JP5078566B2 - アルミ電線用圧着端子 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線に圧着されるアルミ電線用圧着端子に関する。

自動車等の車両に配索されるワイヤハーネスには銅電線が一般に使用されている。そして、ワイヤハーネス同士、あるいはワイヤハーネスと車載機器との接続にあたり、ワイヤハーネスの銅電線には端子が取り付けられ、この種の端子は、一般に圧着によって銅電線に取り付けられている。

銅電線へ圧着される端子は、典型的には、銅製の複数の素線を撚り合わせてなる銅電線の導体部が載置される底板部と、底板部に載置された導体部をその幅方向に挟むために底板部に連設された一対の導体加締片と、を備えている。そして、導体加締片は、それらの先端部を導体部に差し込んで、導体部の素線を部分的に抱き込んだ状態となるように導体部に加締められる。それにより、端子は銅電線の導体部に圧着される。

ところで近年、銅資源の不足に加え、車両の軽量化やリサイクルの容易性を考慮して、アルミ電線が注目されている。しかしながら、アルミニウムは銅に比べて表面に形成される酸化皮膜が厚く、アルミ電線では、導体部と端子との間の接触抵抗が比較的高くなる傾向にある。この接触抵抗を低減することについて、端子の各導体加締片を導体部に強く加締め、導体部の圧縮率を高くする方法が知られている。これによれば、導体部を構成する各素線の酸化皮膜が破壊され、導体部と端子との間の接触抵抗が低減される。尚、本明細書において、導体部の圧縮率とは、圧着前の導体部の断面積に対する圧着後の導体部の断面積の比として規定される。

しかしながら、導体部の圧縮率を高くすることに伴い、導体部に作用する応力も高くなる。そして、アルミニウムは銅に比べて機械的強度に劣り、アルミ電線では、導体部に過度の応力が作用すると端子の圧着強度が著しく低下してしまう。そこで、アルミ電線への端子の圧着において、導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を両立させることを目的としたアルミ電線用圧着端子ないしアルミ電線への端子の圧着構造が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１に開示されたアルミ電線への端子の圧着構造では、アルミ電線の導体部の断面積に応じて、導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を両立し得る導体部の圧縮率を規定している。例えば、導体部の断面積が１．５ｍｍ^２未満のものについては、導体部の圧縮率は５０〜７０％とされ、導体部の断面積が１．５ｍｍ^２以上のものについては、導体部の圧縮率は４０〜７０％とされている。尚、銅電線への端子の圧着における導体部の圧着率は、典型的には、７５〜９５％である。

特許文献２に開示されたアルミ電線への端子の圧着構造では、図１２に示すように、アルミ電線４０１の導体部４０２に加締められる加締片（バレル）が二対設けられている。そして、圧着された状態で、導体部の基端側に位置した保持用加締片４０３が導体部４０２の先端側に位置した導通用加締片４０４よりも高くなるように、段差が設けられた圧着治具を用いて両加締片４０３、４０４を導体部４０２に加締めている。これにより、保持用加締片４０３による導体部４０２の圧縮率は銅電線への端子の圧着における導体部の圧縮率と同程度として圧着強度を確保し、導通用加締片４０４による導体部４０２の圧縮率を比較的高くして接触抵抗を低減するようにしている。

特許文献３に開示されたアルミ電線用圧着端子は、底板部および加締片の導体部との接触面にセレーションが設けられている。アルミ電線の導体を構成する各素線がセレーションを構成する溝に食い込むことにより、各素線の表面の酸化皮膜が除去され、また、導体部の抜けが防止される。そして、特許文献３では、セレーションを構成する溝の深さをアルミ電線の導体を構成する素線の径に応じて規定している。
特開２００５−１７４８９６号公報 特開２００５−５０７３６号公報 特開２００７−１７３２１５号公報

