JP2019102360A

JP2019102360A - 電線と回路基板との接続構造

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Publication number: JP2019102360A
Application number: JP2017234508A
Authority: JP
Inventors: 雅仁尾崎; Masahito Ozaki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-06-24
Also published as: DE102018220459A1; US20190173202A1; CN109888533A

Abstract

【課題】電線と回路基板とを単純な構造によって接続可能である、電線と回路基板との接続構造を提供すること。【解決手段】この接続構造１は、導体芯線１１が絶縁体１２に被覆された電線１０をクランプ部材３０を用いて回路基板２０に接続するための接続構造である。クランプ部材３０は、回路基板２０に設けられて回路２１に繋がる第１導体板４０と、第１導体板４０との間に電線１０を挟んだ状態で第１導体板４０に少なくとも一部が接触するように取り付けられる第２導体板５０と、を有する。第２導体板５０は、電線１０に対面する側の表面に電線１０に向かって突出する突起５５を有し、第１導体板４０に取り付けられるとき、突起５５が絶縁体１２を貫通して導体芯線１１に接触するように構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、導体芯線を絶縁体で被覆した電線を回路基板に接続するための接続構造に関する。

従来から、電線と回路基板とを接続するための種々の接続構造が知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。例えば、従来の接続構造の一つでは、回路基板に実装されたコネクタと、電線の端末に取り付けられたコネクタと、を嵌合させることにより、電線と回路基板とが接続されるようになっている（特許文献１を参照）。

特開２００６−２０３９７６号公報特許第４２４２８８５号公報

しかしながら、上述した従来の接続構造のようなコネクタ接続の場合、回路基板と電線との双方にコネクタを付ける分だけ部品点数が増大し、接続構造そのものが大型化・複雑化することになる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電線と回路基板とを単純な構造によって接続可能な電線と回路基板との接続構造、を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電線と回路基板との接続構造は、下記（１）及び（２）を特徴としている。
（１）
導体芯線が絶縁体に被覆された電線をクランプ部材を用いて回路基板に接続するための接続構造であって、
前記クランプ部材は、
前記回路基板に設けられて回路に繋がる第１導体板と、前記第１導体板との間に前記電線を挟んだ状態で前記第１導体板に少なくとも一部が接触するように取り付けられる第２導体板と、を有し、
前記第１導体板及び前記第２導体板の少なくとも一方は、
前記電線に対面する側の表面に前記電線に向かって突出する突起を有し、前記第１導体板に前記第２導体板が取り付けられるとき、前記突起が前記絶縁体を貫通して前記導体芯線に接触するように構成された、
電線と回路基板との接続構造であること。
（２）
上記（１）に記載の接続構造において、
前記第１導体板及び前記第２導体板の少なくとも一方は、
前記突起として、該第１導体板及び該第２導体板の一部を前記電線に向けて片持ち梁状に打ち抜いた切り起こし突起を有する、
電線と回路基板との接続構造であること。

上記（１）の構成の接続構造によれば、回路基板に設けられた第１導体板と、第２導体板と、の間に電線を挟んだ状態で、第１導体板と第２導体板とを組み付けると、第１導体板及び第２導体板の少なくとも一方に設けられた突起が、電線の絶縁体を貫通して導体芯線に接触する。これにより、例えば、第１導体板に突起が設けられていれば、電線の導体芯線、第１導体板の突起、第１導体板、及び、第１導体板に繋がる回路基板上の回路をこの順に繋ぐ導電経路が、形成される。また、例えば、第２導体板に突起が設けられていれば、電線の導体芯線、第２導体板の突起、第２導体板と第１導体板との接触箇所、第１導体板、及び、第１導体板に繋がる回路基板上の回路をこの順に繋ぐ導電経路が、形成される。第１導体板及び第２導体板の双方に突起が設けられていれば、上述した導電経路の双方が、形成される。そして、これら導電経路に沿って、電線と回路との間が導通することになる。よって、上述した従来の接続構造のようにコネクタ等を要することなく、電線と回路基板とを電気的に接続できる。

したがって、本構成の電線と回路基板との接続構造は、従来の接続構造に比べて単純な構造により、電線と回路基板とを接続可能である。

上記（２）の構成の接続構造によれば、第１導体板及び第２導体板の少なくとも一方に形成した切り起こし突起を用いて、電線の絶縁体の貫通と、導体芯線と突起との間の導通と、がなされる。よって、第１導体板及び第２導体板の少なくとも一方の一部を片持ち梁状に打ち抜くという比較的単純な工法により、任意の箇所に任意の数の突起を形成できる。

本発明によれば、電線と回路基板とを単純な構造によって接続可能である、電線と回路基板との接続構造を提供できる。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る電線と回路基板との接続構造を示す斜視図である。図２（ａ）は、第１導体板に対して第２導体板を取り付ける前の状態を示す横断面図であり、図２（ｂ）は、第１導体板に対して第２導体板が取り付けられることで、それらの間に電線が固定された状態を示す横断面図である。図３は、第２導体板の突起が切り起こし突起である場合における切り起こし突起の周辺を拡大して示す横断面図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電線と回路基板との接続構造１について説明する。

