JP6976408B2

JP6976408B2 - 電気的な差込コネクタおよび差込コネクタシステム

Info

Publication number: JP6976408B2
Application number: JP2020504245A
Authority: JP
Inventors: ヴィットマンロルフ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2021-12-08
Anticipated expiration: 2038-07-18
Also published as: CN110892585A; EP3659214A1; JP2020528208A; DE102017213064A1; EP3659214B1; WO2019020444A1; CN110892585B; DE102017213064B4

Description

発明の分野
本発明は、電気的な差込コネクタおよび差込コネクタシステムに関する。

背景技術
電気的な差込コネクタおよび差込コネクタシステムの従来技術において、絶縁ケーブルの線とコンタクトボディとの間の電気的な接触は、いわゆる圧接技術（英語：insulation displacement contact）により知られている。この場合、差込コネクタのコンタクトボディとのケーブルまたはケーブルの線の電気的なかつ機械的な接続は、圧着に代わって刃挟み要素によってもたらされるまたは形成される。この刃挟み要素は、その間にスリットを形成する、相互に対向する刃の対によって形成されている。スリットは、一方の側へ向けて開いている。したがって、刃の対が、ケーブル用の収容開口を形成する。刃の対は、たとえば収容開口へ向けて広くなる幅を有する１つまたは複数のスリット付きの舌片によって形成されてもよい。ケーブルは、このスリットに圧入される。その際、スリットの第１の部分で、通常は、ケーブルの絶縁体が切断される、または塗装層の場合にはこれが削り取られる。この場合、最終位置で、ワイヤは、スリットの狭い箇所に位置し、その際、高い垂直力によって電気的に舌片または刃に接触される。

そのような差込コネクタは、独国特許出願公開第４４１３９７７号明細書において公知である。

発明の開示
本発明は、たとえばケーブルの曲げまたは振動荷重によってケーブルが動くとき、接触箇所において微細な動きが生じるおそれがあり、これが接触箇所の摩耗ひいては耐用期間の短縮を招いてしまうという認識から出発する。ここでは、スリット方向での動きが特に問題である。というのも、そこでは外側の動きに対抗する力が比較的小さいからである。

したがって、差込コネクタにおけるケーブルの運動荷重が増加しても、長期にわたって確実に電気的に接触されている、圧接技術を用いた差込コネクタを提供するという要望が生じることがある。

発明の利点
この要望は、独立請求項に記載の本発明の対象によって満たすことができる。本発明の好ましい形態は、従属請求項に記載されている。

本願の範囲では、特に明記しない限り、「含む」という用語と「有する」という用語とは、同義的に用いられる。

本発明の第１の形態によれば、対応コンタクトに電気的に接触するためのコンタクトボディを備える電気的な差込コネクタが提案される。コンタクトボディは、対応コンタクトに電気的に接触するための接触部分と、ケーブルに電気的にかつ機械的に接触するための接続領域とを有する。接続領域は、軸方向を規定する長手軸線に沿って延在する。接続領域には、２つの刃挟み要素が配置されており、刃挟み要素は、それぞれ相互に対向する２つの刃を有する。相互に対向する刃は、刃の対を形成する。刃挟み要素の２つの刃は、それぞれケーブル用の、長手軸線を横切る方向で外向きの収容開口を画定し、両方の刃挟み要素の両方の収容開口は、互いに対して長手軸線を中心に所定の角度だけ回動した位置にあり、この角度は、４０°〜１４０°の範囲にある。

換言すると、両方の刃挟み要素は、これらの刃挟み要素の収容開口において相互に平行に方向付けられておらず、互いに対して回動した位置にある。

これにより、単一の刃挟み要素ではなく２つの刃挟み要素が設けられているので、好ましくは容易に、ケーブルがより良好にかつより確実に保持されるようになる。さらに、両方の刃挟み要素は、長手軸線周りに見て互いに対して回動した位置にある。これにより、たとえば熱荷重および／または振動荷重によるケーブルとコンタクトとの相対運動をより良好に吸収することができ、これにより、差込コネクタとケーブルとの間の電気的な接続を著しく長持ちさせることが可能である。

