JP4636335B2

JP4636335B2 - 回路素子内蔵コネクタ

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Publication number: JP4636335B2
Application number: JP2006276522A
Authority: JP
Inventors: 孝明倉橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: JP2008097930A; CN101183762A; CN101183762B; US20080085636A1; US7563127B2

Description

本発明は、コネクタに関し、特に回路素子を内蔵するコネクタに関する。

車両用交流発電機は、外部のECUなどとの信号授受のためのコネクタを有している（特許文献１―３参照）。このコネクタに、サージ吸収回路などの回路素子を内蔵することが従来より行われている。以下に、回路素子を内蔵するコネクタを、回路素子内蔵型コネクタと称する。内蔵されるべき回路素子としては、コンデンサや抵抗素子あるいはバリスタなどの他、種々の受動素子や能動素子あるいはICが考えられる。これらの回路素子としては、回路基板が不要なリード型回路素子が採用されている。このリード型回路素子は、その両端から長手方向へリードが延在している。

車両用交流発電機に採用されている回路素子内蔵型コネクタの従来例を図６〜図８を参照して説明する。図６はコネクタを表側から見たその正面図、図７はコネクタを裏側からみた裏面図、図８は樹脂充填後の縦方向断面図である。

図６〜８において、１は樹脂成形品であるコネクタケース、２〜５はインサート成形又は樹脂モールド成形によりコネクタケース１に固定された配線金具、６はリード型回路素子である。コネクタケース１は、横向きに延在する素子収容室１１a、１１bを有する角形ブロック状の本体部１２と、この本体部１２から図１中上方に突出する筒状のコネクタ部１３とを有している。リード型回路素子６は、素子本体部６０の両端から素子本体部６０の長手方向に延在する一対のリード６１、６２をもち、単独あるいは他の回路素子と共同してスナバ回路などのサージ吸収回路機能を実現している。リード６１の先端部は配線金具３の素子接続端子３２にはんだ付けされ、リード６２の先端部は配線金具５の素子接続端子５２にはんだ付けされている。なお、１００は正面側の素子収容室１１xと、裏面側の素子収容室１１yとを遮断するコネクタケース１の仕切壁部である。
特開２００１−０１６８２９号公報特開２００２−０３３４３８号公報特開平１０−３１８４０３号公報

しかしながら、図６〜図８に示した従来の車両用交流発電機用回路素子内蔵型コネクタでは、高温環境下において、リード６１、６２が断線する可能性が生じた。以下、この問題を図６を参照して説明する。

高温下においてコネクタケース１が熱膨張する。コネクタケース１に固定された素子接続端子３２、５２間の横方向寸法Ｌの温度変化は、コネクタケース１の熱膨張率×横方向寸法Ｌの積にほぼ等しい。これに対して、金属製のリード６１、６２の熱膨張率は樹脂製のコネクタケース１のそれよりも小さいため、素子接続端子３２、５２にはんだ付けされる金属製のリード６１、６２にはその長手方向に引っ張り応力が掛かり、これにより、リード６１、６２と素子接続端子３２、５２とのはんだ接合部には横方向への応力が掛かる。このような応力が繰り返し発生すると、はんだ接合部の疲労破壊が懸念される。すなわち、今後のエンジンルームの高温化を考慮すると、車両用交流発電機用の回路素子内蔵型コネクタにおいて、上記問題の改善が要求される。

なお、この疲労破壊に対し、特開平１０−３１８４０３号に示されたように、素子のリードに屈曲部を設け変位を吸収する構造がある。しかし、この公報は、圧縮機の制御弁に関するものであり、素子部も含めて全体を樹脂モールド成形される構造となっている。この構造を、車両用交流発電機に採用すると、圧縮機にくらべて、車両用交流発電機自身が高温発熱体であるので、制御素子周辺の熱ストレスが大きく、かつ、被水の可能性が大きい使用環境にあるため、モールド成形された樹脂と素子やリードとの熱膨張差により、両者の境界面に亀裂が入りやすい。以上より、この亀裂に水が浸入することにより、素子のリード間や素子自体の絶縁不良、短絡を生じ、発電不良に至る可能性が懸念される。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、優れた耐熱信頼性を有する車両用交流発電機用回路素子内蔵型コネクタを提供することをその目的としている。

