特許 6187299 アルミニウム系電線の端子接続構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6187299

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】アルミニウム系電線の端子接続構造

(51)【国際特許分類】

   H01R 4/02 20060101AFI20170821BHJP

   H01R 4/18 20060101ALI20170821BHJP

   H01R 4/72 20060101ALI20170821BHJP

   H01R 13/52 20060101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   H01R4/02 C

   H01R4/18 A

   H01R4/72

   H01R13/52 B

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-26802(P2014-26802)

(22)【出願日】2014年2月14日

(65)【公開番号】特開2015-153622(P2015-153622A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年5月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072660

【弁理士】

【氏名又は名称】大和田 和美

(72)【発明者】

【氏名】大庭 卓也

【審査官】 板澤 敏明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２４６８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０１３６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６５６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２０７６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｒ ４／０２

Ｈ０１Ｒ ４／１８

Ｈ０１Ｒ ４／７２

Ｈ０１Ｒ １３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム系金属製の素線を撚って形成したアルミ芯線を絶縁樹脂製の絶縁被覆で被覆した電線を、端末側で絶縁被覆を皮剥してアルミ芯線を露出させ、銅系金属板からなる端子にアルミ芯線を溶接すると共に、皮剥端に隣接する絶縁被覆を前記端子に設けた絶縁被覆バレルで加締め圧着しており、
前記アルミ芯線と前記端子の溶接部の後端と前記電線の皮剥端との間のみアルミ芯線露出部を被覆材で覆い、
かつ、前記被覆材として絶縁樹脂テープを用い、該絶縁樹脂テープを前記アルミ芯線露出部に巻き付けて覆い、
あるいは前記被覆材として前記端子の前記溶接部の後部に前記絶縁被覆バレルと分離したバレルを該端子の基板の幅方向両側から突設し、該バレルで前記端子との溶接部の後部から前記絶縁被覆バレルの間の前記アルミ芯線露出部を囲んで加締めて被覆しているアルミニウム系電線の端子接続構造。

【請求項2】

前記アルミニウム系電線は車両に配索される電線で、芯線断面積が８ｍｍ^２以上の太物電線で電源線、アース線として用いられるものである請求項１に記載のアルミニウム系電線の端子接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアルミニウム系電線の端子接続構造に関し、特に、車両に配索されるアルミニウム系電線と端子として溶接する接続構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近時、車両に配線する電線として、軽量等の理由からアルミウム系金属製の素線を撚ったアルミ芯線を絶縁樹脂で被覆したアルミニウム系電線（以下、アルミ電線と略称する）が用いられている。該アルミ電線の芯線断面積が８ｍｍ^２以上で電源線等として用いられる太物電線では、端子との電気接続信頼性を高める点からアルミ芯線は端子に溶接されている。

【0003】

即ち、図９に示すように、アルミ電線１００の端末で絶縁被覆１０２から露出させたアルミ芯線１０１は銅系金属板からなる端子１２０の基板１２１に溶接されている。かつ、アルミ芯線１０１に連続する絶縁被覆１０２は端子１２０の基板１２１から突設された絶縁被覆バレル１２２で加締め圧着されている。

【0004】

前記端子１２０は銅系金属板を加工して形成されているため、該端子１２０の基板１２１とアルミ芯線１０１との接触は銅とアルミニウムの異種金属接触となり、該接触部分に溶雪剤やバッテリ液に含まれる電解液、塩分や溶残酸素を含む水分が付着すると、ガルバニック腐食が発生する。該腐食は、図１０（Ａ）に示すＡ領域では、アルミ芯線１０１と端子１２０の基板１２１との溶接部には隙間が殆ど生じないため電解液や水分の浸水を防止できる。しかしながら、アルミ電線１００の絶縁被覆１０２の皮剥端１０２ｅの境界位置までアルミ芯線１０１を溶接することは出来ない。よって、図１０（Ａ）に示すように、アルミ芯線１０１の溶接領域Ａと皮剥端１０２ｅとの間のＢ領域には溶接出来ない芯線露出部１０５がある。図１０（Ｂ）に示すように、この芯線露出部１０５のアルミ芯線の素線１０１ａ間および素線１０１ａと端子１２０の基板１２１との間に隙間Ｃが発生する。素線１０１ａ間の隙間を伝って、素線１０１ａと基板１２１の間の隙間Ｃに浸水が生じると、基板１２１に腐食が発生し、該腐食が芯線溶接部の領域へと広がる問題がある。

