JP2016100097A - 電気接続構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】接続工数を増大させることなく電気機器と回路基板とを接続端子を介して電気的に接続し得る電気接続構造を提供する。【解決手段】接続端子40は、電気機器20の機器側端子22に押圧されることで圧接される圧接端子部41と、回路基板30のスルーホール31に押圧されることで圧入されるプレスフィット端子部42とを備えており、圧接端子部41の機器側端子22に対する押圧方向(L1)とプレスフィット端子部42のスルーホール31に対する押圧方向(L2)とが同一方向となるように形成されている。【選択図】図2

Description

本発明は、電気機器と回路基板とを接続端子を介して電気的に接続する電気接続構造に関するものである。
従来、モータ、MG、ソレノイド、センサなどの電気機器と回路基板とを接続端子を介して電気的に接続する電気接続構造に関する技術として、例えば、下記特許文献1に開示されるトルクセンサが知られている。このトルクセンサは、コイルユニットおよび制御基板と導電性金属材料からなる矩形板をほぼL字形状に折曲してなる複数の接続端子とを備えている。そして、コイルユニットと制御基板とは、保持部材によって保持された各接続端子によって電気的に接続されている。
特開2008−304201号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示されるような電気接続構造では、コイルユニットの端子に接続端子の一端(コイル側接続部)をかしめ接続し、制御基板を所定の位置にセットした後、接続端子の他端(基板側接続部)を制御基板のスルーホール(接続孔)嵌挿した状態ではんだ付けする必要がある。このような電気接続構造では、コイルユニットの端子と接続端子の一端とのかしめ接続と、制御基板のスルーホールと接続端子の他端との嵌挿後のはんだ付けとの異なる接続方式を2回に分けて実施するために、工数が増大するという問題があった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、接続工数を増大させることなく電気機器と回路基板とを接続端子を介して電気的に接続し得る電気接続構造を提供することにある。
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明は、電気機器(20)と回路基板(30)とを接続端子(40)を介して電気的に接続する電気接続構造(10)であって、前記接続端子は、前記電気機器の機器側端子(22)に押圧されることで圧接される圧接端子部(41)と、前記回路基板に形成されるスルーホール(31)に押圧されることで圧入されるプレスフィット端子部(42)とを備え、前記圧接端子部の前記機器側端子に対する押圧方向と前記プレスフィット端子部の前記スルーホールに対する押圧方向とが同一方向であることを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、電気機器(20)と回路基板(30)とを接続端子(40a)を介して電気的に接続する電気接続構造(10a)であって、前記接続端子は、前記電気機器の機器側端子(22a)に形成される圧入穴(24)に押圧されることで圧入される第1プレスフィット端子部(45)と、前記回路基板に形成されるスルーホール(31)に押圧されることで圧入される第2プレスフィット端子部(46)とを備え、前記第1プレスフィット端子部の前記圧入穴に対する押圧方向と前記第2プレスフィット端子部の前記スルーホールに対する押圧方向とが同一方向であることを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
請求項1の発明では、接続端子は、電気機器の機器側端子に押圧されることで圧接される圧接端子部と、回路基板のスルーホールに押圧されることで圧入されるプレスフィット端子部とを備えており、圧接端子部の機器側端子に対する押圧方向とプレスフィット端子部のスルーホールに対する押圧方向とが同一方向となるように形成されている。
これにより、圧接端子部を電気機器の機器側端子に圧接する工程と、プレスフィット端子部を回路基板のスルーホールに圧入する工程とを同一の押圧工程にて実施することができる。したがって、接続端子の一端を接続するための接続工程と接続端子の他端を接続するための接続工程とを別工程で行う必要もないので、接続工数を増大させることなく電気機器と回路基板とを接続端子を介して電気的に接続することができる。
