JP7515155B2 - 圧着接続構造及び圧着接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金製の導体を有する電線を圧着接続するための圧着接続構造及び圧着接続方法に関する。

この種のアルミニウム電線を接続する圧着端子構造として、特許文献１には、アルミニウム電線用の圧着端子として、アルミニウム電線の導体部に圧着されるバレルの端部に、導体部の保持領域を拡げるために徐々に広げた逃げ部（ベルマウス部）を形成することが開示されている。特許文献１では、このようなベルマウス部を設けることにより、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が可能となるとしている。

特開２００９－０８７８４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された圧着端子構造によると、アルミニウム電線に対する剪断力はある程度低減されるが、充分ではなく、バレルの端部で剪断の発生するおそれが多分にあった。特に、アルミニウム電線を圧着端子に圧着接続する場合、良好な電気的接触を維持するためには、かなりの圧縮率（例えば、カシメ部の断面積の圧縮率が６０～８０％）でカシメを行う必要があったが、このような高い圧縮率で圧縮すると、圧着部近傍の断面積が小さくなり、この部分の電線に曲げ等の応力が印加されると、細い部分に応力が集中して、破断やクラック等の強度的な問題が発生していた。

従って本発明の目的は、アルミニウムやアルミニウム合金製の導体を有する電線を圧着接続する場合に圧着部近傍の電線の曲げ及び引張応力に対する強度を充分に高めることができる圧着接続構造及び圧着接続方法を提供することにある。

本発明によれば、圧着接続構造は、圧着端子と、この圧着端子とは独立して形成され圧着端子のバレル部内側に配置され圧着方向に突出する複数の突起を有するセレーション部材と、圧着端子のバレル部内側のセレーション部材内に挿入されて圧着される導体がアルミニウム又はアルミニウム合金製の電線とを備えている。圧着端子のバレル部は圧着された電線に沿った端部にベルマウス部を有しており、セレーション部材の一部がベルマウス部の端面より外部に突出している。

圧着端子のバレル部が端部にベルマウス部を有しており、セレーション部材の一部がベルマウス部の端面より外部に突出しているので、バレル部をカシメにより圧着した場合に、セレーション部材のベルマウス端面より外部に突出している部分の内側にある突起がアルミニウム電線に食い込むことにより、圧着部近傍の電線の曲げ応力に対する強度を大幅に高めることができる。

セレーション部材が、ベルマウス部の端面より少なくとも２ｍｍ外部に突出していることが好ましい。

圧着端子が、銅又は銅合金製の基材と、この基材の表面に形成された錫メッキ層とを有するクローズドバレル型の圧着端子であることも好ましい。

セレーション部材が、銅又は銅合金製の基材と、この基材の表面に形成された錫メッキ層とを有していることも好ましい。

電線が平角形状又は丸形状の軸断面を有していることも好ましい。

本発明によれば、さらに、圧着接続方法は、圧着端子のバレル部内側に独立して配置され圧着方向に突出する複数の突起を有するセレーション部材内に、アルミニウム又はアルミニウム合金製の導体を有する電線を挿入し、圧着端子のバレル部の導体が挿入された端部にベルマウス部が形成され、かつセレーション部材の一部がベルマウス部より外部に突出するように圧着端子のバレル部を圧着する。

圧着端子のバレル部の端部にベルマウス部を形成し、セレーション部材の一部がベルマウス部の端面より外部に突出するようにバレル部のカシメを行っているので、圧着部近傍の電線の曲げ応力に対する強度を大幅に高めることができる。

セレーション部材がベルマウス部の端面より少なくとも２ｍｍ外部に突出するように圧着することが好ましい。

圧着端子として、銅又は銅合金製の基材の表面に錫メッキ層を形成したクローズドバレル型の圧着端子を用いることも好ましい。

セレーション部材として、銅又は銅合金製の基材の表面に錫メッキ層を形成したセレーション部材を用いることも好ましい。

電線として、平角形状又は丸形状の軸断面を有する電線を用いることも好ましい。

本発明によれば、圧着端子のバレル部が端部にベルマウス部を有しており、セレーション部材の一部がベルマウス部の端面より外部に突出しているので、バレル部をカシメによって圧着した場合に、圧着部近傍の電線の曲げ応力に対する強度を大幅に高めることができる。

