JP2019029217A - ターミナルコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を少なくし、かつ各部材の大きさ、形状および配置に生じる制限が少ないターミナルコネクタを提供すること。
【解決手段】 ターミナルコネクタＡを、コネクタ本体１１と、プレスフィット端子２０と、基板２５で構成した。また、コネクタ本体１１を、筒状体１２と、筒状体１２の下方に挿入凹部１４を形成した状態で筒状体１２の内部に一体に形成され筒状体１２の軸方向に延びる貫通孔１３ａを備えた固定部１３で構成し、基板２５に係合穴２６ａを形成した。そして、プレスフィット端子２０を、両端部をそれぞれ貫通孔１３ａの両側から突出させた状態で貫通孔１３ａに固定し、プレスフィット端子２０の上部係合部２４に係合穴２６ａを係合させて部品実装面２５ｂをコネクタ本体１１が位置していない方向に向けた状態でプレスフィット端子２０に基板２５を固定した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コネクタ本体に固定された端子に電子回路基板を固定して構成されるターミナルコネクタに関する。

従来から、例えば、自動車の内部には、各種の装置や電子回路基板などが備わっており、これらを接続するためにターミナルコネクタが用いられている（例えば、特許文献１参照）。このターミナルコネクタ（コネクタの固定構造）は、コネクタ本体部とフレーム部を一体に形成したフレーム一体型コネクタと、フレーム部に組み付けられる電子回路基板と、電子回路基板が組み付けられたフレーム一体型コネクタを収容する収容ケースからなっている。

フレーム一体型コネクタは、前後に延びる四角筒状のコネクタ本体部の後部下方に、枠状のフレーム部を形成して構成されている。そして、コネクタ本体部の内部からフレーム部内の前部を通過してその下方にわたる部分にはＬ形に屈曲した複数の接続端子が設けられている。また、電子回路基板には、複数のスルーホールが形成されており、電子回路基板は、スルーホールに接続端子を挿入させはんだ付けされた状態で、フレーム部に組み付けられている。収容ケースは前面が開口したケースで構成されており、この収容ケースにフレーム一体型コネクタと電子回路基板を収容し、さらに収容ケース内にポッティング樹脂を充填して、ターミナルコネクタが構成されている。

特開２００６−５２０９号公報

しかしながら、前述した従来のターミナルコネクタでは、収容ケース内に、電子回路基板が組み付けられたフレーム一体型コネクタを収容するため、収容ケースと、電子回路基板が組み付けられたフレーム一体型コネクタとの大きさにそれぞれ制限が生じる。また、電子回路基板の部品実装面には、小型の電子部品だけでなくコンデンサのような大型の電子部品も設置されるため、収容ケースをコンパクトに形成するためには、これらの電子部品に合わせて収容ケースの天井部を形成しなければならない。さらに、フレーム一体型コネクタと電子回路基板とを重ねるようにして平行に配置、言い換えると、電子回路基板の配置をコネクタ本体部の軸方向に合わせなければならないという制限もある。また、収容ケースを備えている分、部品点数が増えるという問題もある。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、部品点数を少なくし、かつ各部材の大きさ、形状および配置に生じる制限が少ないターミナルコネクタを提供することである。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

前述した目的を達成するため、本発明に係るターミナルコネクタ（Ａ）の構成上の特徴は、筒状体（１２）と、筒状体の軸方向の一方側に挿入凹部（１４）を形成した状態で筒状体の内部に一体に形成され筒状体の軸方向に延びる貫通孔（１３ａ）を備えた固定部（１３）とからなるコネクタ本体（１１）と、先端部（２１）と基端部（２４）をそれぞれ貫通孔の両側から突出させるとともに、先端部を挿入凹部の内部に位置させた状態で貫通孔に固定された端子（２０）と、端子の基端部が係合できる係合穴（２６ａ）および部品実装面（２５ｂ）を備え、係合穴に端子の基端部を係合させることで部品実装面をコネクタ本体が位置していない方向に向けた状態で端子に固定された電子回路基板（２５）とを備えたことにある。

