−２０７１７２号公報特開２０００−２４３４９８号公報

本発明は、端子の強度を確保しつつアルミニウム電線の導体の腐食を防止して電気抵抗の上昇を抑えることを課題とする。また本発明はアルミニウム導体の腐食を低減して耐食性を向上させ、電気抵抗の上昇を抑えた接続構造体を提供することを課題とする。

本発明は、端子と該端子を接続するアルミニウム電線とを有し、前記端子は、相手端子が接続される端子接続部および前記アルミニウム電線を接続する電線接続部を有していて、表面にスズめっきまたは金めっきが施されている銅または銅合金で構成され、前記アルミニウム電線の導体の断面積が０．１ｍｍ^２以上１．５ｍｍ^２以下の範囲を有する接続構造体であって、前記端子の露出部表面積Ｓｃと前記アルミニウム電線の導体の露出部表面積Ｓａとの面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３以上１０以下であり、前記端子接続部は箱部を有し、前記電線接続部は、前記箱部より連続する首部にワイヤバレルとインスレーションバレルが順に形成されて構成され、前記ワイヤバレルは、かしめて前記アルミニウム電線の導体が前記電線接続部に圧着されるものであり、前記インスレーションバレルは、かしめて前記アルミニウム電線の導体を被覆する絶縁体が前記電線接続部に圧着されるものであり、前記アルミニウム電線の導体の前記ワイヤバレル端面からの突出長さが１．５ｍｍ以上４．６ｍｍ以下であり、箱／ワイヤバレル間の残存面積率およびインスレーションバレルの残存面積率ともに、０．５以上１以下である接続構造体を提供する。

本発明の接続構造体は、端子の露出部表面積Ｓｃとアルミニウム電線の露出部表面積Ｓａとの面積比Ｓｃ／Ｓａの値が１０を超えると、腐食によるアルミニウム電線の導体の溶解、溶出が著しく進行し、アルミニウム電線の導体圧着部の電気抵抗を低く維持できなくなる。また、面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３を下回ると、端子自体の強度が不足する。したがって、面積比Ｓｃ／Ｓａの値は３以上１０以下として、端子の強度を確保している。面積比Ｓｃ／Ｓａの値は、好ましくは３以上５以下である。
以下、端子の露出部表面積Ｓｃは、接続構造体における端子の露出している表面積の総和である。ただし、圧着部内面の面積、相手端子との接続構造部における端子材料の重なり部内面の面積は除く。またアルミニウム電線の露出部表面積Ｓａは、アルミニウム電線の導体の露出している表面積である。ただし、圧着部内側の導体の表面積は除く。

本発明の接続構造体および端子によれば、アルミニウム導体の腐食を低減し抵抗、耐食性を向上させ、電気抵抗の上昇を抑えた接続構造体および端子を提供することができる。

本発明の接続構造体の好ましい一実施形態の第１実施態様を示した分解斜視図である。接続構造体の第１実施態様における端子底面の下面図である。接続構造体の第１実施態様における開口部を形成した端子底面の下面図である。端子へのアルミニウム電線の圧着状態を示した要部斜視図である。本発明の接続構造体の実施形態の第２実施態様を示した分解斜視図である。本発明の接続構造体の実施形態の第３実施態様を示した分解斜視図である。本発明の接続構造体の実施形態の第４実施態様を示した分解斜視図である。浸漬電位計測器の概略構成図である。浸漬電位と面積比Ｓｃ／Ｓａとの関係を示す図である。合金１の浸漬電位と面積比Ｓｃ／Ｓａとの関係を示す図である。従来例の接続構造体を示した分解斜視図である。合金２および合金３の浸漬電位と面積比Ｓｃ／Ｓａとの関係を示す図である。