上記特許文献１に開示されたアルミ電線への端子の圧着構造では、導体部の圧縮率が銅電線の場合に比べて総じて高くなっており、端子の圧着強度の低下は避けられない。これに対して、上記特許文献２に開示されたアルミ電線への端子の圧着構造では、保持用加締片が加締められた部位と、導通用加締片が加締められた部位と、で導体部の圧縮率を変えることができ、保持用加締片が加締められた部位の導体部の圧縮率を銅電線の場合と同程度として、端子の圧着強度の低下を回避することができる。しかしながら、上記特許文献２に開示された圧着構造では、導通用加締片と保持用加締片との高さを異ならせるように両加締片を導体部に加締めるために、専用の圧着治具が必要となり、また、導通用加締片および保持用加締片の２箇所の高さを管理する必要があり、コストがかかる。

また、導体部に加締められた加締片には一般にスプリングバックが生じ得る。上記特許文献１〜３に開示されたアルミ電線への端子の圧着構造では、加締片の先端部は、その突端面を底板部に向けるようにして導体部に差し込まれている。このように加締められた加締片は、その先端部が導体部から抜け易く、スプリングバックが生じ易い。そして、アルミ電線の導体部は、各素線を形成するアルミニウムが銅に比べて応力緩和を生じ易く、加締片にスプリングバックが生じて応力が軽減されても復元しにくい。それにより、加締片と導体部との間に隙間が生じ、所望の接触抵抗および圧着強度を得られない虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、アルミ電線の導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を容易に且つ確実に両立させることができるアルミ電線用圧着端子を提供することを目的とする。

上記目的は、下記（１）に記載のアルミ電線用圧着端子により達成される。
（１）アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線に圧着されるアルミ電線用圧着端子であって、
前記導体部が載置される底板部と、
前記底板部に連設され、且つ該底板部上の前記導体部を挟むように該導体部に加締められる一対の導体加締片と、
前記底板部および前記一対の導体加締片で形成される導体保持部の内側に設けられた、前記導体部を押圧するための弾性片と、
を備え、
前記弾性片が、前記底板部に連なる切片であって、折り返されて前記底板部との間に隙間をおいて該底板部に重ねられており、
前記弾性片の前記導体部との接触箇所に先鋭なエッジが設けられていることを特徴とするアルミ電線用圧着端子。

上記（１）の構成のアルミ電線用圧着端子によれば、弾性片に設けられた先鋭なエッジにより導体部の各素線の表面の酸化皮膜を除去することができる。それにより、導体部の圧縮率を高めなくとも導体部と端子との接触抵抗を低減することができ、導体部の圧縮率を銅電線の場合と同程度として端子の圧着強度を確保することができる。さらに、導体加締片にスプリングバックが生じた際にも、弾性片の復元により導体加締片と導体部との間の隙間を埋めることができる。それにより、導体部と端子との接触抵抗および端子の圧着強度を維持することができる。
弾性片は、前記底板部に連なる切片であって、折り返して底板部との間に隙間をおいて底板部に重ねて形成される。

本発明に係るアルミ電線用圧着端子によれば、アルミ電線の導体部と端子との接触抵抗の低減と、端子の圧着強度の確保と、を容易に且つ確実に両立させることができる。

以下、本発明に係るアルミ電線と端子との接続構造の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明のアルミ電線用圧着端子の第１実施形態の斜視図、図２は図１の端子の展開図、図３は図１の端子の断面図である。

図１に示すように、アルミ電線１は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線３が撚り合わされた導体部２を有し、導体部２の外周を絶縁材料で形成されたシース４で被覆されている。アルミ電線１は、その端末部において、所定の長さでシース４が除去されて導体部２が露出しており、端子１０は、この端末部に圧着される。尚、アルミニウム合金の好ましい具体例としては、アルミニウムと鉄との合金を挙げることができる。この合金を採用した場合、アルミニウム製の導体に比べて、延び易く、強度（特に引っ張り強度）を増すことができる。

端子１０は、その先端部に相手側端子（図示せず）との接続部１１が設けられ、その基端部にアルミ電線１を保持する保持部１２が設けられている。さらに保持部１２は、その先端側にアルミ電線１の導体部２を保持する導体保持部１３が設けられ、その基端側にアルミ電線１のシース４を保持するシース保持部１４が設けられている。

