JP6264219B2

JP6264219B2 - プレスフィット圧入型の構造

Info

Publication number: JP6264219B2
Application number: JP2014149808A
Authority: JP
Inventors: 輝雄大河内; 健太小西
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: JP2016025035A

Description

本発明は、樹脂部品にプレスフィット接合した基板にかかる応力を低減させるプレスフィット圧入型の構造に関する。

従来、このような分野の技術として、特開２０１２−１５８２２８号公報がある。この公報に記載されたソレノイド制御装置は、ソレノイドが収容されたソレノイド収容部と、ソレノイド収容部に隣接して設けられたコネクタ部と、基板を収容する基板収容部と、を備える樹脂ハウジングを有する。さらにソレノイド制御装置は、基板収容部に収容され、ソレノイド収容部とコネクタ部との接続部に対応する位置で肉厚を薄くすることにより他の部位より変形しやすくした剛性低減部が設けられている回路基板を有する。

前述のソレノイド制御装置では、回路基板の剛性低減部が形成された領域では剛性が低下した状態で設けられており、回路基板に応力が加わった場合には、剛性低減部が形成された領域で回路基板が変形しやすい。したがって、樹脂ハウジングが変形することにより、回路基板に応力が発生した場合には、回路基板の剛性低減部が形成された領域が「へ」の字状に屈曲することにより、剛性低減部が形成された以外の位置に設けられたハンダ付け又はプレスフィット圧入された箇所にかかる応力を緩和することができる。これにより、回路基板におけるハンダ割れやプレスフィット端子の抜けの発生が抑制される。

特開２０１２−１５８２２８号公報

しかしながら、前述したソレノイド制御装置では、回路基板の一部に肉厚を薄くした剛性低減部を設けておくことにより、樹脂ハウジングと回路基板とはハンダ付けやプレスフィットにより接合されているため、製造時に樹脂ハウジングが変形していた場合には回路基板も樹脂ハウジングの変形に追従して変形するという問題があった。また従来では、ハンダ割れを低減させるために、回路基板に剛性低減部を設ける必要があり、回路基板に切込みなどの工夫を必要とし、これによって回路基板自体の構造を複雑化させていた。
本発明は、樹脂部品の反りに起因する基板の変形を確実に抑えるプレスフィット圧入型の構造を提供することを目的とする。

本発明にかかるプレスフィット圧入型の構造は、ソレノイドが収容されたソレノイド収容部と、前記ソレノイド収容部に隣接するコネクタ部と、前記ソレノイド収容部と前記コネクタ部とを接続する接続部と、前記ソレノイド収容部及び前記コネクタ部から突出するプレスフィット端子と、を備える樹脂部品と、前記プレスフィット端子が差し込まれる基板スルーホールを有する基板と、を接合するためのプレスフィット圧入型の構造であって、前記コネクタ部に当接すると共に、前記接続部が変形することによる前記樹脂部品の反りによって生じる前記コネクタ部の変位に追従して回動する回転部材を備える。
これにより、ソレノイド収容部に対しコネクタ部が反った場合であっても、基板を変形させること無く、樹脂部品に設けられたプレスフィット端子を基板の基板スルーホールにプレスフィット圧入させることができる。

これにより、樹脂部品の反りに起因する基板の変形を確実に抑えることができる。

本発明にかかるプレスフィット装置の圧入型及びワークを示す側面図である。下型にワークがセットされる直前の状態を示す側面図である。下型にワークがセットされた状態を示す側面図である。上型と下型とでワークが挟まれてプレスフィット圧入が行われた状態を示す図である。プレスフィット圧入後に上型をワークから離型させた状態を示す図である。成型完了後のワークを離型させた状態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１を参照して、ワーク２及びプレスフィット装置について説明する。ワーク２は、ソレノイドが収容された樹脂部品３と、樹脂部品３に立設されたプレスフィット端子３４に接合される基板４と、からなる。なお、ワーク２は、成型後に、自動車等の内部に組み込まれるパーツである。

樹脂部品３には、平板状のベース部３０と、ソレノイドが収容されたソレノイド収容部３１と、ソレノイド収容部３１に隣接して設けられたコネクタ部３２と、ソレノイド収容部３１とコネクタ部３２とを接続する接続部３３と、ソレノイド収容部３１及びコネクタ部３２のベース部３０から突出する複数本のプレスフィット端子３４と、を備えている。平板状のベース部３０には、ソレノイド収容部３１と、コネクタ部３２と、が一体に形成されている。

基板４には、プレスフィット端子３４がプレスフィット圧入される複数の基板スルーホール４１が形成されている。基板４には、例えばＥＣＵ（Engine Control Unit）、コンデンサ、抵抗、ダイオード、チョークコイルなどの電子部品が実装され、電子制御回路が構成されている。

ソレノイド収容部３１には、基板４に設けられたＥＣＵから入力された電気信号に基づいて動作を行うソレノイドバルブが収容されている。例えば、このソレノイドバルブは、自動車のギアのコントロール等を行う。

