JP2005005150A - 接続キャップ及びそれを用いた電線接続方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電線接続作業性を向上することができ、芯線部の絶縁性能を維持確保することができ、高信頼性の電気的性能を得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。
【解決手段】先端側に閉塞された半球状の奥壁１５を有し、後端側に電線３３の芯線部３３ａを挿入させるための開口１４を有する絶縁性のキャップ本体１２と、キャップ本体１２の内側に挿入され、キャップ本体１２が半径方向に圧縮された際に、キャップ本体１２の周壁１３に食い込んで係止されるとともに、複数の電線３３の芯線部３３ａに接続する導電性のスリーブ２０と、キャップ本体１２の奥壁１５側に充填され、キャップ本体１２が圧縮された際に押し出されて、各電線３３の芯線部３３ａの隙間に浸透する導電性樹脂材料２４と、を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】先端側に閉塞された半球状の奥壁１５を有し、後端側に電線３３の芯線部３３ａを挿入させるための開口１４を有する絶縁性のキャップ本体１２と、キャップ本体１２の内側に挿入され、キャップ本体１２が半径方向に圧縮された際に、キャップ本体１２の周壁１３に食い込んで係止されるとともに、複数の電線３３の芯線部３３ａに接続する導電性のスリーブ２０と、キャップ本体１２の奥壁１５側に充填され、キャップ本体１２が圧縮された際に押し出されて、各電線３３の芯線部３３ａの隙間に浸透する導電性樹脂材料２４と、を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電線の芯線部を外部から絶縁保護するとともに、各電線の芯線部同士をジョイント接続する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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の接続キャップ及びそれを用いた電線接続方法の一例としては、本願出願人により提案された図７に開示されているものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この従来例は、接続作業性、防水性に優れる接続キャップ５０及びそれを用いた電線接続方法を提供するものであり、接続キャップ５０は、複数の電線５９の先端側を挿入させるキャップ本体５１と、キャップ本体５１に充填されて芯線部５９ａとキャップ本体５１の間および被覆部５９ｂの隙間に浸透する絶縁性のシール層５６とから構成されている。
【０００４】
電線５９は、被覆部５９ｂが皮剥きされて芯線部５９ａを露出させたいわゆるスプライス電線であり、芯線部５９ａは、キャップ本体５１に挿入される前に予め圧着、半田付け、溶着又は熱圧着等の各種の方法で接合されている。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、後端側に電線５９端部を挿入させるための開口５３を有した形状である。
【０００５】
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、当て板５５を電線５９に押し当て、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。
【０００６】
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され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。
【０００７】
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され、電線５９と接続キャップ５０とが接続される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２４３５３９号公報（第３−４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の接続キャップ５０及びそれを用いた電線接続方法では、解決すべき以下の問題点がある。
【００１０】
一つには、電線５９を接続キャップ５０に接続する工程が、電線５９の芯線部５９ａを圧着や溶着等により接合するジョイント工程と、シール剤としての未硬化樹脂が充填されたキャップ本体５１に芯線部５９ａを挿入し、各電線５９の芯線部５９ａの間に未硬化樹脂を浸透させる絶縁防水工程と、未硬化樹脂を所定の条件で硬化させる硬化処理工程と、電線５９と当て板５５とにテープ５７を巻回させるテープ巻き工程とから構成されており、電線接続作業が多工程を経て行われるため、時間がかかり、加工コストが高くなるという問題があった。
【００１１】
また、芯線部５９ａを未硬化樹脂に漬けるだけでは、未硬化樹脂が芯線部５９ａとキャップ本体５１の間、被覆部５９ｂの間および芯線部５９ａの間に、完全に浸透しない心配があった。未硬化樹脂を完全に浸透させるために粘度を下げると、接続キャップ５０の開口５３から未硬化樹脂が漏れ出す心配があった。
【００１２】
さらに、接続キャップ５０に挿入される電線５９と接続キャップ５０との間の隙間が大きいと、未硬化樹脂が硬化するまでに時間がかかり、硬化処理工程において歩止まりを生じたり、また、樹脂の硬化後に接続キャップ５０内の電線５９が不用意な外力により動き、シール層５６にクラックなどが生じて、防水性が損なわれ、水等が接続キャップ内５０に浸入したりする心配もあった。
【００１３】
本発明は、上記した点に鑑み、各電線の芯線部の接続、芯線部の絶縁・防水処理及び各電線（被覆部）間の止水処理を同時に行うことにより、工程数を削減し、加工時間を短くして、電線接続作業性を向上することができ、芯線部の絶縁性能を維持確保することができ、高信頼性の電気的性能を得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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一方に奥壁を有し、他方に開口を有する絶縁性のキャップ本体と、該キャップ本体に内装され、該キャップ本体が半径方向に圧縮された際に、該キャップ本体の壁部に食い込んで係止されるとともに、複数の電線の芯線部に接続する導電性の芯線接続部材と、該キャップ本体の奥壁側に充填され、該キャップ本体が圧縮された際に、開口側に押し出され、該電線の芯線部の隙間に浸透する導電性樹脂材料と、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、キャップ本体の壁部が半径方向に圧縮されると、芯線接続部材が軟質材料のキャップ本体に食い込んで係止され、芯線部と芯線接続部材とが電気的に接続するとともに、各電線の芯線部同士がジョイント接続される。また、キャップ本体の奥壁側に充填された導電性樹脂材料が、キャップ本体の奥壁側から開口側に押し出され、芯線部の隙間及び被覆部の隙間に浸透する。
【００１５】
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、前記キャップ本体がポリアミド系樹脂材料で形成されたことを特徴とする。
上記構成によれば、ポリアミド系樹脂は変形しやすく加工性が良好であり、割れ等を生ずることがないから、キャップ本体が半径方向に圧縮された際に、芯線接続部材がキャップ本体に食い込み易くなる。
【００１６】
