JP7022939B2 - 端子台、および、これを備えた電気機器 - Google Patents

Description

本開示は、回路基板に実装される端子台、および、これを備えた電気機器に関する。

従来、特許文献１には、外部コネクタが接続される第１接続部と、回路基板に接続される第２接続部と、第１接続部よりも第２接続部側に設けられた把持部とを有するアース端子、および、導電性を有する材料で形成されていると共に、把持部に把持されかつ把持部に沿って移動可能に構成された導電部材を備えた端子構造が記載されている。この端子構造では、把持部に沿って移動可能に構成された導電部材として、回路ケースにシールド部材を固定するためのねじを用いている。この構成によれば、外部コネクタが第１接続部に接続する際にアース端子に作用する力の一部を導電部材であるねじに把持部を介して支持させることができ、その結果、第２接続部と回路基板との接続部に伝達される上記の力が緩和されて上記接続部に生じる応力を緩和することができると記載されている。

特開２０１５－１４６２９２号公報

上記特許文献１に記載の端子構造では、アース端子の回路基板との接続部に生じる応力を緩和するために、外部コネクタと回路基板を電気的に接続するために必要な部材以外の導電部材を用いる構成となっている。

本開示の目的は、回路基板に実装される端子台において、電気ケーブルを回路基板と電気的に接続する導電体と回路基板との接続部に生じる応力を緩和することである。

本開示に係る端子台は、第１孔及び第２孔を有する絶縁性の収容体と、収容体に収容され、第１孔から収容体の内部に挿入された電気ケーブルを保持する電線保持部を有する第１導電体と、収容体に収容され、端部が第２孔から収容体の外部に突出して回路基板に接続される第２導電体と、収容体の内部に収容され、第１導電体と第２導電体とを電気的及び機械的に接続する、弾性を有する接続片と、を備える。

本開示に係る端子台によれば、電気ケーブルを回路基板と電気的に接続する導電体と回路基板との接続部に生じる応力を緩和することができる。

本開示の一実施形態である端子台が回路基板に実装された状態を示す斜視図である。 図１に示した端子台の分解斜視図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 図１中のＢ－Ｂ線断面図である。 本実施形態の端子台において端子ボックスを構成するカバー部材を取り除いた状態で示す斜視図である。 第１導電体と第２導電体とを分解した状態で示す斜視図である。 端子台を構成する端子ボックスの下面を示す図である。

以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、本開示の一実施形態である端子台１０が回路基板１に実装された状態を示す斜視図である。図２は、図１に示した端子台１０の分解斜視図である。図１及び図２（他図でも同様）において、説明の便宜上、端子台１０の幅方向を矢印Ｘで示し、端子台１０の前後方向を矢印Ｙで示し、端子台１０の高さ方向を矢印Ｚで示している。これらの３方向は互いに直交する。また、図３は図１中のＡ－Ａ線断面図であり、図４は図１中のＢ－Ｂ線断面図である。

図１ないし図４に示すように、端子ボックス１２を備える。端子ボックス１２は、絶縁性の収容体であり、例えば、絶縁性の樹脂材料によって形成されている。端子ボックス１２の内部に、第１導電体１４と、第２導電体１６とが収容されている。本実施形態では、各２つの第１導電体１４及び第２導電体１６が設けられている。

端子ボックス１２は、カバー部材１２ａと基台１２ｂとによって構成される。カバー部材１２ａは、下方に開口すると共に上部が閉じた略立方体状の形状をなしている。カバー部材１２ａの前壁面１８の上部には複数対のケーブル挿入孔（第１孔）２０が形成されている。本実施形態では、２対で計４つのケーブル挿入孔２０が幅方向Ｘに並んで形成されている。図１および図２には、１本の電気ケーブル２のみが示されるが、電気ケーブル２は各ケーブル挿入孔２０にそれぞれ挿入されて端子台１０に接続される。各ケーブル挿入孔２０は、カバー部材１２ａの内部に形成される空間２２まで貫通して前後方向Ｙに沿って形成されている。なお、ケーブル挿入孔２０の数は、２対に限定されるものではなく、１対であってもよいし、３対以上であってもよい。

電気ケーブル２は、例えば、銅線からなる芯体３と、芯体３の周囲を被覆する絶縁皮膜４を有する。電気ケーブル２において端子台１０に接続される一端部は、絶縁皮膜４が剥ぎ取られて芯体３が露出した状態になっている。

