JP5122916B2 - 基板用コネクタ、コネクタ付回路基板及び基板収容ケース - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に固定される基板用コネクタ、コネクタ付回路基板及び基板収容ケースに関する。

電源回路や制御回路を形成した回路基板を外部の電装品や配線とコネクタ接続するため、基板用コネクタが自動車等に広く使用されている。
このような基板用コネクタとして、樹脂製のコネクタハウジングの上下２段にL字形の端子金具をそれぞれ埋設し、端子金具の先端を回路基板に半田付け固定するものが知られている（特許文献１、２参照）。

特開２００１−８５０９１号公報（図１） 特開２００７−１２３１６５号公報（図１）

ところで、上記特許文献１、２記載の技術の場合、コネクタハウジングの上下に配した端子金具のうち、下側端子金具がコネクタハウジングの端壁から回路基板に平行に延びる部分の長さが、上側端子金具の平行部分の長さよりも短い。そのため、上下各端子金具の平行部分で剛性が異なる部分が混在し、自動車の走行等によって回路基板が振動した場合に下側端子金具の半田付部分にかかる負荷が大きくなり（集中し）、半田クラックが生じる可能性がある。これは、上側端子金具の平行部分は比較的長いため、回路基板の振れに起因して端子金具にかかる応力を撓みによって吸収できるのに対し、下側端子金具の平行部分が短く剛性が高いため撓み難いことに起因する。
そして、このように下側端子金具の半田付部分に大きな負荷がかかるため、従来の基板用コネクタは、回路基板に強固にビス（ネジ）止め固定する必要がある。
すなわち、本発明は、コネクタハウジングの一端壁からの端子金具の延出部分の長さが短い部分があっても回路基板の振れに起因して端子金具にかかる応力を吸収し、半田付部分の負荷を低減することができる基板用コネクタ、コネクタ付回路基板及び基板収容ケースの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の基板用コネクタは、コネクタハウジングと、前記コネクタハウジングに固定されると共に、前記コネクタハウジングの一端壁から第１延出部を形成して延出され第１Ｌ字形屈曲部を介して第１先端部に繋がる第１端子金具と、前記コネクタハウジングに固定されると共に、前記一端壁から第２延出部を形成して延出され、かつ前記第１端子金具よりも前記一端壁から遠い位置で第２Ｌ字形屈曲部を介して第２先端部に繋がる第２端子金具とを備え、前記第１先端部及び前記第２先端部が回路基板に半田付けされて前記回路基板に固定される基板用コネクタであって、前記第１延出部に、当該第１延出部の延びる方向と交差する方向に屈曲する緩衝屈曲部が形成され、前記緩衝屈曲部を前記第１延出部の延びる方向に伸ばしたとき、前記第１延出部の実質長さが前記第２延出部と同じ長さであり、かつ前記第１端子金具と前記第２端子金具とが共通の部品からなっている。
このような構成とすると、第１端子金具の第１延出部の長さが、第２端子金具の第２延出部の長さよりも短く、剛性が異なる部分が混在していても、第１延出部に緩衝屈曲部が形成されているため、緩衝屈曲部を第１延出部の延びる方向に伸ばしたときの第１延出部の実質長さが長くなる。その結果、第１延出部の剛性が第２延出部の剛性に近くなり、第２延出部と同様に回路基板の振れに起因して端子金具にかかる応力を撓みによって吸収できるので、第１端子金具４の半田付け部分にかかる負荷が低減される。又、第１端子金具と第２端子金具を共通の部品とすることができるので、実質長さの異なる端子金具を複数準備する必要がなくなり、部品点数を削減できる。

前記緩衝屈曲部は、前記第１延出部の延びる方向と垂直な方向で、かつ前記回路基板を固定したときに該回路基板の厚み方向に屈曲することが好ましい。
このような構成とすると、回路基板３０の振れに起因して第１端子金具４にかかる応力を有効に吸収できる。これは、回路基板の面方向には複数の端子金具が接続されているため、この方向への振れは比較的小さく、回路基板の厚み方向（第１延出部の延びる方向と垂直な方向）への振れの方が大きいからである。

本発明のコネクタ付回路基板は、前記基板用コネクタと回路基板とを有し、前記基板用コネクタにおける前記第１先端部及び前記第２先端部が回路基板に半田付けされることにより前記回路基板に固定されている。