差込コネクタは、たとえば金属板から製造されてもよい。

接続領域は、接触部分にたとえば直接に続いてもよい。しかも、接続領域は、専ら間接的に、たとえば接触部分と接続領域との間に配置されたネック領域を介して、接触部分に結合されてもよい。

接続領域は、たとえば接触部分のハウジングまで延在してもよい。しかも、別の形態では、接続領域は、一方の刃挟み要素から他方の刃挟み要素までにだけ延在してもよい。長手軸線は、たとえば電気的な差込コネクタ全体の長手軸線であってもよい。この場合、接触部分と接続領域とは、長手軸線に沿って延在する。

しかも、接続領域は、接触部分に対して傾斜して配置されてもよく、たとえば３０°〜１５０°折り曲げて、たとえば９０°折り曲げて配置されてもよい。この場合、長手軸線は、接触部分の別の長手軸線に対して同一でないどころか平行ですらない。それにもかかわらず、そのような折り曲げられた場合でも本発明の機能性は維持される。

長手軸線（接続領域の）は、たとえば、両方の刃挟み要素に挿入されるべきケーブルが組付け状態で軸に沿って延在するところの軸に相当してもよい。

接続領域が一体的に形成されていることにより、好ましくは、差込コネクタが接続領域で特に安定して構成されているようになる。これにより、耐用期間が延ばされる。したがって、接続領域をその上特に簡単にかつ低コストで作製することができる。

電気的な差込コネクタが一体的に形成されていることにより、好ましくは、差込コネクタが総じて特に安定して構成されているようになる。これにより、差込コネクタの耐用期間が延ばされる。さらに、差込コネクタを特に簡単にかつ低コストで製造することができる。

電気的な差込コネクタが打抜き曲げ部品として製造されていることにより、差込コネクタを特に低コストで製造することができる。たとえば、差込コネクタは、薄い金属板から製造されてもよい。

２つの刃挟み要素が軸方向に相互に離間していることにより、好ましくは、ケーブルを特に容易に、互いに対して回動した位置にあるこれらの刃挟み要素の間に挿入することができるようになる。これにより、たとえば前処理に際して実装プロセスを容易化することができ、これにより、コストが低下する。

２つの刃挟み要素の間の軸方向の距離が、両方の刃挟み要素の刃の対の間の幅のうちの小さい方の少なくとも５倍になることにより、好ましくは、ケーブルの実装プロセスが特に大幅に簡単化される。この場合、この距離は、剛体の線を有する剛体のケーブルを容易に両方の刃挟み要素に通す、または刃挟み要素の収容開口に通すこともできる程度に十分に大きい。

本発明の第２の形態によれば、差込コネクタシステムが提案される。この差込コネクタシステムは、上述のような電気的な差込コネクタと、導電線と線を囲繞する絶縁被覆とを有するケーブルと、を備え、ケーブルは、接続領域において、両方の刃挟み要素に挿入されていて、そこでそれぞれ電気的に接触されているとともに機械的に保持されている。

提案された差込コネクタシステムは、電気的な接触が常に保証されているので、熱荷重および振動荷重に対して特に頑丈で安定している。両方の刃挟み要素の互いに対して回動した位置によって、振動の振幅が刃挟み要素に対して平行な場合には、ケーブルは、それほど容易には差込コネクタから取り外すことができない。というのもこの場合、同時に特に良好に他の刃挟み要素の刃に対して押し付けられるからである。

ケーブルは、電線として、たとえば銅、アルミニウム、鉄またはこれらの金属の合金を含む金属からなる剛体のワイヤを有してもよい。線は、複数の個々のリッツ線から形成されてもよく、これにより、線は、延在方向を横切る方向に見て、いくぶんか柔軟で曲がりやすい。

