JP2018113119A - シールドコネクタおよびシールドコネクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で放熱性に優れたシールドコネクタを提供する。【解決手段】機器側端子と接続される機器接続部を有する端子と、前記端子側に設けられた電線接続部と導通接続された芯線を含む電線と、前記端子および前記電線を覆うシールドシェルと、を備え、前記電線接続部と前記芯線との接続部分と、前記シールドシェルとは、インサートモールド成形された絶縁樹脂部により一体とされているシールドコネクタ。【選択図】図４

Description

本発明は、シールドコネクタおよびシールドコネクタの製造方法に関する。

従来、シールドコネクタの一例として、特許文献１のものが知られている。この種のシールドコネクタは、Ｌ字形状をなすＬ字端子と、このＬ字端子を保持するハウジングと、ハウジングを覆うように装着されたシールドシェルと、を備えている。

ところで、このようなコネクタにおいては、端子等の導電部分が通電により発熱した際、コネクタ内部に熱がこもり易いという問題がある。すなわち、導体とハウジングとの間や、ハウジングとシールドシェルとの間に空気層が介在する場合、空気層は熱伝導率が低いため、放熱性に優れる金属製のシールドシェルまで熱が伝わり難く、コネクタ内部の温度が上昇してしまう。

このような問題を解決するために、電線の径を必要なサイズよりも大きいサイズとし、熱伝導性に優れる電線の芯線を利用してコネクタ内の熱を外部に逃がすことが考えられた。しかしそのような構成は、シールドコネクタの不必要な大型化を招くという問題がある。

また、発熱部とハウジングとの間の隙間に放熱ゴムを介装することにより、放熱性を高める方法が提案されている（特許文献２）。しかし、放熱ゴムは熱伝導率が空気よりは高いものの比較的低く、効率的に放熱できないため、未だ改善の余地があった。

特開２０１６−４８６０４号公報 特許第５８１７７０９号公報

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型で放熱性に優れたシールドコネクタおよびシールドコネクタの製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、機器側端子と接続される機器接続部を有する端子と、前記端子側に設けられた電線接続部と導通接続された芯線を含む電線と、前記端子および前記電線を覆うシールドシェルと、を備え、前記電線接続部と前記芯線との接続部分と、前記シールドシェルとは、インサートモールド成形された絶縁樹脂部により一体とされているシールドコネクタである。

このような構成によれば、少なくとも、導電経路（導電部）の中でも発熱量が比較的大きい電線接続部と芯線との接続部分は、インサートモールド成形によりシールドシェル内に空気層を埋めるように充填された絶縁樹脂部により隙間なく覆われ、シールドシェルと一体化されている。したがって、導電経路上で発生した熱は無駄な空気層を介することなく絶縁樹脂部から速やかに金属製のシールドシェルに伝えられ、シールドシェルにより外部に放熱される。すなわち、放熱性に優れたシールドコネクタが得られる。

また、端子およびシールドシェルは、上述したようにインサートモールド成形された絶縁樹脂部により一体とされるから、従来の、ハウジングに端子やシールドシェルを装着する構成とは異なり、絶縁樹脂部に対する端子やシールドシェルの固定構造が不要となる。すなわち、構成が簡素化される。

また、熱を逃がすために電線の径を必要以上に大きくすることもないため、従来と比較して全体の構成を小型化することができる。

さらに、端子およびシールドシェルを絶縁樹脂部と一体化させることにより、各部品間のがたつきがなくなるとともに剛性が高まり、耐振動性も向上する。

なお、絶縁樹脂部は、放熱性の観点から、電線接続部と芯線との接続部分だけでなく、機器接続部以外の導電部を覆うように設けられていることが好ましい。例えば、端子と電線との間に中継接続部材等が設けられる場合には、端子と中継接続部材との接続部分も覆うように設けられることが好ましい。

