JP5608496B2 - 繊維導体電線の接続構造及び接続方法 - Google Patents

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Description

本発明は、屈曲自在な繊維導体を端子に接続させる繊維導体電線の接続構造及び接続方法に関するものである。
従来、複数本の導電金属（銅）製の素線を束ねて構成される導電線は、屈曲性が悪く、重量も重いために、その対策として、複数本の合成樹脂製の繊維の表面に導電金属製のメッキを施して導電線を形成することが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
特開平９−２８８９１２号公報 特開２０１０−１０８６６２号公報
しかしながら、上記従来の繊維導体電線にあっては、引張強度は強いものの、剪断強度が弱いために、既存の圧着端子を用いた圧着接続が困難であり、例えば、ピン状ないし板状の端子に繊維導体を巻き付けた状態で、ハンダ付け等の他の方法で端子に接続固定せざるを得ず、接続に多くの工数や装置を必要とし、コスト高になるという懸念があった。
本発明は、上記した点に鑑み、繊維導体電線を端子に簡単に且つ確実に低コストで接続することのできる繊維導体電線の接続構造及び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、本発明の請求項１に係る繊維導体電線の接続構造は、雄型又は雌型の一方の電気接触部と、該電気接触部に続く厚板状の他方の電線接続部とを備える端子における該電線接続部の一端から他端にかけて繊維導体を貫通させる孔部が設けられ、該孔部よりも大径な収容部が該孔部の中間部に形成され、該孔部の一端側の開口が最も広く形成され、該開口から該収容部にかけての孔部分がテーパ状に漸次小径に形成され、該繊維導体に結び目が形成され、該孔部に該繊維導体が貫通した状態で該結び目が該開口から該テーパ状の孔部分に沿って該収容部に引き入れられ、該収容部に該結び目が係止され且つ電気的に接触したことを特徴とする。
上記構成により、孔部の内面に繊維導体の外面が電気的に接触し、孔部内の収容部に繊維導体のこぶ状の結び目が係合して、結び目の外面が収容部の内面に電気的に接触する。これにより、繊維導体と端子との電気的接続が行われる。結び目が収容部に係止固定されたことで、端子からの繊維導体の抜け出しが阻止される。
請求項２に係る繊維導体電線の接続方法は、端子に孔部を貫通して設け、該孔部の中間部に該孔部よりも大径な収容部を形成し、該孔部の一端側の開口を最も広く形成し、該開口から該収容部にかけての孔部分をテーパ状に漸次小径に形成し、該孔部に繊維導体を貫通する前にあるいは貫通した後に、該繊維導体を緩く結んで結び目を形成し、該孔部に該繊維導体を貫通した状態で、該結び目を該孔部の該開口側に配置し、該繊維導体を該孔部の他端側から引っ張って、該結び目を該開口から該テーパ状の孔部分に沿って該収容部に係合させつつ、該収容部に電気的に接触させることを特徴とする。
上記構成により、孔部の内面に繊維導体の外面が電気的に接触し、孔部内の収容部に繊維導体のこぶ状の結び目が係合して、結び目の外面が収容部の内面に電気的に接触する。結び目が緩く結ばれた仮締め状態で収容部内に進入することで、収容部の内面に結び目の外面が隙間なく密着し、電気的接続性が高まる。収容部よりも結び目が大きな場合は、繊維導体を強く引っ張ることで、結び目が縮径されて、収容部の内面に結び目の外面が隙間なく密着して、同様に電気的接続性が高まる。結び目が収容部に係止固定されることで、端子からの繊維導体の抜け出しが阻止される。
請求項３に係る繊維導体電線の接続方法は、請求項２記載の繊維導体電線の接続方法において、前記収容部内の前記結び目の上から前記端子を押圧して、該結び目を前記収容部に密着させることを特徴とする。
上記構成により、結び目の外面が収容部の内面になじんで、結び目の外面と収容部の内面との間の隙間が確実になくなり、結び目と収容部との電気的接触性が高まる。これと同時に孔部の内面と繊維導体の外面との接触性も高まる。
請求項１記載の発明によれば、ハンダ付け等に依らずに、屈曲性の高い繊維導体を結んで端子の孔部に挿入するという簡単な操作で、繊維導体を端子に簡単に且つ確実に低コストで接続することができる。
