(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
基板用コネクタの端子を半田付けが不要な圧入端子に変更すると、圧入端子を基板端子内に押し込んだ際に、ハウジングの固定部が基板に押し付けられて破損するおそれがある。
しかも、基板に固定部をねじ止めするためのトルクによって、圧入端子と基板端子との接続部分に負荷が加わり、接続部分が破損するおそれもある。
そこで、本発明は、圧入端子を用いていながら、基板への実装時にハウジングの破損や圧入接続部分の破損を防ぐことのできる電気コネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、基板に実装される電気コネクタであって、基板の端子に圧入される圧入端子を保持する第1ハウジングと、基板にねじにより締結される第2ハウジングと、を備える。
そして、本発明は、第1ハウジングおよび第2ハウジングが、別体であり、圧入端子の圧入および第2ハウジングの締結により、基板と共に組み付けられ
、第1ハウジングおよび第2ハウジングが仮組みされた状態であっても、圧入端子が圧入される向きとは逆の向きへと、第1ハウジングに対する第2ハウジングの変位が許容されることを特徴とする。
【0006】
「仮組み」は、基板への実装に際して、第1ハウジングと第2ハウジングとを組み付けることを意味する。
【0007】
本発明の電気コネクタでは、ねじの軸方向と直交する面内方向へと、第1ハウジングに対する第2ハウジングの変位が許容される。
【0008】
本発明の電気コネクタにおいて、第2ハウジングが、第1ハウジングの少なくとも一部を受容し、第1ハウジング、第2ハウジング、および基板が、基板と第2ハウジングとの間に第1ハウジングが挟まれた状態で相互に組み付けられることが好ましい。
【0009】
本発明の電気コネクタは、第1ハウジングと第2ハウジングとの分離を規制する分離規制部を備えることが好ましい。その場合、第1ハウジングおよび第2ハウジングは、分離規制部により分離が規制された状態であっても、圧入端子が圧入される向きとは逆の向きへと、第1ハウジングに対する第2ハウジングの変位が許容されるとともに、ねじの軸方向と直交する面内方向へと、第1ハウジングに対する第2ハウジングの変位が許容される。
【発明の効果】
【0010】
本発明では、第1ハウジングに圧入端子を保持する役割を与え、基板に固定する役割を第2ハウジングに与えている。これら第1ハウジングおよび第2ハウジングは別体であるため、第1ハウジングと第2ハウジングとの相対変位が許容されるように構成することができる。
本発明によれば、第1ハウジングおよび第2ハウジングが仮組みされていても、圧入端子が圧入される向きとは逆の向きへと、第1ハウジングに対する第2ハウジングの変位が許容された状態で、圧入端子の圧入を行うことができる。
そうすると、基板に着座した第2ハウジングが、圧入端子が圧入される向きとは逆の向きへと逃げるため、圧入端子の圧入時に第2ハウジングが基板に強く押し付けられることがないので、第2ハウジングが破損しない。
また、第1ハウジングおよび第2ハウジングが別体であるため、第1ハウジングおよび第2ハウジングを仮組みせずに第1ハウジング単体の状態で、圧入端子の圧入を行うこともできる。この場合にも、勿論、圧入端子の圧入時に第2ハウジングが破損しない。
【0011】
さらに、本発明によれば、第1ハウジングおよび第2ハウジングが別体であることにより、ねじの軸方向と直交する面内方向へと、第1ハウジングに対する第2ハウジングの変位が許容されるので、圧入端子の圧入後に、第2ハウジングを基板に締結する際に第2ハウジングに作用するトルクが、第2ハウジングから第1ハウジングに直接的には伝達されない。そのため、第1ハウジングに保持されている圧入端子と基板の端子との接続部分に過大な負荷が掛からないので、接続部分が破損しない。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
図1に示す電気コネクタ1は、電子機器等に組み込まれる基板3に実装される。
電気コネクタ1は、
