JP6097566B2 - ワイヤーハーネスの接続構造及び接続方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、複数の被覆電線で構成する自動車用ワイヤーハーネスの接続構造及び接続方法に関する。

近年の自動車には、様々な電装機器が装備されており、各機器の電気回路が複雑化する傾向にあるため、安定した電気的接続状態の確保が必要不可欠となっている。このような様々な電装機器の電気回路は、複数本の被覆電線を束ねて構成するワイヤーハーネスを自動車に配索している。

このようなワイヤーハーネスについて、これまで銅導体を絶縁被覆で被覆した被覆銅電線を用いていたが、車体重量の軽量化に伴って、アルミニウム導体を絶縁被覆で被覆した被覆アルミニウム電線を用いることがある。

このような被覆アルミニウム電線と被覆銅電線とでワイヤーハーネスを構成するとともに、被覆銅電線における絶縁被覆から露出する銅導体と、被覆アルミニウム電線における絶縁被覆から露出するアルミニウム導体とを接続するワイヤーハーネスである場合、銅導体と、アルミニウム導体とは異種金属であるため、物性が異なり、導電性を確保できるように接続することは困難であった。

例えば、特許文献１では、アルミニウム電線の外周側に、銅電線を構成する銅素線を配置し、抵抗溶接や超音波溶接で溶接接続する被覆電線の接続構造が提案されている。
しかしながら、特許文献１で提案された被覆電線の接続構造の場合、アルミニウム電線の外周側に、銅電線を構成する銅素線を配置することに非常に手間がかかり、製造効率が悪かった。
また、アルミニウム導体は表面に絶縁性の高い酸化膜が形成されるため、確実に接続されていないと、酸化膜が形成され、導電性が低下するという問題があった。

特開２０１０−１１３９４６号公報

この発明は、ワイヤーハーネスを構成する被覆銅電線及び被覆アルミニウム電線におけるアルミニウム導体及び銅導体を容易かつ確実に接続するワイヤーハーネスの接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。

この発明は、アルミニウム導体を絶縁被覆で被覆した被覆アルミニウム線と、銅導体を絶縁被覆で被覆した被覆銅線とで構成されたワイヤーハーネスにおいて、前記絶縁被覆から露出する前記アルミニウム導体及び前記銅導体が接続されたワイヤーハーネスの接続構造であって、前記絶縁被覆から露出する前記アルミニウム導体及び前記銅導体が、溶融させた接続金属によって、該接続金属がこれら導体の間に介在した状態で溶融金属接続され、前記接続金属が、前記アルミニウム導体の耐食性以下の耐食性である標準電極電位が低い金属を含む低耐食接続金属で構成されたことを特徴とする。

上述の溶融した接続金属で溶融金属接続は、はんだによるはんだ付けや硬ろうによるろう付けとすることができ、さらには、アルミニウム及び銅の両方と相性の良いはんだや硬ろうとすることができる。

この発明により、ワイヤーハーネスを構成する被覆アルミニウム電線及び被覆銅電線におけるアルミニウム導体及び銅導体を容易かつ確実に接続することができる。
詳述すると、ワイヤーハーネスを構成する被覆アルミニウム電線及び被覆銅電線におけるアルミニウム導体及び銅導体とを接続する場合、アルミニウム導体を構成するアルミ系材料は、銅導体を構成する銅系材料に対して標準電極電位が低い金属、つまり卑な金属（低耐食性金属ともいう）であるため、アルミニウム導体と銅導体とを接続すると、アルミニウム導体が腐食しやすく、一旦アルミニウム導体が腐食して、銅導体との接続状態が破壊されると、ち密で安定した絶縁性の高い酸化膜がアルミニウム導体表面に形成され導電性が低下する。

これに対し、ワイヤーハーネスを構成する被覆アルミニウム電線及び被覆銅電線におけるアルミニウム導体及び銅導体とを、溶融した接続金属で溶融金属接続することにより、容易かつ確実に、長期信頼性の高い接続を実現することができる。
したがって、このように容易かつ確実に接続するため、アルミニウム導体の腐食が抑制され、接続部分における導電性を確保することができる。

なお、本明細書において、界面とは液体や固体の相が他の均一な相と接している境界とし、表面とは空気と物体の界面とし、さらに、以下で用いる接続界面とは表面のうち他の物体と接続した界面としている。

また上述したように、前記接続金属を、前記アルミニウム導体の耐食性以下の耐食性である標準電極電位が低い金属を含む低耐食接続金属で構成することにより、さらに長期信頼性の高い接続を実現することができる。詳しくは、前記接続金属を、前記アルミニウム導体の耐食性以下の耐食性である標準電極電位が低い金属、つまり、イオン化傾向の大きい金属を含む低耐食接続金属で構成することにより、低耐食接続金属が犠牲材として機能するため、絶縁性の高い酸化被膜が形成される接続界面を犠牲材で保護し、長期にわたる接続信頼性の高い接続を実現することができる。

上述のアルミニウム導体の耐食性以下の耐食性である標準電極電位が低い金属とは、ＺｎやＭｇなどで構成することができる。

この発明の態様として、前記接続金属は、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだで構成されたものである。