本発明の一実施形態における圧着接続構造の圧着後の構成を概略的に示す斜視図である。 図１の圧着接続構造の組込み前及び圧着前の構成を説明する分解斜視図である。 図２ａの圧着接続構造におけるセレーション部材の貫通孔の構造を示す断面図である。 図１の圧着接続構造の組込み後及び圧着前の構成を説明する分解斜視図である。 図１の実施形態の圧着接続構造について圧着後の圧着接続部の状態を示す断面図である。 従来技術の圧着接続構造について圧着後の圧着接続部の状態を示す断面図である。 本発明の実施例及び比較例における曲げ試験を説明する図である。 本発明の実施例及び比較例における引張試験を説明する図である。

図１は本発明の一実施形態における圧着接続構造の圧着後の構成を概略的に示している。

同図に示すように、圧着接続構造は、圧着端子の圧着部（バレル部）１０の内側に配置されて圧着されたセレーション部材１１と、このセレーション部材１１内に挿入されて圧着された電線の導体１２とから構成されている。圧着端子及びそのバレル部１０は、銅又は銅合金から形成されており、表面に錫メッキが施されている。セレーション部材１１も同様に銅又は銅合金から形成されており、表面に錫メッキが施されている。銅合金としては、黄銅合金、青銅合金、リン青銅合金又はその他の種々の銅合金が用いられる。電線の導体１２はアルミニウム又はアルミニウム合金から形成されており、その周囲に絶縁被覆が形成されていても良い。

本実施形態において、圧着端子はクローズドバレル型の圧着端子であり、そのバレル部１０には、圧着された電線に沿った端部に、圧着時に未加圧であり、従って、端縁に向かって離軸方向に拡がるベルマウス部１０ａが形成されている。さらに、セレーション部材１１の一部がこのベルマウス部１０ａの端面より外部に突出している。

図２ａは本実施形態における圧着接続構造の組込み前及び圧着前の構成を説明する図であり、図２ｂはこの圧着接続構造におけるセレーション部材の貫通孔の構造を示す図であり、図３は本実施形態における圧着接続構造の組込み後及び圧着前の構成を説明する図である。

圧着端子のバレル部１０は、圧着前は円筒形状に形成されており、その内部にはこのバレル部１０とは別個に独立して形成された略円筒形状のセレーション部材１１が挿嵌されている。セレーション部材１１は銅又は銅合金の平板を丸めて円筒形状（断面が円形状）となるように形成されており、図２ｂに示すように、多数の貫通孔１１ａがもうけられている。各貫通孔１１ａの開口端部には、円筒形状の内側に向かう多数の突起１１ｂが設けられている。電線の導体１２は、本実施形態では、平角形状の軸断面を有しているが、丸形状の軸断面を有するように構成しても良い。

図２ａに示すように、圧着端子のバレル部１０内側に、円筒形状（断面が円形状）に丸められたセレーション部材１１を挿嵌し、セレーション部材１１の内側に電線の導体１２を挿入して組込みを行う。この場合、セレーション部材１１の一部がバレル部１０の端面より外部に２ｍｍ又はそれ以上（少なくとも２ｍｍ）突出させる。この状態が図３に示されている。このように組込み後のバレル部１０、セレーション部材１１及び導体１２に対して、導体１２の平面と垂直の方向に加圧してカシメを行うことにより圧着を完了する。ただし、バレル部１０の圧着された導体１２に沿った端部に、未加圧部であるベルマウス部１０ａが形成されるようにカシメを行う。この圧着後の状態が図１に示されている。

