JP6538265B2 - モジュラコネクタ - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年７月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／１９８，２０９号に対する優先権を主張するものである。

本開示は、電気コネクタの分野に関し、具体的には、複数のコネクタモジュールを固定するためのモジュラ電気コネクタに関する。

本開示は、概して、モジュラ電気端子コネクタに関し、より具体的には、車両で使用され得るコネクタシステムのための電気コネクタに関する。一般に、この種のモジュラコネクタは、接合分配ブロック、動力制御モジュール、及び他の本体制御システムを含む車両システムでの使用に好適である。これらのシステムは、典型的には、コネクタの長さに沿って筐体内に形成され、かつ対応するプラグコネクタへの接続のために各ベイ内に固定された複数の電気端子を有する複数の受容ベイを有する成形筐体を用いる。

複数の受容ベイが中に形成された細長い筐体を含むレセプタクルコネクタを含むコネクタシステムが提供される。複数の電気端子は、受容ベイの各々の中に固定され、各端子は、接続端及び実装端を含む。実装端から延在する電気端子の部分は、プリント回路基板上に実装するための準拠区分を有する尾部を含む。プラグコネクタは、絶縁材料から形成され、レセプタクル内に形成された対応する受容ベイと嵌合するように構成される。各プラグは、その中に固定され、かつそれぞれの受容ベイ内で各端子の対応する電気端子と嵌合するように適合された電気端子を含む。

本開示の実施形態では、レセプタクルコネクタは、成形可能な材料から形成されたフレームを含み、コネクタの長さに沿って形成された複数の開口部を含む。各開口部は、それぞれの開口部内に固定された個々のコネクタモジュールを受容し、モジュールは各々、各モジュール内に保持された複数の電気端子を含む。フレームは、フレーム内にモジュールを位置付け、かつコネクタの真位置を維持するために使用されるキャリアを更に含む。キャリアはまた、フレームの反り及び曲げを防ぎ、かつフレーム内のコネクタモジュールの真位置も改善する補強材としても機能する。

車両内の電気含有量が増加すると、より大きなコネクタ及び搭載システムを接続するより多くの回路、より高い密度のコネクタが要求される。特に、分配ブロック及びエンジン制御モジュールにおいて、コネクタ数が増加すると、不適切に嵌合されたコネクタ及び／又はプリント回路基板へのレセプタクルの不適切若しくは不完全な接続に起因する電気的障害を最小限に抑えるために、これらのモジュールを精密に位置合わせする必要がある。これらの適用において、これらのコネクタを共に位置合わせする際により優れた精密性を提供するコネクタが認識され得る。

本開示は、添付図面において、一例として例解され、限定するものではなく、図面中、同様の参照番号は、類似の要素を示す。

コネクタの斜視図である。 コネクタモジュールがフレームから取り外された状態の図１のコネクタの斜視図である。 図１のコネクタの分解図である。 図１のコネクタの代替斜視図である。 図２のコネクタの代替斜視図である。 図３のコネクタの代替斜視図である。 図１のコネクタのキャリアの斜視図である。 図７のキャリアの平面図である。 図７のキャリアの側面図である。 図１のコネクタの単一ベイの詳細図である。 キャリアから取り外されたコネクタモジュールの分解詳細図である。 キャリアと共に組み立てられたコネクタモジュールの詳細図である。 図１のコネクタのコネクタモジュールの断面図である。 図１のコネクタのフレームの単一ベイの詳細図である。 図１のコネクタの詳細断面図である。

添付図面は、本開示のある実施形態を例解し、開示される実施形態が、種々の形態で具体化され得る本開示の例示にすぎないことを理解されたい。したがって、本明細書に開示される具体的な詳細は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に、特許請求の範囲のための基礎として、かつ本開示を様々に用いることを当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。

図１〜６に最も良く示されるように、コネクタ１００は、フレーム２０及びコネクタモジュール６０を含む。フレーム２０は、一般に、成形プロセスによって絶縁材料から形成され、その長さに沿って位置付けられた複数の開口部２２を有する細長い本体部分を含む。キャリア３０は、フレーム２０内にインサート成形され、一般に金属の剛性材料から構築される。複数のコネクタモジュール６０がフレーム２０に固定され、コネクタアセンブリ１００を完成させる。

図３に最も良く例解されるように、フレーム２０は、一般に、絶縁材料から成形され、その長さに沿って形成された複数の受容ベイ２４を有する細長い本体部分を含み、各受容ベイ２４は、フレーム２０を通って延在する開口部２２を含む。各受容ベイ２４は、開口部２２と、開口部２２の側面から開口部２２の内部部分内に延在する一対の耳部２６と、を含む。各耳部２６は、中心軸が中に形成された円形の開孔２７を含む。各開口部２２は、コネクタモジュール６０を形成した対応する表面に当接するための縁部２８を含む周面を含む。