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、前記導電性樹脂材料が、エポキシ樹脂をベースに導電性粒子が配合された熱硬化型の樹脂材料であることを特徴とする。
上記構成によれば、導電性樹脂材料は高い導電性と接着強度を有するから、芯線部の接触抵抗が低減するとともに、芯線部の間が隙間なく塞がれる。なお、この熱硬化型の樹脂材料は、エポキシ樹脂と、導電性粒子と、硬化剤とからなっており、所定の粘度を有している。
【００１７】
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を用いた電線接続方法であって、前記キャップ本体に前記複数の電線の芯線部を挿入し、ロータリスエージング装置により前記キャップ本体を圧縮し、前記芯線接続部材を該キャップ本体に食い込ませて係止させ、該芯線部と該芯線接続部材とを圧着させ、該複数の電線を該接続キャップに接続することを特徴とする。
上記構成によれば、キャップ本体が均一に圧縮されて、芯線部の電気抵抗にばらつきが生じなくなるとともに、局部的な応力の集中が回避される。キャップ本体が加工時の摩擦熱により６０〜９０℃程度の温度になり、この摩擦熱で芯線部の隙間及び被覆部の隙間で導電性樹脂材料が硬化し、シール層が形成される（従来の硬化処理工程が省略される）。キャップ本体と芯線接続部材とが同時に縮径し、キャップ本体と芯線接続部材の硬さの違いから、芯線接続部材がキャップ本体に食い込んで芯線接続部材の抜け出しが防止され、芯線部のジョイント接続と絶縁・防水処理とが一工程で同時に行われる（従来のジョイント工程と絶縁防水工程とが同時に行われる）。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の接続キャップを用いた電線接続方法において、前記ロータリスエージング装置の相対向するダイス間に、前記接続キャップを先端側から除々に挿入しつつ圧縮することを特徴とする。
上記構成によれば、接続キャップがダイス間に挿入されると（前後に動かされると）、導電性樹脂材料が、キャップ本体の奥壁側から開口端側に除々に押し出され、芯線部の隙間及び被覆部の隙間に満遍なく埋まる。また、キャップ本体が軸方向に延び、キャップ本体の開口端を長く形成する必要がなくなる。
【００１９】
また、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の接続キャップを用いた電線接続方法において、前記ダイスの開口側には、テーパ状のアプローチ部が形成されていて、該アプローチ部にガイドさせながら接続キャップを挿入することを特徴とする。
上記構成によれば、芯線接続部材がキャップ本体の開口側へ押し出される力が低減し、ダイス内に接続キャップが低挿入力でスムーズに挿入される。また、キャップ本体に一度に大きな応力が作用せず、キャップ本体の割れが防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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１〜５の本発明の一実施形態において、接続キャップ１０は、電気回路を構成する回路要素等から引き出された複数の電線３３の芯線部３３ａ同士をジョイント接続するとともに、芯線部３３ａを絶縁保護する接続部品である。接続される電線３３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や、バッテリ等に接続された電線等である。接続される電線数は、回路形態に応じて増減するものであるが、本実施形態では、７本の電線３３の芯線部３３ａが接続キャップ１０によりジョイント接続されるようになっている。
【００２１】
接続される各電線３３は、電線３３端部において被覆部３３ｂが皮剥ぎされ、所望の長さに芯線部３３ａが露出される。芯線部３３ａ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る。このため、接続キャップ１０は、その開口端部１３ａにおいて被覆部３３ｂに密着し、接続キャップ１０内に水が浸入することが防止されるようになっている。各電線３３の芯線部３３ａは、同一方向に向きを揃えられ、適宜撚り合わされて、接続キャップ１０の開口１４側から奥側に挿入されるようになっている。
【００２２】
本発明は、各電線３３の芯線部３３ａ同士のジョイント接続、絶縁・防水処理及び各電線３３間の止水処理を同時に行うことにより、工程数を削減し、加工時間を短くして、加工コストを低減することができ、しかも高信頼性の電気的接続を行うことができる接続キャップ１０及びそれを用いた電線接続方法を提供するものであり、接続キャップ１０は、先端側に閉塞された半球状の奥壁１５を有し、後端側に電線３３の芯線部３３ａを挿入させるための開口１４を有する絶縁性のキャップ本体１２と、キャップ本体１２の内側に挿入され、キャップ本体１２が半径方向に圧縮された際に、キャップ本体１２の周壁（壁部）１３に食い込んで係止されるとともに、複数の電線３３の芯線部３３ａに接続するスリーブ（芯線接続部材）２０と、キャップ本体１２の奥壁１５側に充填され、キャップ本体１２が圧縮された際に押し出されて、各電線３３の芯線部３３ａの隙間に浸透する導電性樹脂材料２４とを備え、キャップ本体１２が、金属製のスリーブ２０より軟らかい材料であるポリアミド系樹脂材料で形成されたことを特徴とするものである。なお、本発明は、スリーブ２０をキャップ本体１２と別体に形成することに制約するものではなく、スリーブ２０をキャップ本体１２にインサート成形にて一体形成してもよい。
【００２３】
シール層２３は、エポキシ樹脂をベースに導電性粒子が配合された熱硬化型の樹脂材料が硬化して形成されたものであり、樹脂により芯線部３３ａの隙間がシールされ、導電性粒子により芯線部３３ａの接触抵抗が低減されるようになっている。なお、樹脂材料は、配合される硬化剤の種類及び量によって、硬化温度や硬化時間が変化するものであるが、本実施の形態では、６０〜９０℃の温度で短時間で硬化するように、硬化剤の種類及び量が定められている。
【００２４】
接続キャップ１０を用いた電線接続方法は、キャップ本体１２に複数の電線３３の芯線部３３ａを挿入した後、図６に示されるロータリスエージング装置２５の相対向する一対のダイス２６，２６間に、キャップ本体１２を先端側から除々に挿入しつつ、キャップ本体１２の周囲を均一に圧縮し、スリーブ２０をキャップ本体１２に食い込ませて係止させ、芯線部３３ａとスリーブ２０とを圧着させ、複数の電線３３を接続キャップ１２に接続することを特徴とするものである。また、一対のダイス２６，２６の開口側には、テーパ状のアプローチ部２６ｂが形成されていて、このアプローチ部２６ｂにガイドさせながら接続キャップ１０を挿入することを特徴とするものである。
【００２５】
以下に、本実施形態の接続キャップ１０の主要構成部分を詳細に説明してから、ロータリスエージング装置２５の構成、接続キャップ１０を用いた電線接続方法について順次説明する。
【００２６】
図１に示されるように、接続キャップ１０は、絶縁性のキャップ本体１２と、導電性のスリーブ２０と、導電性樹脂材料２４とからなっている。キャップ本体１２は、透明又は半透明のポリアミド系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。キャップ本体１２を透明又は半透明としたのは、芯線部３３ａとスリーブ２０の接続状態の良否を一見して識別できるようにするためであるが、本発明はこのような透明又は半透明のキャップ本体１２を用いることに制約するものではなく、不透明のキャップ本体１２を用いて接続キャップ１０を形成することもできる。
