JP2005174896A - アルミ電線への端子圧着構造及び端子圧着方法並びに端子付アルミ電線の製造方法 - Google Patents

アルミ電線への端子圧着構造及び端子圧着方法並びに端子付アルミ電線の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 端子をアルミ電線に圧着するにあたって、環境の変化に関係なく、接続部の電気的特性を維持することのできるアルミ電線への端子圧着構造及び端子圧着方法並びに端子付アルミ電線の製造方法を提供する。
【解決手段】 多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、端子１がアルミ電線４０の導体部に圧着されるワイヤーバレル２１を有し、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、ワイヤーバレル２１によるアルミ電線導体部４１の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になっている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、アルミ電線に圧着されて使用される端子であってコネクタハウジング内に装着される端子のアルミ電線への端子圧着構造及び端子圧着方法並びに端子付アルミ電線の製造方法に関する。
従来、自動車の車内に配索されるワイヤーハーネスは銅電線が一般的であり、導通性・強度などの特性（物性）が劣るアルミ電線はあまり使われたことがない。しかしながら、近年、車両の軽量化とリサイクル性に鑑みてアルミ電線の使用に関する要望が高まっている。一方、ワイヤーハーネス同士や車載用機器とワイヤーハーネスを接続するに当って電気コネクタが一般的に使用されている。かかる電気コネクタは互いに嵌合し合う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嵌合され、ワイヤーハーネスの電線を圧着接続した複数の圧着端子とから構成されている。
圧着端子を構成する端子金具の圧着部の形状としては、オープンバレルとクローズバレルの二種類あるが、作業性向上の観点から前者のタイプが一般的に用いられている。そして、圧着部分の電線導体部断面積／圧着前の電線導体部断面積の比率で規定される圧縮率（減面率ともいい、以下単に「圧縮率」と呼ぶ。）は接触抵抗の安定領域内であること、振動による断線が生じないこと、十分な電線固着力があること等の観点から決められている。
なお、現行の端子圧着時の電線導体断面の圧縮率は電線メーカーや電線サイズによって若干異なるが７５％〜９５％の範囲内で規定・管理されている（例えば、特許文献１参照）。
実用新案登録第３００５０６５号公報（第５−６頁、図３）
従来の端子圧着方法においては、銅電線の電線導体部に上述した圧縮率で端子を圧着していた。このような圧縮率で銅電線に端子を圧着しても、銅電線の機械的特性及び電気的特性上、端子を銅電線にその機能上特に問題なく接続でき、かかる端子を接続した銅電線をそのまま不都合なく使用できた。
しかしながら、アルミ電線は銅電線に比べて溶断温度が低く、また、電線を構成する撚り線１本１本が酸化皮膜を形成しやすい。従って、特定の撚り線にのみ電流が流れて集中抵抗が発生しやすく、かかる集中抵抗による溶断の発生や導通不良が懸念される。
実際に銅電線と同様な条件においてアルミ電線を端子に圧着してみると、高温化や低温化などの環境の変化によって端子圧着部の抵抗が上昇し、導通に不具合が発生し、端子と電線との間に良好な電気接続状態が保てなくなる。そのため、アルミ電線への端子圧着構造に関しては上述した圧縮率で圧着を行うことは適当でない。
本発明は、端子をアルミ電線に圧着するにあたって、環境の変化に関係なく、接続部の電気的特性を維持できるアルミ電線への端子圧着構造及び端子圧着方法並びに端子付アルミ電線の製造方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するために、本発明にかかるアルミ電線への端子圧着構造は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、端子がアルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有し、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内にあることを特徴としている。
アルミ電線の圧縮率を上述のような上限値で管理することで、高温下や低温下に被試験体をさらす環境試験において端子付きアルミ電線の抵抗上昇が発生することがなく、安定した電気接続を維持することが可能となる。
また、アルミ電線の圧縮率を上述のような下限値で管理することで、アルミ電線の圧着強度が著しく低下することがない。そのため、アルミ電線圧着部における電線破断等の機械的な損傷を生じることがない。
