JP2005183380A - 差込接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的小さい力で信頼性高く２個のコネクタを接続することが可能なコネクタ構造の提供。
【解決手段】印刷回路基板の縁の第１コネクタ３４及び印刷回路基板実装部２上の第２コネクタ１０間の差込接続は、制限的に案内される旋回接続デバイスの形態をとる。第１コネクタ３４を有する印刷回路基板は、頂上に保持された旋回軸１４の周りをコネクタの方向に当接による底で旋回する。コネクタの脱落は、摺動接触領域Ｋ１でコネクタ３４，１０の２個の外壁３６，１０２の係合により阻止される。旋回は、旋回軸１４が所望の位置に到達する際にのみ可能である。構造の旋回を通して、第１コネクタ３４のブレードコンタクト４０は、第２コネクタ１０の雌型コンタクト１０６内に経路を作る。
【選択図】図５

Description

本発明は、印刷回路基板に接続され第１コンタクトを有する第１コネクタを、印刷回路基板実装部に配置され第２コンタクトを有する第２コネクタに接続するための差込（plug-in）接続構造に関する。

上述のコネクタは種々の実施形態において公知である。特別の限定を伴うことなく後述される特定の一実施形態は、電気機械部品等の収容に供する「打抜き加工されたグリッド」及び印刷回路基板上に構成された電子機器間の差込接続構造である。回路基板上の電子機器は、とりわけ打抜き加工されたグリッドの頂上に配置された電気機械部品を駆動するよう機能する。この目的のため、例えばブレード（刃）コンタクトを有する第１コネクタは、電気機器を収容する印刷回路基板の一縁に配置され、ブレードコンタクトと嵌合するソケットコンタクトを有する第２コネクタは、打抜き加工されたグリッドの縁領域（すなわち印刷回路基板実装部）に配置される。

このような差込接続部の場合、ブレードコンタクト及びソケットコンタクトが機械的及び電気的に接続されるように、第１コネクタがある程度の力で第２コネクタに挿入されることが必要である。

コンタクト要素を有する縁に設けられた印刷回路基板を受容するコネクタが互いに移動可能な２個のハウジング半体を具備する「零力」コネクタが存在する。これら２個のハウジング半体はそれぞれ１列のコンタクトを担持し、コンタクト要素を有する印刷回路基板の一辺を導入するよう間隙を形成するために、ばね偏倚力に反して互いに離れる方向に移動可能である。印刷回路基板の導入後、コネクタの２個の半体は閉位置に移行され、その結果、印刷回路基板の縁に配置されたコンタクトは、コネクタのコンタクトに当接する。このような構造の目的は、接続部に大きな力を印加する必要を無くすることである。

同様の目的は、コネクタの一方又は他方のレバーによりコネクタを組み立てるコネクタ構造により提供される。
特開昭６０−２０７２７３号公報

本発明は、比較的小さい力で信頼性高く２個のコネクタを接続することが可能なコネクタ構造を提供することを目的とする。

上述の目的は、本発明による制限的に案内される旋回接続装置により達成される。

本明細書において、「旋回接続装置」（すなわち回転接続装置）という用語は最も一般的態様では、接続方法が直線的移動に対応するのではなく、旋回すなわち回転移動に対応するという意味である。本明細書において、「制限的に案内される」という用語は、旋回すなわち回転移動の形態をとる接続方法において、第２コネクタに対して移動する第１コネクタは、限定された移動路に沿って移動、すなわち一方向又は他の方向に制御できない方法に経路を外れて移動することができないという意味である。旋回すなわち回転軸受又は旋回軸の形成を前提とする旋回移動により、差込接続が行われる際に克服すべき摩擦力が負の成分を生成するように、第１及び第２コネクタが互いに嵌合し、負の成分は旋回軸受すなわち制限的案内システムにより吸収される。