請求項5の発明では、接続端子は、電気機器の機器側端子に形成される圧入穴に押圧されることで圧入される第1プレスフィット端子部と、回路基板のスルーホールに押圧されることで圧入される第2プレスフィット端子部とを備えており、第1プレスフィット端子部の圧入穴に対する押圧方向と第2プレスフィット端子部のスルーホールに対する押圧方向とが同一方向となるように形成されている。
これにより、第1プレスフィット端子部を電気機器の機器側端子に形成される圧入穴に圧入する工程と、第2プレスフィット端子部を回路基板のスルーホールに圧入する工程とを同一の押圧工程にて実施することができる。したがって、接続端子の一端を接続するための接続工程と接続端子の他端を接続するための接続工程とを別工程で行う必要もないので、接続工数を増大させることなく電気機器と回路基板とを接続端子を介して電気的に接続することができる。
第1実施形態に係る電気接続構造の概略構成を示す断面図である。 図2(A)は接続端子の正面図であり、図2(B)は接続端子の側面図である。 組付治具の平面図である。 各接続端子を組付治具に取り付ける前の状態を示す斜視図である。 各接続端子を組付治具に取り付けた状態を示す斜視図である。 回路基板を電気機器に組み付けた状態を示す斜視図である。 接続端子を電気機器および回路基板に対して接続する前の状態を示す断面図である。 各接続端子を電気機器および回路基板に対して接続する前の状態を示す斜視図である。 各接続端子を電気機器および回路基板に対して接続した状態を示す斜視図である。 第1実施形態の変形例に係る電気接続構造を示す断面図である。 第2実施形態に係る電気接続構造を示す断面図である。
[第1実施形態]
以下、本発明に係る電気接続構造を具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
本第1実施形態に係る電気接続構造10は、電気機器と回路基板とを接続端子を介して電気的に接続する構造として採用されている。具体的には、電気接続構造10は、図1に例示するように、電気機器20と回路基板30とを接続端子40を介して電気的に接続することで構成される電子装置11に採用されている。
図1に示す電子装置11は、例えば、車両に搭載されて車載機器として構成される電気機器20を、回路基板30を利用して制御する機電一体の車載制御装置として構成されている。電気機器20は、例えば、モータやモータジェネレータ、アクチュエータ等であって、外郭を構成する筐体21の表面には、外部接続用の端子(以下、機器側端子22ともいう)が複数設けられている。各機器側端子22は、断面略四角形状であって、筐体21の表面から垂直に突出するように形成されている。また、各機器側端子22近傍の筐体21の表面には、回路基板30を所定の位置に保持するための台座23が複数箇所設けられている。
回路基板30は、エポキシ樹脂等からなる絶縁層と銅箔等からなる導電層とが交互に積層される多層基板として構成されている。この回路基板30の基板面には、電気機器20等を制御するための電子部品やコネクタ等(図示略)が実装されている。また、回路基板30には、電気機器20と電気的に接続するためのスルーホール31が機器側端子22と同数形成されている。また、回路基板30には、当該回路基板30が台座23により支持された状態で、各機器側端子22がそれぞれ挿通する挿通穴32が複数形成されている。挿通穴32の内径は、機器側端子22の径よりも十分に大きくなるように設定されている。
図2(A)は接続端子40の正面図であり、図2(B)は接続端子40の側面図である。
図2(A)(B)に示す接続端子40は、銅板等の導電性の平板部材をプレス加工することで、同じ厚みの圧接端子部41とプレスフィット端子部42と応力吸収部43とを有するように形成されている。すなわち、接続端子40は、図2(B)からわかるように、圧接端子部41、プレスフィット端子部42および応力吸収部43を含めて平坦な一枚板状に形成されている。
