JP2014511001A - プリント回路板に直接接触接続するための差込式コネクタ - Google Patents

Abstract

本発明による、プリント回路板（３）上に設けられたコンタクト面（２）に電気的に直接接触接続するための差込式コネクタ（１；１０１）は、差込方向（８）で差込式コネクタハウジング（５；１０５）に差し込まれる、電気的な線路（７）の少なくとも１つの電気的なエンドコンタクト（６；１０６）と、少なくとも１つの別個の電気的なコンタクトボディ（９）とを備え、コンタクトボディ（９）は、プリント回路板（３）のコンタクト面（２）に電気的に接触接続するために、エンドコンタクト（６）に対して横向きに、差込式コネクタハウジング（５）のハウジング面（１１）を越えてばね弾性的に突出し、少なくともコンタクト面（２）が接触接続された状態で導電的にエンドコンタクト（６）に当接する。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の差込式コネクタから出発する。

背景技術
現在自動車分野では、機械式の様々な態様のエンジン制御機器（エンジンコントロールユニット）が存在する。この分野における現行の開発は、直接接触接続するためのコンタクト領域を備える、いわゆる成形（射出成形）により取り囲まれたエンジン制御機器の構造にある。プリント回路板とケーブル構造との直接接触接続により、その他の構成では一般的なマルチピンコネクタが省略される。これにより、エンジン制御機器のための製造コストを低減することができる。装着されたプリント回路板の成形により、複数の製造ステップが省略され、これによってもコストを削減することができる。成形時に、装着されたプリント回路板は、直接にプラスチック（好適には熱硬化性プラスチック）の射出成形により埋め込まれ、これにより、その他の構成では一般的な構成部材、底部及び蓋部が省略される。コンパクトで、比較的小さく、環境影響に対して良好に防護されたエンジン制御機器が得られる。しかし、成形により取り囲まれたエンジン制御機器の、簡単でコンパクトな全体構造により、反対側の差込式コネクタによるプリント回路板の接触接続及び自動車内のエンジン制御機器及び差込式コネクタのアセンブリの確実な位置固定が困難になる。

全体構造スペースを低減する一般的な要求に基づいて、差込式コネクタの、機械的かつ電気的に個々の電気的な線路に接続されている電気的なコンタクトをプリント回路板に対して平行にコンタクト面に供給することが所望される。組み付けられたコンタクトをその各線路において個別にシールする必要性、及びこれに伴う、コンタクトを、シール開口を通って、シールされたコネクタの内部領域に組み付ける必要性は、このコンタクトの大きな態様、繊細な細工を施した態様もしくはエッジのシャープな態様を許容しない。

本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載の差込式コネクタにおいて以下の要求を達成することである：
−プリント回路板のコンタクト面に対する差込式コネクタの通電性のコンタクト要素の機械的にソフトな接続接触；
−通電性のコンタクト要素の、差込式コネクタに導入されるケーブル区分の、確実な、つまり機械負荷可能な位置固定及び電気的な接触接続；
−有害な環境影響に対してコンタクト領域を防護するための、プリント回路板に対する確実なシール；
−プリント回路板及び差込式コネクタのアセンブリ全体のコンパクトな構造方式。

発明の開示
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部に記載の構成を有する差込式コネクタにより解決される。