また、本発明の請求項２に記載のアルミ電線への端子圧着構造は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、端子がアルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有し、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、４０〜７０％の範囲内にあることを特徴としている。
また、本発明の請求項３に記載のアルミ電線への端子圧着構造は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、端子がアルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有し、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、その上限値を７０％とし、その下限値を端子圧着強度が１００Ｎになる圧縮率の範囲内とすることを特徴としている。
アルミ電線の圧縮率を上述のような上限値で管理することで、高温下や低温下に被試験体をさらす環境試験において端子付きアルミ電線の抵抗上昇が発生することがなく、安定した電気接続を維持することが可能となる。
また、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合においては、圧縮率を上述のような下限値で管理してもアルミ電線の圧着強度が著しく低下することがない。そのため、アルミ電線圧着部における電線破断等の機械的な損傷を生じることがない。
また、本発明の請求項４に記載のアルミ電線への端子圧着方法は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着方法であって、アルミ電線を用意するとともに、アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように端子をアルミ電線に圧着するとともに、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、４０〜７０％の範囲内になるように端子をアルミ電線に圧着することを特徴としている。
また、本発明の請求項５に記載のアルミ電線への端子圧着方法は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着方法であって、アルミ電線を用意するとともに、アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように端子をアルミ電線に圧着するとともに、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、その上限値を７０％とし、その下限値を端子圧着強度が１００Ｎになる圧縮率の範囲内とするように端子をアルミ電線に圧着することを特徴としている。
アルミ電線の圧縮率を上述のような上限値で管理することで、高温下や低温下に被試験体をさらす環境試験において端子付きアルミ電線の抵抗上昇が発生することがなく、安定した電気接続を維持可能なように端子をアルミ電線に圧着できる。
また、アルミ電線導体部の断面積に応じた圧縮率の下限値で管理することも可能である。このような圧縮率の下限値の管理によってアルミ電線の圧着強度が著しく低下するのを防止できる。そのため、アルミ電線圧着部における電線破断等の機械的な損傷を生じることなく端子をアルミ電線に圧着できる。
また、本発明の請求項６に記載の端子付アルミ電線の製造方法は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着して端子付アルミ電線を製造する端子付アルミ電線の製造方法であって、アルミ電線を用意するとともに、アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部の内部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように端子をアルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造するとともに、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、４０〜７０％の範囲内になるように端子をアルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造することを特徴としている。