本発明による差込接続部の制限的案内システムは、２個のコネクタの互いに正しい相手コンタクトが見つかることを確実にする。本発明の特定一発展形は、旋回軸が印刷回路基板に設けられ、第１コネクタが、旋回軸に対して（半径方向）外側に配置された第１外壁と、第１外壁に対して内側に配置された第１内壁と、第１外壁及び第１内壁間に配置された例えばブレードコンタクト等の１列の雄型（差込）コンタクト又は雌型（ソケット）コンタクトとを具備し、第２コネクタが、例えばソケットコンタクト等の雌型コンタクト又は雄型コンタクトが間に配置された第２外壁及び第２内壁を具備し、接続状態において第１コネクタの第１外壁及び第１内壁により取り囲まれる。従って、接続状態において、第１コネクタの第１内壁及び第１外壁が、間に配置されたコンタクトを有する第２コネクタの第２内壁及び第２外壁を取り囲む状態で、第１コネクタは第２コネクタ上に着座する。両コネクタの内壁及び外壁は、旋回軸から所定距離に位置し、一方では互いに対して妨害されていないで２個のコネクタが旋回できるばかりでなく、他方では内壁及び外壁の一方又は両方の経路が旋回中に互いに摺動接触する、すなわち制限的に案内されたシステムを形成するか、又は少なくとも制限的に案内されたシステムを形成することに少なくとも関与するように、本発明に従って形成される。

本発明による差込接続の場合、例えばブレードコンタクト等の雄型コンタクトの先端は相手となるソケットコンタクトの端面に最初に接触し、それらの縦軸は直線を形成する代わりに雌型（ソケット）コンタクトの縦軸と鋭角を形成し、２個の嵌合したコネクタが最終位置に到達するまで旋回が続くとその角度が減少し、第１及び第２コンタクトの縦軸は、２個のコネクタ内で合致するか、又は互いに平行に延びる。

全体構造の寸法が適切に設定されると、雄型コンタクト及び雌型コンタクトの斜め接触によりコンタクトが損傷したり、接続工程を著しく妨害したりすることがないことが明白になった。

特定の一実施形態において、本発明は、印刷回路基板及び第１コネクタが両側壁を具備し、軸受ジャーナルが両側壁から外方に突出して旋回軸を画定し、印刷回路基板実装部の頂上に、２個の側壁を有する受容ハウジングがほぼ直角に取り付けられ、側壁の間で第２コネクタが旋回軸に平行に延びており、側壁には軸受ジャーナル用の挿入スロットが形成されている。挿入スロットは特に、印刷回路基板実装部の頂上及び受容ハウジング間の二等分線にほぼ沿った方向を向く。

このような構造により、第１コネクタが配置された印刷回路基板は、軸受ジャーナルが挿入スロットの近傍に配置されるように印刷回路基板に対する接続工程のために配置される。次に、軸受ジャーナルが挿入スロットの端部に到達するまで挿入スロットにより案内されながら、印刷回路基板はその平面内で変位する。この位置において、印刷回路基板が印刷回路基板実装部とほぼ４５°の角度（例えば２０°及び７０°の間の角度も可能）をなし、さらに、印刷回路基板は受容ハウジングに関して４５°（または印刷回路基板及び印刷回路基板実装部間の９０°未満）の等しい大きさの角度を形成する。この位置からは、受容ハウジングにより受容されるまで印刷回路基板が次に旋回軸の周りに制限的に案内されて旋回することができ、この最終位置では、２個のコネクタが嵌合する。

上述したように、第１及び第２コネクタの壁は、旋回差込接続用に制限的案内を提供して供することができる。挿入スロットの端部が上側制限停止部を形成するために湾曲すると、特に有利である。「上側」の用語は、本明細書では印刷回路基板回路実装部のほぼ水平方向、印刷回路基板実装部に取り付けられる受容ハウジングのほぼ垂直方向、及び軸受ジャーナルが受容ハウジングの挿入スロット内にある状態で印刷回路基板を導入するための斜め並進移動に自動的に関係する。従って、「上方」の用語及び関連する用語は、例えば自動車の全体構造の設置位置を指す見地からいかなる制限も意味しない。

