JP6271351B2 - 一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリ - Google Patents

Description

[0001]本発明は、一般に、電気ハウジングアセンブリに関し、特に、一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリに関する。

[0002]自動車における電気負荷切り換えを行なう電気機械リレーは、一般に、エンジン室、インストルメントパネル、または、荷物室（リアトランク）などの車両における中心ポイントに配置されるバスを備えた電気センタ（bussed electrical center）として知られる筐体内で環境から保護される。電力は、車両電気系からバスを備えた電気センタへと供給される。制御信号は、負荷への電力をＯＮ／ＯＦＦするために車両内のコントローラからバスを備えた電気センタ内の電気機械リレーへと伝えられる。電力が電気機械リレースイッチ接点へ供給され、また、切り換えられた電力は、配線ハーネスおよび接続系を介して、遠隔負荷へ接続される。

[0003]遠隔電気負荷の数がバスを備えた電気センタで利用できるリレーの数を超えると、更なる機能コンテンツが、しばしば、リレーおよび／またはヒューズを含む補助電力分配ボックスの使用を必要とする。そのような補助ボックスは、環境問題に起因して車両内に実装することが困難な場合がある。一般に、補助電力分配ボックスは、水密ではなく、また、泥水飛散が少ない領域として定められる車両の領域で、上端がカバーで下端がコネクタとなる“表を上にした”状態で実装されるように制限される。

[0004]背景の節で論じられる主題は、背景の節でのその言及の結果としてのみ従来技術であると見なされるべきでない。同様に、背景の節で言及されるあるいは背景の節の主題と関連付けられる問題は、従来技術で既に認識されてしまっていると見なされるべきでない。背景の節における主題は、単に異なるアプローチを表わすにすぎず、それら自体、発明でもあり得る。

[0005]本発明の１つの実施形態によれば、一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリを製造する方法が提供される。方法は、略平坦な回路基板を用意するステップと、アクセスできない電気部品を、回路基板の外側位置に機械的および電気的に取り付けるステップと、端子を回路基板に、アクセスできない電気部品とは離れた内側位置で、回路基板に対して略垂直に機械的および電気的に取り付けるステップと、端子を取り囲む一体型外周壁とベースとを同時に形成するためにアクセスできない電気部品上で誘電体材料を一体成形し、これにより、開放された側を有する容器を形成するとともに、端子をアクセス可能なままにしつつアクセスできない電気部品を環境から封止するステップと、取り外し可能な電気部品を端子に電気的に接続するステップとを含む。方法は、一体型外周壁に対して封止カバーを取り外し可能に取り付け、これにより、端子および取り外し可能な電気部品の周囲で封止された容器を完成させるステップを更に含んでもよい。アクセスできない電気部品は、電気機械リレーなどの電気切り換えデバイスであってもよく、また、取り外し可能な電気部品が可溶性結合部を含んでもよい。

[0006]本発明の他の実施形態によれば、前述した方法にしたがって形成される一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリが提供される。

[0007]本発明の更なる他の実施形態によれば、一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリが提供される。アセンブリは、略平坦な回路基板と、回路基板に機械的および電気的に接続されるアクセスできない電気部品とを含む。また、アセンブリは、回路基板における、アクセスできない電気部品とは離れた内側位置に、回路基板の主面と略垂直な方向をもって機械的および電気的に接続される複数の端子も含む。アセンブリは、誘電体材料から形成されるハウジングを更に備える。ハウジングは、アクセスできない電気部品とアクセスできない電気部品を含む回路基板の部分とを封入する。ハウジングは、アクセスできない電気部品とアクセスできない電気部品を含む回路基板の部分とに対して密に接触する。アクセスできない電気部品は、複数の端子をアクセス可能なままにしつつ環境から封止される。また、ハウジングは、複数の端子を取り囲む一体型外周壁も形成する。コネクタアセンブリは、複数の端子における少なくとも一対の端子に対して機械的および電気的に接続される取り外し可能な電気部品を更に含んでもよい。一体型外周壁は、封止カバーを受けるように構成される囲い板を形成してもよい。囲い板内への封止カバーの挿入は、複数の端子および取り外し可能な電気部品の周囲で封止された容器を完成させる。アクセスできない電気部品は、電気機械リレーなどの電気切り換えデバイスであってもよく、また、取り外し可能な電気部品が可溶性結合部を含んでもよい。

[0008]本発明の更なる特徴および利点は、添付図面を参照して、非限定的な単なる一例として与えられる本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むと、更に明確に分かる。