また、本発明の請求項７に記載の端子付アルミ電線の製造方法は、多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着して端子付アルミ電線を製造する端子付アルミ電線の製造方法であって、アルミ電線を用意するとともに、アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部の内部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように端子をアルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造するとともに、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、その上限値を７０％とし、その下限値を端子圧着強度が１００Ｎになる圧縮率の範囲内とするように端子をアルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造することを特徴としている。
このような端子付きアルミ電線を製造することで、高温や低温を要する環境試験において抵抗上昇が発生することがなく、安定した電気接続を維持するとともに、電線圧着部における電線破断等の機械的な損傷を生じることのない端子付きアルミ電線を得ることができる。
以上述べたように、本発明は、アルミ電線導体と端子を接続する際の圧縮率を従来の銅電線を圧着する場合において通常あり得ない圧縮率である上記圧縮率の範囲に限定することによって、端子とアルミ電線との間で安定した導通を維持することができるとともに十分な機械的接続強度を備えたアルミ電線への端子圧着構造を提供することが可能となった。
以下、本発明の第１の形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造及び圧着方法並びに端子付きアルミ電線の製造方法について、図面に基いて説明する。
本発明の第１の形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造に使用する端子１は、図１に示すように端子接続部１０と電線接続部２０によって構成されており、さらに電線接続部２０は導体部を圧着するためのワイヤーバレル２１とアルミ電線を樹脂皮膜ごと圧着するインシュレーションバレル２５によって構成されている。また、ワイヤーバレル２１は断面略Ｕ字型をなし、いわゆるオープンバレルタイプの端子を形成している。
かかる端子１は以下の工程によってアルミ電線４０に圧着される。最初に、図２（ａ）に示すように、アルミ電線圧着端子１を基台８０に固定し、アルミ電線４０をアルミ電線圧着端子１の適所に位置決めする。即ち、アルミ電線４０の被覆部４２をインシュレーションバレル２５で挟まれた領域に位置決めすると共に、アルミ電線４０の導体部４１をワイヤーバレル２１で挟まれた領域に位置決めする。この状態で、端子長手方向で見て特別な形状の圧着溝を有する圧着治具９０を端子の上方から接近させる（図２（ａ）の端子圧着方向を示す矢印Ｘ参照）。なお、圧着治具９０には圧着するワイヤーバレル２１及びインシュレーションバレル２５に対応する圧着部が形成されている。即ち、端子１のワイヤーバレル２１に対応する位置に端子圧着部９１が形成され、端子１のインシュレーションバレル２５に対応する位置には端子圧着部９５が形成されている。そして、この圧着治具９０を図示しないアクチュエータによって端子側に向かって下降させる（図２（ｂ）参照）。この下降動作によって、各バレル２１，２５の端部が圧着治具９０の圧着部の各圧着溝に沿ってしだいに屈曲され、やがては、圧着治具９０において各バレル端部がアルミ電線４０の中心軸線方向に変形（カール）する（図２（ｃ）参照）。
そして、圧着治具９０をさらに下降することによってワイヤーバレル先端がアルミ電線４０の導体部４１の撚り線間に押し込まれていく。これと同時に、アルミ電線４０の被覆部４２にもインシュレーションバレル２５が圧着される。
このように端子１をアルミ電線導体部４１に圧着するにあたって、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積で規定されるアルミ電線導体部の圧縮率（減面率）が５０〜７０％の範囲内になるように端子１をアルミ電線４０に圧着する。なお、この圧縮率の範囲は、通常の銅電線に端子を圧着する場合においては、現行あり得ない範囲内である。この端子圧着作業が終わると、圧着治具を上昇させて端子圧着作業を完了する（図２（ｄ）参照）。
なお、アルミ電線４０への端子１の圧縮率をこのように限定した理由は多くの実験データによる裏付けに基づいたもので、この点については以下の説明と後述する実施例１の欄で説明する。
このようにして端子をアルミ電線に圧着した状態の本実施形態にかかる端子付きアルミ電線を図３に平面図（図３（ａ））及び側面図（図３（ｂ））として示す。また、図４（ａ）に図３における断面IVA-IVAの圧着断面を示す。
また、図４（ｂ）には本発明の範囲外の一般的な端子圧着構造の断面図を示す。
端子の圧着高さはクリンプハイト値と呼ばれ、図４においてクリンプハイト値Ｈａ，Ｈｂとして示すように、端子と電線の圧着圧縮率（減面率）は一般的に、このクリンプハイト値によって管理されている。
図４（ａ）に示す断面例Ａのようにクリンプハイト値が小さいものは導体断面積が小さく、高圧縮状態で圧着されている。反対に図４（ｂ）に示す断面例Ｂのようにクリンプハイト値が大きいものは導体断面積が大きく、低圧縮状態で圧着されている。
