JP2019009067A - 電気コネクタおよびワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】フラットケーブルのプリント基板への接続作業の工数を削減できるとともに、フラットケーブルをプリント基板から容易に取り外すこともできる電気コネクタ、およびその電気コネクタとフラットケーブルを一体に備えたワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】帯状の長手方向に延びる複数の導電部６と複数の非導電部７を幅方向に交互に配置して構成されたフラットケーブル５の端部に設けられる電気コネクタは、複数のコンタクト３０はそれぞれ針状の接続ピン部３２を有し、その接続ピン部３２を導電部６に刺して接続ピン部３２が導電部６の表裏を貫通した状態で導電部６に接続されるように構成される。【選択図】図１０

Description

本発明は、フラットケーブルの端部に設けられる電気コネクタ、およびその電気コネクタを備えたワイヤーハーネスに関する。

フラットケーブルの一例として、帯状の長手方向に延びる複数の導電部と複数の非導電部を幅方向に交互に配置して構成されたフラットケーブルが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１に開示されているフラットケーブルは、導電部用の被覆導電糸と非導電部用の非導電糸を編んで（もしくは織って）導電部と非導電部を一体化させた構成になっている。このようなフラットケーブルをプリント基板に電気的に接続させる場合には、プリント基板に形成されたビア上にフラットケーブルの導電部を配置し、その導電部の上から接続ピンを刺して接続ピンが導電部を貫通してビアに挿入された状態とし、その接続ピンと導電部を半田付けすることによりプリント基板に電気的に接続されていた。

特開２０１７‐２７６５８号公報

上記のように接続ピンを導電部に刺してフラットケーブルをプリント基板に直接接続させる従来の構成では、複数の導電部をそれぞれプリント基板のビア上に位置決めする作業、それらの導電部にそれぞれ接続ピンを刺す作業、そして、それら複数の接続ピンをそれぞれ半田付けする作業があり、プリント基板に接続させるまでにとても手間がかかるという課題があった。また、一度半田付けすると、フラットケーブルをプリント基板から取り外すことが困難であるという課題もあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、フラットケーブルのプリント基板への接続作業の工数を削減できるとともに、フラットケーブルをプリント基板から容易に取り外すこともできる電気コネクタ、およびその電気コネクタとフラットケーブルを一体に備えたワイヤーハーネスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、帯状の長手方向に延びる複数の導電部と複数の非導電部を幅方向に交互に配置して構成されたフラットケーブルの端部に設けられる電気コネクタ（例えば、実施形態におけるプラグコネクタ１０）である。その上で、前記複数の導電部にそれぞれ接続される導電性を有する複数のコンタクト（例えば、実施形態におけるプラグコンタクト３０）と、前記複数のコンタクトを保持する非導電性のハウジング（例えば、実施形態におけるプラグハウジング２０）とを備え、前記複数のコンタクトはそれぞれ、針状の接続ピン部を有し、前記接続ピン部を前記導電部に刺して前記接続ピン部が前記導電部の表裏を貫通した状態で前記導電部に接続されるように構成される。

上記構成の電気コネクタにおいて、前記導電部が非導電被覆材により導電糸を被覆した構成の被覆導電糸を編んで形成され、前記非導電部が非導電糸を編んで形成され、前記導電部と前記非導電部とが繋がれて前記フラットケーブルが構成されてもよい。

上記構成の電気コネクタにおいて、前記非導電被覆材が半田の溶融温度によって溶融可能に構成され、前記接続ピン部が前記導電部の表裏を貫通した状態において、前記接続ピン部と前記導電部とを半田付けして前記非導電被覆材を溶融させ、前記接続ピン部を前記導電糸に接続させる構成としてもよい。

また、本発明に係るワイヤーハーネスは、上記構成の電気コネクタと、前記フラットケーブルを一体に備えて構成される。

本発明に係る電気コネクタによれば、複数のコンタクトがそれぞれ、針状の接続ピン部を有し、その接続ピン部を前記導電部に刺して当該接続ピン部が前記導電部の表裏を貫通した状態で前記導電部に接続されるように構成される。そのため、従来のように複数の導電部に一本ずつ接続ピンを刺す作業を行う必要がなくなり、フラットケーブルを複数のコンタクト（接続ピン部）上に位置決めして複数の接続ピン部を一度にそれぞれの導電部に刺すことができる。そして、このようにフラットケーブルの端部に取り付けられる電気コネクタを、プリント基板上に設けられた相手側コネクタに嵌合させることにより、フラットケーブルをプリント基板に電気的に接続させることができる。従って、フラットケーブルのプリント基板への接続作業を従来よりも簡単にすることができる。また、例えばフラットケーブルの長さが変更になった場合にも、両コネクタを取り外すことでフラットケーブルをプリント基板から容易に取り外すことできるため、このような変更にも迅速に対応することができる。