【００２７】
ポリアミド系樹脂材料は、耐熱性、耐衝撃性、弾性に優れ、脆性破壊を起こしがたい樹脂材料である。このため、ロータリスエージング装置２５により、キャップ本体１２が圧縮され、金属性のスリーブ２０がキャップ本体１２に食い込んだり、キャップ本体１２が軸方向に延ばされたりしても、キャップ本体１２にクラックが生じたり、割れが発生したりすることはない。
【００２８】
キャップ本体１２の先端側は、奥壁１５が半球状に形成された閉塞端となっており、先端側からの水の浸入が完全に防止されている。奥壁１５が半球状に形成されているから、後述するロータリスエージング装置２５の相対向するダイス２６，２６間に、接続キャップ１０が引っ掛かることなく、スムーズに挿入されるようになっている。
【００２９】
キャップ本体１２の後端側は、開口端となっており、電線３３の芯線部３３ａが挿入されるようになっている。開口端部１３ａには、従来例のようなテープ５７が巻かれる当て板５５は形成されていない。当て板５５を形成しなくても、接続キャップ１０は圧着力によって電線３３に取り付けられ、抜けないようになっているためである。
【００３０】
キャップ本体１２の内側は、芯線部３３ａの収容空間１７（図２）となっており、芯線部３３ａがキャップ本体１２により絶縁保護されるようになっている。キャップ本体１２の内径は、筒状のスリーブ２０の外径よりやや大きい寸法に形成され、スリーブ２０がスムーズに開口１４から奧へ挿入されるようになっている。キャップ本体１２の深さは、スリーブ２０の長さより長く形成されており、スリーブ２０がキャップ本体１２に挿入された際に、スリーブ２０の先端側と後端側とに、それぞれ空間が存するようになっている。
【００３１】
図２に示されるように、先端側の空間は、キャップ本体１２に充填されシール層２３を形成する未硬化の導電性樹脂材料２４の充填部１７ａである。後端側の空間は、電線３３の被覆部３３ｂが圧着される被覆圧着部１７ｂである。被覆圧着部１７ｂは、圧縮により軸方向に延びるため、キャップ本体１２の開口端を長く延ばさなくても、被覆部３３ｂと被覆圧着部１７ｂとの接触面積が確保されるようになっている。
【００３２】
キャップ本体１２の開口１４端側において、被覆部３３ｂの端面とスリーブ２０の後端面とは、隙間１７ｃを介して対面している（図３）。この隙間１７ｃは、キャップ本体１２がロータリスエージング装置２５により圧縮され、キャップ本体１２にスリーブ２０が食い込んだ際に、キャップ本体１２の周壁（壁部）１３の一部が流動して埋まるスペースである。隙間１７ｃにキャップ本体１２の周壁１３の一部が埋まり、キャップ本体１２の内壁に環状凸部１９が形成されると、スリーブ２０は、その後端部を環状凸部１９に当接させることにより、キャップ本体１２からの抜け出しが防止されるようになっている。
【００３３】
スリーブ２０（図２）は、銅等の導電性金属材料からなる筒体であり、電線３３の芯線部３３ａが一方から他方へ挿通されるように、貫通形成されている。スリーブ２０の挿通孔２２の内径は、芯線部３３ａの外径より大きい寸法に形成されている。また、スリーブ２０の開口端部には、テーパ面２１が形成されている。これにより、スリーブ２０内に挿入される芯線部３３ａは、開口端部に引っかからないようにスムーズに挿通されるようになっている。なお、スリーブ２０を筒体とすることに制約するものではなく、一対の圧着片を両側に有する接続部材とすることもでき、軸方向にスリットを有する断面Ｃ字状の接続部材とすることもできる。
【００３４】
スリーブ２０は、キャップ本体１２の開口１４から奥側に挿入されるものであるが、一旦挿入したスリーブ２０が抜け出さないように、キャップ本体１２の内面に予め接着剤を塗布することもできる。この場合、塗布される接着剤には、常温で接着力を有する接着剤が用いられる。
【００３５】
キャップ本体１２に充填され、芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間でシール層２３を形成する熱硬化型の導電性樹脂材料２４は、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型、ノボラック型など）と、導電性粒子（金、銀、ニッケル、銅、カーボンなど）と、硬化剤（ジシアンジアミド、ヘキサメチレンテトラミン、イミダゾールの誘導体、案フッ化ホウ素のアミンなど）とからなっている。
【００３６】
導電性樹脂材料２４の粘度は、３〜３０Ｐａ・ｓ（参考までに、水の粘度は１×１０−３Ｐａ・ｓである）のものが好適に用いられる。粘度が低すぎると、硬化するまでの時間が長くなり電線接続作業性が低下するという問題や、キャップ本体１２の開口端部１３ａから樹脂が垂れるという問題があるためである。他方、粘度が高すぎると、流動性が低下し、キャップ本体１２への充填（注入）に時間がかかり、取扱性が悪くなるという問題があるためである。
【００３７】
キャップ本体１２に充填された未硬化の導電性樹脂材料２４は、ダイス２６とキャップ本体１２の摩擦熱で硬化するように硬化剤の種類及び量が定められている。本実施形態では、硬化温度が６０〜９０℃の温度に設定され、接続キャップ１０がダイス２６により数１００回程度叩かれた後に、短時間で硬化するようになっている。
【００３８】
次に、図６等を参照しながら、接続キャップ１０の圧縮に用いられるロータリスエージング装置２５の主要構成部分について説明する。
【００３９】
ロータリスエージング装置２５のスピンドル３０内には、ダイス２６及びバッカ２８が当接した状態で、可動的に保持されている。本実施形態においては、対向する一対のダイス２６，２６が配置されている。スピンドル３０の中心には、ダイス２６の内面２６ａに挟まれるような格好で加工素材としての接続キャップ１０が配置される（図６には図示せず。図１等参照）。このように、スピンドル３０の回転中心に、接続キャップ１０を配置することで、接続キャップ１０の外周が全周に渡って均一に打撃されるようになっている。
【００４０】
ダイス２６の後端側（接続キャップ１０の挿入側）には（図１，３参照）、テーパ状のアプローチ部２６ｂが形成されていて、このアプローチ部２６ｂにガイドされながら、接続キャップ１０が先端側から除々に圧縮されるようになっている。このため、接続キャップ１０はダイス２６内に低挿入力でスムーズに挿入され、スリーブ２０がキャップ本体１２の開口側へ押し出される力が低減されて、スリーブ２０の抜け出しが防止される。また、キャップ本体１２の充填部１７ａに充填された導電性樹脂材料２４が、キャップ本体１２の開口１４端側に除々に押し出されて、芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間に満遍なく埋まり（浸透し）、電線３３を伝う水がキャップ本体１２内に浸入することが防止されている。
【００４１】
ダイス２６の半径方向外側に配置されたバッカ２８は、ダイス２６とは別体であるが、ダイス２６と協動して旋回し、かつ半径方向（中心方向）に移動できるようになっている。旋回は、図示しないモータでスピンドル３０を回転させることによって行われる。半径方向への移動は、バッカ２８とローラ２９との回転接触によって行われる。
【００４２】
バッカ２８の外周面は、カム面２８ａになっている。このカム面２８ａは、一定の曲率半径に形成されているのではなく、幅方向中央部が半径方向外側に突出している。このため、バッカ２８がローラ２９に回転接触した際に、中央部の突出量に等しい分だけバッカ２８がローラ２９によって半径方向に押し込まれ、ダイス２６が半径方向に移動するようになっている。