圧接端子部41は、電気機器20の機器側端子22との電気的接続を行うための部位であって、その下端に機器側端子22の先端部が嵌まり込んで圧接されるスリット41aが形成されている。このスリット41aの幅は、機器側端子22の先端部の径よりも僅かに小さくなるように設定されている。また、圧接端子部41の上端41bは、組付治具50が接触する部位であって、スリット41aの深さ方向(図2の上下方向)に対して直角となるように形成されている。
プレスフィット端子部42は、回路基板30のスルーホール31との電気的接続を行うための部位であって、スルーホール31に圧入される弾性部42aが先端部に形成されている。弾性部42aは、中央の貫通穴の周囲を囲むように枠状に形成されることで弾性変形可能に構成されており、この弾性部42aの幅は、スルーホール31の内径よりも僅かに大きくなるように設定されている。
プレスフィット端子部42の長手方向(図2の上下方向)の長さは、圧接端子部41のスリット41aに機器側端子22の先端部が圧接されたときに、弾性部42aがスルーホール31に圧入されるように設定されている。また、プレスフィット端子部42の上端42bは、組付治具50が接触する部位であって、プレスフィット端子部42の上記長手方向に対して直角となるように形成されている。
特に、プレスフィット端子部42は、その長手方向が圧接端子部41におけるスリット41aの深さ方向と並行となるように形成されている。このため、圧接端子部41の機器側端子22に対して圧接する際の押圧方向と、プレスフィット端子部42のスルーホール31に対して圧入する際の押圧方向とが同一方向となる。すなわち、機器側端子22に対する圧接端子部41の圧接位置を基準とする押圧方向の軸(図1の符号L1参照)と、スルーホール31に対するプレスフィット端子部42の圧入位置を基準とする押圧方向の軸(図1の符号L2参照)とが並行となる。
応力吸収部(変位吸収部)43は、圧接端子部41とプレスフィット端子部42との間に配置されて接続端子40に生じる応力(変位)を吸収する部位として機能するもので、略U字状に折り曲げられたベンド構造を含むように形成されている。すなわち、応力吸収部43は、圧接端子部41における押圧方向の軸L1上とプレスフィット端子部42における押圧方向の軸L2上とを除く位置に配置されている。応力吸収部が、圧接端子部41における押圧方向の軸L1上やプレスフィット端子部42における押圧方向の軸L2上に設けられていると、押圧工程時に応力吸収部が不要に変形してしまい、上記押圧方向に作用する押圧力が圧接端子部41やプレスフィット端子部42に対して円滑に伝わらなくなるからである。
また、プレスフィット端子部42には、上端42bの近傍に押圧片44が設けられている。この押圧片44は、その上端44aにて組付治具50が接触する部位であって、上端44aは、圧接端子部41の上端41bに対して同一平面上に位置するように形成されている。
図3は、組付治具50の平面図である。図4は、各接続端子40を組付治具50に取り付ける前の状態を示す斜視図である。図5は、各接続端子40を組付治具50に取り付けた状態を示す斜視図である。なお、図3では、接続端子40を二点鎖線にて示している。また、図4および図5では、5つの接続端子40を組付治具50に取り付ける場合について図示している。
図3に示す組付治具50は、接続端子40を電気機器20および回路基板30に電気的に接続する際に用いる治具である。この組付治具50は、複数の接続端子40を所定の間隔にて互いに離した状態で保持可能に構成されている。なお、各接続端子40を保持する保持力としては、例えば、磁力等を採用することができる。
また、組付治具50は、保持した各接続端子40に対して電気機器20および回路基板30に向けて押し付ける押圧力を加えるように構成されている。この組付治具50は、保持した接続端子40の上端41b、上端42bおよび上端44aに対して、下端51、下端52および下端53に接触するように形成されている。
このため、図4に示すように、所定の間隔にて離した各接続端子40を組付治具50に対向させるように配置させた後、上記保持力により、図5に示すように、上端41b、上端42bおよび上端44aが下端51、下端52および下端53に接触するように、各接続端子40を組付治具50に保持させることができる。