上記構成の電気コネクタにおいて、フラットケーブルの導電部が非導電被覆材により導電糸を被覆した構成の被覆導電糸を編んで形成され、非導電部が非導電糸を編んで形成され、前記導電部と前記非導電部とが繋がれて前記フラットケーブルが構成され、前記非導電被覆材が半田の溶融温度によって溶融可能に構成され、コンタクトの接続ピン部が前記導電部の表裏を貫通した状態において、前記接続ピン部と前記導電部とを半田付けして前記非導電被覆材を溶融させ、前記接続ピン部を前記導電糸に接続させる構成としてもよい。このような構成とすれば、導電部の表裏両面を含むフラットケーブル全体の表裏両面が非導電性を有するため、フラットケーブルが他の導電体と接触することがあったとしても、導電部の表裏面を介して不都合な短絡や漏電等が生じることを防ぐことができる。また、その非導電被覆材が半田の溶融温度によって溶融可能であるため、半田付け時にその熱を利用して接続ピン部と導電部とを確実に電気的に接続させることができる。

本発明に係るワイヤーハーネスによれば、上記構成の電気コネクタを備えているため、上記と同様の効果を得ることができる。

本発明に係るワイヤーハーネスを有するコネクタ装置を上後方から見た斜視図である。 上記コネクタ装置を上前方から見た斜視図である。 上記コネクタ装置を構成するプラグコネクタ（カバー部材を取り外した状態）の斜視図である。 上記プラグコネクタのプラグコンタクトを上方から見た斜視図である。 上記プラグコネクタのプラグコンタクトを下方から見た斜視図である。 上記コネクタ装置を構成するレセプタクルコネクタを上後方から見た斜視図である。 上記レセプタクルコネクタを上前方から見た斜視図である。 上記レセプタクルコネクタを下前方から見た斜視図である。 上記プラグコネクタをフラットケーブルに取り付けた状態（カバー部材無し）を上後方から見た斜視図である。 上記プラグコネクタをフラットケーブルに取り付けた状態（カバー部材無し）を上前方から見た斜視図である。 上記プラグコネクタをフラットケーブルに取り付けた状態（カバー部材有り）を上後方から見た斜視図である。 上記コネクタ装置の前後断面図（プリント基板省略）である。 上記プラグコンタクトの接続ピン部がフラットケーブルの導電部を貫通した状態を示す模式図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネスを有するコネクタ装置１を、図１および図２に示している。なお、以下では、説明の便宜上、各図中に示す前後、左右および上下の矢印の方向をそれぞれ前後方向、左右方向および上下方向と称して説明する。

コネクタ装置１は、フラットケーブル５と、フラットケーブル５の端部に取り付けられるプラグコネクタ１０と、プリント基板Ｐ上に設けられるレセプタクルコネクタ５０とを備え、プラグコネクタ１０とレセプタクルコネクタ５０を嵌合させることにより、フラットケーブル５とプリント基板Ｐとを電気的に接続させるように構成されている。なお、本発明に係る電気コネクタは、プラグコネクタ１０に相当する。また、本発明に係るワイヤーハーネス（ケーブルハーネス）は、プラグコネクタ１０とフラットケーブル５を一体に備えた構成に相当する。

フラットケーブル５は、帯状の長手方向に延びる複数の導電部６と複数の非導電部７（絶縁部）とを幅方向に交互に並べて配置した構成となっている。フラットケーブル５は、半田の溶融温度によって溶融可能な非導電被覆材によって導電糸を被覆した構成の被覆導電糸６ａを用いて、長手方向にループが繋がるように編んで所定の幅寸法を有する導電部６が形成される（図１３を参照）。さらに、非導電糸７ａを用いて、長手方向にループが繋がるように編んで所定の幅寸法を有する非導電部７が形成され、且つ導電部６と非導電部７が幅方向に交互に並んで一体となるように編んで構成されている。本実施形態では、４本の導電部６と５本の非導電部７を並設した構成のフラットケーブル５を例示している。