本発明の基板収容ケースは、前記コネクタ付回路基板と、外装ケースとを有し、前記回路基板を前記外装ケースに収容した状態で、前記外装ケースと前記基板用コネクタとを結合してなる。

この発明によれば、コネクタハウジングの一端壁から延びる第１端子金具の第１延出部と第２端子金具の第２延出部との、第１Ｌ字形屈曲部、第２Ｌ字形屈曲部までのそれぞれの長さが異なる基板コネクタであっても、回路基板の振れに起因して各端子金具にかかる応力を第１延出部、第２延出部が共に吸収し、半田付部分の負荷を低減することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板用コネクタを回路基板に固定した状態を示す斜視図である。基板用コネクタ１０は、樹脂製のコネクタハウジング２と、第１端子金具４と、第２端子金具６と、第３端子金具８とを備えている。
第１端子金具４、第２端子金具６、第３端子金具８はいずれも細長い金属板をＬ字形に曲げてなり、第１端子金具４及び第２端子金具６の基端部は、インサート成形等によってそれぞれコネクタハウジング２内に埋設され固定されている。一方、第３端子金具８は、コネクタハウジング２の外部に配設されたＥＣＵ（エンジン制御装置）用コネクタ２６ｅと接続されるリード線（図３参照）と加締められる加締め端子であり、コネクタハウジング２に設けた挿通孔に圧入固定される形で、それぞれコネクタハウジング２内に固定されている。又、第１端子金具４、第２端子金具６、第３端子金具８は、コネクタハウジング２内の固定部分から平行に延出され、下方に向かってＬ字形に屈曲してそれぞれ他端（先端部）４ｓ、６ｓ、８ｓに繋がっている。そして、各先端部４ｓ、６ｓ、８ｓが回路基板３０のスルーホール導体３４、３６、３８にそれぞれ挿通され半田付けされることにより、基板用コネクタ１０が回路基板３０に固定されると共に各端子金具４、６、８が回路基板３０の配線と電気的に接続され、コネクタ付回路基板１２が構成される。

なお、第１端子金具４、第２端子金具６は、回路基板３０の反対側から見てコネクタハウジング２の左側寄りに、かつ第１端子金具４が下側で第２端子金具６が上側になるよう２段に配置され、第３端子金具８はコネクタハウジング２の右側寄りに一列に配置されている。
又、回路基板３０には電源回路や制御回路が形成され、各種電子部品が実装されている。

コネクタハウジング２は、回路基板３０よりやや幅の広い楕円形状の筐体部２ｆと、筐体部２ｆの左側寄りに設けられ外側（回路基板３０と反対側）に延びるガスセンサ用オスコネクタ２ｅとを備えている。筐体部２ｆは、後述する外装ケースの蓋となって回路基板３０を気密かつ水密に封止する。ガスセンサ用オスコネクタ２ｅは断面が楕円の筒状をなし、筒内に第１端子金具４及び第２端子金具６の基端が突出して、ガスセンサ側のメスコネクタと電気的に接続可能になっている。
筐体部２ｆの内面側（回路基板３０に対向する面）の周縁は回路基板３０に平行に延びる縁部２ｇを形成し、縁部２ｇの内面に外装ケースの外縁が接するように嵌合することにより、筐体部２ｆと外装ケースの間がシールされる。なお、筐体部２ｆは、外装ケースに嵌合される際に、防水パッキンを介して嵌合されてもよい。