この発明により、例えば、塩水雰囲気などの過酷な環境において、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだで構成する前記接続金属が犠牲材として機能し、腐食しやすい前記アルミニウム導体の耐食性を向上し、長期にわたる接続信頼性の高い接続を実現することができる。

なお、仮に、はんだ自体を、アルミニウム導体を構成するアルミニウム系材料に対して標準電極電位が高い金属で構成されたＳｎ−Ａｇ系はんだやＳｎ−Ｃｕ系はんだを用いた場合、はんだとアルミニウム導体との接続界面で電食が生じて、アルミニウム導体の接続界面が集中的に腐食するおそれがあるが、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだを用いることで、はんだとアルミニウム導体との接続界面における集中的な腐食を防止することができる。
また、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだは、銅導体やアルミニウム導体との接続性が高いため、溶融金属接続部分の耐食性を向上することができる。

またこの発明の態様として、前記アルミニウム導体と前記銅導体とを、これら導体の両先端部が、同方向を向き且つこれら導体の長手方向において略同位置に配置され、前記アルミニウム導体と前記銅導体とを溶融金属接続する溶融金属接続部が、この内部に前記アルミニウム導体と前記銅導体との両先端部が収まるように形成されたものである。

また、この発明の態様として、溶融金属接続した前記アルミニウム導体及び前記銅導体は、絶縁キャップで覆われたものである。
この発明により、前記アルミニウム導体と前記銅導体との接続部分を絶縁キャップで覆うため、接続部分における絶縁性を確保でき、不用意に接続部分がショートすることを防止できる。また、例えば、接続部分に水分が付着して異種金属腐食（以下において電食という）が生じた場合であっても、アルミニウム導体の接続界面における集中的な腐食を防止し、耐食性を向上し、長期にわたって、接続信頼性を持続させることができる。また、前記アルミニウム導体と前記銅導体との接続部分とともに、樹脂を絶縁キャップ内に封入することによって、容易に防水処理を施してもよい。

またこの発明の態様として、前記アルミニウム導体が、アルミニウム素線を撚って構成されるとともに、前記銅導体が、銅素線を撚って構成されたものである。
この発明により、前記アルミニウム導体及び前記銅導体を、より確実に接続することができる。

詳述すると、銅素線を撚って構成した銅導体と、アルミニウム素線を撚って構成したアルミニウム導体とを接続する場合、導体を素線で構成しているため、接続界面が多くなり接続が困難となる。したがって、接続のための圧着圧力などのエネルギを大きくする必要があるが、素線自体は細いため、接続のためのエネルギによる負荷が作用すると損傷して、導電性が低下するおそれがある。また、接続界面が増えるということは、絶縁性の高い酸化膜が形成されやすく、導電性が低下するおそれが高くなる。これに対し、銅素線を撚って構成する銅導体と、アルミニウム素線を撚って構成するアルミニウム導体とを、溶融した接続金属で溶融金属接続することにより、例えば、抵抗溶接や超音波溶接で接続する場合のような素線に作用する負荷がなく、また、接続のためのエネルギを大きくすることなく、確実に、長期信頼性の高い接続を実現することができる。

またこの発明の態様として、前記アルミニウム素線及び前記銅素線のそれぞれと前記接続金属との接続界面の全面積が、各素線の断面積以上となるように設定されたものである。
この発明により、接続金属との各素線の導電性を確保することができる。

詳述すると、前記アルミニウム素線と接続金属との接続界面、及び前記銅素線と接続金属との接続界面には、反応層（合金層）が形成されるが、反応層の面積が、各素線の断面積より小さいと、接続界面における抵抗が増大し、各素線と接続金属との導電性が低下する。これに対し、反応層が形成される各素線と接続金属との接続界面の面積を各素線の断面積以上となるように設定したため、例えば、１０ｍΩ以下というように、各素線と接続金属との接続界面における抵抗を小さくすることができ、各素線と接続金属との導電性を確保することができる。したがって、接続金属によって接続されたアルミニウム導体と銅導体との導電性を確保することができる。

またこの発明の態様として、前記接続金属が、前記アルミニウム導体より融点が低い低融点金属成分を含む低融点接続金属で構成されたものである。
この発明により、アルミニウム素線の表面の溶融を抑制するとともに、融点が低い低融点接続金属が素線の間に浸入して、接続信頼性の高い接続を実現することができる。

また、この発明の態様として、前記アルミニウム導体及び前記銅導体のそれぞれが、溶融させた前記接続金属で予備溶融接続処理を施されたものである。
上記予備溶融接続処理は、導体同士を溶融金属接続するために予め、導体に施す予備的な処理であり、溶融した前記接続金属で、素線で構成する前記アルミニウム導体及び前記銅導体のそれぞれを固める処理を施すことをいう。

この発明により、さらに確実に溶融金属接続することができる。
詳しくは、前記アルミニウム導体と前記銅導体とでは、溶融した接続金属との溶融金属で接続する接続条件が異なるものの、前記アルミニウム導体及び前記銅導体のそれぞれに対して、溶融した前記接続金属で予備溶融接続処理を施すことにより、接続金属で予備溶融接続処理を施した前記アルミニウム導体及び前記銅導体を、確実に溶融した接続金属で確実に溶融金属接続することができる。

