JP4946863B2 - 合わせガラスの電線接続構造および電線接続構造を有する合わせガラス - Google Patents

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Description

本発明は、合わせガラス内に封入される封入電極と、リード線に接続される外部電極とを静電容量結合を介して接続する合わせガラスの電線接続構造および電線接続構造を有する合わせガラスに関する。
自動車用窓ガラスに、アンテナ線により電波受信のためのアンテナパターンを形成させて、ＡＭ、ＦＭ、ＴＶ等の受信を行うアンテナ機能を付加させたガラスアンテナが知られている。ガラスアンテナは、合わせガラスからなるフロントガラスや、強化ガラスからなるリアガラスやサイドウインドウなどの嵌め殺しの窓に設けられる。
合わせガラスは複数枚のガラス板を中間膜を介して貼り合わせて構成される。アンテナパターンは、例えばガラス板とガラス板の間に、アンテナ線とアンテナ線の一端に接続される電極とを封入することにより形成される。この封入された電極（以下、「封入電極」という）と、外部電子機器等に繋がるリード線に接続され合わせガラスの表面に設けられる電極（以下、「外部電極」という）とを互いに対向させることで、アンテナパターンにより受信した電波を両電極間の静電容量結合を介してリード線に伝える技術が知られている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。
合わせガラスの表面側に設けられるリード線に、合わせガラス内に封入されたアンテナ線を直接接続する電線接続構造とは対照的に、このような静電容量結合を介した電線接続構造は、合わせガラスの端面からアンテナ線を引き出す必要が無い。また、封入電極を合わせガラスの外部に露出させるために切り欠きを形成する必要も無くなる。このため、合わせガラスに対する特別な処理が不要となり、また、切り欠きによる合わせガラスの強度低下も防止できる。
図８は、従来の静電容量結合を介した自動車用途での合わせガラスの電線接続構造を示す概略斜視図である。合わせガラス５１は、２枚のガラス板５６ａ、５６ｂを中間膜５７を介して貼り合わせて構成される。２枚のガラス板５６ａ、５６ｂの間には、アンテナ線５９と封入電極５８とが挿入され、ガラス板５６ａを介して封入電極５８と対向する位置に外部電極８７を形成されている。外部電極８７は、銀ペーストの焼成体で形成され、この外部電極８７にＪＩＳ−Ｄ５４０３の自動車用平型おす端子ＰＡ、ＰＢ型に示される形状を有する端子部材７３がはんだ付けされる。この端子部材７３にリード線４に接続されたコネクタ５を接続することにより封入電極５８と外部電極８７との静電容量結合を介してアンテナ線５９とリード線４とが導通する。コネクタ５にはスイッチが設けられ、そのスイッチを押すことにより端子部材７３からコネクタ５を取り外すことができる。
特開平２−８２７０１号公報 特開昭６１−３０１０２号公報 実開平５−４３６０８号公報
ところで、上述の従来技術による電線接続構造では、端子部材７３を外部電極８７にはんだ付けする作業が必要となる。このはんだ付け作業は、外部電極８７が合わせガラス５１の表面上に形成されているために、合わせガラス５１の表面上で行わざるを得ない。このような電線接続構造では、はんだ付け時に発生する熱により合わせガラス５１に熱応力が発生して合わせガラスの強度が低下し、品質の低下が懸念される。
さらに、通常、自動車用窓ガラスに用いられるはんだは鉛を含んでいるため、廃棄処分時に鉛を含むはんだを処理することに手間がかかる。また、欧州でのＥＬＶ（廃棄自動車）指令やＷＨＥＥ＆ＲｏＨＳ（廃棄電気電子機器）指令など各国で鉛を含んだはんだの使用に対する規制が検討され始めていることから、鉛を含有するはんだを使用できない状況になりつつある。
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、はんだ付けをせずに、合わせガラスに封入された導線とリード線とを電気的に接続する合わせガラスの電線接続構造および電線接続構造を有する合わせガラスを提供することにある。
