JP4157843B2

JP4157843B2 - 接続キャップ及びそれを用いた電線接続方法

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Publication number: JP4157843B2
Application number: JP2004016487A
Authority: JP
Inventors: 忠久坂口; 雅則大沼
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2024-01-26
Also published as: DE102004060186B4; DE102004060186A1; US7074077B2; US20050164547A1; JP2005209556A

Description

本発明は、複数本の被覆電線の電線芯線部が相互に接続されたジョイント電線に適用されるものであり、同一端から挿入された電線芯線部を覆い保持し、絶縁・防水保護するための接続キャップ及びそれを用いた電線接続方法に関するものである。

図５は、この種の接続キャップに関する従来の一例を示すものである（例えば、特許文献１）。

この接続キャップ５０は、ジョイント電線５９を１本ずつ広げて樹脂をすりこみ充填したり、はみ出した樹脂をなじませたりする面倒な作業を必要とすることなく、簡単な作業でジョイント電線５９の芯線部５９ａと接続されものである。芯線部５９ａが挿入されるキャップ本体５１には、芯線部５９ａとキャップ本体５１の間及び被覆部５９ｂとキャップ本体５１の間等に浸透する絶縁性の未硬化樹脂が注入されている。

ジョイント電線５９は、複数本の被覆電線の被覆部５９ｂが皮剥きされ、露出した芯線部５９ａが種々の方法でジョイントされた電線である。芯線部５９ａは、キャップ本体５１に挿入される前に圧着や溶着等の各種の方法でジョイントされている。キャップ本体５１は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の絶縁性の合成樹脂材からなり、先端側に閉塞された奥壁５２を有し、後端側に芯線部５９ａを挿入させるための開口５３を有している。

キャップ本体５１の開口端部には、電線固定用の当て板５５がジョイント電線５９の挿入方向と反対側に突出して形成されている。この当て板５５は、接続キャップ５０の抜け出しを防止するためのものであり、接続キャップ５０は、ジョイント電線５９とともに当て板５５にテープ５７を巻き付けて固定される。

シール層５６は、絶縁性、防水性を有するエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の未硬化樹脂が硬化することにより形成される。未硬化樹脂は、芯線部５９ａとキャップ本体５１の間および被覆部５９ａの間に浸透するように、１００〜５０００センチポイズ（０．１〜５Ｐａ・ｓ）の粘度のものが用いられる。

ジョイント電線５９と接続キャップ５０とを接続する際は、接続キャップ５０内に未硬化樹脂を注入してからジョイント電線５９を挿入する。そうすると、未硬化樹脂が芯線部５９ａとキャップ本体５１の間、被覆部５９ｂの間、芯線部５９ａの素線間に毛細管現象により浸透する。そして、接続キャップ５０を２０〜６０℃の温度で２〜３０分保持することで未硬化樹脂が硬化し、ジョイント電線５９と接続キャップ５０とが接続される。
特開平１０−２４３５３９号公報（第３−４頁、第１図）

しかしながら、上記従来の接続キャップ５０では、解決すべき以下の問題点がある。

未硬化樹脂が注入された接続キャップ５０に芯線部５９ａが挿入されると、芯線部５９ａが接続キャップ５０の奥壁５２に当たって軸方向（挿入方向）に位置決めされるものの、半径方向（挿入方向に直交する方向）には位置決めされないため、芯線部５９ａがキャップ本体５１の中心からずれて偏りを生ずることがあった。芯線部５９ａが大きく偏り、例えばキャップ内壁に接触した状態で未硬化樹脂が硬化すると、芯線部５９ａとキャップ内壁との間や芯線部５９ａの素線間に未硬化樹脂が完全に回り込むことができず、十分なシール性を確保することができないという問題があった。芯線部５９ａのシール性にもばらつきを生じ、品質安定性が低いという問題もあった。

