JP6357334B2

JP6357334B2 - 圧着端子と電線の接続構造

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Publication number: JP6357334B2
Application number: JP2014068070A
Authority: JP
Inventors: 泰史青木
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: US9966672B2; CN106063037A; JP2015191776A; US20160365648A1; WO2015146923A1

Description

本発明は、圧着端子と電線の接続構造に関する。

車両の軽量化は燃費向上に大きな影響を与える。二酸化炭素排出量の低減が求められている現在では、ガソリン自動車に比べてワイヤーハーネスが多用される特に電気自動車やハイブリット自動車では、ワイヤーハーネスに、軽量材質のアルミニウムやアルミニウム合金製の電線の使用が好都合となる。ところが、アルミニウムやアルミニウム合金で構成するアルミニウム製の電線は、銅や銅合金で構成する圧着端子に圧着接続された状態で、両者の接触部に水が介在すると、この水が異種金属間で電解液となる。銅製端子とアルミ製導体等の異種の金属は、電解液を介して電気回路ができると、両者の腐食電位の違いのため、よりひ（卑）な電位の金属（例えばアルミ導体）の腐食が促進される。すなわち、ガルバニック腐食が生じる。

このような異種の金属材料からなる圧着端子と導体とを接続した際に発生するガルバニック腐食を防止しようとしたものに、例えば特許文献１に開示の端子付き電線がある。
図５に示すように、この端子付き電線５０１は、端子５０３と、端子５０３と異なる金属材料からなる導体５０５に絶縁層５０７が形成されている電線５０９とを備える。端子５０３と導体５０５が接続されている端子付き電線５０１は、端子５０３の導体５０５が接続される面に、Ｔｉ或いはＴｉ合金からなる導電防食層５１１を形成する。導電防食層５１１としては、Ｃｕ条（厚さ２．０ｍｍ）とＮｉ条（厚さ０．２５ｍｍ）を冷間圧延法により一体化させた複合材（クラッド材）や、Ｃｕ条（厚さ０．８ｍｍ）の片面をマスキングし、片面のみにＮｉめっき（厚さ１０μｍ）を施した複合材によって得ることができる。

これにより、端子付き電線５０１は、第二接続部５１３の電線５０９の導体５０５と接続する面にＮｉ、Ｎｉ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金のいずれかからなる導電防食層５１１が形成される。その結果、異種の金属材料からなる端子５０３と導体５０５とを接続した際に生じるガルバニック腐食が防止される。

特開２０１１−１６５６１８号公報

しかしながら、高価なクラッド材を使用すれば端子５０３のコストが増大する。また、相手端子との第一接続部５１５が設けられた端子５０３の場合、一般的に第一接続部５１５に施す錫（Ｓｎ）めっきと導電防食層５１１のめっき（Ｔｉなど）とが異なると、２種類のめっき処理が必要となる。１つの端子５０３に２種類のめっき処理を行うにはマスキングが必要となり、めっき処理工程が複雑になる。それにより１種類のめっき端子に比べて製造コストが増大する。更に、導電防食層５１１に使用しためっきのみで端子の全体をめっきした場合には、嵌合相手も同様にめっき変更が必要となるため、既存品の使用ができなくなるという新たな問題が生じる。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、複雑なめっき処理を行うことなく、異種の金属材料からなる圧着端子と導体とを接続した際の導体の腐食を遅延させることができ、しかも、水の浸入による腐食も抑制できる圧着端子と電線の接続構造を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）導体を絶縁性の被覆で覆った電線と、前記電線の端末部の前記被覆が除去されて前記導体が露出した導体露出部を圧着する導体圧着部と前記電線の端末部に残された前記被覆の一部を圧着する被覆圧着部とを有する電線接続部が、前記導体圧着部の前端から前記被覆圧着部の後端まで連続する断面Ｕ字状に形成されて一対の加締片を重ね合わせて前記導体露出部の外周面の全域を覆うように加締められると共に、前記導体と異なる金属材料からなる圧着端子と、前記電線の端末部に圧着されて加締められた状態の前記電線接続部の外周面の全域と前記導体露出部の導体の前端とを覆うように前記圧着端子の金属材料と異なる電位の金属を吹き付けて成膜された中間電位膜と、を備えることを特徴とする圧着端子と電線の接続構造。