又、回路基板３０より上側の縁部２ｇの両端部にそれぞれ係止片２０ａ、２０ｂが回路基板３０に平行に延設され、同様に回路基板３０より下側の縁部２ｇの両端部にそれぞれ係止片２０ｃ、２０ｄが回路基板３０に平行に延設されている。各係止片２０ａ〜２０ｄは中央に矩形の係止孔を有し、外装ケースの外面に各係止片２０ａ〜２０ｄと対応してそれぞれ設けられた楔状の突起が上記係止孔に入り込んで係止することにより、コネクタハウジング２と外装ケースが結合するようになっている。
さらに、第１端子金具４、第２端子金具６、第３端子金具８を囲んで保護するため、筐体部２ｆにおける縁部２ｇより内側に、断面が楕円の筒状の畝部２２が延設されている。又、筐体部２ｆの中心から回路基板３０に向かって平行に基板固定アーム２ｈが延び、基板固定アーム２ｈ先端のチャックが回路基板３０の対応する位置に設けられた切り欠きに係合し、基板用コネクタ１０が回路基板３０に補助的に固定されるようになっている。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。第１端子金具４、第２端子金具６の基端部がコネクタハウジング２の筐体部２ｆ内に埋設されている。第１端子金具４は、筐体部２ｆの内側に位置する一端壁２ｃから回路基板３０表面に平行に延出されて第１延出部４Ｌを形成し、第１Ｌ字形屈曲部４ｃを介して第１先端部４ｓに繋がっている。
第１延出部４Ｌは全体として回路基板３０表面に平行に延びるが、より詳しくは一端壁２ｃから平行に少し延びた後、上方に向かってＬ字形に屈曲し、次に回路基板３０表面に平行になるようL字形に屈曲するクランク状の第１緩衝屈曲部４ｂ１が形成されている。そして、第１延出部４Ｌは、第１緩衝屈曲部４ｂ１から第１Ｌ字形屈曲部４ｃまでほぼ平行にまっすぐ延びるが、その中央部付近で下に向かって半円状に湾曲する第２緩衝屈曲部４ｂ２を形成した後、平行に戻るようになっている。
上記した緩衝屈曲部４ｂ１、４ｂ２は、第１延出部４Ｌの延びる方向と交差する方向に屈曲している。ここで、「交差する方向」とは、第１延出部４Ｌの延びる方向（通常、回路基板３０の面方向）と直交するあらゆる方向をいい、回路基板３０の厚み方向の他、例えば回路基板３０の面方向であって第１延出部４Ｌの延びる方向と直交する方向（つまり、複数の第１端子金具４が並ぶ方向）が該当する。
但し、後述するように、回路基板３０の厚み方向に緩衝屈曲部が屈曲していることが好ましい。

一方、第２端子金具６は、一端壁２ｃの第１端子金具４より上側の位置から回路基板３０表面に平行に延出されて第２延出部６Ｌを形成し、第１端子金具４（のＬ字形屈曲部４ｃ）よりも一端壁２ｃから遠い位置で、第２Ｌ字形屈曲部６ｃを介して第２先端部６ｓに繋がっている。つまり、第２先端部６ｓは第１先端部４ｓよりも回路基板３０の内側に位置している。各先端部４ｓ、６ｓは半田５０によって回路基板３０に固定されている。
又、第１端子金具４の基端は、筐体部２ｆの外側に位置する他端壁２ｄから回路基板３０表面に平行に延出され、ガスセンサ用オスコネクタ２ｅの内部２４でピン４ｅとして突出する。同様に、第２端子金具６の基端は、他端壁２ｄから回路基板３０表面に平行に延出され、ガスセンサ用オスコネクタ２ｅの内部２４でピン６ｅとして突出する。

以上のように、上記実施形態において、第１端子金具４がコネクタハウジングの一端壁から回路基板に平行に延びる第１延出部４Ｌの長さが、第２端子金具６の第２延出部６Ｌの長さよりも短く、剛性が異なる部分が混在している。しかしながら、第１延出部４Ｌに第１及び第２緩衝屈曲部４ｂ１、４ｂ２が形成されているため、各緩衝屈曲部４ｂ１、４ｂ２を第１延出部４Ｌの延びる方向に伸ばしたときの第１延出部４Ｌの実質長さが長くなる。その結果、第１延出部４Ｌの剛性が第２延出部６Ｌの剛性に近くなり、第２延出部６Ｌと同様に回路基板３０の振れに起因して第１端子金具４にかかる応力を撓みによって吸収できるので、第１端子金具４の半田付け部分にかかる負荷が低減される。

又、本発明の実施形態に係る基板用コネクタによれば、第１端子金具４の半田付部分にかかる負荷が低減されるため、半田付けだけで基板用コネクタを回路基板に固定するだけで強度が充分となり、従来のように基板用コネクタを回路基板に固定するための別の機構（例えば、ビス（ネジ）止め等）を設けなくともよいので、固定機構のための部品を省略し、コストダウンや工程省略が図られる。勿論、基板用コネクタを回路基板に固定する機構を残してもよい。

さらに、本発明の実施形態に係る基板用コネクタにおいて、緩衝屈曲部を第１延出部の延びる方向に伸ばしたとき、第１延出部の長さを第２延出部と実質的に同じ長さとすれば、第１端子金具と第２端子金具を共通の部品とすることができるので、部品点数を削減できる。