図７〜９に例解されるように、キャリア又は補強材３０は、平板金属原料から型押し加工及び形成され、フレーム２０の本体部分に対応する細長い本体部分を含む。示される実施形態では、キャリア３０が、ステンレス鋼から作製されているが、他の形成可能な金属、例えば、アルミニウムなどを使用することができる。加えて、キャリア３０は、金属に限定されず、ポリマー、例えば、高精度及び精密な許容差で成形、機械加工、又は押出され得るＰＰＳなども使用されてもよい。キャリア３０は、一対の離間したレール３２と、キャリア３０に沿って複数の開口部３６を画定する、レール３２間に延在する複数のクロス部材３４と、を含む。

キャリア３０は、概ね平らであり、キャリア２０の全長に沿って延在する一対の側面レール３２と、開口部３６を画定する、側面レール３２間に延在する複数のクロス部材部分３４と、を含む。図９に最も良く示されるように、側面レール３２は、側面レール３２の全長に沿って形成されたリブ３３を含み、それにより、キャリア３０のその長さに沿った変形及び曲げを防ぐための補強支持がキャリア３０に提供される。また、各クロス部材部分３４の中には、図８及び９に例解されるように、突出部３５が形成されている。クロス部材部分３４内に形成された突出部３５は、キャリア２０にわたって追加の補強態様を提供し、側面レール３２に沿って形成されたリブ３３と共に、キャリア３０全体上の一貫性のある平面を維持し、キャリア３０が、あらゆる他の様式で曲がるか、反る若しくはねじれるか、又は変形する傾向を最小限に抑える。

レール３２及びクロス部材３４は、キャリア３０内に形成された複数の開口部３６を画定し、キャリア３０内の開口部３６の位置は、フレーム２０内に形成された開口部２２の同じ概略位置に対応する。加えて、開口部３６に向かって延在するクロス部材３４内に形成された耳部３８はまた、フレーム２０内に形成された耳部２６と位置合わせされる。開孔３９が、キャリア３０の各耳部３８内に形成され、示される実施形態では、開孔３９は、中心軸を有する円形状を有する。耳部３８内に形成された開孔３９の中心軸は、フレーム２０とキャリア３０が、論じられるように、共に動作可能に接続されると、フレーム２０の耳部２６内に形成された開孔２７の中心軸と位置合わせされる。

図１０に最も良く描写されるように、フレーム２０は、キャリア３０がフレーム２０内に一体的に埋め込まれる成形、別名インサート成形として知られている成形によって形成される。これは、本質的に、第２の内部金属型の骨格又は他の剛性／硬い内部骨格構造を有するプラスチック成形部分を作り出す。形成中、キャリア３０は、平板原料から基本的な矩形形状に型押し加工及び形成され、その形状は、側面レール３２及びクロス部材３４にリブ３３、３５を含む。型押し加工及び形成された構成要素は、成形される構成要素に典型的なある特定の不完全性の改善をもたらす。これに関して、キャリア３０が金属から型押し加工及び形成されるという事実に起因して、フレーム２０の成形プロセス中、収縮差と共に歪み及び水分吸収の影響が、キャリア３０で取り除かれる。型押し加工中、開口部３６及び耳部３８内に形成された開孔３９は、精密に位置合わせされ、開口部３６と開孔３９との間、及びキャリア３０の全長に沿う開口部３６から開口部３６までの真位置が維持される。このプロセスは、成形と比較してより精密な部分を作り出す。

一旦、フレーム２０及びキャリア３０が作り出されると、すなわち、フレーム２０が、キャリア３０の周りに成形されると、キャリア３０が内部に成形された完成したフレーム２０は、フレーム２０の開口部２２と位置合わせされたキャリア３０内に開口部３６を含む。加えて、キャリア３０の耳部３８内に形成された開孔３９は、フレーム２０の耳部２６内の開孔２７と位置合わせされる。この配置では、開孔３９が、キャリア３０の耳部３８内に形成されている。キャリア３０の耳部３８内に形成された開孔３９全体は、フレーム２０の耳部２６内に形成された開孔２７を通じて露出される。すなわち、フレーム２０の耳部２６内の開孔２７は、したがって、キャリア３０の耳部３８内の開孔３９よりも大きい。この場合、キャリア３０の耳部３８内に形成された開孔３９全体がアクセス可能である。換言すれば、キャリア３０の耳部３８内に形成された開孔３９は、フレーム２０のあらゆる部分によって遮断又は阻止されない。