本発明の接続構造体の好ましい一実施形態の第１実施態様を図１に示した分解斜視図を参照して説明する。
図１に示すように、接続構造体１は、端子１０とこの端子１０に接続するアルミニウム電線３０とを有する。端子１０は、相手端子（図示せず）が接続される端子接続部１１およびアルミニウム電線３０を接続する電線接続部１２を有していて、表面にスズめっきまたは金めっきが施されている銅または銅合金で形成されている。
上記アルミニウム電線３０の導体３１の断面積Ｓは、０．１ｍｍ^２以上１．５ｍｍ^２以下の範囲となっている。
また端子１０の露出部表面積Ｓｃとアルミニウム電線３０の導体３１の露出部表面積Ｓａとの面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３以上１０以下となっている。

面積比Ｓｃ／Ｓａの値が１０を超えると、腐食による導体３１の溶解、溶出が著しく進行し、導体３１の圧着部の電気抵抗を低く維持できなくなる。また、面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３を下回ると、端子１０自体の強度が不足する。したがって、面積比Ｓｃ／Ｓａの値は３以上１０以下として、端子１０の強度を確保している。面積比Ｓｃ／Ｓａの値は、好ましくは３以上５以下である。
端子の露出部表面積Ｓｃおよび導体３１の露出部表面積Ｓａの定義は前述の通りである。

次に、端子１０を詳細に説明する。端子接続部１１は箱部２１を有している。電線接続部１２は、箱部２１側より連続する首部２２にワイヤバレル２３、インスレーションバレル２４が順に形成されて構成されている。ワイヤバレル２３は、端子１０の幅方向の両側に対向する状態で端子１０から連続して形成されている。またインスレーションバレル２４も端子１０の幅方向の両側に対向する状態で端子１０から連続して形成されている。
そしてアルミニウム電線３０の導体３１および導体３１を被覆する絶縁体３２は、矢印で示す首部２２の位置にワイヤバレル２３およびインスレーションバレル２４によって圧着されている。
箱部２１の側面、箱部２１の上面、箱部２１とワイヤバレル２３間の底面２１Ｂから選ばれる箇所に開口部が形成されている。この第１実施態様では、箱部２１とワイヤバレル２３間の底面２１Ｂに開口部２５が形成されている例を示した。

上記開口部２５が形成される部位の一例の詳細を図３によって示す。図３は、図１に記載した端子１０を底面側より見た下面図である。
図３に示すように、箱部２１とワイヤバレル２３間の底面２１Ｂに開口部２５が形成されている。この例示における開口部２５は、略台形を成し、端子１０の長手方向に伸びる中心線Ｃに対して対象となる位置に２つが形成されている。開口部２５は、その形状が台形に限定されず、円形、長円形、楕円形、矩形、多角形等であってもよく、その形成箇所数は２箇所に限定されず、面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３以上１０以下となる範囲内で適宜決定される。

開口部２５を形成した領域の端子１０を構成する部材の残存面積率は、図２の端子の下面図に示すように、箱部２１とワイヤバレル２３間のハッチングで示した底面２１Ｂの面積ＳＢと、底面２１Ｂの面積ＳＢから前述の開口部２５の面積ＳＢＷを差し引いた面積との比（ＳＢ−ＳＢＷ）／ＳＢで表される。前述の図３に示した開口部２５を形成した構成では、残存面積率は０．２である。

次に、上記接続構造体１における端子１０へのアルミニウム電線３０の圧着状態を、図４に示した要部斜視図を参照して説明する。
図４に示すように、それぞれのワイヤバレル２３、２３とそれぞれのインスレーションバレル２４、２４の間にアルミニウム電線３０を設置し、ワイヤバレル２３、２３をかしめることでアルミニウム電線３０の導体３１を電線接続部１２に圧着し、インスレーションバレル２４、２４をかしめることでアルミニウム電線３０の導体３１を被覆する絶縁体３２を電線接続部１２に圧着する。
このとき、アルミニウム電線３０の導体３１のワイヤバレル２３端面からの突出長さＬを１．５ｍｍ以上４．６ｍｍ以下とする。

