JP2018049799A - コネクタの係合検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、第１接続対象と第２接続対象を電気的に接続するコネクタの検査方法に関し、ハウジングに対してヘッドが適正に係合しているか否かを判定するコネクタ検査方法を提供する。【解決手段】本明細書が開示するコネクタ検査方法の対象であるコネクタ１００は、ヘッド側係合爪２２がハウジング側係合爪１８に係合すると、ヘッド２０がハウジング１０に固定される。本明細書が開示するコネクタ係合検査方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程を備える。第１工程では、ヘッド側係合爪２２がハウジング側係合爪１８を超えるまで、ヘッド２０をハウジング１０に押し込む。第２工程では、ヘッド２０を押し込んだ力を解放する。第３工程では、ヘッド側係合爪２２とハウジング側係合爪１８が係合してヘッド２０がハウジング１０に対して所定の位置に保持されるか否かを判定する。【選択図】図３

Description

本明細書は、基板に拘束されている第１接続対象と、基板に拘束されておらずに基板を貫通している第２接続対象を電気的に接続するコネクタの係合検査方法を開示する。

自動車に用いられるコネクタには、高い耐振動性が求められる。自動車で使われるコネクタの中には、上記したコネクタ、即ち、基板に拘束されている第１接続対象と、基板に拘束されておらずに基板を貫通している第２接続対象を電気的に接続するコネクタが必要とされることがある。車の振動により、基板に拘束されていない第２接続対象と基板（即ち第１接続対象）が相対的に振動するので、コネクタには高い耐振動特性が求められる。

そのようなコネクタが例えば特許文献１に開示されている。特許文献１のコネクタは、耐振動性を高めるために、次の構造を備えている。そのメス型端子は、第１オス型端子と電気的に接触される第１メス端子と、第２オス型端子と電気的に接触される第２メス端子と、第１メス端子と第２メス端子とを繋ぐ連結バネを備える。連結バネは、オス型端子の挿抜方向への、第１メス端子と第２メス端子の独立した変位を許容する。そのコネクタでは、第１メス端子は、ハウジングに固定されることで変位が拘束されるが、第２メス端子は、ハウジングの内部で挿抜方向への変位が許容される。よって、ハウジングが振動しても、第１メス端子と第２メス端子の相対的に独立した変位が確保される。第１メス端子が基板に拘束されている第１接続対象と接続される。第２メス端子が基板に拘束されていない第２接続対象と接続される。

特開２０１４−０１０９４９号公報

本願の出願人は、特許文献１よりも耐振動性を高めたコネクタを発明した（特願２０１５−０６９０７３号、２０１５年３月３０日出願、本願出願時は未公開）。そのコネクタは以下の特徴を備える。そのコネクタは、基板に拘束されている第１接続対象と、基板に拘束されておらず基板を貫通している第２接続対象を電気的に接続するコネクタである。そのコネクタは、ハウジングと固定端子とヘッドとバネとスリーブと中継端子を備えている。ハウジングは、先端が開口している筒状の絶縁体であり、その筒部が第２接続対象を囲むように基板に固定されている。固定端子は、ハウジングに固定されているとともに、第１接続対象と接続されている。ヘッドは、絶縁体で作られており、ハウジングの筒に嵌合しており、ハウジングの筒の軸線方向に摺動可能である。バネは、ヘッドをハウジングの先端方向へ付勢する。スリーブは、絶縁体で作られており、ヘッドの内側にてヘッドに対して軸線方向に揺動可能に嵌合している。中継端子は、Ｕ字形状に湾曲しており、Ｕ字形状の湾曲部が弾性変形可能であり、Ｕ字形状の両先端がハウジングの筒の底側に向けて延びている。中継端子の一端が固定端子と接触している。中継端子の他端が第２接続対象と接触しているとともにスリーブに連結されている。そして、ハウジングとヘッドの夫々は、互いに係合する係合爪であって、ヘッドをバネの反発力に抗してハウジングの軸線方向の所定の位置に保持する係合爪を有している。係合爪によってヘッドが所定の位置に保持されているときに、スリーブは、ヘッドの内側でハウジングの底側と先端側の両方に揺動可能である。このコネクタは、第２接続対象と接触している中継端子の他端がスリーブとともに筒の軸線方向に揺動する。第１接続対象（即ち基板）が第２接続対象に対して振動しても、中継端子の他端が第２接続対象とともに揺動するので高い耐振動性が得られる。特に、振動中に中継端子の他端が第２接続対象と摺動することがないので、端子の摩耗を抑制することができる。

