JP6007125B2 - 電線接続構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気導通を担う部品に関し、より詳しくは、電線と端子との電線接続構造体の製造方法に関する。

自動車等には、複数本の電線を束ねたワイヤーハーネスが配索され、このワイヤーハーネスを介して複数の電装機器が互いに電気接続されている。このワイヤーハーネスと電装機器との接続、或いは、ワイヤーハーネス同士の接続は、それぞれに設けたコネクタによって行われる。
この種の電線は、芯線（導体）を絶縁体で被覆して形成された被覆電線が使用され、被覆を剥離して露出させた芯線端部に圧着端子を圧着接続し、この圧着端子を介してコネクタが装着される。
圧着端子を管構造にしても、圧着端子と被膜電線との間に隙間が生じ、外部から水が浸入してしまう。これを回避するために、Ｏリング、防食用液剤による被覆、はんだ被覆により電線接続部の止水性を高める構造が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開２００２−２１６８６２号公報 特開２０１１−０６５９９４号公報 特開２０１１−２０４５８２号公報 特開２０１１−２１０５９３号公報

しかし、Ｏリングでは、その材料のゴムの劣化によりシールの効果が消失するおそれがあった。主に熱により劣化が促進されるが、車載にて利用する場合は、長い年月に渡り使用されることにより、経年劣化で弾性を失うおそれがあった。また、Ｏリングは、筒形状のリーク経路の線状でのポイント封止であるが故に、一箇所損傷してしまうと、シールの効果が消失してしまうという弱さを併せ持つ。さらに、Ｏリング、防食用液剤、はんだ等を併用する場合は、それらに適した箇所に配置する工程が必要となり、生産性の向上に不利であった。
そこで、本発明は、管状端子に被覆電線を圧着させる構成で、止水性を向上させつつ生産性の向上が可能な電線接続構造体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の電線接続構造体の製造方法は、芯線と前記芯線の外周に形成された導体絶縁層とを有する電線の前記導体絶縁層を剥離し、前記芯線を露出させる工程と、前記電線が接続される、導体からなる管状端子として、板材に曲げ加工を施してＣ字型断面となるように巻いて開放された端面同士を突き合わせて接合するとともに電線挿入口となる開口の反対側端部を潰して、前記潰した部分を、他の端子の挿入タブが挿入されるボックス部と、前記管状端子と前記電線とを圧着する部位となる予め定めた径サイズの管状部と、の間の橋渡しとなるトランジション部に形成するとともに、前記トランジション部から次第に大径となって前記電線挿入口となる開口に向けて側面が閉じた管状に延びる前記管状部を、前記トランジション部と一体に形成し、前記管状部に、前記電線を挿入する工程と、前記導体絶縁層の圧縮率が、前記導体絶縁層の断面の面積比で７０％〜９０％であって、前記管状部における前記導体絶縁層が挿入された領域である被覆圧着部が、前記管状部における前記芯線が挿入された領域である導体圧着部よりも外径が大径となり、且つ、前記管状部に、前記導体絶縁層と前記導体とが圧着接続した状態となるように、前記被覆圧着部と前記導体圧着部とを圧縮させて前記導体圧着部を前記被覆圧着部よりも塑性変形させて、前記管状部と前記電線とを圧着する工程とを有することを特徴とする。
この構成において、前記管状部と前記電線とは、クリンパとアンビルを用いる工法により圧着されることを特徴とする。この構成において、前記被覆圧着部は、前記導体絶縁層を断面の面積比で７５％〜８５％に圧縮されることを特徴とする。

また、この構成において、前記電線は、前記芯線の断面積で規定される電線サイズが０．７５ｓｑ〜２．５ｓｑの電線であることを特徴とする。
また、この構成において、前記管状部の管サイズは内径が１．６ｍｍ〜３．０ｍｍであることを特徴とする。
また、この構成において、前記芯線における前記導体圧着部に挿入される領域は、断面の面積比で４５％〜８５％に圧縮されることを特徴とする。
また、この構成において、前記管状端子が銅または銅合金からなり、前記芯線がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする。