【0005】

前記問題に対して、特開２０１３−６２２０６号公報で、図１１に示すアミル電線の接続構造が提供されている。該端子２００では、電線接続部２０１の基板の前部から後端まで連続する長いバレル２０３と２０４を基板の幅方向両側から突設している。アルミ電線１００のアルミ芯線１０１を基板に溶接した後に、バレル２０３と２０４とをアルミ芯線１０１および絶縁被覆１０２に連続して加締め圧着し、かつ、重ねたバレル２０３と２０４を溶接すると共に前端を端子基板側に押圧して前端面も封鎖し、端子２００に接続するアルミ芯線１０１をバレル２０３と２０４で覆って封止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−６２２０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１のように、端子の幅方向両側から長尺なバレルを突設し、芯線及び絶縁被覆の両方に連続したバレルで加締め圧着する場合、芯線と絶縁被覆の外径が相違するため、種々の問題が発生する。即ち、芯線に圧着させると絶縁被覆にバレルが深く食い込んで、絶縁被覆に損傷が発生する恐れがある。一方、絶縁被覆に密着させるように加締めると、芯線外周に隙間は生じる。さらに、バレルの前端を端子基板に当接するまで押圧する必要がある。よって、バレルに負荷する押圧力を長さ方向で変える必要があるが、その場合、圧着装置の構成が非常に複雑になる問題がある。

【0008】

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、アルミ電線のアルミ芯線を銅系金属製の端子に溶接して接続する端子において、電線と端子との電気接続信頼性を維持しながら水分の付着する腐食を抑制することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するため、本発明は、アルミニウム系金属製の素線を撚って形成したアルミ芯線を絶縁樹脂製の絶縁被覆で被覆した電線を、端末側で絶縁被覆を皮剥してアルミ芯線を露出させ、銅系金属板からなる端子にアルミ芯線を溶接すると共に、皮剥端に隣接する絶縁被覆を前記端子に設けた絶縁被覆バレルで加締め圧着しており、
前記アルミ芯線と前記端子の溶接部の後端と前記電線の皮剥端との間のみアルミ芯線露出部を被覆材で覆い、
かつ、前記被覆材として絶縁樹脂テープを用い、該絶縁樹脂テープを前記アルミ芯線露出部に巻き付けて覆い、
あるいは前記被覆材として前記端子の前記溶接部の後部に前記絶縁被覆バレルと分離したバレルを該端子の基板の幅方向両側から突設し、該バレルで前記端子との溶接部の後部から前記絶縁被覆バレルの間の前記アルミ芯線露出部を囲んで加締めて被覆しているアルミニウム系電線の端子接続構造を提供している。

【0011】

本発明者は、前記従来例の図９に示すアルミ電線の端子接続構造とした場合において、塩水噴霧試験して端子の腐食状態を観察した。
その結果、図１０（Ａ）のＩ−Ｉ線断面のアルミ芯線と端子の溶接部では、該溶接部の界面で腐食は殆ど発生していなかった。一方、図１０（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面のアルミ芯線が端子に溶接されていないアルミ芯線露出部では、腐食が発生しており、この腐食はアルミ芯線が撚線であるため外周だけでなくアルミ芯線の中央部まで腐食していた。
前記試験結果より、アルミ芯線が基板に溶接されている領域Ａでは、溶接により隙間が発生しないため隙間を伝う浸水が起っていなかった。よって、アルミ芯線の外面に水分が付着してもアルミ芯線と端子の溶接部界面に腐食が発生しないため、該芯線溶接部を防水ためにバレル等で被覆する必要はないことが確認できた。
一方、溶接部の後端と皮剥端との間の領域Ｂの溶接出来ないアルミ芯線露出部が存在する領域では、アルミ芯線の素線の間に隙間が存在するため浸水が生じていた。
前記のように、浸水で端子に腐食が発生する恐れが多いのは、端子に溶接されていないアルミ芯線露出部であるため、該アルミ芯線露出部の防水を図る構成としている。