本発明に係るターミナルコネクタは、コネクタ本体と、端子と、電子回路基板からなっている。そして、端子は、コネクタ本体の内部に形成された固定部の貫通孔に両端部を突出させた状態で固定され、電子回路基板は、係合穴に端子の基端部を係合させることで端子に固定されている。このため、コネクタ本体、端子および電子回路基板の大きさ、形状、配置などに生じる制限は少なく、これらの部材を自由に設計することができる。

例えば、端子は、筒状体の軸方向に延びる貫通孔に固定されるため、貫通孔内に位置する部分は真っ直ぐに形成されるが基端側部分は屈曲していてもよく、これによると、電子回路基板の向きは、部品実装面がコネクタ本体側に向かない範囲で任意に設定することができる。なお、部品実装面をコネクタ本体が位置していない方向に向けた状態とは、部品実装面とコネクタ本体が対面または対向していない状態で、部品実装面の反対面がコネクタ本体側に向いた状態をいう。

また、コネクタ本体と電子回路基板は、大きさ、形状、配置などにおいて互いに影響されることがないため、それぞれ任意に設定できる。さらに、電子回路基板は、部品実装面をコネクタ本体が位置していない方向に向けた状態に配置されるため、部品実装面を遮るものがなくなり、部品実装面に大型の電子部品が設置されていても、他の部材の配置などに制限が生じることはない。なお、本発明においては、端子と電子回路基板の固定は、端子を係合穴に圧入することで行ってもよいし、はんだ付けによって端子を係合穴に固定してもよい。

本発明に係るターミナルコネクタの他の構成上の特徴は、電子回路基板が筒状体の軸方向に対して直交した状態で配置されていることにある。本発明によると、端子を真っ直ぐに形成できるため、ターミナルコネクタの形状を単純にできる。

本発明に係るターミナルコネクタのさらに他の構成上の特徴は、端子は基端部に拡張部（２４ａ）が形成されたプレスフィット端子（２０）で構成され、電子回路基板は係合穴に拡張部を圧入させることでプレスフィット端子に固定されていることにある。本発明によると、端子への電子回路基板の固定が、係合穴に拡張部を圧入するだけの操作で行えるため、ターミナルコネクタの製造が容易になる。

本発明に係るターミナルコネクタのさらに他の構成上の特徴は、筒状体における電子回路基板が位置する開口側から筒状体の側方外部にかけての部分に、部品実装面を開放した状態で電子回路基板を収容するフレーム（１５）がコネクタ本体と一体に形成されていることにある。本発明によると、電子回路基板を収容するためのフレームをコネクタ本体と一体に形成したため、電子回路基板を安定した状態に保持できる。また、フレームは、電子回路基板の部品実装面側が開口した状態になっているため、電子回路基板の部品実装面には、部品実装面に設置できる範囲でどのような大きさの電子部品でも設置できる。

本発明に係るターミナルコネクタのさらに他の構成上の特徴は、フレームの内部がポッティング材（２８）によって封止されていることにある。本発明によると、フレームにおける部品実装面側が開口しており、この開口からフレームの内部にポッティング材を充填することができるため、ポッティング材の充填操作が容易になる。

本発明に係るターミナルコネクタのさらに他の構成上の特徴は、端子の側部に凹凸部（２２ａ）が形成され、凹凸部が貫通孔の周壁にくい込むことで、端子が固定部に固定されていることにある。本発明によると、端子を貫通孔に押し込むことで、凹凸部が貫通孔の周壁にくい込んで、端子が固定部に固定されるため、端子のコネクタ本体への組付けが容易になる。