なお、上記コネクタを開示した特願２０１５−０６９０７３号明細書では、上記のハウジング、ヘッド、固定端子、スリーブ、中継端子をそれぞれ、「本体側ハウジング」、「コネクタハウジング」、「本体側メス型コンタクト」、「コアハウジング」、「端子部」と表記している。

上記したコネクタであっても、係合爪同士が適正に係合しないと意味がない。本明細書は、上記した新規なコネクタの係合検査方法を提供する。

本明細書が開示する検査方法は、第１工程と第２工程と第３工程を備える。第１工程では、ヘッド側の係合爪がハウジング側の係合爪を超えるまで、ヘッドをハウジングに押し込む。第２工程では、ヘッドを押し込んだ力を解放する。第３工程では、ヘッドとハウジングの係合爪同士が係合してヘッドがハウジングに対して所定の位置に保持されるか否かを判定する。保持されなければ、係合不良であることが判明する。この係合検査方法により、係合不良のコネクタを発見することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のコネクタ係合検査方法の対象となるコネクタ１００の斜視図である。 コネクタ１００の正面図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 コネクタ係合検査方法を説明する断面図である（１）。 コネクタ係合検査方法を説明する断面図である（２）。 係合不良状態を示す断面図である。 係合検査方法の一つの具体例を示す図である。

実施例の係合検査方法の説明の前に、実施例の検査方法の対象となるコネクタの構造を説明する。図１は、コネクタ１００の斜視図である。図２は、コネクタ１００の正面図である。図３は、図２のIII−III線に沿ったコネクタ１００の断面図である。なお、図１では、図２、図３に示した基板５０は図示を省略してある。いずれの図にも、座標系を示してある。説明の便宜上、以下の説明では、座標系に示した「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」を用いる。ただし、コネクタ１００の利用形態において、例えば座標系に示した「上」を現実には「上」以外の方向に向けてもよいことに留意されたい。

コネクタ１００は、基板５０に固定されている。基板５０は、例えば、電気自動車においてバッテリの電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換器に用いられる基板である。実施例のコネクタ１００は、基板５０に拘束されている第１接続対象と、基板５０に拘束されておらずに基板５０を貫通している第２接続対象（信号ピン２）を電気的に接続するコネクタである。第１接続対象は、固定端子４の爪部４ｂにはんだ付けされるが、図示は省略してある。第２接続対象である信号ピン２は、モータ駆動電力を生成するパワートランジスタを集積したパワーモジュールから延びている。パワーモジュールも図示は省略してある。基板５０は、信号ピン２を介してパワートランジスタその他のセンサと信号を授受する。基板５０とパワーモジュールはそれぞれ別々に電力変換器の筐体に支持される。それゆえ、基板５０と信号ピン２は相対的に振動する。特に、基板５０は、その法線方向、即ち、信号ピン２の長手方向に振動する。パワーモジュールからは５本の信号ピン２が延びており、実施例のコネクタ１００は、５本の信号ピン２の夫々を、５本の第１接続対象（不図示）と電気的に接続する。５本の第１接続対象は、基板５０に配策された信号線である。第１接続対象と第２接続対象（信号ピン２）は、固定端子４と中継端子４０を介して電気的に接続される。

図３の断面図は、図２の左右方向の中央でコネクタ１００をカットした断面である。５本の信号ピン２と５本の固定端子４と５本の中継端子４０は、それぞれ、図中の左右方向に並んでおり、夫々の信号ピン２とそれに対応する固定端子４と中継端子４０の接続構造は、図３と同じである。

コネクタ１００は、先に述べた固定端子４と中継端子４０のほか、ハウジング１０、ヘッド２０、コイルバネ５ａ、５ｂ、スリーブ２５を備えている。スリーブ２５と中継端子４０はヘッド２０の内部に組み込まれており、図１と図２では見えない。ハウジング１０、ヘッド２０、スリーブ２５は、絶縁性の樹脂で作られている。ハウジング１０は、筒状の絶縁体であり、底側が基板５０に固定されており、先端が開口している。図の上下方向が、ハウジング１０の筒の軸線方向に相当する。