また、各導体に対して予備溶融接続処理を施してから溶融金属接続するため、前記アルミニウム導体と前記銅導体とを直接溶融金属接続する場合に比べて、低エネルギで溶融金属接続することができ、前記アルミニウム導体と前記銅導体に対する溶融金属接続のための負荷を低減することができる。

また、溶融金属接続する接続界面は、接続しやすい面同士による接続金属同士の接続となり、溶融金属接続する接続金属との接続性も高く、容易かつ確実に接続することができる。
なお、前記接続金属による予備溶融接続処理は、導体表面をわずかに溶融する処理、あるいは溶融しない処理であることを含む。

また、この発明の態様として、前記アルミニウム導体と前記銅導体とを、長手方向が同方向となるように配置し、溶融金属接続することができる。
上述の同方向に向けて配置とは、先端側が同じ方向、あるいは反対方向となるように、略同方向となるように配置することを含む概念である。
この発明により、接続強度が高く、長期信頼性の高い接続を実現することができる。

また、この発明の態様として、前記接続金属が、成型手段で成型して溶融金属接続されたものである。
この発明により、アルミニウム導体と銅導体との間隔を成型手段で規制することができるため、アルミニウム導体と銅導体との間隔が広がりすぎて、アルミニウム導体と銅導体とを前記接続金属で接続できないという不具合が生じることなく、溶融金属接続することができる。
さらには、成型手段で接続金属を成型するため、接続部分において、接続金属が局所的に薄くなるなどの不具合が生じることなく、安定した溶融金属接続を実現できる。

また、この発明は、アルミニウム導体を絶縁被覆で被覆した被覆アルミニウム線と、銅導体を絶縁被覆で被覆した被覆銅線とで構成するワイヤーハーネスにおいて、前記絶縁被覆から露出する前記アルミニウム導体及び前記銅導体を接続するワイヤーハーネスの接続方法であって、前記絶縁被覆から露出する前記アルミニウム導体及び前記銅導体を、接続金属をこれら導体の間に介在させた状態で、溶融させた該接続金属によって溶融金属接続する溶融金属接続工程を行い、前記溶融金属接続工程では、前記接続金属として、前記アルミニウム導体の耐食性以下の耐食性である標準電極電位が低い金属を含む低耐食接続金属を用いたことを特徴とする。

この発明により、ワイヤーハーネスを構成する被覆アルミニウム電線及び被覆銅電線におけるアルミニウム導体及び銅導体を、溶融金属接続工程によって、容易かつ確実に接続することができる。

この発明の態様として、前記アルミニウム導体と前記銅導体とを、これら導体の両先端部が同方向を向き且つこれら導体の長手方向において略同位置に配置する同方向配置工程を行うとともに、前記溶融金属接続工程に際して溶融した溶融した前記接続金属を、成型手段で成型する成型工程を行い、前記成型工程では、前記成型手段を、その内周面が前記アルミニウム導体及び前記銅導体との間隔を空けた配置で前記アルミニウム導体及び前記銅導体の外側に遊嵌することができる。

この発明により、接続強度が高く、溶融した接続金属を成型手段で成型するため、安定した溶融金属接続を実現できる。

またこの発明の態様として、前記成型工程では、前記アルミニウム導体及び前記銅導体の両先端部が前記成型手段の内部に収まった配置で前記接続金属を成形することができる。

またこの発明の態様として、前記アルミニウム導体を、アルミニウム素線を撚って構成するとともに、前記銅導体を、銅素線を撚って構成することができる。
この発明により、前記アルミニウム導体及び前記銅導体を、より確実に接続することができる。

詳しくは、溶融金属接続工程において、アルミニウム電線における絶縁被覆から露出するアルミニウム導体と、被覆銅電線における絶縁被覆から露出する銅導体とを、溶融した接続金属で溶融金属接続することにより、例えば、抵抗溶接や超音波溶接で接続する場合のような素線に作用する負荷がなく、容易かつ確実に、長期信頼性の高い接続を実現することができる。

また、このように、容易かつ確実に接続するため、表面に電気抵抗の高い酸化膜が形成されるアルミニウム素線と銅素線とを確実に接続し、接続部分における導電性を確保することができる。

またこの発明の態様として、前記アルミニウム素線及び前記銅素線のそれぞれと前記接続金属との接続界面の全面積が、各素線の断面積以上となるように設定することができる。
この発明により、接続金属との各素線の導電性を確保することができる。

また、この発明の態様として、前記溶融金属接続工程の前に、前記アルミニウム導体及び前記銅導体のそれぞれを、溶融した前記接続金属で予備溶融接続処理を施す予備溶融接続処理工程を行うことができる。
この発明により、さらに確実に溶融金属接続することができる。

詳しくは、前記アルミニウム導体と前記銅導体とでは、溶融した接続金属との溶融金属で接続する接続条件が異なるものの、予備溶融接続処理工程において、前記アルミニウム導体及び前記銅導体のそれぞれに対して、溶融した前記接続金属で予備溶融接続処理を施すことにより、接続金属で予備溶融接続処理を施した前記アルミニウム導体及び前記銅導体を、溶融した接続金属で接続信頼性の高い溶融金属接続を実現することができる。