アルミニウム電線３０の導体３１の突出長さが１．５ｍｍ未満では、犠牲防食効果および面積比Ｓｃ／Ｓａの低下に寄与する効果が小さいため、腐食による導体３１の溶解、溶出が進行し、圧着部の電気抵抗を低く維持することができなくなる。また、導体３１の突出長さが５ｍｍを超えると、犠牲防食効果はより大きく現れると推定される。さらに、端子１０の構成上、導体３１の突出長が大きすぎて圧着することが難しくなる。または端子１０の構造を大幅に変更しなければ圧着ができなくなるという問題が生じる。したがって、アルミニウム電線３０の導体３１のワイヤバレル端面からの突出長さは１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。

次に、本発明の接続構造体の実施形態の第２実施態様を図５に示した分解斜視図を参照して説明する。
図５に示すように、接続構造体１（１Ｂ）は、前述の第１実施態様の接続構造体１Ａに対して開口部２５を形成せず、箱部２１の側面２１Ｓに開口部２６を形成したものである。したがって、端子１０を構成する端子接続部１１、電線接続部１２、箱部２１、首部２２、ワイヤバレル２３、インスレーションバレル２４等は前述の第１実施態様と同様の構成であり、アルミニウム電線３０およびその導体３１も前述の第１実施態様と同様の構成であり、矢印で示す首部２２の位置に圧着される。また面積比Ｓｃ／Ｓａは前述の第１実施態様と同様である。
この実施態様における開口部２６は、矩形を成し、端子１０の長手方向に等間隔に３つが形成されている。開口部２６は、その形状が矩形に限定されず、円形、長円形、楕円形、台形、多角形等であってもよく、その形成箇所数は３箇所に限定されず、１箇所であってもそれ以上であってもよく、面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３以上１０以下となる範囲内で適宜決定される。

次に、本発明の接続構造体の実施形態の第３実施態様を図６に示した分解斜視図を参照して説明する。
図６に示すように、接続構造体１（１Ｃ）は、前述の第１実施態様の接続構造体１Ｂに対して開口部２５を形成せず、箱部２１の上面に開口部２７を形成したものである。したがって、端子１０を構成する端子接続部１１、電線接続部１２、箱部２１、首部２２、ワイヤバレル２３、インスレーションバレル２４等は前述の第１実施態様と同様の構成であり、アルミニウム電線３０およびその導体３１も前述の第１実施態様と同様の構成であり、矢印で示す首部２２の位置に圧着される。また面積比Ｓｃ／Ｓａは前述の第１実施態様と同様である。
この実施態様における開口部２７は、矩形を成し、端子１０の長手方向２つが形成されている。開口部２７は、その形状が矩形に限定されず、円形、長円形、楕円形、台形、多角形等であってもよく、その形成箇所数は２箇所に限定されず、１箇所であってもそれ以上であってもよく、面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３以上１０以下となる範囲内で適宜決定される。

次に、本発明の接続構造体の実施形態の第４実施態様を示した図７の分解斜視図を参照して説明する。
図７に示すように、接続構造体１（１Ｄ）は、前述の第１実施態様の接続構造体１Ａにおいて、開口部２５を形成せず、インスレーションバレル２４の幅を従来のものより狭く形成したものである。したがって、端子１０を構成する端子接続部１１、電線接続部１２、箱部２１、首部２２、ワイヤバレル２３、インスレーションバレル２４等は前述の第１実施態様と同様の構成であり、アルミニウム電線３０およびその導体３１も前述の第１実施態様と同様の構成であり、矢印で示す首部２２の位置に圧着される。また面積比Ｓｃ／Ｓａは前述の第１実施態様と同様である。
図示しないが、接続構造体１（１Ｄ）には、前述の第１〜第３実施態様の接続構造体１Ａ〜１Ｃのような開口部２５〜２７のうちのいずれかが形成されていてもよい。