図３に示すように、端子ボックス１２を構成するカバー部材１２ａの内部には、空間２２が形成されている。本実施形態では、カバー部材１２ａの内部の空間２２は，側方視で略台形状をなしている。このような空間２２を画定する内壁面の前方側面２４ａおよび後方側面２４ｂが第１導電体１４の前端部および後端部に近接または当接して配置される。これにより、端子台１０の内部において、第１導電体１４の前後方向Ｙの移動が規制されて位置決めされるようになっている。

端子ボックス１２を構成する基台１２ｂは、図２に示すように、底板部２６と、底板部２６上に突設された２つの取付部３０とを有する。底板部２６は、上面視で長方形状をなす平板状に形成されている。底板部２６の下面は、４つの突起２８が突設されている。突起２８の先端は円錐台状に形成されている。

取付部３０は、底板部２６と一体に形成されている。取付部３０は、扁平な直方体状をなし、前後方向Ｙに延在して設けられている。取付部３０の上端部には、溝３２が前後方向Ｙに延在して形成されている。溝３２は、第１導電体１４を取り付けるための凹部である。本実施形態では、２対のケーブル挿入孔２０に対応して２つの取付部３０が幅方向Ｘに間隔をあけて配置されている。

取付部３０において前後方向Ｙの中央部には、側面視で長方形状をなす切欠部３４が形成されている。切欠部３４の底面は、溝３２の底面よりも低い位置となっている。

基台１２ｂの底板部２６には、取付部３０の幅方向一方側面に隣接して２つの貫通孔（第２孔）２９が前後方向Ｙに離れて形成されている。貫通孔２９は、各取付部３０に対応して形成されているため、計４つの貫通孔２９が形成されている。本実施形態では、これらの貫通孔２９は、高さ方句Ｚから見て長方形状の穴として形成されている。これらの貫通孔２９は、第２導電体１６の接続脚部６４の下端部を挿通するために設けられている。

次に、図５および図６を参照して、第１導電体１４および第２導電体１６について説明する。図５は、本実施形態の端子台１０において端子ボックス１２を構成するカバー部材１２ａを取り除いた状態で示す斜視図である。図６は、第１導電体１４と第２導電体１６とを分解した状態で示す斜視図である。

図５および図６に示すように、第１導電体１４は、例えば、銅板等の金属板を打ち抜き加工したものを曲げ加工して形成される。第１導電体１４は、略Ｕ字状に曲がった下端部４０を有するとともに、下端部４０から互いに平行に立ち上がった一対の側壁部４２を有する。下端部４０の幅Ｗは、底板部２６の取付部３０に形成された溝３２の幅よりも僅かに大きく形成されている。これにより、取付部３０の溝３２に下端部４０を圧入することによって、第１導電体１４が取付部３０に取り付けられるようになっている。

一対の側壁部４２の上端部は、それぞれ外側に円弧状に湾曲して張り出すように曲げられている。また、一対の側壁部４２の中央部は開口部４６がそれぞれ形成されている。この開口部４６を形成するために打ち抜かれた金属片４８は基端部が開口部４６の前方上部につながった状態とされている。そして、この金属片４８は、側壁部４２から幅方向外側へ張り出すように曲げられ、かつ、前方側に位置する基端部４８ａから後方側へ上り傾斜した向きで延在している。

金属片４８の上端部４８ｂは、側面視で略円弧状をなすように下方へ曲げられている。このような形状を有する金属片４８の上端部４８ｂは、金属片４８自身が有する弾性によって、後述するように端子台１０に挿入された電気ケーブル２の芯体３を側壁部４２の上端部４４の下面に圧接させて保持する機能を有する。これにより、電気ケーブル２の芯体３が第１導電体１４と確実に電気的に接続されるとともに、芯体３が上端部４４と金属片４８との間に挟持されることで電気ケーブル２が第１導電体１４と機械的に接続されるようになっている。よって、本実施形態では、上端部４４と金属片４８とで第１導電体１４の電線保持部が構成されている。

第１導電体１４の側壁部４２の前端部５０は、幅方向Ｘの外側にそれぞれ曲げられて、その上部が前方から後方へ上り傾斜した傾斜面５０ａをなすとともに、その下部が高さ方向Ｚに沿った面となっている。このように形成された前端部５０は、側壁部４２の強度を増大させる補強機能を有するとともに、カバー部材１２ａ内の空間２２の内壁面に当接して第１導電体１４の取付状態を安定して維持する機能を有する。

図５に示すように、第１導電体１４は、下端部４０が取付部３０の溝３２に嵌め込まれて取り付けられる。このとき、第１導電体１４の下端部４０のうち取付部３０の切欠部３４に対応する中央部分が露出した状態となっている。また、この状態では、第１導電体１４の下端部４０は、切欠部３４の底面から離れた位置となっている。

