JP4198026B2 - 接続キャップを用いた電線接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、電線端部に電線の芯線部を絶縁保護する接続キャップを接続させる接続キャップを用いた電線接続方法に関するものである。

従来、この種の接続キャップを用いた電線接続方法の一例としては、図６及び図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１，２）。

図６に示される接続キャップ（特許文献１）４０は、同心状の大径部４１ａと小径部４１ｂとから成るキャップ本体４１と、小径部４１ｂに内装された導電性スリーブ４３とから構成されている。キャップ本体４１は、熱収縮性の合成樹脂材で成形され、先端側に閉塞された奥壁４１ｃを有し、後端側に電線４５端部を挿入させるための開口４２を有している。導電性スリーブ４３は、銅等の導電性材料を構成材料とし、小径部４１ｂに密に嵌入されている。

接続キャップ４０には、２本の電線４５端部が後端側の開口４２から奥側に挿入されるとともに、皮剥きされて露出した芯線部４５ａが小径部４１ｂに挿入される。

電線４５端部に接続キャップ４０を接続する際は、ワイヤハーネス結わき工程において、小径部４１ｂの外周を図示しない加圧工具で加圧し、キャップ本体４１とともに導電性スリーブ４３を縮径させて、芯線部４５ａを圧着する。さらに、ホットガン等の加熱器でキャップ本体４１の大径部４１ａを加熱し、大径部４１ａを収縮させて、電線４５の絶縁被覆部４５ｂを大径部４１ａの内面に密着状態に圧着させる。

図７に示される接続キャップ５０（特許文献２）は、キャップ本体５１に電線固定用の舌片５１ｂを一体形成したものである。キャップ本体５１は、第１の従来例に示されたキャップ本体４１と同様に、絶縁性の合成樹脂材から成形され、先端側に閉塞された奥壁５１ａを有し、後端側に開口５２を有している。

ワイヤハーネス幹線５５からは、分岐線５６が分岐されており、分岐線５６の絶縁被覆部５６ｂが取り除かれて露出した芯線部５６ａは、超音波溶接等の方法で溶接されて、スプライス部５６ｃとなっている。

分岐線５６の端部に接続キャップ５０を接続する際は、ワイヤハーネス結わき工程において、スプライス部５６ｃをキャップ本体５１の開口５２から挿入し、絶縁被覆部５６ｂを電線固定用の舌片５１ｂに重ね、テープ５７を分岐線５６及び舌片５１ｂの周囲に巻回して、分岐線５６に接続キャップ５０を接続する。そして、接続キャップ５０は、ワイヤハーネス幹線５５に沿うように曲げられ、幹線５５とともにテープ５７巻きされて、保持されるようになっている。
実開平５−５０６６２号公報（第４−５頁、第２図） 特開平９−１３７８８１号公報（第３−４頁、第８図）

しかしながら、上記従来の接続キャップ４０，５０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。

第１の従来例は、接続キャップ４０の小径部４１ｂを加圧工具で加圧し、電線４５端部に接続キャップ４０を接続するものであるが、加圧工具は具体的にどのような工具を意味するものなのか、また、加圧工具を用いてどのようにして圧縮するものなのかは不明である。加圧工具を含む設備が大きい場合には、広い作業スペースが必要になり、また、圧縮加工が簡易な方法で行われるものでない場合は、ワイヤハーネス結わき工程の歩留まりを招くことになり、作業性が悪くなる心配がある。

第２の従来例では、接続キャップ５０を分岐線５６に固定するためのテープ巻き作業と、接続キャップ５０をワイヤハーネス幹線５５に保持するためのテープ巻き作業の２回のテープ巻きが必要になるとともに、芯線部５６ａの溶接作業が必要になり、第１の従来例と同様に、ワイヤハーネス結わき工程の歩留まりを招き、作業性が悪くなるという心配がある。

芯線部５６ａを溶接接続した場合は、芯線部５６ａの接触抵抗が小さくなり、電気的性能が高まる効果があるものの、別途溶接装置を設けるための作業スペースが必要になり、この場合もワイヤハーネス結わき工程における作業性が悪くなる心配がある。