また、上記第１実施態様〜第４実施態様の構成のいくつかを組み合わせて接続構造体１を構成することも好ましい。

上記説明したように、第１実施態様の接続構造体１Ａ〜第３実施態様の接続構造体１Ｃでは、端子１０は、箱部２１の側面２１Ｓ、箱部２１の上面２１Ｕ、箱部２１とワイヤバレル２３間の底面２１Ｂから選ばれる箇所に開口部２５〜２７が形成されることから、端子１０の露出部表面積Ｓｃを低減される。また、第４実施態様の接続構造体１Ｄでは、インスレーションバレル２４の幅を従来のものより狭く形成したことから、端子１０の露出部表面積Ｓｃを低減される。いずれの実施態様においても、面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３以上１０以下であることから、導体３１の腐食が防止できかつ端子１０の強度が確保できる。これは、アルミニウム電線３０として、導体３１が組成：０．２Ｆｅ−０．２Ｃｕ−０．１Ｍｇ−０．１Ｓｉ−残部Ａｌ（数値の単位は質量％）のアルミニウム合金で形成されている場合において、端子の腐食環境を模した測定条件における浸漬電位で−０．５８Ｖ〜−０．６７Ｖであることに相当する。ここで、浸漬電位は対象物の貴な金属と卑な金属の面積により決まるとされる混成電位を示したものであり、貴な金属の面積が卑な金属の面積より大きい場合の混成電位は貴側に振れ、卑な金属は腐食され易い条件となり、逆に貴な金属の面積が卑な金属の面積より小さい場合の混成電位は卑側に振れ、卑な金属は腐食されにくい条件となる。この浸漬電位の範囲で露出したアルミ電線導体の腐食を十分に抑制するという作用効果がある。浸漬電位が高すぎると、すなわち、端子材料を構成する貴な金属種が、卑なアルミ電線導体より、その面積において大きいことを示すものであって、アルミ導体の腐食が顕著となる。

一方、浸漬電位が低い場合には、すなわち、端子材料を構成する貴な金属種が、卑なアルミ電線導体より、その面積において小さいことを示すものであって、アルミ導体の腐食は、浸漬電位が低ければ低いほど抑制される。浸漬電位の範囲の下限を−０．６７Ｖとしたが、この値は、端子材の面積比（Ｓｃ／Ｓａ）の低減によって端子強度の観点から制約される値の面積比が３に相当する値である。電位としてはさらに低い電位であってもアルミ電線導体の腐食をより抑制する効果が得られるが、強度の観点により−０．６７Ｖを下回る電位は適さない。

なお、浸漬電位を計測するには、図８に示した浸漬電位計測器５０を用い、浸漬電位の計測条件は、以下の（１）−（４）とする。
（１）ＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏをイオン交換水に溶解し、ＡｌＣｌ_３が０．２９Ｍ解ける液（Ｃｌ濃度＝３．１％）を調整した。これを試験溶液とし、セル５１へ３００ｍＬ移した。
（２）恒温槽５２で試験溶液５３を３０℃±０．５℃に保ち、Ｎ_２供給源５４よりＮ_２を３０分以上供給してバブリングし脱気を行った。なお、セル５１と恒温槽５２とは塩橋５５で接続されている。
（３）端子１０は前処理としてアセトンで洗浄後、乾いた紙（例えば、キムワイプ）で拭いて乾かした。
（４）前処理を行った端子１０を試験溶液５３へ浸し、すぐに浸漬電位の測定を開始した。測定中もＮ_２を緩くバブリングし、試験溶液５３の溶存酸素は常に大気不飽和状態に保ちながら測定を行った。参照電極５６には飽和銀−塩化銀電極を用いた。なお、電位は標準水素電極電位で表している。

アルミ電線はアルミ素線を拠った拠線導体であるため導体間には狭い隙間が存在すること、また、導体と端子材間にも狭い隙間が多いことより、アルミ導体は隙間腐食の様相を呈する。隙間内の液性は酸性に偏り易いことが知られており、そのため、浸漬電位を計測する条件として、酸性の液体とした。（１）に示す液体のｐＨはおよそ２．５であった。
アルミ材料の腐食は、溶液側に塩（ＮａＣｌ等）が存在することにより促進することが知られており（Ｃｌイオンがアルミの不動態皮膜を破壊するとされている）、ＮａＣｌは海水、海塩等に由来して実環境中にも存在するとされている。そのため、腐食試験においても、塩水噴霧試験が多様されている。浸漬電位の計測においても、Ｃｌイオンを十分に含んだ液とした。
アルミ導体の腐食溶解が進行すると、隙間内にはＡｌイオンも共存することになるので、これを含んだ液とした。