本発明の一実施形態に係るターミナルコネクタを示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係るターミナルコネクタを示した断面図である。 本発明の一実施形態に係るターミナルコネクタを示した底面図である。 プレスフィット端子を示した正面図である。 プレスフィット端子の拡張部を示した拡大図である。 フレーム付きコネクタ本体にプレスフィット端子を取り付けた状態を示した斜視図である。 フレーム付きコネクタ本体にプレスフィット端子を取り付けた状態を示した断面図である。 プレスフィット端子に基板を組み付けた状態を示した斜視図である。 プレスフィット端子に基板を組み付けた状態を示した断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１ないし図３は、同実施形態に係るターミナルコネクタＡを示している。以下の説明において、前後、左右、上下の各方向は、図１に基づいたものとし、図１における左斜め下方が前方で右斜め上方が後方、左斜め上方が左側方で右斜め下方が右側方、上下方向は図１の通りとする。このターミナルコネクタＡは、フレーム付きコネクタ本体１０と、複数のプレスフィット端子２０と、電子回路基板２５（以下、基板２５と記す。）と、ポッティング層２８からなっている。

フレーム付きコネクタ本体１０は樹脂の成形品からなっており、コネクタ本体１１とフレーム１５を一体にして形成されている。また、コネクタ本体１１は、円筒状の外郭部からなる筒状体１２と、筒状体１２の内部に形成された固定部１３とで構成されている。筒状体１２の内周面の下部側には下端開口側が大径になるように段部１２ａが形成され、筒状体１２の内周面の下部側の後部には、上下に延びる細長い突部からなるガイド部１２ｂが形成されている。また、筒状体１２の上端部は段部１２ｃで構成され、筒状体１２の外周面には略螺旋状の係合溝１２ｄが形成されている。

固定部１３は、筒状体１２の内部を上下に遮断するようにして筒状体１２の内部の上下方向の略中央に形成されている。この固定部１３の上下方向の長さは筒状体１２の上下方向の長さの略１／３になっており、固定部１３の下端部と段部１２ａとの間の長さは、固定部１３の上端部と段部１２ｃとの間の長さよりも短くなっている。そして、固定部１３には、上面と下面との間を貫通する複数の貫通孔１３ａが一定間隔で形成されている。各貫通孔１３ａは、下方から見た図３の状態で、前後よりも左右の方が長い長方形に形成されており、前後に４列で、後列と前列が左右にそれぞれ５個、中央側の２列が左右にそれぞれ６個が配置されている。

フレーム１５は、筒状体１２の上側から後方にかけての部分に設けられており、上方から見た形状が略円形になったフレーム前部１６と方形になったフレーム後部１７とで構成されている。フレーム前部１６は、後部中央側が開放された略円形の周壁部１６ａの内部に、段部１２ｃを底面にするようにして、前部および左右の側部からなる平面視コ字状の側壁部１６ｂを形成して構成されており、その内部空間（図６および図７参照）は、筒状体１２の上部空間と連通している。フレーム後部１７は、段部１２ｃよりも僅かに低い位置に上面が位置する底面部１７ａ（図６参照）と、底面部１７ａの左右両側と後部から上方に延びる平面視コ字状の側壁部１７ｂとで構成されている。底面部１７ａの四隅には、四角台状の基板支持部１７ｃが形成されており、この基板支持部１７ｃの上面の高さは、段部１２ｃの高さと同じになっている。

プレスフィット端子２０は、図４に示したように、下方から上方に向かって配置された、接続部２１、下部係合部２２、中間部２３および上部係合部２４からなっており、細長い板状に形成されている。接続部２１は、本発明に係る先端部を構成して他の装置に備わった雌側のコネクタの端子に接続される細長い部分で、下端部２１ａが先細りになっている。下部係合部２２は、プレスフィット端子２０の他の部分よりも幅広になって上下に延びており、中央部分の両側部にそれぞれ凹凸部２２ａが形成されている。また、下部係合部２２の下部は、他の部分よりも少し幅広になった係止部２２ｂで構成されている。