本発明は前記課題を解決するために、合わせガラス内に封入された導線と、合わせガラスの外部側のリード線とを電気的に接続する合わせガラスの電線接続構造において、前記電線接続構造は、前記合わせガラス内に封入され、前記導線と接続された封入電極と、前記合わせガラスとの間に空間を形成しかつ該空間に通じる挿入口を有し、該空間が前記封入電極と対向するように前記合わせガラス表面に設けられた受け部材と、前記受け部材の空間に挿入する、導電性材料からなる弾性を有する端子部材と、前記リード線に接続されたコネクタとからなり、前記端子部材は、前記コネクタと着脱可能な端子片と、前記受け部材に挿入した際に前記端子部材が前記空間内で弾性変形して前記合わせガラスに圧接されかつ前記封入電極と静電容量結合する外部電極とを有し、前記コネクタと前記端子片とを接続することにより、前記封入電極と前記外部電極との静電容量結合を介して前記リード線と前記導線とが電気的に接続することを特徴とする合わせガラスの電線接続構造を提供する。
また、本発明は、合わせガラスと、前記合わせガラス内に封入された導線と、前記合わせガラス内に封入され、前記導線と接続された封入電極と、前記合わせガラスとの間に空間を形成しかつ該空間に通じる挿入口を有し、該空間が前記封入電極と対向するように前記合わせガラス表面に設けられた受け部材と、前記受け部材の空間に挿入する導電性材料からなる弾性を有する端子部材とからなり、前記端子部材は、合わせガラスの外部側のコネクタと着脱可能な端子片と、前記受け部材に挿入した際に前記空間内で前記端子部材が弾性変形して前記合わせガラスに圧接されかつ前記封入電極と静電容量結合する外部電極とを有することを特徴とする電線接続構造を有する合わせガラスを提供する。
本発明は、合わせガラス表面に受け部材を設け、受け部材によって形成される空間に端子部材を弾性変形させて挿入し、合わせガラス表面に外部電極を圧接することにより封入電極と安定的に接続させることに着目したものである。以上の構成にすることにより、はんだ付けが不要なうえ、部品の交換も容易である。
また、前記受け部材と前記端子部材とは互いに嵌合または係合する構造をそれぞれに有していることが好ましい。受け部材と端子部材が互いに嵌合または係合することにより、外力による端子部材の脱落を防止できる。さらに、外部電極と封入電極との静電容量結合が安定する。また、前記導線がアンテナ線であってもよい。また、前記合わせガラスが、車両用窓ガラスであって、前記受け部材が車室内側に設けられてもよい。
以上説明したように本発明によれば以下の効果を奏する。受け部材を合わせガラスに設けておけば、後から端子部材を挿入するだけで、端子部材の弾性により、外部電極を合わせガラスに圧接させることができ、安定的な静電容量結合が得られる。
また、合わせガラス表面に外部電極のための銀ペーストを印刷し焼成させる必要がなくなり、製造工程を簡略化することができる。さらに、部品点数も少なく、構造も簡単なため、作業を簡略化でき、コストを低く抑えることができる。
また、はんだを用いずに合わせガラス内に封入された導線と外部電極とを電気的に接続するため、はんだの廃棄処理について考慮する必要がなくなる。その結果、廃棄処理コストの抑制に寄与する。また、はんだ付けの熱衝撃によりガラスの強度を低下させることもなくなる。また、はんだ付けのように端子が剥き出しになることがないため、見栄えも向上する。
さらに、端子部材の端子片の形状に各国の標準規格（日本ではＪＩＳ規格）の形状を採用することが容易にできる。これにより、リード線側のコネクタに従来から使用されている標準規格のコネクタを利用でき、新たな部品の調達や設備投資が不要となる。また、リペア性にも優れる。
