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JP6691462B2 - コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、回路基板が接続されるコネクタに関する。
コントローラ等の電子部品に接続されるコネクタとして、電子部品の回路基板を端子で挟み込むようにしたカードエッジコネクタがある(特許文献1参照)。このカードエッジコネクタにおいては、コネクタに挿入される回路基板の厚み寸法よりも、対向する端子の接点間距離を小さく設定することが多い。これにより、コネクタに回路基板を接続する際には、端子間を押し広げながら回路基板が挿入されるため、回路基板と端子との接触荷重を確保することができる。
特開2016−24880号公報
しかしながら、端子間を押し広げながら回路基板を挿入することは、回路基板と端子とを過度に摺動させる要因であり、コネクタの信頼性を低下させる要因であった。すなわち、回路基板を挿入する際には、回路基板の絶縁体基材に対しても端子が強く接触するため、回路基板の絶縁体基材から削り屑が発生し、回路基板と端子との良好な接触を阻害する要因となっていた。このため、回路基板と端子とを良好に接触させることにより、コネクタの信頼性を向上させることが求められている。
本発明の目的は、コネクタの信頼性を向上させることにある。
本発明のコネクタは、基板ユニットの回路基板が接続されるコネクタであって、前記基板ユニットが挿入されるハウジングと、前記ハウジングに収容され、前記回路基板の一方面に接触する第1端子を保持する第1端子保持部材と、前記第1端子保持部材に対向して前記ハウジングに収容され、前記回路基板の他方面に接触する第2端子を保持する第2端子保持部材と、前記ハウジングに収容され、前記第1端子保持部材の外側傾斜面に対向する第1内側傾斜面と、前記第2端子保持部材の外側傾斜面に対向する第2内側傾斜面と、を備える嵌合部材と、を有し、前記ハウジングに前記基板ユニットが挿入される場合に、前記基板ユニットによって前記嵌合部材が押し込まれ、前記第1内側傾斜面から前記第1端子保持部材の外側傾斜面に推力が伝達され、前記第2内側傾斜面から前記第2端子保持部材の外側傾斜面に推力が伝達され、前記第1端子保持部材と前記第2端子保持部材とは互いに近づく方向に付勢される。
本発明によれば、基板ユニットによって前記嵌合部材が押し込まれ、第1内側傾斜面から第1端子保持部材の外側傾斜面に推力が伝達され、第2内側傾斜面から第2端子保持部材の外側傾斜面に推力が伝達され、第1端子保持部材と第2端子保持部材とは互いに近づく方向に付勢される。これにより、基板ユニットの挿入に伴って第1端子および第2端子を互いに近づけることができ、回路基板と第1端子および第2端子とを良好に接触させてコネクタの信頼性を向上させることができる。
(a)および(b)は、本発明の一実施の形態であるコネクタとこれに接続される制御ユニットとを示す斜視図である。 図1(a)のA−A線に沿ってコネクタの内部構造を示す断面図である。 コネクタと制御ユニットとの接続過程を示す断面図である。 コネクタと制御ユニットとの接続過程を示す断面図である。 コネクタと制御ユニットとの接続過程を示す断面図である。 コネクタと制御ユニットとの接続過程を示す断面図である。 コネクタと制御ユニットとの分離過程を示す断面図である。 コネクタと制御ユニットとの分離過程を示す断面図である。 コネクタと制御ユニットとの分離過程を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1(a)および(b)は、本発明の一実施の形態であるコネクタ10と、これに接続される制御ユニット(基板ユニット)11と、を示す斜視図である。図1(a)には、コネクタ10と制御ユニット11との分離状態が示されており、図1(b)には、コネクタ10と制御ユニット11との接続状態が示されている。