ハウジング１０は、その筒部が信号ピン２を囲むように基板５０に固定されている。ハウジング１０の下部側面に金属製の補強タブ３が圧入されており、ハウジング１０は、補強タブ３の下端で折り曲げられている折り曲げ部３ａで基板５０にハンダ付けされている。

ハウジング１０の外周の上下方向の途中に、下側が上側よりも大きい段差１５が設けられている。また、図１−図３に示すように、ハウジング１０は、先端が開口している角型の筒状である。角型の筒状のハウジング１０の後側の２か所の角部１４には、コイルバネ収容部１７ａ、１７ｂが設けられている、コイルバネ収容部１７ａ、１７ｂは、段差１５の上面と接するように設けられている。コイルバネ収容部１７ａ、１７ｂにコイルバネ５ａ、５ｂが収容されている。コイルバネ５ａ、５ｂの下端は、段差１５の上面に当接している。

ヘッド２０は、ハウジング１０の筒に嵌合している。ヘッド２０は、ハウジング１０の筒の軸線方向（図中の上下方向）でハウジング１０に対して摺動することができる。ヘッド２０をハウジング１０の底側へ押し込むと、ヘッド２０の下面にコイルバネ５ａ、５ｂが当接する。コイルバネ５ａ、５ｂは、ヘッド２０を上方（ハウジング１０の先端方向）へ付勢する。

ハウジング１０の後面にハウジング側係合爪１８が設けられている。ヘッド２０のハウジング側係合爪１８と対向する位置に、ヘッド側係合爪２２が設けられている。コイルバネ５ａ、５ｂの反発力に抗してヘッド２０をハウジング１０の底側へ押し込むと、ヘッド側係合爪２２がハウジング側係合爪１８を乗り越え、ヘッド側係合爪２２がハウジング側係合爪１８に係合する（図３にて符号Ｐ１が示す箇所）。即ち、ヘッド２０がハウジング１０に係合する。なお、ヘッド側係合爪２２とハウジング側係合爪１８が適正に係合したとき、基板５０からヘッド２０の上端までの高さはＨ１となる（図３参照）。ヘッド側係合爪２２とハウジング側係合爪１８は、ヘッド２０をハウジング１０に対して筒の軸線方向の所定位置（高さＨ１の位置）に保持する。

図３に示すように、固定端子４は、ハウジング１０の筒の内側に固定されている。固定端子４は筒状であり、メス型の端子である。固定端子４の筒の縁から折り曲げ部４ａが延びており、その折り曲げ部４ａは、固定端子４の筒の内側に折り込まれている。

ヘッド２０の内側にスリーブ２５が収容されている。スリーブ２５は、その側面に突起２７を備えており、その突起２７が、ヘッド２０に設けられた長穴２０ａに遊嵌している。突起２７の上下方向の長さは、長穴２０ａの上下方向の長さより短いため、スリーブ２５はヘッド２０の内側にて、ハウジング１０の底側にも先端側にも揺動することができる。そのスリーブ２５に、中継端子４０が支持されている。中継端子４０は、Ｕ字形状に湾曲しており、Ｕ字の湾曲部４８がハウジング１０の先端側に位置し、Ｕ字の両端４２、４７がハウジング１０の底側を向くようにしてスリーブ２５に支持されている。

中継端子４０の一端４７は棒状であり、オス型の端子となっている。以下、中継端子４０の一端４７をオス型端４７と称する。中継端子４０のオス型端４７は、メス型の固定端子４の筒に挿入されており、両者は接している。オス型端４７は、固定端子４の筒の内側と折り曲げ部４ａに挟まれ、接触状態（導通状態）が確保される。

中継端子４０の他端４２は、筒状であり、メス型の端子となっている。以下、中継端子４０の他端４２を、メス型端４２と称する。メス型端４２は、その外周がスリーブ２５に支持されている。中継端子４０の湾曲部４８は弾性変形が可能であり、オス型端４７がハウジング１０に固定されている一方で、メス型端４２は、スリーブ２５とともに揺動することができる。