また、各導体に対して予備溶融接続処理工程を施してから溶融金属接続工程を行うため、前記アルミニウム導体と前記銅導体とを直接溶融金属接続する場合に比べて、低エネルギで溶融金属接続することができ、前記アルミニウム導体と前記銅導体に対する溶融金属接続のための負荷を低減することができる。また、溶融金属接続する接続界面は、予備溶融接続処理によって、接続しやすい面同士による接続金属同士の接続となり、溶融金属接続する接続金属との接続性も高く、容易かつ確実に接続することができる。

この発明によれば、ワイヤーハーネスを構成する被覆アルミニウム電線及び被覆銅電線におけるアルミニウム導体及び銅導体を容易かつ確実に接続するワイヤーハーネスの接続構造及び接続方法を提供することができる。

ワイヤーハーネスの一部平面図。 接続電線組の説明図。 接続部についての説明図。 接続部の接続方法についての説明図。 予備はんだを行った接続部についての説明図。 予備はんだの形成方法についての説明図。 別の実施形態の接続電線組の説明図。

この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。
図１はワイヤーハーネス１の一部平面図を示し、図２は接続電線組２の説明図を示している。詳しくは、図２（ａ）は接続電線組２の拡大平面図を示し、図２（ｂ）は接続電線組２における接続はんだ部ｓの拡大横断面図を示している。なお、図１及ぶ図２（ａ）では、接続部Ｊに被せる絶縁キャップ３０を破線で示している。
図３（ａ）は接続はんだ部ｓを成型治具５０で成型した接続部Ｊの拡大平面図を示し、図３（ｂ）は成型治具５０で成型した接続はんだ部ｓの拡大横断面図を示している。

接続部Ｊの接続方法についての説明図を示す図４において、左から順に、図４（ａ）は接続前のアルミ電線１０及び銅電線２０を示し、図４（ｂ）は成型治具５０を装着した状態、図４（ｃ）は溶融はんだ漕１００に成型治具５０ごと浸けた状態、図４（ｄ）は溶融はんだ漕１００から取り出した状態を示している。また、図４（ｅ）は図４（ｂ）の状態における成型治具５０部分の拡大横断面図を示し、図４（ｆ）は図４（ｄ）の状態における成型治具５０部分の拡大横断面図を示している。

ワイヤーハーネス１は、アルミ電線１０や銅電線２０をテープ４０でひとまとめにし、車両内部に配索して、電装機器や制御部等を電気的に接続する電線束であり、端部に、図示省略するコネクタ等を備えている。なお、図１には、ワイヤーハーネス１において主となる幹線部１ａの一部を図示している。

このように構成したワイヤーハーネス１において、幹線部１ａに、アルミ電線１０と銅電線２０とをはんだで溶融金属接続した接続電線組２を取り付けて、テープ４０で固定している。

ワイヤーハーネス１や接続電線組２を構成するアルミ電線１０は、複数本のアルミ素線１３を撚って構成したアルミ導体１２を絶縁被覆１１で被覆した電線であり、絶縁被覆１１の被覆先端１１ａより先端側において、アルミ電線露出部１２ａとしてアルミ導体１２が露出している。

ワイヤーハーネス１や接続電線組２を構成する銅電線２０は、複数本の銅素線２３を撚って構成した銅導体２２を絶縁被覆２１で被覆した電線であり、絶縁被覆２１の被覆先端２１ａより先端側において、銅電線露出部２２ａとして銅導体２２が露出している。

接続電線組２は、このように構成したアルミ電線１０及び銅電線２０を沿わせるとともに、アルミ電線露出部１２ａ及び銅電線露出部２２ａを、同方向に向けて配置するとともに、はんだで溶融金属接続（はんだ付けともいう）して接続部Ｊを構成している。

詳しくは、接続電線組２の接続部Ｊは、アルミ電線露出部１２ａと銅電線露出部２２ａとをはんだで接続して接続はんだ部ｓを構成している。
この接続はんだ部ｓを構成するはんだは、アルミ導体１２及び銅導体２２の両方と相性がよく、アルミ導体１２より融点及び耐食性が低い、つまり標準電極電位が低い金属であるＺｎを含有するＳｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだで構成している。

また、接続はんだ部ｓは、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれとはんだとの接続界面の全面積が、アルミ素線１３及び銅素線２３におけるそれぞれの断面積以上となるように形成している。

このように、アルミ導体１２及び銅導体２２の両方と相性のよいＳｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだで溶融接続した接続部Ｊの接続はんだ部ｓでは、図２（ｂ）に示すように、低融点接続金属であるＺｎ−Ａｌ系はんだを用いることにより、アルミ導体１２を構成するアルミ素線１３における接続界面に形成された酸化膜を溶融させるとともに、アルミ導体１２自体の溶融量を抑制しながら、アルミ素線１３及び銅素線２３の素線間にはんだが浸透し、確実に、アルミ導体１２と銅導体２２とを接続している。