【0012】

本発明では、前記のように、アルミ芯線の溶接部の後端と前記電線の皮剥端との間のアルミ芯線露出部を粘着テープまたはバレルからなる被覆材で被覆して防水している。前記粘着テープで被覆する場合は、アルミ芯線の溶接部の後端から絶縁被覆バレルによる加締め部分を越えた電線の絶縁被覆の外周面まで被覆することが好ましい。

【0013】

本発明で用いるアルミ電線は、車両に配索される電線で、芯線断面積が８ｍｍ^２以上の太物電線で電源線またはアース線として用いられるアルミ電線に好適に用いられる。これは、電源線等として用いられる太物のアルミ電線は、芯線を端子に溶接することで電気接続信頼性を高めることができることに因る。かつ、前記のように、アルミ電線では異種金属の銅系金属からなる端子との異種金属接触による腐食が発生しやすいため、該腐食発生の防止のために、太物アルミ電線と端子とは溶接で接続することが義務付けられている場合が多いことによる。

【0014】

前記端子の電気接触部の形状は、タブ形状のオス型、ボックス形状のメス型、ボルト穴を設けたボルト締めタイプ等の任意の形状でよい。

【0015】

本発明のアルミ電線の端子接続構造の形成方法は、アルミ電線の端末で絶縁被覆を皮剥してアルミ芯線を露出させ、露出させたアルミ芯線を前記端子の電線接続部の基板の芯線溶接部上に配置して超音波溶接し、その後、圧着装置で絶縁被覆バレルを絶縁被覆に加締め圧着し、最後に、基板に溶接されていない溶接部後端から皮剥端のアルミ芯線露出部を少なくとも覆うように、前記絶縁樹脂テープを巻き付けている。なお、被覆材としてアルミ芯線露出部を囲むバレルを端子に設けている場合は、絶縁被覆バレルを加締め圧着する時に同時に前記アルミ芯線露出部を囲むバレルを加締め圧着して、該アルミ芯線露出部を被覆している。

【0016】

前記のように、端子への芯線の溶接は超音波溶接で行うことが好ましい。
溶接方法としては、抵抗溶接と超音波溶接を用いることが可能であるが、芯線がアルミニウム系金属のアルミ電線では、アルミニウム系金属の融点が高いため、抵抗溶接では加熱温度が高くなり、熱影響で絶縁被覆の熱劣化が発生する可能性がある。よって、アルミ電線では超音波溶接が好適に用いられる。

【発明の効果】

【0017】

本発明のアルミニウム系電線の端子接続構造では、アルミ芯線の溶接部の後端と電線の絶縁被覆の皮剥端との間のみ溶接できずに芯線が露出するアルミ芯線露出部をテープまたはバレルからなる被覆材で被覆して防水している。該構造としているため、アルミ芯線を端子に溶接接続する際に発生する非溶接箇所からの浸水防止を図れ、アルミ芯線と銅系端子との異種金属接触部での腐食を防止、抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態の端子の斜視図である。

【図2】前記端子に接続する電線の正面図である。

【図3】前記端子と電線との超音波接続方法を示す図面である。

【図4】前記端子と電線とを溶接接続した状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。

【図5】前記端子と電線との溶接後に粘着テープを巻き付けた状態を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は一部正面図、（Ｃ）は平面図である。

