CN101183762B - 具有内置电路元件的连接器 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有内置电路元件的连接器。用于车载AC发电机的连接器包括树脂连接器壳，该树脂连接器壳具有元件容纳室，在该元件容纳室中接纳在相对端具有一对引线的带引线的电路元件。所述引线以直角弯曲且在相应末端部分被焊接到嵌入连接器壳中的连线金属件的元件连接终端。元件容纳室被弹性密封树脂填充。带直角的引线吸收或缓冲连接器壳与包括引线的电路元件之间的热膨胀差异。弹性密封树脂防止在电路元件与引线之间的界面边界处发生断裂，且提供改善的环境耐受力。

Description

具有内置电路元件的连接器

相关申请的交叉引用

本申请基于2006年10月10日提交的日本专利申请No.2006-276522并要求其优先权，且该专利申请的内容通过引用合并于本申请中。

技术领域

本发明一般地涉及连接器，并且特别地涉及内置有电路元件的连接器。

背景技术

车载AC(交流)发电机具有连接器，用于与外部电子控制单元(ECU)交换信号。在日本专利公开出版物(JP-A)No.2001-016829(对应于US6,291,913 B1)和No.2002-033438(对应于US 6,390,854 B2)中公开了这种车载AC发电机的典型示例。传统的实现方式是将电路元件(例如过电压吸收器)合并或内置到连接器中。这种内置有电路元件的连接器在下文中会被称作“具有内置电路元件的连接器”。要内置在连接器中的电路元件可以包括电容器、电阻元件、变阻器、各种无源或有源元件和IC。针对这些电路元件，采用不需要电路板的带引线的电路元件(leaded circuitelement)。这些带引线的电路元件均具有在长度方向上从其相对端伸出的引线。

将参考图7到图9，描述在车载AC发电机中采用的这种传统的具有内置电路的连接器的一个示例。图7是连接器的前正视图，图8是连接器的后正视图，图9是其中填充密封树脂的连接器的垂直横截面视图。

在图7到图9中，附图标记100表示作为树脂模制件的连接器壳；102到105表示通过嵌件模制(insert molding)或树脂模制(resin molding)固定到或嵌入到连接器壳100中的连线金属件；106表示带引线的电路元件。连接器壳100包括具有类似矩形块的构造的本体部分112和管状连接器部分113，该本体部分112具有横向伸长的元件容纳室111a和111b，该管状连接器部分113在图7至图9中沿向上方向从本体部分112伸出。带引线的电路元件106具有元件本体160和一对引线161、162，引线161、162在长度方向上从元件本体160的相对端伸出。带引线的电路元件106单独地或与另一电路元件组合来提供过电压吸收电路(例如缓冲电路)的功能。引线161的末端被焊接到连线金属件103的元件连接终端132，引线162的末端被焊接到连线金属件105的元件连接终端152。示于图9中的附图标记200表示提供在连接器壳100中的用于隔离前面的元件容纳室111a和后面的元件容纳室111b的分隔壁(partition wall)。

然而，示于图7至图9中的具有内置电路元件的传统连接器存在一个问题，即当连接器用于高温环境时，引线161和162可能被损伤或断裂。以下将参考图7对该问题进行更详细的讨论。

在高温环境中，树脂连接器壳100经受热膨胀。在这种情况下，在固定到连接器壳100的元件连接终端132和152之间的横向距离L上发生的温度相关尺寸变化近似地等于连接器壳100的热膨胀系数与横向距离L的乘积。另一方面，引线161和162由金属制成，且其相比树脂连接器壳100具有更小的热膨胀系数。因此，由于热膨胀的差异，焊接到元件连接终端132、152的金属引线161、162承受拉力，因此，在引线161、162与元件连接终端132、152之间的每个焊接结合部分显现出横向应力。在横向应力重复发生的情况下，焊接结合部分将引起疲劳断裂。由于车辆发动机舱的温度表现出升高的趋势，因此需要一种用于安装在发动机舱中的车载AC发电机、具有内置电路元件的连接器来解决上述问题。