発明の利点
本発明によれば、第１の態様で、Ｓ字形に曲げられたコンタクトばねにより電気的な線路（ケーブルハーネス側）とコンタクト面（プリント回路板側）との間の電気的な接続を形成することが提案される。さらに、両方のコンタクトばね脚部をそれぞれ異なる曲げ剛性で構成し、予備組み付けされたスライダにより、両方の領域の接触接続のためにそれぞれ異なる最適な接触接続力をそれぞれ個別に所期のように及ぼすことができるようにすることが提案される。好適には、それぞれＳ字形に曲げられたコンタクトばねは、スライダに予備組み付けされ、その際、例えば丸型コンタクト（例えば心線スリーブ）を備えた電気的な線路の存在が予期され、この線路は、側方で、ハウジング背壁と曲げ剛性的なばね脚部との間に挿入される。この場合、曲げ剛性的なばね脚部の自由な脚部端部は、挿入された丸型コンタクトの、端部脚部のために設けられた環状に延びる溝の後方（奥）で、丸型コンタクトを、ハウジング背壁に対して係止する。コンタクトばねはこの時点で未だ付勢されていないので、丸型コンタクトは、小さな装着力で、係止位置にもたらすことができる。全てのコンタクトがこのようにして組み付けられて前係合されると、スライダが差込式コネクタハウジングに挿入される。曲げられたばねの中央区分がスライダに支持されていることにより、曲げ剛性的なばね脚部は、各丸型コネクタに対して押し付けられる。このようにしてコンタクトばねと各丸型コンタクトとの間に電気的な接触接続が実現され、この接触接続は、高い接触接続垂直力を特徴としている。曲がりやすいばね脚部は、スライダの摺動により未だ変形されない。曲がりやすいばね脚部は、引き続きスライダの下面で付勢されずに突出し、各コンタクト面に対する接触接続のために準備されている。差込式コネクタが成形により取り囲まれた制御機器のコンタクト面に被せられると、そこで所望のように、コンタクト面で、接触箇所に、電気的な線路の側よりも極めて小さな力を及ぼすことができる。好適には、スライダひいてはコンタクト要素の周りに端面シールが配置されており、端面シールは、コンタクト領域を、成形により取り囲まれた制御機器の表面上に設けられたシールにより、周辺環境に対して防護する。

本発明によるこの態様の利点は、確実な、つまり機械負荷可能な、差込式コネクタに導入される、通電性のコンタクト要素のケーブル区分の位置固定及び電気的な接触接続だけでなく、プリント基板のコンタクトランドの表面に対する差込式コネクタの通流性のコンタクト要素の機械的にソフトな接触接続にある。

本発明によれば、第２の態様で、機械的かつ電気的に直接に電気的な線路に接続されている曲げ弾性的なエンドコンタクトを、剛性的な、但し可動に支持されたコンタクト中間部材と、線路平面とプリント回路板表面との間の間隔がブリッジされるように組み合わせることが提案される。曲げ弾性的なエンドコンタクトは、細いフラットブレードに類似した外観を有し、かつクリンプ結合又は材料結合により、電気的な線路に接続することができる。その長手方向軸線に対して横向きの曲げ弾性的なエンドコンタクトの支持は、曲げ弾性的な領域の外側の両端部で行われるべきである。ハウジングの内部への両方の支持受けの間のこの領域のたわみは、このハウジング区分に設けられた相応の凹部により可能であるべきである。曲げ弾性的なフラットブレードは、先ず電気的な線路に取り付けられ、次いでプリント回路板表面に対して平行に、差込式コネクタハウジングに挿入され、そこで係止される。この場合、曲げ弾性的なフラットブレードは、既に予備組み付けされて可動に支持された剛性的なコンタクト中間部材の後方に挿入され、これによりコンタクト中間部材は、場合によっては僅かに静止位置から摺動され、ひいては予期されるコンタクト相手（プリント回路板コンタクト表面）に対して摺動される。接触接続のためのアセンブリ全体がコンタクト面に被せられると、コンタクト中間部材とコンタクト面とが接触する。可動のコンタクト中間部材は、ハウジングに押し戻され、その際、曲げ弾性的なエンドコンタクトの中央区分に支持される。曲げ弾性的なエンドコンタクトは、弾性的に中央で後方へ（上向きに）たわみ、これにより持続的で確実な接触接続に必要な接触接続垂直力が及ぼされる。