本願では、Ｓｎめっき銅合金を端子材として用いた場合について電位に関する測定結果を開示したが、端子材として別な材料を用いることにより、測定される電位が異なる値となるのは言うまでもないことである。例えば、Ｓｎよりも貴なＡｕをめっきとして使用した場合は、圧着端子の浸漬電位についても、本願よりもよい貴な値を示すことになる。その場合、後述の浸漬電位と面積比の関係式における、数値係数項の値が、大きい値へ変化することになる。

以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。なお、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
接続構造体１は、以下の作製方法で作製されたものを用いた。
まず、タブ幅２．３ｍｍ（表１の端子サイズ２．３）相当のメス端子（古河電工製０９０II−Ｌ、銅−ニッケル−シリコン系合金（コルソン系銅合金）にリフロースズめっき処理）、および、タブ幅０．６４ｍｍ（表２の端子サイズ０．６４）相当のメス端子のプレス打ち抜き品を準備した。プレスのみを施し、曲げ加工は行っていないものである。これにさらに加工を加え、箱部２１、それに連続する首部２２、インスレーションバレル２４の一部に加工を施した後、曲げ成形して端子１０を作成した。

端子１０への加工は、箱部２１の底面２１Ｂに窓開け加工を施して開口部２５を形成した（前記図１参照）。箱部２１の側面２１Ｓに窓開け加工を施して開口部２６を形成した（前記図５参照）。箱部２１の上面２１Ｕに窓開け加工を施して開口部２７を形成した（前記図６参照）。または、インスレーションバレル２４の幅を従来より狭めた形状に加工した（前記図７参照）。
各加工における除去量は、その部位の基の面積に対する残存面積率として表１および表２中に表記した。
なお、窓開け加工やバレル幅を狭める加工の加工量が大きくなりすぎると、残存面積率が低下し、強度が弱くなるので、それぞれの残存面積率は０．２以上とした。

アルミニウム電線３０としては、導体３１が組成：０．２Ｆｅ−０．２Ｃｕ−０．１Ｍｇ−０．１Ｓｉ−残部Ａｌ（数値の単位は質量％）のアルミニウム合金（合金１）で形成され、その断面積Ｓが０．５ｍｍ^２（表１および表２の電線サイズ０．５ｓｑ）、０．７５ｍｍ^２（表１および表２の電線サイズ０．７５ｓｑ）、１．０ｍｍ^２（表１および表２の電線サイズ１．０ｓｑ）、１．５ｍｍ^２（表１および表２の電線サイズ１．５ｓｑ）のものを用いた。各アルミニウム電線３０のより本数は、それぞれ断面積Ｓに応じて、７本、１１本、１６本、１９本のものとした。試験用の仕掛かりとして、各種アルミニウム電線３０の全長１０ｃｍを切断して試料用電線とし、端子１０との接続側（Ａ端）４．０ｍｍの被覆を除去し、反対側（Ｂ端）は１０ｍｍの被覆を除去した。
端子１０にアルミニウム電線３０を圧着し、接続構造体１を作製した。そしてＢ端と端子１０の箱部２１間の電気抵抗を四端子法により計測した。

面積比Ｓｃ／Ｓａは、接続構造体１における端子１０の露出している表面積の総和を端子１０の露出部表面積Ｓｃとし、アルミニウム電線の導体の露出している表面積をアルミニウム電線の露出部表面積Ｓａとして求めた。ただし、露出部表面積Ｓｃは、圧着部内面の面積、相手端子との接続構造部における端子材料の重なり部内面の面積は除いた。また露出部表面積Ｓａは、圧着部内側の導体の表面積は除いた。
なお、端子１０の露出部表面積Ｓｃは、曲げ加工前に端子１０の寸法を計測して求めた。アルミニウム電線３０の導体３１の露出部表面積Ｓａは、露出部の距離を基に計測して求めた。

