JP2009087848A - アルミニウム電線用の圧着端子およびアルミニウム電線の端子圧着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できるアルミニウム電線用の圧着端子およびアルミニウム電線の端子圧着方法を提供する。
【解決手段】アルミニウム電線用の圧着端子５０は、端子間接続部５１と、端子間接続部５１に連続して形成されておりアルミニウム電線５３の導体部５４に圧着されるバレル５６を有する電線接続部５２を備え、電線接続部５２のバレル５６は、端子間接続部５１側に位置される第１端部７１と、第１端部７１とは反対側に位置される第２端部７２を有し、第２端部７２には、導体部５４の保持領域を拡げるために徐々に広げた逃げ部８０が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、アルミニウム電線用の圧着端子およびアルミニウム電線の端子圧着方法に関し、特にアルミニウム電線の導体部に圧着されるアルミニウム電線用の圧着端子およびアルミニウム電線の端子圧着方法に関する。

例えば自動車に配索されるワイヤーハーネスとしては、一般的に銅電線が使用される。しかし、近年、車両の軽量化の要求やリサイクル性の改善要求があることから、銅電線に代えてアルミニウム電線を使用する要望が高まっている。

ワイヤーハーネス同士の電気的な接続や、車載用機器とワイヤーハーネスとの電気的な接続を行う場合には、電気コネクタが用いられる。この種の電気コネクタは、互いに嵌め合わされる複数のコネクタハウジングと、これらのコネクタハウジング内に挿入して嵌め合わされる複数の圧着端子から構成されている。

圧着端子は、ワイヤーハーネスのアルミニウム電線に対して圧着されて電気的にかつ機械的に接続して固定される。アルミニウム電線の導体部に対して、電気的導通を確保するために、圧着端子のバレルは端子圧着工具により押圧されることで、このバレルは高圧縮でアルミニウム電線の導体部に対して屈曲される。これにより、アルミニウム電線の導体部の金属酸化膜が破壊されるので、圧着端子と導体部との電気的導通を確保する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５―０５０７３６号公報

しかし、バレルがアルミニウム電線の導体部に高圧縮で圧着されることにより、このバレルの圧着部では、アルミニウム電線の導体部に対して大きな剪断力がかかる。
図８は、端子圧着工具の形状例と圧着端子およびアルミニウム電線を示している。
図８（Ａ）に示すように、圧着端子１００は、端子間接続部１０１と、電線接続部１０２を有している。電線接続部１０２は、アルミニウム電線１５０の導体部１５１を圧着して電気的な接続を確保するためのバレル１０３を有する。

端子圧着工具１４０は、このバレル１０３を導体部１５１に対して圧着するために、刃先１５５と、２つの面取り部１６０，１６１を有する。一方の面取り部１６０は、端子間接続部１０１側に形成され、他方の面取り部１６１は、アルミニウム電線１５０側に形成されている。面取り部１６０，１６１の面取り角度は、４５度で同じであり、同じ大きさである。

図８（Ａ）と図８（Ｂ）に示すように、この端子圧着工具１４０がバレル１０３を高圧縮で押圧すると、バレル１０３は端子圧着工具１４０の刃先１５５と面取り部１６０，１６１の形状に合わせて屈曲されて、バレル１０３には屈曲部１７１が形成される。

図８（Ｃ）は、バレル１０３の屈曲部１７１と導体部１５１を拡大して示しており、この屈曲部１７１では、端子圧着工具１４０による屈曲量が少ないので、図８（Ｃ）における導体部１５１の部分１７５で示すように、屈曲部１７１付近では、導体部１５１には大きな剪断力がかかるので、急激な段差変化が生じて急激に立ち上がった形状になる。このことから、導体部１５１の芯線切れが発生するおそれがある。従って、アルミニウム電線の導体部に対して圧着端子を確実に電気的に接続することができないことがあり、電気的な接続信頼性が確保できないことがある。

そこで、本発明は上記課題を解消するために、アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できるアルミニウム電線用の圧着端子およびアルミニウム電線の端子圧着方法を提供することを目的とする。