好適には、コンタクト中間部材は、そのコンタクト面の円い転動面を備えて構成すべきである。このような構成は好適であり、コンタクト中間部材が、差込式コネクタに対してプリント回路板が僅かに平らに摺動（例えば振動又は熱誘導された相対運動により）しても、係止されたエンドコンタクトを、コンタクトランドや曲げ弾性的なコンタクト要素との持続的な転動方式で機械的な接触接続状態に維持する。転動運動により、機械的の接触箇所で、ひいてはアセンブリ全体の電気的に重要な接触接続箇所でも、予期される摩耗は、接触接続相手との滑り相対運動と比べて大幅に低減される。

本発明によるこの態様の利点は、線路平面（コンタクトの組付け平面）とプリント回路板平面との間の間隔の確実なブリッジ、並びに同時にこのようにして関与する接触接続相手間の転動方式の接触接続を実現する可能性にある。

以下に、図面に例示した２つの態様に基づいて、本発明を詳説する。

本発明による差込式コネクタの第１態様の長手方向断面図である。 図１に示すコンタクトばねの展開図である。 図１に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図１に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図１に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図１に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図１に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図１に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図１に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図１に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 本発明による差込式コネクタの第２態様の長手方向断面図である。 図４に示す端面シールの長手方向断面図である。 図４に示す端面シールの平面図である。 図４に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図４に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図４に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図４に示す差込式コネクタの装着及び直接接触接続を示す図である。 図４に示す差込式コネクタと直接接触接続されるプリント回路板との間の相対的な摺動の際の接触接続状態を示す図である。 図４に示す差込式コネクタと直接接触接続されるプリント回路板との間の相対的な摺動の際の接触接続状態を示す図である。

発明の実施の態様
図１に示した差込式コネクタ１は、プリント回路板３上に設けられたコンタクト面（ランド）２に電気的に直接接触接続する働きをする。プリント回路板３は、コンタクト面２を除いて、プラスチック射出成形部４により取り囲まれている。

差込式コネクタ１は、差込式コネクタハウジング５と、一列に相並んで配置された、複数の電気的な線路７の電気的なエンドコンタクト６（エンドコンタクト６は差込方向８で差込式コネクタハウジング５に差し込まれている）と、Ｓ字形に曲げられたコンタクトばね９として構成された、一列に相並んで配置された別個の複数の電気的なコンタクトボディとを備える。図１に示した長手方向断面図には、列の手前のエンドコンタクト６及び列び手前のコンタクトばね９だけがそれぞれ看取される。

Ｓ字形に曲げられたコンタクトばね９は、その一方の曲げられたばね脚片９ａでもって、エンドコンタクト６に当接し、コンタクト面２との接触接続のために、その他方の曲げられたばね脚部９ｂでもって、エンドコンタクト６に対して横方向（両矢１０）に、差込式コネクタハウジング５の、コンタクト面２寄りのハウジング面１１を越えてばね弾性的に突出する。差し込まれたエンドコンタクト６は、丸型コンタクト（例えば心線エンドスリーブ）として構成してよく、エンドコンタクト６に当接するばね脚部９ａに、差込方向８とは逆向きに係止することができる。ハウジング面１１を越えて突出するばね脚部９ｂは、差込式コネクタハウジング５内で横方向１０に摺動可能なスライダ１２に収容されている。ハウジング面１１に、さらに端面シール１３が設けられており、端面シール１３は、突出するばね脚部９ｂをスライダ１２と共に環状に取り囲み、これにより差込式コネクタハウジング５に対してシールする。線路７は、線路シール１４を介して、差込式コネクタハウジング５に対してシールされている。

図２に示すように、コンタクトばね９の、エンドコンタクト６に当接するばね脚部９ａは、ハウジング面１１から突出するばね脚部９ｂよりも広幅であり、したがってより曲げ剛性的に構成されている。さらにコンタクトばね９は、エンドコンタクト６及びコンタクト面２との接触接続のための接触接続用丸形凸部１５ａ，１５ｂを備える。