絶縁被覆は、たとえば電気絶縁性プラスチックからなってもよい。絶縁被覆は、線が絶縁被覆に対して相対的に少なくともわずかに動くことができるように、線の周りに設置されてもよい。しかも、絶縁被覆は、たとえば電気コイルを製造するためのワイヤの場合のように、ある種の塗料として、電線に塗布されてもよい。

ケーブルが両方の刃挟み要素の両方の収容開口に挿入されており、これにより各刃挟み要素のうちの１つのそれぞれ少なくとも１つの刃がケーブルの絶縁被覆を線まで切断して、線に電気的に接触されることにより、好ましくは、線と差込コネクタとの間の特に確実な電気接触がもたらされる。したがって、差込コネクタシステムを、平易にかつ手間をかけずに製造することができる。というのも、差込コネクタの実装前にケーブルの絶縁体を剥離しなくてもよいからである。好ましくは、圧着プロセスおよびその品質監視を省略することもできる。絶縁被覆に切り込みを入れることにより、ケーブルは、その上同時に好ましくは軸方向に沿って、一方では絶縁被覆および／または線と他方では刃との間の形状接続によって固定されている。したがって、簡単にかつ簡単で極めて低コストに、長持ちする確実な接触を形成することができる。特に、アルミニウムを有する線では、線の食い込みによって、コネクタの製造時に導電性不良の酸化アルミニウム層を切断することができる。

本発明のさらなる特徴および利点は、当業者には、添付の図面を参照して、例示的な実施形態の以下の説明において明らかである。ただし、この実施形態は、本発明を制限するものと解釈されるべきではない。

従来技術による差込コネクタの概略図を示す。本発明に係る差込コネクタの概略斜視図を示す。ケーブルの組付け時の第１の状態で、本発明に係る差込コネクタシステムの概略斜視図を示す。ケーブルの組付けが終了した後の第２の状態で、本発明に係る差込コネクタシステムの概略斜視図を示す。

図１は、従来技術における圧接技術による電気的な差込コネクタ１を示している。電気的な差込コネクタ１は、ここでは図示されていない対応コンタクトに電気的に接触するためのコンタクトボディ２を有する。コンタクトボディ２は、対応コンタクトに電気的に接触するための接触部分３と、ここでは図示されていないケーブルに電気的にかつ機械的に接触するための接続領域４とを有する。接続領域４は、長手軸線Ａに沿って延在し、この場合、長手軸線Ａは、軸方向を規定する。長手軸線Ａを横切る方向、すなわち垂直の方向は、径方向と称されてもよい。

接続領域４には、第１の刃挟み要素１０が配置されている。第１の刃挟み要素１０は、相互に対向する２つの刃１１ａ，１１ｂを有する。第１の刃挟み要素１０の２つの刃１１ａ，１１ｂは、長手軸線Ａを横切る方向に、ここでは図示されていないケーブルを収容するための第１の収容開口１２を画定し、この場合、第１の収容開口１２は、外向きである。「外向き」という用語は、ここでは、長手軸線から離反する方向、つまり径方向と解される。

ここでは図示されていないケーブルを、ケーブルの導電線を囲繞する絶縁被覆とともに、２つの刃１１ａ，１１ｂの間に挿入することができる。収容開口１２は、開放側からこの収容開口の第１の基部１４へ向けて（つまり図面では上から下へ）先細りになっている。これにより、絶縁被覆は、刃１１ａ，１１ｂのうちの少なくとも１つによって切れ目が入れられて切断されるので、これらの刃１１ａ，１１ｂは、導電線に電気的に接触することができる。

ただし、図示の差込コネクタ１には、単一の刃挟み要素１０しか設けられていない。たとえば熱荷重または振動によってケーブルが動くと、ここでは図示されていないケーブルが図面において上方へ、収容開口１２の方へ動いて、次いで、電気的なかつ／または機械的なコンタクトが失われることが起こり得る。

