JP2017098035A - コネクタ用端子及び基板コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ加工時の他の端子との干渉を回避することができるコネクタ用端子及び該コネクタ用端子を有するコネクタを提供する。
【解決手段】コネクタ端子１は、相手方コネクタの端子と電気的に接続される嵌合部２と、嵌合部２と直交する方向に延びており、回路基板６と電気的に接続される基板接続部４と、嵌合部２と基板接続部４とを連結する連結部３とを有している。連結部３は、複数の折り曲げ部３１、３２と、隣り合う折り曲げ部３１、３２の間に介在する傾斜部３４と、嵌合部２側の折り曲げ部３１から延設され、嵌合部２に連なるコネクタ側端部３３と、基板接続部４側の折り曲げ部３２から延設され、基板接続部４に連なる基板側端部３５とを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板コネクタに用いられるコネクタ用端子及び基板コネクタに関する。

基板コネクタは、回路基板に固定されるハウジングと、ハウジングに取り付けられるコネクタ用端子とを備えている。コネクタ用端子は、相手方コネクタと電気的に接続される嵌合部と、回路基板と電気的に接続される基板接続部と、嵌合部と基板接続部との間を連結する連結部とを有している。連結部は、通常、直角に折り曲げられた１箇所の折り曲げ部を有している。例えば、特許文献１には、ハウジングから外部へ引き出された水平部と、水平部の後端から屈曲して下方へ略垂直に延びる垂直部とを有するコネクタ用端子が記載されている。

例えば自動車等の種々の分野において、コネクタの軽量化、コストダウン等が要求されている。これらの要求に対応するため、従来用いられている銅や銅合金製の端子に替えて、より比重が小さく安価なアルミニウムやアルミニウム合金製の端子（以下、「アルミニウム端子」ということがある。）を用いることが検討されている。

また、近年では、コネクタの軽量化、コストダウンに加えて、コネクタをより小型化することが望まれている。コネクタの小型化のためには、ハウジングに保持された端子のピッチを従来よりも狭くする必要がある。

アルミニウム材は、銅や銅合金に比べて縦弾性係数が小さいため、銅や銅合金に比べて、曲げ加工を施した後のスプリングバック量が大きくなることがある。アルミニウム端子に直角形状をなす折り曲げ部を形成するためには、スプリングバックを考慮して、従来よりも曲げ加工の際の曲げ角度を大きくすればよい。

特開２００７−５３００８号公報

しかし、連結部に折り曲げ部を形成するための９０°曲げ加工は、コネクタのハウジングに端子が保持された状態で行われる。そのため、端子のピッチが狭くなると、９０°曲げ加工中に基板接続部などが他の端子と干渉しやすくなる。９０°曲げ加工の際に端子が他の端子と干渉すると、曲げ角度を所望の角度まで大きくすることができないため、曲げ加工が完了した後に折り曲げ部が直角にならない。

このように、アルミニウム端子を端子のピッチが狭いコネクタに適用しようとすると、直角形状をなす折り曲げ部を形成することが難しいという問題がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、曲げ加工時に基板接続部が他の端子と干渉することを回避できるコネクタ用端子及び該コネクタ用端子を有する基板コネクタを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、基板コネクタに用いられるコネクタ用端子であって、
アルミニウム材より構成されており、
相手方コネクタの端子と電気的に接続される嵌合部と、
該嵌合部と直交する方向に延びており、回路基板と電気的に接続される基板接続部と、
上記嵌合部と上記基板接続部とを連結する連結部とを有し、
該連結部は、
複数の折り曲げ部と、
隣り合う上記折り曲げ部の間に介在する傾斜部と、
上記嵌合部側の上記折り曲げ部から延設され、上記嵌合部に連なるコネクタ側端部と、
上記基板接続部側の上記折り曲げ部から延設され、上記基板接続部に連なる基板側端部とを有している、コネクタ用端子にある。

本発明の他の態様は、上記の態様のコネクタ用端子と、
該コネクタ用端子を保持するハウジングとを有している、基板コネクタにある。

上記コネクタ用端子は、上記嵌合部と上記基板接続部との間に、上記特定の形状を呈する上記連結部を有している。上記連結部は、複数回の曲げ加工を行うことにより、複数の上記折り曲げ部を形成することができる。

上記コネクタ用端子は、上記連結部の曲げ加工を複数段階に分けて行うことにより、９０°曲げ加工により１箇所の折り曲げ部を形成する場合に比べて各段階での曲げ角度を小さくすることができる。また、各段階での曲げ角度を小さくすることにより、スプリングバック量を小さくすることができる。それ故、上記コネクタ用端子は、各段階の曲げ加工中に上記基板接続部が他の端子と干渉することを回避することができる。