接続構造体１の浸漬電位の計測は、前述の図８に示した浸漬電位計測器５０によって行った。浸漬電位は以下の方法により計測した値である。その計測は前述の（１）−（４）のようにして行う。
そして浸漬電位の測定は、例えばポテンショスタット５７により行い、そのデータは演算処理装置（例えば、パーソナルコンピュータ：ＰＣ）５８に送って処理した。

上記計測方法により測定した浸漬電位と面積比Ｓｃ／Ｓａの関係を図９に示した。
面積比は浸漬電位と強い相関のある事が判った。複雑な形状をした端子について面積比の算出が困難、あるいは煩雑な場合には、浸漬電位の測定値により、面積比を推定することができる。図９の結果より両者の関係を求めると、以下の関係式が得られる。
［浸漬電位］＝−０．４０４−０．３３２×０．９３７^{（Ｓｃ／Ｓａ）}
したがって、合金１の面積比と浸漬電位の関係は、図１０に示すようになる。

次に、塩水噴霧試験について説明する。
上記接続構造体１のアルミニウム電線３０が接続された端子１０と反対側に防水シーリング処理を施し、ＩＳＯ１６７５０‐４（２００６）「路上走行車−電気電子機器の環境条件及び試験−第４部：気候的負荷」に指定される塩水噴霧試験」を実施した。具体的には、３５℃、５重量％の塩水を８時間噴霧した後に停止して１６時間放置することを１サイクルとして、６サイクル負荷する試験である。さらに、半分のサイクル数である３サイクルまで負荷する試験、および倍のサイクル数である１２サイクルまで負荷する試験についても別途実施した。
試験後、アルミニウム電線３０のＢ端と端子１０の箱部２１間の電気抵抗を四端子法により計測した。
初期に計測した抵抗値からの増分が３ｍΩ未満のものを◎、１０ｍΩ未満のものを○、１０ｍΩ以上のものを×として表１および表２に記載した。
また、試験後の腐食の状態をマイクロスコープにより観察し、接続構造体１に接続されたアルミニウム電線３０の導体３１の先端露出部、およびワイヤバレル２３とインスレーションバレル２４との間のアルミニウム電線３０の導体３１の露出部とも、導体３１が残存しているものを◎、接続構造体１に接続されたアルミニウム電線３０の導体３１の先端露出部が消失し、ワイヤバレル２３、インスレーションバレル２４間のアルミニウム電線３０の導体３１の露出部には導体３１が残存しているものを○、ワイヤバレル２３、インスレーションバレル２４間のアルミニウム電線３０の導体３１の露出部の導体３１が消失したものを×として、表１および表２に記した。
なお、表１および表２では、ワイヤバレルをバレルと記載し、インスレーションバレルをインスバレルと記載した。また残存面積率を残存率と記載した。

本発明例（実施例）６、１３、２０、２７、３４、４１、４８、５５は、アルミニウム電線３０の導体３１のワイヤバレル２３端面からの突出長さＬを１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、かつ面積比Ｓｃ／Ｓａの値が４以上１０以下、箱／ワイヤバレル間の残存面積率およびインスレーションバレルの残存面積率ともに１である接続構造体１である。これらの本発明例は、いずれも１２サイクルを経ても接触抵抗の上昇は、１０ｍΩ以内であり、腐食に対して耐性を備えていることが分かる。アルミニウム電線３０の導体３１の突出により、露出部表面積Ｓａの増大が面積比の低減に寄与し、また、突出部のアルミニウムの犠牲防食効果により腐食を低減したものと言える。