図１及び図２に示すように、この接続構造１は、電線１０と回路基板２０とをクランプ部材３０を用いて接続するための接続構造である。以下、電線１０、回路基板２０、及びクランプ部材３０の構造について順に説明していく。

図１及び図２に示すように、電線１０は、断面円形の導体芯線１１と、導体芯線１１の外周を覆う樹脂製の絶縁被覆１２と、を備える。本例では、導体芯線１１は、１本の棒状の導体で構成されている。導体芯線１１は、導電性の金属から構成され、好ましくは、軽量化及び低コスト化のため、アルミニウム又はアルミニウム合金、あるいは、銅又は銅合金から構成され得る。

図１に示すように、回路基板２０は、本例では、直方体状の筐体２の内部に固定配置された矩形平板状の基板である。回路基板２０は、樹脂などの絶縁材料で構成される。回路基板２０の表面（上面）には、所定のパターンを有する複数本の回路（導電路）２１が印刷形成され、且つ、複数個の電子部品２２が実装されている。各電子部品２２には、対応する回路２１の一端がそれぞれ電気的に接続されている。

図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、クランプ部材３０は、第１導体板４０と、第２導体板５０とを有する。第１導体板４０は、本例では、矩形平板状の金属板である。第１導体板４０は、複数本の回路２１のそれぞれの他端が第１導体板４０に電気的に接続されるように、回路基板２０の表面（上面）に固定されている。よって、各電子部品２２は、対応する回路２１を介して、第１導体板４０と電気的に接続されている。

第２導体板５０は、一対の平板部５１と、一対の平板部５１を繋ぐ電線収容部５２と、で構成された金属板であり、平面視にて、第１導体板４０と同じ矩形状の輪郭形状を有している。各平板部５１は、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）における奥行き方向（以下「第１方向」という。）に延びる短冊状の形状を有しており、一対の平板部５１は、第１方向に直交する幅方向（以下「第２方向」という。）に所定の間隔を空けて並ぶように位置している。一対の平板部５１のそれぞれの下面は、同一平面内に位置している。

電線収容部５２は、一対の平板部５１に対して上方に突出すると共に第１方向の全域に亘って延びる部分円筒形状を有している。部分円筒形状とは、円筒において周方向の一部分を軸線方向の全域に亘って除去して得られる立体形状を指す。電線収容部５２の内部には、電線１０を収容するための第１方向に延びる電線収容空間５３（図２（ａ）を参照）が形成されている。電線収容部５２の内壁の曲率半径は、電線１０の外径に対応する寸法となるように設計されている。電線収容空間５３は、一対の平板部５１の間に画成される矩形状の開口５４を介して外部と連通している。

電線収容部５２の内壁には、周方向及び第１方向の複数箇所にて、径方向内側に向けて突出する複数の突起５５が設けられている。突起５５として、図３に示すように、電線収容部５２の一部を径方向内側（即ち、電線１０）に向けて片持ち梁状に打ち抜いた切り起こし突起が採用されることが好適である。これにより、第２導体板５０を、金属平板に対してプレス加工及び打ち抜き加工のみを施すことによって製造することができる。以上、電線１０、回路基板２０及びクランプ部材３０の構造について順に説明した。

次いで、電線１０、回路基板２０及びクランプ部材３０の組み付けについて説明する。電線１０と回路基板２０とをクランプ部材３０を用いて接続する際には、先ず、第２導体板５０の開口５４を介して電線１０を電線収容空間５３に収容する。この状態では、通常、複数の突起５５が電線１０の絶縁被覆１２に接触しているだけで絶縁被覆１２を貫通しない。そのため、この状態では、電線１０と電線収容部５２の内壁との間に突起５５の突出高さの分だけの隙間が存在することに起因し、電線１０の最下部分が一対の平板部５１の下面より下方に突出することになる。その後、電線１０を収容した第２導体板５０を、回路基板２０の上面に固定されている第１導体板４０の上面に載置し、一対のボルト３を利用して、一対の平板部５１が第１導体板４０の上面に密着するように固定する。

このとき、一対の平板部５１の下面より下方に突出している電線１０の最下部分が第１導体板４０の上面によって上方に押圧されることで、電線１０が電線収容部５２の内壁に近付く方向に力を受ける。この結果、電線１０が電線収容空間５３内にて相対的に上方に移動することで、図２（ｂ）に示すように、複数の突起５５が電線１０の絶縁被覆１２を貫通して電線１０の導体芯線１１に接触すると共に、電線１０の外周面と電線収容部５２の内壁とが密着する。これにより、電線１０と回路基板２０との接続が完了し、接続構造１が得られる。なお、このとき、電線１０をその軸線方向に引っ張るように外力を及ぼしながら上述した組み付けを行うことで、突起５５が刺さった箇所を起点に絶縁被覆１２が引き裂かれて導体芯線１１の露出面積が広がり、導体芯線１１と第２導体板５０との間をより確実に導通させることができる。