コネクタアセンブリ１００は、少なくとも１つのコネクタモジュール６０を更に含む。コネクタモジュール６０は、一般に成形によって絶縁材料から形成される筐体６２を更に含む。筐体６２は、基部６４と、基部６４から第１の方向に延在する実装部分６５と、基部６４から第２の方向に延在するフード６６と、を含む。複数の伝導性端子８０が筐体６２内に保持され、各端子は、本体８２から延在する尾部８６及び本体８２から別の方向に延在する接触子８４を有する本体８２を含む。各端子８０は、インサート成形又はプレス嵌めによって、筐体６２内に固定される。端子８０の本体８２は、筐体６２の基部６４内に固定される。尾部８６は、筐体６２の実装部分６５から延在し、接触子８４は、筐体６２のフード６６内に延在する。フード６６は、嵌合コネクタ（図示せず）に協働的に接続するように構成される。フランジが、筐体６２の基部６４の周りに形成されており、フレーム２０の各ベイ２８の各開口部２２の周縁の周りに延在する縁部表面上に形成された縁部２８に係合するように構成される。

図１０〜１５に例解されるように、フレーム２０へのコネクタモジュール６０の取り付けが説明される。図１３に最も良く示されるように、コネクタモジュール６０の断面が示される。コネクタモジュール６０は、絶縁材料から形成された筐体６２を含み、複数の電気端子８０が、筐体６２の基部６４の実装部分６５内に固定される。示される実施形態では、端子８０は、アレイ状に配置され、複数のサイズの雄ブレード及びピンの類を含む。端子８０は、筐体６２のフード６６の開口部６７内に配設された接触子８４を含み、フード６６及び開口部６７は、対応するプラグコネクタ（図示せず）と嵌合するように構成される。

筐体６２の実装部分６５から延在する端子８０の尾部部分８２は、プリント回路基板（図示せず）に適合するように構成される。示される実施形態では、各端子８０の尾部８２は、回路基板内に形成された伝導性ビアと電気接続を行うために準拠区分、例えば、「針の穴（Eye of the Needle 、ＥＯＮ）」などを用いて構成される。代替の構成では、基板にはんだ付けされる回路上の孔を通って延在する直線状の尾部が使用されてもよい。位置決めボス６８が、筐体６２の実装部分６４内に形成され、そのボスは、コネクタモジュール６０をフレーム２０内に埋め込まれたキャリア３０に対して位置決めするために使用される。示される実施形態では、ボスが、円形として示されるが、他の幾何形状、例えば、四角形、三角形又は他の幾何学的形状などが、認識され得る。各ボスはまた、干渉点として機能するクラッシュリブを含んでもよい。端子８０の尾部８２の占有面積又は真位置は、各コネクタモジュール６０内の実装部分６５に形成されたボス６８を参照される。

図１１〜１２に示されるように、コネクタアセンブリ１００の一部分が例解され、フレーム２０は明瞭さのために図示されないことに留意する。フレーム２０（図示せず）へのコネクタモジュール６０の位置合わせは、キャリア３０によって決定される。換言すれば、筐体６２の基部６４内に形成された位置合わせボス６８は、キャリア３０内の開孔３９に位置合わせされ、フレーム２０から独立している。更に、キャリア３０の耳部３８内に形成された各対の開孔３９は、キャリアの個々の開口部３６間で参照又は許容され、累積的な許容差の積み重ねを解消する。尾部８２の各アレイは、キャリア３０の各開口部３６のための開孔に対して位置付けられ、参照される。尾部８２のアレイを開孔に対して参照すること、及び開孔を互いに対して参照することによって、尾部のアレイの間の許容差の積み重ねが解消される。その結果として、型押し加工プロセスにおける許容差は、成形することよりも厳密に保持され得るので、尾部８２間の変動性が、最小限にされる。

加えて、図１３に示されるように、筐体６２から延在する溶接突出部６３が、筐体６２の基部部分６４の周縁の周りに形成される。図１４に示されるように、フレーム２０は、縁部２８内に形成され、かつ開口部２２を包囲するチャネル２９を含む。チャネル２９及び溶接突出部６３は、同じ輪郭を維持し、フレーム２０へのコネクタモジュール６０の組立後、溶接突出部６３が、チャネル２９内に配設される。図１５に例解されるように、コネクタモジュール６０は、溶接突出部６３とチャネル２９との間の超音波溶接によって、フレーム２０に固定される。示されるように、溶接ツールが、周縁に沿って点Ｗに当てられ、コネクタモジュール６０全体に沿って複数の凝固接続点を提供する。示される実施形態では、超音波溶接が、フレームに対してコネクタモジュールを保持する方法として説明される。取り付けの他の方法もまた、認識され得る。そのようなものとして、接着接合、かしめ及び熱かしめ、レーザ溶接、摩擦溶接及び機械的締結具がある。