図５および図６に示すように、第２導電体１６は、例えば、銅板等の金属板を細幅に打ち抜き加工したものを曲げ加工して形成される。第２導電体１６は、上端部に弾性を有する接続片６０を有する。本実施形態では、１つの第２導電体１６に２つの接続片６０が設けられている。ただし、これに限定されるのではなく、接続片６０は図６に示すものよりも前後方向Ｙに幅広の１つの接続片として構成されてもよい。

接続片６０は、前後方向Ｙから見た正面視で略Ｕ字状をなすクリップ部として形成されている。これにより、接続片６０を第１導電体１４の下端部４０に下方から嵌め込むことによって第２導電体１６が第１導電体１４に電気的および機械的に接続された状態に組み付けられる。

２つの接続片６０は連結部６２によって繋がっている。連結部６２の幅方向Ｘの一方縁部からは接続脚部６４が延出している。接続脚部６４の上端部６４ａは連結部６２に連設されており、前後方向から見た正面視でＬ字状に曲がって形成されている。すなわち、上端部６４ａは、幅方向Ｘに沿って延出してから略直角に曲がって高さ方向Ｚに沿って延びている。

接続脚部６４は、その上端部６４ａの下端から前方と後方の両側に延びてから略直角に下方に曲がって高さ方向Ｚに沿って延びている。接続脚部６４の２つの下端部６４ｂは、前後方向Ｙに離れて位置し、各先端部がテーパー状に細く形成されている。このように第２導電体１６の接続脚部６４の下端部６４ｂが２つに分かれて形成されていることで、各下端部６４ｂが半田によって回路基板１に接続されたときに第２導電体１６の固定状態を安定させることができる。

再び図２を参照すると、回路基板１は、高さ方向Ｚから見た平面視で長方形状の平板をなしている。回路基板１には、図示しない導電パターンが形成されている。また、回路基板１には、図示しない抵抗、コンデンサなどの電子部品が半田付けされて配置されている。さらに、回路基板１には、図示しない発光素子が実装されてもよい。このような回路基板１は、例えば、照明器具等の電気機器に組み込まれて用いられる。

回路基板１には、４つの位置決め孔５が貫通して形成されている。４つの位置決め孔５は、基台１２ｂの裏面に突設された突起２８に対応する位置に形成されている。これにより、突起２８が位置決め孔５に挿入または圧入されることによって、基台１２ｂを含む端子ボックス１２を回路基板１上に位置決めして配置することができる。

また、回路基板１には、４つの位置決め孔５で囲まれた領域に、４つの接続孔６が貫通して形成されている。接続孔６は、第２導電体１６の接続脚部６４の下端部６４ｂがほぼ隙間なく挿入される大きさ及び形状に形成されている。本実施形態では、４つの接続孔６は、端子ボックス１２の基台１２ｂの底板部２６に形成された４つの貫通孔２９に対応する位置に設けられている。

続いて、上記構成を備える端子台１０の組立、回路基板１への実装、及び、電気ケーブル２の接続について説明する。

まず、第１導電体１４に第２導電体１６を組み付ける。このとき、第２導電体１６のクリップ状の接続片６０を第１導電体１４の下端部４０に嵌め込む。これにより、接続片６０によって第１導電体１４の下端部４０が挟持または把持された状態で、第２導電体１６が第１導電体１４に組み付けられる。

その後、第２導電体１６が組み付けられた第１導電体１４を基台１２ｂに取り付ける。この場合、図５に示すように、第１導電体１４の下端部４０の前部と後部を取付部３０の溝３２に嵌め込む。これにより、第１導電体１４および第２導電体１６が基台１２ｂに取り付けられる。このとき、図３および図４に示すように、第２導電体１６は基台１２ｂの取付部３０と非接触になっている。具体的は、接続片６０および接続脚部６４の上端部６４ａと、取付部３０の切欠部３４の底面および取付部３０の側面との間には、隙間Ｓ１，Ｓ２が形成されている。

図７は、端子台１０を構成する端子ボックス１２の下面を示す図である。図７に示すように、基台１２ｂに第２導電体１６が取り付けられたとき、第２導電体１６の接続脚部６４の２つの下端部６４ｂは基台１２ｂの底板部２６の貫通孔２９に挿通される。このとき、接続脚部６４の下端部６４ｂは、貫通孔２９を中心位置に配置されることで貫通孔２９の開口縁部から離れている。すなわち、第２導電体１６の接続脚部６４の下端部６４ｂもまた、基台１２ｂと非接触になっている。