日本专利公开出版物(JP-A)No.10-318403(对应于US 6,033,189)提出了防止疲劳断裂发生的在先建议，其中带引线的电路元件的引线具有弯曲部分来缓冲由于温度变化而引起的位移。然而该在先建议针对的是压缩机的控制阀，该控制阀整体具有树脂模制结构，其中电路元件与树脂模制控制阀的本体整体地模制在一起。如果该结构在车载AC发电机中被采用，则由于相比压缩机，车载AC发电机本身形成高温热源，因此电路元件和其外围部分将承受较大的热应力，这往往在模制树脂和电路元件之间的界面边界或在模制树脂和电路元件的引线之间的界面边界处形成裂缝。另外，由于车载AC发电机被放置在存在被水打湿的高风险的使用环境中，进入裂缝的水会引起电路元件的引线或电路元件自身之间的绝缘故障或短路，从而导致AC发电机的故障。

发明内容

鉴于上述困难，本发明致力于为车载AC发电机提供具有内置元件的连接器，该连接器具有非常可靠的耐热特性。

根据本发明，提供了一种用于车载AC发电机的连接器，该连接器包括：树脂连接器壳，其具有用于在其中接纳电路元件的密封元件容纳室；带引线的电路元件，被接纳在元件容纳室中且具有从其各相对长度方向端伸出的一对引线；和多个连线金属件，被嵌入到树脂连接器壳中，每个所述连线金属件具有从连接器壳的外壁伸出的用于外部连接的外部连接终端，以及伸入到元件容纳室中并被焊接到带引线的电路元件的每个所述引线的末端部分的元件连接终端。每个所述引线具有弯曲部分，该弯曲部分在元件容纳室中以45度或更大的角度弯曲，并且元件容纳室被弹性密封树脂填充。

通过这种布置，由于带引线的电路元件的相对端处的引线被焊接到连线金属件的元件连接终端，其中各弯曲部分被居间地布置在元件连接终端和带引线的电路元件的本体部分之间，连接器壳的在元件连接终端之间延伸的部分与焊接到元件连接终端的带引线的电路元件在热膨胀方面的差异能够容易地通过带引线的电路元件的该对引线的相应弯曲部分的弹性变形来吸收或缓冲。连接器因此能提供良好的热应力耐受性。另外，由于具有弯曲部分的引线能减小或缩短带引线的电路元件的整体长度，在焊接结合部分之间延伸的连接器壳部分的长度相应地减小。因此，能减轻上述热膨胀方面的差异，结果能够获得热应力耐受特性的进一步改善。

另外，由于连接器壳的元件容纳室被弹性密封树脂填充，该结构为连接器提供更高程度的耐热性和高环境应力裂化抵抗能力。一般地，由于形成在引线上的弯曲部分，当连接器经受外部振动时，带引线的电路元件很可能在它的长度方向上位移。然而，由于借助于填充在元件容纳室中的弹性密封树脂将带引线的电路元件稳定地固定到位以防止元件容纳室中的位移，所以本发明的连接器不会发生上述问题。与在其形成连接器壳的同时对元件容纳室进行密封的模制树脂相比，即使在经受重复的热应力时，弹性密封树脂仍能够防止在密封树脂和电路元件之间的界面边界处发生断裂。在没有断裂的情况下，连接器不会允许水的进入，否则会导致绝缘故障。

引线的弯曲部分可以具有远大于45度的弯曲角。例如，每个引线可以弯曲成近似180度(或在弯曲部分自身折叠)。在这种情况下，由于通过焊接被结合到元件连接终端的引线的末端部分之间的距离被大大减小，上述热膨胀方面的差异也被相应地减轻。引线的弯曲部分可以具有波纹或波动形状。

在本发明的一种优选形式中，连接器壳还具有引线支撑壁，所述引线支撑壁被布置在该对引线的每一个引线的弯曲部分和末端部分之间，且在其上支撑每个相应引线的一部分。引线支撑壁与每个相应引线垂直地延伸并且具有接纳该引线的凹进部。如此提供的引线支撑壁使每个引线的末端部分(焊接部分)不受温度变化引起的弯曲部分热变形的影响。另外，引线支撑壁也能够有效地抑制振动导致的问题，当车辆的振动引起的带引线的电路元件的振动增大引线的弯曲部分的变形时，在引线的焊接末端部分可能出现此问题。