本発明の実施形態に係る基板用コネクタは、第１延出部の延びる方向と垂直な方向で、かつ前記回路基板を固定したときに該回路基板の厚み方向に屈曲するように緩衝屈曲部を設けているので、回路基板３０の振れに起因して第１端子金具４にかかる応力を有効に吸収できる。これは、回路基板３０の面方向には複数の端子金具が接続されているため、この方向への振れは比較的小さく、回路基板３０の厚み方向（第１延出部の延びる方向と垂直な方向）への振れの方が大きいからである。

図３は、本発明の実施形態に係る基板用コネクタの上面図を示す。基板用コネクタ１０において、第１端子金具４と第２端子金具６とは、回路基板３０の垂直方向から見て同じ位置に配置されているが、回路基板上の回路パターン等に応じて、第１端子金具４と第２端子金具６とが回路基板３０の垂直方向から見て異なる位置（千鳥状）に配置されていてもよい。
又、第３端子金具８の基端はワイヤハーネス２６に接続され、ワイヤハーネス２６先端にＥＣＵ用コネクタ２６ｅが接続されている。
なお、上記した説明では、それぞれ延出部の長さが異なる第１端子金具４と第２端子金具６が混在している場合に、第１端子金具４の第１延出部４Ｌに緩衝屈曲部４ｂ１、４ｂ２を設けたが、第３端子金具８が一端壁から回路基板に平行に延びる延出部の長さも第２端子金具６の第２延出部６Ｌより短い。従って、第３端子金具８の延出部に緩衝屈曲部を設けてもよい。

図４は、第１端子金具と第２端子金具との配置態様の別の例を示す。なお、図４は図２におけるコネクタハウジング２の一端壁２ｃ、第１端子金具及び第２端子金具の位置関係がわかるようにこれらのみを表示したものであり、その他の構成は図２の場合と同様であるので記載を省略する。
図４（ａ）は、第２端子金具６１がコネクタハウジング２の下側で第１端子金具４１が上側になるよう２段に配置された場合を示す。この場合、第１端子金具４１と第２端子金具６１が干渉しないよう、回路基板（図示せず）の垂直方向から見て第１端子金具４１と第２端子金具６１とが異なる位置（千鳥状）に配置される。図４（ａ）において、第１端子金具４１の第１延出部４１Ｌには、第１延出部４１Ｌの延びる方向（回路基板の表面に平行な方向）と垂直な方向にＳ字状に屈曲する緩衝屈曲部４１ｂが設けられている。
図４（ｂ）は、第１端子金具４２と第２端子金具６２がコネクタハウジング２の一端壁２ｃの同じ高さの位置に一列に配置された場合を示す。図４（ｂ）において、第１端子金具４２の第１延出部４２Ｌには、第１延出部４２Ｌの延びる方向と垂直な方向にＶ字状に折れ曲がる緩衝屈曲部４２ｂが設けられている。

図５は、本発明の実施形態に係るコネクタ付回路基板に外装ケースを組み付けて基板収容ケースを構成する工程を示す。
まず、基板用コネクタ１０と回路基板３０とを有するコネクタ付回路基板１２を、回路基板３０が外装ケース１２の開口部に向くように配置する（図５（ａ））。外装ケース１４は、基板用コネクタ２の筐体部２ｆとほぼ同寸の楕円状断面を持つ有底筒状をなし、外装ケース１４内の所定の溝に沿って回路基板３０を収容可能になっている。又、外装ケース１４の外面には基板用コネクタ２の係止片２０ａ〜２０ｄと対応した位置にそれぞれ楔状の突起（図５では、１４ａ、１４ｂの２つの突起のみを記載）が形成され、外装ケース１４の外縁１４ｇは、基板用コネクタ２の縁部２ｇよりわずかに縮径となっている。

従って、回路基板３０が外装ケース１４内に収容されるようにして筐体部２ｆを外装ケース１４に嵌合し、外装ケース１４の突起１４ａ、１４ｂが基板用コネクタ２の係止片２０ａ〜２０ｄを乗り越えて係止孔に入り込むようにして係止させ、コネクタハウジング２と外装ケースを結合させて、基板収容ケース１６を構成することができる（図５（ｂ））。又、この際、筐体部２ｆの縁部２ｇの内面に外装ケースの外縁１４ｇが接して両者の間が水密にシールされ、回路基板３０が基板収容ケース１６内に安全に保持される。

