JP2020170659A

JP2020170659A - 電気コネクタ構造

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Publication number: JP2020170659A
Application number: JP2019072154A
Authority: JP
Inventors: 早希内藤; Saki Naito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-04-04
Also published as: JP7099393B2; US11114784B2; CN111817055B; CN111817055A; US20200321717A1

Abstract

【課題】回路基板の振動を低減し得るコネクタ構造を提供する。【解決手段】コネクタ構造は電気部品に設けられたオス型端子と、回路基板に設けられたメス型コネクタとを備える。メス型コネクタは、オス型端子を受け入れるメス型接点を有するコネクタ側端子と、コネクタ側端子を収容しているとともに回路基板に固定されたコネクタハウジングと、コネクタハウジング内に位置するとともにメス型接点に対して固定された接点スリーブとを有する。コネクタ側端子のメス型接点はコネクタハウジングに対して変位可能に保持されている。オス型端子は、回路基板に平行な方向へ撓むように変形しており、オス型端子の復元力によって、接点スリーブがコネクタハウジングの内面に押し付けられている。【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、電気部品を回路基板へ電気的に接続するコネクタ構造に関する。

特許文献１に、電気部品を回路基板へ電気的に接続するコネクタ構造が開示されている。このコネクタ構造では、電気部品に設けられたオス型端子と、回路基板に設けられたメス型コネクタとを備え、オス型端子がメス型コネクタに挿入されている。メス型コネクタは、コネクタ側端子と、コネクタ側ハウジングを収容するコネクタハウジングとを備える。コネクタ側端子は、オス型端子を受け入れるメス型接点を有しており、そのメス型接点には接点スリーブが固定されている。

特開２０１５−１４６２８９号公報

板状の回路基板は、外力を受けて振動し易く、共振を起こすこともある。この点に関して、上記したコネクタ構造では、コネクタ側端子のメス型接点が、コネクタハウジングに対して変位可能に保持されている。これにより、回路基板の振動が、電子部品へ伝達されることを抑制することができる。その一方で、回路基板の振動そのものを低減することは難しい。

上記を鑑み、本明細書は、回路基板の振動を低減し得るコネクタ構造のための技術を提供する。

本明細書が開示するコネクタ構造は、電気部品を回路基板へ電気的に接続する。このコネクタ構造は、電気部品に設けられたオス型端子と、回路基板に設けられており、オス型端子が挿入されたメス型コネクタとを備える。メス型コネクタは、オス型端子を受け入れるメス型接点を有するコネクタ側端子と、コネクタ側端子を収容しているとともに、回路基板に固定されたコネクタハウジングと、コネクタハウジング内に位置するとともに、メス型接点に対して固定された接点スリーブとを有する。コネクタ側端子のメス型接点は、コネクタハウジングに対して変位可能に保持されている。オス型端子は、回路基板に平行な方向へ撓むように変形しており、オス型端子の復元力によって、接点スリーブがコネクタハウジングの内面に押し付けられている。

上記したコネクタ構造においても、コネクタ側端子のメス型接点が、コネクタハウジングに対して変位可能に保持されている。これにより、回路基板に振動が生じたときに、回路基板から電子部品への振動伝達が抑制される。加えて、メス型接点に接続されたオス型端子が変形しており、オス型端子の復元力によって、接点スリーブがコネクタハウジングの内面に押し付けられている。これにより、回路基板に振動が生じて、接点スリーブがコネクタハウジングに対して相対変位すると、接点スリーブとコネクタハウジングとの間で摩擦力が発生する。この摩擦力によって、回路基板の振動は減衰される。本明細書が開示するコネクタ構造によると、回路基板から電子部品への振動伝達や、電子部品から回路基板への振動伝達を抑制しつつ、回路基板に生じる振動を低減することもできる。

実施例のコネクタ構造１０を模式的に示す断面図であって、オス型端子１２がメス型コネクタ１４に挿入される前のコネクタ未嵌合状態を示す。実施例のコネクタ構造１０を模式的に示す断面図であって、オス型端子１２がメス型コネクタ１４に挿入された後のコネクタ嵌合状態を示す。コネクタ構造１０の一変形例を示す図である。図１と比較して、回路基板４に対する電子部品２及びメス型コネクタ１４の位置が変更されている。コネクタ構造１０の他の一変形例を示す図。図１と比較して、第１メス型接点２２の構造が変更されている。

本技術の一実施形態において、回路基板には、開口が形成されていてもよい。そして、オス型端子は、開口を通過してメス型コネクタに挿入されていてもよい。この場合、オス型端子の長手方向は、回路基板に対して略垂直であってもよい。ここでいう略垂直とは、垂直（即ち、９０度）に対して±１０度の範囲を意味する。

本技術の一実施形態において、コネクタ側端子は、メス型接点が設けられた先端部と、コネクタハウジングに対して固定された基端部と、先端部と基端部との間を延びる板ばね部とを有してもよい。このような構成によると、比較的に簡素な構成によって、メス型接点を、コネクタハウジングに対して変位可能に保持することができる。