本発明の実施の形態の一例を示す斜視図。 図１の受け部材、端子部材の分解斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図。 封入電極の位置を変えた図１の別の形態の断面図。 結合構造に変更を加えた本発明の実施の形態の一例を示す斜視図。 図５の受け部材、端子部材の分解斜視図。 図５のＢ−Ｂ断面図。 従来の電線接続構造を示す斜視図。
符号の説明
１、５１：合わせガラス
２、２２：受け部材
３、２３：端子部材
４：リード線
５、２５：コネクタ
６ａ、６ｂ：ガラス板
７：中間膜
８、５８：封入電極
９、５９：アンテナ線（導線）
１２、３２：溝部
１３、３３：挿入口
１５：接着剤層
１６：端子片
１７、３７：外部電極
１８、３８：連結部
１９、３９：突部
２０、４０：弾性部
４１：貫通孔
４２：係合部
４３：段差部
次に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態の一例を示す斜視図であり、図２は、受け部材と端子部材の分解斜視図、図３は、図１のＡ−Ａ断面図、図４は封入電極の位置を変更した図１の別の形態の断面図である。本発明の実施の形態は、合わせガラス１、受け部材２、端子部材３および外部機器と接続されているリード線４側のコネクタ５からなる。図１および図３に示す合わせガラス１は、２枚のガラス板６ａ、６ｂがポリビニルブチラール等からなる中間膜７を介して貼り合わされ、２枚のガラス板６ａ、６ｂの間に電極（以下、「封入電極８」という）が形成される。封入電極８からは、ＡＭ、ＦＭ、ＴＶ等の電波を受信するための導線としてアンテナ線９が連続して設けられる。
合わせガラス１に封入されるアンテナ線９は、導線等で形成され、合わせガラス１へはどのような方法で封入されてもよい。例えば、アンテナ線９は、銅製のアンテナ細線を中間膜７に埋め込むことにより形成される。また、アンテナパターンがプリントされたフィルムを中間膜７とガラス板６ａ、または中間膜７とガラス板６ｂとの間に貼着することにより形成させてもよい。さらに、アンテナパターンをガラス板６ａの中間膜７と接する側の面、またはガラス板６ｂの中間膜７に接する側の面に銀ペーストをプリントすることにより、合わせガラス１に封入させてもよい。なお、アンテナ線９は、デジタル信号、アナログ信号など用途によってさまざまな電波を受信するためのものであってもよく、例えば、放送局からの電波、携帯電話の電波、または、ＧＰＳなどの衛星からの電波を受信するものであってもよい。
アンテナ線９には、封入電極８が備えられる。封入電極８は、合わせガラス１のどの位置に設けられてもよい。しかし、外部側のリード線との接続を考慮すると周縁部に設けることが好ましい。封入電極８の大きさや形状は、用途に応じて適宜決定される。封入電極８とアンテナ線９とは、例えば、銅箔を打ち抜くなどして一体成形されてもよい。また、別々に用意してもよい。
封入電極８は、図３（Ａ−Ａ断面図）に示すとおり、ガラス板６ａと中間膜７との界面に設けられる。この場合、封入電極８と外部電極１７との間にあるガラス板６ａが誘電体となる。また、図４の断面図に示すとおり、封入電極８をガラス板６ｂと中間膜７との界面に設けてもよい。この場合、封入電極８と外部電極１７との間にあるガラス板６ａと中間膜７とが誘電体となる。
封入電極８とガラス板６ａを介して受け部材２が対向する位置に取り付けられる。受け部材２は、天井部１０と、天井部１０の周縁から垂直に設けられた側壁部１１を備える。天井部１０の下部には、天井部１０と側壁部１１とでガラス板６ａとの間に空間が形成される。天井部１０はこの空間の内側表面の中央付近に溝部１２を備える。また、挿入口１３は、側壁部１１の一部に門状の切り欠きを設けることにより、端子部材３を受け部材２に挿入するための開口部として形成される。受け部材２は、側壁部１１の天井部１０とは反対側の接着面１４に接着剤層１５を設けて、この接着剤層１５を介して合わせガラス１に固着される。