また、上記コネクタ用端子は、上記ハウジングに取り付けられた後に上述した曲げ加工を行うことにより、上記特定の形状に形成することができる。それ故、銅等からなる従来のコネクタ用端子に替えて、成形性の悪いアルミニウム材よりなる上記コネクタ用端子を上記ハウジングに取り付け、上記基板コネクタを構成することができる。

実施例１における、コネクタ用端子を有する基板コネクタの正面図。 図１のII−II線矢視断面図。 実施例１における、コネクタ用端子の傾斜部を拡大した端子側面図。 実施例２における、Δθ−Ｒ曲線を示したグラフ。 実施例２における、Δθ−ｈ曲線を示したグラフ。

上記コネクタ用端子は、例えば、ピン端子やタブ端子などの種々の形態に構成することができる。これらの端子の基板接続部は、例えば、はんだ付により回路基板のスルーホール内に形成された導電部と電気的な接続を形成するように構成することができる。また、コネクタ用端子は、基板接続部を回路基板のスルーホール内に圧入することにより、スルーホール内に形成された導電部との電気的な接続を形成するプレスフィット端子として構成することもできる。

また、コネクタ用端子の嵌合部は、例えばピン状やタブ状等の種々の形態を採り得る。

コネクタ用端子を構成するアルミニウム材としては、板材あるいは線材を用いることができる。アルミニウム材の材質は、要求される機械特性や導電性、耐食性、成形性等に応じて、公知のアルミニウム及びアルミニウム合金から適宜選択することができる。強度や成形性の観点からは、コネクタ用端子が５０００系アルミニウム合金から構成されていることが好ましい。

連結部に形成される折り曲げ部の数は、２箇所以上であればよい。しかし、折り曲げ部の数が過度に多くなると、曲げ加工における工程数が多くなり、かえって製造コストの増大を招くおそれがある。従って、製造コストの増大を回避する観点から、連結部は、２箇所の折り曲げ部を有していることが好ましい。

連結部が２箇所の折り曲げ部を有している場合には、端子側面視において、上記コネクタ側端部の外側表面と上記傾斜部の外側表面の延長線とのなす角度θ１と、上記基板側端部の外側表面と上記傾斜部の外側表面の延長線とのなす角度θ２とは、下記式（１）〜（２）の関係を満たすことが好ましい。
３０°≦θ１≦６０° ・・・（１）
θ２＝９０°−θ１ ・・・（２）

この場合には、各折り曲げ部を形成するための曲げ加工において、加工中の曲げ角度を適度な大きさにすることができる。その結果、基板接続部が曲げ加工中に他の端子と干渉することを確実に回避することができる。

角度θ１が６０°を超える場合には、コネクタ側端部と傾斜部との間を折り曲げた後のスプリングバック量が過度に大きくなり、所望の角度まで曲げることが難しくなるおそれがある。また、角度θ１が３０°未満の場合には、角度θ２が６０°を超える。そのため、傾斜部と基板側端部との間を折り曲げた後のスプリングバック量が過度に大きくなり、所望の角度まで曲げることが難しくなるおそれがある。

端子側面視において、上記各折り曲げ部の内側の曲率半径は０．８ｍｍ以下であることが好ましい。この場合には、各折り曲げ部を形成する際に、曲げ角度を適度な大きさにすることができる。その結果、基板接続部が曲げ加工中に他の端子と干渉することを確実に回避することができる。

上記コネクタ用端子は、厚み０．４〜０．８ｍｍのアルミニウム材から構成されていることが好ましい。この場合には、各折り曲げ部を形成する際に、曲げ角度を適度な大きさにすることができる。その結果、曲げ加工中に基板接続部が他の端子と干渉することを確実に回避することができる。

上記基板コネクタは、通常、ハウジングに保持された複数のコネクタ用端子を有している。ハウジングの内部にはコネクタ用端子の嵌合部が配置されており、ハウジングの外部には基板接続部が配置されている。

（実施例１）
上記コネクタ用端子の実施例について、図を用いて説明する。本例のコネクタ用端子１は、アルミニウム材より構成されている。図１及び図２に示すように、コネクタ用端子１は、相手方コネクタ（不図示）の端子と電気的に接続される嵌合部２と、嵌合部２と直交する方向に延びており、回路基板６と電気的に接続される基板接続部４と、嵌合部２と基板接続部４とを連結する連結部３とを有している。

連結部３は、２箇所の折り曲げ部３１、３２と、隣り合う折り曲げ部３１、３２の間に介在する傾斜部３４と、嵌合部２側の折り曲げ部３１から延設され、嵌合部２に連なるコネクタ側端部３３と、基板接続部４側の折り曲げ部３２から延設され、基板接続部４に連なる基板側端部３５とを有している。