本発明は、上記した点に鑑み、ワイヤハーネス結わき工程における歩留まりを招くことなく、ワイヤハーネスの結わき作業性を向上することができ、また、芯線部の絶縁保護性及び電気的接触性を高めることができる接続キャップ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接続キャップ本体と該接続キャップ本体に内装した導電性スリーブとからなる接続キャップに、該開口から電線を挿入し、該接続キャップの外周を圧縮して、該電線に該接続キャップを接続させる接続キャップを用いた電線接続方法において、前記接続キャップ本体は、前記電線との接続領域において断面略円形状であり、当該接続領域において前記導電性スリーブを内装し、前記電線を組配線する結わき工程内で、圧着用ハンドツールにより、前記接続キャップ本体の前記断面略円形の少なくとも一部を縮径するとともに、前記導電性スリーブの中間部を縮径して、前記導電性スリーブに前記電線を圧着させ、前記接続キャップが外れないように前記電線に接続される仮圧縮処理を実行し、該結わき工程に続く後工程で、圧縮加工装置により該接続キャップの前記縮径された部分を本圧縮することを特徴とする。

上記構成によれば、複数の電線の集結された端部を絶縁性のキャップ本体の開口から奥側に挿入し、電線の芯線部を接続キャップに収めた後、接続キャップの外周を圧縮することで、電線に接続キャップが接続されるとともに、圧着された芯線部が接続キャップにより絶縁保護される。

そして、接続キャップの圧縮加工を、仮圧縮と本圧縮とに分けて行い、仮圧縮を圧着用ハンドツールを用いて行うことにより、簡易に仮圧縮を行うことができ、本圧縮を圧縮加工装置を用いて結わき工程に続く後工程で行うことにより、結わき工程の作業スペースを狭くすることができ、しかも作業効率の良い工程レイアウトで結わき作業を行うことができる。なお、結わき工程とは、コネクタ単位で組配線を行うワイヤハーネス又はサブワイヤハーネスの組立工程（配索工程）をいうものとする。

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を用いた電線接続方法において、前記本圧縮を、前記圧縮加工装置であるロータリスエージング装置を用いて行うことを特徴とする。

上記構成によれば、接続キャップの外周を均一に隙間無く圧縮することができ、接続キャップの中に水や塵埃が浸入することを防止することができる。

以上の如く、請求項１記載の発明によれば、接続キャップの圧縮加工を、仮圧縮と本圧縮とに分けて行い、本圧縮を圧縮加工装置により結わき工程に続く後工程で行うことで、結わき工程の作業スペースが圧縮加工装置によって占有されることがなくなり、作業能率の良い工程レイアウトで結わき作業を行うことができる。したがって、電線の結わき作業を能率的に行うことができ、結わき作業性が向上する。
また、キャップ本体が仮圧縮されると、キャップ本体が縮径するとともに、導電性スリーブもその中間部が縮径し、導電性スリーブにワイヤハーネスの芯線部が圧着し、接続キャップが外れないようにワイヤハーネスに接続される。
また、接続キャップがワイヤハーネスに仮圧縮されることで、結わき工程におけるワイヤハーネスの結わき作業性を低下させることなく、接続キャップを接続することができ、芯線部が絶縁キャップにより保護されるとともに、芯線部の絡みつきや散らけが防止される。

また、請求項２記載の発明によれば、圧縮加工装置がロータリスエージング装置であるから、接続キャップの外周を均一に隙間無く圧縮することができ、接続キャップの中に水や塵埃が浸入することを防止することができる。したがって、接続キャップのシール性が向上し、芯線部の電気的接続の信頼性が向上する。

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１〜５は、本発明に係る接続キャップの接続方法の一実施形態を示すものである。

接続キャップは、電気回路を構成する回路要素から引き出された電線とバッテリ等に接続された電線との集結された芯線部２７ａを絶縁保護するとともに、芯線部２７ａ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等である。接続される電線数は、回路形態に応じて増減し、本実施形態では、７本の電線からなるワイヤハーネス（電線）２７に接続キャップ１０が接続されるようになっている。

ワイヤハーネス２７は、端部の絶縁被覆部２７ｂが取り除かれ、所望の長さに芯線部２７ａが露出される。各電線の芯線部２７ａは、同一方向に向きを揃えられ、散けないように適宜撚り合わされて、接続キャップ１０の開口１６側から奥側に挿入されるようになっている。