【図6】参考実施形態を示す概略図である。

【図7】第２実施形態を示し、（Ａ）は端子の概略正面図、（Ｂ）はアルミ芯線露出部にバレルを加締めた状態を示す断面図である。

【図8】試験結果を示すグラフである。

【図9】従来例を示す図面である。

【図10】（Ａ）（Ｂ）は従来例の問題点の説明図である。

【図11】他の従来例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図５に第１実施形態を示す。
図１に示す端子１は、前記図９に示す従来の端子１２０と同形状としている。即ち、銅系金属板を打ち抜き加工した後に折り曲げ加工して形成している。端子１は平板形状の基板２の長さ方向の一側（後側）に電線接続部３を設けると共に、他側（前側）に電気接触部４を設けている。電気接触部４は相手型端子（図示せず）の電気接触部と接触させて電気接続を行うものである。本実施形態では、図１に示すように、ボルト締め端子としているため、電気接触部４の基板２ａの幅を拡げ、その中央にボルト穴５を設けている。
前記電線接続部３は長方形の平板形状の基板２ｂの前部上面を芯線溶接部６としている。該芯線溶接部６の後部の基板の幅方向の両側の側面より絶縁被覆バレル７（７ａ、７ｂ）を突設している。

【0020】

前記端子１に接続するアルミニウムまたはアルミニウム合金を芯線とするアルミニウム系電線１０（以下、アルミ電線１０と略称する）は、車両に配線する電線で、芯線断面積が８ｍｍ^２以上太物電線からなり、電源線またはアース線として用いている。図２に示すように、電線１０は、端末で絶縁被覆１２を皮剥し、アルミニウム系金属からなる素線１１ａを撚ったアルミ芯線１１を絶縁被覆１２の皮剥端１２ｅから突出させている。

【0021】

前記端子１はアルミ電線１０に図３に示す方法で接続して、図４に示すように、アルミ電線１０を端子１に超音波接続している。即ち、アルミ芯線１１を端子１の芯線溶接部６上に超音波溶接し、絶縁被覆１２を絶縁被覆バレル７で加締め圧着している。この状態で、アルミ芯線１１の溶接部Ｘの後端から絶縁被覆の皮剥端１２ｅまでは溶接されていないアルミ芯線露出部１５が存在する。該アルミ芯線露出部１５及び絶縁被覆バレル７による加締め圧着部を越えた位置の絶縁被覆１２を、図５に示すように、塩化ビニール等の絶縁樹脂からなり、粘着剤が塗布された粘着テープ８（以下、テープ８と略称する）をハーフラップ巻きで巻き付けて被覆している。即ち、アルミ芯線露出部１５をテープ８からなる被覆材で被覆している。

【0022】

端子１とアルミ電線１０との接続方法を図３に基づいて説明する。
端末でアルミ芯線１１を露出させたアルミ電線１０を端子１上にセットし、アルミ芯線１１を端子１の芯線溶接部６上に位置させ、絶縁被覆１２の皮剥端１２ｅを絶縁被覆バレル７より僅か前方に位置させる。この状態で、超音波溶接装置３０の固定台（アンビル）３１の所定位置に端子１を定置し、上方から超音波電極（ホーン）３２を下降して、露出したアルミ芯線１１の上面を加圧する。この状態で超音波を負荷し、アルミ芯線１１を基板１の芯線溶接部６に溶接する。

【0023】

ホーン３２を絶縁被覆１２の皮剥端１２ｅに当接させて位置させると、絶縁被覆１２に熱損傷が発生するため、ホーン３２の端面３２ａは皮剥端１２ｅとの間に隙間Ｚをあけている。よって、ホーン３２で端子１に溶接されるアルミ芯線１１の溶接部Ｘと皮剥端１２ｅとの間に、溶接されていないアルミ芯線露出部１５が残る。この溶接されていないアルミ芯線露出部１５が存在するＹ領域は、溶接部Ｘの後端から皮剥端１２ｅへ上方傾斜した状態で存在する。