この配置で、コネクタモジュール６０は、フレーム２０に固定されるが、キャリア３０によって位置合わせが保持される。より小さな個々のコネクタモジュール６０は、生産するのがより簡単であるので、コネクタアセンブリ１００は、より優れた寸法安定性及びより優れた適合性という利点をもたらす。それらはまた、異なるコネクタモジュール６０内の異なる電気端子配置を利用する能力をもたらす。一旦、コネクタアセンブリ１００が完全に組み立てられると、アセンブリ１００全体が、制御モジュール又は他の搭載された電子デバイスの回路基板にプレス嵌めされる。コネクタアセンブリ１００の追加された剛性は、内部キャリア３０又は骨格に起因して、コネクタアセンブリ１００を制御モジュール回路基板に加圧するプロセスの助けとなる。認識され得るように、大きなヘッダ又はコネクタアセンブリ１００を用いると、各コネクタモジュール６０の尾部の全てを、制御モジュールの回路基板との電気係合に圧入するのに必要な力は、相当なものであり、このステップ中、フレームが曲がる可能性がある。追加されるキャリア３０は、加圧動作中に曲がる可能性を減らすように、追加的な剛度をもたらし、したがって、尾部８２と制御モジュール回路基板のビアとの間の適切な電気接触を確保することの助けとなる。

加えて、弾性封止（図示せず）は、フレーム２０上に据え付けられてもよい。封止は、コネクタモジュール６０へのアクセスをもたらす制御モジュールのケース又は外部筐体内におけるコネクタアセンブリと開口部との間の水分及びゴミのバリアを提供する。

一般に、プラグコネクタ及びレセプタクルレセプタが、ある特定の特徴を有するように説明されたが、図面中のコネクタがプラグ又はレセプタクル型であるかどうかの描写は、単に例示目的のために行われたことに留意されたい。したがって、ある特定のコネクタが、要望通りに、プラグ若しくはレセプタクル型又はプラグ及びレセプタクルの組み合わせであるように構成され得ることが想定される。したがって、特に記されない限り、接触子がレセプタクル又はプラグであるかどうかの判断は、限定されることを意図されない。例えば、上、下、前、及び後などの方向は、任意的なものであり、示される実施形態のより明確な理解を提供するために使用されることにも留意されたい。

上述した例解される実施形態の非常に多くの修正、例えば、本明細書に個別に開示又は特許請求される本明細書に開示される特徴の組み合わせを含む、明示的には、かかる特徴の追加的な組み合わせ、又は代わりに他の種類の接触子アレイコネクタを含む、圧縮コネクタアセンブリ及び／又はその構成要素の多数の変形並びに修正などが存在し、それは、当業者に容易に明らかになることが理解される。また、材料及び構成においても多数の可能な変形が存在する。

Claims (14)

1. 筐体を含むコネクタモジュールであって、複数の端子が前記筐体内に保持され、該筐体がボスを更に含む、コネクタモジュールと、
   一対の側面部分を含むキャリアであって、該キャリアが、前記側面部分を接続し、かつ開口部を画定するクロス部材を更に含み、開孔が、クロス部材内に形成される、キャリアと、
   該キャリアを固定するように構成されたフレームであって、前記キャリア内に形成された前記開口部に対応する第２の開口部を有する、フレームと、を備え、
   前記コネクタモジュールが、前記フレームに取り付けられ、前記筐体の一部分が、前記開口部内に延在し、前記筐体上に形成された前記ボスが、前記キャリアの前記クロス部材内に形成された前記開孔に係合して、前記コネクタモジュールを前記フレームに位置合わせする、コネクタ。
2. 前記フレームが、前記キャリアの周りに成形される、請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記クロス部材が、前記開口部に向かって延在する耳部を含み、前記開孔が、前記耳部内に形成される、請求項１に記載のコネクタ。
4. 前記キャリアが、前記フレームの材料よりも硬い材料から作製される、請求項１に記載のコネクタ。
5. 前記キャリアが、鋼から作製される、請求項４に記載のコネクタ。
6. 前記コネクタモジュールが、前記フレームに溶接される、請求項１に記載のコネクタ。
7. チャネルが、前記開口部を包囲する前記フレーム内に形成され、突出部が、前記チャネルに対応する前記コネクタの前記筐体上に形成され、前記突出部が、前記チャネル内に受容されるように構成され、前記突出部が、前記チャネルに溶接される、請求項６に記載のコネクタ。
8. 前記キャリアが、補強リブを含む、請求項１に記載のコネクタ。
9. 前記補強リブが、前記側面部分上に形成される、請求項８に記載のコネクタ。
10. 前記補強リブが、前記クロス部材上に形成される、請求項９に記載のコネクタ。
11. 前記端子が、プレス嵌め尾部を有する、請求項１に記載のコネクタ。
12. 前記プレス嵌め尾部が、針の穴を有する、請求項１１に記載のコネクタ。
13. 前記端子が、垂直に配置される、請求項１に記載のコネクタ。
14. 前記ボスが、円筒形である、請求項１に記載のコネクタ。

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