アルミ導体１２及び銅導体２２を溶融接続した接続部Ｊには、図１及び図２（ａ）において点線で示すように、接続はんだ部ｓ、アルミ電線露出部１２ａ並びに銅電線露出部２２ａが露出しないよう絶縁キャップ３０を被せている。なお、絶縁キャップ３０は、接続はんだ部ｓから被覆先端１１ａ及び被覆先端２１ａまでを一体的に被覆するキャップ状であり、後端側に固定片３１を備えており、接続部Ｊに被せた状態で、アルミ電線１０及び銅電線２０の絶縁被覆１１，２１とともに、テープ４０を巻き回して固定している。

続いて、成型治具５０で成型された接続はんだ部ｓの形成方法について、図３及び図４に基づいて説明する。
接続はんだ部ｓが成型治具５０で成型された接続部Ｊを形成するためには、図４（ａ）に示すように、まず、アルミ電線１０のアルミ電線露出部１２ａと、銅電線２０の銅電線露出部２２ａとが、軸線方向に沿って略同方向かつ略同じ位置となるように配置する。

そして、アルミ電線露出部１２ａと、銅電線露出部２２ａとの外側に略長楕円リング状の成型治具５０を遊嵌させる（図４（ｂ）参照）。このとき、図４（ｅ）に示すように、アルミ電線露出部１２ａ及び銅電線露出部２２ａと、成型治具５０の内周面５１との間隔が適宜の間隔となるように配置する。
なお、成型治具５０は、溶融はんだ１０１に溶けにくい材質で構成している。

このように遊嵌させた成型治具５０とともに、アルミ電線露出部１２ａ及び銅電線露出部２２ａを、溶融はんだ漕１００内において溶融状態の溶融はんだ１０１に、所定長さ分浸けた後（図４（ｃ）参照）、図４（ｄ）に示すように取り出して、溶融はんだ１０１が硬化後、成型治具５０を取り外して、接続はんだ部ｓを形成する。

このように、アルミ素線１３を撚って構成したアルミ導体１２を絶縁被覆１１で被覆したアルミ電線１０と、銅素線２３を撚って構成した銅導体２２を絶縁被覆２１で被覆した銅電線２０とで構成するワイヤーハーネス１において、絶縁被覆１１，２１の被覆先端１１ａ，２１ａから露出するアルミ電線露出部１２ａ及び銅電線露出部２２ａを接続するワイヤーハーネス１のワイヤーハーネスの接続構造、つまり接続電線組２は、絶縁被覆１１，２１の被覆先端１１ａ，２１ａから露出するアルミ電線露出部１２ａ及び銅電線露出部２２ａを、はんだで溶融金属接続したことにより、ワイヤーハーネス１を構成する銅電線２０及びアルミ電線１０におけるアルミ導体１２及び銅導体２２を容易かつ確実に接続することができる。

詳述すると、アルミ素線１３を撚って構成したアルミ導体１２と、銅素線２３を撚って構成した銅導体２２とを接続する場合、導体（１２，２２）を素線（１３，２３）で構成しているため接続界面が多くなり接続が困難となる。したがって、接続のための圧着圧力などのエネルギを大きくする必要があるが、素線自体（１３，２３）は細いため、接続のためのエネルギによる負荷が作用すると損傷して、導電性が低下するおそれがある。また、アルミ導体１２における接続界面が増えるということは、絶縁性の高い酸化膜が形成されやすく、導電性が低下するおそれが高くなる。これに対し、アルミ素線１３を撚って構成するアルミ導体１２と、銅素線２３を撚って構成する銅導体２２とを、低融点接続金属であるＺｎ−Ａｌ系はんだを溶融して溶融金属接続することにより、例えば、抵抗溶接や超音波溶接で接続する場合のような素線自体（１３，２３）に作用する負荷がなく、また、接続のためのよりエネルギを大きくすることなく、確実に、長期信頼性の高い接続を実現することができる。

また、アルミ素線１３を構成するアルミ系材料は、銅素線２３を構成する銅系材料に対して標準電極電位が低い金属であるため、アルミ素線１３で構成するアルミ導体１２と、銅素線２３で構成する銅導体２２とを接続すると、アルミ導体１２が腐食しやすく、導電性が低下するおそれがある。

しかしながら、アルミニウム電線における絶縁被覆１１から露出するアルミ導体１２と、銅電線２０における絶縁被覆２１から露出する銅導体２２とを、低融点接続金属であるＺｎ−Ａｌ系はんだで溶融金属接続することにより、例えば、抵抗溶接や超音波溶接で接続する場合のような素線（１３，２３）に負荷が作用することがなく、容易かつ確実に、長期信頼性の高い接続を実現することができる。

また、このように、容易かつ確実に接続するため、表面に電気抵抗の高い酸化膜が形成されるアルミ素線１３と銅素線２３とを確実に接続し、接続部Ｊにおける導電性を確保することができる。

さらには、接続部Ｊにおいて、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれとはんだとの接続界面の全面積が、アルミ素線１３及び銅素線２３におけるそれぞれの断面積以上となるように接続はんだ部ｓを形成することにより、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれとはんだとの導電性を確保することができる。

詳述すると、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれと接続はんだ部ｓを構成するはんだとの接続界面には、それぞれ反応層（合金層）が形成されるが、反応層の面積が、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれの断面積より小さいと、接続界面における抵抗が増大し、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれとはんだとの導電性が低下する。