中継端子４０のメス型端４２の筒の縁から折り曲げ部４２ａが延びており、その折り曲げ部４２ａは、メス型端４２の筒の内側に折り込まれている。信号ピン２は、メス型端４２の筒の内側に接している。信号ピン２は、メス型端４２の筒の内側と折り曲げ部４２ａに挟まれ、接触状態（導通状態）が確保される。

ヘッド２０はハウジング１０に対して着脱が可能であり、ヘッド２０がハウジング１０に装着されると、上記の構造となる。

コネクタ１００の利点を説明する。コネクタ１００は、ハウジング１０に対してヘッド２０が上下方向（ハウジング１０の筒の軸線方向）に摺動可能に嵌合している。ヘッド２０は、コイルバネ５ａ、５ｂによって、ハウジング１０の先端方向へ付勢されつつ、ハウジング側係合爪１８と、ヘッド側係合爪２２が係合している。コイルバネ５ａ、５ｂと係合爪１８、２２により、ヘッド２０は、ハウジング１０の筒の軸線方向で所定の位置（基板５０から高さＨ１の位置）に保持される。そして、中継端子４０を支持しているスリーブ２５が、ハウジング１０に係合したヘッド２０に対して、上方向（ハウジング１０の先端方向）と下方向（ハウジング１０の底方向）のそれぞれにＬ１ずつ、揺動することができる。先に述べたように、信号ピン２は、基板５０に拘束されていない。自動車が走行すると、基板５０と信号ピン２はそれぞれ独立に振動する。即ち、基板５０が信号ピン２に対して上下方向に振動する。基板５０とともにコネクタ１００のハウジング１０も振動するが、中継端子４０のメス型端４２は、スリーブ２５とともにヘッド２０（ハウジング１０）に対して揺動することができる。それゆえ、信号ピン２に対して基板５０が相対的に振動しても、メス型端４２と信号ピン２とは摺動せず、安定した接触状態が保たれる。コネクタ１００は、高い耐振動性を有して、基板５０に拘束された第１接続対象（不図示）と基板５０に拘束されていない第２接続対象（信号ピン２）を電気的に接続する。特に、振動中にメス型端４２と信号ピン２が摺動することがないので、摩耗による接触不良を起こす可能性を低減することができる。

コネクタ１００は、ハウジング側係合爪１８とヘッド側係合爪２２が予定通りに係合すれば、上記の効果を発揮する。しかし、製造交差などにより、ハウジング側係合爪１８とヘッド側係合爪２２が適正に係合しない製造品も発生し得る。そこで、次に、ハウジング側係合爪１８とヘッド側係合爪２２とが適正に係合するか否かをチェックするコネクタ係合検査方法を説明する。

コネクタ係合検査方法は、第１工程、第２工程、第３工程を備えている。最初、ヘッド２０はハウジング１０から外れている。ヘッド２０をハウジング１０の筒に挿入し、筒の軸線方向に沿って、ヘッド２０をハウジング１０の底側へ押し込む。図４に、ヘッド２０を押し込む前の状態を示す。押し込む力Ｆは、先に述べたコイルバネ５ａ、５ｂの付勢力よりも大きい。第１工程では、ヘッド側係合爪２２がハウジング側係合爪１８を超えるまで、ヘッド２０をハウジング１０に押し込む。図５に、ヘッド２０を押し込んだ状態を示す。図５の状態では、ヘッド側係合爪２２とハウジング側係合爪１８の間に距離ｄＬの余裕が生じている。このとき、コイルバネ５ａ、５ｂは、圧縮され、伸展方向の反発力が蓄えられる。第２工程では、ヘッド２０を押し込んだ力Ｆを解放する。そうすると、コイルバネ５ａ、５ｂの反発力により、ヘッド２０がハウジング１０の先端方向へ押し戻される。先に述べた距離ｄＬが縮まる。ヘッド側係合爪２２とハウジング側係合爪１８が適正に係合すれば、ヘッド２０は、図３に示した高さＨ１のところで止まるはずである。第３工程では、ヘッド側係合爪２２とハウジング側係合爪１８が係合してヘッド２０がハウジング１０に対して所定の位置（高さＨ１の位置）に保持されるか否かを判定する。先に述べたように、適正に係合すれば、基板５０からヘッド２０の上端までの高さはＨ１となる（図３参照）。図６に、ヘッド側係合爪２２とハウジング側係合爪１８が適正に係合せずに係合不良を生じたときの断面図を示す。図６は、ヘッド２０が係合時の本来の高さＨ１から距離ｄＨだけ上方にずれており、基板５０からヘッド２０の上端までの高さが正常高さＨ１よりも高いＨ２となってしまった状態を示している。図６において記号Ｐ３が示す箇所で、ヘッド側係合爪２２とハウジング側係合爪１８が外れていることがわかる。基板５０からヘッド２０の上端までの高さが正常高さＨ１を超えたら、係合不良と判定する。