また、芯線部５９ａのジョイント方法としては、プレスによる圧着、抵抗溶接や超音波溶接による溶着等があるが、いずれの方法を用いても芯線部５９ａの断面形状が真円とはならず歪んだ形状となり、芯線部５９ａの形状に対応した接続キャップ５０を製作することが困難であるという問題があった。上記方法でジョイントされた芯線部５９ａは、その断面形状が歪んでいるため、芯線部５９ａの素線間の隙間が不均一になり、毛細管現象による未硬化樹脂の浸透や回り込みにもばらつきが生じ、安定したシール性を確保することができないという問題があった。

さらに、接続キャップ５０は、抜け出し防止のために、当て板５５にテープ５７を巻き付けて固定されるようになっているものの、テープ５７を巻き付ける前にジョイント電線５９に引張力が働いた場合は、接続キャップ５０が抜け出すことがあった。テープを巻き付けた後であっても、テープ５７の劣化により、テープ５７の粘着力が低下して剥がれ、不用意にジョイント電線５９が引っ張られて接続キャップ５０が抜け出す心配があった。

本発明は、上記した点に鑑み、ジョイント電線の安定したシール性を確保することができ、未硬化樹脂が硬化する前のキャップ抜けを防止することができ、また安価で容易に製造することができる接続キャップ及びそれを用いた電線接続方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、円筒体の内側に電線収容空間を有する胴部と、先端部とからなっている接続キャップにおいて、被覆電線の被覆部が皮剥きされ露出した複数本の芯線部をパイプ状の導電性スリーブ内でジョイントしたジョイント部が挿入される開口を後端側に備え、前記ジョイント部をシールする未硬化樹脂を閉じ込める閉塞した奥壁を先端側に備え、前記円筒体の筒壁内周面に回転対称の位置で前記ジョイント部に対する複数の位置決め用リブを条設し、前記複数の位置決め用リブの内面に接する内接円の直径が、前記導電性スリーブの外径と同程度ないしそれより小さく形成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、複数本の被覆電線の芯線部を導電性スリーブでジョイントしたジョイント部が後端側の開口から挿入され、ジョイント部が未硬化樹脂中に浸かると、毛細管現象によって電線芯線部の素線間や電線芯線部と筒壁との間に未硬化樹脂が浸透する。筒壁内周面には、複数の位置決め用リブが回転対称の位置に設けられているから、キャップ内のジョイント部が位置決め用リブに当接することで心ずれが補正されて中心に位置決めされる。また、隣り合う位置決め用リブの間に隙間が形成され、この隙間に未硬化樹脂が入ることによって、未硬化樹脂の回り込みが良くなる。なお、未硬化樹脂とは、粘性が１Ｐａ・ｓ程度で、絶縁性、防水性に優れるエポキシ樹脂、ホットメルト樹脂、シリコン樹脂などをいうものとする。そして、上記構成によれば、ジョイント部が圧入状態で仮固定され、未硬化樹脂が硬化する前にジョイント部が接続キャップの内側でずれたり、接続キャップが抜け出したりすることが防止される。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の接続キャップにおいて、前記位置決め用リブが軸方向に延在して設けられたことを特徴とする。

上記構成によれば、位置決め用リブとジョイント部の接する面積が増加し、キャップ内におけるジョイント部の動きがより強く拘束される。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の接続キャップにおいて、前記位置決め用リブの電線挿入側の端部に、前記ジョイント部の挿入方向に向けて漸次***するテーパが形成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、後端側の開口から挿入されたジョイント部が引っ掛かりなくキャップ内にスムーズに挿入される。

また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続キャップにおいて、前記奥壁側に、前記導電性スリーブに当接する位置決め用の段部が設けられたことを特徴とする。

上記構成によれば、芯線接続部材の端部が段部に当接することで、接続キャップに挿入されたジョイント部の軸方向の位置決めが行われる。

また、請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続キャップにおいて、前記奥壁側に、前記段部に続いて、前記導電性スリーブの先端からはみ出た前記芯線部の出代を収容する小径部が設けられたことを特徴とする。