[0009]ここで、添付図面を参照して本発明を一例として説明する。

[0010]１つの実施形態に係る一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリの斜視上面図である。 [0011]１つの実施形態に係る図１の一体型コネクタと封止されたコネクタ本体とを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリの斜視上面図である。 [0012]１つの実施形態に係る図１の一体型コネクタと図２の封止されたコネクタ本体とを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリの分解斜視図である。 [0013]１つの実施形態に係る図１の一体型コネクタと図２の封止されたコネクタ本体とを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリの側断面図である。 [0014]１つの実施形態に係る図２の封止されたコネクタ本体の斜視下面図である。 [0015]１つの実施形態に係る図１の一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリの概略回路図である。 [0016]１つの実施形態に係る一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリを製造する方法のフローチャート図である。

[0017]本明細書中には、以下においてハウジングアセンブリと称される一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリが記載される。ハウジングアセンブリは、選択されたアクセスできない電気部品を封入することによりそれらの電気部品を環境から封止するハウジングを含む。また、ハウジングは、他の取り外し可能な電気部品へのアクセスおよび嵌め合いコネクタ本体とのアクセスを可能にする開口も含むとともに、取り外し可能な部品を環境から保護する封止された区画室を形成する。ハウジングアセンブリは、電力切り換え機能の分配を可能にするとともに、車両の中心位置ではなく電気負荷付近の位置へ回路保護を分配できるようにする。ハウジングは、環境からの電気部品の保護を与えて、バスを備えた電気センタなどの保護筐体の外側にこれらの部品を配置できるようにする。ハウジングアセンブリは、車輪格納部付近などの過酷な泥水飛散を伴う領域に配置されてもよい。場所の選択は、コネクタ封止の完全性によってのみ制限される。

[0018]図１−図５は、一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリ１０の非限定的な例を示す。ハウジングアセンブリ１０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）として一般に知られる略平坦な回路基板１２を含む。回路基板１２はエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂から形成されてもよい。樹脂は、ガラス織布または短繊維などの他のマトリックスによって補強されてもよい。そのような材料から形成される回路基板は、一般に、ＦＲ−４型回路基板またはＧ−１０型回路基板と呼ばれる。あるいは、回路基板１２は、セラミック、硬質高分子、または、可撓性高分子から構成されてもよい。許容できる回路基板材料のこの列挙は網羅的ではなく、他の材料がうまく使用されてもよい。

[0019]ハウジングアセンブリ１０は、回路基板１２に対して機械的に且つ電気的に接続される電気機械リレー、レジスタ、および／または、ダイオードなどのアクセスできない電気部品１４を含む。アクセスできない電気部品１４は、一般に保守点検することができず、したがって、回路基板１２がハウジング２２内に収容される時点で必ずしもハウジングアセンブリ１０の外側からアクセスされ得る場所にない。２つの電気機械リレーを有するハウジングアセンブリ１０の一例の概略回路図が図６に示される。プリント回路基板に実装するのに適した自動車グレードのリレーは、ミシガン州のファーミントンヒルズにあるＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｏｒｋｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ、イリノイ州のショウンバーグにあるＯｍｒｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ、カリフォルニア州のサニーベールにあるＦｕｊｉｔｓｕ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ａｍｅｒｉｃａ、または、韓国のアンサンにあるＤａｅｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙを含む様々な供給元から入手できる。

[0020]ハウジングアセンブリ１０は、回路基板１２に対して機械的に且つ電気的に接続される複数の電気端子１６，１８を更に含む。図１の例に示される端子１６，１８は、略長方形の断面を有する雄ブレード端子である。端子１６，１８は、回路基板１２の主面に対して略垂直に向けられる。ハウジングアセンブリ１０の他の実施形態では、正方形または円形などの異なる断面を有する雄端子、または、代わりに、雌端子がうまく使用されてもよい。端子１６，１８は、アクセスできない電気部品１４とは離れた場所で回路基板１２上に配置される。端子１６の第１の部分は、給電ラインおよび制御信号ラインをハウジングアセンブリ１０に取り付けるために車両配線ハーネスに接続される対応する相手側の雌端子３０と機械的に且つ電気的に結合するように構成される。端子１８の第２の部分は、給電ラインに対して過電流保護を与えるために可溶性結合部を含むヒューズアセンブリ２０などの取り外し可能な電気部品２０に接続されるように構成される。雌端子を有するヒューズアセンブリの例は、ミシガン州のトロイのＬｉｔｔｌｅｆｕｓｅ， Ｉｎｃ．により製造されるＭＣＡＳＥ（商標）ヒューズである。各ヒューズアセンブリ２０は、端子１８の第２の部分における端子のうちの少なくとも２つに接続される。アクセスできない電気部品１４および電気端子１６，１８は、メッキされた貫通穴への半田付け（図示せず）、表面実装パッド（図示せず）、または、当業者に良く知られる他の技術によって、回路基板１２上の導電トレース（図示せず）に接続される。