上記目的を達成するためになされた本発明は、回路素子を収容するための密閉された素子収容室を有する樹脂製のコネクタケースと、長手方向両端に一対のリードを有して前記素子収容空間に収容されるリード型回路素子と、インサート成形により前記コネクタケースに固定される複数の配線金具とを備え、前記配線金具は、外部接続のために前記コネクタケースの外壁面から突出する外部接続端子と、前記素子収容室内に突出して前記リード型回路素子のリードの先端部にはんだ接合される素子接続端子とを有する車両用交流発電機用コネクタにおいて、前記一対のリードはそれぞれ、前記素子収容空間内にて互いに平行かつ同じ向きに略直角に湾曲している曲部を有し、前記コネクタケースは、前記リードが押し込まれる窪みを有して前記リードと略直角に延在するリード保持壁部を有し、前記リード保持壁部は、前記リードの前記先端部と前記曲部との間に位置して前記リードを保持し、前記素子収容空間には弾力性を持った封止樹脂が充填されているものであって、前記素子収容室は、角形ブロック形状の前記コネクタケースの平坦な第１の壁部に沿いつつ前記第１の壁部と略平行に延在して前記リード型回路素子の主部を前記第１の壁部と略平行に収容する素子収容部と、前記第１の壁部の一端から前記第１の壁部と直交する方向に延在する第２の壁部に沿いつつ前記第２の壁部と略平行に延在して前記一対のリードの一方を前記第２の壁部と略平行に収容する第１のリード収容部と、前記第１の壁部の他端から前記第１の壁部と直交する方向に延在する第３の壁部に沿いつつ前記第３の壁部と略平行に延在して前記一対のリードの他方を前記第３の壁部と略平行に収容する第２のリード収容部と、を有することを特徴としている。

すなわち、この発明では、リード型回路素子の両端のリードは、互いに平行かつ同じ向きに略直角に湾曲している曲部を経た後、配線金具の素子接続端子にはんだ付けされる。このようにすれば、上記したコネクタケース固定の一対の素子接続端子間の熱膨張量と、それらに個別にはんだ付けされるリード型回路素子の熱膨張量の差を、リード型回路素子の一対のリードの曲部の弾性変形により容易に吸収することができるため、優れた耐熱ストレス性を有する車両用交流発電機用回路素子内蔵型コネクタを実現することができる。更に、上記した一対のリードの曲げによるリード型回路素子の長手方向長さが短縮される分だけ、この方向における一対のハンダ付け部分間の距離を減らすことができるため、上記した熱膨張量の差もその分だけ減らすことができ、一層の耐熱ストレス性の向上を図ることができる。そして、リード型回路素子を収容するコネクタケースの素子収容室をコンパクト化することができる。その他、曲部を波状に曲げてもよい。

また、素子収容空間部は弾力性を持った封止樹脂で充填される為、より耐熱性の向上と耐環境性を兼ね備えた車両用交流発電機用回路素子内蔵型コネクタとすることができる。この発明では、リード型回路素子のリードが曲がっているため、リード型回路素子はその長手方向へ変位しやすくなり、外部振動によるリード型回路素子の変位が問題となる。しかし、この態様では、リード型回路素子は素子収容室内の弾力性を持った封止樹脂によりその変位を規制されるため、上記弊害を軽減することができる。しかも、モールド樹脂で封止される場合に比べ、弾力性を持った封止樹脂では、熱ストレスの繰り返しにより樹脂と素子やリードとの境界面に亀裂が形成されにくく、よって、そこに水が浸入し、素子やリードの絶縁性を損なうことを低減できる。

本発明によれば、前記コネクタケースは、前記リードが押し込まれる窪みを有して前記リードと略直角に延在するリード保持壁部を有し、前記リード保持壁部は、前記リードの前記先端部と前記曲部との間に位置して前記リードを保持している。このようにすれば、温度による曲部の変形の影響が、リード先端部すなわちはんだ付け部には給電するのが抑止される。更に、本発明のリード型回路素子のリードは湾曲しているため、リード型回路素子の質量に加えられる車両振動力によるリード型回路素子の振動による曲部の変形が大きくなって、それがリード先端のはんだ付け部に作用するという問題を派生する。この発明にすれば、リードの曲部とリード先端部との間の部分がリード保持壁部により保持されるため、この問題を大幅に軽減することができる。