上記（１）の構成の圧着端子と電線の接続構造によれば、電線の導体に比べ圧着端子と接触させた際のガルバニック電流が小さな（電位差が小さい）金属からなる中間電位膜が、電線圧着後の圧着端子の電線接続部に成膜される。この際、外方に露出しやすい導体の前端も中間電位膜によって覆われる。
圧着端子の電線接続部にかかる水は、先ず、最外層の中間電位膜に付着する。導体の前端も中間電位膜によって覆われているので、導体の前端と電線接続部との境も中間電位膜によって遮水される。これに加え、中間電位膜によって圧着された状態の電線接続部の隙間も塞がれるので、電線接続部の内部への水の浸入も防止される。圧着端子の電線接触部に導電防食層を別途形成する従来の構造に比べ、電線接続部の全体を覆うことで、隙間が効果的に塞がれる。これにより、圧着端子と導体とが水を介し繋がる（接触する）ことが防止される。その結果、異種の金属である圧着端子と導体とが水を介して接触することによるガルバニック腐食が防止される。
また、長期に渡り電線接続部に付着した水分は、先ず、中間電位膜と圧着端子との間における腐食から始まる。電線接続部の外周を覆っている圧着端子と異なる電位の金属からなる中間電位膜を最初に腐食させることで、それよりも卑な金属からなる導体と圧着端子とのガルバニック腐食を抑制、遅延させることができる。その結果、圧着端子と電線の導電率低下を抑制して、電気的な接続性能を長期に渡って維持できる。
また、この圧着端子と電線の接続構造では、金属を吹き付けることで中間電位膜を形成するので、従来の圧着端子が流用可能となる。これにより、部品品番増による管理費の発生が回避される。また、マスキングを使用した複雑なめっき処理による部品費の増大も回避できる。

（２）上記（１）の構成の圧着端子と電線の接続構造であって、前記導体が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記圧着端子が、銅または銅合金からなることを特徴とする圧着端子と電線の接続構造。

上記（２）の構成の圧着端子と電線の接続構造によれば、導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金、圧着端子が銅または銅合金となるので、中間電位膜は、銅とアルミニウムの電位差よりも小さな金属（例えば亜鉛等）となる。亜鉛を吹き付けることによって成膜された中間電位膜によって導体の露出部を覆うことで、銅とアルミニウムが水を介し繋がる（接触する）ことが防止される。電線接続部の外周に成膜された亜鉛を最初に腐食させることで、電線のアルミ製の導体と銅製の圧着端子とのガルバニック腐食を抑制、遅延させることができる。その結果、圧着端子と電線の導電率低下を抑制して、電気的な接続性能を長期に渡って維持できる。

本発明に係る圧着端子と電線の接続構造によれば、複雑なめっき処理を行うことなく、異種の金属材料からなる圧着端子と導体とを接続した際の導体の腐食を遅延させることができ、しかも、水の浸入による腐食も抑制できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係る圧着端子と電線の接続構造の縦断面図である。図１に示した圧着端子の展開図である。（ａ）は電線圧着前の圧着端子の分解斜視図、（ｂ）は電線圧着後の亜鉛吹き付け状況を表す斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。２種類のめっき処理により導電防食層を設けた従来の端子付き電線の分解斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る圧着端子と電線の接続構造は、電線１１と、圧着端子１３と、中間電位膜１５と、を備える。

電線１１は、導体１７が絶縁性の被覆１９によって覆われる。導体１７は、複数の素線を撚り合わせてなる。なお、導体１７は、単線であってもよい。導体１７には、例えばアルミニウム、アルミ合金等が用いられる。被覆１９には、合成樹脂が用いられる。合成樹脂としては、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン、ポリアミド等をベースに難燃剤を添加した樹脂を用いることができる。

圧着端子１３は、１枚の導電性金属（銅や銅合金）の金属板からのプレス加工（打ち抜き加工及び折り曲げ加工）により形成される。圧着端子１３は、キャリア２１に連鎖状に連なった状態で打ち抜き加工される。圧着端子１３は、例えばコネクタハウジング（図示略）に装着されて使用される。圧着端子１３は、先端側から、電気接触部２３、電線接続部２５が連設される。電気接触部２３は、相手端子と電気的に接触する。電線接続部２５は、電線１１と接続される。電気接触部２３には、バネ部２７を備える箱部２９が形成される。箱部２９は、相手端子である雄端子（図示略）のタブ状導体接続部を受け入れ、バネ部２７と雄端子を導通接続する。つまり、圧着端子１３は、雌端子である。