導体保持部１３は、アルミ電線１の端末部に露出した導体部２が載置される底板部２０と、底板部２０に載置された導体部２を挟むために底板部２０に連設された一対の導体加締片２１と、を備えており、底板部２０に載置された導体部２の軸方向に対して垂直な断面において略Ｕ字状に成形されている。

シース保持部１４は、アルミ電線１の端末部のシース４が載置される底板部２２と、底板部２２に載置されたシース４を挟むために底板部２２に連設された一対のシース加締片２３と、を備えており、導体保持部１３と同様に断面略Ｕ字状に成形されている。

この端子１０は、図２に示すように、例えば銅合金等の導電性材料からなる一枚の板材を所定の形状に打ち抜き、これを折り曲げ加工して形成されている。よって、接続部１１を形成している板材、導体保持部１３の底板部２０、シース保持部１４の底板部２２は、一体となっている。

端子１０は、導体保持部１３の内側に弾性片２４をさらに備えている。この弾性片２４は、導体保持部１３の底板部２０に連設されている接続部１１の板材から切り出された切片を折り返して形成されている。このように、板材から切り出して形成された弾性片２４のエッジ２４ａは先鋭なものとなっている。そして、この弾性片２４は、導体保持部１３の底板部２０との間に所定の隙間を置いて底板部２０に重なって設けられており、底板部２０に向けて押圧された際には、底板部２０との隙間を狭めるように弾性的に撓み変形する。

端子１０は、導体保持部１３の一対の導体加締片２１を、この導体保持部１３の底板部２０に載置されたアルミ電線１の導体部２に加締め付けられ、また、シース保持部１４の一対のシース加締片２３を、このシース保持部１４の底板部２２に載置されたアルミ電線１のシース４に加締め付けられて、電線１に圧着される。

一対の導体加締片２１は、図３に示すように、導体部２の軸を含み底板部２０に略垂直な面に関して略対称に導体部２に加締められている。より詳細には、一対の導体加締片２１は、それらの先端部が導体部２にそれぞれ差し込まれるように、曲げられ、これにより導体部２の一部の素線３を抱き込んだ状態となるように導体部２に加締められている。一対の導体加締片２１が加締められた導体部２の圧縮率は、５０〜９０％とされる。尚、一対のシース加締片２３の加締めの形態は特に限定されない。例えば、各シース加締片２３の先端部をシース４に食い込ませるようにしてもよいし、あるいは、シース４の外周に巻き付けるだけでもよい。

導体部２は、一対の導体加締片２１が加締められて圧縮される過程で、弾性片２４の先鋭なエッジ２４ａに接触する。エッジ２４ａに接触する導体部２の各素線３は、その表面の酸化皮膜を削ぎ落とされ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の素地を露出させる。それにより、導体部２と端子１０との間に良好な導通が確保されている。

そして、一対の導体加締片２１が加締められて圧縮された導体部２は、弾性片２４を底板部２０に向けて押圧する。それにより、弾性片２４は、底板部２０との隙間を狭めるように弾性的に撓み変形し、導体部２に弾性反力を作用させている。

本実施形態のアルミ電線用圧着端子１０によれば、弾性片２４に設けられた先鋭なエッジ２４ａにより導体部２の各素線３の表面の酸化皮膜を除去することができる。それにより、導体部２の圧縮率を高めなくとも導体部２と端子１０との接触抵抗を低減することができ、導体部２の圧縮率を銅電線の場合と同程度として端子１０の圧着強度を確保することができる。さらに、導体加締片２１にスプリングバックが生じた際にも、弾性片２４の復元により導体加締片２１と導体部２との間の隙間を埋めることができる。それにより、導体部２と端子１０との接触抵抗および端子１０の圧着強度を維持することができる。

（第２実施形態）
図４は本発明のアルミ電線用圧着端子の第２実施形態の斜視図、図５は図４の端子の展開図である。尚、上述した第１実施形態のアルミ電線用圧着端子と機能的に共通する部位には、図中相当符号を付することにより、説明を省略あるいは簡略する。