本例のコネクタ用端子１は、アルミニウム合金板を打ち抜いてなるピン端子である。また、コネクタ用端子１は、ハウジング５とともに基板コネクタ１０を構成している。なお、コネクタ用端子１は、角線材から作製することもできる。

基板コネクタ１０は、複数のコネクタ用端子１と、コネクタ用端子１を保持するハウジング５とを有している。ハウジング５は合成樹脂製であり、フード部５１と、フード部５１と一体に形成された背面壁５２とを有している。フード部５１の正面は、相手方コネクタ（不図示）を収容することができるように開口している。フード部５１の内側には、嵌合部２が配置されている。

背面壁５２には、コネクタ用端子１を保持するための複数の端子圧入孔５２１が形成されている。図２に示すように、端子圧入孔５２１にはコネクタ用端子１のコネクタ側端部３３が圧入されている。これにより、コネクタ用端子１が、ハウジング５に保持されている。

コネクタ側端部３３は、背面壁５２の厚み方向の外方に延出している。コネクタ側端部３３の前端には、折り曲げ部３１を介して傾斜部３４が連なっている。また、傾斜部３４の前端には、折り曲げ部３２を介して基板側端部３５が連なっている。

図２及び図３に示す端子側面視において、コネクタ側端部３３の外側表面３３１と傾斜部３４の外側表面３４１の延長線Ｌとのなす角度θ１と、基板側端部３５の外側表面３５１と傾斜部３４の外側表面３４１の延長線Ｌとのなす角度θ２との和は９０°である。基板接続部４が曲げ加工中に他の端子と干渉することを確実に回避する観点からは、角度θ１は３０〜６０°であり、角度θ２は９０°−θ１であることが好ましい。

本例の基板接続部４は、図２に示すように、回路基板６に形成されたスルーホール６１内に挿入され、はんだ付により回路基板６の導電部６２と電気的な接続を形成できるように構成されている。

次に、コネクタ用端子１の作用効果について説明する。コネクタ用端子１は、嵌合部２と基板接続部４との間に、上記特定の形状を有する連結部３を有している。連結部３は、コネクタ側端部３３と傾斜部３４との間を折り曲げる第１の曲げ加工と、傾斜部３４と基板側端部３５との間を折り曲げる第２の曲げ加工とを行うことにより、２箇所の折り曲げ部３１、３２を形成することができる。

コネクタ用端子１は、連結部３の曲げ加工を上述したように２段階に分けて行うことにより、従来のように９０°曲げ加工により１箇所の折り曲げ部を形成する場合に比べて各段階での曲げ角度を小さくすることができる。また、各段階での曲げ角度を小さくすることにより、スプリングバック量を小さくすることができる。それ故、コネクタ用端子１は、各段階の曲げ加工中に、基板接続部４が他の端子と干渉することを回避することができる。

また、コネクタ用端子１は、ハウジング５に取り付けられた後に上述した２段階の曲げ加工を行うことにより、上記特定の形状に形成することができる。それ故、銅等からなる従来のコネクタ用端子に替えて、成形性の悪いアルミニウム材よりなるコネクタ用端子１をハウジング５に取り付け、基板コネクタ１０を構成することができる。

（実施例２）
本例は、コネクタ用端子１に用いられるアルミニウム材の厚みや折り曲げ部３１、３２の曲げ角度を変更した場合のスプリングバック量を、モデル式を用いて推定した例である。

本例においては、コネクタ用端子１に曲げ加工を行った際のスプリングバック量を下記のモデル式（３）〜（４）に基づいて推定した。具体的には、種々の曲げ角度θに対して、下記モデル式における曲率半径Ｒまたは板厚ｈを変化させたときのスプリングバック量Δθを算出した。曲げ角度θは、９０°、６０°及び４５°の３水準とした。以下のモデル式（３）〜（４）を用いて、折り曲げ部のスプリングバック量Δθ［°］を推定した。

但し、上記式（３）におけるθ［°］は、曲げ加工が完了し、スプリングバックした後の曲げ角度である。また、上記式（４）におけるｎはアルミニウム材の加工硬化係数、Ｆはアルミニウム材の塑性係数、Ｅ［ＭＰａ］はアルミニウム材の縦弾性係数、Ｒ［ｍｍ］は端子側面視における折り曲げ部３１、３２の内側の曲率半径（図３参照）、ｈ［ｍｍ］はコネクタ用端子１の板厚である。