端子部材３は、導電性材料からなり、リード線４側のコネクタ５と接続する端子片１６と、合わせガラス１に形成された封入電極８と静電容量結合するための外部電極１７と、外部電極１７を合わせガラス１に圧接させ、端子部材３を受け部材に保持する連結部１８とからなる。端子片１６は、ＪＩＳ−Ｄ５４０３のＰＡ、ＰＢ型に示される形状を有している。連結部１８は、端子片１６に連続して設けられ、その上部に受け部材２の溝部１２と係合する突部１９を備えている。外部電極１７は連結部１８に弾性部２０を介して設けられている。弾性部２０は、板状の部材を折り曲げることにより形成され、外部電極１７に対して垂直方向の弾性を有している。また、弾性部２０の自由空間での高さは、受け部材２と合わせガラス１によって形成される空間の高さと同じかそれより少し高く設定する。
受け部材２を合わせガラス１に固着する際には、受け部材２の端子部材３を収納する空間が、端子部材３の外部電極１７と合わせガラス１側の封入電極８とがガラス板６ａを介して対向する位置となるように受け部材２を位置決めし、受け部材２と合わせガラス１とを接着剤層１５を介して強固に固着する。
端子部材３と受け部材２との接続には、弾性部２０の弾性を利用する。連結部１８を押圧し弾性部２０を弾性変形させながら、端子部材３を挿入口１３に受け部材２の溝部１２と連結部１８の突部１９とが嵌合し固定されるまで押込む。溝部１２と突部１９とを嵌合させることが、端子部材３と受け部材２の位置決めと固定の役割を果たす。また、弾性部２０の反力により連結部１８は受け部材２の天井部１０に圧接され、外部電極１７は合わせガラス１の表面に圧接され、受け部材２と端子部材３とが強固に固定される。外部電極１７は、弾性部２０の反力により合わせガラス１に強固に押付けられ、封入電極８と安定した静電容量結合を得る。よって、本発明の構成にすることにより、はんだを用いずに封入電極８と端子部材３を電気的に接続させることができる。
一方、リード線４側のコネクタ５は、従来から使用されているＪＩＳ−Ｄ−５４０３自動車用ぎぼし形複めす端子ＣＷ型に準拠したメス型コネクタである。このコネクタを端子部材３の端子片１６と接続することにより、リード線４と合わせガラス１の封入電極８とが接続される。これにより、リード線４とアンテナ線９との静電容量結合を介した接続が実現される。その結果、アンテナ線９で受信した電波は、外部電極１７と封入電極８との静電容量結合を介して取り出され、リード線４に接続された電子機器に伝達される。
図５、６、７は、図１の端子部材と受け部材との結合構造に変更を加えた本発明の実施の形態の一例である。図５は、その斜視図であり、図６は、受け部材と端子部材の分解斜視図、図７は、図５のＢ−Ｂ断面図である。図５、６、７において、図１、２、３、４と同様のものには、同じ数字を付している。受け部材２２と端子部材２３以外の合わせガラス１、封入電極８、アンテナ線９、外部機器と接続されているリード線４側のコネクタ５は、図１と同一のものである。
受け部材２２の取り付け位置も図１と同様に、封入電極８とガラス板６ａを介して対向する位置に取り付けられる。受け部材２２は、天井部３０と、天井部３０の周縁から垂直に設けられた側壁部３１を備える。天井部３０の下部には天井部３０と側壁部３１とでガラス板６ａとの間に空間が形成される。天井部３０は、この空間の内側表面の中央付近に溝部３２を備える。また、挿入口３３は、側壁部３１の一部に門状の切り欠きを設けることにより端子部材２３を受け部材２２に挿入するための開口部として形成される。さらに、受け部材２２は、天井部３０のほぼ中央の面に設けられた貫通孔４１と、挿入口３３の高さを低くし受け部材２２の側壁部側の天井に段差部分を設けた係合部４２とを備える。受け部材２２は、側壁部３１の天井部３０とは反対側の接着面３４に接着剤層１５を設けて、この接着剤層１５を介して合わせガラス１に固着される。
