JP2019160569A - 端子付電線 - Google Patents

Abstract

【課題】ガルバニック腐食に素線切れを効果的に抑制し、電気的信頼性を向上させた端子付電線を提供する。【解決手段】端子付電線１は、アルミニウムからなる複数の素線から構成される導体１５に絶縁材が被覆された電線１０と、電線１０に形成された導体露出部１６の外周を覆うアルミニウムからなるキャップ部材３０と、電線１０に取り付けられる銅からなる端子２０とを備える。この端子２０は、キャップ部材３０の外周から導体露出部１６を加締める導体圧着部２１を有する。そして、導体圧着部２１には、導体露出部１６及びキャップ部材３０の圧縮率が、加締め後の断面積／加締め前の断面積の比率で６０％〜７０％になるように導体露出部１６及びキャップ部材３０を加締める強圧着部２４が含まれる。【選択図】図３

Description

本発明は、端子付電線に関し、特に端子と電線の導体とが異種金属から形成された端子付電線に関するものである。

電線に端子を接続した端子付電線として、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる複数の素線から構成された導体に絶縁材が被覆された電線と、銅又は銅合金からなる端子とを接続したものが知られている。電線の導体と端子とが異種金属から形成されたこのような端子付電線では、導体と端子との接続部分が被水すると、イオン化傾向が大きい卑な金属（アルミニウムまたはアルミニウム合金）からなる導体が電解質溶液（塩水など）に溶出して腐食（ガルバニック腐食）し、その結果、導体において素線切れが生じて電気的信頼性が低下する可能性があった。

このようなガルバニック腐食の進行速度は、異種金属間の電位差や表面積比などに左右されることが知られている。すなわち、上述の卑な金属とイオン化傾向が小さい貴な金属との間の電位差が大きいほど、また、貴な金属に対する卑な金属の表面積が小さいほど、卑な金属の腐食が進行する。そこで、導体と端子とが異種金属から形成された端子付電線において、電線の導体露出部の外周に、イオン化傾向がこれら金属の中間となる金属材料から構成されたキャップ部材を被せ、その外周から端子を圧着したものが知られている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、このような構成では、異種金属間（端子とキャップ部材との間、キャップ部材と素線（導体）との間）の電位差は小さくなるものの、キャップ部材に対する素線の表面積比が非常に小さいため、キャップ部材の内部に水が浸入すると、ガルバニック腐食による素線切れが生じて電気的信頼性が低下する可能性があった。

特開２０１３−０９３２６１号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ガルバニック腐食による素線切れを効果的に抑制し、電気的信頼性を向上させた端子付電線を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ガルバニック腐食による素線切れを効果的に抑制し、電気的信頼性を向上させた端子付電線が提供される。この端子付電線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる複数の素線から構成される導体に絶縁材が被覆され、導体露出部と絶縁材被覆部とを含む電線と、上記素線と同じ材料からなり、上記導体露出部の外周を覆うキャップ部材と、上記素線と異なる材料からなり、上記キャップ部材の外周から上記導体露出部を加締める導体圧着部を有する端子とを備える。そして、上記導体圧着部には、上記導体露出部及び上記キャップ部材の圧縮率が、加締め後の断面積／加締め前の断面積の比率で６０％〜７０％の範囲となるように、上記導体露出部及び上記キャップ部材を加締める強圧着部が含まれる。

このような端子付電線によれば、強圧着部において、金属部材同士が金属融合し、端子とキャップ部材との導通、キャップ部材と素線との導通及び素線間の導通が確保される。また、素線と同じ材料からなるキャップ部材によって導体露出部が覆われ、素線に異種金属が接触しないように構成されているため、キャップ部材の内部に水が浸入しても、ガルバニック腐食による素線切れが発生せず、電気的信頼性を向上させることができる。

ここで、上記端子付電線において、上記端子は、上記キャップ部材の外周から上記絶縁材被覆部を加締める被覆材圧着部を更に有してもよい。これにより、端子と電線の固定強度が増大するだけでなく、キャップ部材の開口が塞がれてキャップ部材の内部への水の浸入を抑制することができる。

また、上記端子付電線において、上記強圧着部が、上記導体圧着部の中間部分に形成されていてもよい。これにより、キャップ部材の外周から導体圧着部を圧着するとき、導体圧着部の端部でキャップ部材に損傷をあたえることを抑制することができる。