続いて、第１および第２導電体１４，１６が取り付けられた基台１２ｂに被せるようにしてカバー部材１２ａを取り付ける。この場合、基台１２ｂの底板部２６の周縁部に複数の係止片（図示せず）を形成しておき、この係止片がカバー部材１２ａの側壁下端部に形成された係止穴（図示せず）に嵌り込むことによって、カバー部材１２ａが基台１２ｂに対して固定されるように構成してもよい。このようにして端子台１０の組立が完了する。

次に、端子台１０を回路基板１に組み付ける。このとき、端子台１０の端子ボックス１２を構成する基台１２ｂの底面に突設された突起２８を、回路基板１に形成されている位置決め孔５（図２参照）に挿入して配置する。これにより、端子ボックス１２を含む端子台１０が位置決めされた状態で回路基板１に組み付けられる。

このように端子台１０が回路基板１に組み付けられるとき、端子台１０の底面（すなわち基台１２ｂの底面）の貫通孔２９から外側に突出している第２導電体１４の接続脚部６４の下端部６４ｂが回路基板１の接続孔６（図１参照）に挿通される。これにより、接続脚部６４の下端部６４ｂの先端部が回路基板１の裏面から突出した状態となる。

この状態で、図３及び図４に示すように、接続脚部６４の下端部６４ｂの先端部が半田６６によって回路基板１に電気的および機械的に接続される。これにより、端子台１０が回路基板１に固定される。これにより、端子台１０が回路基板１に実装された状態となる。

そして、図１及び図２に示すように、回路基板１上に固定配置された端子台１０の前面に形成されたケーブル挿入孔２０に電気ケーブル２の一端部を挿入する。そうすると、図３および図４に示すように、電気ケーブル２の一端部に露出した芯体３が第１導電体１４の上端部４４と金属片４８との間に挟持された状態となる。これにより、電気ケーブル２が第１導電体１４と電気的および機械的に接続される。このように本実施形態の端子台１０は、電気ケーブル２を挿入するだけで電気的および機械的接続が完了する速結端子となっている。

端子台１０の内部では、第１導電体１４が接続片６０を介して第２導電体１６に電気的に接続され、第２導電体１６の接続脚部６４は半田６６によって回路基板１に電気的に接続されている。したがって、端子台１０に挿入された電気ケーブル２が端子台１０を介して回路基板１に接続され、電気ケーブル２から回路基板１に電力が供給可能になる。

上記のようにして回路基板１に実装され且つ電気ケーブル２が接続された端子台１０では、回路基板１を組み込んだ照明器具等が設置される施工の際に、図３に示すように電気ケーブル２に引張力Ｆが作用することがある。このような引張力は、電気ケーブル２の芯体３が挟持された状態で保持されている第１導電体１４に伝わる。この場合、本実施形態の端子台１０では、第２導電体１６が弾性を有する接続片６０で第１導電体１４を把持した状態で接続されている。そのため、接続片６０に対して第１導電体１４がずれて移動することが可能になっている。したがって、電気ケーブル２に作用した引張力が第１導電体１４に伝わっても、その引張力Ｆは接続片６０のずれ移動で解放されるので、第２導電体１６に伝わるのを抑制することができる。その結果、引張力Ｆが第２導電体１６の接続脚部６４の下端部６４ｂから半田６６に伝わって応力が生じるのを緩和できる。よって、本実施形態の端子台１０によれば、電気ケーブル２に加わった引張力Ｆによって第２導電体１６の回路基板１との接続部に設けた半田が割れるのを抑制できる。

上述したように本実施形態の端子台１０によれば、ケーブル挿入孔２０及び貫通孔２９を有する絶縁性の端子ボックス１２と、端子ボックス１２に収容され、ケーブル挿入孔２０から端子ボックス１２の内部に挿入された電気ケーブル２を保持する電線保持部４４，４８を有する第１導電体１２４と、端子ボックス１２に収容され、下端部６４ｂが貫通孔２９から端子ボックス１２の外部に突出して回路基板１に接続される第２導電体１６と、端子ボックス１２の内部に収容され、第１導電体１４と第２導電体１６とを電気的及び機械的に接続する、弾性を有する接続片６０とを備える。

この構成によれば、電気ケーブル２を回路基板１に電気的に接続する第１導電体１４、第２導電体１６および接続片６０を用いて、第２導電体１６と回路基板１との接続部に生じる応力を緩和することができる。換言すれば、第１導電体１４、第２導電体１６および接続片６０以外の部材を用いることなく、第２導電体１６と回路基板１との接続部に生じる応力を緩和することができる。