更に、前記素子収容室は、角形ブロック形状の前記コネクタケースの平坦な第１の壁部に沿いつつ前記第１の壁部と略平行に延在して前記リード型回路素子の主部を前記第１の壁部と略平行に収容する素子収容部と、前記第１の壁部の一端から前記第１の壁部と直交する方向に延在する第２の壁部に沿いつつ前記第２の壁部と略平行に延在して前記一対のリードの一方を前記第２の壁部と略平行に収容する第１のリード収容部と、前記第１の壁部の他端から前記第１の壁部と直交する方向に延在する第３の壁部に沿いつつ前記第３の壁部と略平行に延在して前記一対のリードの他方を前記第３の壁部と略平行に収容する第２のリード収容部とを有する。このようにすれば、湾曲乃至屈曲した一対のリードを角形ブロック形状のコネクタケースの３面に沿いつつ延在させることができるため、コネクタケース内に収容された他の回路素子とこれらリードとの空間的干渉を抑止し、コネクタケースをコンパクト化することができる。

好適な態様において、前記コネクタケースは、互いに略直角に延在してそれぞれ前記リードの前記曲部の両側を個別に保持する一対の前記リード保持壁部を有する。なお、ここで言う一対のリード保持壁部とは、図４の１４と１５のペア、あるいは１６と１７のペアを言う。このようにすれば、車両振動によるリード型回路素子の本体部の変位を抑止でき、それによるリードの曲部の変形を抑止することができるため、振動によるリードの疲労を低減することができる。更に、これら一対のリード保持壁部が互いに直角にリードを保持するため、種々の方向の外部振動によるリード変形をこれらリード保持壁部により規制することができる。

好適な態様において、前記素子接続端子は、前記コネクタケースから完全に離れて前記リードがはんだ付けされる接合端部と、前記接合端部から前記コネクタケースに完全に埋設される部分までの間に配置される接触露出部を有し、前記素子接続端子の前記接触露出部のうち前記素子収容室の開口側から隠れる面のみが、前記コネクタケースの内壁面に密着する。このようにすれば、配線金具の素子接続端子が相対的を長くできるため、上記した熱膨張量の差の一部を素子接続端子の変形により吸収できるため、一層の耐熱ストレス性能を得ることができる。

本発明の車両用交流発電機用コネクタの好適実施形態を図面を参照して説明する。

（実施形態１）
実施形態１を図１〜図５を参照して説明する。図１は車両用交流発電機用コネクタの正面図、図２はその裏面図、図３は縦断面図、図４は図１の要部拡大正面図、図５は図２のAA線矢視断面図である。

（全体構成）
１は樹脂成形品であるコネクタケース、２〜５はインサート成形又は樹脂モールド成形によりコネクタケース１に固定された配線金具、６はリード型回路素子である。コネクタケース１は、上向きコ字状の素子収容室１１を有する角形ブロック状の本体部１２と、この本体部１２から図１中上方に突出する筒状のコネクタ部１３とを有している。リード型回路素子６は、素子本体部６０の両端から突出するリード６１、６２をもつ抵抗素子やバリスタなどの受動回路素子により構成されている。

（素子収容室１１）
素子収容室１１は、本体部１２の平坦な第１の壁部１２aに沿いつつ第１の壁部１２aと平行に延在している素子収容部１１aと、第１の壁部１２aの一端から第１の壁部１２aと直交する方向に延在する第２の壁部１２bに沿いつつ第２の壁部１２ｂと平行に延在する第１のリード収容部１１bと、第１の壁部１２aの他端から第１の壁部１２aと直交する方向に延在する第３の壁部１２cに沿いつつ第３の壁部１２cと平行に延在する第２のリード収容部１１cとを有している。リード型回路素子６の素子本体部６０は素子収容部１１ａに、リード型回路素子６のリード６１は第１のリード収容部１１ｂに、リード型回路素子６の第２のリード６２は第２のリード収容部１１cにそれぞれ収容されている。

図１からわかるように、リード６１、６２は所定曲率（この実施形態では曲率半径を２．５mmとした）でそれぞれ直角に湾曲している。更に説明すると、リード６１は、素子本体部６０の一端から素子本体部６０の長手方向すなわち素子収容部１１ａの延在方向へ延在した後、コネクタ部１３側へ向けて９０度湾曲する曲部と、この曲部から素子本体部６０の長手方向と直角に延在する先端部とを有している。同様に、リード６２は、素子本体部６０の他端から素子本体部６０の長手方向すなわち素子収容部１１ａの延在方向へ延在した後、コネクタ部１３側へ９０度湾曲する曲部と、この曲部から素子本体部６０の長手方向と直角に延在する先端部とを有している。