次に、上述のように構成される接続端子40を用いて電気機器20および回路基板30を電気的に接続する接続工程について、図面を参照して説明する。なお、図6は、回路基板30を電気機器20に組み付けた状態を示す斜視図である。図7は、接続端子40を電気機器20および回路基板30に対して接続する前の状態を示す断面図である。図8は、各接続端子40を電気機器20および回路基板30に対して接続する前の状態を示す斜視図である。図9は、各接続端子40を電気機器20および回路基板30に対して接続した状態を示す斜視図である。なお、図6、図8および図9では、便宜上、スルーホール31や挿通穴32近傍の回路基板30や電気機器20を図示しており、他の電子部品等の図示を省略している。
まず、上述のように構成される電気機器20および回路基板30を用意する。次に、各挿通穴32に対応する機器側端子22がそれぞれ挿通するように回路基板30を電気機器20に近づける。そして、回路基板30をその裏面等にて各台座23に締結等により保持することで、図6に示すように、電気機器20に対する所定の位置に回路基板30を固定する。また、図5に示すように、各接続端子40を組付治具50に保持させる。
そして、図7および図8に示すように、組付治具50に保持させた各接続端子40を、圧接端子部41およびプレスフィット端子部42が対応する機器側端子22およびスルーホール31にそれぞれ対向するように配置する。この配置状態から組付治具50を介して各接続端子40に上記押圧方向への押圧力を加えることで、図9に示すように、圧接端子部41がスリット41aにて機器側端子22に圧接され、プレスフィット端子部42が弾性部42aにてスルーホール31に圧入される。すなわち、各接続端子40に上記押圧方向への押圧力を加えることで、圧接端子部41の機器側端子22への圧接とプレスフィット端子部42のスルーホール31への圧入とが同一の押圧工程にて同時に実施される。
これにより、電気機器20と回路基板30とが各接続端子40を介して電気的に接続される。このように接続端子40を介して電気的に接続される状態では、熱サイクル等により電気機器20および回路基板30との熱膨張差に起因して圧接端子部41と機器側端子22との接続部やプレスフィット端子部42とスルーホール31との接続部に応力が生じる場合がある。この場合には、圧接端子部41とプレスフィット端子部42との間に配置される応力吸収部43によりそのベンド構造に応じて上記応力が吸収されるため、上記接続部に対して過大な応力が作用することもない。
以上説明したように、本実施形態に係る電気接続構造10では、接続端子40は、電気機器20の機器側端子22に押圧されることで圧接される圧接端子部41と、回路基板30のスルーホール31に押圧されることで圧入されるプレスフィット端子部42とを備えており、圧接端子部41の機器側端子22に対する押圧方向(L1)とプレスフィット端子部42のスルーホール31に対する押圧方向(L2)とが同一方向となるように形成されている。
これにより、圧接端子部41を電気機器20の機器側端子22に圧接する工程と、プレスフィット端子部42を回路基板30のスルーホール31に圧入する工程とを同一の押圧工程にて実施することができる。したがって、接続端子の一端を接続するための接続工程と接続端子の他端を接続するための接続工程とを別工程で行う必要もないので、接続工数を増大させることなく電気機器20と回路基板30とを接続端子40を介して電気的に接続することができる。
特に、圧接端子部41とプレスフィット端子部42との間に、接続端子40に生じる応力を吸収する応力吸収部43が形成されている。このため、圧接端子部41と機器側端子22との接続部やプレスフィット端子部42とスルーホール31との接続部に対して過大な応力が作用することもないので、接続端子40を利用した電気的接続に関して信頼性の高い接続構造を構成することができる。
また、応力吸収部43は、機器側端子22に対する圧接端子部41の圧接位置を基準とする押圧方向の軸L1上と、スルーホール31に対するプレスフィット端子部42の圧入位置を基準とする押圧方向の軸L2上とを除く位置に配置されている。このため、組付治具50を介して圧接端子部41およびプレスフィット端子部42に作用する上記押圧力が応力吸収部43には直接作用しないので、接続工程時の応力吸収部43の不要な変形を防止することができる。
そして、接続端子40は、圧接端子部41、プレスフィット端子部42および応力吸収部43を含めて平坦な一枚板状に形成されているため、銅板等の導電性の平板部材からプレス加工のみで接続端子40を形成することができる。これにより、接続端子40の加工に際し曲げ加工等が不要になるので、接続端子40の製造コストを低減することができる。