「上側」制限停止部は、旋回中に軸受ジャーナルが載置する当接部を形成し、この結果、第１コネクタが配置された印刷回路基板は、差込接続に移行する際に移動することができない。特に挿入スロットは、印刷回路基板が軸受ジャーナルでその平面にほぼ平行に導入される方向を決め、挿入スロットの端部領域は仮捕捉位置を画定する。この位置から、印刷回路基板が再度抜去されるか、又は最終接続位置へ旋回することができる。印刷回路基板は最初、並進して挿入され、軸受ジャーナルは受容ハウジングの挿入スロットにより案内される。挿入スロットの最終部分は挿入スロットの残余部分に対して湾曲する。次に、印刷回路基板及びその上に配置された第１コネクタは、印刷回路基板実装部又は第２コネクタに対して所定位置にあり、印刷回路基板を旋回しようとすると、２個のコネクタの内壁及び外壁が互いに衝突するであろう。旋回を可能にするために、軸受ジャーナルが湾曲した挿入スロットの端部に到達完了するまで、軸受ジャーナル、印刷回路基板及び第１コネクタは変位しなければならない。この位置からは、差込接続に移行するよう印刷回路基板を旋回させることができる。この旋回中に、挿入スロットの端部領域の各頂上は、差込接続中に生じる力のために当接部として作用する制限停止部を形成する。

上述の制限的案内システムは、挿入スロットの構造、第２コネクタの第２外壁の外縁と相互作用する第１コネクタの第１外壁の内側の摺動接触領域、又はそれらの組合せにより画定することができる。旋回中に、第１コネクタの第１外壁の内側は、第２コネクタの第２外壁の外縁上に摺動する。これにより、第１コネクタ及び印刷回路基板上で作用する力にもかかわらず、印刷回路基板の並進移動を阻止し、すなわち軸受ジャーナルの位置及び受容ハウジングの挿入スロットの端部領域位置により画定される旋回軸の位置を維持する。

旋回を妨害しないようにするために、第２コネクタの第２内壁の上縁は、第２コネクタの第２外壁の上縁よりも短い。第２コネクタのこの短い内壁により、第１コネクタの第１コンタクトが第２コネクタの第２コンタクトに接触する前に、第１コネクタの第１コンタクトが第２内壁を通過することができる。

第１コネクタの第１内壁の自由縁が第２コネクタの第２内壁と衝突するのを防止するために、第１コネクタの第１内壁は第１外壁より短い。

特定一実施形態は、第２コネクタのコンタクトは雌型（ソケット）コンタクトの形態をとり、第２コネクタの第２外壁及び第２内壁は、それらの自由端で、下流のコンタクト受容室よりも狭く雌型コンタクトの端面端部を超えて突出する嵌合コンタクト挿入開口を形成することを特徴とする。この構造では、雌型コンタクトの端面端部は、第１コネクタの雄型コンタクト（ブレードコンタクト）との不要な衝突から保護する。このため、ブレードコンタクトの先端は、雌型コンタクトの挿入開口内に信頼性高く案内される。

以下、添付図面を参照して本発明の典型的実施形態をより詳細に説明する。

図１に図示された構造は、本明細書では印刷回路基板実装部として機能する「打抜き加工されたグリッド」（以下、単にグリッドという）２、グリッド２の頂上の縁で直交方向に配置される受容ハウジング６、及び電子部品１６を具備しグリッド２と機械的及び電気的に接続するよう設計された電子印刷回路基板８を有する。グリッド２の頂上には、例えばリレー等の電気機械部品４が配置される。全体構造は、車両電気システムの一構成要素として例えば自動車に収容されるよう設計される。グリッドの頂上によって隠された、グリッド２の内側の電気機械部品４は、グリッド２の縁で互いに及び雌型（ソケット）コネクタ１０のコンタクトに接続される。電子印刷回路基板８の電子部品１６は、とりわけ電気機械部品４を駆動するよう作用するが、他の処理もする。電子印刷回路基板８（以下、単に印刷回路基板という）をグリッド２に機械的及び電気的に接続するために、図１では隠されておりグリッド２の（第２）コネクタ１０に結合するよう設計された第１コネクタは、印刷回路基板８の下端面に配置される。