さらに、上記端子付電線において、上記キャップ部材の外周面にスズめっき層が形成されていてもよい。これにより、キャップ部材のカルバニック腐食を抑制することができる。

本発明によれば、ガルバニック腐食による素線切れを効果的に抑制し、電気的信頼性を向上させた端子付電線を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態における端子付電線を示す平面図である。 図２は、図１に示される端子付電線の側面図である。 図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、図２のＢ−Ｂ線切断部端面図である。 図５は、図２のＣ−Ｃ線切断部端面図である。 図６は、圧縮率と接続抵抗の上昇値との関係を示すグラフである。 図７は、図１に示される端子付電線の製造方法を示す図である。 図８は、図１に示される端子付電線の製造方法を示す図である。

以下、本発明に係る端子付電線の実施形態について図１から図８を参照して詳細に説明する。なお、図１から図８において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図８においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図１は本発明の一実施形態における端子付電線１を示す平面図、図２は端子付電線１を示す側面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線切断部端面図、図５は図２のＣ−Ｃ線切断部端面図である。

図１から図３に示すように、端子付電線１は、電線１０と、電線１０の先端部（＋Ｘ方向側の端部）に装着されたキャップ部材３０と、キャップ部材３０の外周から電線１０を加締めることにより電線１０に固定された端子２０とを備えている。

電線１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線から構成された導体１５と、導体１５の外周を被覆する絶縁材とから構成されている。そして、導体１５を被覆する絶縁材の一部が除去され、導体１５が露出された導体露出部１６と、導体１５が絶縁材で被覆された絶縁材被覆部１１とを含んでいる。導体露出部１６は、電線１０の先端部に形成されており、その全長がキャップ部材３０に覆われている。

キャップ部材３０は、導体１５（素線）と同様に、イオン化傾向が卑なアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。そしてキャップ部材３０は、＋Ｘ方向側の端部が端面３１により塞がれ、−Ｘ方向側の端部に開口３５が形成された、有底筒状の構成を有している（図３参照）。電線１０の導体露出部１６は、開口３５からキャップ部材３０の内部に挿入されており、導体露出部１６の先端から絶縁材被覆部１１の一部までがこのキャップ部材３０に覆われている。

端子２０は、イオン化傾向が貴な銅又は銅合金からなり、電線１０と接続される電線接続部と、相手方端子（図略）と接続される端子接続部とを含んでいる。本実施形態の端子２０は、電線接続部として、端子２０のＸ方向中央に位置する導体圧着部２１と、−Ｘ方向側端部に位置する被覆材圧着部２５とを有している。また端子接続部として、＋Ｘ方向側端部に位置するボックス部２７を有し、ボックス部２７の内部には弾性片２７Ａが設けられている（図３参照）。そして、このボックス部２７に挿入された相手方端子（図略）が弾性片２７Ａに圧接することにより、端子２０と相手方端子との電気的接続が図られる。

端子２０の被覆材圧着部２５は、端子２０の底部２６の−Ｙ方向側縁部から延出する被覆圧着片２５Ａと、底部２６の＋Ｙ方向側縁部から延出する被覆圧着片２５Ｂとを含んでいる。これら一対の被覆圧着片２５Ａ，２５Ｂ（すなわち、被覆材圧着部２５）は、キャップ部材３０の外周から電線１０の絶縁材被覆部１１を加締めて該絶縁材被覆部１１を圧着している。

端子２０の導体圧着部２１は、端子２０の底部２６の−Ｙ方向側縁部から延出する導体圧着片２１Ａと、底部２６の＋Ｙ方向側縁部から延出する導体圧着片２１Ｂとを含んでいる。これら一対の導体圧着片２１Ａ，２１Ｂ（すなわち、導体圧着部２１）は、キャップ部材３０の外周から電線１０の導体露出部１６を加締めて該導体露出部１６を圧着している。

図１から図５に示すように、端子２０の導体圧着部２１は、中間部分に位置する第３の部分２４と、第３の部分２４の＋Ｘ方向側に位置する第１の部分２２と、第３の部分２４の−Ｘ方向側に位置する第２の部分２３とを含んでいる。なお、底部２６を基準とした第３の部分２４の最大高さ（Ｚ方向の最大長さ）は、第１の部分２２及び第２の部分２３の底部２６を基準とした最大高さよりも小さくなっている。このように導体圧着部２１の第３の部分２４が低くなっているのは、第３の部分２４が第１の部分２２及び第２の部分２３に比べて大きな力で導体露出部１６を加締めていることに起因する。このような第３の部分２４は、導体露出部１６及びキャップ部材３０の圧縮率が「加締め後の断面積／加締め前の断面積」の比率で６０〜７０％の範囲となるように導体露出部１６を加締めている。すなわち、図３及び図５に示すように、第３の部分２４は、第１の部分２２及び第２の部分２３に比べて大きな力で導体露出部１６を圧着する（強圧着する）強圧着部である。一方、図３及び図４に示すように、第１の部分２２及び第２の部分２３は第３の部分よりも弱い力（通常の力）で導体露出部１６を圧着する部分である。以下、第１の部分２２及び第２の部分２３をそれぞれ通常圧着部２２及び通常圧着部２３と記載し、第３の部分２４を強圧着部２４と記載する。