【0024】

前記アルミ芯線露出部１５、絶縁被覆バレル７による加締め圧着部、さらに端子１の後端１ｅより延在するアルミ電線１０の絶縁被覆１２の部分まで、即ち、領域Ｙの範囲を含めた領域に被覆材の前記テープ８を巻き付けて被覆している。詳しくは、図５に示すように、端子１の基板２の下面から上面側のアルミ芯線露出部１５、前記絶縁被覆バレル７による加締め圧着部の上面側にテープ８を巻き付け、さらに、端子１の基板２の後端から延在する電線１０の外周面にテープ８を連続的にハーフラップ巻きで巻き付けている。

【0025】

このように、端子１と接続するアルミ電線１０は、溶接部Ｘはテープ８およびバレル等の被覆材で被覆していないが、溶接部Ｘの後端側の溶接されていないアルミ芯線露出部１５が存在するＹ領域はテープ８からなる被覆材で被覆され、水がかからないようにして防水している。

【0026】

図６に参考実施形態を示す。
該参考実施形態では、前記アルミ芯線露出部１５、絶縁被覆バレル７による加締め圧着部、さらに端子１の後端１ｅより延在する電線１０の絶縁被覆１２の部分までのＹ領域を含む範囲に、被覆材としてテープに代えて、絶縁樹脂からなる熱収縮チューブ２０で被覆している。
即ち、加熱前の熱収縮していない内径が大きな熱収縮チューブ２０を前記範囲に被せ、その後、所要温度で加熱して熱収縮チューブ２０を収縮し、アルミ芯線露出部１５、基板２、絶縁被覆１２の外周面に熱収縮チューブ２０を密着させ、浸水経路となる隙間を無くしている。他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0027】

図７に第２実施形態を示す。
該第２実施形態では、前記アルミ芯線露出部１５の被覆材として、該アルミ芯線露出部１５を加締め圧着するバレル１９Ａ、１９Ｂを、端子１の電線接続部３の芯線溶接部６の後部に設けている。該バレル１９Ａ、１９Ｂは後端に設ける絶縁被覆バレル７とスリット状の隙間をあけて分離して設けている。

【0028】

該バレル１９Ａ、１９Ｂと絶縁被覆バレル７を加締め圧着する圧着装置の押圧片（図示せず）は分離し、同時に加締め圧着作動をするが、加締め圧着動作は個別としている。 前記バレル１９Ａ、１９Ｂは図７（Ｂ）に示すように、一方のバレル１９Ａをアルミ芯線露出部１５の外面に密着させて先端側を折り返し、他方のバレル１９Ｂをバレル１９Ａの外面に重ねるようにして被覆している。

【0029】

「実験例」
アルミ電線を用い、前記参考実施形態の熱収縮チューブ２０でアルミ芯線露出部を被覆したアルミ電線の端子接続構造（参考実施例）と、前記熱収縮チューブ２０で被覆していないアルミ電線の前記図９に示す接続構造（従来例）について、塩水噴霧をしながら、腐食による電圧降下の有無を測定した。
その結果は、図８に示すように、参考実施例では９６時間経過しても電圧降下はなかった。一方、従来例では２４時間経過後から電圧降下が発生した。

【0030】

前記のように、アルミ芯線の溶接部Ｘは被覆していない状態であっても、溶接されていないアルミ芯線露出部１５を被覆するだけで、腐食発生を防止または抑制できる。よって、アルミ芯線露出部１５の素線１１ａ間に隙間があり、溶存酸素が存在して腐食が発生しても、アルミ芯線露出部を被覆材で被覆していることにより、空気に含まれる溶存酸素の供給を遅延させることができ、その結果、腐食の進行を大幅に遅らせることができることが確認できた。

【0031】

本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を越えない範囲で種々に変更することができる。例えば、端子はボルト締め端子に変えて、電気接触部をタブ状としてオス端子としても良いし、ボックス状としてメス端子にしてもよい。

【符号の説明】

【0032】

１ 端子
２ 基板
３ 電線接続部
４ 電気接触部
６ 芯線溶接部
７ 絶縁被覆バレル
８ テープ
１０ 電線
１１ アルミ芯線
１２ 絶縁被覆
１２ｅ 皮剥端
１５ アルミ芯線露出部
２０ 熱収縮チューブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】