【００４３】
スピンドル３０の外周とアウタリング３１との間には、球状のローラ２９が等間隔で配置され、自転自在に軸支されている。ローラ２９の数は、６個であるが、８個であってもよい。ローラ２９の数が多いほど、スピンドル１回転当たりの打撃回数が増加して、接続キャップ１０の加工率が向上する。接続キャップ１０は、ダイス２６により少なくとも数１００回程度は叩かれるようになっている。
【００４４】
上記のロータリスエージング装置２５は以下のように動作する。スピンドル３０を回転させることにより、ダイス２６及びバッカ２８が旋回するとともに、ローラ２９が自転する。バッカ２８は、ダイス２６の半径方向外側に位置しているため、旋回するバッカ２８とローラ２９とが接触し、バッカ２８のカム面２８ａがローラ２９に乗り上げることで、バッカ２８の内面がダイス２６を半径方向内側に押し込み、接続キャップ１０をダイス２６が打撃するようになっている。
【００４５】
バッカ２８とローラ２９とが非接触状態となると、遠心力でバッカ２８が半径方向外側に僅かに飛び出して、ダイス２６が接続キャップ１０から離れた状態となり、ダイス２６による打撃が一旦停止する。再び、バッカ２８とローラ２９とが接触して上記動作が繰り返し行われる。
【００４６】
次に、図３〜図５に基づいて接続キャップ１０を用いた電線接続方法について説明する。
先ず、７本一組の電線３３の端部を揃えた状態で、被覆部３３ｂを皮剥ぎして芯線部３３ａを所定長さ露出させる。芯線部３３ａは、複数の素線が散けないように、適宜軽く撚り合わされてから、接続キャップ１０の開口１４から奥へ挿入される。電線３３は、芯線部３３ａがスリーブ２０内を挿通し、芯線部３３ａの先端側がスリーブ２０から出て、奥壁１５に当接するまで挿入される。芯線部３３ａが奥壁１５に当接すると、スリーブ２０の後端面と被覆部３３ｂの端面とが隙間１７ｃを介して対面する。この隙間１７ｃには、圧縮加工により、キャップ本体１２の周壁１３の一部が埋まり、スリーブ２０の抜け出しが防止されるようになっている。
【００４７】
キャップ本体１２に複数の電線３３の芯線部３３ａを挿入した後、図６に示されるロータリスエージング装置２５の相対向する一対のダイス２６，２６間に、キャップ本体１２を先端側から除々に挿入する（図３）。そうすると、キャップ本体１２に充填された導電性樹脂材料２４は、芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間を浸透して開口側に押し出されつつ、キャップ本体１２は、一対のダイス２６，２６により周壁１３が均一に圧縮され、スリーブ２０がキャップ本体１２に食い込んで係止され、芯線部３３ａとスリーブ２０とが圧着し、導電性樹脂材料２４が芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間を埋めて硬化する。なお、導電性樹脂材料２４は、キャップ本体１２の開口１４から外側に漏れ出ないように、適量の導電性樹脂材料２４が充填されている。
【００４８】
このような構成によれば、ロータリスエージング装置２５によりキャップ本体１２とスリーブ２０とが同時に圧縮され、芯線部３３ａのジョイント接続と絶縁・防水処理とが同時に行われ、接続キャップ１０の接続作業性が向上する。また、ダイス２６によりキャップ本体が数１００回程度打撃され、そのときの摩擦熱により、キャップ本体１２に充填された導電性樹脂材料２４が短時間で硬化し、芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間にシール層２３が形成される。キャップ本体１２とスリーブ２０は硬さの違いから、スリーブ２０がキャップ本体１２に食い込み、スリーブ２０のキャップ本体１２からの抜け出しが防止される。
【００４９】
また、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。
【００５０】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１記載の発明によれば、複数の電線の芯線部をキャップ本体の開口から奥側に挿入した後に、キャップ本体の壁部を半径方向に圧縮することで、芯線接続部材が軟質材料のキャップ本体に食い込んで係止され、芯線部と芯線接続部材とが電気的に接続するとともに、各電線の芯線部同士がジョイント接続する。また、キャップ本体の壁部が半径方向に圧縮された際に、キャップ本体の奥壁側に充填された導電性樹脂材料が、キャップ本体の奥壁側から開口側に押し出され、芯線部の隙間及び被覆部の隙間に浸透する。したがって、芯線接続部材はキャップ本体から抜け出すことが防止され、電線はキャップ本体により絶縁・防水保護され、電気的接続の信頼性が向上する。
【００５１】
また、請求項２記載の発明によれば、ポリアミド系樹脂は変形しやすく加工性が良好であり、割れ等を生ずることがないから、キャップ本体が半径方向に圧縮された際に、芯線接続部材がキャップ本体に食い込み易くなる。したがって、芯線接続部材がキャップ本体から抜け出すことが確実に防止される。
【００５２】
また、請求項３記載の発明によれば、シール層は高導電性と接着強度を有するから、芯線部の接触抵抗が低減するとともに、芯線部の間が隙間なく塞がれる。したがって、芯線部の電気的性能が向上し、また防水性が高まる。
【００５３】
また、請求項４記載の発明によれば、接続キャップの圧縮にロータリスエージング装置を用いたことで、キャップ本体が半径方向に均一に圧縮され、局部的な応力の集中が回避されるとともに、導電性樹脂材料はスムーズに押し出され、芯線部の隙間が満遍に埋まり、また、圧縮時の摩擦熱によって導電性樹脂材料が硬化してシール層が形成される。キャップ本体と芯線接続部材の硬さの違いから、芯線接続部材がキャップ本体に食い込んで芯線接続部材の抜け出しが防止され、芯線部のジョイント接続と絶縁・防水処理とが一工程で同時に行われる。したがって、接続キャップの加工性に加えて、電線接続作業性が従来に比べて大幅に向上する。また、絶縁防水性が向上するとともに、電気的接続の信頼性が向上する。
【００５４】
また、請求項５記載の発明によれば、導電性樹脂材料が、キャップ本体の奥壁側から開口端側に除々に押し出されて、芯線部の隙間に満遍なく埋まる。したがって、防水性が向上するとともに、導電性粒子を介して芯線部が接触して接触抵抗が低下する。
【００５５】
また、請求項６記載の発明によれば、芯線接続部材がキャップ本体の開口側へ押し出される力が低減し、ダイス内に接続キャップが低挿入力でスムーズに挿入することができる。したがって、電線接続作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接続キャップの一実施形態を示す分解図である。
【図２】図１に示される接続キャップを示す断面図である。
【図３】同じく接続キャップの加工状態を示す一部断面図である。
【図４】加工終了後の接続キャップと電線とを示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図６】接続キャップの外周を圧縮成形するロータリスエージング装置の主要部の正面図である。
【図７】従来の接続キャップの一例が示された一部断面図である。
【符号の説明】
１０ 接続キャップ
１２ キャップ本体
１３ 周壁（壁部）
１４ 開口
１５ 奥壁
２０ スリーブ（芯線接続部材）
２３ シール層
２４ 導電性樹脂材料
２０ ロータリスエージング装置
２６ ダイス
３３ 電線