図10は、第1実施形態の第1変形例に係る電気接続構造10を示す断面図である。
接続端子40は、圧接端子部41がスリット41aにて挿通穴32を挿通する機器側端子22の先端に圧接されるように形成されることに限らず、押圧方向への押圧力に応じて圧接端子部41が機器側端子22に圧接される他の形状に形成されてもよい。例えば、図10に例示するように、圧接端子部41が挿通穴32を挿通した状態で機器側端子22に圧接されてもよい。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る電気接続構造について、図11を用いて説明する。なお、図11は、第2実施形態に係る電気接続構造10aを示す断面図である。
本第2実施形態では、接続端子の両端がプレスフィット構造である点が主に上記第1実施形態と異なる。このため、第1実施形態と実質的に同様の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
図11に示すように、本実施形態に係る電気接続構造10aの接続端子40aは、上述した接続端子40に対して圧接端子部41およびプレスフィット端子部42に代えて、第1プレスフィット端子部45および第2プレスフィット端子部46を備えるように形成されている。第2プレスフィット端子部46は、上記プレスフィット端子部42と同じ形状に形成されている。
第1プレスフィット端子部45は、電気機器20の機器側端子22aに形成される圧入穴24との電気的接続を行うための部位であって、圧入穴24に圧入される弾性部45aが先端部に形成されている。この弾性部45aは、中央の貫通穴の周囲を囲むように枠状に形成されることで弾性変形可能に構成されており、この弾性部45aの幅は、圧入穴24の内径よりも僅かに大きくなるように設定されている。
第1プレスフィット端子部45の長手方向の長さは、第2プレスフィット端子部46の弾性部42aがスルーホール31に圧入されたときに、回路基板30の挿通穴32を挿通した弾性部45aが圧入穴24に圧入されるように設定されている。
そして、第1プレスフィット端子部45と第2プレスフィット端子部46との間には、接続端子40aに生じる応力を吸収する部位として上述した応力吸収部43が配置されている。接続端子40aは、銅板等の導電性の平板部材をプレス加工することで、同じ厚みの第1プレスフィット端子部45と第2プレスフィット端子部46と応力吸収部43とを有するように形成されている。すなわち、接続端子40aは、上記接続端子40と同様に、第1プレスフィット端子部45、第2プレスフィット端子部46および応力吸収部43を含めて平坦な一枚板状に形成されている。
このように形成される電気接続構造10aであっても、第1プレスフィット端子部45を電気機器20の機器側端子22aの圧入穴24に圧接する工程と、第2プレスフィット端子部46を回路基板30のスルーホール31に圧入する工程とを同一の押圧工程にて実施することができる。したがって、接続端子の一端を接続するための接続工程と接続端子の他端を接続するための接続工程とを別工程で行う必要もないので、接続工数を増大させることなく電気機器20と回路基板30とを接続端子40aを介して電気的に接続することができる。
特に、第1プレスフィット端子部45と第2プレスフィット端子部46との間に、接続端子40aに生じる応力を吸収する応力吸収部43が形成されている。このため、第1プレスフィット端子部45と圧入穴24との接続部や第2プレスフィット端子部46とスルーホール31との接続部に対して過大な応力が作用することもないので、接続端子40aを利用した電気的接続に関して信頼性の高い接続構造を構成することができる。
また、応力吸収部43は、上記第1実施形態と同様に、機器側端子22aの圧入穴24に対する第1プレスフィット端子部45の圧入位置を基準とする押圧方向の軸L1上と、スルーホール31に対する第2プレスフィット端子部46の圧入位置を基準とする押圧方向の軸L2上とを除く位置に配置されることとなる。このため、組付治具50を介して第1プレスフィット端子部45および第2プレスフィット端子部46に作用する上記押圧力が応力吸収部43には直接作用しないので、接続工程時の応力吸収部43の不要な変形を防止することができる。