上記構成によれば、ジョイント部を接続キャップに挿入した際に、電線芯線部の先端が奥壁をど突くことが防止される。

また、請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接続キャップを用いた電線接続方法であって、ロータリスエージ装置により前記芯線部と前記導電性スリーブとを圧着して前記ジョイント部を形成し、該ジョイント部を前記開口から挿入して保持することを特徴とする。

上記構成によれば、芯線接続部材の外径寸法のばらつきが±０．０２ｍｍ程度になり、ジョイント部の断面形状が真円に近い形状となる。また、電線芯線部の素線間の電気抵抗にばらつきが生じ難くなり、電気的接続の信頼性が向上する。

以上の如く、請求項１記載の発明によれば、筒壁内周面には、複数の位置決め用リブが回転対称の位置に設けられているから、接続キャップ内に挿入されたジョイント部の導電性スリーブが位置決め用リブに当接し、心ずれが補正されて接続キャップ内の中心に位置することとなる。また、隣り合う位置決め用リブの間に隙間が形成され、未硬化樹脂の回り込みが良くなる。このため、ジョイント部が、中心から偏って筒壁内周面に接することが回避され、未硬化樹脂がジョイント部の周囲に回り込みやすくなる。したがって、未硬化樹脂が電線ジョイント部に均一に付着浸透し、シール性が向上する。さらに、位置決め用リブによってジョイント部の導電性スリーブ（芯線接続部材）が半径方向内側へ圧縮され、導電性スリーブが圧入状態で仮固定されることになるため、未硬化樹脂が硬化する前にジョイント部が接続キャップの内側でずれたり、接続キャップが抜け出したりすることが防止される。したがって、在来の慎重な接続作業が必要なくなり、ジョイント接続の作業効率が向上する。

また、請求項２記載の発明によれば、位置決め用リブが軸方向に延在しているから、位置決め用リブとジョイント部の接する面積が増加し、キャップ内におけるジョイント部の動き拘束されやすくなる。したがって、キャップ内におけるジョイント部の位置決め安定性が向上する。

また、請求項３記載の発明によれば、位置決め用リブの電線挿入側の端部にテーパが形成されているから、後端側の開口から挿入されたジョイント部が引っ掛かりなくキャップ内にスムーズに挿入される。したがって、ジョイント部の挿入性が良くなり、接続キャップの接続作業性が向上する。

また、請求項４記載の発明によれば、接続キャップの奥壁側に、芯線接続部材の端部に当接する位置決め用の段部が設けられているから、接続キャップに挿入されたジョイント部の軸方向の位置決めが行われる。したがって、電線芯線部が接続キャップの奥壁をど突くことが防止される。また、芯線接続部材と位置決め用リブの位置関係がずれたりせず、これによってもジョイント部の位置決め安定性が向上する。

また、請求項５記載の発明によれば、接続キャップの奥壁側に、段部に続く小径部が設けられているから、ジョイント部を接続キャップに挿入した際に、電線芯線部の先端が奥壁をど突き、電線芯線部を構成する素線が解れたりすることが防止される。したがって、接続キャップを用いたジョイント接続の品質信頼性が向上する。

また、請求項６記載の発明によれば、ロータリスエージング装置を用いて芯線接続部材が圧縮されるから、導電性スリーブの外径寸法のばらつきが±０．０２ｍｍ程度になり、ジョイント部の断面形状が真円に近い円形状となる。したがって、ジョイント部の形状に対応したキャップの構造設計を行うことができ、接続キャップの製造を容易化することができる。

以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。図１〜図４は、本発明に係る接続キャップおよびそれを用いた電線接続方法の一実施形態を示すものである。