本実施形態の接続キャップ１０の接続方法は、先端側に奥壁１４ａを有し、後端側にラッパ状の開口１６を有する接続キャップ１０に、ワイヤハーネス２７を挿入し、接続キャップ１０の外周を均一に圧縮して、ワイヤハーネス２７に接続キャップ１０を接続する接続キャップ１０の接続方法において、ワイヤハーネス２７を組配線する結わき工程内で、接続キャップ１０をペンチなどの圧着用ハンドツールにより仮圧縮し、ワイヤハーネス２７の結わき工程に続く後工程で、接続キャップ１０をロータリスエージング装置（圧縮加工装置）２０により本圧縮することを特徴とするものである。

なお、図示しない圧着用ハンドツールは、ペンチ等の簡易な圧着用工具であれば種々の工具を用いることができる。本圧着用の圧縮加工装置としては、接続キャップ１０の外周を隙間無く均一に圧縮することができるロータリスエージング装置２０が好適する。装置の駆動方式には、ダイス２１及びバッカ２２を旋回させるスピンドルドライブ方式が適用される。スピンドルドライブ方式は、フライホイールやプーリ等を必要とせず、部品点数が少ない点で、装置全体を小型化でき、小径の加工素材を高精度に加工することができるからである。

接続キャップ１０の圧縮加工が、仮圧縮と本圧縮とによって行われるとともに、本圧縮がワイヤハーネス結わき工程に続く後工程で行われるから、結わき工程の作業スペースがロータリスエージング装置２０によって占有されることがなくなり、作業能率の良い工程レイアウトでワイヤハーネス２７の結わき作業を行うことができる。また、結わき工程において、接続キャップ１０の接続作業の終了を待たずに済むから、結わき作業における歩留まりの発生を防止することもできる。

また、仮圧縮は、簡易工具である圧着用ハンドツールにより行われるから、結わき工程に仮圧縮を行うための作業スペースを新たに設ける必要がなく、しかも簡易に仮圧縮を行うことができ、ワイヤハーネス２７の結わき作業性を損なうことが防止される。

以下に、接続キャップ１０の主要構成部分及びその作用並びに接続キャップの接続方法について、順次詳細に説明する。

図１等に示されるように、接続キャップ１０は、先端側に閉塞された半球状の奥壁１４ａを有し、後端側にワイヤハーネス２７の芯線部２７ａを挿入させるための開口１６（図２）を有するキャップ本体１４と、キャップ本体１４の内側に内装され、芯線部２７ａに接続する導電性スリーブ１７とを備えている。

キャップ本体１４は、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリエチレン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。導電性スリーブ１７は、銅等の導電性金属材料を構成材料としている。

キャップ本体１４は、先端側の小径部１５ａと、開口側の大径部１５ｂとからなっている。小径部１５ａは、円筒状に形成され、内側に導電性スリーブ１７が内装されるとともに、芯線部２７ａが配置される。奥壁１４ａは、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２０の相対向するダイス（加圧工具）２１間に接続キャップ１０をスムーズに挿入することができるようになっている。

大径部１５ｂは、開口側に向かうにしたがい漸次拡径するテーパ筒状に形成され、絶縁被覆部２７ｂが配置される。このように、大径部１５ｂをテーパ筒状に形成し、開口側を広く形成することで、芯線部２７ａを引っ掛かりなくキャップ本体１４に挿入することができ、しかもキャップ本体１４に適用できるハーネスサイズが広がり、接続キャップ１０の種類が削減され、コストを低減することができる。

大径部１５ｂの開口１６側は、長く延出形成されていて、ワイヤハーネス２７の絶縁被覆部２７ｂを圧着する被覆圧着部１４ｂとなっている。キャップ本体１４が圧縮されると、絶縁被覆部２７ｂと被覆圧着部１４ｂとが隙間なく密着して、キャップ本体１４のシール性が向上し、キャップ本体１４内への水や塵埃の浸入が防止されるようになっている。

また、キャップ本体１４の開口側寄りの内面に、導電性スリーブ１７の抜けを防止するための係止突起を突設してもよい。係止突起を設けることで、キャップ本体１４が圧縮されても、導電性スリーブ１７がキャップ本体１４の開口側に押し出されて抜け出すことが防止され、芯線部２７ａ同士の電気的接続と接続キャップ１０の取り付けを確実に行うことができる。なお、キャップ本体１４に係止突起を設けた実施の形態については、他の出願で詳細に説明することとし、本明細書での説明を省略することとする。