図2に示すように、別体に形成されたインナーハウジング10およびアウターハウジング20を備えている。
【0014】
インナーハウジング10(第1ハウジング)は、
図1および
図2に示すように、複数の圧入端子11を保持している。それらの圧入端子11は、各々、
図1に示された基板3の端子31(以下、基板端子)に圧入される。基板端子31はスルーホールであり、具体的な形状の図示を省略する。
インナーハウジング10は、絶縁性の樹脂から射出成形されている。成形されたインナーハウジング10に圧入端子11を圧入することにより、あるいは、圧入端子11をインサート成形することにより、圧入端子11を保持したインナーハウジング10を得ることができる。
【0015】
インナーハウジング10は圧入端子11を保持する役割を有しており、その形状は、圧入端子11を保持する限りにおいて適宜に定めることができる。
このインナーハウジング10は、基板3に直接固定される部分を備えておらず、基板3に締結されるアウターハウジング20によって基板3に間接的に固定される。
【0016】
複数の圧入端子11は、各々、銅合金等の良導電体から形成されており、所定の弾性が与えられている。
本実施形態の圧入端子11は、全体が直線状に形成されており、基板端子31内への圧入により基板3に保持される圧入部11Aと、インナーハウジング10から突出したコンタクト部11B(
図2)とを有している。
コンタクト部11Bは、図示しない相手コネクタの端子と電気的に接続される。相手コネクタと電気コネクタ1とは、圧入端子11の軸線方向(z方向)に沿って嵌合される。
【0017】
本実施形態では、y方向に長い平面視長円状のインナーハウジング10に設定された2つの領域101のそれぞれに一群の圧入端子11が設けられている。
一群の圧入端子11が設けられる領域101は、インナーハウジング10において1つだけ、あるいは3つ以上設定されていてもよい。
【0018】
アウターハウジング20(第2ハウジング)は、第1ハウジング10とは別途、絶縁性の樹脂から射出成形されている。このアウターハウジング20は、
図2の上方からインナーハウジング10に被せられる。
【0019】
アウターハウジング20は、インナーハウジング10を受容し、基板3に固定される。
アウターハウジング20は、
図1および
図3に示すように、インナーハウジング10の一部を受容する受容部21と、圧入端子11が貫通するベース22と、相手コネクタに嵌合する嵌合部23と、基板3にねじ4で固定される固定部24とを有している。
アウターハウジング20の形状は、基板3にねじ4で固定される限りにおいて適宜に定めることができる。
【0020】
アウターハウジング20がインナーハウジング10に被せられると、受容部21がインナーハウジング10の一部(上端部10A)を受容し、ベース22(
図3)に形成された貫通孔(図示しない)を通じて圧入端子11が嵌合部23の内側に露出する。
嵌合部23は、ベース22から立ち上がり、圧入端子11を包囲する。嵌合部23には、一群の圧入端子11がそれぞれ配置される2つの凹部230が形成されている。それらの凹部230は壁体25(
図3)により仕切られている。
図3に凹部230を破線で示す。嵌合部23の詳しい図示は省略する。
【0021】
固定部24は、
図1および
図3に示すように、ベース22から基板3に向けてz方向に沿って延びる延出部26(
図3)と、延出部26の先端から外側にx方向に向けて屈曲し、基板3と締結される締結部27とを有している。
上述の受容部21と、延出部26の内側とに亘りインナーハウジング10が受容される。
【0022】
締結部27には、ねじ4が挿入される挿入孔28(
図2)が形成されている。
挿入孔28には、基板3を厚み方向に貫通する孔32(
図5(c))を介してねじ4が挿入される。ねじ4を回して挿入孔28の内周部にねじ込むことにより、基板3と固定部24とが締結される。ねじ4としてタッピングねじを採用することができる。また、挿入孔28に、ねじ4が螺合されるナットを埋設してもよい。
アウターハウジング20は、