３３ａ 芯線部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電線の芯線部を外部から絶縁保護するとともに、各電線の芯線部同士をジョイント接続する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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の接続キャップ及びそれを用いた電線接続方法の一例としては、本願出願人により提案された図７に開示されているものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この従来例は、接続作業性、防水性に優れる接続キャップ５０及びそれを用いた電線接続方法を提供するものであり、接続キャップ５０は、複数の電線５９の先端側を挿入させるキャップ本体５１と、キャップ本体５１に充填されて芯線部５９ａとキャップ本体５１の間および被覆部５９ｂの隙間に浸透する絶縁性のシール層５６とから構成されている。
【０００４】
電線５９は、被覆部５９ｂが皮剥きされて芯線部５９ａを露出させたいわゆるスプライス電線であり、芯線部５９ａは、キャップ本体５１に挿入される前に予め圧着、半田付け、溶着又は熱圧着等の各種の方法で接合されている。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、後端側に電線５９端部を挿入させるための開口５３を有した形状である。
【０００５】
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、当て板５５を電線５９に押し当て、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。
【０００６】
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され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。
【０００７】
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され、電線５９と接続キャップ５０とが接続される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２４３５３９号公報（第３−４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の接続キャップ５０及びそれを用いた電線接続方法では、解決すべき以下の問題点がある。
【００１０】
一つには、電線５９を接続キャップ５０に接続する工程が、電線５９の芯線部５９ａを圧着や溶着等により接合するジョイント工程と、シール剤としての未硬化樹脂が充填されたキャップ本体５１に芯線部５９ａを挿入し、各電線５９の芯線部５９ａの間に未硬化樹脂を浸透させる絶縁防水工程と、未硬化樹脂を所定の条件で硬化させる硬化処理工程と、電線５９と当て板５５とにテープ５７を巻回させるテープ巻き工程とから構成されており、電線接続作業が多工程を経て行われるため、時間がかかり、加工コストが高くなるという問題があった。
【００１１】
また、芯線部５９ａを未硬化樹脂に漬けるだけでは、未硬化樹脂が芯線部５９ａとキャップ本体５１の間、被覆部５９ｂの間および芯線部５９ａの間に、完全に浸透しない心配があった。未硬化樹脂を完全に浸透させるために粘度を下げると、接続キャップ５０の開口５３から未硬化樹脂が漏れ出す心配があった。
【００１２】
さらに、接続キャップ５０に挿入される電線５９と接続キャップ５０との間の隙間が大きいと、未硬化樹脂が硬化するまでに時間がかかり、硬化処理工程において歩止まりを生じたり、また、樹脂の硬化後に接続キャップ５０内の電線５９が不用意な外力により動き、シール層５６にクラックなどが生じて、防水性が損なわれ、水等が接続キャップ内５０に浸入したりする心配もあった。
【００１３】
本発明は、上記した点に鑑み、各電線の芯線部の接続、芯線部の絶縁・防水処理及び各電線（被覆部）間の止水処理を同時に行うことにより、工程数を削減し、加工時間を短くして、電線接続作業性を向上することができ、芯線部の絶縁性能を維持確保することができ、高信頼性の電気的性能を得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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一方に奥壁を有し、他方に開口を有する絶縁性のキャップ本体と、該キャップ本体に内装され、該キャップ本体が半径方向に圧縮された際に、該キャップ本体の壁部に食い込んで係止されるとともに、複数の電線の芯線部に接続する導電性の芯線接続部材と、該キャップ本体の奥壁側に充填され、該キャップ本体が圧縮された際に、開口側に押し出され、該電線の芯線部の隙間に浸透する導電性樹脂材料と、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、キャップ本体の壁部が半径方向に圧縮されると、芯線接続部材が軟質材料のキャップ本体に食い込んで係止され、芯線部と芯線接続部材とが電気的に接続するとともに、各電線の芯線部同士がジョイント接続される。また、キャップ本体の奥壁側に充填された導電性樹脂材料が、キャップ本体の奥壁側から開口側に押し出され、芯線部の隙間及び被覆部の隙間に浸透する。
【００１５】
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、前記キャップ本体がポリアミド系樹脂材料で形成されたことを特徴とする。
上記構成によれば、ポリアミド系樹脂は変形しやすく加工性が良好であり、割れ等を生ずることがないから、キャップ本体が半径方向に圧縮された際に、芯線接続部材がキャップ本体に食い込み易くなる。
【００１６】
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、前記導電性樹脂材料が、エポキシ樹脂をベースに導電性粒子が配合された熱硬化型の樹脂材料であることを特徴とする。
上記構成によれば、導電性樹脂材料は高い導電性と接着強度を有するから、芯線部の接触抵抗が低減するとともに、芯線部の間が隙間なく塞がれる。なお、この熱硬化型の樹脂材料は、エポキシ樹脂と、導電性粒子と、硬化剤とからなっており、所定の粘度を有している。
【００１７】
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を用いた電線接続方法であって、前記キャップ本体に前記複数の電線の芯線部を挿入し、ロータリスエージング装置により前記キャップ本体を圧縮し、前記芯線接続部材を該キャップ本体に食い込ませて係止させ、該芯線部と該芯線接続部材とを圧着させ、該複数の電線を該接続キャップに接続することを特徴とする。
上記構成によれば、キャップ本体が均一に圧縮されて、芯線部の電気抵抗にばらつきが生じなくなるとともに、局部的な応力の集中が回避される。キャップ本体が加工時の摩擦熱により６０〜９０℃程度の温度になり、この摩擦熱で芯線部の隙間及び被覆部の隙間で導電性樹脂材料が硬化し、シール層が形成される（従来の硬化処理工程が省略される）。キャップ本体と芯線接続部材とが同時に縮径し、キャップ本体と芯線接続部材の硬さの違いから、芯線接続部材がキャップ本体に食い込んで芯線接続部材の抜け出しが防止され、芯線部のジョイント接続と絶縁・防水処理とが一工程で同時に行われる（従来のジョイント工程と絶縁防水工程とが同時に行われる）。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の接続キャップを用いた電線接続方法において、前記ロータリスエージング装置の相対向するダイス間に、前記接続キャップを先端側から除々に挿入しつつ圧縮することを特徴とする。