上記シールドコネクタは、以下の構成を備えていてもよい。

電線は、機器側端子との接続方向と交差する交差方向に延びており、シールドシェルは、機器接続部の周方向の一部または全周を覆う第１端子被覆部、および、当該第１端子被覆部に連なって電線を接続方向の前方側から覆う第１電線被覆部を備える第１シェルと、第１端子被覆部とともに端子を覆う第２端子被覆部、および、第１電線被覆部とともに電線を覆う第２電線被覆部を備える第２シェルと、を組み合わせて構成されていてもよい。

このような構成によれば、例えば端子がＬ字型に屈曲されたＬ字端子であったり、電線がシールドシェル内でＬ字型に屈曲されたり、Ｌ字型に屈曲された中継接続部材を介して端子と電線とが接続される場合に、シールドシェル内に端子および電線を簡単に配することができる。

絶縁樹脂部は第１端子被覆部より接続方向の前方側に突出する突出部を有しており、突出部にシールリングが外嵌されていてもよい。

このような構成によれば、機器側端子を備える機器側コネクタ、あるいは、機器側のケースの開口と、シールドコネクタとの間を、液密な状態とすることができる。

シールドシェルに外側に向けて延びる放熱フィンが設けられていてもよい。このような構成によれば、シールドシェルに伝えられた熱を放熱フィンにより外部に速やかに逃がすことができるから、より放熱性に優れるシールドコネクタが得られる。

また本発明は、上述したシールドコネクタを製造する製造方法であって、電線の端部に露出された芯線を端子側の電線接続部に接続する接続工程と、接続状態の端子および電線をシールドシェル内に収容する収容工程と、接続状態の端子および電線とシールドシェルとを金型内の所定位置に設置する設置工程と、所定位置に設置された接続状態の端子および電線とシールドシェルとの間の所定領域に絶縁樹脂を充填するインサートモールド成形を行う成形工程と、を実行する製造方法である。

本発明によれば、小型で放熱性に優れたシールドコネクタが得られる。

一実施形態のシールドコネクタの斜め前方から見た一部断面斜視図 シールドコネクタの斜め後方から見た一部断面斜視図 シールドコネクタの右側面図 シールドコネクタの側断面図（図５のＡ−Ａ断面図） シールドコネクタの正面図 シールドコネクタの背面図 シールドコネクタの平面図 シールドコネクタの底面図

一実施形態を図１ないし図８の図面を参照しながら説明する。本実施形態におけるシールドコネクタ１０は、インバータ等の図示しない機器に設けられた機器側コネクタに嵌合して取り付けられる。図１および図２に示すように、シールドコネクタ１０は、電線６０の端末に接続された一対のＬ字端子１１（端子の一例）と、Ｌ字端子１１および電線６０を取り囲むように内側に収容するシールドシェル２０と、Ｌ字端子１１および電線６０とシールドシェル２０との間に充填された絶縁樹脂部５０と、を有する。

なお、以下においては機器に接続する接続方向Ｘ（図３における左側）を前方、接続方向Ｘの反対側（図３における右側）を後方、接続方向Ｘと直交する図３における上側を上方、同じく接続方向Ｘと直交する図３における下側（交差方向Ｙ）を下方、図５における左右方向を左右方向（側方）として説明する。

一対のＬ字端子１１は、導電性の金属部材をプレス加工することによって形成されている。Ｌ字端子１１は全体として略Ｌ字状をなし、相手側のＬ字端子１１と互いに板面を対向させた状態で前後方向に水平に延びる細長いタブ状の機器接続部１２と、機器接続部１２の後端からそれぞれ外側（左右方向）に向けてほぼ直角に屈曲されるとともに、相手側のＬ字端子１１と横並びの状態で下方（交差方向Ｙ）に向けて延びる平坦な板状の電線接続部１３と、を備えている。電線接続部１３の上端には、機器接続部１２の上端よりも上方側に突出した抜け止め部１４が設けられている。抜け止め部１４は、電線接続部１３側（屈曲部側）の方が突出高さが高くなっており、外側にかけて斜め下方に切り欠かれた形態をなしている。