また、この構成において、前記管状部と前記電線とは、前記クリンパと前記アンビルにより前記電線の芯線が圧着接続される前記導体圧着部の塑性変形量が、前記電線の前記導体絶縁層が圧着接続される前記被覆圧着部よりも多くなるように部分的に強圧縮されて圧着されることを特徴とする。
また、この構成において、前記圧着は、前記管状部のうち前記被覆圧着部の高さおよび幅を制御して行うことを特徴とする。
また、本発明の電線接続構造体の製造方法は、芯線と前記芯線の外周に形成された導体絶縁層とを有する電線の前記導体絶縁層を剥離し、前記芯線を露出させる工程と、板材に曲げ加工を施してＣ字型断面となるように巻いて開放された端面同士を突き合わせて接合するとともに電線挿入口となる開口の反対側端部を潰して、前記潰した部分を、他の端子の挿入タブが挿入されるボックス部と、前記管状端子と前記電線とを圧着する部位となる予め定めた径サイズの管状部と、の間の橋渡しとなるトランジション部に形成する前記電線が接続される、導体からなる管状端子として、板材に曲げ加工を施してＣ字型断面となるように巻いて開放された端面同士を突き合わせて接合するとともに電線挿入口となる開口の反対側端部を潰して、前記潰した部分を、他の端子の挿入タブが挿入されるボックス部と、前記管状端子と前記電線とを圧着する部位となる予め定めた径サイズの管状部と、の間の橋渡しとなるトランジション部に形成するとともに、前記トランジション部から次第に大径となって前記電線挿入口となる開口に向けて側面が閉じた管状に延びる前記管状部を、前記トランジション部と一体に形成し、前記管状部に、前記電線を挿入する工程と、前記管状部と前記電線とを、前記導体絶縁層と前記管状端子の固着力がバンププル試験で０．１〜５．０ＭＰａの引きはがし強度が得られる塑性変形の状態であって、前記管状部における前記導体絶縁層が挿入された領域である被覆圧着部が、前記管状部における前記芯線が挿入された領域である導体圧着部よりも大径となるように、前記被覆圧着部と前記導体圧着部とを異なる圧縮率で圧縮させて圧着する工程とを有することを特徴とする。
この構成において、前記導体絶縁層と前記管状端子の間に固着材が配置されていることを特徴とする。
また、この構成において、前記固着材は、油成分を含有することを特徴とする。油成分を含有する固着材を用いることで固着力が過大になりすぎず、腐食を抑制することができる。

本発明では、管状端子に被覆電線を圧着させる構成であっても、止水性を向上させつつ生産性の向上が可能である。このため、被覆電線にアルミニウム電線を使用した場合には、アルミニウム電線の腐食を抑えることが可能である。

本実施形態にかかる電線接続構造体を示す斜視図である。 電線接続構造体の長手方向断面を示した断面図である。 （Ａ）は管状端子の長手方向における断面図であり、（Ｂ）は管状端子を折り曲げ加工により形成する前の連鎖端子を示した図である。 圧着工程の具体例を説明する図である。 （Ａ）は圧着前の電線断面の一例を模式的に示した図であり、（Ｂ）は圧着後の電線断面の一例を模式的に示した図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる電線接続構造体を示す斜視図であり、図２は、電線接続構造体の長手方向断面を示した断面図である。
この電線接続構造体１０は、自動車用のワイヤーハーネスに使用されるものであり、図１に示すように、管状端子１１と、この管状端子１１に圧着されるアルミニウム電線（電線）１３とを備える。アルミニウム電線（電線）１３は、芯線の材料が従前の銅系材料のものと比べて軽量化し易いため、ワイヤーハーネスを軽量化することができ、自動車の燃費向上に有利である。

管状端子１１は、雌型端子のボックス部２０と管状部２５とを有し、これらの橋渡しとしてトランジション部４０を有する。管状端子１１は、導電性と強度を確保するために基本的に金属材料（本実施形態では、銅または銅合金）の基材で製造されている。なお、管状端子１１の基材は、銅または銅合金に限るものではなく、アルミニウムや鋼、またはこれらを主成分とする合金等を用いることもできる。
また、管状端子１１は、端子としての種々の特性を担保するために、例えば管状端子１１の一部あるいは全部に錫、ニッケル、銀めっきまたは金等のめっき処理が施されていても良い。また、めっきのみならず、錫等のリフロー処理を施しても良い。本実施形態で例示する管状端子１１は、全体に錫めっきが施されている。

アルミニウム電線１３は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金性の素線１４ａを束ねたアルミニウム芯線（導体）１４を、絶縁樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル）で構成する導体絶縁層（電線被覆）１５で被覆して構成される被覆電線である。アルミニウム芯線１４は、所定の断面積となるように、アルミニウム素線１４ａを撚って構成している。

なお、アルミニウム電線１３の素線１４ａの組成としては、例えば鉄（Ｆｅ）を約０．２質量％、銅（Ｃｕ）を約０．２質量％、マグネシウム（Ｍｇ）を約０．１質量％、シリコン（Ｓｉ）を約０．０４質量％、残部がアルミニウム（Ａｌ）および不可避不純物かなるアルミニウム合金を用いることができる。他の合金組成として、Ｆｅを約１．０５質量％、Ｍｇを約０．１５質量％、Ｓｉを約０．０４質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のもの、あるいは、Ｆｅを約１．０質量％、Ｓｉを約０．０４質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のもの、Ｆｅを約０．２質量％、Ｍｇを約０．７質量％、Ｓｉを約０．７質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のものなどを用いることができる。これらは、さらにＴｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎ等の合金元素を含んでいてもよい。

アルミニウム電線１３の導体絶縁層１５を構成する樹脂材としては、ポリ塩化ビニルであり、このポリ塩化ビニル以外にも、例えば、架橋ポリ塩化ビニル、クロロプレンゴム等を主成分とするハロゲン系樹脂や、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、エチレンプロビレンゴム、珪素ゴム、ポリエステル等を主成分とするハロゲンフリー樹脂が用いられ、これらに可塑剤や難燃剤等の添加剤を含んでいても良い。

管状端子１１のボックス部２０は、ワイヤーハーネス端部に設けられるコネクタ等に設けられる雄型端子等の挿入タブの挿入を許容する雌型端子のボックス部である。本発明において、このボックス部２０の細部の形状は特に限定されない。すなわち、管状端子１１は、少なくともトランジション部４０を介して管状部２５を備えていれば良く、例えばボックス部２０を有さなくても良いし、例えばボックス部２０が雄型端子の挿入タブであっても良い。また、管状部２５に他の形態に係る端子端部が接続された形状であっても良い。本明細書では、本発明の管状端子１１を説明するために便宜的に雌型ボックスを備えた例を示している。