上記構成によれば、接続キャップがダイス間に挿入されると（前後に動かされると）、導電性樹脂材料が、キャップ本体の奥壁側から開口端側に除々に押し出され、芯線部の隙間及び被覆部の隙間に満遍なく埋まる。また、キャップ本体が軸方向に延び、キャップ本体の開口端を長く形成する必要がなくなる。
【００１９】
また、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の接続キャップを用いた電線接続方法において、前記ダイスの開口側には、テーパ状のアプローチ部が形成されていて、該アプローチ部にガイドさせながら接続キャップを挿入することを特徴とする。
上記構成によれば、芯線接続部材がキャップ本体の開口側へ押し出される力が低減し、ダイス内に接続キャップが低挿入力でスムーズに挿入される。また、キャップ本体に一度に大きな応力が作用せず、キャップ本体の割れが防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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１〜５の本発明の一実施形態において、接続キャップ１０は、電気回路を構成する回路要素等から引き出された複数の電線３３の芯線部３３ａ同士をジョイント接続するとともに、芯線部３３ａを絶縁保護する接続部品である。接続される電線３３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や、バッテリ等に接続された電線等である。接続される電線数は、回路形態に応じて増減するものであるが、本実施形態では、７本の電線３３の芯線部３３ａが接続キャップ１０によりジョイント接続されるようになっている。
【００２１】
接続される各電線３３は、電線３３端部において被覆部３３ｂが皮剥ぎされ、所望の長さに芯線部３３ａが露出される。芯線部３３ａ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る。このため、接続キャップ１０は、その開口端部１３ａにおいて被覆部３３ｂに密着し、接続キャップ１０内に水が浸入することが防止されるようになっている。各電線３３の芯線部３３ａは、同一方向に向きを揃えられ、適宜撚り合わされて、接続キャップ１０の開口１４側から奥側に挿入されるようになっている。
【００２２】
本発明は、各電線３３の芯線部３３ａ同士のジョイント接続、絶縁・防水処理及び各電線３３間の止水処理を同時に行うことにより、工程数を削減し、加工時間を短くして、加工コストを低減することができ、しかも高信頼性の電気的接続を行うことができる接続キャップ１０及びそれを用いた電線接続方法を提供するものであり、接続キャップ１０は、先端側に閉塞された半球状の奥壁１５を有し、後端側に電線３３の芯線部３３ａを挿入させるための開口１４を有する絶縁性のキャップ本体１２と、キャップ本体１２の内側に挿入され、キャップ本体１２が半径方向に圧縮された際に、キャップ本体１２の周壁（壁部）１３に食い込んで係止されるとともに、複数の電線３３の芯線部３３ａに接続するスリーブ（芯線接続部材）２０と、キャップ本体１２の奥壁１５側に充填され、キャップ本体１２が圧縮された際に押し出されて、各電線３３の芯線部３３ａの隙間に浸透する導電性樹脂材料２４とを備え、キャップ本体１２が、金属製のスリーブ２０より軟らかい材料であるポリアミド系樹脂材料で形成されたことを特徴とするものである。なお、本発明は、スリーブ２０をキャップ本体１２と別体に形成することに制約するものではなく、スリーブ２０をキャップ本体１２にインサート成形にて一体形成してもよい。
【００２３】
シール層２３は、エポキシ樹脂をベースに導電性粒子が配合された熱硬化型の樹脂材料が硬化して形成されたものであり、樹脂により芯線部３３ａの隙間がシールされ、導電性粒子により芯線部３３ａの接触抵抗が低減されるようになっている。なお、樹脂材料は、配合される硬化剤の種類及び量によって、硬化温度や硬化時間が変化するものであるが、本実施の形態では、６０〜９０℃の温度で短時間で硬化するように、硬化剤の種類及び量が定められている。
【００２４】
接続キャップ１０を用いた電線接続方法は、キャップ本体１２に複数の電線３３の芯線部３３ａを挿入した後、図６に示されるロータリスエージング装置２５の相対向する一対のダイス２６，２６間に、キャップ本体１２を先端側から除々に挿入しつつ、キャップ本体１２の周囲を均一に圧縮し、スリーブ２０をキャップ本体１２に食い込ませて係止させ、芯線部３３ａとスリーブ２０とを圧着させ、複数の電線３３を接続キャップ１２に接続することを特徴とするものである。また、一対のダイス２６，２６の開口側には、テーパ状のアプローチ部２６ｂが形成されていて、このアプローチ部２６ｂにガイドさせながら接続キャップ１０を挿入することを特徴とするものである。
【００２５】
以下に、本実施形態の接続キャップ１０の主要構成部分を詳細に説明してから、ロータリスエージング装置２５の構成、接続キャップ１０を用いた電線接続方法について順次説明する。
【００２６】
図１に示されるように、接続キャップ１０は、絶縁性のキャップ本体１２と、導電性のスリーブ２０と、導電性樹脂材料２４とからなっている。キャップ本体１２は、透明又は半透明のポリアミド系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。キャップ本体１２を透明又は半透明としたのは、芯線部３３ａとスリーブ２０の接続状態の良否を一見して識別できるようにするためであるが、本発明はこのような透明又は半透明のキャップ本体１２を用いることに制約するものではなく、不透明のキャップ本体１２を用いて接続キャップ１０を形成することもできる。
【００２７】
ポリアミド系樹脂材料は、耐熱性、耐衝撃性、弾性に優れ、脆性破壊を起こしがたい樹脂材料である。このため、ロータリスエージング装置２５により、キャップ本体１２が圧縮され、金属性のスリーブ２０がキャップ本体１２に食い込んだり、キャップ本体１２が軸方向に延ばされたりしても、キャップ本体１２にクラックが生じたり、割れが発生したりすることはない。
【００２８】
キャップ本体１２の先端側は、奥壁１５が半球状に形成された閉塞端となっており、先端側からの水の浸入が完全に防止されている。奥壁１５が半球状に形成されているから、後述するロータリスエージング装置２５の相対向するダイス２６，２６間に、接続キャップ１０が引っ掛かることなく、スムーズに挿入されるようになっている。
【００２９】
キャップ本体１２の後端側は、開口端となっており、電線３３の芯線部３３ａが挿入されるようになっている。開口端部１３ａには、従来例のようなテープ５７が巻かれる当て板５５は形成されていない。当て板５５を形成しなくても、接続キャップ１０は圧着力によって電線３３に取り付けられ、抜けないようになっているためである。
【００３０】
キャップ本体１２の内側は、芯線部３３ａの収容空間１７（図２）となっており、芯線部３３ａがキャップ本体１２により絶縁保護されるようになっている。キャップ本体１２の内径は、筒状のスリーブ２０の外径よりやや大きい寸法に形成され、スリーブ２０がスムーズに開口１４から奧へ挿入されるようになっている。キャップ本体１２の深さは、スリーブ２０の長さより長く形成されており、スリーブ２０がキャップ本体１２に挿入された際に、スリーブ２０の先端側と後端側とに、それぞれ空間が存するようになっている。