これに対し、反応層が形成されるアルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれとはんだとの接続界面の面積を、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれの断面積以上となるように設定したため、例えば、１０ｍΩ以下というように、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれとはんだとの接続界面における抵抗を小さくすることができ、アルミ素線１３及び銅素線２３のそれぞれとはんだとの導電性を確保することができる。したがって、接続はんだ部ｓによって接続されたアルミ導体１２と銅導体２２との導電性を確保された接続部Ｊを構成することができる。

また、アルミ導体１２を構成するアルミ素線１３と、銅導体２２を構成する銅素線２３とを、接続はんだ部ｓを構成するはんだを介在させた状態で接続するため、つまり、アルミ素線１３と銅素線２３とが直接接触しないため、仮に、接続はんだ部ｓに水分が付着したとしても、いわゆる電食（または、ガルバニック腐食ともいう）の集中的な発生を抑制することができる。

詳しくは、アルミ素線１３を構成するアルミ系材料と、アルミ系材料に対して、貴な金属といわれる標準電極電位が高い金属である銅素線２３との接触により、卑な金属といわれる標準電極電位が低い金属であるアルミ系材料が腐食される現象、すなわち電食が問題となる。

なお、電食とは、標準電極電位が高い金属と標準電極電位が低い金属とが接触している部位に水分が付着すると、腐食電流が生じ、標準電極電位が低い金属が腐食、溶解、消失等する現象である。この現象により、銅素線２３に対して標準電極電位が低い金属であるアルミ素線１３が腐食、溶解、消失し、やがては電気抵抗が上昇する。その結果、十分な導電機能を果たせなくなる。

しかし、はんだを、アルミ素線１３より融点が低く、アルミ素線１３の耐食性以下の標準電極電位が低い金属であるＺｎを含む低融点且つ低耐食性のはんだで構成することにより、融点が低い低融点なはんだが、アルミ素線１３の接続界面に形成された酸化膜を溶融するとともに、素線（１３，２３）の間に浸入して、接続信頼性の高い接続を実現することができる。

また、はんだを、アルミ素線１３より標準電極電位が低い金属であるＺｎを含む、つまりイオン化傾向の大きな金属を元素として含む低耐食性のはんだで構成することにより、低耐食性のはんだが犠牲材として機能するため、絶縁性の高い酸化被膜が形成されるアルミ素線１３の表面を犠牲材で保護でき、腐食しやすいアルミ素線１３の耐食性を向上し、長期にわたる接続信頼性の高い接続を実現することができる。
なお、犠牲材とは、塩水中(食塩水（塩化ナトリウム水溶液）中)において、アルミニウムよりも電極電位が小さいものをいい、ＺｎのみならずＭｇなども含まれる。

具体的には、低融点で低耐食性なはんだとして、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだを用いることにより、例えば、塩水雰囲気などの過酷な環境において、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだで構成するはんだが犠牲材として機能し、腐食しやすいアルミ素線１３の耐食性を向上し、長期にわたる接続信頼性の高い接続を実現することができる。

なお、仮に、はんだ自体を、アルミ素線１３を構成するアルミニウム系材料に対して標準電極電位が高い金属で構成されたＳｎ−Ａｇ系はんだやＳｎ−Ｃｕ系はんだを用いた場合、はんだとアルミ素線１３との接続界面で電食が生じて、アルミ素線１３が腐食するおそれがあるが、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだを用いることで、電食が生じたとしても、犠牲材として機能するはんだが腐食し、もっとも導電性に影響のあるアルミ素線１３の接続界面の腐食を防止し、アルミ導体１２の耐食性を向上することで、導電性が低下することを防止できる。

また、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだは、アルミ素線１３や銅素線２３との接続性が高いため、溶融金属接続部分の耐食性を向上することができる。

また、接続電線組２では、アルミ電線１０と銅電線２０とを沿わせるとともに、アルミ電線露出部１２ａと銅電線露出部２２ａとを、同方向に向けて配置し、はんだで溶融金属接続することにより、銅電線露出部２２ａとアルミ電線露出部１２ａとの配置による素線へのダメージが少なく、長期信頼性の高い接続を実現することができる。

また、アルミ電線露出部１２ａ及び銅電線露出部２２ａを接続した接続電線組２を形成した接続部Ｊを絶縁キャップ３０で覆うため、銅電線露出部２２ａとアルミ電線露出部１２ａとの接続部分における絶縁性を確保でき、不用意に接続部分がショートすることを防止できる。また、例えば、接続部分に水分が付着して電食が生じた場合であっても、アルミ素線１３の接続界面における集中的な腐食を防止し、耐食性を向上し、長期にわたって、接続信頼性を持続させることができる。

なお、図７に示すように、銅電線露出部２２ａとアルミ電線露出部１２ａとの接続部分とともに、絶縁キャップ３０内に樹脂３２を封入することによって、容易に防水処理を行うこともできる。

また、接続はんだ部ｓを成型治具５０で成型して溶融金属接続することにより、アルミ導体１２と銅導体２２との間隔を成型治具５０で規制することができるため、アルミ導体１２と銅導体２２との間隔が広がりすぎて、アルミ導体１２と銅導体２２とを接続はんだ部ｓで接続できないという不具合が生じることなく、溶融金属接続することができる。
さらには、成型治具５０で接続はんだ部ｓを成型するため、接続はんだ部ｓにおいて、はんだの肉厚が局所的に薄くなるなどの不具合が生じることなく、安定した溶融金属接続を実現できる。