図1における手前側に1つ、奥側に2つ、合計で3つの固定部24を備えており、これらの固定部24によりバランス良く基板3にねじ止めされている。
【0023】
本実施形態では、後述するように、インナーハウジング10にアウターハウジング20を被せることでそれらハウジング10,20を仮組みした状態で(
図3)、圧入端子11を基板端子31に圧入する。
【0024】
仮組みされたハウジング10,20の分離を規制するため、少なくとも1つの固定部24には、インナーハウジング10の外周部に形成された係止アーム13(
図2および
図3)に係止される係止部29(
図3)が形成されている。係止アーム13および係止部29により、ハウジング10,20の分離を規制する分離規制部が構成されている。
係止部29は、固定部24の延出部26(
図3)の内側に形成されている。
【0025】
圧入端子11の圧入および固定部24の締結により基板3への実装が完了すると、インナーハウジング10およびアウターハウジング20が基板3と共に組み付けられる。
【0026】
固定部24と基板3との締結箇所は、電気コネクタ1に加えられる外力により圧入端子11と基板端子31との接続部分に作用する負荷を軽減する役割を担う。
電気コネクタ1に加えられる外力としては、例えば、電気コネクタ1に相手コネクタを挿抜する際の力や、相手コネクタと嵌合した状態で相手コネクタの端子に設けられた電線が配線作業の際に引っ張られたときの力等が挙げられる。また、電気コネクタ1が車両に搭載される場合は、顕著な振動が電気コネクタ1に外力として加えられる。
電気コネクタ1に加えられる外力の一部が固定部24と基板3との締結箇所に伝わることで、圧入端子11と基板端子31との接続部分に作用する負荷が軽減される。
【0027】
さて、半田付けが不要な圧入端子11を採用する電気コネクタ1において、仮に、ハウジング10,20が一体に形成されているとすれば、電気コネクタ1を基板3に実装する過程で固定部24や圧入端子11が破損するおそれがある。以下、説明する。
図4(a)に示すコネクタ9に備えられたハウジング90は、圧入端子91を保持しているとともに、基板3にねじで固定される固定部92を有している。固定部92はハウジング90の一部を構成しており、圧入端子91はハウジング90に保持されている。そのため、圧入端子91と固定部92とは相対的な位置が変わることのないリジッドな関係にある。
【0028】
このコネクタ9の圧入端子91が、圧入機により所定のストロークや荷重に基づいて押し下げられることで、接続を確保するために有効な圧入位置にまで基板端子31に圧入されるとする。このとき、圧入端子91とリジッドな関係にある固定部92が、
図4(b)に示すように、基板3に強く押し付けられて破損するおそれがある(第1の問題)。
【0029】
次に、固定部92をねじ止めするためのトルクにより圧入端子91が破損するおそれがある(第2の問題)。上述のように固定部92と圧入端子91とはリジッドな関係にあるので、固定部に入力されるトルクが、圧入端子91と基板端子31との接続部分に直接的に伝わってしまい、基板端子31に固定された一群の圧入端子11をせん断する過大な負荷を生じさせてしまう。
【0030】
第1の問題に対しては、
図4(c)に示すように、圧入端子91の圧入が完了したときに固定部92と基板3との間に適切なクリアランスC1が残されるように、固定部92の位置をより上方に定めておくとよいが、それでも第2の問題は残る。
【0031】
上記の2つの問題は、圧入端子91を保持するハウジング90が基板3にねじで固定されていて、圧入端子91と固定部92(ハウジング90)とが互いにリジッドな関係にあることに起因している。
そこで、本実施形態の電気コネクタ1は、圧入端子11を保持するインナーハウジング10と、ねじ4で基板3に締結されるアウターハウジング20とを備えることを主要な特徴としている。
【0032】
インナーハウジング10とアウターハウジング20とは別体とされており、リジッドな関係にはない。そのため、インナーハウジング10に保持された圧入端子11と、アウターハウジング20に形成された固定部24もリジッドな関係にはない。