セレーション部材１１は、多数の貫通孔１１ａを備えており、各貫通孔１１ａの一方の開口部には、電線の導体１２への圧着方向に突出する多数の鋭利な突起１１ｂが形成されている。これにより、例えば絶縁被覆されているアルミニウム又はアルミニウム合金製の導体１２に圧着させた際に、電線の絶縁層（例えばエナメル層）がこれら鋭利な突起１１ｂによってせん断され、貫通孔１１ａ内に導体１２が食い込み、これによって導体１２とセレーション部材１１との電気的な接触が確実に行われる。その結果、信頼性の高い確実な圧着接続を行うことができる。

図４は本実施形態の圧着接続構造について圧接後の圧着接続部の状態を断面で示しており、図５は従来技術の圧着接続構造について圧接後の圧着接続部の状態を断面で示している。

図４に示すように、本実施形態では、セレーション部材１１が圧着端子のバレル部１０におけるベルマウス部１０ａの端面より外部に突出しているので、その突出したセレーション部材１１の貫通孔１１ａの近傍に形成された突起１１ｂが食い込み、導体１２とセレーション部材１１とが一体化することにより、引張試験（アルミニウム電線の導体１２を圧着端子の軸方向に引っ張る試験）を行った際にも、導体１２の断面積の細い部分１４に応力が集中することはなく、容易に破断するおそれはない。

これに対して、図５に示すように、従来技術では、セレーション部材１１′が圧着端子のバレル部１０′におけるベルマウス部１０ａ′の端面より外部に突出していないので、同様の引張試験を行うと、導体１２′の断面積の細い部分１４′に応力が集中し、容易に破断してしまう。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、圧着端子のバレル部１０が端部にベルマウス部１０ａを有しており、セレーション部材１１がベルマウス部１０ａの端面より外部に２ｍｍほど突出しているので、バレル部１０をカシメによって圧着した場合に、その突出したセレーション部材１１の貫通孔１１ａの近傍に形成された突起１１ｂが食い込み、導体１２とセレーション部材１１とが一体化することにより、圧着部近傍の電線の曲げ応力に対する強度を大幅に高めることができる。

上述した実施形態では、電線として、エナメル層が表面に被着されたアルミニウム電線を用いているが、エナメル層が表面に被着されたアルミニウム合金線、エナメル層が表面に被着された銅線、エナメル層が表面に被着された銅合金線、又はエナメル層が表面に被着されたその他の金属電線を用いても良い。

以上述べた本実施形態の圧着接続構造（実施例１～３）及び従来技術のセレーション部材が存在しない圧着接続構造（比較例１～３）について、実際に曲げ試験を行って強度を確認した。

これら実施例１～３及び比較例１～３に用いたアルミニウム電線及び圧着端子は表１の通りである。同表において、使用電線の数値は電線の横幅及び縦幅であり、単位はｍｍである。電線の長さは２００ｍｍであり、実施例におけるセレーションの突出長さは２ｍｍとした。バレル部の端部は、未加圧部であるベルマウス部が形成されるようにカシメが行われている。

曲げ試験は、図６（Ａ）に示す圧着端子の下部をバイスに固定し、図６（Ｂ）に示すように電線の端部を筒１３内に挿入して把持し、この筒１３を電線の縦幅方向である左右に４５度まで曲げる動作を行い、線の曲げ強度が大きく下がり破断するまでの曲げ回数を測定した。ここで、曲げ回数のカウントは、右又は左に４５度曲げ、中央に戻ったところで１回とした。表２にその曲げ試験結果である曲げ回数（単位は回）を示す。

同表より、セレーション部材がバレル部の端面より外部に２ｍｍ突出している実施例１～３は、セレーション部材が存在しない（セレーション部材がバレル部の端面から外部に突出していない場合に対応する）比較例１～３に比して破断までの曲げ回数が圧倒的に多く、セレーション部材がバレル部の端面より外部に２ｍｍ突出することによって曲げ強度が大幅に向上することを示している。