接続キャップ１０は、電気回路を構成する回路要素から引き出された電線（被覆電線）２５とバッテリ等に接続された電線２５との集結された芯線部（電線芯線部）２５ｂを絶縁・防水保護するとともに、芯線部２５ｂ同士を電気的に接続するための接続部品である。接続される電線２５は、例えば、モータやソレノイド等の複数のアクチュエータ類から引き出された電線や、ワイヤハーネスの幹線から分岐された分岐線や、電気接続箱内に収容される電子部品に接続された電線等である。

接続される各電線２５は、電線２５端部において被覆部２５ａが皮剥ぎされ、所望の長さに芯線部２５ｂが露出されている。芯線部２５ｂの露出長さは、接続キャップ１０の深さよりやや短い長さに形成されているため、接続キャップ１０の開口１８側において、電線２５の被覆部２５ａが保持されるようになっている。各電線２５の芯線部２５ｂは、同一方向に向きを揃えられ、素線が散けないように適宜撚り合わされて、導電性スリーブ（芯線接続部材）２１で圧着されるようになっている（図４）。

電線２５のジョイント部２７は、図４（ａ）に示されるように、芯線部２５ｂと、導電性スリーブ２１とからなっている。導電性スリーブ２１は、銅やアルミニウム等の導電性金属材料を構成材料とし、パイプ状に形成されたものである。ジョイント部２７は、内側に芯線部２５ｂが挿通された状態で、図示しないロータリスエージング装置を用いて導電性スリーブ２１の外周が均一に圧縮成形されることで形成されている。スエージ加工によれば、外径寸法のばらつきが小さい真円形状を得ることができ、ジョイント部２７の形状に対応した接続キャップ１０の構造設計を行うことが可能となっている。また、芯線部２５ｂの接触抵抗を低減でき、接触信頼性を向上することもできる。

ロータリスエージング装置は、スピンドル内にダイス及びバッカが当接した状態で可動的に保持されたものであり、通常用いられるものである。スエージ加工方法の詳細な説明は省略するが、加工素材として芯線部２５ｂが挿通された導電性スリーブ２１が、ダイスの内面に挟まれる格好でスピンドルの回転中心に配置され、スピンドルの回転によって内側に位置するダイスが外側に位置するバッカによって周期的に内向きに押されることで、導電性スリーブ２１の外周が均一に打撃されるようになっている。

本実施形態の接続キャップ１０は、安定したシール性及び絶縁性を確保することができ、未硬化樹脂２０が硬化する前のキャップ抜けを防止することができ、また安価で容易に製造することができるものであり、先端側に、シール用の未硬化樹脂２０を閉じ込める閉塞した奥壁１２ａを有し、後端側に、複数本の電線２５の芯線部２５ｂが導電性スリーブ２１でジョイントされてなるジョイント部２７を挿入させる開口１８を有し、胴部（筒壁）１３内周面に、回転対称の位置でジョイント部２７に対する位置決め用リブ１５を複数条設し、隣り合う位置決め用リブ１５の間に未硬化樹脂２０が流れ込む隙間１６を形成し、複数の位置決め用リブ１５の内面１５ａに接する内接円の直径Ｄ１を、導電性スリーブ２１の外径Ｄ２と同程度に形成したことを特徴とするものであり、位置決め用リブ１５の電線挿入側の端部に、ジョイント部２７の挿入方向に向けて漸次***するテーパ１５ｂが形成されたことを有効とするものである。

以下に、本実施形態の接続キャップ１０及びそれを用いた電線接続方法について詳細に説明する。

図１に示すように、接続キャップ１０は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド系樹脂等の絶縁性の合成樹脂材料を構成材料とし、射出成形法にて成形されたものである。接続キャップ１０の先端側は、未硬化樹脂２０が漏れないように閉塞端となっており、奥壁１２ａは半球状に形成されている。未硬化樹脂２０には、粘性が１Ｐａ・ｓ程度の発泡ウレタン樹脂が用いられている。なお、未硬化樹脂には、絶縁性、防水性に優れるものであれば、エポキシ樹脂、ホットメルト樹脂、シリコン樹脂などを用いることも可能である。