図1(a)および(b)に示すように、コネクタ10は、制御ユニット11を収容するためのアウターハウジング(ハウジング)12を有している。コネクタ10には複数本のワイヤーハーネス13が接続されており、これらのワイヤーハーネス13は、図示しない他の制御ユニットやセンサ等に接続されている。また、図示する制御ユニット11は、電子部品が実装された回路基板14を樹脂で封止することで製造される制御ユニットであり、トランスファモールドコントロールユニットとも呼ばれている。図1(a)に示すように、制御ユニット11の回路基板14は、その一部がモールド樹脂15から外部に露出する構造を有している。また、モールド樹脂15から露出する回路基板14には、後述する端子を電気的に接続するための導体部16が形成されている。なお、端子が接触する導体部16は、回路基板14の両面に対して形成されている。
図示するコネクタ10は、制御ユニット11から突出する回路基板14と接続される所謂カードエッジコネクタである。図1(a)に矢印αで示すように、コネクタ10に対して制御ユニット11を挿入することにより、制御ユニット11側の回路基板14とコネクタ10側のワイヤーハーネス13とを電気的に接続することができる。また、図1(a)に示すように、制御ユニット11には係合爪17が形成されており、コネクタ10には係合穴18を備えた保持機構19が設けられている。図1(b)に示すように、コネクタ10に対して制御ユニット11を挿入することにより、係合穴18に対して係合爪17を係合させることができ、コネクタ10と制御ユニット11との接続状態を保持することができる。
また、コネクタ10の保持機構19は、切り込みによって区画される第1天板部19aと、切り込みによって区画される第2天板部19bと、第1天板部19aと第2天板部19bとを連結する支点板部19cと、を備えている。第1天板部19aを下方に押し込むことにより、支点板部19cを支点として第2天板部19bを上方に傾斜させることができる。これにより、係合穴18と係合爪17との係合状態を解除することができ、コネクタ10と制御ユニット11との接続状態を解除することができる。なお、後述する図2〜図9の各断面図において、係合爪17および保持機構19は省略されている。
[コネクタ構造]
図2は図1(a)のA−A線に沿ってコネクタ10の内部構造を示す断面図である。また、図2に示した矢印αは、図1(a)と同様に、制御ユニット11の挿入方向を示している。以下、コネクタ10の前後方向を用いて構造を説明するが、コネクタ10の前後方向と制御ユニット11の挿入方向とは互いに一致する方向である。また、コネクタ10の前側とはコネクタ10の挿入口20側を意味しており、コネクタ10の後側とはコネクタ10のワイヤーハーネス13側を意味している。
図2に示すように、コネクタ10のアウターハウジング12は、制御ユニット11が挿入される挿入口20を備えたハウジング本体21と、ワイヤーハーネス13が案内される貫通口22を備えた端子保持部23と、を備えている。ハウジング本体21には、フロントシールホルダ(嵌合部材)24が前後に移動自在に収容されており、端子保持部23には、一対のインナーハウジング25,26からなる端子組立体27が保持されている。なお、ハウジング本体21にはストッパ壁28が形成されており、フロントシールホルダ24の移動はストッパ壁28によって規制される。
端子組立体27は、複数の第1端子31を保持する第1インナーハウジング(第1端子保持部材)25と、複数の第2端子32を保持する第2インナーハウジング(第2端子保持部材)26と、を備えている。第1インナーハウジング25と第2インナーハウジング26とは、各端子31,32の接点部33を対向させるように、互いに対向して配置されている。また、各インナーハウジング25,26の基端部34は端子保持部23に保持される一方、各インナーハウジング25,26の先端部35は解放端として構成されている。各端子31,32に接続されるワイヤーハーネス13は、端子保持部23に組み込まれたリアシール36の貫通孔から外部に案内されている。なお、端子保持部23には、リアシール36を覆うリアシールホルダ37が取り付けられている。リアシールホルダ37を取り付けることにより、リアシール36および端子組立体27の脱落が防止されている。