（配線金具２〜５）
配線金具２は、コネクタケース１の本体部１２の外側面から外部に突出する外部接続端子２１、２２を有している。配線金具３は、筒状のコネクタ部１３内に突出する外部接続端子であるコネクタ端子３１と、素子収容室１１内に突出する素子接続端子３２とを有している。配線金具４は、コネクタケース１の本体部１２の外側面から外部に突出する外部接続端子４１と、筒状のコネクタ部１３内に突出する外部接続端子である図略のコネクタ端子とを有している。配線金具５は、コネクタケース１の本体部１２の外側面から外部に突出する外部接続端子５１と、素子収容室１１内に突出する素子接続端子５２とを有している。外部接続端子２２、４１は、コネクタケース１の本体部１２の下側面からコネクタ部１３と反対向きに突出している。外部接続端子２１と外部接続端子５１とは、コネクタケース１の本体部１２の左右側面から互いに反対向きに突出している。配線金具３の素子接続端子３２の先端部であるその接合端部はリード６１の先端部にはんだ付けされている。配線金具５の素子接続端子５２の先端部であるその接合端部はリード６２の先端部にはんだ付けされている。配線金具３の素子接続端子３２と、配線金具５の素子接続端子５２とは、図１に示すように、コネクタケース１の本体部１２から横方向左向きに突出している。

（コネクタケース１のリード保持壁部１４〜１７）
コネクタケース１は、リード６１、６２を保持するリード保持壁部１４〜１７を有している。

リード保持壁部１４は、素子収容室１１の第１のリード収容部１１ｂにおいて、リード６１の先端部と曲部との間にてリード収容部１１ｂを横断する向きに延在している。リード保持壁部１５は、素子収容室１１の素子収容部１１ａにおいて、リード６１の根元部と曲部との間にて素子収容部１１ａを横断する向きに延在している。リード保持壁部１６は、素子収容室１１の素子収容部１１ａにおいて、リード６２の根元部と曲部との間にて素子収容部１１ａを横断する向きに延在している。リード保持壁部１７は、素子収容室１１の第２のリード収容部１１ｃにおいて、リード６２の先端部と曲部との間にてリード収容部１１cを横断する向きに延在している。

リード保持壁部１４〜１７は、図１においてリード６１、６２の背面側にてリード６１、６２と接してリード６１、６２と直角の方向へ延在している。リード保持壁部１４〜１７は、図示されてはいないが、リード保持壁部１４〜１７にはリード６１、６２が図１中、紙奥方向へ押し込まれる窪みをそれぞれ有している。これらの窪みは摩擦力により、リード６１、６２を保持している。

（封止樹脂部７）
図３に示すように、素子収容室１１には封止樹脂部７が充填されている。素子収容室１１の正面側の開口１１d、裏面側の開口１１eは樹脂蓋板により密閉されている。なお、素子収容室１１の裏面側は、その正面側よりも縦方向コネクタ部１３向きに拡張されて、コンデンサ８を収容している。すなわち、素子収容室１１の正面側にリード型回路素子６が、素子収容室１１の裏面側にコンデンサ８が収容されている。ただし、図２ではコンデンサ８の図示は省略されている。

（素子接続端子５２）
配線金具５のうち、素子収容室１１に露出する部分である素子接続端子５２は、リード６２の先端部にはんだ付けされる先端部である接合端部５２aと、この接合端部５２aよりも素子接続端子５２の根元側に位置する接触露出部５２bとを有している（図５参照）。

この接触露出部５２bは、図１、図２、図５に示すように、素子接続端子５２よりも正面側に位置するコネクタケース１の壁部１vに密着している。コネクタケース１の壁部１vは、図４に示すように、コネクタケース１の内側面に沿いつつ延在する壁部１wの一部を断面コ字状に肉盗みして形成した壁部１wの溝部１xの中において、接触露出部５２bの位置にて溝部１xから裏面側に少し突出させて形成されている。言い換えると、素子接続端子５２の接触露出部５２bは、その断面（図５参照）においてその正面側の平坦面にのみコネクタケース１の壁部１ｖに接するものの、素子接続端子５２の接触露出部５２bの断面（図５参照）のうち、残る３つの平坦面はコネクタケース１から分離されている。このようにすれば、素子接続端子５２の壁部１ｖ向き以外の方向への弾性変形性を改善することができる。