図１に示される構造の説明を簡単にするために、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を有する座標系が示される。ここで、ｚ方向は上を示すが、構造は特定の設置位置に限定されない。グリッド２の平面はｘｙ平面に対応し、また「水平方向」をも示す。従って、受容ハウジング６はｚ方向すなわち垂直方向を向く。

印刷回路基板８をグリッド２に接続するために、印刷回路基板８は側壁１２，１２'を有する。軸受ジャーナルは、図示された側壁１２及び図示されていない別の側壁１２の底隅に取り付けられ、旋回軸１４を画定する。図１、図２及び図３から明白であるように、印刷回路基板８は、印刷回路基板８がグリッド２及び受容ハウジング６間でほぼ二等分線、すなわちｘ軸及びｚ軸間でほぼ４５°を形成するように受容ハウジング６まで移動される。次に、軸受ジャーナルは２個の挿入スロット２０（図１において１個の挿入スロット２０のみが見える）に配置される。次に、印刷回路基板８は矢印Ｐ１（図２）及びＰ２（図３）の方向に並進移動される。

図４は、受容ハウジング６の側壁１８の挿入スロット２０の領域を示す。挿入スロット２０は、グリッド２の頂上とほぼ平行な湾曲部に隣接する、比較的長い直線部を有する。挿入スロット２０の端部は、以下に詳細に説明される軸受ジャーナル用の横方向停止面３１を形成する。軸受ジャーナルは旋回軸１４の中心に位置する。挿入スロット２０の端部の横方向停止面３１、挿入スロット２０の端部の下側領域、及び上側制限停止部３０を形成する上側領域は、軸受ジャーナル着座部２２を形成する。受容ハウジング６の２側壁１８の挿入スロット２０内に軸受ジャーナルを斜めに挿入した後、軸受ジャーナルは軸受ジャーナル着座部２２内に完全には配置されない。−ｘ₁（図４参照）の量だけさらに変位させた後のみ、旋回軸１４は、印刷回路基板８の旋回が可能な位置に到達する。図４に従った点で印刷回路基板８が旋回軸１４と共につく位置は、仮捕捉位置を示す。

図５は、旋回軸１４と直角の部分断面図を示す。ここで第２コネクタに指定されたコネクタ１０が、グリッド２の頂上の縁に見える（受容ハウジング６は図５に指示されていない）。

第２コネクタ１０は、旋回軸１４に対して外側に配置された第２外壁１０２、第２外壁１０２と共に形成する第２内壁１０４、雌型（ソケット）コンタクト１０６が収容されたコンタクト受容室４８を有する。第２外壁１０２及び第２内壁１０４の上側且つ内側の端は内側に突出するので、挿入されるブレードコンタクト４０を保護するために雌型コンタクトの端部を超えて突出する。第２コネクタ１０と嵌合する第１コネクタ３４は、印刷回路基板８の下側端面に配置される。図５では、側面１２の底側端部のみが見える。第１コネクタ３４は、旋回軸１４に対して外側に配置された第１外壁３６、第１内壁３８、雄型コンタクト４０を構成する上述のブレードコンタクトを有する。旋回軸１４に面する第１外壁３６の内側端部は面取り３９を具備する。

図５は、印刷回路基板８を挿入スロット２０内に挿入し、湾曲した矢印Ｐに従って印刷回路基板を仮捕捉位置に変位させた後の状態を示す。印刷回路基板８は、本工程中、上述の軸により挿入スロット２０内に案内される。

図７は、側壁１２が固定された印刷回路基板８の底隅を部分的に断面した図を示す。その外側底端部には軸受ジャーナル２４が固定され、軸受ジャーナル２４の端部は突出フランジ２６により終端される。印刷回路基板８の他の底点部に対称的に配置された軸受ジャーナルと共に、図７に示されたフランジ２６を有する軸受ジャーナル２４は旋回軸１４を画定する。フランジ２６及び側壁１２の外側間の距離は受容ハウジング６の側壁１８の厚さより若干大きく、軸受ジャーナル２４の直径は挿入スロット２２の幅より若干小さい。この結果、印刷回路基板８は、仮捕捉位置に移動すると最小限の遊びを伴って案内される。