以上、本発明の実施形態に係る電線と回路基板との接続構造１によれば、回路基板２０に設けられた第１導体板４０に対して第２導体板５０を取り付けることで、それらの間に電線１０を固定できる。更に、第２導体板５０に設けられた複数の突起５５が、第１導体板４０と第２導体板５０との間に挟まれた電線１０の絶縁被覆１２を貫通して電線１０の導体芯線１１に接触する。これにより、電線１０の導体芯線１１、第２導体板５０の突起５５、第２導体板５０と第１導体板４０との接触箇所、第１導体板４０、回路基板２０上の回路２１、及び、電子部品２２をこの順に繋ぐ導電経路が、形成されることになる。よって、上述した従来の接続構造のようにコネクタ等を要することなく、電線１０と回路基板２０とを電気的に接続できる。

したがって、本構成の電線と回路基板との接続構造１は、電線１０と回路基板２０とを単純な構造によって接続可能である。

＜他の態様＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、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。

例えば、上記実施形態では、導体芯線１１は、１本の棒状の導体で構成されているが、複数本の導体が束ねられて構成されていてもよい。また、導体芯線１１（電線１０）の断面形状は、円形ではなく矩形であってもよい。電線１０の断面形状が矩形の場合、第２導体板５０の電線収容部５２は、一対の側壁と上壁とからなる下方に開口する矩形筒状の形状となり、複数の突起５５は、上壁の内壁のみから下方に向けて突出するように設けられることが好ましい。

更に、上記実施形態では、突起５５として、第２導体板５０の電線収容部５２の一部を径方向内側に向けて片持ち梁状に打ち抜いた切り起こし突起が採用されているが（図３を参照）、金属製の突起単体を、第２導体板５０の電線収容部５２の内壁に溶接等によって接合することで、突起５５を形成してもよい。

更に、上記実施形態では、突起５５が第２導体板５０に設けられているが、突起５５は第１導体板４０に設けられてもよく、第１導体板４０及び第２導体板５０の双方に設けられてもよい。

ここで、上述した本発明に係る電線と回路基板との接続構造１の特徴を以下（１）及び（２）に簡潔に纏めて列記する。
（１）
導体芯線（１１）が絶縁体（１２）に被覆された電線（１０）をクランプ部材（３０）を用いて回路基板（２０）に接続するための接続構造（１）であって、
前記クランプ部材（３０）は、
前記回路基板（２０）に設けられて回路（２１）に繋がる第１導体板（４０）と、前記第１導体板（４０）との間に前記電線（１０）を挟んだ状態で前記第１導体板（４０）に少なくとも一部が接触するように取り付けられる第２導体板（５０）と、を有し、
前記第１導体板（４０）及び前記第２導体板（５０）の少なくとも一方は、
前記電線（１０）に対面する側の表面に前記電線（１０）に向かって突出する突起（５５）を有し、前記第１導体板（４０）に前記第２導体板（５０）が取り付けられるとき、前記突起（５５）が前記絶縁体（１２）を貫通して前記導体芯線（１１）に接触するように構成された、
電線と回路基板との接続構造。
（２）
上記（１）に記載の接続構造（１）において、
前記第１導体板（４０）及び前記第２導体板（５０）の少なくとも一方は、
前記突起（５５）として、該第１導体板（４０）及び該第２導体板（５０）の一部を前記電線（１０）に向けて片持ち梁状に打ち抜いた切り起こし突起を有する、
電線と回路基板との接続構造。

１電線と回路基板との接続構造
１０電線
１１導体芯線
１２絶縁被覆（絶縁体）
２０回路基板
２１回路
３０クランプ部材
４０第１導体板
５０第２導体板
５５突起

Claims

導体芯線が絶縁体に被覆された電線をクランプ部材を用いて回路基板に接続するための接続構造であって、
前記クランプ部材は、
前記回路基板に設けられて回路に繋がる第１導体板と、前記第１導体板との間に前記電線を挟んだ状態で前記第１導体板に少なくとも一部が接触するように取り付けられる第２導体板と、を有し、
前記第１導体板及び前記第２導体板の少なくとも一方は、
前記電線に対面する側の表面に前記電線に向かって突出する突起を有し、前記第１導体板に前記第２導体板が取り付けられるとき、前記突起が前記絶縁体を貫通して前記導体芯線に接触するように構成された、
電線と回路基板との接続構造。
請求項１に記載の接続構造において、
前記第１導体板及び前記第２導体板の少なくとも一方は、
前記突起として、該第１導体板及び該第２導体板の一部を前記電線に向けて片持ち梁状に打ち抜いた切り起こし突起を有する、
電線と回路基板との接続構造。