加工硬化係数ｎ、塑性係数Ｆ及び縦弾性係数Ｅの値としては、５０００系Ａｌ（アルミニウム）合金材の値を使用した。また、アルミニウム材との比較のため、従来のコネクタ用端子に多用されている黄銅材（ＪＩＳ Ｃ２６００材）に９０°曲げ加工、即ち曲げ角度θが９０°となるように曲げ加工を施したときのスプリングバック量についても、上記と同様に算出した。

加工硬化係数ｎ、塑性係数Ｆ及び縦弾性係数Ｅの具体的な値を下表に示す。

図４に、板厚ｈを０．６４ｍｍに固定し、曲率半径Ｒを変数としてスプリングバック量Δθを算出したΔθ−Ｒ曲線を示す。図４の縦軸はスプリングバック量Δθであり、横軸は曲率半径Ｒである。また、図５に、曲率半径Ｒを０．３ｍｍに固定し、板厚ｈを変数としてスプリングバック量Δθを算出した算出したΔθ−ｈ曲線を示す。図５の縦軸はスプリングバック量Δθであり、横軸は板厚ｈである。

図４及び図５に示したように、スプリングバック後の曲げ角度θが６０°となるように曲げ加工を行う場合の５０００系Ａｌ合金材のスプリングバック量Δθは、ＪＩＳ Ｃ２６００材に９０°曲げ加工を行う場合と同等になると推定された。また、図４及び図５から、曲げ角度θが小さい程スプリングバック量Δθが小さくなることが理解できる。

これらの結果から、コネクタ側端部３３の外側表面３３１と傾斜部３４の外側表面３４１の延長線Ｌとのなす角度θ１を３０〜６０°とすることにより、折り曲げ部３１を形成した後のスプリングバック量Δθを、銅等からなる従来のコネクタ用端子と同等以下に低減できることがわかる。また、基板側端部３５の外側表面３５１と傾斜部３４の外側表面３４１の延長線Ｌとのなす角度θ２を３０〜６０°にした場合にも、上記と同様に、折り曲げ部３２を形成した後のスプリングバック量Δθを、従来のコネクタ用端子と同等以下に低減できることがわかる。

従って、角度θ１と角度θ２とが下記式（１）〜（２）の関係を満たすように折り曲げ部３１、３２を形成することにより、各段階の曲げ加工を行った後のスプリングバック量Δθを従来のコネクタ用端子と同等以下に低減し、基板接続部４と他の端子との干渉を回避することができる。
３０°≦θ１≦６０° ・・・（１）
θ２＝９０°−θ１ ・・・（２）

なお、本発明は、上記の実施例１〜実施例２に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。

１ コネクタ用端子
１０ 基板コネクタ
２ 嵌合部
３ 連結部
３１、３２ 折り曲げ部
３３ コネクタ側端部
３３１ コネクタ側端部の外側表面
３４ 傾斜部
３４１ 傾斜部の外側表面
３５ 基板側端部
３５１ 基板側端部の外側表面
４ 基板接続部

Claims (7)

1. 基板コネクタに用いられるコネクタ用端子であって、
   アルミニウム材より構成されており、
   相手方コネクタの端子と電気的に接続される嵌合部と、
   該嵌合部と直交する方向に延びており、回路基板と電気的に接続される基板接続部と、
   上記嵌合部と上記基板接続部とを連結する連結部とを有し、
   該連結部は、
   複数の折り曲げ部と、
   隣り合う上記折り曲げ部の間に介在する傾斜部と、
   上記嵌合部側の上記折り曲げ部から延設され、上記嵌合部に連なるコネクタ側端部と、
   上記基板接続部側の上記折り曲げ部から延設され、上記基板接続部に連なる基板側端部とを有している、コネクタ用端子。
2. 上記連結部は、２箇所の上記折り曲げ部を有している、請求項１に記載のコネクタ用端子。
3. 端子側面視において、上記コネクタ側端部の外側表面と上記傾斜部の外側表面の延長線とのなす角度θ１と、上記基板側端部の外側表面と上記傾斜部の外側表面の延長線とのなす角度θ２とが下記式（１）〜（２）の関係を満たす、請求項２に記載のコネクタ用端子。
   ３０°≦θ１≦６０° ・・・（１）
   θ２＝９０°−θ１ ・・・（２）
4. 端子側面視において、上記各折り曲げ部の内側の曲率半径が０．８ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ用端子。
5. 上記コネクタ用端子は、厚み０．４〜０．８ｍｍのアルミニウム材から構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ用端子。
6. 上記コネクタ用端子は、５０００系アルミニウム合金から構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコネクタ用端子。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のコネクタ用端子と、
   該コネクタ用端子を保持するハウジングとを有している、基板コネクタ。

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