箱部２９には、ランス係止部３１が形成されている。ランス係止部３１は、圧着端子１３がコネクタハウジングの端子収容室に進入した際、後方から、コネクタハウジングに形成されたランス（図示略）に係止される。これにより、圧着端子１３は、端子収容室からの後抜けが規制される。また、箱部２９には、スペーサ当接部３３が設けられている。スペーサ当接部３３には、コネクタハウジングにスペーサ（図示略）が装着されると、スペーサに形成された二次係止部が当接する。

図２に示すように、電線接続部２５は、前側の位置に、電線１１の端末部の被覆１９が除去されて導体１７が露出した導体露出部に圧着される導体圧着部３５を有する。電線接続部２５は、その後側の位置に、繋ぎ部３７を介して、電線１１の端末部の被覆１９に圧着される被覆圧着部３９を有する。繋ぎ部３７は、導体圧着部３５の後側と被覆圧着部３９の前側を連結する。導体圧着部３５及び被覆圧着部３９は、導体１７の径や被覆１９の径に応じたサイズに形成される。

電線接続部２５における導体圧着部３５、繋ぎ部３７及び被覆圧着部３９は、共通の底板部４１を有する。底板部４１の左右両側縁から上方に立設される左右一対の共通の加締片４３は、図１に示すように、電線１１の導体１７と被覆１９を包み込むように、内側に曲げられることで導体１７と被覆１９を底板部４１の上面に密着した状態で加締める。電線接続部２５は、図３（ａ）に示すように、導体圧着部３５の前端から被覆圧着部３９の後端まで連続する断面Ｕ字状に形成され、内側に電線１１を配置し、Ｕ字状の一対の開口縁部を重ね合わせて圧着される。導体圧着部３５の内面には、鋸歯状の刻み部となるセレーション４５が形成されている。セレーション４５は、導体１７に食い込んだ際、導体表面に形成される酸化被膜を除去し、良好な導電性を得る。

電線接続部２５における導体圧着部３５、被覆圧着部３９及び繋ぎ部３７は、導体圧着部３５の前端から被覆圧着部３９の後端まで連続して形成される。電線接続部２５は、電線１１の端末部に圧着された状態で、導体１７の前端４７（図１参照）よりも前方側から、被覆前端４９（図１参照）よりも後方側までを、連続して一体的に覆う長さを有している。

このように、圧着端子１３は、電線１１の端末部の被覆１９が除去されて導体１７が露出した導体露出部を圧着する導体圧着部３５と、電線１１の端末部に残された被覆１９の一部を外周から圧着する被覆圧着部３９とを有する電線接続部２５が、加締められて電線１１の端末部に圧着される。

この圧着端子１３は、アルミニウム（Ａｌ）或いはアルミ合金からなる導体１７と異なる金属材料からなる。本実施形態において、圧着端子１３は、銅（Ｃｕ）または銅合金からなる。端子材料は、プレス成形前に全体が錫（Ｓｎ）めっき処理されている。つまり、全面に同一の錫めっき層５１（図４参照）が形成されている。この錫めっき処理は、従来の端子材料においても同様に施されている。

本実施形態に係る中間電位膜１５は、電線１１の端末部に圧着された状態の電線接続部２５の全体を包囲して外周を覆うように圧着端子１３と異なる電位の金属を吹き付けて成膜される。従って、導体圧着部３５の前方で露出する導体１７の前端４７も、中間電位膜１５によって覆われている。圧着端子１３と異なる電位の金属とは、アルミニウム（導体１７）に比べ銅（圧着端子１３）と接触させた際のガルバニック電流が小さな（電位差が小さい）金属であり、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）等が挙げられる。

本実施形態では、中間電位膜１５の金属として亜鉛（Ｚｎ）が用いられる。亜鉛の吹き付けは、例えば、溶射（Ｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｉｎｇ）によって行うことができる。溶射は、加熱することで溶融またはそれに近い状態にした粒子を、基材の表面に吹き付けて皮膜を形成（成膜）する表面処理法である。溶射は、真空蒸着・スパッタリング及びイオンプレーティングなどの真空容器の中で行われる処理と異なり、大気中で行われる。本実施形態の中間電位膜１５は、この溶射によって、ガスまたはアーク（電孤）で溶融した金属を高圧ガスまたは高圧空気で電線接続部２５に吹き付けて成膜される。使用される金属としては、亜鉛の他、クロム、アルミニウム、銅など、目的に応じて様々な金属を使用できる。溶射によって形成された中間電位膜１５は、電線接続部２５の表面に食い込んで密着性を得る。中間電位膜１５は、湿式のメッキと違い、部分処理も可能となる。中間電位膜１５の成膜は、処理時間が早く、ドライプロセスのため、乾燥時間が不要となる。中間電位膜１５の膜厚としては、０．１〜１０ｍｍ程度で、薄膜・厚膜の両対応が可能となる。