管状部２５は、管状端子１１とアルミニウム電線１３とを圧着する部位であり、管状圧着部とも言う。この管状部２５は、トランジション部４０から次第に大径となる拡径部２６と、この拡径部２６の縁部から筒状に延びる筒部２７とからなる。管状部２５は中空の管となっており、管状部２５の一端には、アルミニウム電線１３を挿入することができる電線挿入口３１が開口している。また、管状部２５の他端は、トランジション部４０に接続されるとともに、内部封止のために先端を潰して閉口されており、トランジション部４０側から水分等が浸入しないように形成されている。

この管状部２５は、例えば、銅または銅合金に錫めっきした条材を打ち抜いた板材に曲げ加工を施すことによって形成される。或いは、銅または銅合金を打ち抜いた板材に曲げ加工を施す前後で錫めっきを施して形成しても良い。また、ボックス部２０及び管状部２５を一枚の板材から作ることも可能であるし、ボックス部２０と管状部２５とを別の板材から形成して、その後にトランジション部４０において接合することも可能である。
管状部２５は、上記板材に曲げ加工を施してＣ字型断面となるように巻き、開放された端面同士を突き合わせて溶接等によって接合することで形成される。管状部２５の接合は、レーザー溶接が好ましいが、電子ビーム溶接、超音波溶接、抵抗溶接等の溶接法でもかまわない。開口部をレーザー溶接により接合することにより、側面が閉じた管状に成形される。また、はんだ、ろう等、接続媒体を使っての接合でも良い。

本実施形態ではレーザー溶接により管状部２５が形成された例を示し、この例では図１に示すように、管状部２５に、軸方向に伸びる溶接ビード部４３が形成される。トランジション部４０は、管状部２５の一端をプレスして閉じることにより形成される。トランジション部４０は、溶接等の手段によって閉鎖されており、トランジション部４０側から水分等が浸入しないように形成されている。また、管状部２５の内部空間はトランジション部４０において閉塞されている。管状部２５は、上記したＣ字型断面の両端部を接合する方法に限らず、深絞り工法で形成されても良い。さらに、連続管を切断するとともに一端側を閉塞して、管状部２５及びトランジション部４０を形成しても良い。
なお、管状部２５は管状であればよく、必ずしも長手方向に対して円筒である必要はない。断面が楕円や矩形の管であっても良い。また、径が一定である必要はなく、長手方向で半径が変化する形状であっても良い。

図３は、管状端子１１の製造方法の具体例を説明する図であり、（Ａ）は管状端子１１の長手方向における断面図であり、（Ｂ）は管状端子１１を折り曲げ加工により形成する前の連鎖端子（打ち抜き材）１５１を示し、管状端子１１と連鎖端子１５１の各部との対応を破線で示す。
管状端子１１の製造方法は、打ち抜き工程、曲げ工程、切出工程を含む。
図３に示すように、打ち抜き工程では、長手形状の金属板である条１５０がプレス加工により打ち抜かれ、連鎖端子１５１が形成される。条１５０は、予め金属材料（本実施形態では、銅または銅合金）にめっきや表面塗装等の処理が施された、例えば厚さ０．２５ｍｍのテープ状材料である。条１５０から打ち抜かれる連鎖端子１５１は、それぞれが一つの管状端子１１となる端子成形片１６０が複数並び、各端子成形片１６０が連結テープ１６４により連結された形状となっている。連鎖端子１５１は、条１５０を打ち抜いた打ち抜き材であるため、平板である。また、条１５０から連鎖端子１５１が打ち抜かれる際には、同時に、各々の端子成形片１６０の位置を示す位置決め穴１６５が連結テープ１６４において打ち抜かれる。

端子成形片１６０は、折り曲げ加工によりボックス部２０に成形されるボックス成形部１６１と、ボックス成形部１６１に連結され、折り曲げ加工によりボックス部２０内部のスプリングに成形されるスプリング成形部１６２とを有する。また、ボックス成形部１６１には、プレスによる曲げ加工によって管状部２５に成形される管状成形部１６３が繋がっている。
曲げ工程においては、ボックス成形部１６１を略直角に複数回折り曲げてボックス部２０を形成する加工と、スプリング成形部１６２を折り曲げてボックス部２０内部に収める加工とが並行して行われ、さらに、管状成形部１６３を丸める曲げ加工が行われる。

管状成形部１６３は、まず、連結テープ１６４の面に対する上下方向からのプレス加工により断面Ｕ字形状に曲げられ、その後、Ｕ字の先端側を丸める加工により、断面Ｃ字形状に成形され、端面同士を溶接し、内部封止のために先端を潰して形成される。ボックス成形部１６１及びスプリング成形部１６２に対する曲げ加工と、管状成形部１６３に対する加工とは、個別に実行されても良いし、並行して実行されても良い。また、連結テープ１６４により連結された複数の端子成形片１６０に対して同時に曲げ加工を行って、複数の管状端子１１を形成しても良い。曲げ加工により形成された管状端子１１は、切出工程において連結テープ１６４から切り離される。