ここで、図６は、導体の断面積が０．５ｍｍ²の電線に端子を様々な圧縮率で圧着したときの接続抵抗の上昇値（ｍΩ）を示すグラフである。図６からは、７０％の圧縮率を境として接続抵抗の上昇が顕著になっていることが分かる。すなわち、強圧着部２４における圧縮率を７０％以下としたのは、このようにすることで、強圧着部２４において電線１０との間で良好な導通を確保することができるためである。一方、強圧着部２４における圧縮率を６０％以上としたのは、圧縮率が６０％よりも小さくなるような強い力で加締めると、強圧着部２４における把持力が低下してしまうため（具体的には、４０Ｎの引っ張り力に抗しきれなくなるため）である。

このように、本実施形態における端子付電線１によれば、導体露出部１６及びキャップ部材３０の圧縮率が「加締め後の断面積／加締め前の断面積」の比率で６０〜７０％の範囲となる強圧着部２４が導体圧着部２１に設けられているため、端子２０とキャップ部材３０との間、キャップ部材３０と導体１５との間、及び導体１５の各素線間において良好な導通を確保することができる。

また、本実施形態によれば、図３に示すように、導体露出部１６は全長にわたって、導体１５（素線）と同じ材料からなるキャップ部材３０に覆われるため、導体１５のカルバニック腐食を効果的に防止することができる。具体的には、キャップ部材３０によって導体露出部１６が覆われ、端子２０はキャップ部材３０の外周から導体露出部１６を加締めているため、導体露出部１６（導体１５）と端子２０とが直接接触することがなく、さらに導体露出部１６はキャップ部材３０内で被水しにくい。そして、導体露出部１６（導体１５）の代わりに、導体露出部１６を覆うキャップ部材３０が端子２０と直接接触することとなるが、このキャップ部材３０と端子２０との接続部分が被水したとしても、キャップ部材３０の表面積は導体１５の素線自体の表面積に比べて極めて大きいため、キャップ部材３０に生じるガルバニック腐食の進行を抑えることができる。また、キャップ部材３０の外周面に腐食が生じたとしても、電線１０と端子２０との電気的接続信頼性に影響を与えることがない。

さらに、キャップ部材３０の開口３５からキャップ部材３０の内部に水が浸入したとしても、キャップ部材３０は導体１５（素線）と同一の材料からなるため、素線にガルバニック腐食が生じることがなく、素線切れの発生が防止され、端子付電線の電気的信頼性が向上する。なお、図１及び図２に示すように、本実施形態によれば、端子２０の被覆材圧着部２５によってキャップ部材３０の開口３５近傍が圧着されるため、端子２０と電線１０との間の固定強度が増大するとともに、キャップ部材３０の開口３５が塞がれてキャップ部材３０内部への水の浸入が抑制される。

次に、このような端子付電線１の製造方法の一例について図７及び図８を参照して説明する。この製造方法では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線から構成された導体１５の外周に絶縁材が被覆された電線１０と、導体１５（素線）と同じ材料からなる有底筒状のキャップ部材３０と、銅又は銅合金からなる端子２０とを用意する。なお、電線１０の先端の被覆材は除去されて導体露出部１６が形成されている。また本製造方法において、導体露出部１６はキャップ部材３０の全長よりも短い長さに形成されている。

まず、図７に示すように、電線１０の導体露出部１６をキャップ部材３０の開口３５からキャップ部材３０の内部に挿入し、導体露出部１６の先端１６Ｂをキャップ部材３０の端面３１の内面に突き当てる。これにより、導体露出部１６の全長がキャップ部材３０によって覆われたキャップ付電線２が形成される。

その後、図８に示すように、キャップ付電線２のキャップ部材３０が端子２０の電線接続部（導体圧着部２１と被覆材圧着部２５）に配置されるようにキャップ付電線２を端子２０上に載置してこれらを圧着装置にセットし、キャップ付電線２に端子２０を圧着することによって端子付電線１を製造する。より具体的には、電線１０に装着されているキャップ部材３０の端面３１が端子２０の導体圧着部２１よりも＋Ｘ方向側に配置され、キャップ部材３０の開口３５が端子２０の被覆材圧着部２５よりも−Ｘ方向側に配置されるように、キャップ付電線２を端子２０上に載置した後、圧着装置によって、このキャップ付電線２に対して、端子２０の導体圧着部２１と被覆材圧着部２５とをそれぞれ圧着し、端子付電線１を製造する。