図５において、湾曲矢印Ｐの先端は仮捕捉位置に対応する。矢印の湾曲部では、すなわち仮捕捉位置に到達する前には、第１外壁３６の傾斜面３９の領域の底縁が第２コネクタ１０の第２外壁１０２の上縁に接触する。これにより、仮捕捉位置に到達する前の印刷回路基板８の旋回が阻止される。しかし、図５の図示に従った仮捕捉位置に到達すると、印刷回路基板の旋回を阻止するものは何もない。矢印Ｐ３方向に従った旋回中に、第２コネクタ１０の第２外壁１０２の左上縁は、摺動案内領域Ｋ１内で第１外壁３６の内面に接触する。この状態において、図５における右（図１におけるｘ軸の方向）への並進移動は、第２コネクタ１０の第２外壁１０２及び第１コネクタ３４の第１外壁３６の摺動接触点Ｋ１での接触により阻止される。構造の上方への移動は、挿入スロット（図４）の最終部分の上側制限停止部３０に対する軸２４の上側領域の載置により阻止される。

図５は、第１コネクタ３４を有する印刷回路基板の旋回の結果、ブレードコンタクト４０が挿入開口５０内に、次に雌型（ソケット）コンタクト１０６内に入ることを示す。

図６は、旋回接続工程の個々の段階を示す。図６は、旋回移動の大部分の際、コネクタ１０，３４の２個の外壁１０２，３６が摺動案内領域Ｋ１で接触することを示す。旋回移動中、第２コネクタ１０の第２外壁１０２より短い第２内壁１０４の円弧面領域Ｂ１（図５参照）は、ブレードコンタクト４０が衝突することなく信頼性高く第２内壁を超えて移動することを可能にする。

図６によれば、第１コネクタ３４の第１内壁３８の内側の面取りＫ２は、第２コネクタ１０の第２内壁１０４の外側と衝突するのを防止する。第１コネクタ３４の第１内壁３８の自由端Ｅ１は、このコネクタ３４の第１外壁の自由端Ｅ２よりも短い。

図８は、印刷回路基板８の旋回の後、受容ハウジング６により完全に収容される最終状態を示す。

上述の実施形態は、異なる多くの方法に変更可能である。例えば、挿入スロット２５は受容ハウジング６の側壁１８の貫通スロットの形態をとる必要はなく、代わりに側壁１８の内側の溝も可能である。また、受容ハウジング６は、印刷回路基板８を完全に収容するほど十分に高くなる必要はない。上述の実施形態の雄型コンタクト及び雌型コンタクトは対向する位置を占めてもよい、すなわちブレードコンタクト４０はグリッド２上のコネクタに設けられてもよく、他方、雌型コンタクトは他方のコネクタに配置されてもよい。

コネクタ分野の当業者であれば、上述した本発明及び特許請求の範囲で定義された範囲を逸脱することなく、多数の変形可能性があることを認識すべきである。

電子印刷回路基板を具備する打抜き加工されたグリッドを示す斜視図である。 導入される印刷回路基板が仮捕捉位置に導入され異なる段階で図示された、図１の部分を簡略化して示す斜視図である。 導入される印刷回路基板が仮捕捉位置に導入され異なる段階で図示された、図１の部分を簡略化して示す斜視図である。 受容ハウジングの挿入スロットの構造を示す、図１の打抜き加工されたグリッドに示された受容ハウジングを簡略化した側面図である。 断面が旋回接続デバイスの旋回軸に対して直角に延びる、本発明の典型的一実施形態に従った制限的に案内された旋回接続デバイスの部分断面図である。 本発明の典型的一実施形態に従った旋回接続工程の異なる段階を示す図である。 本発明の典型的一実施形態に従った受容ハウジングに形成された挿入スロットと、電子印刷回路基板に接続された軸受ジャーナルとの結合を示す部分断面図である。 完全に差し込まれた印刷回路基板を有する状態の、図１に示された構造を示す図である。