このようにして製作された管状端子１１の管状部２５に対し、図２に示すように、端末の導体絶縁層１５を剥離し、アルミニウム芯線１４が露出したアルミニウム電線１３を被覆先端部（圧着部）１５ａまで挿入し、管状部２５を圧縮することによって、管状部２５と導体絶縁層１５およびアルミニウム芯線１４とが一体に圧着される。
管状部２５では、管状部２５を構成する金属基材とアルミニウム電線１３とが外側から圧縮されることによって、機械的接続と電気的接続とが行われる。
つまり、管状部２５とアルミニウム電線１３とを圧着した場合には、管状部２５が塑性変形して元の径よりも縮径（或いは、拡径させても良い）されることで、図２に示すように、管状部２５とアルミニウム芯線１４とが圧着接続された状態の導体圧着部３５と、管状部２５とアルミニウム芯線１４とが圧着接続された状態の被覆圧着部３６とが形成され、これらによって、機械的および電気的な接続が確保される。
圧着は、管状端子１１の基材や電線（芯線）の塑性変形によって行われる。このため、管状部２５は、圧着することができるように肉厚が設計される必要があるが、人力加工や機械加工等で圧着を自由に行うことができるので、肉厚については特に限定されるものではない。

管状部２５とアルミニウム電線１３とを圧着する際に、図２に示すように、導体圧着部３５および被覆圧着部３６を、圧着具（後述するクリンパ１０１およびアンビル１０３等の治具）を用いて部分的に強圧縮することで塑性変形させる。図２に示した例では、導体圧着部３５が、縮径率が一番高くなっている部分である。

管状部２５では、アルミニウム芯線１４を強圧縮して導通を維持する機能と、導体絶縁層１５（被覆先端部１５ａ）を圧縮してシール性を維持する機能とが要求される。被覆圧着部３６では、その断面を略正円にかしめ、導体絶縁層１５の全周に渡ってほぼ同等の圧力を与えることにより、全周に渡って均一な弾性反発力を発生させて、シール性を得ることが好ましい。
一方、実際の圧着工程では、アンビル上にセットした導体圧着部３５および被覆圧着部３６を備えた管状端子１１に、適切な長さの導体絶縁層１５をストリップした芯線先端部１４ｂを挿入し、上方からクリンパ１０１を下降させ、圧力を加えて、導体圧着部３５および被覆圧着部３６を圧着する（かしめる）工法が取られている。

本構成では、管状部２５は、一端が閉塞するとともに他端が開放した有底の管状に形成されているため、一端側からの水分等の浸入を抑制することができる。
一方、管状部２５の他端側においては、管状端子１１とアルミニウム電線１３との間に隙間が存在すると、その隙間から水分が入り、アルミニウム芯線１４に付着するおそれが生じる。
管状端子１１の金属基材（銅または銅合金）とアルミニウム芯線１４との接合部に水分が付着すると、両金属の起電力（イオン化傾向）の差からアルミニウム芯線１４が腐食する現象（すなわち電食）が生じて製品寿命が短くなるという問題が生じる。

また、管状部２５では、管状部２５を構成する金属基材とアルミニウム電線１３とが機械的に圧着されることによって、同時に電気的接続が確保される。芯線に用いられるアルミニウムまたはアルミニウム合金は、銅及び銅合金と比較すると接触抵抗が高いことが指摘されている。このため、従前の銅系材料の電線導体と比べて、十分な接触圧を確保することが望まれる。

そこで、発明者等は、圧着において、被覆圧着部３６の圧縮率を、管状部２５と導体絶縁層１５（被覆先端部１５ａ）との間の止水性および電線保持力を確保する値に設定しておくことにより、止水性および電線保持力を確保することができることを見出した。
これによって、アルミニウム電線１３の保持力を容易に確保できるとともに、アルミニウム芯線１４の腐食を抑えることができ、電線接続構造体１０の寿命を延ばすことができる。
この場合、管状部２５の圧縮により導体絶縁層１５（被覆先端部１５ａ）も圧縮させることによって、管状部２５と導体絶縁層１５とを密着させ、止水性と電線保持力とを十分に確保することができる。このため、少なくともアルミニウム電線１３の被覆層である導体絶縁層１５（被覆先端部１５ａ）を、管状部２５と隙間無く密着させる圧縮力を作用させる力で圧着工程が行われる。
なお、圧着工程の際には、導体絶縁層１５の圧縮率（被覆圧縮率に対応）が目標値となるように、管状部２５（特に被覆圧着部３６）のクリンプハイト（圧着部分の高さ）およびクリンプワイド（圧着部分の幅）を設定しておくことによって、適切に圧縮させることができる。