請求項２記載の発明によれば、ハンダ付け等に依らずに、屈曲性の高い繊維導体を緩く結んで端子の孔部に挿入するという簡単な操作で、結び目を収容部に隙間なく密着させて電気的に確実に接触させ、繊維導体を端子に簡単に且つ確実に低コストで接続させることができる。
請求項３記載の発明によれば、結び目の外面と収容部の内面とを隙間なく密着させて、電気的接続の信頼性を高めることができる。
（ａ）（ｂ）は、本発明に係る繊維導体電線の接続方法の一実施形態における一工程を順に示す斜視図である。 繊維導体電線の一形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は繊維導体の一本の素線を示す斜視図である。 本発明に係る繊維導体電線の接続構造及び接続方法で使用する端子の一形態を示す、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。 同じく端子の孔部に繊維導体を挿通した状態を示す斜視図である。 同じく端子の収容部に繊維導体の結び目を係合させた状態を示す斜視図である。
図１〜図５は、本発明に係る繊維導体電線の接続構造及び接続方法の一実施形態を示すものである。
この繊維導体電線の接続構造及び接続方法は、図１の如く、繊維導体１に結び目２を作り、図３の如く、繊維導体挿通用の孔部３を有する端子４を用い、図４の如く、端子４の孔部３に繊維導体１を通し、繊維導体１を引っ張って、図５の如く、端子４の孔部３の中間の大径の収容部５に繊維導体１の結び目２を係止固定させるものである。
以下、繊維導体電線の接続構造及び接続方法を工程順に詳細に説明する。
先ず、図１（ａ）（ｂ）の如く、繊維導体１の先端側を軽く結んで結び目２を形成する。図１（ｂ）において、結び目２は緩く締まっており、内側に隙間６を有した仮結びの状態である。
本例の結び目２は一重結びであるが、結び目２の種類は、結び目（こぶ）２の大きさ等に応じて、八の字結びや、もやい結び等、種々のものを適宜採用可能である。これらの結び目２は一本の繊維導体電線におけるものであり、例えば二本の繊維導体電線の各繊維導体１を相互に結束する場合はこま結び等を適用可能である。
図２は、繊維導体電線の一形態を示すものであり、図２（ａ）（ｂ）の如く、繊維導体電線７は、繊維導体１と、繊維導体１の外周を覆う絶縁樹脂被覆８とで構成される。繊維導体１は、図２（ｃ）の如く、合成樹脂製の一本の極細の繊維９の外表面に導電金属メッキ層１０を形成して成る導電性の素線１１を複数本束ねて構成される。
繊維９としては、パラ系アラミドやポリアリレート等が好ましく、パラ系アラミド繊維の外径は約φ１２μｍで、約２４０本の繊維９（素線１１）で一本の繊維導体１が構成され、ポリアリレートの外径は約φ２２μｍで、約８０本の繊維９（素線１１）で一本の繊維導体１が構成される。導電メッキ１０としては、厚みが約２〜３μｍの銅メッキが好ましい。
図３（ａ）（ｂ）の如く、本例の端子４は、前半に板状（タブ状）の電気接触部１２、後半に電線接続部１３を一体に有したものであり、電線接続部１３の中央に、電気接触部１２の長手延長方向に延びる繊維導体挿通（貫通）用の孔部３が貫通して設けられている。
孔部３は前半の孔部分３ａと後半の孔部分３ｂと中間の収容部５とで成り、収容部５は略球状の空間（収容室）で、前後の各孔部分３ａ，３ｂよりも大径である。図３（ｂ）の如く前半の孔部分３ａは後半の孔部分３ｂよりも例えばテーパ状に大径に形成されることが、繊維導体１（図１）の結び目２を収容部５にスムーズに挿入且つ確実に係止させる上で好ましい。
この場合、前半の孔部分３ａは前部開口３ｃが最も広く、後側の収容部５に向かうにつれて漸次小径に形成され、後半の孔部分３ｂは前半の孔部分３ａの後端と同等かそれよりもさらに小径に形成される。後半の孔部分３ｂの内径は自由状態の繊維導体１の外径と同等に形成されることが、結び目２の係止力（後抜け防止性）を高める上で好ましい。前半と後半との各孔部分３ａ，３ｂは必ずしも同じ長さである必要はない。
孔部３は電線接続部１３の例えば上下二枚の板部１４，１５に径方向の半割状態に形成することで、容易に形成可能である。この場合、上側の板部１４の下面と下側の板部１５の上面とにプレス加工等で半割状（断面半円状）の溝部（３）が形成され、上下の溝部（３）が合体して孔部３が構成される。二枚の板部１４，１５は一側方の屈曲部（折り曲げ部）１６で相互に連結されている。