[0021]ハウジング２２は、アクセスできない電気部品１４とアクセスできない電気部品１４を含む回路基板１２の部分とを完全に封入する。ハウジング２２は、アクセスできない電気部品１４とアクセスできない電気部品１４を含む回路基板１２の部分とに対して密に接触して、これらの部品を取り囲み、それにより、水、塩、油、および、埃塵などの環境汚染物の侵入に対してこれらの部品を封止する。ハウジング２２は、複数の端子１６，１８を取り囲む一体型外周壁２４を形成する。外周壁２４は、相手側の雌端子３０およびヒューズアセンブリ２０を端子１６，１８に接続するために端子１６，１８への電気的および物理的なアクセスを可能にする開口２６を形成する。また、開口２６は、過渡過電流状態に起因して開回路したヒューズアセンブリ２０を交換するためにハウジングアセンブリ１０を保守点検する間にヒューズアセンブリ２０へのアクセスも可能にする。ハウジング２２は、複数の端子１６，１８をアクセス可能なままにしつつ、アクセスできない電気部品１４を環境から封止する。ハウジング２２は、一般に以下ではＮＹＬＯＮの商標名により参照されるポリプロピレンまたはポリアミドなどの誘電体材料から形成される。

[0022]図示の実施形態において、ハウジング２２は、アクセスできない電気部品１４を含む回路基板１２の部分だけを封入する。端子１６，１８の上端部を露出させたままにして対応する相手側の雌端子３０と取り外し可能な電気部品２０とに接続するために利用できるようにしつつハウジング２２が回路基板１２と回路基板１２に取り付けられる端子１６，１８の下端部とを完全に封入するハウジングアセンブリ１０の他の実施形態が想起されてもよい。

[0023]外周壁２４は、相手側の雌端子３０と、コネクタ本体２８の外周に配置される柔軟な封止３２と、この例では端子位置保証（ＴＰＡ）デバイス３４とを含むコネクタ本体２８を受けるように構成される囲い板(shroud)を形成する。コネクタ本体２８は、外周壁２４によって画定されるキャビティ３６のための封止カバーを形成する。囲い板内へのコネクタ本体２８の挿入は、複数の端子１６，１８およびヒューズアセンブリ２０の周囲で封止された容器を完成させる。コネクタ本体２８、相手側の雌端子３０、および、柔軟な封止３２は、ミシガン州のトロイのＤｅｌｐｈｉ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されるＧＴ２８０接続システムなどの封止された接続システムの一部であってもよい。

[0024]ハウジング２２は、適切なコネクタ本体方向性を確保するためにキー止め要素などのコネクタ本体２８に嵌め合うための要素３８と、コネクタ本体２８をハウジングアセンブリ１０に固定するための係止／ロック要素とを備える。ハウジング２２は、ハウジングアセンブリ１０を車両構造体に対して固定するべくクリップなどの様々な装着デバイスの取り付けのための要素（図示せず）を備えてもよい。ハウジングの他の実施形態は、回路基板がオーバーモールドされると同時にハウジングに成形されるタブ、クリップ、トレッド付きスタッド、ネジ付き挿入体などの装着要素を含んでもよい。

[0025]図７は、一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリ１０を製造する方法１００を示す。

[0026]略平坦な回路基板を用意するステップ１１０においては、前述したＰＣＢなどの略平坦な回路基板１２が用意される。

[0027]アクセスできない電気部品を回路基板に対して機械的および電気的に取り付けるステップ１１２においては、製造プロセスが完了する時点でアクセスできない少なくとも１つの電気部品１４が、半田付けなどのプロセスによって回路基板１２上の導電トレースに対して電気的および機械的に取り付けられる。この方法１００の幾つかの実施形態では、電気機械リレー、レジスタ、および、ダイオードなどの部品を含む複数のアクセスできない電気部品１４が回路基板１２に取り付けられてもよい。

[0028]端子を回路基板に対して機械的および電気的に取り付けるステップ１１４においては、少なくとも１つの電気端子１６，１８が回路基板１２に取り付けられる。端子１６，１８は、アクセスできない電気部品１４とは離れた位置で回路基板１２上に配置される。端子１６，１８は、それが回路基板１２の主面に対して略垂直であるように位置合わせされる。この方法１００の幾つかの実施形態では、複数の端子１６，１８が回路基板１２に取り付けられてもよい。