上記課題を解消するために、本発明のアルミニウム電線用の圧着端子は、端子間接続部と、アルミニウム電線の導体部に圧着されるバレルを有する電線接続部とを備えるアルミニウム電線用の圧着端子であって、
前記電線接続部の前記バレルは、前記端子間接続部側に位置される第１端部と、前記第１端部とは反対側に位置される第２端部を有し、
前記第２端部には、前記導体部を案内するために徐々に広げた逃げ部が形成されていることを特徴とする。
これにより、アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

本発明のアルミニウム電線の端子圧着方法では、端子間接続部と、アルミニウム電線の導体部に圧着されるバレルを有する電線接続部とを備える圧着端子の前記バレルを、端子圧着工具により前記導体部に圧着する際に、
前記端子圧着工具の前記端子間接続部側の第１面取り部に比べて、前記第１面取り部の反対側に形成された前記端子圧着工具の第２面取り部が大きく、
前記電線接続部の前記バレルは、前記端子間接続部側に位置される第１端部と、前記第１端部とは反対側に位置される第２端部を有し、
前記端子圧着工具により前記バレルを前記導体部に対して圧着することで、前記バレルの前記第２端部には、前記導体部の保持領域を拡げるための逃げ部が、徐々に広げて形成される。
これにより、アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

また、本発明のアルミニウム電線の端子圧着方法では、端子間接続部と、アルミニウム電線の導体部に圧着されるバレルを有する電線接続部とを備える圧着端子の前記バレルを、端子圧着工具により前記導体部に圧着する際に、
前記端子圧着工具の前記端子間接続部側の第１面取り部と、前記第１面取り部の反対側に形成された前記端子圧着工具の第２面取り部とは同じ大きさであり、
前記第２面取り部に対応する前記バレルの部分には、前記導体部の保持領域を拡げるために徐々に広がった逃げ部が、あらかじめ形成されており、
前記端子圧着工具により前記バレルを前記導体部に対して圧着することを特徴とする。
これにより、アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

本発明のアルミニウム電線用の圧着端子によれば、アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

本発明のアルミニウム電線の端子圧着方法によれば、アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のアルミニウム電線用の圧着端子を、アルミニウム電線の導体部に対して、圧着するための端子圧着工具の好ましい実施形態を示す斜視図である。

図１に示す端子圧着工具１０は、圧着刃型とも言い、電気接続用の端子をアルミニウム電線に対して圧着して電気的に保持するための工具である。アルミニウム電線用の端子圧着工具１０は、ほぼ直方体形状の部材であり、圧着溝２１を有している。

図１に示す端子圧着工具１０の圧着溝２１は、図１のＳ方向から見てほぼ逆Ｖ字型に形成されており、圧着溝２１の最も内側の中央位置には１つの刃先２２が形成されている。刃先２２はほぼＭ字型であり、Ｈ方向に形成されている。

図２は、図１のＧ−Ｇ線における刃先２２の断面形状例を示している。
図２に示すように、刃先２２はＨ方向に沿って直線状に形成されており、刃先２２には段差はない。刃先２２のＨ方向の長さは、高圧縮長ＬＫで表し、端子圧着工具１０のＨ方向に関する全長は、バレル長ＬＢで表す。

図１と図２に示すように、刃先２２は、圧着端子の端子間接続部側の面取り部４１と、圧着端子の電線接続部側の面取り部４２を有している。面取り部４１の面取り角度θと面取り部４２の面取り角度αは、例えば４５度であるが、これらの角度は一例であり、特に限定されない。

特徴的なのは、面取り部４２の大きさが、面取り部４１の大きさに比べて大きく設定されていることである。すなわち、面取り部４２のＨ方向の長さＴ２とＺ１方向の高さＲ２は、面取り部４１のＨ方向の長さＴ１とＺ１方向の高さＲ１に比べて、それぞれ大きく設定されている。これにより、面取り部４２は、面取り部４１に比べて刃先２２から大きく後退した形状になっている。

図２における寸法例としては、バレル長ＬＢが例えば１４ｍｍであると、面取り角度αと面取り角度θは４５度であり、面取り部４２のＨ方向の長さＴ２とＺ１方向の高さＲ２は２．６ｍｍであって、面取り部４１のＨ方向の長さＴ１とＺ１方向の高さＲ１は０．６ｍｍである。端子圧着工具１０の端子間接続部側の端部は、バレル５６の板厚に対してプラスマイナス０．５ｍｍ程度の面取り部４１を形成することができる。