図２は、本発明に係る差込コネクタ１の一実施形態を示している。差込コネクタ１の接続領域４は、長手軸線Ａに沿って延在し、この場合、長手軸線Ａは、軸方向を規定する。長手軸線Ａを横切る方向、すなわち垂直の方向は、径方向と称されてもよい。図示の実施形態では、接触部分３と接続領域４とは、長手軸線Ａに沿って見て直接に連続して配置されている。接触部分３および接続領域４の両方は、長手軸線Ａに沿って延在する。

この場合、接続領域４には、２つの刃挟み要素１０，２０、つまり第１の刃挟み要素１０および第２の刃挟み要素２０が配置されている。これら両方の刃挟み要素１０，２０は、軸方向に相互に離間しており、この場合、これらの刃挟み要素１０，２０の間に距離Ｄが存在する。両方の刃挟み要素１０，２０は、中間要素１３を介して相互に結合されている。ここでは、中間要素１３は、長手軸線Ａに対して平行に延在する。この場合、中間要素１３は、たとえば金属板ストリップとして構成されてもよい。中間要素１３は、舌片の形態で構成されてもよい。両方の収容開口１２，２２は、長手軸線Ａに沿って見て、少なくとも部分的に相互に整合するように構成されてもよいので、ケーブルの組付け状態では、ケーブルは、長手軸線Ａに対して平行な方向に真っ直ぐに、つまり長手軸線Ａを横切る方向に曲がることなく延在することができる。

第１の刃挟み要素１０は、相互に対向する２つの刃１１ａ，１１ｂを有し、第２の刃挟み要素２０もまた相互に対向する２つの刃２１ａ，２１ｂを有する。第１の刃挟み要素１０の２つの刃１１ａ，１１ｂは、長手軸線Ａを横切る方向に、ここでは図示されていないケーブル（図３ａおよび図３ｂ参照）を収容するための第１の収容開口１２を画定し、この場合、第１の収容開口１２は、外向きであり、図面では上向きである。同様に、第２の刃挟み要素２０の２つの刃２１ａ，２１ｂは、長手軸線Ａを横切る方向に、同一のここでは図示されていないケーブルを収容するための第２の収容開口２２を画定し、この場合、第２の収容開口２２も、外向きであり、図２では左向きである。したがって、両方の刃挟み要素１０，２０の両方の収容開口１２，２２は、長手軸線Ａを中心に所定の角度αだけ互いに対して回動した位置にある。本実施形態では、角度αは、９０°である。角度αは、２０°〜１６０°、好ましくは４０°〜１４０°、その上特に好ましくは６０°〜１２０°の範囲にあってもよい。両方の刃挟み要素１０，２０の両方の収容開口１２，２２のこの非平行な方向付けにより、図示されていないケーブルが動くとき、これらの収容開口１２，２２のうちの１つの方向に沿ってケーブルが動くときにケーブルと刃１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂとの間の接触箇所で摩耗が高まることが阻止される。好ましくは、ケーブルが一方向に沿って動くときに同時に両方の刃挟み要素１０，２０から外へ滑落し得ること、または電気的な接触が失われることも阻止される。

第１の収容開口１２は、第１の基部１４から収容開口１２の開口まで外向きに延在する第１の高さＨ１を有する。第１の基部１４は、図示の実施形態では、ケーブルが挿入される第１の収容開口１２の外向きの開口から最も離れた点である。同様に、第２の収容開口２２は、第２の高さＨ２と第２の基部２４とを有する。

第１の収容開口１２は、第１の幅Ｂ１を有する。この第１の幅Ｂ１は、図示の実施形態では、第１の刃挟み要素１０の、組付けが完了したケーブルが固定されている部分における両方の刃１１ａ，１１ｂの間の距離によって規定される。図示の実施形態では、収容開口１２は、異なる２つの領域を有し、１つは、外向きに開いた挿入領域であり、挿入領域は、大きな幅を有し、ある種の挿入ホッパとして働く。これに、内向きに（つまり長手軸線Ａへ向けて）切断領域が続く。この切断領域では、幅が大きく減少するので、ここでは刃１１ａ，１１ｂは、挿入されたケーブルの絶縁被覆を切断することができ、ケーブルに食い込むので、ケーブルは、電気的に接触されるとともに、機械的に保持される。図示の実施形態では、刃１１ａ，１１ｂは、この切断領域で、相互に略平行に延在し、収容開口１２の第１の基部１４で内向きにＵ字形に終端する。したがって、第１の幅Ｂ１は、切断領域で決定される。刃１１ａ，１１ｂが切断領域内で平行に延在しない場合には、第１の幅Ｂ１を決定するために、切断領域における幅の平均が形成される。同様に、第２の収容開口２２は、第２の幅Ｂ２を有する。