优选地，带引线的电路元件的引线在相同方向按直角相互平行地弯曲。通过这样布置带引线的电路元件的引线，降低元件容纳室的整体尺寸是可能的。

在本发明的一种优选形式中，连接器壳具有类似矩形块的构造，该构造具有扁平的第一壁，从第一壁的一端垂直地延伸的扁平的第二壁，和从第一壁的另一端垂直地且平行于第二壁地延伸的扁平的第三壁。元件容纳室包括：元件接纳部分，其基本上平行于连接器壳的第一壁地沿连接器壳的第一壁延伸，并在其中接纳带引线的电路元件的与第一壁具有基本上平行间隔开的关系的本体部分；第一引线接纳部分，其基本上平行于连接器壳的第二壁地沿连接器壳的第二壁延伸，并在其中接纳与第二壁具有基本上平行间隔开的关系的该对引线中的一个；和第二引线接纳部分，其基本上平行于连接器壳的第三壁地沿连接器壳的第三壁延伸，并在其中接纳与第三壁具有基本上平行间隔开的关系的另一个引线。通过这种布置，由于带引线的电路元件的具有弯曲部分的引线被布置成沿类似矩形块的连接器壳的三个表面延伸，因此在带引线的电路元件的引线不受另一个在元件容纳室中被接纳的带引线的电路元件的干扰的同时降低连接器壳的整体尺寸是可能的。

优选地，连接器壳还包括一对引线支撑壁，其相互垂直地延伸，且在位于每个相应引线的弯曲部分的相对侧的部分处支撑每个所述引线。通过布置该对如此布置的引线支撑壁，防止车辆振动引起的带引线的电路元件的本体部分的位移以及由电路元件本体部分的位移引起的引线弯曲部分的变形是可能的。因此，可以避免引线的振动导致的疲劳。另外，沿两个相互垂直的方向延伸的该对引线支撑壁能够在控制每个引线的变形的同时支撑该引线，否则该变形可在外部振动的作用下发生在各个方向。

在本发明的一种优选实施例中，元件连接终端具有：结合端部分，其与连接器壳完全分离并被焊接到每个引线的末端部分；基部分，其与结合端部分相对并完全地嵌入到连接器壳中；和接触暴露部分，其被布置在结合端部分和基部分之间，该接触暴露部分只在其一个表面与连接器壳的内壁表面紧密接触，其中当从元件容纳室的开口侧观看时，该表面是隐藏的。通过这种布置，连线金属件的元件连接部分相对较长，因此连接器壳和带引线的电路元件之间的热膨胀差异通过元件连接终端的热变形部分地调和。这对于改善连接器的耐热应力性能尤其有效。

附图说明

图1是根据本发明的一种优选实施例的用于车载AC发电机的连接器的前正视图；

图2是示于图1中的连接器的后正视图；

图3是示于图1中的连接器的垂直横截面图；

图4是图1中的一部分的放大图；

图5是沿图2中的线A-A的放大横截面图；

图6是沿图4中的线B-B的放大横截面图；

图7是用于车载AC发电机的传统连接器的前正视图；

图8是示于图7中的连接器的后正视图；以及

图9是示于图7中的连接器的垂直横截面图。

具体实施方式

下面将结合图1至图6中所示的用于车载AC发电机的连接器详细描述本发明的一种优选结构实施例。如这些图中所示，连接器一般包括：作为树脂模制件的连接器壳1；通过嵌件模制或树脂模制固定到或嵌入到连接器壳1中的多个连线金属件2-5；和带引线的电路元件6。连接器壳1包括：具有类似矩形块的构造的本体部分12，该本体部分具有水平伸长的U形的元件容纳室；和在图1示出的沿向上方向从本体部分12伸出的管状连接器部分13。带引线的电路元件6包括伸长的元件本体60以及从元件本体60的相对长度方向端伸出的一对引线61、62。在示例实施方式中，带引线的元件6由无源电路元件(例如电阻元件、变阻器等)构成。

元件容纳室11具有：元件接纳部分11a，其沿本体部分12的扁平的第一壁12a平行延伸；第一引线接纳部分11b，其沿第二壁12b平行延伸，该第二壁12b沿垂直于第一壁12a的方向从第一壁12a的一端伸出；和第二引线接纳部分11c，其沿第三壁12c平行延伸，该第三壁12c沿垂直于第一壁12a的方向从第一壁12a的另一端伸出。在元件接纳部分11a中接纳带引线的电路元件6的元件本体60，在第一元件接纳部分11b中接纳带引线的电路元件6的第一引线61，在第二元件接纳部分11c中接纳带引线的电路元件6的第二引线62。