また、圧着において、導体圧着部３５の圧縮率を、管状部２５とアルミニウム芯線１４との間の電線保持力および接触圧を確保する値に設定しておくことにより、電線保持力および接触圧を容易に確保することができる。これによって、アルミニウム電線１３の芯線保持力を容易に確保できるとともに、管状部２５との導通を容易に確保することができる。
この場合、管状部２５の圧縮によりアルミニウム芯線１４も圧縮させることによって、管状部２５とアルミニウム芯線１４とを十分に接触させ、電線保持力と接触圧とを十分に確保している。つまり、アルミニウム芯線１４が少なくとも圧縮する圧縮力を作用する力で圧着工程が行われる。
この圧着工程の際にも、導体圧着部３５の圧縮率（導体圧縮率に対応）が目標値となるように、管状部２５（この場合は、特に導体圧着部３５）のクリンプハイト（圧着部分の高さ）およびクリンプワイド（圧着部分の幅）を設定しておくことによって、適切に圧縮させることができる。
なお、被覆圧着部３６の圧着と導体圧着部３５の圧着とは同時に行っても良いし、別々に行っても良いが、被覆圧着部３６と導体圧着部３５は、連なった構造であるため、同時に圧着を行うのがより好ましい。

また、管状部２５と導体絶縁層１５との間の隙間については、その隙間を閉塞可能なゴム系等の接着剤を、端子圧着前に管状部２５の内部、又は、導体絶縁層１の外周にコーティングすることによって、接着剤を用いない方法に比して隙間の閉塞性を向上させても良い。また、コーティングに限らず、接着剤付きシートを巻き付けるようにしても良い。これらによって、より水の浸入防止が可能となる。

図４は圧着工程の具体例を説明する図であり、管状部２５の被覆圧着部３６の横断面を圧着部品と共に示している。
管状端子１１とアルミニウム電線１３とは、図４に示すように、クリンパ１０１とアンビル１０３とを用いて圧着され（かしめられ）る。クリンパ１０１は管状端子１１の外形状に対応する曲面により構成される圧着壁１０２を有し、アンビル１０３は、管状端子１１を載せる受部１０４を有する。アンビル１０３の受部１０４は、管状部２５の外形形状に対応する曲面とされている。

図４に示すように、管状端子１１にアルミニウム電線１３が挿入された状態で、受部１０４に管状端子１１を載せて、図中矢印で示すようにクリンパ１０１を下降させることで、圧着壁１０２と受部１０４とにより管状部２５が圧縮され、圧着される。
これらクリンパ１０１及びアンビル１０３が、管状部２５の拡径部２６を除くほぼ全体を圧縮可能な奥行きを有することによって、被覆圧着部３６の圧着と導体圧着部３５の圧着とを同時に行うことができる。また、これらの部位を別々に圧縮しても良い。

次に、本発明の電線接続構造体１０の実施例を比較例とともに説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
表１は、電線サイズと管状部２５の径サイズとの対応関係の一例を示している。

表１に示すように、電線サイズは、導体断面積が０．７５ｍｍ²（以下、「ｍｍ²」を「ｓｑ」と表記する）、１．０ｓｑ、１．２５ｓｑ、２．０ｓｑ、２．５ｓｑの５種類が代表的なものであり、それぞれの被覆電線に対して、端子管サイズがそれぞれ直径（内径）１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．８ｍｍ、３．０ｍｍの管状部２５を使用する。
管状部２５の直径（内径）は電線１３を容易に管状部２５に挿入でき、かつ所望の圧着ができる条件を満たすものを選択している。

なお、導体絶縁層１５を装着することにより、上記５種類の各電線の仕上がり外径は直径１．４ｍｍ〜２．８ｍｍとなる。

管状端子１１の基材として、古河電気工業製の銅合金ＦＡＳ−６８０（厚さ０．２５ｍｍ、Ｈ材）を用いた。ＦＡＳ−６８０の合金組成は、ニッケル（Ｎｉ）を２．０〜２．８質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．４５〜０．６質量％、亜鉛（Ｚｎ）を０．４〜０．５５質量％、スズ（Ｓｎ）を０．１〜０．２５質量％、およびマグネシウム（Ｍｇ）を０．０５〜０．２質量％含有し、残部が銅（Ｃｕ）および不可避不純物である。
管状部２５は、曲げ加工されたＣ字型断面の両端部を突き合わせ、直径（内径）が１．６ｍｍ〜３．０ｍｍとなるようにレーザー溶接した。これによって、表１に示す直径（内径）の管状部２５を有する管状端子１１を製作した。

アルミニウム電線１３のアルミニウム芯線１４は、合金組成が鉄（Ｆｅ）を約０．２質量％、銅（Ｃｕ）を約０．２質量％、マグネシウム（Ｍｇ）を約０．１質量％、シリコン（Ｓｉ）を約０．０４質量％、残部がアルミニウム（Ａｌ）および不可避不純物であるアルミ合金線を素線１４ａとして用いた。このアルミニウム芯線１４を用い、表１に示す導体サイズのアルミニウム電線１３を形成した。

また、アルミニウム電線１３の導体絶縁層１５は、ＰＶＣを用いた。
アルミニウム電線１３は、ワイヤストリッパを用いて電線端部の導体絶縁層１５を剥離してアルミニウム芯線１４を露出させる。

この状態で、表１に示す電線サイズと端子管サイズの組み合わせで、アルミニウム電線１３を管状端子１１の管状部２５に差し込み、管状部２５の導体圧着部３５および被覆圧着部３６を、クリンパ１０１及びアンビル１０３を用いて部分的に強圧縮することで圧着し、電線接続構造体１０を製作した。
この圧着においては、導体絶縁層１５の圧縮率（以下、「被覆圧縮率」と言う）が７０％〜９０％の範囲となるように行った。