接続キャップ１０の後端側は、開口端となっており、導電性スリーブ２１で圧着されたジョイント部２７が挿入されるようになっている。ジョイント部２７及び被覆部２５ａの端部側は、接続キャップ１０内において未硬化樹脂２０中に浸され、未硬化樹脂２０が、芯線部２５ｂと胴部１３の間、被覆部２５ａの間、芯線部２５ｂの素線間に毛細管現象により浸透し、ジョイント部２７が外部から完全にシールされるようになっている。

接続キャップ１０は、断面円形状のジョイント部２７に対応する円筒体であり、内側に電線収容空間１７を有する胴部１３と、先端部１２とからなっている。ジョイント部２７をロータリスエージ加工以外の方法で圧着したり、超音波溶接などにより溶着したりすると、ジョイント部２７の断面形状が真円とはならず、形状の複雑な金型を用いて真円でない形状に接続キャップ１０を製造しなければならないが、本実施形態のように、導電性スリーブ２１をロータリスエージ加工により圧縮成形すると、ジョイント部２７を外径寸法のばらつき±０．０２ｍｍ程度の真円形状に形成することができ、接続キャップ１０を単純形状の金型を用いて安価でしかも容易に成形することが可能となる。ジョイント部２７が断面円形状にされると、芯線部２５ｂの素線間の電気抵抗にばらつきが生じ難くなり、電気的接続の信頼性が向上する効果もある。

胴部１３の内周面１３ａには、軸方向に延びる位置決め用リブ１５が４箇所に回転対称に設けられている。この位置決め用リブ１５は、ジョイント部２７の導電性スリーブ２１に対応する位置で（図４（ｂ））、胴部１３の半分程度の長さで、奥側に形成されている。４箇所の位置決め用リブ２１の内面１５ａを連ねる内接円の直径Ｄ１（図３）は、導電性スリーブ２１の外径Ｄ２（図４（ａ））と同程度の寸法に形成されている。

なお、位置決め用リブ１５の数は任意であるが、ジョイント部２７が接続キャップ１０の中心に位置されるようにするには、少なくとも３つ以上であることが好ましい。位置決め用リブ１５の軸方向の長さは、導電性スリーブ２１ががたつきなく位置決めされる長さであればよく、導電性スリーブ２１の長さと同程度ないしそれより長いことが好ましい。位置決め用リブ１５の内面１５ａを連ねる内接円の直径Ｄ１は、導電性スリーブ２１が偏りなく中心に位置決めされ、しかも動かないように仮固定される寸法であることが望ましく、導電性スリーブ２１の外径Ｄ２と同程度ないし僅かに小さい寸法に設定される。

隣り合う位置決め用リブ１５の間には、未硬化樹脂２０が入り込む隙間１６が形成されている（図３）。ジョイント部２７が中心に位置決めされ、隙間１６に未硬化樹脂２０が入り込むことで、スペースの狭いキャップ１０内において未硬化樹脂２０の回り込みや浸透性が良くなり、接続キャップ１０の安定したシール性が確保される。

開口側の位置決め用リブ１５の端部には、奥側に向かうに従って漸次半径方向内側に***するテーパ１５ｂが形成されている（図１，２）。このため、キャップ１０内に挿入されたジョイント部２７は、テーパ１５ｂに乗り上げつつ奥側に押し込まれることとなり、ジョイント部２７は引っ掛かりなく低挿入力でキャップ１０内に押し込まれるようになっている。