コネクタ部３２には、例えば、電源（図示せず）に接続された電源ケーブルのコネクタが接続される。なお、コネクタ部３２に接続されるコネクタは、電源ケーブルのコネクタに限られず、その他のケーブルのコネクタであってもよい。

ベース部３０の一部として形成された接続部３３によって、ソレノイド収容部３１とコネクタ部３２とが掛け渡されている。接続部３３の厚さは、ソレノイド収容部３１やコネクタ部３２に比べて薄く形成されている。したがって、樹脂部品３が製造される際に、接続部３３が「へ」の字状に屈曲する場合があり、その結果として、樹脂部品３において、コネクタ部３２がソレノイド収容部３１に対して反った状態となる。

前述した樹脂部品３に設けられたプレスフィット端子３４は、ベース部３０から突出するように設けられている。プレスフィット端子３４は、基板４の基板スルーホール４１が締まり嵌めとなるような形状を有している。より具体的には、プレスフィット端子３４は、締め代により発生する復元力により基板スルーホール４１に固定されると共に、通電状態となる。

樹脂部品３３と基板４とをプレスフィット接合させるためのプレスフィット圧入装置１は、プレスフィット圧入型１０を備えている。プレスフィット圧入型１０は、プレスフィット圧入を行う際にワーク２の上面に接触して圧力を加える上型１１と、ワーク２の下面に接触する下型１５と、を備える。上型１１と下型１５が、ワーク２を上下から挟み込むことにより、プレスフィット圧入が達成される。

上型１１は、プレスフィット圧入を行う際に基板４の上面に接触する。上型１１は、平板状のベース部１２と、ベース部１２に一体的に形成されると共に、樹脂部品３のソレノイド収容部３１に対向して配置されて基板４の上面に接触する第１の加圧部１３と、ベース部１２に連結し、コネクタ部３２に対向して配置されて基板４の上面に接触する第２の加圧部１４とを備える。上型１１により基板４に対して下方向の加圧が行われると、基板４に設けられた基板スルーホール４１に、樹脂部品３に設けられたプレスフィット端子３４が圧入される。

下型１５は、水平に配置された平板状のベース部１６と、ベース部１６に一体に形成された支持部１７と、ベース部１６に対して回動可能に連結する回転部材１８と、回転部材１８の両端側においてベース部１６に立設されて、回転軸１８ａを支持するために上方向に突出する一対の軸受片１９と、を備える。

ベース部１６は、下型１５の土台となる部分であり、平板状である。そして、ベース部１６は、プレスフィット装置１に対して固定されている。ベース部１６には、回転軸１８ａにより支持された回転部材１８がベース部１６に接触せずに回動可能となるように、回転部材１８が配置される位置に矩形の開口１６ａが設けられている。

支持部１７は、ベース部１６の上面側で突出して形成されている。支持部１７は、ワーク２がプレスフィット装置に設置される際には、ソレノイド収容部３１の下面に接触し、プレスフィット圧入時にソレノイド収容部３１を下から支える。支持部１７の上側の形状を、ソレノイド収容部３１の下面の形状に対応した形状とすることにより、プレスフィット圧入が行われる場合に、ソレノイド収容部３１の下面に発生する圧力を支持部１７の上面の全面で支えることができる。

直方体形状の回転部材１８は、回転軸１８ａを介してベース部１６に接続され、ベース部１６に対し回動可能な状態で連結されている。回転部材１８は、ベース部１６の延在方向おいて、支持部１７に隣接して配置されている。ワーク２がプレスフィット装置１に設置された際には、回転部材１８の上面は、コネクタ部３２の下面に接触する。これにより、回転部材１８は、プレスフィット圧入時にコネクタ部３２の下側から支える。なお、コネクタ部３２と接触する上面の形状を、コネクタ部３２の下面の形状に対応した形状としてもよい。

ところで、前述した回転軸１８ａは、回転部材１８を貫通する状態で設けられると共に、回転部材１８を支持している。回転軸１８ａの延在方向は、例えば、支持部１７と回転部材１８とが隣接する方向に対して直交方向であり、かつ、水平方向でもある。

回転軸１８を支持するための一対の軸受片１９は、回転部材１８の両横側において、ベース部１６から上方向に突出するように形成されている。一対の軸受片１９には、それぞれ軸穴部１９ａが設けられている。一対の軸受片１９に設けられた軸穴部１９ａには、それぞれ回転軸１８ａの両端部が挿入されており、回転軸１８ａを回動可能な状態で支持している。

次に、図２〜図６を参照して、樹脂部品３に設けられたプレスフィット端子３４と基板４に設けられた基板スルーホール４１とがプレスフィット圧入されるときの動作の一例について説明する。