図３ａ〜図３ｈに基づいて、以下に、差込式コネクタ１に対するエンドコネクタ６の装着、コンタクトばね９の付勢及びプリント回路板３への直接接触接続について説明する。

図３ａには、エンドコンタクト６が未だ装着されていない差込式コネクタ１を示しており、図３ａでは、スライダ１２は、予備係止位置にある。Ｓ字形に曲げられたコンタクトばね９は、スライダ１２に予備組み付けされていて、その曲げ剛性的なばね脚部９ａでもって、側方で差し込まれるエンドコンタクト６の差込軌道に係合する。

図３ｂに示すように、エンドコンタクト６は、差込方向８に、線路シール１４を貫通して、差込式コネクタハウジング５に、厳密にいえばハウジング後壁と曲げ剛性的なばね脚部９ａとの間に挿入される。これにより、曲げ剛性的なばね脚部９ａは、エンドコンタクト６により、差込軌道から外方へ変位され（図３ｃ）、ばね脚部９ａが端部側に設けられた係止切欠１６でもってエンドコンタクト６のリング溝（係止溝）１７に係止し、これによりエンドコンタクト６の、差込式コネクタハウジング５からの抜落ちを阻止する（図３ｄ）。コンタクトばね９はこの時点では未だ付勢されていないので、エンドコンタクト６は、少ない装着力で係止位置にもたらすことができる。列の全てのエンドコンタクト６がこのようにして組み付けられて予備係止されると、スライダ１２は、矢印方向１８に、差込式コネクタハウジング５に挿入され（図３ｅ）、差込式コネクタハウジング５内に係止される。コンタクトばね９の両方のばね脚部９ａ、９ｂの間に位置する中央のばね区分９ｃがスライダ１２内に固定されているので、曲げ剛性的なばね脚部９ａは、その接触接続用丸形凸部１５ａでもって、エンドコンタクト６に押し付けられる（図３ｆ）。このようにして、コンタクトばね９とエンドコンタクト６との間の電気的な接触接続が生じ、この接触接続は、高い接触接続垂直力で優れている。曲がりやすいばね脚部９ｂは、スライダ１２の摺動によって変形されず、引き続き負荷を掛けられずにスライダ１２から、ハウジング面１１を越えて突出する。差込式コネクタ１が矢印方向１９にプリント回路板３のコンタクト面２に被せられると（図３ｇ、図３ｈ）、このばね脚部９ｂでは、所望のように、コンタクト面２の直接接触接続箇所２０に、別のばね脚部９ａよりも極めて小さな力を作用させることができる。両方のばね脚部９ａ，９ｂの接触接続のためにそれぞれ異なる最適な接触接続力が相互に独立して所期のように及ぼされることにより、一方では、差込式コネクタ１に導入されたエンドコンタクト６もしくは電気的な線路７の確実で、つまり機械負荷可能な位置固定及び電気的な接触接続が可能であり、他方では、差込式コネクタ１のコンタクトばね９によるコンタクト面２の機械的にソフトな接触接続が可能である。端面シール１３は、プラスチック射出成形部４に載設し、そうして差込式コネクタ１をプリント回路板３に対してシールする。

図４には、別の差込式コネクタ１０１を示しており、図４の差込式コネクタでは、エンドコンタクト１０６は、それぞれ横方向１０に曲げ弾性的なフラットブレードとして構成されていて、弾性的なコンタクトボディ１０９は、それぞれ横方向可動に支持された、剛性的なコンタクト中間部材として構成されている。図４に示した長手方向断面図には、それぞれ列の手前のエンドコンタクト１０６及び列の手前のコンタクト中間部材１０９しか看取されない。差込方向８に差し込まれた曲げ弾性的なエンドコンタクト１０６は、外方へ拡開された一次ランス１２０により、差込式コネクタハウジング１０５に一次係止されている。コンタクト中間部材１０９は、横方向１０にフレキシブルな、コンタクト中間部材１０９を取り囲む端面シール１１３のシール中央区分１１３ａに収容されており、これにより横方向可動に支持されている。エンドコンタクト１０６は、クリンプ結合又は材料接続式の結合（材料結合）により、電気的な線路７に結合することができる。