電線６０は、端末において絶縁被覆６２が引き剥がされて露出した芯線６１の端部が、電線接続部１３に対して後方側から重ね合わされるとともに、例えば超音波溶接等により溶接されることにより、Ｌ字端子１１と導通接続されている。電線６０は、電線接続部１３の延び方向、すなわち、下方（交差方向Ｙ）に向けて延びるように、Ｌ字端子１１と導通接続されている。

導通接続されたＬ字端子１１および電線６０の端末部は、シールドシェル２０により覆われている。シールドシェル２０はアルミダイキャスト製であって、第１シェル３０と第２シェル４０とを組み合わせて構成されている。

第１シェル３０は、前後方向に開口して内側に一対のＬ字端子１１の機器接続部１２を互いに対向させた状態で挿通させる、断面真円形の筒状部３１（第１端子被覆部の一例）を備えている。筒状部３１のうち前後方向における後方側の領域は、上下方向に二分割した下方側が切り欠かれており、その切り欠かれた後端縁から、下方（交差方向Ｙ）に向けて延びて一対のＬ字端子１１の電線接続部１３とこれらの電線接続部１３に接続された電線６０（芯線６１）を前方側から覆う前方被覆部３２（第１電線被覆部の一例）が設けられている。

前方被覆部３２の外面は、左右方向における中央部が平面状をなすとともに、両端部が後方に向けて湾曲しており、一対の電線接続部１３および電線６０を前方から側方にかけて覆うようになっている。

筒状部３１の曲面状の上面のうち、前後方向における中央付近は、上方および側方（左右方向）に向けて段差状に張り出しており、全体として正面視略矩形状の張出部３３とされている（図４および図５参照）。張出部３３は、前後方向においては、機器接続部１２の中央部よりやや後方から電線接続部１３に亘る領域に設けられている。この張出部３３の上面の左右方向における両端部には、ボルト挿通孔３４が形成されている。

また、筒状部３１のうち張出部３３より後方側の領域は、張出部３３より前方側の領域と比較して壁厚が厚く設定されており、その後端面が、第２シェル４０との当接面とされている（図４参照）。なお、筒状部３１は内面側おいては、周方向において面一とされている。また、筒状部３１のうち上方側かつ後方側の領域は、電線接続部１３を上方側から覆う位置まで延びている。

一方第２シェル４０は、第１シェル３０の後方側に組み合わされるものであって、筒状部３１の後端面にぴったり突き合わされて、筒状部３１の上下方向に二分割した上方側の領域を後方側から覆う半円形の板状の後方上側被覆部４１（第２端子被覆部の一例）と、この後方上側被覆部４１の下端から後方側に向けて斜め下方に延びる連結部４２と、連結部４２を介して後方上側被覆部４１と連結されて、筒状部３１の下方側の領域の一部を後方側から覆うとともに、前方被覆部３２の後端面と突き合わされて前方被覆部３２との間で電線接続部１３および電線６０を覆う後方下側被覆部４３（第２電線被覆部の一例）と、を有している。

後方上側被覆部４１は、電線接続部１３のうち上方部分の背面、すなわち、芯線６１が接続されていない部分に沿うように設けられている。また、後方下側被覆部４３は、芯線６１の先端付近（電線接続部１３）から絶縁被覆６２に亘る領域の後方側に沿うように設けられている。そして連結部４２は、電線接続部１３と芯線６１との上下方向における境界の段差部分を覆う位置に設けられている。

後方下側被覆部４３の外面は、左右方向における中央部が平面状をなすとともに、両端部が前方に向けて湾曲しており、一対の電線６０を後方から側方にかけて覆うようになっている。すなわち、第１シェル３０と第２シェル４０とが組み付けられた状態においては、第１シェル３０の前方被覆部３２と第２シェル４０の後方下側被覆部４３とにより、電線６０の周囲を連続的に囲む筒状の電線収容部２２が形成される。