如图1所示，引线61和62以直角弯曲或成曲形，以形成具有预定曲率(在示例实施例中，弯曲部分的曲率半径是2.5mm)的弯曲部分61a和61b。更具体而言，引线61沿元件本体60和元件接纳部分11a的公共长度方向(图1中向左)从元件本体60的一端伸出，然后以直角向连接器部分13向上弯曲或成曲形以形成弯曲部分61a，进一步沿与元件接纳部分11a的长度方向垂直的向上方向从弯曲部分61a伸出，最后终止于末端部分61b。类似地，引线62沿元件本体60和元件接纳部分11a的公共长度方向(图1中向右)从元件本体60的另一端伸出，然后以直角向连接器部分13向上弯曲或成曲形以形成弯曲部分62a，进一步沿与元件接纳部分11a的长度方向垂直的向上方向从弯曲部分62a伸出，最后终止于末端部分62b。

连线金属件2具有两个外部连接终端21和22，其沿两个互相垂直的方向从连接器壳1的本体部分12的外表面向外伸出。连线金属件3具有伸入管状连接器部分13、作为外部连接终端的连接器终端31，以及伸入元件容纳室11的元件连接终端32。连线金属件4具有沿平行于外部连接终端22的方向从连接器壳1的本体部分12的外表面伸出的外部连接终端41，以及伸入管状连接器部分13、作为外部连接终端的连接器终端(未示出)。连线金属件5具有沿与外部连接终端21的伸出方向完全相反的方向从连接器壳1的本体部分12的外表面伸出的外部连接终端51，以及伸入元件容纳室11的元件连接终端52。外部连接终端22、41沿与连接器部分13的伸出方向相反的方向从连接器壳1的本体部分12的下侧表面伸出。连线金属件3的元件连接终端32具有焊接到引线61的末端部分61b的末端部分(结合端部分)。类似地，连线金属件5的元件连接终端52具有焊接到引线62的末端部分62b的末端部分(结合端部分)。如图1所示，连线金属件3的元件连接终端32和连线金属件5的元件连接终端52沿横向向左方向从连接器壳1的本体部分12伸出。

连接器壳1具有多个引线支撑壁14至17，所述支撑壁的每个在其上支撑引线61和62中的一个。引线支撑壁14布置在元件容纳室11的第一引线接纳部分11b中，并且在位于引线61的末端部分61b和引线61的弯曲部分61a之间的位置处沿横跨第一引线接纳部分11b的方向延伸。引线支撑壁15布置在元件容纳室11的元件接纳部分11a中，并且在位于引线61的基部分(未指定的接近端部分)和引线61的弯曲部分61a之间的位置处沿横跨元件接纳部分11a的方向延伸。类似地，引线支撑壁16布置在元件容纳室11的元件接纳部分11a中，并且在位于引线62的基部分(未指定的接近端部分)和引线62的弯曲部分62a之间的位置处沿横跨元件接纳部分11a的方向延伸。引线支撑壁17布置在元件容纳室11的第二引线接纳部分11c中，并且在位于引线62的末端部分62b和引线62的弯曲部分62a之间的位置处沿横跨第二引线接纳部分11c的方向延伸。

引线支撑壁14和15与引线61的后侧接触并垂直于引线61地延伸。类似地，引线支撑壁16和17与引线62的后侧接触并垂直于引线62地延伸。引线支撑壁14到17中的每个在其前表面具有弓形凹进部，在该弓形凹进部中，经由在引线61、62的后侧和每个相应引线支撑壁14到17的凹进前表面之间作用的摩擦力，在弓形凹进部中接纳并保持引线61、62的一部分。图6示出了在引线支撑壁14中形成的一个这样的弓形凹进部14a。尽管未示出，其它引线支撑壁15、16、17具有相同的弓形凹进部。

如图3所示，使用弹性密封树脂7来填充元件容纳室11。元件容纳室11具有前开口11d和后开口11e，其分别被前盖11f和后盖11g密封地闭合。元件容纳室11在其后侧沿向上方向朝连接器部分13扩大，以在其中接纳电容器8。因此，在元件容纳室11的前侧部分中接纳带引线的电路元件6，在元件容纳室11的扩大的后侧部分中接纳电容器8。为了清楚，电容器8未示于图2中。