符号の説明

２ 印刷回路基板実装部
６ 受容ハウジング
８ 印刷回路基板
１０ 第２コネクタ
１２ 側壁
１４ 旋回軸（旋回接続デバイス）
１８ 側壁
２０ 挿入スロット
２４ 軸受ジャーナル
３０ 上側制限停止部（旋回接続デバイス）
３１ 旋回接続デバイス
３４ 第１コネクタ
３６ 第１外壁
３８ 第１内壁
４０ コンタクト
４８ コンタクト受容室
５０ 挿入開口
１０２ 第２外壁
１０４ 第２内壁
１０６ 第２コンタクト
Ｋ１ 摺動案内領域（旋回接続デバイス）

Claims (10)

1. 印刷回路基板に取り付けられ第１コンタクトを有する第１コネクタを、印刷回路基板実装部に配置され第２コンタクトを有する第２コネクタに接続するための差込接続構造において、
   制限的に案内された旋回接続デバイスを具備することを特徴とする差込接続構造。
2. 前記印刷回路基板に旋回軸が設けられ、
   前記第１コネクタは、前記旋回軸に対して外側に配置された第１外壁と、該第１外壁に対して内側に配置された第１内壁と、前記第１外壁及び前記第１内壁間に配置された１列のコンタクトとを具備し、
   前記第２コネクタは、コンタクトが間に配置された第２外壁及び第２内壁を具備し、
   前記第２外壁及び前記第２内壁は、接続状態において、前記第１コネクタの前記第１外壁及び前記第１内壁により取り囲まれることを特徴とする請求項１記載の差込接続構造。
3. 前記印刷回路基板及び前記第１コネクタが両側壁を具備し、
   該両側壁から、軸受ジャーナルが外方に突出して前記旋回軸を画定し、
   前記印刷回路基板実装部の頂上に、２個の側壁を有する受容ハウジングがほぼ直角に取り付けられ、
   前記２個の側壁間で前記第２コネクタが前記旋回軸に平行に延びており、
   前記２個の側壁には、前記軸受ジャーナル用の挿入スロットが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の差込接続構造。
4. 前記挿入スロットは、前記印刷回路基板実装部の頂上及び前記受容ハウジング間の二等分線にほぼ沿った方向を向くことを特徴とする請求項３記載の差込接続構造。
5. 前記挿入スロットの端部は、上側制限停止部を形成するために湾曲していることを特徴とする請求項４記載の差込接続構造。
6. 前記挿入スロットは、前記印刷回路基板が前記軸受ジャーナルで前記印刷回路基板の平面にほぼ平行に導入される方向を決め、
   前記挿入スロットは、仮捕捉位置を画定する端部領域を有し、
   前記仮捕捉位置から、前記印刷回路基板が再度抜去されるか、又は最終接続位置へ旋回することができることを特徴とする請求項３ないし請求項５のうちいずれか１項記載の差込接続構造。
7. 前記第１コネクタの前記第１外壁の内側は、前記第２コネクタの前記第２外壁の外縁と摺動案内領域を形成することを特徴とする請求項３ないし請求項６のうちいずれか１項記載の差込接続構造。
8. 前記第２コネクタの前記第２内壁の前記上縁は、前記第２コネクタの前記第２外壁の前記上縁よりも短いことを特徴とする請求項２ないし請求項７のうちいずれか１項記載の差込接続構造。
9. 前記第１コネクタの前記第１内壁は前記第１外壁より短いことを特徴とする請求項２ないし請求項８のうちいずれか１項記載の差込接続構造。
10. 前記第２コネクタの前記コンタクトは雌型コンタクトの形態をとり、
    前記第２コネクタの前記第２外壁及び前記第２内壁は、それらの自由端で、下流の前記コンタクト受容室よりも狭く前記雌型コンタクトの端面端部を超えて突出する嵌合コンタクト挿入開口を形成することを特徴とする請求項２ないし請求項８のうちいずれか１項記載の差込接続構造。

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