２つの刃挟み要素１０，２０の間の軸方向の距離Ｄは、両方の刃挟み要素１０，２０の刃の対１１ａ，１１ｂ；２１ａ，２１ｂの間の幅Ｂ１，Ｂ２のうちの小さい方の少なくとも３倍、好ましくは少なくとも５倍、その上特に好ましくは少なくとも７倍であってもよい。距離Ｄは、両方の刃挟み要素１０，２０の刃の対１１ａ，１１ｂ；２１ａ，２１ｂの間の幅Ｂ１，Ｂ２のうちの小さい方のたとえば最大で１００倍、好ましくは最大で３０倍、その上特に好ましくは最大で１０倍であってもよい。

両方の刃挟み要素１０，２０を有する接続領域４は、一体的に作製することができる。接続領域４は、たとえば打抜き曲げ部品として作製することができる。材料として、接続領域４は、金属板から形成されてもよい。図示の実施形態では、接続領域４は、接触領域３のハウジングまで延在し、そのハウジング内に、たとえば、ここでは図示されていない対応コンタクトを挿入することができる。ただし少なくとも、接続領域４は、両方の刃挟み要素１０，２０の間を延在するものであって、この場合、両方の刃挟み要素１０，２０と中間要素１３とを含む。

差込コネクタ１のコンタクトボディ２と接触領域３と接続領域４とを一体的に製造することも可能である。差込コネクタ１は、たとえば、打抜き曲げ部品として製造することができる。材料として、差込コネクタ１は、金属板から形成されてもよい。

ここに図示されていない対応コンタクトは、たとえば多極コネクタのピンまたはブレードであってもよく、たとえば差込コネクタ１のコンタクトボディ２に差し込むことができる。しかも、対応コンタクトは、たとえば、コンタクトボディ２の一端が圧入接続ピンとして圧入される、プリント基板のスルーホールであってもよい。

もちろん原則として、接続領域４は、接触部分３に対して傾斜して配置されてもよく、たとえば３０°〜１５０°折り曲げて、たとえば４５°または６０°または９０°または１０５°または１２０°または１３５°折り曲げて配置されてもよい。ここでは図示されていないケースでは、長手軸線Ａは、接触部分３の別の長手軸線に対して同一に延在しないどころか平行に延在しない。それにもかかわらず、そのような折り曲げられたケースでも、発明の機能性は維持される。長手軸線Ａ（接続領域４の）は、たとえば、両方の刃挟み要素１０，２０に挿入されるべきケーブル３０が組付け状態で軸線に沿って延在するところの軸線に相当するものであってもよい（図３ｂ参照）。

図３ａは、差込コネクタシステム１００を組付け時の第１の状態で示している。この場合、差込コネクタシステム１００は、たとえば図２に示されているように、差込コネクタ１を有する。さらに、導電線３２と、導電線３２を囲繞する絶縁被覆３１とを有するケーブル３０が設けられている。ケーブル３０は、好ましくは径方向内向きに両方の収容開口１２，２２に挿入されることにより、両方の刃挟み要素１０，２０に組み付けられる。

図３ｂは、差込コネクタシステム１００の第２の状態を示している。ここでは、ケーブル３０は、接続領域４において、両方の刃挟み要素１０，２０に挿入されていて、そこでそれぞれ電気的に接触されているとともに機械的に保持されている。両方の収容開口１２，２２がケーブル３０の延在方向に見て相互に整合しているので、ケーブルは、長手軸線Ａに対して平行に延在する。