例えば、クリンプハイト値が小さい断面例Ａの圧縮率が７０％の場合、本実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造に相当する。一方、断面例Ａに比べて、クリンプハイト値（導体断面積）が大きい断面例Ｂは７０％より大きい圧縮率となり、本発明の範囲外の端子圧着構造に相当する。
すなわち、圧縮率とは、電線導体の端子圧着前の断面積を１００％としたときの減面率をいい、圧着後のクリンプハイト値や導体断面積が小さいほうが、高圧縮となる。そして、高圧縮ほど圧縮率は小さな数字となる。
従来における銅電線への端子圧着構造は、実際は目標の圧縮率になるクリンプハイト値によって管理されているが、端子の種類や電線径によって若干異なるものの結果的に圧着圧縮率がほぼ７５〜９５％の範囲内にて管理されている。
一方、アルミ電線を現状の管理値にて圧着すると、高温や低温を要する環境試験にて抵抗上昇が発生し、安定した電気接続を維持することができない。
しかしながら、発明者は膨大な実験により、アルミ電線に限って最適な管理値を５０〜７０％の範囲に特定し、環境試験をクリアーし、安定した電気接続を図ることに成功した。この点については以下の実施例の欄で説明する。
なお、端子圧縮率（減面率）が７０％を超えると不適当なことと５０％未満で不適当なことの理由は以下の通りである。
端子圧縮率が７０％を超えると不適当な理由は、後述する実施例１からも明らかなように、環境試験（冷熱サイクル）前後での圧着部抵抗が１．０ｍΩ以上に上昇し、安定した電気接続状態を維持できないためである。また、端子圧縮率が５０％未満の場合に不適当な理由は、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合、端子圧着後の導体断面積を端子圧着前の導体断面積の１／２以下まで高圧縮すると、圧着強度が著しく低下するためである。
続いて、上述した端子圧縮率に限定した裏付けとなる実験結果を以下の実施例１において説明する。
（実施例１）
様々な導体部断面積を有するアルミ電線に様々な圧縮率で端子を圧着し、この圧着端子付きアルミ電線に対してサーマルショック試験（冷熱衝撃試験）、すなわち、低温環境（−４０°Ｃ）と高温環境（１２０°Ｃ）を連続して交互に繰り返す試験を行い、試験前後の端子圧着部の外観を比較するとともに、電気的接続部の試験前後の抵抗変化などを測定した。
このサーマルショック試験は端子圧着部の接続性能を評価するのに特に適している。また、サーマルショック試験は１０００サイクル実施した。
このようにして得た環境試験（冷熱衝撃試験）前後の抵抗上昇値一覧の代表例を表１に示す。また、これをグラフ化したものを図５に示す。
Figure 2005174896
この表１の結果から、発明者は抵抗上昇１．０ｍΩ以内を安定目標値として７０％を端子圧縮率の上限における境界に設定した。
なお、図５に示すグラフは代表例であって各種アルミ線材や線径によって多少異なるが、圧縮率５０％〜７０％の範囲では安定領域であることが分った。また、下限値は、圧縮率が小さくなるに従って抵抗上昇値も同様に小さくなっているが、端子圧縮率が５０％未満の場合、すなわち端子圧着前の導体部断面積に対して端子圧着後の導体部断面積を１／２以下まで高圧縮すると、導体部断面積が１．５ｍｍ２未満のアルミ電線の場合、圧着強度が著しく低下して端子圧着部の機械的接続強度が損なわれるので、圧縮率の下限値は５０％とした。
以上の評価試験によって、導体部断面積が１．５ｍｍ２未満のアルミ電線の場合、圧縮率５０％〜７０％の範囲でアルミ電線に端子を圧着すると、端子圧着部の強度を損なうことなくアルミ電線と端子との間で安定した導通接続を維持できることが分った。
以下、本発明の第２の実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造及び圧着方法並びに端子付きアルミ電線の製造方法について、図面に基いて説明する。
なお、本発明の第２の実施形態は、圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合であって、ワイヤーバレルによるアルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、４０〜７０％の範囲内とする実施形態である。
なお、圧着される端子形状やかかる端子をアルミ電線に圧着する具体的方法は第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同様な符号及び図面（図１及び図２）を用いて詳細な説明を省略する。
本発明の第２の実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造に使用する端子１もオープンバレルタイプの端子であり、図１に示す端子接続部１０と電線接続部２０によって構成され、さらに電線接続部２０はワイヤーバレル２１とインシュレーションバレル２５を有している。