基板５０からヘッド２０の上端までの高さは、例えばレーザ距離計で計測すればよい。また、基板５０の位置が予め解っていれば、基板５０に対するヘッド２０の相対的な位置でなく、図中の上下方向におけるヘッド２０の絶対的位置で、係合の良否を判定することができる。

第３工程の具体例として、図７に示すように、基板５０の製造過程において、コネクタ１００を取り付け、上記した第１工程と第２工程を行った後の基板５０の通過路に、光学式遮断検知器６０（発光器６１と受光器６２）を設けてもよい。発光器６１は、高さＨ１よりわずかに高いところを水平方向にレーザ光を照射する。受光器６２は、発光器６１が発したレーザ光を受光する。コネクタ１００の係合が失敗し、図７にて二点鎖線１２０が示すようにヘッド１２０の高さがＨ１より高くなると、ヘッド１２０がレーザ光を遮り、光学式遮断検知器６０が、レーザ光の遮断を検知する。即ち、レーザ光の下を通過したコネクタ１００は、係合不良を生じていることが検知できる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：信号ピン（第２接続対象）
４：固定端子
４ａ：折り曲げ部
４ｂ：下端
５ａ、５ｂ：コイルバネ
１０：ハウジング
１８：ハウジング側係合爪
２０：ヘッド
２０ａ：長穴
２２：ヘッド側係合爪
２５：スリーブ
２７：突起
４０：中継端子
４２：メス型端（中継端子の他端）
４７：オス型端（中継端子の一端）
４８：湾曲部
５０：基板
６０：光学式遮断検知器
１００：コネクタ

Claims (1)

1. 基板に拘束されている第１接続対象と、前記基板に拘束されておらず、前記基板を貫通している第２接続対象を電気的に接続するコネクタの係合検査方法であり、
   前記コネクタは、
   先端が開口している筒状の絶縁体であり、その筒部が前記第２接続対象を囲むように、前記基板に固定されているハウジングと、
   前記ハウジングに固定されているとともに、前記第１接続対象と接続されている固定端子と、
   絶縁体で作られており、前記ハウジングの筒に嵌合しており、前記ハウジングの筒の軸線方向に摺動可能なヘッドと、
   前記ヘッドを前記ハウジングの前記先端方向へ付勢するバネと、
   絶縁体で作られており、前記ヘッドの内側にて前記ヘッドに対して前記軸線方向に揺動可能に嵌合しているスリーブと、
   Ｕ字形状に湾曲しており、前記Ｕ字形状の湾曲部が弾性変形可能であり、Ｕ字形状の両先端が前記ハウジングの筒の底側に向けて延びており、一端が前記固定端子と接触しているとともに、他端が前記第２接続対象と接触しているとともに前記スリーブに連結されている中継端子と、
   を備えており、
   前記ハウジングと前記ヘッドの夫々は、互いに係合する係合爪であって、前記ヘッドを前記バネの反発力に抗して前記ハウジングの軸線方向の所定の位置に保持する係合爪を有しており、
   前記係合爪によって前記ヘッドが前記所定の位置に保持されているときに、前記スリーブは、前記ヘッドの内側で前記ハウジングの前記底側と前記先端側の両方に揺動可能であることを特徴とし、
   当該係合検査方法は、
   前記ヘッド側の前記係合爪が前記ハウジング側の前記係合爪を超えるまで、前記ヘッドを前記ハウジングに押し込む第１工程と、
   前記ヘッドを押し込んだ力を解放する第２工程と、
   前記ヘッドと前記ハウジングの前記係合爪が係合して前記ヘッドが前記ハウジングに対して前記所定の位置に保持されるか否かを判定する第３工程と、
   を備えることを特徴とするコネクタの係合検査方法。

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