なお、上述の説明では、アルミ電線１０のアルミ電線露出部１２ａと銅電線２０の銅電線露出部２２ａとを、直接、はんだで溶融金属接続したが、予め、アルミ電線露出部１２ａ及び銅電線露出部２２ａに予備はんだ処理を施して予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを形成してから、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを、溶融金属接続してもよい。

予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを備えた接続部Ｊ１の説明図である図５及び、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂの形成方法についての説明図である図６とともに、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂについて以下で詳しく説明する。

なお、予備はんだ部１２ｂは、アルミ電線１０におけるアルミ電線露出部１２ａに対して仕様を満足する程度の長さ分形成し、同様に、予備はんだ部２２ｂは、銅電線２０における銅電線露出部２２ａに対して仕様を満足する程度の長さ分形成する。

予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを形成するはんだは、接続はんだ部ｓを構成するはんだと同じ、アルミ導体１２及び銅導体２２の両方と相性のよいＳｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだを用いるが、接続はんだ部ｓを構成するはんだと、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを構成するはんだとを、異なるはんだを用いてもよい。

続いて、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂの形成方法について、図６に基づいて説明する。
例えば、アルミ電線１０のアルミ電線露出部１２ａに予備はんだ部１２ｂを形成するためには、アルミ電線露出部１２ａを、溶融はんだ漕１００内において溶融状態の溶融はんだ１０１に、所定長さ分浸けた後（図６（ｂ）参照）、図６（ｃ）に示すように取り出して、はんだを硬化させて予備はんだ部１２ｂを形成する。このとき、図６（ｅ）に示すように、溶融した溶融はんだ１０１は、アルミ導体１２のアルミ素線１３の素線間にも浸入するため、堅牢な予備はんだ部１２ｂを形成することができる。また、銅電線露出部２２ａに予備はんだ部２２ｂを形成する場合も同様である。

なお、図６（ｄ）に示すような、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを形成したアルミ電線１０及び銅電線２０を用いて接続部Ｊ１を構成する方法は、上述の接続部Ｊの形成方法と同様であるため、説明を省略する。

このように、アルミ電線露出部１２ａ及び銅電線露出部２２ａに、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを形成することにより、さらに確実にはんだで溶融金属接続することができる。
詳しくは、アルミ導体１２と銅導体２２とでは、はんだで接続する接続条件が異なるものの、アルミ導体１２及び銅導体２２のそれぞれに、はんだで予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを形成することにより、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂが形成されたアルミ導体１２及び銅導体２２を、確実にはんだで溶融金属接続することができる。

また、アルミ導体１２及び銅導体２２に予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを形成してから、アルミ導体１２及び銅導体２２をはんだで溶融金属接続するため、アルミ導体１２と銅導体２２とを直接、はんだで溶融金属接続に比べて、低エネルギで溶融金属接続することができ、アルミ導体１２を構成するアルミ素線１３と銅導体２２を構成する銅素線２３に作用する溶融金属接続のための負荷を低減することができる。また、アルミ導体１２及び銅導体２２の接続界面は、接続しやすい面によるはんだ同士の接続となり、また、アルミ導体１２及び銅導体２２を溶融金属接続するはんだとの接続性も高く、容易かつ確実に接続することができる。

この発明の構成と、前記実施形態との対応において、
この発明の被覆銅線は、銅電線２０に対応し、
以下同様に、
アルミニウム素線は、アルミ素線１３に対応し、
アルミニウム導体は、アルミ導体１２に対応し、
被覆アルミニウム線は、アルミ電線１０に対応し、
溶融金属接続部は、接続はんだ部ｓに対応し、
接続金属は、はんだに対応し、
低融点金属成分、及び標準電極電位が低い金属は、Ｚｎに対応し、
予備溶融接続処理は、予備はんだ部１２ｂ，２２ｂを形成する予備はんだ処理に対応するも、
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、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。

なお、上述の説明では、上述のはんだで溶融金属接続や予備はんだ処理を行ったが、硬ろうによるろう付けで行ってもよい。
また、接続はんだ部ｓの形成の際に、成型治具５０を用いずに形成してもよい。

また、幹線部１ａに取り付ける接続電線組２を、１本ずつのアルミ電線１０と銅電線２０とで構成したが、これに限定されず、１本のアルミ電線１０と複数本の銅電線２０、複数本のアルミ電線１０と１本の銅電線２０、あるいは複数本のアルミ電線１０と複数本の銅電線２０とを接続してもよい。さらには、接続電線組２のみでワイヤーハーネス１を構成してもよい。

さらには、アルミ素線１３を撚ってアルミ導体１２を構成し、銅素線２３を撚って銅導体２２を構成したが、単線で構成するアルミ導体１２や銅導体２２を用いてもよく、単線で構成する導体同士を接続する、あるいは素線で構成した導体と単線で構成する導体とを接続しても、上述の効果を得ることができる。