前述したように、アウターハウジング12のハウジング本体21には、フロントシールホルダ24が収容されている。フロントシールホルダ24の前側の内周部24iにはシール溝40が形成されており、フロントシールホルダ24の後側の外周部24oにはシール溝41が形成されている。前側のシール溝40には環状の制御ユニットシール(内側シール部材)42が設けられており、制御ユニットシール42によってフロントシールホルダ24と制御ユニット11との隙間が密閉されている。また、後側のシール溝41には環状のハウジングシール(外側シール部材)43が設けられており、ハウジングシール43によってアウターハウジング12と制御ユニット11との隙間が密閉されている。このような制御ユニットシール42とハウジングシール43とは、フロントシールホルダ24の前後に分けて配置、つまりフロントシールホルダ24の一端側と他端側とに分けて配置されている。なお、フロントシールホルダ24の製造工程において、制御ユニットシール42およびハウジングシール43は、フロントシールホルダ24に一体に組み込まれている。
フロントシールホルダ24は、制御ユニット11の端部44が係合する係合部45と、第1および第2内側傾斜面46,47を備えた楔部48と、を有している。フロントシールホルダ24の係合部45は、制御ユニット11の端部44に対向する接触面50と、制御ユニット11の係合凸部51に係合する係合凹部52と、を備えている。また、フロントシールホルダ24の楔部48は、第1インナーハウジング25の外側傾斜面53に対向する第1内側傾斜面46と、第2インナーハウジング26の外側傾斜面54に対向する第2内側傾斜面47と、を備えている。第1インナーハウジング25の外側傾斜面53、第2インナーハウジング26の外側傾斜面54、フロントシールホルダ24の第1および第2内側傾斜面46,47は、制御ユニット11の挿入方向αに対して傾斜する傾斜面である。
[接続過程]
続いて、コネクタ10と制御ユニット11との接続過程について説明する。ここで、図3〜図6は、コネクタ10と制御ユニット11との接続過程を示す断面図である。図3、図4、図5、図6の順に、コネクタ10に対する制御ユニット11の挿入を開始してから、コネクタ10と制御ユニット11との接続が完了する迄の状態が示されている。また、図4〜図6に示す拡大部分Xには、図3の矢印X方向から示した回路基板14と各端子31,32の接点部33との位置関係が示されている。
図3に示すように、コネクタ10に対して制御ユニット11が挿入され始める際には、フロントシールホルダ24がアウターハウジング12内の後退位置に配置されている。また、図3の拡大部分に示すように、第1端子31と第2端子32との接点間隔G1は、回路基板14の厚み寸法T1よりも大きく設定されている。図示する例では、第1端子31と第2端子32との間隔が予め広げられているが、これに限られることはない。つまり、各インナーハウジング25,26の先端部35は解放端であることから、回路基板14が第1端子31や第2端子32の接点部33に接触したときに、第1端子31と第2端子32との接点間隔を広げても良い。
図4に示すように、制御ユニット11が矢印α方向に更に挿入され、制御ユニット11の端部44がフロントシールホルダ24の制御ユニットシール42や係合部45に接触すると、制御ユニット11からフロントシールホルダ24に推力が伝達され始める。これにより、矢印a1で示すように、フロントシールホルダ24は押し込まれて移動を開始する。また、図4の拡大部分Yに示すように、フロントシールホルダ24が矢印a1方向に移動すると、フロントシールホルダ24の内側傾斜面46,47がインナーハウジング25,26の外側傾斜面53,54に接触するため、矢印a2で示すように、各インナーハウジング25,26が保持する各端子31,32は互いに近づく方向に移動し始める。
なお、図4の拡大部分Zに示すように、フロントシールホルダ24の移動量がS1である場合には、拡大部分Yに示すように、第1端子31と第2端子32との接点間隔はG2に縮小されるものの、回路基板14の厚み寸法T1よりも大きな値に保持されている。また、図4の拡大部分Zに示すように、フロントシールホルダ24の移動量がS1である場合には、拡大部分Xに示すように、回路基板14の先端14aは各端子31,32の接点部33に到達していない。