[0029]回路基板上とアクセスできない電気部品上とにわたって誘電体材料を一体成形するステップ１１６では、回路基板１２が該回路基板１２に取り付けられるアクセスできない電気部品１４および端子１６，１８と共に金型内に配置されるとともに、ポリプロピレンまたはＮＹＬＯＮなどの誘電体材料が金型内へ導入され、それにより、端子１６，１８を取り囲む一体型外周壁２４およびベースを形成する。それによって画定されるキャビティ３６は、端子１６，１８をアクセス可能なままにしつつアクセスできない電気部品１４を環境から封止する、開放された側を有する容器を形成する。誘電体材料は、射出成形方法または当業者に良く知られる他の成形方法を使用して金型内へ導入されてもよい。

[0030]取り外し可能な電気部品を端子に電気的に接続するステップ１１８では、ヒューズアセンブリなどの取り外し可能な電気部品２０が、回路基板１２に接続される少なくとも２つの端子１８に取り付けられる。

[0031]方法１００は、随意的なステップ１２０を更に含んでもよい。開放された側を有する容器に対して封止カバーを取り外し可能に取り付けるステップ１２０では、前述した柔軟な封止３２を有するコネクタ本体２８などの封止カバーが、外周壁２４により形成される、開放された側を有する（open-sided）容器３６に対して取り付けられ、それにより、端子１６，１８および取り外し可能な電気部品２０の周囲で封止された容器を完成させる。

[0032]本明細書中に記載されるハウジングアセンブリ１０の実施形態は、電気切り換えデバイスとして使用される電気機械リレーを含む。ハウジングアセンブリの代替の実施形態は、半導体切り換えデバイスを使用してもよい。レジスタおよびダイオードなどの電気部品は、それらをアクセス可能にするハウジング２２により封入されない回路基板１２の部分に配置されてもよいが、必ずしも取り外し可能でなくてもよい。ハウジングアセンブリの代替の実施形態は、マイクロコントローラなどの他のタイプのアクセスできない部品を含んでもよく、また、メモリデバイスなどの他のタイプの取り外し可能な部品を含んでもよい。

[0033]したがって、一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリ１０、および、一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリ１０を製造する方法１００が提供される。ハウジングアセンブリ１０は、車両における様々な電気負荷位置でおよび電気負荷位置間で分配され得る高度に拡張可能な電力切り換え機能を与える。ハウジングアセンブリ１０は、環境からの任意の更なる保護を必要としない。

[0034]ハウジングアセンブリ１０は、更なる環境保護を何ら必要とすることなく、電気負荷付近でおよび／または車両を通じて電力切り換え制御の分配を可能にする。

[0035]ハウジングアセンブリ１０内の回路基板１２の適用は、非常に類似するおよび／または同じ部品およびアセンブリツールを伴う様々な回路およびリレー形態並びに電力回路保護定格の容易な実装を可能にする。

[0036]オーバーモールドの適用は、車両環境で用いるプリント回路基板１２アセンブリを保護するために一般に使用されるガスケットおよび埋め込み材料またはコーティング材料の必要性を排除する。ハウジング２２を形成するための成形工程が最終的な組み立てプロセスの一部として含まれてもよく、それにより、ハウジングのための更なるプラスチック部品のオフライン成形、取り扱い、保管、および、制御が排除される。ハウジングアセンブリ１０の外面のみが本質的に懸念材料であって重要である場合には、成形工具の設計がかなり簡単である。

[0037]ハウジングアセンブリ１０は、回路基板トレースを介して配線ハーネスへと至るリレー出力回路の保護を可能にするヒューズアセンブリ２０を装着するために端子１８を備える。ヒューズアセンブリ２０は、ハウジング２２と配線ハーネスの嵌め合いコネクタ本体２８との間に形成される封止接続部内におけるヒューズアセンブリの位置によって環境的に保護される。これにより、電気機械リレーの完全性を検査した後にヒューズを個別に交換することによってハウジングアセンブリ１０を保守点検することができる。

[0038]本発明をその好ましい実施形態に関して説明してきたが、本発明は、そのように限定されるべく意図されておらず、むしろ、以下の特許請求の範囲に記載される範囲にのみ限定されるように意図される。また、第１、第２などの用語の使用は、重要ないかなる順序も示しておらず、むしろ、第１、第２などの用語は、１つの要素を他の要素から区別するために使用される。更に、１つ（ａ，ａｎ）等の用語の使用は、量の限定を示しておらず、むしろ、言及された項目のうちの少なくとも１つの存在を示す。