本発明例（実施例）７、１４、２１、２８、３５、４２、４９は、箱部２１とワイヤバレル２３間の底面２１Ｂ、箱部２１の側面２１Ｓおよび上面２１Ｕに、開口部２５、開口部２６および開口部２７のいずれかを形成した端子１０にアルミニウム電線３０を圧着し、アルミニウム電線３０の導体３１のワイヤバレル２３端面からの突出長さを１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下としたもので、かつ面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３以上１０以下、箱／ワイヤバレル間の残存面積率およびインスレーションバレルの残存面積率ともに、０．５である接続構造体１である。これらの本発明例は、いずれも１２サイクルを経ても接触抵抗の上昇は、１０ｍΩ以内であり、腐食に対して耐性を備えていることがわかった。

さらに、上記本発明例の中、本発明例２８、４２、４８、４９、５５は、面積比Ｓｃ／Ｓａの値が５以下で、箱部２１とワイヤバレル２３間の底面２１Ｂに開口部２５を設けた端子１０におけるその残存面積率が０．５以上１以下の接続構造体１である。これらの本発明例は、いずれも１２サイクル後も安定した低い接触抵抗を示しており、優れた耐食性を発揮することがわかった。

一方、従来例１、９、１６、２３、３０、３７は、図１１に示すように、端子１０に開口部を設けず、アルミニウム電線３０の導体３１のワイヤバレル２３からの突出も従来の枠を出ない程度、例えば０．５ｍｍ程度とした接続構造体１００である。なお、アルミニウム電線３０およびその導体３１は矢印で示す首部２２の位置に圧着される。これらの従来例は、３サイクルの時点で１０ｍΩを超える抵抗上昇が見られ、腐食も顕著に現れており、腐食耐性が全く無いことが分かった。
ただし、従来例４４、５１については、３サイクルの時点までは、抵抗上昇１０ｍΩ以下を維持した。このサイズの組み合わせにおいては、従来の仕様において既に面積比Ｓｃ／Ｓａの値が１０以下を取っており、本発明例には及ばないものの、耐食性を示すことが判明した。
ただし、開口部を設けず、アルミニウム電線３０をワイヤバレル２３から突出させていないため、試験溶液の排出やアルミニウム電線３０の導体３１の突出部の犠牲が無かったため、低抵抗を維持できなかったと言える。

また、比較例２、３、４、５、１０、１１、１７、１８、２４、３１、３２、３８は、端子１０に開口部２５〜２７を設けること、およびアルミニウム電線３０の導体３１をワイヤバレル２３から突出させることのいずれか一方、または、両方を実施した端子１０であり、面積比Ｓｃ／Ｓａの値が１０を越える接続構造体である。これらの比較例は、３サイクルの時点で１０ｍΩを超える抵抗上昇が見られ、耐性を備えていないことがわかった。

したがって、接続構造体１は、面積比Ｓｃ／Ｓａの値を３以上１０以下とすることで、好ましくは３以上５以下とすることで、端子１０の強度が確保される。また、アルミニウム電線３０の導体３１のワイヤバレル端面からの突出長さを１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることで、防食性を向上させ、電気抵抗が低減される。

（実施例２）
実施例１におけるアルミニウム電線導体の組成を以下の２種類のものに代え、他は同一として実施例１と同様の計測、試験を実施した。
合金２：組成：０．６Ｆｅ−０．０５Ｓｉ−残部Ａｌ（数値の単位は質量％）
合金３：組成：０．１Ｆｅ−０．０５Ｓｉ−残部Ａｌ（数値の単位は質量％）
とした。その結果を表３に示す。

その結果、面積比と腐食試験結果の関係については、実施例１の合金１と同様であった。一方、面積比と浸漬電位の関係については、図１２に示すように、前記図１１に示した合金１とは異なるものとなった。両者の関係を数式化すると、
合金２：［浸漬電位］＝−０．４０４−０．２３７×０．９３７^{（Ｓｃ／Ｓａ）}
合金３：［浸漬電位］＝−０．４０４−０．３９６×０．９３７^{（Ｓｃ／Ｓａ）}
を得た。
これら関係式より、面積比の項が最小となる場合、すなわち、端子が存在せずにアルミ電線導体のみとなるような場合を考えると、これは面積比がゼロになる場合に相当し、またアルミ材料のみの電位を与える場合に相当する。このような考え方より、面積比ゼロの場合の浸漬電位を求めると、
合金１：［浸漬電位］＝−０．７３６Ｖ
合金２：［浸漬電位］＝−０．６４１Ｖ
合金３：［浸漬電位］＝−０．８００Ｖ
と計算された。