本実施形態の端子台１０において、接続片６０は、第２導電体１６と一体に設けられている。この構成によれば、接続片を第１及び第２導電体１４，１６と別部材として構成する場合に比べて、取扱いが容易となり組み付け作業を簡単なものにできる。なお、接続片は第１導電体１４に一体に設けられてもよいし、あるいは、第１及び第２導電体と別部材として構成されてもよい。

また、本実施形態の端子台１０において、第２導電体１６が接続片６０を介して第１導電体１４に接続された状態で端子ボックス１２を構成する基台１２ｂと非接触になっている。この構成によれば、電気ケーブル２に作用した引張力Ｆが端子ボックス１２を構成するカバー部材１２ａおよび基台１２ｂに伝わることがあるが、この場合でも基台１２ｂが第２導電体１６と非接触になっているため、基台１２ｂに伝わった力が第２導電体１６に伝わることを防止できる。したがって、基台１２ｂを介して引張力Ｆの一部が第２導電体１６の接続脚部６４に伝わって半田６６に応力が生じるのを緩和することができる。

また、本実施形態の端子台１０において、接続片６０は電線保持部４４，４８に対する電気ケーブル２の挿抜方向に対して立体的に交差する方向に変形可能である。具体的には、電気ケーブル２の挿抜方向は前後方向Ｙに沿った方向であり、クリップ状の接続片６０が弾性的に変形する方向は幅方向Ｘにほぼ沿った方向である。すなわち、電気ケーブル２に引張力Ｆが作用する方向と接続片６０の弾性的に挟持する方向とがほぼ直交する関係になっている。これにより、電気ケーブル２に引張力Ｆが作用したときに接続片６０による接続部において引張力Ｆの一部を解放しやすくなり、その結果、半田６６での応力緩和を効果的に行うことができる。

また、本実施形態の端子台１０において、端子ボックス１２の基台１２ｂは、回路基板１に形成された位置決め孔５に挿入される突起２８を有している。この構成によれば、回路基板１に対して端子ボックス１２を容易かつ正確に位置決めして組み付けることができる。

さらに、本実施形態の端子台１０と、端子ボックス１２のケーブル挿入孔２０に挿入された電気ケーブル２と、第２導電体１６の下端部６４ｂが半田６６により固定された回路基板１とを備えた照明器具等の電気機器によれば、電気ケーブル２に作用する引張力によって半田６６に応力が生じるのを緩和でき、半田６６に割れが生じるのを抑制できる。その結果、電気ケーブル２から回路基板１への電力供給を安定して行うことができる。

なお、本開示に係る端子台およびこれを備えた電気機器は、上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることはもちろんである。

１ 回路基板、２ 電気ケーブル、３ 芯体、４ 絶縁皮膜、５ 位置決め孔、６ 接続孔、１０ 端子台、１２ 端子ボックス（収容体）、１２ａ カバー部材、１２ｂ 基台、１８ 前壁面、２０ ケーブル挿入孔（第１孔）、２２ 空間、２４ａ 前方側面、２４ｂ 後方側面、２６ 底板部、２８ 突起、２９ 貫通孔（第２孔）、３０ 取付部、３２ 溝、３４ 切欠部、４０ 下端部、４２ 側壁部、４４ 上端部、４６ 開口部、４８ 金属片、４８ａ 基端部、４８ｂ，６４ａ 上端部、５０ 前端部、５０ａ 傾斜面、６０ 接続片、６２ 連結部、６４ 接続脚部、６４ｂ 下端部、６６ 半田、Ｆ 引張力、Ｓ１，Ｓ２ 隙間、Ｗ 幅。

Claims (5)

1. 第１孔及び第２孔を有する絶縁性の収容体と、
   前記収容体に収容され、前記第1孔から前記収容体の内部に挿入された電気ケーブルを保持する電線保持部を有する第１導電体と、
   前記収容体に収容され、端部が前記第２孔から前記収容体の外部に突出して回路基板に接続される第２導電体と、
   前記収容体の内部に収容され、前記第１導電体と前記第２導電体とを電気的及び機械的に接続する、弾性を有する接続片と、を備え、
   前記第２導電体は前記接続片を介して前記第１導電体に接続された状態で前記収容体と非接触になっている、
   端子台。
2. 前記接続片は、前記第２導電体または前記第１導電体と一体に設けられている、請求項１に記載の端子台。
3. 前記接続片は前記電線保持部に対する電気ケーブルの挿抜方向に対して立体的に交差する方向に変形可能である、請求項１または２に記載の端子台。
4. 前記収容体は、前記回路基板に形成された貫通孔に挿入される位置決め突起を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の端子台。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の端子台と、
   前記第１孔に挿入された前記電気ケーブルと、
   前記第２導電体の端部が半田により固定された前記回路基板と、を備える、
   電気機器。

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