図5に示すように、制御ユニット11が更に矢印α方向に挿入されると、制御ユニット11の端部44が接触面50に突き当たり、制御ユニット11とフロントシールホルダ24とは一体となって移動する。そして、図5の拡大部分Zに示すように、フロントシールホルダ24の移動量がS2に到達すると、拡大部分Xに示すように、回路基板14の導体部16は各端子31,32の接点部33に重なる位置まで移動する。また、図5の拡大部分Zに示すように、フロントシールホルダ24の移動量がS2に到達すると、拡大部分Yに示すように、回路基板14の一方面55に対する第1端子31の押し付けが開始され、回路基板14の他方面56に対する第2端子32の押し付けが開始される。つまり、各端子31,32の接点部33は、回路基板14の基材である絶縁体基材57に押し付けられることなく、絶縁体基材57を越えた先の導体部16に押し付けられている。
図6に示すように、制御ユニット11が更に矢印α方向に挿入され、拡大部分Zに示すように、フロントシールホルダ24の移動量がS3に到達すると、拡大部分Yに矢印a2で示すように、フロントシールホルダ24によって各インナーハウジング25,26が内側に更に付勢され、回路基板14の導体部16に対して各端子31,32の接点部33が更に強く押し付けられる。また、図6の拡大部分Zに示すように、フロントシールホルダ24の移動量がS3に到達すると、拡大部分Xに矢印Xaで示すように、導体部16と接点部33とを摺動させるように回路基板14が移動する。つまり、回路基板14の導体部16と各端子31,32の接点部33とを、互いに押し付けながら摺動させることができる。
これまで説明したように、コネクタ10のアウターハウジング12に制御ユニット11を挿入する際には、制御ユニット11によってフロントシールホルダ24が押し込まれ、第1内側傾斜面46から第1インナーハウジング25の外側傾斜面53に推力が伝達され、第2内側傾斜面47から第2インナーハウジング26の外側傾斜面54に推力が伝達される。このように、フロントシールホルダ24から各インナーハウジング25,26に向きを変えて推力を伝達することにより、フロントシールホルダ24の押し込みに伴って各インナーハウジング25,26を互いに近づけることができる。つまり、制御ユニット11が挿入され始めた段階においては、第1端子31と第2端子32との接点間隔を広げておくことができる一方、制御ユニット11の挿入が完了する段階においては、第1端子31と第2端子32との接点間隔を狭めることができる。
これにより、回路基板14の絶縁体基材57に対して接点部33を過度に接触させることなく、回路基板14の導体部16に対して接点部33を強く接触させることができるため、絶縁体基材57から多くの削り屑を発生させることなく、回路基板14の導体部16と各端子31,32の接点部33とを接続することができる。つまり、エポキシ樹脂等からなる削り屑の影響を受けることなく、回路基板14の導体部16と各端子31,32の接点部33とを良好に接触させることができ、コネクタ10の信頼性を向上させることができる。
しかも、図6の拡大部分Xに示すように、回路基板14の導体部16と各端子31,32の接点部33とは、互いに押し付けられながら摺動するため、導体部16の表面に形成される酸化被膜等を接点部33によって除去することができる。このように、導体部16の酸化被膜等を除去することにより、回路基板14の導体部16と各端子31,32の接点部33とを良好に接触させることができ、コネクタ10の信頼性を更に高めることができる。
また、各インナーハウジング25,26に推力を伝達するフロントシールホルダ24には、制御ユニットシール42およびハウジングシール43が設けられている。つまり、フロントシールホルダ24は、制御ユニット11から各インナーハウジング25,26に推力を伝達する機能と、制御ユニットシール42およびハウジングシール43を保持する機能と、を兼ね備えている。これにより、部品点数を削減することができるため、コネクタ10の低コスト化を達成することができる。