インナーハウジング10およびアウターハウジング20は、別体であるため、両者間の相対変位が規制されていない。これらインナーハウジング10およびアウターハウジング20は、圧入端子11の圧入時に、圧入端子11が圧入される向き(
図5(b)の−z)とは逆の向き(
図5(b)の+z)へと、インナーハウジング10に対するアウターハウジング20の変位が許容されるように、かつ、固定部24のねじ止め時に、ねじ4の軸方向(圧入端子11が圧入される向きと平行なz方向)と直交する面内方向(xy面内方向)へと、インナーハウジング10に対するアウターハウジング20の変位が許容されるように構成されている。
【0033】
本実施形態では、インナーハウジング10とアウターハウジング20との間に所定のクリアランスが設定されている。例えば、
図3に示すように、受容部21の内周部とインナーハウジング10の外周部との間にクリアランスC2が設定され、基板3に対して垂直な固定部24の延出部26の内側とインナーハウジング10の外周部との間にもクリアランスC3が設定されている。
C2,C3等のクリアランスの存在により、大きい外力が加えられなくてもインナーハウジング10とアウターハウジング20とがスムーズに相対変位可能である。
【0034】
係止部29および係止アーム13は、インナーハウジング10に対してアウターハウジング20が+zの向きへと、そしてインナーハウジング10に対してアウターハウジング20がxy面内方向へと変位するのをある程度は許容しつつ、ハウジング10,20の分離を規制する。
【0035】
以下、
図5を参照し、電気コネクタ1を組み立て、基板3に実装する過程について説明する。
実装前に、
図3に示すように、インナーハウジング10にアウターハウジング20を被せることでハウジング10,20を仮組みする。このとき、係止アーム13が係止部29に係止されるので、仮組体を取り扱う際にインナーハウジング10とアウターハウジング20とが分離することを防ぐことができる。
【0036】
実装にあたり、典型的には圧入機を用いて圧入端子11を基板端子31に圧入する。
まず、圧入機により支持された基板3へのハウジング10,20の位置決め、圧入端子11の先端のみを基板端子31に挿入する仮挿入(
図5(a))を行う。そして、圧入端子11を把持する圧入機の押し込み部Pにより、所定の圧入位置にまで圧入端子11を基板端子31内に圧入して固定する。
圧入端子11の圧入時、インナーハウジング10と仮組みされているアウターハウジング20は、自重により下降し、基板3に着座する(
図5(b))。
【0037】
ここで、インナーハウジング10とアウターハウジング20とが別体であって、圧入端子11が圧入される向き(−z)とは逆の向き(+z)へと、インナーハウジング10に対するアウターハウジング20の変位が許容されている。そのため、圧入端子11は、基板3上に固定部24(締結部27)を残したまま基板端子31に押し込まれ、固定部24は、圧入端子11を基準とすれば上方へと変位する。このとき係止アーム13の先端と係止部29との間には、
図3に示すクリアランスC4と同等あるいはそれよりも大きい隙間があいているので、固定部24の変位は妨げられない。また、係止部29により係止アーム13の先端が押されたとしても、係止アーム13が撓むので、固定部24の変位は妨げられない。
【0038】
圧入端子11の圧入を終えたならば、
図5(c)に示すように、基板3の裏側から基板3の孔32を介してアウターハウジング20の固定部24の挿入孔28にねじ4を挿入し、ねじ4を軸周り(z軸周り)に回転させるトルクを付与して固定部24を基板3に締結する。複数の固定部24の各々の挿入孔28にねじ4を挿入し、それらの固定部24の締結を一度に行うことができる。
ねじ4へのトルクの付与により、アウターハウジング20の固定部24に入力されるトルクは、インナーハウジング10とアウターハウジング20とが別体であることにより、アウターハウジング20からインナーハウジング10に直接的には伝達されない。そのため、既に基板端子31に圧入固定されている圧入端子11と基板端子31との接続部分に過大な負荷が加えられない。
【0039】