（試験結果）
図６〜図８に記載した従来の回路素子内蔵型コネクタ５個と、図１〜図５に記載したこの実施形態の回路素子内蔵型コネクタ５個とに対して−３０℃〜１５０℃の温度サイクルを繰り返し与えた。その結果、従来品（図６〜図８）の回路素子内蔵型コネクタは平均して５００サイクルでリード断線が生じた。それに対して、実施例品（図１〜図５）では２０００サイクルを越えても一つも断線が生じることがなかった。

（実施例効果）
上記構成を採用したこの実施形態の車両用交流発電機用の回路素子内蔵型コネクタは、既述の効果を奏することができる。

車両用交流発電機用コネクタの正面図である。図１の車両用交流発電機用コネクタの裏面図である。図１の車両用交流発電機用コネクタの縦断面図である。図１の要部拡大正面図である。図２のAA線矢視断面図である。従来の車両用交流発電機用コネクタの正面図である。図６の車両用交流発電機用コネクタの裏面図である。図６の車両用交流発電機用コネクタの縦断面図である。

符号の説明

１コネクタケース
２〜５配線金具
６リード型回路素子
７封止樹脂部
８コンデンサ
１１a 素子収容室の素子収容部
１１b 素子収容室のリード収容部
１１c 素子収容室のリード収容部
１１d 開口
１１e 開口
１２a 壁部
１２b 壁部
１２c 壁部
１２本体部
１３コネクタ部
１４〜１７リード保持壁部
２１外部接続端子
２２外部接続端子
３１コネクタ端子
３２素子接続端子
４１外部接続端子
５１外部接続端子
５２a 接合端部
５２b 接触露出部
５２素子接続端子
６０素子本体部
６１リード
６２リード

Claims

回路素子を収容するための密閉された素子収容室を有する樹脂製のコネクタケースと、長手方向両端に一対のリードを有して前記素子収容空間に収容されるリード型回路素子と、インサート成形により前記コネクタケースに固定される複数の配線金具とを備え、
前記配線金具は、外部接続のために前記コネクタケースの外壁面から突出する外部接続端子と、前記素子収容室内に突出して前記リード型回路素子のリードの先端部にはんだ接合される素子接続端子とを有する車両用交流発電機用コネクタにおいて、
前記一対のリードはそれぞれ、前記素子収容空間内にて互いに平行かつ同じ向きに略直角に湾曲している曲部を有し、
前記コネクタケースは、
前記リードが押し込まれる窪みを有して前記リードと略直角に延在するリード保持壁部を有し、
前記リード保持壁部は、前記リードの前記先端部と前記曲部との間に位置して前記リードを保持し、
前記素子収容室には、弾力性をもつ封止樹脂が充填されているものであって、
前記素子収容室は、
角形ブロック形状の前記コネクタケースの平坦な第１の壁部に沿いつつ前記第１の壁部と略平行に延在して前記リード型回路素子の主部を前記第１の壁部と略平行に収容する素子収容部と、
前記第１の壁部の一端から前記第１の壁部と直交する方向に延在する第２の壁部に沿いつつ前記第２の壁部と略平行に延在して前記一対のリードの一方を前記第２の壁部と略平行に収容する第１のリード収容部と、
前記第１の壁部の他端から前記第１の壁部と直交する方向に延在する第３の壁部に沿いつつ前記第３の壁部と略平行に延在して前記一対のリードの他方を前記第３の壁部と略平行に収容する第２のリード収容部と、
を有することを特徴とする車両用交流発電機用コネクタ。
請求項１記載の車両用交流発電機用コネクタにおいて、
前記コネクタケースは、
互いに略直角に延在してそれぞれ前記リードの前記曲部の両側を個別に保持する一対の前記リード保持壁部を有する車両用交流発電機用コネクタ。
請求項１記載の車両用交流発電機用コネクタにおいて、
前記素子接続端子は、
前記コネクタケースから完全に離れて前記リードがはんだ付けされる接合端部と、
前記接合端部から前記コネクタケースに完全に埋設される部分までの間に配置される接触露出部を有し、
前記素子接続端子の前記接触露出部のうち前記素子収容室の開口側から隠れる面のみが、前記コネクタケースの内壁面に密着する車両用交流発電機用コネクタ。