本技術の一実施形態において、板ばね部はＵ字形状を有してもよい。しかしながら、板ばね部を含め、コネクタ側端子の具体的な構造は特に限定されない。

本技術の一実施形態において、接点スリーブとコネクタハウジングとの一方又は両方が、樹脂で構成されていてもよい。このような構成によると、接点スリーブとコネクタハウジングとの間に、適度な摩擦力を生じさせることができる。しかしながら、他の実施形態として、接点スリーブとコネクタハウジングとの一方又は両方は、樹脂に限られず、その他の絶縁体で構成されてもよい。

図面を参照して、実施例のコネクタ構造１０について説明する。本実施例のコネクタ構造１０は、電気部品２を回路基板４へ電気的に接続するために用いられる。例えば、コネクタ構造１０は、電気自動車の電力調節ユニットに採用され、半導体モジュールといった電気部品２を、回路基板４に対して着脱可能に接続することができる。但し、コネクタ構造１０の用途については特に限定されない。コネクタ構造１０は、様々な装置や設備に採用されることができる。

図１、図２に、コネクタ構造１０の構造を模式的に示す。図１、図２に示すように、コネクタ構造１０は、オス型端子１２とメス型コネクタ１４とを備える。オス型端子１２は、電気部品２に設けられており、メス型コネクタ１４は、回路基板４に設けられている。オス型端子１２は、金属（例えば銅）といった導電体で構成されている。オス型端子１２は、細長いピン形状を有しており、電気部品２から回路基板４に向けて突出している。特に限定されないが、オス型端子１２は、回路基板４に対して略垂直である。また、オス型端子１２は、回路基板４に形成された開口６を通過して、メス型コネクタ１４に挿入されている。

メス型コネクタ１４は、コネクタ側端子２０と、コネクタハウジング３０と、接点スリーブ４０とを備える。コネクタ側端子２０は、金属（例えば銅）といった導電体で構成されている。コネクタ側端子２０は、第１メス型接点２２と、第２メス型接点２４と、板ばね部２６とを有する。第１メス型接点２２は、コネクタ側端子２０の先端に位置しており、メス型コネクタ１４に挿入されたオス型端子１２を受け入れる。

第２メス型接点２４は、コネクタ側端子２０の基端に位置しており、コネクタハウジング３０に対して固定されている。第２メス型接点２４は、回路基板４にはんだ付けされた基板側端子２８に結合されており、基板側端子２８を介して回路基板４と電気的に接続されている。板ばね部２６は、第１メス型接点２２と第２メス型接点２４との間を延びている。板ばね部２６は、弾性変形可能に構成されており、第１メス型接点２２をコネクタハウジング３０に対して変位可能に保持している。特に限定されないが、本実施例における板ばね部２６は、Ｕ字形状を有している。

コネクタハウジング３０は、コネクタ側端子２０を収容しているとともに、回路基板４にはんだ付けで固定されている。特に限定されないが、コネクタハウジング３０は、例えば樹脂といった絶縁体で構成されている。コネクタハウジング３０の具体的な構造についても、特に限定されない。一例ではあるが、本実施例におけるコネクタハウジング３０は、回路基板４に固定されたベースハウジング３２と、ベースハウジング３２に対して着脱可能に取り付けられたメインハウジング３４と、メインハウジング３４に対して着脱可能に取り付けられたトップハウジング３６とを有する。

接点スリーブ４０は、コネクタハウジング３０の内部に位置しており、コネクタ側端子２０の第１メス型接点２２に取り付けられている。接点スリーブ４０は、第１メス型接点２２を少なくとも部分的に覆っており、第１メス型接点２２がコネクタハウジング３０と直接的に接触することを禁止する。特に限定されないが、接点スリーブ４０は、例えば樹脂といった絶縁体で構成されている。なお、接点スリーブ４０を構成する材料は、コネクタハウジング３０を構成する材料と同じであってもよいし、異なってもよい。

図１に示すように、オス型端子１２がメス型コネクタ１４に挿入される前は、メス型コネクタ１４内のコネクタ側端子２０（特に、板ばね部２６）が、自然形状を有している。この状態では、接点スリーブ４０の両側に隙間Ｇ１、Ｇ２が存在しており、第１メス型接点２２がコネクタハウジング３０に対して自由に変位することができる。この状態から、オス型端子１２が、メス型コネクタ１４へ挿入される。このとき、従来の技術では、オス型端子１２の位置Ｐ１を、第１メス型接点２２の位置Ｐ２に合わせながら、オス型端子１２をメス型コネクタ１４へ挿入していた。しかしながら、本実施例では、オス型端子１２の位置Ｐ１を、第１メス型接点２２の位置Ｐ２から外しながら、オス型端子１２をメス型コネクタ１４へ挿入していく。