かかる端子１はアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上のアルミ電線４０に上述した図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示す工程によって圧着される。
すなわち、圧着治具９０を下降させることによってワイヤーバレル先端がアルミ電線４０の導体部４１の撚り線間に押し込まれていく。これと同時に、アルミ電線４０の被覆部４２にもインシュレーションバレル２５が圧着される。このように導体部断面積が１．５ｍｍ２以上のアルミ電線導体部４１に端子１を圧着する。
この圧着にあたっては、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積で規定されるアルミ電線導体部の圧縮率（減面率）が、電線サイズに応じて具体的な圧縮率は若干異なるが、４０〜７０％の範囲内になるように端子１をアルミ電線４０に圧着する。なお、この圧縮率の範囲は、通常の銅電線に端子を圧着する場合においては、現行あり得ない範囲内である。そして、この端子圧着作業が終わると、圧着治具を上昇させて端子圧着作業を完了する（図２（ｄ）参照）。
なお、アルミ電線４０への端子１の圧縮率をこのように限定した理由は多くの試験データによる裏付けに基づいたもので、この点については上述した実施例１に基づくとともに後述する実施例２において説明する。
このようにして端子をアルミ電線に圧着した状態の本実施形態にかかる端子付きアルミ電線を図３に平面図（図３（ａ））及び側面図（図３（ｂ））として示す。また、図６（ａ）に本実施形態によって圧着されたアルミ電線の圧着断面（図３における断面VIA-VIA）を示す。
また、図６（ｂ）には本発明の範囲外の一般的な端子圧着構造の断面図を示す。
この第２の実施形態の場合、例えば、クリンプハイト値が小さい断面例Ａ’の圧縮率が４５％の場合、本実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造に相当する。一方、断面例Ａ’に比べて、クリンプハイト値（導体断面積）が大きい断面例Ｂは７０％より高い圧縮率となり、本発明の範囲外の端子圧着構造に相当する。
この第２の実施形態においても、発明者は膨大な試験により、導体部断面積が１．５ｍｍ２以上のアルミ電線においては最適な管理値を４０〜７０％の範囲に特定し、環境試験をクリアーし、安定した電気接続を図ることに成功した。この試験結果については上述した実施例１に基づくとともに以下の実施例２の欄で説明する。
なお、圧縮率が７０％を超えると不適当なことと４０％未満で不適当なことの理由は以下の通りである。
圧縮率が７０％を超えた場合に不適当な理由は、上述した実施例１の内容からも分るように環境試験（冷熱サイクル）前後での圧着部抵抗が１．０ｍΩ以上に上昇し、安定した電気接続状態を維持できないためである。また、圧縮率の下限値を４０％とし、それ未満の場合に不適当な理由は、導体断面積を１／２まで高圧縮すると圧着強度が著しく低下するが、導体断面積が１．５ｍｍ２以上の電線サイズは元々の引張強度が高いため、後述する実施例２の内容からも明らかなように４０％まで圧着しても目標強度を満たすことができるためである。
（実施例２）
実施例２は電線導体部の断面積が１.５ｍｍ２以上のアルミ電線に端子を圧着するに際して、圧縮率の下限値を４０％としたことを裏付ける実施例である。
具体的には、圧縮率が小さくなるに従って上述した抵抗上昇値も同様に小さくなっている。一方、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合、第１の実施形態において説明したように端子圧縮率が５０％未満、すなわち端子圧着前の導体部断面積に対して端子圧着後の導体部断面積を１／２以下まで高圧縮すると、圧着強度が著しく低下して端子圧着部の機械的接続強度が損なわれるので、圧縮率の下限値は５０％が好ましいと考えられる。しかしながら、以下の試験結果から、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合、圧縮率の下限値を４０％まで下げることが可能であることが分った。この理由は、上述したように導体断面積を１／２まで高圧縮すると、圧着強度が著しく低下するが、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の電線サイズは元々の引張強度が高いため、４０％まで圧着しても目標強度を満たすことができるためである。
以下、この試験結果を説明する。なお、電線は同じサイズ（ｍｍ２）であっても、その構成（撚り方／素線数など）や材質（各種アルミ合金）、調質（溶体化処理、時効処理、焼鈍）などで特性（強度など）が異なる。そこで、本発明者は、本実施例においてアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の条件で、一番サイズの小さい１．５ｍｍ２のアルミ電線であって一般的に使用される構成や材質、調質を備えたアルミ電線を用いてこのアルミ電線と端子の圧縮率と圧着強度の関係を調べた。この結果を以下の表２及び図７に示す。