図２に示されるように、導電性スリーブ１７は、一方から他方にかけて貫通する挿通孔１８を有し、この挿通孔１８に芯線部２７ａが挿通されるようになっている。挿通孔１８の内径は、芯線部２７ａの外径より大きい寸法に形成され、芯線部２７ａを挿通させる際に引っかからないようになっている。

本実施形態の導電性スリーブ１７は、上述したようにキャップ本体１４の開口１６から挿入され、奥側に内装されるものである。導電性スリーブ１７をキャップ本体１４に圧入する前に、キャップ本体１４の内面に接着剤を塗布しておき、導電性スリーブ１７をキャップ本体１４に接着固定することも可能である。また、キャップ本体１４を熱収縮性の合成樹脂材料で成形し、導電性スリーブ１７を内装した後に、キャップ本体１４の外周を熱して縮径させることで、導電性スリーブ１７を固定することもできる。また、導電性スリーブ１７をキャップ本体１４にインサート成形にて一体化することもできる。以上のように、導電性スリーブ１７をキャップ本体１４に固着することで、キャップ本体１４の圧縮加工時における導電性スリーブ１７の抜けを防止することもできる。

図３には、ワイヤハーネス２７の結わき工程内において、キャップ本体１４の小径部１５ａが圧着用ハンドツールにより矢印の方向に仮圧縮された状態が示されている。上述したように、キャップ本体１４は、絶縁性の合成樹脂材料を構成材料とし、導電性スリーブ１７は、銅等の導電性金属材料を構成材料としているから、加圧力によりキャップ本体１４及び導電性スリーブ１７は容易に変形する。

キャップ本体１４の小径部１５ａが仮圧縮されると、キャップ本体１４が縮径するとともに、導電性スリーブ１７もその中間部が縮径し、導電性スリーブ１７にワイヤハーネス２７の芯線部２７ａが圧着し、接続キャップ１０が外れないようにワイヤハーネス２７に接続される。

このように、接続キャップ１０がワイヤハーネス２７に仮圧縮されることで、結わき工程におけるワイヤハーネス２７の結わき作業性を低下させることなく、接続キャップ１０を接続することができ、芯線部２７ａが絶縁キャップ１０により保護されるとともに、芯線部２７ａの絡みつきや散らけが防止される。

また、圧着用ハンドツールは、携帯可能な小型の簡易工具であるから、ロータリスエージング装置２０のように作業スペースを占有することもない。また、作業効率の良い工程レイアウトに適宜変更可能であり、ワイヤハーネス２７の結わき作業性を向上することができる。

次に、図４又は図５に基づいて、キャップ本体１０の本圧縮に用いられるロータリスエージング装置２０の主要構成部分及びその動作について説明する。

スエージング加工は、ワイヤハーネス２７の結わき工程に続く後工程において、ロータリスエージング装置２０を用いて行われる。本圧縮を行う際は、ワイヤハーネス２７の結わき作業が終了しているため、歩留まりが発生するという問題も生じない。

図４に示されるように、ロータリスエージング装置２０のスピンドル２４内には、ダイス２１及びバッカ２２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２１，２１が配置されている。スピンドル２４の中心には、ダイス２１内面２１ａ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。このように、スピンドル２４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の外周を全周に渡って均一に打撃することができるようになっている。

図５に示されるように、ダイス２１の後端側端部には、テーパ状のアプローチ部２１ｂが形成されていて、接続キャップ１０が相対向するダイス２１間にスムーズに挿入されるようになっている。

ダイス２１の半径方向外側に配置されたバッカ２２は、ダイス２１とは別体であるが、ダイス２１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２４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２２とローラ２３との回転接触によって行われる。

バッカ２２の外周面は、カム面２２ａになっている。このカム面２２ａ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２２がローラ２３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２２がローラ２３によって半径方向に押し込まれ、ダイス２１が半径方向に移動するようになっている。