そして、本実施形態の基板収容ケース１６は、ガスセンサ用オスコネクタ２ｅが図示しないガスセンサにコネクタ接続され、ＥＣＵ用コネクタ２６ｅがＥＣＵにコネクタ接続され、ガスセンサからの検出信号を、センサ制御回路を搭載した回路基板３０によって濃度信号に変換してＥＣＵに送信する。ガスセンサとしては、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサや全領域空燃比センサ、排気ガス中のＮＯ_ｘ濃度を検出するＮＯ_ｘセンサを挙げることができる。
なお、この実施形態では、基板収容ケース１６がそれぞれＥＣＵとガスセンサにコネクタ接続されるが、ガスセンサに代えてグロープラグに接続されるようにしてもよく、この場合は回路基板にグロープラグ制御用の回路が形成される。

本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の基板用コネクタは自動車エンジンの制御用だけでなく、あらゆる用途に適用できる。又、第１端子金具に形成される緩衝屈曲部は１つ以上であればよく、その設置個数は限定されない。さらに、緩衝屈曲部の形状も制限されず、滑らかに湾曲する場合だけでなく、Ｖ字や段部等の角を有して折れ曲がる場合等であってもよく、第１端子金具の緩衝屈曲部を第１延出部の延びる方向に伸ばしたとき、第１延出部の実質長さが長くなるものであれば、いずれの形態であっても屈曲部に含むものとする。
又、第１端子金具及び第２端子金具の先端部を回路基板に半田付けする態様は、上記したスルーホール接続の他、回路基板への表面実装としてもよく、スルーホール接続と表面実装を混在させてもよい。

本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。

本発明の実施形態に係る基板用コネクタを回路基板に固定した状態を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態に係る基板用コネクタの上面図である。 第１端子金具と第２端子金具との配置態様の別の例を示す図である。 コネクタ付回路基板に外装ケースを組み付けて基板収容ケースを構成する工程を示す図である。

符号の説明

２ コネクタハウジング
２ｃ コネクタハウジングの一端壁
４、４１、４２ 第１端子金具
４Ｌ、４１Ｌ、４２Ｌ 第１延出部
４ｓ 第１先端部
４ｃ 第１Ｌ字形屈曲部
４ｂ１、４ｂ２、４１ｂ、４２ｂ 緩衝屈曲部
６、６１、６２ 第２端子金具
６Ｌ、６１Ｌ、６２Ｌ 第２延出部
６ｓ 第２先端部
６ｃ 第２Ｌ字形屈曲部
１０ 基板用コネクタ
１２ コネクタ付回路基板
１４ 外装ケース
１６ 基板収容ケース
３０ 回路基板

Claims (4)

1. コネクタハウジングと、
   前記コネクタハウジングに固定されると共に、前記コネクタハウジングの一端壁から第１延出部を形成して延出され第１Ｌ字形屈曲部を介して第１先端部に繋がる第１端子金具と、
   前記コネクタハウジングに固定されると共に、前記一端壁から第２延出部を形成して延出され、かつ前記第１端子金具よりも前記一端壁から遠い位置で第２Ｌ字形屈曲部を介して第２先端部に繋がる第２端子金具とを備え、
   前記第１先端部及び前記第２先端部が回路基板に半田付けされて前記回路基板に固定される基板用コネクタであって、
   前記第１延出部に、当該第１延出部の延びる方向と交差する方向に屈曲する緩衝屈曲部が形成され、
   前記緩衝屈曲部を前記第１延出部の延びる方向に伸ばしたとき、前記第１延出部の実質長さが前記第２延出部と同じ長さであり、かつ前記第１端子金具と前記第２端子金具とが共通の部品からなる基板用コネクタ。
2. 前記緩衝屈曲部は、前記第１延出部の延びる方向と垂直な方向で、かつ前記回路基板を固定したときに該回路基板の厚み方向に屈曲する請求項１記載の基板用コネクタ。
3. 請求項１又は２に記載の基板用コネクタと回路基板とを有し、
   前記基板用コネクタにおける前記第１先端部及び前記第２先端部が回路基板に半田付けされることにより前記回路基板に固定されているコネクタ付回路基板。
4. 請求項３記載のコネクタ付回路基板と、外装ケースとを有し、
   前記回路基板を前記外装ケースに収容した状態で、前記外装ケースと前記基板用コネクタとを結合してなる基板収容ケース。

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