導電部６を形成する被覆導電糸６ａは、上記のように、半田の溶融温度によって溶融可能な非導電被覆材によって導電糸を被覆した構成となっている。この導電糸は、例えば金属素線や、樹脂製の芯材に金属被膜を形成した金属被覆線等であり、導電性に優れた（電気抵抗が低い）線材によって構成される。非導電被覆材は、半田の溶融温度（約１７０℃〜２５０℃）以下の融点を有する熱可逆性樹脂（例えば、ポリウレタン、ナイロン）等であり、非導電性も有している。非導電被覆材の選出には、融点だけではなく、非導電被覆材が導電糸を被覆する厚さ等についても考慮される。例えば、非導電被覆材の融点が高めであっても、被覆厚さが薄ければ、半田付け時に溶融可能であるため、非導電被覆材として使用可能となる。なお、図１３では、被覆導電糸６ａを１本で形成されている（モノフィラメントのような構成）のように図示しているが、被覆導電糸６ａは複数本で形成されていてもよい（マルチフィラメントのような構成であってもよい）。

非導電部７を形成する非導電糸７ａは、半田の溶融温度に対する耐熱性を備えた非導電糸（例えば、ポリエステル繊維やナイロン繊維等の合成繊維）によって構成される。フラットケーブル５は、このような被覆導電糸６ａおよび非導電糸７ａを編んで一体に構成されるため、導電部６自体は導電性を備えているが、導電部６の表裏両面を含むフラットケーブル５全体の表裏両面は非導電性を備えた構成となっている。なお、フラットケーブル
５は、被覆導電糸６ａおよび非導電糸７ａを所定の織り方で織って一体に構成してもよい。

プラグコネクタ１０は、図３にも示すように、略矩形箱状のプラグハウジング２０と、このプラグハウジング２０に左右方向に整列状態で保持される４個のプラグコンタクト３０と、プラグハウジング２０に取り付けられるカバー部材４０とを備えて構成される。プラグハウジング２０は、非導電性の材料（例えば、樹脂材料等）により略矩形箱状に形成され、プラグハウジング２０の後面に後方へ突出する略矩形板状のプラグ部２１が形成されている。プラグハウジング２０の上面には、上方および前方に開口した矩形凹状のカバー取付凹部２３が形成されている。カバー取付凹部２３内の底面部には、上方および前方に開口した前後方向に延びる４つのコンタクト保持溝部２５が左右方向に並んで形成されている。これらのコンタクト保持溝部２５はそれぞれ、プラグ部２１まで延びて形成され、プラグ部２１の上面において上方に開口している。

４個のプラグコンタクト３０はそれぞれ、導電性を有する金属薄板を打ち抜き加工等によって図４および図５に示すような形状に曲げて形成されている。プラグコンタクト３０は、プラグハウジング２０のコンタクト保持溝部２５内に保持される保持部３１と、保持部３１の一部を上方に折り曲げて形成された接続ピン部３２と、保持部３１の後端部に繋がって後方に延びる接触部３３とを有して構成される。接続ピン部３２は、上記フラットケーブル５の導電部６の幅寸法よりも細い針状に形成され、接続ピン部３２の上端部は尖った形状に加工されている。プラグコンタクト３０は、コンタクト保持溝部２５に前方から挿入され、接続ピン部３２がカバー取付凹部２３内において上方に突出した状態となり、且つ接触部３３がプラグ部２１まで延びてプラグ部２１の上面から上方に露出した状態となってプラグハウジング２０に保持されるようになっている。

カバー部材４０は、図１および図２に示すように、非導電性の材料（例えば、樹脂材料等）により、プラグハウジング２０のカバー取付凹部２３内に前方から挿入可能な略矩形状に形成されている。カバー部材４０には、前後方向に延びて上下および後方に開口した４つのピン挿入溝部４１が左右方向に並んで形成されている。カバー部材４０は、カバー取付凹部２３に前方から挿入され、４個のプラグコンタクト３０の接続ピン部３２がそれぞれピン挿入溝部４１に挿入された状態となってプラグハウジング２０に取り付けられるようになっている。