プレスフィット装置１に適用される樹脂部品３は、接続部３３が「へ」の字状に屈曲しており、ソレノイド収容部３１に対してコネクタ部３２が反った状態となっている。

図２及び図３に示すように、下型１５の上に樹脂部品３がセットされる。このとき、支持部１７の上面には、ソレノイド収容部３１の下面が接触している。また、回転部材１８の上面には、コネクタ部３２の下面が接触している。図２の矢印で示すように、回転部材１８は回転軸１８ａによって自由に回転することができ、樹脂部品３の反りにあわせて回動する。これにより、回転部材１８の上面とコネクタ部３２の下面の間には、樹脂部品３の反りに起因した隙間が存在しない状態となる。したがって、支持部１７の上面にソレノイド収容部３１の下面が隙間無く接触すると共に、回転部材１８の上面にコネクタ部３２の下面が隙間無く接触した状態となる。

次に、図４に示すように、上型１１が基板４の上面から圧力を加えることにより、樹脂部品３のプレスフィット端子３４を、基板４の基板スルーホール４１にプレスフィット圧入する。具体的には、上型１１が下方向に加圧されることにより、第１の加圧部１３により、ソレノイド収容部３１に対向する基板４の上面が下方向に加圧されると共に、第２の加圧部１４により、コネクタ部３２に対向する基板４の上面が下方向に加圧される。なお、上型１１は、基板４の上面から１００００Ｎ程度で加圧することによりプレスフィット圧入を達成する。

このとき、基板４には歪みが生じない状態でプレスフィット圧入が行われる。ここで、樹脂部品３において、コネクタ部３２がソレノイド収容部３１に対して反りを有していると、基板４の基板スルーホール４１に対し、樹脂部品３のコネクタ部３２から突出するプレスフィット端子３４が、斜めに挿入される状態となる。

ここで典型的には、樹脂部品３の連結部３３の「へ」の字型の反りの角度が１°程度あるなら、コネクタ部３２から突出するプレスフィット端子３４と基板スルーホール４１の位置のずれは小さいため、各プレスフィット端子３４に対応する基板スルーホール４１にプレスフィット圧入することができる。また、コネクタ部３２と基板４との距離が遠くなるように樹脂部品３に反りが発生している場合には、プレスフィット端子３４の基板スルーホール４１に対する挿入が浅くなり、逆に、コネクタ部３２と基板４との距離が近くなるように樹脂部品３に反りが発生している場合には、プレスフィット端子３４の基板スルーホール４１に対する挿入が深くなる。このとき、樹脂部品３の反りに起因するプレスフィット端子３４の挿入の深さの変化は、最大で±０．３５ｍｍ以内である。したがって、例えば、挿入の深さのずれが±０．５ｍｍまで許容されるプレスフィット端子３４を用いることにより、挿入の深さに関わらず、電気的に接続された状態にすることができる。

図５に示すように、プレスフィット圧入の終了後には、上型１１を基板４から離型させる。その後、下型１５から樹脂部品３を取り出し、これにより図６に示すように、樹脂部品３に基板４がプレスフィット接合されたワーク２が形成される。

このように、ソレノイド収容部３１に対しコネクタ部３２が反った場合であっても、基板４を変形させること無く、樹脂部品３に設けられたプレスフィット端子３４を基板４の基板スルーホール４１にプレスフィット圧入させることができる。
また従来のように、基板を製造する際に、基板に切れ込みを設けることで剛性を低減し、応力を吸収させる箇所を形成するような工夫をする必要が無いため、基板の製造が容易になる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、下型１５において、コネクタ部３２に接触する箇所に回転部材１８を設けるものとして記載したが、ソレノイド収容部３１に接触する箇所に回転部材１８を設けてもよい。また、ソレノイド収容部３１とコネクタ部３２を有する樹脂部品３を用いて説明したが、製造時に反りを生じる恐れがある樹脂部品に対して基板をプレスフィット接合する場合であれば、どのような部品に対しても利用可能である。

１…プレスフィット圧入装置２…ワーク３…樹脂部品４…基板１０…プレスフィット圧入型１１…上型１２…ベース部１３…接触部１４…接触部１５…下型１６…ベース部１６ａ…開口１７…支持部１８…回転部材１８ａ…回転軸１９…軸受片１９ａ…軸穴部３０…ベース部３１…ソレノイド収容部３２…コネクタ部３３…接続部３４…プレスフィット端子４１…基板スルーホール

Claims

ソレノイドが収容されたソレノイド収容部と、前記ソレノイド収容部に隣接して設けられたコネクタ部と、前記ソレノイド収容部と前記コネクタ部とを接続する接続部と、前記ソレノイド収容部及び前記コネクタ部から突出するプレスフィット端子と、を備える樹脂部品と、
前記プレスフィット端子が差し込まれる基板スルーホールを有する基板と、を接合するためのプレスフィット圧入型の構造であって、
前記コネクタ部に当接すると共に、前記接続部が変形することによる前記樹脂部品の反りによって生じる前記コネクタ部の変位に追従して回動する回転部材を備える、
プレスフィット圧入型の構造。