【００３１】
図２に示されるように、先端側の空間は、キャップ本体１２に充填されシール層２３を形成する未硬化の導電性樹脂材料２４の充填部１７ａである。後端側の空間は、電線３３の被覆部３３ｂが圧着される被覆圧着部１７ｂである。被覆圧着部１７ｂは、圧縮により軸方向に延びるため、キャップ本体１２の開口端を長く延ばさなくても、被覆部３３ｂと被覆圧着部１７ｂとの接触面積が確保されるようになっている。
【００３２】
キャップ本体１２の開口１４端側において、被覆部３３ｂの端面とスリーブ２０の後端面とは、隙間１７ｃを介して対面している（図３）。この隙間１７ｃは、キャップ本体１２がロータリスエージング装置２５により圧縮され、キャップ本体１２にスリーブ２０が食い込んだ際に、キャップ本体１２の周壁（壁部）１３の一部が流動して埋まるスペースである。隙間１７ｃにキャップ本体１２の周壁１３の一部が埋まり、キャップ本体１２の内壁に環状凸部１９が形成されると、スリーブ２０は、その後端部を環状凸部１９に当接させることにより、キャップ本体１２からの抜け出しが防止されるようになっている。
【００３３】
スリーブ２０（図２）は、銅等の導電性金属材料からなる筒体であり、電線３３の芯線部３３ａが一方から他方へ挿通されるように、貫通形成されている。スリーブ２０の挿通孔２２の内径は、芯線部３３ａの外径より大きい寸法に形成されている。また、スリーブ２０の開口端部には、テーパ面２１が形成されている。これにより、スリーブ２０内に挿入される芯線部３３ａは、開口端部に引っかからないようにスムーズに挿通されるようになっている。なお、スリーブ２０を筒体とすることに制約するものではなく、一対の圧着片を両側に有する接続部材とすることもでき、軸方向にスリットを有する断面Ｃ字状の接続部材とすることもできる。
【００３４】
スリーブ２０は、キャップ本体１２の開口１４から奥側に挿入されるものであるが、一旦挿入したスリーブ２０が抜け出さないように、キャップ本体１２の内面に予め接着剤を塗布することもできる。この場合、塗布される接着剤には、常温で接着力を有する接着剤が用いられる。
【００３５】
キャップ本体１２に充填され、芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間でシール層２３を形成する熱硬化型の導電性樹脂材料２４は、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型、ノボラック型など）と、導電性粒子（金、銀、ニッケル、銅、カーボンなど）と、硬化剤（ジシアンジアミド、ヘキサメチレンテトラミン、イミダゾールの誘導体、案フッ化ホウ素のアミンなど）とからなっている。
【００３６】
導電性樹脂材料２４の粘度は、３〜３０Ｐａ・ｓ（参考までに、水の粘度は１×１０−３Ｐａ・ｓである）のものが好適に用いられる。粘度が低すぎると、硬化するまでの時間が長くなり電線接続作業性が低下するという問題や、キャップ本体１２の開口端部１３ａから樹脂が垂れるという問題があるためである。他方、粘度が高すぎると、流動性が低下し、キャップ本体１２への充填（注入）に時間がかかり、取扱性が悪くなるという問題があるためである。
【００３７】
キャップ本体１２に充填された未硬化の導電性樹脂材料２４は、ダイス２６とキャップ本体１２の摩擦熱で硬化するように硬化剤の種類及び量が定められている。本実施形態では、硬化温度が６０〜９０℃の温度に設定され、接続キャップ１０がダイス２６により数１００回程度叩かれた後に、短時間で硬化するようになっている。
【００３８】
次に、図６等を参照しながら、接続キャップ１０の圧縮に用いられるロータリスエージング装置２５の主要構成部分について説明する。
【００３９】
ロータリスエージング装置２５のスピンドル３０内には、ダイス２６及びバッカ２８が当接した状態で、可動的に保持されている。本実施形態においては、対向する一対のダイス２６，２６が配置されている。スピンドル３０の中心には、ダイス２６の内面２６ａに挟まれるような格好で加工素材としての接続キャップ１０が配置される（図６には図示せず。図１等参照）。このように、スピンドル３０の回転中心に、接続キャップ１０を配置することで、接続キャップ１０の外周が全周に渡って均一に打撃されるようになっている。
【００４０】
ダイス２６の後端側（接続キャップ１０の挿入側）には（図１，３参照）、テーパ状のアプローチ部２６ｂが形成されていて、このアプローチ部２６ｂにガイドされながら、接続キャップ１０が先端側から除々に圧縮されるようになっている。このため、接続キャップ１０はダイス２６内に低挿入力でスムーズに挿入され、スリーブ２０がキャップ本体１２の開口側へ押し出される力が低減されて、スリーブ２０の抜け出しが防止される。また、キャップ本体１２の充填部１７ａに充填された導電性樹脂材料２４が、キャップ本体１２の開口１４端側に除々に押し出されて、芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間に満遍なく埋まり（浸透し）、電線３３を伝う水がキャップ本体１２内に浸入することが防止されている。
【００４１】
ダイス２６の半径方向外側に配置されたバッカ２８は、ダイス２６とは別体であるが、ダイス２６と協動して旋回し、かつ半径方向（中心方向）に移動できるようになっている。旋回は、図示しないモータでスピンドル３０を回転させることによって行われる。半径方向への移動は、バッカ２８とローラ２９との回転接触によって行われる。
【００４２】
バッカ２８の外周面は、カム面２８ａになっている。このカム面２８ａは、一定の曲率半径に形成されているのではなく、幅方向中央部が半径方向外側に突出している。このため、バッカ２８がローラ２９に回転接触した際に、中央部の突出量に等しい分だけバッカ２８がローラ２９によって半径方向に押し込まれ、ダイス２６が半径方向に移動するようになっている。
【００４３】
スピンドル３０の外周とアウタリング３１との間には、球状のローラ２９が等間隔で配置され、自転自在に軸支されている。ローラ２９の数は、６個であるが、８個であってもよい。ローラ２９の数が多いほど、スピンドル１回転当たりの打撃回数が増加して、接続キャップ１０の加工率が向上する。接続キャップ１０は、ダイス２６により少なくとも数１００回程度は叩かれるようになっている。
【００４４】
上記のロータリスエージング装置２５は以下のように動作する。スピンドル３０を回転させることにより、ダイス２６及びバッカ２８が旋回するとともに、ローラ２９が自転する。バッカ２８は、ダイス２６の半径方向外側に位置しているため、旋回するバッカ２８とローラ２９とが接触し、バッカ２８のカム面２８ａがローラ２９に乗り上げることで、バッカ２８の内面がダイス２６を半径方向内側に押し込み、接続キャップ１０をダイス２６が打撃するようになっている。
【００４５】
バッカ２８とローラ２９とが非接触状態となると、遠心力でバッカ２８が半径方向外側に僅かに飛び出して、ダイス２６が接続キャップ１０から離れた状態となり、ダイス２６による打撃が一旦停止する。再び、バッカ２８とローラ２９とが接触して上記動作が繰り返し行われる。
【００４６】
次に、図３〜図５に基づいて接続キャップ１０を用いた電線接続方法について説明する。
先ず、７本一組の電線３３の端部を揃えた状態で、被覆部３３ｂを皮剥ぎして芯線部３３ａを所定長さ露出させる。芯線部３３ａは、複数の素線が散けないように、適宜軽く撚り合わされてから、接続キャップ１０の開口１４から奥へ挿入される。電線３３は、芯線部３３ａがスリーブ２０内を挿通し、芯線部３３ａの先端側がスリーブ２０から出て、奥壁１５に当接するまで挿入される。芯線部３３ａが奥壁１５に当接すると、スリーブ２０の後端面と被覆部３３ｂの端面とが隙間１７ｃを介して対面する。この隙間１７ｃには、圧縮加工により、キャップ本体１２の周壁１３の一部が埋まり、スリーブ２０の抜け出しが防止されるようになっている。