中間部２３は、接続部２１よりも幅広で、下部係合部２２よりも幅狭に形成されて、上下に真っ直ぐに延びている。上部係合部２４は、本発明に係る基端部を構成しており、本体部分が、接続部２１と同程度の幅になって上下に延びて、その上部側に拡張部２４ａが形成されている。この拡張部２４ａは、図５に示したように、中央部に縦長楕円状の穴部２４ｂを形成するとともに、穴部２４ｂの左右両側部分を円弧状に膨らませることで環状に形成されており、弾性を備えている。また、上部係合部２４の上端部２４ｃは先細りになっている。

このように形成されたプレスフィット端子２０は、固定部１３の各貫通孔１３ａに固定される。プレスフィット端子２０を各貫通孔１３ａに固定する場合には、プレスフィット端子２０の上端部２４ｃを貫通孔１３ａの下部側から挿し込んでプレスフィット端子２０を押し上げていく。両凹凸部２２ａが貫通孔１３ａ内に到達すると、凹凸部２２ａを貫通孔１３ａの周壁にくい込ませながらプレスフィット端子２０をさらに貫通孔１３ａの上部側に押し上げていく。そして、係止部２２ｂが固定部１３の下面に当接したところでプレスフィット端子２０の上昇が止まる。

このとき、プレスフィット端子２０は、図６および図７に示したように、中間部２３の大部分および上部係合部２４が固定部１３の上面から上方に突出するとともに、係止部２２ｂおよび接続部２１が固定部１３の下面から下方に突出し、凹凸部２２ａが貫通孔１３ａの周壁に歯合した状態で、固定部１３に固定されている。これによって、各プレスフィット端子２０の上端はそれぞれ同じ高さ位置になるとともに、各プレスフィット端子２０の下端もそれぞれ同じ高さ位置になる。なお、コネクタ本体１１の内部における接続部２１が位置する空間で挿入凹部１４が構成される。

基板２５は、図８に示したように、フレーム１５の内部に殆ど隙間なく設置できる形状に形成された板部材２５ａに、フレーム前部１６の側壁部１６ｂ内に配置される被固定部２６と、フレーム後部１７の側壁部１７ｂ内に配置される部品実装部２７を設けて構成される。被固定部２６は、板部材２５ａの前部側に、固定部１３の貫通孔１３ａと同じ配置で複数の係合穴２６ａを形成することで構成されている。各係合穴２６ａは、プレスフィット端子２０の上部係合部２４の本体部分が挿通できる大きさに形成されており、係合穴２６ａの左右の幅は、拡張部２４ａの左右の最大幅よりも狭くなっている。各係合穴２６ａには、はんだ及び銀ペースト等によりスルーホールが形成されている。

部品実装部２７は、板部材２５ａの上面である部品実装面２５ｂに複数の電子部品２７ａを設置するとともに、これらの電子部品２７ａを配線で接続して電気回路を形成して構成されている。また、部品実装面２５ｂの左側には、基板２５を他の装置のコネクタに接続するためのコネクタ２７ｂが設置されている。このコネクタ２７ｂには、部品実装部２７の電気回路に接続された端子や他の装置のコネクタの挿入をガイドするためのガイド部が備わっている。この基板２５は、プレスフィット端子２０の上部係合部２４に固定された状態でフレーム１５の内部に設置される。

このように構成された基板２５をフレーム１５内に設置する場合には、部品実装面２５ｂを上方に向け、被固定部２６をフレーム前部１６の上方に位置させるとともに、部品実装部２７をフレーム後部１７の上方に位置させた状態から基板２５をフレーム１５内に押し込んでいく。これによって、各係合穴２６ａに、上部係合部２４が挿入されていく。そして、係合穴２６ａの下端開口部に拡張部２４ａが当接したのちに、さらに、基板２５を下方に押していくと、基板２５は、拡張部２４ａを押し潰すようにして下降していく。基板２５の底面が、段部１２ｃに当接すると基板２５はその位置に固定される。このとき、図９に示したように、押し潰された拡張部２４ａの復元力によって、基板２５はプレスフィット端子２０の上部係合部２４に固定される。これによって、拡張部２４ａが係合穴２６ａに圧接し、拡張部２４ａと係合穴２６ａとの確実な接触が実現され、基板２５の電気回路とプレスフィット端子２０は電気的に導通する。また、基板２５の後部は、基板支持部１７ｃに支持される。