図３（Ａ）と図３（Ｂ）と図３（Ｃ）は、アルミニウム電線用の端子圧着工具１０と、この端子圧着端子１０により圧着される圧着端子５０の形状例を示している。
図３に示す圧着端子５０は、端子間接続部５１と電線接続部５２を有している。端子間接続部５１は、コネクタハウジング内に挿入して嵌め合わされることで相手側の端子との間で電気的な接続を得る部分である。

電線接続部５２は、アルミニウム電線５３の導体部５４に対して圧着することで、圧着端子５０と導体部５４の電気的導通を確保して、しかも圧着端子５０と導体部５４を機械的に保持する部分である。導体部５４は、複数本の導体の素線を撚り合わせて形成されており、被覆部５５により被覆されている。電線接続部５２は、バレル５６を有する。このバレル５６の第１端部７１は、端子間接続部側であり、バレル５６の第２端部７２は、第１端部７１の反対側である。

なお、圧着端子５０の材料としては、電食防止の観点から異種金属を避けて、アルミニウム電線に合わせてアルミニウム合金系の材料を使用するのが望ましいが、必ずしもこの材料に限定されない。端子間接続部５１が空気により酸化したり、湿気により腐食するのを防ぐために、端子間接続部５１には、防錆用のグリースなどを塗布しておくと、より高い電気接続信頼性が得られる。

図２と図３に示す端子圧着工具１０の刃先２２は、対応するバレル５６を、アルミニウム電線５３の導体部５４に対してかしめる方向に高圧縮率で内側に屈曲させる。バレル５６は、アルミニウム電線５３の導体部５４に対して電気的導通を確実に得るために、高圧縮（圧縮率５０％〜７０％）でバレル５６を圧縮する。バレルの圧縮率は、バレルの減面率とも言い、圧縮率の値が小さいほどバレルは大きく屈曲されることになる。
この圧縮率とは、圧着部分のアルミニウム電線導体部断面積／圧着前のアルミニウム電線導体部断面積の比率である。

このように、刃先２２がバレル５６を高圧縮率で加圧するのは、バレル５６に対応する領域において、アルミニウム電線の導体部５４の各撚り線（素線）とできるだけ多く電気的に接触できるようにすると同時に、アルミの表面酸化物を積極的に破壊することで十分で確実な電気的導通特性を得るためである。すなわち、図示例では、アルミニウム電線５３の導体部５４の直径が太いので、十分な圧着部の強度を得ることができることから、低圧縮率で圧着するための別の刃先は必要としないので、刃先２２は段付きの刃先にはなっていない。

次に、図３を参照して、アルミニウム電線の端子圧着方法について説明する。
端子圧着工具１０が、圧着端子５０のバレル５６を屈曲させる場合には、端子圧着工具１０は、図示しないアクチュエータを作動することで、図３（Ａ）に示すＺ２方向に下げることで、図１に示す逆Ｖ字型の圧着溝２１は、バレル５６の先端部を押し付けて変形させる。図３（Ｂ）に示すように、Ｍ字型の刃先２２は、バレル５６の先端部を、かしめる方向（内側に）にアルミニウム電線５３の導体線５４に向かって屈曲される。

これにより、バレル５６は、アルミニウム電線５３の導体線５４に対して高圧縮により深く食い込むように圧着されて電気的に確実に保持される。圧着端子５０は、バレル５６に対応する部分において導体部５４の表面酸化膜を破壊して十分な電気的な導通を確保することができる。
この圧着作業が終了すると、図３に示す端子圧着工具１０は、図示しないアクチュエータを作動することで、Ｚ１方向に上昇される。

ところで、図２に示すように、面取り部４２の大きさが、面取り部４１の大きさに比べて大きく設定されていて、面取り部４２は、面取り部４１に比べて刃先２２から大きく後退して逃げた形状になっている。このような面取り部４２の形状から、図３（Ｂ）と図３（Ｃ）に示すように、面取り部４２に対応する部分、すなわちバレル５６の第２端部７２には逃げ部８０が形成されている。