図４に示すように、アルミ電線１の端末部に圧着される端子１１０には、接続部１１１と、導体保持部１１３と、シース保持部１１４とが設けられている。

この端子１１０は、図５に示すように、例えば銅合金等の導電性材料からなる一枚の板材を所定の形状に打ち抜き、これを折り曲げ加工して形成されている。よって、接続部１１１を形成している板材、導体保持部１１３の底板部１２０、シース保持部１１４の底板部１２２は、一体となっている。尚、上記打ち抜き加工において、複数の端子１１０を連結する帯板状のキャリア１１５が形成される。各端子１１０は、シース保持部１１４の底板部１２２の基端をこのキャリア１１５に連結された状態で、順次上記折り曲げ加工用のプレス機に供給される。端子１１０は、折り曲げ加工された後にキャリア１１５から分離され、キャリア１１５は、一般には廃棄される。

端子１１０は、導体保持部１１３の内側に弾性片１２４をさらに備えている。この弾性片１２４は、キャリア１１５の板材から切り出された切片を折り返して形成されている。このように、板材から切り出して形成された弾性片１２４のエッジ１２４ａは先鋭なものとなっている。そして、この弾性片１２４は、シース保持部１１４を跨いで、導体保持部１１３の底板部１２０との間に所定の隙間を置いて底板部１２０に沿って設けられており、底板部１２０に向けて押圧された際には、底板部１２０との隙間を狭めるように弾性的に撓み変形する。

端子１１０は、導体保持部１１３の一対の導体加締片１２１を、この導体保持部１１３の底板部１２０に載置されたアルミ電線１の導体部２に加締め付けられ、また、シース保持部１１４の一対のシース加締片１２３を、このシース保持部１１４の底板部１２２に載置されたアルミ電線１のシース４に加締め付けられて、電線１に圧着される。

導体部２は、一対の導体加締片１２１が加締められて圧縮される過程で、弾性片１２４の先鋭なエッジ１２４ａに接触する。エッジ１２４ａに接触する導体部２の各素線３は、その表面の酸化皮膜を削ぎ落とされ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の素地を露出させる。それにより、導体部２と端子１１０との間に良好な導通が確保されている。

そして、一対の導体加締片１２１が加締められて圧縮された導体部２は、弾性片１２４を底板部１２０に向けて押圧する。それにより、弾性片１２４は、底板部１２０との隙間を狭めるように弾性的に撓み変形し、導体部２に弾性反力を作用させている。

本実施形態のアルミ電線用圧着端子１１０によれば、弾性片１２４に設けられた先鋭なエッジ１２４ａにより導体部２の各素線３の表面の酸化皮膜を除去することができる。それにより、導体部２の圧縮率を高めなくとも導体部２と端子１１０との接触抵抗を低減することができ、導体部２の圧縮率を銅電線の場合と同程度として端子１１０の圧着強度を確保することができる。さらに、導体加締片１２１にスプリングバックが生じた際にも、弾性片１２４の復元により導体加締片１２１と導体部２との間の隙間を埋めることができる。それにより、導体部２と端子１１０との接触抵抗および端子１１０の圧着強度を維持することができる。

さらに本実施形態のアルミ電線用圧着端子１１０によれば、一般に廃棄されるキャリア１１５から弾性片１２４を切り出している。よって、端子１１０を形成する板材の使用効率を高めることができる。

（第１参考例）
図６は本発明のアルミ電線用圧着端子の第１参考例の斜視図、図７は図６の端子の展開図、図８は図６の端子の断面図である。尚、上述した第１実施形態のアルミ電線用圧着端子と機能的に共通する部位には、図中相当符号を付することにより、説明を省略あるいは簡略する。

図６に示すように、アルミ電線１の端末部に圧着される端子２１０には、接続部２１１と、導体保持部２１３と、シース保持部２１４とが設けられている。

端子２１０は、導体保持部２１３の内側に弾性片２２４をさらに備えている。この弾性片２２４は、図７に示すように、導体保持部２１３の底板部２２０に載置される導体部２の軸方向と平行に伸びる一対のスリット２２５を底板部２２０に形成して、これら一対のスリット２２５の間の領域を底板部２２０から区分し、この区分された領域を底板部２２０から打ち出して形成されている。よって、弾性片２２４は、両端を底板部２２０に支持されている。また、このように、板材から切り出して形成された弾性片２２４のエッジ２２４ａは先鋭なものとなっている。