如图4所示，连线金属件5的元件连接终端52具有焊接到引线62的末端部分62b的结合端部分(末端部分)52a，以及比结合端部分52a更接近元件连接终端52的基部的接触暴露部分52b。

如图5所示，元件连接终端52的接触暴露部分52b与连接器壳1的壁部分1V紧密接触，该壁部分1V位于元件连接终端52的前侧。作为在沿连接器壳1的内部表面延伸的壁1W的横截面中形成倒转U形的切割凹进部1X的结果，形成连接器壳1的壁部分1V。壁部分1V在位置上对应于元件连接终端52的接触暴露部分52b，并且从倒转U形切割凹进部1X的底部向连接器壳1的后侧伸出一定范围。换言之，元件连接终端52的接触暴露部分52b具有四边或矩形的横截面形状，并且仅在其面向连接器壳1的前侧的一个扁平表面上与连接器壳1的壁部分1V接触。接触暴露部分52b的其余三个扁平表面由于倒转U形切割凹进部1X的存在而与连接器壳1分离。通过这种布置，改善元件连接终端52在不同于面向连接器壳1的壁部分1V的方向的其它方向上的弹性变形是可能的。

通过使用五个样本，示于图7-9中的具有内置电路元件的传统连接器以及示于图1-6中的具有内置电路元件的本发明连接器经受在-30℃至150℃温度范围实施的热循环测试。结果表明：对于传统连接器样本，平均500个周期发生引线断裂；而对于本发明连接器样本，即使2000个周期后，仍未发现引线断裂。

明显地，根据上述教导能够想到各种小的变化和修改。应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以通过特定描述的以外的方式实现。

Claims (6)

1.一种用于车载交流发电机的连接器，包括：

树脂连接器壳，具有用于在其中接纳电路元件的密封元件容纳室；

带引线的电路元件，被接纳在元件容纳室中且具有从其各相对长度方向端伸出的一对引线，每个所述引线具有弯曲部分，该弯曲部分在元件容纳室中相对于该电路元件的长度方向以45度或更大的角度弯曲；

多个连线金属件，被嵌入到树脂连接器壳中，每个所述连线金属件具有从连接器壳的外壁伸出的用于外部连接的外部连接终端，以及伸入到元件容纳室中并被焊接到带引线的电路元件的每个所述引线的末端部分的元件连接终端；以及

填充在元件容纳室中的弹性密封树脂。

2.如权利要求1所述的连接器，其中所述连接器壳还具有引线支撑壁，所述引线支撑壁被布置在该对引线的每一个引线的弯曲部分和末端部分之间，且在其上支撑每个相应引线的一部分，所述引线支撑壁与每个相应引线垂直地延伸并且具有接纳该引线的凹进部。

3.如权利要求1所述的连接器，其中所述带引线的电路元件的引线向相同方向按直角弯曲至相互平行。

4.如权利要求1所述的连接器，其中所述连接器壳具有类似矩形块的构造，该构造具有扁平的第一壁，从第一壁的一端垂直地延伸的扁平的第二壁，和从第一壁的另一端垂直地且平行于第二壁地延伸的扁平的第三壁，并且其中所述元件容纳室包括：元件接纳部分，其基本上平行于连接器壳的第一壁地沿连接器壳的第一壁延伸，并在其中接纳带引线的电路元件的与第一壁具有基本上平行间隔开的关系的本体部分；第一引线接纳部分，其基本上平行于连接器壳的第二壁地沿连接器壳的第二壁延伸，并在其中接纳与第二壁具有基本上平行间隔开的关系的该对引线中的一个；和第二引线接纳部分，其基本上平行于连接器壳的第三壁地沿连接器壳的第三壁延伸，并在其中接纳与第三壁具有基本上平行间隔开的关系的另一个引线。

5.如权利要求4所述的连接器，其中所述连接器壳还包括一对引线支撑壁，其相互垂直地延伸，且在位于其中一个引线的弯曲部分的相对侧的部分处支撑所述引线。

6.如权利要求1所述的连接器，其中所述元件连接终端具有：结合端部分，其与连接器壳完全分离并被焊接到每个引线的末端部分；基部分，其与结合端部分相对并完全地嵌入到连接器壳中；和接触暴露部分，其被布置在结合端部分和基部分之间，该接触暴露部分只在其一个表面与连接器壳的内壁表面紧密接触，其中当从元件容纳室的开口侧观看时，该接触暴露部分的该表面是隐藏的。

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