下側の板部１５の下半側にタブ状の電気接触部１２が一体に突設される（下側の板部１５は電気接触部１２よりも厚い）。あるいは、下側に板部１５のさらに下側に三枚目の板部１７が設けられ、上から二枚目と三枚目の各板部１５，１７は他側方の屈曲部（折り曲げ部）１８で相互に連結され、三枚目の板部１７にタブ状の電気接触部１２が板部１７と同じ板厚で一体に突出形成される。電気接触部１２の付根（基端）の上側に孔部３の前部開口３ｃが位置する。電気接触部１２は電線接続部１３の幅方向中央に位置する。
図４の如く、孔部３に繊維導体１を挿通（貫通）させ、電気接触部１２の上側に繊維導体１の軽く（緩く）結んだ結び目２を位置させた状態から、矢印Ａの如く繊維導体１を後方に引っ張る。結び目２は軽く結ぶことで、図５において収容部５の内面に大きな面積で接触させることができる（図４の状態で結び目２を強く結んでいると、図５において収容部５の内面との間に隙間を生じて接触性が低下する懸念がある）。
図４の状態から繊維導体１すなわち絶縁被覆８（図２）を含む繊維導体電線７を後方に引くことで、軽く結んだ結び目２が前半の孔部分３ａに挿入案内されつつ、図５（ａ）（ｂ）の如く結び目２が収容部５内に係合し、結び目２の外周面が収容部５の内周面に密着（隙間なく接触）して、良好な電気的接続性を発揮すると共に、収容部５内にしっかりと係止されて後抜けが防止される。後半の孔部分３ｂの内周面には結び目２から後方の繊維導体部分１ｂがほぼ隙間なく接触して、電気的接続性を発揮する。
図４においては絶縁被覆８を図示していないが、端子４から後方に導出された繊維導体部分１ｃを絶縁するためには、少なくとも図４の状態で後方に導出された繊維導体部分１ｃは絶縁被覆８で覆われていることが好ましい。この場合、図５において端子４の後端４ｂと絶縁被覆８の前端との間には引張長さ分の繊維導体部分が露出するので、その露出部分は必要に応じて絶縁テープ等で絶縁処理する。
その手間を省くには、例えば図２（ｂ）において絶縁被覆８を薄く形成し、図１（ｂ）において結び目２の後方に近接して絶縁被覆８の前端を位置させ（絶縁被覆８の前端の近傍に結び目２を作り）、結び目２の外径（最大径）を絶縁被覆８の外径よりも大きくし（必要に応じて一重結びではなく、八の字結びやもやい結び等を採用し）、図３の端子４の孔部３の内径を絶縁被覆８の外径と同程度に設定し、図４の如く繊維導体電線７を後方に引っ張って、結び目２を場合により少し縮径させつつ孔部３よりも大径な収容部５に隙間なく係合（嵌合）接触させる。
これにより、孔部３の後端３ｄ（図３）から絶縁被覆８が導出されて繊維導体１が簡単且つ確実に絶縁される。絶縁被覆８として、絶縁樹脂ではなく薄肉のエナメル等を用いることも可能である。
図１の繊維導体１のみの電線を用いる場合や、エナメル等の薄い絶縁皮膜（８）を有する繊維導体電線（７）を用いる場合、あるいは図２のような厚い絶縁被覆８を有する繊維導体電線７を用いる場合は、図１（ｂ）の状態から結び目２の後方の繊維導体部分１ｃの後端部（図示せず）を図３の端子４の孔部３の前部開口３ｃから後向き（電線引張方向）に挿入する。
図１（ｂ）の結び工程を端子４への電線７の挿入前ではなく端子４への電線７の挿入後に行う場合は、結び目２のない繊維導体１の先端部（前端部）１ａを孔部３の後部開口３ｄから前向き（電線引張とは反対方向）に挿入し、その後、繊維導体１の先端側部分（１ａ）を図１（ｂ）のように結んで、図４のように繊維導体１を後方に引っ張る。この場合は、厚い絶縁被覆８を有していても、孔部３を繊維導体１の外径とほぼ同じ内径で小径に形成可能である。
収容部５の位置を電線接続部１３の前端寄りに設定すれば、絶縁被覆８の前端８ａから孔部３の後端３ｄまでの間の繊維導体１の露出長さも短縮可能である。前半の孔部分３ａの内径を繊維導体１の外径と同程度に設定し、後半の孔部分３ｂの内径を絶縁被覆８の外径と同程度に設定すれば、繊維導体１の露出を防止できる。
また、少し工数はかかるが、図３の端子４の下側（中間）の板部１５に対して上側の板部１４を開いて孔部３の内面を露出させた状態で、繊維導体１を上方から孔部３に挿通させ（結び目２は図４のように孔部３の前方に露出させる）、上側の板部１４を閉じて図４の矢印Ａ方向に引っ張ったり、あるいは、上側の板部１４を開いた状態で、結び目２を直接、収容部５内に挿入嵌合して、上側の板部１４を閉じることも可能である。
他の実施形態として、図５において、結び目２を収容部５に収容した後、端子４の電線接続部１３の底面と上面すなわち本例で一番下の板部（底板部）１７と一番上の板部（上板部）１４とを矢印Ｂの如く板厚方向に押圧して、結び目２の外面と収容部５の内面との接触性を高めることも有効である。孔部３の内周面と繊維導体１の外周面との接触性も同時に高められる。