一方、本実施形態の圧着接続構造（実施例４～６）及び従来技術の圧着接続構造（比較例４～６）について、実際の引張試験を行って強度を確認した。

引張試験は、図７に示すように、長さ２８０ｍｍの２本の絶縁被膜付き丸型アルミニウム電線（φ２．５ｍｍ）２０の両端に、本実施形態の圧着接続構造を有する圧着端子２１（実施例４～６）又は従来技術の圧着端子構造を有する圧着端子２１（比較例４～６）をそれぞれ圧着接続し、これら圧着端子２１を引張試験機のチャック２２間に装着し、引張速度２５ｍｍ／分で引張試験を実施し、両圧着端子２１間の最大引張強度を測定した。その測定結果が表３に示されている。

同表から分かるように、セレーション部材がバレル部端面より外部に２ｍｍ突出している実施例４～６は、セレーション部材がバレル部端面から外部に突出していない比較例４～６に比して引張強度が大きい。従って、セレーション部材がバレル部端面より外部に２ｍｍ突出することによって、引張強度が大幅に向上することが分かった。

以上述べた実施形態及び実施例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０、１０′ バレル部
１０ａ ベルマウス部
１１、１１′ セレーション部材
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 突起
１２、１２′ 導体
１３ 筒
１４、１４′ 断面積の細い部分
２０ アルミニウム電線
２１ 圧着端子
２２ チャック

Claims (10)

1. 円筒形状のバレル部を有する圧着端子と、該圧着端子とは独立して形成され該圧着端子の前記バレル部の内側に配置され圧着方向に突出する複数の突起を有する円筒形状のセレーション部材と、前記圧着端子の前記バレル部の内側の前記セレーション部材内に挿入されて圧着される導体を有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の電線とを備えており、前記圧着端子の前記バレル部は、圧着された前記電線に沿った端部に端縁に向かって離軸方向に拡がるベルマウス部を有しており、前記セレーション部材の一部が前記ベルマウス部の端面より外部に突出しており、前記セレーション部材の前記外部に突出した一部の内側に配置された前記複数の突起が、前記バレル部の圧着によって前記電線に食い込んでいることを特徴とする圧着接続構造。
2. 前記セレーション部材が、前記ベルマウス部の端面より少なくとも２ｍｍ外部に突出していることを特徴とする請求項１に記載の圧着接続構造。
3. 前記圧着端子が、銅又は銅合金製の基材と、該基材の表面に形成された錫メッキ層とを有するクローズドバレル型の圧着端子であることを特徴とする請求項１に記載の圧着接続構造。
4. 前記セレーション部材が、銅又は銅合金製の基材と、該基材の表面に形成された錫メッキ層とを有していることを特徴とする請求項１に記載の圧着接続構造。
5. 前記電線が平角形状又は丸形状の軸断面を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧着接続構造。
6. 圧着端子の円筒形状のバレル部の内側に独立して配置され圧着方向に突出する複数の突起を有する円筒形状のセレーション部材内に、アルミニウム又はアルミニウム合金製の導体を有する電線を挿入し、前記圧着端子の前記バレル部の前記導体が挿入された端部に端縁に向かって離軸方向に拡がるベルマウス部が形成され、かつ前記セレーション部材の一部が前記ベルマウス部より外部に突出し、前記セレーション部材の外部に突出した前記一部の内側に配置された前記複数の突起が前記電線に食い込むように、前記圧着端子の前記バレル部を圧着することを特徴とする圧着接続方法。
7. 前記セレーション部材が前記ベルマウス部の端面より少なくとも２ｍｍ外部に突出するように圧着することを特徴とする請求項６に記載の圧着接続方法。
8. 前記圧着端子として、銅又は銅合金製の基材の表面に錫メッキ層を形成したクローズドバレル型の圧着端子を用いることを特徴とする請求項６に記載の圧着接続方法。
9. 前記セレーション部材として、銅又は銅合金製の基材の表面に錫メッキ層を形成したセレーション部材を用いることを特徴とする請求項６に記載の圧着接続方法。
10. 前記電線として、平角形状又は丸形状の軸断面を有する電線を用いることを特徴とする請求項６に記載の圧着接続方法。

Images