【００４７】
キャップ本体１２に複数の電線３３の芯線部３３ａを挿入した後、図６に示されるロータリスエージング装置２５の相対向する一対のダイス２６，２６間に、キャップ本体１２を先端側から除々に挿入する（図３）。そうすると、キャップ本体１２に充填された導電性樹脂材料２４は、芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間を浸透して開口側に押し出されつつ、キャップ本体１２は、一対のダイス２６，２６により周壁１３が均一に圧縮され、スリーブ２０がキャップ本体１２に食い込んで係止され、芯線部３３ａとスリーブ２０とが圧着し、導電性樹脂材料２４が芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間を埋めて硬化する。なお、導電性樹脂材料２４は、キャップ本体１２の開口１４から外側に漏れ出ないように、適量の導電性樹脂材料２４が充填されている。
【００４８】
このような構成によれば、ロータリスエージング装置２５によりキャップ本体１２とスリーブ２０とが同時に圧縮され、芯線部３３ａのジョイント接続と絶縁・防水処理とが同時に行われ、接続キャップ１０の接続作業性が向上する。また、ダイス２６によりキャップ本体が数１００回程度打撃され、そのときの摩擦熱により、キャップ本体１２に充填された導電性樹脂材料２４が短時間で硬化し、芯線部３３ａの隙間及び被覆部３３ｂの隙間にシール層２３が形成される。キャップ本体１２とスリーブ２０は硬さの違いから、スリーブ２０がキャップ本体１２に食い込み、スリーブ２０のキャップ本体１２からの抜け出しが防止される。
【００４９】
また、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。
【００５０】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１記載の発明によれば、複数の電線の芯線部をキャップ本体の開口から奥側に挿入した後に、キャップ本体の壁部を半径方向に圧縮することで、芯線接続部材が軟質材料のキャップ本体に食い込んで係止され、芯線部と芯線接続部材とが電気的に接続するとともに、各電線の芯線部同士がジョイント接続する。また、キャップ本体の壁部が半径方向に圧縮された際に、キャップ本体の奥壁側に充填された導電性樹脂材料が、キャップ本体の奥壁側から開口側に押し出され、芯線部の隙間及び被覆部の隙間に浸透する。したがって、芯線接続部材はキャップ本体から抜け出すことが防止され、電線はキャップ本体により絶縁・防水保護され、電気的接続の信頼性が向上する。
【００５１】
また、請求項２記載の発明によれば、ポリアミド系樹脂は変形しやすく加工性が良好であり、割れ等を生ずることがないから、キャップ本体が半径方向に圧縮された際に、芯線接続部材がキャップ本体に食い込み易くなる。したがって、芯線接続部材がキャップ本体から抜け出すことが確実に防止される。
【００５２】
また、請求項３記載の発明によれば、シール層は高導電性と接着強度を有するから、芯線部の接触抵抗が低減するとともに、芯線部の間が隙間なく塞がれる。したがって、芯線部の電気的性能が向上し、また防水性が高まる。
【００５３】
また、請求項４記載の発明によれば、接続キャップの圧縮にロータリスエージング装置を用いたことで、キャップ本体が半径方向に均一に圧縮され、局部的な応力の集中が回避されるとともに、導電性樹脂材料はスムーズに押し出され、芯線部の隙間が満遍に埋まり、また、圧縮時の摩擦熱によって導電性樹脂材料が硬化してシール層が形成される。キャップ本体と芯線接続部材の硬さの違いから、芯線接続部材がキャップ本体に食い込んで芯線接続部材の抜け出しが防止され、芯線部のジョイント接続と絶縁・防水処理とが一工程で同時に行われる。したがって、接続キャップの加工性に加えて、電線接続作業性が従来に比べて大幅に向上する。また、絶縁防水性が向上するとともに、電気的接続の信頼性が向上する。
【００５４】
また、請求項５記載の発明によれば、導電性樹脂材料が、キャップ本体の奥壁側から開口端側に除々に押し出されて、芯線部の隙間に満遍なく埋まる。したがって、防水性が向上するとともに、導電性粒子を介して芯線部が接触して接触抵抗が低下する。
【００５５】
また、請求項６記載の発明によれば、芯線接続部材がキャップ本体の開口側へ押し出される力が低減し、ダイス内に接続キャップが低挿入力でスムーズに挿入することができる。したがって、電線接続作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接続キャップの一実施形態を示す分解図である。
【図２】図１に示される接続キャップを示す断面図である。
【図３】同じく接続キャップの加工状態を示す一部断面図である。
【図４】加工終了後の接続キャップと電線とを示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図６】接続キャップの外周を圧縮成形するロータリスエージング装置の主要部の正面図である。
【図７】従来の接続キャップの一例が示された一部断面図である。
【符号の説明】
１０ 接続キャップ
１２ キャップ本体
１３ 周壁（壁部）
１４ 開口
１５ 奥壁
２０ スリーブ（芯線接続部材）
２３ シール層
２４ 導電性樹脂材料
２０ ロータリスエージング装置
２６ ダイス
３３ 電線
３３ａ 芯線部
Claims (6)
- 一方に奥壁を有し、他方に開口を有する絶縁性のキャップ本体と、該キャップ本体に内装され、該キャップ本体が半径方向に圧縮された際に、該キャップ本体の壁部に食い込んで係止されるとともに、複数の電線の芯線部に接続する導電性の芯線接続部材と、該キャップ本体の奥壁側に充填され、該キャップ本体が圧縮された際に、開口側に押し出され、該電線の芯線部の隙間に浸透する導電性樹脂材料と、を備えたことを特徴とする接続キャップ。
- 前記キャップ本体がポリアミド系樹脂材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の接続キャップ。
- 前記導電性樹脂材料が、エポキシ樹脂をベースに導電性粒子が配合された熱硬化型の樹脂材料であることを特徴とする請求項１又は２記載の接続キャップ。
- 請求項１〜３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、前記キャップ本体に前記複数の電線の芯線部を挿入し、ロータリスエージング装置により前記キャップ本体を圧縮し、前記芯線接続部材を該キャップ本体に食い込ませて係止させ、該芯線部と該芯線接続部材とを圧着させ、該複数の電線を該接続キャップに接続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。
- 前記ロータリスエージング装置の相対向するダイス間に、前記接続キャップを先端側から除々に挿入しつつ圧縮することを特徴とする請求項４記載の接続キャップを用いた電線接続方法。
- 前記ダイスの開口側には、テーパ状のアプローチ部が形成されていて、該アプローチ部にガイドさせながら接続キャップを挿入することを特徴とする請求項４又は５記載の接続キャップを用いた電線接続方法。
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