電線接続部１３を二枚の板部（下側の厚い板部と上側の薄い板部）１４，１５で形成した場合も、同様に上下の板部１４，１５を押圧して、結び目２の外面と収容部５の内面等の接触性を高める。これら電線接続部１３の押圧操作はプレス機等で行うことが好ましい。
なお、上記実施形態においては、雄型の電気接触部１２を有する端子４を用いたが、略矩形筒状（内部に弾性接触片を有する）や眼鏡状等の雌型の電気接触部の後方の底板延長部に図３と同様の電線接続部１３を一体に形成した端子（図示せず）を用いることも可能である。
また、図３においては、電線接続部１３を左右方向に幅広に形成したが、例えばタブ状の電気接触部（タブ部）１２と同程度に幅狭に電線接続部１３を形成することも可能である。この方が例えば不図示の絶縁樹脂製のコネクタハウジング内に端子４を収容する際に、端子収容室（図示せず）がファインピッチ化される。
また、端子４に代えて導電金属製のバスバー（図示せず）の端部に図３の電線接続部１３を一体に形成することも可能である。この場合、図３のタブ部１２が長い板状のバスバーに代わる。また、端子４として、電気接触部１２のないジョイント（短絡）端子や、アース用の丸型板端子等を用いることも可能である。
また、端子４の孔部３として、前半の孔部分３ａを収容部５と同じ内径とし（前半の孔部分３ａが収容部５を含む）、後半の孔部分３ｂを前半の孔部分３ａよりも小径に、繊維導体１の外径と同程度の内径で形成することも可能である。
また、繊維導体１として、図２の例では各繊維（素線）９の外周面に金属メッキ１０を施したが、メッキ１０に代えてカーボンや導電金属粉等の導電材を合成樹脂製の各繊維９に含ませて成る繊維導体（１）を用いることも可能である。
また、上記実施形態においては、一本の繊維導体１の端部に結び目２を形成したが、例えば分岐用のジョイント端子等を用いる場合は、繊維導体１の長手方向の中間部に結び目２を形成し、その結び目２を端子４の孔部３（収容部５）に挿通係止させることも可能である。その場合、二本の繊維導体１の各端部をこま結び等で結ぶことで、一つの結び目２を形成することも可能である。
また、繊維導体１に代えて通常の導電金属製の複数の素線で成る導体を結ぶ作業は、各素線の屈曲性が悪く、多くの工数を要してなかなか困難である。従って、繊維導体１に代えて導電金属製の導体を用いることは、既存の圧着接続をする場合に較べてメリットは少ないと言える。
本発明に係る繊維導体電線の接続構造及び接続方法は、容易に屈曲可能な繊維導体を端子やバスバーの端子部等（端子と総称する）に容易に且つ確実に接続させるために利用することができる。
１ 繊維導体
２ 結び目
３ 孔部
４ 端子
５ 収容部
７ 繊維導体電線

Claims (3)

  1. 雄型又は雌型の一方の電気接触部と、該電気接触部に続く厚板状の他方の電線接続部とを備える端子における該電線接続部の一端から他端にかけて繊維導体を貫通させる孔部が設けられ、該孔部よりも大径な収容部が該孔部の中間部に形成され、該孔部の一端側の開口が最も広く形成され、該開口から該収容部にかけての孔部分がテーパ状に漸次小径に形成され、該繊維導体に結び目が形成され、該孔部に該繊維導体が貫通した状態で該結び目が該開口から該テーパ状の孔部分に沿って該収容部に引き入れられ、該収容部に該結び目が係止され且つ電気的に接触したことを特徴とする繊維導体電線の接続構造。
  2. 端子に孔部を貫通して設け、該孔部の中間部に該孔部よりも大径な収容部を形成し、該孔部の一端側の開口を最も広く形成し、該開口から該収容部にかけての孔部分をテーパ状に漸次小径に形成し、該孔部に繊維導体を貫通する前にあるいは貫通した後に、該繊維導体を緩く結んで結び目を形成し、該孔部に該繊維導体を貫通した状態で、該結び目を該孔部の該開口側に配置し、該繊維導体を該孔部の他端側から引っ張って、該結び目を該開口から該テーパ状の孔部分に沿って該収容部に係合させつつ、該収容部に電気的に接触させることを特徴とする繊維導体電線の接続方法。
  3. 前記収容部内の前記結び目の上から前記端子を押圧して、該結び目を前記収容部に密着させることを特徴とする請求項２記載の繊維導体電線の接続方法。
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