より具体的に、溶射は、金属、合金、炭化物、窒化物、酸化物等の粉末をノズルから高圧で噴出し、火炎やプラズマ中で溶融状態とし、基材表面に付着させるものであり、基材に対し、熱影響による変形が生じない。溶射は、ガス式溶射と、電気式溶射とに大別される。ガス式溶射は、フレーム溶射と、高速フレーム溶射とに分けられる。フレーム溶射には、更に、溶線式、溶棒式、粉末式がある。一方、電気式溶射は、アーク溶射と、プラズマ溶射とに分けられる。また、プラズマ溶射には、大気プラズマ式、減圧プラズマ式がある。本実施形態係る中間電位膜１５は、これら何れの溶射方法が用いられて成膜されてもよい。

次に、本実施形態に係る圧着端子１３と電線１１の接続手順を説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、圧着端子１３の断面Ｕ字状に形成された電線接続部２５の内面に電線１１を配置する。電線１１は、皮むき（被覆１９を所定長さ切除）した端末部を電線接続部２５の底板部４１の上面に配置する。その際、導体１７の前端４７は、圧着部前端（前端）５３よりも後側に配置される。被覆１９の被覆前端４９は、圧着部後端（後端）５５よりも前側に配置される。

その状態で、加締め型（図示略）を用いて電線接続部２５を電線１１の端末部に対して圧着する。つまり、左右の加締片４３を電線１１の端末部を包み込むように順番に内側に曲げて加締め、図４に示すように、一方の加締片４３の先端部の上に他方の加締片４３の先端部を重ねる。

このように加締めることで、圧着端子１３の導体圧着部３５と電線１１の導体１７とが電気的に接続される。
その後、図３（ｂ）に示すように、溶射によって亜鉛が電線接続部２５の外周に吹き付けられる。この際、圧着端子１３は、固定した溶射ノズル５７に対して、電線の軸線を中心に回転（図中矢印方向参照）させてもよい。また、逆に、圧着端子１３を固定し、溶射ノズル５７を回転させてもよい。これにより、電線接続部２５の全体を外側から覆うようにして中間電位膜１５が成膜される。導体圧着部３５と導体１７の接続部分の前方（図１参照）は、中間電位膜１５によって塞がれる。すなわち、電線接続部２５は、圧着部前端５３から圧着部後端５５までが中間電位膜１５に覆われた状態となり、本実施形態に係る圧着端子１３と電線１１の接続構造が完成する。

次に、上記の構成を有する圧着端子１３と電線１１の接続構造の作用を説明する。
本実施形態に係る圧着端子１３と電線１１の接続構造では、電線１１の導体１７に比べ圧着端子１３と接触させた際のガルバニック電流が小さな（電位差が小さい）金属からなる中間電位膜１５が、電線圧着後の圧着端子１３の電線接続部２５に吹き付けられて成膜される。この際、外方に露出しやすい導体１７の前端４７も中間電位膜１５によって覆われる。

圧着端子１３の電線接続部２５にかかる水は、先ず、最外層の中間電位膜１５に付着する。導体１７の前端４７も中間電位膜１５によって覆われているので、導体１７の前端４７と電線接続部２５との境も中間電位膜１５によって遮水される。
これに加え、中間電位膜１５によって圧着された状態の電線接続部２５の隙間も塞がれるので、電線接続部２５の内部への水の浸入も防止される。圧着端子の電線接触部に導電防食層を別途形成する従来の構造（図５参照）に比べ、電線接続部２５の全体を覆うことで、隙間が効果的に塞がれる。これにより、圧着端子１３と導体１７とが水を介し繋がる（接触する）ことが防止される。その結果、異種の金属である圧着端子１３と導体１７とが水を介して接触することによるガルバニック腐食が防止される。左右の加締片４３は、電線１１の端末部を包み込むように順番に内側に曲げて加締められる。一方の加締片４３の先端部の上には、他方の加締片４３の先端部が重ねられる。この際、重ね合わせ部分に隙間が生じていても、その隙間は、溶射により成膜された中間電位膜１５によって塞がれる。隙間が大きい場合には、隙間から内部の空間に至るまでの領域が溶射による中間電位膜１５の金属によって充填される（図４参照）。これにより、導体圧着部３５の内部で接触している異種金属の導体１７と圧着端子１３とが水を介して接触することによるガルバニック腐食がより確実に防止されるように構成されている。