図５ａに示すように、コンタクト中間部材１０９は、シール中央区分１１３ａの相応の開口に矢印方向１２１に差し込まれる。図５ｂには、一部でコンタクト中間部材１０９を装着した端面シール１１３を平面図で示している。

図６ａ〜図６ｄに関して、以下に、差込式コネクタ１０１に対する曲げ弾性的なフラットブレード１０６の装着及びプリント回路板３への直接接触接続について説明する。

図６ａには、既に線路シール１４を通って挿入された曲げ弾性的なフラットブレード１０６を備えた差込式コネクタ１０１を示しており、但しフラットブレード１０６は、未だ中間コンタクト部材１０９の傍を通って挿入されていない。中間コンタクト部材１０９は、側方で、差し込まれるフラットブレード１０６の差込軌道に突入することができるので、フラットブレード１０６を引き続き挿入すると、中間コンタクト部材１０９は、フラットブレード１０６により外方へ変位され、フラットブレード１０６に当接する。図６ｂに示した終了位置で、曲げ弾性的なフラットブレード１０６は、前側のブレード端部でもって、差込式コネクタハウジング１０５の凹部１２２に入り込み、差込式コネクタハウジング１０５に一次ランス１２０により一次係止されている。一次ランス１２０は、差込式コネクタハウジング１０５のアンダカット１２３に差込方向８とは逆向きに後方から係合する。差込式コネクタ１０１が矢印方向１９にプリント回路板３のコンタクト面２に被せられると（図６ｃ、図６ｄ）、ハウジング面１１１もしくは端面シール１１３を越えて突出する中間コンタクト部材１０９は、横方向１０に、差込式コネクタハウジング１０５に押し戻され、この場合、曲げ弾性的なフラットブレード１０６の中央区分に支持される。フラットブレード１０６は、弾性的に、中央で、後方にたわみ、これにより、コンタクト中間部材１０９の、持続的に確実な接触接続に必要な接触接続垂直力がコンタクト面２にもたらされる。曲げ弾性的なフラットブレード１０６の支持は、ハウジング側で、長手方向軸線に対して横向きに、外側の両方のブレード端部において支持受け部１２４ａ，１２４ｂの付近で行われる。差込式コネクタハウジング１０５の内部への、両方の支持受け部１２４ａ、１２４ｂの間での曲げ弾性的なフラットブレード１０６のたわみは、対応するハウジング凹部により可能である。端面シール１１３は、プラスチック射出成形部４に載置して、そうして差込式コネクタ１０１をプリント回路板３に対してシールする。

図７ａ，図７ｂに示すように、コンタクト中間部材１０９は、端面シール１１３のシール中央区分１１３ａ内で、フラットブレード１０６及びコンタクト中間部材１０９の列方向に対して平行に延在する軸線１２５を中心に旋回可能に支持されていて、それぞれ軸線１２５を中心とする円い転動輪郭１２６でもって、フラットブレード１０６及びコンタクト面２に当接する。例えば振動又は熱誘導される相対運動により、一方の方向＋ΔＸ（図７ａ）又は他方の方向−ΔＸ（図７ｂ）に、差込式コネクタ１０１に対してプリント回路板３が僅かに摺動する際に、コンタクト中間部材１０９は、フラットブレード１０６及びコンタクト面２に沿って転動し、したがってフラットブレード１０６及びコンタクト面２との機械的ひいては導電的な接触接続を維持する。さらに転動運動により、アセンブリ全体の機械的な接触箇所ひいては電気的に重要な接触接続箇所に予期される摩耗は、接触接続相手の摺動による相対運動と比べて大幅に低減される。