ポッティング層２８は、図８および図９に示した状態のフレーム１５内に液状のエポキシ樹脂からなるポッティング材を注入し硬化させることで形成されている。ポッティング層２８を形成する場合には、硬化剤が混合されたエポキシ樹脂を上方からフレーム１５内に流し込む。各貫通孔１３ａにプレスフィット端子２０が挿通されることにより、貫通孔１３ａの開口の大部分が閉塞されているので、比較的高い粘度を有するエポキシ樹脂は挿入凹部１４側へ流出しない。これによって、エポキシ樹脂は、基板２５の上面からフレーム１５内およびコネクタ本体１１内に入り、固定部１３の上面までの空間に充填される。エポキシ樹脂は、基板２５におけるコネクタ２７ｂ以外の部分を覆うまで注入される。

そして、常温または加熱によってエポキシ樹脂を硬化させてポッティング層２８が形成される。これによって、図１ないし図３に示したターミナルコネクタＡが得られる。このターミナルコネクタＡでは、基板２５はフレーム１５に固定されて振動や衝撃から保護されるとともに、基板２５とプレスフィット端子２０との固定がより強固になっている。また、ポッティング層２８は、基板２５に埃が付着したり汚れが生じたりすることを防ぐとともに、防水、防湿の効果も備えている。

このように構成されたターミナルコネクタＡの挿入凹部１４に他の装置のコネクタを接続する場合には、そのコネクタを挿入凹部１４に挿し込む。このコネクタには、接続部２１が嵌合できる凹部、ガイド部１２ｂにスライド係合できる係合溝およびコネクタの本体の外周側に回転自在に取り付けられ内周面に係合溝１２ｄに螺合可能な係合部が形成されたカバー部材が備わっている。そして、コネクタの本体を挿入凹部１４に挿し込んでいくと、ガイド部１２ｂに係合溝が係合した状態でスライドしていく。その状態で、係合溝１２ｄにカバー部材の係合部を螺合させていくと、凹部に接続部２１が嵌合していく。そして、コネクタの先端が、段部１２ａに当接したところで、このコネクタとターミナルコネクタＡの接続が完了する。また、コネクタ２７ｂと他の装置のコネクタとの接続も同様に行われる。

以上のように、本実施形態に係るターミナルコネクタＡは、コネクタ本体１１とフレーム１５を一体にして形成されたフレーム付きコネクタ本体１０と、複数のプレスフィット端子２０と、係合穴２６ａを備えた基板２５と、ポッティング層２８からなっている。また、プレスフィット端子２０は、接続部２１の他、凹凸部２２ａが形成された下部係合部２２および拡張部２４ａが形成された上部係合部２４を備えている。そして、プレスフィット端子２０は、コネクタ本体１１の固定部１３に形成された貫通孔１３ａ内に押し込まれることで、凹凸部２２ａを貫通孔１３ａの周壁にくい込ませてコネクタ本体１１に固定される。その際、プレスフィット端子２０は、下部係合部２２の係止部２２ｂが固定部１３の下面に当接する位置に位置決めされる。このように、本実施形態によると、プレスフィット端子２０は、簡単な操作で適正位置に固定することができる。

また、コネクタ本体１１に固定されたプレスフィット端子２０に、基板２５を固定する際には、基板２５の係合穴２６ａに上部係合部２４を挿入しながら、基板２５をフレーム１５に押し付けて、係合穴２６ａと拡張部２４ａを係合させるだけで済むため、操作が極めて簡単になる。また、基板２５がプレスフィット端子２０に固定された状態では、基板２５の底面は、段部１２ｃと基板支持部１７ｃに支持され、基板の周縁部は、側壁部１６ｂと側壁部１７ｂに囲まれた状態になるため、基板２５はがたつくことなく安定した状態で保持される。