レセプタクルコネクタ５０は、図６〜図８に示すように、略矩形箱状のレセプタクルハウジング６０と、レセプタクルハウジング６０内に左右方向に整列状態で保持される４個のレセプタクルコンタクト７０と、レセプタクルハウジング６０をプリント基板Ｐに固定するための２個の固定金具８０とを備えて構成される。レセプタクルハウジング６０は、非導電性の材料（例えば、樹脂材料等）により略矩形箱状に形成され、レセプタクルハウジング６０内に前方に開口されたプラグ部受容空間６１が形成されている。このプラグ部受容空間６１は、前方からプラグハウジング２０のプラグ部２１が挿入されてプラグ部２１を受容可能な大きさの空間に形成されている。プラグ部受容空間６１内に４個のレセプタクルコンタクト７０が左右方向に並んで保持されるようになっている。

４個のレセプタクルコンタクト７０はそれぞれ、導電性を有する金属薄板を打ち抜き加工等によって図１２に示すような形状に曲げて形成されている。レセプタクルコンタクト７０は、レセプタクルハウジング６０に保持される保持部７１と、保持部７１の前端部から前方に延びる接触部７２と、保持部７１の後端部から下方に延びてその先端が後方に延びるＬ字状のリード部７３とを有して構成される。リード部７３は、レセプタクルコネクタ５０をプリント基板Ｐ上に設けるときに、そのプリント基板Ｐ上の配線パターンに半田付けされ、レセプタクルコンタクト７０と当該配線パターンが電気的に接続されるように
なっている。

２個の固定金具８０はそれぞれ、金属薄板を用いて略Ｌ字状に形成され、レセプタクルハウジング６０の左右側面にそれぞれ固定されるようになっている。固定金具８０の下端部は、レセプタクルコネクタ５０をプリント基板Ｐ上に設けるときに、そのプリント基板Ｐ上のマウントパターンに半田付けされ、プリント基板Ｐに対してレセプタクルコネクタ５０が強固に固定されるようになっている。

このように構成されるコネクタ装置１を用いてフラットケーブル５とプリント基板Ｐとを電気的に接続させる手順について、図９〜図１３を参照して以下に説明する。フラットケーブル５の端部にプラグコネクタ１０を取り付けるには、プラグハウジング２０からカバー部材４０を取り外す（図３に示す状態）。そして、４個のプラグコンタクト３０の接続ピン部３２の上方位置に、フラットケーブル５の４本の導電部６が位置するように位置決めし、４個の接続ピン部３２をそれぞれ導電部６に刺して接続ピン部３２が導電部６の表裏を貫通した状態にする（図９および図１０に示す状態）。

このとき、図１３に示すように、導電部６を形成する被覆導電糸６ａに対して、フラットケーブル５を編成するために形成された被覆導電糸６ａのループ目（織成されている場合には織目）を維持するようにして、接続ピン部３２が導電部６に挿入されている。このようにフラットケーブル５に接続ピン部３２が挿入されても被覆導電糸６ａのループ目が維持されるので、フラットケーブル５自体の特性（電気的特性および機械的特性）が損なわれることがない。なお、図１３では、プラグコンタクト３０の接続ピン部３２が、丸いピン形状に図示されているが、接続ピン部３２は、このような丸形状でも、図４等に示す四角形状であってもよい。

次に、４個の接続ピン部３２と４本の導電部６とをそれぞれ半田付けする。この半田付け時に、導電部６を形成している被覆導電糸の非導電被覆材が溶融され、被覆導電糸の導電糸と接続ピン部３２が電気的に接続される。そして、カバー部材４０をプラグハウジング２０のカバー取付凹部２３内に前方から挿入してカバー部材４０をプラグハウジング２０に取り付ける（図１１に示す状態）。

プリント基板Ｐ上にレセプタクルコネクタ５０を取り付けるには、上記のように、レセプタクルハウジング６０の左右に設けられた２個の固定金具８０をそれぞれプリント基板Ｐ上のマウントパターンに半田付けするとともに、４個のレセプタクルコンタクト７０のリード部７３をそれぞれプリント基板Ｐ上の配線パターンに半田付けする。そして、このようにプリント基板Ｐ上に取り付けられたレセプタクルコネクタ５０のプラグ部受容空間６１に、上記のようにフラットケーブル５に取り付けられたプラグコネクタ１０のプラグ部２１を挿入させて両コネクタ１０，５０を嵌合させることにより、図１および図１２に示すように、プラグコンタクト３０の接触部３３の上面とレセプタクルコンタクト７０の接触部７２の下面とが接触する。これによりフラットケーブル５の４本の導電部６がそれぞれ、プラグコンタクト３０およびレセプタクルコンタクト７０を介してプリント基板Ｐ上の配線パターンに電気的に接続される。