スピンドル２４の外周とアウタリング２５との間には、球状の前記ローラ２３が等間隔で配置され、自転自在に軸支されている。ローラ２３の数は、６個であるが、８個であってもよい。ローラ２３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。

上記のロータリスエージング装置２０は以下のように動作する。スピンドル２４を回転させることにより、ダイス２１及びバッカ２２が旋回するとともに、ローラ２３が自転する。バッカ２２は、ダイス２１の半径方向外側に位置しているため、旋回するバッカ２２とローラ２３とが接触し、バッカ２２のカム面２２ａがローラ２３に乗り上げることで、バッカ２２の内面がダイス２１を半径方向内側に押し込み、接続キャップ１０の外周をダイス２１が打撃するようになっている。

バッカ２２とローラ２３とが非接触状態となると、遠心力でバッカ２２が半径方向外側に僅かに飛び出して、ダイス２１が接続キャップ１０から離れた状態となり、ダイス２１による打撃が一旦停止する。再び、バッカ２２とローラ２３とが接触して上記動作が繰り返し行われる。

このようなロータリスエージング装置２０を用いた接続キャップ１０の本圧縮では、芯線部２７ａをキャップ本体１４内に収容した後に、接続キャップ１０をその先端側から相対向するダイス２１間に挿入することで、キャップ本体１４の周囲が打撃されて、キャップ本体１４が圧縮される。

このような接続キャップ１０の電線接続方法によれば、接続キャップ１０の圧縮加工が、結わき工程内での仮圧縮と、結わき工程に続く後工程での本圧縮とによって２工程に跨って行われ、仮圧縮は、圧着用ハンドツールによって行われるから、簡易に圧縮作業を行うことができ、作業性が向上する。また、本圧縮は、後工程で行われるから、結わき工程の歩留まりの発生が防止され、能率良くワイヤハーネス２７の結わき作業を行うことができる。また、本圧縮がロータリスエージング装置を用いて行われるから、キャップ本体１４及び導電性スリーブ１７が均一に圧縮され、芯線部２７ａ同士の電気抵抗にばらつきが生じなくなり、安定した電気的性能を得ることができる。キャップ本体１４に大きな加圧力が偏って作用することもなく、キャップ本体１４に割れ等の損傷が生ずることを防止することもできる。

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。

本発明に係る接続キャップを用いた電線接続方法により、接続キャップが電線端部に挿入された状態を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２に示す接続キャップの小径部が圧着用ハンドツールにより仮圧縮された状態を示す断面図である。 図３に示す接続キャップを本圧縮するロータリスエージング装置の正面図である。 同じく図３に示す接続キャップのスエージング加工状態を示す断面図である。 従来の接続キャップの一例が示された断面図である。 従来の接続キャップの他の一例を示し、（ａ）はスプライス部と接続キャップを示す分解斜視図、（ｂ）はスプライス部を接続キャップにより絶縁保護した状態を示す側面図である。

符号の説明

１０ 接続キャップ
１４ キャップ本体
１４ａ 奥壁
１５ａ 小径部
１５ｂ 大径部
１７ 導電性スリーブ
２０ ロータリスエージング装置（圧縮加工装置）
２７ ワイヤハーネス（電線）
２７ａ 芯線部
２７ｂ 絶縁被覆部

Claims (2)

1. 一方に奥壁を有し、他方に開口を有する接続キャップ本体と該接続キャップ本体に内装した導電性スリーブとからなる接続キャップに、該開口から電線を挿入し、該接続キャップの外周を圧縮して、該電線に該接続キャップを接続させる接続キャップを用いた電線接続方法において、
   前記接続キャップ本体は、前記電線との接続領域において断面略円形状であり、当該接続領域において前記導電性スリーブを内装し、
   前記電線を組配線する結わき工程内で、圧着用ハンドツールにより、前記接続キャップ本体の前記断面略円形の少なくとも一部を縮径するとともに、前記導電性スリーブの中間部を縮径して、前記導電性スリーブに前記電線を圧着させ、前記接続キャップが外れないように前記電線に接続される仮圧縮処理を実行し、
   該結わき工程に続く後工程で、圧縮加工装置により該接続キャップの前記縮径された部分を本圧縮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。
2. 前記本圧縮を、前記圧縮加工装置であるロータリスエージング装置を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の接続キャップを用いた電線接続方法。

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