Figure 2005174896
なお、ここで電線の組付け・配索作業などで、電線と端子が破断・断線しないための必要な強度について、各電線メーカーや電線を使用するユーザーにおいて独自に規定しているが、本発明者は、これまでの経験から、電線の組付け・配索作業などで、電線と端子が破断・断線しないために必要な強度を本実施例において１００Ｎと規定した。
この表及び図（グラフ）から明らかなように、圧縮率が４０％以上あれば１００Ｎ以上の強度を得られる。そして、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の条件で一番サイズの小さい１．５ｍｍ２で、１００Ｎを満たす圧縮率が４０％であることから圧縮率の下限値を４０％に設定した。
以上の試験結果に基づいて、圧縮率４０％〜７０％の範囲でアルミ電線に端子を圧着すると、端子圧着部の強度を損なうことなくアルミ電線と端子との間で安定した導通接続を維持できることが分った。
続いて、本発明の第３の実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造及び圧着方法並びに端子付きアルミ電線の製造方法について説明する。なお、上述の第２の実施形態においては、アルミ電線導体部の圧縮率の下限値を４０％としたが、本発明の第３の実施形態では、圧着されるアルミ電線導体部の断面積は第２の実施形態と同様に１．５ｍｍ２以上であるが、アルミ電線導体部の圧縮率の下限値を端子圧着強度が１００Ｎになる圧縮率とする実施形態である。
なお、圧着される端子形状やかかる端子をアルミ電線に圧着する具体的方法は第２の実施形態と同様であるので、第２の実施形態と同様な符号及び図面を用いて詳細な説明を省略する。
本発明の第３の実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造に使用する端子１もオープンバレルタイプの端子であり、図１に示す端子接続部１０と電線接続部２０によって構成され、さらに電線接続部２０はワイヤーバレル２１とインシュレーションバレル２５を有している。
かかる端子１はアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上のアルミ電線４０に上述した図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示す工程によって圧着される。
この圧着にあたっては、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上であって、例えば、導体部の断面積が２．５ｍｍ２のアルミ電線に端子を圧着する。この場合、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積で規定されるアルミ電線導体部の圧縮率（減面率）の上限値を７０％とし、圧縮率の下限値については端子圧着強度が１００Ｎになる圧縮率の範囲内で端子１をアルミ電線４０に圧着する。なお、この圧縮率の範囲も、通常の銅電線に端子を圧着する場合においては現行あり得ない範囲内である。そして、この端子圧着作業が終わると、図２（ｄ）に示すように、圧着治具を上昇させて端子圧着作業を完了する。
なお、アルミ電線４０への端子１の圧縮率をこのように限定した理由は多くの試験データによる裏付けに基づいたもので、この点については上述した実施例１に基づくとともに後述する実施例３において説明する。
このようにして端子をアルミ電線に圧着した状態の本実施形態にかかる端子付きアルミ電線の平面図は図３（ａ）に示すようになり、側面図は図３（ｂ）に示すようになる。また、本実施形態によって圧着されたアルミ電線の圧着断面（図３における断面VIIIA-VIIIA）を図８（ａ）に示す。
また、本発明の範囲外の一般的な端子圧着構造の断面図を図８（ｂ）に示す。
なお、本発明の第３の実施形態では、例えば、アルミ電線導体部を圧着した状態を断面で示す図８（ａ）においてクリンプハイト値Ｈａ”とＨｂとの比較からも分るように、導体部の断面積が２．５ｍｍ２のアルミ電線を圧縮率３０％程度までかなり圧縮しており、本発明の第２の実施形態におけるクリンプハイト値Ｈａ’とＨｂと比較して端子圧着後のアルミ電線導体部の断面積がより小さく（図６（ａ）の断面Ａ’と図８（ａ）の断面Ａ”を比較参照）、より高圧縮状態で圧着されている。
なお、電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上のアルミ電線の場合において、圧縮率が７０％を超えると不適当な理由は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に実施例１に基づくものであり、環境試験（冷熱サイクル）前後での圧着部抵抗が１．０ｍΩ以上に上昇し、安定した電気接続状態を維持できないためである。