また、前述の説明では、図5の拡大部分Xに示すように、回路基板14の導体部16と各端子31,32の接点部33とが重ねられた後に、回路基板14の導体部16と各端子31,32の接点部33とを接触させ始めているが、これに限られることはない。つまり、絶縁体基材57から多くの削り屑を発生させることのない接触荷重であれば、回路基板14の絶縁体基材57から導体部16にかけて各端子31,32の接点部33を摺動させても良い。なお、回路基板14と各端子31,32との接触荷重や接触タイミングについては、各傾斜面の角度や位置等によって調整することが可能である。
図3に示した例では、接点間隔G1が厚み寸法T1よりも大きく設定されているが、これに限られることはない。コネクタ10と制御ユニット11との接続過程において、絶縁体基材57から多くの削り屑を発生させることのない接触荷重であれば、接点間隔G1と厚み寸法T1とを同じ値に設定することや、接点間隔G1を厚み寸法T1よりも小さく設定することにより、回路基板14の絶縁体基材57から導体部16にかけて各端子31,32の接点部33を摺動させても良い。
[分離過程]
続いて、コネクタ10と制御ユニット11との分離過程について説明する。ここで、図7〜図9は、コネクタ10と制御ユニット11との分離過程を示す断面図である。図7、図8、図9の順に、コネクタ10から制御ユニット11を抜き始めてから、コネクタ10と制御ユニット11との分離が完了する迄の状態が示されている。
図7に示すように、コネクタ10と制御ユニット11の接続状態においては、制御ユニット11の係合凸部51とフロントシールホルダ24の係合凹部52とが互いに噛み合っている。そして、図7に矢印βで示すように、コネクタ10から制御ユニット11が引き抜かれると、互いに噛み合う係合凸部51および係合凹部52を介して、制御ユニット11からフロントシールホルダ24に推力が伝達される。
これにより、図7に矢印b1で示すように、フロントシールホルダ24は引き抜かれて移動を開始する。また、図7の拡大部分に示すように、フロントシールホルダ24が矢印b1方向に移動すると、フロントシールホルダ24の内側傾斜面46,47とインナーハウジング25,26の外側傾斜面53,54との接触が解除されるため、矢印b2で示すように、回路基板14に押し付けられた接点部33の反発力によって、各インナーハウジング25,26は互いに離れ始める。
さらに、制御ユニット11が矢印β方向に引き抜かれると、フロントシールホルダ24は制御ユニット11と共に矢印b1方向に移動する。ここで、ハウジングシール43は内側傾斜面46,47の径方向外方に重ねて配置されるため、フロントシールホルダ24が移動し始めた段階で、ハウジングシール43の圧縮荷重を抜くことができる。これにより、ハウジングシール43の摺動抵抗を軽減することができ、フロントシールホルダ24を小さな推力で移動させることができる。
そして、図8に示すように、制御ユニット11が矢印β方向に更に引き抜かれ、フロントシールホルダ24がハウジング本体21のストッパ壁28に突き当たると、図9に示すように、フロントシールホルダ24の係合凹部52から制御ユニット11の係合凸部51が外れ、コネクタ10のアウターハウジング12から制御ユニット11が抜き取られる。これにより、コネクタ10と制御ユニット11との分離が完了する。
このように、コネクタ10のアウターハウジング12から制御ユニット11を取り外す際には、制御ユニット11によってフロントシールホルダ24が引き抜かれ、フロントシールホルダ24の内側傾斜面46,47とインナーハウジング25,26の外側傾斜面53,54との接触が解除されるため、各端子31,32の接点部33の反発力によって各インナーハウジング25,26を互いに離すことができる。
つまり、制御ユニット11を抜き始めた段階で、回路基板14に対する各端子31,32の接触荷重を下げることができるため、回路基板14の絶縁体基材57に接点部33を強く接触させることなく、コネクタ10から制御ユニット11を取り外すことができる。これにより、エポキシ樹脂等の削り屑を発生させることなく、コネクタ10から制御ユニット11を取り外すことができ、コネクタ10の信頼性を向上させることができる。