前方被覆部３２と後方下側被覆部４３とは、互いに組み合わされた状態において、一対の電線６０を挿通させる一対の電線挿通孔２３を形成するようになっている。すなわち、図８に示すように、前方被覆部３２および後方下側被覆部４３の下端には、電線６０の外径より大きい径の円を半割りにした半円状に切り欠かれた前方底部３５、および、後方底部４４が設けられており、これらが組み合わさることにより、一対の電線挿通孔２３が形成されている。

また、後方上側被覆部４１の背面には、後方に向けて上下方向に延びる放熱フィン４５が複数設けられている（図２および図７参照）。

さて、第１シェル３０と第２シェル４０とが組み付けられることにより形成されたシールドシェル２０内のうち、図示しない機器側の端子と接続するための機器接続部１２が収容された嵌合部２１を除く領域には、絶縁樹脂がインサートモールドにより充填されている（以下、充填された状態の絶縁樹脂を絶縁樹脂部５０とする）。

すなわち、図４に示すように、電線接続部１３および電線６０の周囲は、シールドシェル２０内において、絶縁樹脂部５０により空気層を埋めるように隙間なくモールドされるとともに、シールドシェル２０と一体化されており、機器接続部１２以外の導電部（本実施形態では電線接続部１３および芯線６１）とシールドシェル２０との間に空気層が存在しないようになっている。換言すると、機器接続部１２以外の導電部とシールドシェル２０とは、絶縁樹脂部５０により一体化されている。なお、絶縁樹脂部５０は、電線接続部１３の前面側も覆うように設けられている。

絶縁樹脂部５０のうち、電線接続部１３の周囲に充填された領域は、電線接続部１３と芯線６１との接続状態を保持する接続保持部５１である。また、絶縁樹脂部５０のうち、電線６０（絶縁被覆６２）の周囲に充填された領域は、電線６０を保持する電線保持部５２である。

また、絶縁樹脂部５０は嵌合部２１においてはシールドシェル２０の内面に沿うように密着する筒壁状とされている。その前端はシールドシェル２０の前端縁より前方に突出しており、全体として機器接続部１２との間に機器側端子を内嵌させるための空間部を備えたフード状をなすように形成されている。以下、絶縁樹脂部５０のうちこの空間部を取り囲む筒状の部分をフード部５３とする。

フード部５３のうちシールドシェル２０から前方に突出した部分（突出部５３Ａ）の外周には、シールリング７０が外嵌されている。このシールリング７０は、シールドシェル２０の前端縁に突き当てられており、シールドコネクタ１０と機器側コネクタとが嵌合された際に、シールドコネクタ１０と図示しない機器側コネクタとの間を液密に保持するためのものである。

さらに、フード部５３のうちシールリング７０の前方側にはフロントリテーナ８０が嵌合されている。フロントリテーナ８０は、フード部５３に外嵌する内径を有する環状の環状部８１と、環状部８１の前後方向における略中央部においてフード部５３の開口を塞ぐように延びる塞ぎ部８２と、を備えており、塞ぎ部８２には、機器接続部１２の先端を外側に逃がすとともに機器側端子をフード部５３内に挿入可能とする一対の端子挿通孔８３が設けられている（図５参照）。

環状部８１の前端縁と端子挿通孔８３の前方側の孔縁部は内側かつ後方に向けて斜めに切り欠かれており、図示しない機器側端子を案内する案内部８１Ａ、８３Ａとされている。一対のＬ字端子１１の機器接続部１２は、端子挿通孔８３から前方に突出している。また、環状部８１の後端縁は、塞ぎ部８２がフード部５３の開口端縁に当接した状態において、シールドシェル２０の筒状部３１との間でシールリング７０を挟持する寸法に設定されている。