この被覆圧縮率は、導体絶縁層１５の圧着前後の面積比であり、圧着後の電線を輪切りで断面出しし、導体絶縁層１５の面積を測り、圧着前の同面積との比率を求めることによって得られる。
ここで、図５（Ａ）は圧着前の電線断面の一例を模式的に示した図であり、図５（Ｂ）は圧着後の電線断面の一例を模式的に示した図である。図５（Ａ）に示すように、圧着前は、アルミニウム電線１３の素線１４ａ間に相対的に広い隙間で配置された状態であり、導体絶縁層１５が滑らかな筒形状である。これに対し、圧着後は、図５（Ｂ）に示すように、アルミニウム電線１３の素線１４ａが互いに密着して素線群を構成するため、導体絶縁層１５は素線群を囲うように変形することで、いびつな形状に変形する。

この被覆圧縮率を異ならせた複数種類の電線接続構造体１０を製作し、これら電線接続構造体１０に対し、エアリーク試験を行い、管状部２５と導体絶縁層１５との間の隙間からエアリークがあるか否かを試験した。
エアリーク試験は、電線接続構造体１０に対し、端子を接続していない側の電線の端部から空気圧を徐々に上げて５０ｋＰａの空気圧を３０秒間当ててリークを確認した後、１２０℃で１２０時間経過した後に同様のリークを確認する方法とした。その場合の試験結果を表２に示す。

表２では、試験結果を４段階で評価した。
◎（二重丸）…空気圧５０ｋＰａでもエアリークが確認されなかった。
○（一重丸）…空気圧３０ｋＰａ未満ではエアリークが確認されず、空気圧３０〜５０ｋＰａでエアリークが確認された。
△（三角）…空気圧１〜５ｋＰａ未満ではエアリークが確認されず、空気圧５〜３０ｋＰａでエアリークが確認された。
×（バツ）…空気圧１〜５ｋＰａでエアクリークが確認された。

表２では、２．５ｓｑのアルミニウム電線１３と０．７５ｓｑのアルミニウム電線１３とについての試験結果を示した。２．５ｓｑのアルミニウム電線１３において、被覆圧縮率（平均圧縮率）が９０％を実施例１とし、８０％を実施例２とし、７５％を実施例３とし、７０％を実施例４とした。
また、０．７５ｓｑのアルミニウム電線１３において、被覆圧縮率が８９％を実施例５とし、８０％を実施例６とし、７０％を実施例７とした。
一方、２．５ｓｑのアルミニウム電線１３において、被覆圧縮率が９８％を比較例１とし、９５％を比較例２とし、９３％を比較例３とし、６５％を比較例４とし、６３％を比較例５とし、５５％を比較例６とし、０．７５ｓｑのアルミニウム電線１３において、９９％を比較例７とし、５５％を比較例８とした。

表２に示すように、３０ｋＰａ未満でエアリークがなかったのは、実施例１〜実施例７であり、その被覆圧縮率は７０％〜９０％であり、このうち、実施例２および実施例６では、５０ｋＰａでもエアリークがない良好な結果が得られ、その被覆圧縮率は８０％であった。
これに対し、比較例１〜８、つまり、被覆圧縮率が９０％より大きい範囲と、７０％未満では、リークが認められた。このことから、被覆圧縮率を７０％〜９０％にすることで、管状部２５と導体絶縁層１５との間の止水性を十分に確保し腐食が抑制されることが判った。また、止水性をより向上させる場合は、被覆圧縮率８０％、或いは、８０％を中心とする周辺範囲（７５％〜８５％）が好ましいことが判った。
なお、発明者等は、他の電線サイズのアルミニウム電線１３を圧着した電線接続構造体１０についても、同様の知見を得ている。

また、導体圧着部３５の圧縮率（以下、「導体圧縮率（芯線圧縮率とも言う）」と言う）については、発明者等が試験したところ、導体圧縮率が４５％〜８５％の範囲、より好ましくは、５０％〜７５％の範囲が、電線保持力および導通の観点から望ましいことが確認された。
このような被覆圧縮率および導体圧縮率は、クリンプハイト（圧着部分の高さ）およびクリンプワイド（圧着部分の幅）を設定すれば良いので、圧着工程は複雑とならない。

以上説明したように、本実施の形態によれば、管状部２５に挿入したアルミニウム電線１３（端末被覆剥離電線）が、７０％〜９０％の被覆圧縮率で圧着されるので、止水性をより向上させることができ、端末被覆剥離電線の腐食をより抑制することができる。この構成によれば、Ｏリング、防食用液剤およびはんだ等を使用して止水性を高める構造と比べて、部品追加や特別な工程が不要であり、容易に止水性を向上させることができる。また、一般的な圧着作業と同様の圧着作業で止水性を向上できるので、生産性も向上させることが可能である。

また、本構成では、管状端子１１のアルミニウム電線１３を挿入する部位（管状部２５）が、プレスにより一端が閉塞するとともに他端が開放した管状に形成されるので、管状端子１１の一端側（芯線と管状端子１１との間の隙間）をプレスによって閉塞しているので、これによっても止水性が向上する。
この場合、管状端子１１の管状部２５が、銅または銅合金からなる金属材料に錫めっきした条材から打ち抜いた材を管状にプレスし、端面同士を溶接し、内部封止のために先端を潰して形成されるので、耐食性および止水性に優れた管状部２５の生産性を向上させることが可能である。なお、銅合金条を打ち抜いてプレスした後に錫めっきを施す態様であっても良い。