一方、上記各合金の浸漬電位を、実際に計測した。計測は、前述の浸漬電位を計測する条件（１）−（４）に準じた。その結果、計測時のばらつきを有したが、２回の計測の結果、
合金１：−０．７２６Ｖ、−０．７４７Ｖ
合金２：−０．６２１Ｖ、−０．６５１Ｖ
合金３：−０．７７７Ｖ、−０．８１９Ｖ
を得、上記の計算浸漬電位とほぼ同等の計測結果となった。
よって、浸漬電位と面積比の関係は、アルミニウム合金種に固有の浸漬電位を変数に設けることにより一般化が可能であり、その式は、
［浸漬電位］＝−０．４０４＋（０．４０４＋［合金浸漬電位］）×０．９３７^{（Ｓｃ／Ｓａ）}
となった。
なお、初項の係数項の数値は、面積比が無限大、すなわち端子材のみの場合に相当し、すわなち、端子材の浸漬電位に相当する値になるものと考えられる。本願実施例にて用いたＳｎめっき銅合金端子材料の場合において、この値を呈したが、別な材料を用いた場合にはその材料の浸漬電位に応じた値を取るものである。

上記実施例１および実施例２において明確となった、好適な面積比（Ｓｃ／Ｓａ）の範囲、すなわち、３以上１０以下を浸漬電位の値に換算すると、上記の関係式を用いることにより、
−０．１９３＋０．５２２×Ｖ以上、−０．０７２＋０．８２３×Ｖ以下
となる。ここでＶは、アルミニウム合金単体の浸漬電位である。上記の浸漬電位の範囲において、優れた防食特性を有する。

以上より、上記の本発明例は、従来例や比較例に対して、耐食性において優れた効果を有することが分かる。よって、本発明は、アルミニウム電線３０の導体３１の腐食を防止でき、電気抵抗の上昇を抑えることできるので、耐食性に優れた低抵抗の接続構造体１を提供できる。

１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）接続構造体
１０端子
１１端子接続部
１２電線接続部
２１箱部
２３ワイヤバレル
２４インスレーションバレル
２５、２６、２７開口部
３０アルミニウム電線
３１導体

Claims

端子と該端子に接続するアルミニウム電線とを有し、
前記端子は、相手端子が接続される端子接続部および前記アルミニウム電線を接続する電線接続部を有していて、表面にスズめっきまたは金めっきが施されている銅または銅合金で構成され、
前記アルミニウム電線の導体の断面積が０．１ｍｍ^２以上１．５ｍｍ^２以下の範囲を有する接続構造体であって、
前記端子の露出部表面積Ｓｃと前記アルミニウム電線の導体の露出部表面積Ｓａとの面積比Ｓｃ／Ｓａの値が３以上１０以下であり、
前記端子接続部は箱部を有し、
前記電線接続部は、前記箱部より連続する首部にワイヤバレルとインスレーションバレルが順に形成されて構成され、
前記ワイヤバレルは、かしめて前記アルミニウム電線の導体が前記電線接続部に圧着されるものであり、前記インスレーションバレルは、かしめて前記アルミニウム電線の導体を被覆する絶縁体が前記電線接続部に圧着されるものであり、
前記アルミニウム電線の導体の前記ワイヤバレル端面からの突出長さが１．５ｍｍ以上４．６ｍｍ以下であり、箱／ワイヤバレル間の残存面積率およびインスレーションバレルの残存面積率ともに、０．５以上１以下である
ことを特徴とする接続構造体。