本実施形態のシールドコネクタ１０は以上のような構成であって、続いてその製造方法を説明する。まず、電線６０の端部において絶縁被覆６２を剥いで露出された芯線６１を、Ｌ字端子１１の電線接続部１３に例えば超音波溶接により導通接続する（接続工程）。次に、一対のＬ字端子１１の機器接続部１２を第１シェル３０の筒状部３１に挿通させるとともに、一対の電線６０を前方底部３５の半円状の切欠部２３Ａ内に配し、後方から第２シェル４０を覆うように組み付けて、接続状態のＬ字端子１１および電線６０をシールドシェル２０内に収容する（収容工程）。そして、第１シェル３０と第２シェル４０の突き合わせた部分をレーザー溶接により一体化する。そして、第１シェル３０、第２シェル４０、一対のＬ字端子１１、および、一対の電線６０を所定の位置に保持した状態で金型内に設置し（設置工程）、絶縁樹脂によりインサートモールド成形する（成形工程）。すなわち、シールドシェル２０内の所定領域に絶縁樹脂を充填し、接続状態のＬ字端子１１および電線６０と、シールドシェル２０とを絶縁樹脂部５０により一体化する。

そして最後に、金型から外した状態のフード部５３に前方側からシールリング７０を外嵌させるとともに、フロントリテーナ８０を外嵌させて、所定位置まで押し込む。これによりシールリング７０が抜け止めされた、本実施形態のシールドコネクタ１０が得られる。

このような本実施形態のシールドコネクタ１０によれば、導電経路（導電部）の中でも発熱量が比較的大きい電線接続部１３と芯線６１との接続部分は、インサートモールド成形によりシールドシェル２０内に空気層を埋めるように充填された絶縁樹脂部５０により隙間なく覆われ、シールドシェル２０と一体化されている。したがって、導電経路上で発生した熱は無駄な空気層を介することなく、絶縁樹脂部５０から速やかに金属製のシールドシェル２０に伝えられ、シールドシェル２０により外部に放熱される。すなわち、放熱性に優れたシールドコネクタ１０が得られる。

また、Ｌ字端子１１およびシールドシェル２０は、上述したようにインサートモールド成形された絶縁樹脂部５０により一体とされるから、従来の、ハウジングに端子やシールドシェルを装着する構成とは異なり、絶縁樹脂部５０に対するＬ字端子１１やシールドシェル２０の固定構造が不要となる。すなわち、構成が簡素化される。

また、熱を逃がすために電線６０の径を必要以上に大きくすることもないため、従来と比較して全体の構成を小型化することができる。

さらに、Ｌ字端子１１およびシールドシェル２０を絶縁樹脂部５０により一体化させることにより、各部品間のがたつきがなくなるとともに剛性が高まり、耐振動性も向上する。

また、シールドシェル２０は、２分割された第１シェル３０および第２シェル４０を組み合わせることで形成されるようになっているから、本実施形態のように端子１１がＬ字形状に屈曲されており、電線６０が機器接続部１２の延び方向（接続方向Ｘ）と異なる交差方向Ｙに延びている場合でも、シールドシェル２０内にＬ字端子１１および電線６０を簡単に配して収容することができる。

また、絶縁樹脂部５０は筒状部３１より接続方向の前方側に突出しており、その突出部にシールリング７０が外嵌されているから、機器側端子を備える機器側コネクタ、あるいは、機器側のケースの開口と、シールドコネクタ１０との間を、液密な状態とすることができる。

さらに、シールドシェル２０には外側に向けて延びる複数の放熱フィン４５が設けられているから、シールドシェル２０に伝えられた熱を放熱フィン４５により外部に速やかに逃がすことができる。すなわち、より放熱性に優れるシールドコネクタ１０とすることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、Ｌ字端子１１と電線６０（芯線６１）とが直接的に導通接続される例を示したが、端子と電線とは、中継接続部材等の別部材を介して導通接続される構成としてもよい。

（２）絶縁樹脂部５０は、放熱性の観点から、電線接続部１３と芯線６１との接続部分だけでなく、機器接続部１２以外の導電部を覆うように設けられていることが好ましい。例えば、端子と電線との間に中継接続部材等が設けられる場合には、絶縁樹脂部は端子と中継接続部材との接続部分も覆うように設けられることが好ましい。

（３）上記実施形態では、電線接続部１３と芯線６１とを超音波溶接により接続する構成としたが、例えば圧着等、他の方法で接続する構成としてもよい。

（４）上記実施形態では、Ｌ字端子１１を使用した例を示したが、端子はＬ字型に限らず、Ｉ字型でもよい。Ｉ字型端子の場合、電線がＬ字状に屈曲されて接続方向Ｘと交差する交差方向Ｙに延びる形態としてもよい。