接続キャップ１０の先端部の内側には、胴壁に段部１２ｃを介して続く小径部１２ｂが形成されている（図４）。段部１２ｃは、導電性スリーブ２１の先端部が当接する部分であり、これによって、ジョイント部２７が軸方向に位置決めされ、芯線部２５ｂの先端が奥壁１２ａをど突くことが防止されるようになっている。接続キャップ１０が柔らかい樹脂材料で構成されている場合や、奥壁１２ａの肉厚が薄い場合は、奥壁１２ａがど突かれて破れる心配もあるが、本発明によれば係る心配や問題も回避されるようになっている。小径部１２ｂは、導電性スリーブ２１の先端からはみ出した芯線部２５ｂの出代を収容する空間であり、出代が収容されて素線が解れたりすることが防止されることで、接触抵抗の増加によるジョイント性能の低下が防止されている。

このように本実施形態の接続キャップ１０によれば、胴部１３の内周面１３ａには、複数の位置決め用リブ１５が回転対称の位置に設けられているから、キャップ１０内に挿入されたジョイント部２７が、位置決め用リブ１５に当接し、キャップ１０内の中心に位置することとなる。隣り合う位置決め用リブ１５の間には、未硬化樹脂２０が入り込む隙間１６が形成され、未硬化樹脂２０の回り込みが良くなり、ジョイント部２７に未硬化樹脂２０が均一に付着浸透する。また、位置決め用リブ１５によってジョイント部２７が圧入状態で仮固定されるから、ジョイント部２７が接続キャップ１０の内側でずれたり、接続キャップ１０が抜け出したりすることが防止される。

また、本実施形態の接続キャップ１０を用いた接続方法によれば、ロータリスエージング装置を用いて導電性スリーブ２１が圧縮されるから、ジョイント部２７の断面形状が真円に近い円形状となり、ジョイント部２７の形状に対応した接続キャップ１０の構造設計を行うことができ、接続キャップ１０の製造を容易化することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る接続キャップの一実施形態を示す斜視図である。図１に示す接続キャップの縦断面図である。図１に示す接続キャップの横断面図である。ジョイント部の挿入前後の状態を示し、（ａ）は接続キャップにジョイント部を挿入する前の状態、（ｂ）接続キャップにジョイント部を挿入した後の状態の断面図である。従来の接続キャップの一例を示す断面図である。

符号の説明

１０接続キャップ
１２ａ先端部
１２ｂ小径部
１２ｃ段部
１３胴部（筒壁）
１５位置決め用リブ
１５ａ内面
１５ｂテーパ
２０未硬化樹脂
２１導電性スリーブ（芯線接続部材）
２５電線（被覆電線）
２５ｂ芯線部（電線芯線部）
２７ジョイント部

Claims

円筒体の内側に電線収容空間を有する胴部と、先端部とからなっている接続キャップにおいて、
被覆電線の被覆部が皮剥きされ露出した複数本の芯線部をパイプ状の導電性スリーブ内でジョイントしたジョイント部が挿入される開口を後端側に備え、前記ジョイント部をシールする未硬化樹脂を閉じ込める閉塞した奥壁を先端側に備え、前記円筒体の筒壁内周面に回転対称の位置で前記ジョイント部に対する複数の位置決め用リブを条設し、
前記複数の位置決め用リブの内面に接する内接円の直径が、前記導電性スリーブの外径と同程度ないしそれより小さく形成されたことを特徴とする接続キャップ。
前記位置決め用リブが軸方向に延在して設けられたことを特徴とする請求項１記載の接続キャップ。
前記位置決め用リブの電線挿入側の端部に、前記ジョイント部の挿入方向に向けて漸次***するテーパが形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の接続キャップ。
前記奥壁側に、前記導電性スリーブに当接する位置決め用の段部が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続キャップ。
前記奥壁側に、前記導電性スリーブの先端からはみ出た前記芯線部の出代を収容する小径部が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続キャップ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の接続キャップを用いた電線接続方法であって、ロータリスエージ装置により前記芯線部と前記導電性スリーブとを圧着して前記ジョイント部を形成し、該ジョイント部を前記開口から挿入して保持することを特徴とする接続キャップを用いた電線接続方法。