圧着工具１０によりバレル５６を導体部５４に対して圧着することで、バレル５６には導体部５４を逃がして案内する逃げ部８０を徐々に広げて形成する。すなわち、端子圧着工具１０により、バレル５６を導体部５４に対して圧着することで、バレル５４の第２端部７２には、導体部５４の保持領域を拡げるための逃げ部８０が、徐々に広げて形成されることになる。

このため、導体部５４の一部分は、逃げ部８０により急激な段差変化を緩和して開放することができ、導体部５４に加わる剪断力を低減することができる。従って、アルミニウム電線５３の導体部５４の芯線切れを防ぐことができ、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

上述した第１実施形態では、図３に示すように、あらかじめ圧着工具１０の面取り部４１に比べて、面取り部４２を大きく形成しておき、バレル５６の端子間接続部側（前方のベルマウス側に相当）に比べて、バレル５６の反対側（後方のベルマウス側に相当）を大きく屈曲させることで、導体部５４の逃げ部８０を積極的に形成している。これにより、この逃げ部８０は、導体部５４の急激な段差変化を緩和して、導体部５４にかかる剪断力を低下させている。

＜第２実施形態＞
次に、図４〜図７を参照して、本発明の好ましい第２実施形態を説明する。
上述した本発明の第１実施形態に対して、次に説明する本発明の第２実施形態では、端子圧着工具１０Ｂは、刃先２２Ｂと、面取り部（第１面取り部に相当）４１Ｂと、面取り部（第２面取り部に相当）４２Ｂを有している。面取り部４１Ｂの面取り角度と面取り部４２Ｂの面取り角度が同じであり、面取り部４１Ｂと面取り部４２Ｂは同じ大きさである。

図４（Ａ）と図５に示すように、圧着端子５０Ｂは、端子間接続部５１Ｂと電線接続部５２Ｂを有している。端子間接続部５１Ｂは、コネクタハウジング内に挿入して嵌め合わされることで相手側の端子との間で電気的な接続を得る部分である。

電線接続部５２Ｂは、アルミニウム電線５３の導体部５４に対して圧着することで、圧着端子５０Ｂと導体部５４の電気的導通を確保して、しかも圧着端子５０Ｂと導体部５４を機械的に接続して保持する部分である。導体部５４は、複数本の導体の素線を撚り合わせて形成されており、被覆部５５により被覆されている。電線接続部５２Ｂは、バレル５６Ｂを有する。このバレル５６Ｂの第１端部７１Ｂは、端子間接続部５１Ｂ側であり、バレル５６Ｂの第２端部７２Ｂは、第１端部７１Ｂの反対側である。

このバレル５６Ｂの後端部側、すなわちバレル５６Ｂの反対側（後方のベルマウス側に相当）には、あらかじめ逃げ部９０が形成されている。この逃げ部９０は、図６と図７に示すように、導体部５４を案内するために、あらかじめ外側に向けて徐々に広がって形成されている。すなわち、第２面取り部である面取り部４２Ｂに対応するバレル５６Ｂの部分には、導体部５４の保持領域を拡げるために徐々に広がった逃げ部９０が、あらかじめ形成されている。

従って、アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

次に、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照して、アルミニウム電線の端子圧着方法について説明する。
端子圧着工具１０Ｂが、圧着端子５０Ｂのバレル５６Ｂを屈曲させる場合には、端子圧着工具１０Ｂは、図示しないアクチュエータを作動することで、図４（Ａ）に示すＺ２方向に下げることで、バレル５６の先端部を押し付けて変形させる。端子圧着工具１０Ｂは図４（Ａ）に示すＺ２方向にさらに下げることで、Ｍ字型の刃先２２は、バレル５６の先端部を、かしめる方向（内側に）にアルミニウム電線５３の導体線５４に向かって屈曲される。

これにより、バレル５６は、アルミニウム電線５３の導体線５４に対して高圧縮により深く食い込むように圧着されて電気的に確実に保持される。圧着端子５０は、バレル５６に対応する部分において導体部５４の表面酸化膜を破壊して十分な電気的な導通を確保することができる。
この圧着作業が終了すると、図４（Ｃ）に示すように端子圧着工具１０Ｂは、図示しないアクチュエータを作動することで、Ｚ１方向に上昇される。