この場合、各刃挟み要素１０，２０のそれぞれ少なくとも１つの刃１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂが、ケーブル３０の絶縁被覆３１を線３２まで切断し、線３２に電気的に接触する。線３２は、たとえば複数の導電性のリッツ線から形成されてもよい。

しかも、線３２は、単一の導電線からなってもよく、絶縁被覆３１は、単一の線よりも数桁不良に電流を伝達する塗装として構成されてもよい。

両方の刃の対１１ａ，１１ｂ；２１ａ，２１ｂの高さは、線３２の直径の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５％、その上特に好ましくは少なくとも１００％である。この高さは、各々の基部１４，２４から、収容開口１２，２２の挿入ホッパを形成するために刃１１ａ，１１ｂまたは２１ａ，２１ｂが相互に離間している部分まで延在する距離と解される。

Claims

対応コンタクトに電気的に接触するためのコンタクトボディ（２）を備える電気的な差込コネクタであって、
前記コンタクトボディ（２）は、
前記対応コンタクトに電気的に接触するための接触部分（３）と、
ケーブル（３０）に電気的にかつ機械的に接触するための接続領域（４）と、を有し、
前記接続領域（４）は、軸方向を規定する長手軸線（Ａ）に沿って延在し、
前記接続領域（４）には、２つの刃挟み要素（１０，２０）が配置されており、該刃挟み要素（１０，２０）は、それぞれ相互に対向する２つの刃（１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ）を有し、
前記刃挟み要素（１０，２０）の２つの前記刃（１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ）は、それぞれ前記ケーブル（３０）用の、前記長手軸線を横切る方向で外向きの収容開口（１２，２２）を画定し、
両方の前記刃挟み要素（１０，２０）の両方の前記収容開口（１２，２２）は、互いに対して前記長手軸線（Ａ）を中心に所定の角度（α）だけ回動した位置にあり、
前記角度（α）は、４０°〜１４０°の範囲にあり、
２つの前記刃挟み要素（１０，２０）は、軸方向に相互に離間しており、
両方の前記刃挟み要素（１０，２０）は、両方の前記収容開口（１２，２２）に挿入された前記ケーブル（３０）が前記接続領域（４）の前記長手軸線（Ａ）に沿って延在するように形成されている、
電気的な差込コネクタ。
前記接続領域（４）は、一体的に形成されている、請求項１記載の電気的な差込コネクタ。
前記電気的な差込コネクタ（１）は、一体的に形成されている、請求項１または２記載の電気的な差込コネクタ。
前記電気的な差込コネクタ（１）は、打抜き曲げ部品として製造されている、請求項１または２記載の電気的な差込コネクタ。
前記２つの刃挟み要素（１０，２０）の間の軸方向の距離（Ｄ）は、両方の前記刃挟み要素（１０，２０）の前記刃の対（１１ａ，１１ｂ；２１ａ，２１ｂ）の間の幅（Ｂ１，Ｂ２）のうちの小さい方の少なくとも５倍である、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気的な差込コネクタ。
差込コネクタシステムであって、
請求項１から５までのいずれか１項記載の電気的な差込コネクタ（１）と、
導電線（３２）と、該導電線（３２）を囲繞する絶縁被覆（３１）とを有するケーブル（３０）と、を備え、
前記ケーブル（３０）は、前記接続領域（４）において、両方の前記刃挟み要素（１０，２０）に挿入されていてそれぞれに電気的に接触されているとともに機械的に保持されている、差込コネクタシステム。
前記ケーブル（３０）は、両方の前記刃挟み要素（１０，２０）の両方の前記収容開口（１２，２２）に挿入されていて、各前記刃挟み要素（１０，２０）のそれぞれ少なくとも１つの刃（１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ）は、前記ケーブル（３０）の前記絶縁被覆（３１）を前記導電線（３２）まで切断し、該導電線（３２）に電気的に接触する、請求項６記載の差込コネクタシステム。