端子２１０は、導体保持部２１３の一対の導体加締片２２１を、この導体保持部２１３の底板部２２０に載置されたアルミ電線１の導体部２に加締め付けられ、また、シース保持部２１４の一対のシース加締片２２３を、このシース保持部２１４の底板部２２２に載置されたアルミ電線１のシース４に加締め付けられて、電線１に圧着される。

図８に示すように、導体部２は、一対の導体加締片２２１が加締められて圧縮される過程で、弾性片２２４の先鋭なエッジ２２４ａに接触する。エッジ２２４ａに接触する導体部２の各素線３は、その表面の酸化皮膜を削ぎ落とされ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の素地を露出させる。それにより、導体部２と端子２１０との間に良好な導通が確保されている。

そして、一対の導体加締片２２１が加締められて圧縮された導体部２は、弾性片２２４を底板部２２０側に向けて押圧する。それにより、弾性片２２４は、底板部２２０側に向けて弾性的に撓み変形し、導体部２に弾性反力を作用させている。

本第１参考例のアルミ電線用圧着端子２１０によれば、弾性片２２４に設けられた先鋭なエッジ２２４ａにより導体部２の各素線３の表面の酸化皮膜を除去することができる。それにより、導体部２の圧縮率を高めなくとも導体部２と端子２１０との接触抵抗を低減することができ、導体部２の圧縮率を銅電線の場合と同程度として端子２１０の圧着強度を確保することができる。さらに、導体加締片２２１にスプリングバックが生じた際にも、弾性片２２４の復元により導体加締片２２１と導体部２との間の隙間を埋めることができる。それにより、導体部２と端子２１０との接触抵抗および端子２１０の圧着強度を維持することができる。

さらに、本第１参考例のアルミ電線用圧着端子２１０によれば、弾性片２２４が、その両端を導体保持部２１３の底板部２２０に支持されている。かかる構成によれば、一方の端部が自由端となっている上述した第１および第２実施形態の弾性片２４、１２４に比べて弾性片２２４の強度の向上を図ることができ、導体部２と端子２１０との接触抵抗および端子２１０の圧着強度をより確実に維持することができる。

尚、弾性片２２４は、上記構成に限定されず、例えば導体部２の軸方向と直交する方向に平行に伸びる一対のスリットを底板部２２０に形成して、これら一対のスリットの間の領域を底板部２２０から区分し、この区分された領域を底板部２２０から打ち出して形成するようにしてもよい。

（第２参考例）
図９は本発明のアルミ電線用圧着端子の第２参考例の斜視図、図１０は図９の端子の展開図、図１１は図９の端子の断面図である。尚、上述した第１実施形態のアルミ電線用圧着端子と機能的に共通する部位には、図中相当符号を付することにより、説明を省略あるいは簡略する。

図９に示すように、アルミ電線１の端末部に圧着される端子３１０には、接続部３１１と、導体保持部３１３と、シース保持部３１４とが設けられている。

端子３１０は、導体保持部３１３の内側に弾性片３２４をさらに備えている。この弾性片３２４は、図１０をさらに参照して、導体保持部３１３の各導体加締片３２１から切り起こされて形成されている。このように、板材から切り出して形成された弾性片３２４のエッジ３２４ａは先鋭なものとなっている。

端子３１０は、導体保持部３１３の一対の導体加締片３２１を、この導体保持部３１３の底板部３２０に載置されたアルミ電線１の導体部２に加締め付けられ、また、シース保持部３１４の一対のシース加締片３２３を、このシース保持部３１４の底板部３２２に載置されたアルミ電線１のシース４に加締め付けられて、電線１に圧着される。