また、コネクタ本体１１とフレーム１５を一体に形成したため、フレーム付きコネクタ本体１０をコンパクトかつ堅ろうに形成することができる。さらに、フレーム１５を上面が開放された箱状に形成したため、基板２５の設置が容易になるとともに、基板２５を、部品実装面２５ｂを上方に向けて設置したため、部品実装面２５ｂに大きさや形状が異なる電子部品２７ａをどのような配置にしても支障が生じることはない。また、フレーム１５を上面が開放された箱状に形成したことで、ポッティング材の注入が容易になり、良好なポッティング層２８の形成が可能になる。さらに、ターミナルコネクタＡでは、従来のターミナルコネクタに備わっている収容ケースを用いないため、部品点数を少なくすることができる。

本発明に係るターミナルコネクタは、前述した実施形態に限るものでなく、本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。例えば、前述した実施形態では、フレーム１５をコネクタ本体１１の軸方向に対して直交するように形成しているが、フレーム１５は、ターミナルコネクタＡが設置されるスペースに応じて角度を変更することができ、コネクタ本体１１の軸方向に対して斜め方向に延びていてもよいし、平行していてもよい。この場合、プレスフィット端子２０の固定部１３から上方に突出する部分を所定の角度または形状に屈曲させる。これによると、ターミナルコネクタの前後の幅を短くすることができる。

また、前述した実施形態では、端子としてプレスフィット端子２０を用いているが、プレスフィット端子２０に代えて、拡張部２４ａのないものを用いてもよい。この場合、端子と基板２５の固定ははんだを用いたり、他の係合部材を用いたりすることで行う。さらに、ポッティング材としても、エポキシ樹脂に限らず、ウレタン樹脂その他の材料を用いてもよい。また、ターミナルコネクタを構成する各部材の形状についても適宜変更が可能である。

１１…コネクタ本体、１２…筒状体、１３…固定部、１３ａ…貫通孔、１４…挿入凹部、１５…フレーム、２０…プレスフィット端子、２１…接続部、２２ａ…凹凸部、２４ａ…拡張部、２５…基板、２５ｂ…部品実装面、２６ａ…係合穴、２８…ポッティング層、Ａ…ターミナルコネクタ。

Claims (6)

1. 筒状体と、前記筒状体の軸方向の一方側に挿入凹部を形成した状態で前記筒状体の内部に一体に形成され前記筒状体の軸方向に延びる貫通孔を備えた固定部とからなるコネクタ本体と、
   先端部と基端部をそれぞれ前記貫通孔の両側から突出させるとともに、前記先端部を前記挿入凹部の内部に位置させた状態で前記貫通孔に固定された端子と、
   前記端子の基端部が係合できる係合穴および部品実装面を備え、前記係合穴に前記端子の基端部を係合させることで前記部品実装面を前記コネクタ本体が位置していない方向に向けた状態で前記端子に固定された電子回路基板と
   を備えたことを特徴とするターミナルコネクタ。
2. 前記電子回路基板が前記筒状体の軸方向に対して直交した状態で配置されている請求項１に記載のターミナルコネクタ。
3. 前記端子は前記基端部に拡張部が形成されたプレスフィット端子で構成され、前記電子回路基板は前記係合穴に前記拡張部を圧入させることで前記プレスフィット端子に固定されている請求項１または２に記載のターミナルコネクタ。
4. 前記筒状体における前記電子回路基板が位置する開口側から前記筒状体の側方外部にかけての部分に、前記部品実装面を開放した状態で前記電子回路基板を収容するフレームが前記コネクタ本体と一体に形成されている請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のターミナルコネクタ。
5. 前記フレームの内部がポッティング材によって封止されている請求項４に記載のターミナルコネクタ。
6. 前記端子の側部に凹凸部が形成され、前記凹凸部が前記貫通孔の周壁にくい込むことで、前記端子が前記固定部に固定されている請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載のターミナルコネクタ。

Images