また、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上のアルミ電線の場合において、圧縮率の下限値を１００Ｎ以上の端子圧着強度となる圧縮率としたように、端子圧着強度に基づいて圧縮率の下限値を規定した理由は、導体断面積を１／２まで高圧縮すると圧着強度が著しく低下するが、電線サイズ（電線導体部の断面積）が大きくなればなるほど引張強度が高いため、１．５ｍｍ２以上の電線についてはその圧縮率の下限値（限界値）は電線サイズごとに異なるものの圧縮率が５０％（１／２）未満になっても１００Ｎの引張強度を満たすことができるためである。なお、上述のように圧縮率の下限値を規定した理由（裏付け）については以下の実施例３に記載する。
（実施例３）
実施例３においては、発明者は、アルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の条件で、ある程度サイズの大きい２．５ｍｍ２のアルミ電線であって一般的に使用される構成や材質、調質を備えたアルミ電線について、アルミ電線と端子の圧縮率と圧着強度の関係を調べた。この結果を以下の表３及び図９に示す。
Figure 2005174896
 この試験結果から分るように、導体断面積を１／２まで高圧縮すると、圧着強度が著しく低下するが、サイズ（ｍｍ２）が大きくなればなるほど引張強度が高いため、１．５ｍｍ２以上の電線サイズは、圧縮率が５０％（１／２）未満になっても、その圧縮率の下限値（限界値）は異なるものの１００Ｎの圧着強度を満たすことができる。
これは、図７の実施例２に示す導体部断面積が１．５ｍｍ２のアルミ電線では、圧着強度１００Ｎの限界値が圧縮率４０％であったが、図９の実施例３に示す導体部断面積が２．５ｍｍ２のアルミ電線では圧縮率２５％まで圧着強度１００Ｎを満たすことができることからも明らかである。
以上から、第２の実施形態における圧縮率の下限値に関する規定の仕方と異なり、第３の実施形態においては導体部断面積が１．５ｍｍ２以上のアルミ電線と端子の圧縮率下限値が１００Ｎの圧着強度となる圧縮率とした。
なお、上述の実施形態に示した端子間接続部は従来端子のメス形状（舌片バネ構造）であるが、オス形状でも使用可能であり、端子間接続部の構造は新旧様々な端子構造が使用できる。
また、上述の圧縮率でアルミ電線に端子を圧着すると充分な導通特性を得ることができるが、これとは別に空気による酸化や湿気による腐食を防止するため、端子とアルミ電線導体部との接続部に防錆用のグリースなどを塗布すると、更に高い信頼性を得ることができる。
導体としてアルミを使用するアルミ電線を接続するための挿抜可能なコネクタ用圧着端子に本発明は適用可能であるが、主な用途としての自動車内ワイヤーハーネス配索にこの用途が限定されることはなく、このようなアルミ電線端部に端子を圧着する様々な分野で利用可能である。
本発明の第１の実施形態乃至第３の実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造に使用する端子を示した平面図（図１（ａ））及び側面図（図１（ｂ））である。 本発明の第１の実施形態乃至第３の実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着方法を図２（ａ）乃至図２（ｄ）の順に示した工程図である。 本発明の第１の実施形態乃至第３の実施形態にかかるアルミ電線への端子圧着構造を示した平面図（図３（ａ））及び側面図（図３（ｂ））である。 第１の実施形態において端子が圧着されたアルミ電線の図３（ａ）におけるIVA-IVA断面図（図４（ａ））、及び本発明の範囲外の端子圧着構造における圧着部の断面図（図４（ｂ））である。 本発明の実施例１の試験データを示した図である。 第２の実施形態において端子が圧着されたアルミ電線の図３（ａ）におけるVIA-VIA断面図（図６（ａ））、及び本発明の範囲外の端子圧着構造における圧着部の断面図（図６（ｂ））である。 本発明の実施例２の試験データを示した図である。 第３の実施形態において端子が圧着されたアルミ電線の図３（ａ）におけるVIIIA-VIIIA断面図（図８（ａ））、及び本発明の範囲外の端子圧着構造における圧着部の断面図（図８（ｂ））である。 本発明の実施例３の試験データを示した図である。
符号の説明
１ 端子
１０ 端子接続部
２０ 電線接続部
２１ ワイヤーバレル
２５ インシュレーションバレル
４０ アルミ電線
４１ 導体部
４２ 被覆部
８０ 基台
９０ 圧着治具
９１，９５ 端子圧着部

Claims (7)

  1. 多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、
    端子が前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有し、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内にあることを特徴とするアルミ電線への端子圧着構造。