図１１に示すように、導体部２は、一対の導体加締片３２１が加締められて圧縮される過程で、弾性片３２４の先鋭なエッジ３２４ａに接触する。エッジ３２４ａに接触する導体部２の各素線３は、その表面の酸化皮膜を削ぎ落とされ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の素地を露出させる。それにより、導体部２と端子３１０との間に良好な導通が確保されている。

そして、一対の導体加締片３２１が加締められて圧縮された導体部２は、各弾性片３２４を、それが切り起こされた導体加締片３２１側に向けて押圧する。それにより、各弾性片３２４は、導体加締片３２１に向けて弾性的に撓み変形し、導体部２に弾性反力を作用させている。

本第２参考例のアルミ電線用圧着端子３１０によれば、弾性片３２４に設けられた先鋭なエッジ３２４ａにより導体部２の各素線３の表面の酸化皮膜を除去することができる。それにより、導体部２の圧縮率を高めなくとも導体部２と端子３１０との接触抵抗を低減することができ、導体部２の圧縮率を銅電線の場合と同程度として端子３１０の圧着強度を確保することができる。さらに、導体加締片３２１にスプリングバックが生じた際にも、弾性片３２４の復元により導体加締片３２１と導体部２との間の隙間を埋めることができる。それにより、導体部２と端子３１０との接触抵抗および端子３１０の圧着強度を維持することができる。

そして、本第２参考例のアルミ電線用圧着端子３１０は、弾性片３２４を導体保持部３１３の一対の導体加締片３２１に形成している。アルミ電線１の径が細い場合には、アルミ電線１の径に対応して導体保持部３１３の底板部３２０の幅も狭くなる。そのため、上述した第１〜第２実施形態、第１参考例のように底板部３２０に沿うような弾性片を形成することが困難となる。これに対して、導体加締片３２１については、アルミ電線１の径が細い場合にもある程度の長さが確保され、そこに弾性片３２４を切り起こすことも比較的容易となる。よって、本第２参考例のアルミ電線用圧着端子３１０は、アルミ電線１の径が細い場合に特に好適である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明のアルミ電線用圧着端子の第１実施形態の斜視図である。 図１の端子の展開図である。 図１の端子の断面図である。 本発明のアルミ電線用圧着端子の第２実施形態の斜視図である。 図４の端子の展開図である。 本発明のアルミ電線用圧着端子の第１参考例の斜視図である。 図６の端子の展開図である。 図６の端子の断面図である。 本発明のアルミ電線用圧着端子の第２参考例の斜視図である。 図９の端子の展開図である。 図９の端子の断面図である。 従来のアルミ電線への端子の圧着構造を示す側面図である。

符号の説明

１ アルミ電線
２ 導体部
３ 素線
１０ アルミ電線用圧着端子
１３ 導体保持部
２０ 底板部
２１ 導体加締片
２４ 弾性片
２４ａ エッジ
１１０ アルミ電線用圧着端子
１１３ 導体保持部
１１５ キャリア
１２０ 底板部
１２１ 導体加締片
１２４ 弾性片
１２４ａ エッジ
２１０ アルミ電線用圧着端子
２１３ 導体保持部
２２０ 底板部
２２１ 導体加締片
２２４ 弾性片
２２４ａ エッジ
２２５ スリット
３１０ アルミ電線用圧着端子
３１３ 導体保持部
３２０ 底板部
３２１ 導体加締片
３２４ 弾性片
３２４ａ エッジ

Claims (1)

1. アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線に圧着されるアルミ電線用圧着端子であって、
   前記導体部が載置される底板部と、
   前記底板部に連設され、且つ該底板部上の前記導体部を挟むように該導体部に加締められる一対の導体加締片と、
   前記底板部および前記一対の導体加締片で形成される導体保持部の内側に設けられた、前記導体部を押圧するための弾性片と、
   を備え、
   前記弾性片が、前記底板部に連なる切片であって、折り返されて前記底板部との間に隙間をおいて該底板部に重ねられており、
   前記弾性片の前記導体部との接触箇所に先鋭なエッジが設けられていることを特徴とするアルミ電線用圧着端子。

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