上記説明では、アルミニウム電線１３を圧着する電線接続構造体１０およびその製造方法に本発明を適用する場合を説明したが、これに限らない。
例えば、芯線を構成する金属材料に、銅または銅金属等を用いた被覆電線を圧着する電線接続構造体およびその製造方法に本発明を適用しても良く、芯線を構成する金属材料は、電線としての実用が可能な高い導電性を有する金属であれば良い。
また、本明細書の電線接続構造体１０は例として雌型端子を示したが、当然、これに限られない。

次いで、他の実施例を説明する。
管状端子１１の管状部２５に対し、被覆電線であるアルミニウム電線１３を圧着する場合、管状部２５に対し、径の異なる導体絶縁層１５およびアルミニウム芯線１４とが圧着されるので、管状端子１１とアルミニウム電線１３とが不均一に圧着されることになる。この場合に、管状端子１１とアルミニウム電線１３との間の固着力がどのような範囲であれば止水性が得られるかの試験を行った。
その試験結果を表３に示す。

表３では、固着力をバンププル試験で評価した。
具体的には、まず管状端子１１に用いる表３に記載の材料からなる基材（１ｃｍ角）を用意する。この基材上に表３に記載した固着材を一様の厚さとなるように塗布形成し、更に固着材の上に、アルミニウム電線１３の導体絶縁層１５に用いる材料からなる絶縁被覆材（ＰＶＣ樹脂を用い、５ｍｍ角、厚さ１ｍｍの試験片を用いた。）を固着材上に配置する。
得られた、基材／固着材／絶縁材で構成される試料を水平にジグ固定し、バンププル試験器を用いて絶縁材を鉛直上方へ引き上げ、引きはがれる強度を測定した。
また、腐食性の試験は電線接続構造体に対して行った。

具体的には、アルミニウム電線１３の先端の導体絶縁層（ＰＶＣ樹脂）１５を剥ぎ取り、先端部の導体絶縁層表面に固着材を塗布したアルミニウム電線１３を管状端子１１に挿入し、圧着することにより試験用の電線接続構造体を形成した。
得られた電線接続構造体に対して、塩水噴霧試験を３００時間行い、圧着部の電気抵抗を測定した。

○（一重丸）…電気抵抗が３ｍΩ未満と確認された。
×（バツ）…電気抵抗が３ｍΩ以上と確認された。
試験後、管状端子１１を解体し、アルミニウム電線１３の状態を観察したところ、上記×のものは、電線導体の腐食が顕著であった。一方、○のものは、電線導体は健全であり、腐食は見られなかった。

表３では、固着力を高めるために、固着材として鉱石油を基油とし、ウレアを増ちょう剤として含有し、防錆剤や極圧剤などの添加剤を配合したグリース（日本グリース製ニグエースＨＴ−ＤＸ−２）をアルミニウム電線１３の導体絶縁層１５外周に塗布することによって、０．１ＭＰａの固着力を得た電線接続構造体１０を実施例２−１とし、固着材を、中鎖型塩素化パラフィンを主成分とする、不水溶性切削油である潤滑油（協和石油ルブリカンツ株式会社製サーチングカット ＡＬ−１００）に変更することによって、０．１６ＭＰａの固着力を得た電線接続構造体１０を実施例２−２とした。
また、固着材を用いずに、圧着力の調整によって、０．５ＭＰａの固着力を得た電線接続構造体１０を実施例２−３とし、２．１ＭＰａの固着力を得た電線接続構造体１０を実施例２−４とし、５ＭＰａの固着力を得た電線接続構造体１０を実施例２−５とし、３種類の基材を用いて０．５ＭＰａの固着力を得た電線接続構造体１０を実施例２−６〜２−８とした。

また、比較例として、アルミニウム電線１３が固着されていない電線接続構造体１０を比較例２−１とし、僅かに固着された電線接続構造体１０（０．０１ＭＰａの固着力）を比較例２−２とし、１０ＭＰａの固着力を得た電線接続構造体１０を比較例２−３とした。また、固着材として、２−シアノアクリル酸エステルを主成分とする瞬間接着剤である株式会社スリーボンド製ＴＢ１７５７を塗布することによって、２５ＭＰａの固着力を得た電線接続構造体１０を比較例２−４とした。

表３に示すように、実施例２−１〜２−８、つまり、固着力が０．１〜５．０ＭＰａの範囲では、腐食が確認されなかった。
これに対し、比較例２−１〜２−４、つまり、固着力が０．０１以下の範囲、および、１０以上の範囲では腐食が確認された。
発明者の検討によれば、管状端子１１と電線とが不均一に圧着されるため、固着力が強すぎると、管状端子１１や電線被覆（導体絶縁層１５）のいずれかが他方の伸び縮みに追従できず、隙間が生じたものと考えられる。
以上の検討から、固着力を０．１〜５．０ＭＰａの範囲にすることにより、管状端子１１と被覆電線との間の隙間を閉じることができ、止水性が向上することを確認した。また、固着力の管理で止水性を向上できるので、容易に止水性を確保することができる。
また、固着材に、エステル系を主成分とする瞬間接着剤を用いた場合は、固着力が過大であるために、被覆圧着部３６内の導体絶縁層１５と管状部２５の圧力の均衡が崩れてしまい、浸水経路が発生することで腐食が生じてしまうので、固着材を使用する場合は、油成分を含有する材料である、グリースや潤滑油を使用することも好ましいことを確認することができた。