その結果、図２に示すように、メス型コネクタ１４に挿入されたオス型端子１２は、回路基板４に平行な方向（図２中の左方向）へ撓むように変形する。そして、オス型端子１２の復元力によって、接点スリーブ４０は、コネクタハウジング３０の内面に押し付けられる。なお、図２では、接点スリーブ４０の一方側に存在した隙間Ｇ２が消滅している。これにより、回路基板４に振動が生じたときに、接点スリーブ４０がコネクタハウジング３０に対して相対変位することで、接点スリーブ４０とコネクタハウジング３０との間に摩擦力ＦＦが発生する。この摩擦力ＦＦによって、回路基板４の振動は減衰される。このように、本実施例のコネクタ構造１０によると、回路基板４から電気部品２への振動伝達を抑制しつつ、回路基板４に生じる振動を低減することもできる。

加えて、接点スリーブ４０とコネクタハウジング３０との間で摩擦力ＦＦが発生すると、回路基板４の固有振動数が高くなる。通常、回路基板４は、複数の防振ブッシュを介して支持される。防振ブッシュの減衰率は、高周波数域（例えば４００ヘルツ以上）で高くなるので、回路基板４の固有振動数を高くすることで、回路基板４の共振を効果的に抑制することができる。

上述した実施例では、オス型端子１２の位置Ｐ１を、第１メス型接点２２の位置Ｐ２から外すために、オス型端子１２を含む電気部品２の位置を、回路基板４に対して調整している。その結果、オス型端子１２の位置Ｐ１は、回路基板４の開口６の中心から外れている。これに代えて、又は加えて、図３に示すように、メス型コネクタ１４の位置を、回路基板４に対して調整してもよい。この場合、第１メス型接点２２の位置Ｐ２が、回路基板４の開口６の中心から外れることになる。あるいは、図４に示すように、第１メス型接点２２の構造を変更し、例えば台座部分２２ａの厚みを大きくすることによって、挿入されるオス型端子１２を変形させてもよい。

上述した実施例では、オス型端子１２の位置Ｐ１を、第１メス型接点２２の位置Ｐ２から外しながら、オス型端子１２がメス型コネクタ１４へ挿入される。これに対して、オス型端子１２の位置Ｐ１を、第１メス型接点２２の位置Ｐ２に合わせながら、オス型端子１２をメス型コネクタ１４へ挿入してもよい。この場合、オス型端子１２をメス型コネクタ１４へ挿入した後に、回路基板４に平行な方向に沿って、電気部品２を回路基板４に対して変位させればよい。

上述した実施例では、接点スリーブ４０とコネクタハウジング３０が、樹脂で構成されている。このような構成によると、接点スリーブ４０とコネクタハウジング３０との間に、適度な摩擦力を生じさせることができる。また、摩擦に起因する異物の発生も比較的に少ない。しかしながら、他の実施形態として、接点スリーブ４０とコネクタハウジング３０との一方又は両方は、樹脂に限られず、その他の絶縁体で構成されてもよい。例えば目標とする摩擦力ＦＦに応じて、接点スリーブ４０とコネクタハウジング３０に採用する各材料を、適宜選択することができる。

以上、本明細書が開示する技術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、又は、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、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の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：電気部品
４：回路基板
６：回路基板の開口
１０：コネクタ構造
１２：オス型端子
１４：メス型コネクタ
２０：コネクタ側端子
２２：第１メス型接点
２４：第２メス型接点
２６：板ばね部
２８：基板側端子
３０：コネクタハウジング
４０：接点スリーブ

Claims

電気部品を回路基板へ電気的に接続するコネクタ構造であって、
前記電気部品に設けられたオス型端子と、
前記回路基板に設けられており、前記オス型端子が挿入されたメス型コネクタと、
を備え、
前記メス型コネクタは、
前記オス型端子を受け入れるメス型接点を有するコネクタ側端子と、
前記コネクタ側端子を収容しているとともに、前記回路基板に固定されたコネクタハウジングと、
前記コネクタハウジング内に位置するとともに、前記メス型接点に対して固定された接点スリーブと、
を有し、
前記コネクタ側端子の前記メス型接点は、前記コネクタハウジングに対して変位可能に保持されており、
前記オス型端子は、前記回路基板に平行な方向へ撓むように変形しており、前記オス型端子の復元力によって、前記接点スリーブが前記コネクタハウジングの内面に押し付けられている、
コネクタ構造。
前記回路基板には、開口が形成されており、
前記オス型端子は、前記開口を通過して前記メス型コネクタに挿入されている、請求項１に記載のコネクタ構造。
前記コネクタ側端子は、前記メス型接点が設けられた先端部と、前記コネクタハウジングに対して固定された基端部と、前記先端部と前記基端部との間を延びる板ばね部とを有する、請求項１又は２に記載のコネクタ構造。
前記板ばね部は、Ｕ字形状を有する、請求項３に記載のコネクタ構造。
前記接点スリーブは、樹脂で構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のコネクタ構造。
前記コネクタハウジングは、樹脂で構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のコネクタ構造。