逃げ部９０は、図６と図７に示すように、導体部５４を案内するために、あらかじめ外側に向けて徐々に広がって形成されている。このため、導体部５４の一部分は、逃げ部９０により急激な段差変化を緩和して開放することができ、導体部５４に加わる剪断力を低減することができる。従って、アルミニウム電線５３の導体部５４の芯線切れを防ぐことができ、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

上述した第２実施形態では、図４に示すように、あらかじめバレル５６Ｂの他端部の内側には、すなわちバレル５６Ｂの第２端部７２Ｂには導体部５４の逃げ部９０が積極的に形成されている。これにより、この逃げ部９０は、導体部５４の急激な段差変化を緩和して、導体部５４にかかる剪断力を低下させている。従って、アルミニウム電線の導体部に対する剪断力を低減して導体部の芯線切れを防ぐことにより、アルミニウム電線の電気的な接続信頼性を確保できる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
例えば、端子圧着工具の面取り部の面取り角度は、４５度に限らず、任意に設定できる。

本発明のアルミニウム電線用の圧着端子をアルミニウム電線に電気的にかつ機械的に圧着するための圧着工具の好ましい第１実施形態を示す斜視図である。 図１のＧ−Ｇ線における圧着工具の断面形状を示す図である。 第１実施形態における端子圧着方法を示す図である。 本発明の第２実施形態における端子圧着方法を示す図である。 第２実施形態における逃げ部に形状を示す正面図である。 第２実施形態における逃げ部に形状を示す断面を有する斜視図である。 第２実施形態における逃げ部に形状を示す断面を有する平面図である。 従来の端子圧着方法を示す図である。

符号の説明

１０ 圧着工具
１０Ｂ 圧着工具
２１ 圧着溝
２２ 刃先
４１ 面取り部（第１面取り部）
４２ 面取り部（第２面取り部）
５０ 端子
５３ アルミニウム電線
５４ アルミニウム電線の導体部
５５ アルミニウム電線の被覆部
５６ バレル
７１ バレルの第１端部
７２ バレルの第２端部
７１Ｂ バレルの第１端部
７２Ｂ バレルの第２端部
８０，９０ 逃げ部

Claims (3)

1. 端子間接続部と、アルミニウム電線の導体部に圧着されるバレルを有する電線接続部とを備えるアルミニウム電線用の圧着端子であって、
   前記電線接続部の前記バレルは、前記端子間接続部側に位置される第１端部と、前記第１端部とは反対側に位置される第２端部を有し、
   前記第２端部には、前記導体部を案内するために徐々に広げた逃げ部が形成されていることを特徴とするアルミニウム電線用の圧着端子。
2. 端子間接続部と、アルミニウム電線の導体部に圧着されるバレルを有する電線接続部とを備える圧着端子の前記バレルを、端子圧着工具により前記導体部に圧着する際に、
   前記端子圧着工具の前記端子間接続部側の第１面取り部に比べて、前記第１面取り部の反対側に形成された前記端子圧着工具の第２面取り部が大きく、
   前記電線接続部の前記バレルは、前記端子間接続部側に位置される第１端部と、前記第１端部とは反対側に位置される第２端部を有し、
   前記端子圧着工具により前記バレルを前記導体部に対して圧着することで、前記バレルの前記第２端部には、前記導体部の保持領域を拡げるための逃げ部が、徐々に広げて形成されることを特徴とするアルミニウム電線の端子圧着方法。
3. 端子間接続部と、アルミニウム電線の導体部に圧着されるバレルを有する電線接続部とを備える圧着端子の前記バレルを、端子圧着工具により前記導体部に圧着する際に、
   前記端子圧着工具の前記端子間接続部側の第１面取り部と、前記第１面取り部の反対側に形成された前記端子圧着工具の第２面取り部とは同じ大きさであり、
   前記第２面取り部に対応する前記バレルの部分には、前記導体部の保持領域を拡げるために徐々に広がった逃げ部が、あらかじめ形成されており、
   前記端子圧着工具により前記バレルを前記導体部に対して圧着することを特徴とするアルミニウム電線の端子圧着方法。

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