１０ 電線接続構造体
１１ 管状端子
１３ アルミニウム電線（被覆電線）
１４ アルミニウム芯線（導体）
１５ 導体絶縁層（電線被覆）
１５ａ 被覆先端部
２０ ボックス部
２５ 管状部
３５ 導体圧着部
３６ 被覆圧着部
１０１ クリンパ
１０３ アンビル

Claims (12)

1. 芯線と前記芯線の外周に形成された導体絶縁層とを有する電線の前記導体絶縁層を剥離し、前記芯線を露出させる工程と、
   前記電線が接続される、導体からなる管状端子として、板材に曲げ加工を施してＣ字型断面となるように巻いて開放された端面同士を突き合わせて接合するとともに電線挿入口となる開口の反対側端部を潰して、前記潰した部分を、他の端子の挿入タブが挿入されるボックス部と、前記管状端子と前記電線とを圧着する部位となる予め定めた径サイズの管状部と、の間の橋渡しとなるトランジション部に形成するとともに、前記トランジション部から次第に大径となって前記電線挿入口となる開口に向けて側面が閉じた管状に延びる前記管状部を、前記トランジション部と一体に形成し、前記管状部に、前記電線を挿入する工程と、
   前記導体絶縁層の圧縮率が、前記導体絶縁層の断面の面積比で７０％〜９０％であって、前記管状部における前記導体絶縁層が挿入された領域である被覆圧着部が、前記管状部における前記芯線が挿入された領域である導体圧着部よりも外径が大径となり、且つ、前記管状部に、前記導体絶縁層と前記導体とが圧着接続した状態となるように、前記被覆圧着部と前記導体圧着部とを圧縮させて前記導体圧着部を前記被覆圧着部よりも塑性変形させて、前記管状部と前記電線とを圧着する工程とを有することを特徴とする電線接続構造体の製造方法。
2. 前記管状部と前記電線とは、クリンパとアンビルを用いる工法により圧着されることを特徴とする請求項１に記載の電線接続構造体の製造方法。
3. 前記被覆圧着部は、前記導体絶縁層を断面の面積比で７５％〜８５％に圧縮されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電線接続構造体の製造方法。
4. 前記電線は、前記芯線の断面積で規定される電線サイズが０．７５ｓｑ〜２．５ｓｑの電線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電線接続構造体の製造方法。
5. 前記管状部の管サイズは内径が１．６ｍｍ〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の電線接続構造体の製造方法。
6. 前記芯線における前記導体圧着部に挿入される領域は、断面の面積比で４５％〜８５％に圧縮されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電線接続構造体の製造方法。
7. 前記管状端子が銅または銅合金からなり、前記芯線がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電線接続構造体の製造方法。
8. 前記管状部と前記電線とは、前記クリンパと前記アンビルにより前記電線の芯線が圧着接続される前記導体圧着部の塑性変形量が、前記電線の前記導体絶縁層が圧着接続される前記被覆圧着部よりも多くなるように部分的に強圧縮されて圧着されることを特徴とする請求項２に記載の電線接続構造体の製造方法。
9. 前記圧着は、前記管状部のうち前記被覆圧着部の高さおよび幅を制御して行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電線接続構造体の製造方法。
10. 芯線と前記芯線の外周に形成された導体絶縁層とを有する電線の前記導体絶縁層を剥離し、前記芯線を露出させる工程と、
    前記電線が接続される、導体からなる管状端子として、板材に曲げ加工を施してＣ字型断面となるように巻いて開放された端面同士を突き合わせて接合するとともに電線挿入口となる開口の反対側端部を潰して、前記潰した部分を、他の端子の挿入タブが挿入されるボックス部と、前記管状端子と前記電線とを圧着する部位となる予め定めた径サイズの管状部と、の間の橋渡しとなるトランジション部に形成するとともに、前記トランジション部から次第に大径となって前記電線挿入口となる開口に向けて側面が閉じた管状に延びる前記管状部を、前記トランジション部と一体に形成し、前記管状部に、前記電線を挿入する工程と、
    前記管状部と前記電線とを、前記導体絶縁層と前記管状端子の固着力が、バンププル試験で０．１〜５．０ＭＰａの引きはがし強度が得られる塑性変形の状態であって、前記管状部における前記導体絶縁層が挿入された領域である被覆圧着部が、前記管状部における前記芯線が挿入された領域である導体圧着部よりも大径となるように、前記被覆圧着部と前記導体圧着部とを異なる圧縮率で圧縮させて圧着する工程とを有することを特徴とする電線接続構造体の製造方法。
11. 前記導体絶縁層と前記管状端子の間に固着材が配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の電線接続構造体の製造方法。
12. 前記固着材は、油成分を含有することを特徴とする請求項１１に記載の電線接続構造体の製造方法。

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