端子部材２３は、導電性材料からなり、リード線４側のコネクタ５と接続する端子片３６と、合わせガラス１に形成された封入電極８と静電容量結合するための外部電極３７と、外部電極３７を合わせガラス１に圧接させ、端子部材２３を受け部材に保持する連結部３８を含む。端子片３６は、ＪＩＳ−Ｄ５４０３のＰＡ、ＰＢ型に示される形状を有している。連結部３８は、受け部材２２の係合部４２と係合する段差部４３を形成するように端子片３６の上面側に連続して設けられる。また連結部３８は、受け部材２２の溝部３２と係合する突部３９と弾性部４０とを備える。外部電極３７は連結部３８により、弾性部４０を介して設けられている。弾性部４０は、板状の部材を折り曲げることにより形成され、外部電極３７に対して垂直方向の弾性を有している。また、弾性部４０の自由空間での高さは、受け部材２２と合わせガラス１によって形成される空間の高さと同じかそれより少し高く設定する。
受け部材２２を合わせガラス１に固着する際には、受け部材２２の端子部材２３を収納する空間が、端子部材２３の外部電極３７と合わせガラス１側の封入電極８とがガラス板６ａを介して対向する位置となるように受け部材２２を合わせガラス１に対して位置決めする。そして、受け部材２２と合わせガラス１とを接着剤層１５を介して強固に固着する。
端子部材２３と受け部材２２との接続には、弾性部４０の弾性を利用する。連結部３８を押圧し弾性部４０を弾性変形させながら、端子部材２３を挿入口３３に受け部材２２の溝部３２と連結部３８の突部３９とが嵌合し固定されるまで押込む。溝部３２と突部３９とを嵌合させることが、位置決めの役割も果たす。また、突部３９が溝部３２に嵌合するまで端子部材２３を受け部材２２に差し込むと、端子部材２３の段差部４３が受け部材２２の係合部４２に係合する。このため、端子部材２３に受け部材２２から引き抜く方向に力が働いても、端子部材２３が容易に受け部材２２から外れることはなくなる。さらに、弾性部４０の反力により連結部３８は受け部材２２の天井部３０に圧接される。同時に、外部電極３７は、合わせガラス１の表面に圧接され、受け部材２２と端子部材２３とが強固に固定される。以上により、図１の場合と同様に、外部電極３７は、弾性部４０の反力により合わせガラス１に強固に押付けられ、封入電極８と安定した静電容量結合が得られる。また、受け部材２２と端子部材２３をより強固に接続させることができる。
なお、貫通孔４１から端子部材２３を押しつけると、受け部材２２と端子部材２３との係合が解除される。端子部材２３を押しつけたまま、端子部材２３を挿入方向と逆方向に引っ張ることにより、受け部材２２から取り外すことができる。
以上の構成において、受け部材２、２２、端子部材３、２３の形状・大きさは、上述したものに限られるものではない。例えば、受け部材２、２２の外形を、何らかの外力がかかっても引っかかりにくくするために角を丸めたり、デザイン性も良くしたりするため、山形にしてもよい。さらに、受け部材２、２２を着色して、見栄えを良くすることもできる。また、受け部材２、２２が複数個の端子部材３、２３を挿入できる構造となっていてもよい。また、受け部材２、２２と端子部材３、２３とのそれぞれの嵌合、係合構造も図２、図６に示すものに限定されるものではない。
受け部材２、２２の材料は、特に限定されないが、耐久性や接着剤層１５を形成する接着材料との粘着性を考慮して決定する。例えば、好ましい材料としてポリアミド樹脂が挙げられる。また、製造方法は、切削加工、射出成型でもよく、特に限定されない。
接着剤層１５は、両面粘着材（両面テープ）、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤などが挙げられる。少なくとも端子部材３、２３のそれぞれの弾性部材２０、４０の弾性に対し、長期の使用にも充分な耐久性を発揮できるものを選択する。両面粘着材を用いる場合、接着剤層の厚さは、弾性部２０、４０の弾性を利用できる範囲で端子部材３、２３のサイズを考慮して決定する。接着剤を用いる場合は、合わせガラス１の表面に流れ出たり、端子部材３、２３の耐久性に影響を与えるようなガスが発生しないよう注意を払う必要がある。量産性、作業性を考慮すると両面粘着材の方が好ましい。
端子部材３、２３は、導電性材料であれば特に限定されない。しかし、長期間にわたる安定性や封入電極８との相性を考慮して、少なくとも外部電極１７、３７には金、銀、錫、ニッケルなどの金属メッキをすることが望ましい。金属メッキは、廃棄の際の環境に対する影響を考慮することが望ましい。