  2. 多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、
    端子が前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有し、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、４０〜７０％の範囲内にあることを特徴とするアルミ電線への端子圧着構造。
  3. 多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着構造であって、
    端子が前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有し、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、その上限値を７０％とし、その下限値を端子圧着強度が１００Ｎになる圧縮率の範囲内とすることを特徴とするアルミ電線への端子圧着構造。
  4. 多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着方法であって、
    アルミ電線を用意するとともに、
    前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように前記端子を前記アルミ電線に圧着するとともに、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、４０〜７０％の範囲内になるように前記端子を前記アルミ電線に圧着することを特徴とするアルミ電線への端子圧着方法。
  5. 多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着するアルミ電線への端子圧着方法であって、
    アルミ電線を用意するとともに、
    前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように前記端子を前記アルミ電線に圧着するとともに、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、その上限値を７０％とし、その下限値を端子圧着強度が１００Ｎになる圧縮率の範囲内とするように前記端子を前記アルミ電線に圧着することを特徴とするアルミ電線への端子圧着方法。
  6. 多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着して端子付アルミ電線を製造する端子付アルミ電線の製造方法であって、
    アルミ電線を用意するとともに、
    前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部の内部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように前記端子を前記アルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造するとともに、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、４０〜７０％の範囲内になるように前記端子を前記アルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造することを特徴とする端子付アルミ電線の製造方法。
  7. 多数の撚り線と当該撚り線を被覆する被覆部からなるアルミ電線に端子を圧着して端子付アルミ電線を製造する端子付アルミ電線の製造方法であって、
    アルミ電線を用意するとともに、
    前記アルミ電線の導体部に圧着されるワイヤーバレルを有した端子を用意し、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２未満の場合において、前記ワイヤーバレルによる前記アルミ電線導体部の圧縮率が、圧着部分のアルミ電線導体部の内部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、５０〜７０％の範囲内になるように前記端子を前記アルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造するとともに、
    圧着されるアルミ電線導体部の断面積が１．５ｍｍ２以上の場合において、圧着部分のアルミ電線導体部断面積／圧着前のアルミ電線導体部断面積の比率で、その上限値を７０％とし、その下限値を端子圧着強度が１００Ｎになる圧縮率の範囲内とするように前記端子を前記アルミ電線に圧着して端子付アルミ電線を製造することを特徴とする端子付アルミ電線の製造方法。
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