１…ワイヤーハーネス
１０…アルミ電線
１１，２１…絶縁被覆
１２…アルミ導体
１２ａ…アルミ電線露出部
１２ｂ，２２ｂ…予備はんだ部
１３…アルミ素線
２０…銅電線
２２…銅導体
２２ａ…銅電線露出部
２３…銅素線
３０…絶縁キャップ
５０…成型治具
ｓ…接続はんだ部

Claims (15)

1. アルミニウム導体を絶縁被覆で被覆した被覆アルミニウム線と、銅導体を絶縁被覆で被覆した被覆銅線とで構成されたワイヤーハーネスにおいて、前記絶縁被覆から露出する前記アルミニウム導体及び前記銅導体が接続されたワイヤーハーネスの接続構造であって、
   前記絶縁被覆から露出する前記アルミニウム導体及び前記銅導体が、溶融させた接続金属によって、該接続金属がこれら導体の間に介在した状態で溶融金属接続され、
   前記接続金属が、
   前記アルミニウム導体の耐食性以下の耐食性である標準電極電位が低い金属を含む低耐食接続金属で構成された
   ワイヤーハーネスの接続構造。
2. 前記接続金属は、
   Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、あるいはＺｎ−Ａｌ系はんだで構成された
   請求項１に記載のワイヤーハーネスの接続構造。
3. 前記アルミニウム導体と前記銅導体とを、これら導体の両先端部が、同方向を向き且つこれら導体の長手方向において略同位置に配置され、
   前記アルミニウム導体と前記銅導体とを溶融金属接続する溶融金属接続部が、この内部に前記アルミニウム導体と前記銅導体との両先端部が収まるように形成された
   請求項１または２に記載のワイヤーハーネスの接続構造。
4. 溶融金属接続した前記アルミニウム導体及び前記銅導体は、絶縁キャップで覆われた
   請求項３に記載のワイヤーハーネスの接続構造。
5. 前記アルミニウム導体が、アルミニウム素線を撚って構成されるとともに、
   前記銅導体が、銅素線を撚って構成された
   請求項１乃至４のうちいずれかに記載のワイヤーハーネスの接続構造。
6. 前記アルミニウム素線及び前記銅素線のそれぞれと前記接続金属との接続界面の全面積が、各素線の断面積以上となるように設定された
   請求項１乃至５のうちいずれかに記載のワイヤーハーネスの接続構造。
7. 前記接続金属が、
   前記アルミニウム導体より融点が低い低融点金属成分を含む低融点接続金属で構成された
   請求項１乃至６のうちいずれかに記載のワイヤーハーネスの接続構造。
8. 前記アルミニウム導体及び前記銅導体のそれぞれが、溶融させた前記接続金属で予備溶融接続処理を施された
   請求項１乃至７のうちいずれかに記載のワイヤーハーネスの接続構造。
9. 前記接続金属が、成型手段で成型して溶融金属接続された
   請求項１乃至８のうちいずれかに記載のワイヤーハーネスの接続構造。
10. アルミニウム導体を絶縁被覆で被覆した被覆アルミニウム線と、銅導体を絶縁被覆で被覆した被覆銅線とで構成するワイヤーハーネスにおいて、前記絶縁被覆から露出する前記アルミニウム導体及び前記銅導体を接続するワイヤーハーネスの接続方法であって、
    前記絶縁被覆から露出する前記アルミニウム導体及び前記銅導体を、接続金属をこれら導体の間に介在させた状態で、溶融させた該接続金属によって溶融金属接続する溶融金属接続工程を行い、
    前記溶融金属接続工程では、
    前記接続金属として、前記アルミニウム導体の耐食性以下の耐食性である標準電極電位が低い金属を含む低耐食接続金属を用いた
    ワイヤーハーネスの接続方法。
11. 前記アルミニウム導体と前記銅導体とを、これら導体の両先端部が同方向を向き且つこれら導体の長手方向において略同位置に配置する同方向配置工程を行うとともに、
    前記溶融金属接続工程に際して溶融した溶融した前記接続金属を、成型手段で成型する成型工程を行い、
    前記成型工程では、前記成型手段を、その内周面が前記アルミニウム導体及び前記銅導体との間隔を空けた配置で前記アルミニウム導体及び前記銅導体の外側に遊嵌する
    請求項１０に記載のワイヤーハーネスの接続方法。
12. 前記成型工程では、前記アルミニウム導体及び前記銅導体の両先端部が前記成型手段の内部に収まった配置で前記接続金属を成形する
    請求項１１に記載のワイヤーハーネスの接続方法。
13. 前記アルミニウム導体を、アルミニウム素線を撚って構成するとともに、
    前記銅導体を、銅素線を撚って構成した
    請求項１０乃至１２のうちいずれかに記載のワイヤーハーネスの接続方法。
14. 前記アルミニウム素線及び前記銅素線のそれぞれと前記接続金属との接続界面の全面積が、各素線の断面積以上となるように設定した
    請求項１０乃至１３のうちいずれに記載のワイヤーハーネスの接続方法。
15. 前記溶融金属接続工程の前に、
    前記アルミニウム導体及び前記銅導体のそれぞれを、溶融させた前記接続金属で予備溶融接続処理を施す予備溶融接続処理工程を行う
    請求項１０乃至１４のうちいずれかに記載のワイヤーハーネスの接続方法。

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