（５）上記実施形態では、シールドシェル２０を第１シェル３０および第２シェル４０を組み合わせることにより構成したが、第１シェルおよび第２シェルの形態は、上記実施形態に限るものではない。例えば、全体が軸方向に沿って半割状とされた一対の分割シェルの組み合わせにより構成するようにしてもよい。

（６）またシールドシェル２０は２分割型に限るものではなく、一体型でもよく、３分割以上に分割されるものでもよい。要は、端子と電線を覆う形態であればよい。

（７）上記実施形態では、第１シェル３０と第２シェル４０とを溶接する例を示したが、接着剤により接着したり、係止構造を設けたり、締結部材により締結する構成としてもよい。ただし、インサートモールド成形に支障がない構成とすることが好ましい。

（８）上記実施形態では、第１シェル３０と第２シェル４０とを溶接により一体とした後、金型内に配置する構成としたが、別体のまま金型内に配置し、インサートモールド成形時に一体とする構成としてもよい。

（９）上記実施形態では、雄型のタブを備える雄端子の例を示したが、雌型端子に適用することもできる。

（１０）放熱フィン４５は省略してもよい。

（１１）また、シールリング７０やフロントリテーナ８０も必須の構成ではなく、省略してもよい。

１０：シールドコネクタ
１１：Ｌ字端子（端子）
１２：機器接続部
１３：電線接続部
２０：シールドシェル
２１：端子収容部
２２：電線収容部
３０：第１シェル
３１：筒状部（第１端子被覆部）
３２：前方被覆部（第１電線被覆部）
４０：第２シェル
４１：後方上側被覆部（第２端子被覆部）
４２：連結部
４３：後方下側被覆部（第２電線被覆部）
４５：放熱フィン
５０：絶縁樹脂部
５１：接続保持部
５２：電線保持部
５３：フード部
５３Ａ：突出部
６０：電線
６１：芯線
７０：シールリング
Ｘ：接続方向
Ｙ：交差方向

Claims (5)

1. 機器側端子と接続される機器接続部を有する端子と、
   前記端子側に設けられた電線接続部と導通接続された芯線を含む電線と、
   前記端子および前記電線を覆うシールドシェルと、を備え、
   前記電線接続部と前記芯線との接続部分と、前記シールドシェルとは、インサートモールド成形された絶縁樹脂部により一体とされているシールドコネクタ。
2. 前記電線は、前記機器側端子との接続方向と交差する交差方向に延びており、
   前記シールドシェルは、前記機器接続部の周方向の一部または全周を覆う第１端子被覆部、および、当該第１端子被覆部に連なって前記電線を前記接続方向の前方側から覆う第１電線被覆部を備える第１シェルと、
   前記第１端子被覆部とともに前記端子を覆う第２端子被覆部、および、前記第１電線被覆部とともに前記電線を覆う第２電線被覆部を備える第２シェルと、
   を組み合わせて構成されている、請求項１に記載のシールドコネクタ。
3. 前記絶縁樹脂部は前記第１端子被覆部より前記接続方向の前方側に突出する突出部を有しており、
   前記突出部にシールリングが外嵌されている、請求項２に記載のシールドコネクタ。
4. 前記シールドシェルに外側に向けて延びる放熱フィンが設けられている、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のシールドコネクタ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のシールドコネクタを製造する製造方法であって、
   電線の端部に露出された芯線を端子側の電線接続部に接続する接続工程と、
   接続状態の端子および電線をシールドシェル内に収容する収容工程と、
   接続状態の端子および電線とシールドシェルとを金型内の所定位置に設置する設置工程と、
   所定位置に設置された接続状態の端子および電線とシールドシェルとの間の所定領域に絶縁樹脂を充填するインサートモールド成形を行う成形工程と、
   を実行するシールドコネクタの製造方法。

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