１２ 回路基板
１４ アクセスできない電気部品
１６ 端子
１８ 端子
２０ 取り外し可能な電気部品
２２ ハウジング
２４ 外周壁
３６ 容器
１００ 製造方法

Claims (16)

1. 一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリ（１０）を製造する方法（１００）であって、
   略平坦な回路基板（１２）を用意するステップと、
   アクセスできない電気部品（１４）を、前記回路基板（１２）の外側位置に機械的および電気的に取り付けるステップと、
   端子（１６）を前記回路基板（１２）に、前記アクセスできない電気部品（１４）とは離れた内側位置で、前記回路基板（１２）に対して略垂直に機械的および電気的に取り付けるステップと、
   前記端子（１６）を取り囲む一体型外周壁（２４）とベースとを同時に形成するために前記アクセスできない電気部品（１４）上で誘電体材料を一体成形し、これにより、開放された側を有する容器（３６）を形成するとともに、前記端子（１６）をアクセス可能なままにしつつ前記アクセスできない電気部品（１４）を環境から封止するステップと、
   取り外し可能な電気部品（２０）を前記端子（１６）に電気的に接続するステップと、
   を含む方法（１００）。
2. 前記一体型外周壁（２４）に対して封止カバーを取り外し可能に取り付け、これにより、前記端子（１６）および前記取り外し可能な電気部品（２０）の周囲で封止された容器を完成させるステップを更に含む請求項１に記載の方法（１００）。
3. 前記アクセスできない電気部品（１４）が電気切り換えデバイスである請求項１に記載の方法（１００）。
4. 前記アクセスできない電気部品（１４）が電気機械リレーである請求項３に記載の方法（１００）。
5. 前記取り外し可能な電気部品（２０）が可溶性結合部を含む請求項１に記載の方法（１００）。
6. 請求項１の方法（１００）によって形成される耐環境封止された電気ハウジングアセンブリ（１０）。
7. 前記アクセスできない電気部品（１４）が電気切り換えデバイスである請求項６に記載のハウジングアセンブリ（１０）。
8. 前記アクセスできない電気部品（１４）が電気機械リレーである請求項７に記載のハウジングアセンブリ（１０）。
9. 前記取り外し可能な電気部品（２０）が可溶性結合部を含む請求項６に記載のハウジングアセンブリ（１０）。
10. 前記一体型外周壁（２４）は、封止カバーを受け入れるように構成される囲い板を形成し、前記囲い板内への前記封止カバーの挿入によって、前記端子（１６）および前記取り外し可能な電気部品（２０）の周囲で封止された容器が完成する請求項６に記載のハウジングアセンブリ（１０）。
11. 略平坦な回路基板（１２）と、
    前記回路基板（１２）に機械的および電気的に接続されるアクセスできない電気部品（１４）と、
    前記回路基板（１２）における、前記アクセスできない電気部品（１４）とは離れた内側位置に、前記回路基板（１２）に対して略垂直に機械的および電気的に接続される複数の端子（１６）と、
    誘電体材料から形成されるとともに、前記アクセスできない電気部品（１４）と前記アクセスできない電気部品（１４）を含む前記回路基板（１２）の部分とを封入するハウジング（２２）であって、前記アクセスできない電気部品（１４）と前記アクセスできない電気部品（１４）を含む前記回路基板（１２）の前記部分とに対して密に接触し、前記ハウジング（２２）が前記複数の端子（１６）を取り囲む一体型外周壁（２４）を形成し、これにより、前記複数の端子（１６）をアクセス可能なままにしつつ前記アクセスできない電気部品（１４）が環境から封止される、ハウジング（２２）と、
    を備える、一体型コネクタを有する耐環境封止された電気ハウジングアセンブリ（１０）。
12. 前記複数の端子（１６）における少なくとも一対の端子（１６）に対して機械的および電気的に接続される取り外し可能な電気部品（２０）を更に含む請求項１１に記載のハウジングアセンブリ（１０）。
13. 前記取り外し可能な電気部品（２０）が可溶性結合部を含む請求項１２に記載のハウジングアセンブリ（１０）。
14. 前記一体型外周壁（２４）は、封止カバーを受け入れるように構成される囲い板を形成し、前記囲い板内への前記封止カバーの挿入により、前記複数の端子（１６）および前記取り外し可能な電気部品（２０）の周囲で封止された容器が完成する請求項１２に記載のハウジングアセンブリ（１０）。
15. 前記アクセスできない電気部品（１４）が電気切り換えデバイスである請求項１１に記載のハウジングアセンブリ（１０）。
16. 前記アクセスできない電気部品（１４）が電気機械リレーである請求項１５に記載のハウジングアセンブリ（１０）。

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