Claims (13)

1. 差込方向（８）で差込式コネクタハウジング（５；１０５）に差し込まれる、電気的な線路（７）の少なくとも１つの電気的なエンドコンタクト（６；１０６）を備える、プリント回路板（３）上に設けられたコンタクト面（２）に電気的に直接接触接続するための差込式コネクタ（１；１０１）であって、
   少なくとも１つの別個の電気的なコンタクトボディ（９；１０９）を備え、該コンタクトボディ（９；１０９）は、前記プリント回路板（３）の前記コンタクト面（２）に電気的に接触接続するために、前記エンドコンタクト（６；１０６）に対して横向き（１０）に、前記差込式コネクタハウジング（５；１０５）のハウジング面（１１；１１１）を越えてばね弾性的に突出し、少なくともコンタクト面（２）が接触接続された状態で、導電的に前記エンドコンタクト（６；１０６）に当接することを特徴とする、差込式コネクタ。
2. 前記ハウジング面（１１；１１１）を越えて前記コンタクトボディ（９；１０９）が突出し、該ハウジング面（１１；１１１）に、突出する前記コンタクトボディ（９；１０９）を環状に取り囲む端面シール（１３）が設けられている、請求項１記載の差込式コネクタ。
3. 電気的な前記コンタクトボディは、Ｓ字形に曲げられたコンタクトばね（９）として構成されており、該コンタクトばね（９）は、その一方のばね脚部（９ａ）で、前記エンドコンタクト（６）に当接し、その他方のばね脚部（９ｂ）で、前記ハウジング面（１１）を越えて突出する、請求項１又は２記載の差込式コネクタ。
4. 前記エンドコンタクト（６）に当接する前記ばね脚部（９ａ）は、前記ハウジング面（１１）を越えて突出する前記ばね脚部（９ｂ）よりも大きな曲げ剛性を有する、請求項３記載の差込式コネクタ。
5. 差し込まれた前記エンドコンタクト（６）は、当接する前記ばね脚部（９ａ）に係止されている、請求項３又は４記載の差込式コネクタ。
6. 前記ハウジング面（１１）を越えて突出する前記ばね脚部（９ｂ）は、前記エンドコンタクト（６）に対して横向き（１０）に摺動可能なスライダ（１２）に収容されている、請求項３から５までのいずれか１項記載の差込式コネクタ。
7. 前記コンタクトばね（９）は、その両側の前記ばね脚部（９ａ，９ｂ）の間で前記スライダ（１２）に固定されている、請求項６記載の差込式コネクタ。
8. 前記エンドコンタクト（６）は、丸型コンタクトとして構成されている、請求項３から７までのいずれか１項記載の差込式コネクタ。
9. 電気的な前記コンタクトボディは、横方向可動に支持された剛性的なコンタクト中間部材（１０９）として構成されている、請求項１又は２記載の差込式コネクタ。
10. 前記コンタクト中間部材（１０９）は、該コンタクト中間部材（１０９）を取り囲む端面シール（１１３）の、横方向（１０）にフレキシブルな中央区分（１１３ａ）に収容されている、請求項９記載の差込式コネクタ。
11. 前記コンタクト中間部材（１０９）は、特に前記端面シール（１１３）の前記中央区分（１１３ａ）に、軸線（１２５）を中心に旋回可能に支持されていて、それぞれ前記軸線（１２５）を中心とする円い転動輪郭（１２６）でもって、前記エンドコンタクト（１０６）及び前記コンタクト面（２）に当接している、請求項９又は１０記載の差込式コネクタ。
12. 前記エンドコンタクト（１０６）は、横方向（１０）に曲げ弾性的に構成されている、請求項９から１１までのいずれか１項記載の差込式コネクタ。
13. 差し込まれた前記エンドコンタクト（６；１０６）は、前記差込コネクタハウジング（５；１０５）に係止されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の差込式コネクタ。

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