また、長期に渡り電線接続部２５に付着した水分は、先ず、中間電位膜１５と圧着端子との間における腐食から始まる。電線接続部２５の外周を覆っている圧着端子１３と異なる電位の金属からなる中間電位膜１５を最初に腐食させることで、それよりも卑な金属からなる導体１７と圧着端子１３とのガルバニック腐食を抑制、遅延させることができる。その結果、圧着端子１３と電線１１の導電率低下を抑制して、電気的な接続性能を長期に渡って維持できる。

また、この圧着端子１３と電線１１の接続構造では、金属を吹き付けることで中間電位膜１５を形成するので、従来の圧着端子が流用可能となる。これにより、部品品番増による管理費の発生が回避される。また、マスキングを使用した複雑なめっき処理による部品費の増大も回避できる。

また、本実施形態の圧着端子１３と電線１１の接続構造では、導体１７がアルミニウムまたはアルミニウム合金、圧着端子１３が銅または銅合金となるので、中間電位膜１５は、銅とアルミニウムの電位差よりも小さな金属である亜鉛となる。亜鉛を吹き付けることによって成膜された中間電位膜１５によって導体１７の露出部を覆うことで、銅とアルミニウムが水を介し繋がる（接触する）ことが防止される。電線接続部２５の外周に成膜された亜鉛を最初に腐食させることで、電線１１のアルミ製の導体１７と銅製の圧着端子１３とのガルバニック腐食を抑制、遅延させることができる。その結果、圧着端子１３と電線１１の導電率低下を抑制して、電気的な接続性能を長期に渡って維持できる。

従って、本実施形態に係る圧着端子１３と電線１１の接続構造によれば、複雑なめっき処理を行うことなく、異種の金属材料からなる圧着端子１３と導体１７とを接続した際の導体１７の腐食を遅延させることができ、しかも、水の浸入による腐食も抑制できる。

ここで、上述した本発明に係る圧着端子と電線の接続構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下に簡潔に纏めて列記する。
［１］導体１７を絶縁性の被覆１９で覆った電線１１と、
前記電線１１の端末部の前記被覆１９が除去されて前記導体１７が露出した導体露出部を圧着する導体圧着部３５と前記電線１１の端末部に残された前記被覆１９の一部を圧着する被覆圧着部３９とを有する電線接続部２５が、前記導体圧着部３５の前端（圧着部前端）５３から前記被覆圧着部３９の後端（圧着部後端）５５まで連続する断面Ｕ字状に形成されると共に、前記導体１７と異なる金属材料からなる圧着端子１３と、
前記電線１１の端末部に圧着された状態の前記電線接続部２５の外周を覆うように前記圧着端子１３の金属材料と異なる電位の金属を吹き付けて成膜された中間電位膜１５と、
を備えることを特徴とする圧着端子１３と電線１１の接続構造。
［２］上記［１］の構成の圧着端子１３と電線１１の接続構造であって、
前記導体１７が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、
前記圧着端子１３が、銅または銅合金からなることを特徴とする圧着端子１３と電線１１の接続構造。

なお、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材質、形状、寸法、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。

１１…電線
１３…圧着端子
１５…中間電位膜
１７…導体
１９…被覆
２５…電線接続部
３５…導体圧着部
３９…被覆圧着部
５３…圧着部前端（前端）
５５…圧着部後端（後端）

Claims

導体を絶縁性の被覆で覆った電線と、
前記電線の端末部の前記被覆が除去されて前記導体が露出した導体露出部を圧着する導体圧着部と前記電線の端末部に残された前記被覆の一部を圧着する被覆圧着部とを有する電線接続部が、前記導体圧着部の前端から前記被覆圧着部の後端まで連続する断面Ｕ字状に形成されて一対の加締片を重ね合わせて前記導体露出部の外周面の全域を覆うように加締められると共に、前記導体と異なる金属材料からなる圧着端子と、
前記電線の端末部に圧着されて加締められた状態の前記電線接続部の外周面の全域と前記導体露出部の導体の前端とを覆うように前記圧着端子の金属材料と異なる電位の金属を吹き付けて成膜された中間電位膜と、
を備えることを特徴とする圧着端子と電線の接続構造。