本製造方法では、２回の加締め工程によって、端子２０の導体圧着部２１をキャップ付電線２に圧着する。具体的には、キャップ部材３０の外周から導体露出部１６を加締めるように、導体圧着部２１全体で圧着する第１の加締め工程と、第１の加締め工程の後に、導体圧着部２１の中間部分をさらに強い力で圧着する第２の加締め工程とを含む。これにより、強圧着部２４と該強圧着部２４の両側に位置する通常圧着部２２，２３とを含む導体圧着部２１が形成される（図２及び図３参照）。

そして、第２の加締め工程では、導体露出部１６及びキャップ部材３０の圧縮率が、「第２の加締め工程後の断面積／第１の加締め工程前の断面積」の比率で６０〜７０％の範囲になるように、導体圧着部２１の中間部分を強圧着し、強圧着部２４を形成する（図５）。このような強圧着により、キャップ部材３０及びキャップ部材３０内の導体１５が強く押しつぶされ、これにより、キャップ部材３０を形成するアルミニウム及び導体１５の素線を形成するアルミニウムが大きく展延してアルミニウムの酸化被膜が破壊され、金属融合する。その結果、導体１５を構成する素線間の導通が図られるとともに、導体１５とキャップ部材３０との間の導通が図られる。

また第２の加締め工程において、導体圧着部２１の中間部分を強圧着して強圧着部２４を形成することで、強圧着の際に導体圧着部２１のエッジ部分２９がキャップ部材３０に食い込んでキャップ部材３０が破損してしまうことが防止される。

なお、上述の実施形態では、端子２０が導体圧着部２１と被覆材圧着部２５とを有し、被覆材圧着部２５がキャップ部材３０の外周から絶縁材被覆部１１を加締めることで、キャップ部材３０の開口３５を塞いでいるが、これに限定されるものではない。例えば、絶縁材被覆部１１のキャップ部材３０で覆われてない部分を被覆材圧着部２５で加締めてもよいし、被覆材圧着部２５を有さない端子２０を使用してもよい。このような構成では、キャップ部材の開口から水が浸入する可能性があるが、キャップ部材が導体（素線）と同じ材料から形成され、導体（素線）には異種金属が接触しないため、上述の実施形態と同様に、ガルバニック腐食による素線切れを防止することができる。

また、上述の実施形態では、キャップ部材３０が導体露出部１６の全長を覆っているが、これに限定されるものではない。例えば、電線の導体露出部の全長をキャップ部材が覆ってなくてもよい。このような構成では、導体露出部が被水する可能性があるが、端子はキャップ部材の外周から加締められているため導体露出部に端子が直接接触していない。そのため、導体（素線）には異種金属が接触せず、ガルバニック腐食による素線切れを防止することができる。

なお、他の実施形態として、キャップ部材（アルミニウム又はアルミニウム合金）の外周面にスズめっき層を形成してもよい。スズはアルミニウムに比べて銅との間のイオン化傾向の差が小さいため、キャップ部材の外周から端子（銅）を圧着接続する端子付き電線において、キャップ部材の表面にガルバニック腐食が生じることが抑制され、端子付電線１の耐久性が向上する。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

なお、本明細書において使用した位置関係を示す用語は、図示した実施形態との関連において使用されているのであり、これに限定されるものではない。

１ 端子付電線
２ キャップ付電線
１０ 電線
１１ 絶縁材被覆部
１５ 導体
１６ 導体露出部
２０ 端子
２１ 導体圧着部
２１Ａ，２１Ｂ 導体圧着片
２２，２３ 通常圧着部
２４ 強圧着部
２５ 被覆材圧着部
２５Ａ，２５Ｂ 被覆圧着片
２６ 底部
２７ ボックス部
３０ キャップ部材
３１ 端面
３５ 開口

Claims (4)

1. アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる複数の素線から構成される導体に絶縁材が被覆され、導体露出部と絶縁材被覆部とを含む電線と、
   前記素線と同じ材料からなり、前記導体露出部の外周を覆うキャップ部材と、
   前記素線と異なる材料からなり、前記キャップ部材の外周から前記導体露出部を加締める導体圧着部を有する端子と、
   を備え、
   前記導体圧着部には、前記導体露出部及び前記キャップ部材の圧縮率が、加締め後の断面積／加締め前の断面積の比率で６０〜７０％の範囲となるように、前記導体露出部及び前記キャップ部材を加締める強圧着部が含まれることを特徴とする端子付電線。
2. 前記端子は、前記キャップ部材の外周から前記絶縁材被覆部を加締める被覆材圧着部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の端子付電線。
3. 前記強圧着部は、前記導体圧着部の中間部分に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の端子付電線。
4. 前記キャップ部材の外周面にスズめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の端子付電線。

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