そして、接続端子40aは、第1プレスフィット端子部45、第2プレスフィット端子部46および応力吸収部43を含めて平坦な一枚板状に形成されているため、銅板等の導電性の平板部材からプレス加工のみで接続端子40aを形成することができる。これにより、接続端子40aの加工に際し曲げ加工等が不要になるので、接続端子40aの製造コストを低減することができる。
[他の実施形態]
なお、本発明は上記各実施形態および変形例に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
(1)応力吸収部43は、略U字状に折り曲げられたベンド構造として形成されることに限らず、接続端子に生じる応力(変位)を吸収する部位として機能する構造、例えば、略S字状に折り曲げられたベンド構造として形成されてもよい。
(2)電気機器20および回路基板30は、5つの接続端子40,40aを介して電気的に接続されることに限らず、1つまたは複数の接続端子40,40aを介して電気的に接続されてもよい。
(3)本発明に係る電気接続構造10,10aは、車載機器として構成される電気機器20と回路基板30とを接続する接続構造に適用されることに限らず、他の電子装置における電気機器と回路基板とを接続する接続構造に適用されてもよい。
10,10a…電気接続構造
20…電気機器
22,22a…機器側端子
24…圧入穴
30…回路基板
31…スルーホール
40,40a…接続端子
41…圧接端子部
42…プレスフィット端子部
43…応力吸収部
45…第1プレスフィット端子部
46…第2プレスフィット端子部

Claims (8)

  1. 電気機器(20)と回路基板(30)とを接続端子(40)を介して電気的に接続する電気接続構造(10)であって、
    前記接続端子は、前記電気機器の機器側端子(22)に押圧されることで圧接される圧接端子部(41)と、前記回路基板に形成されるスルーホール(31)に押圧されることで圧入されるプレスフィット端子部(42)とを備え、
    前記圧接端子部の前記機器側端子に対する押圧方向と前記プレスフィット端子部の前記スルーホールに対する押圧方向とが同一方向であることを特徴とする電気接続構造。
  2. 前記圧接端子部と前記プレスフィット端子部との間に、前記接続端子に生じる応力を吸収する応力吸収部(43)が形成されることを特徴とする請求項1に記載の電気接続構造。
  3. 前記応力吸収部は、前記機器側端子に対する前記圧接端子部の圧接位置を基準とする前記押圧方向の軸(L1)上と、前記スルーホールに対する前記プレスフィット端子部の圧入位置を基準とする前記押圧方向の軸(L2)上とを除く位置に配置されることを特徴とする請求項2に記載の電気接続構造。
  4. 前記接続端子は、前記圧接端子部、前記プレスフィット端子部および前記応力吸収部を含めて平坦な一枚板状に形成されることを特徴とする請求項2または3に記載の電気接続構造。
  5. 電気機器(20)と回路基板(30)とを接続端子(40a)を介して電気的に接続する電気接続構造(10a)であって、
    前記接続端子は、前記電気機器の機器側端子(22a)に形成される圧入穴(24)に押圧されることで圧入される第1プレスフィット端子部(45)と、前記回路基板に形成されるスルーホール(31)に押圧されることで圧入される第2プレスフィット端子部(46)とを備え、
    前記第1プレスフィット端子部の前記圧入穴に対する押圧方向と前記第2プレスフィット端子部の前記スルーホールに対する押圧方向とが同一方向であることを特徴とする電気接続構造。
  6. 前記第1プレスフィット端子部と前記第2プレスフィット端子部との間に、前記接続端子に生じる応力を吸収する応力吸収部(43)が形成されることを特徴とする請求項5に記載の電気接続構造。
  7. 前記応力吸収部は、前記圧入穴に対する前記第1プレスフィット端子部の圧入位置を基準とする前記押圧方向の軸(L1)上と、前記スルーホールに対する前記第2プレスフィット端子部の圧入位置を基準とする前記押圧方向の軸(L2)上とを除く位置に配置されることを特徴とする請求項6に記載の電気接続構造。
  8. 前記接続端子は、前記第1プレスフィット端子部、前記第2プレスフィット端子部および前記応力吸収部を含めて平坦な一枚板状に形成されることを特徴とする請求項6または7に記載の電気接続構造。
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