アウターハウジング20からインナーハウジング10にトルクが直接的に伝達されないことは、ハウジング10,20が別体であることに基づいて、固定部24にトルクが入力された際のインナーハウジング10に対するアウターハウジング20のxy面内方向の変位が許容されているため、アウターハウジング20からインナーハウジング10にトルクが伝達され難いことを意味する。
本実施形態では、
図3に示すようにクリアランスC2,C3(
図3)が存在する箇所ではハウジング10,20が互いに接触していないので、締結のトルクによりアウターハウジング20のみがxy面内方向に変位する。
ここで、インナーハウジング10とアウターハウジング20との間に必ずしも所定のクリアランスが設定されている必要はない。両者の間に格別クリアランスを設定していなくても、インナーハウジング10とアウターハウジング20とが別体である以上、通常、両者の間には公差相当の隙間が生じている。隙間が存在する箇所ではハウジング10,20が互いに接触していないので、やはり、締結のトルクによりアウターハウジング20のみがxy面内方向に変位する。
さらに言えば、インナーハウジング10とアウターハウジング20とが接触する箇所においても、ハウジング10,20間で滑るように、インナーハウジング10に対するアウターハウジング20のxy面内方向の変位が許容される。
以上より、ハウジング10,20の全体として、インナーハウジング10に対するアウターハウジング20のxy面内方向の変位が許容されるので、締結のトルクがアウターハウジング20からインナーハウジング10へと伝達され難い。
【0040】
固定部24のねじ止めを終えると、アウターハウジング20と基板3との間にインナーハウジング10が挟み込まれた状態で、インナーハウジング10、アウターハウジング20、および基板3が相互に組み付けられて一体化される。
以上により、電気コネクタ1の組み立ておよび基板3への実装を完了する。
【0041】
以上で説明した本実施形態の電気コネクタ1によれば、圧入端子11を保持するインナーハウジング10と、基板3にねじ4により固定されるアウターハウジング20とが別体に構成されていることにより、圧入端子11の圧入時にアウターハウジング20の固定部24が破損することや、固定部24のねじ止め時に圧入端子11と基板端子31との接続部分が破損することを防ぐことができる。
【0042】
ところで、基板3に電気コネクタ1を実装する際に、インナーハウジング10とアウターハウジング20とを必ずしも仮組みしておく必要はない。つまり、インナーハウジング10単体の状態で圧入端子11を圧入し、その後、インナーハウジング10にアウターハウジング20を被せ、固定部24を基板3にねじ止めしてもよい。その場合も、インナーハウジング10とアウターハウジング20とが別体であるがゆえに、圧入端子11の圧入時に固定部24が破損したり、固定部24のねじ止め時に接続部分が破損したりといったことを防ぐことができる。
【0043】
また、インナーハウジング10とアウターハウジング20との分離を規制する係止アーム13および係止部29は、必要に応じて設ければよい。特に、インナーハウジング10とアウターハウジング20とを仮組みしないで、インナーハウジング10単体を圧入機にセットして圧入端子11の圧入を行う場合には、そういった分離規制部を設ける必要がない。
【0044】
インナーハウジング10に保持された圧入端子11の圧入、およびアウターハウジング20のねじ止めによりインナーハウジング10およびアウターハウジング20が基板3と共に組み付けられる限りにおいて、インナーハウジング10およびアウターハウジング20の具体的な形態は適宜に定めることができる。
本発明は、L字状に形成された圧入端子を備えた電気コネクタにも適用することができる。その圧入端子を保持するインナーハウジング10の形態、およびインナーハウジング10に基板3と共に組み付けられるアウターハウジング20の形態については適宜に定めることができる。
【0045】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。