このようにコネクタ装置１では、プラグコネクタ１０において、４個のプラグコンタクト３０がそれぞれ針状の接続ピン部３２を有し、その接続ピン部３２をフラットケーブル５の導電部６に刺して当該接続ピン部３２が導電部６の表裏を貫通した状態で導電部６に接続されるように構成されている。そのため、フラットケーブル５の４本の導電部６をそれぞれプラグコンタクト３０の接続ピン部３２の上方に位置決めして、４個の接続ピン部３２を一度にそれぞれの導電部６に刺すことができる。従来は複数の導電部に一本ずつ接続ピンを刺す作業を行う必要があった。このようにフラットケーブル５の端部に取り付け
られたプラグコネクタ１０を、プリント基板Ｐ上に設けられたレセプタクルコネクタ５０に嵌合させることにより、フラットケーブル５をプリント基板Ｐに電気的に接続させることができる。従って、フラットケーブル５のプリント基板Ｐへの接続作業を従来よりも簡単にすることができる。また、例えばフラットケーブル５の長さが変更になった場合にも、両コネクタ１０，５０を取り外すことでフラットケーブル５をプリント基板Ｐから容易に取り外すことできるため、このような変更にも迅速に対応することができる。

また、フラットケーブル５が、半田の溶融温度によって溶融可能な非導電被覆材により導電糸を被覆した構成の被覆導電糸を編んで４本の導電部６が形成されている。そのため、４本の導電部６の表裏両面を含むフラットケーブル５全体の表裏両面が非導電性を有するため、フラットケーブルが他の導電体と接触することがあったとしても、導電部６の表裏面を介して不都合な短絡や漏電等が生じることを防ぐことができる。さらに、プラグコネクタ１０では、プラグコンタクト３０の接続ピン部３２がフラットケーブル５の導電部６の表裏を貫通した状態において、接続ピン部３２と導電部６とを半田付けして接続されるようになっている。従って、上記のように導電部６を形成する非導電被覆材が半田の溶融温度によって溶融可能であるため、半田付け時にその熱を利用して接続ピン部３２と導電部６とを確実に電気的に接続させることができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、フラットケーブル５の端部に取り付けられるコネクタがプラグ部２１を備えるプラグコネクタ１０であり、プリント基板Ｐ上にプラグ部受容空間６１を備えるレセプタクルコネクタ５０を設けた構成について説明したが、フラットケーブル５に取り付けられるコネクタをレセプタクル型に構成し、プリント基板Ｐ上に設けられるコネクタをプラグ型に構成してもよい。

５ フラットケーブル
６ 導電部
７ 非導電部
１０ プラグコネクタ（電気コネクタ）
２０ プラグハウジング
３０ プラグコンタクト
３２ 接続ピン部

Claims (4)

1. 帯状の長手方向に延びる複数の導電部と複数の非導電部を幅方向に交互に配置して構成されたフラットケーブルの端部に設けられる電気コネクタであって、
   前記複数の導電部にそれぞれ接続される導電性を有する複数のコンタクトと、
   前記複数のコンタクトを保持する非導電性のハウジングとを備え、
   前記複数のコンタクトはそれぞれ、針状の接続ピン部を有し、前記接続ピン部を前記導電部に刺して前記接続ピン部が前記導電部の表裏を貫通した状態で前記導電部に接続されることを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記導電部が非導電被覆材により導電糸を被覆した構成の被覆導電糸を編んで形成され、前記非導電部が非導電糸を編んで形成され、前記導電部と前記非導電部とが繋がれて前記フラットケーブルが構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記非導電被覆材が半田の溶融温度によって溶融可能に構成され、
   前記接続ピン部が前記導電部の表裏を貫通した状態において、前記接続ピン部と前記導電部とを半田付けして前記非導電被覆材を溶融させ、前記接続ピン部を前記導電糸に接続させることを特徴とする請求項２に記載の電気コネクタ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の電気コネクタと、前記フラットケーブルとを一体に備えたワイヤーハーネス。