しかも、フロントシールホルダ24に保持されるハウジングシール43は、フロントシールホルダ24の内側傾斜面46,47の径方向外方に配置されるため、フロントシールホルダ24が移動し始めた段階で、ハウジングシール43の圧縮荷重を抜くことができる。これにより、ハウジングシール43の摺動抵抗を軽減することができ、フロントシールホルダ24を小さな推力で移動させることができる。つまり、防水型や防塵型のコネクタ10であっても、コネクタ10から簡単に制御ユニット11を取り外すことができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、コネクタ10の接続対象である基板ユニットとして、外殻を構成するハウジングを持たずにモールド樹脂15で封止しただけの制御ユニット11を用いているが、これに限られることはなく、外殻を構成するハウジングを備えた制御ユニットを用いても良い。また、基板ユニットとしては、コントローラ等の制御ユニット11に限られることはなく、モールド樹脂15やハウジングから露出する回路基板14を備えた基板ユニットであれば、如何なる基板ユニットであっても良い。また、図示するコネクタ10は、リアシール36、制御ユニットシール42およびハウジングシール43を備えた防水型のコネクタであるが、これに限られることはない。例えば、リアシール36、制御ユニットシール42およびハウジングシール43等を持たないコネクタに対しても、本発明を有効に適用することが可能である。
10 コネクタ
11 制御ユニット(基板ユニット)
12 アウターハウジング(ハウジング)
14 回路基板
24 フロントシールホルダ(嵌合部材)
24i 内周部
24o 外周部
25 第1インナーハウジング(第1端子保持部材)
26 第2インナーハウジング(第2端子保持部材)
31 第1端子
32 第2端子
42 制御ユニットシール(内側シール部材)
43 ハウジングシール(外側シール部材)
46 第1内側傾斜面
47 第2内側傾斜面
53 外側傾斜面
54 外側傾斜面
55 一方面
56 他方面
α 挿入方向

Claims (6)

  1. 基板ユニットの回路基板が接続されるコネクタであって、
    前記基板ユニットが挿入されるハウジングと、
    前記ハウジングに収容され、前記回路基板の一方面に接触する第1端子を保持する第1端子保持部材と、
    前記第1端子保持部材に対向して前記ハウジングに収容され、前記回路基板の他方面に接触する第2端子を保持する第2端子保持部材と、
    前記ハウジングに収容され、前記第1端子保持部材の外側傾斜面に対向する第1内側傾斜面と、前記第2端子保持部材の外側傾斜面に対向する第2内側傾斜面と、を備える嵌合部材と、
    を有し、
    前記ハウジングに前記基板ユニットが挿入される場合に、前記基板ユニットによって前記嵌合部材が押し込まれ、前記第1内側傾斜面から前記第1端子保持部材の外側傾斜面に推力が伝達され、前記第2内側傾斜面から前記第2端子保持部材の外側傾斜面に推力が伝達され、前記第1端子保持部材と前記第2端子保持部材とは互いに近づく方向に付勢される、コネクタ。
  2. 請求項1に記載のコネクタにおいて、
    前記第1端子保持部材の外側傾斜面、前記第2端子保持部材の外側傾斜面、前記嵌合部材の第1内側傾斜面、前記嵌合部材の第2内側傾斜面は、前記基板ユニットの挿入方向に対して傾斜する、コネクタ。
  3. 請求項1または2に記載のコネクタにおいて、
    前記嵌合部材の内周部には内側シール部材が保持され、前記嵌合部材と前記基板ユニットとの隙間は前記内側シール部材によって密閉される、コネクタ。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載のコネクタにおいて、
    前記嵌合部材の外周部には外側シール部材が保持され、前記ハウジングと前記嵌合部材との隙間は前記外側シール部材によって密閉される、コネクタ。
  5. 請求項3に記載のコネクタにおいて、
    前記嵌合部材の外周部には外側シール部材が保持され、
    前記内側シール部材と前記外側シール部材とは、前記嵌合部材の一端側と他端側とに分けて配置される、コネクタ。
  6. 請求項4または5に記載のコネクタにおいて、
    前記外側シール部材は、前記第1内側傾斜面および前記第2内側傾斜面の径方向外方に配置される、コネクタ。
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