端子部材３、２３の外部電極１７、３７と封入電極８の対向する面の面積の大きさは、外部電極１７、３７と封入電極８との距離によって適宜決定する。合わせガラスのガラス板６ａの板厚が厚ければ、面積を大きくし、ガラス板６ａの板厚が薄ければ、面積を小さくしても充分な静電容量結合の性能が得られる。
合わせガラス１が車両用途である場合、ガラス板６ａが車内側になり、受け部材２、２２は、合わせガラス１の車室内側の表面の所定の位置に設けられる。
上述したものは、アンテナ線に関するものであったが、本発明はその他用途、例えばセンサーの信号伝達の導線であっても適用できる。
以上説明したように本発明によれば、従来のコネクタを用いて、合わせガラスに封入された導線とリード線とを静電容量結合を介して導通させる合わせガラスの電線接続構造を提供することができる。

なお、２００５年３月２４日に出願された日本特許出願２００５−８６３０６号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (8)

  1. 合わせガラス内に封入された導線と、合わせガラスの外部側のリード線とを電気的に接続する合わせガラスの電線接続構造において、
    前記電線接続構造は、
    前記合わせガラス内に封入され、前記導線と接続された封入電極と、
    前記合わせガラスとの間に空間を形成しかつ該空間に通じる挿入口を有し、該空間が前記封入電極と対向するように前記合わせガラス表面に設けられた受け部材と、
    前記受け部材の空間に挿入する、導電性材料からなる弾性を有する端子部材と、
    前記リード線に接続されたコネクタとを有し、
    前記端子部材は、前記コネクタと着脱可能な端子片と、前記受け部材に挿入した際に前記空間内で前記端子部材が弾性変形して前記合わせガラスに圧接されかつ前記封入電極と静電容量結合する外部電極とを有し、
    前記コネクタと前記端子片とを接続することにより、前記封入電極と前記外部電極との静電容量結合を介して前記リード線と前記導線とが電気的に接続することを特徴とする合わせガラスの電線接続構造。
  2. 前記受け部材と前記端子部材とは互いに嵌合または係合する構造をそれぞれに有する請求項１に記載の合わせガラスの電線接続構造。
  3. 前記導線はアンテナ線である請求項１または２に記載の合わせガラスの電線接続構造。
  4. 前記合わせガラスは、車両用窓ガラスであり、前記受け部材が車室内側に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の合わせガラスの電線接続構造。
  5. 合わせガラスと、
    前記合わせガラス内に封入された導線と、
    前記合わせガラス内に封入され、前記導線と接続された封入電極と、
    前記合わせガラスとの間に空間を形成しかつ該空間に通じる挿入口を有し、該空間が前記封入電極と対向するように前記合わせガラス表面に設けられた受け部材と、
    前記受け部材の空間に挿入する、導電性材料からなる弾性を有する端子部材とを有し、
    前記端子部材は、合わせガラスの外部側のコネクタと着脱可能な端子片と、前記受け部材に挿入した際に前記空間内で前記端子部材が弾性変形して前記合わせガラスに圧接されかつ前記封入電極と静電容量結合する外部電極とを有することを特徴とする電線接続構造を有する合わせガラス。
  6. 前記受け部材と前記端子部材とは互いに嵌合または係合する構造をそれぞれに有する請求項５に記載の電線接続構造を有する合わせガラス。
  7. 前記導線はアンテナ線である請求項５または６に記載の電線接続構造を有する合わせガラス。
  8. 前記合わせガラスは、車両用窓ガラスであり、前記受け部材が車室内側に設けられている請求項５から７のいずれか一項に記載の電線接続構造を有する合わせガラス。
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